KR20120063819A - Back contact solar cell and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고농도 전후면전계층(n+)과 고농도 에미터(p+)를 구비하여 광생성된 운송자들의 재결합 손실을 감소시키고 수집효율을 증가시킬 수 있는 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention relates to a back-electrode solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, having a high concentration back and forth field layer (n +) and a high emitter (p +) to reduce the recombination loss of photo-generated transporters and improve the collection efficiency. It is an object of the present invention to provide a back-electrode solar cell and a method of manufacturing the same that can be increased.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 실리콘 기판 내부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다. A solar cell is a key element of photovoltaic power generation that converts sunlight directly into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction. In the process of converting sunlight into electricity by solar cell, when solar light is incident on the silicon substrate of solar cell, electron-hole pair is generated, and electrons move to n layer and hole moves to p layer by electric field. Thus, photovoltaic power is generated between the pn junctions, and when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows to generate power.
한편, 일반적인 태양전지의 구조를 살펴보면 전면과 후면에 각각 전면전극과 후면전극이 구비되는 구조를 갖는데, 수광면인 전면에 전면전극이 구비됨에 따라, 전면전극의 면적만큼 수광면적이 줄어들게 된다. 이와 같이 수광면적이 축소되는 문제를 해결하기 위해 후면전극형 태양전지가 제안되었다. 후면전극형 태양전지는 태양전지의 후면 상에 (+)전극과 (-)전극을 구비시켜 태양전지 전면의 수광면적을 극대화하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the structure of the general solar cell has a structure in which the front electrode and the rear electrode is provided on the front and rear, respectively, as the front electrode is provided on the front of the light receiving surface, the light receiving area is reduced by the area of the front electrode. In order to solve the problem that the light receiving area is reduced, a back electrode solar cell has been proposed. The back electrode solar cell is characterized by maximizing the light receiving area of the solar cell by providing a (+) electrode and a (-) electrode on the back of the solar cell.
도 1은 종래의 후면전극형 태양전지의 단면도이다. 도 1을 참고하면, 실리콘 기판의 후면부에 p형 불순물 이온이 주입된 영역인 p+ 영역(에미터 영역)과 n형 불순물 이온이 열확산에 의해 주입된 영역인 n+ 영역(후면전계 영역)이 구비되고, 기판의 전면 상에 n형 불순물 이온이 주입된 영역인 n+ 영역(전면전계 영역)이 구비된다. 그리고, 상기 실리콘 기판의 후면부의 p+ 영역과 n+ 영역 상에 서로 맞물린 형태(interdigitated)의 금속전극(50)(52)이 구비된 구조를 이룬다. 이러한 구조의 실리콘 태양전지는 일반적으로 소수 운송자 수명이 큰 n형 실리콘 웨이퍼를 주로 사용한다. 다수 운송자(majority carrier)인 전자는 확산에 의해 후면전계 영역으로 이동하는데, n형 도핑층인 전면전계 영역을 따라 후면전계 영역 위로 이동함으로써 후면전극에서의 수집에 유리하다. 또한, 소수 운송자(minority carrier)인 정공은 전면전계 영역의 고저접합(n+/n 또는 p+/p 접합)에 의해 표면으로 이동하기 어렵기 때문에 재결합이 감소한다. 1 is a cross-sectional view of a conventional back electrode solar cell. Referring to FIG. 1, a p + region (emitter region), which is a region where p-type impurity ions have been implanted, and an n + region (a rear electric field region), which is a region where n-type impurity ions are implanted by thermal diffusion, are provided in a rear surface of a silicon substrate. An n + region (front electric field region), which is a region in which n-type impurity ions are implanted, is provided on the entire surface of the substrate. In addition, the interdigitated
그러나, 이러한 구조는 전?후면전계 및 에미터의 도핑층에서의 부분별 도핑 농도의 차이가 없으며, 고온 전기로에서 열확산이 진행되므로 고온 공정 및 장시간이 소요된다. 또한, 실리콘 기판의 전면 요철 구조 때문에 열확산에 의해 형성되는 n형 도핑층의 두께가 불균일한 문제점이 있다. 따라서, 상기 전?후면전계 및 에미터의 도핑층에서 선택적으로 국부적인 고농도 도핑층을 형성함으로써, 상기 다수 운송자의 수집을 더욱 용이하게 하고, 재결합을 더욱 감소시킬 필요가 있다. However, such a structure does not have a difference in the doping concentration of each part in the doping layer of the front and rear electric field and the emitter, and the heat diffusion is performed in a high temperature electric furnace, so that a high temperature process and a long time are required. In addition, there is a problem that the thickness of the n-type doped layer formed by thermal diffusion is uneven because of the front surface uneven structure of the silicon substrate. Thus, by forming locally highly doped layers in the doped layers of the front and back electric fields and emitters, there is a need to further facilitate the collection of the multiple carriers and further reduce recombination.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출한 것으로서, 기판의 상층부에 전면전계층(n-)과 기판의 하층부에 후면전계층(n+) 및 에미터(p+)를 형성함에 있어, 도핑 농도가 다른 확산 영역을 형성하기 위한 선택적 전?후면전계 및 선택적 에미터가 적용되는 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention is directed to forming a front field layer (n−) and a rear field layer (n +) and an emitter (p +) at an upper layer of a substrate, and a doping concentration thereof. It is an object of the present invention to provide a back-electrode solar cell to which a selective front and rear field and a selective emitter are applied to form another diffusion region, and a method of manufacturing the same.