KR20130071801A - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 전극에 접촉된 부분의 도핑 농도가 상대적으로 높은 에미터층을 가지는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly to a solar cell having a emitter layer having a relatively high doping concentration of the portion in contact with the electrode and a method of manufacturing the same.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as a next-generation battery that converts solar energy into electric energy.
이러한 태양 전지에서는 다양한 층을 적층 형성하고, 이들을 설계에 따라 식각하여 패터닝하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 이때, 공정 방법, 공정 순서 등에 따라 생산성 및 태양 전지의 특성이 크게 달라질 수 있다. 일례로, 패터닝을 위하여 레이저를 사용하는 경우에는 레이저에 의한 손상(damage)를 줄이기 위한 화학 공정이 추가되는데, 이에 의하여 공정이 복잡해지며 태양 전지가 손상될 수 있다. 다른 예로, 전극에 접촉된 부분의 도핑 농도가 상대적으로 높은 에미터층을 형성하기 위하여 적어도 두 번의 고온 확산 공정 등이 수행되면, 공정이 복잡해지며 태양 전지를 구성하는 반도체 기판 자체의 성능이 저하될 수 있다. In such a solar cell, a variety of layers may be laminated and fabricated by etching and patterning them according to a design. In this case, productivity and characteristics of the solar cell may vary greatly according to a process method, a process sequence, and the like. For example, when a laser is used for patterning, a chemical process for reducing damage caused by the laser is added, thereby making the process complicated and damaging the solar cell. As another example, when at least two high temperature diffusion processes or the like are performed to form an emitter layer having a relatively high doping concentration in contact with an electrode, the process becomes complicated and the performance of the semiconductor substrate constituting the solar cell may be degraded. have.
본 발명의 실시예는 생산성 및 태양 전지의 특성을 향상할 수 있는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다. Embodiment of the present invention is to provide a solar cell and a method for manufacturing the same that can improve the productivity and characteristics of the solar cell.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 제1 도전형의 불순물을 구비하는 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판의 전면(前面)에 제2 도전형의 제1 불순물을 도핑하여 에미터층의 제1 부분을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 전면에 전극 홈을 형성하는 단계; 및 상기 전극 홈 내에 상기 제2 도전형의 제2 불순물을 포함하는 전면 전극과 상기 제2 불순물을 확산시켜 상기 에미터층의 제2 부분을 형성하는 단계를 포함한다. A solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a semiconductor substrate having a first conductivity type impurities; Doping a first impurity of a second conductivity type on a front surface of the semiconductor substrate to form a first portion of the emitter layer; Forming electrode grooves on the front surface of the semiconductor substrate; And diffusing the front electrode including the second impurity of the second conductivity type in the electrode groove and the second impurity to form a second portion of the emitter layer.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 제1 도전형의 불순물을 구비하며, 전면에 전극 홈을 가지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상기 전면에 형성되는 에미터층; 상기 전극 홈 내에 위치하며 상기 에미터층과 전기적으로 연결되는 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 후면에 형성되는 후면 전극을 포함한다. 상기 에미터층은, 상기 전면 전극들 사이에 위치하는 제1 부분과, 상기 전면 전극들과 접촉하는 제2 부분을 포함한다. 상기 제1 부분은 제2 도전형의 제1 불순물이 도핑되고, 상기 제2 부분은 상기 제2 도전형의 제2 불순물이 도핑되며, 상기 전면 전극은 상기 제2 불순물을 포함한다. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate having impurities of a first conductivity type and having electrode grooves on a front surface thereof; An emitter layer formed on the front surface of the semiconductor substrate; A front electrode positioned in the electrode groove and electrically connected to the emitter layer; And a rear electrode formed on the rear surface of the semiconductor substrate. The emitter layer includes a first portion positioned between the front electrodes and a second portion in contact with the front electrodes. The first portion is doped with a first impurity of a second conductivity type, the second portion is doped with a second impurity of the second conductivity type, and the front electrode includes the second impurity.
