KR20120070313A - Solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다. Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.When light is incident on the solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor, and the generated electron-hole pairs are separated into electrons and holes charged by the photovoltaic effect, respectively, and the electrons are n-type. It moves toward the semiconductor portion and holes move toward the p-type semiconductor portion. The transferred electrons and holes are collected by the different electrodes connected to the p-type semiconductor portion and the n-type semiconductor portion, respectively, and the electrodes are connected by a wire to obtain electric power.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the efficiency of the solar cell.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 p형 또는 n형의 도전성 타입을 갖고 결정질 반도체로 이루어진 기판, 상기 기판 위에 위치하고, p형 또는 n형의 도전성 타입을 갖고 비결정질 반도체로 이루어진 적어도 하나의 불순물부, 그리고 상기 적어도 하나의 불순물부 위에 위치하고 도전성 물질로 이루어진 적어도 하나의 버퍼 전극을 포함하고, 상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 상기 적어도 하나의 불순물과 같거나 큰 일함수를 갖고, 상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 상기 불순물과 같거나 작은 일함수를 갖는다. A solar cell according to an aspect of the present invention is a substrate having a p-type or n-type conductivity type and made of a crystalline semiconductor, at least one impurity portion located on the substrate and having a p-type or n-type conductivity type and made of an amorphous semiconductor And at least one buffer electrode disposed on the at least one impurity portion and made of a conductive material, and wherein the at least one impurity portion is p-type, the at least one buffer electrode is the same as or greater than the at least one impurity. Has a function and the at least one impurity portion is n-type, the at least one buffer electrode has a work function equal to or less than the impurity.
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 가질 수 있다. When the at least one impurity portion is p-type, the at least one buffer electrode may have a work function of 5.0 eV to 6.4 eV.
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면 위에 위치할 경우, 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 또는 텅스턴(W) 산화물로 이루어질 수 있다. When the at least one impurity portion is p-type, when the at least one buffer electrode is positioned on the incident surface of the substrate to which light is incident, copper (Cu) oxide, nickel (Ni) oxide, or tungsten (W) oxide It may be made of.
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 면 위에 위치할 경우, 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다. When the at least one impurity portion is p-type, when the at least one buffer electrode is located on the surface of the substrate opposite to the incident surface of the substrate to which light is incident, gold (Au), nickel (Ni), At least one selected from the group consisting of platinum (Pt), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W), and oxides thereof.
상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 가질 수 있다.When the at least one impurity portion is n-type, the at least one buffer electrode may have a work function of 3.7 eV to 4.3 eV.
상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면 위에 위치하면, 마그네슘(Mg) 산화물 또는 티타늄(Ti) 산화물로 이루어질 수 있다.When the at least one impurity portion is n-type, the at least one buffer electrode may be formed of magnesium (Mg) oxide or titanium (Ti) oxide when positioned on the incident surface of the substrate to which light is incident.
상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 면 위에 위치하면 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.When the at least one impurity portion is n-type, when the at least one buffer electrode is positioned on the surface of the substrate opposite to the incident surface of the substrate on which light is incident, the at least one buffer electrode is magnesium (Mg), At least one selected from the group consisting of silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), and oxides thereof.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 기판, 상기 기판의 제1 면 위에 위치하며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 상기 제2 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 에미터부, 상기 기판의 상기 제1 면 위에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 전계부, 상기 에미터부 위에 위치하고 제1 도체로 이루어진 제1 버퍼 전극, 그리고 상기 전계부 위에 위치하고 제2 도체로 이루어진 제2 버퍼 전극을 포함하고, 상기 제1 도체와 상기 제2 도체는 서로 다른 일함수를 갖는다.According to another aspect of the present invention, a solar cell is a substrate having a first conductivity type and formed of a semiconductor, located on a first surface of the substrate, and having an second conductivity type opposite to the first conductivity type, and formed of a semiconductor. A terminator, an electric field portion located on the first surface of the substrate and having the first conductivity type and consisting of a semiconductor, a first buffer electrode disposed on the emitter portion and made of a first conductor, and a second conductor positioned on the electric field portion. And a second buffer electrode, wherein the first conductor and the second conductor have different work functions.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 도체는 상기 에미터부의 페르미 준위를 감소시키는 재료로 이루어지는 것이 좋고, 상기 제2 도체는 상기 전계부의 페르미 준위를 증가시키는 재료로 이루어지는 것이 좋다.When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first conductor may be made of a material that reduces the Fermi level of the emitter portion, and the second conductor may have a Fermi level of the electric field portion. It is good to be made of a material to increase the.
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 도체는 상기 에미터부의 페르미 준위를 증가시키는 재료로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 제2 도체는 상기 전계부의 페르미 준위를 감소시키는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first conductor is preferably made of a material that increases the Fermi level of the emitter portion, and the second conductor is a Fermi of the electric field portion. It is preferred to be made of a material which reduces the level.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 상기 에미터부의 일함수와 같거나 큰 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 상기 전계부의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고 있고, 상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 상기 에미터부의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 상기 전계부의 일함수와 같거나 큰 일함수를 가질 수 있다. When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode has a work function equal to or greater than the work function of the emitter part, and the second buffer electrode is formed in the electric field part. When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode has a work function that is less than or equal to the work function of the emitter portion. The second buffer electrode may have a work function equal to or greater than the work function of the electric field part.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 가질 수 있으며, 상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 가질 수 있다. When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode has a work function of 5.0 eV to 6.4 eV, and the second buffer electrode is one of 3.7 eV to 4.3 eV. When the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode has a work function of 3.7eV to 4.3eV, the second buffer electrode is 5.0 It may have a work function of eV to 6.4eV.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 또는 텅스턴(W) 산화물로 이루어질 수 있고, 상기 제2 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode may be formed of copper (Cu) oxide, nickel (Ni) oxide, or tungsten (W) oxide. The second buffer electrode may be formed of at least one selected from the group consisting of magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), and oxides thereof.
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 마그네슘(Mg) 산화물 또는 티타늄(Ti) 산화물로 이루어질 수 있고, 상기 2 버퍼 전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode may be formed of magnesium (Mg) oxide or titanium (Ti) oxide, and the second buffer electrode may be formed of gold (Au). ), Nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W) and at least one selected from the group consisting of oxides thereof.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 제1 버퍼 전극과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 제1 전극과 상기 제2 버퍼 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 더 포함할 수 있다. The solar cell according to the above feature may further include a plurality of first electrodes electrically connected to the first buffer electrode and a second electrode electrically connected to the second buffer electrode.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함할 수 있다. The solar cell according to the above feature may further include an anti-reflective portion positioned on a second surface of the substrate, which is located opposite to the first surface of the substrate.
상기 반사 방지부는 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The anti-reflection portion may be made of a transparent conductive material.
상기 기판은 결정질 반도체로 이루어져 있고, 상기 에미터부와 상기 전계부는 비결정질 반도체로 이루어지는 것이 바람직하다.Preferably, the substrate is made of a crystalline semiconductor, and the emitter portion and the electric field portion are made of an amorphous semiconductor.
상기 기판의 상기 제1 면은 빛이 입사되는 입사면의 반대편에 위치하는 것이 좋다. The first surface of the substrate may be located opposite to the incident surface to which light is incident.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 기판, 상기 기판의 면 위에 위치하며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 상기 제2 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 복수의 에미터부, 상기 기판의 상기 면 위에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 복수의 전계부, 상기 복수의 에미터부 위에 위치하고 제1 도체로 이루어진 복수의 제1 버퍼 전극, 그리고 상기 복수의 전계부 위에 위치하고 상기 제1 도체와 다른 제2 도체로 이루어진 복수의 제2 버퍼 전극을 포함한다. According to still another aspect of the present invention, a solar cell includes a substrate having a first conductivity type, a substrate formed of a semiconductor, and positioned on a surface of the substrate, and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and formed of a semiconductor. An emitter portion, a plurality of electric field portions disposed on the surface of the substrate and having the first conductivity type and consisting of a semiconductor, a plurality of first buffer electrodes disposed on the plurality of emitter portions and composed of a first conductor, and the plurality of electric fields And a plurality of second buffer electrodes positioned on the step portion and formed of a second conductor different from the first conductor.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 에미터부 각각의 일함수와 같거나 큰 일함수를 갖고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 전계부 각각의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고 있고, 상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 에미터부 각각의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 전계부 각각의 일함수와 같거나 큰 일함수를 가지는 것이 좋다.When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, each of the plurality of first buffer electrodes has a work function equal to or greater than a work function of each of the plurality of emitter portions, and the plurality of Each of the second buffer electrodes has a work function equal to or smaller than the work function of each of the plurality of electric fields, and the first conductive type is p-type and the second conductive type is n-type. Each of the buffer electrodes may have a work function equal to or less than the work function of each of the plurality of emitter parts, and each of the plurality of second buffer electrodes may have a work function equal to or greater than the work function of each of the plurality of electric field parts. .
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 가지며, 상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 가질 수 있다. When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode has a work function of 5.0 eV to 6.4 eV, and the second buffer electrode is one of 3.7 eV to 4.3 eV. Having a function, wherein the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode has a work function of 3.7 eV to 4.3 eV, and the second buffer electrode is 5.0 eV to It can have a work function of 6.4 eV.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.When the first conductivity type is n type and the second conductivity type is p type, the plurality of first buffer electrodes may include gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), and copper ( Cu), tungsten (W), and at least one selected from the group consisting of oxides, and the plurality of second buffer electrodes include magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), and At least one selected from the group consisting of oxides thereof.
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the plurality of first buffer electrodes may include magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), and the like. At least one selected from the group consisting of oxides, wherein the plurality of second buffer electrodes are gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W) and At least one selected from the group consisting of oxides thereof.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 복수의 제1 버퍼 전극 위에 위치하는 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 버퍼 전극 위에 위치하는 복수의 제2 전극을 더 포함할 수 있다.The solar cell according to the above feature may further include a plurality of first electrodes positioned on the plurality of first buffer electrodes and a plurality of second electrodes positioned on the plurality of second buffer electrodes.
상기 기판은 결정질 반도체로 이루어지고, 상기 복수의 에미터부와 상기 복수의 전계부는 비결정질 반도체로 이루어지는 것이 좋다.Preferably, the substrate is made of a crystalline semiconductor, and the plurality of emitter portions and the plurality of electric field portions are made of an amorphous semiconductor.
상기 기판의 상기 면은 빛이 입사되는 상기 기판의 면의 반대편에 위치하는 것이 바람직하다.The surface of the substrate is preferably located opposite to the surface of the substrate to which light is incident.
본 발명의 특징에 따르면, 반도체와 접해있는 도체의 일함수를 이용하여, 접해있는 반도체의 도전성 타입에 따라 전하의 이동에 유리하도록 반도체의 에너지 밴드를 변화시킴으로써, 반도체에서 전극으로 이동하는 전하의 이동량이 증가하여, 태양 전지의 효율이 향상된다. According to a feature of the invention, by using the work function of the conductor in contact with the semiconductor, the amount of charge transfer from the semiconductor to the electrode by changing the energy band of the semiconductor to favor the transfer of charge according to the conductivity type of the semiconductor in contact This increases, and the efficiency of the solar cell is improved.
