KR20120024483A - 태양 전지 셀 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 충분한 변환 효율을 실현할 수 있는 대형 태양 전지 셀 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 형성된 p형 확산층과, 다른쪽 면에 형성된 n형 확산층과, p형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 전극과, n형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 전극으로 구성되는 태양 전지 셀로서, p형 확산층에는, 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 이들 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역이 형성되고, n형 확산층에는, 복수개의 고농도 n형 확산 영역과, 이들 고농도 n형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 n형 확산 영역이 형성되고, 전극은, 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역에 인접하여 형성되고, 표면 발전 능력이 변환 효율 18% 이상이며, n형 확산층이 형성되어 있는 다른쪽 면에서의 변환 효율이 p형 확산층이 형성되어 있는 한쪽 면에서의 변환 효율의 93% 이상인, 태양 전지 셀이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 형성된 p형 확산층과, 다른쪽 면에 형성된 n형 확산층과, p형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 전극과, n형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 전극으로 구성되는 태양 전지 셀로서, p형 확산층에는, 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 이들 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역이 형성되고, n형 확산층에는, 복수개의 고농도 n형 확산 영역과, 이들 고농도 n형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 n형 확산 영역이 형성되고, 전극은, 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역에 인접하여 형성되고, 표면 발전 능력이 변환 효율 18% 이상이며, n형 확산층이 형성되어 있는 다른쪽 면에서의 변환 효율이 p형 확산층이 형성되어 있는 한쪽 면에서의 변환 효율의 93% 이상인, 태양 전지 셀이 제공된다.
Description
본 발명은, 태양 전지 셀 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지 셀은, 광 에너지를 전력으로 변환하는 반도체 소자이며, p-n 접합형, pin형, 쇼트키(Schottky)형 등이 있으며, 특히 p-n 접합형이 널리 사용되고 있다. 또한, 태양 전지를 그 기판 재료를 기준으로 분류하면, 실리콘 결정계 태양 전지, 아몰퍼스(비정질) 실리콘계 태양 전지, 화합물 반도체계 태양 전지의 3종류로 크게 나눌 수 있다. 결정계 태양 전지는, 단결정계(single crystal system) 태양 전지와 다결정계(polycrystal system) 태양 전지로 더욱 분류된다. 태양 전지용 실리콘 결정 기판은 비교적 용이하게 제조할 수 있으므로, 실리콘 결정계 태양 전지가 가장 많이 보급되어 있다.
태양 전지는, 청정 에너지원으로서 최근 수요가 높아지고 있으며, 이에 따라 태양 전지 셀의 수요도 높아지고 있다. 또한, 에너지 효율의 관점에서, 태양 전지 셀의, 광 에너지로부터 전력으로의 변환 효율(이하, 간단하게 "변환 효율"로 표기함)이 가능한 높은 것이 요구되고 있다. 또한, 전력으로의 변환을 효율적으로 행하기 위하여 태양 전지의 대형화가 요구되고 있으며, 태양 전지의 대형화에 따라, 태양 전지 셀의 대형화도 필요해지고 있다.
하기 비특허 문헌 1, 2에는, 변환 효율이 표면 21.3%, 배면 19.8%인 p형 실리콘 단결정 기판을 사용한 가로 1cm × 세로 1cm의 태양 전지 셀이 개시(開示)되어 있고, 또한 변환 효율이 표면 16.3%, 배면 15.0%인 p형 실리콘 단결정 기판을 사용한 가로 125mm× 세로 125mm의 태양 전지 셀이 개시되어 있다.
2000년 4월 28일 히다치제작소 뉴스 릴리스 NEDO(신에너지?산업기술종합개발기구)로부터 PVTEC(태양광 발전 기술 연구 조합)를 통하여 위탁된 "응용형 신구조 박막 태양 전지의 제조 기술개발"
일본 기계 학회 NEWS LETTER POWER & ENERGY SYSTEM 제35호 2007년 11월
그러나, 상기 비특허 문헌 1에 기재된 태양 전지 셀에 있어서는, 변환 효율을 표면 21.3%, 배면 19.8%로 하기 위해서는, 태양 전지 셀의 크기를, 예를 들면, 1cm×1cm 정도의 소형의 크기 이하의 것밖에 제조할 수 없다는 문제점이 있고, 또한, 예를 들면, 12.5cm×12.5cm 정도의 대형화된 태양 전지 셀에 있어서는 변환 효율이 표면 16.3%, 배면 15.0%까지 밖에 향상시킬 수 없는 실정이다(상기 비특허 문헌 1 참조).
그래서, 전술한 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 충분한 변환 효율을 실현할 수 있는 대형 태양 전지 셀 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, n형의 실리콘 단결정 기판과, 상기 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 형성된 p형 확산층과, 상기 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 형성된 n형 확산층과, 상기 p형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바(bus bar) 전극과, 상기 n형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극으로 구성되는 태양 전지 셀로서, 상기 p형 확산층에는, 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 이들 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역이 형성되고, 상기 n형 확산층에는, 복수개의 고농도 n형 확산 영역과, 이들 고농도 n형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 n형 확산 영역이 형성되고, 상기 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극은, 상기 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역에 인접하여 형성되고, 표면 발전 능력이 변환 효율 18% 이상이며, n형 확산층이 형성되어 있는 다른쪽 면에서의 변환 효율이 p형 확산층이 형성되어 있는 한쪽 면에서의 변환 효율의 93% 이상인, 태양 전지 셀이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, n형의 실리콘 단결정 기판과, 상기 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 형성된 p형 확산층과, 상기 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 형성된, 전체면이 균일한 n형 확산층과, 상기 p형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극과, 상기 n형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극으로 구성되는 태양 전지 셀로서, 상기 p형 확산층에는, 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 이들 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역이 형성되고, 상기 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극은, 상기 고농도 p형 확산 영역에 인접하여 형성되고, 표면 발전 능력이 변환 효율 18% 이상이며, n형 확산층이 형성되어 있는 다른쪽 면에서의 변환 효율이 p형 확산층이 형성되어 있는 한쪽 면에서의 변환 효율의 93% 이상인, 태양 전지 셀이 제공된다.
