KR20120104845A - Solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지(Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 기판형 태양전지와 박막형 태양전지를 조합한 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell in which a substrate-type solar cell and a thin film-type solar cell are combined.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy using the properties of semiconductors.
태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)은 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다. The solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) type semiconductor and an N (negative) type semiconductor are bonded together. Holes and electrons are generated therein. At this time, the holes (+) move toward the P-type semiconductor and the electrons (-) move toward the N-type semiconductor due to the electric field generated in the PN junction. Can be generated to produce power.
이와 같은 태양전지는 일반적으로 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. Such solar cells are generally classified into substrate type solar cells and thin film type solar cells.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다. The substrate type solar cell is a solar cell manufactured using a semiconductor material such as silicon as a substrate, and the thin film type solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수한 장점이 있고, 상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 제조비용이 감소되는 장점이 있다. The substrate-type solar cell has an advantage that the efficiency is somewhat superior to the thin-film solar cell, the thin-film solar cell has the advantage that the manufacturing cost is reduced compared to the substrate-type solar cell.
이에, 상기 기판형 태양전지와 박막형 태양전지를 조합한 태양전지가 제안된 바 있다. 이하 도면을 참조로 종래의 태양전지에 대해서 설명하기로 한다. Thus, a solar cell combining the substrate type solar cell and the thin film type solar cell has been proposed. Hereinafter, a conventional solar cell will be described with reference to the drawings.
도 1은 기판형 태양전지와 박막형 태양전지를 조합한 종래의 일 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an exemplary embodiment in which a substrate type solar cell and a thin film type solar cell are combined.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 일 실시예에 따른 태양전지는, 반도체 웨이퍼(10), 제1 반도체층(20), 제1 전극(40), 제2 반도체층(50), 및 제2 전극(70)을 포함하여 이루어진다. As can be seen in Figure 1, the solar cell according to a conventional embodiment, the semiconductor wafer 10, the
상기 제1 반도체층(20)은 상기 반도체 웨이퍼(10)의 상면에 박막 형태로 형성되고, 상기 제2 반도체층(50)은 상기 반도체 웨이퍼(10)의 하면에 박막 형태로 형성되며, 이와 같은 상기 반도체 웨이퍼(10), 제1 반도체층(20), 및 제2 반도체층(50)의 조합에 의해 PN접합구조가 이루어지게 된다. The
상기 제1 전극(40)은 상기 제1 반도체층(20) 상에 형성되고, 상기 제2 전극(70)은 상기 제2 반도체층(50) 상에 형성되어, 각각 태양전지의 (+)전극 또는 (-)전극을 이루게 된다. The
이와 같은 종래의 일 실시예에 따른 태양전지에 태양광이 입사되면 상기 반도체 웨이퍼(10)에서 정공(hole) 또는 전자(electron)와 같은 캐리어(carrier)가 생성되고, 이와 같은 캐리어는 상기 제1 반도체층(20)을 경유하여 상기 제1 전극(40)으로 이동함과 더불어 상기 제2 반도체층(50)을 경유하여 상기 제2 전극(70)으로 이동하게 된다. When sunlight is incident on the solar cell according to the related art, a carrier such as a hole or an electron is generated in the
그러나, 이와 같은 종래의 일 실시예에 따른 태양전지는 상기 반도체 웨이퍼(10)에서 생성된 정공 또는 전자와 같은 캐리어가 상기 제1 전극(40) 또는 제2 전극(70)으로 이동하는 이동성이 떨어져 태양전지의 효율에 한계가 있다. However, the solar cell according to the related art has a low mobility in which carriers such as holes or electrons generated in the semiconductor wafer 10 move to the
따라서, 상기 반도체 웨이퍼(10)에서 생성된 정공 또는 전자와 같은 캐리어가 상기 제1 전극(40) 또는 제2 전극(70)으로 이동하는 이동성을 향상시킬 수 있도록, 도전층을 추가로 적용한 태양전지가 제안된 바 있다. Therefore, the solar cell to which the conductive layer is further applied to improve the mobility of the carrier such as holes or electrons generated in the semiconductor wafer 10 to the
도 2a 내지 도 2g는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지를 조합한 종래의 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 공정 단면도로서, 이는, 제1 반도체층(20)과 제1 전극(40) 사이 및 제2 반도체층(50)과 제2 전극(70) 사이에 도전층을 추가로 형성함으로써 캐리어의 이동성을 향상시키는 것이다.2A to 2G are schematic cross-sectional views of a solar cell according to another exemplary embodiment in which a substrate type solar cell and a thin film type solar cell are combined, which is formed between the
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 반도체 웨이퍼(10)의 상면에 제1 반도체층(20)을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, the
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(20) 상에 제1 도전층(30)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2B, a first
상기 제1 도전층(30)은 스퍼터링법(sputtering)을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 형성한다. The first
이때, 도 2b에서 알 수 있듯이, 공정 특성상 상기 제1 도전층(30)은 상기 제1 반도체층(20)의 상면 뿐만 아니라 그 측면을 따라 상기 반도체 웨이퍼(10)의 측면에까지 형성된다. In this case, as shown in FIG. 2B, the first
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 도전층(30) 상에 제1 전극(40)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2C, a
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 웨이퍼(10)의 하면에 제2 반도체층(50)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2D, the
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(50) 상에 제2 도전층(60)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2E, a second
상기 제2 도전층(60)은 스퍼터링법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 형성한다. The second
이때, 도 2e에서 알 수 있듯이, 공정 특성상 상기 제2 도전층(60)은 상기 제2 반도체층(50)의 하면 뿐만 아니라 그 측면을 따라 상기 반도체 웨이퍼(10)의 측면에까지 형성된다. As shown in FIG. 2E, the second
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 상기 제2 도전층(60) 상에 제2 전극(70)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2F, a
다음, 도 2g에서 알 수 있듯이, 상기 제1 도전층(30), 제1 반도체층(20) 및 반도체 웨이퍼(10)의 가장자리 영역을 제거하여 분리부(80)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2G, the
상기 분리부(80)를 형성하는 이유는, 상기 제1 도전층(30)과 제2 도전층(60)이 공정 특성상 각각 반도체 웨이퍼(10)의 측면을 따라 연장되어 서로 접하게 되어 쇼트가 발생할 수 있기 때문에, 이와 같은 쇼트를 방지하기 위함이다. The
그러나, 이와 같이 제1 도전층(30), 제1 반도체층(20) 및 반도체 웨이퍼(10)의 가장자리 영역을 제거하여 분리부(80)를 형성하게 되면, 상기 분리부(80) 영역에서 전자 또는 홀과 같은 캐리어가 트랩(trap)됨으로써 태양전지의 효율이 저하되는 문제점이 있다. However, when the edge portions of the first
또한, 상기 분리부(80)를 형성하기 위해서 레이저 공정이 추가되므로 그만큼 공정이 추가되고 비용이 증가되는 문제점이 있다. In addition, since the laser process is added to form the
또한, 도 14는 종래의 태양전지 패널의 개략도로서, 도 14에서와 같이, 종래의 태양전지 패널은 지지대(1)에 복수 개의 단위 태양전지가 배치되어 있는데, 단위 태양전지 각각의 가장자리 영역에 전술한 바와 같이 분리부(80)가 형성되어 있어, 외관이 조잡한 느낌을 줄 수 있다. In addition, FIG. 14 is a schematic diagram of a conventional solar cell panel. As shown in FIG. 14, in the conventional solar cell panel, a plurality of unit solar cells are disposed on the support 1, and the above-described operation is performed on an edge region of each unit solar cell. As described above, the
본 발명은 전술한 종래의 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 도전층을 적용하여 캐리어의 이동성을 향상시키면서도 반도체 웨이퍼의 가장자리 영역에 분리부를 형성할 필요가 없는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above-described problems of the conventional solar cell, and the present invention provides a solar cell and its manufacture, which do not need to form a separator in an edge region of a semiconductor wafer while improving the mobility of a carrier by applying a conductive layer. It is an object to provide a method.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 소정의 전기전도 극성을 갖는 반도체 웨이퍼: 상기 반도체 웨이퍼의 일면 상에 형성된 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 형성된 제1 도전층; 상기 제1 도전층 상에 형성된 제1 전극; 상기 반도체 웨이퍼의 타면 상에 형성되며, 상기 제1 반도체층과 상이한 극성을 갖는 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층 상에 형성된 제2 도전층; 및 상기 제2 도전층 상에 형성된 제2 전극을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층 중 적어도 하나의 도전층은 중앙부 및 상기 중앙부에서 연장되는 주변부로 이루어지고, 상기 주변부의 전기전도도는 상기 중앙부의 전기전도도보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor wafer having a predetermined conductivity polarity: a first semiconductor layer formed on one surface of the semiconductor wafer; A first conductive layer formed on the first semiconductor layer; A first electrode formed on the first conductive layer; A second semiconductor layer formed on the other surface of the semiconductor wafer and having a different polarity than that of the first semiconductor layer; A second conductive layer formed on the second semiconductor layer; And a second electrode formed on the second conductive layer, wherein at least one of the first conductive layer and the second conductive layer includes a central portion and a peripheral portion extending from the central portion. The electrical conductivity of the peripheral portion is lower than the electrical conductivity of the central portion provides a solar cell.
