KR20120085072A - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 후면 접촉형 태양전지 및 그 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 제1 도전형을 가지는 결정형 반도체 기판; 상기 기판의 후면에 형성된 후면 전계 영역; 상기 후면 전계 영역과 전기적으로 분리되어 형성된 비접촉 후면 전계 영역; 상기 비접촉 후면 전계 영역 상에 형성되는 패시베이션 영역; 상기 패시베이션 영역 상에 형성된 비결정형 에미터 영역; 상기 후면 전계 영역과 접촉되는 제1 금속 전극; 및 상기 에미터 영역과 접촉되는 제2 금속 전극을 포함한다. 소수 캐리어의 재결합율을 감소시킬 수 있다.

Description

태양전지 및 그 제조방법{SOLAR CELL AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 후면 전계 영역의 간격과 면적이 개선된태양전지 및 그 제조방법에 관련된다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. 그러나 태양전지는 제조 단가, 변환 효율 및 수명이 문제된다. 따라서 최근의 태양전지에 관한 연구는 태양전지의 효율 향상과 관련된 기술에 집중되고 있다.
효율은 전력을 발생시키는 태양 전지의 성능과 직접 연관되기 때문에 태양 전지의 중요한 특성이다. 따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 기술들이 일반적으로 선호된다. 본 발명은 종래의 태양 전지에 비해 더 높은 효율을 가능하게 하는 향상된 후면 접촉 태양 전지 구조물을 개시한다.
본 발명의 실시예에서는, 후면 접촉형 태양전지에 있어서 효율 향상을 위해 최적화된 후면 전계 영역의 면적비와 후면 접촉 면적비를 적용할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 도전형을 가지는 결정형 반도체 기판; 상기 기판의 후면에 형성된 후면 전계 영역; 상기 후면 전계 영역과 전기적으로 분리되어 형성된 비접촉 후면 전계 영역; 상기 비접촉 후면 전계 영역 상에 형성되는 패시베이션 영역; 상기 패시베이션 영역 상에 형성된 비결정형 에미터 영역; 상기 후면 전계 영역과 접촉되는 제1 금속 전극; 및 상기 에미터 영역과 접촉되는 제2 금속 전극을 포함하는 태양전지가 제공된다.
또한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 제1 도전형을 가지는 결정형 반도체 기판의 후면에 후면 전계 영역을 형성하는 단계; 상기 후면 전계 영역과 전기적으로 분리되는 비접촉 후면 전계 영역을 형성하는 단계; 상기 비접촉 후면 전계 영역 상에 패시베이션 영역을 형성하는 단계; 상기 패시베이션 영역 상에 비결정형 에미터 영역을 형성하는 단계; 상기 후면 전계 영역과 접촉되는 제1 금속 전극을 형성하는 단계; 및 상기 에미터 영역과 접촉되는 제2 금속 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지의 후면 접촉 면적과 후면 전계 영역의 면적을 조절함으로써, 소수 캐리어의 재결합율을 감소시킴과 동시에 캐리어의 이동 경로가 너무 길어지지 않도록 하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 7는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조 과정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 단면도.
도 9 내지 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 투명 사시도.
후면 패시베이션층은 실리콘 기판과 금속 전극사이에 삽입됨으로써 표면 재결합속도를 낮추고, 후면 반사도를 높여 광흡수 경로를 증가시킬 수 있다. 사진식각기술 또는 레이저 식각기술을 사용하여 후면 패시베이션층에 균일하고 정렬된 공극 패턴을 형성할 수 있다.
후면 표면 패시베이션과 국부적 후면 전극 형성을 통해서 후면 재결합 속도를 낮출 수 있다. 결과적으로 Voc가 상승하고, 후면에서 전류값 증가를 통해서 효율 향상의 결과를 얻을 수 있다. 또한 후면 알류미늄 전극 면적을 10% 이내로 줄임에 따라서 웨이퍼 휨(bowing) 현상을 개선하여 웨이퍼의 박형화를 가능하게 한다. 결론적으로 웨이퍼 두께 감소에 따른 저가화, Voc값 및 Isc값 상승에 따른 고효율화가 가능하다.
