KR20120037069A - Solar cell - Google Patents
Solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120037069A KR20120037069A KR1020100098597A KR20100098597A KR20120037069A KR 20120037069 A KR20120037069 A KR 20120037069A KR 1020100098597 A KR1020100098597 A KR 1020100098597A KR 20100098597 A KR20100098597 A KR 20100098597A KR 20120037069 A KR20120037069 A KR 20120037069A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- crystalline semiconductor
- pyramid
- amorphous silicon
- electric field
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 150
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 138
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 105
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 34
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 29
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 7
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
- H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0376—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
- H01L31/03762—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다. Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.When light is incident on the solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor, and the generated electron-hole pairs are separated into electrons and holes charged by the photovoltaic effect, respectively, and the electrons are n-type. It moves toward the semiconductor portion and holes move toward the p-type semiconductor portion. The transferred electrons and holes are collected by the different electrodes connected to the p-type semiconductor portion and the n-type semiconductor portion, respectively, and the electrodes are connected by a wire to obtain electric power.
본 발명은 결정질 반도체 기판의 일면에 형성된 피라미드의 모서리 부분 및 꼭대기 부분에 곡면을 형성함으로써 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다. The present invention is to improve the efficiency of the solar cell by forming a curved surface in the corner portion and the top portion of the pyramid formed on one surface of the crystalline semiconductor substrate.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제 1 도전성 타입의 결정질 반도체 기판; 결정질 반도체 기판에 형성되며, 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입을 갖는 제 1 비정질 실리콘층; 제 1 비정질 실리콘층 상에 형성되는 제 1 전극; 결정질 반도체 기판상에 형성되며, 제 1 도전성 타입과 같은 극성을 갖는 제 2 비정질 실리콘층; 제 2 비정질 실리콘 층 상에 형성되는 제 2 전극;을 포함하며, 결정질 반도체 기판의 입사면은 피라미드 형태를 가진 복수의 돌출부를 포함하고, 돌출부의 피라미드에서 경사면의 모서리 부분은 곡면(curved surface)을 갖는다.One example of a solar cell according to the present invention includes a crystalline semiconductor substrate of a first conductivity type; A first amorphous silicon layer formed on the crystalline semiconductor substrate, the first amorphous silicon layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; A first electrode formed on the first amorphous silicon layer; A second amorphous silicon layer formed on the crystalline semiconductor substrate and having the same polarity as the first conductivity type; And a second electrode formed on the second amorphous silicon layer, wherein the incident surface of the crystalline semiconductor substrate includes a plurality of protrusions having a pyramid shape, and the corner portion of the inclined surface in the pyramid of the protrusion has a curved surface. Have
여기서, 돌출부의 피라미드에서 피라미드의 꼭대기 부분은 곡면을 가질 수 있다.Here, the top portion of the pyramid in the pyramid of the protrusion may have a curved surface.
또한, 돌출부의 피라미드에서 경사면의 모서리 부분 및 꼭대기 부분의 곡면의 직경은 5nm이상 15nm이하일 수 있다.In addition, the diameter of the curved surface of the corner portion and the top portion of the inclined surface in the pyramid of the protrusion may be 5nm or more and 15nm or less.
또한, 돌출부의 피라미드에서 피라미드의 밑면의 폭은 5um이상 15um이하일 수 있다.In addition, the width of the bottom of the pyramid in the pyramid of the protrusion may be more than 5um 15um.
또한, 돌출부의 피라미드에서 경사면과 밑면 사이의 각은 45˚이상 54.7˚미만 사이의 각을 가질 수 있다.In addition, the angle between the inclined surface and the bottom surface in the pyramid of the protrusion may have an angle between 45 degrees and less than 54.7 degrees.
여기서, 돌출부의 피라미드에서 경사면 모서리 곡면은 이방성 에칭을 수행한 이후, 등방성 에칭을 수행하여 형성될 수 있다. Here, the inclined edge edge surface in the pyramid of the protrusion may be formed by performing anisotropic etching and then isotropic etching.
또한, 결정질 반도체 기판에서 입사면의 반대면에는 복수의 돌출부를 포함하지 않을 수 있다.In addition, a plurality of protrusions may not be included on the opposite surface of the incident surface of the crystalline semiconductor substrate.
또한, 태양 전지는 결정질 반도체 기판에서 피라미드 형태의 돌출부 상부에는 패시베이션 기능을 수행하는 전면 보호부가 더 형성될 수 있다. In addition, the solar cell may further include a front surface protection portion that performs a passivation function on the pyramidal protrusion on the crystalline semiconductor substrate.
여기서, 전면 보호부의 두께는 곡면을 갖는 피라미드의 경사면 모서리 부분 또는 꼭대기 부분의 상부에서 균일할 수 있다.Here, the thickness of the front protective part may be uniform at the top of the inclined surface edge portion or the top portion of the pyramid having a curved surface.
또한, 태양 전지는 전면 보호부의 상부에는 결정질 반도체 기판보다 더 고농도로 도핑된 제 1 도전성 타입의 전면 전계부를 더 포함할 수 있다.In addition, the solar cell may further include a front surface electric field part of the first conductivity type that is more heavily doped than the crystalline semiconductor substrate on the front surface protection part.
또한, 제 1 비정질 실리콘 층과 제 2 비정질 실리콘층은 결정질 반도체 기판의 입사면의 반대면에 형성될 수 있다.In addition, the first amorphous silicon layer and the second amorphous silicon layer may be formed on opposite surfaces of the incident surface of the crystalline semiconductor substrate.
또한, 제 1 비정질 실리콘층 및/또는 제 2 비정질 실리콘층과 기판사이에는 진성 실리콘 반도체층을 더 포함하는 제1비정질 실리콘층 및 /또는 제2비정질 실리콘층과 기판사이에 진성 실리콘 반도체층을 포함할 수 있다.
Further, an intrinsic silicon semiconductor layer is provided between the first amorphous silicon layer and / or the second amorphous silicon layer and the substrate, and the first amorphous silicon layer and / or the second amorphous silicon layer and the substrate further include an intrinsic silicon semiconductor layer. can do.
본 발명에 따른 태양 전지는 피라미드의 모서리 부분 및 꼭대기 부분에 곡면을 형성함으로써 전면 보호부나 전면 전계부가 결정질 반도체 기판의 일면에 균일하게 할 수 있어 태양 전지의 효율을 더욱 증가시키는 효과가 있다.The solar cell according to the present invention has a curved surface at the corners and the top portion of the pyramid can make the front protective portion or the front electric field uniform on one surface of the crystalline semiconductor substrate has the effect of further increasing the efficiency of the solar cell.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 피라미드 형태를 가진 복수의 돌출부가 경사면의 모서리 부분에서 곡면을 갖는 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 따라 피라미드의 꼭대기 부분과 경사면의 모서리 부분이 곡면을 갖는 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 피라미드 형태를 가진 복수의 돌출부에서 꼭대기 부분및 경사면의 모서리 부분 뿐만 아니라 계곡 부분에서 곡면을 갖는 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명과 같이 피라미드의 경사면과 꼭대기 부분 및 계곡 부분에 곡면을 형성하는 방법의 일례에 대해 설명한다. 1 is a partial perspective view of a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 1 taken along line II-II.
3 is a view for explaining an example in which a plurality of protrusions having a pyramid shape according to the present invention has a curved surface at the corner portion of the inclined surface.
4 and 5 are diagrams for explaining the effect that the top portion of the pyramid and the corner portion of the inclined surface according to Figure 3 has a curved surface.