상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 상기 반도체 웨이퍼의 측면 부위에서 서로 접하고 있고, 이 경우, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층의 가장자리 영역에 분리부가 형성되어 있지 않다. The first conductive layer and the second conductive layer are in contact with each other at the side portions of the semiconductor wafer. In this case, no separation portion is formed in the edge regions of the first conductive layer and the second conductive layer.
상기 주변부는 상기 중심부보다 도펀트 농도가 낮을 수 있다. The peripheral portion may have a lower dopant concentration than the central portion.
상기 주변부는 상기 중심부보다 결정의 개수가 많을 수 있다. The peripheral portion may have a greater number of crystals than the central portion.
상기 주변부는 상기 중심부보다 결정의 성장각도가 다양하게 분포될 수 있고, 이 경우, 상기 주변부에 형성된 결정은 카운트 값이 150 ~ 400 범위인 결정성장각도가 3개 이상일 수 있다. The periphery may be distributed in a variety of crystal angles than the central portion. In this case, the crystals formed in the periphery may have three or more crystal growth angles having a count value in a range of 150 to 400.
상기 중심부와 주변부로 이루어진 도전층의 증착 두께는 50 ~ 500 nm범위일 수 있다. Deposition thickness of the conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion may range from 50 to 500 nm.
상기 주변부의 두 지점 사이의 저항은 100 ~ 150kΩ범위이고, 상기 중심부의 두 지점 사이의 저항은 6 ~ 10kΩ범위일 수 있다. The resistance between two points of the peripheral portion may range from 100 to 150 kΩ, and the resistance between two points of the central portion may range from 6 to 10 kΩ.
상기 주변부는 상기 반도체 웨이퍼의 모서리 부위에 형성되는 부분과 상기 반도체 웨이퍼의 측면 부위에 형성되는 부분으로 이루어지고, 상기 반도체 웨이퍼의 측면 부위에 형성되는 부분이 상기 반도체 웨이퍼의 모서리 부위에 형성되는 부분에 비하여 전기전도도가 낮을 수 있다. The peripheral portion includes a portion formed at a corner portion of the semiconductor wafer and a portion formed at a side portion of the semiconductor wafer, and a portion formed at a side portion of the semiconductor wafer is formed at a corner portion of the semiconductor wafer. In comparison, the electrical conductivity may be low.
상기 반도체 웨이퍼와 상기 제1 반도체층 사이 및 상기 반도체 웨이퍼와 상기 제2 반도체층 사이 중 적어도 하나에는 진성 반도체층이 추가로 형성될 수 있다. An intrinsic semiconductor layer may be further formed between at least one of the semiconductor wafer and the first semiconductor layer and between the semiconductor wafer and the second semiconductor layer.
상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층은 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 저농도 도핑된 반도체층 및 상기 저농도 도핑된 반도체층 상에 형성된 고농도 도핑된 반도체층으로 이루어질 수 있다. At least one semiconductor layer of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be formed of a lightly doped semiconductor layer formed on the semiconductor wafer and a heavily doped semiconductor layer formed on the lightly doped semiconductor layer.
상기 제1 반도체층과 제1 도전층 사이 및 상기 제2 반도체층과 제2 도전층 사이 중 적어도 하나에는 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 캐리어의 이동도를 증진시킬 수 있는 소정의 극성을 띠는 보조층이 추가로 형성되어 있고, 상기 보조층은 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 정공을 끌어당길 수 있도록 산소 풍부(oxygen-rich) 산화물을 포함하여 이루어진 (-)극성을 띠는 제1 보조층, 및 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 전자를 끌어당길 수 있도록 산소 부족(oxygen-deficient) 산화물을 포함하여 이루어진 (+)극성을 띠는 제2 보조층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. At least one of the first semiconductor layer and the first conductive layer and between the second semiconductor layer and the second conductive layer has an auxiliary layer having a predetermined polarity capable of enhancing mobility of a carrier generated in the semiconductor wafer. And a second auxiliary layer having a negative polarity, wherein the auxiliary layer includes an oxygen-rich oxide to attract holes generated in the semiconductor wafer, and the semiconductor layer. It may include at least one of the (+) polar second auxiliary layer made of an oxygen-deficient oxide to attract electrons generated in the wafer.
본 발명은 또한, 소정의 전기전도 극성을 갖는 반도체 웨이퍼의 일면 상에 제1 반도체층을 형성하고, 상기 반도체 웨이퍼의 타면 상에 상기 제1 반도체층과 상이한 극성을 갖는 제2 반도체층을 형성하는 공정; 상기 제1 반도체층 상에 제1 도전층을 형성하고, 상기 제2 반도체층 상에 제2 도전층을 형성하는 공정; 및 상기 제1 도전층 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 제2 도전층 상에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층 중 적어도 하나의 도전층은 MOCVD공정에 의해 형성된 중앙부 및 상기 중앙부에서 연장되는 주변부로 이루어지고, 상기 주변부의 전기전도도는 상기 중앙부의 전기전도도보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method for forming a first semiconductor layer on one surface of a semiconductor wafer having a predetermined electrical conductivity polarity and forming a second semiconductor layer having a different polarity than the first semiconductor layer on the other surface of the semiconductor wafer. fair; Forming a first conductive layer on the first semiconductor layer and forming a second conductive layer on the second semiconductor layer; And forming a first electrode on the first conductive layer and forming a second electrode on the second conductive layer, wherein at least one of the first conductive layer and the second conductive layer is formed. The conductive layer is formed of a central portion formed by the MOCVD process and a peripheral portion extending from the central portion, the electrical conductivity of the peripheral portion provides a method of manufacturing a solar cell, characterized in that lower than the electrical conductivity of the central portion.
상기 중앙부와 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 주변부의 도펀트 농도를 상기 중심부의 도펀트 농도보다 작도록 수행할 수 있다. The process of forming the conductive layer including the central portion and the peripheral portion may be performed such that the dopant concentration of the peripheral portion is smaller than the dopant concentration of the central portion.
상기 중앙부와 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 웨이퍼의 주변부의 온도가 상기 웨이퍼의 중심부의 온도보다 높은 상태에서 수행할 수 있으며, 이때, 상기 중앙부와 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 웨이퍼의 주변부와는 접촉하고 상기 웨이퍼의 중심부와는 접촉하지 않는 트레이를 이용하여 수행할 수 있고, 또한, 상기 웨이퍼의 주변부에 핀을 접촉시켜 수행할 수도 있다. The process of forming the conductive layer formed of the central portion and the peripheral portion may be performed in a state in which the temperature of the peripheral portion of the wafer is higher than the temperature of the center portion of the wafer. Silver may be performed using a tray that contacts the peripheral portion of the wafer and does not contact the central portion of the wafer, or may be performed by contacting a pin with the peripheral portion of the wafer.
상기 중앙부와 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 160 ~ 350℃ 범위에서 수행할 수 있다. The process of forming the conductive layer including the central portion and the peripheral portion may be performed in a range of 160 to 350 ° C.
상기 반도체 웨이퍼와 상기 제1 반도체층 사이 및 상기 반도체 웨이퍼와 상기 제2 반도체층 사이 중 적어도 하나에 진성 반도체층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. The method may further include forming an intrinsic semiconductor layer between at least one of the semiconductor wafer and the first semiconductor layer and between the semiconductor wafer and the second semiconductor layer.
상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층을 형성하는 공정은 상기 반도체 웨이퍼 상에 저농도 도핑된 반도체층을 형성하는 공정 및 상기 저농도 도핑된 반도체층 상에 고농도 도핑된 반도체층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming at least one semiconductor layer of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may include forming a lightly doped semiconductor layer on the semiconductor wafer and a heavily doped semiconductor layer on the lightly doped semiconductor layer. It may be made of a forming process.
상기 제1 반도체층과 제1 도전층 사이 및 상기 제2 반도체층과 제2 도전층 사이 중 적어도 하나에 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 캐리어의 이동도를 증진시킬 수 있는 소정의 극성을 띠는 보조층을 형성하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 보조층을 형성하는 공정은 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 정공을 끌어당길 수 있도록 산소 풍부(oxygen-rich) 산화물을 포함하여 이루어진 (-)극성을 띠는 제1 보조층을 형성하는 공정 및 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 전자를 끌어당길 수 있도록 산소 부족(oxygen-deficient) 산화물을 포함하여 이루어진 (+)극성을 띠는 제2 보조층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다. An auxiliary layer having a predetermined polarity capable of enhancing mobility of carriers generated in the semiconductor wafer between at least one of the first semiconductor layer and the first conductive layer and between the second semiconductor layer and the second conductive layer. And a step of forming the auxiliary layer, wherein the step of forming the auxiliary layer includes a negative polarity agent including an oxygen-rich oxide to attract holes generated in the semiconductor wafer. A process of forming an auxiliary layer having a positive polarity including an oxygen-deficient oxide so as to attract electrons generated from the semiconductor wafer; Can be done.