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지는 n형 실리콘 기판과, 상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-)과, 상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+), 및 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+)을 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a back electrode solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention includes an n-type silicon substrate, a front electric field layer (n−) provided at an upper portion of the substrate, and an alternating portion disposed under the substrate. It comprises a back field layer (n +) and an emitter (p +), and a high concentration front field layer (n +) provided in a part of the region formed with the front field layer (n-), the high concentration front field layer (n +) is It is characterized in that it is provided at a position corresponding to the back field layer (n +).
본 발명의 다른 실시예에 따른 후면전극형 태양전지는 n형 실리콘 기판과, 상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-)과, 상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+)와, 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+); 및 상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 후면전계층(n+)을 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a back electrode solar cell includes an n-type silicon substrate, a front electric field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate, and a rear electric field layer (n +) alternately arranged on the lower layer of the substrate; A high concentration front surface electric field layer (n +) provided in a part of an emitter (p +) and a region in which the front surface electric field layer (n−) is formed; And a high concentration backside field layer (n +) provided in a portion of the region in which the backside field layer (n +) is formed, and the high concentration frontside field layer (n +) and the high concentration backside field layer (n +) correspond to each other. Characterized in that it is provided.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 후면전극형 태양전지는 n형 실리콘 기판과, 상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-)과, 상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+)와, 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+), 및 상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 에미터(p+)를 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a back electrode solar cell includes an n-type silicon substrate, a front electric field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate, and a back electric field layer (n +) alternately disposed on the lower layer of the substrate. And emitter (p +), a high concentration front field layer (n +) provided in a portion of the region where the front field layer (n−) is formed, and a high concentration emitter (p +) provided in a portion of the region where the emitter (p +) is formed. ), Wherein the high concentration front surface electric field layer (n +) is provided at a position corresponding to the rear electric field layer (n +).
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 후면전극형 태양전지는 n형 실리콘 기판과, 상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-)과, 상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+)와 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+)과, 상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 후면전계층(n+), 및 상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 에미터(p+)를 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a back electrode solar cell includes an n-type silicon substrate, a front electric field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate, and a back electric field layer (n +) alternately disposed on the lower layer of the substrate. And a high concentration front electric field layer (n +) provided in a part of the region where the emitter (p +) and the front electric field layer (n−) are formed, and a high concentration back electric field layer provided in a part of the region in which the back electric field layer (n +) is formed ( n +), and a high concentration emitter (p +) provided in a part of the region where the emitter (p +) is formed, wherein the high concentration front field layer (n +) is located at a position corresponding to the back field layer (n +). Characterized in that it is provided.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법은, n형 실리콘 기판의 상층부에 전면전계층(n-)이 구비되고, 상기 기판 하층부에 후면전계층(n+)과 에미터(p+)가 교번하여 배치되는 후면전극형 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the method of manufacturing a back electrode solar cell according to an embodiment of the present invention, a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a rear field layer (n +) and an emitter are formed on a lower layer of the substrate. A method of manufacturing a back electrode solar cell in which (p +) is alternately disposed, comprising: forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed. The front field layer n + is formed at a position corresponding to the back field layer n +.