6 is a view for explaining an example having a curved surface in the valley portion as well as the top portion and the corner portion of the inclined surface in the plurality of protrusions having a pyramid shape according to the present invention.
7 to 9 illustrate an example of a method of forming a curved surface on the inclined surface, the top portion and the valley portion of the pyramid as in the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle. In addition, when a part is formed “overall” on another part, it means that it is not only formed on the entire surface (or front) of the other part but also on the edge part.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예인 태양 전지에 대하여 설명한다.
Next, a solar cell as an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.First, a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a partial perspective view of a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 1 taken along line II-II.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 결정질 반도체 기판(110), 빛이 입사되는 결정질 반도체 기판(110)의 면인 입사면[이하, ‘전면(front surface)’라 함] 위에 위치하는 전면 보호부(191), 전면 보호부(191) 위에 위치하는 전면 전계부(front surface field, FSF)(171), 전면 전계부(171) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 빛이 입사되지 않고 입사면의 반대쪽 면인 결정질 반도체 기판(110)의 면[이하, ‘후면(rear surface)’라 함] 위에 위치하는 후면 보호부(192), 후면 보호부(192) 위에 위치하는 복수의 제 1 비정질 실리콘층 (121), 후면 보호부(192) 위에 위치하고 복수의 제 1 비정질 실리콘층 (121)와 이격되어 있는 복수의 제 2 비정질 실리콘층 (back surface field, BSF)(172), 그리고 복수의 에미터부(121) 위에 각각 위치하는 복수의 제1 전극(141)과 복수의 제 2 비정질 실리콘층 (172) 위에 각각 위치하는 복수의 제2 전극(142)을 포함할 수 있다. 1 and 2, a solar cell 1 according to an exemplary embodiment of the present invention has an incident surface that is a surface of a
한편, 여기의 도 1 및 도 2에서는 본 발명에 따른 태양 전지(1)가 전면 전계부(171), 제 2 비정질 실리콘층 (172) 및 후면 보호부(192)가 배치되는 것을 일례로 도시하고 있지만, 여기서, 전면 전계부(171), 후면 전계부(172) 및 후면 보호부(192)가 생략되는 것도 가능하다. Meanwhile, FIGS. 1 and 2 here illustrate an example in which the solar cell 1 according to the present invention is disposed with the front
그러나, 전면 전계부(171), 제 2 비정질 실리콘층 (172) 및 후면 보호부(192)가 형성된 것을 경우, 태양 전지의 광전 효율이 더욱 향상될 수 있으므로, 이하에서는 전면 전계부(171), 제 2 비정질 실리콘층 (172) 및 후면 보호부(192)가 태양 전지(1)에 포함된 것을 일례로 설명한다.However, when the front
또한, 제 1 비정질 실리콘층(121)은 에미터부(121)로 표현할 수 있으며, 제 2 비정질 실리콘층(172)는 후면 전계부(172)로 표현할 수도 있다. 이하에서는 제 1 비정질 실리콘층(121)은 에미터부(121), 제 2 비정질 실리콘층(172)는 후면 전계부(172)로 표현하여 설명한다.In addition, the first
결정질 반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 결정질 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등과 같은 결정질 실리콘이다. 결정질 반도체 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 결정질 반도체 기판(110)에 도핑된다. 하지만, 이와는 달리, 결정질 반도체 기판(110)은 p형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 결정질 반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 결정질 반도체 기판(110)은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 결정질 반도체 기판(110)에 도핑된다. The
이러한 결정질 반도체 기판(110)은 입사면이 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 갖는다. 편의상 도 1에서, 결정질 반도체 기판(110)의 가장자리 부분만 텍스처링 표면으로 도시하여 그 위에 위치하는 전면 보호부(191), 전면 전계부(171) 및 반사 방지부(130) 역시 그 가장자리 부분만 요철면으로 도시한다. 하지만, 실질적으로 결정질 반도체 기판(110)의 전면 전체가 텍스처링 표면을 갖고 있으며, 이로 인해 결정질 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 전면 보호부(191), 전면 전계부(171) 및 반사 방지부(130) 역시 요철면을 갖는다.The
이와 같은 결정질 반도체 기판(110) 입사면에 위치하는 요철면은 피라미드 형태를 가진 복수의 돌출부를 포함하고, 돌출부의 피라미드에서 경사면의 모서리 부분은 곡면(curved surface)을 갖는다. 이와 같은 피라미드 형태를 가진 돌출부의 경사면 모서리 부분이 곡면을 갖는 것에 대한 설명은 후술할 도 3 이하를 통하여 보다 상세히 설명한다.The uneven surface positioned on the incident surface of the
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 다르게, 결정질 반도체 기판(110)은 전면뿐만 아니라 후면에도 텍스처링 표면을 가질 수도 있으다. 이 경우, 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 보호부(192), 복수의 에미터부(121), 후면 전계부(172), 그리고 제1 및 제2 전극(141, 142) 역시 요철면을 갖는다. 1 and 2, the
그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 결정질 반도체 기판(110)에서 입사면의 반대면을 텍스처링 하지 않아 결정질 반도체 기판(110)의 후면이 복수의 돌출부를 포함하지 않는 경우, 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 후면 보호부(192), 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)가 보다 균일하고 안정적으로 밀착하여 형성되도록 할 수 있으며, 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)와 제1 및 제2 전극(141, 142) 사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.However, as shown in FIGS. 1 and 2, when the back surface of the
즉, 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 요철면이 형성되지 않아 복수의 돌출부를 포함하지 않는 경우, 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 증착되는 후면 보호부(192), 복수의 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)가 보다 균일한 두께로 형성될 수 있다. That is, when the uneven surface is not formed on the rear surface of the
아울러, 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 요철면이 형성되지 않을 경우, 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)도 요철면을 형성하지 않게 되므로, 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)의 후면에 배치되는 제 1 전극(141) 및 제 2 전극(142) 또한 보다 안정적으로 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)에 밀착될 수 있으므로, 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)와 제 1 전극(141) 및 제 2 전극(142) 사이의 접촉 저항을 보다 감소시킬 수 있는 것이다.In addition, when the uneven surface is not formed on the rear surface of the
다음, 결정질 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 전면 보호부(191)는 진성 비정질 실리콘[intrinsic amorphous silicon(a-Si)]막, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx) 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.Next, the front
