KR20130104309A - 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 반도체 기판을 포함하는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a solar cell including a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.
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 광전 변환을 일으킬 수 있도록 도펀트층을 형성하여 pn 접합 등을 형성하고, n형 도펀트층 및/또는 p형 도펀트층에 연결되는 전극을 형성한다. 이와 같은 다양한 층 및 전극을 형성하는 공정의 순서에 따라 공정의 난이도 및 태양 전지의 특성이 변화될 수 있다. 따라서, 태양 전지의 특성을 향상하면서도 태양 전지의 공정을 단순화할 수 있는 제조 방법이 요구된다. In such a solar cell, a dopant layer is formed to cause photoelectric conversion to form a pn junction, or the like, and an electrode connected to the n-type dopant layer and / or the p-type dopant layer is formed. The difficulty of the process and the characteristics of the solar cell may vary according to the order of the process of forming such various layers and electrodes. Therefore, there is a need for a manufacturing method that can simplify the process of a solar cell while improving the characteristics of the solar cell.
본 발명의 실시예는 태양 전지의 특성을 향상하면서도 태양 전지의 공정을 단순화하여 생산성을 향상할 수 있는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same that can improve productivity by improving the characteristics of the solar cell while simplifying the process of the solar cell.
본 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하며, 제1 도전형 도펀트를 포함하는 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 식각하여 제1 요철을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 에미터층을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 상기 제2 면을 식각하여 상기 제2 면에서 상기 에미터층을 제거하면서 상기 제1 요철과 다른 형상의 제2 요철을 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 후면 전계층을 형성하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing a solar cell according to the present embodiment includes preparing a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to each other and including a first conductivity type dopant; Etching the first and second surfaces of the semiconductor substrate to form first unevenness; Forming an emitter layer by doping a second conductive dopant to the first surface and the second surface of the semiconductor substrate; Etching the second surface of the semiconductor substrate to form second unevenness having a shape different from the first unevenness while removing the emitter layer from the second surface; And doping a second conductive dopant on the second surface of the semiconductor substrate to form a backside electric field layer.
본 실시에에 따른 태양 전지는, 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 구비하며, 제1 도전형 도펀트를 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상기 제1 면에 형성되며, 제2 도전형 도펀트를 포함하는 에미터층; 상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 형성되며, 제1 도전형 도펀트를 포함하는 후면 전계층; 상기 에미터층에 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 후면 전계층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함한다. 상기 반도체 기판의 상기 제1 면에 각진 부분을 포함하는 제1 요철이 형성되고, 상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 상기 제1 요철과 다른 형상을 가지도록 라운드진 형상을 가지는 제2 요철이 형성된다. A solar cell according to the present embodiment includes a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to each other and including a first conductivity type dopant; An emitter layer formed on the first surface of the semiconductor substrate and including a second conductivity type dopant; A backside field layer formed on the second surface of the semiconductor substrate and including a first conductivity type dopant; A first electrode electrically connected to the emitter layer; And a second electrode electrically connected to the rear front layer. First unevenness including an angled portion is formed on the first surface of the semiconductor substrate, and second unevenness having a rounded shape is formed on the second surface of the semiconductor substrate so as to have a shape different from the first unevenness. do.
본 실시예에 따르면, 공정 순서 및 공정 방법 등을 변경하여 태양 전지의 특성을 향상하면서 태양 전지의 제조 방법을 단순화할 수 있다. According to the present exemplary embodiment, the manufacturing method of the solar cell can be simplified while changing the process order, the process method, and the like to improve the characteristics of the solar cell.
