KR20120068203A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 상기 태양 전지의 한 예는 비아홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 기판의 제1 면 위에 위치하고, 상기 비아홀 내에 위치하는 반사 방지부, 상기 기판의 제1 면 위와 상기 비아홀의 일부에 위치하고, 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면과 상기 비아홀의 나머지 부분에 위치하여, 상기 제1 전극과 연결되어 있는 제1 전극용 버스바, 그리고 상기 기판의 상기 제2 면에 위치하고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다. 이로 인해, 비아홀의 내부에 반사 방지막이 형성되어 있으므로, 태양 전지 형성 시 제1 전극의 관통 동작에 의해 해 비아홀 내에 형성된 에미터부가 파손되는 것이 방지되고, 이로 인해, 누설 전류 발생이 방지되어 태양 전지의 효율이 향상된다.
Description
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지 셀이 주목 받고 있다. 이러한 태양 전지 중에서, 전자를 외부로 출력하기 위한 단자와 정공을 외부로 출력하기 위한 단자를 기판의 후면, 즉 빛이 입사되는 입사면의 반대편에 위치하는 면에 모두 형성하여 수광 면적을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 후면 접합형 태양전지가 개발되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 비아홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 기판의 제1 면 위에 위치하고, 상기 비아홀 내에 위치하는 반사 방지부, 상기 기판의 제1 면 위와 상기 비아홀의 일부에 위치하고, 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면과 상기 비아홀의 나머지 부분에 위치하여, 상기 제1 전극과 연결되어 있는 제1 전극용 버스바, 그리고 상기 기판의 상기 제2 면에 위치하고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다.
상기 제1 면에서부터 상기 비아홀 내에 위치하는 상기 반사 방지부의 단부 위치는 상기 제1 면에서부터 상기 비아홀 내에 위치하는 상기 제1 전극의 단부 위치보다 아래인 것이 좋다.
상기 반사 방지부는 적어도 한 층으로 이루어질 수 있다.
상기 반사 방지부는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 및 실리콘 산화 질화물 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 비아홀의 내부에 존재하는 상기 반사 방지부의 층수는 상기 기판의 제1 면에 가까울수록 증가할 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하고 상기 제2 전극과 연결되어 있는 제2 전극용 버스바를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 면은 빛이 입사되는 면인 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 복수의 비아홀을 형성하는 단계, 상기 복수의 비아홀을 구비하는 상기 기판에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 기판의 제1 면 위와 상기 복수의 비아홀 내부에 반사 방지부를 형성하는 단계, 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위 그리고 상기 복수의 비아홀 내부에 제1 페이스트(paste)를 이용하여 버스바 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1 면 위에 그리고 상기 복수의 비아홀 내부에 제2 페이스트를 이용하여 상기 버스바 패턴과 연결되는 제1 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 면 위에 상기 제3 페이스트를 이용하여 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 버스바 패턴, 상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 반사 방지부를 통과해 상기 에미터부와 연결되는 제1 전극, 상기 복수의 비아홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 버스바, 그리고 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 페이스트는 서로 상이한 것이 좋다.
상기 제1 페이스트는 상기 제2 페이스트와 동일한 금속 재료를 함유하고 있고 상기 제3 페이스트와 다른 금속 재료를 함유할 수 있다.
상기 제1 및 제2 페이스트는 은(Ag)을 함유하고 있고, 상기 제3 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유할 수 있다.
상기 복수의 비아홀 내에서, 상기 기판의 제1 면에서부터 상기 반사 방지부의 끝단의 위치는 상기 기판의 제1 면에서부터 상기 제1 전극 패턴의 끝단의 위치보다 아래인 것이 좋다.
상기 반사 방지부 형성 단계는 적어도 한 층으로 상기 반사 방지부를 형성할수 있다.
상기 반사 방지부 형성 단계는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 및 실리콘 산화 질화물 중 적어도 하나로 상기 반사 방지부를 형성할 수 있다.