본 실시예에서는, 전면 전극을 형성하는 공정에서 전면 전극 내의 제2 불순물을 확산시켜 상대적으로 높은 도핑 농도를 가지는 제2 부분을 형성하므로 전면 전극의 주변부에 제2 부분이 형성된다. 이에 따라 따라서 제2 부분과 전면 전극과의 위치 정합성을 향상시켜 태양 전지의 효율을 향상할 수 있다. 또한, 선택적인 에미터 구조의 에미터층의 제조 공정을 단순화할 수 있다. In the present embodiment, in the process of forming the front electrode, since the second impurity in the front electrode is diffused to form a second part having a relatively high doping concentration, the second part is formed at the periphery of the front electrode. Accordingly, the positional matching between the second portion and the front electrode can be improved to improve the efficiency of the solar cell. It is also possible to simplify the manufacturing process of the emitter layer of the optional emitter structure.
이와 같이 본 실시예에 따르면 태양 전지의 효율 등의 특성을 향상하면서도 공정을 단순화하여 생산성을 향상할 수 있다.As described above, according to the present exemplary embodiment, productivity may be improved by simplifying the process while improving characteristics such as efficiency of the solar cell.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3A to 3J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified into various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to clarify the description. The thickness, the width, and the like of the present invention are not limited to those shown in the drawings.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. Wherever certain parts of the specification are referred to as "comprising ", the description does not exclude other parts and may include other parts, unless specifically stated otherwise. Also, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it also includes the case where another portion is located in the middle as well as the other portion. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "directly on" another portion, it means that no other portion is located in the middle.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 설명한 다음 이의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described, and then a manufacturing method thereof will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 반도체 기판(10), 반도체 기판(10)의 전면(12) 쪽에 위치하는 에미터층(20), 반도체 기판(10)의 후면(14) 쪽에 위치하는 후면 전계층(30), 반도체 기판(10)의 전면(12)에 형성되는 반사 방지막(22) 및 전면 전극(24), 반도체 기판(10)의 후면(14)에 위치하는 후면 전극(34)을 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 1, the
반도체 기판(10)은 다양한 반도체 물질을 포함할 수 있는데, 일례로 제1 도전형 불순물로 도핑된 실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘으로는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘이 사용될 수 있으며, 제1 도전형 불순물은 일례로 n형일 수 있다. 즉, 반도체 기판(10)은 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소가 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. The
이와 같이 n형의 불순물을 가지는 반도체 기판(10)을 사용하면, 반도체 기판(10)의 전면에 p형의 불순물을 가지는 에미터층(20)이 형성되어 pn 접합(junction)을 이루게 된다. 이러한 pn 접합에 광이 조사되면 광전 효과에 의해 생성된 전자가 반도체 기판(10)의 후면(14) 쪽으로 이동하여 후면 전극(34)에 의하여 수집되고, 정공이 반도체 기판(10)의 전면(12) 쪽으로 이동하여 전면 전극(24)에 의하여 수집된다. 이에 의하여 전기 에너지가 발생한다. When the
