KR20120060582A - High efficiency cellular cell manufacturing method - Google Patents

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KR20120060582A
KR20120060582A KR1020100122164A KR20100122164A KR20120060582A KR 20120060582 A KR20120060582 A KR 20120060582A KR 1020100122164 A KR1020100122164 A KR 1020100122164A KR 20100122164 A KR20100122164 A KR 20100122164A KR 20120060582 A KR20120060582 A KR 20120060582A
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a solar cell with high efficiency is provided to reduce manufacturing costs by using a thin film wafer and reducing an amount of paste of the solar cell. CONSTITUTION: A substrate(11) is prepared. An emitter layer(12) is formed on the substrate. An anti-reflection layer(13) is formed on the emitter layer. A groove(14) is formed on the anti-reflection layer and the emitter layer. A selective emitter(15) is formed in the groove. An electrode(16) is formed in the selective emitter by a gravure offset printing method.

Description

고효율 태양전지 제조방법{HIGH EFFICIENCY CELLULAR CELL MANUFACTURING METHOD}High efficiency solar cell manufacturing method {HIGH EFFICIENCY CELLULAR CELL MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 고효율 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 레이저를 이용하여 패터닝과 확산을 동시에 적용하여 에미터를 형성하는 방법과 그라비아 옵셋 인쇄법을 적용하여 전극을 형성하는 태양전지 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a high efficiency solar cell, and more particularly, to a method of forming an emitter by simultaneously applying patterning and diffusion using a laser and a method of manufacturing a solar cell using gravure offset printing. will be.

최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, with increasing interest in environmental problems and energy depletion, there is a growing interest in solar cells as an alternative energy with abundant energy resources, no problems with environmental pollution, and high energy efficiency.

태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다. 그 중에서도 흡수된 광자에 의해 생성된 전자와 정공을 이용함으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지에 대한 연구가 활발히 행해지고 있다.Solar cells can be divided into solar cells that generate steam required to rotate a turbine using solar heat, and solar cells that convert photons into electrical energy using properties of semiconductors. Among them, researches on solar cells that convert light energy into electrical energy by using electrons and holes generated by absorbed photons have been actively conducted.

이러한 태양광 전지(이하에서는 "태양전지"로 약칭함)의 대표적인 예인 실리콘 태양전지는, 일반적으로 Si 기재의 전면(前麵)에 n-형 반도체 층과 후면(後麵)에 p-형 반도체 층을 각각 형성하여 제조된다. 전면의 n-형 반도체 층은 에미터(emitter)로 작용하며, 조사되는 빛의 반사를 최소화시키기 위하여 실리콘 질화막 또는 산화막의 반사방지층을 도포한 후 전극을 배선한다.Silicon solar cells, which are representative examples of such solar cells (hereinafter abbreviated as "solar cells"), generally have an n-type semiconductor layer on the front side of a Si substrate and a p-type semiconductor on the back side. It is prepared by forming each layer. The front surface of the n-type semiconductor layer acts as an emitter, and in order to minimize the reflection of the irradiated light, the anti-reflection layer of the silicon nitride film or the oxide film is coated and then the electrodes are wired.

상기 전면전극의 배선은 일반적으로 금속 페이스트를 스크린 프린팅함으로써 달성되는데, 실리콘 표면과 전면전극과의 접촉 저항이 높다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 실리콘 표면과 전면전극의 접촉 저항을 낮추기 위하여, Si 기재의 전면에 고농도의 에미터를 형성한 후 전면전극을 배선하고 있다.Wiring of the front electrode is generally accomplished by screen printing a metal paste, which has a problem of high contact resistance between the silicon surface and the front electrode. Therefore, in order to lower the contact resistance between the silicon surface and the front electrode, the front electrode is wired after forming a high concentration of emitter on the front surface of the Si substrate.

