KR20120128926A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

태양 전지 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120128926A
KR20120128926A KR1020110046874A KR20110046874A KR20120128926A KR 20120128926 A KR20120128926 A KR 20120128926A KR 1020110046874 A KR1020110046874 A KR 1020110046874A KR 20110046874 A KR20110046874 A KR 20110046874A KR 20120128926 A KR20120128926 A KR 20120128926A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
passivation
substrate
electrode
solar cell
pattern
Prior art date
Application number
KR1020110046874A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101736960B1 (ko
Inventor
오동해
정주화
조해종
도영구
이성은
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020110046874A priority Critical patent/KR101736960B1/ko
Publication of KR20120128926A publication Critical patent/KR20120128926A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101736960B1 publication Critical patent/KR101736960B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868—Passivation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것으로, 이 제조 방법의 한 예는 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 패시베이션(passivation)부를 형성하는 단계, 그리고 상기 패시베이션부 위에 상기 패시베이션부의 일부를 드러내는 복수의 개구부를 갖는 패시베이션 보호막을 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 제1 전극부 패턴을 형성하고, 상기 패시베이션 보호막 위와 상기 복수의 개구부를 통해 드러난 상기 패시베이션부의 일부 위에 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극부 패턴과 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 에미터부와 연결된 제1 전극과 상기 복수의 개구부를 통해 상기 기판과 선택적으로 연결된 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이로 인해, 빛이 입사되지 않는 기판의 제2 면에 패시베이션부를 형성한 후, 패시베이션부 위에 패시베이션부의 일부를 드러내는 개구부를 갖는 패시베이션 보호막을 형성하여, 개구부를 통해 드러난 패시베이션부만을 관통하여 기판과 제2 전극 간의 전기적인 연결이 이루어지므로, 태양 전지의 제조 시간과 제조 비용이 줄어든다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 전자와 정공이 생성되고, p-n 접합에 의해 생성된 전하는 n형과 p형 반도체로 각각 이동하므로, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 제조 시간을 줄이기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지의 제조 비용을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 패시베이션(passivation)부를 형성하는 단계, 그리고 상기 패시베이션부 위에 상기 패시베이션부의 일부를 드러내는 복수의 개구부를 갖는 패시베이션 보호막을 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 제1 전극부 패턴을 형성하고, 상기 패시베이션 보호막 위와 상기 복수의 개구부를 통해 드러난 상기 패시베이션부의 일부 위에 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극부 패턴과 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 에미터부와 연결된 제1 전극과 상기 복수의 개구부를 통해 상기 기판과 선택적으로 연결된 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 패시베이션 보호막은 0.5㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖는 것이 좋다.
상기 패시베이션 보호막은 실리콘 산화물(SixOy), 티타늄 산화물(TixOy), 아연 산화물(ZnxOy), 또는 알루미늄 산화물(AlxOy)로 이루어질 수 있다.
상기 패시베이션 보호막은 상기 패시베이션보다 큰 굴절률을 갖는 것이 좋다.
상기 제2 전극 패턴은 산화 납(PbO2)을 함유하고 있고, 상기 제1 및 제2 전극 형성 단계 시, 상기 제2 전극 패턴에 함유된 상기 산화 납에 의해 상기 제2 전극 패턴의 일부가 상기 복수의 개구부를 통해 드러난 상기 패시베이션부의 일부를 관통하여 상기 기판과 연결될 수 있다.
상기 제1 전극부 패턴과 상기 제2 전극 패턴은 서로 다른 도전성 물질을 함유할 수 있다.
상기 제1 전극부 패턴은 은(Ag)을 함유할 수 있고, 상기 제2 전극 패턴은 알루미늄(Al)을 함유할 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 에미터부와 상기 제1 전극부 패턴 사이에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부 패턴은 산화 납(PbO2)을 함유할 수 있고, 상기 제1 및 제2 전극 형성 단계 시, 상기 제1 전극부 패턴에 함유된 상기 산화 납에 의해 상기 제1 전극부 패턴이 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖는 기판, 상기 기판의 제1 면에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극, 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 전기적으로 연결된 복수의 접촉부를 포함하는 패시베이션부, 상기 패시베이션부 위에 위치하고 상기 패시베이션부의 상기 복수의 접촉부를 드러내는 복수의 개구부를 구비하고 있는 패시베이션 보호막, 상기 패시베이션 보호막 위에 위치하고, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 복수의 접촉부과 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고 있고, 상기 복수의 접촉부 각각은 상기 제2 전극의 성분을 함유한다.