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 및 도 3b는 각각 p형 불순물부와 n형 불순물부에 에너지 왜곡이 발생한 경우를 개략적으로 도시한 도면이다
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 p형 불순물부와 n형 불순물부의 에너지 밴드가 전하의 이동에 유리하도록 변경한 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 p형 불순물부에서 일함수 변화에 따른 태양 전지의 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 n형 불순물부에서 일함수 변화에 따른 태양 전지의 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는 방법의 한 예를 순차적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시한 태양 전지를 IX-IX선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10a 내지 도 10o는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는 방법의 한 예를 순차적으로 도시한 도면이다.1 is a partial perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell shown in FIG. 1 taken along line II-II.
3A and 3B are diagrams schematically illustrating a case where energy distortion occurs in the p-type impurity portion and the n-type impurity portion, respectively.
4A and 4B are diagrams schematically illustrating a case in which the energy bands of the p-type impurity portion and the n-type impurity portion according to the embodiment of the present invention are changed to favor the movement of electric charges.
5 is a graph illustrating a change in efficiency of a solar cell according to a work function change in a p-type impurity part according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating a change in efficiency of a solar cell according to a work function change in an n-type impurity part according to an exemplary embodiment of the present invention.
7A through 7F are diagrams sequentially illustrating an example of a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
8 is a partial perspective view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 8 taken along the line IX-IX. FIG.
10A to 10O are diagrams sequentially illustrating an example of a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle. Also, when a part is formed as "whole" on the other part, it means not only that it is formed on the entire surface (or the front surface) of the other part but also not on the edge part.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.First, a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함] 위에 위치하고 전면 보호부(191), 전면 보호부(191) 위에 위치하는 에미터부(emitter region)(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 전면 버퍼 전극(buffer electrode)(161), 전면 버퍼 전극(161) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 반사 방지부(130) 위에 위치하는 전면 전극부(140), 입사면의 반대쪽 면인 기판(110)의 면[이하, '후면(rear surface)'라 함] 위에 위치하는 후면 보호부(192), 후면 보호부(192) 위에 위치하는 후면 전계부(172), 후면 전계부(172) 위에 위치하는 후면 버퍼 전극(162), 그리고 후면 버퍼 전극(162) 위에 위치하는 후면 전극(151)을 구비한다.1 and 2, the
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘과 같은 결정질 반도체이다.The
기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. When the
하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 p형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다. Alternatively, the
이러한 기판(110)은 전면에 요철면인 텍스처링 표면을 갖는다. 편의상 도 1에서, 기판(110)의 가장자리 부분만 요철면으로 도시하여 그 위에 위치하는 전면 보호부(191), 에미터부(121), 전면 버퍼 전극(161) 및 반사 방지부(130) 역시 그 가장자리 부분만 요철면으로 도시한다. 하지만, 실질적으로 기판(110)의 전면 전체가 요철면을 갖고 있으며, 이로 인해 기판(110)의 전면 위에 위치한 전면 보호부(191), 에미터부(121), 전면 버퍼 전극(161) 및 반사 방지부(130) 역시 전체가 요철면을 갖는다. 대안적인 예에서, 기판(110)의 전면뿐만 아니라 후면에도 텍스처링 표면을 가질 수 있다.This
기판(110)의 전면 위에 위치한 전면 보호부(191)는 비결정질의 반도체로 이루어져 있다. 이때, 전면 보호부(191)는 기판(110)의 전면에 전체적으로 위치하거나 가장 자리 부분을 제외한 기판(110)의 전면에 위치할 수 있다.The
이러한 전면 보호부(191)는 기판(110)의 표면 및 그 근처에 주로 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 페시베이션 기능(passivation function)을 수행하여 결함에 의해 기판(110)의 표면 및 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다. The
전면 보호부(191)는 약 1㎚ 내지 10㎚의 두께를 가질 수 있고, 진성 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si)으로 이루어질 수 있다.The
전면 보호부(191)의 두께가 약 1nm 이상이면 기판(110) 전면에 전면 보호부(191)가 균일하게 도포되므로 패시베이션 기능을 양호하게 수행할 수 있으며, 약 10nm 이하이면 기판(110)에서부터 상부에 위치한 에미터부(121)로의 전하 이동이 좀더 원활하게 행해지고 전면 보호부(191) 내에서 흡수되는 빛의 양을 감소시켜 기판(110) 내로 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. 이러한 전면 보호부(191)는 필요에 따라 생략 가능하다.If the thickness of the front
전면 보호부(191) 위에 위치한 에미터부(121)는 제2 도전성 타입(예를 들어, p형의 도전성 타입)을 갖고 있는 불순물부로서, 기판(110)과 다른 비결정질 반도체, 예를 들어, 비정질 실리콘으로 이루어져 있다. 따라서, 에미터부(121)는 기판(110)과 p-n 접합뿐만 아니라 이종 접합(hetero junction)을 형성한다. The
기판(110)과 에미터부(121) 간에 형성된 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 n형이고 에미터부(121)가 p형일 경우, 분리된 정공은 에미터부(121)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한다.Due to the built-in potential difference due to the pn junction formed between the
에미터부(121)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 이와 달리, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)은 n형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 정공은 기판(110)의 후면 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.Since the
에미터부(121)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있고, 반대로 에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(121)에는 5가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다. When the
에미터부(121) 위에 위치한 전면 버퍼 전극(161)은 투명한 도전 물질로 이루어져 있고, 에미터부(121)와 같거나 다른 일함수(work function)을 갖고 있다. The
전면 버퍼 전극(161)은 반도체인 에미터부(121)로 이동한 전하[다수 캐리어(major carrier)]를 도체인 반사 방지부(130)로 전달한다. 이때, 전면 버퍼 전극(161)은 자신의 일함수를 이용하여, 반사 방지부(130) 쪽으로 이동하는 에미터부(121)의 다수 캐리어(정공 또는 전자)의 이동에 유리하도록 에미터부(121)의 에너지 밴드를 변화시킨다. 이를 위해 전면 버퍼 전극(161)는 에미터부(121)의 도전성 타입에 따라 서로 다른 일함수를 갖게 되고, 일함수는 재료에 따라 달라지므로, 에미터부(121)의 도전성 타입에 따라 전면 버퍼 전극(161)의 재료 또한 달라질 수 있다.The
다음 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여, 일함수에 따라서 도체와 접해있는 p형 및 n형 불순물부의 에너지 밴드(energy band)의 변화를 살펴본다. Next, referring to FIGS. 3A and 3B, the change in energy bands of the p-type and n-type impurity portions in contact with the conductor according to the work function will be described.
일반적으로 반도체로 이루어진 불순물부[예, 에미터부(121)]의 에너지 밴드는 접해있는 도체[예, 전면 버퍼 전극(161)]의 일함수에 따라서 밴드 왜곡[즉 에너지 장벽(energy barrier)]의 발생 정도가 달라지고, 이러한 밴드 왜곡 정도에 따라서 불순물부에서 도체로 이동하는 전하의 양이 달라진다. 본 예에서, 일함수는 도체 또는 반도체 결정에서 진공 준위(vacuum level)와 페르미 준위(Fermi level)와의 에너지 차를 지칭한다.In general, the energy band of the impurity portion (e.g., emitter portion 121) made of a semiconductor is controlled by band distortion (i.e., energy barrier) according to the work function of the conductor (e.g., the front buffer electrode 161) in contact with each other. The degree of occurrence varies, and the amount of charge transferred from the impurity portion to the conductor varies according to the degree of band distortion. In this example, the work function refers to the energy difference between the vacuum level and the Fermi level in the conductor or semiconductor crystal.
따라서 도체의 페르미 준위가 달라져 도체의 일함수가 변하게 되면, 도체와 접해있는 반도체의 불순물부는 도체와의 페르미 준위를 맞추기 위해 에너지 밴드가 상승 또는 하강하게 된다. Therefore, when the Fermi level of the conductor is changed and the work function of the conductor is changed, the impurity portion of the semiconductor in contact with the conductor is raised or lowered in order to match the Fermi level with the conductor.
예를 들어, 불순물부인 에미터부(121)가 p형일 경우, 도 3a와 같이 p형 에미터부(121)와 도체간에 에너지 밴드가 형성된다. 이때, 도체를 이루는 재료가 달라짐에 따라 도체의 페르미 준위(Ef)가 상승하는 방향으로 이동할 경우, 즉, 일함수가 줄어들 경우, p형 에미터부(121)의 페르미 준위(Ef) 역시 접해있는 도체의 페르미 준위(Ef)의 이동 방향으로 움직여 동일한 전위를 유지하게 된다.For example, when the
이와 같이, 에미터부(121)의 페르미 준위(Ef)가 상승하여 p형 에미터부(121)의 일함수가 감소함에 따라 p형 에미터부(121)의 에너지 밴드 역시 상승하여 에너지 왜곡이 발생하게 되고, 이로 인해, 도 3a에 도시한 것처럼, p형 에미터부(121)와 도체 사이의 에너지 왜곡 부분은 에너지 장벽으로서 작용한다. 따라서, p형 에미터부(121)와 도체 사이의 계면에서 페르미 준위(Ef)와 가전도대 준위(Ev)의 차이가 증가하여 p형 에미터부(121)의 다수 캐리어이고 가전도대(Ev)를 따라 접해 있는 도체로 이동하는 정공(h+)은 p형 에미터부(121)와 도체 사이의 계면에서 공핍해지고, 이로 인해, p형 에미터부(121)에서 도체로 이동하는 정공(h+)의 양이 줄어들며, 또한, 화살표(①)로 도시한 것처럼, 에너지 장벽에 의해 도체로의 정공(h+)의 이동이 원활하게 이루어지지 않게 된다.As described above, as the Fermi level E f of the emitter portion 121 increases and the work function of the p-
반대로, 에미터부(121)가 n형일 경우, 도 3b와 같이 n형 에미터부(121)와 도체간에 에너지 밴드가 형성된다. 이때, 도체의 페르미 준위(Ef)가 하강하는 방향으로 이동할 경우, 즉, 일함수가 증가할 경우, n형 에미터부(121)의 페르미 준위(Ef) 역시 접해 있는 도체의 페르미 준위(Ef)의 이동 방향으로 움직여 동일한 전위를 유지하게 된다.On the contrary, when the
이로 인해, 도 3a와 유사하게, 에미터부(121)의 페르미 준위(Ef)가 하강하는 방향으로 p형 에미터부(121)의 에너지 밴드 역시 하강하게 되고 이로 인해, p형 에미터부(121)의 에너지 밴드에 왜곡이 발생하게 된다. 따라서, 도 3b에 도시한 것처럼, n형 에미터부(121)와 도체 사이의 계면에서 페르미 준위(Ef)와 전도대(Ec)의 차이가 증가하여 n형 에미터부(121)의 다수 캐리어이고 전도대(Ec)를 따라 접해 있는 도체로 이동하는 전자(e-)는 n형 에미터부(121)와 도체 사이의 계면에서 공핍해져, n형 에미터부(121)에서 도체로 이동하는 전자(e-)의 양이 줄어들며 화살표(②)로 도시한 것처럼, 에너지 왜곡에 의한 에너지 장벽에 의해 도체로의 전자(e-)의 이동이 원활하게 이루어지지 않는다.For this reason, similar to FIG. 3A, the energy band of the p-
따라서, 도 3a와 도 3b를 참고로 하여 설명한 것을 기초로 하면, 반도체의 불순물부가 p형일 경우 가전도대(Ev)를 따라서 접해 있는 도체로 상승하는 정공(h+)의 이동을 고려하면, 도 4a와 같이 p형 불순물부의 페르미 준위가 하강하여 p형 불순물부의 에너지 밴드는 하강하는 방향으로 움직일수록 상승 방향으로 이동하는 정공(h+)의 이동에 유리함을 알 수 있고, 반대로, 불순물부가 n형일 경우, 전도대(Ec)를 따라서 접해 있는 도체로 하강하는 전자(e-)의 이동을 고려하면, 도 4b와 같이 n형 불순물부의 페르미 준위의 상승으로 인해 n형 불순물부의 에너지 밴드는 상승하는 방향으로 움직일수록 전자(e-) 이동에 유리함을 알 수 있다.Therefore, based on the description with reference to FIGS. 3A and 3B, when the impurity portion of the semiconductor is p-type, considering the movement of holes h + rising to the conductors along the household appliance Ev, FIG. 4A. As can be seen that the Fermi level of the p-type impurity portion is lowered, the energy band of the p-type impurity portion is advantageous in the movement of the hole (h +) moving in the upward direction as it moves in the downward direction. Considering the movement of the electron (e-) descending to the conductor adjacent to the conduction band (Ec), the energy band of the n-type impurity portion moves in the rising direction due to the increase in the Fermi level of the n-type impurity portion as shown in FIG. 4B. It can be seen that it is advantageous for the electron (e-) movement.