이때, 전자보다 이동 속도가 느린 정공이 반도체 기판(10)의 후면(14)이 아닌 전면(12)으로 이동하여 변환 효율이 향상될 수 있다. In this case, holes having a slower moving speed than electrons may move to the
이러한 반도체 기판(10)의 전면(12) 및 후면(14)은, 텍스쳐링(texturing)되어 피라미드 등의 형태의 요철을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(10)의 전면(12) 등에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 반도체 기판(10)의 전면(12) 등을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮출 수 있다. 따라서 반도체 기판(10)과 에미터층(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달하는 광량을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다. The
반도체 기판(10)의 전면(12) 쪽에는 제2 도전형 불순물을 가지는 에미터층(20)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 기판(10)과 에미터층(20)에 서로 반대되는 도전형의 불순물이 도핑 되면, 기판(110)과 에미터층(120)의 계면에는 pn접합이 형성된다. An
일례로, 에미터층(20)은 p형 불순물로서 3족 원소인 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등이 도핑될 수 있다. 에미터층(20)의 자세한 구조는 반사 방지막(22) 및 전면 전극(24)을 설명한 후에 상세하게 설명한다. For example, the
반도체 기판(10)의 전면(12)에서 에미터층(20) 상에 반사 방지막(22) 및 전면 전극(24)이 형성된다. 반사 방지막(22)은 반도체 기판(10)의 전면(12)으로 입사되는 광의 반사율을 감소시키고, 에미터층(20)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. The
이와 같이 반도체 기판(10)의 전면(12)을 통해 입사되는 광의 반사율이 낮추는 것에 의하여 반도체 기판(10)과 에미터층(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가할 수 있다. 이에 따라 태양 전지(100)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. 그리고 에미터층(20)에 존재하는 결함을 부동화하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(100)의 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다. 이와 같이 반사 방지막(22)에 의해 태양 전지(100)의 개방 전압과 단락 전류를 증가시켜 태양전지(100)의 변환 효율을 향상할 수 있다.As such, by decreasing the reflectance of light incident through the
이러한 방사 방지막(22)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 반사 방지막(22)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. The
반도체 기판(10)과 반사 방지막(22)에는 전극 홈(그루브(groove))(24a)이 형성되고, 이 전극 홈(24a) 내에 전면 전극(24)이 형성된다. 이와 같이 홈(24a) 내에 전면 전극(24)을 형성하면, 홈(24a)을 미세하게 만들면 홈(24a)에 형성되는 전면 전극(24)도 미세하게 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 전극을 함몰 형태로 형성하여 전면 전극(24)의 선폭을 줄일 수 있고, 이에 의하여 쉐이딩 손실을 저감시켜 광전 변환 효율을 향상할 수 있다. Electrode grooves (grooves) 24a are formed in the
일례로, 전면 전극(24)은 평면으로 볼 때 스트라이프 형태를 가지도록 조밀하게 배치되는 핑거 전극들과, 이 핑거 전극들을 교차하는 방향으로 연결하는 버스 바 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전면 전극(24)이 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. For example, the
본 실시예에서 전면 전극(24)은 에미터층(20) 내에 포함된 제2 도전형의 불순물을 포함할 수 있다. 좀더 정확하게는, 전면 전극(24)을 형성하기 위하여 전면 전극층(도 3g의 참조부호 240, 이하 동일)을 소성하는 단계에서 전면 전극(24)에 포함된 제2 도전형의 불순물이 에미터층(20)이 형성된 부분까지 확산된 것이다. 이에 의하여 전면 전극(24)의 주변부가 다른 부분보다 높은 도핑 농도를 가지게 될 수 있다. In the present exemplary embodiment, the
즉, 본 실시예에서 에미터층(20)은, 전면 전극들(24) 사이의 반사 방지막(22)에 인접하여 형성되며 제1 농도로 도핑된 제1 부분(20a)과, 전면 전극(24)과 접촉 형성되며 제1 농도보다 높은 제2 농도로 도핑된 제2 부분(20b)를 포함할 수 있다. That is, in this embodiment, the
이때, 제1 부분(20a)은 전면 전극(24)을 형성하기 전에 수행되는 확산 공정 등에 의하여 확산된 제1 불순물에 의하여 제1 농도를 가지게 된다. 그리고 제2 부분(20b)은 전면 전극(24) 내에 포함되어 전면 전극(24)을 형성할 때 확산된 제2 불순물에 의하여 제1 농도보다 높은 제2 농도를 가지게 된다. 이에 대해서는 추후에 태양 전지(100)의 제조 방법에서 좀더 상세하게 설명한다. In this case, the
