KR20120122290A - Manufacturing method of solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
개시된 기술은 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 특히 PSG제거 공정에 웨이퍼의 수분을 털어내는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법에 관한 것이다.The disclosed technology relates to a solar cell manufacturing method, and more particularly, to a solar cell manufacturing method comprising the step of shaking off the moisture of the wafer in the PSG removal process.
태양전지란 광기전력을 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 말한다. 태양전지는 구성물질에 따라 실리콘 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지 및 유기고분자 태양전지 등으로 구분된다. 실리콘 태양전지는 결정구조에 따라 결정질 태양전지와 비정질 태양전지로 구비되며, 현재 태양전지 생산량의 80% 이상이 결정질 실리콘 태양전지이다.A solar cell refers to a device that converts light energy into electrical energy using photovoltaic power. Solar cells are classified into silicon solar cells, thin film solar cells, dye-sensitized solar cells, and organic polymer solar cells according to their constituent materials. Silicon solar cells are equipped with crystalline solar cells and amorphous solar cells according to the crystal structure, and at least 80% of solar cell production is crystalline silicon solar cells.
결정질 실리콘 태양전지의 제조공정은, 계략적으로, 텍스처링단계, 확산단계, PSG제거단계, 반사방지막형성단계 및 전극형성단계를 포함하여 구성된다. PSG제거단계는 고온의 확산단계에서 발생된 얇은 불순물막(PSG)을 제거하는 에칭단계를 말하는데, PSG제거단계는 불산을 이용하여 불순물막을 제거하는 단계와, 이온이 함유되지 않은 초순수물(DI water)을 이용하여 세척하는 고정 및 세척단계가 완료된 웨이퍼를 건조하는 단계를 포함하여 이루어진다.The manufacturing process of the crystalline silicon solar cell is roughly comprised of a texturing step, a diffusion step, a PSG removal step, an antireflection film formation step and an electrode formation step. The PSG removal step is an etching step of removing a thin impurity film (PSG) generated in a high temperature diffusion step. The PSG removal step is a step of removing an impurity film using hydrofluoric acid, and ultra pure water containing no ions. The cleaning and fixing step using a) is made comprising the step of drying the wafer is completed.
한편, PSG제거단계 중 건조단계는 웨이퍼의 세정단계를 진행시킴에 따라 웨이퍼의 표면에 잔재하는 수분을 건조시키는 것으로 별도의 처리액을 사용하지 않고 건조탱크 내부의 압력을 저기압상태로 유지시키면서 웨이퍼를 건조하는 방법으로 이루어지는 것이 일반적이다.On the other hand, the drying step of the PSG removal step is to dry the moisture remaining on the surface of the wafer as the cleaning step of the wafer proceeds, while maintaining the pressure inside the drying tank at a low atmospheric pressure without using a separate treatment liquid. It is common to consist of the method of drying.
그러나 종래기술에 따른 PSG제거단계는 웨이퍼를 건조시키는데, 상당한 시간이 소요되고, 건조과정에서 캐리어의 모서리나 웨이퍼에 일부 물방울이 남게 되는 문제점이 있다.However, the PSG removal step according to the prior art takes a long time to dry the wafer, and there is a problem that some water droplets remain on the edge of the carrier or on the wafer during the drying process.
실시예들 중에서, 웨이퍼 제조단계에 있어서 확산단계에서 형성된 산화방지막을 제거하는 PSG제거단계에 있어서, 불산(HF)을 이용하여 PSG층을 제거하는 불산처리단계, 상기 불산처리공정이 완료된 웨이퍼를 초순수물(DI water)을 이용하여 세정하는 세정단계, 상기 세정공정이 완료된 웨이퍼를 회전시켜 잔류수분을 털어내는 스피닝단계 및 상기 스피닝단계를 거친 웨이퍼를 건조하는 단계를 포함하여 구성된다.Among the embodiments, in the PSG removal step of removing the antioxidant film formed in the diffusion step in the wafer manufacturing step, the hydrofluoric acid treatment step of removing the PSG layer using hydrofluoric acid (HF), the ultra-pure water of the wafer is completed And a washing step of cleaning using DI water, a spinning step of rotating the wafer on which the cleaning process is completed, to shake off residual moisture, and drying the wafer after the spinning step.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 태양전지 제조공정을 나타내는 순서도.