결정질 반도체 기판(110)의 표면 및 그 근처에 주로 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 결정질 반도체 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 페시베이션 기능(passivation function)을 수행하여 결함에 의해 결정질 반도체 기판(110)의 표면이나 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다. The defects such as dangling bonds mainly present on and near the surface of the
일반적으로 결함은 결정질 반도체 기판(110)의 표면이나 그 근처에 주로 많이 존재하므로, 실시예의 경우, 전면 보호부(191)가 결정질 반도체 기판(110)의 표면에 직접 접해 있으므로 페이베이션 기능을 더욱 향상되어, 전하의 손실량은 더욱 증가한다.In general, since defects are mainly present on or near the surface of the
본 실시예에서, 전면 보호부(191)는 약 1㎚ 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있다. In the present embodiment, the
전면 보호부(191)의 두께가 약 1nm 이상이면 결정질 반도체 기판(110) 전면에 전면 보호부(191)가 균일하게 도포되므로 패시베이션 기능을 양호하게 수행할 수 있으며, 약 30nm 이하면 전면 보호부(191) 내에서 흡수되는 빛의 양이 감소시켜 결정질 반도체 기판(110) 내로 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. If the thickness of the
전면 보호부(191) 위에 위치하는 전면 전계부(171)는 결정질 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입(예, n형)의 불순물이 결정질 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유된 불순물부이다. 본 실시예에서, 전면 전계부(171)의 불순물 도핑 농도는 약 1010 내지 1021 atoms/㎤일 수 있다. The front
본 실시예의 전면 전계부(171)는 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx), 또는 비정질 실리콘 규소(a-SiC) 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.The
결정질 반도체 기판(110)과 전면 전계부(171)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되어 결정질 반도체 기판(110) 전면 쪽으로의 전하(예, 정공) 이동을 방지하는 전계 효과가 있다. Due to the difference in the impurity concentration between the
따라서, 결정질 반도체 기판(110)의 전면 쪽으로 이동하는 정공은 전위 장벽에 의해 결정질 반도체 기판(110)의 후면 쪽으로 되돌아가게 되는 전면 전계 효과가 얻어지고, 이로 인해, 외부 장치로 출력되는 전하의 출력량이 증가하게 되고 결정질 반도체 기판(110)의 전면에서 재결합이나 결함에 의해 손실되는 전하의 양이 감소한다.Therefore, a front field effect is obtained in which holes moving toward the front surface of the
일반적으로 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)과 비정질 실리콘 규소(a-SiC)의 에너지 밴드 갭은 각각 약 2.1과 약 2.8이고, 이 에너지 밴드 갭(energy band gap)은 약 1.7 내지 1.9의 에너지 밴드 갭을 갖는 비정질 실리콘보다 넓다. 따라서, 전면 전계부(171)가 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)이나 비정질 실리콘 규소(a-SiC)로 이루어질 경우, 전면 전계부(171)에서 흡수되는 빛의 파장 영역이 감소하고, 이로 인해, 전면 전계부(171) 자체에서 흡수되는 빛의 양 역시 감소하여, 결정질 반도체 기판(110) 쪽으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다. In general, the energy band gaps of amorphous silicon oxide (a-SiOx) and amorphous silicon silicon (a-SiC) are about 2.1 and about 2.8, respectively, and the energy band gap is an energy band gap of about 1.7 to 1.9. Wider than amorphous silicon with Therefore, when the
본 실시예에서, 전면 전계부(171)는 두께 방향으로 따라 약 1010 내지 1021 atoms/㎤의 범위 내에서 연속적으로 또는 불연속적으로 변하거나 약 1016 내지 1021 atoms/㎤ 범위에 속하는 실질적으로 균일한 불순물 도핑 농도를 갖는다.In this embodiment, the front
전면 전계부(171)의 불순물 도핑 농도가 두께 방향을 따라 1010 내지 1021 atoms/㎤의 범위 내에서 변할 경우, 전면 전계부(171)의 일부는 전면 보호부(191)와 같은 패시베이션 기능을 수행한다. When the impurity doping concentration of the front
이때, 불순물의 도핑 농도는 전면 보호부(191)와 접해 있는 전면 전계부(171)의 부분에서부터 반사 방지부(130)와 접해 있는 전면 전계부(171)의 부분으로 변하게 된다.At this time, the doping concentration of the impurity is changed from the portion of the
따라서, 전면 보호부(191)와 인접할수록 불순물 도핑 농도는 감소하고, 반대로 반사 방지부(130)와 인접할수록 불순물 도핑 농도는 증가하여, 전면 보호부(191)와 접해 있는 부분, 즉, 결정질 반도체 기판(110)의 표면에서부터 전면 전계부(171)까지의 최소 거리에 위치한 부분이 가장 낮은 불순물 도핑 농도를 갖는 최저 도핑 농도 부분이고, 반사 방지부(130)와 접해 있는 부분, 즉, 결정질 반도체 기판(110)의 표면에서부터 반사 방지부(130)까지의 최소 거리에 위치한 부분이 가장 높은 불순물 도핑 농도를 갖는 최고 도핑 농도 부분이다. 이때, 두 최소 거리는 결정질 반도체 기판(110)의 동일 부분에서부터 측정된 거리임을 알 수 있다. Therefore, the impurity doping concentration decreases as the adjoining
따라서 최저 도핑 농도 부분은 약 1010 atoms/㎤의 불순물 농도를 갖고, 최고 도핑 농도 부분은 약 1021 atoms/㎤의 불순물 농도를 갖는다.Thus, the lowest doping concentration portion has an impurity concentration of about 10 10 atoms / cm 3 and the highest doping concentration portion has an impurity concentration of about 10 21 atoms / cm 3.
이때, 전면 전계부(171)는 전면 전계 기능뿐만 아니라 패시베이션 기능도 함께 수행하므로, 전면 전계 기능만 수행할 때보다 두꺼운 두께를 가져야 되고 반대로 전면 보호부(191)의 두께는 좀더 줄어들어도 된다. 이러한 경우, 전면 보호부(191)는 약 1㎚ 내지 10㎚의 두께를 가질 수 있고, 전면 전계부(171)는 약 3㎚ 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있다.In this case, since the front
전면 보호부(191)의 두께가 1㎚ 이상이면 결정질 반도체 기판(110) 후면에 전면 보호부(191)가 균일하게 도포되므로 패시베이션 효율을 좀더 얻을 수 있고, 전면 보호부(191)의 두께가 10㎚ 이하이면 자체에서 빛의 흡수 없이 패시베이션 기능을 수행하므로, 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 좀더 증가시킬 수 있다. If the thickness of the
전면 전계부(171)의 두께가 3㎚ 이상이면 전면 전계부(171)의 일부가 패시베이션 기능을 수행하더라고 안정적인 전면 전계 기능을 수행할 수 있는 전면 전계 세기를 발생시키며, 또한 결정질 반도체 기판(110)과 전면 전계부(171) 사이에 위치하여 결정질 반도체 기판(110)에 작용하는 전면 전계 세기에 악영향을 미치는 전면 보호부(191)의 영향에도 무관하게 정상 크기의 전면 전계를 형성하여 전면 전계 기능을 안정적으로 수행할 수 있고, 전면 전계부(171)의 두께가 30㎚ 이하이면 자체에서 빛의 흡수 없이 전면 전계 기능을 수행하므로, 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 좀더 증가시킬 수 있다.If the thickness of the front
대안적인 예에서, 전면 전계부(171)가 실질적으로 균일한 불순물 도핑 농도를 가질 경우, 두께 변화에 무관하게 전면 전계부(171)의 불순물 농도는 실질적으로 균일하다. In an alternative example, when the
이 경우, 전면 전계부(171)는 패시베이션 기능보다는 실질적으로 전면 전계 효과를 위한 전면 전계 기능을 주로 수행하므로, 결정질 반도체 기판(110)과의 불순물 농도 차이를 이용한 전면 전계 기능을 원활히 수행할 수 있는 불순물 농도를 가져야 한다. 따라서, 전면 전계부(171)가 전면 전계 기능을 주로 수행할 경우, 전면 전계부(171)는 전면 전계부(171)의 일부가 패시베이션 기능을 수행할 때보다 높은 불순물 농도를 가진다. 또한, 전면 전계부(171)는 결정질 반도체 기판(110)보다 높은 불순물 도핑 농도를 가질 수 있다. 본 예에서, 전면 전계부(171)는 약 1016 내지 1021 atoms/㎤ 범위에 속하는 실질적으로 균일한 불순물 도핑 농도를 갖는다. In this case, the front
전면 전계부(171)의 일부가 전면 전계 기능뿐만 아니라 패시베이션 기능도 함께 수행할 때와 비교할 때, 이 경우, 전면 전계부(171)가 패시베이션 기능보다는 전면 전계 기능을 주로 수행하므로, 전면 전계부(171) 하부에 위치하는 전면 보호부(191)는 안정적인 패시베이션 기능을 수행하기 위해 좀더 두꺼운 두께를 갖고 있고, 전면 전계부(171)는 단지 전면 전계 기능만 수행하므로 좀더 얇은 두께를 가질 수 있다. 이로 인해, 전면 보호부(191)는 약 2㎚ 내지 20㎚의 두께를 가질 수 있고, 전면 전계부(171)는 약 1㎚ 내지 20㎚의 두께를 가질 수 있다.Compared with a portion of the front
