KR20120121089A - Method for manufacturing solarcell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고효율 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선택적 원자층 증착방법(Selective Atomic Layer Deposition)을 이용하여 후면 점 또는 선 접촉(point contact)구조를 형성함으로써, 간단한 공정에 의하여 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 고효율 태양전지 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a high efficiency solar cell, and more particularly, by forming a back point or point contact structure using a selective atomic layer deposition method, a high efficiency solar cell by a simple process. It relates to a high efficiency solar cell manufacturing method capable of manufacturing a battery.
일반적으로 태양전지는 외부에서 들어온 빛을 이용하여 전기를 생산한다. 구체적으로 태양전지는 외부에서 유입되는 빛에 의하여 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 이러한 전자와 정공의 쌍에서 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고, 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전기를 생산한다. In general, solar cells generate electricity by using light from outside. Specifically, in the solar cell, a pair of electrons and holes are generated inside the semiconductor of the solar cell by light flowing from the outside, and the electron moves to the n-type semiconductor by the electric field generated at the pn junction in the pair of electrons and holes. Produces electricity by moving to p-type semiconductors.
이러한 태양전지의 효율을 높이기 위해 다양한 고효율 태양전지 구조가 고안되고 있으며, 그 하나의 예로 산업용 파이알씨(i-PERC : Industrial Passivated Emitter Rear and Cell)구조에서는, 실리콘 기판의 후면에 국부적으로 후면전극을 형성하고, 소결 공정(firing)을 통해 후면필드(back surface field : BSF)형성을 위한 후면 반사층(back reflector)을 형성한다. Various high-efficiency solar cell structures have been devised to increase the efficiency of such solar cells. For example, in the industrial passivated emitter rear and cell (i-PERC) structure, a rear electrode is locally applied to the back of the silicon substrate. And a back reflector for forming a back surface field (BSF) through a sintering process.
도 1은 이러한 i-PERC 구조의 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, i-PERC 구조의 태양전지에서 P형의 실리콘 기판(10) 전면은 광흡수를 높이기 위해 텍스처링(Texturing)되어 있고, 텍스처링된 기판(10)의 전면에는 n층(11)이 형성되어 있다. 1 is a cross-sectional view showing a solar cell of such an i-PERC structure. As illustrated in FIG. 1, in the i-PERC structured solar cell, the front surface of the P-
n층(11) 상에는 전면 태양광의 반사방지를 위해 실리콘 질화막(13)이 더 형성된다. 전면 실리콘 질화막(13)의 상부에는 전면전극(15)이 형성된다. The
기판(10)의 후면 상에는 후면 산화막(23)이 형성되어 있고, 후면 전극(24)은 후면 산화막(23)이 부분적으로 개구된 개구부(22)를 통해 P+ 영역과 연결되도록 후면 산화막(23) 상에 형성되어 있다. A
그런데 이러한 고효율 태양전지를 제조하는데에는 후면 전극을 형성하기 위해 기판의 후면 상에 형성된 후 산화막을 부분적으로 제거하는 포토리소그래피 공정을 수행하여야 하는 문제점이 있다. 일반적으로 포토리소그래피 공정은 매우 고가의 장비를 사용하여야 하며, 공정 관리도 어려워서 제조단가가 높아지는 문제점이 있다. However, in manufacturing such a high efficiency solar cell, there is a problem in that a photolithography process is performed to partially remove an oxide film after being formed on the back side of a substrate to form a back electrode. In general, the photolithography process has to use a very expensive equipment, the process management is difficult, there is a problem that the manufacturing cost increases.
따라서 고효율 태양전지를 제조하는데 있어서 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고서도 후면 전극을 용이하게 제조하여 태양전지의 효율을 높일 수 있는 제조방법의 개발이 절실하게 요구되고 있다. Therefore, in manufacturing a high efficiency solar cell, there is an urgent need for the development of a manufacturing method that can easily manufacture the rear electrode without using a photolithography process to increase the efficiency of the solar cell.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 선택적 원자층 증착방법(Selective Atomic Layer Deposition)을 이용하여 후면 접촉(point contact)구조를 형성함으로써, 간단한 공정에 의하여 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 고효율 태양전지 제조방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to form a point contact structure by using a Selective Atomic Layer Deposition method, manufacturing a high efficiency solar cell that can manufacture a high efficiency solar cell by a simple process To provide a way.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 태양전지 제조방법은, 고효율 태양전지 제조방법에 있어서, 선택적 원자층 증착방법(Selective Atomic Layer Deposition)을 이용하여 후면 접촉구조를 형성하는 것을 특징으로 한다. The high efficiency solar cell manufacturing method according to the present invention for achieving the above technical problem, in the high efficiency solar cell manufacturing method, characterized in that to form a back contact structure using a selective atomic layer deposition method (Selective Atomic Layer Deposition) do.