또한, 상기 태양 전지 셀에 있어서, 상기 실리콘 단결정 기판의 비저항(比抵抗)은 1?14 Ω?cm라도 된다. 상기 고농도 p형 확산 영역 및 상기 저농도 p형 확산 영역은 붕소 확산에 의해 형성되고, 상기 고농도 p형 확산 영역의 시트 저항은20?100 Ω／□이며, 또한 상기 저농도 p형 확산 영역의 시트 저항은 30?150 Ω／□라도 된다. 상기 고농도 n형 확산 영역 및 상기 저농도 n형 확산 영역은 인(燐) 확산에 의해 형성되고, 상기 고농도 n형 확산 영역의 시트 저항은 20?100 Ω／□이며, 또한 상기 저농도 n형 확산 영역의 시트 저항은 30?150 Ω／□라도 된다. 또한, 상기 전체면이 균일한 n형 확산층은 인 확산에 의해 형성되고, 그 시트 저항은 30?150 Ω／□라도 된다.
또한, 상기 p형 확산층 및 n형 확산층은 패시베이션(passivation)용 절연막으로 덮혀 있어도 되고, 상기 p형 확산층 및 n형 확산층은 반사 방지막으로 덮혀 있어도 된다. 그리고, 상기 p형 확산층 및 상기 n형 확산층과 반사 방지막과의 사이에 패시베이션용 절연막이 있어도 된다.
또한, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은 제1 전극층과 제2 전극층을 2층 중첩하여 형성되어 있어도 된다. 여기서, 상기 제1 전극층은, 상기 제2 전극층에 비해 실리콘 단결정 기판과의 접촉 저항이 낮고, 또한 실리콘 단결정 기판과의 접착 강도가 강한 것이 바람직하고, 상기 제2 전극층은, 상기 제1 전극층에 비해 체적 고유 저항이 낮아도 된다. 또한, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 스크린 인쇄에 의해 형성되어 있어도 된다. 그리고, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 제1 전극층의 한층만으로 구성되어도 된다.
또한, 다른 관점에 따른 본 발명에 의하면, n형의 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 이들 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역으로 이루어지는 p형 확산층을 형성하는 공정과, n형의 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 복수개의 고농도 n형 확산 영역과, 이들 고농도 n형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 n형 확산 영역으로 이루어지는 n형 확산층을 형성하는 공정과, 상기 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역에 인접하는 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극을 형성하는 공정을 포함하는, 태양 전지 셀의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, n형의 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 이들 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역으로 이루어지는 p형 확산층을 형성하는 공정과, n형의 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 전체면이 균일한 n형 확산층을 형성하는 공정과, 상기 고농도 p형 확산 영역 및 전체면이 균일한 n형 확산층에 인접하는 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극을 형성하는 공정을 포함하는, 태양 전지 셀의 제조 방법이 제공된다.
상기 태양 전지 셀의 제조 방법에 있어서, 상기 실리콘 단결정 기판의 비저항은 1?14 Ω?cm라도 된다. 또한, 상기 p형 확산층 및 n형 확산층은, p형 확산층에 대응하는 붕소 원소를 포함한 액체 또는 고체와 n형 확산층에 대응하는 인 원소를 포함한 액체 또는 고체를 미리 실리콘 단결정 기판에 도포하거나 또는 부착하고, 그 후 열처리를 행함으로써 동시에 형성되어도 된다.
또한, 상기 p형 확산층 및 n형 확산층은, p형 확산층에 대응하는 붕소 원소를 포함한 액체 또는 고체를 실리콘 단결정 기판에 도포하거나 또는 부착하고, 열처리를 행하고, 다음으로, n형 확산층에 대응하는 인 원소를 포함한 액체 또는 고체를 실리콘 단결정 기판에 도포하거나 또는 부착하고, 그 후 열처리를 행함으로써, 상기 p형 확산층 및 n형 확산층이, 별개로 형성되어도 된다.
또한, 고농도 p형 확산 영역이나 고농도 n형 확산 영역을 동시에 형성하기 위하여, 붕소 원소를 포함한 액체 또는 고체를, 고농도 p형 확산 영역과 저농도 p형 확산 영역의 각각에 도포하거나 또는 부착하는 양을 변경함으로써, 붕소 원소량 등이 상이한 액체(또는, 고체)를 도포하고, 또한 인 원소를 포함한 액체 또는 고체를, 고농도 n형 확산 영역과 저농도 n형 확산 영역의 각각에 도포하거나 또는 부착하는 양을 변경함으로써, 인 원소량 등이 상이한 액체(나 고체)를 도포하고, 동시에 열처리를 행함으로써, 고농도 p형 확산 영역과 저농도 p형 확산 영역, 고농도 n형 확산 영역과 저농도 n형 확산 영역을 형성해도 된다.
또한, 상기 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역을 동시에 형성하기 위하여, 상기 저농도 p형 확산 영역 및 저농도 n형 확산 영역을 형성하는 영역에 스크린 인쇄에 의한 마스킹 공정을 양면에 행해도 된다. 이와 반대로, 상기 저농도 p형 확산 영역 및 저농도 n형 확산 영역을 동시에 형성하기 위하여, 상기 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역을 형성하는 영역에 스크린 인쇄에 의한 마스킹 공정을 양면에 행해도 된다.
또한, 붕소 확산에 의한 상기 p형 확산층의 형성과, 인 확산에 의한 상기 n형 확산층의 형성은 별개로 행해지고, 붕소 확산 시에는 상기 실리콘 단결정 기판의 p형 확산층을 형성하는 면에는 스크린 인쇄에 의한 마스킹 공정이 행해지고, 인 확산 시에는 상기 실리콘 단결정 기판의 n형 확산층을 형성하는 면에는 스크린 인쇄에 의한 마스킹 공정이 행해져도 된다.
또한, 고농도 p형 확산 영역이나 고농도 n형 확산 영역을 동시에 형성하는 방법으로서, 셀프 도핑의 효과를 가지는 도전성 페이스트를 동시에 소성(燒成)함으로써, 확산 영역을 형성해도 된다. 또는, 고농도 p형 확산 영역이나 고농도 n형 확산 영역을 별개로 형성하는 방법으로서, 셀프 도핑의 효과를 가지는 도전성 페이스트를 별개로 소성함으로써, 확산 영역을 형성해도 된다.