즉, 반도체 기판의 양면에 에미터층을 형성한 후에 반도체 기판의 후면에 형성된 에미터층을 제거하고, 반도체 기판(10)의 후면에 후면 전계층을 형성한다. 이에 의하여 도핑 방지층을 형성하는 공정 및 이를 제거하는 공정을 생략할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 도핑 방지층의 제거 시에 발생할 수 있는 반도체 기판의 손상을 방지할 수 있으며 도핑 방지층이 완전히 제거되지 않아 발생할 수 있는 개방 전압의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 도펀트에 의하여 나타날 수 있는 개터링(gattering) 현상에 의하여 수집된 불순물(일례로, 철(Fe) 등의 금속)을 효과적으로 제거할 수 있다. 이때, 에미터층을 제거하는 공정을 인라인 공정으로 진행하여 공정을 단순화할 수 있다. That is, after the emitter layers are formed on both surfaces of the semiconductor substrate, the emitter layer formed on the rear surface of the semiconductor substrate is removed, and the rear electric field layer is formed on the rear surface of the
또한, 반도체 기판의 양면에 각진 형상의 제1 요철 및 에미터층을 형성한 다음, 반도체 기판의 후면에 형성된 에미터층을 제거할 때 제1 요철을 함께 식각하여 라운드진 형상의 제2 요철을 형성할 수 있다. 그러면, 별도의 공정을 추가하지 않고도 후면의 면적을 줄여 후면 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 또한, 후면에 형성된 에미터층을 제거할 때 반도체 기판의 측면을 함께 식각하여 별도의 아이솔레이션 공정을 생략할 수 있다. In addition, the first unevenness and the emitter layer having an angular shape are formed on both sides of the semiconductor substrate, and then the first unevenness is etched together when the emitter layer formed on the rear surface of the semiconductor substrate is removed to form the second unevenness of the round shape. Can be. Then, it is possible to improve the rear passivation characteristics by reducing the area of the rear surface without adding a separate process. In addition, when the emitter layer formed on the rear surface is removed, the side surface of the semiconductor substrate may be etched together so that a separate isolation process may be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 제2 요철을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따라 제조된 태양 전지의 제2 요철의 광학 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 실험예에 따라 제조된 태양 전지의 전면 및 후면에서의 반사도를 나타낸 그래프이다. 1 is a cross-sectional view of 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 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a step of forming second unevenness of the method of manufacturing a solar cell according to the embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
6 is an optical micrograph of the second unevenness of the solar cell manufactured according to the experimental example of the present invention.
7 is a graph showing the reflectivity at the front and rear of the solar cell manufactured according to the experimental example 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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a solar cell and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 제1 도전형 도펀트를 포함하는 반도체 기판(10), 반도체 기판(10)의 제1 면(이하 "전면") 쪽에 위치하며 제2 도전형 도펀트를 포함하는 에미터층(20), 반도체 기판(10)의 제2 면(이하 "후면") 쪽에 위치하며 제1 도전형 도펀트를 포함하는 후면 전계층(30), 반도체 기판(10)의 전면에 형성되는 반사 방지막(22) 및 제1 전극(24), 반도체 기판(10)의 후면에 위치하는 패시베이션 막(32) 및 제2 전극(34)을 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 1, the
반도체 기판(10)은 다양한 반도체 물질을 포함할 수 있는데, 일례로 제1 도전형 도펀트를 포함하는 실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘으로는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘이 사용될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트는 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 도펀트를 가지는 반도체 기판(10)을 사용하면, 반도체 기판(10)의 전면에 p형의 도펀트를 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 쪽으로 이동하여 제2 전극(34)에 의하여 수집되고, 정공이 반도체 기판(10)의 전면 쪽으로 이동하여 제1 전극(24)에 의하여 수집된다. 이에 의하여 전기 에너지가 발생한다. As such, when the
이때, 전자보다 이동 속도가 느린 정공이 반도체 기판(10)의 후면이 아닌 전면으로 이동하여 변환 효율이 향상될 수 있다. In this case, holes having a slower moving speed than electrons may move to the front surface of the