본 발명의 고효율 태양전지 제조방법에서 후면 접촉 구조를 형성하는 단계는, 1) 후면 점접촉 구조가 형성될 위치에 스크린 인쇄 방식을 이용한 폴리머막 패턴을 형성하는 단계; 2) 선택적 원자층 증착방법을 이용하여 후면 보호막을 형성하는 단계; 3) 상기 폴리머막 패턴을 제거하는 단계; 4) 후면 금속막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a high efficiency solar cell of the present invention, the forming of the back contact structure may include: 1) forming a polymer film pattern using a screen printing method at a position where the back point contact structure is to be formed; 2) forming a back protective film using a selective atomic layer deposition method; 3) removing the polymer film pattern; 4) forming a back side metal film.
그리고 본 발명의 고효율 태양전지 제조방법의 상기 1)단계에서는, 스크린 인쇄 방식을 이용하는 것이 바람직하다. And in the step 1) of the high efficiency solar cell manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a screen printing method.
또한 본 발명에서 상기 폴리머는, 포토레지스트(Photo Resist), PMMA 또는 OTS 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. In the present invention, the polymer may be any one selected from photoresist, PMMA or OTS.
한편 상기 후면 보호막은 산화 알루미늄(Al2O3)인 것이 바람직하다. On the other hand, the rear protective film is preferably aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
그리고 상기 폴리머가 포토레지스트(Photo Resist)인 경우에는 상기 3)단계는 스트립(Strip) 방법으로 진행되는 것이 바람직하다. In the case where the polymer is a photoresist, step 3) may be performed by a strip method.
본 발명에 따르면 선택적 원자층 증착방법(Selective Atomic Layer Deposition)을 이용하여 후면 접촉구조를 형성함으로써, 고가의 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고서도 후면 전극을 가지는 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, by forming a back contact structure by using a selective atomic layer deposition method, there is an advantage that a high efficiency solar cell having a back electrode can be manufactured without using an expensive photolithography process. .
특히 본 발명에서는 스크린 프린팅 방법이라는 매우 간단한 방법으로 소수성 폴리머 패턴을 형성하고 선택적 원자층 증착법을 이용하여 정확한 위치에 후면 전극을 형성하며, 스트립이라는 매우 간단한 방법으로 소수성 폴리머 패턴을 제거하므로, 공정시간도 대폭 단축되는 장점도 있다. In particular, in the present invention, a hydrophobic polymer pattern is formed by a very simple method called screen printing method, and a back electrode is formed at a precise position by using selective atomic layer deposition method. There is also a significant shortening.
도 1은 고효율 태양전지의 일예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 공정도이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 각 공정을 도시하는 단면도들이다. 1 is a cross-sectional view showing an example of a high efficiency solar cell.
2 is a process chart of a method of manufacturing a high efficiency solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are cross-sectional views illustrating respective processes of the method for manufacturing a high efficiency solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법에 있어서, 실리콘 기판(110) 전면을 텍스처링(Texturing)하고, 텍스처링된 기판(110)의 전면에 n층(111)을 형성하고, n층(111) 상에 전면 실리콘 질화막(113)을 형성하고, 그 상부에 전면전극(115)을 형성하는 공정은 종래의 고효율 태양전지 제조방법의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. In the method of manufacturing a high efficiency solar cell according to the present embodiment, the entire surface of the
이하에서는 본 실시예에서 특징적인 부분인 후면 전극 구조를 형성하는 단계, 보다 구체적으로 후면 접촉 구조를 형성하는 단계를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the step of forming the back electrode structure, which is a characteristic part of the present embodiment, and more specifically, the step of forming the back contact structure will be described in detail.
먼저 후면 점접촉 구조가 형성될 위치에 폴리머막 패턴(121)을 형성하는 단계(S110)가 수행된다. 본 실시예에서는 후면 보호막을 먼저 형성한 후에, 이 후면 보호막의 일부를 개구하는 공정이 아니라, 후면 보호막 자체를 개구된 형상으로 형성하는 방법을 이용한다. 이를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 보호막이 개구될 부분 즉, 후면 점접촉 구조가 형성될 위치에 폴리머막 패턴(121)을 형성하는 단계를 먼저 수행하는 것이다. First, a step (S110) of forming a
본 실시예에서 사용되는 상기 소수성 폴리머로는 포토레지스트(Photo Resist), PMMA 또는 OTS 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, 특히, 간단한 방법으로 공정 후에 제거될 수 있는 포토레지스트(Photo Resist)가 더욱 바람직하다. 그리고 이 폴리머막 패턴(121)은 간단한 프린팅 장비를 이용하여 스크린 인쇄 방식으로 형성하는 것이 바람직하다. The hydrophobic polymer used in the present embodiment is preferably any one selected from photoresist, PMMA, and OTS. In particular, a photoresist that can be removed after the process by a simple method is more preferred. desirable. The
이렇게 폴리머를 이용하여 패턴을 형성하는 이유는 후속으로 이어지는 후면 보호막 형성과정에서 사용하는 선택적 원자층 증착법에 의한 증착과정에서 폴리머가 형성된 위치를 제외한 나머지 영역에만 선택적으로 증착하는 선택성을 얻기 위함이다.