전면 보호부(191)의 두께가 약 2㎚ 이상이면 전면 보호부(191)만으로도 결정질 반도체 기판(110)의 표면 및 그 부근에 결함을 안정적으로 제거할 수 있어 패시베이션 기능을 좀더 양호하게 수행할 수 있으며, 전면 보호부(191)의 두께가 약 20㎚ 이하이면 자체에서 빛의 흡수 없이 패시베이션 기능을 수행하므로, 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 좀더 증가시킬 수 있다.If the thickness of the
또한, 전면 전계부(171)의 두께가 약 1㎚ 이상이면, 결정질 반도체 기판(110)과 전면 전계부(171) 사이에 위치하여 결정질 반도체 기판(110)에 작용하는 전면 전계 세기에 악영향을 미치는 전면 보호부(191)의 영향에도 무관하게 정상 크기의 전면 전계를 형성하여 전면 전계 기능을 안정적으로 수행할 수 있고, 전면 전계부(171)의 두께가 약 20㎚ 이하이면 자체에서 빛의 흡수 없이 전면 전계 기능을 수행하므로, 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 좀더 증가시킬 수 있다.In addition, when the thickness of the front
전면 전계부(171) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지부(130)는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 이루어져 있다. 본 실시예에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.The
결정질 반도체 기판(110)의 후면에 바로 위치한 후면 보호부(192)은 전면 보호부(191)와 동일하게 패시베이션 기능을 수행하여, 결정질 반도체 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한 전하가 결함에 의해 소멸되는 것을 감소한다.The rear
후면 보호부(192)는 전면 보호부(191)와 동일하게, 비정질 실리콘 등을 포함하여 형성될 수 있다. The
후면 보호부(192)는 결정질 반도체 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한 전하가 후면 보호부(192)를 통과하여 복수의 후면 전계부(172) 또는 복수의 에미터부(121)로 이동할 수 있는 두께를 갖는다. 본 실시예에서, 후면 보호부(192)의 두께의 한 예는 약 1 내지 10㎚일 수 있다. The
후면 보호부(192)의 두께가 약 1nm 이상이면 결정질 반도체 기판(110) 후면에 후면 보호부(192)가 균일하게 도포되므로 패시베이션 효과를 좀더 얻을 수 있고, 약 10nm 이하면 결정질 반도체 기판(110)을 통과한 빛이 후면 보호부 (192) 내에서 흡수되는 빛의 양이 감소시켜 결정질 반도체 기판(110) 내로 재입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.If the thickness of the rear
복수의 후면 전계부(172)는 결정질 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 결정질 반도체 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역이다. 예를 들어, 복수의 후면 전계부(172)는 n+의 불순물 영역일 수 있다.The plurality of backside
복수의 후면 전계부(172)는 후면 보호부(192) 위에서 서로 이격되어 나란하게 정해진 방향으로 뻗어 있다. 본 실시예에서, 복수의 후면 전계부(172)는 비정질 실리콘(a-Si)과 같은 비결정질 반도체로 이루어져 있다. The plurality of rear
이러한 후면 전계부(172)는, 전면 전계부(171)와 유사하게, 결정질 반도체 기판(110)과 후면 전계부(172)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽에 의해 전자의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 전하(예, 전자) 이동을 용이하게 한다. 따라서, 후면 전계부(172) 및 그 부근 또는 제1 및 제2 전극(141, 142)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 후면 전계부(172)로의 전자 이동량을 증가시킨다. Similar to the front
각 후면 전계부(172)는 약 10㎚ 내지 25㎚의 두께를 가질 수 있다. 후면 전계부(172)의 두께가 약 10nm 이상이면 정공의 이동을 방해하는 전위 장벽을 좀더 양호하게 형성할 수 있어 전하 손실을 더 감소시킬 수 있고, 약 25nm 이하면 후면 전계부(172) 내에서 흡수되는 빛의 양이 감소시켜 결정질 반도체 기판(110) 내로 재입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. Each back
복수의 에미터부(121)는 결정질 반도체 기판(110)의 후면 위에서 복수의 후면 전계부(172)와 이격되어 있고, 복수의 후면 전계부(172)와 나란하게 뻗어 있다.The plurality of
도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 후면 전계부(172)와 에미터부(121)는 결정질 반도체 기판(110) 위에서 번갈아 위치한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the rear
각 에미터부(121)는 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 형성되며, 결정질 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형의 도전성 타입을 갖고 있고, 결정질 반도체 기판(110)과 다른 반도체, 예를 들어, 비정질 실리콘을 포함한다. 따라서, 에미터부(121)는 결정질 반도체 기판(110)과 p-n 접합뿐만 아니라 이종 접합(hetero junction)을 형성한다. Each
결정질 반도체 기판(110)과 복수의 에미터부(121) 간에 형성된 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 결정질 반도체 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 결정질 반도체 기판(110)이 n형이고 복수의 에미터부(121)가 p형일 경우, 분리된 정공은 후면 보호부(192)을 관통하여 각 에미터부(121)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 후면 보호부(192)을 관통하여 결정질 반도체 기판(110)보다 불순물 농도가 높은 복수의 후면 전계부(172) 쪽으로 이동한다.Electrons, which are charges generated by light incident on the
각 에미터부(121)는 결정질 반도체 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 결정질 반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 n형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 후면 보호부(192)를 통해 복수의 에미터부(121)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 후면 보호부(192)를 통해 복수의 후면 전계부(172)쪽으로 이동한다.Since each
복수의 에미터부(121)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(121)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있고, 반대로 복수의 에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)에는 5가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다.When the
이들 복수의 에미터부(121)는 후면 보호부(192)와 함께 패시베이션 기능을 수행할 수 있고, 이 경우 결함에 의해 결정질 반도체 기판(110)의 후면에서 소멸되는 전하의 양이 감소하여 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.The plurality of
각 에미터부(121)는 약 5㎚ 내지 15㎚의 두께를 가질 수 있다. 에미터부(121)의 두께가 약 5nm 이상이면 p-n 접합을 좀더 양호하게 형성할 수 있고, 약 15nm 이하면 에미터부(121) 내에서 흡수되는 빛의 양이 감소시켜 결정질 반도체 기판(110) 내로 재입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. Each
본 실시예의 경우, 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172) 하부에 위치하고 불순물이 존재하지 않거나 거의 없는 진성 반도체 물질(진성 a-Si)의 후면 보호부(192)로 인해, 결정질 반도체 물질로 이루어진 결정질 반도체 기판(110) 위에 바로 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172)가 위치할 때보다 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172) 형성시 결정화 현상이 줄어든다. 이로 인해, 비정질 실리콘 위에 위치하는 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172)의 특성이 향상된다.In the present embodiment, due to the
복수의 에미터부(121) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(141)은 복수의 에미터부(121)를 따라서 연장되어 있고, 복수의 에미터부(121)와 전기적으로 연결되어 있다.The plurality of
복수의 에미터부(121) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(141)은 복수의 에미터부(121)를 따라서 길게 연장되어 있고, 복수의 에미터부(121)와 전기적?물리적으로 연결되어 있다. The plurality of
각 제1 전극(141)은 해당 에미터부(121)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 정공을 수집한다.Each