이러한 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에는, 텍스쳐링(texturing)에 의하여 서로 다른 형상의 제1 및 제2 요철(102, 104)이 각기 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 추후에 상세하게 설명한다. First and second
반도체 기판(10)의 전면 쪽에는 제2 도전형 도펀트를 가지는 에미터층(20)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서 에미터층(20)은 제2 도전형 도펀트로 3족 원소인 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 p형 도펀트를 사용할 수 있다. An
반도체 기판(10)의 전면에서 에미터층(20) 상에 반사 방지막(22) 및 제1 전극(24)이 형성된다. The
반사 방지막(22)은 제1 전극(24)이 형성된 부분을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면 전체에 형성될 수 있다. 반사 방지막(22)은 반도체 기판(10)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시키고, 에미터층(20)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. The
반사 방지막(22)은 반도체 기판(10)의 전면을 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 반사 방지막(22)이 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.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, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반사 방지막(22)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다.The
제1 전극(24)은 전기 전도성이 우수한 다양한 금속 등을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 전극(24)으로는 전기 전도성이 우수한 은(Ag)을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 투명 전도성 물질을 포함하는 단일층으로 이루어지거나, 투명 전도성 물질층 위에 금속 물질층(일명 "버스바" 또는 "핑거전극")이 적층된 형태를 가질 수도 있다. The
그리고 반도체 기판(10)의 후면 쪽에는 반도체 기판(10)보다 높은 도핑 농도로 제1 도전형 도펀트를 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 있다.In addition, the back
이와 함께 반도체 기판(10)의 후면에는 패시베이션 막(32)과 제2 전극(34)이 형성될 수 있다. In addition, a
패시베이션 막(32)은 제2 전극(34)이 형성된 부분을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(10)의 후면 전체에 형성될 수 있다. 이러한 패시베이션 막(32)은 반도체 기판(10)의 후면에 존재하는 결함을 부동화하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다.The
이러한 패시베이션 막(32)은 광이 투과될 수 있도록 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 이러한 패시베이션 막(32)을 통하여 반도체 기판(10)의 후면을 통해서도 광이 입사될 수 있도록 하여 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. 일례로, 패시베이션 막(32)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. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 패시베이션 막(32)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다. The
제2 전극(34)은 전기 전도성이 우수한 다양한 금속 등을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 전극(34)으로는 전기 전도성이 우수하며 높은 반사율을 가지는 은(Ag)을 포함할 수 있다. 제2 전극(34)으로 반사율이 높은 은을 사용하면, 반도체 기판(10)의 후면으로 빠져나가는 광을 반사하여 다시 반도체 기판(10) 내부로 향하게 하여, 광의 사용량을 증가시킬 수 있다. The
이러한 제2 전극(34)은 제1 전극(24)보다 더 큰 폭을 가지면서 형성될 수 있다.The
상술한 설명에서는 반도체 기판(10)이 n형을 가지고, 에미터층(20)이 p형을 가지는 것을 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 반도체 기판(10)이 p형을 가지고, 에미터층(20)이 n형을 가지는 등 다양하게 변형이 가능하다. In the above description, the
본 실시예에 따른 태양 전지(100)에서는, 반도체 기판(10)의 전면에 제1 요철(102)이 형성되고, 반도체 기판의 후면(10)에는 제1 요철(102)과 다른 제2 요철(104)이 형성된다. 이때, 제1 요철(102)은 각진 부분을 포함하는 형상을 가질 수 있고, 제2 요철(104)은 적어도 일부가 라운드진 형상을 가질 수 있다. In the
일례로, 제1 요철(102)은 피라미드 형상을 가질 수 있고, 제2 요철(104)은 유충(wormlike) 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 요철(102) 및 제2 요철(104)이 그 외의 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다. For example, the
이와 같이 각진 형상을 가지는 제1 요철(102)이 형성된 반도체 기판(10)의 전면은 라운드진 형상의 제2 요철(104)이 형성된 반도체 기판(10)의 후면보다 평균 반사도(AWR)가 더 낮을 수 있다. 일례로, 반도체 기판(10)의 전면은 20% 미만(일례로 5~20%, 좀더 정확하게는 12~18%)의 반사도를 가질 수 있고, 반도체 기판(10)의 후면은 25~35%(일례로, 28~33%)의 평균 반사도를 가질 수 있다. 그러나 이러한 수치는 일례로 제시한 것에 불과하며 구체적인 수치가 달라질 수 있음은 물론이다. As such, the front surface of the
이와 같이 태양광이 입사되는 반도체 기판(10)의 전면의 반사도를 충분히 낮춰 반도체 기판(10)과 에미터층(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달하는 광량을 증가시킬 수 있다. 이와 함께, 반도체 기판(10)의 후면은 라운드진 형상의 제2 요철(104)에 의하여 면적을 상대적으로 감소시켜 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 이와 같이 반도체 기판(10)의 전면에서는 광 손실을 최소화하고 후면에서는 패시베이션 특성 향상에 의하여 개방 전압을 향상시킬 수 있다. 결과적으로 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. As such, the reflectivity of the entire surface of the
