KR20110136334A - 태양 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 태양 전지는 투명 기판, 상기 투면 기판의 일면에 형성된 열처리에 의해 비정질 실리콘이 개질된 결정질 실리콘의 진성 반도체층, 상기 진성 반도체 층의 상부에 형성된 복수개의 제1 도전형 반도체 영역, 상기 진성 반도체 층의 상부에 형성된 복수개의 제2 도전형 반도체 영역, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역의 사이에 형성된 절연막, 상기 제1 도전형 반도체 영역의 상부에 형성된 제1 전극 및, 상기 제2 도전형 반도체 영역의 상부에 형성된 제2 전극을 포함한다. 본 발명의 태양 전지 및 이의 제조 방법에 의하면, 투명 기판의 일면으로 제1 및 제2 도전성 반도체 층과 제1 및 제2 전극 등을 구성하기 때문에 투명기판의 다른 일면으로의 광입사면적을 극대화한다. 또한 투명 기판과 진성 반도체 층의 접촉면을 텍스처링 표면을 갖도록 하여 광 포획 특성을 극대화하여 광전 효율을 높일 수 있다. 또한 그 제조 공정에 있어서도 절연막과 제1 및 제2 도전형 반도체 층의 형성을 스크린 프린팅 방식으로 증착하기 때문 생산성을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 광전효율을 향상시키며 생산성을 높일 수 있는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 사용 재료에 따라 실리콘계열, 화합물계열, 유기물계열 등으로 크게 구분될 수 있으며, 이중 실리콘 계열의 태양 전지가 현재 대부분을 차지하고 있다. 실리콘계열의 태양 전지는 다시 단결정 또는 다결정 실리콘으로 제조되는 결정형 태양 전지와 비정질 또는 미세 결정질 실리콘으로 제조되는 박막형 태양 전지로 구분될 수 있다. 그러나, 결정형 태양 전지는 광전 효율이 높은 반면 제조 비용이 증가되는 단점이 있으며, 박막형 태양 전지는 제조 비용이 저렴한 반면 광전 효율이 결정형에 비하여 떨어지는 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 제조 비용이 저렴한 박막형 태양 전지의 광전 효율을 높이는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있다.
종래의 일반적인 태양전지는 상부로부터, 제1 전극, p형 실리콘층, 진성 실리콘층, n형 실리콘층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그런데, 이 경우, 광이 p형 실리콘층을 거쳐서 광전변환이 발생되는 진성 실리콘층을 도달하게 된다. 따라서, 광의 일부가 p형 실리콘층에 흡수되어 광전변환 효율이 발생되는 문제가 발생된다. 또한 제1 전극의 경우, 광이 통과할 수 있도록 광학적으로 투명한 도전성 물질을 이용하여 형성하므로 비저항이 금속에 비해 상대적으로 커서 전력손실이 크다. 더욱이, 상기 제1 전극을 형성하는 공정과 제2 전극을 형성하는 공정이 2회에 걸쳐 진행되므로, 제조에 소요되는 시간이 길어지고, 불량율의 발생가능성이 높아져 생산성이 낮아지는 문제점이 발생된다.
본 발명의 목적은 광전 효율을 향상시키고 동일 공간에서 보다 많은 전력량을 획득할 수 있으며 생산성을 높일 수 있는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 태양 전지에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 따른 태양 전지는: 투명 기판; 상기 투면 기판의 일면에 형성된 열처리에 의해 비정질 실리콘이 개질된 결정질 실리콘의 진성 반도체층; 상기 진성 반도체 층의 상부에 형성된 복수개의 제1 도전형 반도체 영역; 상기 진성 반도체 층의 상부에 형성된 복수개의 제2 도전형 반도체 영역; 상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역의 사이에 형성된 절연막; 상기 제1 도전형 반도체 영역의 상부에 형성된 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체 영역의 상부에 형성된 제2 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 진성 반도체층의 결정질은 다결정 실리콘이다.
일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판의 상부에 제1 및 제2 전극을 포함하는 전 영역에 형성되는 보호막을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 투명기판과 상기 진성 반도체층의 접촉 표면은 텍스처링된 표면을 포함한다.