본 발명의 다른 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법은, n형 실리콘 기판의 상층부에 전면전계층(n-)이 구비되고, 상기 기판 하층부에 후면전계층(n+)과 에미터(p+)가 교번하여 배치되는 후면전극형 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계, 및 상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 고농도 후면전계층(n+)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.In a method of manufacturing a back electrode solar cell according to another embodiment of the present invention, a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a rear field layer (n +) and an emitter (p +) are provided on a lower layer of the substrate. In the method of manufacturing a back-electrode type solar cell is alternately arranged, forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region where the front field layer (n-) is formed, and the back field layer (n +) And forming a high concentration backside field layer (n +) in a portion of the formed region, wherein the high concentration frontside field layer (n +) and the high concentration backside field layer (n +) are formed at positions corresponding to each other.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법은, n형 실리콘 기판의 상층부에 전면전계층(n-)이 구비되고, 상기 기판 하층부에 후면전계층(n+)과 에미터(p+)가 교번하여 배치되는 후면전극형 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계, 및 상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 고농도 에미터(p+)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.In a method of manufacturing a back electrode solar cell according to another embodiment of the present invention, a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a back field layer (n +) and an emitter ( In the method of manufacturing a back-electrode type solar cell in which p + is alternately disposed, forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed, and the emitter (p +) is And forming a high concentration emitter (p +) in a portion of the formed region, wherein the high concentration front field layer (n +) is formed at a position corresponding to the back field layer (n +).
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법은, n형 실리콘 기판의 상층부에 전면전계층(n-)이 구비되고, 상기 기판 하층부에 후면전계층(n+)과 에미터(p+)가 교번하여 배치되는 후면전극형 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계, 상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 고농도 후면전계층(n+)을 형성하는 단계, 및 상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 고농도 에미터(p+)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 고농도 전면전계층(n+)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.In a method of manufacturing a back electrode solar cell according to another embodiment of the present invention, a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a back field layer (n +) and an emitter ( In the method of manufacturing a back-electrode type solar cell in which p + is alternately arranged, forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region in which the front field layer (n −) is formed, wherein the back field layer (n +) is And forming a high concentration backside field layer (n +) in a portion of the formed region, and forming a high concentration emitter (p +) in a portion of the region where the emitter (p +) is formed. (n +) and the highly concentrated backside field layer (n +) are formed at positions corresponding to each other.
본 발명에 따른 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The back electrode solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects.
선택적으로 고농도로 도핑된 전후면전계층(n+)과 에미터(p+)에 의해 광생성 전하의 재결합 손실을 감소시킬 수 있고, 전하 수집의 효율을 개선시킬 수 있다.Optionally, the highly doped front and back surface field layer (n +) and emitter (p +) can reduce the recombination loss of the photogenerated charge and improve the efficiency of charge collection.
도 1은 종래의 후면전극형 태양전지의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+))를 구비하는 후면전극형 태양전지로서 전자 및 정공의 이동경로를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)) 및 선택적 후면전계(고농도 후면전계층(n+))를 구비하는 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 전면 전계(고농도 전면전계층(n+)) 및 선택적 에미터(고농도 에미터(p+))를 구비하는 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 전면 전계(고농도 전면전계층(n+)), 선택적 후면 전계(고농도 후면전계층(n+)) 및 선택적 에미터(고농도 에미터(p+))를 구비하는 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이다.
도 6a 내지 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1 is a schematic view showing the structure of a conventional back electrode solar cell.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a movement path of electrons and holes as a back electrode solar cell having a selective front electric field (high concentration front electric field layer n +) according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a back-electrode type solar cell having an optional front field (high concentration front field layer (n +)) and an optional back field (high concentration back field layer (n +)) according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating a back-electrode solar cell having a selective front electric field (high concentration front field layer (n +)) and an optional emitter (high concentration emitter (p +)) according to another embodiment of the present invention.
5 is provided with an optional front field (high concentration front field layer (n +)), an optional back field (high concentration back field layer (n +)), and an optional emitter (high concentration emitter (p +)) according to another embodiment of the present invention. It is a schematic diagram showing a back electrode solar cell.
