KR20120075668A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

태양 전지 및 그 제조 방법 Download PDF

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김윤기
이진욱
문진수
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삼성전자주식회사
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Abstract

일면에 복수의 오목부 및 복수의 편평부를 가지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 오목부에 위치하는 이미터 층, 상기 반도체 기판의 편평부에 위치하고 p형 또는 n형에서 선택된 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 제1 도핑 영역, 상기 반도체 기판의 편평부에 위치하고 p형 또는 n형에서 선택되며 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 제2 도핑 영역, 상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격이 다른 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
태양 전지는 광활성층에서 태양 에너지를 흡수하면 반도체 내부에서 전자-정공 쌍(electron-hole pair, EHP)이 생성되고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 n형 반도체 및 p형 반도체로 각각 이동하고 이들이 전극에 수집됨으로써 외부에서 전기 에너지로 이용할 수 있다.
태양 전지는 많은 전기 에너지를 생산하기 위해서, 태양 전지로 입사되는 광을 효과적으로 포획하고, 포획된 빛에 의해 생성된 전하를 효과적으로 수집하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 측면은 전하의 손실을 방지하여 효율을 개선할 수 있는 태양 전지를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일면에 복수의 오목부 및 복수의 편평부를 가지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 오목부에 위치하는 이미터 층, 상기 반도체 기판의 편평부에 위치하고 p형 또는 n형에서 선택된 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 제1 도핑 영역, 상기 반도체 기판의 편평부에 위치하고 p형 또는 n형에서 선택되며 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 제2 도핑 영역, 상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격이 다른 태양 전지를 제공한다.
상기 반도체 기판은 상기 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑될 수 있고, 상기 이미터 층은 상기 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑될 수 있다.
상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격보다 클 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 반도체 기판의 편평부 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함할 수 있고, 상기 절연막은 상기 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제1 부분, 그리고 상기 제2 도핑 영역을 둘러싸는 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 폭이 다를 수 있다.
상기 절연막의 제1 부분의 폭은 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격과 실질적으로 동일할 수 있고, 상기 절연막의 제2 부분의 폭은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 절연막의 제1 부분의 폭은 상기 절연막의 제2 부분의 폭보다 클 수 있다.
상기 오목부는 역 피라미드 모양으로 형성될 수 있다.
상기 이미터 층은 상기 역 피라미드 모양의 오목부 측벽을 따라 실질적으로 대칭적으로 형성될 수 있다.
상기 반도체 기판은 폭이 다른 편평부가 교대로 배열될 수 있다.
상기 반도체 기판의 오목부 및 편평부는 교대로 위치할 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 반도체 기판의 동일한 면에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 전면(front side)에 교대로 배치되어 있으며 서로 다른 도전성 타입의 불순물로 고농도 도핑되어 있는 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역, 상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 반도체 기판의 전면은 역 피라미드 모양으로 표면 조직화된 복수의 오목부, 이웃하는 상기 오목부 사이에 위치하며 제1 폭을 가지는 제1 편평부, 그리고 이웃하는 상기 오목부 사이에 위치하며 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지는 제2 편평부를 가지는 태양 전지를 제공한다.
상기 태양 전지는 상기 역 피라미드 모양으로 표면 조직화된 복수의 오목부에 형성되어 있는 이미터 층을 더 포함할 수 있고, 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격이 다를 수 있다.
상기 반도체 기판은 상기 제1 도핑 영역과 동일한 도전성 타입의 불순물로 저농도 도핑되어 있을 수 있고, 상기 이미터 층은 상기 제2 도핑 영역과 동일한 도전성 타입의 불순물로 저농도 도핑되어 있을 수 있으며, 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, p형 또는 n형에서 선택된 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 반도체 기판을 준비하는 단계, 상기 반도체 기판의 일면을 표면 조직화하여 복수의 오목부 및 복수의 편평부를 형성하는 단계, 상기 오목부에 p형 또는 n형에서 선택되며 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 이미터 층을 형성하는 단계, 상기 편평부에 상기 제1 도전성 타입의 불순물로 고농도 도핑되어 있는 제1 도핑 영역 및 상기 제2 도전성 타입의 불순물로 고농도 도핑되어 있는 제2 도핑 영역을 형성하는 단계, 상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격을 다르게 형성하는 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격보다 클 수 있다.