본 발명은 또한, 지지대; 및 상기 지지대에 고정되며 서로 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 단위 태양전지를 포함하여 이루어지고, 상기 복수 개의 단위 태양전지 각각은 전술한 태양전지로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 패널을 제공한다. The present invention also provides a support; And a plurality of unit solar cells fixed to the support and electrically connected to each other, wherein each of the plurality of unit solar cells is provided with a solar cell.
상기 구성에 의한 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention by the above configuration has the following effects.
본 발명에 따르면, 제1 도전층 및 제2 도전층 중 적어도 하나의 도전층의 주변부의 전기전도도 특성이 열악하기 때문에, 비록, 제1 도전층과 제2 도전층이 반도체 웨이퍼의 측면에서 서로 접한다 하더라도, 태양전지의 동작에 문제가 발생하지 않게 된다. According to the present invention, since the electrical conductivity of the periphery of at least one of the first conductive layer and the second conductive layer is poor, the first conductive layer and the second conductive layer are in contact with each other on the side of the semiconductor wafer. Even if, the operation of the solar cell does not occur.
따라서, 종래와 같이, 제1 도전층과 제2 도전층의 연결을 차단하기 위해서 제1 도전층 또는 제2 도전층의 가장자리 영역에 분리부를 형성할 필요가 없게 되어, 결국, 상기 분리부를 형성하기 위해 공정이 추가되고 비용이 증가되는 문제가 해결되고, 또한 상기 분리부에서 캐리어가 트랩되어 태양전지의 효율이 저하되는 문제가 해결된다. Therefore, as in the prior art, it is not necessary to form a separator in the edge region of the first conductive layer or the second conductive layer in order to cut off the connection between the first conductive layer and the second conductive layer. The problem that the process is added and the cost is increased is solved, and the problem that the carrier is trapped in the separator to reduce the efficiency of the solar cell.
도 1은 기판형 태양전지와 박막형 태양전지를 조합한 종래의 일 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지를 조합한 종래의 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 공정 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 온도변화에 따른 ZnO의 결정성장 형태 변화를 보여주는 도면이다.
도 5는 두께변화에 따른 ZnO의 결정성장 형태 변화를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 도전층을 형성하기 위해 웨이퍼를 지지하는 트레이의 모습을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 도전층을 형성하기 위해 소정의 핀을 웨이퍼와 접촉시킨 모습을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 14는 종래의 태양전지 패널의 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 패널의 개략도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an exemplary embodiment in which a substrate type solar cell and a thin film type solar cell are combined.
2A to 2G are schematic cross-sectional views of a solar cell according to another exemplary embodiment in which a substrate type solar cell and a thin film type solar cell are combined.
3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
4 is a view showing a change in crystal growth form of ZnO with temperature changes.
5 is a view showing a change in crystal growth form of ZnO according to the thickness change.
6 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a third embodiment of the present invention.
8 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.
9A to 9C are schematic process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
10A is a schematic cross-sectional view illustrating a tray supporting a wafer to form a second conductive layer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10B is a schematic cross-sectional view illustrating contact of a predetermined pin with a wafer to form a second conductive layer according to an embodiment of the present invention.
11A to 11C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
12A to 12C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to still another embodiment of the present invention.
13A to 13C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to still another embodiment of the present invention.
14 is a schematic diagram of a conventional solar cell panel.
15 is a schematic view of a solar cell panel according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
태양전지Solar cell
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지는, 반도체 웨이퍼(100), 제1 반도체층(200), 제1 도전층(300), 제1 전극(400), 제2 반도체층(500), 제2 도전층(600), 및 제2 전극(700)을 포함하여 이루어진다. As can be seen in Figure 3, the solar cell according to the first embodiment of the present invention, the
상기 반도체 웨이퍼(100)는 소정의 전기전도 극성을 가질 수 있다. 상기 반도체 웨이퍼(100)는 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는, N형 실리콘 웨이퍼 또는 P형 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다. 이와 같은 반도체 웨이퍼(100)는 상기 제1 반도체층(200) 및 상기 제2 반도체층(500) 중 어느 하나의 반도체층과 동일한 극성으로 이루어진다. The
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 일면, 바람직하게는, 상면 및 하면 모두는 요철구조로 형성되어 태양광의 흡수율을 증진시킬 수 있으며, 이 경우, 상기 반도체 웨이퍼(100) 상에 차례로 형성되는 제1 반도체층(200), 제1 도전층(300), 제2 반도체층(500), 및 제2 도전층(600) 등도 그 표면이 요철구조로 형성된다. On the other hand, although not shown, one surface, preferably, both the upper surface and the lower surface of the
상기 제1 반도체층(200)은 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 박막의 형태로 형성된다. 상기 제1 반도체층(200)은 상기 반도체 웨이퍼(100)와 함께 PN접합을 형성할 수 있으며, 따라서, 상기 반도체 웨이퍼(100)가 N형 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우 상기 제1 반도체층(200)은 P형 반도체층으로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 제1 반도체층(200)은 붕소(B)와 같은 3족 원소로 도핑된 P형 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. The
일반적으로, 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도 보다 낮기 때문에 입사광에 의한 정공의 수집효율을 극대화하기 위해서는 P형 반도체층을 수광면에 가깝게 형성하는 것이 바람직하고, 따라서, 수광면에 가까운 상기 제1 반도체층(200)이 P형 반도체층으로 이루어진 것이 바람직하다. In general, since the drift mobility of holes is lower than the drift mobility of electrons, it is preferable to form a P-type semiconductor layer close to the light-receiving surface in order to maximize hole collection efficiency due to incident light. It is preferable that the
상기 제1 도전층(300)은 상기 반도체 웨이퍼(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 정공을 수집하고 상기 수집한 캐리어를 상기 제1 전극(400)으로 이동시킨다. The first
이와 같은 제1 도전층(300)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있다. The first
상기 제1 도전층(300)은 그 형성 공정 특성상 상기 제1 반도체층(200)의 상면 뿐만 아니라 그 측면을 따라 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면 부위까지 형성될 수 있다. The first
상기 제1 전극(400)은 상기 제1 도전층(300) 상에 형성되어 태양전지의 맨 전면(前面)을 구성하게 된다. 따라서, 태양전지 내부로 태양광이 투과될 수 있도록 상기 제1 전극(400)은 소정 형태로 패턴 형성된 것이 바람직하다. The
상기 제1 전극(400)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, 또는 Ag+Al+Zn 등과 같은 전도성이 우수한 금속물질로 이루어질 수 있다. The
