KR20120068263A - Back contact solar cell and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버스바용 도핑층을 생략시키는 구조를 통해, 핑거라인 도핑층 내에서의 캐리어 이송거리를 최소화함으로써 캐리어 소멸을 억제할 수 있는 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a back-electrode solar cell and a method of manufacturing the same, and more specifically, through the structure of omitting the bus bar doping layer, it is possible to suppress the carrier disappearance by minimizing the carrier transfer distance in the fingerline doping layer. The present invention relates to a back electrode solar cell and a method of manufacturing the same.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 광전변환시키는 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, 이 때 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 directly converts sunlight into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction. In the process of converting sunlight into electricity by solar cells, when solar light enters into the silicon substrate of the solar cell, electron-hole pairs are generated, and electrons move to n layers and holes move to p layers by the 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 태양전지는 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, a general solar cell has a structure in which a front electrode and a rear electrode are provided on the front and the rear, respectively, and as the front electrode is provided on the front 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 미국등록특허 7,339,110호에 제시된 후면전극형 태양전지의 단면도이다. 도 1을 참고하면, 실리콘 기판의 후면부에 p형 불순물 이온이 주입된 영역인 p형 도핑층(p+)과 n형 불순물 이온이 열확산에 의해 주입된 영역인 n형 도핑층(n+)이 구비되고, p형 도핑층(p+)과 n형 도핑층(n+) 상에 금속전극이 구비된 구조를 이룬다. 1 is a cross-sectional view of a back electrode solar cell of US Pat. No. 7,339,110. Referring to FIG. 1, a p-type doping layer (p +), which is a region where p-type impurity ions have been implanted, and an n-type doping layer (n +), which is a region where n-type impurity ions are implanted by thermal diffusion, are provided in a rear surface of a silicon substrate. A metal electrode is formed on the p-type doping layer p + and the n-type doping layer n +.
한편, p형 도핑층(p+)(110)과 n형 도핑층(n+)(120)은 빗살 형태로 서로 맞물린 구조(interdigitated)로 배치되며(도 2 참고), 기판의 양단부에는 버스바(bus bar)용 도핑층이 구비된다. 빗살 형태의 p형 도핑층(p+)(110), n형 도핑층(n+)(120)은 각각 양단에 위치한 버스바용 도핑층(150)(160)과 연결되는 구조를 갖는다. 이와 같은 구조 하에서, p형 도핑층(p+)(110)에 의해 수집된 정공(+)은 p형 핑거라인(130)을 거쳐 p형 버스바(170)로 이송되고, n형 도핑층(n+)(120)에 의해 수집된 전자(-)는 n형 핑거라인(140)을 거쳐 n형 버스바(180)로 이송되어 태양전지의 광전변환이 이루어진다. Meanwhile, the p-type doping layer (p +) 110 and the n-type doping layer (n +) 120 are arranged in an interdigitated structure with each other in the form of a comb (see FIG. 2), and busbars are disposed at both ends of the substrate. bar) is provided. The p-type doping layer (p +) 110 and the n-type doping layer (n +) 120 having a comb-tooth shape have a structure connected to the bus
그러나, 이와 같은 구조의 후면전극형 태양전지는, 핑거라인에서 수집된 캐리어들이 버스바용 도핑층으로 이송되는 구조를 갖기 때문에 캐리어 이송거리가 멀어, 핑거라인에서 버스바용 도핑층으로 이송되는 과정에서 캐리어들이 소멸될 가능성이 크다. 이를 방지하기 위해 각 도핑층(p+)(n+) 및 핑거라인의 면적을 증가시킬 수는 있으나, 이 경우에는 기판 내부에서 각 도핑층(p+)(n+)으로의 수집효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 버스바용 도핑층이 구비되는 영역만큼 캐리어 수집효율이 저하되는 문제점이 있다.