복수의 후면 전계부(172) 위에 위치하는 복수의 제2 전극(142)은 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 길게 연장되어 있고, 복수의 후면 전계부(172)와 전기적?물리적으로 연결되어 있다. The plurality of
각 제2 전극(142)은 해당 후면 전계부(172)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어, 전자를 수집한다.Each
도 1 및 도 2에서, 제1 및 제2 전극(141, 142) 각각은 그 하부에 위치하는 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)와 과 상이한 평면 형상을 가지지만, 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)와 제1 및 제2 전극(141, 142)간의 접촉 면적이 증가할수록 접촉 저항이 감소하여, 제1 및 제2 전극(141, 142)으로의 전하 전송 효율은 증가한다. 1 and 2, each of the first and
복수의 제1 및 제2 전극(141, 142)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이처럼, 복수의 제1 및 제2 전극(141, 142)이 금속 물질로 이루어져 있으므로, 결정질 반도체 기판(110)을 통과한 빛을 결정질 반도체 기판(110)쪽으로 반사시킨다.The first and
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)는 복수의 제1 전극(141)과 복수의 제2 전극(142)이 빛이 입사되지 않은 결정질 반도체 기판(110)의 후면에 위치하고, 결정질 반도체 기판(110)과 복수의 에미터부(121)가 서로 다른 종류의 반도체로 이루어져 있는 태양 전지로서, 그 동작은 다음과 같다.In the solar cell 1 according to the present exemplary embodiment having the structure as described above, the plurality of
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130), 전면 전계부(171) 및 전면 보호부(191)를 순차적으로 통과하여 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 결정질 반도체 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 결정질 반도체 기판(110)의 표면이 텍스처링 표면이므로 결정질 반도체 기판(110) 전면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 행해져 빛의 흡수율이 증가되므로, 태양 전지(1)의 효율이 향상된다. 이어 더하여, 반사 방지부(130)에 의해 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 결정질 반도체 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱더 증가한다.When light is irradiated onto the solar cell 1 and sequentially passes through the
이들 전자-정공 쌍은 결정질 반도체 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)쪽으로 이동하고, 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 후면 전계부(172)쪽으로 이동하여, 각각 제1 전극(141)과 제2 전극(142)으로 전달되어 제1 및 제2 전극(141, 142)에 의해 수집된다. 이러한 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.These electron-hole pairs are separated from each other by the pn junction of the
이때, 결정질 반도체 기판(110)의 후면뿐만 아니라 결정질 반도체 기판(110)의 전면에 보호부(192, 191)가 위치하므로, 결정질 반도체 기판(110)의 전면 및 후면 표면 그리고 그 근처에 존재하는 결함으로 인한 전하 손실량이 줄어들어 태양 전지(1)의 효율이 향상된다. 이때, 후면 보호부(192)뿐만 아니라 전면 보호부(191)가 결함의 발생 빈도가 높은 결정질 반도체 기판(110)의 표면에 직접 접해 있으므로, 페이베이션 효과는 더욱 더 향상된다.In this case, since the
또한, 결정질 반도체 기판(110)의 전면과 후면에 위치한 전계부(171, 172)로 인해 전하의 손실량이 더욱 감소하여 태양 전지(1)의 효율은 더욱 향상된다.In addition, due to the
이하에서는 결정질 반도체 기판(110) 입사면에 형성되는 피라미드(P1) 형태를 가진 복수의 돌출부에서 돌출부의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)이 곡면을 갖는 것에 대한 설명한다. Hereinafter, a description will be given of a curved surface of the edge portion EP1 of the inclined surface SP1 of the protrusion in the plurality of protrusions having the shape of a pyramid P1 formed on the incident surface of the
이와 같이 돌출부의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)이 곡면을 갖는 경우 결정질 반도체 기판(110)의 입사면에 형성되는 전면 보호부(191)나 전면 전계부(171)가 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)에서 보다 균일하게 형성될 수 있어, 결정질 반도체 기판(110)의 입사면 근처에서 전하(예를 들면, 전자)가 댕글링 결합에 의해 소멸되는 패베이션 효과를 보다 향상시키거나, 정공과 전자가 재결합되어 손실되는 것을 방지하는 전계 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.As such, when the inclined surface SP1 of the protruding portion has a curved surface, the front
따라서, 결정질 반도체 기판(110)의 입사면 근처에서 전면 보호부(191) 및 전면 전계부(171)의 패시베이션 효과 및 전계 효과를 더욱 향상시킬 수 있어, 태양 전지의 광전 효율을 더욱 향상시키는 효과가 있다.Therefore, the passivation effect and the electric field effect of the front
도 3은 본 발명에 따른 피라미드 형태를 가진 복수의 돌출부가 경사면의 모서리 부분에서 곡면을 갖는 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.3 is a view for explaining an example in which a plurality of protrusions having a pyramid shape according to the present invention has a curved surface at the corner portion of the inclined surface.
도 3에서, (a)는 결정질 반도체 기판(110)의 입사면에 피라미드(P1) 형태를 가지는 복수의 돌출부가 형성된 것을 도시하고, (b)는 단위 피라미드(P1)의 입체적인 형상을 도시한 것이며, (c)는 피라미드(P1)의 단면을 도시한 것이며, (d)는 단위 피라미드(P1)를 상부에서 바라본 형상이다. In FIG. 3, (a) illustrates a plurality of protrusions having a pyramid P1 shape on the incident surface of the
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결정질 반도체 기판(110)은 입사면인 전면에는 텍스처링 처리가 되어 복수의 돌출부가 형성되고, 입사면의 반대면인 후면에는 텍스처링 처리를 하지 않아 복수의 돌출부가 형성되지 않을 수 있다.As shown in (a) of FIG. 3, the
이와 같은 돌출부는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1) 형태를 가지며,피라미드(P1)의 경사면(SP1)에 형성되는 모서리 부분(EP1)이 곡면을 갖는다.As shown in FIG. 3B, the protrusion has a pyramid P1 shape, and the corner portion EP1 formed on the inclined surface SP1 of the pyramid P1 has a curved surface.
또한, 아울러, 도 3의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 돌출부의 피라미드(P1)에서 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)도 곡면 형상을 가질 수 있다. In addition, as shown in (b) and (c) of FIG. 3, the top portion TP1 of the pyramid P1 in the pyramid P1 of the protrusion may also have a curved shape.
이와 같이, 돌출부의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1) 및 꼭대기 부분(TP1)이 곡면을 가지도록 형성함으로써, 결정질 반도체 기판(110)의 입사면에 형성되는 전면 보호부(191)나 전면 전계부(171)가 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)이나 꼭대기 부분(TP1)에서 보다 균일하게 형성될 수 있는 것이다.As such, the front
여기서, 돌출부의 피라미드(P1)에서 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1) 및 꼭대기 부분(TP1)의 곡면의 직경(R1, R2)은 5nm 이상 15nm 이하일 수 있다. Here, in the pyramid P1 of the protrusion, the diameters R1 and R2 of the corner portion EP1 of the inclined surface SP1 and the curved surface of the top portion TP1 may be 5 nm or more and 15 nm or less.
