KR20110081676A - 태양전지의 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

태양전지의 제조 방법이 제공된다. 태양전지의 제조 방법은 기판 내에 그루브(groove)를 형성하고, 그루브가 형성된 기판 상에 오믹층 및 확산방지층을 형성하고, 확산방지층 상에 도전층을 형성하되 도전층이 그루브를 채우도록 형성하고, 도전층을 식각하여 도전 패턴을 형성하는 것을 포함한다.

Description

태양전지의 및 그 제조 방법{Solar cell and method for fabricating the same}
본 발명은 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산하는 장치이다.
한편, 태양 전지는 현재 전력 생산 단가가 경쟁력의 가장 중요한 요인이 되어가고 있는데, 이러한 고효율 태양 전지로 함몰 전극형(buried contact) 태양전지가 많이 연구되고 있다.
함몰 전극형 태양전지의 전극을 형성하기 위해서는 소정의 함몰부에 시드(seed) 금속을 증착하고, 시드 금속에 도금을 수행하는 것이 필요하다. 이 때 소정의 함몰부에 시드 금속을 증착하기 위해서는 소정의 함몰부 패턴을 형성하기 위한 패터닝 공정이 요구되게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전극 형성시 패터닝 공정을 생략하여 배선 공정이 간편해진 태양전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전극 형성시 패터닝 공정을 생략하여 배선 공정이 간편해진 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 제조 방법의 일 태양(aspect)은, 기판 내에 그루브(groove)를 형성하고, 그루브가 형성된 기판 상에 오믹층 및 확산방지층을 형성하고, 확산방지층 상에 도전층을 형성하되 도전층이 그루브를 채우도록 형성하고, 도전층을 식각하여 도전 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양전지의 일 태양은, 그루브가 형성된 기판, 그루브 상에 형성된 오믹층 및 확산방지층, 및 확산방지층 상에 형성되되 그루브를 채우도록 형성된 도전 패턴을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다. 도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 내에 그루브(groove)를 형성한다(S100). 구체적으로 기판(100)에 레이저를 조사하거나 소정의 그루브 패턴이 형성된 마스크를 이용해 기판(100)을 식각하여 그루브(110)를 형성할 수 있다.
여기서 기판(100)은 예를 들어 제1 도전형(예를 들어 P형)의 다결정 실리콘(Si) 기판(100)일 수 있고, 그루브(110)는 예를 들어 이러한 다결정 실리콘 기판(100)의 결정입계(미도시)에 형성될 수 있다. 또한 이러한 그루브(110)는 기판(100)의 전면 또는 후면 중 어느 일면에 형성되는 것일 수 있다.
다음 도 1 및 도 4를 참조하면, 그루브가 형성된 기판 상에 오믹층 및 확산방지층을 형성한다(S110). 구체적으로 기판(100) 상에 고농도로 도핑된 제1 도전형(예를 들어 P형)의 불순물층인 오믹층(120)을 형성하고, 향후 형성될 도전 패턴에 대한 확산방지층(130)을 오믹층(120) 상에 형성할 수 있다. 여기서 오믹층(120)은 예를 들어 니켈(Ni) 시드(seed) 금속층일 수 있고, 확산방지층(130)은 시드 금속층 상에 형성된 추가 니켈 도금층일 수 있다.
다음 도 1 및 도 5를 참조하면, 확산방지층 상에 도전층을 형성하되 도전층이 그루브를 채우도록 형성한다(S120). 구체적으로 확산방지층(130) 상에 도전층(140)을 물리적 증착, 화학 기상 증착, 스핀 코팅, 전기 도금, 무전해 도금 및 이온 도금 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 이 때 도전층(140)은 저저항 금속층일 수 있다. 보다 구체적으로 도전층(140)은 예를 들어 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 질화텅스텐(WN)의 금속층이거나 금속 실리사이드막의 적층막일 수 있다.
한편, 이러한 도전층(140)은 도 5에 도시된 바와 같이 기판(100) 내에 형성된 그루브(110)을 채우도록 형성될 수 있다. 이와 같이 그루브(110)를 채워 형성된 도전층(140)은 향후 도전 패턴(145)이 될 수 있다.
다음 도 1 및 도 6을 참조하면, 도전층을 식각하여 도전 패턴을 형성한다(S130). 구체적으로 형성된 도전층(140)을 습식 식각(wet etching)을 통한 등방성 식각(isotropic etching)하여 도전 패턴(145)을 형성할 수 있다. 이 때, 습식 식각의 식각 용액으로는 알카리 용액, 산성 용액, DI(distilled water), 유기 용액 등이 사용될 수 있다. 이처럼 도전층(140)을 식각하게 되면 도 6에 도시한 바와 같은 도전 패턴(145)이 형성될 수 있다.
이처럼 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법에 따를 경우 그루브(110)에 시드 금속층을 증착하기 위해 별도의 패터닝 공정이 요구되지 않아 배선 공정을 간편하게 수행할 수 있다.
다음 도 6을 참조하여, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지에 대해 설명한다.
도 6을 참조하면 태양전지는 기판(100), 오믹층(120), 확산방지층(130) 및 도전 패턴(145)을 포함할 수 있다.
기판(100)은 예를 들어 제1 도전형(예를 들어 P형)의 다결정 실리콘(Si) 기판(100)일 수 있다. 이러한 기판(100)의 일면에는 그루브(도 3의 110)가 형성될 수 있고, 그루브(도 3의 110)는 도전층이 채워져 상면 도전 패턴(145)을 형성하거나 하면 도전 패턴(145)을 형성할 수 있다.
한편 기판(100)의 일면은 도시하지는 않았으나 요철구조를 가지도록 텍스처링될 수 있다. 그리고 요철구조는 규칙적으로 역 피라미드 패턴과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 이러한 요철구조를 형성하는 것은 평평한 구조에 비해 입사하는 빛의 흡수율을 향상시키기 위함일 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나 기판(100)의 일면 상에는 필요에 따라 제2 도전형(예를 들어 N형)의 반도체층(미도시) 및 반사 방지막(미도시)이 추가로 더 형성될 수 있다. 그리고 기판(100)의 타면 상에는 전극층(미도시)이 추가로 더 형성될 수 있다. 이러한 전극층(미도시)은 제 1 도전형(예를 들어 P형)의 불순물이 고농도로 도핑된층이거나 알루미늄 금속층일 수 있다.
오믹층(120)과 확산방지층(130)은 기판(100) 내의 그루브(도 3의 110) 상에 형성될 수 있다. 오믹층(120)은 고농도로 도핑된 제1 도전형(예를 들어 P형)의 불순물층일 수 있고, 확산방지층(130)은 도전 패턴(145)의 확산을 방지하기 위한 층일 수 있다. 여기서 오믹층(120)은 예를 들어 니켈(Ni) 시드(seed) 금속층일 수 있고, 확산방지층(130)은 시드 금속층 상에 형성된 추가 니켈 도금층일 수 있다.
도전 패턴(145)은 확산방지층(130) 상에 형성되되 그루브(도 3의 110)를 채우도록 형성될 수 있다. 도전 패턴(145)은 예를 들어 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 질화텅스텐(WN)의 금속층이거나 금속 실리사이드막의 적층막일 수 있다. 이러한 도전 패턴(145)은 태양전지의 상면 전극 또는 하면 전극을 구성할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 110: 그루브
120: 오믹층 130: 확산방지층
140: 도전층 145: 도전 패턴
S100~S130: 태양전지의 제조 방법