However, the back electrode type solar cell having such a structure has a structure in which carriers collected from the fingerline are transferred to the busbar doping layer, so that the carrier transport distance is far, and the carrier in the process of being transferred from the fingerline to the busbar doping layer Are likely to disappear. In order to prevent this, the area of each doping layer p + (n +) and fingerline may be increased, but in this case, the collection efficiency of each doping layer p + (n +) from inside the substrate is deteriorated. . In addition, there is a problem that the carrier collection efficiency is lowered as much as the area provided with the bus bar doping layer.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 버스바용 도핑층을 생략시키는 구조를 통해, 핑거라인 도핑층 내에서의 캐리어 이송거리를 최소화함으로써 캐리어 소멸을 억제할 수 있는 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and through the structure to omit the bus bar doping layer, the back-electrode type that can suppress the disappearance of the carrier by minimizing the carrier transport distance in the fingerline doping layer Its purpose is to provide a battery and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 핑거라인 도핑층의 폭을 줄여, 기판 내에 배치되는 핑거라인 도핑층의 수를 극대화함으로써 기판 내 캐리어 수집효율을 향상시킴에 다른 목적이 있으며, 핑거라인 전극과 버스바 전극의 접촉 면적을 최대화함으로써 저항 손실을 최소화함에 또 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention has another object to improve the carrier collection efficiency in the substrate by maximizing the number of the fingerline doping layer disposed in the substrate by reducing the width of the fingerline doping layer, the contact between the fingerline electrode and the busbar electrode Another goal is to minimize resistive losses by maximizing the area.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지는 기판과, 상기 기판 후면 내부에 교번하여 배치된 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)과, 상기 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)을 포함한 기판 상에 적층된 유전층과, 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역 상에 형성된 n형 핑거라인 전극과, 상기 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역 상에 형성된 p형 핑거라인 전극과, 상기 유전층 상에 구비되어 복수의 n형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 n형 버스바 전극 및 상기 유전층 상에 구비되어 복수의 p형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 p형 버스바 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a back electrode solar cell according to the present invention includes a substrate, a plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and a plurality of p-type fingerline doping layers alternately disposed inside the back of the substrate ( p +), a dielectric layer laminated on a substrate including the plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and the plurality of p-type fingerline doping layers (p +), and a portion of the n-type fingerline doping layer (n +). An n-type fingerline electrode formed on a region, a p-type fingerline electrode formed on a portion of the p-type fingerline doping layer p +, and a plurality of n-type fingerline electrodes provided on the dielectric layer to electrically And a p-type busbar electrode connected to the n-type busbar electrode connected to the dielectric layer and electrically connected to the plurality of p-type fingerline electrodes.
상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 p형 핑거라인 도핑층(p+) 각각은 기판의 일단에서 다른 일단까지 형성될 수 있다. Each of the n-type fingerline doping layer n + and the p-type fingerline doping layer p + may be formed from one end of the substrate to the other end.
상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 p형 핑거라인 도핑층(p+) 각각의 일단은 제 1 단, 다른 일단은 제 2 단이며, 상기 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극 각각의 길이는 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+) 및 p형 핑거라인 도핑층(p+) 각각의 길이보다 짧으며, 상기 n형 핑거라인 전극은 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 제 1 단에 치우쳐 구비되고, 상기 p형 핑거라인 전극은 상기 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 제 2 단에 치우쳐 구비될 수 있다. One end of each of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +) is a first end and the other end is a second end, and each of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode The length is shorter than the length of each of the n-type fingerline doping layer (n +) and p-type fingerline doping layer (p +), and the n-type fingerline electrode is a first end of the n-type fingerline doping layer (n +). The p-type fingerline electrode may be biased at a second end of the p-type fingerline doping layer p +.
n형 핑거라인 전극들이 반복, 배치되는 영역(A 영역)과, n형 핑거라인 전극과 p형 핑거라인 전극이 교번, 배치되는 영역(B 영역)과, p형 핑거라인 전극들이 반복, 배치되는 영역(C 영역)이 구비되며, 상기 A 영역의 기판 후면 상에 n형 버스바 전극이 구비되며, 상기 C 영역의 기판 후면 상에 p형 버스바 전극이 구비될 수 있다. The region where the n-type fingerline electrodes are repeated and arranged (region A), the region where the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode are alternately arranged and arranged (region B), and the p-type fingerline electrodes are repeatedly arranged and arranged. An area (region C) may be provided, an n-type busbar electrode may be provided on the substrate rear surface of the region A, and a p-type busbar electrode may be provided on the substrate rear surface of the region C.
상기 n형 핑거라인 전극과 p형 핑거라인 전극 각각의 선폭은 n형 핑거라인 도핑층(n+), p형 핑거라인 도핑층(p+)의 선폭에 대비하여 동일하거나 그 보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)은, 이격되어 교번 배치되거나, 서로 접하는 형태로 교번 배치될 수 있다. The line width of each of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode is preferably equal to or smaller than that of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +). In addition, the plurality of n-type fingerline doping layers n + and the plurality of p-type fingerline doping layers p + may be alternately disposed to be spaced apart or alternately disposed in contact with each other.
상기 유전층은 n형 핑거라인 도핑층(n+) 또는 p형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부를 노출시키는 단위 패턴을 반복, 구비하며, 상기 n형 핑거라인 전극, p형 핑거라인 전극은 상기 단위 패턴에 의해 노출된 n형 핑거라인 도핑층(n+) 또는 p형 핑거라인 도핑층(n+)과 전기적으로 연결된다. The dielectric layer repeatedly includes a unit pattern exposing a portion of an n-type fingerline doping layer (n +) or a p-type fingerline doping layer (n +), wherein the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode are the unit pattern. The n-type fingerline doping layer n + or the p-type fingerline doping layer n + exposed by the pattern is electrically connected.