상기 제2 반도체층(500)은 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 박막의 형태로 형성된다. 상기 제2 반도체층(500)은 상기 제1 반도체층(200)과 극성이 상이하게 형성되는데, 상기 제1 반도체층(200)이 붕소(B)와 같은 3족 원소로 도핑된 P형 반도체층으로 이루어진 경우, 상기 제2 반도체층(500)은 인(P)과 같은 5족 원소로 도핑된 N형 반도체층으로 이루어진다. 특히, 상기 제2 반도체층(500)은 N형 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. The
상기 제2 도전층(600)은 상기 반도체 웨이퍼(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 전자를 수집하고 상기 수집한 캐리어를 상기 제2 전극(700)으로 이동시킨다. The second
이와 같은 제2 도전층(600)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 ZnO:B로 이루어질 수 있다. The second
상기 제2 도전층(600)은 그 형성 공정 특성상 상기 제2 반도체층(500)의 하면 뿐만 아니라 그 측면을 따라 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면 부위까지 형성될 수 있다. The second
이때, 상기 제2 도전층(600)은 서로 특성이 상이한 중앙부(600a)와 주변부(600b)로 이루어진다. 보다 구체적으로는, 상기 중앙부(600a)는 전기전도도가 우수한 특성을 갖는 반면, 상기 주변부(600b)는 전기전도도가 열악한 특성을 갖는다. In this case, the second
또한, 상기 주변부(600b)는 반도체 웨이퍼(100)의 모서리 부위에 형성되는 부분과 반도체 웨이퍼(100)의 측면 부위에 형성되는 부분으로 구분할 수 있고, 이때, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 모서리 부위에 형성되는 부분에 비하여 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면 부위에 형성되는 부분의 전기전도도 특성이 보다 열악하게 형성될 수 있다. In addition, the
따라서, 비록, 상기 제1 도전층(300)과 상기 제2 도전층(600)이 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면 부위에서 서로 접한다 하더라도, 상기 제2 도전층(600)의 주변부(600a)의 전기전도도 특성이 열악하기 때문에, 태양전지의 동작에 문제가 발생하지 않게 된다. 결국, 종래와 같이, 상기 제1 도전층(300)과 상기 제2 도전층(600)의 연결을 차단하기 위해서 상기 제1 도전층(300) 또는 제2 도전층(600)의 가장자리 영역에 분리부를 형성할 필요가 없게 된다. Thus, although the first
상기 제2 도전층(600)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)공정을 통해 형성하는 것이 바람직하며, 이 경우 MOCVD 공정 제어를 통해서 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부(600a)와 주변부(600b)로 이루어진 제2 도전층(600)을 형성할 수 있다. 이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The second
우선, MOCVD 공정을 통해 ZnO:B 등과 같은 물질로 제2 도전층(600)을 형성할 경우, MOCVD 공정시 중앙부(600a)의 도펀트(B) 농도를 크게 하고 주변부(600b)의 도펀트(B) 농도를 작게 함으로써, 중앙부(600a)의 전기전도도는 크고 주변부(600b)의 전기전도도는 작은 제2 도전층(600)을 얻을 수 있다. 이와 같은 제2 도전층(600)을 얻기 위해서, 원료가스 공급시 중앙부(600a) 방향으로 공급되는 도펀트(B)에 비하여 주변부(600b) 방향으로 공급되는 도펀트(B)의 양을 작게할 수 있고, 경우에 따라서, 주변부(600b) 방향으로는 도펀트(B)를 공급하지 않을 수도 있다. First, when the second
다음, 제2 도전층(600)을 형성할 때, 중앙부(600a)의 결정성장 형태와 주변부(600b)의 결정성장 형태를 상이하도록 공정을 제어함으로써, 중앙부(600a)의 전기전도도는 크고 주변부(600b)의 전기전도도는 작은 제2 도전층(600)을 얻을 수 있다. Next, when forming the second
이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 웨이퍼(100)를 지지하는 트레이가 웨이퍼(100)의 주변부와는 접촉하지만 웨이퍼(100)의 중앙부와는 접촉하지 않은 상태와 같이, 웨이퍼(100)의 주변부가 웨이퍼(100)의 중앙부보다 온도가 높은 상태에서 제2 도전층(600)을 증착할 경우, 중앙부(600a)의 결정성장 형태와 주변부(600b)의 결정성장 형태가 상이하게 될 수 있다. 특히, 그 경우, 온도가 높은 영역인 주변부(600b)에 형성되는 결정은 온도가 낮은 영역인 중심부(600a)에 형성되는 결정에 비하여 결정의 개수가 많아지고 결정의 성장각도가 다양하게 분포될 수 있다. 이와 같이, 결정의 개수가 많아지고 결정의 성장각도가 다양하게 분포되면 결정과 결정 사이의 경계면이 증가하여 저항이 증가될 수 있다. 따라서, 중심부(600a)에 비하여 주변부(600b)의 전기전도도가 작은 제2 도전층(600)을 얻을 수 있다. In more detail, the peripheral portion of the
한편, 웨이퍼(100)의 주변부가 웨이퍼(100)의 중앙부보다 온도가 높은 상태에서 제2 도전층(600)을 증착하기 위해서, 상기와 같이, 웨이퍼(100)의 주변부와는 접촉하지만 웨이퍼(100)의 중앙부와는 접촉하지 않은 트레이를 이용할 수도 있고, 또한, 웨이퍼(100)의 주변부에 고온 상태의 핀(pin)을 접촉시킴으로써, 웨이퍼(100)의 주변부 온도를 상승시킬 수도 있다. On the other hand, in order to deposit the second
도 4는 온도변화에 따른 ZnO의 결정성장 형태 변화를 보여주는 도면으로서, 일반적으로 온도가 증가하면 결정이 성장하여 결정의 개수가 많아지게 되고, 그에 따라 저항성분으로 작용하는 결정과 결정 사이의 경계면의 개수도 증가할 수 있게 된다. 특히, 도 4에서 알 수 있듯이, 온도가 증가할수록 피크(peak)를 나타내는 각도의 개수가 증가함을 알 수 있다. 여기서, 각도는 결정이 성장하는 각도를 의미하는 것으로서, 피크를 나타내는 각도의 개수가 많다는 것은 결정이 다양한 각도로 성장하여 저항성분으로 작용하는 결정과 결정 사이의 경계면이 증가한다는 것을 의미한다. 즉, 간단히 요약하면, 온도가 증가할수록 저항이 증가한다는 것을 알 수 있다. 4 is a diagram showing a change in crystal growth form of ZnO with temperature change. In general, as the temperature increases, the crystal grows and the number of crystals increases, thus the boundary between the crystal and the crystal acting as a resistive component. The number can also increase. In particular, as can be seen in Figure 4, it can be seen that as the temperature increases the number of angles representing the peak (peak) increases. Here, the angle refers to the angle at which the crystal grows, and the large number of angles representing the peak means that the crystal grows at various angles and the interface between the crystal and the crystal acting as a resistance component increases. In short, it can be seen that the resistance increases with increasing temperature.
본 발명에서, 상기 제2 도전층(600)의 주변부(600b)에 형성되는 결정은, 피크를 나타내는 각도의 개수가 3개 이상인 것이 바람직하고, 상기 제2 도전층(600)의 중심부(600a)에 형성되는 결정은, 피크를 나타내는 각도의 개수가 2개 이하, 보다 바람직하게는 1개인 것이 유리하다. In the present invention, the crystal formed in the
또한, 도 4에서 카운트(counts)는 결정화 정도를 나타내는 것으로서, 카운트 값이 작으면 결정화가 잘 이루어지지 않은 것을 의미하고 카운트 값이 크면 결정화가 잘 이루어진 것을 의미한다. 본 발명에서, 상기 제2 도전층(600)의 주변부(600b)에 형성되는 결정은, 피크를 나타내는 카운트 값이 150 ~ 400 정도인 것이 바람직한데, 그 이유는, 상기 카운트 값이 150 미만일 경우 결정화가 이루어지지 않을 수 있고, 상기 카운트 값이 400을 초과할 경우 결정화가 너무 이루어져 결정의 크기가 너무 증가하게 되어 저항성분으로 작용하는 결정과 결정 사이의 경계면의 개수가 줄어들 수 있기 때문이다. In addition, in FIG. 4, counts indicate a degree of crystallization. A small count value means that crystallization is not performed well, and a large count value means that crystallization is well performed. In the present invention, the crystal formed in the peripheral portion (600b) of the second
이상과 같이, 중앙부(600a)의 결정성장 형태와 주변부(600b)의 결정성장 형태를 상이하도록 하여 중앙부(600a)의 전기전도도는 크고 주변부(600b)의 전기전도도는 작은 제2 도전층(600)을 얻기 위한 방법 중 하나로서, 웨이퍼(100)의 주변부가 웨이퍼(100)의 중앙부보다 온도가 높은 상태에서 제2 도전층(600)을 증착하는 방법을 이용할 수 있으며, 이때, 공정 온도는 일반적으로 웨이퍼(100) 온도기준으로 160℃ ~ 350℃ 범위가 바람직하다. 만약, 상기 공정 온도가 160℃ 미만일 경우 결정화가 잘 이루어지지 않게 될 수 있고, 상기 공정 온도가 350℃를 초과할 경우 너무 과도한 온도 증가로 인해서 결정화 진행이 불가능할 수 있기 때문이다. As described above, the second
또한, 중앙부(600a)의 전기전도도는 크고 주변부(600b)의 전기전도도는 작은 제2 도전층(600)을 얻기 위해서는, 상기 제2 도전층(600)의 증착 두께를 최적화할 필요가 있다. 즉, 상기 제2 도전층(600)의 증착 두께가 너무 작으면 결정화가 잘 이루어지지 않게 될 수 있고, 상기 제2 도전층(600)의 증착 두께가 너무 크면 결정의 크기가 커져서 주변부(600b)에서 저항 성분으로 작용해야 할 결정과 결정 사이의 경계면의 개수가 줄어들게 되기 때문이다. In addition, in order to obtain the second
도 5는 두께변화에 따른 ZnO의 결정성장 형태 변화를 보여주는 도면으로서, 도 5에서 알 수 있듯이, 일반적으로 두께가 증가하면 피크를 나타내는 각도의 개수가 줄어드는 것을 알 수 있다. 즉, 두께가 증가하면 결정이 일정한 각도로 성장하게 되어 저항성분으로 작용하는 결정과 결정 사이의 경계면이 감소하게 됨을 알 수 있다. 5 is a view showing a change in the crystal growth form of ZnO according to the thickness change, as can be seen in Figure 5, it can be seen that as the thickness increases in general, the number of angles representing the peak decreases. In other words, it can be seen that as the thickness increases, the crystal grows at a certain angle, thereby reducing the interface between the crystal acting as a resistance component and the crystal.