본 발명의 다른 일면은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 일면에 따른 태양 전지의 제조 방법은: 투명 기판의 일면에 비정질 실리콘층을 증착하는 단계; 상기 비정질 실리콘층을 열처리하여 결정질로 개질하는 단계; 제1 및 제2 도전형 반도체 영역이 위치될 패턴을 형성하기 위하여 절연막을 증착하는 단계; 제1 및 제2 도전형 반도체 영역을 증착하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역의 상부에 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역을 증착하는 단계는 상기 제1 도전형 반도체 영역을 스크린 프린팅 방식에 의해 형성하고, 열처리에 의해 경화시키는 단계와 상기 제2 도전형 반도체 영역을 스크린 프린팅 방식에 의해 형성하고, 열처리에 의해 경화시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역과 상기 제2 도전형 반도체 영역은 열처리 단계에서 상기 진성 반도체층의 내측으로 진입하여 경화된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계는 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층을 덮도록 금속층을 증착하는 단계; 및 증착된 금속층을 상기 제1 및 제2 전극으로 패턴화하여 스크라이빙하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판의 상부에 상기 제1 및 제2 전극을 포함하는 전 영역에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 태양 전지 및 이의 제조 방법에 의하면, 투명 기판의 일면으로 제1 및 제2 도전성 반도체 층과 제1 및 제2 전극 등을 구성하기 때문에 투명기판의 다른 일면으로의 광입사면적을 극대화한다. 또한 투명 기판과 진성 반도체 층의 접촉면을 텍스처링 표면을 갖도록 하여 광 포획 특성을 극대화하여 광전 효율을 높일 수 있다. 또한 그 제조 공정에 있어서도 절연막과 제1 및 제2 도전형 반도체 층의 형성을 스크린 프린팅 방식으로 증착하기 때문 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지(10)는 투명 기판(11)의 일면에 결정질 실리콘의 진성 반도체 층(13)이 전체적으로 형성된다. 진성 반도체 층(13)의 상부에는 복수개의 제1 도전형 반도체 영역(15)과 복수개의 제2 도전형 반도체 영역(16)이 형성되며, 그 위에 각각 제1 전극(17)과 제2 전극(18)이 형성된다. 제1 도전형 반도체 영역(15)과 제2 도전형 반도체 영역(16)의 사이에는 절연막(14)이 형성된다. 그리고 투명 기판(11)의 상부에 제1 및 제2 전극(17, 18)을 포함하는 모든 층을 형성한 뒤에 최종적으로 보호막(19)이 형성된다. 제1 도전형 반도체 영역(15)은 P형 실리콘 층으로 구성되고, 제2 도전형 반도체 영역(16)은 N형 실리콘 층으로 구성될 수 있다. 그리고 진성 반도체 층(13)은 최초에 비정질 실리콘 층을 형성한 뒤에 열처리에 의해 결정질로 개질하며, 바람직하게는 다결정 실리콘 층으로 개질한다.
이와 같은 구조의 본 발명의 태양 전지(10)는 투명 기판(11)의 일면으로 제1 및 제2 도전성 반도체 층(15, 16)과 제1 및 제2 전극(17, 18) 등을 구성하기 때문에 투명기판(11)의 다른 일면으로의 광입사면적을 극대화한다. 또한 투명 기판(11)과 진성 반도체 층(13)의 접촉면을 텍스처링 표면(12)을 갖도록 하여 광 포획 특성을 극대화하여 광전 효율을 높일 수 있다. 또한 후술되는 바와 같이, 그 제조 공정에 있어서도 절연막(14)과 제1 및 제2 도전형 반도체 층(15, 16)의 형성을 스크린 프린팅 방식으로 증착하기 때문 생산성을 높일 수 있다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 준비된 투명 기판(11)을 단계 S10에서 세정한다. 이어 단계 S11에서 투명 기판(11)의 일면을 습식 에칭에 의해 텍스처링 한다. S12에서는 텍스처링된 표면(12) 위에 비정질 실리콘 층(13)을 PECVD 공정에 의해서 증착한다. 그리고 단계 S13에서 열처리에 의해서 비정질 실리콘 층(13)을 다결정 실린콘의 진성 반도체 층(13)으로 개질시킨다.