본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 후면 내부에 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)을 교번하여 배치되도록 형성하는 단계와, 상기 기판 후면 상에 유전층을 형성하는 단계와, 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역과 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역과 각각 전기적으로 연결되는 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극을 형성하는 단계 및 상기 유전층 상에, 복수의 n형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 n형 버스바 전극 및 복수의 p형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 p형 버스바 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a back-electrode solar cell according to the present invention, a method of preparing a substrate and alternating a plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and a plurality of p-type fingerline doping layers (p +) inside the back of the substrate are performed. And forming a dielectric layer on a back surface of the substrate, electrically forming a portion of the n-type fingerline doping layer n + and a portion of the p-type fingerline doping layer p +, respectively. Forming an n-type fingerline electrode and a p-type fingerline electrode to be connected and electrically connecting the n-type busbar electrode and the plurality of p-type fingerline electrodes on the dielectric layer to be electrically connected to the plurality of n-type fingerline electrodes. It characterized in that it comprises a step of forming a p-type busbar electrode connected to.
상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역과 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역과 각각 전기적으로 연결되는 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극을 형성하는 단계는, 상기 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역에 해당되는 유전층 상에 도전성 페이스트를 도포하는 과정과, 상기 도전성 페이스트를 소성하여 n형 및 p형 핑거라인 전극을 형성함과 함께 도전성 페이스트의 금속 물질이 유전층을 관통하여 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)(p+)과 전기적으로 연결되도록 하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다. Forming an n-type fingerline electrode and a p-type fingerline electrode electrically connected to a portion of the n-type fingerline doping layer (n +) and a portion of the p-type fingerline doping layer (p +), respectively, applying a conductive paste on a dielectric layer corresponding to a portion of the n-type and p-type fingerline doping layer (n +), and firing the conductive paste to form n-type and p-type fingerline electrodes, And a metal material through the dielectric layer to be electrically connected to the n-type and p-type fingerline doping layers (n +) (p +).
또한, 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역과 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역과 각각 전기적으로 연결되는 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극을 형성하는 단계는, 상기 유전층의 일부 영역을 식각, 제거하여 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역 및 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역을 노출시키는 과정과, 노출된 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)(p+) 상에 금속 물질을 적층하여 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극을 형성하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
The forming of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode electrically connected to the partial region of the n-type fingerline doping layer n + and the partial region of the p-type fingerline doping layer p + may be performed. Etching and removing a portion of the dielectric layer to expose a portion of the n-type fingerline doping layer (n +) and a portion of the p-type fingerline doping layer (p +), and the exposed n-type and p-type fingers. And forming a n-type fingerline electrode and a p-type fingerline electrode by laminating a metal material on the line doping layer (n +) (p +).
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.
버스바용 도핑층이 요구되지 않아, 해당 버스바용 도핑층이 형성될 영역에 핑거라인 도핑층을 구성할 수 있고, 이를 통해 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있다. Since the busbar doping layer is not required, a fingerline doping layer may be formed in a region where the busbar doping layer is to be formed, thereby improving carrier collection efficiency.
핑거라인 전극 상에 버스바 전극이 구비됨에 따라, 버스바용 도핑층의 고려 없이 버스바 전극의 면적을 확대할 수 있으며, 이를 통해 버스바 전극과 핑거라인 전극 사이의 전기적 특성을 개선할 수 있게 된다. 이와 같이, 버스바 전극의 전기적 특성이 개선됨에 따라, 핑거라인 도핑층의 패턴 폭을 최소화할 수 있으며 이를 통해 기판 내부에서의 캐리어 수집효율을 배가할 수 있게 된다.
As the busbar electrode is provided on the fingerline electrode, the area of the busbar electrode can be enlarged without consideration of the busbar doping layer, thereby improving the electrical characteristics between the busbar electrode and the fingerline electrode. . As such, as the electrical characteristics of the busbar electrode are improved, the pattern width of the fingerline doping layer may be minimized, thereby increasing the carrier collection efficiency in the substrate.
도 1은 종래 기술에 따른 후면전극형 태양전지의 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 후면전극형 태양전지의 배면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 사시도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정도. 1 is a cross-sectional view of a back electrode solar cell according to the prior art.
Figure 2 is a rear view of the back electrode solar cell according to the prior art.