그러나, 전면전극이 위치하지 않는 부위까지 고농도의 에미터를 형성하는 경우, 표면에 존재하는 고농도의 불순물(dopant)들이 실리콘 내에 과잉으로 존재함으로써 응집물(precipitate)이 형성되고, 이로 인해 전하의 수명(lifetime)이 감소되어 궁극적으로 태양전지의 작동 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.However, when a high concentration of emitters are formed up to the site where the front electrode is not located, a high concentration of dopants present on the surface are present in the silicon, resulting in formation of aggregates, thereby resulting in the life of the charge. lifetime decreases, which ultimately lowers the operating efficiency of the solar cell.

따라서, 미국 특허등록 제5928438호 등은 태양전지에서 전면전극이 배선되는 부위를 상대적으로 고농도의 에미터로 형성하여 상기의 문제점을 해결하는 방안을 제시하고 있다. 이러한 구조의 에미터를 선택적 에미터(selective emitter)로 칭하기도 한다.Accordingly, US Patent No. 5928438, etc., proposes a method for solving the above problem by forming a portion where the front electrode is wired in a solar cell with a relatively high concentration of emitter. Emitters of this structure are sometimes referred to as selective emitters.

이러한 선택적 에미터의 일반적인 제조방법을 설명하면, 우선 실리콘 웨이퍼의 표면에 포토리쏘그래피 공정으로 산화막 패턴을 형성한 후 불순물을 주입하여 고농도의 불순물 층을 형성하는 과정, 산화막을 제거하고 저농도의 불순물 층을 형성하는 과정, 전면부에 반사방지막을 도포하는 과정, 전면의 고농도 불순물 영역과 후면에 전극을 형성하는 과정 등을 거친다.Referring to the general manufacturing method of the selective emitter, first, an oxide film pattern is formed on the surface of the silicon wafer by a photolithography process, and then impurities are implanted to form a high concentration impurity layer, an oxide layer is removed, and a low concentration impurity layer Forming a film, applying an anti-reflection film on the front surface, forming a high concentration impurity region on the front surface, and forming an electrode on the back surface.

도 1에는 그 중 일부에 대한 일련의 과정들이 모식적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 우선 실리콘 웨이퍼(1) 상에 산화막(2)을 형성하고, 그 위에 감광막(3)을 도포한다. 노광 마스크(photo mask:)를 이용하여 감광막에 노광하고, 부분적으로 에칭하여, 패턴화된 감광막(3)을 만든다. 패턴화된 감광막(3)을 통해 드러난 산화막(2)을 에칭액으로 제거한 후, 감광막(3a)을 제거한다. 다음으로, 열확산을 이용하여 전극이 형성될 부분인 고농도 불순물 영역(4)을 만든 후, 패턴화된 산화막(2)을 제거하고 다시 열확산 공정을 한 번 더 행하여 전체적으로 저농도 불순물 영역(5)을 형성한다.1 schematically shows a series of processes for some of them. Referring to FIG. 1, first, an oxide film 2 is formed on a silicon wafer 1, and a photosensitive film 3 is applied thereon. The photosensitive film is exposed using a photo mask and partially etched to form a patterned photosensitive film 3. After removing the oxide film 2 exposed through the patterned photosensitive film 3 with the etching solution, the photosensitive film 3a is removed. Next, after making the high concentration impurity region 4 which is a portion where the electrode is to be formed using thermal diffusion, the patterned oxide film 2 is removed and the thermal diffusion process is performed once more to form the low concentration impurity region 5 as a whole. do.

그러나, 상기 방법은 불순물 주입 과정이 2 회에 걸쳐 진행되고, 포토리쏘그래피 공정을 위해 노광 마스크(photo mask), 감광성 물질, 식각액 등을 필요로 하는 등 전반적으로 공정이 복잡하여 최종 완성된 태양전지 간의 효율이 균일하지 못하고 제조비용이 높아지는 등 다양한 문제점들을 가지고 있다.However, in the method, the impurity implantation process is performed twice, and the overall process is complicated because the overall process is complicated such as requiring an exposure mask, a photosensitive material, and an etchant for the photolithography process. The efficiency of the liver is not uniform and there are various problems such as high manufacturing cost.