비정절 실리콘으로 이루어진 에미터부(121)가 p형일 경우 약 4.9eV 내지 5.9eV의 일함수를 갖고 있으므로, p형 에미터부(121)의 에너지 밴드를 하강하는 방향으로 이동시키기 위해, 전면 버퍼 전극(161)은 p형 에미터부(121)와 같거나 큰 일함수를 갖고, 예를 들어, 전면 버퍼 전극(161)은 약 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 가질 수 있다. 따라서 에미터부(121)가 p형일 경우, 전면 버퍼 전극(161)은 이러한 일함수(약 5.0eV 내지 6.4eV)를 갖고 있고 투명한 재료로 이루어져 있어야 한다. 예를 들어, 전면 버퍼 전극(161)은 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 또는 텅스턴(W) 산화물과 같은 투명한 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.When the
한편, 에미터부(121)가 n형일 경우, 약 4.1eV 내지 4.6eV의 일함수를 갖고 있으므로, n형 에미터부(121)의 에너지 밴드를 상승하는 방향으로 이동시키기 위해, 전면 버퍼 전극(161)은 n형 에미터부(121)보다 같거나 작은 일함수를 갖고 있고, 예를 들어, 3.7eV 내지 4.3eV를 가질 수 있다. 따라서 에미터부(121)가 n형일 경우, 전면 버퍼 전극(161)은 이러한 일함수(약 3.7eV 내지 4.3eV)를 갖고 있고 투명한 재료, 예를 들어, 마그네슘(Mg) 산화물 또는 티타늄(Ti) 산화물과 같은 투명한 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.On the other hand, when the
도 5를 참고로 하여, n형의 기판(110), p형이고 5.0eV의 일함수를 갖는 에미터부(121) 그리고 n형이고 4.3eV의 일함수를 갖는 후면 전계부(172)를 구비한 이종 접합 태양 전지에서, p형 에미터부(121)와 접해 있는 투명한 도체, 즉, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수 변화에 따른 태양 전지의 효율을 살펴본다.Referring to FIG. 5, the n-
도 5에 도시한 것처럼, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 증가할수록 태양 전지의 효율은 상승하고, 이때, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수 변화에 대한 태양 전지의 효율 증가율은 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 5.0eV가 될 때까지 가파르게 상승하고, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 5.0eV가 되면 약 5.0eV 미만일 때보다 태양 전지의 효율 증가율은 현저히 떨어져, 태양 전지의 효율은 안정 상태를 유지한다.As shown in FIG. 5, as the work function of the
따라서, 에미터부가 p형일 경우, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 5.0.eV 이상일 경우, 일함수 증가로 인한 태양 전지(11)의 효율 상승이 좀더 안정적으로 이루어지고, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 6.4eV 이하일 경우, 좀더 용이하게 안정적으로 원하는 크기의 일함수를 갖는 전면 버퍼 전극(161)을 좀더 용이하게 형성한다.Therefore, when the emitter portion is p-type, when the work function of the
또한, 도 6을 참고로 하여, p형의 기판(110), n형이고 4.3eV의 일함수를 갖는 에미터부(121) 그리고 p형이고 5.0eV의 일함수를 갖는 후면 전계부(172)를 구비한 이종 접합 태양 전지에서, n형 에미터부(121)와 접해 있는 투명한 도체, 즉, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수 변화에 따른 태양 전지의 효율을 살펴본다.6, the p-
도 6에 도시한 것처럼, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 감소할수록 태양 전지의 효율은 상승하고, 이때, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수 변화에 대한 태양 전지의 효율 증가율은 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 4.3eV로 감소할 때까지 가파르게 상승하고, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 4.3eV가 되면 약 4.3eV 초과일 때보다 태양 전지의 효율 증가율은 현저히 떨어져, 태양 전지의 효율은 안정 상태를 유지한다. 즉, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 4.3eV 이하일 경우, 태양 전지(11)의 효율 변화가 안정화된다.As shown in FIG. 6, as the work function of the
따라서, 에미터부가 n형일 경우, 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 4.3.eV 이하일 경우, 일함수 감소로 인한 태양 전지(11)의 효율 상승이 좀더 안정적으로 이루어진다. 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 3.7eV 미만일 경우, n형 불순물부의 일함수의 감소에 따른 태양 전지(11)의 효율 변화가 거의 없고 3.7eV 이하의 일함수를 갖는 물질을 이용하는 것에 어려움이 발생한다. 따라서 버퍼 전극(161)의 일함수가 약 3.7eV 이상일 경우, 태양 전지(11)의 효율을 향상시키면서 전면 버퍼 전극(161)의 형성이 좀더 용이해진다.Therefore, when the emitter portion is n-type, when the work function of the
이미 설명한 것처럼, 전면 버퍼 전극(161)은 빛이 입사되는 기판(110)의 전면 위에 위치하므로, 기판(110)으로의 빛 입사를 방해하지 않는 것이 좋다. 이를 위해, 전면 버퍼 전극(161)은 약 1㎚ 내지 10nm일 수 있다. 전면 버퍼 전극(161)이 약 1㎚ 이상일 경우, 에미터부(121) 위에 보다 안정적이고 균일하게 전면 버퍼 전극(161)이 형성되고, 전면 버퍼 전극(161)이 약 10㎚ 이하일 경우, 전면 버퍼 전극(161) 자치에서 흡수되는 빛의 양을 좀더 감소시키거나 방지하여, 기판(110) 내로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.As described above, since the
이러한 에미터부(121)는 전면 보호부(191)와 함께 패시베이션 기능을 수행한다. 따라서, 전면 보호부(191)과 함께 기판(110)의 표면 및 그 부근에서 소멸되는 전하의 양을 감소시킨다.The
전면 버퍼 전극(161) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다.The
반사 방지부(130)는 비저항값이 낮고 전도도(conductivity)가 좋은 투명한 재료로 이루어져 있다. 예를 들어, 반사 방지부(130)는 ITO 등의 투명한 도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)과 같은 투명한 도전 물질로 이루어져 있다. The
이러한 반사 방지부(130)가 도전성 물질로 이루어져 있으므로, 반사 방지부(130)는 도체인 전면 버퍼 전극(161)을 통해 에미터부(121)와 전기적으로 연결되어 있다.Since the
이때, 에미터부(121)의 도전성 타입에 맞게 전면 버퍼 전극(161)의 일함수가 정해져, 에미터부(121)의 에너지 왜곡 발생을 감소하거나 방지하므로, 전면 버퍼 전극(161)을 통해 에미터부(121)로부터 반사 방지부(130)로 이동하는 전하의 양이 증가한다. In this case, the work function of the
전면 전극부(140)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.The
복수의 전면 전극(141)은 반사 방지부(130) 위에 위치하고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 정공을 연결된 반사 방지부(130)를 통해 수집한다.The
복수의 전면 버스바(142)는 반사 방지부(130) 위에 위치하고, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.The plurality of front bus bars 142 are positioned on the
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적ㅇ물리적으로 연결되어 있다. In this case, the plurality of front bus bars 142 are positioned on the same layer as the plurality of
따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.Accordingly, as shown in FIG. 1, the plurality of
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)으로 이동하여 반사 방지부(130)를 통해 전달된 이동한 전하(예, 정공)뿐만 아니라 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하(예, 정공)를 수집한다. The plurality of
각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 되므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.Since each
복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어, 수집된 전하(예, 정공)를 외부 장치로 출력한다. The plurality of
복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전 물질로 이루어져 있다. 하지만, 대안적인 실시예에서, 도전 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전 물질로 이루어질 수 있다.The
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.In FIG. 1, the number of
전면 버퍼 전극(161)에 의해 에미터부(121)와 도체인 반사 방지부(130)간의 전도도가 향상되어 에미터부(121)로부터 반사 방지부(130)로 이동하는 전하의 양이 증가함에 따라, 전면 전극부(140)에 의해 수집된 전하량 역시 증가한다. 따라서, 태양 전지(11)의 직렬 저항이 감소하여 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.As the conductivity between the
반사 방지부(130)와 유사하게, 전면 버퍼 전극(161)은 금속 물질을 함유하고 있고 전면 전극부(140)와 전기적으로 연결되어 있으므로, 본 예와 달리, 필요에 따라 반사 방지부(130)는 생략될 수 있다. Similar to the
반사 방지부(130)가 생략될 경우, 태양 전지(11)의 제조 비용과 제조 시간이 단축되며, 반사 방지부(130)가 존재할 경우, 전도도가 향상되어 에미터부(121) 로부터 전면 전극부(140)로 전하의 이동량이 증가하고 전면 버퍼 전극(161)을 산소나 오염 물질로부터 보호할 수 있다.When the
기판(110)의 후면 위에 위치한 후면 보호부(192)는 전면 보호부(191)와 동일하게 패시베이션 기능을 수행하여, 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한 전하가 결함에 의해 소멸되는 것을 감소한다. 대안적인 예에서, 후면 보호부(192)는 기판(110) 후면의 가장 자리 부분에는 위치하지 않을 수 있다. The
후면 보호부(192)는 전면 보호부(191)와 동일하게 비결정질의 반도체로 이루어지고, 전면 보호부(1921)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 따라서 후면 보호부(192)는 진성 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.The
이러한 후면 보호부(192)는 전면 보호부(191)와 동일하게 패시베이션 기능을 수행하여, 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한 전하가 결함에 의해 소멸되는 것을 감소한다. The rear