이어 단계 S14에서는 제1 도전형 반도체 층(15)과 제2 도전형 반도체 층(16)을 형성하기 위한 패턴을 갖도록 진성 반도체 층(13)의 상부에 절연막(14)을 스크린 프린팅 방식에 의해서 증착한다. 단계 S15에서는 절연막(14)에 의해 형성된 패턴 중에서 제1 도전형 반도체 층(15)이 형성되어야 하는 개구 영역에 제1 도전형 반도체 층(15)을 스크린 프린팅 방식에 의해서 증착하고, 단계 S16에서는 증착된 제1 도전형 반도체 층(15)을 경화시키기 위한 열처리를 수행한다. 이때, 열처리 과정에서 제1 도전형 반도체 층(15)은 진성 반도체 층(13)의 내부로 진입되어 경화되어 진다. 단계 S17에서는 절연막(14)에 의해 형성된 패턴 중에서 제2 도전형 반도체 층(16)이 형성되어야 하는 개구 영역에 제2 도전형 반도체 층(16)을 스크린 프린팅 방식에 의해서 증착하고, 단계 S18에서는 증착된 제2 도전형 반도체 층(16)을 경화시키기 위한 열처리를 수행한다. 이때, 열처리 과정에서 제2 도전형 반도체 층(16)은 진성 반도체 층(13)의 내부로 진입되어 경화되어 진다.
단계 S19에서는 제1 및 제2 도전형 반도체 층(15, 16)을 모두 덥도록 금속층(20)을 스퍼터링 공정을 통하여 증착하고, 단계 S20에서는 제1 및 제2 도전형 반도체 층(15, 16)의 상부를 제외하고 나머 영역에 대하여 스크라이빙 처리하여 제1 및 제2 전극(17, 18)을 형성한다. 스크라이빙 방식은 레이저 가공 또는 기계적 연마 가공 등의 방식으로 처리할 수 있다. 제1 및 제2 전극(17, 18)을 형성하고 난 뒤에는 전체적으로 보호막(19)을 PECVD 공정을 통하여 증착한다.
이상에서 설명된 본 발명의 태양 전지 및 이의 제조 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 태양 전지 11: 투명 기판
12: 텍스처링 표면 13: 폴리 실리콘 막
14: 절연막 15: 제1 도전형 반도체 영역
16: 제2 도전형 반도체 영역 17: 제1 전극
18: 제2 전극
12: 텍스처링 표면 13: 폴리 실리콘 막
14: 절연막 15: 제1 도전형 반도체 영역
16: 제2 도전형 반도체 영역 17: 제1 전극
18: 제2 전극
Claims (9)
- 투명 기판;
상기 투면 기판의 일면에 형성된 열처리에 의해 비정질 실리콘이 개질된 결정질 실리콘의 진성 반도체층;
상기 진성 반도체 층의 상부에 형성된 복수개의 제1 도전형 반도체 영역;
상기 진성 반도체 층의 상부에 형성된 복수개의 제2 도전형 반도체 영역;
상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역의 사이에 형성된 절연막;
상기 제1 도전형 반도체 영역의 상부에 형성된 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체 영역의 상부에 형성된 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 진성 반도체층의 결정질은 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 투명 기판의 상부에 제1 및 제2 전극을 포함하는 전 영역에 형성되는 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제1항에 있어서
상기 투명기판과 상기 진성 반도체층의 접촉 표면은 텍스처링된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 투명 기판의 일면에 비정질 실리콘층을 증착하는 단계;
상기 비정질 실리콘층을 열처리하여 결정질로 개질하는 단계;
제1 및 제2 도전형 반도체 영역이 위치될 패턴을 형성하기 위하여 절연막을 증착하는 단계;
제1 및 제2 도전형 반도체 영역을 증착하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역의 상부에 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 도전형 반도체 영역을 증착하는 단계는
상기 제1 도전형 반도체 영역을 스크린 프린팅 방식에 의해 형성하고, 열처리에 의해 경화시키는 단계와
상기 제2 도전형 반도체 영역을 스크린 프린팅 방식에 의해 형성하고, 열처리에 의해 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체 영역과 상기 제2 도전형 반도체 영역은 열처리 단계에서 상기 진성 반도체층의 내측으로 진입하여 경화되는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계는
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층을 덮도록 금속층을 증착하는 단계; 및
증착된 금속층을 상기 제1 및 제2 전극으로 패턴화하여 스크라이빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. - 제5항에 있어서,
상기 투명 기판의 상부에 상기 제1 및 제2 전극을 포함하는 전 영역에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
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| KR1020100056249A KR20110136334A (ko) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100056249A KR20110136334A (ko) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110136334A true KR20110136334A (ko) | 2011-12-21 |
Family
ID=45502982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100056249A KR20110136334A (ko) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110136334A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114361292A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-15 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 一种背接触铜铟镓硒太阳电池及其制造方法 |
-
2010
- 2010-06-14 KR KR1020100056249A patent/KR20110136334A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114361292A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-15 | 中国建材国际工程集团有限公司 | 一种背接触铜铟镓硒太阳电池及其制造方法 |
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