상기 패시베이션 보호막은 0.5㎛ 내지 15㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 패시베이션 보호막은 실리콘 산화물(SixOy), 티타늄 산화물(TixOy), 아연 산화물(ZnxOy), 또는 알루미늄 산화물(AlxOy)로 이루어질 수 있다.
상기 패시베이션 보호막은 상기 패시베이션부보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 복수의 접촉부와 접해 있는 상기 기판의 부분에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.
빛이 입사되지 않는 기판의 제2 면에 패시베이션부를 형성한 후, 패시베이션부 위에 패시베이션부의 일부를 드러내는 개구부를 갖는 패시베이션 보호막을 형성하여, 개구부를 통해 드러난 패시베이션부만을 관통하여 기판과 제2 전극 간의 전기적인 연결이 이루어지므로, 태양 전지의 제조 시간과 제조 비용이 줄어든다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 한 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)의 한 예는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면'이라 함]에 위치한 에미터부(emitter portion)(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 기판(110)의 전면의 반대쪽 면인 기판(110)의 면[이하, '후면'라 함] 위에 위치하는 패시베이션부(passivation portion)(190), 패시베이션부(190) 위에 위치하는 패시베이션 보호막(barrier portion)(180), 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 패시베이션 보호막(180) 위에 위치하고 기판(110)과 연결되어 있는 후면 전극부(150), 그리고 기판(110)의 후면에 선택적으로 위치하는 복수의 후면 전계부(back surface field portion)(172)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘(silicon)가 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘과 같은 결정질 반도체이다.
기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형의 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다.
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 이 경우, 기판(110)의 전면에 위치하는 반사 방지부(130) 역시 텍스처링 표면을 가질 수 있다.
이와 같이, 기판(110)의 전면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 기판(110)의 표면적이 증가하여 빛의 입사 면적이 증가하고 기판(110)에 의해 반사되는 빛의 양이 감소하므로, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이러한 기판(110)에 빛이 입사되면, 입사된 빛의 에너지로 인해 전자와 정공이 발생하게 된다.
기판(110)에 위치한 에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부이다. 따라서 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자와 정공 중 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(121)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110) 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.
에미터부(121)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(121)쪽으로 이동한다.
에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 에미터부(121)가 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의의 불순물이 도핑될 수 있다.
에미터부(121) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 투명한 물질로 이루어져 있고, 예를 들어, 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), 또는 실리콘 산화 질화막(SiOxNy) 등으로 이루어진다.
반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다.
또한 반사 방지부(130)를 형성할 때 주입된 수소(H) 등을 통해 반사 방지부(130)는 기판(110)의 표면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)을 수행한다. 따라서 결함에 의해 기판(110)의 표면 및 그 부근에서 손실되는 전하의 양이 감소하므로, 태양 전지(11)의 효율은 향상된다.
본 실시예에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.
전면 전극부(140)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)와 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)와 연결되어 있고, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.
각 전면 버스바(142)는 에미터부(121)로부터 이동하는 전하(예, 전자)뿐만 아니라 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 되므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.
복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어, 수집된 전하를 외부 장치로 출력한다.
복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전 물질로 이루어져 있다.
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.
기판(110)의 후면 위에 위치한 패시베이션부(190)는 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어질 수 있다.
이러한 패시베이션부(190)는 기판(110)의 후면에 위치하며, 기판(110) 표면에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함을 안정화된 결합으로 바꾸어 불안정한 결합에 의해 기판(110)쪽으로 이동한 전하(예, 정공)의 손실량을 감소시킨다.
본 예에서 패시베이션부(190)는 단일막 구조를 갖고 있지만, 대안적인 예에서, 패시베이션부(190)는 이중막 또는 삼중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있다. 패시베이션부(190)가 다층막 구조를 가질 경우, 패시베이션부(190)는 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 및 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
일반적으로 실리콘 질화물(SiNx)과 실리콘 산화 질화물(SiOxNy)는 양(+)의 고정 전하(positive fixed charge)의 특성을 갖고 있고, 실리콘 산화물(SiOx)과 알루미늄 산화물(Al2O3)은 음(-)의 고정 전하(negative fixed charge)의 특성을 갖고 있다.