Figure 3 is a perspective view of a back electrode solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a to 4e is a process chart for explaining the manufacturing method of the back-electrode solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a back electrode solar cell and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지는 먼저, n형(또는 p형) 결정질 실리콘 기판(410)을 구비한다. 상기 기판(410) 후면의 내부에는 일정 폭과 깊이를 갖는 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)이 교번하여 배치된다. 이 때, 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)은 동일한 형태, 길이를 갖도록 할 수 있으며, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422) 각각은 기판(410)의 일단에서 다른 일단까지 배치된다. 한편, 상기 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)을 포함한 기판(410) 후면 상에는 유전층(430)이 구비된다. Referring to FIG. 3, a back electrode solar cell according to an embodiment of the present invention first includes an n-type (or p-type)
또한, 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 일부 영역 상에는 n형 핑거라인 전극(441)이 구비되고, 상기 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 일부 영역 상에는 p형 핑거라인 전극(442)이 구비된다. 이 때, 상기 n형 및 p형 핑거라인 전극(441)(442) 각각의 선폭은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421), p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 선폭에 대비하여 동일하거나 그 보다 작아야 한다. In addition, an n-
상기 n형, p형 핑거라인 도핑층(n+)(p+) 각각의 양단을 제 1 단, 제 2 단으로 정의하면, n형 핑거라인 전극(441)은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 제 1 단에 근접한 영역 상에 형성되며, p형 핑거라인 전극(442)은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 제 1 단에 근접한 영역 상에 형성된다. 이에 따라, 기판(410) 후면은 n형 핑거라인들이 반복, 배치되는 A 영역, n형 핑거라인과 p형 핑거라인이 교번, 배치되는 B 영역, p형 핑거라인들이 반복, 배치되는 C 영역으로 구분될 수 있다. When both ends of each of the n-type and p-type fingerline doping layers n + and p + are defined as first and second ends, the n-
상기 A 영역의 기판(410) 후면 상에는 n형 버스바 전극(451)이 구비되고, 상기 C 영역의 기판(410) 후면 상에는 p형 버스바 전극(452)이 구비된다. The n-
이상과 같은 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지에 있어서, 종래 기술의 버스바용 도핑층이 구비되지 않음을 알 수 있으며, 버스바용 도핑층이 구비될 영역에도 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421) 및 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)이 구비된다. 이에 따라, 기판(410)의 모든 영역에서 캐리어(+)(-)를 수집할 수 있게 되며, 셀 효율을 향상시킬 수 있게 된다. In the back electrode solar cell according to the present invention as described above, it can be seen that the bus bar doping layer of the prior art is not provided, and the n-type fingerline doping layer (n +) ( 421 and a p-type fingerline doping layer (p +) 422. Accordingly, carriers (+) (−) may be collected in all regions of the
또한, 버스바용 도핑층의 필요 없이 n형 및 p형 버스바 전극(452)이 n형 및 p형 핑거라인 전극(442) 상에 구비되는 구조임에 따라, 버스바 전극의 면적을 선택적으로 확대할 수 있으며 이를 통해 버스바 전극과 핑거라인 전극의 접촉 면적을 최대화하여 버스바 전극과 핑거라인 전극 사이의 전기적 특성을 개선할 수 있게 된다(종래의 경우 핑거라인 전극의 일단이 버스바 전극에 접촉하는 구조임(도 2 참조)). 이와 함께, 버스바 전극이 핑거라인 전극 상에 직접 구비되는 형태임에 따라 종래와 같은 유리 프릿이 포함된 도전성 페이스트를 사용할 필요가 없으며, 비저항이 작은 금속물질로만 버스바 전극을 형성할 수 있어, 버스바 전극의 저항 특성을 개선할 수 있다. In addition, since the n-type and p-
이와 같이, 버스바 전극의 전기적 특성이 개선됨에 따라, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421) 및 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 폭을 줄일 수 있으며, 이를 통해 기판(410) 내부에서 핑거라인 도핑층(n+)(p+)으로 수집되는 캐리어의 수집거리를 줄여 수집 효율을 높일 수 있게 된다.