또한, 고농도 p형 확산 영역이나 고농도 n형 확산 영역을 별개로 형성하는 방법으로서, 레이저 도핑법에 따라 확산층을 형성해도 된다.
또한, 상기 마스킹 공정에 사용되는 마스킹제는 내(耐)불산(hydrofluoric acid)성 및 내(耐)질산성을 가지고, 알칼리성 수용액에 의해 박리 가능해도 된다. 이 마스킹제의 형성 방법은, 스크린 인쇄 방법이라도 된다.
또한, 상기 n형 확산층을 형성하는 공정에 있어서, p형 확산층의 표면에 형성된 불산 수용액으로 제거 가능한 막을 마스킹제로서 사용해도 된다. 여기서, 사용되는 마스킹제는, 불산 수용액에 의해 제거 가능한, 붕소 실리케이트 유리막이나 인산 유리막, 열산화막이나 붕소 인 실리케이트 유리막, 산화 티탄막이나 실리콘 나이트라이드 막 등이 바람직하다. 이 마스킹제의 형성 방법은, 열처리나 열CVD 처리, 플라즈마 CVD법 중 어느 방법이라도 된다.
또한, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극을 형성하는 공정에 있어서, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은 제1 전극층과 제2 전극층을 2층 중첩하여 형성되어도 된다. 상기 제1 전극층은, 상기 제2 전극층에 비해 실리콘 단결정 기판과의 접촉 저항이 낮고, 또한 실리콘 단결정 기판과의 접착 강도가 강해도 되고, 상기 제2 전극층은, 상기 제1 전극층에 비해 고유 저항이 낮아도 된다. 또한, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 스크린 인쇄에 의해 형성되어도 된다.
그리고, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 제1 전극층의 한층만으로 구성되어도 된다.
본 발명에 의하면, 충분한 변환 효율을 실현할 수 있는 대형 태양 전지 셀 및 그 제조 방법이 제공된다.
도 1은 태양 전지 셀을 제조하는 공정의 설명도이다.
도 2는 태양 전지 셀을 사선 방향 위쪽으로부터 보았을 때의 개략 설명도이다.
도 3은 기판에 대한 붕소 확산?인 확산이 동시에 행해지는 경우에 대한 설명도이다.
도 4는 배면에 전체면이 균일한 n형 확산층을 형성한 경우의 태양 전지 셀을 사선 방향 위쪽으로부터 보았을 때의 개략 설명도이다.
도 5는 태양 전지 셀의 표면과 배면의 IV 특성 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 시트 저항면 내 분포의 측정 결과를 나타내는 설명도이다.
도 7은 표면과 배면의 변환 효율과 기판 비저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 배면 변환 효율의 Bifaciality와 기판 비저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 태양 전지 셀을 사선 방향 위쪽으로부터 보았을 때의 개략 설명도이다.
도 3은 기판에 대한 붕소 확산?인 확산이 동시에 행해지는 경우에 대한 설명도이다.
도 4는 배면에 전체면이 균일한 n형 확산층을 형성한 경우의 태양 전지 셀을 사선 방향 위쪽으로부터 보았을 때의 개략 설명도이다.
도 5는 태양 전지 셀의 표면과 배면의 IV 특성 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 시트 저항면 내 분포의 측정 결과를 나타내는 설명도이다.
도 7은 표면과 배면의 변환 효율과 기판 비저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 배면 변환 효율의 Bifaciality와 기판 비저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복되는 설명을 생략한다.
도 1의 (a)?(m)은, n형의 실리콘 단결정 기판인 반도체 기판 W(이하, 간단히 기판 W라고도 칭함)를 사용하여 태양 전지 셀 A를 제조하는 공정의 설명도이다. 먼저, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, CZ법에 의해 제조된, 결정성 방위(100), 가로 15.6cm × 세로 15.6cm, 두께 100?300 ㎛이며, 비저항 1? 14.0 Ω?cm의 실리콘 단결정 기판인 n형의 반도체 기판 W가 준비된다.
다음으로, 고농도(예를 들면, 10wt%)의 수산화 나트륨 수용액에 반도체 기판 W를 침지(浸漬)시켜, 대미지층을 제거한다. 그리고, 기판 W를 저농도(예를 들면, 2wt%)의 수산화 나트륨 수용액에 침지시켜, 기판 W의 표면 전체에 텍스처(texture) 구조를 형성한다. 그리고, 기판 W의 세정을 행한다.
상기 텍스처 구조를 형성하는 이유로서는, 태양 전지는, 통상적으로, 표면에 요철 형상을 형성하는 것이 바람직하고, 이 텍스처 구조의 형성에 의해, 가시광선역의 반사율을 저감시키기 위하여, 가능한 2회 이상의 반사를 수광면에서 행하게 할 필요가 있기 때문이다. 그래서, 대미지층의 제거 후의 반도체 기판 G를, 예를 들면, 2wt%의 수산화 나트륨 수용액에 이소프로필 알코올을 부가한 수용액에 침지하여, 습식 에칭(wet etching)을 행함으로써, 반도체 기판 W 표면에 랜덤 텍스처 구조를 형성하고 있다. 여기서, 이 텍스처 구조의 하나하나의 산(山)의 사이즈는 0.3?20 ㎛ 정도이다. 다른 대표적인 표면 요철 구조로서는 V홈, U홈을 예로 들 수 있고, 이들 형상은 연삭기(硏削機)를 사용하여 형성 가능하다. 또한, 랜덤한 요철 구조를 형성하기 위해서는, 전술한 방법 이외에, 예를 들면, 산 에칭이나 리액티브?이온?에칭(RIE) 등을 사용할 수도 있다.
이어서, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 산소를 함유하는 분위기 중에서, 980℃의 가열 처리에 의해 기판 W의 표면?배면의 양쪽에 산화막(5)이 형성된다. 그리고, 산화막(5) 대신 질화막을 형성해도 된다.
다음으로, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 산화막(5)의 표면(10)에 소정 패턴으로 레지스트막(7)이, 예를 들면, 10?30 ㎛의 두께로 도포된다. 그리고, 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(7)을 마스크로 하여, 예를 들면, 10% HF 수용액을 사용한 습식 에칭이 행해져서, 표면(10)의 산화막(5)이 소정의 패턴으로 에칭된다. 이 때, 레지스트막(7)에 형성되어 있는 소정의 패턴으로 산화막(5)이 에칭된다.