태양전지에서 후면의 표면 재결합은 태양전지의 효율을 감소시키는 주요 요소 중에 하나이다. 후면 접촉의 면적을 줄임으로써 금속 접촉에 의한 높은 표면 재결합을 감소시킬 수 있다. 후면접촉 면적을 줄이기 위해서, 결정질 실리콘 태양전지에 적합한 스크린 프린트를 이용하여 패시베이션층, 에미터층 또는 후면전계층 상에 국부적 후면 접촉방식을 적용할 수 있다. 국부적 후면 접촉은 점 또는 격자 모양의 스크린 패턴으로 형성될 수 있다.
후면 접촉 태양전지의 경우, 후면 접촉 면적을 가변함으로써 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다. 특히 전극 간 간격(spacing) 또는 2 이상의 후면 전계층 간의 간격을 가변시킴으로써 후면 접촉 면적을 가변시킬 수 있으며, 이로 인하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있을 것으로 전망된다.
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 7는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 후면 전극 형성 과정을 나타낸 도면이다. 그리고 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 있어서, 태양 전지는 배면에 형성되는 후면 전계 영역 및 에미터 영역 등을 갖는다. 에미터 영역은 태양 전지에서 소수 전하 캐리어들을 수집하도록 구성되는 한편, 후면 전계 영역은 다수 전하 캐리어들을 수집하도록 구성된다.
또한 본 발명의 실시예에서, 후면 전계 영역은 국부 후면 전계 영역과 비접촉 후면 전계 영역으로 구분된다. 각각의 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은, 다수 전하 캐리어들의 측방향 흐름으로 인한 직렬 저항 손실을 거의 증가시키지 않고 소수 전하 캐리어의 재결합 손실을 감소시키기 위해 축소된 영역을 가질 수 있다. 예컨대 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 도트 형태 또는 스트라이프 형태를 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위해, 우선 실리콘 기판(100)이 마련된다. 기판(100)은 제1 도전형으로 도핑된다. 그리고 기판(100)의 일면 상에 후면 전계 영역이 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 후면 전계 영역은 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)을 포함한다. 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 동시에 또는 순차적으로 형성된다.
고온 확산 프로세스를 사용하여 기판(100)에 국지적으로 주입된 불순물들을 확산시킴으로써 후면 전계 영역을 형성할 수 있다. 후면 전계 영역에는 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)이 포함된다. 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 기판(100) 상에 불연속적으로 분포하며, 서로 교번하여 배열될 수 있다. 이후, 국부 후면 전계 영역(110) 상에는 제1 금속 전극(130)이 형성되어 점 접촉을 이루며, 비접촉 후면 전계 영역(120) 상에는 패시베이션 영역(140)과 에미터 영역(150)이 차례로 증착된다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 패시베이션 영역(140)과 에미터 영역(150)이 형성된다. 패시베이션 영역(140)에 진성 비정질 실리콘 박막을 이용함으로써 저온에서의 접합 형성을 가능하게 하고, 전후면 패시베이션(passivation) 기능을 강화할 수 있다.
에미터 영역(150)은 제2 도전형으로 도핑되는데, 제2 도전형은 제1 도전형과 반대되는 도전형이다. 예컨대 기판(100)이 n형으로 도핑되면 에미터 영역(150)은 p형의 도전형을 가진다.
도 2와 도 3을 참조하면, 에미터 영역(150)과 패시베이션 영역(140)을 형성하기 위해, 기판(100) 상에 실리콘 박막이 증착된다. 여기서, 에미터 영역(150)과 패시베이션 영역(140)은 결정질 기판과 이종접합을 이룬다. 패시베이션 영역(140)을 위해 진성 비정질 실리콘 박막(intrinsic amorphous silicon thin layer)이 증착되고, 그 위에 기판(100)과 반대되는 도전형의 비정질 실리콘 박막(amorphous silicon thin layer)이 형성된다. 상기의 두 실리콘 박막층을 편의상 이종접합층이라 지칭하도록 한다.
그리고 도 5에서, 레이저 식각, 레이저 스크라이빙 등의 과정을 통해 상기의 이종접합층에 2 이상의 개구부가 형성된다. 개구부는 국부 후면 전계 영역(110) 상에 형성된다. 그리고 해당 개구부에는 이후, 제1 금속 전극(130)이 형성된다. 비접촉 후면 전계 영역(120) 상에는 개구부가 형성되지 않는다. 따라서 비접촉 후면 전계 영역(120)은 제1 금속 전극(130) 및 제2 금속 전극(135)과 직접 접촉하지 않게 된다. 이러한 과정을 통해 패시베이션 층(140)과 에미터 층(150)이 형성된다.