Claims (10)

  1. 기판 내에 그루브(groove)를 형성하고,
    상기 그루브가 형성된 기판 상에 오믹층 및 확산방지층을 형성하고,
    상기 확산방지층 상에 도전층을 형성하되 상기 도전층이 상기 그루브를 채우도록 형성하고,
    상기 도전층을 식각하여 도전 패턴을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에 그루브를 형성하는 것은 상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 그루브를 형성하거나 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용해 상기 기판을 식각하여 상기 그루브를 형성하는 것을 포함하는 태양전지 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도전층을 형성하는 것은 물리적 증착, 화학 기상 증착, 스핀 코팅, 전기 도금, 무전해 도금 및 이온 도금 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 도전층을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도전층은 구리 및 주석 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양전지 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 식각은 등방성 식각을 포함하는 태양전지 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 식각은 습식 식각을 포함하는 태양전지 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 습식 식각은 알카리 용액, 산성 용액, DI 또는 유기 용액 중 적어도 어느 하나를 식각 용액으로 이용하는 태양전지 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 다결정 실리콘 기판을 포함하는 태양전지 제조 방법.
  9. 그루브가 형성된 기판;
    상기 그루브 상에 형성된 오믹층 및 확산방지층; 및
    상기 확산방지층 상에 형성되되 상기 그루브를 채우도록 형성된 도전 패턴을 포함하는 태양전지.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 도전 패턴은 구리 및 주석 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양전지.
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