한국 특허출원공개 제2002-0049718호(특허등록 제366353호)에는 실리콘 웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하고, 그 위에 감광막을 도포하여 포토리쏘그래피 공정에 의해 부분적인 식각을 행한 후, 선택적으로 노출된 실리콘 웨이퍼에 불순물을 열확산 시킴으로써 선택적 에미터를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 상기 방법은 불순물 주입 과정을 단지 1 회 행한다는 장점을 가지지만, 산화막의 선택적인 형성(패터닝)을 위해 여전히 포토리쏘그래피 공정을 사용하여야 하므로 제조공정이 복잡하다는 근본적인 문제점을 가지고 있다.In Korean Patent Application Publication No. 2002-0049718 (Patent No. 366353), an oxide film is formed on a surface of a silicon wafer, a photosensitive film is applied thereon, and partially etched by a photolithography process, and then selectively exposed. A method of fabricating a selective emitter by thermally diffusing impurities into a silicon wafer is presented. The method has the advantage of performing only one impurity implantation process, but has a fundamental problem that the manufacturing process is complicated because the photolithography process is still required for the selective formation (patterning) of the oxide film.

한편, 상기 특허에서와 같이, 불순물의 열확산 과정에서 부분적인 투과성 방벽(partially penetrable barrier)으로 작용하는 막으로는 실리콘 산화막이 바람직하게 고려된다. 다만, 그러한 부분적 투과성 방벽의 형성 공정에 대한 유연성을 갖기 위하여, 상기 실리콘 산화막 대신에 금속 산화막, 질화막, 비정질 실리콘막 등On the other hand, as in the patent, a silicon oxide film is preferably considered as a film that acts as a partially penetrable barrier in the process of thermal diffusion of impurities. However, in order to have flexibility in the process of forming such a partially permeable barrier, a metal oxide film, a nitride film, an amorphous silicon film, or the like may be substituted for the silicon oxide film.

을 고려할 수는 있지만, 이들 박막은 실리콘 산화막과 비교하여 태양전지의 제조비용을 상승시키거나, 소망하는 수준의 불순물 투과도를 얻기 어려우며, 불순물 열확산 공정의 완료 후 완전하게 제거하기 위해서는 더욱 가혹한 조건이 요구된다.However, these thin films are difficult to increase the manufacturing cost of solar cells or to obtain a desired level of impurity permeability compared to silicon oxide films, and more harsh conditions are required to completely remove them after completion of the impurity thermal diffusion process. do.

따라서, 높은 작동 효율을 나타내면서 간단한 공정에 의해 선택적 에미터를 형성할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of forming selective emitters by a simple process while exhibiting high operating efficiency.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다결정 실리콘 태양전지의 변환 효율을 개선하기 위한 방법으로서, 확산 깊이를 제어하여 여기된 전자 정공쌍의 표면재결합을 줄여 단락 전류를 향상시키고 선택적으로 에미터를 형성하여 누설 전류가 생기는 것을 방지하고, 또한 태양광이 입사하는 전면부의 전극 구조를 미세하게 그리고 높게 제어하여 빛을 가리는 쉐도우 현상을 줄이고 단락전류, 개방전압, 충실도(Fill Factor)가 상승되는 고효율 태양전지 제조방법를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to improve the conversion efficiency of a polycrystalline silicon solar cell, controlling the diffusion depth to reduce the surface recombination of the excited electron hole pair short circuit current And prevent the leakage current by forming the emitter selectively, and also control the electrode structure of the front part where the sunlight is incident finely and high to reduce the shadow shadowing and short circuit current, open voltage, fidelity ( The present invention provides a method for manufacturing a high efficiency solar cell having a high fill factor.

본 발명에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 일예로서,As an example of a high efficiency solar cell manufacturing method according to the present invention,