상기 반도체 기판의 일면을 표면 조직화하는 단계는 상기 반도체 기판의 일면에 절연막을 형성하는 단계, 상기 절연막을 패터닝하여 상기 오목부를 위한 개구부를 형성하는 단계, 그리고 상기 패터닝된 절연막을 마스크로 하여 상기 반도체 기판을 식각하여 역 피라미드 모양의 상기 오목부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 절연막을 패터닝하는 단계는 상기 개구부를 중심으로 폭이 다른 제1 부분 및 제2 부분이 양측에 위치하도록 형성할 수 있다.
상기 이미터 층을 형성하는 단계는 상기 패터닝된 절연막을 마스크로 하여 제2 도전성 타입의 불순물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 도핑 영역 및 상기 제2 도핑 영역을 형성하는 단계는 상기 패터닝된 절연막 내에 상기 제1 도핑 영역을 위한 개구부를 형성하는 단계, 상기 제1 도핑 영역을 위한 개구부에 제1 도전성 타입의 불순물을 고농도로 주입하는 단계, 상기 패터닝된 절연막 내에 상기 제2 도핑 영역을 위한 개구부를 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 도핑 영역을 위한 개구부에 제2 도전성 타입의 불순물을 고농도로 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
누설 전류를 줄여 전하의 손실을 방지하고 궁극적으로 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 태양 전지를 보여주는 단면도이고,
도 2 내지 도 9는 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 설명의 편의상 반도체 기판(110)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 반도체 기판(110) 중 태양 에너지를 받는 면을 전면(front side)이라 하고 전면의 반대면을 후면(rear side)이라 한다.
먼저 도 1을 참고하여 일 구현예에 따른 태양 전지를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 태양 전지를 보여주는 단면도이다.
일 구현예에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110),이미터 층(130), 제1 도핑 영역(114), 제2 도핑 영역(112), 절연막(115a), 제1 전극(140) 및 제2 전극(120)을 포함한다.
반도체 기판(110)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있으며, 결정질 규소인 경우 예컨대 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 반도체 기판(110)은 p형 또는 n형 불순물로 저농도 도핑되어 있을 수 있다. 이 때 p형 불순물은 붕소(B)와 같은 III족 화합물일 수 있고, n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다.
반도체 기판(110)은 약 1014/cm3 내지 1016/cm3 의 농도로 도핑될 수 있다.
반도체 기판(110)의 전면(front side)은 표면 조직화되어 있다. 표면 조직화된 반도체 기판(110)은 빛을 받는 표면적을 넓혀 빛의 흡수율을 높이고 반사율을 줄여 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
반도체 기판(110)의 전면에는 표면 조직화에 의해 역 피라미드(inverse pyramid) 모양의 복수의 오목부(50)가 형성되어 있다. 복수의 오목부(50)는 소정 간격을 두고 위치한다.
인접한 오목부(50) 사이에는 표면이 편평한 부분이 형성되어 있다.
편평한 부분은 폭이 다른 제1 편평부(PS1) 및 제2 편평부(PS2)를 포함한다. 예컨대 도 1에 도시한 바와 같이 제1 편평부(PS1)가 제2 편평부(PS2)보다 폭이 넓을 수 있다.
제1 편평부(PS1) 및 제2 편평부(PS2)는 교대로 배치되어 있다.
반도체 기판(110)의 오목부(50)에는 이미터 층(130)이 형성되어 있다.
이미터 층(130)은 p형 또는 n형 불순물로 저농도 도핑되어 있으며, 반도체 기판(110)과는 다른 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있다. 예컨대 반도체 기판(110)이 p형 불순물로 저농도 도핑(p-)되고 이미터 층(130)이 n형 불순물로 저농도 도핑(n-)될 수 있다.
이미터 층(130)은 예컨대 약 1014/cm3 내지 1016/cm3 의 농도로 도핑될 수 있다.
이미터 층(130)은 반도체 기판(110)의 광 활성층에서 생성된 전하를 후술하는 전극까지 이동시키는 통로(path) 역할을 할 수 있다. 예컨대 이미터 층(130)이 n형 불순물로 도핑된 경우, 이미터 층(130)은 광 활성층에서 생성된 전자가 이동하는 통로가 될 수 있다.
이미터 층(130)은 역 피라미드 모양의 오목부(50) 측벽을 따라 형성될 수 있으며, 역 피라미드 모양에 따라 실질적으로 대칭적으로 형성될 수 있다.
이미터 층(130)은 예컨대 약 200Å 내지 1000Å 두께로 형성될 수 있으며, 약 300Å 내지 500Å 두께로 형성될 수 있다.