후면 보호부(192)는 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한 전하가 후면 보호부(192)를 통과하여 후면 전계부(172)로 이동할 수 있는 두께를 갖는다. 본 예에서, 후면 보호부(192)의 두께의 한 예는 약 1㎚ 내지 10㎚일 수 있다. The
후면 보호부(192)의 두께가 약 1nm 이상이면 기판(110) 후면에 후면 보호부(192)가 균일하게 도포되므로 패시베이션 효과를 좀더 안정적으로 얻을 수 있고, 약 10nm 이하이면, 기판(110)에서부터 후면 전계부(172)로의 전하 이동이 좀더 용이하게 이루어지고, 기판(110)을 통과한 빛이 후면 보호부(192) 내에서 흡수되는 빛의 양이 감소시켜 기판(110) 내로 재입사되는 빛의 양을 더욱 증가시킬 수 있다. 이러한 후면 보호부(192)는 필요에 따라 생략 가능하다.If the thickness of the rear
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 불순물로서, 예를 들어 n+의 불순물부일 수 있다. 에미터부(121)와 유사하게, 후면 전계부(172)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 후면 전계부(172)에는 5가 원소의 불순물이 도핑될 수 있고, 후면 전계부(172)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우 후면 전계부(172)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다. The back
에미터부(121)와 유사하게, 후면 전계부(172)는 비정질 실리콘과 같은 비결정질 반도체로 이루어져, 기판(110)과 이종 접합을 형성한다. Similar to the
이러한 후면 전계부(172)와 기판(110)과의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이 전위 장벽에 의해 전자와 정공 중 하나(예, 전자)의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 다른 전하(예, 정공)의 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로 해당 전하(예, 전자) 이동을 용이하게 한다. 따라서, 후면 전계부(172) 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 기판(110)에서 후면 전계부(172)로의 전자 이동은 가속화되어 후면 전계부(172)로의 전자 이동량을 증가킨다. Due to the impurity concentration difference between the backside
후면 전계부(172)는 약 10㎚ 내지 25㎚의 두께를 가질 수 있다. 후면 전계부(172)의 두께가 약 10nm 이상이면 정공의 이동을 방해하는 전위 장벽을 좀더 양호하게 형성할 수 있어 전하 손실을 좀더 감소시킬 수 있고, 후면 전계부(172)의 두께가 약 25nm 이하이면 후면 전계부(172) 내에서 흡수되는 빛의 양을 더욱 감소시켜 기판(110) 내로 재입사되는 빛의 양을 좀더 증가시킬 수 있다. The
후면 전계부(172) 위에 위치한 후면 버퍼 전극(162)는 도전 물질로 이루어져 있고, 후면 전계부(172)와 같거나 다른 일함수를 갖고 있다.The
후면 버퍼 전극(162)은 후면 전계부(172)로 이동한 전하를 후면 전극(151)으로 전달한다. 또한, 전면 버퍼 전극(161)과 동일하게, 후면 버퍼 전극(162)은 자신의 일함수를 이용하여 후면 전계부(172)의 도전성 타입에 따라 전하(전자 또는 정공)가 후면 전극(151)으로의 이동에 유리하도록 후면 전계부(172)의 에너지 밴드를 변하시킨다.The
따라서, 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여 설명한 것처럼, 후면 전계부(172)가 p형일 경우, p형 후면 전계부(172)의 에너지 밴드는 하강하는 방향으로 이동하여 p형 후면 전계부(172)의 일함수가 증가할수록 정공(h+)의 이동에 유리하고, 후면 전계부(172)가 n형일 경우, n형 후면 전계부(172)의 에너지 밴드는 상승하는 방향으로 이동하여 n형 후면 전계부(172)의 일함수가 감소할수록 전자(e-) 의 이동에 유리한다.Therefore, as described with reference to FIGS. 3A and 3B, when the rear
따라서, 에미터부(121)와 동일하게, n형 또는 p형 불순물인 후면 전계부(172)가 p형일 경우, 후면 버퍼 전극(162)은 p형 후면 전계부(172)와 같거나 큰 일함수를 갖고, 후면 전계부(172)가 n형일 경우, 후면 버퍼 전극(162)은 n형 후면 전계부(172)와 같거나 작은 일함수를 갖는다. 이 경우, 한 예로서, p형 후면 전계부(172)일 경우 후면 버퍼 전극(162)은 약 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 가질 수 있고, n형 후면 전계부(172)일 경우 후면 버퍼 전극(162)은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 가질 수 있다.Therefore, like the
빛이 입사되는 기판(110)의 전면에 위치한 전면 버퍼 전극(161)에 비해, 후면 버퍼 전극(162)는 빛의 입사 여부에 무관한 기판(110)의 후면에 위치하므로, 전면 버퍼 전극(161)과 달리 투명할 필요도 없고, 전면 버퍼 전극(161)의 두께와 같거나 두꺼운 두께를 가질 수 있다.Compared to the
따라서, p형 후면 전계부(172)일 경우, 후면 버퍼 전극(162)은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있고, n형 후면 전계부(172)일 경우, 후면 버퍼 전극(162)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.Therefore, in the case of the p-type rear
이와 같이, 후면 버퍼 전극(162)은 금속 물질로 함유하고 있으므로, 기판(110)을 통과한 빛을 기판(110)쪽으로 반사시킨다.As described above, since the
또한, 후면 버퍼 전극(162)은 약 1㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다. 후면 버퍼 전극(162)의 두께가 약 1㎚이상일 경우, 후면 전계부(172) 위에 좀더 안정적이고 균일하게 형성되며, 후면 버퍼 전극(162)의 두께가 약 100㎚이하일 경우 후면 버퍼 전극(162)을 위한 불필요한 재료비 증가와 제조 시간 증가를 방지한다. In addition, the
본 예에서, 전면 버퍼 전극(161)와 후면 버퍼 전극(162)은 서로 다른 도전성 타입의 불순물부[예, p형 에미터부(121a)와 n형 후면 전계부(172a) 또는 n형 에미터부(121a)와 p형 후면 전계부(172a)]와 접해 있으므로, 전면 버퍼 전극(161)과 후면 버퍼 전극(162)은 서로 다른 일함수를 갖고 있고 서로 다른 재료로 이루어진다.In the present example, the
후면 버퍼 전극(162) 위에 위치한 후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 적어도 하나의 도전 물질로 이루어져 있다. 하지만, 대안적인 실시예에서, 도전 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전 물질로 이루어질 수 있다.The
이처럼, 후면 전극(151)이 금속 물질로 이루어져 있으므로, 후면 버퍼 전극(162)과 유사하게, 기판(110)을 통과한 빛을 기판(110)쪽으로 반사시킨다.As such, since the
본 실시예와 달리, 태양 전지(11)는 후면 전극(151) 위에 또는 후면 전극(151)이 위치하지 않은 후면 버퍼 전극(162) 위에 복수의 후면 버스바를 더 구비할 수 있다. 복수의 후면 버스바는 복수의 전면 버스바(142)와 대응하게 위치하고, 후면 전극(151)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다. 이러한 복수의 후면 버스바는 복수의 전면 버스바(142)와 동일하게 외부 장치와 연결되어 있으므로, 인접한 후면 전극(151) 부분으로부터 전달되는 전하를 외부 장치로 전달한다. 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게 후면 전극(151)에 수집된 전하를 외부 장치로 전달해야 하므로, 복수의 후면 버스바는 은(Ag)과 같이 후면 전극(151)보다 전도도가 양호한 재료로 이루어질 수 있다. Unlike the present embodiment, the
후면 버퍼 전극(162) 역시 후면 전극(151)과 유사하게 금속 물질을 함유하고 있고 후면 전계부(172)로부터의 전하를 수집하여 외부 장치로 출력할 수 있으므로, 본 예와 달리, 필요에 따라 후면 전극(151)은 생략 가능하다. The
후면 전극(151)이 생략될 경우, 태양 전지(11)의 제조 비용과 제조 시간이 단축되며, 후면 전극(151)이 존재할 경우, 전도도가 향상되어 후면 전계부(172)로부터 외부 장치로 출력되는 전하의 양이 증가하고 후면 버퍼 전극(162)을 산소나 오염 물질로부터 보호할 수 있다.When the
이와 같은 구조를 갖는 본 예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110)과 에미터부(121)가 서로 다른 종류의 반도체로 이루어져 있는 이종 접합 태양 전지로서, 그 동작은 다음과 같다.The
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130), 전면 버퍼 전극(161), 에미터부(121) 및 전면 보호부(191)를 순차적으로 통과한 후 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 표면이 요철면인 텍스처링 표면이므로 기판(110)의 입사 면적이 증가하고 빛 반사도가 감소하여 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하므로 태양 전지(11)의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 반사 방지부(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱더 증가한다.When light is irradiated onto the
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 불순물부[예, 에미터부(121)] 쪽으로 이동하고 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 불순물부[예, 후면 전계부(172)]쪽으로 이동하며, 이동한 정공과 전자는 해당하는 전극들[예, 전면 전극부(140)와 후면 전극(151)]로 각각 전달되어 수집된다. 이러한 전면 전극부(140)의 복수의 버스바(142)와 후면 전극(151)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.These electron-hole pairs are separated from each other by the pn junction of the
이때, 기판(110)의 전면과 후면에 보호부(191, 192)가 위치하므로, 기판(110)의 전면 및 후면 표면 그리고 그 근처에 존재하는 결함으로 인한 전하 손실량이 줄어들어 태양 전지(11)의 효율이 향상된다. 이때, 보호부(191, 192)는 결함의 발생 빈도가 높은 기판(110)의 표면에 직접 접해 있으므로, 패시베이션 효과는 더욱더 향상된다.In this case, since the
또한, 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)로 인해 전하의 손실량이 감소하여 태양 전지(11)의 효율은 더욱 향상된다.In addition, the amount of charge loss is reduced due to the back side
기판(110)과 에미터부(121)간의 이종 접합에 의해 기판(110)과 에미터부(121) 간의 밴드갭 에너지(band gap energy)로 인한 높은 개방 전압(Voc)이 얻어진다. 이로 인해, 태양 전지(11)는 동종 접합을 이용한 태양 전지보다 높은 효율이 얻어진다.By heterogeneous bonding between the
이에 더하여, 반도체인 에미터부(121)와 도체인 반사 방지부(130) 사이 그리고 반도체인 후면 전계부(172)와 도체인 후면 전극(151) 사이에 버퍼 전극(161, 162)를 각각 위치시킨다. 이로 인해, 버퍼 전극(161, 162)에 따라 에미터부(121)와 후면 전계부(172)의 에너지 밴드가 전면 전극부(140)와 후면 전극(151)으로 각각 이동하는 해당 전하의 이동에 유리하도록 변경되어, 전면 전극부(140)와 후면 전극(151)으로의 전하 이동량이 증가한다. 이로 인해, 태양 전지(11)의 단락 전류가 증가하여 태양 전지(11)의 효율은 더욱더 향상된다.In addition,
