KR20110122214A - 양측이 접촉된 태양전지 및 그 생성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양측이 접촉되는 태양 전지의 생성방법에 관한 것으로, 방법은 유전막(dielectric layer)이 제공된 웨이퍼의 미세구조화(microstructuring) 및 미세구조화된(microstructured) 영역의 도핑에 근거를 둔다. 이어서, 금속-포함 핵형성층을 증착하고 또한 접촉(contacting)을 갈바닉 강화(galvanic reinforcement)시킨다. 본 발명은 마찬가지로 이런 방식으로 생성된 태양 전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 양측이 접촉된 태양전지의 생성방법에 관한 것으로, 방법은 유전막(dielectric layer)이 제공되는 웨이퍼를 미세구조화(microstructuring)하는 단계 및 미세구조화된(microstructured) 영역을 도핑하는 단계에 기반을 둔다. 이어서, 금속-포함 핵형성층(metal-containing nucleation layer)을 증착하고 또한 접촉(contacting)을 갈바닉 강화(galvanic reinforcement)시킨다. 본 발명은 마찬가지로 이런 식으로 생성될 수 있는 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지를 생성하는데 있어서 웨이퍼를 정밀 가공하는 많은 단계가 포함된다. 그 중에서도, 특히 유전막(dielectric layer)의 도포, 유전막의 미세구조화, 웨이퍼의 도핑, 접촉(contacting), 핵형성층의 도포 및 핵형성층의 후육화(thickening)가 여기에 포함된다.
정면측 접촉(front-side contacting)의 미세구조화(microstructuring)에 관하여, 현재 일반적으로 얇은 실리콘 질화물층(silicon nitride layer; SiNx)의 미세구조화(microstructuring)가 적용된다. 현재 상업적인 전지의 경우 그런 층은 표준 반사 방지 코팅(standard antireflection coating)을 형성한다. 부분적으로 태양 전지의 정면측 패시베이션으로의 역할을 하는 이 반사 방지 코팅이 정면측 금속화(front-side metallisation) 이전에 도포되기 때문에, 실리콘 기판에 직접 금속 접촉을 도포하기 위해서, 대응하는 미세구조화(microstructuring)에 의하여 이 부전도층이 국부적으로 개방되어야 한다.
유리 플릿(glass frit)-포함 금속 페이스트로 SiNx 층을 프린팅(printing)하는 것이 최신기술이다. 이것을 먼저 건조하여, 유기 용매를 배출하고 나서, 고온(약 900℃)에서 소성시킨다. 그로 인하여 유리 플릿(glass frit)은 SiNx 층을 공격하여 국부적으로 SiNx층을 용해시키고 그 결과로 실리콘-금속 접촉이 형성될 수 있다. 이 방법에 있어서, 유리 플릿(glass frit)에 의해 생성된 높은 접촉 저항(>10-3Ω㎠) 및 패시베이팅 층(passivating layer)의 질 및 실리콘 기판의 질을 모두 감소시킬 수 있는 필요한 높은 가공 온도는 불리하다.
국부적으로 SiNx 층을 개방하기 위한 이미 알려진 온화한 가능성은 습식-화학(wet-chemical) 에칭 과정과 결합된, 포토리소그래피(photolithography)를 적용하는 것이다. 그로 인하여 포토레지스트층(photoresist layer)을 웨이퍼에 먼저 도포하고 UV 노출 및 현상(development)을 통해 포토레지스트층(photoresist layer)을 구조화한다. 이어서, 포토레지스트(photoresist)가 개방된 곳에서 SiNx를 제거하는 플루오르화수소산(hydrofluoric acid)-포함 화학 시스템 또는 인산(phosphoric acid)-포함 화학 시스템에서의 습식-화학(wet-chemical) 에칭 단계가 일어난다. 이 방법의 주요 단점은 단계가 복잡한 것과 그와 함께 관련된 비용이 엄청나다는 것이다. 또한, 이 방법으로 태양 전지를 생성하는데 충분한 처리량을 달성할 수 없다. 몇몇 질화물의 경우, 에칭 비율이 너무 낮기 때문에 여기에서 기술된 방법은 적용될 수 없다.
종래기술에서 또한 순전히 열 에블레이션(thermal ablation)(건조 레이저 에블레이션(dry laser ablation))에 의해 레이저 광선의 도움으로 SiNx를 만드는 패시베이팅 층(passivating layer)을 제거하는 것이 공지되어 있다.