제1 불순물로는 열 확산에 적합한 물질을 사용하고, 제2 불순물로는 전면 전극(24) 형성에 적합한 물질을 사용할 수 있다. 따라서, 제1 불순물과 제2 불순물이 서로 다른 물질을 포함할 수 있는데, 일례로 제1 불순물이 열 확산 시 많이 사용하는 보론을 포함하고, 제2 불순물은 전극용 페이스트에 주로 포함되는 알루미늄을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 불순물과 제2 불순물이 동일한 물질로 이루어지는 등 다양한 변형이 가능함을 물론이다.A material suitable for thermal diffusion may be used as the first impurity, and a material suitable for forming the
이와 같이, 본 실시에에서는 광이 입사되는 전면 전극(24) 사이에 대응하는 제1 부분(20a)에서는 도핑 농도를 낮추어 얕은 에미터(shallow emitter)를 구현함으로써 태양 전지의 효율을 향상할 수 있다. 이와 함께 전면 전극(24)과 접촉하는 제2 부분(20b)에서는 도핑 농도를 높여 전면 전극(24)과의 접촉 저항을 저감시킬 수 있다. 즉, 본 실시예의 에미터층(20)은 선택적 에미터(selective emitter) 구조를 가져 태양 전지의 효율을 최대화할 수 있다. As described above, in the present embodiment, the
그리고 반도체 기판(10)의 후면(14) 쪽에는 반도체 기판(10)보다 높은 도핑 농도로 제1 도전형 불순물을 포함하는 후면 전계층(30)이 형성된다. 후면 전계층(30)은 전자와 정공의 후면 재결합을 최소화하여 태양전지의 효율 향상에 기여할 수 있다. 이러한 후면 전계층(30)은 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등을 포함할 수 있는데, 일례로 도펀트로 많이 사용되는 인(P)을 포함할 수 있다. In addition, a back
이와 함께 반도체 기판(10)의 후면(14)에는 후면 전극(34)이 형성된다. 후면 전극(34)은 광이 입사되는 면이 아닌 면에 형성되는바, 전면 전극(24)보다 더 큰 폭을 가지면서 형성될 수 있다. 후면 전극(34)은 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. In addition, a
후면 전극(34)은 전기 전도성이 우수한 다양한 금속 등을 포함할 수 있다. 일례로, 후면 전극(34)으로는 전기 전도성이 우수하며 높은 반사율을 가지는 은(Ag)을 포함할 수 있다. 후면 전극(34)으로 반사율이 높은 은을 사용하면, 반도체 기판(10)의 후면(14)으로 빠져나가는 광을 반사하여 다시 반도체 기판(10) 내부로 향하게 할 수 있다. 이에 따라, 광의 사용량을 증가시킬 수 있다. The
이러한 구조의 태양 전지(10)의 제조 방법을 도 2, 그리고 도 3a 내지 도 3j를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 이미 설명한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 설명되지 않은 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. A method of manufacturing the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 반도체 기판을 준비하는 단계(ST10), 후면 전계층(12)을 형성하는 단계(ST12), 제1 부분을 형성하는 단계(ST14), 반사 방지막을 형성하는 단계(ST16), 전극 홈을 형성하는 단계(ST18), 전면 전극층을 형성하는 단계(ST20), 후면 전극층을 형성하는 단계(ST22), 소성하는 단계(ST24) 및 아이솔레이션하는 단계(ST26)을 포함한다. 각 단계들을 도 3a 내지 도 3j와 함께 설명한다. 2, in the method of manufacturing a solar cell according to the present embodiment, preparing a semiconductor substrate (ST10), forming a rear electric field layer (ST12), and forming a first portion ( ST14), forming an antireflection film (ST16), forming an electrode groove (ST18), forming a front electrode layer (ST20), forming a rear electrode layer (ST22), firing (ST24), and Isolating (ST26). Each step will be described with reference to Figs. 3A to 3J.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판을 준비하는 단계(ST10)에서는 제1 도전형 불순물을 구비하는 반도체 기판(10)을 준비한다. 반도체 기판(10)의 전면(12) 및 후면(14)은 텍스쳐링에 의하여 요철을 가질 수 있다. 텍스처링으로는 습식 또는 건식 텍스처링을 사용할 수 있다. 습식 텍스처링은 텍스처링 용액에 반도체 기판(10)을 침지하는 것에 의해 수행될 수 있으며, 공정 시간이 짧은 장점이 있다. 건식 텍스처링은 다이아몬드 그릴 또는 레이저 등을 이용하여 반도체 기판(10)의 표면을 깍는 것으로, 요철을 균일하게 형성할 수 있는 반면 공정 시간이 길고 반도체 기판(10)에 손상이 발생할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 다양한 방법으로 반도체 기판(10)을 텍스쳐링 할 수 있다. First, as shown in FIG. 3A, in the preparing of the semiconductor substrate (ST10), the