도 2는 도 1에 도시된 PSG제거 단계를 나타내는 순서도.1 is a flow chart showing a solar cell manufacturing process according to an embodiment of the disclosed technology.
FIG. 2 is a flow chart showing the PSG removal step shown in FIG.
본 출원에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Description of the present application is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the disclosed technology should not be construed as limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus, the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, a second component may also be named a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 외 구성요소는 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that the other component does not exist. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present application.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법 나타내는 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 PSG제거 단계를 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the disclosed technology, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a PSG removal step illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 태양전지 제조방법은, 웨이퍼제조단계(S10), 에칭단계(S20), 텍스처링단계(S30), 확산단계(S40), PSG제거단계(S50), 반사방지막형성단계(S60) 및 전극형성단계(S70)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the solar cell manufacturing method, wafer manufacturing step (S10), etching step (S20), texturing step (S30), diffusion step (S40), PSG removal step (S50), anti-reflection film formation It comprises a step (S60) and the electrode forming step (S70).
웨이퍼는 태양전지를 제조하는데 필요한 베이스로 n형 웨이퍼 또는 p형 웨이퍼가 있으며, 결정구조에 따라 결정질 및 비정질 실리콘 웨이퍼가 있다. 또한 결정질 실리콘 웨이퍼에는 단결정 또는 다결정 웨이퍼로 구분된다. 개시된 기술에 따른 태양전지 제조방법에 있어서, 웨이퍼의 성질이나 종류에는 제한이 없다. 한편, 웨이퍼는 육면체인 블럭 형상으로 제조되어 다이아몬드나 절단용 와이어(wire)로 일정한 크기로 절단되어 사용된다.The wafer is an n-type wafer or a p-type wafer as a base required for manufacturing a solar cell, and there are crystalline and amorphous silicon wafers depending on the crystal structure. In addition, the crystalline silicon wafer is classified into a single crystal or a polycrystalline wafer. In the solar cell manufacturing method according to the disclosed technology, there is no limitation on the nature or type of the wafer. On the other hand, the wafer is made into a block shape that is a cube and cut into a certain size with diamond or a cutting wire.
텍스처링(Texturing)단계(S30)은 표면조직화공정이라고도 하는데, 웨이퍼 제조단계에서 발생한 전단 결함을 제거하면서 태양전지의 표면반사를 줄이고 빛을 가두어 광 흡수율을 높이기 위한 목적으로 태양전지의 표면에 역피라미드 구조를 형성하거나 다공성 또는 요철을 두어 입사된 빛이 반사되어 손실되는 것을 방지하는 것을 말한다.The texturing step (S30) is also referred to as a surface texturing process, in which the reverse pyramid structure is formed on the surface of the solar cell for the purpose of reducing the surface reflection of the solar cell and confining the light to increase the light absorption while eliminating the shear defect generated in the wafer fabrication step. It is to form a porous or irregularities to prevent the incident light is reflected and lost.
확산(Diffusion)단계(S40)는 웨이퍼의 표면에 n형 불순물층을 형성하기 위하여 확산로 내부에 웨이퍼를 넣어서 인(P)을 기판 내부로 확산시키는 단계을 말하고, PSG제거단계(S50)는 확산단계 과정에서 웨이퍼의 표면에 형성된 산화막(예를 들어 인화실리케이트유리, PSG)을 제거하는 단계를 말한다. 웨이퍼의 표면에 n형 확산단계가 마무리되면 H3PO4 또는 POCl3과 산소가 반응하여 인을 포함한 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이 형성된다. PSG층은 실리콘 내부에 존재하는 불순물을 석출하여 포함하는 절연체이기 때문에 도핑단계 이후에 제거하여야 한다. PSG제거단계(S50)은 불산처리단계(S51), 세정단계(S53), 스피닝단계(S55) 및 건조단계(S57)을 포함하여 구성된다.Diffusion step (S40) refers to the step of diffusing phosphor (P) into the substrate by placing the wafer inside the diffusion path to form an n-type impurity layer on the surface of the wafer, PSG removal step (S50) is a diffusion step In the process, the step of removing the oxide film (eg, silicate glass, PSG) formed on the surface of the wafer. When the n-type diffusion step is completed on the surface of the wafer, an oxide of phosphorus (phosphorous silicate glass, PSG) is formed by reacting H 3 PO 4 or POCl 3 with oxygen. Since the PSG layer is an insulator including precipitated impurities present in the silicon, it should be removed after the doping step. PSG removal step (S50) comprises a hydrofluoric acid treatment step (S51), washing step (S53), spinning step (S55) and drying step (S57).