웨이퍼의 도핑에 관하여, 에피텍셜 성장 SiO2 마스크(epitaxially grown SiO2 mask)의 포토리소그래피(photolithographic) 구조화 및 이어진 확산로(diffusion furnace)에서의 전체-표면 확산(whole-surface diffusion)에 의한 국부 도핑(local doping)이 마이크로 전자공학에서 최신 기술이다. 리소그래픽에 의해(photolithographically) 정의된 저항 마스크의 진공 증발 및 이어진 유기 용매에서의 저항용액에 의해 금속화가 달성된다. 이 방법은 매우 복잡하고, 시간 및 비용이 많이 요구되며, 구성요소의 전체-표면 가열을 통해 존재할 수 있는 확산층을 더 변형시켜서 기질의 전자 부품의 질을 손상시킬 수 있는 단점을 가진다.
또한 (알루미늄-포함 등의) 금속 페이스트의 셀프-도핑(self-doping) 및 이어진 건조 및 900℃ 근처의 온도에서의 소성의 스크린-프린팅(screen printing)을 통하여 국부 도핑(local doping)이 이루어질 수 있다. 이 방법의 단점은 구성요소의 높은 기계적 부하(mechanical loading), 비싼 소모품 및 또한 전체 구성요소가 고열 처리된다는 것이다. 게다가, 구조의 폭이 > 100㎛만 가능하다.
다른 방법("buried base contacts")은 전체-표면 SiNx 층을 사용하고, 레이저 광선(laser radiation)에 의하여 이것을 국부적으로 개방한 후에, 확산로(diffusion furnace)에서 도핑층을 확산한다. SiNx 마스킹의 결과, 고농도로 도핑된 영역(highly doped zone)이 레이저로 개방된 영역(laser-opened region)에서만 형성된다. 결과물인 인 실리케이트 유리(phosphorus silicate glass; PSG)의 백-에칭(back-etching) 후에, 무전류 증착(currentless deposition)에 의해 금속-포함 액체에서 금속화가 형성된다. 이 방법의 단점은 레이저에 의해 손상이 형성되는 것과 PSG를 제거하는 에칭 단계가 필요하다는 것이다. 또한, 이 방법은 많은 취급 단계가 필요한 몇몇 개별 단계로 이루어져 있다.
본 발명의 목적은 가공 단계의 수를 줄일 수 있고 비싼 리소그래피 단계가 근본적으로 필요없는, 더 효율적인 태양 전지의 생성방법을 제공하는 것이다. 마찬가지로, 접촉에 이용되는 금속의 양도 감소할 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 방법 및 청구항 18의 특징을 가지는 생성된 태양 전지에 의해 달성된다. 다른 종속항은 유리한 개선안을 계시한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 양측에서 접촉되는 태양 전지의 생성방법을 제공된다:
a) 적어도 하나의 유전막(dielectric layer)으로 적어도 일부의 정면측 및 후면측에서 웨이퍼를 코팅하며,
b) 적어도 하나의 유전막을 미세구조화(microstructuring)하고,
c) 고체(solid body)의 표면을 향하고 도핑될 표면의 영역 위로 가이드되는 적어도 하나의 도핑제(doping agent)를 포함하는 적어도 하나의 액체 제트(liquid jet)에 의해, 미세구조화된(microstructured) 표면 영역을 도핑하며, 표면은 레이저 광선에 의해 미리 또는 동시에 국부적으로 가열된다,
d) 금속-포함 핵형성층(metal-containing nucleation layer)은 웨이퍼의 적어도 일부의 후면측에서 증착되고,
e) 그것으로 양측에서 접촉하는 웨이퍼의 정면측 및 후면측에서 적어도 일부의 금속화에서 갈바닉 증착(galvanic deposition)된다.
에칭제(etching agent)를 포함하는 물 제트-가이드형 레이저(water jet-guided laser) 또는 액체 제트-가이드형 레이저(liquid jet-guided laser)로 표면을 처리하여 미세구조화(microstructuring)되는 것이 바람직하다. 웨이퍼의 표면을 향하고 웨이퍼를 위한 적어도 하나의 에칭제(etching agent)를 포함하는 액체 제트(liquid jet)가 구조화될 표면의 영역으로 가이드되도록 에칭제(etching agent)를 포함하는 액체 제트-가이드형 레이저(liquid jet-guided laser)를 사용하며, 표면은 레이저 광선에 의해 미리 또는 동시에 국부적으로 가열된다.