따라서, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 패시베이션부(190)는 음의 고정 전하의 특성을 갖고 있는 알루미늄 산화물((Al2O3)로 이루어지고, 기판(110)이 n형 도전성 타입을 가질 경우, 패시베이션부(190)는 양의 고정 전하의 특성을 갖고 있는 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화 질화물(SiOxNy)로 이루어지는 것이 기판(110)으로부터 후면전극부(150)로의 전하 전송 효율 향상에 좀더 유리하다.
즉, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 패시베이션부(190)가 음 전하의 특성을 띄게 될 때, 패시베이션부(190) 쪽으로 이동하는 양 전하인 정공은 패시베이션부(190)와 반대의 극성을 갖고 있으므로 패시베이션부(190)의 극성에 의해 패시베이션부(190) 쪽으로 끌어 당겨지고, 반면, 패시베이션부(190)와 동일한 극성을 갖는 음 전하인 전자는 패시베이션부(190)의 극성에 의해 패시베이션부(190)의 반대쪽으로 밀려나게 된다. 동일한 원리로, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 패시베이션부(190)가 양 전하의 특성을 띄게 될 때, 패시베이션부(190) 쪽으로 이동하는 전자는 패시베이션부(190)에 의해 패시베이션부(190) 쪽으로 끌어 당겨지고, 정공은 패시베이션부(190)에 의해 패시베이션부(190)의 반대쪽으로 밀려나게 된다.
따라서, 기판(110)이 p형일 경우, 패시베이션부(190)가 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화 질화물(SiOxNy)로 형성하면, 기판(110)으로부터 후면 전극부(150)로 이동하는 정공의 이동량은 좀더 증가되고, 기판(110)이 n형일 경우, 패시베이션부(190)가 알루미늄 산화물(Al2O3)로 형성하면, 기판(110)으로부터 후면 전극부(150)로 이동하는 전자의 이동량은 좀더 증가된다. 또한, 이와 같이, 기판(110)의 도전성 타입에 따라 고정 전하를 고려한 물질로 패시베이션부(190)를 형성함에 따라, 기판(110)에서 패시베이션부(190) 쪽으로 원하지 않은 전하의 이동을 좀더 효율적으로 방지하므로, 전하의 재결합량은 좀더 낮아진다.
이러한 패시베이션부(190)는 기판(110)의 후면 일부와 연결되는 복수의 접촉부(198)를 갖고 있다.
패시베이션부(190) 위에 위치한 패시베이션 보호막(180)은 패시베이션부(190)의 복수의 접촉부(198)와 대응하는 위치에 복수의 접촉부(198)를 드러내는 복수의 개구부(188)를 구비하고 있다.
이러한 패시베이션 보호막(180)은 실리콘 산화물(SixOy), 티타늄 산화물(TixOy), 아연 산화물(ZnxOy), 또는 알루미늄 산화물(AlxOy) 등으로 이루어져 있고, 약 0.5㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖는다.
이러한 패시베이션 보호막(180)의 두께가 약 0.5㎛ 이상일 경우, 패시베이션 보호막(180) 위에 위치하는 후면 전극(151)으로부터 그 하부에 위치한 패시베이션부(190)를 좀더 안정적으로 보호하게 되고, 패시베이션 보호막(180)의 두께가 약 15㎛ 이하일 경우, 불필요한 패시베이션 보호막(180)의 두께 증가로 인한 재료 낭비를 방지하여 태양 전지(11)의 제조 비용을 좀더 감소시킨다.
이러한 패시베이션 보호막(180)은 하부에 위치한 패시베이션부(190)보다 높은 굴절률을 갖는다. 이로 인해, 패시베이션 보호막(180)은 기판(110)을 통과해 기판(110)의 후면 쪽으로 출력되는 빛을 기판(110) 쪽으로 반사시켜 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.
기판(110)의 후면에 위치한 복수의 후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 불순물부인, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역(예, p형)과 각 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동은 방해되는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 후면 전계부(172)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극부(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
후면 전극부(150)는 패시베이션 보호막(180) 위에 위치하고, 후면 전극(151) 및 후면 전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다.