기판을 준비하는 단계와, 상기 기판상에 얇은 에미터층을 형성하는 단계와, 상기 에미터층상에 반사방지막을 형성하는 단계와, 상기 반사방지막과 에미터층에 홈을 형성하는 단계와, 상기 홈에 헤비 도핑(n++)을 도펀트 도포기로써 고농도의 불순물을 코팅하고, 이 고농도의 불순물을 확산하기 위해서 어닐링 레이저를 사용하여 선택적으로 확산시켜 선택적 에미터를 형성시키는 단계, 및 그라비아옵셋 인쇄방식으로 선택적 에미터가 구성된 부분에 전극을 형성하는 단계로 구성되며,Preparing a substrate; forming a thin emitter layer on the substrate; forming an antireflection film on the emitter layer; forming a groove in the antireflection film and the emitter layer; Heavy doping (n ++) is coated with a high concentration of impurities with a dopant applicator, and selectively diffused using an annealing laser to diffuse the high concentration of impurities to form a selective emitter, and a selective emi with gravure offset printing. Forming an electrode on the part consisting of the rotor,

상기 그라비아옵셋 인쇄방식은 패턴롤의 패턴홈에 페이스트를 스퀴즈를 이용하여 도포하는 단계와, 닥터를 이용하여 상기 패턴롤의 패턴홈에 페이스트가 삽입되고 그 이외 부분에는 페이스트가 남지 않도록 정리하는 단계와, 상기 패턴롤상에 블랑켓롤이 회전하면서 상기 패턴홈에 있는 페이스트를 블랑켓롤의 외경에 전이하는 단계, 및 웨이퍼 상에 블랑켓롤이 회전하면서 블랑켓롤 상에 있는 페이스트를 웨이퍼 상으로 전이하여 전극이 완성되는 단계로 구성되고,The gravure offset printing method includes the step of applying a paste to the pattern groove of the pattern roll by using a squeeze, and the step of arranging the paste to be inserted into the pattern groove of the pattern roll using a doctor and leaving no paste in other portions thereof. And transferring the paste in the pattern groove to the outer diameter of the blanket roll while the blanket roll is rotated on the pattern roll, and the paste on the blanket roll is transferred onto the wafer while the blanket roll is rotated on the wafer. Consists of the following steps,

상기 선택적 에미터를 형성하기 위한 공정은 하나의 장비로 진행되도록, 그루빙 레이저는 기판 표면에 형성되어 있는 반사방지막을 오픈시켜주는 역할을 하며, 동시에 도펀트 도포기로 불순물을 균일한 양으로 도포하여 어닐링 레이저를 사용하여 패터닝과 부분적 확산을 동시에 해준다.The grooving laser serves to open the anti-reflection film formed on the surface of the substrate so that the process for forming the selective emitter is carried out as a single device, and at the same time, the dopant applicator is applied to annealing by applying impurities in a uniform amount. The laser is used for both patterning and partial diffusion.

본 발명에 따른 고효율 태양전지 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The high efficiency solar cell manufacturing method according to the present invention has the following effects.

1. 고효율 태양전지를 만들기 위해서는 ⅰ) 빛을 많이 받아 효과적으로 포획해야 하고 ⅱ) 그 포획된 빛으로 최대한 전하를 생성시켜야 하며 ⅲ) 생성된 전하는 효과적으로 전극을 통해 수집이 되어야 한다. 따라서 이러한 특성에 근접하고자 다양한 연구가 진행 되고 있는데 본 발명에서는 특히 전기적 손실을 줄일 수 있는 선택적 에미터와 수광 면적을 최대로 하는 전극 형성 방법을 태양전지 제조 공정에 적용하는 것이다.1. In order to make a high efficiency solar cell, i) it needs to receive a lot of light and effectively capture it, ii) generate the maximum electric charge with the captured light. Therefore, various studies have been conducted to approach these characteristics. In the present invention, a selective emitter and an electrode forming method of maximizing a light receiving area can be applied to a solar cell manufacturing process.

2. 고효율 실리콘 태양전지를 제조할 수 있기 때문에 단위 면적당(5인치 또는 6인치) 생산되는 전력량이 증가한다.2. High-efficiency silicon solar cells can be manufactured, increasing the amount of power produced per unit area (5 inches or 6 inches).

3. 기존 스크린에 금속 페이스트를 묻혀 스퀴즈로 눌러 인쇄하는 압력 대비 롤에 전이 된 금속 페이스트를 웨이퍼에 인쇄하는 방식이기 때문에 웨이퍼 깨짐으로 인한 제조 불량률을 줄일 수 있다.3. It is possible to reduce the manufacturing defect rate due to the cracking of the wafer because the metal paste transferred to the roll is printed on the wafer compared to the pressure of printing the metal paste on the existing screen by pressing with a squeeze.