다음으로, 도 1의 (e)에 나타낸 바와 같이, 알칼리성 수용액에 의한 박리에 의해 표면?배면의 양쪽의 레지스트막(7)이 제거된다.
다음으로, 1000℃로 설정된 확산로(擴散爐)에 있어서, 삼브롬화붕소(BBr3)가스를 함유하는 분위기 하에서, 도 1의 (f)에 나타낸 바와 같이 소정의 패턴으로 에칭된 산화막(5)을 마스크로 하여, 기판 W의 표면(10)의 노출 부분에 붕소 확산이 행해진다. 이와 같이 하여, 기판 W의 표면(10)에 복수개의 고농도 p형 확산 영역(15)이 섬(island)형으로 형성된다. 그리고, 고농도 p형 확산 영역(15)의 시트 저항은 20?60 Ω／□(ohm/square)인 것이 바람직하다. 또한, 붕소 확산의 방법으로서 삼브롬화붕소(BBr3) 가스 분위기 하에서의 도포 확산 방식을 예시했지만, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 삼염화붕소(BCl3) 가스나 산화붕소(B2O5) 가스를 사용할 수도 있으며, 스프레이 방식으로 확산시킬 수도 있다. 그리고, 붕소 확산은 BN(붕소 나이트라이드)를 소스로 한 방식, 또는 스크린 인쇄, 잉크젯, 스프레이, 스핀 코트 등을 사용한 방식이라도 된다.
다음으로, 도 1의 (g)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 10% HF 수용액을 사용한 습식 에칭에 의해 표면(10)의 산화막(5)이 제거된다. 그리고, 930℃로 설정된 확산로에 있어서, 삼브롬화붕소(BBr3) 가스를 함유하는 분위기 하에서 기판 W의 표면(10) 전체에 붕소 확산이 행해진다. 이와 같이 하여, 기판 W의 표면(10)에 있어서, 도 1의 (h)에 나타낸 바와 같이, 복수개의 고농도 p형 확산 영역(15)끼리의 사이에 저농도 p형 확산 영역(16)이 형성된다. 여기에서도 기판 W의 표면?배면의 양쪽에는 붕소 실리케이트 유리막(도시하지 않음)이 형성된다. 그리고, 저농도 p형 확산 영역(16)의 시트 저항은 30?150 Ω／□인 것이 바람직하다.
이어서, 표면(10)에 스크린 인쇄법에 따라 마스킹제를 인쇄하고, 180℃의 열풍 건조로에 있어서 건조가 행해진다. 이 마스킹제의 인쇄에 의해, 기판 W의 표면(10)에 형성된 붕소 실리케이트 유리막(도시하지 않음)이 보호된다. 이 마스킹제로서는, 내불산성 및 내질산성을 가지고, 알칼리성 수용액에 의해 박리 가능한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 표면(10)에 마스킹제가 인쇄된 상태(건조 후)의 기판 W를, 예를 들면, 불질산 수용액이나 불산 수용액에 침지시켜, 마스킹제가 인쇄되어 있지 않은 기판 W의 다른 쪽의 면[이하 배면(20)으로 칭함]의 붕소 실리케이트 유리막(도시하지 않음)이나 아웃 디퓨전(out diffusion)에 의해 형성되어 있는 고농도 p형 확산 영역을 제거한다. 그리고, 마스킹제(18)가, 예를 들면, 수산화 나트륨 수용액을 사용하여 제거되고, 기판 W의 세정?건조가 행해진다.
다음으로, 870℃로 설정된 전기 확산로에 있어서, 옥시 염화인(POCl3) 가스를 함유하는 분위기 하에서, 상기 표면(10)의 경우와 동일한 방법으로 형성된 소정의 패턴으로 에칭된 산화막(5)을 마스크로 하여, 기판 W의 배면(20)의 노출 부분에 인 확산이 행해진다. 그리고, 이 배면(20)에서의 인 확산에 있어서도 상기 표면(10) 상의 붕소 확산과 동일하게, 산화막(5), 레지스트막(7)을 패턴 형성하고, 확산 영역의 형성이 행해지지만, 이 산화막(5), 레지스트막(7)의 형성이나 인 확산 후의 산화막(5), 레지스트막(7)의 제거에 대해서는, 상기 도 1의 (b)?(f) 등에 설명한 경우와 동일한 방법이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
이와 같이 하여, 도 1의 (i)에 나타낸 바와 같이, 기판 W의 배면(20)에 복수개의 고농도 n형 확산 영역(25)이 섬형으로 형성된다. 여기서, 고농도 n형 확산 영역(25)의 시트 저항은 20?60 Ω／□(ohm/square)인 것이 바람직하다. 또한, 인 확산은 잉크젯 방식이나 스프레이, 스핀 코트, 레이저 도핑법 등에 의해서도 행해진다.
그리고, 830℃로 설정된 전기 확산로에 있어서, 옥시 염화 인(POCl3) 가스를 함유하는 분위기 하에서 기판 W의 배면(20) 전체에 인 확산이 행해진다. 이와 같이 하여, 도 1의 (j)에 나타낸 바와 같이, 기판 W의 배면(20)에 있어서, 복수개의 고농도 n형 확산 영역(25)끼리의 사이에 저농도 n형 확산 영역(26)이 형성된다. 이 때, 기판 W의 표면?배면의 양쪽에는 인산 유리막(도시하지 않음)이 형성된다.그리고, 저농도 n형 확산 영역(26)의 시트 저항은 30?150 Ω／□인 것이 바람직하다.