As such, as the electrical characteristics of the busbar electrode are improved, the widths of the n-type fingerline doping layer (n +) 421 and the p-type fingerline doping layer (p +) 422 may be reduced, thereby allowing the substrate ( The collection distance of the carrier collected by the fingerline doping layer (n +) (p +) inside the 410 may be reduced to increase the collection efficiency.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극형 태양전지의 제조방법을 설명하기로 한다. 한편, 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지는 기판(410) 후면에 구비되는 핑거라인 도핑층, 핑거라인 및 버스바의 구조에 특징이 있는 바, 기판(410) 후면에 구비되는 구조물(핑거라인 도핑층, 핑거라인 및 버스바)의 형성 방법을 중심으로 설명하기로 하며, 기판(410) 전면에 형성되는 구조물에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 따라서, 핑거라인 도핑층, 핑거라인 및 버스바 이외에 후면전극형 태양전지에 요구되는 구성요소에 대한 제조공정은 선택적으로 적용될 수 있다. Next, a method of manufacturing a back electrode solar cell according to an embodiment of the present invention will be described. On the other hand, the back electrode solar cell according to the present invention is characterized in the structure of the finger line doping layer, finger line and bus bar provided on the back of the
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, n형 또는 p형의 결정질 실리콘 기판(410)을 준비한다. 그런 다음, 상기 기판(410)의 후면에 일정 깊이를 갖는 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)을 교번하여 형성한다. 즉, 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)이 교번, 배치되며, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)은 일정 간격 이격된 형태로 배치된다. 또한, 각 핑거라인 도핑층(n+)(p+)은 기판(410)의 일단에서 다른 일단에 걸쳐 형성되며, 이에 따라 각 핑거라인 도핑층(n+)(p+)의 길이는 기판(410)의 길이에 상응한 형태를 이룬다. 한편, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)은 일정 간격 이격된 형태로 배치되거나 서로 접하는 형태로 배치될 수도 있다. First, as shown in FIG. 4A, an n-type or p-type
상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)은 독립적으로 순차적으로 진행되며, 스크린 프린팅, 스프레이 방법, 이온주입 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 스크린 프린팅 방법을 이용하는 경우, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)이 형성될 영역 상에 n형 불순물 이온을 포함한 n형 불순물층을 형성한 다음, 열처리를 통해 n형 불순물 이온이 기판(410) 내부로 확산되도록 하여 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)을 형성하고, p형 핑거라인 도핑층(p+)(422) 역시 동일한 방법을 통해 형성할 수 있다. The n-type fingerline doping layer (n +) 421 and the p-type fingerline doping layer (p +) 422 may be sequentially and independently formed, and may be formed using screen printing, spraying, or ion implantation. have. For example, in the case of using a screen printing method, an n-type impurity layer including n-type impurity ions is formed on a region where an n-type fingerline doping layer (n +) 421 is to be formed, and then n-type impurity through heat treatment. The ions are diffused into the
기판(410) 후면에 교번, 배치되는 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)을 형성한 상태에서, 도 4b에 도시한 바와 같이 기판(410) 후면 전면 상에 유전층(430)을 형성한다. 상기 유전층(430)은 후속의 공정을 통해 형성되는 버스바와 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421) 또는 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)이 단락(short)되는 것을 선택적으로 차단하는 역할을 한다. 또한, 상기 유전층(430)은 화학기상증착 공정 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(SiNx)으로 구성할 수 있다.In the state in which the n-type fingerline doping layer (n +) 421 and the p-type fingerline doping layer (p +) 422 that are alternately arranged on the rear surface of the
이와 같은 상태에서, 상기 유전층(430) 상에 복수의 n형 핑거라인 전극(441) 및 복수의 p형 핑거라인 전극(442)을 형성한다(도 4d 참조). 상기 n형 핑거라인 전극(441)은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)이 형성된 영역 상에 구비되고, 상기 p형 핑거라인 전극(442)은 핑거라인 도핑층(n+)이 형성된 영역 상에 구비되며, 상기 n형 핑거라인 전극(441)은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 전기적으로 연결되고, 상기 p형 핑거라인 전극(442)은 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)과 전기적으로 연결된다. In this state, a plurality of n-