이러한 특징에 따라, 제1 전극과 연결되는 제1 전극용 집전부가 제1 전극의 반대편에 위치하므로 태양 전지의 입사율이 증가하다. 또한, 비아홀의 내부에 반사 방지막이 형성되어 있으므로, 태양 전지 형성 시 제1 전극의 관통 동작에 의해 해 비아홀 내에 형성된 에미터부가 파손되는 것이 방지되고, 이로 인해, 누설 전류 발생이 방지되어 태양 전지의 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지에서 반사 방지부가 삼중막 구조를 가질 경우 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지에서 반사 방지부가 삼중막 구조를 가질 경우 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
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.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 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 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 복수의 비아홀(via hole)(181)을 구비하고 있는 기판(110), 기판(110)에 위치한 에미터부(120), 빛이 입사되는 입사면인 기판(110)의 면[이하, '전면(front surface)'라 함]의 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 반사 방지부(130)가 위치하지 않는 기판(110) 전면의 에미터부(120) 위에 위치한 복수의 전면 전극(front electrode)(141), 입사면인 기판(110)의 전면의 반대편에 위치하는 기판(110)의 면[이하, '후면(back surface)'라 함]에 위치하는 후면 전극(back electrode)(151), 비아홀(181)과 비아홀(181) 주변에 위치한 기판(110) 후면의 에미터부(120)에 위치하고 복수의 전면 전극(141)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 전면전극용 버스바(161), 기판(110)의 후면에 위치하고 후면 전극(151)과 전기적으로 연결되어 있는 후면전극용 버스바(162), 그리고 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(172)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 결정질 반도체이다.
기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다.
하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다.
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 갖는다. 편의상 도 1에서, 기판(110)의 가장자리 부분만 텍스처링 표면으로 도시하여 그 위에 위치하는 반사 방지부(130) 역시 그 가장자리 부분만 요철면으로 도시한다. 하지만, 실질적으로 기판(110)의 전면 전체가 텍스처링 표면을 갖고 있으며, 이로 인해 기판(110)의 전면 위에 위치한 반사 방지부(130) 역시 요철면을 갖는다. 대안적인 예에서, 기판(110)의 전면뿐만 아니라 후면에도 텍스처링 표면을 가질 수 있다.
복수의 요철을 갖고 있는 텍스처링 표면에 의해, 기판(110)의 표면적이 증가하여 빛의 입사 면적이 증가하고 기판(110)에 의해 반사되는 빛의 양이 감소하므로, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 불순물부이다. 이로 인해, 에미터부(120)는 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
기판(110)과 에미터부(120)와의 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120) 쪽으로 이동한다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120) 쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)에는 5가 원소의 불순물이 도핑될 수 있고 반대로 에미터부(120)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다.
기판(110) 전면의 에미터부(120) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 실리콘 산화 질화물(SiON) 중 하나로 이루어져 있다.
반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다.
또한 반사 방지부(130)를 형성할 때 주입된 수소(H) 등을 통해 반사 방지부(130)는 패시베이션 기능(passivation function)을 수행한다. 즉, 수소(H)에 의해 기판(110)의 표면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)이 안정한 결합으로 바뀌게 되어, 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능이 행해진다. 따라서 결함에 의해 기판(110)의 표면 및 그 부근에서 손실되는 전하의 양이 감소하므로, 태양 전지(11)의 효율은 향상된다.
도 1에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖고 있지만, 이중막 또는 삼중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있다. 이처럼, 반사 방지부(130)가 다층막 구조를 가질 경우, 반사 방지부(130)의 각 막은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 실리콘 산화 질화물(SiON) 중 하나로 이루어질 수 있다.
본 예에서, 반사 방지부(130)는 도 2에 도시한 것처럼, 각 비아홀(181)에 위치한다.