여기서, 곡면의 직경(R1)을 5nm 이상이 되도록 하는 것은 전면 보호부(191)나 전면 전계부(171)가 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)이나 꼭대기 부분(TP1)에서 균일하게 형성되도록 하기 위함이다. Here, the diameter R1 of the curved surface may be 5 nm or more so that the front
또한, 곡면의 직경(R1, R2)을 15nm 이하가 되도록 하는 것은 입사되는 빛에 대한 반사도록 최소화하도록 하기 위함이다. 즉 곡면의 직경(R1, R2)이 15nm 이상이 되면, 돌출부 상부에 형성되는 전면 보호부(191)나 전면 전계부(171)의 균일도는 더욱 향상될 수 있으나, 빛에 대한 반사도가 더 증가할 수 있다. In addition, the diameter (R1, R2) of the curved surface to be 15nm or less to minimize the reflection to the incident light. That is, when the diameters R1 and R2 of the curved surface are 15 nm or more, the uniformity of the front
여기서, 돌출부의 피라미드(P1)에서 피라미드(P1) 밑면(BP)의 폭(WP)은 5um 이상 15um 이하의 범위에서 형성되도록 할 수 있다. 피라미드(P1)의 크기는 결정질 실리콘의 특성에 의해 밑면(BP)의 폭이 커질수록 커지고, 밑면(BP)의 폭(WP)이 작아질수록 함께 작아진다.Here, the width WP of the bottom surface BP of the pyramid P1 in the pyramid P1 of the protrusion may be formed in a range of 5 μm or more and 15 μm or less. The size of the pyramid P1 becomes larger as the width of the bottom surface BP increases due to the characteristics of crystalline silicon, and decreases as the width WP of the bottom surface BP decreases.
따라서, 밑면(BP)의 폭(WP)을 5um 이상 15um 이하가 되도록 함으로써, 피라미드(P1)의 크기를 최적으로 확보하여 입사되는 빛에 대한 최적의 광경로를 확보하여 광전 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 입사되는 빛은 복수의 피라미드(P1)의 경사면(SP1)들을 통하여 여러 번의 입사와 반사를 하게 된다. 이와 같은 경우 입사되는 빛의 광경로가 길어져 결정질 반도체 기판(110) 내부에 보다 많은 양의 빛을 입사시킬 수 있어 광전 효율이 향상되는 것이다.Therefore, the width WP of the bottom surface BP is 5 μm or more and 15 μm or less, thereby optimally securing the size of the pyramid P1 to secure an optimal optical path for incident light, thereby improving photoelectric efficiency. . That is, the incident light is incident and reflected several times through the inclined surfaces SP1 of the plurality of pyramids P1. In this case, the light path of the incident light is long, so that a greater amount of light may be incident into the
또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 돌출부의 피라미드(P1)에서 경사면(SP1)과 밑면(BP) 사이의 각(θ)은 45˚이상 54.7˚미만 사이의 각을 갖도록 할 수 있다.In addition, as shown in (b) of FIG. 3, the angle θ between the inclined surface SP1 and the bottom surface BP in the pyramid P1 of the protrusion may have an angle between 45 ° and less than 54.7 °. have.
일반적인 방법으로 결정질 반도체 기판(110)의 표면을 텍스쳐링 처리하면, 피라미드(P1)의 경사면(SP1)과 밑면(BP) 사이의 각(θ)은 54.7˚로 형성된다.When the surface of the
그러나, 본 발명은 일반적으로 수행되는 텍스쳐링 방법인 이방성 식각 외에 등방성 식각을 한번 더 수행하게 된다. 이와 같이 함으로써, 피라미드(P1)의 경사면(SP1)과 밑면(BP) 사이의 각(θ)은 54.7˚보다 더 작게 형성할 수 있는 것이다.However, in the present invention, the isotropic etching is performed once more in addition to the anisotropic etching, which is a texturing method that is generally performed. By doing in this way, the angle (theta) between the inclined surface SP1 and the base surface BP of the pyramid P1 can be formed smaller than 54.7 degrees.
여기서, 경사면(SP1)과 밑면(BP) 사이의 각(θ)이 45˚이상이 되도록 하는 것은 피라미드(P1) 경사면(SP1)의 경사도를 최소한으로 확보하여 결정질 반도체 기판(110)의 입사면에서 반사도를 최소화하기 위함이다. 또한, 경사면(SP1)과 밑면(BP) 사이의 각(θ)이 54.7˚미만이 되도록 하는 것은 피라미드(P1)의 경사면(SP1)이 보다 완만하게 형성되도록 함으로써 피라미드(P1) 형태의 돌출부 상부에 형성되는 전면 보호부(191)나 전면 전계부(171)가 더욱 균일하게 형성되도록 할 수 있는 것이다.
Here, the angle θ between the inclined surface SP1 and the bottom surface BP is 45 ° or more to ensure the inclination of the inclined surface SP1 of the pyramid P1 to a minimum, so that the incidence surface of the
도 4 및 도 5는 도 3에 따라 피라미드의 꼭대기 부분과 경사면의 모서리 부분이 곡면을 갖는 효과를 설명하기 위한 도이다.4 and 5 are diagrams for explaining the effect that the top portion of the pyramid and the corner portion of the inclined surface according to Figure 3 has a curved surface.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)과 꼭대기 부분(TP1)이 곡면을 갖는 경우, (b)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 상부에 기상 증착법을 이용하여 형성되는 전면 보호부(191)는 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)과 꼭대기 부분(TP1)에서 균일하게 형성되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 4A, when the inclined surface SP1 corner portion EP1 and the top portion TP1 of the pyramid P1 have curved surfaces, as shown in (b), the pyramid P1 It can be seen that the front
그러나, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)과 꼭대기 부분(TP2)이 곡면을 갖지 않고 각이 지도록 형성되는 경우, (b)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 상부에 형성되는 전면 보호부(191)는 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)과 꼭대기 부분(TP1)에서 균일하게 형성되지 않는 것을 알 수 있다.However, as shown in FIG. 5A, when the inclined surface SP2 and the corner portion EP2 and the top portion TP2 of the pyramid P1 are formed to have an angle without a curved surface, in (b) As shown, it can be seen that the front
이와 같이, 결정질 반도체 기판(110)의 상부 면에서 피라미드(P2)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)과 꼭대기 부분(TP2)에 곡면이 형성되지 않아 전면 보호부(191)가 균일하게 형성되지 않을 경우, 피라미드(P2)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)과 꼭대기 부분(TP2)에서 패시베이션 효과가 상대적으로 저감될 수 있다. As described above, the curved surface is not formed at the edge portion EP2 and the top portion TP2 of the inclined surface SP2 of the pyramid P2 at the upper surface of the
즉, 전면 보호부(191)에 의한 패시베이션 효과가 원하는 만큼 발휘되기 위해서는 최소한의 두께 이상으로 전면 보호부(191)가 형성되어야 하는데, 피라미드(P2)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)이나 꼭대기 부분(TP2)이 각이 지도록 형성된 경우, 각이 지도록 형성된 부분에서는 최소한의 두께를 확보하지 못하므로, 패시베이션 효과가 저감될 수 있는 것이다.That is, in order for the passivation effect by the front
따라서 이와 같은 경우 피라미드(P2)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)과 꼭대기 부분(TP2)에서 패시베이션 효과의 저감으로 인하여 전하가 소멸될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 보호부(191) 상부에 전면 전계부(171)가 더 형성될 경우, 전계 효과 또한 균일하지 않아 피라미드(P2)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)과 꼭대기 부분(TP2)에서 전자와 정공이 재결합될 확률이 더 높아진다.Therefore, in such a case, the charge may be dissipated due to the reduction of the passivation effect at the edge portion EP2 and the top portion TP2 of the inclined surface SP2 of the pyramid P2, as shown in FIGS. When the front