후면 전극(151)은 복수의 후면 버스바(152)가 위치한 패시베이션 보호막 (180) 부분을 제외한 나머지 패시베이션 보호막(180) 부분 위에 위치한다. 하지만, 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 기판(110) 후면의 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.
후면 전극(151)은 패시베이션 보호막(180)에 형성된 복수의 개구부(188)에 위치하고, 이 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190)를 통과하여 기판(110)과 연결된 복수의 접촉부(155)를 구비한다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 복수의 접촉부(155)를 통해 기판(110)의 일부와 선택적으로 전기적으로 연결되어 있다.
도 1에 도시한 것처럼, 복수의 접촉부(155)는 일정한 간격, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜ 간격으로 원형, 타원형 또는 다각형과 같은 다양한 형상으로 기판(110)과 연결되어 있다. 하지만, 대안적인 예에서, 각 접촉부(155)는 전면 전극(141)과 같이 기판(110)과 전기적으로 연결되면서 한 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 접촉부의 개수는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 갖는 접촉부의 개수보다 훨씬 적다.
이러한 기판(110)과 접해있는 접촉부(155)를 통해 후면 전극(151)은 기판(110) 쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
이때, 복수의 후면 전계부(172)는 후면 전극(151)과 기판(110)이 접해 있는 기판(110)의 후면 부분에 위치하므로, 복수의 접촉부(155)는 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 인해 기판(110)보다 전도도가 높은 복수의 후면 전계부(172)와 접하고 있으므로, 기판(110)으로부터 복수의 접촉부(155)로의 전하 이동도가 향상된다.
이러한 후면 전극(151)은 전면 전극부(140)와 다른 재료로 이루어져 있고, 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질로 이루어져 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이때, 후면 전극(151)을 형성하기 위한 재료는 납 산화물(PbO2) 같이 패시베이션부(190)를 식각하는 물질을 함유하고 있다. 패시베이션 보호막(180) 하부에 위치하는 패시베이션부(190)의 부분은 후면 전극(151)의 재료에 함유된 납 산화물(PbO2)와 같은 식각 물질로부터 보호되고, 패시베이션 보호막(180)의 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190)의 부분만이 식각 물질에 노출된다. 이로 인해, 후면 전극(151)을 위한 재료가 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190) 부분을 관통하여 기판(110)과 접하게 되므로, 기판(110)과 접하는 복수의 접촉부(155)가 형성된다.
이로 인해, 접촉부(155)는 패시베이션부(190)의 접촉부(198)와 패시베이션 보호막(180)의 개구부(188) 내에 위치하는 후면 전극(151) 부분을 포함하게 되고, 패시베이션부(190)의 각 접촉부(198)는 후면 전극(151)의 성분뿐만 아니라 패시베이션부(190)와 기판(110)의 성분이 혼합되어 있고, 패시베이션 보호막(180)의 각 개구부(188) 내에는 후면 전극(151)의 성분이 존재한다.
후면 전극(151)에 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 패시베이션 보호막(180) 위에 위치하며, 전면 버스바(142)와 동일한 방향으로 뻗어 있고, 스트라이프 형상을 갖고 있다. 이때, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.
이러한 복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다. 따라서, 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어지고, 예를 들어, 전면 전극부(140)와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 따라서, 복수의 후면 버스바(152)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.
복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다.
도 1과는 달리, 다른 예에서, 복수의 후면 버스바(152)의 가장자리는 인접한 후면 전극(151)과 중첩한다. 이 경우, 후면 전극(151)과 접촉하는 면적이 증가하여 접촉 저항이 감소하므로, 후면 전극(151)으로부터 복수의 후면 버스바(152)로 전달되는 전하의 양이 증가하고, 또한, 중첩된 후면 전극(151) 부분에 의해 후면 버스바(152)의 박리 현상이 방지한다.
대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 후면 버스바(152)가 위치한 패시베이션 보호막(180) 위에도 위치할 수 있고, 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보며 후면 전극(151) 위에 위치한다. 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)의 형성 위치에 무관하게 후면 전극(151)이 패시베이션 보호막(180) 위에 위치하므로, 후면 전극(151)의 형성 공정이 좀더 용이해진다.