반도체 기판(110)의 제1 편평부(PS1)에는 제1 도핑 영역(114)이 형성되어 있다. 제1 도핑 영역(114)은 p형 또는 n형 불순물로 고농도 도핑(p+ 또는 n+)되어 있으며, 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있고 이미터 층(130)과 다른 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있다. 예컨대 반도체 기판(110) 및 제1 도핑 영역(114)은 p형 불순물로 도핑되고 이미터 층(130)은 n형 불순물로 도핑될 수 있다.
반도체 기판(110)의 제2 편평부(PS2)에는 제2 도핑 영역(112)이 형성되어 있다. 제2 도핑 영역(112)은 p형 또는 n형 불순물로 고농도 도핑(p+ 또는 n+)되어 있으며, 반도체 기판(110) 및 제1 도핑 영역(114)과 다른 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있고 이미터 층(130)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 있다. 예컨대 반도체 기판(110) 및 제1 도핑 영역(114)은 p형 불순물로 도핑되고 이미터 층(130) 및 제2 도핑 영역(112)은 n형 불순물로 도핑될 수 있다.
제1 도핑 영역(114) 및 제2 도핑 영역(112)은 각각 예컨대 약 1018/cm3 내지 1019/cm3 의 농도로 도핑될 수 있다.
여기서 이미터 층(130)과 제1 도핑 영역(114) 사이의 간격 및 이미터 층(130)과 제2 도핑 영역(112) 사이의 간격이 다르다. 즉 서로 다른 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 이미터 층(130)과 제1 도핑 영역(114) 사이의 간격이 동일한 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 이미터 층(130)과 제2 도핑 영역(112) 사이의 간격보다 크다. 예컨대 이미터 층(130)과 제1 도핑 영역(114) 사이의 간격이 이미터 층(130)과 제2 도핑 영역(112) 사이의 간격보다 약 10배 내지 50배 클 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여, 도 1에서 보는 바와 같이, 이미터 층(130)과 제1 도핑 영역(114) 사이에는 제1 도핑 영역(114)과 동일한 도전성 타입을 가지면서 제1 도핑 영역(114)보다 낮은 농도로 도핑되어 있는 반도체 기판(110)이 위치할 수 있다.
예컨대, 반도체 기판(110)이 p형 불순물로 저농도 도핑(p-)되어 있고 제1 도핑 영역(114)이 p형 불순물로 고농도 도핑(p+)되어 있고 이미터 층(130)이 n형 불순물로 저농도 도핑(n-)되어 있는 경우, 이미터 층(130), 반도체 층(110) 및 제2 도핑 영역(112)의 순서로 배치됨으로써 n- 도핑 영역, p- 도핑 영역 및 p+ 도핑 영역의 순서로 배치될 수 있다.
이와 같이 n- 도핑 영역 및 p+ 도핑 영역을 서로 이격시키고 n- 도핑 영역 및 p+ 도핑 영역 사이에 p- 도핑 영역을 위치시킴으로써 n- 도핑된 이미터 층(130)과 p+ 도핑된 제2 도핑 영역(112)이 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 n- 도핑된 이미터 층(130)과 p+ 도핑된 제2 도핑 영역(112) 사이의 공핍 영역(depletion)이 좁아지는 것을 방지하여 누설 전류의 발생을 줄일 수 있다.
이와 같이 n- 도핑 영역 및 p+ 도핑 영역을 서로 이격시키는 방법은 다양할 수 있으나, 일 예로서 전술한 바와 같이 이미터 층(130)의 양 측에 위치하는 반도체 기판(110)의 편평한 부분의 폭을 다르게 형성함으로써 상기 n- 도핑 영역 및 p+ 도핑 영역의 이격 거리를 조절할 수 있다.
반도체 기판(110)의 제1 및 제2 편평부(PS1, PS2) 위에는 절연막(115a)이 형성되어 있다. 절연막(115a)은 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시키는 반사 방지막(anti reflective coating, ARC) 역할을 하는 동시에 반도체 기판(110)의 표면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
절연막(115a)은 산화규소, 질화규소 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
절연막(115a)은 제1 편평부(PS1) 위에 위치하는 제1 부분과 제2 편평부(PS2) 위에 위치하는 제2 부분을 포함하며, 절연막(115a)의 제1 부분과 제2 부분은 오목부(50)를 중심으로 양 측에 위치하고 있다.