6A to 6G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a back electrode solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이고 후면전극의 구조를 단순하게 나타내기 위해 기판 표면의 텍스처 구조는 생략되었다. Hereinafter, a structure of a back electrode solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 to 5 is a schematic view showing a back-electrode solar cell according to embodiments of the present invention, the texture structure of the substrate surface is omitted to simply show the structure of the back electrode.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 선택적 전면 전계(고농도 전면전계층(n+))를 구비하는 후면전극형 태양전지로서 전자 및 정공의 이동경로를 나타낸다. n형 실리콘 기판(201)의 상층부에 전면전계층(n-)(202)이 구비되고, 상기 전면전계층(n-)(202) 상에 순차적으로 전면 패시베이션막(203), 반사방지막(204)이 구비된다. 상기 n형 실리콘 기판(201)의 하층부에는 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206)이 구비되고, 상기 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206) 상에 후면 패시베이션막(207)이 구비된다. 상기 전면전계층(n-)(202)이 형성된 영역의 일부에는 고농도 전면전계층(n+)(208)이 구비된다. 상기 고농도 전면전계층(n+)(208)은 상기 전면 패시베이션막(203)과 연결된다. 상기 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206)가 교번하여 배치된 상기 n형 실리콘 기판(201)의 하층부 상에 각각 상기 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206)에 연결되는 제1 전극(209) 및 제2 전극(210)을 구비한다. 상기 고농도 전면전계층(n+)(208)은 후면전계층(n+)(205)에 대응되는 위치에 구비된다.Referring to Figure 2, according to an embodiment of the present invention, as a back electrode type solar cell having a selective front electric field (high concentration front electric field layer (n +)) shows a movement path of electrons and holes. The front field layer (n-) 202 is provided on the upper layer of the n-
기판(201)의 전면으로 입사된 광에 의해 광생성된 다수 운송자인 전자(도 2에서 음전하로 도시함)는 확산에 의해 기판(201) 내부에서 이동한다. 전자는 기판(201) 하층부의 후면전계층(n+)(205)으로 이동하여 제1 전극(209)으로 수집될 수 있다. 상기 전자는 기판(201)의 내부에서 직접 후면전계층(n+)(205)으로 이동할 수 있고, 전면전계층(n-)(202)으로 이동할 수도 있다. 상기 전면전계층(n-)(202)으로 이동된 전자는 고농도로 도핑된 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)(208))를 따라 상기 후면전계층(n+)(205)으로 이동하여 상기 제1 전극(209)으로 확산된다. The electrons (shown as negative charges in FIG. 2), which are multi-carriers photogenerated by light incident on the front surface of the
한편, 광생성된 소수 운송자인 정공(도 2에서 양전하로 도시함)은 확산에 의해 기판(201)의 내부에서 이동한다. 상기 정공은 에미터(p+)(206)로 이동하여 제2 전극(210)으로 수집된다. 상기 정공은 상기 전면전계층(n-)(202)의 고저접합에 의해 전면으로 확산되기 어렵기 때문에 표면 재결합이 감소한다. 상기 정공은 후면전계층(n+)(205)으로 이동하기 어렵고 에미터(p+)(206) 쪽으로 이동하게 되므로 제2 전극(210)으로 수집되기 용이하다. On the other hand, holes, which are photogenerated minority carriers (shown as positive charges in FIG. 2), move inside the
상기 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)(208))는 고농도로 도핑되어 있으므로 전기전도도가 높아 상기 선택적 전면전계(208)를 통한 전자의 이동이 활발하다. 또한, 상기 선택적 전면전계(208)의 n형 실리콘 기판 내부로 관입된 형상으로 인해 상기 후면전계층(n+)(205)으로의 전자 이동 경로가 짧아져 전자가 더 빨리 상기 후면전계층(n+)(205)으로 흡수될 수 있다. 상기 선택적 전면전계(208)는 정공과의 사이에 반발력이 있으므로, 정공은 상기 에미터(p+)(206)로 향하는 경로가 단축되어 빨리 흡수될 수 있다. 즉, 선택적 전면전계(208)의 존재로 인해, 상기 전자는 전면전계층(n-)(202)을 따라 선택적 전면전계(208)를 통해 후면전계층(n+)(205)으로 이동이 용이하고, 상기 정공은 에미터(p+)(206)로 경로 변경에 의해 집중적인 이동이 용이하다. 따라서, 광생성 전하들의 전면 재결합 속도가 줄어들고 제1 및 제2 전극(209, 210)으로 수집되도록 수집에 유리한 경로를 제공한다. 또한, 선택적 전면전계(208)는 n+ 고농도 도핑층이기 때문에 주변 영역에 미치는 전장(field effect)에 의해 정공의 이동을 제한한다.Since the selective front electric field (high concentration front electric field layer (n +) 208) is doped with high concentration, the electrical conductivity is high, and the movement of electrons through the selective front
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)) 및 선택적 후면전계(고농도 후면전계층(n+))를 구비하는 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)) 및 선택적 에미터(고농도 에미터(p+))를 구비하는 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)), 선택적 후면전계(고농도 후면전계층(n+)) 및 선택적 에미터(고농도 에미터(p+))를 구비하는 후면전극형 태양전지를 나타내는 개략도이다. 3 is in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 3 is provided with an optional front field (high concentration front field layer (n +)) and an optional back field (high concentration back field layer (n +)) according to another embodiment of the present invention. Figure 4 is a schematic diagram showing a back-electrode solar cell, Figure 4 is a rear having a selective front field (high concentration front field layer (n +)) and an optional emitter (high concentration emitter (p +)) according to another embodiment of the present invention 5 is a schematic diagram illustrating an electrode-type solar cell, and FIG. 5 is a selective front electric field (high concentration front electric field layer (n +)), an optional back electric field (high concentration back electric field layer (n +)), and an optional emitter according to another embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows a back-electrode type solar cell provided with a high concentration emitter (p +).