상기 복수의 n형 핑거라인 전극(441)(또는 복수의 p형 핑거라인 전극(442))은 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421) 영역 상에 일정 형태로 반복, 배치되는 형태를 이루는데, 구체적으로 n형 핑거라인 전극(441)이 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421) 영역의 일부만을 채우는 형태로 배치되고, 이와 같은 형태가 반복된다. 즉, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 전체 길이 중 일부 길이에 해당되는 영역에만 n형 핑거라인 전극(441)이 구비되며, 이에 따라 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421) 영역의 일부에는 n형 핑거라인 전극(441)이 구비되지 않는 형태를 이룬다. p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 경우에도 마찬가지로 일부 영역에만 p형 핑거라인 전극(442)이 구비되는 구조를 이룬다. The plurality of n-type fingerline electrodes 441 (or the plurality of p-type fingerline electrodes 442) are repeatedly arranged and disposed on a plurality of n-type fingerline doping layer (n +) 421 regions. Specifically, the n-
한편, 상기 복수의 n형 핑거라인 전극(441)과 복수의 p형 핑거라인 전극(442) 각각은 기판(410)의 서로 다른 일단에 치우친 형태로 배치된다. 예를 들어, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421), p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)이 각각 제 1 단과 제 2 단(제 1 단과 제 2 단은 핑거라인 도핑층(n+)(p+)의 양단)을 구비한다고 정의하면, n형 핑거라인 전극(441)은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 제 1 단에 치우친 형태로 배치되고, p형 핑거라인 전극(442)은 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 제 2 단에 치우친 형태로 배치된다. 이에 따라, 제 1 단에 근접한 영역(A 영역)에서는 n형 핑거라인 전극(441)들만이 반복, 배치되는 형태를 이루고, 제 2 단에 근접한 영역(C 영역)에서는 p형 핑거라인 전극(442)들만이 반복, 배치되는 형태를 이룬다. 반면, 제 1 단과 제 2 단 사이의 영역(B 영역)에서는 n형 핑거라인 전극(441)과 p형 핑거라인 전극(442)이 교번, 배치되는 형태를 이룬다. On the other hand, each of the plurality of n-type
상기 n형 핑거라인 전극(441)과 p형 핑거라인 전극(442)을 형성하는 방법은 2가지 방법을 이용할 수 있다. 먼저, 첫번째 방법을 설명하면 다음과 같다. 상기 유전층(430)이 적층된 상태에서, 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 유전층(430)의 일부 영역을 식각하여 제거한다. 유전층(430)이 식각되는 영역은 n형 및 p형 핑거라인 전극(442)이 형성되는 영역에 해당된다. 즉, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 일부 영역 및 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 일부 영역이 노출되도록 한다. 이 때, 노출된 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 일부 영역은 제 1 단에 근접한 부위이며, 또한 노출된 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 일부 영역은 제 2 단에 근접한 부위이다. 이와 같은 상태에서, 노출된 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)(p+) 상에 금속 물질을 적층하면 n형 핑거라인 전극(441) 및 p형 핑거라인 전극(442)은 완성된다(도 4d 참조). 상기 금속 물질은 스크린 프린팅 등을 이용하여 적층할 수 있다. Two methods may be used to form the n-
한편, 상기 유전층의 일부를 식각, 제거함에 있어서, 도 4c에 도시한 바와 같이 핑거라인 도핑층(n+)(p+) 모두가 노출되도록 하는 방법 이외에, 핑거라인 도핑층의 일부만을 노출시킬 수도 있다. 이 경우, 일정 형상을 갖는 노출 패턴이 반복되도록 상기 유전층을 선택적으로 식각할 수 있으며, 세부적으로 원형, 사각형, 타원형의 단위 패턴이 반복되도록 상기 유전층을 식각, 제거하여 핑거라인 도핑층(n+)(p+)의 일부를 선택적으로 노출시킬 수 있다. 이에 따라, 핑거라인 전극(441)(442)은 일부 노출된 핑거라인 도핑층(n+)(p+)과 연결되는 구조를 갖는다. Meanwhile, in etching and removing a portion of the dielectric layer, only a part of the fingerline doping layer may be exposed in addition to the method of exposing all of the fingerline doping layers n + and p + as shown in FIG. 4C. In this case, the dielectric layer may be selectively etched so that the exposure pattern having a predetermined shape is repeated. In detail, the dielectric layer may be etched and removed so that unit patterns of circular, square, and oval are repeated to remove the finger line doping layer (n +) ( a portion of p +) may be selectively exposed. Accordingly, the
두번째 방법을 설명하면 다음과 같다. 상기 유전층(430) 상에 도전성 페이스트를 스크린 프린팅한 다음, 소성(firing)함으로써 도전성 페이스트 내의 금속 성분이 유전층(430)을 관통하도록(fire-through) 하여 n형 및 p형 핑거라인 전극(442)을 형성함과 함께, n형 핑거라인 전극(441)은 n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)과 연결되도록 하고 p형 핑거라인은 p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)과 연결되도록 할 수 있다(도 4d 참조). 이 때, 상기 도전성 페이스트가 프린팅되는 영역은 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(p+)(421)(422)의 일부 영역이며, n형 핑거라인 도핑층(n+)(421)의 일부 영역은 제 1 단에 근접한 부위이고, p형 핑거라인 도핑층(p+)(422)의 일부 영역은 제 2 단에 근접한 부위이다.The second method is described as follows. Screen printing a conductive paste on the
n형 핑거라인 전극(441)과 p형 핑거라인 전극(442)이 형성된 기판(410) 후면의 평면 상태를 살펴보면, 전술한 바와 같이 A 영역, B 영역, C 영역으로 구분할 수 있으며, A 영역은 n형 핑거라인 전극(441)들이 반복, 배치된 영역, B 영역은 n형 핑거라인 전극(441)과 p형 핑거라인 전극(442)이 교번, 배치된 영역, C 영역은 p형 핑거라인 전극(442)들이 반복, 배치된 영역으로 정의된다. Looking at the planar state of the back surface of the
이와 같은 상태에서, 도 4e에 도시한 바와 같이 A 영역과 C 영역의 기판(410) 상에 도전성 페이스트를 도포한 다음, 열처리하면 A 영역에는 n형 버스바 전극(451)이 형성되고, C 영역에는 p형 버스바 전극(452)이 형성된다. 상기 A 영역에는 n형 핑거라인 전극(441)들만이 반복, 배치됨에 따라 상기 n형 버스바 전극(451)은 n형 핑거라인 전극(441)들과만 전기적으로 연결되고, 상기 C 영역에는 p형 핑거라인 전극(442)들만이 반복, 배치됨에 따라 상기 p형 버스바 전극(452)은 p형 핑거라인 전극(442)들과만 전기적으로 연결된 상태를 이룬다.