에칭제(etching agent)로서 기질보다 적어도 하나의 유전막(dielectric layer)을 더 강하게 에칭하는 수단이 바람직하게 선택된다. 에칭제(etching agent)는 특히 H3PO4, H3PO3, PCl3, PCl5, POCl3, KOH, HF/HNO3, HCl, 염소 화합물(chlorine compound), 황산 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 특히 바람직하게 선택된다.
특히 바람직하게 액체 제트(liquid jet)는 순수한 인산 또는 고농도의 인산 또는 희석된 인산으로 형성될 수 있다. 예를 들면 인산은 물 또는 다른 적당한 용매로 희석될 수 있고 또는 다른 농도로 이용될 수 있다. pH 값을 바꾸는 보충제(산 또는 알칼리성 용액), 습윤 거동(wetting behaviour)을 바꾸는 보충제(예를 들면, 계면활성제) 또는 점도를 바꾸는 보충제(예를 들면, 알코올)가 첨가될 수 있다. 특히 50 내지 85중량%의 비율로 인산을 포함하는 액체를 사용할 때 특히 양호한 결과가 나온다. 특히 기질 및 주위 영역에 손상을 입히지 않고 표면층을 급속히 가공할 수 있다.
본 발명에 따른 미세구조화(microstructuring)에 의하여 아주 복잡하지 않게 다른 두 가지를 달성된다.
한편으로는, 액체가 기질에 대한 에칭 효과가 작기 때문에 (바람직하게 없기 때문에) 기질이 손상되지 않고 언급한 영역의 표면층이 완벽하게 제거될 수 있다. 동시에, 제거될 이 영역의 표면층이 국부적으로 가열되기 때문에, 바람직하게 오로지 이런 영역만 가열된 결과, 이 영역에 제한된 표면층이 잘 국부적으로 제거될 수 있다. 이것은 전형적으로 온도가 증가함에 따라 액체의 에칭 효력도 증가하는 사실에서 기인하여서 에칭 액체가 도달할 수 있는 부분 옆의, 인접한, 가열되지 않은(non-heated) 영역에서의 표면층에 손상이 생기지 않는다.
웨이퍼 위에 증착되는 유전막(dielectric layer)은 패시베이션층 및/또는 반사 방지층의 역할을 한다. 유전막(dielectric layer)은 SiNx, SiO2, SiOx, MgF2, TiO2, SiCx 및 Al2O3로 이루어진 그룹에서 바람직하게 선택된다.
그런 복수의 층이 잇따라 증착될 수도 있다.
바람직하게, H3PO4, H3PO3 및/또는 POCl3을 포함하고 레이저 광선이 결합하는 액체 제트(liquid jet)로 단계 c)에서 도핑된다.
도핑제(doping agent)는 인(phosphorus), 붕소(boron), 알루미늄(aluminium), 인듐(indium), 갈륨(gallium) 및 그 혼합물, 특히 인산(phosphoric acid), 아인산(phosphorous acid), 포스페이트 용액(solutions of phosphates) 및 인화수소(hydrogen phosphate), 붕사(borax), 붕산(boric acid), 보레이트(borate) 및 퍼보레이트(perborate), 붕소 화합물(boron compound), 갈륨 화합물(gallium compound) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.
다른 바람직한 변형례는 미세구조화(microstructuring) 및 도핑이 액체 제트-가이드형 레이저(liquid jet-guided laser)로 동시에 실행되는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 변형례는 정밀 가공의 경우, 미세구조화(microstructuring)에 이어서 미세구조화된(microstructured) 실리콘 웨이퍼를 도핑하는 것을 포함하며, 가공 시약(processing reagent)은 도핑제(doping agent)를 포함한다.
이것은 적어도 하나의 도핑제(doping agent)를 포함하는 액체 대신에 고체(solid body) 물질을 에칭하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 액체를 사용해서 달성될 수 있다. 이 변형례는, 동일한 장치에서 먼저 미세구조화(microstructuring)되고, 액체를 교환하여 연속하여 도핑을 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또는, 미세구조화(microstructuring)는 또한 에어로졸 제트에 의해 실행될 수 있고, 대등한 결과를 에어로졸 또는 그 구성요소를 예열하여 얻을 수 있기 때문에 이 변형례에서 레이저 광선은 절대적으로 필요하지 않다.