도 3 내지 도 5에서의 광생성 전하의 수집 경로는 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 경로를 따른다. 즉, 선택적 후면전계(고농도 후면전계층(n+)(211))와 후면전계층(n+)(205)을 통해 음전하가 제1 전극(209)으로 수집되고, 선택적 에미터(고농도 에미터(p+)(212))와 에미터(p+)(206)를 통해 양전하가 제2 전극(210)으로 수집된다. 도 3의 구조를 갖는 후면전극형 태양전지는 도 2의 구조에서, 후면전계층(n+)(205)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 후면전계층(n+)(211)을 더 포함하고, 도 4의 구조를 갖는 후면전극형 태양전지는 도 2의 구조에서, 상기 에미터(p+)(206)가 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 에미터(p+)(212)를 더 포함한다. 도 5의 구조를 갖는 후면전극형 태양전지는 도 3의 구조에서, 상기 에미터(p+)(206)가 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 에미터(p+)(212)를 더 포함한다.The collection path of the photogenerated charge in FIGS. 3 to 5 follows the path as described above with reference to FIG. 2. That is, negative charges are collected to the
도 6a 내지 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 후면전극형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 6A to 6G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the back electrode solar cell of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
n형 실리콘 기판(201)을 준비한 후, 상기 n형 실리콘 기판(201)의 상층부에 전면전계층(n-)(202)을 형성한다(도 7a). 그 후, 상기 전면전계층(n-)(202) 상에 전면 패시베이션막(203)을 증착시키고(도 7b), 상기 전면 패시베이션막(203) 상에 반사방지막(204)을 코팅한다(도 7c). 상기 n형 실리콘 기판(201)의 하층부에는 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206)를 교번하여 배치되도록 형성한다(도 7d). 그 후, 후면전계층(n+)(205) 및 p+ 에미터 영역(206) 상에 후면 패시베이션막(207)을 증착시키고(도 7e), 상기 전면 패시베이션막(203)과 연결되는 선택적 전면전계(고농도 전면전계층(n+)(208))를 형성한다(도 7f). 마지막으로, 상기 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206)가 교번하여 배치된 상기 n형 실리콘 기판(201)의 하층부에 각각 상기 후면전계층(n+)(205) 및 에미터(p+)(206)에 연결되는 제1 전극(209) 및 제2 전극(210)을 형성한다(도 7g). 이 때, 상기 고농도 전면전계층(n+)(208)은 상기 후면전계층(n+)(205)에 대응되는 위치에 형성된다. 상기 도 7a 내지 7g의 공정 단면도는 도 2의 선택적 전면전계(208)만을 구비하는 후면전극형 태양전지의 공정 단면도이다. After the n-
도 3의 구조를 갖는 후면전극형 태양전지를 제조하는 방법은 상기 도 7a 내지 7g의 공정 단면도를 통해 설명한 단계에서, 후면전계층(n+)(205)이 형성된 영역의 일부에 고농도 후면전계층(n+)(211)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 고농도 전면전계층(n+)(208)과 고농도 후면전계층(n+)(211)은 서로 대응되는 위치에 형성된다.In the method of manufacturing the back-electrode solar cell having the structure of FIG. 3, in the step described through the process cross-sectional views of FIGS. 7A to 7G, a high concentration of the back-field layer ( n +) 211 may be further included. At this time, the high concentration front field layer (n +) 208 and the high concentration rear field layer (n +) 211 are formed at positions corresponding to each other.