이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 후면 전계층을 형성하는 단계(ST12)에서는 반도체 기판(10)의 후면에 제1 도전형의 불순물을 도핑하여 반도체 기판(10)보다 높은 도핑 농도를 가지는 후면 전계층(30)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3B, in the step ST12 of forming the backside electric field layer, a backside having a higher doping concentration than the
이러한 후면 전계층(30)은 다양한 방법으로 형성될 수 있는데, 일례로 제1 도전형의 불순물을 포함하는 물질을 확산 로(furnace) 내에서 열 확산시켜 형성될 수 있다. 예를 들어, 인을 포함하는 POCl3와 같은 물질을 반도체 기판(10)의 후면(14) 쪽에서 확산시켜 후면 전계층(30)을 형성할 수 있다. The
후면 전계층(30)을 형성한 후에는 불필요하게 형성된 부산물층(일례로, 피에스지(phosphorous silicate glass, PSG)을 제거할 수 있다. 부산물층을 제거할 때는 불산(HF) 용액 등을 이용한 습식 에칭법이 사용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. After forming the
이어서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 제1 부분을 형성하는 단계(ST14)에서는, 제2 도전형의 제1 불순물을 반도체 기판(10)에 제1 농도로 도핑하여 에미터층(도 1의 참조부호 20, 이하 동일)의 제1 부분(20a)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3C, in the step ST14 of forming the first portion, the first impurity of the second conductivity type is doped into the
이러한 제1 부분(20a)은 다양한 방법으로 형성될 수 있는데, 일례로 제2 도전형의 제1 불순물을 포함하는 물질을 확산 로 내에서 열 확산시켜 형성될 수 있다. 예를 들어, 보론을 포함하는 BBr3와 같은 물질을 확산시켜 에미터층(20)의 제1 부분(20a)을 형성할 수 있다. 제1 부분(20a)은 얕은 에미터를 형성할 수 있도록 상대적으로 낮은 제1 농도로 도핑될 수 있다. 이에 의하여, 일례로, 제1 부분(20a)은 70 내지 150Ω/□(좀더 정확하게는 90 내지 120Ω/□)의 면 저항을 가질 수 있다. The
제1 부분(20a)을 형성한 후에는 불필요하게 형성된 부산물층(일례로, 비에스지(borosilicate glass, BSG)을 제거할 수 있다. 부산물층을 제거할 때는 불산(HF) 용액 등을 이용한 습식 에칭법이 사용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. After the
이어서, 도 3d에 도시한 바와 같이, 반사 방지막을 형성하는 단계(ST16)에서는, 에미터층(20)의 제1 부분(20a) 위에 반사 방지막(22)을 형성한다. 반사 방지막(22)은 일례로, 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 이러한 반사 방지막(22)은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3D, in the step ST16 of forming the antireflection film, the
이어서, 도 3e 및 도 3f에 도시한 바와 같이, 전극 홈을 형성하는 단계(ST18)에서는 반사 방지막(22) 위에 전면 전극(도 3i의 참조부호 24, 이하 동일)과 동일한 평면 형상을 가지도록 에칭 페이스트(24b)를 도포하여 전극 홈(24a)을 형성한 다음 에칭 페이스트(24b)를 제거한다. Subsequently, as shown in FIGS. 3E and 3F, in the step of forming the electrode groove (ST18), the etching is performed on the
에칭 페이스트(24b)는 반사 방지막(22)과 반도체 기판(10)을 에칭할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있으며, 일례로 불소 계열의 페이스트일 수 있다. 이러한 에칭 페이스트(24b)는 인쇄 등의 방법으로 반사 방지막(22) 위에 도포될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The
이러한 에칭 페이스트(24b)에 의하여 전극 홈(24a)은 깊이가 30~50㎛이고, 폭이 20~40㎛일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 태양 전지(10)의 구체적인 구조, 물질 등에 의하여 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. By the
전극 홈(24a) 형성 후에 에칭 페이스트(24b)는 물(일례로 초 순수(deionized water, DI water) 세정 공정에 의하여 쉽게 제거될 수 있다. After forming the
종래에는 전극 홈(24a)를 형성하기 위하여 레이저 등을 사용하였는데, 레이저에 의한 열적 손상에 의하여 전극 홈(24a) 형성 후에 별도의 화학 공정을 수행하여야 했다. 즉, 질산(HNO3)과 같은 용액을 이용하여 레이저에 의한 열적 손상이 일어난 부분을 제거한 다음 다시 물을 이용한 세정 공정을 수행하여야 했다. 반면, 본 실시예에서는 레이저에 의한 열적 손상이 일어나지 않으므로 별도의 화학 공정 없이 물 세정 공정만으로 깨끗하게 에칭 페이스트(24b)를 제거할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다. Conventionally, a laser or the like has been used to form the