다음, 도 7a 내지 도 7f를 참고로 하여 태양 전지(11)의 제조 방법의 한 예를 설명한다.Next, an example of a manufacturing method of the
도 7a에 도시한 것처럼, 예를 들어 n형의 단결정 실리콘으로 이루어진 기판(110)의 한 면에 식각 방지막(60)을 형성하고, 이 식각 방지막(60)을 마스크(mask)로 하여 식각 방지막(60)이 형성되지 않은 기판(110)의 면(예, 입사면)을 식각하여, 입사면인 기판(110)의 전면에 복수의 돌출부를 구비한 텍스처링 표면(textured surface)을 형성한 후, 식각 방지막(60)을 제거한다. As shown in FIG. 7A, an
대안적인 예에서, 식각 방지막(60)을 형성하지 않고 식각을 원하는 기판(110)의 면을 식각액이나 식각 가스에 노출시켜, 기판(110)의 전면과 후면 중 적어도 하나의 면에 텍스처링 표면을 형성할 수 있다.In an alternative example, the surface of the
그런 다음, 도 7b에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면과 후면에 플라즈마 기상 증착법(plasma enhanced vapor deposition, PECVD) 등과 같은 막 형성법을 이용하여 반도체 재료로 이루어진 전면 보호부(191)와 후면 보호부(192)를 형성한다. 이때, 반도체 재료는 진성 비정질 실리콘일 수 있다.Then, as shown in FIG. 7B, the
기판(110)의 전면과 후면에 보호부(191, 192)를 형성할 경우, 기판(110)의 전면 또는 후면을 공정실에 노출시켜 기판(110)의 전면 또는 후면 위에 보호부(191 또는 192)를 형성한 후, 다시 기판(110)의 후면 또는 전면을 동일한 공정실에 노출시켜 기판(110)의 후면 또는 전면 위에 보호부(192 또는 191)를 형성한다. 이때, 기판(110)의 전면과 후면에 형성되는 보호부(191, 192)의 형성 순서는 변경 가능하다.When the
그런 다음, 도 7c에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면에 위치한 전면 보호부(191) 위에 제2 도전성 타입의 불순물, 예를 들어, 붕소(B)와 같은 3가 원소의 불순물을 함유한 비정질 실리콘막을 형성하여 에미터부(121)를 형성하고, 기판(110)의 후면 위에 제1 도전성 타입의 불순물, 예를 들어, 인(P)과 같은 5가 원소의 불순물을 함유한 비정질 실리콘막을 형성하여 후면 전계부(172)를 형성한다. 이때, 에미터부(121)와 후면 전계부(172)의 형성 순서는 변경 가능하며, 에미터부(121)와 후면 전계부(172)는 동일한 공정실에서 공정실에 주입되는 불순물을 변경하여 형성되거나 별개의 공정실에서 형성될 수 있다. Then, as shown in FIG. 7C, a second conductive type of impurity, for example, a trivalent element such as boron (B), is contained on the front
다음, 도 7d를 참고로 하여, 스퍼터링법(sputtering)이나 증착법(evaporation)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition) 등을 이용하여 에미터부(121) 위에 전면 버퍼 전극(161)을 형성하고, 후면 전계부(172) 위에 후면 버퍼 전극(162)을 형성한다. Next, referring to FIG. 7D, the
이때, 전면 버퍼 전극(161)과 후면 버퍼 전극(162)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있지만, 빛의 입사와 관련이 없는 기판(110)의 후면에 위치한 후면 버퍼 전극(162)이 전면 버퍼 전극(161)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 한 예로서, 전면 버퍼 전극(161)은 약 1㎚ 내지 10㎚의 두께를 가질 수 있고, 후면 버퍼 전극(162)은 약 1㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다.In this case, the
전면 버퍼 전극(161)과 후면 버퍼 전극(162)은 접해 있는 반도체, 즉 에미터부(121)와 후면 전계부(172)의 도전성 타입에 따라 각각 정해진 일함수를 갖는 물질로 이루어진다. 또한 전면 버퍼 전극(161)은 입사되는 빛을 기판(110)으로 투과시키기 위해 투명한 재료로 이루어진다. The
에미터부(121)나 후면 전계부(172)가 p형일 경우, 전면 버퍼 전극(161)이나 후면 버퍼 전극(162)은 에미터부(121)나 후면 전계부(172)의 일함수보다 같거나 큰 일함수, 예를 들어, 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖는다. 이를 위해, 전면 버퍼 전극(161)은 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 또는 텅스턴(W) 산화물로 이루어질 수 있고, 후면 버퍼 전극(162)은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.When the
반면, 에미터부(121)나 후면 전계부(172)가 n형일 경우, 전면 버퍼 전극(161)나 후면 버퍼전극(162)은 에미터부(121)나 후면 전계부(172)의 일함수보다 같거나 작은 일함수, 예를 들어, 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖는다. 이를 위해, 전면 버퍼 전극(161)은 마그네슘(Mg) 산화물 또는 티타늄(Ti) 산화물로 이루어질 수 있고, 후면 버퍼 전극(162)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.On the other hand, when the
다음, 도 7e에 도시한 것처럼, 전면 버퍼 전극(161) 위에 PECVD 등으로 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전막을 형성하여, 반사 방지부(130)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 7E, a transparent conductive film such as ITO or IZO is formed on the
다음, 도 7f에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 반사 방지부(130) 위에 은(Ag)이 함유된 도전성 페이스트(paste)인 전면전극부용 페이스트(40)를 도포한 후 건조시키고 후면 버퍼 전극(162) 위에 알루미늄(Al)이나 은(Ag)을 함유한 도전성 페이스트인 후면전극용 페이스트(50)를 도포한 후 건조시켜, 반사 방지부(130) 위에 위치하는 복수의 전면 전극(141) 및 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)와 후면 버퍼 전극(162) 위에 위치하는 후면 전극(151)을 형성하여, 태양 전지(11)를 완성한다(도 1 및 도 2).Next, as shown in FIG. 7F, the
전면전극부용 페이스트(40)는, 도 7f에 도시한 것처럼, 전면전극용 부분(41)과 전면버스바용 부분(42)을 구비하고 있고, 전면전극부용 페이스트(40)의 건조 동작에 의해, 전면전극용 부분(41)은 복수의 전면 전극(141)이 되고, 전면버스바용 부분(42)은 복수의 전면 버스바(142)가 된다.The
다음, 도 8 및 도 9를 참고로 하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지(12)에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)와 비교하여, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Next, referring to FIGS. 8 and 9, a
도 8 및 도 9에 도시한 태양 전지(12)는 후면 전계부뿐만 아니라 에미터부 및 에미터부에 연결된 부분들도 입사면이 아닌 기판의 후면에 위치한 후면 이종 접합 태양 전지이고, 이것을 제외하면, 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)과 유사한 구조를 갖고 있다.The
즉, 태양 전지(12)는 기판(110), 기판(110)의 전면에 위치하는 전면 보호부(191), 전면 보호부(191) 위치한 전면 전계부(171), 전면 전계부(171) 위에 위에 위치하는 반사 방지부(130), 기판(110)의 후면에 위치한 후면 보호부(192a), 후면 보호부(192a) 위에 위치하는 복수의 에미터부(121a), 후면 보호부(192a) 위에 위치하는 복수의 후면 전계부(172a), 복수의 에미터부(121a) 위에 각각 위치하는 복수의 제1 버퍼 전극(161a), 복수의 후면 전계부(172a) 위에 각각 위치하는 복수의 제2 버퍼 전극(162a), 복수의 제1 버퍼 전극(161a) 위에 각각 위치하는 복수의 제1 전극(141a)와 복수의 제2 버퍼 전극(162a) 위에 각각 위치하는 복수의 제2 전극(151a)을 구비한다 That is, the
기판(110)은 n형 또는 p형의 결정질 반도체로 이루어져 있고, 기판(110)의 전면은 불규칙한 표면을 갖는 요철면을 갖는다.The
기판(110)은 전면뿐만 아니라 후면에도 텍스처링 표면을 가질 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 예의 기판(110)의 후면은 텍스처링 표면 대신 평탄면을 갖는다. 이로 인해, 기판(110)의 후면에 위치하는 구성요소들이 보다 균일하고 안정적으로 기판(110)의 후면과 밀착하여 형성되어, 기판(110)과 기판(110)의 후면 위에 위치하는 구성요소들간의 접촉 저항이 감소된다. As shown in Figures 8 and 9, the backside of the
전면 보호부(191)는 진성 비정실 실리콘으로 이루어져 있고 패시베이션 기능을 수행하여 결함에 의해 기판(110)의 표면 및 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다. The
전면 전계부(171)는 비정질 실리콘으로 이루어지고, 기판(110)과 동일한 도전성 타입(예, n형)의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 함유된 불순물부이다.The front
전면 전계부(171)는 도 1 및 도 2의 후면 전계부(172)와 비교할 때, 형성 위치를 제외하면 동일한 기능을 수행한다.Compared with the rear
따라서, 기판(110)과 전면 전계부(171)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽에 의해 기판(110) 전면 쪽으로의 전하(예, 정공) 이동을 방해하는 전면 전계 기능을 수행한다. 따라서, 기판(110)의 전면 쪽으로 이동하는 정공은 전위 장벽에 의해 기판(110)의 후면 쪽으로 되돌아가게 되는 전면 전계 효과가 얻어지고, 이로 인해, 외부 장치로 출력되는 전하의 출력량이 증가하게 되고 기판(110)의 전면에서 재결합이나 결함에 의해 손실되는 전하의 양이 감소한다.Therefore, a front electric field function that prevents charge (eg, hole) movement toward the front surface of the
전면 전계부(171)는 전면 전계 기능뿐만 아니라 전면 보호부(191)와 함께 패시베이션 기능을 수행한다.The front
전면 전계부(171) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 태양 전지(12)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(12)의 효율을 높인다.The
기판(110)의 전면에 위치한 전면 보호부(191)와 반사 방지부(130) 중 적어도 하나는 필요에 따라 생략될 수 있다.At least one of the
기판(110)의 후면에 위치한 후면 보호부(192a)는 서로 이격되어 있는 복수의 제1 후면 보호 부분(1921)과 복수의 제2 후면 보호 부분(1922)을 구비한다. 제1 후면 보호 부분(1921)과 제2 후면 보호 부분(1922)은 기판(110) 위에서 번갈아 위치하며 서로 나란히 정해진 방향으로 뻗어 있다. The rear
후면 보호부(192a)는 전면 보호부(191)와 동일한 물질로 이루어져 있다. 따라서, 후면 보호부(192a)는 진성 비정질 실리콘으로 이루어진다.The
이러한 후면 보호부(192a)는 형성된 개수를 제외하면, 도 1 및 도 2의 후면 보호부(192)와 동일하므로, 패시베이션 기능을 수행하여, 기판(110)의 후면으로 이동한 전하가 결함에 의해 소멸되는 것을 감소한다. Since the