바람직하게 미세구조화(microstructuring) 및 도핑을 위한 본 발명에 따른 방법은 다양한 화학 시스템으로 갖춰질 수 있는 액체 제트(liquid jet)가 레이저 광선을 위한 액체 빛 가이드(liquid light guide)로서 역할을 하는 기술 시스템을 이용한다. 레이저 광선은 특별한 연결 장치를 통해 액체 제트(liquid jet)에 결합하고 내부 전반사(internal total reflection)에 의해 가이드된다. 이런 식으로, 화학물질 및 레이저 광선이 같은 시간 및 같은 위치에서 가공 노상(process hearth)으로 공급되는 것이 보장된다. 그로 인하여 레이저 광은 다양한 업무를 수행할 것으로 추측한다: 한편으로는, 기질 표면에서의 충돌점(impingement point)에서 기질 표면이 후에 국부적으로, 그로 인하여 선택적으로 용융되도록 가열될 수 있고 극단적인 경우에 기화될 수 있다. 가열된 기질 표면에 화학물질의 동시 충돌의 결과, 화학 공정이 활동적으로 제한되거나 또는 열역학으로 불리하게 활성화될 수 있기 때문에 화학 공정이 표준 조건 하에서 일어나지 않는다. 레이저 광의 열 효력 이외에, 또한 기판이 표면에 대한 레이저 광에 대하여 이 영역에서 산화 환원 반응의 과정을 촉진하거나 전체에서 가능하게 할 수 있는 전자-정공 쌍(electron hole pairs) 등을 생성하는 광화학 활성화가 가능하다.
레이저 광선 및 화학물질의 공급을 집중시키는 것 이외에, 액체 제트(liquid jet)는 또한 가공 난로의 가장자리 영역의 냉각 및 반응 생성물의 빠른 이송을 보장한다. 마지막으로 언급한 측면은 급속하게 일어나는 화학 (평형) 과정을 전이 및 가속하는데 중요한 전제조건이다. 반응에 포함되지 않으며 물질이 제거되지 않는 가장자리 영역의 냉각은 제트의 냉각 효력에 의해 열 응력(thermal stresse) 및 그로 인해 초래되는 결정 손상(crystalline damage)으로부터 보호될 수 있게 하며, 이는 태양 전지의 저손상(low-damage) 또는 무손상(damage-free) 구조화를 가능하게 한다. 게다가, 빠른 유체 속도의 결과로서, 제트가 용융된 기질 표면에 충돌할 때 액체 제트(liquid jet)는 특히 효과적인 상당한 기계적 자극(mechanical impetus)을 공급 물질에 부여한다.
레이저 광선과 액체 제트는 함께 새로운 공정 기구를 포함하는 개별 시스템과 조합하여 이론상 우수한 새로운 공정 기구를 형성한다.
금속-포함 핵형성층은 바람직하게 진공 증발, 스퍼터링(sputtering)에 의해 또는 수용액에서의 환원에 의해 증착된다. 이것은 바람직하게 웨이퍼의 정면측 및 후면측에 동시에 실행된다. 그로 인하여 금속-포함 핵형성층은 바람직하게 알루미늄, 니켈, 티타늄, 크롬, 텅스텐, 은 및 그들의 합금의 그룹에서 금속을 포함한다.
핵형성층의 도포 후에, 바람직하게 레이저 어닐링 등에 의해 열 처리된다.
금속-포함 핵형성층의 증착 후에, 웨이퍼의 정면측의 적어도 일부에 접착력을 증가시키는 층이 증착된다.
이 접착력을 증가시키는 층은 바람직하게 니켈, 티타늄, 구리, 텅스텐 및 그들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 금속을 포함하거나 또는 니켈, 티타늄, 구리, 텅스텐으로 이루어진다.
금속-포함 핵형성층의 도포 후에, 바람직하게 금속화, 특히 은 또는 구리의 갈바닉 증착(galvanic deposition)에 의해 적어도 일부에서, 핵형성층이 후육화(thickening)되며, 그 결과 웨이퍼의 정면측 및 후면측의 접촉이 형성된다.