다음으로, 플라즈마 에처(plasma etcher)에 의해 기판 W 주변부의 PN 접합 분리를 행하고, 전술한 공정에 있어서 기판 W의 표면(10)?배면(20)에 형성된 붕소 실리케이트 유리막(도시하지 않음)과 인산 유리막(도시하지 않음)을 불산 수용액을 사용한 에칭에 의해 제거한다. 그 후, 플라즈마 CVD 장치에 의해 표면(10)?배면(20) 전체에, 예를 들면, 질화막(SiNx막)인 반사 방지막(35)을 형성한다. 여기서, 다른 종류의 반사 방지막(35)으로서, 예를 들면, 이산화 티탄막, 산화 아연막, 산화 주석막 등이 있으며, 이들로 대체가 가능하다. 또한, 반사 방지막(35)의 형성은 상기 플라즈마 CVD 장치에 의한 다이렉트 플라즈마 CVD법에 따라 행해지는 것으로 하였으나, 예를 들면, 리모트 플라즈마 CVD법, 코팅법, 진공 증착법 등을 사용해도 된다. 단, 경제적인 관점에서, 질화막을 플라즈마 CVD법에 따라 형성하는 것이 가장 알맞다. 또한, 반사 방지막(35) 상에 합계 반사율이 가장 작아지도록, 예를 들면, 2불화 마그네슘막과 같이 굴절률이 1?2 사이인 막을 형성함으로써, 반사율의 저감이 촉진되어 생성 전류 밀도가 높아진다. 또한, 기판 W와 반사 방지막(35)과의 사이에 패시베이션용 절연막을 형성해도 된다.
이어서, 도 1의 (l)에 나타낸 바와 같이, 스크린 인쇄기를 사용하여, 기판 W의 배면(20)의 고농도 n형 확산 영역(25)의 표면(도면의 하방)에, 예를 들면, Ag를 포함하는 도전성 페이스트로 이루어지는 제1 전극층(40)이 소정의 패턴으로 인쇄되고, 그 후 건조가 행해진다. 그리고, 고농도 n형 확산 영역(25) 상에 형성된 제1 전극층(40)의 표면(도면의 하방)에, 예를 들면, Ag를 포함하는 도전성 페이스트로 이루어지는 제2 전극층(42)이 스크린 인쇄에 의해 인쇄되고, 건조가 행해진다. 이 제1 전극층(40)과 제2 전극층(42)을 적층한 것이 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극[이하 합쳐서 전극(45)이라고도 기재함]이 된다. 그리고, 고농도 n형 확산 영역(25)의 표면에 인쇄되는 제1 전극층(40)은, 인 원소를 포함하고, 소성 공정에 의해 셀프 도핑의 효과를 가지는 도전성 페이스트로 형성되어도 된다. 또한, 본 실시예에서는 제1 전극층(40)과 제2 전극층에 의해 전극(45)이 구성되는 것으로 하였으나, 전극(45)은 단층의 도전성 페이스트로 형성되어도 된다.
이어서, 도 1의 (m)에 나타낸 바와 같이, 도 1의 (l)에 나타낸 경우와 마찬가지로, 고농도 p형 확산 영역(15)의 표면(도면의 상방)에, 예를 들면, Ag를 포함하는 도전성 페이스트로 이루어지는 제1 전극층(40)이 소정의 패턴으로 인쇄되고, 그 후 건조가 행해진다. 그리고, 고농도 p형 확산 영역(15) 상에 형성된 제1 전극층(40)의 표면(도면의 상방)에, 예를 들면, Ag를 포함하는 도전성 페이스트로 이루어지는 제2 전극층(42)이 스크린 인쇄에 의해 인쇄되고, 건조가 행해진다. 그리고, 고농도 p형 확산 영역(15)의 표면에 인쇄되는 제1 전극층(40)은, 붕소 원소를 포함하고, 소성 공정에 의해 셀프 도핑의 효과를 가지는 도전성 페이스트로 형성되어도 된다. 또한, 본 실시예에서는 제1 전극층(40)과 제2 전극층에 의해 전극(45)이 구성되는 것으로 하였으나, 전극(45)은 단층의 도전성 페이스트로 형성되어도 된다.
여기서, 제1 전극층(40)은 제2 전극층(42)에 비해 실리콘 단결정 기판(반도체 기판 W)과의 접촉 저항이 낮고, 또한 실리콘 단결정 기판(반도체 기판 W)과의 접착 강도가 강한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 전극층(42)은 제1 전극층(40)에 비해 체적 고유 저항이 낮고, 또한 도전성이 우수한 것이 바람직하다. 전극(45)은, 기판 W에서 발생한 전자를 양호한 효율로 출력하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서는, 전극(45)의 높이를 높이거나, 전극(45)과 기판 W가 접촉하는 계면의 접촉 저항을 낮추거나, 전극(45)의 체적 고유 저항이 낮은 것 등이 바람직하다. 이들 과제를, 전극(45)의 구조를 제1 전극층(40)과 제2 전극층(42)으로 이루어지는 2층 구조로 함으로써, 전극(45)의 높이를 높이고, 기판 W와 접촉하는 위치에 배치되는 제1 전극층(40)에 있어서는, 기판 W와의 접촉 저항을 낮추고, 제2 전극층(42)에 있어서는, 기판 W와의 접촉이 없기 때문에, 체적 고유 저항이 제1 전극층(40)보다 낮은 것을 사용하고 있다.
그리고, 전극(45)이 표면(10)의 고농도 p형 확산 영역 상과 배면(20)의 고농도 n형 확산 영역 상에 형성된 기판 W의 소성이 행해져, 태양 전지 셀 A가 제조된다.
도 2는, 태양 전지 셀 A를 사선 방향 위쪽으로부터 보았을 때의 개략 설명도이다. 그리고, 도 2는, 태양 전지 셀 A의 일부를 확대하여 나타낸 것이며, 태양 전지 셀 A의 개략적인 단면도 도시하고 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판 W의 표면(10)에 고농도 p형 확산 영역을 배치하고, 그 바로 위쪽 면에 2층[제1 전극층(40), 제2 전극층(42)]으로 이루어지는 전극(45)을 형성하고, 또한 배면(20)에 고농도 n형 확산 영역을 배치하고, 그 바로 아래 면에 2층으로 이루어지는 전극(45)을, 전술한 공정에 의해 형성함으로써, 시트 저항의 면 내 균일성이 충분히 확보되고, 태양 전지 셀 A의 표면, 배면 각각의 발전 능력이 변환 효율로 18% 이상으로 되도록 한 태양 전지 셀이 제조된다.
또한, 태양 전지 셀 A의 표면에 대한 배면의 변환 효율의 비율(Bifaciality)이 93% 이상으로 되도록 한, 예를 들면, 사이즈 가로 15.6cm × 세로 15.6cm의 대형화된 태양 전지 셀 A가 제조된다.