도 4에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130)가 제1 내지 제3 반사 방지막(131-133)과 같이 삼중막 구조를 가질 경우, 비아 홀(181)의 내부 위치에 따라 형성되는 막의 층수가 달라져, 반사 방지부(130)의 각 층을 형성하기 위해 기상 상태의 공정 가스가 분사되는 곳에 인접한 부분, 예를 들어, 도 4에서 기판(110)의 전면쪽에 가까울수록 비아홀(181)의 내부에 적층되는 층 수는 증가한다. 또한, 도 4에 도시한 것처럼, 비아홀(181)의 내부에 적층되는 층 수가 동일하더라도 위치에 따라, 즉, 공정 가스가 분사되는 곳과의 거리(분사 거리)에 따라 적층되는 층 두께가 달라질 수 있다. 따라서, 기판(110)의 전면 쪽에 가까울수록, 즉 분사 거리가 짧을수록 비아홀(181)의 내부에 적층되는 층 두께 역시 증가한다.
반사 방지부(130)와 그 하부의 에미터부(120)에는 기판(110) 전면의 가장자리 일부를 드러내는 노출부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 따라서, 노출부에 의해 기판(110)의 전면에 형성된 에미터부(120)와 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)가 전기적으로 분리된다.
복수의 전면 전극(141)은 기판(110) 전면에 형성된 에미터부(120) 위에 위치하여 에미터부(120)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어 있다.
이때, 각 전면 전극(141)은 도 1에 도시한 것처럼, 기판(110)에 형성된 복수의 비아홀(181) 위에도 위치하므로, 도 2에 도시한 것처럼, 각 비아홀(181) 내에 전면 전극(141)의 일부가 위치한다.
도 2에 도시한 것처럼, 비아홀(181) 내에 위치하는 전면 전극(141)의 단부 위치는 비아홀(181) 내에 위치하는 반사 방지부(130)의 단부 위치와 달라, 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181) 내부에 위치하는 반사 방지부(130)의 단부는 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181) 내부에 위치하는 전면 전극(141)의 단부보다 더 아래에 존재한다. 이때, 기판(110)의 전면에 형성된 텍스처링 표면의 각 요철의 높이 차이로 인한 오차 범위 내에서 반사 방지부(130)와 전면 전극(141) 각각의 단부 위치는 동일한 것으로 간주한다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 비아홀(181)을 통해 연결되어 있는 복수의 전면전극용 버스바(161)로 전달한다.
복수의 전면 전극(141)은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유하고, 이들 도전성 물질의 예는 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질일 수 있다.
기판(110)의 후면에 위치한 복수의 전면전극용 버스바(161)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 이러한 복수의 전면전극용 버스바(161)는 기판(110)의 전면에 위치한 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 서로 나란하게 뻗어 있으므로, 주로 스트라이프(stripe) 형상을 갖는다.
도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 복수의 비아홀(181)은 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(161)가 교차하는 기판(110) 부분에 형성되어 있다. 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(161) 중 적어도 하나가 복수의 비아홀(181)을 통해 기판(110)의 전면과 후면 중 적어도 한쪽으로 연장되어 서로 반대쪽에 위치하는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(161)가 연결된다. 이로 인해, 복수의 비아홀(181)을 통하여 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(161)는 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
이러한 복수의 전면전극용 버스바(161)는 전기적으로 연결된 복수의 전면 전극(141)으로부터 전달되는 전하를 외부 장치로 출력한다.
본 실시예에서, 복수의 전면전극용 버스바(161)는 은(Ag)을 함유하고 있지만, 이와는 달리, 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하거나 이외의 다른 도전성 물질을 함유할 수 있다.
기판(110)의 후면 위에 위치한 후면 전극(151)은 인접한 전면전극용 버스바(161)와 이격되게 위치한다.
후면 전극(151)은 복수의 전면전극용 버스바(161)와 복수의 후면전극용 버스바(162)가 형성된 부분을 제외한 기판(110)의 후면에 위치한다. 이때, 후면 전극(151)는 기판(110) 후면의 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.
이러한 후면 전극(151)은 기판(110)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
기판(110)의 후면에 위치한 에미터부(120)는 기판(110)의 후면 일부를 노출하고 복수의 전면전극용 버스바(161)를 에워싸는 복수의 노출부(183)를 구비하고 있다.