절연막(115a)의 제1 부분 및 제2 부분의 폭은 제1 편평부(PS1) 및 제2 편평부(PS2)의 폭에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 도 1과 같이 제1 편평부(PS1)가 제2 편평부(PS2)보다 폭이 넓은 경우, 제1 편평부(PS1)에 위치하는 절연막(115a)의 제1 부분이 제2 편평부(PS2)에 위치하는 절연막(115a)의 제2 부분보다 폭이 넓을 수 있다.
절연막(115a)의 제1 부분은 제1 도핑 영역(114)을 드러내는 개구부를 가지고, 절연막(115a)의 제2 부분은 제2 도핑 영역(112)을 드러내는 개구부를 가진다.
이 때 제1 도핑 영역(114)을 둘러싸는 절연막(115a)의 제1 부분의 폭(L1)은 이미터 층(130)과 제1 영역(114) 사이의 간격과 실질적으로 동일할 수 있고, 제2 도핑 영역(112)을 둘러싸는 절연막(115a)의 제2 부분의 폭(L2)은 이미터 층(130)과 제2 영역(112) 사이의 간격과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 제1 도핑 영역(114)을 둘러싸는 절연막(115a)의 제1 부분의 폭(L1)이 제2 도핑 영역(112)을 둘러싸는 절연막(115a)의 제2 부분의 폭(L2)보다 클 수 있다. 예컨대 제1 도핑 영역(114)을 둘러싸는 절연막(115a)의 제1 부분의 폭(L1)은 제2 도핑 영역(112)을 둘러싸는 절연막(115a)의 제2 부분의 폭(L2)보다 약 10배 내지 50배 클 수 있다.
반도체 기판(110)의 제1 편평부(PS1) 위에는 제1 전극(140)이 형성되어 있다. 제1 전극(140)은 절연막(115a)의 개구부를 통하여 제1 도핑 영역(114)과 전기적으로 연결되어 있다.
반도체 기판(110)의 제2 편평부(PS2) 위에는 제2 전극(120)이 형성되어 있다. 제2 전극(120)은 절연막(115a)의 개구부를 통하여 제2 도핑 영역(112)과 전기적으로 연결되어 있다.
제1 전극(140) 및 제2 전극(120)은 예컨대 약 1 내지 10㎛의 미세한 폭을 가질 수 있다.
반도체 기판(110)의 광 활성층에서 태양 에너지를 흡수하면 여기서 생성된 정공은 제1 도핑 영역(114)을 통하여 제1 전극(140)에 수집될 수 있고 전자는 제2 도핑 영역(112)를 통하여 제2 전극(120)에 수집될 수 있다.
이하 도 2 내지 도 9를 도 1과 함께 참고하여 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명한다.
도 2 내지 도 9는 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저 p형 또는 n형 불순물로 도핑된 반도체 기판(110)을 준비한다.
도 2를 참고하면, 반도체 기판(110) 위에 절연막(115)을 형성한다. 절연막(115)은 산화규소 또는 질화규소 따위를 화학기상증착 방법으로 형성할 수 있다.
도 3을 참고하면, 절연막(115)을 패터닝하여 반도체 기판(110)의 일부를 드러낸다. 이 때 절연막(115)은 예컨대 행 또는 열을 따라 배열된 복수의 개구부를 가지도록 패터닝될 수 있다. 패터닝된 절연막(115a)은 개구부를 중심으로 소정의 폭으로 양측에 위치하는 제1 부분 및 제2 부분을 가질 수 있다. 절연막(115a)의 제1 부분은 반도체 기판(110)의 제1 편평부(PS1)에 위치하고, 절연막(115a)의 제2 부분은 반도체 기판(110)의 제2 편평부(PS2)에 위치한다.
도 4를 참고하면, 패터닝된 절연막(115a)을 마스크로 하여 반도체 기판(110)을 표면 조직화한다. 상기 표면 조직화에 의해 역 피라미드 모양의 복수의 오목부(50)가 형성된다.
도 5를 참고하면, 패터닝된 절연막(115a)을 마스크로 하여 역 피라미드 모양의 오목부(50)에 불순물을 주입하여 이미터 층(130)을 형성한다. 이 때 이미터 층(130)은 반도체 기판(110)과는 다른 도전성 타입의 불순물로 도핑될 수 있으며, 예컨대 반도체 기판(110)이 p형 불순물로 도핑된 경우 이미터 층(130)은 n형 불순물로 도핑할 수 있다. 이미터 층(130)은 역 피라미드 모양의 측벽을 따라 실질적으로 대칭적으로 형성될 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1 편평부(PS1)에 위치하는 패터닝된 절연막(115a)을 다시 패터닝하여 제1 도핑 영역(114)을 위한 개구부(114a)를 형성한다. 개구부(114a)는 예컨대 반도체 기판(110) 위에 감광막(도시하지 않음)을 도포하고 개구부(114a)가 형성될 위치에만 감광막을 제거한 후, 남아있는 감광막을 마스크로 하여 패터닝된 절연막(115a)을 식각하는 방법으로 형성할 수 있다.
도 7을 참고하면, 개구부(114a)에 고농도의 불순물을 주입하여 제1 도핑 영역(114)을 형성한다. 이 때 제1 도핑 영역(114)은 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물로 도핑하고 이미터 층(130)과는 다른 도전성 타입의 불순물로 도핑하여 형성한다. 예컨대 반도체 기판(110) 및 제1 도핑 영역(114)은 p형 불순물로 도핑하고 이미터 층(130)은 n형 불순물로 도핑할 수 있다.
도 8을 참고하면, 제2 편평부(PS2)에 위치하는 패터닝된 절연막(115a)을 다시 패터닝하여 제2 도핑 영역(112)을 위한 개구부(112a)를 형성한다. 개구부(112a)는 예컨대 반도체 기판(110) 위에 감광막(도시하지 않음)을 도포하고 개구부(112a)가 형성될 위치에만 감광막을 제거한 후, 남아있는 감광막을 마스크로 하여 패터닝된 절연막(115a)을 식각하는 방법으로 형성할 수 있다.
도 9를 참고하면, 개구부(112a)에 고농도의 불순물을 주입하여 제2 도핑 영역(112)을 형성한다. 이 때 제2 도핑 영역(112)은 반도체 기판(110) 및 제1 도핑 영역(114)과 다른 도전성 타입의 불순물로 도핑하고 이미터 층(130)과 동일한 도전성 타입의 불순물로 도핑하여 형성한다. 예컨대 반도체 기판(110) 및 제1 도핑 영역(114)은 p형 불순물로 도핑하고 이미터 층(130) 및 제2 도핑 영역(112)은 n형 불순물로 도핑할 수 있다.
도 1을 참고하면, 반도체 기판(110)의 제1 편평부(PS1)에 제1 전극(140)을 형성하고 반도체 기판(110)의 제2 편평부(PS2)에 제2 전극(120)을 형성한다. 이 때 제1 전극(140)은 개구부(114a)를 통하여 제1 도핑 영역(114)과 접촉하고 있으며 제2 전극(120)은 개구부(112a)를 통하여 제2 도핑 영역(112)과 접촉하고 있다.
이에 따라 반도체 기판(110)의 광 활성층에서 태양 에너지를 흡수하면 여기서 생성된 정공은 제1 도핑 영역(114)을 통하여 제1 전극(140)에 수집될 수 있고 전자는 제2 도핑 영역(112)를 통하여 제2 전극(120)에 수집될 수 있다.
상기에서는 제1 전극 및 제2 전극이 반도체 기판(110)의 전면에 위치하는 전면 접촉(front contact) 구조의 태양 전지에 대해서만 예시적으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 제1 전극 및 제2 전극이 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 접촉(back contact) 구조의 태양 전지에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 반도체 기판 130: 이미터 층
140: 제1 전극 120: 제2 전극
115, 115a: 절연막 114: 제1 도핑 영역
112: 제2 도핑 영역 50: 오목부
112a, 114a: 개구부

Claims (20)

  1. 일면에 복수의 오목부 및 복수의 편평부를 가지는 반도체 기판,
    상기 반도체 기판의 오목부에 위치하는 이미터 층,
    상기 반도체 기판의 편평부에 위치하고 p형 또는 n형에서 선택된 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 제1 도핑 영역,
    상기 반도체 기판의 편평부에 위치하고 p형 또는 n형에서 선택되며 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 제2 도핑 영역,
    상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고
    상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격이 다른
    태양 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 반도체 기판은 상기 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있고,
    상기 이미터 층은 상기 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는
    태양 전지.

  3. 제2항에서,
    상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격보다 큰 태양 전지.
  4. 제1항에서,
    상기 반도체 기판의 편평부 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함하고,
    상기 절연막은
    상기 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제1 부분, 그리고
    상기 제2 도핑 영역을 둘러싸는 제2 부분
    을 포함하며,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 폭이 다른 태양 전지.
  5. 제4항에서,
    상기 절연막의 제1 부분의 폭은 상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격과 실질적으로 동일하고,
    상기 절연막의 제2 부분의 폭은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격과 실질적으로 동일한
    태양 전지.
  6. 제4항에서,
    상기 절연막의 제1 부분의 폭은 상기 절연막의 제2 부분의 폭보다 큰 태양 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 오목부는 역 피라미드 모양으로 형성되어 있는 태양 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 이미터 층은 상기 역 피라미드 모양의 오목부 측벽을 따라 실질적으로 대칭적으로 형성되어 있는 태양 전지.
  9. 제1항에서,
    상기 반도체 기판은 폭이 다른 편평부가 교대로 배열되어 있는 태양 전지.
  10. 제1항에서,
    상기 반도체 기판의 오목부 및 편평부는 교대로 위치하는 태양 전지.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 반도체 기판의 동일한 면에 형성되어 있는 태양 전지.
  12. 반도체 기판,
    상기 반도체 기판의 전면(front side)에 교대로 배치되어 있으며 서로 다른 도전성 타입의 불순물로 고농도 도핑되어 있는 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역,
    상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고
    상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 반도체 기판의 전면은
    역 피라미드 모양으로 표면 조직화된 복수의 오목부,
    이웃하는 상기 오목부 사이에 위치하며 제1 폭을 가지는 제1 편평부, 그리고
    이웃하는 상기 오목부 사이에 위치하며 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지는 제2 편평부
    를 가지는 태양 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 역 피라미드 모양으로 표면 조직화된 복수의 오목부에 형성되어 있는 이미터 층을 더 포함하고,
    상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격이 다른
    태양 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 반도체 기판은 상기 제1 도핑 영역과 동일한 도전성 타입의 불순물로 저농도 도핑되어 있고,
    상기 이미터 층은 상기 제2 도핑 영역과 동일한 도전성 타입의 불순물로 저농도 도핑되어 있으며,
    상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격보다 큰 태양 전지.
  15. p형 또는 n형에서 선택된 제1 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 반도체 기판을 준비하는 단계,
    상기 반도체 기판의 일면을 표면 조직화하여 복수의 오목부 및 복수의 편평부를 형성하는 단계,
    상기 오목부에 p형 또는 n형에서 선택되며 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 불순물로 도핑되어 있는 이미터 층을 형성하는 단계,
    상기 편평부에 상기 제1 도전성 타입의 불순물로 고농도 도핑되어 있는 제1 도핑 영역 및 상기 제2 도전성 타입의 불순물로 고농도 도핑되어 있는 제2 도핑 영역을 형성하는 단계,
    상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격 및 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격을 다르게 형성하는
    태양 전지의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 이미터 층과 상기 제1 도핑 영역 사이의 간격은 상기 이미터 층과 상기 제2 도핑 영역 사이의 간격보다 큰 태양 전지의 제조 방법.
  17. 제15항에서,
    상기 반도체 기판의 일면을 표면 조직화하는 단계는
    상기 반도체 기판의 일면에 절연막을 형성하는 단계,
    상기 절연막을 패터닝하여 상기 오목부를 위한 개구부를 형성하는 단계, 그리고
    상기 패터닝된 절연막을 마스크로 하여 상기 반도체 기판을 식각하여 역 피라미드 모양의 상기 오목부를 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 절연막을 패터닝하는 단계는 상기 개구부를 중심으로 폭이 다른 제1 부분 및 제2 부분이 양측에 위치하도록 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  19. 제17항에서,
    상기 이미터 층을 형성하는 단계는
    상기 패터닝된 절연막을 마스크로 하여 제2 도전성 타입의 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  20. 제17항에서,
    상기 제1 도핑 영역 및 상기 제2 도핑 영역을 형성하는 단계는
    상기 패터닝된 절연막 내에 상기 제1 도핑 영역을 위한 개구부를 형성하는 단계,
    상기 제1 도핑 영역을 위한 개구부에 제1 도전성 타입의 불순물을 고농도로 주입하는 단계,
    상기 패터닝된 절연막 내에 상기 제2 도핑 영역을 위한 개구부를 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 도핑 영역을 위한 개구부에 제2 도전성 타입의 불순물을 고농도로 주입하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.

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