이어서, 도 3g에 도시한 바와 같이, 전면 전극층을 형성하는 단계(ST20)에서는 제2 도전형의 제2 불순물을 포함하는 전면 전극층(240)을 전극 홈(24a) 내에 형성한다. 전면 전극층(240)은 제2 도전형(일례로, p형)의 제2 불순물을 포함하면서도 우수한 전기적 특성을 가지는 금속(일례로, 알루미늄)과 함께, 유리 프릿, 바인더, 용매 등을 포함하는 페이스트를 도포하여 형성될 수 있다. 이러한 전면 전극층(240)은 인쇄법 등에 의하여 전극 홈(24a) 내에 형성될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3G, in forming the front electrode layer (ST20), the
이어서, 도 3h에 도시한 바와 같이, 후면 전극층을 형성하는 단계(ST22)에서는 후면 전극층(340)을 반도체 기판(10)의 후면(14)에 형성한다. 후면 전극층(340)은 반사 특성을 가지면서도 우수한 전기적 특성을 가지는 금속(일례로, 은)과 함께, 유리 프릿, 바인더, 용매 등을 포함하는 페이스트를 도포하여 형성될 수 있다. 이러한 후면 전극층(340)은 인쇄법 등에 의하여 반도체 기판(10)의 후면(14)에 형성될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3H, in the step ST22 of forming the rear electrode layer, the
이어서, 도 3i에 도시한 바와 같이, 소성하는 단계(ST22)에서는 전면 전극층(도 3h의 참조부호 240)과 후면 전극층(도 3h의 참조부호 340)을 소성하여 전면 전극(24) 및 후면 전극(34)을 형성한다. 이때, 전면 전극(24)에 포함된 물질인 제2 도전형의 제2 불순물이 반도체 기판(10) 내부로 확산된다. 이에 따라 전면 전극(24)에 접촉하는 주변부에는 제2 불순물이 도핑되는데, 이에 의해 도핑된 제2 부분(20b)의 제2 농도가 제1 부분(20a)의 제1 농도보다 높아지도록 한다. 즉, 본 실시예에서는 전면 전극(24)을 형성하면서 제2 불순물을 확산시켜 제2 부분(20b)을 함께 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3I, in the firing step (ST22), the
이에 의하여, 에미터층(20)의 제2 부분(20b)은 30 내지 70Ω/□(좀더 구체적으로는 40 내지 60Ω/□)의 면저항을 가질 수 있다. As a result, the
이때, 전면 전극(24)에 포함된 제2 불순물이, 제1 부분을 형성하는 단계(ST14)에서 사용된 제1 불순물과 다른 물질이 되면, 제1 부분(20a)과 제2 부분(20b)은 서로 다른 불순물을 포함할 수 있다. 일례로, 본 실시예에서는 제1 부분을 형성하는 단계(ST14)에서는 열 확산이 용이하게 이루어질 수 있도록 보론을 사용하고, 전면 전극(24)은 전기 전도성과 전극의 제조에의 용이성 등을 함께 고려하여 알루미늄을 사용할 수 있다. 그러면, 제1 부분(20a)은 보론을 포함하고, 제2 부분(20b)은 전면 전극(24)과 동일한 알루미늄을 포함할 수 있다. At this time, when the second impurity contained in the
이어서, 도 3j에 도시한 바와 같이, 아이솔레이션하는 단계(ST26)에서는 반도체 기판(10)의 전면(12)과 후면(14)을 아이솔레이션(isolation)한다. 도면에서는 편의를 위하여 반도체 기판(10)의 측면에 형성된 에미터층(20)의 제1 부분(20a)을 모두 제거한 것을 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 반도체 기판(10)의 외곽 부분에서 전면(12) 또는 후면(14)에 아이솔레이션 홈(도시하지 않음)을 형성하여 반도체 기판(10)의 전면(12)과 후면(14)을 아이솔레이션하는 등 다양한 변형이 가능하다. Subsequently, as shown in FIG. 3J, in the step ST26, the
종래에는 선택적인 에미터 구조를 가지는 에미터층(20)을 형성한 후에 전면 전극(24)을 형성하므로, 에미터층(20)의 제2 부분(20b)과 전면 전극(24)을 정밀하게 얼라인 하지 않으면 제2 부분(20b)과 전면 전극(24)이 접촉하지 않아 효율이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예에서는 전면 전극(24)을 형성하는 공정, 즉 전면 전극(24)을 형성하기 위하여 소성하는 단계(ST24)에서 제2 부분(20b)을 형성하므로 자연스럽게 전면 전극(24)의 주변부에 상대적으로 높은 제2 농도를 가지는 제2 부분(20b)이 형성된다. 따라서 전면 전극(24)과의 위치 정합성을 향상시켜 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. Conventionally, since the
또한, 제2 부분(20b)이 소성하는 단계(ST24)에 의하여 전면 전극(24)을 형성하는 공정에서 별도의 공정 없이 형성되므로, 선택적인 에미터 구조의 에미터층(20)을 형성하기 위하여 2번의 도핑 공정을 수행해야 하는 종래보다 공정을 단순화할 수 있다. In addition, since the
이와 같이 본 실시예에 따르면 태양 전지(100)의 효율 등의 특성을 향상하면서도 공정을 단순화하여 생산성을 향상할 수 있다. As described above, according to the present exemplary embodiment, productivity may be improved by simplifying the process while improving characteristics such as efficiency of the
상술한 설명에서 각 단계들은 필요에 따라 그 선후 관계 등이 변형될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. In the above description, each step may be modified according to necessity, etc., which is also within the scope of the present invention.