또한, 대안적인 예에서, 각 후면전극용 버스바(152)는 스트라이프 형상 대신 각 전면 버스바(142)의 연장 방향을 따라서 일정한 또는 불규칙한 간격으로 배치된 원형, 타원형 또는 다각형 형상의 복수의 도전체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 후면전극용 버스바(152)를 위한 은(Ag)과 같은 고가의 재료 소모가 감소하여, 태양 전지(11)의 제조 비용이 절감된다.
도 1에 도시한 복수의 후면 버스바(152)의 개수 역시 한 예이고, 필요에 따라 변경 가능하다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130)와 에미터부(121)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자와 정공이 발생한다. 이때, 반사 방지부(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다. 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n접합에 의해, 생성된 전자와 정공 중 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)로 이동하고 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전자는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 전면 버스바(142)로 전달되어 수집되고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 접촉부(155)로 전달된 후 후면 버스바(152)에 의해 수집된다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이때, 패시베이션 보호막(180)에 의해 기판(110)의 통과한 빛이 기판(110) 쪽으로 다시 반사되므로, 기판(110) 내로 입사되는 빛의 양이 증가하여, 태양 전지(11)의 효율은 더욱 향상된다.
다음, 도 3a 내지 도 3f를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)의 제조 방법에 대한 한 예를 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, 단결정 또는 다결정 실리콘 등으로 이루어진 결정질 반도체 기판(110)의 전면에 에미터부(121)를 형성한다. 이때, 기판(110)의 원하는 면, 예를 들어, 입사면인 기판(110)의 전면에 에미터부(121)를 형성하기 위해 기판(110)의 후면에 확산 방지막(도시하지 않음) 등을 형성한 후, 기판(110)의 후면에 에미터부가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
하지만, 대안적인 예에서, 기판(110)의 전면과 후면 모두에 에미터부(121)를 형성한 후, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)를 제거할 수 있다.
본 예에서, 기판(110)의 p형 도전성 타입을 갖고 있지만, 대안적인 예에서 n형 도전성 타입을 가질 수 있다.
에미터부(121)를 형성하기 전에, 잉곳(ingot)에서 태양 전지용 기판(110)을 제작하기 위해 절단 공정(slicing process)이 행해질 떼 발생한 손상부를 제거하기 위한 식각 공정(saw damage etching process)이나 기판(110)의 표면에 요철면인 텍스처링 표면을 형성하기 위한 텍스처링 공정을 실시할 수 있다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있고, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있다.
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)나 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등과 같은 막 형성법을 이용하여 에미터부(121) 위에 반사 방지부(130)를 형성한다. 이때, 반사 방지부(130)는 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화 질화물(SiOxNy)로 이루어질 수 있다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면 위에 PECVD법 등의 다양한 막 형성법으로 패시베이션부(190)를 형성한다. 이때, 패시베이션부(190)는 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어질 수 있다.
그런 다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법(screen printing process)를 이용하여 패시베이션부(190) 위에 페이스트(paste)를 도포한 후 건조시켜, 패시베이션 보호막(180)을 형성한다. 이때, 페이스트의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있다. 패시베이션부(190) 위에 형성된 패시베이션 보호막(180)은 약 0.5㎛ 내지 15㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 예에서, 패시베이션 보호막(180)은 원하는 부분에 위치한 패시베이션부(190)의 일부를 각각 드러내는 복수의 개구부(188)를 구비하고 있다. 이때, 각 개구부(188)는 일정한 간격으로 위치하고 원형, 타원형 또는 다각형과 같은 다양한 형상을 갖거나 정해진 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있다.
이러한 패시베이션 보호막(180)을 위한 페이스트는 실리콘 산화물(SixOy), 티타늄 산화물(TixOy), 아연 산화물(ZnxOy), 또는 알루미늄 산화물(AlxOy) 등을 포함하고, 바인더(binder), 솔벤트(solvent) 그리고 글래스 프릿(glass frit) 등을 추가로 포함한다. 이때, 글래스 프릿은 납 산화물(PbO2)을 함유하지 않을 수 있다.