이와 같은 점을 고려할 때, 상기 제2 도전층(600)의 증착 두께는 50 ~ 500nm 범위가 바람직하다. In consideration of such a point, the deposition thickness of the second
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 도전층(600)은 중앙부(600a)의 전기전도도는 크고 주변부(600b)의 전기전도도는 작게 된다. 다시 말하면, 중앙부(600a)의 저항은 작고 주변부(600b)의 저항은 크게 되는데, 구체적으로, 상기 주변부(600b)의 두 지점 사이의 저항은 100 ~ 150kΩ범위가 되고, 상기 중심부(600a)의 두 지점 사이의 저항은 6 ~ 10kΩ범위가 된다. As described above, in the second
결국, 상기 제1 도전층(300)의 일 지점과 상기 제2 도전층(600)의 중앙부(600a)의 일 지점 사이의 저항은 200 ~ 300kΩ범위가 되어, 비록, 상기 제1 도전층(300)과 상기 제2 도전층(600)이 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면에서 서로 접한다 하더라도 태양전지의 동작에 문제가 발생하지 않게 된다. As a result, the resistance between one point of the first
상기 제2 전극(700)은 상기 제2 도전층(600) 상에 형성된다. 상기 제2 전극(700)은 태양전지의 맨 후면(後面)에 형성되기 때문에 제2 도전층(600)의 전면(全面)에 형성될 수 있다. 다만, 반사되는 태양광이 태양전지의 후면을 통해 입사될 수 있도록 하기 위해서, 상기 제2 전극(700)도 패턴 형성될 수 있다. The
상기 제2 전극(700)은 상기 제1 전극(400)과 마찬가지로, Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, 또는, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질로 이루어질 수 있다. Like the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 반도체 웨이퍼(100)와 제1 반도체층(200) 사이에 제1 진성 반도체층(150)이 추가로 형성됨과 더불어 반도체 웨이퍼(100)와 제2 반도체층(500) 사이에 제2 진성 반도체층(450)이 추가로 형성된 것을 제외하고, 전술한 도 3에 도시한 제1 실시예에 따른 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention, in which a first
상기 반도체 웨이퍼(100)의 표면에 고농도의 도펀트 가스를 이용하여 제1 반도체층(200) 또는 제2 반도체층(500)을 형성하게 되면 상기 고농도의 도펀트 가스에 의해서 상기 반도체 웨이퍼(100)의 표면에 결함(Defect)이 발생할 수 있다. When the
따라서, 도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시예에서는, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면에 제1 진성 반도체층(150)을 형성하고 그 후 상기 제1 진성 반도체층(150) 상에 제1 반도체층(200)을 형성함으로써 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면에 결함 발생을 방지하도록 한 것이다. 또한, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면에 제2 진성 반도체층(450)을 형성하고 그 후 상기 제2 진성 반도체층(450) 상에 제2 반도체층(500)을 형성함으로써 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면에 결함 발생을 방지하도록 한 것이다.Therefore, in the second embodiment of the present invention illustrated in FIG. 6, the first
한편, 도 6에는 제1 진성 반도체층(150)과 제2 진성 반도체층(450)이 모두 형성된 모습을 도시하였지만, 제1 진성 반도체층(150)과 제2 진성 반도체층(450) 중에서 어느 하나의 진성 반도체층 만을 형성할 수도 있다. Meanwhile, although FIG. 6 illustrates a state in which both the first
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제1 반도체층(200) 및 제2 반도체층(500)의 구조가 변경된 것을 제외하고 전술한 도 3에 도시한 제1 실시예에 따른 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a third embodiment of the present invention, which is illustrated in FIG. 3 except that the structures of the
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 제1 반도체층(200)은 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면에 형성된 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a) 및 상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a) 상에 형성된 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)으로 이루어진다. As can be seen in FIG. 7, according to the third embodiment of the present invention, the
또한, 상기 제2 반도체층(500)은 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면에 형성된 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a) 및 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a) 상에 형성된 고농도 도핑된 제2 반도체층(500b)으로 이루어질 수 있다. In addition, the
본 명세서에서, 저농도 및 고농도는 상대적인 개념으로서, 상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)은 상기 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)에 비하여 상대적으로 도펀트의 농도가 작다는 것을 의미한다. In the present specification, the low concentration and the high concentration are relative concepts, and the low concentration doped
상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a) 및 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)은 각각 전술한 도 6에 도시한 제2 실시예에서의 제1 진성 반도체층(150)및 제2 진성 반도체층(450)과 유사한 역할을 할 수 있다. The lightly doped
즉, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면에 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)을 먼저 형성하고 그 후에 상기 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)을 형성함으로써, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면에 결함(Defect) 발생이 방지될 수 있고, 아울러, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면에 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)을 먼저 형성하고 그 후에 상기 고농도 도핑된 제2 반도체층(500b)을 형성함으로써, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면에 결함(Defect) 발생이 방지될 수 있다. In other words, by first forming a lightly doped
따라서, 상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a) 및 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)의 도펀트 농도는 상기 반도체 웨이퍼(100)의 표면에 결함이 발생하지 않을 정도로 조절하는 것이 바람직하다. Therefore, the dopant concentrations of the lightly doped
도 7에 도시한 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지는 전술한 도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지에 비하여 생산성이 우수한 장점이 있다. The solar cell according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 7 has an advantage of superior productivity compared to the solar cell according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 described above.
즉, 전술한 도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지는 제1 진성 반도체층(150) 및 제2 진성 반도체층(450)을 형성하기 위해서 증착 장비가 추가되고 공정이 복잡해져서 생산성이 떨어질 수 있지만, 도 7에 도시한 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지는 상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)과 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)을 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있고, 아울러 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)과 고농도 도핑된 제2 반도체층(500b)을 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있기 때문에 별도의 증착 장비나 공정이 추가되지 않는 장점이 있다. That is, in the solar cell according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 described above, deposition equipment is added and the process is complicated to form the first
한편, 도 7에는 제1 반도체층(200)이 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)과 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)으로 이루어지고, 제2 반도체층(500)이 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)과 고농도 도핑된 제2 반도체층(500b)으로 이루어진 모습을 도시하였지만, 어느 하나의 반도체층 만이 저농도 도핑된 반도체층과 고농도 도핑된 반도체층으로 이루어질 수도 있다. Meanwhile, in FIG. 7, the
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제1 반도체층(200)과 제1 도전층(300) 사이에 제1 보조층(250)이 추가로 형성됨과 더불어 제2 반도체층(500)과 제2 도전층(600) 사이에 제2 보조층(550)이 추가로 형성된 것을 제외하고, 전술한 도 3에 도시한 제1 실시예에 따른 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다. 8 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, in which a first
상기 제1 보조층(250)은 상기 제1 반도체층(200)과 제1 도전층(300) 사이에 형성되어, 상기 반도체 웨이퍼(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 정공(hole)이 상기 제1 도전층(300)으로 용이하게 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다. The first
보다 구체적으로는, 상기 제1 반도체층(200)이 P형 반도체층으로 이루어진 경우, 상기 제1 보조층(250)은 상기 반도체 웨이퍼(100)에서 생성된 정공을 끌어당길 수 있도록 (-)극성을 띠는 물질층으로 이루어진 것이 바람직하고, 특히, (-)극성을 띠는 물질층은 산소 풍부(oxygen-rich) 산화물을 포함하여 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 Al2O3, Ga2O3, 또는 In2O3와 같은 3족 원소를 포함하는 산화물을 들 수 있다.More specifically, when the
상기 제2 보조층(550)은 상기 제2 반도체층(500)과 제2 도전층(600) 사이에 형성되어, 상기 반도체 웨이퍼(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 전자(electron)가 상기 제2 도전층(600)으로 용이하게 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다. The second
보다 구체적으로는, 상기 제2 반도체층(500)이 N형 반도체층으로 이루어진 경우, 상기 제2 보조층(550)은 상기 반도체 웨이퍼(100)에서 생성된 전자를 끌어당길 수 있도록 (+)극성을 띠는 물질층으로 이루어진 것이 바람직하고, 특히, (+)극성을 띠는 물질층은 산소 부족(oxygen-deficient) 산화물을 포함하여 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 SiOx, TiOx, ZrOx, 또는 HfOx와 같은 4족 원소를 포함하는 산화물을 들 수 있다.More specifically, when the
도 8에는 제1 보조층(250)과 제2 보조층(550)이 모두 형성된 모습을 도시하였지만, 제1 보조층(250)과 제2 보조층(550) 중에서 어느 하나의 보조층 만을 형성할 수도 있다.Although FIG. 8 illustrates that both the first
한편, 이상 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 태양광이 입사하지 않는 반도체 웨이퍼(100)의 하부 쪽에 형성되는 제2 도전층(600)이 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면에까지 연장되지 않도록 구성하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 태양광이 입사하는 반도체 웨이퍼(100)의 상부 쪽에 형성되는 제1 도전층(300)이 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면에까지 연장되지 않도록 구성할 수도 있다. 즉, 상기 제1 도전층(300)이 상기 제1 반도체층(200)의 상면에만 형성되고 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면에까지 연장되지 않도록 할 수도 있다. On the other hand, in the preferred embodiment of the present invention described above, the second
한편, 이상은 상기 제2 도전층(600)이 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부(600a) 및 주변부(600b)로 이루어진 모습에 대해서 설명하였지만, 본 발명이 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1 도전층(300)이 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부 및 주변부로 이루어질 수도 있고, 경우에 따라서, 상기 제1 도전층(300) 및 제2 도전층(600) 모두 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부 및 주변부로 이루어질 수 있다. On the other hand, the second
태양전지의 제조방법Manufacturing method of solar cell
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 3에 도시한 제1 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 9A to 9C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention, which relates to the manufacturing method of the solar cell according to the first embodiment shown in FIG. .