바람직하게, 본 방법을 실행하기 위해 라미너(laminar)로서 액체 제트(liquid jet)를 이용할 수 있다. 액체 제트(liquid jet)의 전반사에 의해 특히 효과적으로 레이저 광선이 가이드될 수 있어서 액체 제트는 광 가이드의 기능을 성취한다. 노즐 유닛에서, 액체 제트(liquid jet)의 광선 방향에 수직을 향하는 윈도우(window) 등을 통해, 레이저 광선이 연결될 수 있다. 그로 인하여 레이저 광선을 집중시키는 렌즈로서 윈도우(window)를 형성할 수 있다. 양자택일로 또는 추가로, 또한 레이저 광선을 집중 또는 형성하기 위하여 윈도우(window)와 상관없는 렌즈를 이용할 수 있다. 그로 인하여 본 발명의 특히 간단한 구체예에서 노즐 유닛이 액체가 광선 방향에 반지름 방향에서 일 측에서 또는 복수의 측에서 공급되도록 형성될 수 있다.
다음과 같은 유용한 유형의 레이저가 바람직하다:
다양한 고체(solid body) 레이저, 특히 파장이 1,064㎚, 532㎚, 355㎚, 266㎚ and 213㎚인 상업적으로 자주 사용되는 Nd YAG 레이저, 파장이 <1,000㎚인 다이오드 레이저, 파장이 514 내지 458㎚인 아르곤-이온 레이저 및 excimer 레이저(파장: 157 내지 351㎚).
표면층에서 레이저에 의해 유도되는 에너지가 표면에 더 잘 집중되기 때문에 파장이 감소할수록 미세구조화(microstructuring)의 질이 증가하는 경향이 있고, 이는 열 영향 영역을 감소시키는 경향이 있고 이와 관련하여, 물질, 무엇보다도 패시베이팅 층(passivating layer)의 밑의 인으로 도핑된 실리콘(phosphorus-doped silicon)에서의 결정 손상(crystalline damage)을 감소시키는 경향이 있다.
이 문맥에서, 블루 레이저 및 펨토초(femtosecond) 내지 나노초(nanosecond) 범위의 펄스 길이를 가지는 근자외선(near UV) 범위 (예를 들면, 355㎚)에서의 레이저가 특히 효과적임이 증명된다. 특히 단파 레이저 광을 사용해서, 니켈 증착 동안 전기 화학적 공정(광화학적 활성화)에 이용될 수 있는 실리콘에서의 전자/전공 쌍의 직접적인 발생의 선택권이 추가로 존재한다. 따라서, 예를 들면 상술한 인산으로의 니켈 이온의 산화 환원 과정 이외에, 레이저 광에 의해 생성된 실리콘에서의 자유 전자가 직접적으로 표면에서의 니켈의 환원에 공헌할 수 있다. 이 전자/전공 발생은 구조화 과정 동안 정의된 파장에서 (특히 λ≤ 355㎚인 근자외선(near UV)에서) 샘플의 영구 조명에 의해 영구적으로 유지될 수 있고 지속하여 금속 핵형성 과정을 촉진할 수 있다.
이러한 목적으로, p-n 접합을 통해 과잉 전하 캐리어를 분리하고 따라서 n-전도성 표면을 음극으로 하전시키기 위해 태양 전지 성질이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 변형례는 레이저 광선이 시간적 펄스 형태(temporal pulse form) 및/또는 공간적 펄스 형태(spatial pulse form)로 활성적으로 조정되는 것을 제공한다. 여기에, 플랫-탑 형태(flat top form), M-프로파일(M-profile) 또는 직사각형 펄스(rectangular pulse)도 포함된다.
본 발명에 따르면, 마찬가지로 상술한 방법에 따라 생성가능한 태양 전지가 제공된다.
본 발명에 따른 주제는 여기에서 설명한 특별한 구체예에 상기 주제를 제한시키지 않고 이어진 도면 및 이어진 실시예를 참조하여 더 자세히 설명되는 것으로 예정된다.
도 1은 본 발명에 따라 생성된 태양 전지의 구체예를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따라 생성된 태양 전지의 구체예를 도시한다.
