KR20110106119A - 태양전지 웨이퍼의 텍스처링 품질 향상을 위한 텍스처링 전처리제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 제조공정에 있어 웨이퍼의 텍스처링 전 단계에서 전처리를 통해 웨이퍼의 텍스처링 품질 향상을 위한 처리제 조성물에 관한 것이다. 상기 처리제 는 텍스처링 부스터로서 유기물로서 분자량이 50~500g/mol이며, 물에 대한 용해도가 25 ℃에서 0.5% 이상이며, 휘발도(nBuAc=1)가 2.5 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 태양전지 제조 공정에서 텍스처링 전 단계에서 웨이퍼를 처리함으써 텍스처링 품질 향상을 이룰 수 있고 이를 통해 태양전지의 수율 향상 및 광변환 효율 향상을 제공한다.
Description
본 발명은 태양전지 웨이퍼의 텍스처링 품질 향상을 위한 텍스처링 전처리제에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 태양전지를 제조하는 공정에서 웨이퍼 텍스처링을 통해 표면에 요철을 만들어 웨이퍼 표면 잔류물을 제거하고, 광변환 효율 증가를 이루는 과정에서, 공급되는 웨이퍼의 표면의 불균일성으로 인해 균일한 에칭이 이루어지지 않아 품질 불량이 발생되는 문제를 해결하기 위한 것이다. 웨이퍼를 텍스처링 하기 전 단계에서 웨이퍼를 처리제에 침지하여 처리 후 텍스처링 공정을 진행하면 처리제 성분이 웨이퍼 표면에 고르게 도포되어, 텍스처링 공정에서 웨이퍼 전 부분에 균일하게 에칭이 이루어진다. 이러한 처리 단계를 통해 우수한 텍스처링 품질을 확보할 수 있는 텍스처링 전처리제를 제공하는 것이다.
실리콘 웨이퍼는 종래에는 반도체에 주로 사용되었으나, 최근 새로운 기술 개발 및 산업의 발전에 의해 태양전지, LED 등 다양한 전자소자에 사용되어 그 사용범위가 넓어지고 있는 추세이다.
웨이퍼는 실리콘 잉곳(ingot)을 절삭하여 얻을 수 있다. 잉곳은 실리콘 결정을 성장시켜 얻어지는데, 실리콘 성장 공정은 크기, 품질 그리고 규격 등에 따라 일주일에서 한달까지 소요된다. 모든 단결정 웨이퍼 중 약 75% 이상이 쵸크랄스키(CZ) 방법으로 생산되고 있는데 CZ 방법은 순수한 다결정 실리콘 덩어리들을 사용한다. 이 실리콘 덩어리들은 석영 도가니에 담긴 후 소량의 3족 또는 5족 원소(도판트)의 첨가를 통하여 원하는 전기적 특성을 실리콘 잉곳에 부여한다. 가장 보편적으로 사용되는 도판트는 보론, 인, 비소, 안티몬 등이며 어느 도판트를 사용하느냐에 따라 성장 후 잉곳은 P-Type 또는 N-Type이 된다.
폴리실리콘은 석영도가니 안에서 녹는점인 약 1420℃ 이상으로 가열되어 용융되게 되며, 일단 폴리실리콘과 도판트가 모두 녹아 액상이 된 후 원하는 결정 방향과 동일한 결정 방향을 가진 단결정 seed(종자)를 용융액 표면 가운데 부분에 접촉시킨다. 실리콘 내에서 균일한 도판트의 확산을 얻기 위하여 seed와 석영도가니는 서로 반대 방향으로 회전하게 되며 결정 성장에 필요한 조건들이 준비되게 되면 이 seed를 조금씩 들어올리면서 성장 공정을 시작하게 된다. 성장 공정은 원하는 지름을 얻기 위한 속도 조절 과정을 거친 후, 일정한 인상 속도로 진행된다.
성장 공정이 완료되고 실리콘 잉곳이 완성되면, 웨이퍼를 얻기 위해 절삭 공정을 거친다. 절삭 공정에서는 제조된 결정성의 잉곳을 빔(Beam)에 부착시키기 위해서 일반적으로 가소성 또는 경화성 고분자를 이용하여 잉곳을 빔에 부착시켜 절삭 가공을 진행하며, 잉곳을 절삭한 후에는 절삭 공정에서 발생된 절삭유 및 슬러리를 제거하기 위한 세정공정을 거쳐야 한다.