우선, 도 9a에서 알 수 있듯이, 소정의 전기전도 극성을 갖는 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 제1 반도체층(200)을 형성하고, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 제2 반도체층(500)을 형성한다. First, as shown in FIG. 9A, a
상기 반도체 웨이퍼(100)는 N형 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다. The
상기 제1 반도체층(200)을 형성하는 공정은, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 P형 반도체층, 예로서 P형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. In the process of forming the
상기 제2 반도체층(500)을 형성하는 공정은, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 N형 반도체층, 예로서 N형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. In the process of forming the
상기 제1 반도체층(200)의 형성 공정 및 제2 반도체층(500)의 형성 공정 사이에 특별한 순서가 있는 것은 아니다. There is no particular order between the process of forming the
다음, 도 9b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(200) 상에 제1 도전층(300)을 형성하고, 상기 제2 반도체층(500) 상에 제2 도전층(600)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9B, a first
상기 제1 도전층(300)을 형성하는 공정은 스퍼터링법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, 또는 SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질층, 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide)을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 도전층(300)은 상기 제1 반도체층(200)의 상면 뿐만 아니라 그 측면을 따라 상기 반도체 웨이퍼(100)의 측면 부위까지 형성될 수 있다.The process of forming the first
상기 제2 도전층(600)을 형성하는 공정은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질층, 바람직하게는 ZnO:B을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming the second
상기 제2 도전층(600)은 전술한 바와 같이, 다양한 방법에 의해서 중앙부(600a)는 전기전도도가 우수하고 주변부(600b)는 전기전도도가 열악하게 형성할 수 있다. As described above, the second
즉, MOCVD 공정시 중앙부(600a)의 도펀트(B) 농도를 크게 하고 주변부(600b)의 도펀트(B) 농도를 작게 하기 위해서 가스 공급시 중앙부(600a) 방향으로 공급되는 도펀트(B)에 비하여 주변부(600b) 방향으로 공급되는 도펀트(B)의 양을 작게할 수 있고, 경우에 따라서, 주변부(600b) 방향으로는 도펀트(B)를 공급하지 않을 수도 있다. That is, in order to increase the concentration of the dopant B in the
또한, 중앙부(600a)의 결정성장 형태와 주변부(600b)의 결정성장 형태를 상이하도록 하기 위해서, 웨이퍼(100)의 주변부가 웨이퍼(100)의 중앙부보다 온도가 높은 상태에서 제2 도전층(600)을 증착할 수 있고, 그 구체적인 수단으로서 도 10a와 같이 웨이퍼(100)를 지지하는 트레이(800)가 웨이퍼(100)의 주변부와는 접촉하지만 웨이퍼(100)의 중앙부와는 접촉하지 않도록, 상기 트레이(800)에 소정의 돌출 패턴을 형성할 수 있다. In addition, in order to make the crystal growth form of the
또한, 도 10b와 같이 트레이(800)에 지지된 웨이퍼(100)의 주변부에 고온 상태의 핀(pin)(900)을 접촉시킴으로써, 웨이퍼(100)의 주변부 온도를 상승시킬 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 10B, the peripheral temperature of the
그 밖에, 공정 온도 및 증착 두께 등과 같은 구체적인 공정 조건 등에 대해서는 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다. In addition, specific process conditions such as process temperature, deposition thickness, and the like are the same as described above, and thus repeated descriptions thereof will be omitted.
상기 제1 도전층(300)의 형성 공정 및 제2 도전층(600)의 형성 공정 사이에 특별한 순서가 있는 것은 아니다. There is no special order between the process of forming the first
다음, 도 9c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 도전층(300) 상에 제1 전극(400)을 형성하고, 상기 제2 도전층(600) 상에 제2 전극(700)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9C, a
상기 제1 전극(400)은 태양전지 내로 태양광이 투과될 수 있도록 패턴 형성할 수 있다. The
상기 제1 전극(400)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질의 페이스트(Paste)를 이용하여 프린팅 공정에 의해 형성할 수 있다. 이때, 프린팅 공정은 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing), 그라비아 오프셋 프린팅(Gravure Offset Printing), 리버스 프린팅(Reverse Printing), 플렉소 프린팅(Flexo Printing), 또는 마이크로 콘택 프린팅(Micro Contact Printing) 방법이 될 수 있다. 이와 같이, 프린팅 공정을 이용할 경우 한 번의 공정으로 상기 제1 전극(400)을 소정 간격으로 이격 되게 패턴형성할 수 있는 장점이 있다. The
상기 제2 전극(700)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질을 스퍼터링(Sputtering)법 등을 이용하여 형성하거나 또는 상기 금속물질의 페이스트(Paste)를 전술한 프린팅 공정을 이용하여 형성할 수 있다. The
상기 제2 전극(700)은 도시된 바와 같이 제2 도전층(600)의 전면(全面)에 형성할 수 있지만 태양광이 입사될 수 있도록 패턴 형성할 수도 있다. As shown in the drawing, the
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 6에 도시한 제2 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 바와 동일한 공정에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 11A to 11C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relates to the manufacturing method of the solar cell according to the second embodiment shown in FIG. . Detailed description of the same process as described above will be omitted.
우선, 도 11a에서 알 수 있듯이, 소정의 전기전도 극성을 갖는 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 제1 진성 반도체층(150)을 형성하고 상기 제1 진성 반도체층(150) 상에 제1 반도체층(200)을 형성하고, 그와 더불어 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 제2 진성 반도체층(450)을 형성하고 상기 제2 진성 반도체층(450) 상에 제2 반도체층(500)을 형성한다. First, as shown in FIG. 11A, a first
상기 제1 진성 반도체층(150)은 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 I(Intrinsic)형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.The first
상기 제2 진성 반도체층(450)은 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 I(Intrinsic)형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The second
상기 도 11a의 공정은, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 제1 진성 반도체층(150)을 형성하고, 그 후에, 상기 제1 진성 반도체층(150) 상에 제1 반도체층(200)을 형성하고, 그 후에, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 제2 진성 반도체층(450)을 형성하고, 그 후에, 상기 제2 진성 반도체층(450) 상에 제2 반도체층(500)을 형성하는 공정으로 이루어질 수도 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. In the process of FIG. 11A, the first
예로서, 상기 도 11a의 공정은, 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 제1 진성 반도체층(150)을 형성하고, 그 후에, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 제2 진성 반도체층(450)을 형성하고, 그 후에, 상기 제1 진성 반도체층(150) 상에 제1 반도체층(200)을 형성하고, 그 후에, 상기 제2 진성 반도체층(450) 상에 제2 반도체층(500)을 형성하는 공정으로 이루어질 수도 있다. For example, in the process of FIG. 11A, the first
한편, 상기 제1 진성 반도체층(150)을 형성하는 공정 및 제2 진성 반도체층(450)을 형성하는 공정 중 어느 하나의 공정을 생략할 수도 있다. Meanwhile, any one of the steps of forming the first
다음, 도 11b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(200) 상에 제1 도전층(300)을 형성하고, 상기 제2 반도체층(500) 상에 제2 도전층(600)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 11B, a first
다음, 도 11c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 도전층(300) 상에 제1 전극(400)을 형성하고, 상기 제2 도전층(600) 상에 제2 전극(700)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 11C, a
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 7에 도시한 제3 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 바와 동일한 공정에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 12A to 12C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to still another embodiment of the present invention, which relates to a manufacturing method of the solar cell according to the third embodiment shown in FIG. will be. Detailed description of the same process as described above will be omitted.