여기에 더하여, 전극(45)을 제1 전극층(40)과 제2 전극층(42)을 적층시킨 구조로 함으로써, 기판 W에서 발생한 전자를 양호한 효율로 출력할 수 있는 태양 전지 셀 A가 제조된다.
이상, 본 발명의 실시형태의 일례를 설명하였으나, 본 발명은 도시한 형태로 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 분명하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
상기 실시형태에 있어서는, 고농도 확산 영역(p형?n형의 양쪽)을 형성한 후에, 저농도 확산 영역(p형?n형)을 형성하는 공정에 의해 확산을 행하였으나, 확산층의 형성 방법은 반드시 전술한 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 반도체 기판 W의 수광면에 고농도 확산 영역(p형?n형)과 저농도 확산 영역(p형?n형)을 형성하는 방법으로서, 반도체 기판 W의 수광면 전체에 저농도 확산 영역을 형성한 후, 고농도 확산 영역으로 할 부분에 인산 유리막(또는 붕소 실리케이트 유리막)을 남기고, 추가의 열처리를 행함으로써 고농도 확산 영역을 형성하는 방법이라도 된다.
또한, 붕소 확산, 인 확산의 방법으로서, 각각의 원소를 포함한 액체 또는 고체를 미리 기판 W의 표면(표면?배면)에 도포하고, 그 후 열처리를 행함으로써 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역을 동시에 형성하는 방법도 고려할 수 있다. 이에, 이하에는, 도 3을 참조하여 기판 W에 대한 붕소 확산?인 확산이 동시에 행해지는 경우에 대하여 설명한다. 그리고, 붕소 확산 및 인 확산에 대한 공정 이외의 공정에 대해서는 도 1에 있어서 전술한 공정과 동일한 방법이므로, 도 3에는 붕소 확산, 인 확산을 행하는 공정의 설명도만 도시한다.
도 3의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 기판 W의 표면(10)에 붕소 원소를 포함한 액체 또는 고체를 도포하거나 또는 부착한 후, 건조시키고, 기판 W의 배면(20)에 인 원소를 포함한 액체 또는 고체를 도포하거나 또는 부착한 후, 건조시킨 후, 예를 들면, 900℃로 설정된 로에 의해 열처리를 행하여, 표면(10) 전체에 고농도 p확산 영역(15)을 형성하고, 배면(20) 전체에 고농도 n형 확산 영역(25)을 형성한다.
다음으로, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 고농도 p형 확산 영역(15)이 형성된 표면(10)에, 소정의 패턴으로 레지스트막(7)이, 예를 들면, 10?30 ㎛의 두께로 도포된 후, 180℃의 열풍 건조로에 있어서 건조가 행해진다. 다음으로, 고농도 n형 확산 영역(25)에 소정의 패턴으로 레지스트막(7)을, 예를 들면, 10?30 ㎛의 두께로 도포한 후, 180℃의 열풍 건조로에 있어서 건조가 행해진다. 레지스트막으로서는 내불산성 및 내 질산성을 가지고 알칼리성 수용액에 의해 박리 가능한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 표면(10)과 배면(20)에 레지스트막(7)이 인쇄된 상태의 기판 W를, 예를 들면, 불질산 수용액에 침지시켜, 레지스트막(7)이 인쇄되어 있지 않은 기판 W의 면의 고농도 p형 확산 영역(15)이나 고농도 n확산 영역(25)을 에칭함으로써, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이 저농도 p형 확산 영역(16)과 저농도 n형 확산 영역(26)이 형성된다.
다음으로, 레지스트막을 알칼리성 수용액에 의한 박리에 의해 표면?배면의 양쪽의 레지스트막(7)이 제거되고, 도 3의 (e)에 나타낸 바와 같이, 고농도 p형 확산 영역 및 고농도 n형 확산 영역이 동시에 형성된다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 기판 W의 표면(10)?배면(20)의 양쪽에 있어서 고농도 확산 영역을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기판 W의 배면(20)에 있어서는, 전체면이 균일한 n형 확산층을 형성하고, 기판 W의 표면(10)에만 고농도 확산 영역?저농도 확산 영역을 형성하는 것도 고려할 수 있다.
도 4는, 기판 W의 배면(20)에 전체면이 균일한 n형 확산층(26')을 형성한 경우의 태양 전지 셀 A의 설명도이다. 그리고, 도 4에 나타낸 태양 전지 셀 A는, 배면(20)의 n형 확산층(26')의 구성 이외에는 상기 실시예에서 설명한 것과 동일하게 구성되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 배면(20)에 전체면이 균일한 n형 확산층(26')을 형성함으로써, 레지스트 인쇄 공정, 레지스트 제거 공정이 삭감됨으로써 많은 비용을 절감할 수 있다. 그리고, 열처리 공정의 삭감에 의한 기판 W로의열 대미지 저감도 도모할 수 있다.
[실시예]
(실시예 1)
실시예 1로서, CZ법에 의해 제조된, 결정성 방위(100), 가로 15.6cm × 세로 15.6cm, 두께 200㎛, 비저항 2.8Ω?cm의 실리콘 단결정 기판인 n형의 반도체 기판을 준비하고, 10wt%의 수산화 나트륨 수용액에 반도체 기판을 침지시켜, 대미지층을 제거하였다. 그리고, 기판을 2wt%의 수산화 나트륨 수용액에 침지시켜, 기판의 표면 전체에 텍스처 구조를 형성하였다. 그리고, 기판의 세정을 행하였다.
다음으로, 1000℃의 드라이 산화를 행하여, 수광면 전체면에 산화막을 형성하였다. 그 후, 저농도 p형 확산 영역을 형성하는 부분을 마스킹하기 위하여, 스크린 인쇄기에 의해, 레지스트제를 인쇄하고, 180℃의 열풍 건조로에서 건조시켰다. 건조 후, 10wt%의 불화 수소산 수용액에 침지시켜, 고농도 p형 확산 부분의 산화막을 제거한 후, 2wt%의 수산화 나트륨 수용액에 의해 레지스트제를 제거하고, 기판을 세정, 건조시켰다. 그 후, 기판을 BBr3 가스 확산에 의해, 붕소 확산을 행하여, 고농도 p형 확산 영역을 형성하였다.