또한, 이러한 제1 요철(102) 및 제2 요철(104)을 가지는 태양 전지(100)는 단순한 제조 공정에 의하여 제조될 수 있는데, 이를 제조 방법에서 좀더 상세하게 설명한다. In addition, the
본 실시예에 따른 태양 전지(100)를 제조하는 방법을 도 2, 도 3a 내지 도 3g, 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 앞서 설명한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 설명되지 않은 부분을 상세하게 설명한다. A method of manufacturing the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 제2 요철을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view illustrating a step of forming second unevenness of the method of manufacturing a solar cell according to the embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 반도체 기판을 준비하는 단계(ST10), 제1 요철을 형성하는 단계(ST20), 에미터층을 형성하는 단계(ST30), 제2 요철을 형성하는 단계(ST40), 후면 전계층을 형성하는 단계(ST50), 불순물을 제거하고 세정하는 단계(ST60), 반사 방지막 및 패시베이션 막을 형성하는 단계(ST70) 및 전극을 형성하는 단계(ST80)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the method of manufacturing a solar cell according to the present embodiment includes preparing a semiconductor substrate (ST10), forming a first unevenness (ST20), forming an emitter layer (ST30), and 2 forming the unevenness (ST40), forming the rear electric field layer (ST50), removing and cleaning impurities (ST60), forming the anti-reflection film and passivation film (ST70) and forming the electrode ( ST80).
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판을 준비하는 단계(ST10)에서는 제1 도전형 도펀트를 가지는 반도체 기판(10)을 준비한다. First, as shown in FIG. 3A, in the preparing of the semiconductor substrate (ST10), the
이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 제1 요철을 형성하는 단계(ST20)에서는 반도체 기판(10)의 전면 및 후면을 식각하여 전면 및 후면 각각에 제1 요철(102)을 형성한다. 이러한 제1 요철(102)은 제조 공정을 단순화할 수 있는 습식 식각 방법에 의하여 수행될 수 있다. 일례로, 반도체 기판(10)을 식각 용액에 침지하여 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에 제1 요철(102)을 함께 형성할 수 있다. 이러한 습식 식각 방법에 의하면 공정이 단순하고 공정 시간이 짧아 생산성이 높은 장점이 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3B, in the step ST20 of forming the first unevenness, the front and rear surfaces of the
이때, 본 실시예에서는 알칼리 식각 용액을 이용한 습식 식각 방법에 의하여 각진 형상의 제1 요철(102)을 형성한다. 좀더 구체적으로는, 수산화칼륨과 같은 알칼리 용액과 유기 용매을 혼합한 알칼리 식각 용액에 반도체 기판(10)을 침지하면, 반도체 기판(10)의 결정 방향에 따라 반도체 기판(10)이 규칙적으로 식각된다. 이에 의하여 형성된 제1 요철(102)은 일례로 피라미드 형상을 가질 수 있다. At this time, in this embodiment, the
이어서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 에미터층을 형성하는 단계(ST30)에서는 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 에미터층(20)을 형성한다. 에미터층을 형성하는 단계(ST30)에서는 다양한 방법이 적용될 수 있는데, 일례로 열확산 방법이 적용될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3C, in the step ST30 of forming the emitter layer, the
이어서, 도 3d에 도시한 바와 같이, 제2 요철을 형성하는 단계(ST40)에서는 반도체 기판(10)의 후면을 식각하여 반도체 기판(10)에 불필요하게 형성된 에미터층(20)을 제거한다. 이때, 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 제1 요철(102)의 각진 부분이 함께 식각되어 라운드진 형상을 가지는 제2 요철(104)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 3D, in the step ST40 of forming the second unevenness, the back surface of the
이때, 제2 요철을 형성하는 단계(ST40)는 습식 식각 방법에 의해 수행될 수 있다. 이러한 습식 식각 방법에 의하면 공정 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예에서는 아이솔레이션을 위한 식각이 에미터층을 형성하는 단계(ST30)와 후면 전계층을 형성하는 단계(ST50) 사이의 인라인(inline) 공정에 의해 수행될 수 있다. 이에 따라 공정을 좀더 단순화할 수 있다. In this case, the step ST40 of forming the second unevenness may be performed by a wet etching method. According to the wet etching method, the process time can be shortened and productivity can be improved. More specifically, in the present embodiment, etching for isolation may be performed by an inline process between forming an emitter layer (ST30) and forming a backside field layer (ST50). This can simplify the process further.