세정공정에서는 잉곳이 부착된 빔으로부터 절삭공정이 행해진 잉곳의 낱장, 즉 웨이퍼를 분리하여 세정을 실시하는 공정 또는 절삭공정이 행해진 잉곳 전체를 세정하는 방법이 있다. 이렇게 세정이 완료된 웨이퍼는 품질 검사 후 태양전지 제조 업체에 공급된다. 태양전지 제조 업체에서는 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 웨이퍼 표면에 요철 구조를 형성시키기 위해 텍스처링 공정을 진행한다. 하지만 이러한 텍스처링 공정에서 웨이퍼의 표면 상태의 불균일한 문제로 인해 웨이퍼 각 부분에서 불균일한 에칭이 이루어져, 균일한 요철을 가지는 웨이퍼를 얻을 수 없는 문제점을 가지고 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양전지 제조공정에서 전지 효율을 증가시키기 위한 텍스처링 공정에서, 텍스처링 전 단계에 처리제 적용을 진행함으로써, 균일한 텍스처링 품질을 확보하여 태양전지의 제조 수율 및 광변환 효율 향상을 이룰 수 있는 처리제를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따라 텍스처링 전 단계에 처리제 적용을 통해 텍스처링 품질을 향상시킬 수 있다. 텍스처링 전처리제 조성물은 유기물로서 분자량이 50~500g/mol이며, 물에 대한 용해도가 25도에서 0.1% 이상이며, 휘발도(nBuAc=1)가 2.5 이하인 텍스처링 부스터(texturing booster)를 포함한다. 선택적으로, 본 발명의 전처리제 조성물은 웨이퍼 표면의 유기 및 무기 오염원의 세정을 더욱 효과적으로 수행하기 위해 유기염기, 무기염기 또는 그 혼합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 전처리제 조성물에 포함되는 텍스처링 부스터의 구체적인 예는 케톤 화합물, 에스터화합물, 알코올 화합물, 글리콜 에테르 화합물, 이온성 또는 비이온 계면활성제 또는 이들의 혼합물 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 전처리제 조성물을 이용하여 웨이퍼를 0~80도의 온도에서 침지 후 텍스처링 공정을 수행하면 웨이퍼 표면에 균일한 요철이 형성되어 태양전지 제조 수율 및 광변환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조공정에서 전지 효율을 증가시키기 위한 텍스처링 공정에서, 텍스처링 전 단계에서 처리제를 사용하여 균일한 텍스처링 품질을 확보할 수 있다. 이를 통해 태양전지 제조 수율 및 광변환 효율 향상을 이룰 수 있는 처리제를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 웨이퍼의 표면 사진이다.
도 2는 실시예 2에 따른 웨이퍼의 표면 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따른 웨이퍼의 표면 사진이다.
도 2는 실시예 2에 따른 웨이퍼의 표면 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따른 웨이퍼의 표면 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 전처리제 조성물은 유기물로서 분자량이 50~500g/mol이며, 물에 대한 용해도가 25도에서 0.1% 이상이며, 휘발도(nBuAc=1)가 2.5 이하인 텍스처링 부스터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전처리제 조성물에 있어서, 텍스처링 부스터는 웨이퍼 표면에 고르게 흡착되어 텍스처링 공정에서 웨이퍼 전 표면이 균일하게 에칭됨으로써, 우수하게 텍스처링된 웨이퍼를 얻을 수 있다.
구체적으로 상기 텍스처링 부스터는 케톤 화합물, 에스터화합물, 알코올 화합물, 글리콜 에테르 화합물, 이온성 또는 비이온 계면활성제 또는 이들의 혼합물이다.
상기 텍스처링 부스터는 분자량이 50~500g/mol인 것이 바람직하다. 분자량이 50g/mol 이하인 경우 웨이퍼 표면에 대한 습윤성이 부족하여 웨이퍼 표면에 고르게 흡착되지 않아, 균일한 에칭을 이룰 수 없다. 또한 분자량이 500g/mol 이상인 경우 텍스처링 과정에서 웨이퍼 표면의 에칭 속도를 현저히 감소시켜 요철을 형성시킬 수 없는 문제점을 가지고 있다.
또한 상기 텍스처링 부스터는 물에 대한 용해도가 25 ℃에서 0.1% 이상인 것이 바람직하다. 물에 대한 용해도가 0.1% 이하인 경우 전처리제를 수용액상에 균일하게 녹일 수 없어 웨이퍼 표면에 균일하게 남길 수 없는 문제점을 가지고 있다. 웨이퍼 표면에 처리제를 균일하게 남기지 못하는 경우, 균일한 요철을 가진 웨이퍼를 얻을 수 없는 문제점을 가지고 있다.
또한 상기 텍스처링 부스터는 휘발도(nBuAc=1)가 2.5 이하인 것이 바람직하다. 휘발도가 2.5 이상인 경우에도 웨이퍼 표면에 고르게 도포되어 균일한 요철을 형성하는 웨이퍼를 얻을 수 있지만, 휘발도가 높은 경우 지속적으로 전처리제를 보충하여 주어야 하기 때문에 경제적으로 불리한 문제점을 가지고 있다.