도 1의 본 발명에 따른 태양 전지(1)는 플랫, 전체-표면 이미터(flat, whole-surface emitter; 3)로 후면측에서 코팅되는 Si 기저(Si basis; 2) 위에 웨이퍼를 가진다. 패시베이팅 층(passivating layer; 4)은 이미터 층 위에 증착된다. 정의된 영역에서, 후면측(5)에서의 전기장(후면 전계(back surface field)) 및 후면측 접촉(6)이 도시되어 있다. 웨이퍼(2)의 정면측에, 플랫, 전체-표면 이미터(flat, whole-surface emitter; 7) 및 패시베이팅 층(8)이 증착되어 있다. 표면 영역에서, 고농도로 도핑된 이미터(highly doped emitter; 9)(n+) 및 정면측 접촉(10)이 정의된 곳에 증착된다.
실시예 1
와이어 쏘 손상(wire saw damage)을 제거하기 위해 쏘운 p-유형 웨이퍼(sawn p-type wafer)를 먼저 손상 에칭시키며, 이 손상 에칭은 20분 동안 80℃에서 40% KOH에서 실행된다. 이어서 (약 35분 동안) 98℃에서 1% KOH에 한 측에 웨이퍼의 무늬를 짜넣는다(texturing). 연속 단계에서, 인 소스로서 염화 포스포릴(phosphoryl chloride)(POCl3)로 채워진 관로(tubular furnace)에서 빛 이미터 확산(light emitter diffusion)을 실행한다. 이미터의 층 저항은 100 내지 400ohm/sq의 범위에 있다. 그 후에, 관로에 수증기를 흐르게 하여 관로에서 얇은 열 산화물층을 생성한다. 이로 인하여 산화물층의 두께는 6 내지 15㎚이다. 다음의 가공 단계에서, 전면측에서 실리콘 질화물의 PECVD 증착이 일어나고(굴절률 n = 2.0 내지 2.1, 층의 두께: 약 60㎚) 후면측에 이산화 실리콘층(두께: 약 200㎚)의 증착이 일어난다. 이어서 이렇게 처리된 웨이퍼는 액체 제트(liquid jet)로 구조화된다. 액체 제트(liquid jet)와 결합된 레이저의 도움으로 (소위 레이저 화학 가공, LCP) 채널 벽의 커팅(cutting) 및 동시에 도핑이 일어난다. 85% 인산이 제트 매체로 이용된다. 구조의 선 폭(line width)은 약 30㎛이고 2선 사이의 간격은 1 내지 2㎜이다. 532㎚에서 Nd:YAG 레이저(P=7W)가 이용된다. 이동 속도는 400㎜/s이다. 이렇게 구조화하고 도핑된 웨이퍼는 이어서 LCP 과정 덕분에 니켈의 무전류 증착(currentless deposition)을 한다. 여기서 NiSO4(c=3mol/l)와 H3PO3의 수용액이 제트 매체(c=3mol/l)로 이용된다. 레이저 매개변수와 이동 속도는 이전 방법 단계와 동일하다. 이어서, 붕산(c=40g/l)이 이용되는 LCP에 의하여 국부적인 후면전계(back-surface-field; BSF)가 형성된다. 선 폭은 약 30㎛이고 선 사이의 간격은 200㎛ 내지 2㎜이다. 여기에서 또한, 레이저 매개변수와 이동 속도는 2개의 이전 방법 단계와 동일하다. 다음으로, 후면측에서 알루미늄을 증발시키고(두께: 약 50㎚) 연속하여 접촉 금속을 진공 증발한다(예를 들면, 티타늄, 두께: 약 30㎚). 이어서, 선택적으로 가스 대기(N2H2)를 형성하면서 온도 300 내지 500℃에서 정면측 및 후면측 접촉을 소결한다. 마지막으로, 정면측 및 후면측 접촉의 두께를 10㎛의 접촉의 두께까지 후육화하기 위해 은 또는 구리의 빛-유도(light-induced) 증착시킨다. 갈바닉 배스(galvanic bath)를 위해, 여기서 은 소스로서 은 시아나이드(silver cyanide)(c=1mol/l)가 이용된다. 배스 온도는 25℃이고, 웨이퍼 후면측에 적용되는 전압은 0.3V이다. 빛 유도를 위해 파장이 253㎚인 할로겐 램프가 사용된다.