정상 동작에서, 소수 전하 캐리어들은 태양 전지의 에미터 영역들에서 수집되고 다수 전하 캐리어들은 후면 전계 영역들에서 수집된다. N-형 기판을 구비한 후면 접촉 태양 전지의 경우에 있어서, 소수 전하 캐리어들은 P-형 확산 영역(이 경우에서는 "에미터 영역(150)")에 의해 수집되어, 금속 그리드를 통해 포지티브(positive) 단자로 도전된다. 다수 전하 캐리어들은 N-형 확산 영역(이 경우에서는 "후면 전계 영역(110, 120)")에 의해 수집되어 금속 그리드에 의해 네거티브(negative) 단자로 도전된다.
캐리어의 생성이 대부분 태양 전지의 앞면에서 발생하는 경우, 다수 및 소수 전하 캐리어들 모두는 확산 영역들에 의해 수집되기 위해 생성 지점으로부터 배면으로 이동해야 한다. 이 거리는, "캐리어 경로 길이"라고도 하며, 후면 접촉 태양 전지의 성능을 결정하는 중요한 파라미터가 된다.
다수 및 소수 전하 캐리어 경로 길이는 태양 전지의 배면의 후면 전계 영역들의 피치(pitch)(즉, 간격)에 따라 결정된다. 후면 전계 영역들 간의 간격이 넓을 클수록, 전하 캐리어들은 수집되기 위해 생성 지점으로부터 측방향으로 더 이동해야 한다.
후면 전계 영역들 간의 간격 뿐만이 아니라, 그 면적 역시 태양전지 효율의 중요한 파라미터가 된다. 기존에도 후면 전계 영역의 면적을 조절하여 태양전지의 효율을 향상시키고자 하는 시도는 있었다. 후면 전계 영역의 면적을 축소함으로써 소수 캐리어의 후면 재결합을 줄일 수 있고, 개방전압(Voc)을 향상시킬 수 있다. 그런데 최적의 효율을 가지는 후면 전계 영역의 면적비와 제1 금속 전극(130)의 접촉 면적비 간에는 차이가 존재한다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 국부 후면 전계 영역(110)을 형성함과 동시에, 비접촉 후면 전계 영역(120)도 형성하여 후면 전계 영역의 면적비에 따른 효율을 개선하고자 한다.
여기서 전체 기판 면적 중 국부 후면 전계 영역(110)의 면적 비율은 0.1% 이상 5% 이하, 비접촉 후면 전계 영역(120)의 면적 비율은 0.1% 이상 5% 이하일 수 있다. 상술한 범위내에서, 최적화된 면적 비율이 채택될 수 있다. 국부 후면 전계 영역(110)의 면적비와 비접촉 후면 전계 영역(120)의 면적비는 각 구성 물질의 전기 전도도, 저항, 태양전지의 면적 등의 다양한 요인에 의해 가변될 수 있다. 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 스크린 프린팅 방법에 의해 최적화된 면적과 간격으로 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 확산 공정을 통해 형성되는데, 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)이 기판() 상에 불연속적인 영역에 국부적으로 형성되도록 하기 위해 별도의 마스킹 레이어가 사용될 수 있다.
도 6를 참조하면, 패시베이션 영역(140)과 에미터 영역(150)으로 구성된 이종접합층의 양 끝단마다 절연층(160)이 생성된다. 분로(shunt) 손실을 방지하기 위해 제1 금속 전극(130)이 형성되는 에미터 영역(150)과 패시베이션 영역(140)의 개구부는 절연층(160)이 마련된다. 절연층(160)은 스퍼터링(sputtering)법, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition)법, 잉크젯 인쇄(inkjet printing)법 등과 같은 다양한 막 적층법을 통해 형성된다.
상기와 같은 방법을 통해 절연층(160)이 증착된 후, 패터닝 공정을 통해 복수의 개구부를 포함하게 된다. 즉 상기의 방법을 통해 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)이 형성된 기판(100), 그리고 에미터 영역(150) 상에 절연막이 증착된다. 그리고 레이저 등을 이용한 패터닝 공정을 거쳐 선택적으로 절연막의 일부분을 제거함으로써 절연층(160)의 개구부가 형성될 수 있다.
절연층(160) 역시 패시베이션 기능을 가질 수 있다. 에미터 영역(150) 및 패시베이션 영역(140)과 추후 금속 전극이 형성될 부분의 접합 계면에 절연층(160)을 형성함으로써 전지의 역포화 밀도를 줄여 개방전압을 높이고 온도 증가에 의한 개방전압의 감소도 줄여주어 태양전지의 효율 저하를 일부 방지할 수 있다.