이러한 노출부(183)에 의해 전자 또는 정공을 수집하는 복수의 전면전극용 버스바(161)와 정공 또는 전자를 수집하는 후면 전극(151) 간의 전기적인 연결이 끊어져 전자와 정공의 이동이 원활해진다. 즉, 서로 다른 종류의 전하를 수집하는 전면전극용 버스바(161)와 후면전극(151)간의 연결이 차단되어, 전면전극용 버스바(161)와 후면전극(151)으로 각각 이동한 서로 다른 전하(예, 전자와 정공)가 다시 재결합되는 것을 방지한다.
후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유하고 있지만, 대안적인 실시예에서, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하거나, 이외의 다른 도전성 물질을 함유할 수 있다.
복수의 후면전극용 버스바(162)는 기판(110) 후면 위에 위치하고 후면 전극(151)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있으며, 복수의 전면전극용 버스바 (161)와 나란하게 뻗어 있다.
따라서 복수의 후면전극용 버스바(162)는 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부로 출력한다.
복수의 후면전극용 버스바(162)는 복수의 전면전극용 버스바(161)와 동일한 재료로 이루어져 있으므로, 예를 들어 은(Ag)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다. 하지만 대안적인 실시예에서, 복수의 후면전극용 버스바(162)는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하거나 이외의 다른 도전성 물질을 함유할 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 각 후면전극용 버스바(162)는 각 전면전극용 버스바(161)와 같이 정해진 방향으로 길게 연장되어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있다.
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141), 전면전극용 버스바(161) 및 후면전극용 버스바(162)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다
즉, 이미 설명한 것처럼, 전면전극용 버스바(161)과 후면전극용 버스바 (162)는 기판(110)의 후면에서 정해진 간격으로 교대로 배치되어 있어, 전면전극용 버스바(161)와 후면전극용 바스바(162) 사이에는 후면 전극(151)이 위치한다. 이 경우, 후면 전극(151)과 전면전극용 버스바(161) 간의 전기적인 절연을 위해 전면전극용 버스바(161)를 따라 노출부(183)가 형성되어 노출부(183)를 통해 기판(110)의 일부가 노출된다. 이로 인해, 복수의 후면전극용 버스바(162)는 다른 종류의 전하를 수집하는 복수의 전면전극용 버스바(161)과는 이격되어, 전자와 정공의 재결합율을 감소시킨다.
본 예와 달리, 후면 전극(151)과 후면전극용 버스바(162)는 일부 중첩될 수 있다. 예를 들어, 후면 전극(151) 위에 후면전극용 버스바(162)의 가장자리 일부가 위치하거나 그 반대로 후면전극용 버스바(162) 위에 후면 전극(151)의 일부가 위치할 수 있다. 이 경우, 후면 전극(151)과 후면전극용 버스바(162)와의 접촉 면적이 증가하여 후면 전극(151)과 후면전극용 버스바(162)와의 접촉 저항이 감소하고 안정적인 접촉에 의해 후면 전극(151)에서 후면전극용 버스바(162)로의 전하 전송이 좀더 안정적으로 행해진다.
대안적인 예에서, 각 후면전극용 버스바(162)의 섬(island) 형태의 복수의 도전체가 정해진 방향을 따라 정해진 간격으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 이때, 복수의 도전체 각각의 단면 형상은 사각형, 삼각형, 원형, 또는 타원형과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 이 경우에도 각 도전체는 후면 전극(151)과 일부 중첩될 수 있다.
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 기판(110)의 후면에 부분적으로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다. 이 후면 전계부(172)는 주로 후면 전극(151)과 접해있는 기판(110)의 후면에 위치하므로, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)를 통해 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있다.