우선, 도 12a에서 알 수 있듯이, 소정의 전기전도 극성을 갖는 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)을 형성하고, 상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a) 상에 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)을 형성하고, 그와 더불어 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)을 형성하고, 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a) 상에 고농도 도핑된 제2 반도체층(500b)을 형성한다. First, as shown in FIG. 12A, a lightly doped
상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)과 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)은 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있다. 즉, 하나의 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 챔버 내에서 붕소(B)와 같은 3족 원소의 도펀트 가스의 투입량을 조절하면서 상기 저농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200a)과 고농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200b)을 연속하여 형성할 수 있다. The lightly doped
구체적으로 설명하면, 대량생산하에서 최초의 태양전지 생산을 위한 공정에서는, 상기 챔버 내에 소정량의 B2H6가스를 투입하여 챔버 내부를 P형 도펀트 분위기로 조성한 후, SiH4 및 H2 가스를 공급하여 상기 저농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200a), 구체적으로는 저농도 도핑된 P형 비정질 실리콘층을 형성한다. 이어서, SiH4 및 H2 가스와 더불어 도펀트 가스로서 B2H6가스를 공급하여 상기 고농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200b), 구체적으로는 고농도 도핑된 P형 비정질 실리콘층을 형성한다.Specifically, in a process for producing the first solar cell under mass production, a predetermined amount of B 2 H 6 gas is introduced into the chamber to form a P-type dopant atmosphere in the chamber, and then SiH 4 and H 2 gases are formed. Supplying to form the lightly doped P-
한편, 상기 고농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200b) 형성 공정을 완료한 이후 상기 챔버 내부에는 소정량의 B2H6가스가 잔존하게 된다. 따라서, 최초의 태양전지 생산 이후 두 번째 태양전지 생산부터는 챔버 내부가 이미 P형 도펀트 분위기로 조성되어 있기 때문에 추가적인 도펀트 가스, 즉, B2H6가스를 챔버 내부로 공급하지 않고 SiH4 및 H2 가스만을 공급하여 상기 저농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200a)을 형성할 수 있고, 이어서 SiH4 및 H2 가스와 더불어 B2H6가스를 공급하여 상기 고농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200b)을 형성하게 된다. Meanwhile, after the process of forming the heavily doped P-type
이상과 같이, 본 발명의 다른 실시예의 경우 하나의 챔버 내에서 반응가스의 공급량 만을 조절함으로써 상기 저농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200a) 및 고농도 도핑된 P형의 제1 반도체층(200b)을 연속하여 형성할 수 있어, 장비가 추가되거나 공정이 추가되지 않아 생산성이 향상되는 장점이 있다. As described above, in another exemplary embodiment of the present invention, the lightly doped P-
상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a)과 고농도 도핑된 제2 반도체층(500b)은 전술한 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a)과 고농도 도핑된 제1 반도체층(200b)과 유사하게 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있다. 즉, 하나의 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 챔버 내에서 인(P)과 같은 5족 원소의 도펀트 가스의 투입량을 조절하면서 상기 저농도 도핑된 N형의 제2 반도체층(500a)과 고농도 도핑된 N형의 제2 반도체층(500b)을 연속하여 형성할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. The lightly doped
한편, 상기 저농도 도핑된 제1 반도체층(200a) 및 저농도 도핑된 제2 반도체층(500a) 중 어느 하나의 공정은 생략할 수도 있다. Meanwhile, any one of the lightly doped
다음, 도 12b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(200) 상에 제1 도전층(300)을 형성하고, 상기 제2 반도체층(500) 상에 제2 도전층(600)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 12B, a first
다음, 도 12c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 도전층(300) 상에 제1 전극(400)을 형성하고, 상기 제2 도전층(600) 상에 제2 전극(700)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 12C, a
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 8에 도시한 제4 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 바와 동일한 공정에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 13A to 13C are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to still another embodiment of the present invention, which relates to the manufacturing method of the solar cell according to the fourth embodiment shown in FIG. will be. Detailed description of the same process as described above will be omitted.
우선, 도 13a에서 알 수 있듯이, 소정의 전기전도 극성을 갖는 반도체 웨이퍼(100)의 상면 상에 제1 반도체층(200)을 형성하고 상기 제1 반도체층(200) 상에 제1 보조층(250)을 형성하고, 그와 더불어 상기 반도체 웨이퍼(100)의 하면 상에 제2 반도체층(500)을 형성하고, 상기 제2 반도체층(500) 상에 제2 보조층(550)을 형성한다. First, as shown in FIG. 13A, a
상기 제1 보조층(250)을 형성하는 공정은, 상기 제1 반도체층(200) 상에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 (-)극성을 띠는 물질층, 예로서, Al2O3, Ga2O3, 또는 In2O3와 같은 3족 원소를 포함하는 산소 풍부(oxygen-rich) 산화물층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming the first
상기 제2 보조층(550)을 형성하는 공정은, 상기 제2 반도체층(500) 상에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 (+)극성을 띠는 물질층, 예로서, SiOx, TiOx, ZrOx, 또는 HfOx와 같은 4족 원소를 포함하는 산소 부족(oxygen-deficient) 산화물층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming the second
한편, 상기 제1 보조층(250) 및 제2 보조층(550) 중 어느 하나의 공정은 생략할 수도 있다. Meanwhile, the process of any one of the first
다음, 도 13b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 보조층(250) 상에 제1 도전층(300)을 형성하고, 상기 제2 보조층(550) 상에 제2 도전층(600)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 13B, a first
다음, 도 13c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 도전층(300) 상에 제1 전극(400)을 형성하고, 상기 제2 도전층(600) 상에 제2 전극(700)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 13C, a
한편, 이상은 상기 제2 도전층(600)이 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부(600a) 및 주변부(600b)로 이루어진 모습에 대해서 설명하였지만, 본 발명이 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1 도전층(300)이 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부 및 주변부로 이루어질 수도 있고, 경우에 따라서, 상기 제1 도전층(300) 및 제2 도전층(600) 모두 전기전도도 특성이 서로 상이한 중앙부 및 주변부로 이루어질 수 있다. On the other hand, the second
또한, 이상은, 상기 반도체 웨이퍼(100)로서 N형 반도체 웨이퍼를 이용하고, 상기 제1 반도체층(200)을 P형 반도체층으로 형성하고, 상기 제2 반도체층(500)을 N형 반도체층으로 형성한 경우에 대해서 주로 설명하였지만, 본 발명이 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 PN접합구조를 이루면서 반도체 웨이퍼와 박막의 반도체층으로 구성되는 태양전지의 제조방법이면 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기 반도체 웨이퍼(100)로서 P형 반도체 웨이퍼를 이용하고, 상기 제1 반도체층(200)을 N형 반도체층으로 형성하고, 상기 제2 반도체층(500)을 P형 반도체층으로 형성하는 경우도 포함한다. In the above, the N-type semiconductor wafer is used as the
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 패널의 개략도로서, 도 15에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 패널은 지지대(1) 및 상기 지지대(1) 상에 고정된 복수 개의 단위 태양전지(unit solar cell)를 포함하여 이루어진다. 15 is a schematic view of a solar cell panel according to an embodiment of the present invention, as can be seen in Figure 15, the solar cell panel according to an embodiment of the present invention is fixed on the support (1) and the support (1) It comprises a plurality of unit solar cells (unit solar cell).
상기 단위 태양전지는 전술한 다양한 방법에 의해 제조된 다양한 형태의 태양전지가 적용될 수 있고, 특히, 각각의 태양전지가 그 가장자리 영역에 분리부를 구비하고 있지 않아서, 전술한 도 14에 도시한 종래의 태양전지 패널에 비하여 외관이 심플(simple)한 느낌을 줄 수 있다. The unit solar cell may be applied to various types of solar cells manufactured by the above-described various methods, and in particular, each solar cell does not have a separator in its edge region, and thus the conventional solar cell shown in FIG. Compared to the solar cell panel, the appearance can be simple.
상기 각각의 단위 태양전지는 서로 전기적으로 연결되어 있으며, 이와 같은 단위 태양전지 간의 전기적 연결은 당업계에 공지된 다양한 방법이 적용될 수 있다. Each unit solar cell is electrically connected to each other, and the electrical connection between such unit solar cells may be applied in various ways known in the art.
100: 반도체 웨이퍼 150: 제1 진성 반도체층
200: 제1 반도체층 200a: 저농도 도핑된 제1 반도체층
200b: 고농도 도핑된 제1 반도체층 250: 제1 보조층
300: 제1 도전층 400: 제1 전극
450: 제2 진성 반도체층 500: 제2 반도체층
500a: 저농도 도핑된 제2 반도체층 500b: 고농도 도핑된 제2 반도체층
550: 제2 보조층 600: 제2 도전층
600a: 제2 도전층의 중앙부 600b: 제2 도전층의 주변부
700: 제2 전극 800: 트레이
900: 핀 1: 지지대100
200:
200b: heavily doped first semiconductor layer 250: first auxiliary layer
300: first conductive layer 400: first electrode
450: second intrinsic semiconductor layer 500: second semiconductor layer
500a: lightly doped
550: second auxiliary layer 600: second conductive layer
600a: center portion of second
700: second electrode 800: tray
900: pin 1: support
Claims (22)
상기 반도체 웨이퍼의 일면 상에 형성된 제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 상에 형성된 제1 도전층;
상기 제1 도전층 상에 형성된 제1 전극;
상기 반도체 웨이퍼의 타면 상에 형성되며, 상기 제1 반도체층과 상이한 극성을 갖는 제2 반도체층;
상기 제2 반도체층 상에 형성된 제2 도전층; 및
상기 제2 도전층 상에 형성된 제2 전극을 포함하여 이루어지며,
이때, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층 중 적어도 하나의 도전층은 중앙부 및 상기 중앙부에서 연장되는 주변부로 이루어지고, 상기 주변부의 전기전도도는 상기 중앙부의 전기전도도보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지. A semiconductor wafer having a predetermined conductivity polarity:
A first semiconductor layer formed on one surface of the semiconductor wafer;
A first conductive layer formed on the first semiconductor layer;
A first electrode formed on the first conductive layer;
A second semiconductor layer formed on the other surface of the semiconductor wafer and having a different polarity than that of the first semiconductor layer;
A second conductive layer formed on the second semiconductor layer; And
It comprises a second electrode formed on the second conductive layer,
In this case, at least one conductive layer of the first conductive layer and the second conductive layer is composed of a central portion and a peripheral portion extending from the central portion, the electrical conductivity of the peripheral portion is characterized in that the lower than the electrical conductivity of the central portion .
상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 상기 반도체 웨이퍼의 측면 부위에서 서로 접하고 있고, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층의 가장자리 영역에 분리부가 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
The first conductive layer and the second conductive layer are in contact with each other at the side portion of the semiconductor wafer, the solar cell, characterized in that no separation portion is formed in the edge region of the first conductive layer and the second conductive layer.