즉, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. That is, the features, structures, effects, and the like described above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
100: 태양 전지
10: 반도체 기판
20: 에미터층
22: 반사 방지막
24: 전면 전극
30: 후면 전계층
34: 후면 전극100: Solar cell
10: semiconductor substrate
20: emitter layer
22: Antireflection film
24: front electrode
30: rear electric layer
34: rear electrode
Claims (20)
상기 반도체 기판의 전면(前面)에 제2 도전형의 제1 불순물을 도핑하여 에미터층의 제1 부분을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판의 전면에 전극 홈을 형성하는 단계; 및
상기 전극 홈 내에 상기 제2 도전형의 제2 불순물을 포함하는 전면 전극과 상기 제2 불순물을 확산시켜 상기 에미터층의 제2 부분을 형성하는 단계
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. Preparing a semiconductor substrate having impurities of a first conductivity type;
Doping a first impurity of a second conductivity type on a front surface of the semiconductor substrate to form a first portion of the emitter layer;
Forming electrode grooves on the front surface of the semiconductor substrate; And
Diffusing a front electrode including the second impurity of the second conductivity type and the second impurity in the electrode groove to form a second portion of the emitter layer
Wherein the method comprises the steps of:
상기 제1 불순물과 상기 제2 불순물이 서로 다른 물질을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
The method of manufacturing a solar cell, wherein the first impurity and the second impurity include materials different from each other.
상기 제1 불순물이 보론(B)을 포함하고, 상기 제2 불순물이 알루미늄(Al)을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 2,
The first impurity comprises boron (B), the second impurity comprises a aluminum (Al).
상기 반도체 기판이 n형 불순물을 포함하고, 상기 에미터층이 p형 불순물을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
The semiconductor substrate includes an n-type impurity and the emitter layer comprises a p-type impurity.
상기 제1 부분을 형성하는 단계에서는 열 확산법에 의하여 상기 제1 불순물을 확산시키고,
상기 제2 부분을 형성하는 단계에는, 상기 제2 불순물을 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하고 상기 페이스트를 소성하여 상기 전면 전극을 형성하면서 상기 페이스트 내의 상기 제2 불순물을 확산시키는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
In the forming of the first portion, the first impurity is diffused by thermal diffusion,
In the step of forming the second portion, a method of manufacturing a solar cell in which the second impurity in the paste is diffused while screen printing a paste containing the second impurity and baking the paste to form the front electrode.
상기 제1 부분을 형성하는 단계와 상기 제2 부분을 형성하는 단계 사이에, 상기 반도체 기판의 상기 전면에 반사 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
Forming an anti-reflection film on the entire surface of the semiconductor substrate between the forming of the first portion and the forming of the second portion.
상기 전극 홈을 형성하는 단계에서는, 에칭 페이스트를 상기 반도체 기판의 상기 전면에 도포하여 상기 전극 홈을 형성하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
In the step of forming the electrode groove, a method of manufacturing a solar cell by applying an etching paste to the entire surface of the semiconductor substrate to form the electrode groove.
상기 전극 홈을 형성한 후에 상기 에칭 페이스트는 물 세정에 의하여 제거되는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 7, wherein
And the etching paste is removed by water washing after forming the electrode grooves.