다음으로, 10wt%의 불화 수소산 수용액에 기판을 침지시켜, 저농도 p형 확산 영역 부분의 산화막을 제거하고, 건조 후, 기판을 930℃의 전기 확산로 내에서 BBr3 가스 확산에 의해 붕소 확산을 다시 행하여, 저농도 p형 확산 영역을 형성하였다.
다음으로, 고농도 p형 확산 영역과 저농도 p형 확산 영역이 형성된 면 전체에, 스크린 인쇄기에 의해 레지스트제를 인쇄하고, 180℃의 열풍 건조로에서 건조시켰다. 건조 후, 불질산 수용액에 침지시켜, 고농도 n형 확산 영역과 저농도 n형 확산 영역을 형성하는 면의 붕소 실리케이트 유리막이나 p형 확산 영역을 제거하였다. 그리고, 레지스트제를 수산화 나트륨 수용액에 의해 제거하고, 기판을 세정, 건조시켰다.
다음으로, 1000℃의 드라이 산화를 행하고, 수광면 전체에 산화막을 형성하였다. 그 후, 저농도 n형 확산 영역을 형성하는 부분을 마스킹하기 위하여, 스크린 인쇄기에 의해, 레지스트제를 인쇄하고, 180℃의 열풍 건조로에서 건조시켰다. 건조 후, 10wt%의 불화 수소산 수용액에 침지시켜, 고농도 n형 확산 부분의 산화막을 제거한 후, 2wt%의 수산화 나트륨 수용액에 의해 레지스트제를 제거하고, 기판을 세정, 건조시켰다. 그 후, 기판을 옥시 염화 인을 포함하는 분위기의 전기 확산로 내에서 확산을 행하여, 고농도 n형 확산 영역을 형성하였다.
다음으로, 10wt%의 불화 수소산 수용액에 기판을 침지시켜, 저농도 n형 확산 영역 부분의 산화막을 제거하고, 건조 후, 기판을 옥시 염화 인을 포함하는 분위기의 830℃의 전기 확산로 내에서 다시 확산을 행하여, 저농도 n형 확산 영역을 형성하였다.
다음으로, 플라즈마 에쳐에 의해 기판 주변부의 PN 접합 분리를 행하고, 이어서, 기판 표면에 형성된 인산 유리막이나 붕소 실리케이트 유리막, 또는 붕소 인 실리케이트 유리막을 불화 수소산 수용액에 의해 제거한 후, 패시베이션용 절연막을 형성하고, 플라즈마 CVD 장치에서, 기판 양면에 질화막을 퇴적시켜, 반사 방지막을 형성하였다.
다음으로, 스크린 인쇄기를 사용하여, 배면의 고농도 n형 확산 영역 상에 그리드 Ag 전극과 버스바 전극을 인쇄하고, 건조시켰다. 그리드 Ag 전극과 버스바 전극의 위쪽에, 동일한 전극 패턴을 인쇄, 건조시켜, 2층 전극을 형성하였다. 또한, 스크린 인쇄기를 사용하여, 표면의 고농도 p형 확산 영역 상에 그리드 Ag 전극과 버스바 전극을 인쇄하고, 건조시켰다. 그리드 Ag 전극과 버스바 전극의 위쪽에, 동일한 전극 패턴을 인쇄, 건조시켜, 2층 전극을 형성하였다. 그 후, 소성을 행하고, 그리드 전극과 버스바 전극을 형성하여, 태양 전지 셀을 제조하였다. 이 태양 전지 셀의 표면과 배면의 IV 특성 결과를 표 1 및 도 5에 나타낸다.
[표 1]
또한, 도 6은 붕소 확산을 행한 후의 가로 15.6cm × 세로 15.6cm의 기판에서의 시트 저항면 내 분포의 측정 결과를 나타내는 설명도이다. 기판의 대형화의과제로서, 붕소 확산의 면 내 균일화가 어려운 것을 예로 들 수 있다. 본 발명에서는, 붕소 확산에서의 면 내 균일성을 향상시킴으로써, 과제가 해결된 것을 알았다.
또한, 기판의 비저항을 변경했을 때의 변환 효율(Eff)의 변화에 대하여, 도 7에 결과를 나타낸다. 기판의 비저항을 변경했을 때의 표면 변환 효율에 대한 배면 변환 효율의 비율(그래프에는 "Bifaciality"로 기재)의 변화에 대하여, 도 8에 결과를 나타낸다.
도 7과 도 8에 나타낸 바와 같이, 비저항 1?14 Ω?cm의 범위에서, 표면의 변환 효율이 18% 이상, Bifaciality가 93% 이상을 유지할 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명은, 태양 전지 셀 및 그 제조 방법에 적용할 수 있다.