도 4의 구조를 갖는 후면전극형 태양전지를 제조하는 방법은 상기 도 7a 내지 7g의 공정 단면도를 통해 설명한 단계에서, 에미터(p+)(206)가 형성된 영역의 일부에 고농도 에미터(p+)(212)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 고농도 전면전계층(n+)(208)은 상기 후면전계층(n+)(205)에 대응되는 위치에 형성된다. In the method of manufacturing the back-electrode solar cell having the structure of FIG. 4, the high concentration emitter (p +) is formed in a part of the region where the emitter (p +) 206 is formed in the step described through the process cross-sectional views of FIGS. The method may further include forming 212. In this case, the high concentration front field layer (n +) 208 is formed at a position corresponding to the back field layer (n +) 205.
또한, 도 5의 구조를 갖는 후면전극형 태양전지를 제조하는 방법은 상기 도 7a 내지 7g의 공정 단면도를 통해 설명한 단계에서, 후면전계층(n+)(205)이 형성된 영역의 일부에 고농도 후면전계층(n+)을 형성하는 단계, 및 에미터(p+)(206)가 형성된 영역의 일부에 고농도 에미터(p+)(212)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 고농도 전면전계층(n+)(208)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 형성된다. In addition, the method of manufacturing a back-electrode solar cell having the structure of FIG. 5 has a high concentration of backside electric field in a portion of the region in which the backside field layer (n +) 205 is formed in the step described through the process cross-sectional views of FIGS. Forming a layer (n +), and forming a high concentration emitter (p +) 212 in a portion of the region where the emitter (p +) 206 is formed. In this case, the high concentration front field layer (n +) 208 and the high concentration rear field layer (n +) are formed at positions corresponding to each other.
한편, 상기 고농도 전면전계층(n+)(208), 고농도 후면전계층(n+)(211) 및 고농도 에미터(p+)(212)를 제조하기 위하여, 도핑 농도 차이를 갖도록 부분적인 고농도 도핑층을 제조하는 여러 방법이 있다. 한 예로, 실리콘 산화막을 패턴 식각하여 확산방지막(diffusion mask)으로 사용하여 열확산에 의해 도핑 농도를 조절하는 방법이 있다. 상기 확산방지막은 후술하는 열확산 공정 진행시 일부 영역에서의 열확산 정도를 제어하는 역할을 하며, 이온 주입(ion implantation)이 가능할 정도로 그 두께가 설정되어야 한다. 여기서, 확산 방지막으로 패턴을 형성하고, 전기로(furnace)에서 POCl3 또는 BBr의 열확산을 실시한다. 한편, 상기 확산 방지막으로는 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4) 등의 유전층을 사용할 수 있다. Meanwhile, in order to manufacture the high concentration front field layer (n +) 208, the high concentration rear field layer (n +) 211, and the high concentration emitter (p +) 212, a partial high concentration doping layer is manufactured to have a doping concentration difference. There are many ways to do this. For example, there is a method of controlling the doping concentration by thermal diffusion using a silicon oxide film as a pattern etched as a diffusion mask. The diffusion barrier serves to control the degree of thermal diffusion in a portion of the thermal diffusion process to be described later, the thickness should be set to allow the ion implantation (ion implantation). Here, a pattern is formed of a diffusion barrier film, and thermal diffusion of POCl 3 or BBr is performed in an electric furnace. Meanwhile, a dielectric layer such as a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) may be used as the diffusion barrier.