상기 주변부는 상기 중심부보다 도펀트 농도가 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
The peripheral portion of the solar cell, characterized in that the dopant concentration is lower than the central portion.
상기 주변부는 상기 중심부보다 결정의 개수가 많은 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
The peripheral portion is a solar cell, characterized in that the number of crystals more than the central portion.
상기 주변부는 상기 중심부보다 결정의 성장각도가 다양하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
The peripheral portion of the solar cell, characterized in that the growth angle of the crystal is distributed more than the central portion.
상기 주변부에 형성된 결정은 카운트 값이 150 ~ 400 범위인 결정성장각도가 3개 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 5,
The crystal formed in the periphery of the solar cell, characterized in that the count value is three or more crystal growth angle of 150 to 400 range.
상기 중심부 및 주변부로 이루어진 도전층의 증착 두께는 50 ~ 500 nm범위인 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
Solar cell, characterized in that the deposition thickness of the conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion range from 50 to 500 nm.
상기 주변부의 두 지점 사이의 저항은 100 ~ 150kΩ범위이고, 상기 중심부의 두 지점 사이의 저항은 6 ~ 10kΩ범위인 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
The resistance between the two points of the periphery is in the range of 100 ~ 150kΩ, the resistance between the two points of the central region is characterized in that the range of 6 ~ 10kΩ.
상기 주변부는 상기 반도체 웨이퍼의 모서리 부위에 형성되는 부분과 상기 반도체 웨이퍼의 측면 부위에 형성되는 부분으로 이루어지고, 상기 반도체 웨이퍼의 측면 부위에 형성되는 부분이 상기 반도체 웨이퍼의 모서리 부위에 형성되는 부분에 비하여 전기전도도가 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
The peripheral portion includes a portion formed at a corner portion of the semiconductor wafer and a portion formed at a side portion of the semiconductor wafer, and a portion formed at a side portion of the semiconductor wafer is formed at a corner portion of the semiconductor wafer. Solar cell, characterized in that the electrical conductivity is lower than.
상기 반도체 웨이퍼와 상기 제1 반도체층 사이 및 상기 반도체 웨이퍼와 상기 제2 반도체층 사이 중 적어도 하나에는 진성 반도체층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
An intrinsic semiconductor layer is further formed between at least one of the semiconductor wafer and the first semiconductor layer and between the semiconductor wafer and the second semiconductor layer.
상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층은 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 저농도 도핑된 반도체층 및 상기 저농도 도핑된 반도체층 상에 형성된 고농도 도핑된 반도체층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
At least one semiconductor layer of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is characterized by consisting of a lightly doped semiconductor layer formed on the semiconductor wafer and a lightly doped semiconductor layer formed on the lightly doped semiconductor layer. battery.
상기 제1 반도체층과 제1 도전층 사이 및 상기 제2 반도체층과 제2 도전층 사이 중 적어도 하나에는 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 캐리어의 이동도를 증진시킬 수 있는 소정의 극성을 띠는 보조층이 추가로 형성되어 있고,
상기 보조층은 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 정공을 끌어당길 수 있도록 산소 풍부(oxygen-rich) 산화물을 포함하여 이루어진 (-)극성을 띠는 제1 보조층, 및 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 전자를 끌어당길 수 있도록 산소 부족(oxygen-deficient) 산화물을 포함하여 이루어진 (+)극성을 띠는 제2 보조층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지. The method of claim 1,
At least one of the first semiconductor layer and the first conductive layer and between the second semiconductor layer and the second conductive layer has an auxiliary layer having a predetermined polarity capable of enhancing mobility of a carrier generated in the semiconductor wafer. Is further formed,
The auxiliary layer attracts the first auxiliary layer having a negative polarity including an oxygen-rich oxide to attract holes generated in the semiconductor wafer, and an electron generated in the semiconductor wafer. A solar cell comprising at least one of a second auxiliary layer having a positive polarity comprising an oxygen-deficient oxide to be pulled.
상기 제1 반도체층 상에 제1 도전층을 형성하고, 상기 제2 반도체층 상에 제2 도전층을 형성하는 공정; 및
상기 제1 도전층 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 제2 도전층 상에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며,
이때, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층 중 적어도 하나의 도전층은 MOCVD공정에 의해 형성된 중앙부 및 상기 중앙부에서 연장되는 주변부로 이루어지고, 상기 주변부의 전기전도도는 상기 중앙부의 전기전도도보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. Forming a first semiconductor layer on one surface of the semiconductor wafer having a predetermined conductivity polarity, and forming a second semiconductor layer having a different polarity from the first semiconductor layer on the other surface of the semiconductor wafer;
Forming a first conductive layer on the first semiconductor layer and forming a second conductive layer on the second semiconductor layer; And
Forming a first electrode on the first conductive layer, and forming a second electrode on the second conductive layer,
In this case, at least one of the first conductive layer and the second conductive layer may be formed of a central portion formed by a MOCVD process and a peripheral portion extending from the central portion, and the electrical conductivity of the peripheral portion is lower than that of the central portion. Method for manufacturing a solar cell characterized in that.
상기 중앙부 및 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 주변부의 도펀트 농도를 상기 중심부의 도펀트 농도보다 작도록 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 13,
Forming the conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion, the manufacturing method of the solar cell, characterized in that the concentration of the dopant of the peripheral portion is less than the concentration of the dopant of the central portion.
상기 중앙부 및 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 웨이퍼의 주변부의 온도가 상기 웨이퍼의 중심부의 온도보다 높은 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 13,
The process of forming the conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion, the manufacturing method of the solar cell, characterized in that performed in a state where the temperature of the peripheral portion of the wafer is higher than the temperature of the central portion of the wafer.
상기 중앙부 및 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 웨이퍼의 주변부와는 접촉하고 상기 웨이퍼의 중심부와는 접촉하지 않는 트레이를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 16. The method of claim 15,
The process of forming a conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion is performed using a tray which is in contact with the peripheral portion of the wafer and not in contact with the central portion of the wafer.
상기 중앙부 및 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 상기 웨이퍼의 주변부에 핀을 접촉시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 16. The method of claim 15,
Forming a conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion, the manufacturing method of the solar cell, characterized in that performed by contacting the pin to the peripheral portion of the wafer.
상기 중앙부 및 주변부로 이루어진 도전층을 형성하는 공정은, 160 ~ 350℃ 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 13,
Process for forming a conductive layer consisting of the central portion and the peripheral portion, manufacturing method of a solar cell, characterized in that performed in the range of 160 ~ 350 ℃.
상기 반도체 웨이퍼와 상기 제1 반도체층 사이 및 상기 반도체 웨이퍼와 상기 제2 반도체층 사이 중 적어도 하나에 진성 반도체층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 13,
And forming an intrinsic semiconductor layer between at least one of the semiconductor wafer and the first semiconductor layer and between the semiconductor wafer and the second semiconductor layer.
상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층을 형성하는 공정은 상기 반도체 웨이퍼 상에 저농도 도핑된 반도체층을 형성하는 공정 및 상기 저농도 도핑된 반도체층 상에 고농도 도핑된 반도체층을 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 13,
The process of forming at least one semiconductor layer of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may include forming a lightly doped semiconductor layer on the semiconductor wafer and a heavily doped semiconductor layer on the lightly doped semiconductor layer. Method for producing a solar cell, characterized in that consisting of a step of forming.
상기 제1 반도체층과 제1 도전층 사이 및 상기 제2 반도체층과 제2 도전층 사이 중 적어도 하나에 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 캐리어의 이동도를 증진시킬 수 있는 소정의 극성을 띠는 보조층을 형성하는 공정을 추가로 포함하고,
상기 보조층을 형성하는 공정은 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 정공을 끌어당길 수 있도록 산소 풍부(oxygen-rich) 산화물을 포함하여 이루어진 (-)극성을 띠는 제1 보조층을 형성하는 공정 및 상기 반도체 웨이퍼에서 생성된 전자를 끌어당길 수 있도록 산소 부족(oxygen-deficient) 산화물을 포함하여 이루어진 (+)극성을 띠는 제2 보조층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. The method of claim 13,
An auxiliary layer having a predetermined polarity capable of enhancing mobility of carriers generated in the semiconductor wafer between at least one of the first semiconductor layer and the first conductive layer and between the second semiconductor layer and the second conductive layer. Further comprising the step of forming a,
The forming of the auxiliary layer may include forming a first auxiliary layer having a negative polarity including an oxygen-rich oxide to attract holes generated in the semiconductor wafer and the semiconductor. Forming a second auxiliary layer having a positive polarity containing an oxygen-deficient oxide so as to attract electrons generated from the wafer. .
상기 지지대에 고정되며 서로 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 단위 태양전지를 포함하여 이루어지고,
상기 복수 개의 단위 태양전지 각각은 상기 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 태양전지로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 패널. support fixture; And
It comprises a plurality of unit solar cells fixed to the support and electrically connected to each other,
The solar cell panel, characterized in that each of the plurality of unit solar cells made of any one of the solar cells of claim 1 to claim 12.
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