상기, 본 발명의 전처리제 조성물은 웨이퍼 표면의 무기 입자들의 세정을 더욱 효과적으로 수행하기 위해 선택적으로 유기염기, 무기염기 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
상기 유기염기 및/또는 무기염기는 통상적인 유기염기 및/또는 무기염기가 제한없이 사용 될 수 있다. 구체적으로는, 무기염기로는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 규산소다, 칼륨인산염, 나트륨인산염, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 글루콘산나트륨, 에틸렌디아민테트라아세트산 등이 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있으며; 유기염기로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 몰포린, 테트라메틸암모늄수산화물, 테트라에틸암모늄수산화물 등이 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 전처리제 조성물에 있어서, 추가적인 용매로서 잔량의 물이 포함될 수 있다.
이상의 전처리제 조성물에 대해 이 조성물을 0.1 ~ 30%로 물에 희석하여 웨이퍼를 처리한다. 이때 온도는 실온 ~ 80 ℃, 시간은 10초 ~ 30분으로 하여 초음파를 이용하여 처리 한다. 이후 KOH/IPA/물로 구성된 텍스처링 용액으로 처리하여 웨이퍼 표면에 균일한 요철을 형성시킨다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
실시예 1
수산화칼륨 3%, 탄산칼륨 5%, 트리에틸렌글리콜모노프로필에테르 5%, 잔량의 물로 구성된 텍스처링 전처리제를 제조하였다. 전처리제를 물로 5% 농도로 희석하고, 온도는 50 ℃로 하여 초음파 조건하에서 10분간 침지 후 텍스처링을 실시하였다.
실시예 2
수산화나트륨 5%, 규산소다 3%, 모노에탄올아민 3%, 디에틸렌글리콜모노부틸에티르 3% 잔량의 물로 구성된 텍스처링 전처리제를 제조하였다. 전처리제를 물로 3% 농도로 희석하고, 온도는 60 ℃로 하여 초음파 조건하에서 10분간 침지 후 텍스처링을 실시하였다.
비교예 1
처리제를 적용하는 공정이 없이 텍스처링을 실시하였다.
시험예
실시예 1-2 및 비교예 1에서 제조된 웨이퍼를 사진을 촬영하여 각각 도 1-3에 나타내었다. 도 1-3에 따르면, 텍스처링 전처리제를 적용한 실시예 1, 2조건에서 웨이퍼의 텍스처링 품질이 비교예 1에 비하여 향상됨을 확인하였다. 전처리제를 적용하지 않고 텍스처링을 실시한 웨이퍼는 외관 상태가 매우 저조함을 확인하였다.
Claims (5)
- 분자량이 50~500g/mol이고, 물에 대한 용해도가 25 ℃에서 0.1% 이상이며, 휘발도(nBuAc=1)가 2.5 이하인 텍스처링 부스터(texturing booster)를 포함하는 텍스처링 전처리제 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 텍스처링 부스터는 케톤 화합물, 에스터화합물, 알코올 화합물, 글리콜 에테르 화합물, 이온성 또는 비이온 계면활성제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 텍스처링 전처리제 조성물. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 전처리제 조성물은 선택적으로 유기염기, 무기염기 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텍스처링 전처리제 조성물. - 제 3항에 있어서,
상기 유기염기는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 규산소다, 칼륨인산염, 나트륨인산염, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 글루콘산나트륨, 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 무기염기는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 몰포린, 테트라메틸암모늄수산화물 및 테트라에틸암모늄수산화물으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 텍스처링 전처리제 조성물. - 제 3항에 있어서,
상기 유기염기, 무기염기 또는 이들의 혼합물은 전체 조성물 총 중량 대비 0.5 ~ 50 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 텍스처링 전처리제 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100025359A KR20110106119A (ko) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | 태양전지 웨이퍼의 텍스처링 품질 향상을 위한 텍스처링 전처리제 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020100025359A KR20110106119A (ko) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | 태양전지 웨이퍼의 텍스처링 품질 향상을 위한 텍스처링 전처리제 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110106119A true KR20110106119A (ko) | 2011-09-28 |
Family
ID=44956181
Family Applications (1)
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| KR1020100025359A KR20110106119A (ko) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | 태양전지 웨이퍼의 텍스처링 품질 향상을 위한 텍스처링 전처리제 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110106119A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101429198B1 (ko) * | 2012-09-11 | 2014-08-13 | 주식회사 디씨티 | 실리콘 기판의 텍스처링용 식각액 및 이를 이용한 고효율 태양전지의 제조방법 |
| CN104745337A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-01 | 上海未来企业股份有限公司 | 一种用于清除脱硫系统空预器硬垢的中性化学清洗剂及其制备方法 |
-
2010
- 2010-03-22 KR KR1020100025359A patent/KR20110106119A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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