이때, 패시베이션 보호막(180)은 패시베이션부(190)보다 큰 굴절률을 갖고 있고, 이로 인해, 기판(110)을 통과한 빛을 다시 기판(110) 쪽으로 반사시키므로, 기판(110) 내로 입사되는 빛이 양이 증가한다. 이로 인해, 기판(110)에서 생성되는 전자와 정공의 양이 증가하여, 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 반사 방지부(130)의 해당 부분에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 약 120℃ 내지 약 200℃에서 건조시켜, 전면전극부 패턴(40)을 형성한다. 전면전극부 패턴(40)은 서로 교차하는 방향으로 뻗어 있는 전면전극 패턴부(41)와 전면버스 패턴부(42)를 구비하고 있다.
이때, 전면전극부 패턴(40)을 형성하기 위한 페이스트는 은(Ag)뿐만 아니라 납 산화물(PbO2)을 함유하는 글래스 프릿(glass frit)을 포함하고 있다.
다음, 도 3f에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 패시베이션 보호막(180)의 해당 부분 위에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 건조시켜 복수의 후면 버스바 패턴(52)을 형성하고, 복수의 후면 버스바 패턴(52)이 위치하지 않는 패시베이션 보호막(180)의 부분 위와 패시베이션 보호막(180)의 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190) 부분 위에 알루미늄(Al)을 포함한 페이스트를 도포한 후 약 120℃ 내지 약 200℃에서 건조시켜 후면 전극 패턴(51)을 형성한다.
본 실시예에서, 각 후면 버스바 패턴(52)은 한 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있지만, 이와는 달리, 원형, 타원형 또는 다각형 형상의 패턴이 한 방향으로 일정한 또는 불규칙한 간격으로 배치될 수 있다.
후면 전극 패턴(51)을 형성하는 페이스트는 알루미늄(Al)뿐만 아니라 납 산화물(PbO2)을 함유하는 글래스 프릿(glass frit)을 포함하고 있다.
이와 같이, 전면전극부 패턴(40)과 후면 전극 패턴(51)을 위한 페이스트에 함유된 납 산화물(PbO2)은 이 납 산화물(PbO2)에 노출된 패시베이션부(190)와 반사 방지막(130)을 식각한다.
이때, 전면전극부 패턴(40), 후면 전극 패턴(51) 및 후면 버스바 패턴(52)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 후면 전극 패턴(51), 복수의 후면 버스바 패턴(52) 및 전면전극부 패턴(40)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 소성하여(firing), 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 복수의 접촉부(155)를 구비하는 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)를 구비한 후면전극부(150), 그리고 복수의 후면 전계부(172)를 형성하여 태양 전지(11)를 완성한다(도 1 및 도 2).
즉, 열처리가 시행되면, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 납 산화물(PbO2) 등에 의해 접촉 부위의 반사 방지부(130)가 전면 전극부 패턴(40)에 의해 관통되어, 전면 전극부 패턴(40)은 에미터부(121)와 접촉하여, 복수의 전면 전극(141) 및 전면 버스바(142)로 이루어진 전면 전극부(140)가 형성된다. 이때, 전면 전극부 패턴(40)의 전면 전극 패턴부(41)는 복수의 전면 전극(141)이 되고, 전면 버스바 패턴부(42)는 복수의 전면 버스바(142)가 된다.
또한, 후면 전극 패턴(51)에 함유된 납 산화물(PbO2) 등에 의해 패시베이션보호막(180)의 개구부(188)를 통해 후면 전극 패턴(51)과 접촉한 패시베이션부 (190) 부분이 후면 전극 패턴(51)에 의해 관통되어, 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190)의 부분은 기판(110)과 접촉하는 접촉부(198)로 된다. 이로 인해, 후면 전극 패턴(51)의 일부는 패시베이션 보호막(180)의 개구부(188) 내에 채워진 후면 전극 패턴(51)의 부분과 패시베이션부(190)의 접촉부(198)에 의해 기판(110)과 접촉하는 복수의 접촉부(155)를 형성하게 되어, 복수의 접촉부(155)를 통해 기판(110)과 접촉하는 후면 전극(151)이 형성된다. 따라서, 접촉부(198)는 패시베이션부(190), 기판(110) 및 후면 전극 패턴(51)의 물질이 혼합되어 있다.