Claims (18)
- 양측에서 접촉되는 태양전지의 생성방법으로서,
a) 적어도 하나의 유전층(dielectric layer)으로 적어도 일부의 정면측 및 후면측에서 웨이퍼를 코팅하며,
b) 적어도 하나의 유전층을 미세구조화(microstructuring)하고,
c) 고체(solid body)의 표면을 향하고 도핑될 표면의 일부 위로 가이드되는 적어도 하나의 도핑제(doping agent)를 포함하는 적어도 하나의 액체 제트(liquid jet)로 미세구조화된(microstructured) 표면 영역을 도핑하며, 이때 표면은 레이저 광선에 의해 미리 또는 동시에 국부적으로 가열되고,
d) 상기 웨이퍼의 적어도 일부의 후면측에 금속-포함 핵형성층(metal-containing nucleation layer)이 증착되며,
e) 양측에서 접촉하기 위하여 상기 웨이퍼의 정면측 및 후면측에 적어도 일부의 금속화를 갈바닉 증착(galvanic deposition)하는 태양전지의 생성방법. - 제1항에 있어서,
고체(solid body)의 표면을 향하고 구조화될 표면의 일부 위로 가이드되는 적어도 하나의 웨이퍼용 에칭제(etching agent)를 포함하는 액체 제트(liquid jet)에 의해, 에칭제(etching agent)를 포함하는 건조 레이저(dry laser) 또는 물 제트-가이드형 레이저(water jet-guided laser) 또는 액체 제트-가이드형 레이저(liquid jet-guided laser)로 표면 처리하여 상기 미세구조화(microstructuring)가 일어나며, 상기 표면은 레이저 광선에 의해 미리 또는 동시에 국부적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 에칭제는 기질보다 적어도 하나의 유전층에 더 강한 에칭 효과를 가지며, 특히 H3PO4, H3PO3, PCl3, PCl5, POCl3, KOH, HF/HNO3, HCl, 염소 화합물(chlorine compound), 황산 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전층은 SiNx, SiO2, SiOx, MgF2, TiO2, SiCx 및 Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
H3PO4, H3PO3 및/또는 POCl3를 포함하고 레이저 광선과 결합하는 액체 제트(liquid jet)로 도핑이 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 도핑제(doping agent)는 인(phosphorus), 붕소(boron), 알루미늄(aluminium), 인듐(indium), 갈륨(gallium) 및 그 혼합물, 특히 인산(phosphoric acid), 아인산(phosphorous acid), 포스페이트 용액(solutions of phosphates) 및 인화수소(hydrogen phosphate), 붕사(borax), 붕산(boric acid), 보레이트(borate) 및 퍼보레이트(perborate), 붕소 화합물(boron compound), 갈륨 화합물(gallium compound) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세구조화(microstructuring) 및 도핑은 액체 제트-가이드형 레이저(liquid jet-guided laser)로 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속-포함 핵형성층은 증발 증착(vapour deposition), 스퍼터링(sputtering)에 의해 또는 수용액에서의 환원에 의해, 바람직하게 웨이퍼의 정면측 및 후면측에 동시에 증착되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속-포함 핵형성층은 알루미늄, 니켈, 티타늄, 크롬, 텅스텐, 은 및 그들의 합금의 그룹에서 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핵형성층의 도포 후에, 특히 레이저 어닐링에 의해 열 처리되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
정면측에 상기 금속-포함 핵형성층의 증착 후에, 상기 정면측의 적어도 일부에 접착력을 증가시키는 층이 증착되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제11항에 있어서,
상기 접착력을 증가시키는 층은 니켈, 티타늄, 구리, 텅스텐 및 그들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 금속을 포함하거나 또는 니켈, 티타늄, 구리, 텅스텐으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속-포함 핵형성층의 도포 후에, 금속화, 특히 은 또는 구리의 갈바닉 증착(galvanic deposition)에 의해 적어도 일부에서, 상기 핵형성층이 후육화(thickening)되며, 그 결과 상기 웨이퍼의 정면측 및 후면측이 접촉되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광선은 상기 액체 제트에서의 전반산(total reflection)에 의해 가이드되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 제트는 라미나(laminar)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 제트의 지름은 10 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광선은 시간적 펄스 형태(temporal pulse form) 및/또는 공간적 펄스 형태(spatial pulse form), 특히 플랫 탑 형태(flat top form), M-프로파일(M-profile) 또는 직사각형 펄스(rectangular pulse)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 생성방법. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 생성가능한 태양 전지.
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