4. 태양전지의 페이스트 사용량 감소 및 박형의 웨이퍼를 사용하여 원가 절감을 할 수 있다.4. Cost reduction by using paste of solar cell and thin wafer.

여기에서 설명한 것은 본 발명에 따른 고효율 태양전지 제조방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 본 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described herein is just one embodiment for carrying out the method of manufacturing a high efficiency solar cell according to the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment, and the scope of the present invention as claimed in the following claims. Without departing from the technical spirit of the present invention to the extent that any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains various modifications can be made.

도 1은 종래의 태양전지 제조방법의 공정도
도 2는 본 발명에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 공정도
도 3은 그라비아옵셋 인쇄방식의 공정도
도 4는 그라비아옵셋 인쇄방식의 단면도
도 5는 선택적 에미터 제조 공정을 도시한 도면
1 is a process chart of a conventional solar cell manufacturing method
2 is a process chart of a method of manufacturing a high efficiency solar cell according to the present invention
3 is a process chart of the gravure offset printing method
4 is a cross-sectional view of the gravure offset printing method
5 illustrates a selective emitter manufacturing process

도 2(가)를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 기판(11)은 p타입의 다결정 실리콘으로서, 반도체의 특성을 가지기 위한 불순물로 액체 상태의 P(인)을 사용하여 튜브 또는 벨트 확산로에서 확산하는 것이다. 기판(11) 상에 에미터층(12)을 형성하고, 이 때 n+의 에미터 층(12)의 두께는 대략 면저항 70~100Ω/㎠의 특성을 갖고 바람직하게는 소성 특성에 따라서 유동적일 수 있다. 에미터층(12)은 기판(11)과 상반되는 타입의 불순물을 포함할 수 있는데, 즉, p형 반도체에는 n형 에미터층이 도핑되고, n형 반도체에는 p형 에미터층이 도핑되어 p-n 접합을 형성한다.Referring to FIG. 2 (a), the substrate 11 used in the present invention is a p-type polycrystalline silicon, which is formed in a tube or belt diffusion path using P (phosphorus) in a liquid state as an impurity to have semiconductor characteristics. To spread. The emitter layer 12 is formed on the substrate 11, wherein the thickness of the emitter layer 12 of n + has a property of approximately 70 to 100 mW / cm 2 and preferably may be fluid depending on the plasticity property. . The emitter layer 12 may include impurities of a type opposite to that of the substrate 11, that is, the n-type emitter layer is doped in the p-type semiconductor, and the p-type emitter layer is doped in the n-type semiconductor to form a pn junction. Form.

도 2(나)를 참조하면, 얇게 에미터층(12)이 형성된 반도체 기판 표면에 입사되는 빛의 반사를 최소화하고 기판의 패시베이션 기능을 위해서 실리콘 질화막(SiNx) 또는 SiNx/SiO2 등의 물질을 PECVD(플라즈마화학기상법)를 사용하여 반사방지막(13;Anti-Reflection Coating)을 형성한다. 패시베이션을 하는 이유는 드러난 실리콘 웨이퍼 기판에 끊어져 있는 결합(dangling bond)이나 계면에서의 결함들을 비활성화시켜서 빛이 입사할 때 만들어지는 전자나 정공 같은 전하가 그 부분에서 사라지는 것을 줄여 전하의 재결합 확률을 줄여주기 위함이다.Referring to FIG. 2 (b), a material such as silicon nitride (SiNx) or SiNx / SiO 2 may be PECVD to minimize reflection of light incident on a surface of a semiconductor substrate having a thin emitter layer 12 formed thereon and to passivate the substrate. Plasma chemical vapor deposition) is used to form an anti-reflection coating (13). The reason for the passivation is to disable the dangling bonds or defects at the exposed silicon wafer substrate, thereby reducing the possibility of charge recombination by reducing the disappearance of charges such as electrons and holes generated when light enters To give.