이때, 패시베이션 보호막(180) 역시 그 위에 도포된 후면 전극 패턴(51)에 함유된 납 산화물(PbO2)과 같은 식각 물질에 의해 패시베이션 보호막(180) 일부가 식각될 수 있지만, 패시베이션 방지막(180)의 두께가 약 0.5㎛ 이상이므로, 개구부(188)를 통해 노출되지 않고 패시베이션 보호막(180) 하부에 존재하는 패시베이션부(190) 부분은 후면 전극 패턴(51)에 함유된 납(Pb)과 같은 식각 물질로부터 보호된다. 따라서, 후면 전극 패턴(51)은 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190) 부분만을 관통하여 기판(110)의 후면과 접촉하는 접촉부(155)가 형성된다.
이때, 패시베이션 보호막(180)의 두께가 약 15㎛ 이하이므로, 불필요한 패시베이션 보호막(180)의 두께 증가로 인한 재료 낭비가 방지된다.
추가로, 복수의 후면 버스바 패턴(52) 역시 인접한 후면 전극(151)에 연결되어 복수의 후면 버스바(152)를 형성한다.
열 처리시, 각 패턴(40, 51, 52)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(121, 180)과의 화학적 결합이 이루어져, 전면 전극부(140)와 에미터부(121) 사이, 복수의 접촉부(155)와 기판(110) 사이, 그리고 후면 전극(151)과 후면 버스바(152) 간의 접촉 저항이 감소하여, 이들 간의 전하 흐름에 향상된다.
또한, 열처리 공정으로, 후면전극(151)의 함유물인 알루미늄(Al)이 접촉부(155)와 접촉한 기판(110)쪽으로 확산되어 접촉부(155)와 접해 있는 기판(110)에 기판(110)과 동일한 불순물이 기판(110)보다 높은 농도로 도핑된 부분인 복수의 후면 전계부(172)가 형성된다.
이와 같이, 식각 성분을 함유한 후면 전극 패턴(51)과 이 후면 전극 패턴(51)으로부터 원하지 않은 부분을 보호하는 패시베이션 보호막(180)을 이용하여 기판(110)의 후면과 선택적으로 접촉하는 후면 전극(151)을 형성함에 따라, 태양 전지(11)의 열화 현상이 줄어든다.
예를 들어, 기판 위에 패시베이션부를 형성하고 패시베이션부 위에 후면 전극 패턴을 형성한 후, 후면 전극 패턴 위에 레이저 빔을 선택적으로 조사하여 기판의 후면과 선택적으로 접촉하는 후면 전극을 형성할 경우, 고온의 레이저 빔이 조사된 태양 전지의 부분은 고온으로 인해 후면 전극이나 기판 등이 손상되어 전하의 손실을 초래하거나 전하 이동을 방해하게 된다.
하지만, 본 실시예의 경우, 기판(110)과 부분적으로 전기적인 연결을 형성하기 위해 식각 물질을 함유한 후면 전극 패턴(51)이 패시베이션 보호막(180)의 개구부(188)를 통해 노출된 패시베이션부(190)의 부분만을 관통하면 되므로, 조사되는 레이저 빔의 온도보다 훨씬 낮은 온도로 후면 전극 패턴(51)의 열처리가 이루어지므로, 기판(110)이나 기판(110)에 형성된 다른 구성요소들의 열화 현상이 감소하고, 레이저 빔의 조사를 통해 기판(110)과 후면 전극(51)간의 선택적 연결 공정이 생략되므로, 태양 전지의 제조 공정이 간단해진다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,
    상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 패시베이션(passivation)부를 형성하는 단계, 그리고
    상기 패시베이션부 위에 상기 패시베이션부의 일부를 드러내는 복수의 개구부를 갖는 패시베이션 보호막을 형성하는 단계,
    상기 에미터부 위에 제1 전극부 패턴을 형성하고, 상기 패시베이션 보호막 위와 상기 복수의 개구부를 통해 드러난 상기 패시베이션부의 일부 위에 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제1 전극부 패턴과 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 에미터부와 연결된 제1 전극과 상기 복수의 개구부를 통해 상기 기판과 선택적으로 연결된 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 패시베이션 보호막은 0.5㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖는 태양 전지의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 패시베이션 보호막은 실리콘 산화물(SixOy), 티타늄 산화물(TixOy), 아연 산화물(ZnxOy), 또는 알루미늄 산화물(AlxOy)로 이루어져 있는 태양 전지의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 패시베이션 보호막은 상기 패시베이션보다 큰 굴절률을 갖는 태양 전지의 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 제2 전극 패턴은 산화 납(PbO2)을 함유하고 있고,
    상기 제1 및 제2 전극 형성 단계 시, 상기 제2 전극 패턴에 함유된 상기 산화 납에 의해 상기 제2 전극 패턴의 일부가 상기 복수의 개구부를 통해 드러난 상기 패시베이션부의 일부를 관통하여 상기 기판과 연결되는 태양 전지의 제조 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 전극부 패턴과 상기 제2 전극 패턴은 서로 다른 도전성 물질을 함유하고 있는 태양 전지의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 전극부 패턴은 은(Ag)을 함유하고 있고, 상기 제2 전극 패턴은 알루미늄(Al)을 함유하고 있는 태양 전지의 제조 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 에미터부와 상기 제1 전극부 패턴 사이에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 전극부 패턴은 산화 납(PbO2)을 함유하고 있고,
    상기 제1 및 제2 전극 형성 단계 시, 상기 제1 전극부 패턴에 함유된 상기 산화 납에 의해 상기 제1 전극부 패턴이 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 태양 전지의 제조 방법.
