KR20120131643A - Method for manufacturing solarcell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고효율 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적처리법에 의하여 후면 전극을 형성하여 간단한 공정에 의하여 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 고효율 태양전지 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high efficiency solar cell manufacturing method, and more particularly to a high efficiency solar cell manufacturing method capable of manufacturing a high efficiency solar cell by a simple process by forming a back electrode by a thermal treatment method.
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.
한편 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고서도 후면 전극을 제조하는 방법들이 제시되고 있으나, 역시 고가의 장비가 필요하고 공정이 복잡해지는 문제점이 있어서, 용이하게 태양전지의 효율을 높일 수 있는 제조방법의 개발이 절실하게 요구되고 있다. On the other hand, methods for manufacturing the back electrode without using the photolithography process have been proposed, but also requires expensive equipment and complicated process, the development of a manufacturing method that can easily increase the efficiency of the solar cell is It is urgently required.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 열적 처리법(Thermal Curing)을 이용하여 기판 후면에 오믹컨택(omic contact) 구조의 후면 전극을 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 back electrode of the ohmic contact structure on the back of the substrate using a thermal treatment (High Thermal), a high efficiency solar cell that can manufacture a high efficiency solar cell by a simple process It is to provide a manufacturing method.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 태양전지 제조방법은, 고효율 태양전지 제조방법에 있어서, 열적 처리법(Thermal Curing)을 이용하여 기판 후면에 오믹컨택(omic contact) 구조의 후면 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다. In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high efficiency solar cell according to an embodiment of the present invention. In the method of manufacturing a high efficiency solar cell, a rear electrode having an ohmic contact structure is formed on a rear surface of a substrate by using a thermal curing method. It is characterized by forming.
본 발명에서 상기 오믹 컨택 구조의 후면 전극을 형성하는 단계는, Forming the back electrode of the ohmic contact structure in the present invention,
1) 상기 기판 후면의 전면에 걸쳐서 후면 보호막을 형성하는 단계;1) forming a rear passivation film over the entire back side of the substrate;
2) 상기 후면 보호막이 형성된 상기 기판 후면 중 후면 전극이 형성될 위치에 글래스 플릿(glass flit)을 포함하는 금속 페이스트 패턴을 형성하는 단계;2) forming a metal paste pattern including a glass flit at a position where a rear electrode is to be formed on a rear surface of the substrate on which the rear protective layer is formed;
3) 상기 금속 페이스트 패턴이 형성된 기판 후면의 전면에 글래스 플릿을 포함하지 않은 금속막을 형성하는 단계;3) forming a metal film not including a glass frit on the front surface of the substrate on which the metal paste pattern is formed;
4) 상기 금속 페이스트 패턴 내의 상기 글래스 플릿이 상기 후면 보호막을 관통할 수 있는 온도 이상으로 상기 기판을 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. And heating the substrate above a temperature at which the glass flits in the metal paste pattern can penetrate the back protective layer.
본 발명에서 상기 후면 보호막은 산화 알루미늄(Al2O3)이며, 원자층 증착방법으로 형성되는 것이 바람직하다. In the present invention, the rear protective film is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), it is preferably formed by an atomic layer deposition method.
상기 2) 단계에서는 인쇄(printing) 방법을 이용하여 상기 금속 페이스트 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
In the step 2), it is preferable to form the metal paste pattern by using a printing method.
한편 본 발명에서 상기 오믹 컨택 구조의 후면 전극을 형성하는 단계는, Meanwhile, in the present invention, the forming of the back electrode of the ohmic contact structure may include:
1) 상기 기판 후면의 전면에 걸쳐서 후면 보호막을 형성하는 단계;1) forming a rear passivation film over the entire back side of the substrate;
2) 상기 후면 보호막이 형성된 상기 기판 후면 중 후면 전극이 형성될 위치에 글래스 플릿(glass flit)을 포함하는 금속 페이스트 패턴을 형성하는 단계;2) forming a metal paste pattern including a glass flit at a position where a rear electrode is to be formed on a rear surface of the substrate on which the rear protective layer is formed;
3) 상기 금속 페이스트 패턴 내의 상기 글래스 플릿이 상기 후면 보호막을 관통할 수 있는 온도 이상으로 상기 기판을 1차 가열하는 단계;3) first heating the substrate above a temperature at which the glass flits in the metal paste pattern can penetrate the back protective film;
4) 상기 금속 페이스트 패턴이 형성된 기판 후면의 전면에 금속막을 형성하는 단계;4) forming a metal film on the entire surface of the back of the substrate on which the metal paste pattern is formed;
5) 상기 기판을 2차 가열하여 소결(firing)하는 단계;를 포함하는 방법으로 수행될 수도 있다. 5) firing the substrate by secondary heating, which may be performed.