즉, 도 4를 참조하면, 에미터층을 형성하는 단계(ST30)가 수행되는 제1 장비(210)와 후면 전계층을 형성하는 단계(ST50)가 수행되는 제2 장비(410) 사이에, 프레임(320)이 위치한다. 프레임(320)에는 자동 이송 부재(310)가 위치하고, 자동 이송 부재(310) 사이에 식각 용액(330)이 수용될 수 있다. 자동 이송 부재(310)의 일부만이 잠기도록 식각 용액(330)이 프레임(320)에 위치할 수 있다. That is, referring to FIG. 4, a frame is formed between the
본 실시예에서 자동 이송 부재(310)는 다양한 방식 및 구조를 가질 수 있는데, 일례로, 복수 개의 원통 형상의 롤로 구성될 수 있다. 이와 같이 자동 이송 부재(310)가 원통 형상의 롤을 포함하면, 롤 사이의 공간에 식각 용액(330)이 위치한 상태에서 반도체 기판(10)이 자동 이송 부재(310) 위에 위치하게 된다. In the present embodiment, the
즉, 에미터층을 형성하는 단계(ST30)가 수행된 후에 제1 장비(210)로부터 배출된 반도체 기판(10)은, 반도체 기판(10)의 후면이 자동 이송 부재(310) 쪽에 위치하도록 눕혀진 상태에서 자동 이송 부재(310)에 의하여 제2 장비(410)로 이송된다. 그러면, 반도체 기판(10)의 후면과 측면이 회전하는 자동 이송 부재(310)에 의하여 식각 용액(330)과 접촉하게 되고, 자동 이송 부재(310)에 의하여 이송되는 중에 반도체 기판(10)의 후면이 식각될 수 있다. That is, after the step ST30 of forming the emitter layer is performed, the
그러면, 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 에미터층(20)을 선택적으로 식각하면서 반도체 기판(10)에 형성된 각진 형상의 제1 요철(102)을 식각하여 라운드진 형상의 제2 요철(104)로 만들 수 있다. 이에 의하여 제2 요철(104)이 라운드진 형상을 가지게 되면 반도체 기판(10)의 후면 면적이 작아지게 되고, 이에 따라 후면 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. Then, the
이때, 식각 용액(330)으로 불산, 질산, 염산, 또는 이들을 혼합물 등의 산성 식각 용액을 이용하여, 제1 요철(102)의 각진 부분을 불규칙하게 제거하여 제2 요철(104)이 라운드진 형상을 가질 수 있도록 한다. 일례로, 산성 식각 용액으로 불산과 질산의 혼합 용액을 사용할 수 있다. 이에 의하면 질산에 의하여 반도체 기판(10)에 산화막을 형성하고 불산에 의하여 반도체 기판(10)에 형성된 산화막을 깍아내도록 하여, 반도체 기판(10)의 손상 없이 식각이 이루어지도록 한다. At this time, using an acidic etching solution such as hydrofluoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof as the
이와 함께, 표면 장력에 의하여 식각 용액(330)이 반도체 기판(10)의 측면에도 접촉하게 되므로 반도체 기판(10)의 측면을 함께 식각할 수 있다. 반도체 기판(10)의 측면을 균일한 두께로 식각되는 것이 바람직하다. 이와 같이 반도체 기판(10)의 후면을 식각하는 공정에서 반도체 기판(10)의 측면을 식각하면 별도의 아이솔레이션 공정을 수행하지 않아도 된다. 이에 따라 공정을 더욱 단순화할 수 있다. In addition, since the
이때, 반도체 기판(10)의 후면의 식각 두께는 약 2~4㎛(일례로, 약 3~4㎛)일 수 있다. 반도체 기판(10)의 후면의 식각 두께가 4㎛를 초과하면 반도체 기판(10)을 충분히 식각하기 위한 공정 시간이 증가될 수 있다. 반도체 기판(10)의 후면의 식각 두께가 2㎛미만이면 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 에미터층(20)을 충분히 제거하기 어려울 수 있다. In this case, the etching thickness of the back surface of the
반도체 기판(10)의 식각 두께는 자동 이송 부재(310) 상에서 반도체 기판(10)을 이송하는 속도를 조절하여 식각 용액(330) 내에 침지된 시간을 조절하는 것에 의하여 조절될 수 있다. The etching thickness of the
상술한 바와 같이, 제2 요철(104)은 인라인 공정에서 반도체 기판(10)이 식각 용액(330) 상에 이동할 때 형성된다. 따라서, 용액의 흐름, 오르내림 등이 존재하여 제1 요철(102)이 불규칙하게 식각되고, 이에 의하여 제2 요철(104)이 반도체 기판(10)의 후면 상에서 불규칙하게 분포될 수 있다. 그리고, 용액의 흐름, 오르내림 등에 의하여 제2 요철(104)은, 둥글게 뭉쳐진 부분이 길게 이어지는 유충 형상을 가질 수 있다(도 6 참조). 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 요철(104)이 라운드진 형상을 가지는 다양한 형상을 가질 수 있다. As described above, the