도 7를 참조하면, 에미터 영역(150) 및 패시베이션 영역(140)으로 이루어진 이종접합층들의 사이, 국부 후면 전계 영역(110) 상에 제1 금속 전극(130)이 형성된다.
본 발명의 실시예에서와 같이 후면 접촉형 태양전지는 기판의 후면에만 전극이 존재하여 전면 전극에 의한 음영 손실을 없앨 수 있는 장점을 가진다. 본 발명의 실시예에 따르면 후면 전계 영역은 국지적으로 형성되며, 특히 그 중에서도 제1 금속 전극(130)과 접촉되는 국부 후면 전계 영역(110)과 제1 금속 전극(130)과의 접촉면이 없는 비접촉 후면 전계 영역이 포함된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 단면도이다.
도 1 내지 도 7를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 태양전지는 기판(100), 국부 후면 전계 영역(110), 비접촉 후면 전계 영역(120), 패시베이션 영역(140)과 후면 전계 영역(110, 120), 제1 금속 전극(130) 그리고 절연층(160) 등을 포함한다. 그리고 도 8에 도시된 단면도에 따르면 태양전지의 후면 구조와 함께 전면 구조가 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 반사방지막(180), 전면 패시베이션층(미도시) 및 전면 전계 영역(170)을 전면에 포함할 수 있다. 그리고 태양전지 전면의 반사방지막(180), 전면 패시베이션층 및 전면 전계 영역(170)은 텍스처링된 구조를 가질 수 있다.
전면 전계 영역(front surface field, FSF)(170)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물의 농도가 반도체 기판(100)보다 높은 고농도로 n형 불순물이 도핑된 막으로서, BSF(back surface field)와 유사한 역할을 하므로, 입사되는 빛에 의해 분리된 전자와 정공이 반도체 기판(100)의 상부 표면에서 재결합되어 소멸하는 것이 방지된다.
전면 전계 영역(170)의 전면에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진 반사 방지막(180)이 형성되어 있다. 전면 전계 영역(170) 위에 형성된 반사 방지막(180)은 입사되는 태양 광의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지의 효율을 높인다. 전면 보호막(120)은 대략 70nm 내지 80nm의 두께를 가질 수 있다.
도 9 내지 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 후면을 나타내는 입체 사시도다. 도 9 내지 도 11를 통해서는 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)의 형상을 예시적으로 설명하도록 한다.
국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)의 면적 비율은 태양전지의 효율과 관련있는데, 해당 면적비를 달성하기 위한 형상은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)은 도트 형상 또는 스트라이프, 격자 등의 형상을 가질 수 있다. 도트형 또는 스트라이프형으로 후면 전계 영역을 기판의 일부분 상에 설계하면, 후면 전계 영역이 차지하는 면적을 감소시키는 한편 후면 전계 영역들 사이의 거리를 일정 수준으로 유지하여, 다수 전하 캐리어들의 측방향 흐름과 연관된 직렬 저항 손실의 증가 없이 소수 전하 캐리어의 재결합 손실을 감소시킬 수 있다.
다만 제1 금속 전극(130)이 스트라이프 형상으로 구현되는 경우, 이에 접촉되는 국부 후면 전계 영역(110)은 제1 금속 전극(130)과 같이 스트라이프의 형상을 가질 수 있다. 그러나 비접촉 후면 전계 영역(120)은 후면 전극의 형상에 구애되지 않고, 면적비에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 비접촉 후면 전계 영역(120)의 형상은 제조 공정 상의 편의에 따라 가변될 수 있다.
도 9은 스트라이프 형의 제1 금속 전극(130)과 스트라이프 형상의 국부 후면 전계 영역(110), 그리고 도트 형상의 비접촉 후면 전계 영역(120)이 형성된 태양전지를 나타낸다. 그리고 도 10은 제1 금속 전극(130), 국부 후면 전계 영역(110) 그리고 비접촉 후면 전계 영역(120)이 모두 스트라이프 형상을 가지는 경우를 예시한다. 마지막으로 도 11는 스트라이프 형의 제1 금속 전극(130)에 대하여 국부 후면 전계 영역(110)과 비접촉 후면 전계 영역(120)이 도트 형상을 가지는 경우를 예시한다. 각 도트의 크기는 면적비에 의존하여 상이할 수 있다.