본 발명에 따르면 열적 처리법(Thermal Curing)을 이용하여 기판 후면에 오믹컨택(omic contact) 구조의 후면 전극을 형성함으로써, 고가의 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고서도 후면 전극을 가지는 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, by forming a rear electrode having an ohmic contact structure on the rear surface of a substrate by using thermal curing, a high efficiency solar cell having a rear electrode can be manufactured without using an expensive photolithography process. There are advantages to it.
특히 본 발명에서는 스크린 프린팅 방법이라는 전극 패턴을 형성하고, 열적 처리를 통하여 오믹 컨택 구조를 형성하므로 공정 장비를 간소화하고, 공정 시간을 대폭 단축하는 효과도 가진다. In particular, the present invention forms an electrode pattern called a screen printing method and forms an ohmic contact structure through thermal treatment, thereby simplifying the process equipment and significantly reducing the process time.
도 1은 고효율 태양전지의 일예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 공정도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 각 공정을 도시하는 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법의 공정도이다.
도 8 내지 11은 본 발명의 다른 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 6 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.
7 is a process chart of a method of manufacturing a high efficiency solar cell according to another embodiment of the present invention.
8 to 11 are cross-sectional views showing respective processes of the method for manufacturing a high efficiency solar cell according to another 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.
본 실시예에 따른 고효율 태양전지 제조방법에서는 열적 처리법을 통하여 기판 후면에 오믹 컨택 구조의 후면 전극을 형성한다. 여기에서 열적 처리법이란 특정한 글래스 플릿이 포함되어 있는 물질로 이루어진 패턴을 기판 상에 형성하고(예를 들어 글래스 플릿을 포함하고 있는 페이스트 형태의 물질을 프린팅 방식으로 패턴화하여 형성함), 기판을 글래스 플릿이 절연막을 뚫고 이동할 정도의 온도 이상으로 가열하여 절연막 사이에 오믹 컨택 구조가 형성되도록 하는 방법을 말한다. In the method of manufacturing a high efficiency solar cell according to the present embodiment, a rear electrode having an ohmic contact structure is formed on a rear surface of a substrate through a thermal treatment method. Here, thermal treatment refers to a pattern formed of a material containing a specific glass fleet on a substrate (for example, by forming a pattern of a paste-type material containing a glass fleet by printing), and a substrate It refers to a method of forming an ohmic contact structure between insulating films by heating the flit to a temperature higher than that of the insulating film.
이하에서는 이러한 열적 처리법(Thermal Curing)을 이용하여 기판 후면에 오믹컨택(omic contact) 구조의 후면 전극을 형성하는 단계를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the step of forming the back electrode of the ohmic contact structure on the back of the substrate using the thermal curing method will be described in detail.
< 실시예 1 >≪ Example 1 >
먼저 기판 후면에 후면 보호막(116)을 형성하는 단계(S110)가 진행된다. 이 단계에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 후면의 전면에 걸쳐서 원자층 증착 방법 등을 이용하여 후면 보호막(116)을 형성한다. 본 실시예에서 상기 후면 보호막(116)은 산화 알루미늄(Al2O3)인 것이 바람직하다. First, forming a
다음으로는 글래스 플릿이 포함된 금속 페이스트 패턴(117)을 형성하는 단계(S120)가 진행된다. 이 단계에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 후면 보호막(116)이 형성된 상기 기판 후면 중 후면 전극이 형성될 위치에 글래스 플릿(glass flit)을 포함하는 금속 페이스트 패턴(117)을 인쇄(printing) 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. Next, a step (S120) of forming the
다음으로는 상기 기판(110) 후면 전면에 금속막(118)을 형성하는 단계(S130)가 진행된다. 이 단계에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속 페이스트 패턴(117)이 형성된 기판 후면의 전면에 글래스 플릿을 포함하지 않은 금속막(118)을 인쇄 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. Next, a step (S130) of forming a
다음으로는 기판을 가열하는 단계(S140)가 진행된다. 이 단계에서는 상기 금속 페이스트 패턴(117) 내의 상기 글래스 플릿이 상기 후면 보호막(116)을 관통할 수 있는 온도 이상으로 상기 기판을 가열한다. 이렇게 기판을 가열하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 금속 페이스트 패턴(117)이 후면 보호막(116)을 관통하여 오믹 컨택 구조의 후면 전극(117a)을 형성한다.
Next, a step (S140) of heating the substrate is performed. In this step, the substrate is heated to a temperature at which the glass flit in the
이후에는 소결 공정(firing) 및 에지 아이솔레이션(edge isolation) 등의 공정이 이어질 수 있는데, 이러한 공정은 종래의 태양전지 제조방법의 그것과 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Subsequently, a process such as firing and edge isolation may be performed. Since the process is substantially the same as that of a conventional solar cell manufacturing method, a detailed description thereof will be omitted.
< 실시예 2 >≪ Example 2 >
먼저 상기 기판(210) 후면의 전면에 걸쳐서 후면 보호막(216)을 형성하는 단계(S210)가 진행된다. 이 단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기판 후면의 전면에 걸쳐서 원자층 증착 방법 등을 이용하여 후면 보호막(216)을 형성한다. 본 실시예에서 상기 후면 보호막(216)은 산화 알루미늄(Al2O3)인 것이 바람직하다. First, forming a
다음으로는 글래스 플릿이 포함된 금속 페이스트 패턴(217)을 형성하는 단계(S220)가 진행된다. 이 단계에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 후면 보호막(216)이 형성된 상기 기판 후면 중 후면 전극이 형성될 위치에 글래스 플릿(glass flit)을 포함하는 금속 페이스트 패턴(217)을 인쇄(printing) 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. Next, a step (S220) of forming the
다음으로는 기판을 1차 가열하는 단계(S230)가 진행된다. 이 단계에서는 상기 금속 페이스트 패턴(217) 내의 상기 글래스 플릿이 상기 후면 보호막(216)을 관통할 수 있는 온도 이상으로 상기 기판을 가열한다. 이렇게 기판을 가열하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 금속 페이스트 패턴(217)이 후면 보호막을 관통하여 오믹 컨택 구조의 후면 전극(217a)을 형성한다. Next, a step (S230) of first heating the substrate is performed. In this step, the substrate is heated to a temperature at which the glass flit in the
다음으로는 상기 기판 후면 전면에 금속막(218)을 형성하는 단계(S240)가 진행된다. 이 단계에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 금속 페이스트 패턴(217)이 형성된 기판 후면의 전면에 금속막(218)을 인쇄 방법을 이용하여 형성하되, 실시예 1과 달리 글래스 플릿이 포함된 물질도 사용할 수 있다. Next, forming a
다음으로는 상기 기판을 2차 가열하여 소결(firing)하는 단계(S250)가 진행된다. 이 단계에서는 상기 기판을 글래스 플릿이 후면 보호막을 뚫고 이동하지 않을 정도의 온도로 가열한다. Next, a step (S250) of firing the substrate by secondary heating is performed. In this step, the substrate is heated to a temperature such that the glass frit does not move through the rear protective film.
110 : 기판 111 : n층
113 : 실리콘 질화막 115 : 전면 전극
116 : 후면 보호막 117 : 금속 페이스트 패턴
118 : 금속막 117a : 후면 전극110 substrate 111 n layer
113: silicon nitride film 115: front electrode
116: rear protective film 117: metal paste pattern
118
Claims (8)
열적 처리법(Thermal Curing)을 이용하여 기판 후면에 오믹컨택(omic contact) 구조의 후면 전극을 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 rear electrode of an ohmic contact structure on a rear surface of a substrate by using thermal curing.
1) 상기 기판 후면의 전면에 걸쳐서 후면 보호막을 형성하는 단계;
2) 상기 후면 보호막이 형성된 상기 기판 후면 중 후면 전극이 형성될 위치에 글래스 플릿(glass flit)을 포함하는 금속 페이스트 패턴을 형성하는 단계;
3) 상기 금속 페이스트 패턴이 형성된 기판 후면의 전면에 글래스 플릿을 포함하지 않은 금속막을 형성하는 단계;
4) 상기 금속 페이스트 패턴 내의 상기 글래스 플릿이 상기 후면 보호막을 관통할 수 있는 온도 이상으로 상기 기판을 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the back electrode of the ohmic contact structure comprises:
1) forming a rear passivation film over the entire back side of the substrate;
2) forming a metal paste pattern including a glass flit at a position where a rear electrode is to be formed on a rear surface of the substrate on which the rear protective layer is formed;
3) forming a metal film not including a glass frit on the front surface of the substrate on which the metal paste pattern is formed;
4) heating the substrate to a temperature at which the glass flit in the metal paste pattern can pass through the rear protective layer.
산화 알루미늄(Al2O3)이며, 원자층 증착방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법. The method of claim 2, wherein the rear protective film,
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and a high efficiency solar cell manufacturing method characterized in that formed by the atomic layer deposition method.
인쇄(printing) 방법을 이용하여 상기 금속 페이스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein in step 2),
A method of manufacturing a high efficiency solar cell, wherein the metal paste pattern is formed by using a printing method.
인쇄 방법을 이용하여 상기 금속막을 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein in step 3),
A method of manufacturing a high efficiency solar cell, wherein the metal film is formed using a printing method.
1) 상기 기판 후면의 전면에 걸쳐서 후면 보호막을 형성하는 단계;
2) 상기 후면 보호막이 형성된 상기 기판 후면 중 후면 전극이 형성될 위치에 글래스 플릿(glass flit)을 포함하는 금속 페이스트 패턴을 형성하는 단계;
3) 상기 금속 페이스트 패턴 내의 상기 글래스 플릿이 상기 후면 보호막을 관통할 수 있는 온도 이상으로 상기 기판을 1차 가열하는 단계;
4) 상기 금속 페이스트 패턴이 형성된 기판 후면의 전면에 금속막을 형성하는 단계;
5) 상기 기판을 2차 가열하여 소결(firing)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the back electrode of the ohmic contact structure comprises:
1) forming a rear passivation film over the entire back side of the substrate;
2) forming a metal paste pattern including a glass flit at a position where a rear electrode is to be formed on a rear surface of the substrate on which the rear protective layer is formed;
3) first heating the substrate above a temperature at which the glass flits in the metal paste pattern can penetrate the back protective film;
4) forming a metal film on the entire surface of the back of the substrate on which the metal paste pattern is formed;
5) firing the substrate by the secondary heating (firing); high efficiency solar cell manufacturing method comprising a.
산화 알루미늄(Al2O3)이며, 원자층 증착방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법. The method of claim 6, wherein the rear protective film,
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and a high efficiency solar cell manufacturing method characterized in that formed by the atomic layer deposition method.
인쇄(printing) 방법을 이용하여 상기 금속 페이스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양전지 제조방법.The method of claim 2, wherein in step 2),
A method of manufacturing a high efficiency solar cell, wherein the metal paste pattern is formed by using a printing method.
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| KR1020110049959A KR20120131643A (en) | 2011-05-26 | 2011-05-26 | Method for manufacturing solarcell |
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| KR20120131643A true KR20120131643A (en) | 2012-12-05 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150099967A (en) * | 2014-02-24 | 2015-09-02 | 엘지전자 주식회사 | Solar cell and method for manufacturing the same |
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2011
- 2011-05-26 KR KR1020110049959A patent/KR20120131643A/en not_active Application Discontinuation
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