복수의 후면 전계부(172a)는 도 1 및 도 2의 후면 전계부(172)와 형성 개수를 제외하면 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 복수의 후면 전계부(172a)는 제2 후면 보호 부분(1922) 위에 존재하고, 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 n형 또는 p형의 불순물부이다.The plurality of rear
각 후면 전계부(172a)는 각 제2 후면 보호 부분(1922) 위에서 제2 후면 보호 부분(1922)을 따라서 정해진 방향으로 뻗어 있다. Each rear
이러한 후면 전계부(172a)는 기판(110)과 후면 전계부(172a)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽을 이용하여 후면 전계부(172a) 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 후면 전계부(172a)로의 전자 이동을 가속화시켜 후면 전계부(172a)로의 전자 이동량을 증가시킨다. The rear
또한 후면 전계부(172a)는 제1 후면 보호 부분(1921)과 함께 패시베이션 기능을 수행한다. 따라서, 제2 후면 보호 부분(1922)과 함께 기판(110)의 표면 및 그 부근에서 소멸되는 전하의 양을 감소시킨다.In addition, the rear
복수의 에미터부(121a)는 역시 도 1 및 도 2의 에미터부(121)와 형성 위치 및 형성 개수를 제외하면 동일한 기능을 수행한다.The plurality of
따라서, 복수의 에미터부(121a)는 후면 보호부(192a)의 복수의 제1 후면 보호 부분(1921) 위에 위치하여, 복수의 제1 후면 보호 부분(1921) 위에서 제1 후면 보호 부분(1921)을 따라 정해진 방향으로 뻗어 있다.Accordingly, the plurality of
따라서, 도 8 및 도 9에 도시한 것처럼, 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)는 기판(110)의 후면에서 교대로 위치한다.Thus, as shown in FIGS. 8 and 9, the
각 에미터부(121a)는 p형 또는 n형의 불순물부이고 비정질 실리콘으로 이루어져 있다.Each
이들 복수의 에미터부(121a) 역시 제1 후면 보호 부분(1921)과 함께 패시베이션 기능을 수행하여, 결함에 의해 기판(110)의 후면에서 소멸되는 전하의 양이 감소하여, 태양 전지(12)의 효율이 향상된다.The plurality of
복수의 에미터부(121a) 위 그리고 복수의 후면 전계부(172a) 위에 위치한 복수의 제1 버퍼 전극(161a)과 복수의 제2 버퍼 전극(162a)는 각각 도 1 및 도 2에 도시한 전면 버퍼 전극(161)과 후면 버퍼 전극(162)과 비교할 때, 형성 위치와 형성 개수를 제외하면 동일하다.A plurality of
즉, 복수의 제1 버퍼 전극(161a)은 복수의 에미터부(121a)로부터 해당하는 전하를 수집하여 그 위에 위치한 복수의 제1 전극(141a)으로 전달하고, 복수의 제2 버퍼 전극(162a)은 복수의 후면 전계부(172a)로부터 해당하는 전하를 수집하여 그 위에 위치한 복수의 제2 전극(151a)으로 전달한다.That is, the plurality of
이때, 도체인 제1 버퍼 전극(161a)과 제2 버퍼 전극(162a)는, 이미 기술한 것처럼, 접해있는 반도체, 즉 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)의 도전성 타입에 따라 해당 전하(정공과 전하 중 하나)의 이동을 원활히 하기 위해, 일함수를 이용하여 접해 있는 반도체의 에너지 밴드를 변화시킨다At this time, the
따라서 설명한 것처럼, 접해있는 반도체가 p형 불순물부[에미터부(121a) 또는 후면 전계부(172a)](일함수: 약 4.9eV 내지 5.9eV)일 경우, 도체[제1 버퍼 전극(161a) 또는 제2 버퍼 전극(162a)]와 접해 있는 p형 불순물부의 에너지 밴드가 하강할수록 접해있는 도체(제1 버퍼 전극(161a) 또는 제2 버퍼 전극(162a)로의 정공 이동이 용이하므로, 제1 버퍼 전극(161a) 또는 제2 버퍼 전극(162a)는 p형 불순물부의 일함수보다 같거나 크다. Therefore, as described above, when the semiconductor is in contact with the p-type impurity portion (
또한, 접해있는 반도체가 n형 불순물부[후면 전계부(172a) 또는 에미터부(121a)](일함수: 약 4.1eV 내지 4.6eV)일 경우, 도체[제2 버퍼 전극(162a) 또는 제1 버퍼 전극(161a)]와 접해 있는 n형 불순물부의 에너지 밴드가 상승할수록 접해있는 도체(제2 버퍼 전극(162a) 또는 제1 버퍼 전극(161a)로의 전자 이동이 용이하므로, 제2 버퍼 전극(162a)과 제1 버퍼 전극(161a)는 n형 불순물부의 일함수보다 같거나 작다. In addition, when the semiconductor is in contact with the n-type impurity portion (rear
따라서, p형 불순물부와 접해 있을 경우, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 약 5.0eV 내지 6.4eV일 수 있고, 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.Therefore, when the p-type impurity portion is in contact, the first and
또한, n형 불순물부와 접해 있을 경우, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 약 3.7eV 내지 4.3eV일 수 있고, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.In addition, when the n-type impurity portion is in contact with each other, the first and
이때, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)의 두께는 기판(110)의 후면에 위치하므로, 1㎚ 내지 100㎚일 수 있다.In this case, since the thicknesses of the first and
본 예에서, 제1 버퍼 전극(161a)와 제2 버퍼 전극(162a)은 서로 다른 도전성 타입의 불순물부[예, p형 에미터부(121a)와 n형 후면 전계부(172a) 또는 n형 에미터부(121a)와 p형 후면 전계부(172a)]와 접해 있으므로, 본 예에서, 제1 버퍼 전극(161a)과 제2 버퍼 전극(162a)은 서로 다른 일함수를 갖고 있고 서로 다른 재료로 이루어져 있다.In this example, the
이와 같은 복수의 제1 버퍼 전극(161a)와 복수의 제2 버퍼 전극(162a)에 의해 각각 복수의 에미터부(121a)와 복수의 후면 전계부(172a)와 복수의 제1 버퍼 전극(161a)와 복수의 제2 버퍼 전극(162a)사이의 오믹 콘택(ohmic contact)이 형성되어 이들 간의 전도도가 향상되고, 이로 인해, 복수의 에미터부(121a)와 복수의 후면 전계부(172a)로부터 복수의 제1 버퍼 전극(161a)와 복수의 제2 버퍼 전극(162a)로 각각 이동하는 전하의 이동량이 향상된다.By the plurality of
제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)이 금속을 함유하고 있으므로 기판(110)을 통과한 빛을 기판(110)쪽으로 반사시킨다.Since the first and
복수의 에미터부(121a) 위에 위치한 복수의 제1 전극(141a) 및 복수의 후면 전계부(172a) 위에 위치한 복수의 제2 전극(151a)는 형성 위치와 개수만 상이할 뿐, 도 1 및 도 2의 전면 전극부(140)와 후면 전극(151)과 동일한 기능을 수행한다. The plurality of
따라서 복수의 에미터부(121a) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(141a)은 각 에미터부(121a)를 따라서 뻗어 있고, 복수의 후면 전계부(172a) 위에 위치하는 복수의 제2 전극(151a)은 각 후면 전계부(172a)를 따라서 뻗어 있다. Accordingly, the plurality of
따라서, 복수의 제1 및 제2 전극(141a, 151a)은 각각 복수의 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)을 통해 복수의 에미터부(121a)와 복수의 후면 전계부(172a)와 전기적으로 연결된다.Accordingly, the plurality of first and
이로 인해, 각 제1 전극(141a)은 해당 에미터부(121a) 쪽으로 이동하여 제1 버퍼 전극(161a)을 통해 전송되는 전하, 예를 들어, 정공을 수집하고, 각 제2 전극(151a)은 해당 후면 전계부(172a) 쪽으로 이동하여 제2 버퍼 전극(162a)을 통해 전송되는 전하, 예를 들어, 전자를 수집한다.As a result, each of the
복수의 제1 및 제2 전극(141a, 151a)은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 금속 물질을 함유하고 있지만, 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 물질 또는 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. The plurality of first and
이처럼, 복수의 제1 및 제2 전극(141a, 151a)이 금속 물질로 이루어져 있으므로, 복수의 제1 및 제2 전극(141a, 151a)은 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)을 각각 통과한 빛을 기판(110) 쪽으로 반사시킨다.As described above, since the plurality of first and
제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)이 유사하게 금속 물질을 함유하고 있고 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)로부터의 전하를 수집하여 외부 장치로 출력할 수 있으므로, 본 예와 달리, 필요에 따라 제1 및 제2 전극(141a, 151a)은 생략 가능하다. Since the first and
제1 및 제2 전극(141a, 151a)이 생략될 경우, 태양 전지(12)의 제조 비용과 제조 시간이 단축되며, 제1 및 제2 전극(141a, 151a)이 존재할 경우, 전도도가 향상되어 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)로부터 외부 장치로 각각 출력되는 전하의 양이 증가하고 제1 및 제 버퍼 전극(161a 162a)을 산소나 오염 물질로부터 보호할 수 있다.When the first and
도 8 및 도 9에서, 복수의 에미터부(121a) 위에 위치하는 복수의 제1 버퍼 전극(161a)과 복수의 제1 전극(141a) 그리고 복수의 후면 전계부(172a) 위에 위치하는 복수의 제2 버퍼 전극(162a)과 복수의 제2 전극(151a)은 각각 복수의 에미터부(121a)와 복수의 후면 전계부(172a)의 일부 위에 일치한다. 따라서, 각 제1 버퍼 전극(161a)과 각 제1 전극(141a) 중 적어도 하나는 하부에 위치한 각 에미터부(121a)의 상부면 전체에 위치하여 해당 에미터부(121a)와 동일한 평면 형상을 가질 수 있다.8 and 9, a plurality of
또한, 각 제2 버퍼 전극(162a)과 각 제2 전극(151a) 중 적어도 하나 역시 하부에 위치한 각 후면 전계부(172a)의 상부면 전체에 위치하여 해당 후면 전계부(172a)와 동일한 평면 형상을 가질 수 있다.In addition, at least one of each of the
추가로, 각 제1 버퍼 전극(161a)과 각 제1 전극(141a) 그리고 각 제2 버퍼 전극(162a)과 각 제2 전극(151a) 또한 서로 동일한 평면 형상을 가질 수 있다.In addition, each of the
이럴 경우, 하부막과 상부막 간의 접촉 면적이 증가하여 접촉 저항이 감소하므로, 하부막과 상부막 간의 전도도가 향상된다.In this case, since the contact area is reduced by increasing the contact area between the lower layer and the upper layer, the conductivity between the lower layer and the upper layer is improved.