기판(110)과 후면 전계부(172)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로 정공 이동을 용이하게 한다. 따라서, 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극(151)과 후면전극용 버스바(162)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
또한, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 유지하는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉 후면 전계부(172)와 후면 전극(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 표면이 텍스처링 표면이므로 기판(110) 전면에서의 빛 반사도가 감소하여 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하고 이에 더하여, 반사 방지부(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱더 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 복수의 비아홀(181)을 통해 연결된 복수의 전면전극용 버스바(161)로 이동하고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 후면 전계부(172)를 통해 후면 전극(151)에 의해 수집되어 복수의 후면전극용 버스바(162)로 이동한다. 이러한 복수의 전면전극용 버스바(161)와 복수의 후면전극용 버스바(162)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
본 실시예의 경우, 전면전극용 버스바(161)가 빛이 입사되지 않는 기판(110)의 후면에 위치하므로, 빛의 입사 면적이 증가하고, 이로 인해, 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
다음, 도 3a 내지 도 3h를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 3a에 도시한 것처럼, 먼저, p형 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 기판(110)에 복수의 비아홀(181)을 형성한다. 이때, 비아홀(181)은 레이저 빔을 조사하여 형성하는 레이저 드릴링(laser drilling)에 의해 형성되지만, 이에 한정되지 않는다.
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면을 텍스처링하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성한다. 도 3b에 도시한 것처럼, 비아홀(181)의 측벽에는 텍스처링 표면이 형성되지 않는다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH, TMAH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링한다. 반면, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링한다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 기판(110)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl3이나 H3PO4 등을 고온에서 열처리하여 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 확산시켜 기판(110) 전체면, 즉, 전면, 후면, 비아홀(181)의 내부면에 에미터부(120)를 형성한다. 본 실시예와 달리, 기판(110)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, B2H6를 고온에서 열처리하여 기판(110) 전면에 p형의 에미터부(120)를 형성할 수 있다. 그런 다음, n형 불순물 또는 p형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 식각 공정을 통해 제거한다.
다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)나 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하여 기판(110)의 전면부 및 비아홀(181)의 내부에 반사 방지부(130)를 형성한다. 이때, 반사 방지부(130)는 도 3d에 도시한 것처럼 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181)의 일부 깊이까지만 위치하여 각 비아홀(181)의 내부 일부에만 위치하지만, 이와는 달리, 비아홀(181)의 내부 전체에 위치할 수 있다.
이때, 도 4와 같이, 반사 방지부(130)과 삼중막(131-133)과 같은 다층막 구조를 갖고 있을 경우, 동일한 공정실에서 공정 가스 등을 변경하여 또는 별도의 공정실에서 PECVD법등으로 순차적으로 제1 내지 제3 방사 방지막(131-133)을 형성한다.
대안적인 실시예에서, 이러한 반사 방지부(130)는 스핀 코팅법(spin coating)이나 스프레이 코팅법(spray coating) 둥과 같은 졸겔(sol-gel)법으로 형성될 수 있다.
다음, 도3e에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄(screen printing)법을 이용하여, 기판(110)의 후면 위의 해당 부분에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜 버스바 패턴(60)을 형성한다. 버스바 패턴(60)은 전면전극용 버스바 패턴(61)과 후면전극용 버스바 패턴(62)을 구비한다.
이때, 전면전극용 버스바 패턴(61)은 비아홀(181)이 형성된 부분에도 인쇄되므로, 해당 비아홀(181)의 내부 일부를 채우게 된다.
다음, 도 3f에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 기판(110)의 전면에 위치한 반사 방지부(130) 위의 해당 위치에 은(Ag)을 함유한 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜, 반사 방지부(130) 위에서 정해진 방향으로 나란히 뻗어 있는 전면전극 패턴(41)을 형성한다. 이때, 페이스트는 복수의 비아홀(181) 위에도 인쇄되어 전면전극용 버스바 패턴(61)에 의해 채워지지 않은 비아홀(181)의 나머지 부분을 채우게 된다. 이로 인해, 전면전극 패턴(41)은 비아홀(181) 내부에 이미 존재하는 전면전극용 버스바 패턴(61)과 접촉한다. 이때, 전면전극 패턴(41)은 은(Ag)을 함유하고 있다. 이때, 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181) 내에 위치하는 전면전극 패턴(41)의 단부의 위치는 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181) 내에 존재하는 반사 방지부(130)의 단부 위치보다 짧다.