상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 도전형의 불순물을 상기 반도체 기판보다 높은 농도로 포함하는 후면 전계층을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
And forming a backside electric field layer on the backside of the semiconductor substrate, the backside electric field layer comprising a higher concentration of impurities of the first conductivity type than the semiconductor substrate.
상기 후면 전계층을 형성하는 단계에서는 열 확산법에 의하여 상기 제1 도전형의 불순물을 확산시키는 태양 전지의 제조 방법. 10. The method of claim 9,
In the step of forming the back surface layer is a method of manufacturing a solar cell to diffuse the impurities of the first conductivity type by thermal diffusion method.
상기 반도체 기판의 후면에 상기 후면 전극층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 전면 전극층을 소성할 때 상기 후면 전극층을 함께 소성하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 5,
Forming a rear electrode layer on a rear surface of the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a solar cell, wherein the back electrode layer is fired together when the front electrode layer is fired.
상기 전면 전극은 알루미늄(Al)을 포함하고,
상기 후면 전극은 은(Ag)을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 11,
The front electrode includes aluminum (Al),
The back electrode includes a silver (Ag) manufacturing method of a solar cell.
상기 반도체 기판의 상기 전면에 형성되는 에미터층;
상기 전극 홈 내에 위치하며 상기 에미터층과 전기적으로 연결되는 전면 전극; 및
상기 반도체 기판의 후면에 형성되는 후면 전극
을 포함하고,
상기 에미터층은, 상기 전면 전극들 사이에 위치하는 제1 부분과, 상기 전면 전극들과 접촉하는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분은 제2 도전형의 제1 불순물이 도핑되고, 상기 제2 부분은 상기 제2 도전형의 제2 불순물이 도핑되며,
상기 전면 전극은 상기 제2 불순물을 포함하는 태양 전지. A semiconductor substrate having impurities of a first conductivity type and having electrode grooves on the front surface thereof;
An emitter layer formed on the front surface of the semiconductor substrate;
A front electrode positioned in the electrode groove and electrically connected to the emitter layer; And
A rear electrode formed on a rear surface of the semiconductor substrate
/ RTI >
The emitter layer includes a first portion positioned between the front electrodes and a second portion in contact with the front electrodes,
The first portion is doped with a first impurity of a second conductivity type, the second portion is doped with a second impurity of the second conductivity type,
The front electrode includes the second impurity.
상기 전면 전극이 알루미늄을 포함하고, 상기 제2 불순물이 알루미늄인 태양 전지. The method of claim 13,
And said front electrode comprises aluminum and said second impurity is aluminum.
상기 제1 불순물과 상기 제2 불순물이 서로 다른 물질을 포함하는 태양 전지. The method of claim 13,
The solar cell comprising a material different from the first impurity and the second impurity.
상기 제1 불순물이 보론을 포함하고, 상기 제2 불순물이 알루미늄을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. 16. The method of claim 15,
The first impurity comprises boron and the second impurity comprises aluminum.
상기 반도체 기판이 n형 불순물을 포함하고, 상기 에미터층이 p형 불순물을 포함하는 태양 전지. The method of claim 13,
The semiconductor substrate includes an n-type impurity and the emitter layer comprises a p-type impurity.
상기 에미터층 위에 형성되는 반사 방지막을 더 포함하는 태양 전지. The method of claim 13,
The solar cell further comprises an anti-reflection film formed on the emitter layer.
상기 전면 전극은 알루미늄을 포함하고,
상기 후면 전극은 은을 포함하는 태양 전지. The method of claim 13,
The front electrode comprises aluminum,
The back electrode comprises silver.
상기 반도체 기판의 후면 쪽에 상기 제1 도전형의 불순물이 상기 반도체 기판보다 높은 농도로 포함되는 후면 전계층을 더 포함하는 태양 전지. The method of claim 13,
The solar cell of claim 1, further comprising a rear electric field layer on the rear side of the semiconductor substrate, wherein the first conductivity type impurity is contained at a higher concentration than the semiconductor substrate.
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KR1020110139232A KR20130071801A (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Solar cell and method for manufacturing the same |
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KR20190125101A (en) * | 2018-04-27 | 2019-11-06 | 규 현 최 | Solar cell and method for manufacturing solar cell |
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