또한, 도 8 및 도 9은 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)의 폭은 동일하지만, 이와는 달리, 서로 다를 수 있다.8 and 9, the widths of the
예를 들어, 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a) 중 하나인 p형 불순물부의 폭이 클 경우, 전자보다 느린 이동 속도를 갖는 정공의 수집량이 증가하여, 전자와 정공의 이동 속도 차이로 인한 문제가 줄어들거나 방지된다.For example, when the width of the p-type impurity portion, which is one of the
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지(12)는 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)에 의한 효과 이외에도, 빛이 입사되는 기판(110)의 전면에 전극이 위치하지 않으므로 태양 전지(12)의 입사 면적이 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)보다 증가한다. 이로 인해, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하므로, 태양 전지(12)의 효율은 더욱 향상된다.In the
또한, 도 1 및 도 2의 태양 전지(11)와 유사하게 반도체인 에미터부(121a) 및 후면 전계부(172a)와 접해 있는 도체의 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)에 의해, 에미터부(121a) 및 후면 전계부(172a)로부터 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)로 이동하는 전하의 양이 증가하므로, 태양 전지(12)의 효율은 더욱더 향상된다.In addition, similar to the
다음, 도 10a 내지 도 10o를 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지(12)를 제조하는 방법의 한 예를 설명한다. 이때, 도 7a 내지 도 7f와 비교할 때, 동일한 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. Next, an example of a method of manufacturing the
도 10a를 참고로 하면, 도 7a에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면에 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 이루어진 식각 방지막(60)을 적층한 후, 식각 방지막(60)을 마스크로 하여, 식각 방지막(60)이 형성되지 않은 기판(110)의 전면을 식각하여, 텍스처링 면을 형성한 후 식각 방지막(60)을 제거한다. Referring to FIG. 10A, as shown in FIG. 7A, an
그런 다음, 도 10b에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면과 기판(110)의 후면에 진성 비정질 실리콘으로 이루어진 전면 보호부(191)과 제1 후면 보호막(922)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 10B, a front
다음, 도 10c에 도시한 것처럼, PECVD 등을 이용하여 전면 보호부(191) 및 제1 후면 보호막(922) 위에 5가 원소의 불순물[도펀트(dopant)]을 이용하여 기판(110)보다 높은 불순물 도핑 농도를 갖는 비정질 실리콘층을 형성하여 전면 전계부(171)와 후면 전계부(172a)를 형성한다. 이때, 전면 전계부(171)와 후면 전계부(172a)의 형성 순서는 변경 가능하다. Next, as shown in FIG. 10C, an impurity higher than the
다음, 도 10d에 도시한 것처럼, 식각 방지막(61)을 후면 전계부(172a) 위에 형성한 후 식각 방지막(61)을 선택적으로 패터닝(patterning)하여 후면 전계부(172a)의 원하는 부분에 식각 방지막(61)을 위치시킨 후, 도 10e에 도시한 것처럼, 습식 에칭법이나 건식 에칭법 등을 이용하여 식각 방지막(61)을 마스크로 하여 노출된 후면 전계부(172a)와 그 하부에 위치하는 제1 후면 보호막(922) 부분을 차례로 제거한다. 이로 인해, 복수의 제2 후면 보호 부분(1922)을 형성하고, 그 위에 위치하는 복수의 후면 전계부(172a)가 완성된다. 이때, 기판(110)의 전면에 형성된 막들을 보호하기 위해, 기판(110)의 전면 전계부(171) 위에도 실리콘 산화물(SiOx) 등으로 이루어진 식각 방지막이 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 10D, the
다음, 도 10f에 도시한 것처럼, PECVD 등으로 노출된 기판(110)의 후면 위 그리고 복수의 후면 전계부(172a) 위에 놓여 있는 식각 방지막(61) 위에 제1 후면 보호막(922)와 동일한 물질인 진성 비절징 실리콘으로 제2 후면 보호막(921)을 형성하고, 그 위에 차례로, 비정실 실리콘으로 이루어지고 3가 원소의 불순물을 함유하는 에미터부(121a)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 10F, the same material as that of the first
다음, 도 10g를 참고로 하여, 식각 방지막(62)을 에미터부(121a) 위에 형성한 후 선택적으로 패터닝하여 원하는 위치에 식각 방지막(62)을 위치시킨다. 그런 다음, 도 10h에 도시한 것처럼, 습식 에칭법이나 건식 에칭법 등을 이용하여 식각 방지막(62)을 마스크로 하여 노출된 에미터부(121a) 부분과 그 하부에 위치하는 제2 후면 보호막(921) 부분을 제거한 후, 식각 방지막(61, 62)도 제거한다. 이때, 에미터부(121a)과 제2 후면 보호막(921)을 제거하는 방법과 식각 방지막(61, 62)을 제거하는 방법을 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 동일한 방법을 이용하여 에미터부(121a) 및 제2 후면 보호막(921)과 식각 방지막(61, 62)을 제거할 경우, 이용되는 식각 물질이나 식각 시간 등과 같은 식각 조건을 조정하여 원하는 부분만 식각이 이루어지도록 한다. 이로 인해, 복수의 에미터부(121a)과 그 하부에 위치한 복수의 제1 후면 보호 부분(1921)을 완성한다.Next, referring to FIG. 10G, the
이와 같은 방법을 이용하여 복수의 에미터부(121a) 및 그 하부의 복수의 제1 후면 보호 부분(1921)과 복수의 후면 전계부(172a) 및 그 하부의 복수의 제2 후면 보호 부분(1922)가 형성될 때, 복수의 에미터부(121a) 및 그 하부의 복수의 제1 후면 보호 부분(1921)과 복수의 후면 전계부(172a) 및 그 하부의 복수의 제2 후면 보호 부분(1922)의 형성 순서는 변경 가능하다.By using such a method, the plurality of
다음, 도 10i에 도시한 것처럼, 노출된 기판(110)의 후면 위와 복수의 에미터부(121a) 및 복수의 후면 전계부(172a) 위에 실리콘 산화물(SiOx) 등으로 이루어진 성막 방지막(63)을 형성한 후, 도 10j에 도시한 것처럼, 사진 식각법 등을 이용하여 성막 방지막(63)을 선택적으로 제거하여 각 에미터부(121a)의 적어도 일부를 노출한다.Next, as shown in FIG. 10I, a film
다음, 도 10k을 참고로 하면, 스퍼터링법이나 증착법 등을 이용하여 제1 버퍼 전극막(160)을 형성한 후, 성막 방지막(63)과 그 위에 위치한 제1 버퍼 전극막(160)의 일부를 제거하여, 복수의 에미터부(121a) 위에 복수의 제1 버퍼 전극(161a)을 형성한다.Next, referring to FIG. 10K, after the first
다음, 도 10i 내지 도 10k에 도시한 것과 동일하게, 기판(110)의 후면에 성막 방지막(64)을 형성한 후, 성막 방지막(64)의 일부는 제거하여 복수의 후면 전계부(172a)의 적어도 일부를 드러낸 후, 제2 버퍼 전극막(도시하지 않음)을 형성한 후, 성막 방지막(64)과 그 하부의 제2 버퍼 전극막을 제거하여 복수의 후면 전계부(172a) 위에 복수의 제2 버퍼 전극(162a)을 형성한다(도 10m 내지 도 10n).Next, as shown in FIGS. 10I to 10K, after the
본 예에서, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 약 1㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다.In this example, the first and
이미 설명한 것처럼, 제1 및 제2 전면 버퍼 전극(161a, 162a)은 접해 있는 반도체, 즉 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)의 도전성 타입에 따라 각각 정해진 일함수를 갖는 물질로 이루어진다. As described above, the first and second
따라서 에미터부(121a)나 후면 전계부(172a)가 p형일 경우, 제1 버퍼 전극(161a)이나 제2 버퍼 전극(162a)은 에미터부(121a)나 후면 전계부(172a)의 일함수보다 같거나 큰 일함수, 예를 들어, 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖는다. 이를 위해, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.Therefore, when the
반면, 에미터부(121a)나 후면 전계부(172a)가 n형일 경우, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 에미터부(121a)나 후면 전계부(172a)의 일함수보다 같거나 작은 일함수, 예를 들어, 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖는다. 이를 위해, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.On the other hand, when the
이미 설명한 것처럼, 도체인 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162a)은 서로 다른 도전성 타입의 반도체[즉, 에미터부(121a)와 후면 전계부(172a)]와 접해 있으므로, 제1 및 제2 버퍼 전극(161a, 162)는 서로 다른 일함수를 갖고 있고, 또한 서로 다른 도체(재료)로 이루어진다.As described above, the first and
다음, 도 10o에 도시한 것처럼, 복수의 제1 버퍼 전극(161a)과 복수의 제2 버퍼 전극(162a) 위에 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여 전극 페이스트(paste)를 도포한 후, 열처리하여 복수의 제1 버퍼 전극(161a)을 따라 길게 연장하는 복수의 제1 전극(141a)과 복수의 제2 버퍼 전극(162a)을 따라 길게 연장하는 복수의 제2 전극(151a)을 형성한다. 이때, 전극 페이스트는 은(Ag)이나 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유한다. Next, as shown in FIG. 10O, an electrode paste is applied on the plurality of
그런 다음, 기판(110)의 전면에 위치하는 전면 전계부(171) 위에 PECVD나 스퍼터링법 등을 이용하여 반사 방지부(130)를 형성하여 태양 전지(12)를 완성한다(도 8 및 도 9). Then, the
다른 예에서, 기판(110)의 전면 전계부(171) 위에 절연막인 식각 방지막이 위치할 경우, 이를 제거한 후 반사 방지부(130)를 형성한다. 이와 같이, 기판(110)의 전면 위에 절연막에 위치할 경우, 기판(110)의 후면 위에 위치한 구성요소들을 형성하기 위해 행해진 공정들로부터 기판(110)의 전면에 위치한 전면 보호부(191)와 전면 전계부(171)이 보호되므로, 전면 전계부(171)와 전면 보호부(191)의 열화 현상 등이 방지되고, 이로 인해, 전면 전계부(171)와 전면 부호부(191)의 막 특성이 유리하게 유지된다. In another example, when the etch stop layer, which is an insulating layer, is disposed on the front
본 예와 달리, 반사 방지부(130)는 형성 순서를 필요에 따라 변경 가능하다.Unlike the present example, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
110: 기판 121, 121a: 에미터부
130: 반사 방지부 140: 전면 전극부,
142: 전면 버스바 141, 141a, 151, 151a: 전극
161, 162, 161a, 162a: 버퍼 전극 171, 172, 172a: 전계부
191: 전면 보호부 192, 192a: 후면 보호부
1921, 1922: 후면 보호 부분110:
130: antireflection portion 140: front electrode portion,
142:
161, 162, 161a, and 162a:
191:
1921, 1922: rear protective part
Claims (27)
상기 기판 위에 위치하고, p형 또는 n형의 도전성 타입을 갖고 비결정질 반도체로 이루어진 적어도 하나의 불순물부, 그리고
상기 적어도 하나의 불순물부 위에 위치하고 도전성 물질로 이루어진 적어도 하나의 버퍼 전극
을 포함하고,
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 상기 적어도 하나의 불순물과 같거나 큰 일함수를 갖고, 상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 상기 불순물과 같거나 작은 일함수를 갖는
태양 전지.a substrate having a conductivity type of p-type or n-type and composed of a crystalline semiconductor,
At least one impurity portion disposed on the substrate and having a p-type or n-type conductivity type and composed of an amorphous semiconductor, and
At least one buffer electrode disposed on the at least one impurity portion and made of a conductive material
Including,
When the at least one impurity portion is p-type, the at least one buffer electrode has a work function equal to or greater than the at least one impurity, and when the at least one impurity portion is n-type, the at least one buffer electrode is the impurity Has a work function equal to or less than
Solar cells.