여기서 스트라이프의 너비, 도트를 형성하는 원들의 지름은 이해와 설명의 편의를 위하여 극대화하여 표현된 것이며, 실제 구현된 태양전지에서의 제1 금속 전극(130)이나 국부 후면 전계 영역(110), 비접촉 후면 전계 영역의 실측 사이즈와는 무관하다.
본 발명의 실시예에서와 같이 국부 후면 전계 영역을 가지는 후면 접촉 태양전지의 경우, 후면 전계 영역들(110, 120) 간의 피치와 웨이퍼의 두께 간의 관계가 손실 여부에 영향을 끼친다. 소수 및 다수 전하 캐리어들이 측방향으로 수송되는 경우, 후면 접촉 태양 전지에 손실 메카니즘(mechanism)이 일어날 수 있다. 첫번째는 소수 전하 캐리어의 측방향 수송으로 인한 소수 전하 캐리어의 재결합의 증가이며 두번째는 다수 전하 캐리어의 측방향 수송으로 인한 직렬 저항의 증가가 일어날 수 있다. 피치가 웨이퍼의 두께보다 더 큰 경우, 전하 캐리어들의 측방향 수송 및 그것과 연관된 손실들이 중요하게 된다. 웨이퍼의 두께보다 몇 배 더 작은 경우, 전하 캐리어의 수송은 대부분 1차원적이고(종방향 수송), 전술된 측방향 손실 메카니즘들은 최소화될 수 있다.
배면 접합 태양 전지에서의 주된 재결합 메카니즘은 실리콘 인터페이스, 즉 표면 재결합이다. 태양 전지의 후면 중 일부 영역에 한하여 후면 전계 영역이 형성되는데, 후면 전계 영역은 후면 전극과 접촉되는 국부 후면 전계 영역(110)과 후면 전극과 접촉되지 않는 비접촉 후면 전계 영역(120)으로 구성된다. 이로써 태양전지 후면 전체 영역에 후면 전계 영역이 형성됨으로 인한 소수 캐리어의 재결합률을 감소시킴과 동시에, 소수 및 다수 전하 캐리어 경로의 길이를 줄이고, 다수 캐리어 수집 성능을 최대한 유지할 수 있다. 따라서 제1 금속 전극(130)들의 간격을 정렬 한도(alignment tolerance)가 허용하는 한 후면 전계 영역 내의 간격을 작게 유지하는 것이 바람직하다.
스트라이프형 후면접촉 태양 전지는 스크린-프린팅(screen-printing)과 같은 상대적으로 저비용의 패터닝 기술들을 사용하여 제조된다. 이러한 프린팅 기술들은 비용이 더 효과적으로 절감되지만, 포토리소그래피(photolithography)보다 훨씬 더 낮은 해상도 및 정렬 정확도를 가지며, 결과적으로 피치는 웨이퍼 두께보다 현저하게 크게 된다. 이에 따라 소수 전하 캐리어 및 다수 전하 캐리어의 측방향 수송 손실이 발생하여 태양전지의 성능이 저하된다.
이러한 저비용 패터닝 기술들의 사용으로, 스트립 패턴의 설계에서는 소수 전하 캐리어들의 측방향 수송 손실과 다수 전하 캐리어들의 측방향 수송 손실 사이의 절충이 필요하다. 셀 설계자는 (a) 소수 전하 캐리어들의 측방향 수송으로 인한 소수 전하 캐리어의 재결합과 (b) 다수 전하 캐리어들의 측방향 수송으로 인한 직렬 저항 손실을 밸런싱(balance)하도록 핑거 피치를 선택해야 한다.
후면 전계 영역(110, 120)들 간의 간격이 증가하는 경우, 소수 전하 캐리어의 수송이 대부분 종방향이기 때문에 소수 전하 캐리어의 확산 손실이 감소하지만, 이것은 다수 전하 캐리어들의 측방향 경로를 또한 증가시킴으로써 저항으로 인한 손실이 증가한다. 반면 후면 전계 영역(110, 120)들 간의 간격을 감소시키는 경우, 저항으로 인한 손실은 감소하지만, 소수 전하 캐리어들의 유효 경로가 증가하여, 소수 전하 캐리어의 재결합으로 인한 손실이 증가한다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 기판 상의 일부 영역에만 후면 전계 영역이 형성된 국부 후면 전계 영역(110) 및 제1 금속 전극(130)과 접촉하지 않게 형성된 비접촉 후면 전계 영역(120)을 적용하여 후면 전계 영역의 면적과 간격을 모두 줄임으로써, 소수 전하 캐리어의 재결합에 의한 손실을 줄임과 동시에, 국부 후면 전계 영역(110)의 사이에 비접촉 후면 전계 영역(120)을 배치시킴으로써, 그 이동 경로를 축소하여 태양전지의 효율 향상을 도모한다. 또한 에미터 영역(150)과 패시베이션 영역(140)을 이종접합의 형식을 응용한 구조로 후면 전계 영역과 다른 평면상에 형성함으로써, 에미터 영역(150)의 면적에 제한을 받지 않도록 하였다.