또한, 상기 고농도 전?후면전계층(208, 211) 및 고농도 에미터(212)를 제조하기 위하여, 도핑 소스를 포함하는 페이스트 또는 잉크 등을 국부적으로 도포하여 열확산시켜 도핑 농도를 조절하는 방법이 있다. 이 방법은 도핑 소스를 포함하는 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄기로 패턴 인쇄를 하거나, 도핑 소스를 포함하는 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄기로 패턴 인쇄를 해서 실리콘 기판(201) 표면 위에 국부적으로 도포하여 고온에서 열처리하여 국부 고농도 도핑층을 형성하는 방법이다. In addition, in order to manufacture the high concentration front and rear field layers 208 and 211 and the
그리고, 상기 고농도 전?후면전계층(208, 211) 및 고농도 에미터(212)를 제조하기 위하여, 이온 주입 공정을 사용하여 실리콘 산화막 등의 확산방지막을 사용하거나 금속 또는 흑연 마스크를 사용하여 도핑 패턴을 형성하여 도핑 농도를 조절하는 방법이 있다. 이 방법은 실리콘 기판(201) 표면 위에 확산방지막을 형성시키거나 마스크를 사용하여 이온주입을 실시하여 국부적인 패턴으로 이온이 주입되도록 하고, 후속 열처리 공정을 통하여 주입된 이온 원자를 전기적으로 활성화시켜서 국부 고농도 도핑층을 형성하는 방법이다. In addition, in order to manufacture the high concentration front and rear field layers 208 and 211 and the
그리고, 상기 고농도 전?후면전계층(208, 211) 및 고농도 에미터(212)를 제조하기 위하여, 레이저의 열적 반응을 사용하여 도핑 소스를 표면 도포하거나 액상 공급하여 이와 함께 상기 실리콘 기판(201)의 표면을 국부적으로 가열하여 열확산시킴으로써 도핑 농도를 조절하는 방법이 있다. 이 방법은 실리콘 기판(201) 표면에 도핑 소스를 포함하는 액체 또는 페이스트를 도포한 후 레이저를 사용하여 실리콘 기판(201)표면을 국부적으로 가열시켜 레이저의 열적 반응에 의해 도핑 원자가 실리콘 기판(201)으로 확산되며, 국부적인 고농도 도핑층을 형성할 수 있다. 또한, 일부 특수한 용도로 제작된 레이저 장비의 경우 도핑 소스가 포함된 액체와 함께 레이저를 실리콘 기판(201)표면에 조사하여 국부적인 고농도 도핑층을 형성할 수 있다. In addition, in order to manufacture the high concentration front and back field layers 208 and 211 and the
그리고, 상기 고농도 전?후면전계층(208, 211) 및 고농도 에미터(212)를 제조하기 위하여, 상압 화학 기상 증착법(APCVD)을 사용하여 실리콘 기판(201) 표면에 PSG(phospho-silicate glass) 또는 BSG(boro-silicate glass) 층을 도포한 후, 레지스트 또는 사진 식각 등의 방법을 사용하여 도포된 PSG 또는 BSG 층을 부분적으로 식각하여 제거함으로써 도핑 소스를 포함하는 층을 패터닝한 후 전기로에서 열처리하여 도핑 원자가 실리콘 기판(201)으로 확산되도록 하여 국부 고농도 도핑층을 형성할 수 있다. In order to manufacture the high concentration front and rear field layers 208 and 211 and the
상기 선택적 전?후면전계층(208, 211) 및 선택적 에미터(212)의 구성으로 인해 고저접합(high-low junction)에 의한 재결합 손실을 감소시킬 수 있고, 다수 운송자(전하)가 전면전계층(n-)(202)을 따라 후면전계층(n+)(205) 위로 이동하여 후면으로 확산됨으로써 수집에 유리한 경로를 제공한다. 또한 소수 운송자(정공)의 전계 효과에 의한 재결합 감소 효과가 있다. Due to the configuration of the selective front and back field layers 208 and 211 and the
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand.
201 : n+ 실리콘 기판 202 : 전면전계층(n-)
203 : 전면 패시베이션막 204 : 반사방지막
205 : 후면전계층(n+) 206 : 에미터(p+)
207 : 후면 패시베이션막
208 : 고농도 전면전계층(n+)(선택적 전면전계)
209 : 제1 전극 210 : 제2 전극
211 : 고농도 후면전계층(n+)(선택적 후면전계)
212 : 고농도 에미터(p+)(선택적 에미터)201: n + silicon substrate 202: front field layer (n-)
203: front passivation film 204: antireflection film
205: rear field layer (n +) 206: emitter (p +)
207: rear passivation film
208: high concentration front field layer (n +) (optional front field)
209: first electrode 210: second electrode
211: high concentration rear field layer (n +) (optional rear field)
212 high concentration emitter (p +) (optional emitter)
Claims (8)
상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-);
상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+); 및
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+)을 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.n-type silicon substrate;
A front field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate;
A rear field layer (n +) and an emitter (p +) disposed alternately under the substrate; And
It comprises a high concentration front field layer (n +) provided in a portion of the region in which the front field layer (n-) is formed,
The high concentration front field layer (n +) is a back electrode solar cell, characterized in that provided in a position corresponding to the back field layer (n +).