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖는 태양 전지.In claim 1,
When the at least one impurity portion is p-type, the at least one buffer electrode has a work function of 5.0eV to 6.4eV.
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면 위에 위치할 경우, 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 또는 텅스턴(W) 산화물로 이루어진 태양 전지.The method of claim 1 or 2,
When the at least one impurity portion is p-type, when the at least one buffer electrode is positioned on the incident surface of the substrate to which light is incident, copper (Cu) oxide, nickel (Ni) oxide, or tungsten (W) oxide Consisting of solar cells.
상기 적어도 하나의 불순물부가 p형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 면 위에 위치할 경우, 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어져 있는 태양 전지.The method of claim 1 or 2,
When the at least one impurity portion is p-type, when the at least one buffer electrode is located on the surface of the substrate opposite to the incident surface of the substrate to which light is incident, gold (Au), nickel (Ni), A solar cell comprising at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W) and oxides thereof.
상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖는 태양 전지.In claim 1,
When the at least one impurity portion is n-type, the at least one buffer electrode has a work function of 3.7eV to 4.3eV.
상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면 위에 위치하면, 마그네슘(Mg) 산화물 또는 티타늄(Ti) 산화물로 이루어진 태양 전지.The method of claim 1 or 5,
When the at least one impurity portion is n-type, when the at least one buffer electrode is located on the incident surface of the substrate to which light is incident, the solar cell made of magnesium (Mg) oxide or titanium (Ti) oxide.
상기 적어도 하나의 불순물부가 n형일 경우, 상기 적어도 하나의 버퍼 전극이 빛이 입사되는 상기 기판의 입사면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 면 위에 위치하면 상기 적어도 하나의 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진 태양 전지.The method of claim 1 or 5,
When the at least one impurity portion is n-type, when the at least one buffer electrode is positioned on the surface of the substrate opposite to the incident surface of the substrate on which light is incident, the at least one buffer electrode is magnesium (Mg), At least one solar cell selected from the group consisting of silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti) and oxides thereof.
상기 기판의 제1 면 위에 위치하며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 상기 제2 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 에미터부,
상기 기판의 상기 제1 면위에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 전계부,
상기 에미터부 위에 위치하고 제1 도체로 이루어진 제1 버퍼 전극, 그리고
상기 전계부 위에 위치하고 제2 도체로 이루어진 제2 버퍼 전극
을 포함하고,
상기 제1 도체와 상기 제2 도체는 서로 다른 일함수를 갖는
태양 전지.A substrate having a first conductivity type and composed of a semiconductor,
An emitter portion disposed on a first surface of the substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and composed of a semiconductor;
An electric field unit located on the first surface of the substrate and having the first conductivity type and made of a semiconductor;
A first buffer electrode positioned on the emitter portion and formed of a first conductor, and
A second buffer electrode on the electric field part and formed of a second conductor
Including,
The first conductor and the second conductor have different work functions
Solar cells.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 도체는 상기 에미터부의 페르미 준위를 감소시키는 재료로 이루어져 있고,
상기 제2 도체는 상기 전계부의 페르미 준위를 증가시키는 재료로 이루어져 있는 태양 전지. 9. The method of claim 8,
When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first conductor is made of a material for reducing the Fermi level of the emitter portion,
And the second conductor is made of a material that increases the Fermi level of the electric field.
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 도체는 상기 에미터부의 페르미 준위를 증가시키는 재료로 이루어져 있고, 상기 제2 도체는 상기 전계부의 페르미 준위를 감소시키는 재료로 이루어져 있는 태양 전지.9. The method of claim 8,
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first conductor is made of a material that increases the Fermi level of the emitter portion, and the second conductor is a Fermi level of the electric field portion. Solar cell consisting of reducing material.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 상기 에미터부의 일함수와 같거나 큰 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 상기 전계부의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고 있고,
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 상기 에미터부의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 상기 전계부의 일함수와 같거나 큰 일함수를 갖는
태양 전지.9. The method of claim 8,
When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode has a work function equal to or greater than the work function of the emitter part, and the second buffer electrode is formed in the electric field part. Have a work function equal to or less than the work function,
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode has a work function equal to or less than the work function of the emitter part, and the second buffer electrode is formed in the electric field part. Have a work function equal to or greater than the work function
Solar cells.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 가지며,
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖는
태양 전지.In claim 11,
When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode has a work function of 5.0 eV to 6.4 eV, and the second buffer electrode is one of 3.7 eV to 4.3 eV. Has a function,
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode has a work function of 3.7 eV to 4.3 eV, and the second buffer electrode has a work of 5.0 eV to 6.4 eV. Having a function
Solar cells.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 또는 텅스턴(W) 산화물로 이루어지고, 상기 제2 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진 태양 전지.In claim 11 or 12
When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode is made of copper (Cu) oxide, nickel (Ni) oxide, or tungsten (W) oxide, and The second buffer electrode is at least one solar cell selected from the group consisting of magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti) and oxides thereof.
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 마그네슘(Mg) 산화물 또는 티타늄(Ti) 산화물로 이루어지고, 상기 2 버퍼 전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지는 태양 전지.In claim 11 or 12
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode is made of magnesium (Mg) oxide or titanium (Ti) oxide, and the second buffer electrode is gold (Au). At least one selected from the group consisting of nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W) and oxides thereof.
상기 제1 버퍼 전극과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 제1 전극과 상기 제2 버퍼 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 더 포함하는 태양 전지.9. The method of claim 8,
The solar cell of claim 1, further comprising a plurality of first electrodes electrically connected to the first buffer electrode and a second electrode electrically connected to the second buffer electrode.
상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함하는 태양 전지.16. The method of claim 15,
The solar cell of claim 1, further comprising an anti-reflective portion positioned on the second surface of the substrate opposite to the first surface of the substrate.
상기 반사 방지부는 투명한 도전성 물질로 이루어진 태양 전지.17. The method of claim 16,
The anti-reflection portion is a solar cell made of a transparent conductive material.
상기 기판은 결정질 반도체로 이루어져 있고, 상기 에미터부와 상기 전계부는 비결정질 반도체로 이루어져 있는 태양 전지.9. The method of claim 8,
The substrate is a crystalline semiconductor, the emitter portion and the electric field portion is a solar cell of the amorphous semiconductor.
상기 기판의 상기 제1 면은 빛이 입사되는 입사면의 반대편에 위치하는 태양 전지.9. The method of claim 8,
And the first surface of the substrate is opposite to the incident surface to which light is incident.
상기 기판의 면 위에 위치하며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 상기 제2 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 복수의 에미터부,
상기 기판의 상기 면 위에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입을 갖고 반도체로 이루어진 복수의 전계부,
상기 복수의 에미터부 위에 위치하고 제1 도체로 이루어진 복수의 제1 버퍼 전극, 그리고
상기 복수의 전계부 위에 위치하고 상기 제1 도체와 다른 제2 도체로 이루어진 복수의 제2 버퍼 전극
을 포함하는
태양 전지.A substrate having a first conductivity type and composed of a semiconductor,
A plurality of emitter portions disposed on a surface of the substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and composed of a semiconductor;
A plurality of electric field parts disposed on the surface of the substrate and having the first conductivity type and made of a semiconductor;
A plurality of first buffer electrodes disposed on the plurality of emitter portions and formed of a first conductor, and
A plurality of second buffer electrodes disposed on the plurality of electric fields and formed of a second conductor different from the first conductor;
Containing
Solar cells.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 에미터부 각각의 일함수와 같거나 큰 일함수를 갖고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 전계부 각각의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고 있고,
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 에미터부 각각의 일함수와 같거나 작은 일함수를 갖고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극 각각은 상기 복수의 전계부 각각의 일함수와 같거나 큰 일함수를 갖는
태양 전지.20. The method of claim 20,
When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, each of the plurality of first buffer electrodes has a work function equal to or greater than a work function of each of the plurality of emitter portions, and the plurality of Each of the second buffer electrodes has a work function equal to or less than a work function of each of the plurality of electric fields,
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, each of the plurality of first buffer electrodes has a work function equal to or less than a work function of each of the plurality of emitter portions, and the plurality of Each of the second buffer electrodes has a work function equal to or greater than a work function of each of the plurality of electric fields.
Solar cells.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 가지며,
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 제1 버퍼 전극은 3.7eV 내지 4.3eV의 일함수를 갖고, 상기 제2 버퍼 전극은 5.0eV 내지 6.4eV의 일함수를 갖는
태양 전지.22. The method of claim 21,
When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first buffer electrode has a work function of 5.0 eV to 6.4 eV, and the second buffer electrode is one of 3.7 eV to 4.3 eV. Has a function,
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the first buffer electrode has a work function of 3.7 eV to 4.3 eV, and the second buffer electrode has a work of 5.0 eV to 6.4 eV. Having a function
Solar cells.
상기 제1 도전성 타입이 n형이고, 상기 제2 도전성 타입이 p형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진 태양 전지.In claim 21 or 22
When the first conductivity type is n type and the second conductivity type is p type, the plurality of first buffer electrodes may include gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), and copper ( Cu), tungsten (W), and at least one selected from the group consisting of oxides, and the plurality of second buffer electrodes include magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), and At least one solar cell selected from the group consisting of oxides thereof.
상기 제1 도전성 타입이 p형이고, 상기 제2 도전성 타입이 n형일 경우, 상기 복수의 제1 버퍼 전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 상기 복수의 제2 버퍼 전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스턴(W) 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진 태양 전지.The method of claim 21 or 22,
When the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the plurality of first buffer electrodes may include magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), and the like. At least one selected from the group consisting of oxides, wherein the plurality of second buffer electrodes are gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W) and At least one solar cell selected from the group consisting of oxides thereof.
상기 복수의 제1 버퍼 전극 위에 위치하는 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 버퍼 전극 위에 위치하는 복수의 제2 전극을 더 포함하는 태양 전지.20. The method of claim 20,
And a plurality of first electrodes positioned on the plurality of first buffer electrodes and a plurality of second electrodes positioned on the plurality of second buffer electrodes.
상기 기판은 결정질 반도체로 이루어지고, 상기 복수의 에미터부와 상기 복수의 전계부는 비결정질 반도체로 이루어지는 태양 전지.20. The method of claim 20,
The substrate is a crystalline semiconductor, and the plurality of emitter portions and the plurality of electric field portions are formed of an amorphous semiconductor.
상기 기판의 상기 면은 빛이 입사되는 상기 기판의 면의 반대편에 위치한 태양 전지. 20. The method of claim 20,
And the face of the substrate is opposite the face of the substrate to which light is incident.
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