5: 산화막 7: 레지스트막
10: 표면 15: 고농도 p형 확산 영역
16: 저농도 p형 확산 영역 20: 배면
25: 고농도 n형 확산 영역 26: 저농도 n형 확산 영역
26': 전체면이 균일한 n형 확산층 30: 산화막
35: 반사 방지막 40: 제1 전극층
42: 제2 전극층 45: 전극
A: 태양 전지 셀 W: 반도체 기판
10: 표면 15: 고농도 p형 확산 영역
16: 저농도 p형 확산 영역 20: 배면
25: 고농도 n형 확산 영역 26: 저농도 n형 확산 영역
26': 전체면이 균일한 n형 확산층 30: 산화막
35: 반사 방지막 40: 제1 전극층
42: 제2 전극층 45: 전극
A: 태양 전지 셀 W: 반도체 기판
Claims (23)
- n형의 실리콘 단결정(single crystal) 기판;
상기 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 형성된 p형 확산층;
상기 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 형성된 n형 확산층;
상기 p형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바(bus bar) 전극; 및
상기 n형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극
으로 구성되는 태양 전지 셀로서,
상기 p형 확산층에는, 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 상기 복수개의 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역이 형성되고,
상기 n형 확산층에는, 복수개의 고농도 n형 확산 영역과, 상기 복수개의 고농도 n형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 n형 확산 영역이 형성되고,
상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 상기 고농도 p형 확산 영역 및 상기 고농도 n형 확산 영역에 인접하여 형성되고,
표면 발전 능력이 변환 효율 18% 이상이며,
상기 n형 확산층이 형성되어 있는 다른쪽 면에서의 변환 효율이 상기 p형 확산층이 형성되어 있는 한쪽 면에서의 변환 효율의 93% 이상인, 태양 전지 셀. - n형의 실리콘 단결정 기판;
상기 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 형성된 p형 확산층;
상기 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 형성된, 전체면이 균일한 n형 확산층;
상기 p형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극;
상기 n형 확산층에 부분적으로 형성되는 하나 또는 복수개의 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극
으로 구성되는 태양 전지 셀로서,
상기 p형 확산층에는, 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 상기 복수개의 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역이 형성되고,
상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 상기 고농도 p형 확산 영역에 인접하여 형성되고,
표면 발전 능력이 변환 효율 18% 이상이며,
상기 n형 확산층이 형성되어 있는 다른쪽 면에서의 변환 효율이 상기 p형 확산층이 형성되어 있는 한쪽 면에서의 변환 효율의 93% 이상인, 태양 전지 셀. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실리콘 단결정 기판의 비저항(比抵抗)은 1?14 Ω?cm인, 태양 전지 셀. - 제3항에 있어서,
상기 고농도 p형 확산 영역 및 상기 저농도 p형 확산 영역은 붕소 확산에 의해 형성되고, 상기 고농도 p형 확산 영역의 시트 저항은 20?100 Ω／□이며, 또한 상기 저농도 p형 확산 영역의 시트 저항은 30?150 Ω／□인, 태양 전지 셀. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 고농도 n형 확산 영역 및 상기 저농도 n형 확산 영역은 인(燐) 확산에 의해 형성되고, 상기 고농도 n형 확산 영역의 시트 저항은 20?100 Ω／□이며, 또한 상기 저농도 n형 확산 영역의 시트 저항은 30?150 Ω／□인, 태양 전지 셀. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 전체면이 균일한 n형 확산층은 인 확산에 의해 형성되고, 상기 n형 확산층의 시트 저항은 30?150 Ω／□인, 태양 전지 셀. - 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 p형 확산층 및 상기 n형 확산층은 패시베이션(passivation)용 절연막으로 덮혀져 있는, 태양 전지 셀. - 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 p형 확산층 및 상기 n형 확산층은 반사 방지막으로 덮혀져 있는, 태양 전지 셀. - 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은 제1 전극층과 제2 전극층을 2층 중첩하여 형성되는, 태양 전지 셀. - 제9항에 있어서,
상기 제1 전극층은, 상기 제2 전극층에 비해 실리콘 단결정 기판과의 접촉 저항이 낮고, 또한 실리콘 단결정 기판과의 접착 강도가 강한, 태양 전지 셀. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제2 전극층은, 상기 제1 전극층에 비해 체적 고유 저항이 낮은, 태양 전지 셀. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 스크린 인쇄에 의해 형성되는, 태양 전지 셀. - n형의 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 상기 복수개의 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역으로 이루어지는 p형 확산층을 형성하는 공정;
상기 n형의 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 상기 복수개의 고농도 n형 확산 영역과, 상기 복수개의 고농도 n형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 n형 확산 영역으로 이루어지는 n형 확산층을 형성하는 공정; 및
상기 고농도 p형 확산 영역 및 상기 고농도 n형 확산 영역에 인접하는 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극을 형성하는 공정
을 포함하는 태양 전지 셀의 제조 방법. - n형의 실리콘 단결정 기판의 한쪽 면에 복수개의 고농도 p형 확산 영역과, 상기 복수개의 고농도 p형 확산 영역 사이에 위치하는 저농도 p형 확산 영역으로 이루어지는 p형 확산층을 형성하는 공정;
상기 n형의 실리콘 단결정 기판의 다른쪽 면에 전체면이 균일한 n형 확산층을 형성하는 공정; 및
상기 고농도 p형 확산 영역 및 상기 전체면이 균일한 n형 확산층에 인접하는 수광면 그리드 전극 및 버스바 전극을 형성하는 공정
을 포함하는 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 실리콘 단결정 기판의 비저항은 1?14 Ω?cm인, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 p형 확산층 및 상기 n형 확산층은, 상기 p형 확산층에 대응하는 붕소 원소를 포함한 액체 또는 고체와, 상기 n형 확산층에 대응하는 인 원소를 포함한 액체 또는 고체를 미리 실리콘 단결정 기판에 도포하거나 또는 부착하고, 그 후 열처리를 행함으로써 동시에 형성되는, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
붕소 확산에 의한 상기 p형 확산층의 형성과 인 확산에 의한 상기 n형 확산층의 형성은 별개로 행해지고, 붕소 확산 시에는 상기 실리콘 단결정 기판의 상기 p형 확산층을 형성하는 면에는 스크린 인쇄에 의한 마스킹 공정이 행해지고, 인 확산 시에는 상기 실리콘 단결정 기판의 상기 n형 확산층을 형성하는 면에는 스크린 인쇄에 의한 마스킹 공정이 행해지는, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 마스킹 공정에 사용되는 마스킹제는 내(耐)불산(hydrofluoric acid)성 및 내(耐)질산성을 가지고, 알칼리성 수용액에 의해 박리 가능한, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 n형 확산층을 형성하는 공정에 있어서, 상기 p형 확산층의 표면에 형성된 불산 수용액으로 제거 가능한 막을 배리어막(barrier layer)으로서 사용하는, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극을 형성하는 공정에 있어서, 상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은 제1 전극층과 제2 전극층을 2층 중첩하여 형성되는, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제1 전극층은, 상기 제2 전극층에 비해 실리콘 단결정 기판과의 접촉 저항이 낮고, 또한 실리콘 단결정 기판과의 접착 강도가 강한, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 제2 전극층은, 상기 제1 전극층에 비해 체적 고유 저항이 낮은, 태양 전지 셀의 제조 방법. - 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수광면 그리드 전극 및 상기 버스바 전극은, 스크린 인쇄에 의해 형성되는, 태양 전지 셀의 제조 방법.
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| JPJP-P-2010-196769 | 2010-09-02 | ||
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