  10. 제1 도전성 타입을 갖는 기판,
    상기 기판의 제1 면에 위치하고, 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,
    상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극,
    상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 전기적으로 연결된 복수의 접촉부를 포함하는 패시베이션부,
    상기 패시베이션부 위에 위치하고 상기 패시베이션부의 상기 복수의 접촉부를 드러내는 복수의 개구부를 구비하고 있는 패시베이션 보호막,
    상기 패시베이션 보호막 위에 위치하고, 상기 복수의 개구부를 통해 상기 복수의 접촉부과 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하고 있고,
    상기 복수의 접촉부 각각은 상기 제2 전극의 성분을 함유하고 있는
    태양 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 패시베이션 보호막은 0.5㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖는 태양 전지.
  12. 제10항 또는 제11항에서,
    상기 패시베이션 보호막은 실리콘 산화물(SixOy), 티타늄 산화물(TixOy), 아연 산화물(ZnxOy), 또는 알루미늄 산화물(AlxOy)로 이루어져 있는 태양 전지.
  13. 제10항 또는 제11항에서,
    상기 패시베이션 보호막은 상기 패시베이션부보다 큰 굴절률을 갖는 태양 전지.
  14. 제10항에서,
    상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함하는 태양 전지.
  15. 제10항에서,
    상기 복수의 접촉부와 접해 있는 상기 기판의 부분에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.
KR1020110046874A 2011-05-18 2011-05-18 태양 전지 및 그 제조 방법 KR101736960B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110046874A KR101736960B1 (ko) 2011-05-18 2011-05-18 태양 전지 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110046874A KR101736960B1 (ko) 2011-05-18 2011-05-18 태양 전지 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120128926A true KR20120128926A (ko) 2012-11-28
KR101736960B1 KR101736960B1 (ko) 2017-05-17

Family

ID=47513506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110046874A KR101736960B1 (ko) 2011-05-18 2011-05-18 태양 전지 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101736960B1 (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056875A (ja) 2003-08-01 2005-03-03 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
JP5014263B2 (ja) 2008-06-06 2012-08-29 三菱電機株式会社 光起電力装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101736960B1 (ko) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101032624B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101258938B1 (ko) 태양 전지
KR101729304B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101745683B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
US9997647B2 (en) Solar cells and manufacturing method thereof
JP2014007382A (ja) 太陽電池
KR101925928B1 (ko) 태양 전지 및 그의 제조 방법
KR101699312B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101699309B1 (ko) 태양 전지의 제조 방법
KR20120088029A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101729311B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20190041989A (ko) 태양 전지 제조 방법 및 태양 전지
KR20120082664A (ko) 태양 전지의 제조 방법
KR101736960B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101786982B1 (ko) 태양 전지 및 그의 제조 방법
KR101798967B1 (ko) 태양 전지의 제조 방법
KR101976753B1 (ko) 태양 전지 제조 방법 및 태양 전지
KR101760011B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20170090781A (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101729312B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101307204B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR102120120B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101322626B1 (ko) 태양 전지 및 그의 제조 방법
KR20120073541A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20120031693A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant