KR20130071698A - 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 태양 전지의 한 예는 제1 도전성 타입을 갖는 기판, 상기 기판의 전면에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부 위에 차례로 위치하고 복수의 막으로 이루어진 전면 패시베이션부, 상기 기판의 상기 전면의 반대편에 위치한 상기 기판의 후면 위에 위치하고 삼중막으로 이루어진 후면 패시베이션부, 상기 전면 패시베이션부를 통과해 상기 에미터부와 연결된 복수의 전면 전극, 상기 후면 패시베이션부를 통과해 상기 기판과 연결된 적어도 하나의 후면 전극을 포함하고, 상기 후면 패시베이션부는 상기 기판의 상기 후면 위에 위치하고 실리콘 산화물로 이루어진 제1 후면 패시베이션막, 상기 제1 후면 패시베이션막 위에 위치하고 실리콘 질화물로 이루어진 제2 후면 패시베이션막, 상기 제2 후면 패시베이션막 위에 위치하고 알루미늄 산화물로 이루어진 제3 후면 패시베이션막을 구비한다. 삼중막으로 이루어진 패시베이션부가 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나에 위치하므로, 기판의 표면에서의 패시베이션 효과가 증가하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
본 발명은 태양 전지에 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(conductivity type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 전자와 정공인 전하가 생성되고 생성된 전하는 p-n 접합에 의해 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 효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖는 기판, 상기 기판의 전면에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부 위에 차례로 위치하고 복수의 막으로 이루어진 전면 패시베이션부, 상기 기판의 상기 전면의 반대편에 위치한 상기 기판의 후면 위에 위치하고 삼중막으로 이루어진 후면 패시베이션부, 상기 전면 패시베이션부를 통과해 상기 에미터부와 연결된 복수의 전면 전극, 그리고 상기 후면 패시베이션부를 통과해 상기 기판과 연결된 적어도 하나의 후면 전극을 포함하고, 상기 후면 패시베이션부는 상기 기판의 상기 후면 위에 위치하고 실리콘 산화물로 이루어진 제1 후면 패시베이션막, 상기 제1 후면 패시베이션막 위에 위치하고 실리콘 질화물로 이루어진 제2 후면 패시베이션막, 상기 제2 후면 패시베이션막 위에 위치하고 알루미늄 산화물로 이루어진 제3 후면 패시베이션막을 구비한다.
상기 제1 후면 패시베이션막은 5nm 내지 30nm의 두께를 갖고, 상기 제3 후면 패시베이션막은 각각 5nm 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 후면 패시베이션막과 상기 제3 후면 패시베이션막의 두께는 동일할 수 있다.
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제2 후면 패시베이션막은 상기 제1 후면 페시베이션막 및 제3 후면 패시베이션막보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 후면 패시베이션막과 상기 제3 후면 패시베이션막은 각각 10nm의 두께를 갖고, 상기 제2 후면 패시베이션막은 90nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 후면 패시베이션막은 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 갖고, 상기 제2 후면 패시베이션막은 10㎚ 내지 200㎚의 두께를 가지며, 상기 제3 후면 패시베이션막은 5㎚ 내지 20㎚의 두께를 가질 수 있다.
상기 전면 패시베이션부는 상기 에미터부 위에 위치하고 알루미늄 산화물로 이루어진 알루미늄 산화막, 그리고 상기 알루미늄 산화막 위에 위치하고 실리콘 산화물로 이루어진 실리콘 질화막을 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 산화막은 5㎚ 내지 20㎚의 두께를 갖고, 상기 실리콘 질화막은 5㎚ 내지 20㎚의 두께를 가질 수 있다.
상기 실리콘 질화막은 상기 알루미늄 산화막보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
상기 실리콘 질화막은 90nm의 두께를 갖고 상기 알루미늄 산화막은 10㎚의 두께를 가질 수 있다.
상기 에미터부 위와 상기 알루미늄 산화막 사이에 위치하고 실리콘 산화물로 이루어진 실리콘 산화막을 더 포함할 수 있다.
상기 실리콘 산화막은 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있다.
상기 실리콘 산화막과 상기 알루미늄 산화막은 각각 10㎚의 두께를 갖고, 상기 실리콘 질화막은 90㎚의 두께를 가질 수 있다.
상기 실리콘 산화막과 상기 제1 후면 패시베이션막의 두께는 동일할 수 있다.
상기 제1 도전성 타입은 n형이고 상기 제2 도전성 타입은 p형일 수 있다.
상기 알루미늄 산화막과 상기 제3 후면 패시베이션막의 두께는 동일할 수 있다.
상기 적어도 하나의 후면 전극은 복수의 접촉부를 통해 상기 기판의 상기 후면에 선택적으로 접해 있는 하나의 후면 전극을 포함하고, 상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 복수의 접촉부와 접하는 상기 기판의 상기 후면에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 후면 전극은 상기 기판의 상기 후면에 접해 있고 서로 이격되어 있는 복수의 후면 전극을 포함하고, 상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 기판의 상기 제2 면에 위치하여 상기 복수의 후면 전극과 접해 있는 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 삼중막으로 이루어진 패시베이션부가 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나에 위치하므로, 기판의 표면에서의 패시베이션 효과가 증가하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 한 예에 대한 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 다른 예에 대한 일부 단면도이다.
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 면에 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](제1 면)에 위치한 에미터부(emitter region)(121), 에미터부(121) 위 (즉, 기판(110)의 전면 위)에 바로 위치하는 전면 패시베이션부(제1 패시베이션부)(191), 기판(110)의 전면의 반대편에 위치하는 기판(110)의 후면(제2 면) 위에 바로 위치하는 후면 패시베이션부(제2 후면 패시베이션부)(192), 기판(110)의 전면에 위치하고 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 기판(110)의 후면에 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 n형 도전성 타입의 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘과 같은 결정질 반도체이다.
기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같은 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 p형의 도전성 타입일 수 있고, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다.
그런, 기판(111)은 p형 도전성 타입을 가질 수 있고, 이 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다.
도 1 및 도 2에서, 평탄면인 기판(110)의 전면에 별도의 텍스처링 처리 공정이 행해져, 기판(110)의 전면은 복수의 돌출부와 복수의 오목부를 구비한 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가진다. 이 경우, 기판(110)의 전면 위에 위치한 에미터부(121) 및 전면 패시베이션부(191) 역시 요철면을 갖는다.
이와 같이, 기판(110)의 전면이 텍스처링되어 있으므로, 기판(110)의 입사 면적이 증가하고 요철에 의한 복수 번의 반사 동작으로 빛 반사도가 감소하여, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하므로 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
도 1 및 도 2에서 텍스처링 표면의 각 돌출부 최대 지름(D1)의 크기와 최대 돌출 높이(D2)의 크기는 랜덤(random)하게 정해지므로, 서로 다른 다양한 최대 지름(D1)과 돌출 높이(D2)를 갖는 복수의 돌출부가 형성된다.
기판(110)에 위치한 에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형의 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 n형이고 에미터부(121)가 p형일 경우, 전자는 기판(110) 쪽으로 이동하고 정공은 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.
에미터부(121) 위에 위치한 전면 패시베이션부(191)는 에미터부(121) 바로 위에 위치한 제1 전면 패시베이션막(1911), 제1 전면 패시베이션막(1911) 위에 위치한 제2 전면 패시베이션막(1912), 그리고 제2 전면 패시베이션막부(1912) 위에 위치한 제3 전면 패시베이션막(1913)을 구비한다.
제1 전면 패시베이션막(1911)은 실리콘 산화물(SiOx), 특히, 열적 산화물(thermal oxide)인 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어져 있고, 약 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 갖고 있으며, 약 1.5의 굴절률을 갖고 있다.
제2 전면 패시베이션막(1912)은 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어져 있고, 약 5㎚ 내지 20㎚의 두께를 갖고 있으며, 약 1.7의 굴절률을 갖고 있다.
또한, 제3 전면 패시베이션막(1913)은 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)로 이루어져 있고, 약 10㎚ 내지 200㎚의 두께를 갖고 있으며, 약 1.5 내지 3의 굴절률을 갖고 있다.
본 예에서, 실리콘 산화물로 이루어진 제1 전면 패시베이션막(1911)과 알루미늄 산화물로 이루어진 제2 패시베이션막(1912)은 동일한 두께를 가질 수 있고, 제3 전면 패시베이션막(1913)은 제1 및 제2 패시베이션막(1911, 1912)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 한 예로서, 제1 전면 패시베이션막(1911)과 제2 패시베이션막(1912)의 두께는 약 10nm일 수 있고, 제3 전면 패시베이션막(1913)은 90nm일 수 있다.
이와 같이, 세 개의 막으로 이루어진 전면 패시베이션부(121)는 기판(110)의 전면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)이 안정한 결합으로 바뀌게 되고, 이로 인해 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)이 실행된다.
이때, 패시베이션 효과가 가장 뛰어난 열적 산화물로 이루어진 제1 전면 페시베이션막(1911)이 기판(110)의 전면과 바로 접해 있는 전면 패시베이션부(191)의 촤하부막으로 위치하므로, 열적 산화물에 의한 패시베이션 효과가 향상된다.
본 예에서, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)의 전면에 위치한 에미터부(121)는 p형을 갖게 된다. 따라서, 에미터부(121) 위에 양(+) 전하의 특성을 띄게 되는 실리콘 산화막인 제1 전면 패시베이션막(1911)이 바로 위치함에 따라, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 양 전하인 정공은 제1 전면 패시베이션막(1911)과 동일한 극성을 갖고 있으므로, 제1 전면 패시베이션막(1911)의 극성에 의해 기판(110)의 후면 쪽으로 밀려날 수 있다.
따라서, 이러한 실리콘 산화막인 제1 전면 패시베이션막(1911)의 악영향을 방지하기 위해, 본 예에서, 제1 전면 패시베이션막(1911)의 두께는 패시베이션 효과를 발휘하는 두께 중 최소값을 갖는 것이 좋다. 따라서 이미 설명한 것처럼, 제1 전면 패시베이션막(1911)의 두께는 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 갖는다.
따라서 제1 전면 패시베이션막(1911)의 두께가 5㎚ 이상일 경우, 에미터부(121) 위에 균일하게 도포되며 또한 제1 전면 패시베이션막(1911)의 패시베이션 기능이 좀더 원활하게 행해지고, 제1 전면 패시베이션막(1911)의 두께가 30㎚ 이하일 경우, 실리콘 산화물의 양(+)의 고정 전하가 에미터부(121)로의 전하 이동에 악영향을 미치지 않고 제1 전면 패시베이션막(191)의 형성 시간이니 제조 비용이 절감된다.
또한, 알루미늄 산화막은 일반적으로 강한 음(-)의 고정 전하를 갖고 있어, 제2 전면 패시베이션막(1912)은 강한 음(-)의 고정 전하를 갖고 있다. 따라서, 제2 패시베이션막(1912)의 강한 음(-)의 고정 전하는 그 하부에 위치하여 에미터부(121)로 이동한 정공에 악영향을 미치는 제1 패시베이션막(191)의 약한 양(-)의 고정 전하의 영향을 보상하게 된다.
추가로, 제1 전면 패시베이션막(1911)의 양(+)의 고정 전하의 세기보다 제2 패시베이션막(1912)의 음(-)의 고정 전하의 세기가 훨씬 강하므로, 제2 패시베이션막(1912)의 음(-)의 고정 전하의 영향으로, 에미터부(121)로 이동한 정공은 제2 패시베이션막(1912) 쪽으로 당겨지게 되고, 에미터부(121) 쪽으로 이동하는 전자는 제2 패시베이션막(1912)의 음(-)의 고정 전하에 의해 기판(110)의 후면 쪽으로 밀리게 된다.
이와 같이, 기판(110)이 n형일 경우, 제2 전면 패시베이션막(1912)의 고정 전하에 의해, 전자와 정공의 재결합량이 감소하고 에미터부(121)와 기판(110)의 후면쪽으로 이동하는 전하의 양이 더욱더 증가한다.
이미 설명한 것처럼, 제2 전면 패시베이션막(1912)은 약 5nm 내지 20nm의 두께를 갖는다. 제2 전면 패시베이션막(1912)의 두께가 5nm 이상일 경우, 제2 전면 패시베이션막(1912)은 제1 전면 패시베이션막(1911) 위에 좀더 균일하게 도포되고 좀더 안정적으로 패시베이션 기능과 좀더 안정적인 고정 전하 세기를 유지하며, 제2 패시베이션막(1912)의 두께가 20㎚ 이하일 경우, 제2 패시베이션막(1912)은 불필요한 두께 증가로 인한 제조 비용 낭비와 제조 시간 낭비를 방지한다.
또한, 산소를 이용하여 패시베이션 기능을 수행하는 알루미늄 산화물로 이루어진 제2 전면 패시베이션막(1912)은 산소에 노출될 경우, 알루미늄 산화물을 이용한 패시베이션 효과가 급격히 감소하므로, 알루미늄 산화막인 제2 전면 패시베이션막(1912) 위에 실리콘 질화막인 제3 전면 패시베이션막(1913)을 위치시킨다.
따라서, 제3 전면 패시베이션막(1913)은 또한 제2 전면 패시베이션막(1912)을 위한 보호막(capping layer)으로서 기능한다.
이러한 제3 전면 패시베이션막(1913)은 수소를 이용한 패시베이션 기능을 수행하며, 전면 전극부(140)를 형성하기 위한 열처리 공정 중에 제3 전면 패시베이션막(1913) 속에 함유된 수소가 기판(110)의 전면 쪽으로 이동하여 패시베이션 기능을 수행하게 된다.
따라서, 기판(110)의 전면에서 알루미늄 산화막인 제2 전면 패시베이션막(1912)의 보호막과 기판(110)의 전면에서의 패시베이션 효과를 향상시키기 위해, 실리콘 질화막인 제3 전면 패시베이션막(1913)은 전면 패시베이션부(191)의 최상부막으로 위치한다.
이와 같이, 기판(110) 전면의 패시베이션 기능을 위해 단일막인 아닌 삼중막의 다층막으로 전면 패시베이션부(191)가 기판(110)의 전면 위에 위치하므로, 기판(110) 전면에서의 패시베이션 효과가 향상된다.
또한, 본 실시예에서, 전면 패시베이션부(191)는 기판(110)의 전면으로 입사되는 빛의 반사를 최소화시키는 반사 방지부로서 작용하여, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.
이때, 제1 및 제2 전면 패시베이션막(1911, 1912) 중 굴절률이 작은 제1 전면 패시베이션막(1911)이 제2 전면 패시베이션막(1912) 하부에 위치하므로, 공기(n=1)로부터 기판(110)(n=약 3.4)으로의 굴절률 변화가 감소하지 않게 된다. 따라서, 이와 같이 굴절률의 역전 현상으로 인한 빛의 반사 방지 효과의 감소를 방지하고 원활한 패시베이션 효과를 얻기 위해, 제1 및 제2 전면 패시베이션막(1911, 1912)의 두께는 가능하면 얇은 두께를 갖는 것이 좋다. 따라서, 이미 설명한 것처럼, 제1 및 제2 전면 패시베이션막(1911, 1912)은 각각 약 10nm의 두께를 가질 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, 정공을 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, 즉 캐리어(carrier)(예, 정공)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.
도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)로 이루어진 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면 위에 위치한 다층막인 전면 패싯베이션부(191)를 관통하여 에미터부(121)와 연결되어 있다. 이로 인해, 전면 전극부(140)가 위치한 부분에는 제1 내지 제3 전면 패시베이션막(1911-1913)으로 이루어진 전면 패시베이션부(191)가 위치하지 않고, 제1 내지 제3 전면 패시베이션막(1911-1913)은 인접한 전면 전극부(140) 사이, 즉 인접한 전면 전극(141) 사이 또는 인접한 전면 전극(141)과 전면 버스바(142) 사이에 위치한다.
기판(110)의 후면 위에 위치한 후면 패시베이션부(192) 역시 전면 패시베이션부(191)와 동일하게 3개의 패시베이션막으로 이루어져 있다.
즉, 기판(110)의 후면 위에 바로 위치하고 실리콘 산화물(SiOx), 특히, 열적 산화물(thermal oxide)인 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 제1 후면 패시베이션막(1921), 제1 후면 패시베이션막(1921) 위에 위치하고 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)로 이루어진 제2 후면 패시베이션막(1922), 그리고 제2 후면 패시베이션막(1922) 위에 위치하고 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어진 제3 후면 패시베이션막(1923)으로 이루어져 있다.
이때, 제1 후면 패시베이션막(1921)은 제1 전면 패시베이션(1911)과 함께 형성될 수 있고, 이럴 경우, 제1 후면 패시베이션막(1921)과 제1 전면 패시베이션(1911)은 동일한 막 특성을 갖고 있다. 또한, 제3 후면 패시베이션막(1923)은 제2 전면 패시베이션막(1912)과 함께 형성될 수 있어, 제1 후면 패시베이션막(1921)과 제1 전면 패시베이션(1911) 역시 동일한 막 특성을 갖는다. 따라서, 제1 전면 패시베이션막(1911)과 제1 후면 패시베이션막(1921)은 동일한 두께와 동일한 조성을 가질 수 있고, 제2 전면 패시베이션막(1912)과 제3 후면 패시베이션막(1923) 역시 동일한 두께와 동일한 조성을 가질 수 있다.
제1 후면 패시베이션막(1921)은 약 5nm 내지 30nm의 두께를 갖고 있고 약 1.5의 굴절률을 갖고 있으며, 제3 후면 패시베이션막(1923)은 약 5nm 내지 20nn의 두께를 갖고 있고 약 1.7의 굴절률을 갖고 있다.
또한, 제2 후면 패시베이션막(1922)은 제3 전면 패시베이션막(1913)과 동일하게 약 10nm 내지 200nm의 두께를 갖고 있고 약 1.5 내지 3의 굴절률을 갖고 있다.
전면 패시베이션부(191)과 동일하게, 실리콘 산화막인 제1 후면 패시베이션막(1921)과 알루미늄 산화막인 제3 후면 패시베이션막(1923)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있고, 제2 후면 패시베이션막(1922)은 제1 및 제3 후면 패시베이션막(1921, 1923)보다 두꺼운 두께를 갖고 있을 수 있다.
제1 및 제3 후면 패시베이션막(1921-193) 각각의 두께 범위에 따른 효과는 이미 제1, 제3 및 제2 전면 패시베이션막(1911, 1913, 1912)의 경우와 동일하므로 생략한다.
이러한 후면 패시베이션부(192)의 제1 내지 제3 후면 패시베이션막(1921-1923) 역시 이미 설명한 제1, 제3 및 제2 전면 패시베이션막(1911, 1913, 1912)과 동일한 기능을 수행한다.
따라서, 기판(110)의 후면 위에 바로 위치하여 후면 패시베이션부의 최하부막인 열적 산화막의 제1 후면 패시베이션막(1921)에 의해 패시베이션 효과가 향상되며, 또한 그 위에 위치한 실리콘 질화막(SiNx:H)의 수소(H)에 의해 패시베이션 효과가 더욱 향상된다.
또한, 양(+)의 고정 전하를 갖고 있는 실리콘 산화막인 제1 후면 패시베이션막(1921)과 실리콘 질화막인 제2 후면 패시베이션막(1922)에 의해 기판(110)의 후면 쪽으로 이동하는 전자는 기판(110)의 후면 쪽으로 당겨지고, 정공은 기판(110)의 전면인 에미터부(121)쪽으로 밀려나게 된다. 이때, 강한 음(-)의 고정 전하를 갖고 있는 알루미늄 산화막인 제3 후면 패시베이션막(1923)이 후면 패시베이션부(192)의 최상부막으로 위치하므로, 그 하부에 위치한 제1 및 제2 후면 패시베이션막(1921, 1922)에 의해 제3 후면 패시베이션막(1923)의 음(-)의 고정 전하가 차단되어, 기판(110)의 후면 쪽으로 이동하는 전자에 악영향을 미치는 제3 후면 패시베이션막(1923)의 영향이 차단된다.
따라서, 삼중막으로 이루어진 후면 패시베이션부(192)에 의해 기판(110)의 후면에서의 패시베이션 효과가 향상되며, 또한, 전면 패시베이션부(191)와는 다른 막의 배치 순서에 의해 고정 전하를 이용한 전계 패시베이션 효과 역시 더욱 향상된다.
또한, 기판(110)의 후면에 삼중막이 존재하므로, 기판(110)을 통과한 빛은 삼중막인 후면 패시베이션부(192)에 의해 기판(110) 쪽으로 입사되어 재반사되므로, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
이러한 전면 및 후면 패시베이션부(191, 192)는 다양한 막 적층 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 기판(110)에 에미터부(121)를 형성한 후, 로(furnace)를 이용하여 열적 산화막(SiO2)을 기판(110)의 전면(즉, 에미터부(121) 위)와 후면 위에 각각 제1 전면 및 후면 패시베이션막(1911, 1921)를 동시에 형성한다. 그런 다음, 기판(110)의 제1 후면 패시베이션막(1921) 위에 실리콘 질화물을 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)법으로 적층하여 제2 후면 패시베이션막(1922)을 형성한다.
그런 다음, 원자층 적층(atomic layer deposition, ALD)법을 이용하여 제1 전면 패시베이션막(1911)과 제2 후면 패시베이션막(1922) 위에 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어진 제2 전면 패시베이션막(1912)과 제3 후면 패시베이션막(1923)을 동시에 형성한다.
마지막으로, 제2 전면 패시베이션막(1912) 위에 PECVD법을 이용하여 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진 제3 전면 패시베이션막(1913)을 형성한다.
이와 같이, 전면 및 후면 패시베이션부(191, 192)의 형성 중, 실리콘 산화막(1911, 1921)과 알루미늄 산화막(1912, 1923)은 각각 한번의 공정으로 기판(110)의 전면과 후면에 동시에 형성되므로, 전면 및 후면 패시베이션부(191, 192)의 제조 시간이 단축된다.
위에 설명한 것처럼, 본 예에서, 기판(110)의 전면 및 후면 모두 삼중막의 전면 및 후면 패시베이션부(191, 192)를 갖고 있지만, 전면 패시베이션부(191)는 이중막 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전면 패시베이션부(191)가 이중막을 가질 경우, 실리콘 산화막인 제1 전면 패시베이션막(1911)이나 제2 전면 패시베이션막(1912) 중 하나가 생략될 수 있다. 이 경우, 기판(110)의 후면에 형성되는 제1 후면 패시베이션부(1921)나 제2 후면 패시베이션부(1923)는 각각 PECVD법 등으로 형성될 수 있다.
또한, 후면 패시베이션부(192) 역시 이중막 구조를 가질 수 있고, 이때, 제1 내지 제3 후면 패시베이션막(1921-1923) 중에서 하나가 생략될 수 있다.
이때, 생략되는 전면 및 후면 패시베이션막 중 하나에 따라 남아있는 다른 전면 및 후면 패시베이션막의 두께나 굴절률 등이 조정되고, 이로 인해, 고정 전하를 이용한 전계 패시베이션 효과와 빛의 반사 방지 효과 등을 유지할 수 있다.
기판(110)의 후면에 부분적 또는 선택적으로 위치한 복수의 후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 불순물부인, 예를 들면, n+ 영역이다. 따라서 기판(110)보다 낮은 면저항값과 높은 전도도를 갖는다.
도 1에 도시한 것처럼, 복수의 후면 전계부(172)는 기판(110)의 후면에 부분적 또는 선택적으로 위치하므로, 기판(110)의 후면에는 기판(110)의 후면의 가장자리뿐만 아니라 기판(110)의 후면의 가운데 부분에 후면 전계부(172)가 위치하지 않는 부분이 존재하다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역(예, n형)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 후면 패시베이션막(1923) 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 후면 패시베이션막(1923) 부분을 제외한 나머지 후면 패시베이션막(1923) 부분 위에 위치한다. 하지만, 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 또한 기판(110) 후면의 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.
후면 전극(151)은 제3 내지 제1 후면 패시베이션막(1923-1921)을 차례로 통과하여 기판(110)에 위치한 복수의 후면 전계부(172)와 연결된 복수의 접촉부(155)를 구비한다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 복수의 접촉부(155)를 통해 기판(110)의 일부, 즉 복수의 후면 전계부(172)에 선택적으로 연결되어 있다.
따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 복수의 후면 전계부(172)는 복수의 접촉부(155)와 접해 있는 기판(110)의 후면 부분과 그 주변에만 위치하므로, 인접한 접촉부(155) 사이의 기판 후면에는 후면 전계부(172)가 위치하지 않는다.
도 1에 도시한 것처럼, 복수의 접촉부(155)는 일정한 간격, 예를 들어, 0.5㎜ 내지 1㎜ 간격으로 원형, 타원형 또는 다각형과 같은 다양한 단면 형상으로 기판(110)과 연결되어 있다.
본 예에서, 단면 형상은 평탄면인 기판(110)의 전면 또는 후면에 평행하게 접촉부(155)를 잘랐을 경우의 단면 형상을 말한다.
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, 접촉부(155)의 개수는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 갖은 도트(dot) 형상을 갖는 접촉부(155)의 개수보다 훨씬 적다.
이러한 접촉부(155)는 기판(110) 쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 전자을 수집하여 후면 전극(151)으로 전달한다.
이때, 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 인해 기판(110)보다 전도도가 높은 복수의 후면 전계부(172)와 복수의 접촉부(155)가 접하고 있으므로, 기판(110)으로부터 복수의 접촉부(155)로의 전하 이동도가 향상된다.
복수의 접초부(155)를 구비한 후면 전극(151)은 전면 전극부(140)와 다른 도전성 물질[예, 알루미늄(Al)]을 함유할 수 있지만, 이와 달리, 동일한 도전성 물질[예, 은(Ag)]을 함유할 수 있다.
후면 전극(151)에 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 제3 후면 패시베이션막(1923) 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 이루어질 수 있다. 예를 들어, 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)는 인접한 후면 전극(151)과 일부 중첩할 수 있다. 이 경우, 후면 전극(151)과 접촉하는 면적이 증가하여 접촉 저항이 감소하므로, 후면 전극(151)으로부터 복수의 후면 버스바(152)로 전달되는 전하의 양이 증가한다.
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 전면 패시베이션부(191) 및 에미터부(121)를 통해 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 기판(110)에서 전자와 정공이 발생한다. 이때, 전면 패시베이션부(191)와 텍스처링 표면에 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, 이들 생성된 전자와 정공은 각각 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)와 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 이동한다. 이처럼, p형의 에미터부(121) 쪽으로 이동한 정공은 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 전면 버스바(142)로 전달되어 수집되고, n형의 기판(110) 쪽으로 이동한 전자는 인접한 접촉부(155)로 전달된 후 후면 전극(151)을 거쳐 후면 버스바(152)로 수집된다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이때, 기판(110)의 전면과 후면에 3층막으로 이루어진 전면 및 후면 패시베이션부(191, 193)가 각각 위치하므로, 기판(110)의 전면과 후면에서의 패시베이션 효과가 향상되어 결함에 의한 전하 손실량이 감소한다.
또한, 전면 및 후면 패시베이션부(191, 912)의 고정 전하를 이용한 전계 패시베이션 효과에 의해, 전자와 정공의 재결합량이 감소하며 전면 전극부(140)와 후면 전극부(150) 쪽으로 각각 이동한 전하의 양이 크게 증가한다.
이와 같이, 각각 삼중막을 갖고 있는 전면 패시베이션부(191)와 후면 패시베이션부(192)는 다른 종류의 태양 전지에도 적용 가능하다.
예를 들어, 도 3에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면뿐만 아니라 기판(110)의 후면에도 빛이 입사되는 양면 수광형 태양 전지에도 적용될 수 있다.
다음, 도 3을 참고로 하여, 이러한 양면 수광형 태양 전지(12)에 대하여 자세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 것처럼, 본 예에 따른 태양 전지(12)에서, 기판(110)의 제1 면인 전면에 에미터부(121)가 위치하고 에미터부(121) 위에 차례로 제1 내지 제3 전면 패시베이션막(1911-1913)으로 이루어진 전면 패시베이션부(191)가 위치하며, 전면 패시베이션부(191)를 관통하여 에미터부(121)와 연결된 복수의 전면 전극(복수의 제1 전극)(141)이 위치한다. 또한 기판(110)의 후면인 제2 면에 후면 전계부(192a)가 위치하고 후면 전계부(192a) 위에 차례로 제1 내지 제3 후면 패시베이션막(1921-1923)으로 이루어진 후면 패시베이션부(192a)가 위치하며, 후면 패시베이션부(192a)를 관통하여 에미터부(121)와 연결된 복수의 후면 전극(복수의 제2 전극)(151a)이 위치한다.
도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(110)와 비교할 때, 후면 전계부(192a)는, 에미터부(121)와 유사하게, 기판(110)과 동일한 도전성 타입을 갖는 불순물이 기판(110)의 후면 내로 확산되어 도핑된 불순물부이다. 이때, 후면 전계부(192a)는 기판(110)의 후면 전체, 또는 기판(110)의 후면 가장자리부를 제외한 기판(110)의 후면 전체에 위치할 수 있다. 따라서 후면 전계부(192a)는 도 1 및 도 2의 후면 전계부(192)와 형성 위치와 개수가 상이하므로 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 3에는 도시하지 않았지만, 태양 전지(12)는 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바와 복수의 후면 전극(151a)과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 복수의 후면 전극(151a)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바를 구비한다. 따라서, 태양 전지(12) 역시 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바로 이루어진 전면 전극부와 복수의 후면 전극(151a)과 복수의 후면 버스바로 이루어진 후면 전극부를 구비한다.
도 1 및 도 2에 도시한 후면 전극(151)과 비교할 때, 본 예의 후면 전극(151a)는 서로 분리되어 이격된 복수의 후면 전극(151a)을 구비하고 있지만, 도 1 및 도 2의 후면 전극(151)에 비해, 형성 위치와 개수가 상이한 것을 제외하면 동일한 기능을 수행한다.
따라서, 본 예의 태양 전지(12) 역시 기판(110)의 전면과 후면에 삼중막의 전면 패시베이션부(191)와 후면 패시베이션부(192)가 위치하므로, 기판(110)의 전면 및 후면에서의 패시베이션 효과가 향상되며, 전면 패시베이션부(191) 및 후면 패시베이션부(192)의 고정 전하를 이용한 전계 패시베이션 효과 역시 향상된다.
또한, 태양 전지(11)와 달리, 기판(110)의 전면뿐 아니라 후면에도 빛이 입사되므로 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하여 태양 전지(12)의 효과는 더욱 향상된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 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 (18)

  1. 제1 도전성 타입을 갖는 기판,
    상기 기판의 전면에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,
    상기 에미터부 위에 차례로 위치하고 복수의 막으로 이루어진 전면 패시베이션부,
    상기 기판의 상기 전면의 반대편에 위치한 상기 기판의 후면 위에 위치하고 삼중막으로 이루어진 후면 패시베이션부,
    상기 전면 패시베이션부를 통과해 상기 에미터부와 연결된 복수의 전면 전극, 그리고
    상기 후면 패시베이션부를 통과해 상기 기판과 연결된 적어도 하나의 후면 전극
    을 포함하고,
    상기 후면 패시베이션부는 상기 기판의 상기 후면 위에 위치하고 실리콘 산화물로 이루어진 제1 후면 패시베이션막,
    상기 제1 후면 패시베이션막 위에 위치하고 실리콘 질화물로 이루어진 제2 후면 패시베이션막,
    상기 제2 후면 패시베이션막 위에 위치하고 알루미늄 산화물로 이루어진 제3 후면 패시베이션막을 구비하고 있는 태양 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 후면 패시베이션막은 5nm 내지 30nm의 두께를 갖고, 상기 제3 후면 패시베이션막은 각각 5nm 내지 20nm의 두께를 갖는 태양 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 후면 패시베이션막과 상기 제3 후면 패시베이션막의 두께는 동일한 태양 전지.
  4. 제1항에서,
    제2 후면 패시베이션막은 상기 제1 후면 페시베이션막 및 제3 후면 패시베이션막보다 두꺼운 두께를 갖는 태양 전지.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 후면 패시베이션막과 상기 제3 후면 패시베이션막은 각각 10nm의 두께를 갖고, 상기 제2 후면 패시베이션막은 90nm의 두께를 갖는 태양 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 후면 패시베이션막은 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 갖고,
    상기 제2 후면 패시베이션막은 10㎚ 내지 200㎚의 두께를 가지며,
    상기 제3 후면 패시베이션막은 5㎚ 내지 20㎚의 두께를 가지는 태양 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 전면 패시베이션부는 상기 에미터부 위에 위치하고 알루미늄 산화물로 이루어진 알루미늄 산화막, 그리고
    상기 알루미늄 산화막 위에 위치하고 실리콘 질화물로 이루어진 실리콘 질화막을 포함하는 태양 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 알루미늄 산화막은 5㎚ 내지 20㎚의 두께를 갖고, 상기 실리콘 질화막은 10㎚ 내지 200㎚의 두께를 가지는 태양 전지.
  9. 제7항에서,
    상기 실리콘 질화막은 상기 알루미늄 산화막보다 두꺼운 두께를 갖는 태양 전지.
  10. 제9에서,
    상기 실리콘 질화막은 90nm의 두께를 갖고 상기 알루미늄 산화막은 10㎚의 두께를 갖는 태양 전지.
  11. 제7항에서,
    상기 에미터부 위와 상기 알루미늄 산화막 사이에 위치하고 실리콘 산화물로 이루어진 실리콘 산화막을 더 포함하는 태양 전지.
  12. 제11항에서,
    상기 실리콘 산화막은 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 갖는 태양 전지.
  13. 제11항에서,
    상기 실리콘 산화막과 상기 알루미늄 산화막은 각각 10㎚의 두께를 갖고, 상기 실리콘 질화막은 90㎚의 두께를 가지는 태양 전지.
  14. 제11항에서,
    상기 실리콘 산화막과 상기 제1 후면 패시베이션막의 두께는 동일한 태양 전지.
  15. 제7항에서,
    상기 제1 도전성 타입은 n형이고 상기 제2 도전성 타입은 p형인 태양 전지.
  16. 제7항에서,
    상기 알루미늄 산화막과 상기 제3 후면 패시베이션막의 두께는 동일한 태양 전지.
  17. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 후면 전극은 복수의 접촉부를 통해 상기 기판의 상기 후면에 선택적으로 접해 있는 하나의 후면 전극을 포함하고,
    상기 복수의 접촉부와 접하는 상기 기판의 상기 후면에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.
  18. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 후면 전극은 상기 기판의 상기 후면에 접해 있고 서로 이격되어 있는 복수의 후면 전극을 포함하고,
    상기 기판의 상기 제2 면에 위치하여 상기 복수의 후면 전극과 접해 있는 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101507767B1 (ko) * 2013-11-07 2015-04-07 충남대학교산학협력단 태양 전지 제조 방법
KR20150060416A (ko) * 2013-11-26 2015-06-03 엘지전자 주식회사 태양 전지
KR20150117034A (ko) * 2014-04-09 2015-10-19 현대중공업 주식회사 고효율 perl 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지
KR20180079986A (ko) * 2017-01-03 2018-07-11 엘지전자 주식회사 태양 전지

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101776874B1 (ko) 2011-12-21 2017-09-08 엘지전자 주식회사 태양 전지
JP6109939B2 (ja) * 2013-07-11 2017-04-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 太陽電池の製造方法
KR101614190B1 (ko) 2013-12-24 2016-04-20 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이의 제조 방법
JP6090209B2 (ja) * 2014-03-03 2017-03-08 三菱電機株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
WO2016019396A2 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Solexel, Inc. Solar cell surface passivation using photo-anneal
WO2017222537A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 Sunpower Corporation Surface passivation for solar cells
JP6370516B1 (ja) * 2016-09-29 2018-08-08 京セラ株式会社 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法
CN109087956B (zh) * 2018-07-16 2020-07-17 横店集团东磁股份有限公司 一种双面perc太阳能电池结构及其制备工艺
CN109216473B (zh) * 2018-07-20 2019-10-11 常州大学 一种晶硅太阳电池的表界面钝化层及其钝化方法
US20200135898A1 (en) * 2018-10-30 2020-04-30 International Business Machines Corporation Hard mask replenishment for etching processes
CN109888060A (zh) * 2019-03-15 2019-06-14 通威太阳能（合肥）有限公司 一种具有三层钝化层结构的太阳电池及其制备方法
CN110965044A (zh) * 2019-09-09 2020-04-07 浙江爱旭太阳能科技有限公司 降低perc电池电致衰减的介质钝化膜及其制备方法
CN115132851B (zh) * 2021-08-26 2023-06-16 上海晶科绿能企业管理有限公司 太阳能电池及其制作方法、光伏组件
CN113889539B (zh) * 2021-12-07 2022-04-12 北京晶澳太阳能光伏科技有限公司 太阳能电池及其制造方法
TWI818793B (zh) * 2022-11-03 2023-10-11 長生太陽能股份有限公司 太陽能電池及其製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4881979A (en) * 1984-08-29 1989-11-21 Varian Associates, Inc. Junctions for monolithic cascade solar cells and methods
US6380480B1 (en) * 1999-05-18 2002-04-30 Nippon Sheet Glass Co., Ltd Photoelectric conversion device and substrate for photoelectric conversion device
EP1763086A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-14 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Photovoltaic cell with thick silicon oxide and silicon nitride passivation and fabrication method
DE102007012277A1 (de) * 2007-03-08 2008-09-11 Gebr. Schmid Gmbh & Co. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle sowie damit hergestellte Solarzelle
TW200929575A (en) * 2007-12-28 2009-07-01 Ind Tech Res Inst A passivation layer structure of the solar cell and the method of the fabricating
EP2195853B1 (en) * 2008-04-17 2015-12-16 LG Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing the same
KR100984701B1 (ko) 2008-08-01 2010-10-01 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
US8404970B2 (en) * 2009-05-01 2013-03-26 Silicor Materials Inc. Bifacial solar cells with back surface doping
KR101089715B1 (ko) * 2009-11-05 2011-12-07 한국기계연구원 다층 박막형 봉지막 및 이의 제조방법
KR20120129272A (ko) * 2011-05-19 2012-11-28 삼성디스플레이 주식회사 태양 전지 및 이의 제조방법
KR101258938B1 (ko) * 2011-07-25 2013-05-07 엘지전자 주식회사 태양 전지
KR101776874B1 (ko) * 2011-12-21 2017-09-08 엘지전자 주식회사 태양 전지
KR101614190B1 (ko) * 2013-12-24 2016-04-20 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이의 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101507767B1 (ko) * 2013-11-07 2015-04-07 충남대학교산학협력단 태양 전지 제조 방법
KR20150060416A (ko) * 2013-11-26 2015-06-03 엘지전자 주식회사 태양 전지
KR20150117034A (ko) * 2014-04-09 2015-10-19 현대중공업 주식회사 고효율 perl 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지
KR20180079986A (ko) * 2017-01-03 2018-07-11 엘지전자 주식회사 태양 전지

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Publication number Publication date
US10256353B2 (en) 2019-04-09
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US9240499B2 (en) 2016-01-19
US20160111560A1 (en) 2016-04-21

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