이어서, 도 3e에 도시한 바와 같이, 후면 전계층을 형성하는 단계(ST50)에서는 반도체 기판(10)의 후면에 제1 도전형 도펀트를 단면 도핑하여 후면 전계층(30)을 형성한다. 단면 도핑으로는 이온 주입법, 플라즈마 도핑법, 스핀 온 도핑법, 또는 스프레이 도핑법 등이 사용될 수 있는데, 일례로, 이온 주입법이 사용될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 3E, in the step ST50 of forming the backside electric field layer, the backside
이온 주입법 등을 사용한 경우에는 반도체 기판(10)을 어닐링(annealing)하는 활성화 열처리를 수행할 수도 있다. 일반적으로 제1 및 제1 도전형 도펀트를 반도체 기판(10)에 주입하게 되면, 주입된 제1 및 제1 도전형 도펀트는 격자 위치가 아닌 위치에 위치하여 활성화되어 있지 않는다. 이런 상태의 반도체 기판(10)을 어닐링하면 제1 도전형 도펀트가 격자 위치로 옮겨져 활성화된다. When an ion implantation method or the like is used, an activation heat treatment for annealing the
이어서, 불순물을 제거하고 세정하는 단계(ST60)에서는, 에미터층(20)을 형성하는 단계에서 도핑에 의하여 형성된 불순물(일례로, 보론 실리케이트 글라스(BSG))를 제거하고 반도체 기판(10)을 세정할 수 있다. 이러한 불순물의 제거 및 세정 방법으로는 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있다. Subsequently, in the step of removing and cleaning the impurities (ST60), the impurities (for example, boron silicate glass (BSG)) formed by doping in the step of forming the
이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 반사 방지막 및 패시베이션 막을 형성하는 단계(ST70)에서는 반도체 기판(10)의 전면에 반사 방지막(22)을 형성하고, 반도체 기판(10)의 후면에 패시베이션 막(32)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3F, in the forming of the anti-reflection film and the passivation film (ST70), the
반사 방지막(22) 및 패시베이션 막(32)은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.The
이어서, 도 3g에 도시한 바와 같이, 전극을 형성하는 단계(ST80)에서는 에미터층(20)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(24)과 후면 전계층(30)(또는, 반도체 기판(10))에 전기적으로 연결되는 제2 전극(34)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3G, in forming the electrode (ST80), the
반사 방지막(22)에 형성된 개구부 내에 도금법, 증착법 등의 다양한 방법으로 제1 전극(24)을 형성할 수 있다. 그리고 후면 전계층(30)에 개구부를 형성하고, 이 개구부 내에 도금법, 증착법 등의 다양한 방법으로 제2 전극(34)을 형성할 수 있다. In the opening formed in the
또는, 제1 및 제2 전극 형성용 페이스트를 반사 방지막(22) 및 패시베이션 막(32) 상에 각기 스크린 인쇄 등으로 도포한 후에 파이어 스루(fire through) 또는 레이저 소성 컨택(laser firing contact) 등을 하여 상술한 형상의 제1 및 제2 전극(32, 34)을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 별도로 개구부를 형성하는 공정을 수행하지 않아도 된다. Alternatively, the first and second electrode forming pastes are applied to the
상술한 바와 같은 본 실시예에 따르면 공정 순서 및 공정 방법 등을 변경하여 태양 전지(100)의 특성을 향상하면서 태양 전지(100)의 제조 방법을 단순화할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. According to the present exemplary embodiment as described above, the manufacturing method of the