상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-);
상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+);
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+); 및
상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 후면전계층(n+)을 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.n-type silicon substrate;
A front field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate;
A rear field layer (n +) and an emitter (p +) disposed alternately under the substrate;
A high concentration front field layer (n +) provided in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed; And
It comprises a high concentration of the rear field layer (n +) provided in a part of the region in which the back field layer (n +) is formed,
The high concentration front electric field layer (n +) and the high concentration back electric field layer (n +) is a back electrode type solar cell, characterized in that provided in a position corresponding to each other.
상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-);
상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+);
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+); 및
상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 에미터(p+)를 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.n-type silicon substrate;
A front field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate;
A rear field layer (n +) and an emitter (p +) disposed alternately under the substrate;
A high concentration front field layer (n +) provided in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed; And
It comprises a high concentration emitter (p +) provided in a part of the region where the emitter (p +) is formed,
The high concentration front field layer (n +) is a back electrode solar cell, characterized in that provided in a position corresponding to the back field layer (n +).
상기 기판 상층부에 구비된 전면전계층(n-);
상기 기판 하층부에 서로 교번하여 배치된 후면전계층(n+)과 에미터(p+);
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 전면전계층(n+);
상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 후면전계층(n+); 및
상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 구비되는 고농도 에미터(p+)를 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.n-type silicon substrate;
A front field layer (n−) provided on the upper layer of the substrate;
A rear field layer (n +) and an emitter (p +) disposed alternately under the substrate;
A high concentration front field layer (n +) provided in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed;
A highly concentrated backside field layer (n +) provided in a portion of the region where the backside field layer (n +) is formed; And
It comprises a high concentration emitter (p +) provided in a part of the region where the emitter (p +) is formed,
The high concentration front field layer (n +) is a back electrode solar cell, characterized in that provided in a position corresponding to the back field layer (n +).
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.In the manufacturing method of a back-electrode type solar cell, wherein a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a rear field layer (n +) and an emitter (p +) are alternately disposed on a lower layer of the substrate.
And forming a high concentration front surface field layer (n +) in a portion of the region in which the front surface layer (n−) is formed,
The high concentration front field layer (n +) is a method of manufacturing a back-electrode solar cell, characterized in that formed in a position corresponding to the back field layer (n +).
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계; 및 상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 고농도 후면전계층(n+)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.In the manufacturing method of a back-electrode type solar cell, wherein a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a rear field layer (n +) and an emitter (p +) are alternately disposed on a lower layer of the substrate.
Forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed; And forming a high concentration backside field layer (n +) in a portion of the region in which the backside field layer (n +) is formed,
The high concentration front electric field layer (n +) and the high concentration back electric field layer (n +) is a method of manufacturing a back-electrode solar cell, characterized in that formed in a position corresponding to each other.
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계; 및 상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 고농도 에미터(p+)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)은 상기 후면전계층(n+)에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.In the manufacturing method of a back-electrode type solar cell, wherein a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a rear field layer (n +) and an emitter (p +) are alternately disposed on a lower layer of the substrate.
Forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed; And forming a high concentration emitter (p +) in a portion of the region where the emitter (p +) is formed.
The high concentration front field layer (n +) is a method of manufacturing a back-electrode solar cell, characterized in that formed in a position corresponding to the back field layer (n +).
상기 전면전계층(n-)이 형성된 영역의 일부에 고농도 전면전계층(n+)을 형성하는 단계; 상기 후면전계층(n+)이 형성된 영역의 일부에 고농도 후면전계층(n+)을 형성하는 단계; 및 상기 에미터(p+)가 형성된 영역의 일부에 고농도 에미터(p+)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 고농도 전면전계층(n+)과 고농도 후면전계층(n+)은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법. In the manufacturing method of a back-electrode type solar cell, wherein a front field layer (n−) is provided on an upper layer of an n-type silicon substrate, and a rear field layer (n +) and an emitter (p +) are alternately disposed on a lower layer of the substrate.
Forming a high concentration front field layer (n +) in a portion of the region in which the front field layer (n−) is formed; Forming a high concentration backside field layer (n +) on a portion of the region where the backside field layer (n +) is formed; And forming a high concentration emitter (p +) in a portion of the region where the emitter (p +) is formed.
The high concentration front electric field layer (n +) and the high concentration back electric field layer (n +) is a method of manufacturing a back-electrode solar cell, characterized in that formed in a position corresponding to each other.
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