본 발명의 실시예들은 베이스 확산 영역을 축소한 배면 접합 태양 전지 구조물을 사용함으로써 2차원 효과들의 악영향을 감소시킨다. 이하의 예시들에 있어서, 각각이 도트의 형태(예를 들어, 원, 타원)를 갖는다는 점에서 베이스 확산 영역들은 "도트형(dotted)"이다. 도트들은 또한 격자형 또는 스트라이프형으로 대체될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 도트형 확산 영역들은 또한 본 발명의 이점을 떨어뜨리지 않는 그외의 형태들을 가질 수 있다.
100 : 기판 110 : 국부 후면 전계 영역
120 : 비접촉 후면 전계 영역 130 : 제1 금속 전극
135 : 제2 금속 전극 140 : 패시베이션 영역
150 : 에미터 영역 160 : 절연층
170 : 전면 전계 영역 180 : 반사 방지막

Claims (20)

  1. 제1 도전형을 가지는 결정형 반도체 기판;
    상기 기판의 후면에 형성된 후면 전계 영역;
    상기 후면 전계 영역과 전기적으로 분리되어 형성된 비접촉 후면 전계 영역;
    상기 비접촉 후면 전계 영역 상에 형성되는 패시베이션 영역;
    상기 패시베이션 영역 상에 형성된 비결정형 에미터 영역;
    상기 후면 전계 영역과 접촉되는 제1 금속 전극; 및
    상기 에미터 영역과 접촉되는 제2 금속 전극을 포함하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 국부 후면 전계 영역의 면적은 상기 기판의 전체 면적 중에서 0.1% 이상 5% 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비접촉 후면 전계 영역의 면적은 상기 기판의 전체 면적 중에서 0.1% 이상 5% 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패시베이션 영역은 진성 비정질 실리콘 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에미터 영역은 비정질 실리콘 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 전면 전계 영역을 더 포함하는 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 반사방지막을 더 포함하는 태양전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 타면은 텍스처링된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 국부 후면 전계 영역 및 상기 비접촉 후면 전계 영역은 상기 기판과 반대의 도전성의 제2 도전형을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속 전극 및 상기 국부 후면 전계 영역은 상기 기판 상에 스트라이프 형상을 가지며, 상기 비접촉 후면 전계 영역은 상기 기판 상에 도트형의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 제1 도전형을 가지는 결정형 반도체 기판의 후면에 후면 전계 영역을 형성하는 단계;
    상기 후면 전계 영역과 전기적으로 분리되는 비접촉 후면 전계 영역을 형성하는 단계;
    상기 비접촉 후면 전계 영역 상에 패시베이션 영역을 형성하는 단계;
    상기 패시베이션 영역 상에 비결정형 에미터 영역을 형성하는 단계;
    상기 후면 전계 영역과 접촉되는 제1 금속 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 에미터 영역과 접촉되는 제2 금속 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 국부 후면 전계 영역의 면적은 상기 기판의 전체 면적 중에서 0.1% 이상 5% 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 비접촉 후면 전계 영역의 면적은 상기 기판의 전체 면적 중에서 0.1% 이상 5% 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 패시베이션 영역을 진성 비정질 실리콘 박막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 에미터 영역을 비정질 실리콘 박막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 전면 전계 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지 제조방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 타면을 텍스처링하는 단계를 더 포함하는 태양전지 제조방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 도전형과 반대의 도전성의 제2 도전형을 가지는 것을 상기 국부 후면 전계 영역 및 상기 비접촉 후면 전계 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 금속 전극 및 상기 국부 후면 전계 영역을 상기 기판 상에 스트라이프 형상으로 형성하며, 상기 비접촉 후면 전계 영역은 상기 기판 상에 도트형의 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.


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