그런 다음, 도 3g에 도시한 것처럼, 알루미늄(Al)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 전면전극용 버스바 패턴(61)과 이격되고, 전면전극용 버스바 패턴(61)과 나란히 연장하게 기판(110)의 후면 위의 해당 부분에 인쇄한 후 건조시켜, 후면전극 패턴(51)을 형성한다.
이미 설명한 것처럼, 전면전극 패턴(41), 버스바 패턴(60) 및 후면전극 패턴(51)을 위한 페이스트는 은(Ag)이나 알루미늄(Al)과 같은 금속 파우더(metal powder)뿐만 아니라 글래스 프릿(glass frit)을 함유하고 있고, 서로 다른 페이스트를 이용하여 전면전극 패턴(41), 버스바 패턴(60) 및 후면전극 패턴(51)을 형성한다.
예를 들어, 전면전극 패턴(41)을 위한 페이스트는 열처리를 통해 그 하부에 위치한 반사 방지부(130)와 같은 막을 관통하는 특성을 갖고 있는 반면, 버스바 패턴(60) 및 후면전극 패턴(51)을 위한 페이스트는 열처리 시 그 하부에 위치한 막을 관통하는 특성은 갖고 있지 않다. 한 예로서, 페이스트의 막 관통 특성은 글래스 프릿에 함유된 납(Pb)의 양을 이용하여 제어할 수 있다.
이때, 이들 패턴(41, 51, 60)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(41, 51, 60)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 전면전극 패턴(41), 후면전극 패턴(51) 및 버스바 패턴(60)을 구비한 기판(110)에 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정이 행해진다.
이로 인해, 에미터부(120)에 연결되는 복수의 전면 전극(141), 복수의 비아홀(181)을 통해 복수의 전면 전극(141)과 연결되는 복수의 전면 버스바(161), 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(151), 기판(110)과 후면 전극(151)에 연결되는 복수의 후면전극용 버스바(162), 그리고 후면 전극(151)과 접해 있는 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)를 형성한다(도 3h).
즉, 열처리 공정에 의해, 전면전극 패턴(41)에 함유된 납(Pb)을 포함한 그래스 프릿에 의해, 전면전극 패턴(41)은 접촉 부위의 반사 방지부(130)를 관통하여 하부에 위치하는 에미터부(120)와 접촉하는 복수의 전면 전극(141)이 형성된다.
이때, 복수의 비아홀(181) 내부에도 반사 방지부(130)가 위치하므로, 열처리 공정 시 전면 전극(141)이 비아홀(181) 내의 에미터부(120)를 관통하여 기판(110)과 접촉하는 션트(shunt) 불량의 발생이 방지된다.
즉, 반사 방지부(130)가 비아홀(181) 내부에 위치하지 않을 경우, 열처리 공정에 의한 반사 방지부(130)의 관통 동작이 이루어질 경우, 비아홀(181) 내부에 위치한 전면전극 패턴(41)은 납(Pb)을 함유한 글래스 프릿의 작용에 의해 비아홀(181) 내부에 형성된 에미터부(120)를 관통하여 기판(110)과 접촉하게 된다. 따라서 션트 불량이 발생하고, 이로 인해, 태양 전지(11)의 병렬 저항이 증가하여 단락 전류(Isc)의 감소와 같이 태양 전지(11)의 효율이 감소된다.