도 2(다)를 참조하면, 반사방지막(13)과 에미터층(12)에 홈(14)을 형성하도록장파장 또는 단파장의 그루빙 레이저로 가공한다.    Referring to FIG. 2 (c), the grooves 14 are formed in the anti-reflection film 13 and the emitter layer 12 by a long or short wavelength grooving laser.

도 2(라)를 참조하면, 홈(14)에 헤비 도핑(n++)을 위해서 디스펜서 또는 스프레이와 같은 도펀트 도포기로써 고농도의 불순물을 코팅하고, 이 고농도의 불순물을 확산하기 위해서 펄스 또는 CW 타입의 단파장 또는 장파장의 어닐링 레이저를 사용하여 선택적으로 확산시켜 선택적 에미터(15)를 형성시킨다.     Referring to FIG. 2 (d), the groove 14 is coated with a dopant applicator such as a dispenser or a spray for heavy doping (n ++), and a high concentration of impurities is coated to spread the high concentration of impurities. The short wavelength or long wavelength annealing laser is used to selectively diffuse to form the selective emitter 15.

도 5를 참조하면, 본 발명에서 선택적 에미터(15)를 형성하기 위한 공정은 하나의 장비(모듈)로 진행하는 것을 원칙으로 한다. 즉, 그루빙 레이저는 기판 표면에 형성되어 있는 반사방지막(13)을 오픈시켜주는 역할을 하며, 동시에 도펀트 도포기로 불순물을 균일한 양으로 도포하여 어닐링 레이저를 사용하여 패터닝과 부분적 확산을 동시에 해주는 방식을 통해 추가 공정을 위한 비용을 줄일 수 있고 10~20Ω/㎠의 저면저항의 특성(heavy doping)을 갖게 된다.Referring to FIG. 5, in the present invention, the process for forming the selective emitter 15 is performed in principle in one equipment (module). That is, the grooving laser serves to open the anti-reflection film 13 formed on the surface of the substrate, and at the same time, by applying a dopant applicator in a uniform amount, the patterning and partial diffusion are simultaneously performed using the annealing laser. Through this, the cost for the further process can be reduced and the characteristics of the bottom resistance (heavy doping) of 10 ~ 20Ω / ㎠ are obtained.

도 2(마)를 참조하면, 태양전지의 전면부에 그림자 현상 및 빛이 흡수되지 않도록 전극의 면적을 최소화하고 수광 면적을 최대화할 수 있는 그라비아옵셋 인쇄방식으로 선택적 에미터(15)가 구성된 부분에 전극(16)을 형성한다.    Referring to FIG. 2 (E), a part of the selective emitter 15 configured by a gravure offset printing method capable of minimizing the electrode area and maximizing the light receiving area so that shadows and light are not absorbed in the front part of the solar cell. The electrode 16 is formed in the.

그라비아 오프셋 방식은 제판에서 피 인쇄체로 직접 페이스트를 전이하지 않고 중간 전이체인 고무 또는 실리콘 재질의 블랑켓을 사용하여 간접인쇄를 하는 것이다. 이러한 방식은 직접 전이 방식에 비해 작은 인쇄압을 필요로 하며, 고무 또는 실리콘 재질의 중간 전이체를 사용하므로 얇은 실리콘 태양전지 웨이퍼가 공정 중에 파손될 우려가 적고 기 인쇄된 인쇄 패턴의 손상을 적게 줄 수 있어 태양전지 전극 형성 인쇄방식으로 적합하고 그 인쇄 방법은 다음과 같다.The gravure offset method is an indirect printing using a blanket made of rubber or silicon, which is an intermediate transfer material, without transferring the paste directly from the plate making to the printed material. This method requires a smaller printing pressure than the direct transfer method, and uses an intermediate transition material made of rubber or silicon, so that a thin silicon solar cell wafer is less likely to be damaged during the process and less damage to the printed pattern is possible. The solar cell electrode forming printing method is suitable and the printing method is as follows.