종래의 태양 전지(특히 제1 도전형 도펀트로 n형 도펀트를 포함하는 반도체 기판을 이용하는 태양 전지)의 제조 방법은 다음과 같았다. 먼저, 반도체 기판의 양면을 식각하여 요철을 형성한다. 이어서, 제1 도전형 도펀트를 열확산 방법에 의하여 도핑하여 후면 전계층(30)을 반도체 기판(10)의 양면에 형성하고, 도핑에 의한 제1 불순물(예를 들어, 인 실리케이트 글라스(PSG))을 제거한다. 이어서, 반도체 기판(10)의 후면에 도핑 방지층을 형성한 후에, 열확산 방법에 의하여 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 에미터층(20)을 반도체 기판(10)의 전면에 형성하고, 도핑에 의한 제1 불순물(예를 들어, 보론 실리케이트 글라스)를 제거하고 도핑 방지층을 제거한다. 이어서, 반사 방지막 및 패시베이션 막을 형성하고, 그 이후에 전극을 형성한다. 또한, 에미터층(20)과 후면 전계층(30)과의 측면에서의 전기적 단락을 방지하기 위한 아이솔레이션 공정을 추가로 수행하여야 한다. The manufacturing method of the conventional solar cell (especially the solar cell using the semiconductor substrate containing an n type dopant as a 1st conductivity type dopant) was as follows. First, both surfaces of the semiconductor substrate are etched to form irregularities. Subsequently, the first conductivity type dopant is doped by a thermal diffusion method to form the rear
이러한 종래의 태양 전지에서는 에미터층(20) 및 후면 전계층(30)을 형성하는 데 모두 열확산 방법을 사용하여 공정 시간이 길어져 생산성이 저하되며, 이에 따라 양산화에 어려움이 있었다. 그리고 도핑에 의한 제1 불순물을 제거하는 공정 및 제2 불순물과 도핑 방지층을 제거하는 공정을 수행하여야 하므로 공정이 복잡해지고 공정 시간이 길어질 수 있다. 또한, 불순물 또는 도핑 방지층을 제거하는 공정에서 반도체 기판에 손상이 발생할 수 있고, 도핑 방지층이 완벽하게 제거되지 않아 개방 전압을 저하시킬 수 있다. In such a conventional solar cell, the process time is increased by using a thermal diffusion method to form both the
반면, 본 실시예에 따르면, 반도체 기판(100)의 양면을 식각하여 제1 요철(102)을 형성한 다음에 반도체 기판(10)의 양면에 에미터층(20)을 형성하고, 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 에미터층(20)을 제거하면서 제1 요철(102)의 각진 부분을 식각하여 제2 요철(104)을 형성한다. 그리고 반도체 기판(10)의 후면에 후면 전계층(30)을 형성한 후에, 도핑에 의한 불순물을 제거한 다음, 반사 방지막 및 패시베이션 막을 형성하고, 전극을 형성한다. In contrast, according to the present exemplary embodiment, after etching both surfaces of the
이에 따라, 후면 전계층(30)을 형성하기 전에 에미터층(20)을 반도체 기판(10)의 양면에 형성한 후에 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 에미터층(20)을 제거하고, 반도체 기판(10)의 후면에 후면 전계층(30)을 형성한다. 이에 의하여 도핑 방지층을 형성하는 공정 및 이를 제거하는 공정을 생략할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 도핑 방지층의 제거 시에 발생할 수 있는 반도체 기판(10)의 손상을 방지할 수 있으며 도핑 방지층이 완전히 제거되지 않아 발생할 수 있는 개방 전압의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 보론(B) 등을 사용하여 에미터층(20)의 형성할 경우 나타날 수 있는 개터링(gattering) 현상에 의하여 수집된 불순물(일례로, 철(Fe) 등의 금속)을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 에미터층(20)을 제거하는 공정을 인라인 공정으로 진행하여 공정을 단순화할 수 있다. Accordingly, the