In this state, as shown in FIG. 4E, when the conductive paste is applied onto the
410 : n형 또는 p형 결정질 실리콘 기판
421 : n형 핑거라인 도핑층(n+) 422 : p형 핑거라인 도핑층(9+)
430 : 유전층 441 : n형 핑거라인 전극
442 : p형 핑거라인 전극 451 : n형 버스바 전극
452 : p형 버스바 전극
A 영역 : n형 핑거라인 전극들이 반복, 배치된 영역
B 영역 : n형 핑거라인 전극과 p형 핑거라인 전극이 교번, 배치된 영역
C 영역 : p형 핑거라인 전극들이 반복, 배치된 영역410: n-type or p-type crystalline silicon substrate
421: n-type fingerline doping layer (n +) 422: p-type fingerline doping layer (9+)
430: dielectric layer 441: n-type finger line electrode
442 p-type finger line electrode 451 n-type busbar electrode
452: p-type busbar electrode
A region: region where n-type fingerline electrodes are repeatedly arranged
B area: an area where n-type finger line electrodes and p-type finger line electrodes are alternately arranged
C region: region where p-type fingerline electrodes are repeated
Claims (16)
상기 기판 후면 내부에 교번하여 배치된 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+);
상기 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)을 포함한 기판 상에 적층된 유전층;
상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역 상에 형성된 n형 핑거라인 전극;
상기 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역 상에 형성된 p형 핑거라인 전극;
상기 유전층 상에 구비되어 복수의 n형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 n형 버스바 전극; 및
상기 유전층 상에 구비되어 복수의 p형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 p형 버스바 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.
Board;
A plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and a plurality of p-type fingerline doping layers (p +) disposed alternately inside a rear surface of the substrate;
A dielectric layer stacked on the substrate including the plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and the plurality of p-type fingerline doping layers (p +);
An n-type fingerline electrode formed on a portion of the n-type fingerline doping layer (n +);
A p-type fingerline electrode formed on a portion of the p-type fingerline doping layer (p +);
An n-type busbar electrode provided on the dielectric layer and electrically connected to a plurality of n-type fingerline electrodes; And
And a p-type busbar electrode provided on the dielectric layer and electrically connected to the plurality of p-type fingerline electrodes.
The back electrode solar cell of claim 1, wherein each of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +) is formed from one end of the substrate to the other end.
상기 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극 각각의 길이는 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+) 및 p형 핑거라인 도핑층(p+) 각각의 길이보다 짧으며,
상기 n형 핑거라인 전극은 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 제 1 단에 치우쳐 구비되고, 상기 p형 핑거라인 전극은 상기 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 제 2 단에 치우쳐 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.
The method of claim 1, wherein one end of each of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +) is a first end and the other end is a second end,
The length of each of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode is shorter than that of each of the n-type fingerline doping layer (n +) and p-type fingerline doping layer (p +),
The n-type fingerline electrode is provided at the first end of the n-type fingerline doping layer (n +), and the p-type fingerline electrode is provided at the second end of the p-type fingerline doping layer (p +). Back electrode type solar cell, characterized in that.
상기 A 영역의 기판 후면 상에 n형 버스바 전극이 구비되며, 상기 C 영역의 기판 후면 상에 p형 버스바 전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.
2. The semiconductor device of claim 1, wherein the region in which the n-type fingerline electrodes are repeatedly arranged and disposed (region A), the region in which the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode are alternately arranged and arranged (region B), and the p-type fingerline A region (region C) where the electrodes are repeatedly arranged and disposed is provided.
An n-type busbar electrode is provided on the substrate backside of the region A, and a p-type busbar electrode is provided on the substrate backside of the region C.
The line width of each of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode is equal to or greater than that of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +). Back electrode type solar cell, characterized in that small.
The back electrode of claim 1, wherein the plurality of n-type fingerline doping layers n + and the plurality of p-type fingerline doping layers p + are alternately disposed to be spaced apart or alternately disposed in contact with each other. Type solar cell.
The n-type fingerline electrode and the p-type electrode of claim 1, wherein the dielectric layer has a unit pattern repeatedly exposing a portion of an n-type fingerline doping layer (n +) or a p-type fingerline doping layer (n +). The finger line electrode is a back electrode type solar cell, characterized in that electrically connected with the n-type finger line doping layer (n +) or p-type finger line doping layer (n +) exposed by the unit pattern.
상기 기판 후면 내부에 복수의 n형 핑거라인 도핑층(n+)과 복수의 p형 핑거라인 도핑층(p+)을 교번하여 배치되도록 형성하는 단계;
상기 기판 후면 상에 유전층을 형성하는 단계;
상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역과 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역과 각각 전기적으로 연결되는 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극을 형성하는 단계; 및
상기 유전층 상에, 복수의 n형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 n형 버스바 전극 및 복수의 p형 핑거라인 전극과 전기적으로 연결되는 p형 버스바 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.
Preparing a substrate;
Forming a plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and a plurality of p-type fingerline doping layers (p +) alternately disposed inside a rear surface of the substrate;
Forming a dielectric layer on the back side of the substrate;
Forming an n-type fingerline electrode and a p-type fingerline electrode electrically connected to a portion of the n-type fingerline doping layer (n +) and a portion of the p-type fingerline doping layer (p +), respectively; And
Forming an n-type busbar electrode electrically connected to the plurality of n-type fingerline electrodes and a p-type busbar electrode electrically connected to the plurality of p-type fingerline electrodes on the dielectric layer. Method of manufacturing a back-electrode type solar cell.
The method of claim 8, wherein each of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +) is formed from one end of the substrate to the other end.
상기 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극 각각의 길이는 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+) 및 p형 핑거라인 도핑층(p+) 각각의 길이보다 짧으며,
상기 n형 핑거라인 전극은 상기 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 제 1 단 방향으로 치우쳐 형성되고, 상기 p형 핑거라인 전극은 상기 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 제 2 단 방향으로 치우쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.
The method of claim 8, wherein one end of each of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +) is a first end, the other end is a second end,
The length of each of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode is shorter than that of each of the n-type fingerline doping layer (n +) and p-type fingerline doping layer (p +),
The n-type fingerline electrode is formed to be biased in the first end direction of the n-type fingerline doping layer n +, and the p-type fingerline electrode is formed in the second end direction of the p-type fingerline doping layer p +. Method of manufacturing a back-electrode solar cell, characterized in that formed biased.
상기 n형 버스바 전극은 상기 A 영역 상에 형성되며, 상기 p형 버스바 전극은 C 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.
9. The method of claim 8, wherein the region in which the n-type fingerline electrodes are repeatedly arranged and disposed (region A), the region in which the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode are alternately arranged and arranged (region B), and the p-type fingerline A region (region C) where the electrodes are repeatedly arranged and disposed is provided.
And the n-type busbar electrode is formed on the A region, and the p-type busbar electrode is formed on the C region.
상기 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역에 해당되는 유전층 상에 도전성 페이스트를 도포하는 과정과,
상기 도전성 페이스트를 소성하여 n형 및 p형 핑거라인 전극을 형성함과 함께 도전성 페이스트의 금속 물질이 유전층을 관통하여 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)(p+)과 전기적으로 연결되도록 하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.
The n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode of claim 8, wherein the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode are electrically connected to a portion of the n-type fingerline doping layer n + and a portion of the p-type fingerline doping layer p +, respectively. Forming step,
Applying a conductive paste on a dielectric layer corresponding to a portion of the n-type and p-type fingerline doped layers (n +),
By firing the conductive paste to form n-type and p-type fingerline electrodes, the metal material of the conductive paste penetrates through the dielectric layer to be electrically connected to the n-type and p-type fingerline doping layers (n +) (p +). Method of manufacturing a back-electrode solar cell, characterized in that configured to include the process.
상기 유전층의 일부 영역을 식각, 제거하여 n형 핑거라인 도핑층(n+)의 일부 영역 및 p형 핑거라인 도핑층(p+)의 일부 영역을 노출시키는 과정과,
노출된 n형 및 p형 핑거라인 도핑층(n+)(p+) 상에 금속 물질을 적층하여 n형 핑거라인 전극 및 p형 핑거라인 전극을 형성하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 제조방법.
The n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode of claim 8, wherein the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode are electrically connected to a portion of the n-type fingerline doping layer n + and a portion of the p-type fingerline doping layer p +, respectively. Forming step,
Etching and removing a portion of the dielectric layer to expose a portion of the n-type fingerline doping layer n + and a portion of the p-type fingerline doping layer p +;
And forming a n-type fingerline electrode and a p-type fingerline electrode by stacking a metal material on the exposed n-type and p-type fingerline doping layers (n +) (p +). Method of manufacturing a type solar cell.
The line width of each of the n-type fingerline electrode and the p-type fingerline electrode is equal to or greater than that of the n-type fingerline doping layer (n +) and the p-type fingerline doping layer (p +). Method for manufacturing a back-electrode type solar cell, characterized in that formed to be small.
The method of claim 8, wherein the plurality of n-type fingerline doping layers (n +) and the plurality of p-type fingerline doping layers (p +) are formed to be alternatingly spaced apart, or formed alternately in contact with each other. Method for manufacturing a back electrode solar cell.
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2010
- 2010-12-17 KR KR1020100129812A patent/KR20120068263A/en not_active Application Discontinuation
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