물론, 피라미드(P2)의 경사면(SP2) 모서리 부분(EP2)과 꼭대기 부분(TP2)에서의 패세베이션 효과를 확보하기 위해 피라미드(P2)의 상부 전체에 보다 많은 양으로 전면 보호부(191)를 증착할 수 도 있겠지만, 이와 같은 경우 오히려 복수 개의 피라미드(P1) 사이의 계곡 부분에서 전면 보호부(191)가 과도하게 두껍게 형성될 수 있다.Of course, in order to secure the passivation effect at the corner portion EP2 and the top portion TP2 of the inclined surface SP2 of the pyramid P2, the front
이와 같이, 피라미드(P2) 사이의 계곡 부분에서 전면 보호부(191)가 과도하게 두꺼워질 경우 계곡 부분 상부에 위치한 전면 보호부(191)가 흡수하는 빛의 양이 증가되어, 오히려 결정질 반도체 기판(110)에서 흡수하는 빛의 양이 감소된다. As such, when the
이와 같이 결정질 반도체 기판(110)의 계곡 부분에서 흡수하는 빛의 양이 감소할 경우 태양 전지의 광전 효과는 오히려 저감될 수 있는 것이다.As such, when the amount of light absorbed in the valley portion of the
그러나, 본원 발명과 같이, 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)과 꼭대기 부분(TP1)에 곡면이 형성될 경우, 피라미드(P1)의 계곡 부분에서 전면 보호부(191)가 과도하게 두껍게 형성되지 않도록 하면서도, 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)과 꼭대기 부분(TP1)에는 전면 보호부(191)가 균일하게 형성되도록 할 수 있어, 전술한 패시베이션 효과나 전계 효과를 균일하게 할 수 있어 태양 전지의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.However, as shown in the present invention, when curved surfaces are formed at the corner portion EP1 and the top portion TP1 of the inclined surface SP1 of the pyramid P1, the front
지금까지는 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)과 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)이 곡면을 갖는 경우만을 일례로 설명하였으나, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)과 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)뿐만 아니라, 피라미드(P1)의 하부부분, 즉 복수의 피라미드(P1) 사이의 계곡 부분(VP1)도 곡면이 형성되도록 할 수 있다.Up to now, only the case where the top portion TP1 of the pyramid P1 and the corner portion EP1 of the inclined surface SP1 have a curved surface has been described as an example, but as shown in FIG. Not only the top portion TP1 and the corner portion EP1 of the inclined surface SP1, but also the lower portion of the pyramid P1, that is, the valley portion VP1 between the plurality of pyramids P1, may have a curved surface.
이와 같은 경우, 피라미드(P1)의 상부에 전면 보호부(191)가 형성될 때, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)과 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)뿐만 아니라, 피라미드(P1)의 하부부분에서도 전면 보호부(191)가 균일하게 형성될 수 있어 태양 전지의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.In this case, when the front
이하에서는 도 6과 같이, 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)과 꼭대기 부분(TP1) 뿐만 아니라 복수의 피라미드(P1)의 계곡 부분(VP1)에 곡면을 형성하는 방법의 일례에 대해 설명한다.Hereinafter, as shown in FIG. 6, an example of a method of forming a curved surface in the valley portion VP1 of the plurality of pyramids P1, as well as the corner portion EP1 and the top portion TP1 of the inclined surface SP1 of the pyramid P1. Explain.
도 7 내지 도 9는 본 발명과 같이 피라미드의 경사면과 꼭대기 부분 및 계곡 부분에 곡면을 형성하는 방법의 일례에 대해 설명한다.7 to 9 illustrate an example of a method of forming a curved surface on the inclined surface, the top portion and the valley portion of the pyramid as in the present invention.
먼저 도 7의 S1 단계와 같이 결정질 반도체 기판(110)을 준비하고, 결정질 반도체 기판(110)의 일면을 이방성 식각한다. 이와 같은 이방성 식각은 일례로 습식 식각으로 가능하며, 이와 같이 이방성 식각이 이루어지면, S2 단계와 같이 결정질 반도체 기판(110)의 일면에는 텍스쳐링 처리가 되어 요철면인 복수의 돌출부가 형성된다.First, as in step S1 of FIG. 7, the
여기서, 습식 식각을 수행할 때, 식각 용액의 물질 및 식각 시간등은 다양하게 결정될 수 있다.Here, when the wet etching is performed, the material and the etching time of the etching solution may be variously determined.
이때 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 돌출부의 경사면(SP2)과 밑면(BP)이 이루는 각(θ1)은 결정질 반도체 기판(110)의 특성에 의해 54.7˚로 고정된다. 그리고, 도 8의 (b)와 같이 돌출부 경사면(SP2)의 모서리 부분(EP2)은 곡면없이 각을 지어 형성된다.In this case, as shown in FIG. 8A, the angle θ1 formed between the inclined surface SP2 and the bottom surface BP of the protrusion is fixed at 54.7 ° by the characteristics of the
S2 단계 이후, 이방성 식각이 이루어진 결정질 반도체 기판(110)의 일면에 등방성 식각을 추가로 수행한다. 이와 같은 등벙성 식각 또한 습식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 용액의 물질 및 식각 시간 등은 다양하게 결정될 수 있다.After the step S2, isotropic etching is further performed on one surface of the
이와 같은 이방성 식각이 수행되면, 도 9의 (a)와 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 경사면(SP1) 모서리 부분(EP1)은 점진적으로 식각되어 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)의 높이가 점진적으로 하강하고, 피라미드(P1)의 경사면(SP1)과 밑면(BP)이 이루는 각도 54.7˚ 이하로 감소하게 된다. 이때, 등방성 식각의 시간을 조절하여 밑면(BP) 사이의 각은 45˚이상 54.7˚미만 사이의 각을 갖도록 할 수 있는 것이다.When such anisotropic etching is performed, as shown in FIG. 9A, the edge portion EP1 of the inclined surface SP1 of the pyramid P1 is gradually etched to form the top portion TP1 of the pyramid P1. The height is gradually lowered, and the angle between the inclined surface SP1 and the bottom surface BP of the pyramid P1 is reduced to 54.7 degrees or less. At this time, by adjusting the time of the isotropic etching can be such that the angle between the base (BP) has an angle between 45 ° and less than 54.7 °.
이와 같은 이방성 식각에 의해, 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)과 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)이 곡면을 갖게 된다.By this anisotropic etching, as shown in (a) and (b) of FIG. 9, the top portion TP1 of the pyramid P1 and the corner portion EP1 of the inclined surface SP1 have a curved surface.
이때, 피라미드(P1)의 꼭대기 부분(TP1)과 경사면(SP1)의 모서리 부분(EP1)이 갖는 곡면의 직경(R1)도 등방성 식각의 수행 시간을 조절하여 5nm 이상 15nm 이하가 되도록 할 수 있는 것이다.In this case, the diameter R1 of the curved surface of the top portion TP1 of the pyramid P1 and the corner portion EP1 of the inclined surface SP1 may also be adjusted to 5 nm or more and 15 nm or less by adjusting the isotropic etching time. .