하지만, 본 예와 같이, 기판(110)의 전면 위뿐만 아니라 비아홀(181) 내부에도 반사 방지부(130)가 위치하므로, 비아홀(181) 내부에 위치한 전면 전극 패턴(41)의 관통 동작이 이루어지면 그 하부에 위치한 반사 방지부(130)를 관통하여 반사 방지부(130) 아래에 위치한 에미터부(120)와 안정적으로 접하게 된다. 따라서, 비아홀(181) 내에 위치한 반사 방지부(130)에 의해 션트 불량이 방지되거나 줄어들어 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
이때, 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181) 내에 존재하는 반사 방지부(130)의 단부 위치가 기판(110)의 전면에서부터 비아홀(181) 내에 존재하는 전면전극 패턴(41)의 단부 위치보다 아래에 위치하므로, 비아홀(181) 내부에 위치하는 반사 방지부(130)에 의해 에미터부(120)가 보호되어, 열 처리 공정 시 전면 전극 패턴(41)의 관통 동작으로 인한 에미터부(120)의 손상에 의해 발생하는 션트 불량으로 인한 누설 전류의 발생이 방지된다.
또한, 열처리 공정에 의해, 후면전극 패턴(51)과 버스바 패턴(60)은 각각 후면 전극(151)과 복수의 전면전극용 버스바(161)과 복수의 후면전극용 버스바(162)로 형성된다. 이때, 버스바 패턴(60)의 전면전극용 버스바 패턴(61)은 복수의 전면전극용 버스바(161)로 되고, 버스바 패턴(60)의 후면전극용 버스바 패턴(62)은 복수의 후면전극용 버스바(162)로 된다. 이때, 후면전극 패턴(51)과 버스바 패턴(60)의 글래스 프릿은 납(Pb)을 함유하고 있지 않으므로, 그 하부에 위치하는 막, 즉, 에미터부(120)의 관통 동작은 이루어지지 않고, 패턴(51, 60)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(120)과의 화학적 결합만이 발생하여, 기판(110)과의 접촉 저항이 감소하여 전하의 전송 효율이 향상되어 전류 흐름이 증가된다.
또한, 열처리 공정 시, 후면전극 패턴(51)에 포함된 알루미늄(Al)이 기판(110)으로 확산되어 기판(110) 내부에 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 불순물부인 후면 전계부(172)가 형성된다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)와 접촉하여 기판(110)과 전기적으로 연결된다.
그런 다음, 레이저를 이용하여 기판(110) 후면에 형성된 에미터부(120)와 그 하부 기판(110)에 복수의 노출부(183)를 형성하여 태양 전지(11)를 완성한다(도 1 및 도 2). 이때, 노출부(183)는 전면전극용 버스바(161)의 둘레에 형성되고, 이로 인해, 후면 전극(151)과 전면 전극(141)이 전기적으로 분리된다.
또한, 복수의 노출부(183)를 형성할 때, 기판(110)의 측면 일부를 제거하여 기판(110)의 측면에 형성된 에미터부(120)를 제거하거나 기판(110)의 전면 가장자리 부분을 따라 노출부(도시하지 않음)를 형성하여 기판(110)의 일부를 노출하는 측면 분리(edge isolation)를 실시한다. 이로 인해, 기판(110)의 전면에 위치한 에미터부(120)와 기판(110)의 후면에 위치한 에미터부(120)를 전기적으로 분리시켜, 전하의 재결합 손실량을 감소시킨다.
이상에서 본 발명의 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.