불산처리단계(S51)는 농도 5~10%로 희석된 불산(HF)에 웨이퍼를 넣어 15초 내외로 실리콘을 처리하여 실리콘 표면에 손상이 없이 PSG층을 제거하는 것을 말한다. 세정단계(S53)는 불산처리단계(S51)에서 웨이퍼에 표면에 묻어있는 불산 및 산화막 찌꺼기를 제거하는 단계로, 이온이 함유되지 않은 초순수물(De Ionized water: DI water)을 이용하여 웨이퍼를 세정한다. 세정단계(S53)는 웨이퍼를 초순수물(DI water)에 침지시킨 후 바닥면에서 N2와 같은 불활성가스를 이용하여 기포를 발생시키는 제1 세정단계(미도시)와, 제1 세정단계를 거친 웨이퍼를 상온의 초순수물에 헹구는 제2 세정단계(미도시) 및 제2 세정단계를 거친 웨이퍼를 고온의 초순수물에서 헹구는 제3 세정단계(미도시)로 이루어질 수 있다. 이때 제3 세정단계에서 고온의 초순수물이 사용되는 이유는 건조과정에서 초순수물이 쉽게 건조될 수 있도록 하기 위함이다.The hydrofluoric acid treatment step (S51) refers to removing the PSG layer without damaging the surface of the silicon by treating the silicon in about 15 seconds by inserting the wafer into hydrofluoric acid (HF) diluted to a concentration of 5 to 10%. In the cleaning step S53, the hydrofluoric acid and oxide film residues on the surface of the wafer are removed in the hydrofluoric acid treatment step S51. The wafer is cleaned using deionized water (DI water) containing no ions. do. In the cleaning step S53, after the wafer is immersed in DI water, a first cleaning step (not shown) that generates bubbles using an inert gas such as N 2 on the bottom surface and the first cleaning step are performed. A second cleaning step (not shown) for rinsing the wafer in the ultrapure water at room temperature and a third cleaning step (not shown) for rinsing the wafer after the second cleaning step in the high temperature ultrapure water. In this case, the reason why the high temperature ultrapure water is used in the third washing step is to allow the ultrapure water to be easily dried during the drying process.
스피닝(spinning)단계(S55)는 세정단계(S53)가 완료된 웨이퍼를 흔들거나 회전시켜 웨이퍼에 잔류하는 수분을 제거하는 단계이다. 웨이퍼를 건조하는 경우에 웨이퍼의 표면에 물이 골고루 분포되어 있는 경우에는 건조에 소요되는 시간을 충분히 예측할 수 있기 때문에 물기를 완전히 건조시키는데 아무런 문제가 발생하지 않는다. 그러나 실제로는 웨이퍼를 생산하는 과정에서는 웨이퍼의 특정부분에는 몇몇의 큰 물방울이 남아 있는 경우가 있기 때문에 평균적인 시간에서 건조가 충분히 이루어지지 못하는 경우가 있다. 그리고 이러한 물방을을 충분히 건조시키기 위해서는 많은 시간이 소요되기 때문에 결국 생산원가가 증가하는 원인이 된다. 그러므로 세정단계(S53)가 완료된 웨이퍼를 회전수단이 구비된 장치에 장착하여 회전시켜 부피가 큰 물방울을 제거한 후에 건조단계(S57)를 하면 건조단계(S57)에 소요되는 시간을 짧게 하고, 건조에 소요되는 시간이 예측가능하여 건조품질을 향상시킴은 물론, 생산원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.The spinning step S55 is a step of shaking or rotating the wafer on which the cleaning step S53 is completed to remove moisture remaining on the wafer. In the case of drying the wafer, when water is evenly distributed on the surface of the wafer, since the time required for drying can be sufficiently predicted, there is no problem in completely drying the moisture. In practice, however, some large droplets may remain in certain portions of the wafer during the wafer production process, so that drying may not be sufficient at an average time. In addition, since it takes a long time to dry such a water droplet sufficiently, the cost of production eventually increases. Therefore, when the cleaning step (S53) is completed by rotating the wafer equipped with a rotating means to remove the bulky water droplets and then the drying step (S57) to shorten the time required for the drying step (S57), As the time required is predictable, there is an advantage of improving the drying quality and reducing the production cost.