도 3(가)를 참조하면, 패턴롤(20)의 패턴홈에 페이스트(50)를 스퀴즈(22)를 이용하여 도포한다. 패턴롤(20)은 금속 재질인 스테인레스로 만든 후에 표면에 구리로 도금처리를 하여 그 수명이 반영구적이라 할 수 있고 태양전지 핑거 전극의 선폭을 최대 10마이크론까지 구현하고 반복 인쇄를 통해 전극의 높이를 올릴 수 있다.Referring to FIG. 3A, the paste 50 is applied to the pattern groove of the pattern roll 20 using the squeeze 22. The pattern roll 20 is made of stainless steel, which is a metal material, and then plated with copper, and its life is semi-permanent. The line width of the solar cell finger electrode is realized up to 10 microns, and the height of the electrode is repeated through repeated printing. I can raise it.

그런 다음, 도 3(나)와 같이, 닥터(26)를 이용하여 패턴롤(20)의 패턴홈에 페이스트(50)가 삽입되고 그 이외 부분에는 페이스트가 남지 않도록 정리한다.Then, as shown in FIG. 3 (b), the paste 50 is inserted into the pattern groove of the pattern roll 20 using the doctor 26, and the paste is arranged so that the paste is not left in other portions.

그런 다음, 도 3(다)와 같이, 패턴롤(20)상에 블랑켓롤(30)이 회전하면서 상기 패턴홈에 있는 페이스트(50)를 블랑켓롤(30)의 외경에 전이하게 된다. 그러면, 도 3(라)와 같이 패턴롤(20)에는 페이스트(50)가 남지 않게 된다.Then, as shown in FIG. 3 (c), the paste 50 in the pattern groove is transferred to the outer diameter of the blanket roll 30 while the blanket roll 30 is rotated on the pattern roll 20. Then, the paste 50 does not remain on the pattern roll 20 as shown in FIG.

그런 다음, 도 3(마)와 같이, 웨이퍼(40) 상에 블랑켓롤(30)이 회전하면서 블랑켓롤(30) 상에 있는 페이스트(50)를 웨이퍼(40) 상으로 전이하여 전극이 완성되게 한다.Then, as shown in FIG. 3 (e), the blanket roll 30 is rotated on the wafer 40 while the paste 50 on the blanket roll 30 is transferred onto the wafer 40 to complete the electrode. do.

도 4를 참조하면, 구체적으로, 블랑켓롤(30)이 일정한 압력으로 역방향 회전하는 패턴롤(20)로부터 페이스트(50)를 전달받아 전극 패턴 형상을 아래로 지나가는 웨이퍼(40)상에 인쇄된다.Referring to FIG. 4, specifically, the blanket roll 30 receives the paste 50 from the pattern roll 20 which rotates in a reverse direction at a constant pressure and is printed on the wafer 40 passing through the electrode pattern shape.

웨이퍼(40)의 상면과 하면에 다른 전극을 형성하기 위하여 별도의 패턴롤(20)과 블랑켓롤(30)이 필요하게 된다.In order to form different electrodes on the upper and lower surfaces of the wafer 40, a separate pattern roll 20 and a blanket roll 30 are required.

미세 선폭을 구현하는 태양전지는 핑거 전극간의 간격을 조정하여 수광 면적을 최대로 늘리고 저항 성분값을 최소화하여 광변환 효율을 극대화한다.A solar cell that realizes a fine line width maximizes the light conversion efficiency by adjusting the distance between the finger electrodes to maximize the light receiving area and minimize the resistance component value.

상기 그라비아옵셋 인쇄방식을 적용한 전극은 핑거 전극의 선폭이 30~100㎛ 정도, 높이가 10~40㎛의 특성을 가질 수 있으며 상기 폭의 수치는 선택적 에미터 홈의 선폭 및 깊이에 따라 변경될 수 있다. The electrode to which the gravure offset printing method is applied may have characteristics of a line width of a finger electrode of about 30 to 100 μm and a height of 10 to 40 μm, and the value of the width may be changed according to the line width and depth of the selective emitter groove. have.

