KR20120073541A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 상기 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있는 에미터부, 상기 에미터부와 연결되어 있고, 서로 이격되어 나란히 뻗어 있는 복수의 제1 전극, 상기 복수의 제1 전극과 교차하는 방향으로 서로 이격되어 뻗어 있고, 상기 에미터부보다 높은 불순물 도핑 농도를 가지며 상기 에미터부의 표면으로부터 돌출되어 있는 복수의 반도체 전극, 그리고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다. 이로 인해, 에미터부보다 작은 면저항값을 갖는 복수의 반도체 전극에 의해 전하의 수집량이 증가하여 태양 전지의 효율이 향상된다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
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.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍의 전자와 정공은 p-n 접합에 의해 각각 해당 방향, 즉, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있는 에미터부, 상기 에미터부와 연결되어 있고, 서로 이격되어 나란히 뻗어 있는 복수의 제1 전극, 상기 복수의 제1 전극과 교차하는 방향으로 서로 이격되어 뻗어 있고, 상기 에미터부보다 높은 불순물 도핑 농도를 가지며 상기 에미터부의 표면으로부터 돌출되어 있는 복수의 반도체 전극, 그리고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다.
상기 복수의 반도체 전극은 200개 내지 245개일 수 있다.
상기 복수의 반도체 전극은 각각 30㎛ 내지 50㎛의 폭을 가질 수 있다.
인접한 두 반도체 전극간의 간격은 0.6㎜ 내지 0.7㎜일 수 있다.
상기 기판의 전면 전체면에 대한 상기 복수의 반도체 전극의 형성 비율은 4% 내지 8%인 것이 좋다.
상기 복수의 반도체 전극은 상기 복수의 제1 전극과 교차하는 복수의 접촉부에서 복수의 제1 전극과 접촉하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 접촉부는 23,500개 내지 40,000개일 수 있다.
상기 에미터부는 상기 복수의 반도체 전극 각각보다 큰 면저항값을 가질 수 있다.
상기 에미터부는 90Ω/sq. 내지 140Ω/sq.의 면저항값을 갖고, 상기 각 반도체 전극은 10Ω/sq. 내지 30Ω/sq.의 면저항값을 가질 수 있다.
상기 에미터부는 4×1019/㎤ 내지 6×1019/㎤의 불순물 도핑 농도를 갖고, 상기 각 반도체 전극은 9×1019/㎤ 내지 4×1020/㎤의 불순물 도핑 농도를 가질 수 있다.상기 에미터부는 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 불순물 도핑 두께를 갖고, 상기 복수의 반도체 전극은 각각 0.6㎛ 내지 0.8㎛의 불순물 도핑 두께를 갖고 있을 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 에미터부와 상기 복수의 제1 전극에 연결되어 있는 버스바를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 반도체 전극은 상기 버스바와 동일한 방향으로 뻗어 있는 것이 좋다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 에미터부 위와 상기 복수의 반도체 전극 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함할 수 있다.
상기 반사 방지부는 상기 에미터부와 상기 버스 바 사이에 더 위치할 수 있다.
상기 반사 방지부는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
상기 반사 방지부는 2.0 내지 2.1의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 반사 방지부는 상기 에미터부와 상기 복수의 제1 전극 사이에 더 위치할 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 제2 전극과 접하는 상기 기판에 위치한 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 단계, 상기 에미터층을 선택적으로 식각하여 불순물 도핑 두께가 서로 상이한 에미터부와 복수의 반도체 전극을 형성하는 단계, 상기 반도체 전극과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 상기 에미터부와 연결되어있는 복수의 제1 전극과 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 에미터부는 상기 에미터층에서 상기 식각이 이루어진 부분이고, 상기 복수의 반도체 전극은 상기 에미터층에서 상기 식각이 이루어지지 않은 부분이다.
상기 에미터층은 10Ω/sq. 내지 30Ω/sq.의 면저항값을 가질 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 에미터부와 상기 복수의 반도체 전극 위에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 제1 전극 및 제2 전극 형성 단계는 상기 반사 방지막 위해 제1 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 패턴을 열처리하여 상기 제1 전극 패턴이 상기 반사 방지막을 관통하여 상기 에미터부 및 복수의 반도체 전극과 연결되는 복수의 제1 전극을 형성하는 단계를 포함한다
상기 복수의 제1 전극 및 제2 전극 형성 단계는 상기 복수의 제1 전극과 교차하고 상기 에미터부와 연결되어 있는 버스바를 더 형성할 수 있고, 상기 버스바는 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결된다.
이러한 특징에 따르면, 에미터부의 불순물 도핑 농도와 면저항값이 다른 복수의 반도체 전극으로 인해, 전하의 수집량을 증가하여 태양 전지의 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 에미터부의 일부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전면 전극부와 그 하부에 위치한 에미터부를 도시한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 태양 전지를 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8a와 도 8b 및 도 9a와 도 9b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 일부를 도시한 예들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 불순물 도핑부(impurity doped region)(121), 불순물 도핑부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 불순물 도핑부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 기판(110)의 전면의 반대쪽 면인 기판(110)의 면[이하, '후면(back surface)'이라 함]에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(BSF region)(172), 그리고 기판(110)의 후면 위에 위치하는 후면 전극부(150)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입을 갖고 있고 단결정 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑될 수 있다.
도 1 및 도 2와는 달리, 대안적인 예에서, 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 이 경우, 기판(110)의 전면 위에 위치한 불순물 도핑부(121)와 반사 방지부(130) 역시 요철면을 갖는다.
이와 같이, 기판(110)의 전면이 텍스처링되어 있을 경우, 기판(110)의 입사 면적이 증가하고 요철에 의한 복수 번의 반사 동작으로 빛 반사도가 감소하여, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하므로 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.불순물 도핑부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑된 영역으로, 빛이 입사되는 면, 즉, 기판(110)의 전면에 위치한다. 따라서 제2 도전성 타입의 불순물 도핑부(121)는 기판(110) 중 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 불순물 도핑부(121)는 서로 다른 불순물 도핑 두께를 갖는 제1 불순물 도핑부(1211)와 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 구비한다.
본 실시예에서, 제1 불순물 도핑부(1211)의 불순물 도핑 두께는 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 두께보다 작다. 이와 같이, 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)의 불순물 도핑 두께가 서로 상이하므로, 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)의 불순물 도핑 농도 역시 상이하다. 따라서, 제1 불순물 도핑부(1211)의 불순물 도핑 농도는 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 농도보다 작다.
따라서 제1 불순물 도핑부(1211)의 불순물 도핑 두께는 약 0.5㎛ 내지 약 0.7㎛일 수 있고, 각 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 두께는 약 0.6㎛ 내지 약 0.8㎛일 수 있다. 또한, 제1 불순물 도핑부 (1211)의 불순물 도핑 농도는 4×1019/㎤ 내지 6×1019/㎤일 수 있고, 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 농도는 9×1019/㎤ 내지 4×1020/㎤일 수 있다.
이처럼, 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)의 불순물 도핑 두께가 서로 상이하므로, 기판(110)의 표면에서부터 제1 불순물 도핑부(1211)와 상기 기판(110)과의 p-n 접합면(제1 접합면)까지의 최단 거리(즉, 두께)와 기판(110)의 표면에서부터 제2 불순물 도핑부(1212)와 기판(110)과의 p-n 접합면(제2 접합면)까지의 최단 거리(즉, 두께)는 서로 상이하다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 기판(110)의 표면에서부터 제1 접합면까지의 제1 최단 거리(d1)(두께)는 기판(110)의 표면에서부터 제2 접합면까지의 제2 최단 거리(d2)(두께)보다 짧다.
또한, 기판(110) 내에서 제1 접합면과 제2 접합면은 동일선 상에 위치하여, 기판(110)의 후면에서부터 제1 접합면까지의 제1 최단 거리와 기판(110)의 후면에서부터 제2 접합면까지의 제2 최단 거리는 동일하다. 이때, 기판(110)의 전면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 텍스처링 표면의 각 요철의 높이 차이로 인한 오차 범위 내에서 제1 최단 거리(d1)와 제2 최단 거리(d2)는 동일한 것으로 간주하다.
또한, 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)의 불순물 도핑 두께 차이로 인해, 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)의 면저항값(sheet resistance) 역시 서로 상이하다. 일반적으로 면저항값은 불순물 도핑 두께에 반비례하므로, 불순물 도핑 두께가 얇은 제1 불순물 도핑부(1211)의 면저항값이 제2 불순물 도핑부(1212)의 면저항값보다 크다. 예를 들어, 제1 불순물 도핑부(1211)의 면저항값은 약 90Ω/sq. 내지 약 140Ω/sq. 일 수 있고, 각 제2 불순물 도핑부(1212)의 면저항값은 약 10Ω/sq. 내지 약 30Ω/sq. 일 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시한 것처럼, 높은 불순물 도핑 농도를 갖는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)는 서로 이격되어 나란히 기판(110)의 정해진 한 방향을 따라 길게 뻗어 있다. 따라서 각 제2 불순물 도핑부(1212)는 스트라이프 형상을 갖고 있다.
각 제2 불순물 도핑부(1212)의 폭(W1)은 약 30㎛ 내지 약 50㎛이고, 인접한 두 제2 불순물 도핑부(1212) 간의 간격(W2)은 약 0.6㎜ 내지 약 0.7㎜ 이다. 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)의 개수는 약 200개 내지 약 245개일 수 있다. 이때, 기판(110)의 가로×세로의 크기는 약 156㎜×156㎜일 수 있다. 또한, 기판(110)의 전면 전체 평면의 약 4% 내지 8%에 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)가 위치한다.이로 인해, 기판(110)과 불순물 도핑부(121)와의 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자와 정공은 해당하는 방향, 즉, 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 불순물 도핑부(121)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 불순물 도핑부(121) 쪽으로 이동한다.
불순물 도핑부(121)는 기판(110), 즉, 기판(110)의 제1 도전성 부분과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 불순물 도핑부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)의 후면 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 불순물 도핑부(121)쪽으로 이동한다.
불순물 도핑부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 불순물 도핑부(121)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이와 같이, 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 불순물 도핑부(121)와의 p-n 접합에 의해 전자와 정공의 이동이 이루어질 때, 불순물 도핑부(121)의 위치에 따라 면저항값과 불순물 도핑 농도가 서로 상이한 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)에 의해, 전하의 이동 방향과 불순물에 의한 전하의 손실량이 달라지게 된다.
즉, 일반적으로 불순물 도핑부(121)의 면저항값이 높은 부분을 통해 이동할 때보다 면저항값이 낮을 부분을 통해 이동할 때, 전하의 이동은 보다 용이하게 행해지고, 또한, 불순물 도핑부(121)의 불순물 도핑 농도가 증가할 수록 해당 부분의 전도도는 증가하게 된다.
따라서, 본 예와 같이, 해당 전하(예, 전자)가 불순물 도핑부(121)로 이동할 경우, 높은 면저항값을 갖는 제1 불순물 도핑부(1211)에 위치한 전하는 자신보다 낮은 면저항값을 갖고 있고 자신이 위치한 곳에서부터 가까운 곳에 위치하는 제2 불순물 도핑부(1212)으로 이동하게 된다. 이때, 제1 불순물 도핑부(1211)의 불순물 도핑 농도가 제2 불순물 도핑부(1212)에 비해 작기 때문에, 제1 불순물 도핑부(1211)에서 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동하는 도중 불순물에 의해 전하가 손실되는 양은 제2 불순물 도핑부(1212)을 통해 이동할 때보다 크게 줄어든다.
이와 같이, 제1 불순물 도핑부(1211)에 위치한 전하들이 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동하면 이 제2 불순물 도핑부(1212)의 전도도는 제1 불순물 도핑부(1211)보다 크기 때문에, 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동한 전하는 해당 방향으로 뻗어 있는 제2 불순물 도핑부(1212)를 따라 이동하게 된다. 따라서 제2 불순물 도핑부(1212)는 전하를 전송하는 반도체 전극(semiconductor electrode)으로서 작용한다.
따라서, 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)는 기판(110)과 p-n 접합을 형성하고, 이들 불순물 도핑부(1211, 1212) 중에서 제1 불순물 도핑부(1211)는 발생한 전하를 전면 전극부(140)이나 제2 불순물 도핑부(1212) 쪽으로 이동시키고 전하를 출력하는 전면 전극부(140)와 연결되어 있으므로 에미터부(emitter)로서 기능하고, 제2 불순물 도핑부(1212)는 이미 설명한 것처럼 반도체 전극으로서 기능하다.
이때, 제1 불순물 도핑부(1211)의 일부는 전면 전극부(140)와 접해 있고, 이 전면전극부(140)은 금속을 함유하고 있으므로, 전면 전극부(140)의 전도도는 제1 불순물 도핑부(1211)뿐만 아니라 제2 불순물 도핑부(1212)보다도 훨씬 크다. 따라서, 전면 전극부(140)와 접하고 있는 제1 불순물 도핑부(1211)에 위치하는 전하나 전면 전극부(140)와 인접하게 위치하고 있는 전하는 전면 전극부(140) 쪽으로 이동하게 된다.
이와 같이, 제2 불순물 도핑부(1212)의 형성으로 인해, 전하는 전면 전극부(140)와 접해 있는 인접한 제1 불순물 도핑부(1211)뿐만 아니라 인접한 제2 불순물 도핑부(1212)로도 이동하게 되고, 이로 인해, 전하의 이동 거리는 감소하게 된다. 따라서, 해당 도핑부(1211, 1212)로 이동 도중 손실되는 전하량이 감소하고, 결국 전면 전극부(140)로 전송되는 전하의 양이 증가하게 된다.
제1 불순물 도핑부(1211)의 면저항값이 약 140Ω/sq. 이하이거나 제1 불순물 도핑부(1211)의 불순물 도핑 두께가 약 0.5㎛ 이상일 경우, 그 위에 위치한 전면 전극부(140)가 제1 불순물 도핑부(1211)를 관통하여 기판(110)과 접촉하는 션트(shunt) 불량을 방지하고, 제1 불순물 도핑부(1211)의 면저항값이 약 90Ω/sq. 이상이거나 제1 불순물 도핑부(1211)의 불순물 도핑 두께가 약 0.7㎛ 이하일 경우, 제1 불순물 도핑부(1211) 자체에서 흡수되는 빛의 양을 좀더 감소시켜 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 증가시키고, 불순물에 의한 전하 손실을 좀더 감소시킨다.
또한, 제2 불순물 도핑부(1212)의 면저항값이 약 30Ω/sq. 이하이거나 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 두께가 약 0.6㎛ 이상일 경우, 제2 불순물 도핑부(1212)의 전도도가 좀더 안정적으로 확보되어 전하의 이동량을 좀더 증가시킬 수 있고, 제2 불순물 도핑부(1212)의 면저항값이 약 10Ω/sq. 이상이거나 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 두께가 약 0.8㎛ 이하일 경우, 제2 불순물 도핑부(1212) 자체에서 흡수되는 빛의 양을 감소시켜, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가된다.
복수의 제2 불순물 도핑부(1212)의 개수는 200개 이상일 경우, 반도체 전극으로 기능하는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 이용함에 따른 전하 전송율 향상이 좀더 안정적으로 얻어지고, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)의 개수는 245개 이하일 경우, 불순물 도핑부(121)의 고농도 도핑 영역의 증가로 인한 전하의 재결합율을 크게 증가시키지 않고 반도체 전극을 이용한 전하 전송 효율을 안정적으로 얻는다.
또한, 기판(110)의 전면 전체면에 대한 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)의 형성 면적 비율이 약 4% 이상일 경우, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 반도체 전극으로 이용함에 따른 전하 전송율 향상이 좀더 안정적으로 얻어지고, 또한, 기판(110)의 전면 전체면에 대한 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)의 형성 면적 비율이 약 8% 이하일 경우, 불순물 도핑부(121)의 고농도 도핑 영역의 증가로 인한 전하의 재결합율을 크게 증가시키지 않고 반도체 전극을 이용한 전하 전송 효율을 안정적으로 얻는다.
불순물 도핑부(121) 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.
이러한 반사 방지부(130)는 투명하고 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있고, 약 70㎚ 내지 약 80㎚의 두께를 가지며, 약 2.0 내지 2.1의 굴절률을 가질 수 있다.
반사 방지부(130)의 굴절률이 2.0 이상일 경우, 빛의 반사도가 감소되면서 반사 방지부(130) 자체에서 흡수되는 빛의 양이 좀더 감소되고, 반사 방지부(130)의 굴절률이 2.1 이하일 경우, 반사 방지부(130)의 반사도가 좀더 감소한다.
또한, 본 예에서, 반사 방지부(130)의 굴절률(2.0 내지 2.1)은 공기의 굴절률(약 1)과 기판(110)의 굴절률(약 3.5) 사이의 값을 갖고 있다. 따라서, 공기에서부터 기판(110) 쪽으로의 굴절률 변화가 순차적으로 증가하므로, 이러한 굴절률 변화에 의해 빛의 반사도는 더욱 감소하여 기판(110)으로 입사하는 빛의 양은 더 증가한다.
또한, 반사 방지부(130)의 두께가 약 70㎚ 이상일 경우, 좀더 효율적인 빛의 반사 방지 효과가 얻어진다. 반사 방지부(130)의 두께가 약 80㎚ 이하일 경우, 반사 방지부(130) 자체에서 흡수되는 빛의 양을 감소시켜 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가되며, 태양 전지(11)의 제조 공정 시 전면 전극부(140)가 좀더 안정적이고 용이하게 반사 방지부(130)를 관통하여, 전면 전극부(140)와 불순물 도핑부(121)가 좀더 안정적으로 연결된다.
반사 방지부(130)는 또한 함유된 수소(H)를 이용하여 기판(110)의 표면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸고, 이로 인해 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)을 실행한다. 따라서, 반사 방지부(130)의 패시베이션 기능에 의해 결함에 의한 손실되는 전하의 양이 줄어든다.
도 1 및 도 2에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.
또한, 이미 설명한 것처럼, 본 실시예의 불순물 도핑부(121)는 서로 다른 면저항값을 갖는 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)를 구비하고 있다.
이러한 구조를 얻기 위해, 본 예에서는 식각 공정을 이용하여 불순물 도핑 농도와 불순물 도핑 두께가 서로 상이한 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)를 형성한다. 예를 들어, 기판(110) 내부에 인(P)이나 붕소(B)와 같은 n형 또는 p형의 불순물을 기판(110) 내부로 확산시켜 에미터층을 형성한 후, 에미터층의 일부를 식각으로 제거하여 위치에 따라 면저항값(불순물 도핑 두께)이 상이한 제1 불순물 도핑부(1211)과 제2 불순물 도핑부(1212)를 형성할 수 있다.
이 경우, p-n 접합면에서부터 기판(110)의 표면 쪽으로 갈수록 불순물 도핑 농도가 증가하므로, 비활성 불순물의 농도 역시 기판(110)의 표면 쪽으로 갈수록 증가한다. 따라서 기판(110)의 표면 및 그 근처에 이러한 비활성 불순물들이 모여 있고, 이들 비활성 불순물들은 기판(110)의 표면 및 그 근처에서 데드 영역(dead layer)을 형성한다. 이러한 데드 영역에 존재하는 비활성 불순물에 의해 전하의 손실이 발생한다. 본 예에서, 기판(110) 내부로 확산된 불순물이 정상적으로 기판(110)의 물질들, 예를 들어, 실리콘(Si) 등과 결합하지 못한(용해되지 않는) 불순물을 비활성 불순물이라 한다.
하지만 본 실시예의 경우 식각법을 이용하여 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211,1212)를 형성하므로, 기판(110)의 표면에서부터 원하는 만큼 에미터층을 제거하게 되고, 이러한 제거 공정에 의해 기판(110)의 표면 부분에 존재하는 데드 영역의 적어도 일부가 식각 공정 시 제거된다. 이처럼, 데드 영역이 제거됨에 따라, 데드 영역에 위치한 불술물로 인한 전하의 재결합율이 크게 줄어 전하의 손실량이 크게 감소하고, 또한 데드 영역의 적어도 일부가 제거되어 결함이 많이 제거된 제1 불순물 도핑부(1211) 위에 반사 방지부(130)가 위치하므로, 반사 방지부(130)에 의해 패시베이션 효과는 더욱 향상된다.
전면 전극부(140)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.
복수의 전면 전극(141)은 제1 불순물 도핑부(1211) 위에 위치하여, 제1 불순물 도핑부(1211)와 바로 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 따라서, 복수의 전면 전극(141) 하부에는 반사 방지부(130)가 존재하지 않는다.
이러한 복수의 전면 전극(141)은 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다.
본 예에서, 전면 전극(141)의 각 선폭(W3)은 약 50㎛ 내지 약 120㎛일 수 있고, 인접한 두 전면 전극(141) 간의 간격(W4)은 약 1.8㎜ 내지 약 2.5㎜일 수 있다.
각 전면 전극(141)의 선폭(W3)이 약 50㎛ 이상일 경우, 각 전면 전극(141)의 배선 저항이 좀더 감소하고 전도도가 좀더 안정적으로 확보되어 전하의 이동이 보다 안정적으로 행해지고, 전면 전극(141)의 공정이 좀더 용이해지고, 각 전면 전극(141)의 선폭(W3)이 약 120㎛ 이하일 경우, 입사 면적이 좀더 안정적으로 확보되어 입사 면적의 감소로 인해 전하 생성량이 줄어드는 것이 좀더 방지된다.
인접한 두 전면 전극(141) 간의 간격(W4)이 약 1.8㎜ 이상일 경우, 전면 전극(141)으로 인한 빛의 입사 면적을 크게 감소시키지 않으므로 안정적으로 전하를 수집하고, 인접한 두 전면 전극(141) 간의 간격(W4)이 약 2.5㎜ 이하일 경우, 전하의 이동 거리보다 넓은 간격(W4)으로 인해 전하가 인접한 전면 전극(141)으로 이동하지 못하고 손실되는 전하의 발생을 방지한다.
이때, 복수의 전면 전극(141)은 반도체 전극인 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 따라서, 도 4에 도시한 것처럼, 각 전면 전극(141)는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 중첩하는 부분(CT)(이하, '접촉부'라 함)에서 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
따라서, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 중첩하는 부분을 제외하면, 각 전면 전극(141)은 제1 불순물 도핑부(1211)와 바로 접해 있다.
이러한 복수의 전면 전극(141)은 접해 있는 제1 불순물 도핑부(1211)를 통해 이동한 전하(예, 전자)를 수집한다. 또한, 복수의 전면 전극(141)은 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와의 각 접촉부(CT)에서 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 연결되어 있으므로, 각 제2 불순물 도핑부(1212)를 따라 이동한 전하는 각 접촉부(CT)를 통해서 연결된 해당 전면 전극(141)으로 수집된다.
이처럼, 복수의 전면 전극(141)이 형성되지 않은 부분에 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 반도체 전극인 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 형성함에 따라 전극[즉, 전면 전극(141) 또는 제2 불순물 도핑부(1212)]까지 이동하는 전하의 이동 거리가 줄어들게 된다. 따라서, 감소한 이동 거리에 의해, 인접한 전면 전극(141)이나 인접한 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동할 때 불순물이나 결함 등에 의해 손실되는 전하의 양이 감소한다.
또한, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212) 위에는 투명한 반사 방지부(130)만 존재하고, 빛의 입사 면적을 감소시키는 금속 물질(예, Ag)을 함유한 전면 전극(141)이 위치하지 않는다. 따라서, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)에 의한 입사 면적의 감소는 발생하지 않고, 대신 이미 기재한 것처럼, 전하의 이동 거리 감소와 전하 손실량 감소로 인해, 빛의 입사 면적을 감소시키지 않으면서 각 전면 전극(141)으로 이동하는 전하의 양은 크게 증가한다.
이때, 각 제2 불순물 도핑부(1212)의 폭(W1)은 이미 설명한 것처럼, 약 30㎛ 내지 40㎛이고, 각 제2 불순물 도핑부(1212)의 폭(W1)이 약 30㎛ 이상일 경우, 원하는 폭(W1)을 갖는 제2 불순물 도핑부(1212)가 좀더 용이하고 안정적으로 설계된다. 또한, 불순물의 도핑 농도가 증가할수록 불순물에 의한 전하의 손실량이 증가하게 된다. 따라서, 각 제2 불순물 도핑부(1212)의 폭(W1)이 약 40㎛ 이하일 경우, 고농도의 불순물 도핑 영역인 제2 불순물 도핑부(1212)의 증가로 인해 불순물에 의한 전하의 손실량을 좀더 감소시킨다. 따라서, 각 제2 불순물 도핑부(1212)의 폭(W1)이 약 40㎛ 이하일 경우, 좀더 안정적으로 제2 불순물 도핑부(1212)로 수집된 전하의 이동이 이루어져 복수의 전면 전극(141)으로의 전하 전송율이 향상된다.
인접한 두 제2 불순물 도핑부(1212)간의 간격(W2)이 0.6㎜ 이상일 경우, 제2 불순물 도핑부(1212)의 고농도 불순물 농도로 인해 손실되는 전하량을 감소시키고, 인접한 제2 불순물 도핑부(1212) 간의 간격(W2)이 0.7㎜ 이하일 경우, 전하의 이동 거리를 좀더 안정적으로 보상하여 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동하는 전하의 손실량을 감소시킨다.
또한, 본 예에서, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 복수의 제1 전극(141)이 서로 접촉하는 접촉부(CT)의 개수는 약 23,500개 내지 약 40,000개일 수 있다.
접촉부(CT)의 개수가 약 23,500개 이상일 경우, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)에서 복수의 전면 전극(141)으로 전달되는 전하의 양이 좀더 안정적으로 확보되고, 접촉부(CT)의 개수가 약 40,000개 이하일 경우, 고농도의 불순물 도핑 영역인 제2 불순물 도핑부(1212)의 형성 면적 증가로 인해 불순물에 의한 전하의 손실량이 좀더 감소된다.
복수의 전면 버스바(142)는 제1 불순물 도핑부(1211)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과는 교차하는 방향, 즉, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 동일한 방향으로 나란하게 뻗어 있다. 이로 인해, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 달리 제1 불순물 도핑부(1211)와만 접해 있다.
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
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.
복수의 전면 버스바(142)는 접촉된 제1 불순물 도핑부(1211)으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다.
이러한 복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어 수집된 전하(예, 전자)를 외부 장치로 출력된다.
각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 따라서, 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.
각 전면 버스바(142)은 약 1.5㎜ 내지 2㎜의 폭(W5)을 갖고 있다.
이와 같이, 인접한 전면 전극부(140)로의 전하 이동이 주로 행해지는 부분에서, 전면 전극부(140)는 낮은 불순물 도핑 농도를 갖고 있는 제1 불순물 도핑부(1211)와 연결되어 있으므로 불순물로 인한 전하의 손실을 감소시켜 전하의 이동도가 향상되고, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 연결되는 각 전면 전극(141) 부분은 높은 불순물 도핑 농도를 갖고 있는 제2 불순물 도핑부(1212)와 연결되어 있으므로, 연결된 제2 불순물 도핑부(1212)에서부터 해당 전면 전극(141)으로의 전도도가 향상되어, 제2 불순물 도핑부(1212)에서 전면 전극(141)으로 이동하는 전하의 전송량이 증가한다. 따라서 태양 전지(11)의 효율은 증가한다.
본 예에서, 반사 방지부(130)가 양(+)의 고정 전하(positive fixed charge)의 특성을 갖고 있는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어져 있으므로, 기판(110)이 p형 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)으로부터 전면 전극부(140)로의 전하 전송 효율이 향상된다. 즉, 반사 방지부(130)가 양 전하의 특성을 띄게 되므로, 양 전하인 정공의 이동을 방해한다.
즉, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 반사 방지부(130)가 양 전하의 특성을 띄게 될 때, 반사 방지부(130) 쪽으로 이동하는 음 전하인 전자는 반사 방지부(130)와 반대의 극성을 갖고 있으므로 반사 방지부(130)의 극성에 의해 반사 방지부(130) 쪽으로 끌어 당겨지고, 반면, 반사 방지부(130)와 동일한 극성을 갖는 양 전하인 정공은 반사 방지부(130)의 극성에 의해 반사 방지부(130)의 반대쪽으로 밀려나게 된다.
따라서, 양 극성의 실리콘 질화물(SiNx)에 의해, 기판(110)으로부터 전면 전극부(140)로 이동하는 전자의 이동량은 좀더 증가되고, 이동을 원치 않은 전하(예, 정공)의 이동은 좀더 효율적으로 방지되어, 기판(110) 전면에서의 전하의 재결합량은 좀더 낮아진다.
본 예에서, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일한 재료로 이루어진다.
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역(예, p형)과 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동은 방해되는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 후면 전계부(172)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극부(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
후면 전극부(150)는 후면 전극(151)과 후면 전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다.
후면 전극(151)은 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)와 접촉하고 있고, 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 후면 전체에 위치한다. 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 기판(110) 후면의 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.
후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다.
이러한 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
이때, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉 후면 전계부(172)와 후면 전극(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 후면 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다.
또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.
복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.
복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다.
이러한 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.
본 예에서, 후면 버스바(152) 하부에 위치한 기판(110)의 후면에는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 도전성 타입을 갖는 에미터층(120)이 존재하지만, 이에 한정되지 않는다.
대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 후면 버스바(152)가 위치한 기판(110)의 후면 부분에도 위치할 수 있고, 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보며 후면 전극(151) 위에 위치한다. 이때, 경우에 따라 후면 전극(151)은 후면의 가장 자리 부분을 제외한 실질적인 후면 전체 면에 위치할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130)를 통해 반도체부인 불순물 도핑부(121)와 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지부(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 불순물 도핑부(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 불순물 도핑부(121)와 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 불순물 도핑부(121) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 복수의 전면 버스바(142)를 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)와 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집되어 복수의 후면 버스바(152)를 따라 이동한다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
또한, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 높은 불순물 농도를 갖는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212), 즉 반도체 전극을 형성함에 따라, 불순물 도핑부(121)를 통해 이동하는 전하는 인접한 전면 전극(141)이나 인접한 전면 버스바(142)뿐만 아니라 인접한 반도체 전극인 제2 불순물 도핑부(1212)로도 이동한다. 따라서, 인접한 전극(141, 1212)이나 버스바(142)로 이동하는 전하의 이동 거리가 줄어들어 전면 전극부(140)나 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동하는 전하의 양이 증가한다. 또한, 전면 전극(141)과 접촉하는 제2 불순물 도핑부(1212)가 전도도가 높은 고농도 불순물 도핑 농도를 갖고 있으므로, 제2 불순물 도핑부 (1212)로부터 전면 전극(141)으로의 전도도와 제2 제2 불순물 도핑부(1212)와 전면 전극(141)간의 접촉 저항이 감소하여, 제2 제2 불순물 도핑부(1212)로부터 전면 전극(141)으로의 전하 전송율이 향상된다. 이로 인해, 불순물 도핑부(121)에서 전면 버스바(142)로 전송되는 전하의 양이 증가하여, 태양 전지(11)의 효율은 향상된다.
다음, 도 5a 내지 도 5e를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 5a에 도시한 것처럼, 단결정 또는 다결정 실리콘 등으로 이루어진 결정질 반도체 기판(110)에 5가 원소 또는 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질을 열 확산법 등으로 기판(110)에 도핑하여, 기판(110)에 불순물 도핑층인 에미터층(120)을 형성한다. 이때, 기판(110)이 n형일 경우, 인(P) 등을 포함하는 물질(예, POCl3이나 H3PO4)을 이용하고, 기판(110)이 p형일 경우, 붕소(B) 등을 포함하는 물질(예, B2H6)을 이용하여 기판(110)에 에미터층(120)을 형성한다. 또한, 열 확산법으로 에미터층(120)을 형성할 경우, 기판(11)의 전면, 후면 및 측면에 에미터층(120)이 형성된다.
이때, 형성되는 에미터층(120)은 약 10Ω/sq. 내지 30Ω/sq.의 면저항값을 갖는다.
그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 식각 공정을 통해 제거한다.
필요할 경우, 에미터층(120)을 형성하기 전에, 기판(110)의 전면을 테스처링하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있고, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있다.
다음, 도 5b에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면 위에 위치한 에미터층(120) 위에 제1 식각 방지막(61)을 선택적으로 위치시켜 에미터층(120)의 일부를 노출시키고, 기판(110)의 후면 전체에 제2 식각 방지막(62)을 위치시킨다. 이때, 복수의 제1 식각 방지막(61)은 에미터층(120) 위에 서로 이격되어 있어 한 방향으로 서로 나란히 뻗어 있다. 제1 및 제2 식각 방지막(61, 62)은 스크린 인쇄법(screen printing)이나 사진 식각법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
그런 다음, 기판(110) 전체를 식각액에 침전시켜, 식각액에 노출된 에미터층(120)의 일부를 제거하여 불순물 도핑 농도와 불순물 도핑 두께가 서로 상이한 제1 제2 불순물 도핑부(1211)와 복수의 제2 제2 불순물 도핑부(1212)를 구비한 불순물 도핑부(121)를 형성하다. 그런 다음, 기판(110) 위에 위치한 제1 및 제2 식각 방지막(61, 62)을 제거한다.이와 같이 에미터층(120)의 원하는 부분을 제거하여 제1 제2 불순물 도핑부(1211)를 형성하고, 식각 방지막(61)에 의해 보호되어 식각이 이루어지지 않은 부분 즉, 서로 이격되어 나란하게 기판(110)의 한 방향을 따라 뻗어 있는 부분은 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 형성하여, 불순물부(121)를 완성한다. 이때, 기판(110)에 제1 불순물 도핑부(1211)와 제2 불순물 도핑부(1212)는 교대로 위치한다.
이와 같이, 식각이 행해진 부분이 제1 불순물 도핑부(1211)로 형성되므로, 제1 불순물 도핑부(1211)는 제2 불순물 도핑부(1212)보다 두께가 감소하여 제1 불순물 도핑부(1211)는 제2 불순물 도핑부(1212)보다 큰 면저항값을 갖는다.
이로 인해, 불순물 도핑부(121)에 존재하는 전하는 높은 면저항 부분인 제1 불순물 도핑부(1211)보다 저항이 낮은 제2 불순물 도핑부(1212) 쪽으로 이동하게 되고, 또한 제1 불순물 도핑부(1211)보다 제2 불순물 도핑부(1212)의 불순물 도핑 농도가 높기 때문에, 제2 불순물 도핑부(1212)는 제1 불순물 도핑부(1211)보다 높은 전도도를 갖는다. 이로 인해, 제1 불순물 도핑부(1211)에서 인접한 제2 불순물 도핑부(1212)로 이동한 전하는 제1 불순물 도핑부(1211)를 통해 이동하기 보다 높은 전도도를 갖는 제2 불순물 도핑부(1212)를 통해 이동하게 되고, 이로 인해, 제2 불순물 도핑부(1212)의 전하(예, 전자)는 주로 제2 불순물 도핑부(1212)를 따라 이동하게 된다.
본 예와 달리, 건식 식각법으로 기판(110)의 전면에 위치한 에미터층(120)의 일부를 제거하거나 기판(110)의 전면만 식각액에 노출시켜 복수의 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)를 구비한 불순물 도핑부(121)를 형성할 수 있고, 이 경우, 식각 물질이나 식각액에 노출되지 않은 기판(110)의 후면에는 별도의 식각 방지막을 형성하지 않아도 된다.
다음, 도 5d에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 등을 이용하여 기판(110)의 전면에 형성된 불순물 도핑부(121) 위에 반사 방지부(130)를 형성한다.
다음, 도 5e에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130)의 해당 부분에 위에 전면전극부 패턴(40)을 형성하고, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터층(120) 위에 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)을 형성하여 후면전극부 패턴(50)을 완성한다.
이때, 전면전극부 패턴(40)은 은(Ag)을 포함하는 전면전극부용 페이스트(paste)를 스크린 인쇄법으로 반사 방지부(130) 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성되고, 전면전극용 부분(41)와 전면 버스바용 부분(42)을 구비하고 있다.
후면전극 패턴(51)은 알루미늄(Al)을 함유하는 후면전극용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성되고, 후면 버스바 패턴(52)은 은(Ag)을 함유한 후면 버스바용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 후면전극 패턴(51)이 위치하지 않은 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성된다.
이때, 이들 패턴(40, 51, 52)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(40, 51, 52)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극부 패턴(50)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정을 시행하여, 제1 불순물 도핑부(1211)와 접촉하고 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150), 그리고 후면 전극(151)와 접하는 기판(110) 내에 후면 전계부(172)를 형성한다.
즉, 열처리 공정에 의해, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 납(Pb) 등에 의해, 전면전극부 패턴(40)은 접촉 부위의 반사 방지부(130)를 관통하여 하부에 위치하는 불순물 도핑부(121)의 제1 불순물 도핑부(1211)와 접촉하는 복수의 전면전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(142)가 형성되어 전면 전극부(140)가 완성된다.
이때, 전면전극부 패턴(40)의 전면전극 패턴(41)은 복수의 전면 전극(141)이 되고, 전면버스바 패턴(42)은 복수의 전면전극용 버스바(142)가 된다.
복수의 전면 전극(141)은 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 교차하는 방향을 뻗어 있고, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 같은 방향으로 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)과 나란하게 뻗어 있다. 따라서, 각 전면 전극(141)은 제1 불순물 도핑부(1211)뿐만 아니라 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 교차하는 부분에서는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 접촉하고 있고, 각 전면 버스바(142)는 해당 제1 불순물 도핑부(1211)와만 접촉하고 있다.
따라서, 각 전면 전극(141)은 하부에 위치하는 제1 불순물 도핑부(1211)뿐만 아니라 접촉부(CT)를 통해 접촉하는 있는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 통해 전송된 전하를 수집한 후 인접한 전면 버스바(142)로 전송한다.
또한, 열처리 공정에 의해, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면버스바 패턴(52)은 각각 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)로 형성되고, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)에 포함된 알루미늄(Al)이 기판(110)의 후면에 형성된 에미터층(120)뿐만 아니라 그 넘어서까지 기판(110)으로 확산되어 기판(110) 내부에 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 불순물부인 후면 전계부(172)가 형성된다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)와 접촉하여 기판(110)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 후면 전극 패턴(51)이 위치하지 않은 기판(110)의 후면에 존재하는 에미터층(120)은 그대로 존재하지만, 이에 한정되지 않는다.
열처리 공정 시, 패턴(40, 50)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(121, 110)과의 화학적 결합으로 접촉 저항이 감소하여 전하의 전송 효율이 향상되어 전류 흐름이 증가된다.
그런 다음, 레이저빔이나 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 측면으로 확산되어 측면에 도핑된 에미터층(120)을 제거하는 측면 분리(edge isolation) 공정을 실시하여 태양 전지(11)를 완성한다. 하지만, 측면 분리 공정 시기는 필요에 따라 변경 가능하며, 생략될 수 있다.
본 실시예에의 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터층(120)는 별도로 제거되지 않았지만, 대안적인 예에서, 후면전극부 패턴(50)을 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 위치하는 에미터층(120)를 제거하기 위한 별도의 공정이 행해질 수 있다.
다음, 도 6 및 도 7를 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지(12)를 설명한다. 도 1 및 도 2와 비교하여, 동일한 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하였고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7에 도시한 태양 전지(12)는 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)와 유사한 구조를 갖는다.
즉, 본 실시예에 따른 태양 전지(12)는 기판(110)의 전면에 위치하고 제1 불순물 도핑부(1211)와 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)을 구비한 불순물 도핑부(121), 불순물 도핑부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130a), 불순물 도핑부(121)와 연결되어 있고, 복수의 전면 전극(141a)과 복수의 전면 버스바(142a)를 구비한 전면 전극부(140a), 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 전계부(172), 그리고 기판(110)의 후면 위에 위치하는 후면 전극부(150)를 구비한다.
하지만, 도 1 및 도 2의 태양 전지(11)와 비교할 때, 태양 전지(12)는 반사 방지부(130)의 형성 위치가 상이하다.
즉, 도 1 및 도 2의 태양 전지(11)에서, 반사 방지부(130)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142) 하부에는 존재하지 않고, 전면 전극부(140)과 연결되어 있는 불순물 도핑부(121) 부분을 제외한 불순물 도핑부(121)의 나머지 부분 위에 위치한다.
하지만, 본 예의 태양 전지(12)에서, 반사 방지부(130a)는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 복수의 전면 전극(141)이 접촉하는 부분을 제외한 불순물 도핑부(121) 부분 위에 위치한다. 따라서, 반사 방지부(130a)는 모든 제1 불순물 도핑부(121) 위와 복수의 전면 전극(141)과 교차하지 않는 부분의 제2 불순물 도핑부(1212) 위에 위치한다.
이로 인해, 전면 전극부(140a)는, 도 1 및 도 2의 태양 전지(11)의 전면 전극부(140)와 달리, 불순물 도핑부(121)와 접촉하는 위치가 상이하다.
즉, 전면 전극부(140a)의 복수의 전면 버스바(142a)는 불순물 도핑부(121)의 제1 불순물 도핑부(1211)와 접촉하는 대신 반사 방지부(130a) 위에 위치하고, 복수의 전면 전극(141a)은 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 교차하는 부분을 제외하면 역시 반사 방지부(130a) 위에 위치한다. 결국, 전면 전극부(140a) 중에서, 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)와 중첩하는 복수의 전면 전극(141a) 부분만이 불순물 도핑부(121)과 접촉한다. 이러한 차이점을 제외하면, 전면 전극부(140a)는 도 1 및 도 2에 도시된 전면 전극부(140)와 동일하다.
이와 같이, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 부분의 제2 불순물 도핑부(1212)를 제외하면, 불순물 도핑부(121)의 모든 면 위에 반사 방지부(130a)가 존재하므로, 반사 방지부(130a)에 의해 패시베이션 기능이 수행되는 면적이 증가하게 된다. 따라서, 반사 방지부(130a)에 의한 패시베이션 기능에 의해, 불순물 도핑부(121)의 표면 및 그 부근에서 결함에 의해 손실되는 전하의 양이 크게 감소하고, 이로 인해 태양 전지(12)의 효율은 더욱 향상된다.
이러한 태양 전지(12)를 제조하는 방법 역시, 도 5a 내지 도 5e와 유사하므로, 도 5a 내지 도 5e뿐만 아니라 도 8a와 도 8b 및 도 9a 및 도 9b를 참고로 하여, 태양 전지(12)의 제조 방법을 설명한다.
도 5a 내지 도 5d에 도시한 것과 동일하게, 기판(110)에 제1 불순물 도핑부(1211)와 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)를 구비한 불순물 도핑부(121)를 형성하고, 불순물 도핑부(121) 위에 반사 방지부(130)를 형성한다.
그런 다음, 도 8b에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130) 위에 식각 방지막(64)을 형성한다. 식각 방지막(64)은 반사 방지부(130)의 일부를 드러내는 복수의 개구부(181)를 구비하고 있다. 이때, 각 개구부(181)의 크기는 각 제2 불순물 도핑부와 각 전면 전극이 중첩하는 크기와 동일하거나 작을 수 있다. 식각 방지막(64)은 스크린 인쇄법이나 사진 식각법 등을 통해 반사 방지부(130)의 원하는 부분에 선택적으로 형성할 수 있다.
다음, 기판(110)의 전면을 식각하여, 식각 방지막(64)에 의해 보호되지 않고 복수의 개구부(181)를 통해 노출된 반사 방지부(130)를 제거하여, 제2 불순물 도핑부(1212)의 일부를 드러내는 반사 방지부(130a)를 완성한다.
다음, 도 5e에 설명한 것처럼, 전면전극 패턴(41)과 전면버스바 패턴(42)을 구비한 전면전극부 패턴(40)을 반사 방지부(130a) 위에 선택적으로 그리고 드러난 제2 불순물 도핑부(1212) 위에 형성하고, 기판(110)의 후면 위에 후면전극 패턴(51) 및 후면 버스바 패턴(52)을 구비한 후면 전극부 패턴(50)을 형성한다.
그런 다음, 패턴(40, 50)을 구비한 기판(110)을 열처리하여, 제2 불순물 도핑부(1212)와 부분적으로 접촉하고 반사 방지부(130a) 위에 위치하는 복수의 전면 전극(141a) 및 복수의 전면 전극(142a)과 연결되어 있고 반사 방지부(130a) 위에 위치하는 복수의 전면 버스바(142a)를 구비한 전면 전극부(140a), 기판(110)과 연결되어 있는 후면전극(151) 및 후면 전극(151)과 기판(110)에 연결되어 있는 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150), 그리고 후면 전극(151)과 접촉하는 기판(110)에 위치한 후면 전계부(172)를 형성한다.
이 경우, 이미 반사 방지부(130a)의 일부가 제거되어 제2 불순물 도핑부(1212이 노출된 부분 위에 전면전극 패턴(41)이 위치하므로, 전면전극 패턴(41)은 복수의 전면 전극(141a)과 제2 불순물 도핑부(1212) 간의 접촉을 위해 반사 방지부(130a)를 관통하지 않아도 된다. 이로 인해, 전면 전극부(140a)와 후면 전극부(150)를 형성하기 위한 열처리 온도가 낮아지므로, 열로 인한 기판(110)과 그 위에 위치한 구성 요소들의 열화 현상이나 물리적인 특성 변화가 감소되거나 방지된다.
이와는 달리, 서로 다른 두 종류의 페이스트를 이용하여 일부만 제2 불순물 도핑부(1212)와 직접 접촉하고 나머지 부분은 반사 방지부(130) 위에 위치하는 전면 전극부(140)를 형성한다.
즉, 이미 설명한 것처럼, 기판(110)에 제1 및 제2 불순물 도핑부(1211, 1212)을 구비한 불순물 도핑부(121)와 그 위에 반사 방지부(130)을 형성한 후, 도 9a에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130) 위에 부분적으로 제1 페이스트를 도포한 후 건조시켜, 접촉부 패턴(41a)을 형성한다. 이때 제1 페이스트가 도포된 위치는 복수의 제2 불순물 도핑부(1212)과 복수의 전면 전극(141)이 중첩하는 위치에 대응된다.
그런 다음, 제1 페이스트가 도포되지 않은 반사 방지부(130)의 부분 위에 제2 페이스트를 도포한 후 건조시켜 전면전극 패턴(도시하지 않음)과 후면 버스바 패턴(42a)을 형성하여 전면 전극부 패턴을 완성한다. 이때, 전면전극 패턴은 접촉부 패턴(41a)과 접촉한다.
이때, 제1 페이스트와 제2 페이스트는 글래스 프릿(glass frit)의 함량이 서로 상이하고, 예를 들어, 제2 페이스트보다 제1 페이스트가 많은 글래스 프릿을 함유하고 있다.
본 예와 달리, 제2 페이스트를 이용하여 전면전극 패턴을 형성할 때, 접촉부패턴(41a) 위에도 위치할 수 있다.
그런 다음, 이미 설명한 것처럼, 기판(110)의 후면에 후면전극 패턴과 후면 버스바 패턴을 형성한 후, 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 기판(110)을 열처리한다.
이때, 이미 설명한 것처럼, 제1 페이스트로 이루어진 접촉부 패턴(41a)을 글래스 프릿의 양에 의해 하부에 위치한 반사 방지부(130)를 관통하여 제2 불순물 도핑부(1212)의 일부와 접촉한다. 반면, 제2 페이스트로 이루어진 부분은 적은 글래스 프릿의 양으로 인해 하부에 위치한 반사 방지부(130)의 관통 동작은 이루어지지 않고, 반사 방지부(130)와의 화학적 결합이 이루어진다. 또한, 기판(110)의 후면에는 기판(110)과 연결되어 있는 후면 전극(151), 기판(110)과 후면 전극(51)과 연결되어 있는 후면 버스바(152) 및 후면 전계부(172)가 형성된다.
이로 인해, 각 전면 전극(141)은 반사 방지부(130) 위에 위치하다가 제2 불순물 도핑부(1212)와 중첩하는 부분에서만 반사 방지부(130)를 관통하여 제2 불순물 도핑부(1212)와 부분적으로 접하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
11, 12: 태양 전지 40: 전면전극부 패턴
41: 전면 전극 패턴 42: 전면 버스바 패턴
50: 후면전극부 패턴 51: 후면전극 패턴
52: 후면 버스바 패턴 61, 62, 64: 식각 방지막
110: 기판 120: 에미터층
121: 불순물 도핑부 130, 130a: 반사 방지부
140, 140a: 전면 전극부 141, 141a: 전면 전극
142, 142a: 전면 버스바 150: 후면 전극부
151: 후면 전극 152: 후면 버스바
172: 후면 전계부 1211: 제1 불순물 도핑부
1212: 제2 불순물 도핑부

Claims (26)

  1. 제1 도전성 타입의 기판,
    상기 기판에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있는 에미터부,
    상기 에미터부와 연결되어 있고, 서로 이격되어 나란히 뻗어 있는 복수의 제1 전극,
    상기 복수의 제1 전극과 교차하는 방향으로 서로 이격되어 뻗어 있고, 상기 에미터부보다 높은 불순물 도핑 농도를 가지며 상기 에미터부의 표면으로부터 돌출되어 있는 복수의 반도체 전극, 그리고
    상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하는 태양 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 반도체 전극은 200개 내지 245개인 태양 전지.
  3. 제1항에서,
    상기 복수의 반도체 전극은 각각 30㎛ 내지 50㎛의 폭을 갖고 있는 태양 전지.
  4. 제1항에서,
    인접한 두 반도체 전극간의 간격은 0.6㎜ 내지 0.7㎜인 태양 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 기판의 전면 전체면에 대한 상기 복수의 반도체 전극의 형성 비율은 4% 내지 8%인 태양 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 복수의 반도체 전극은 상기 복수의 제1 전극과 교차하는 복수의 접촉부에서 복수의 제1 전극과 접촉하고 있는 태양 전지.
  7. 제6항에서,
    상기 복수의 접촉부는 23,500개 내지 40,000개인 태양 전지.
  8. 제1항에서,
    상기 에미터부는 상기 복수의 반도체 전극 각각보다 큰 면저항값을 갖는 태양 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 에미터부는 90Ω/sq. 내지 140Ω/sq.의 면저항값을 갖고, 상기 각 반도체 전극은 10Ω/sq. 내지 30Ω/sq.의 면저항값을 갖는 태양 전지.
  10. 제1항 또는 제8항에서,
    상기 에미터부는 4×1019/㎤ 내지 6×1019/㎤의 불순물 도핑 농도를 갖고, 상기 각 반도체 전극은 9×1019/㎤ 내지 4×1020/㎤의 불순물 도핑 농도를 갖는 태양 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 에미터부는 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 불순물 도핑 두께를 갖고, 상기 복수의 반도체 전극은 각각 0.6㎛ 내지 0.8㎛의 불순물 도핑 두께를 갖고 있는 태양 전지.
  12. 제1항에서,
    상기 에미터부와 상기 복수의 제1 전극에 연결되어 있는 버스바를 더 포함하는 태양 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 복수의 반도체 전극은 상기 버스바와 동일한 방향으로 뻗어 있는 태양 전지.
  14. 제12항에서,
    상기 에미터부 위와 상기 복수의 반도체 전극 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함하는 태양 전지.
  15. 제14항에서,
    상기 반사 방지부는 상기 에미터부와 상기 버스 바 사이에 더 위치하는 태양 전지.
  16. 제14항 또는 제15항에서,
    상기 반사 방지부는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어져 있는 태양 전지.
  17. 제14항 또는 제15항에서,
    상기 반사 방지부는 2.0 내지 2.1의 굴절률을 갖는 태양 전지.
  18. 제1항에서,
    상기 에미터부 위와 상기 복수의 반도체 전극 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함하는 태양 전지.
  19. 제18항에서,
    상기 반사 방지부는 상기 에미터부와 상기 복수의 제1 전극 사이에 더 위치하는 태양 전지.
  20. 제18항 또는 제19항에서,
    상기 반사 방지부는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어져 있는 태양 전지.
  21. 제18항 또는 제19항에서,
    상기 반사 방지부는 2.0 내지 2.1의 굴절률을 갖는 태양 전지.
  22. 제1항에서,
    상기 제2 전극과 접하는 상기 기판에 위치한 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.
  23. 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 단계,
    상기 에미터층을 선택적으로 식각하여 불순물 도핑 두께가 서로 상이한 에미터부와 복수의 반도체 전극을 형성하는 단계,
    상기 반도체 전극과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 상기 에미터부와 연결되어있는 복수의 제1 전극과 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 에미터부는 상기 에미터층에서 상기 식각이 이루어진 부분이고, 상기 복수의 반도체 전극은 상기 에미터층에서 상기 식각이 이루어지지 않은 부분인
    태양 전지의 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 에미터층은 10Ω/sq. 내지 30Ω/sq.의 면저항값을 갖는 태양 전지의 제조 방법.
  25. 제23항에서,
    상기 에미터부와 상기 복수의 반도체 전극 위에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극 및 제2 전극 형성 단계는 상기 반사 방지막 위해 제1 전극 패턴을 형성하는 단계,
    상기 제1 전극 패턴을 열처리하여 상기 제1 전극 패턴이 상기 반사 방지막을 관통하여 상기 에미터부 및 복수의 반도체 전극과 연결되는 복수의 제1 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 복수의 제1 전극 및 제2 전극 형성 단계는 상기 복수의 제1 전극과 교차하고 상기 에미터부와 연결되어 있는 버스바를 더 형성하고,
    상기 버스바는 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 태양 전지의 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015953A (ko) * 2012-07-27 2014-02-07 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이를 구비한 태양전지 모듈

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010010462A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Gp Solar Gmbh Method for producing a solar cell having a two-stage doping
KR20100036344A (ko) * 2007-07-26 2010-04-07 유니페어지태트 콘스탄츠 백-에칭된 이미터 및 대응하는 태양전지를 갖는 실리콘 태양전지의 제조방법
US20100136718A1 (en) * 2009-05-19 2010-06-03 Andreas Meisel Methods and apparatus for aligning a set of patterns on a silicon substrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100036344A (ko) * 2007-07-26 2010-04-07 유니페어지태트 콘스탄츠 백-에칭된 이미터 및 대응하는 태양전지를 갖는 실리콘 태양전지의 제조방법
WO2010010462A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Gp Solar Gmbh Method for producing a solar cell having a two-stage doping
US20100136718A1 (en) * 2009-05-19 2010-06-03 Andreas Meisel Methods and apparatus for aligning a set of patterns on a silicon substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015953A (ko) * 2012-07-27 2014-02-07 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이를 구비한 태양전지 모듈

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