한편, 개시된 기술의 바람직한 실시예로 전술한 스피닝단계(S55)에서 회전수단이 구비된 장치에 웨이퍼를 장착하여 회전시키는 과정에서 N2 등과 같은 불활성기체를 분사하면 물기를 더욱 효과적으로 제거하고, 건조품질을 향상시킬 수 있다.On the other hand, as a preferred embodiment of the disclosed technology in the spinning step (S55) in the process of mounting the wafer in the rotating device equipped with a rotating means injecting an inert gas such as N 2 to remove water more effectively, dry quality Can improve.
건조단계(S57)는 압력이 일정수준 이하인 저압의 건조장치에 웨이퍼를 반입하여 웨이퍼를 건조하는 공정을 말한다. 웨이퍼 건조공정이 완료되면 웨이퍼의 표면에 반사방지막을 형성하는 단계(S60) 및 전극을 형성하는 단계(S70)를 수행한다.
The drying step S57 refers to a process of drying a wafer by bringing the wafer into a low pressure drying apparatus having a pressure lower than or equal to a predetermined level. When the wafer drying process is completed, a step (S60) and an electrode (S70) of forming an anti-reflection film on the surface of the wafer are performed.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.
일 실시예에 따른 태양전지 제조방법은, PSG제거공정 중 건조공정에서 물기를 빠른 시간 내에 완벽하게 건조할 수 있기 때문에 태양전지의 품질향상과 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.The solar cell manufacturing method according to the embodiment has the effect of improving the quality of the solar cell and reducing the manufacturing cost because it can be completely dried in a fast time in the drying process during the PSG removal process.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분양의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present application, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present application without departing from the spirit and scope of the present application described in the claims below I can understand that you can.
없음none
Claims (3)
불산(HF)을 이용하여 PSG층을 제거하는 불산처리단계;
상기 불산처리공정이 완료된 웨이퍼를 초순수물(DI water)을 이용하여 세정하는 세정단계;
상기 세정공정이 완료된 웨이퍼를 회전시켜 잔류수분을 털어내는 스피닝단계; 및
상기 스피닝공정을 거친 웨이퍼를 건조하는 공정을 포함하는 태양전지 제조방법.In the PSG removal method of removing the antioxidant film formed in the diffusion process in the wafer manufacturing process,
A hydrofluoric acid treatment step of removing the PSG layer using hydrofluoric acid (HF);
A cleaning step of cleaning the wafer on which the hydrofluoric acid treatment process is completed using ultra pure water (DI water);
Spinning step of rotating the wafer, the cleaning process is completed to shake off the residual moisture; And
A solar cell manufacturing method comprising the step of drying the wafer after the spinning process.
상기 세정단계는,
상기 웨이퍼를 초순수물(DI water)에 침지시킨 후 바닥면에서 N2 기포를 발생시키는 제1 세정단계, 상기 제1 세정공정을 거친 웨이퍼를 초순수물로 헹구는 제2 세정단계, 상기 제2 세정공정을 거친 웨이퍼를 고온의 초순수물에서 헹구는 제3 세정단계로 이루어지는 태양전지 제조방법.The method of claim 1,
The cleaning step,
A first cleaning step of immersing the wafer in DI water and generating N2 bubbles at the bottom surface, a second cleaning step of rinsing the wafer having undergone the first cleaning process with ultra pure water, and the second cleaning process A solar cell manufacturing method comprising a third cleaning step of rinsing a coarse wafer in a high temperature ultrapure water.
상기 스피닝단계는,
세정공정이 완료된 웨이퍼를 회전시키면서 불활성기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.The method of claim 2,
The spinning step,
A solar cell manufacturing method comprising spraying an inert gas while rotating a wafer on which a cleaning process is completed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110040354A KR20120122290A (en) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Manufacturing method of solar cell |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101455935B1 (en) * | 2013-06-27 | 2014-10-29 | 웅진에너지 주식회사 | Apparatus moving and drying wafer for solar battery |
-
2011
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