The reason for forming the pattern using the polymer is to obtain the selectivity for selectively depositing only the remaining regions except for the position where the polymer is formed in the deposition process by the selective atomic layer deposition method used in the subsequent protective film formation process.
다음으로는 도 4에 도시된 바와 같이, 선택적 원자층 증착방법을 이용하여 후면 보호막(122)을 형성하는 단계(S120)가 진행된다. 본 실시예에서 상기 후면 보호막(122)은 산화 알루미늄(Al2O3)인 것이 바람직하다. 한편 상기 선택적 원자층 증착방법은 이미 알려진 반도체 공정 기술에서 사용되는 그것과 실질적으로 동일한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Next, as shown in FIG. 4, the forming of the
다음으로 상기 후면 보호막(122)의 선택적 형성에 기여한 상기 폴리머막 패턴(121)을 제거하는 단계(S130)가 진행된다. 이렇게 상기 폴리머막 패턴(121)을 제거하면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 후면 보호막(122)에 개구부(123)가 형성된다. 이 폴리머막 패턴 제거 단계(S130)에서 사용되는 구체적인 제거 방법은, 형성된 폴리머막의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 상기 폴리머막이 포토레지스트(Photo Resist)인 경우에는 스트립 방법으로 제거할 수 있다.
Next, a step (S130) of removing the
다음으로는 도 6에 도시된 바와 같이, 후면 금속막(124)을 형성하여, 상기 개구부(123)를 통하여 후면 점접촉 구조를 형성하는 단계(S140)가 진행된다. 후면 금속막을 형성하는 단계에서는 금속 종류에 따라 다른 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 스크린 프린팅, 스퍼터링(sputtering), 증기 증착(evaporating) 등의 방법이 사용될 수 있다. Next, as shown in FIG. 6, the forming of the
이후에는 금속막을 형성한 후, 옴 접촉을 위하여 열처리 하는 단계(S150)가 더 진행될 수 있다.
Thereafter, after forming the metal film, the heat treatment for ohmic contact (S150) may be further performed.
이후에는 소결 공정(firing) 및 에지 아이솔레이션(edge isolation) 등의 공정이 이어지는데, 이러한 공정은 종래의 태양전지 제조방법의 그것과 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Subsequently, a process such as firing and edge isolation is followed. Since this process is substantially the same as that of a conventional solar cell manufacturing method, a detailed description thereof will be omitted.
110 : 기판 111 : n층
113 : 실리콘 질화막 114 : 개구부
121 : 폴리머막 패턴 122 : 후면 보호막
124 : 후면 금속막110 substrate 111 n layer
113: silicon nitride film 114: opening part
121: polymer film pattern 122: rear protective film
124: rear metal film
Claims (7)
선택적 원자층 증착방법(Selective Atomic Layer Deposition)을 이용하여 후면 접촉구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.In the high efficiency solar cell manufacturing method,
A method of manufacturing a high efficiency solar cell, comprising forming a back contact structure by using a selective atomic layer deposition method.
1) 후면 접촉 구조가 형성될 위치에 폴리머막 패턴을 형성하는 단계;
2) 원자층 증착방법을 이용하여 후면 보호막을 형성하는 단계;
3) 상기 폴리머막 패턴을 제거하는 단계;
4) 후면 금속막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the back contact structure comprises:
1) forming a polymer film pattern at a position where a back contact structure is to be formed;
2) forming a back protective film using an atomic layer deposition method;
3) removing the polymer film pattern;
4) forming a back metal film; high efficiency solar cell manufacturing method comprising a.
스크린 인쇄 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein in step 1),
High efficiency solar cell manufacturing method characterized by using a screen printing method.
5) 열처리를 이용하여 옴접촉(Ohmic Contact)을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2,
5) forming an ohmic contact using a heat treatment; high efficiency solar cell manufacturing method further comprising.
포토레지스트(Photo Resist), PMMA 또는 OTS 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein the polymer film,
Photoresist (Photo Resist), PMMA or OTS made of any one selected from high efficiency solar cell manufacturing method.
산화 알루미늄(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein the rear protective film,
High efficiency solar cell manufacturing method characterized in that the aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
스트립(Strip) 방법으로 진행되는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein step 3) comprises:
High efficiency solar cell manufacturing method characterized in that proceeds by the strip (Strip) method.
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