이후, S4 단계와 같이, 이방성 식각이 이루어진 결정질 반도체 기판(110)의 일면에 전면 보호부(191)를 증착하여 형성하고, 이후에 반사 방지부를 전면 보호부(191)의 상부에 형성할 수 있는 것이다.Thereafter, as in step S4, the
또한, 이와 다르게, 전면 보호부(191)를 증착한 이후, 전면 전계부(171)를 증착하여 형성하고, 전면 전계부(171)의 상부에 반사 방지부를 형성하는 것도 가능하다.Alternatively, after depositing the front
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 피라미드(P1)의 모서리 부분(EP1) 및 꼭대기 부분(TP1)에 곡면을 형성함으로써 전면 보호부(191)의 패시베이션 효과나 전면 전계부(171)의 전계 효과를 더욱 균일하게 할 수 있어 태양 전지의 효율을 더욱 증가시키는 효과가 있다.As described above, the solar cell according to the present invention forms a curved surface at the corner portion EP1 and the top portion TP1 of the pyramid P1 so that the passivation effect of the front
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (12)
상기 결정질 반도체 기판에 형성되며, 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입을 갖는 제 1 비정질 실리콘층;
상기 제 1 비정질 실리콘층 상에 형성되는 제 1 전극;
상기 결정질 반도체 기판상에 형성되며, 상기 제 1 도전성 타입과 같은 극성을 갖는 제 2 비정질 실리콘층;
상기 제 2 비정질 실리콘 층 상에 형성되는 제 2 전극;을 포함하며,
상기 결정질 반도체 기판의 입사면은 피라미드 형태를 가진 복수의 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부의 피라미드에서 경사면의 모서리 부분은 곡면(curved surface)을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지.A crystalline semiconductor substrate of a first conductivity type;
A first amorphous silicon layer formed on the crystalline semiconductor substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A first electrode formed on the first amorphous silicon layer;
A second amorphous silicon layer formed on the crystalline semiconductor substrate and having the same polarity as the first conductivity type;
And a second electrode formed on the second amorphous silicon layer.
The incident surface of the crystalline semiconductor substrate includes a plurality of protrusions having a pyramid shape,
And a corner portion of the inclined surface in the pyramid of the protrusion has a curved surface.
상기 돌출부의 피라미드에서 상기 피라미드의 꼭대기 부분은 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
And wherein the top portion of the pyramid in the pyramid of the protrusion has a curved surface.
상기 돌출부의 피라미드에서 상기 경사면의 모서리 부분 및 상기 꼭대기 부분의 곡면의 직경은 5nm이상 15nm이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 2,
In the pyramid of the protrusion, the diameter of the corner portion of the inclined surface and the top surface of the solar cell, characterized in that 5nm or more and 15nm or less.
상기 돌출부의 피라미드에서 상기 피라미드의 밑면의 폭은 5um이상 15um이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
The width of the bottom surface of the pyramid in the pyramid of the protrusion is 5um or more, characterized in that less than 15um.
상기 돌출부의 피라미드에서 상기 경사면과 상기 밑면 사이의 각은 45˚이상 54.7˚미만 사이의 각을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
The angle between the inclined surface and the bottom surface in the pyramid of the protrusion has an angle between 45 ° or more and less than 54.7 °.
상기 돌출부의 피라미드에서 상기 경사면 모서리 곡면은 이방성 에칭을 수행한 이후, 등방성 에칭을 수행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
The inclined surface edge curved surface of the pyramid of the protrusion is formed by performing anisotropic etching, and then isotropic etching.
상기 결정질 반도체 기판에서 상기 입사면의 반대면에는 상기 복수의 돌출부를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
The solar cell of claim 1, wherein the plurality of protrusions is not included on an opposite surface of the incident surface of the crystalline semiconductor substrate.
상기 태양 전지는
상기 결정질 반도체 기판에서 상기 피라미드 형태의 돌출부 상부에는 비정질 실리콘 물질을 포함하는 전면 보호부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
The solar cell
And a front surface protection part including an amorphous silicon material is formed on the pyramid-shaped protrusions on the crystalline semiconductor substrate.
상기 전면 보호부의 두께는 상기 곡면을 갖는 상기 피라미드의 경사면 모서리 부분 또는 꼭대기 부분의 상부에서 균일한 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 8,
The thickness of the front protective portion is a solar cell, characterized in that uniform in the upper portion of the inclined surface edge portion or the top portion of the pyramid having the curved surface.
상기 태양 전지는
상기 전면 보호부의 상부에는 상기 결정질 반도체 기판보다 더 고농도로 도핑된 제 1 도전성 타입의 전면 전계부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지. The method of claim 8,
The solar cell
And an upper surface electric field portion of a first conductivity type doped at a higher concentration than the crystalline semiconductor substrate.
상기 제 1 비정질 실리콘 층과 제 2 비정질 실리콘층은 상기 결정질 반도체 기판의 입사면의 반대면에 형성된 것을 특징으로 하는 태양 전지.The method of claim 1,
And the first amorphous silicon layer and the second amorphous silicon layer are formed on opposite surfaces of the incident surface of the crystalline semiconductor substrate.
상기 제 1 비정질 실리콘층 및/또는 상기 제 2 비정질 실리콘층과 기판사이에는 진성 실리콘 반도체층을 더 포함하는 상기 제1비정질 실리콘층 및 /또는 제2비정질 실리콘층과 기판사이에 진성 실리콘 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
The method of claim 1,
An intrinsic silicon semiconductor layer is provided between the first amorphous silicon layer and / or the second amorphous silicon layer and the substrate, further comprising an intrinsic silicon semiconductor layer between the first amorphous silicon layer and / or the second amorphous silicon layer and the substrate. Solar cell comprising a.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100098597A KR101203907B1 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | Solar cell |
US13/269,375 US20120085397A1 (en) | 2010-10-11 | 2011-10-07 | Solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100098597A KR101203907B1 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | Solar cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120037069A true KR20120037069A (en) | 2012-04-19 |
KR101203907B1 KR101203907B1 (en) | 2012-11-23 |
Family
ID=46138333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100098597A KR101203907B1 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | Solar cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101203907B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101382631B1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-04-14 | (주)울텍 | Texturing method for solar cell substrate and the solar cell substrate using the method |
WO2016010339A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | 한양대학교 산학협력단 | Polyhedron of which upper width is narrower than lower width, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device comprising same |
US10763111B2 (en) | 2014-07-14 | 2020-09-01 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University | Polyhedron of which upper width is narrower than lower width, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device comprising same |
-
2010
- 2010-10-11 KR KR1020100098597A patent/KR101203907B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101382631B1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-04-14 | (주)울텍 | Texturing method for solar cell substrate and the solar cell substrate using the method |
WO2016010339A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | 한양대학교 산학협력단 | Polyhedron of which upper width is narrower than lower width, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device comprising same |
US10763111B2 (en) | 2014-07-14 | 2020-09-01 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University | Polyhedron of which upper width is narrower than lower width, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device comprising same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101203907B1 (en) | 2012-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11056598B2 (en) | Solar cell | |
US9520517B2 (en) | Solar cell | |
EP2867926B1 (en) | Solar cell | |
US8569614B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
US10084107B2 (en) | Transparent conducting oxide for photovoltaic devices | |
US20120085397A1 (en) | Solar cell | |
US20100193027A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR101223033B1 (en) | Solar cell | |
KR20120110283A (en) | Bifacial solar cell | |
KR101203907B1 (en) | Solar cell | |
KR101186529B1 (en) | Solar cell | |
KR20130037395A (en) | Solar cell | |
KR20130064456A (en) | Solar cell | |
KR20120055133A (en) | Thin film solar cell | |
KR101799580B1 (en) | Heteo junction solar cell | |
KR20120096177A (en) | Thin flim solar cell | |
KR101828423B1 (en) | Solar cell | |
KR101897168B1 (en) | Solar cell | |
KR101098813B1 (en) | Solar cell | |
KR101130193B1 (en) | Solar cell | |
KR20120035291A (en) | Method for manufacturing solar cell | |
KR101071133B1 (en) | Solar cell | |
KR20100064478A (en) | Solar cell | |
KR101979843B1 (en) | Solar cell | |
KR20130039896A (en) | Thin flim solar cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151023 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161024 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171024 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181024 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191024 Year of fee payment: 8 |