Claims (14)
- 비아홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판,
상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,
상기 기판의 제1 면 위에 위치하고, 상기 비아홀 내에 위치하는 반사 방지부,
상기 기판의 제1 면 위와 상기 비아홀의 일부에 위치하고, 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극,
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면과 상기 비아홀의 나머지 부분에 위치하여, 상기 제1 전극과 연결되어 있는 제1 전극용 버스바, 그리고
상기 기판의 상기 제2 면에 위치하고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극
을 포함하는 태양 전지. - 제1항에서,
상기 제1 면에서부터 상기 비아홀 내에 위치하는 상기 반사 방지부의 단부 위치는 상기 제1 면에서부터 상기 비아홀 내에 위치하는 상기 제1 전극의 단부 위치보다 아래인 태양 전지. - 제1항에서,
상기 반사 방지부는 적어도 한 층으로 이루어져 있는 태양 전지. - 제3항에서,
상기 반사 방지부는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 및 실리콘 산화 질화물 중 적어도 하나로 이루어져 있는 태양 전지. - 제3항에서,
상기 비아홀의 내부에 존재하는 상기 반사 방지부의 층수는 상기 기판의 제1 면에 가까울수록 증가하는 태양 전지. - 제1항에서,
상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하고 상기 제2 전극과 연결되어 있는 제2 전극용 버스바를 더 포함하는 태양 전지. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
상기 제1 면은 빛이 입사되는 면인 태양 전지. - 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 복수의 비아홀을 형성하는 단계,
상기 복수의 비아홀을 구비하는 상기 기판에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,
상기 기판의 제1 면 위와 상기 복수의 비아홀 내부에 반사 방지부를 형성하는 단계,
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위 그리고 상기 복수의 비아홀 내부에 제1 페이스트(paste)를 이용하여 버스바 패턴을 형성하는 단계,
상기 제1 면 위에 그리고 상기 복수의 비아홀 내부에 제2 페이스트를 이용하여 상기 버스바 패턴과 연결되는 제1 전극 패턴을 형성하는 단계,
상기 제2 면 위에 상기 제3 페이스트를 이용하여 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 버스바 패턴, 상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 반사 방지부를 통과해 상기 에미터부와 연결되는 제1 전극, 상기 복수의 비아홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 버스바, 그리고 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. - 제8항에서,
상기 제1 내지 제3 페이스트는 서로 상이한 태양 전지의 제조 방법. - 제9항에서,
상기 제1 페이스트는 상기 제2 페이스트와 동일한 금속 재료를 함유하고 있고 상기 제3 페이스트와 다른 금속 재료를 함유하고 있는 태양 전지의 제조 방법. - 제10항에서,
상기 제1 및 제2 페이스트는 은(Ag)을 함유하고 있고, 상기 제3 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유하고 있는 태양 전지의 제조 방법. - 제8항에서,
상기 복수의 비아홀 내에서, 상기 기판의 제1 면에서부터 상기 반사 방지부의 끝단의 위치는 상기 기판의 제1 면에서부터 상기 제1 전극 패턴의 끝단의 위치보다 아래인 태양 전지의 제조 방법. - 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에서,
상기 반사 방지부 형성 단계는 적어도 한 층으로 상기 반사 방지부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법. - 제13항에서,
상기 반사 방지부 형성 단계는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 및 실리콘 산화 질화물 중 적어도 하나로 상기 반사 방지부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
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| GB201301683D0 (en) | 2013-01-30 | 2013-03-13 | Big Solar Ltd | Method of creating non-conductive delineations with a selective coating technology on a structured surface |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090033096A (ko) * | 2007-09-28 | 2009-04-01 | 산요덴키가부시키가이샤 | 태양 전지, 태양 전지 모듈 및 태양 전지의 제조 방법 |
| EP2068369A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-10 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (IMEC) | Photovoltaic cells having metal wrap through and improved passivation |
| US20100258177A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-10-14 | Jihoon Ko | Solar cell and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
| CA2024662A1 (en) * | 1989-09-08 | 1991-03-09 | Robert Oswald | Monolithic series and parallel connected photovoltaic module |
| US6461970B1 (en) * | 1998-06-10 | 2002-10-08 | Micron Technology, Inc. | Method of reducing defects in anti-reflective coatings and semiconductor structures fabricated thereby |
| JP2008282926A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP2008294080A (ja) | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池セル及び太陽電池セルの製造方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090033096A (ko) * | 2007-09-28 | 2009-04-01 | 산요덴키가부시키가이샤 | 태양 전지, 태양 전지 모듈 및 태양 전지의 제조 방법 |
| EP2068369A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-10 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (IMEC) | Photovoltaic cells having metal wrap through and improved passivation |
| US20100258177A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-10-14 | Jihoon Ko | Solar cell and method of manufacturing the same |
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