이렇게 p-n 접합이 형성된 반도체 기판은 태양광의 입사로 여기되어 분리된 전자와 정공 쌍은 각각 에미터층과 후면전계층쪽으로 분리되어 이동하고 이는 전면 금속전극과 후면 금속전극을 통해 각각 전하가 수집되는 구조가 된다.The semiconductor substrate on which the pn junction is formed is excited by the incidence of sunlight, and the separated electron and hole pairs are separated and moved to the emitter layer and the rear field layer, respectively, and the structure is that charges are collected through the front metal electrode and the rear metal electrode, respectively. do.

11 : 기판 12 : 에미터층
13 : 반사방지막 14 : 홈
15 : 선택적 에미터 16 : 전극
20 : 패턴롤 22 : 스퀴즈
26 : 닥터 30 : 블랑켓롤
40 : 웨이퍼 50 : 페이스트
11 substrate 12 emitter layer
13: antireflection film 14: groove
15: optional emitter 16: electrode
20: pattern roll 22: squeeze
26: Doctor 30: Blanket Roll
40: wafer 50: paste

Claims (3)

기판을 준비하는 단계와,
상기 기판상에 얇은 에미터층을 형성하는 단계와,
상기 에미터층상에 반사방지막을 형성하는 단계와,
상기 반사방지막과 에미터층에 홈을 형성하는 단계와,
상기 홈에 헤비 도핑(n++)을 도펀트 도포기로써 고농도의 불순물을 코팅하고, 이 고농도의 불순물을 확산하기 위해서 어닐링 레이저를 사용하여 선택적으로 확산시켜 선택적 에미터를 형성시키는 단계, 및
그라비아옵셋 인쇄방식으로 선택적 에미터가 구성된 부분에 전극을 형성하는 단계
로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.
Preparing a substrate;
Forming a thin emitter layer on the substrate;
Forming an anti-reflection film on the emitter layer;
Forming grooves in the anti-reflection film and the emitter layer;
Coating a heavily doped impurity with a heavy doping (n ++) dopant applicator in the groove, and selectively diffusing a high concentration of impurities using an anneal laser to form a selective emitter, and
Forming an electrode on the part composed of the selective emitter by gravure offset printing
High efficiency solar cell manufacturing method characterized in that consisting of.
제1항에 있어서,
상기 그라비아옵셋 인쇄방식은
패턴롤의 패턴홈에 페이스트를 스퀴즈를 이용하여 도포하는 단계와,
닥터를 이용하여 상기 패턴롤의 패턴홈에 페이스트가 삽입되고 그 이외 부분에는 페이스트가 남지 않도록 정리하는 단계와,
상기 패턴롤상에 블랑켓롤이 회전하면서 상기 패턴홈에 있는 페이스트를 블랑켓롤의 외경에 전이하는 단계, 및
웨이퍼 상에 블랑켓롤이 회전하면서 블랑켓롤 상에 있는 페이스트를 웨이퍼 상으로 전이하여 전극이 완성되는 단계
로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.
The method of claim 1,
The gravure offset printing method
Applying a paste to the pattern groove of the pattern roll by using a squeeze,
Arranging such that a paste is inserted into the pattern groove of the pattern roll using a doctor and no paste is left in other portions;
Transferring the paste in the pattern groove to the outer diameter of the blanket roll while the blanket roll is rotated on the pattern roll; and
As the blanket roll is rotated on the wafer, the paste on the blanket roll is transferred onto the wafer to complete the electrode.
High efficiency solar cell manufacturing method characterized in that consisting of.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선택적 에미터를 형성하기 위한 공정은 하나의 장비로 진행되도록, 그루빙 레이저는 기판 표면에 형성되어 있는 반사방지막을 오픈시켜주는 역할을 하며, 동시에 도펀트 도포기로 불순물을 균일한 양으로 도포하여 어닐링 레이저를 사용하여 패터닝과 부분적 확산을 동시에 해주는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.

The method according to claim 1 or 2,
The grooving laser serves to open the anti-reflection film formed on the surface of the substrate so that the process for forming the selective emitter is carried out as a single device, and at the same time, the dopant applicator is applied to annealing by applying impurities in a uniform amount. High efficiency solar cell manufacturing method characterized in that the patterning and partial diffusion at the same time using a laser.

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