이때, 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 에미터층(20)을 제거하는 것과 함께 제1 요철(102)을 식각하여 제2 요철(104)의 형상을 가지도록 하여 반도체 기판(10)의 후면의 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 즉, 별도의 공정을 추가하지 않고도 후면 패시베이션 특성을 향상할 수 있는 제2 요철(104)을 형성할 수 있다. 또한, 불필요하게 후면에 형성된 에미터층(20)을 제거하는 공정에서 반도체 기판(10)의 측면을 함께 식각하여 별도의 아이솔레이션 공정을 생략할 수 있다. At this time, the
따라서, 본 실시예에 따르면 태양 전지(100)의 특성을 향상하면서도 태양 전지(100)의 제조 방법을 단순화하여 생산성을 향상할 수 있다.Therefore, according to the present exemplary embodiment, productivity may be improved by simplifying the manufacturing method of the
상술한 설명에서는 에미터층(20)과 후면 전계층(30)이 균일한 도핑 농도를 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 에미터층(20) 및 후면 전계층(30) 중 적어도 어느 하나가 선택적인 구조(selective structure)를 가질 수도 있다. In the above description, the
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 에미터층(20)이 제1 전극(24)이 형성되지 않은 부분에서 반사 방지막(22)에 인접하여 형성되는 제1 부분(20a)과, 제1 전극(24)과 접촉 형성되며 제1 부분(20a)보다 높은 도핑 농도로 도핑되어 제1 부분(20a)보다 낮은 저항을 가지는 제2 부분(20b)을 포함할 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, the
그러면, 광이 입사되는 제1 전극(24) 사이에 대응하는 제1 부분(20a)에서는 얕은 에미터(shallow emitter)를 구현함으로써 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. 이와 함께 제1 전극(24)과 접촉하는 제2 부분(20b)에서는 제1 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. Then, the efficiency of the
그리고 후면 전계층(30)이 제2 전극(34)이 형성되지 않는 부분에서 패시베이션 막(32)에 인접하여 형성되는 제1 부분(30a)과, 제2 전극(34)과 접촉 형성되며 제1 부분(30a)보다 높은 도핑 농도로 도핑되어 제1 부분(30a)보다 낮은 저항을 가지는 제2 부분(30b)을 포함할 수 있다.In addition, the
그러면, 후면 전계층(30)의 제1 부분(30a)에서 전자와 정공의 재결합을 효과적으로 방지하면서, 제2 부분(30b)이 상대적으로 작은 저항을 가져 제2 전극(34)과의 접촉 저항을 줄일 수 있다. 따라서, 전자와 정공의 재결합에 따른 손실이 감소하고, 동시에 광전효과에 의해 생성된 전자 또는 정공을 제2 전극(34)으로 전달하는 능력은 더욱 향상되므로, 태양전지의 효율을 더욱 향상할 수 있다.Then, while effectively preventing the recombination of electrons and holes in the
이러한 선택적인 구조의 에미터층(20) 및 후면 전계층(30)은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 일례로, 도펀트 도핑 시 빗 형상의 마스크 등을 사용하여 제2 부분(20b, 30b)에 해당하는 부분에 상대적으로 큰 도핑 농도로 도펀트가 도핑되고 제1 부분(20a, 30a)에 해당하는 부분에 상대적으로 작은 도핑 농도로 도펀트가 도핑되도록 할 수 있다. 또는, 도펀트 도핑 시 제2 부분(20b, 30b)에만 도펀트 도핑 공정을 추가로 수행하여 선택적인 구조의 에미터층(20) 또는 후면 전계층(30)을 형성할 수 있다.
The
이하에서는 본 발명의 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 아래의 실험예는 본 발명을 예시하는 것에 불과하며 본 발명이 아래 실험예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of the present invention. However, the following experimental examples are merely illustrative of the present invention and the present invention is not limited to the following experimental examples.
실험예Experimental Example
n형의 반도체 기판을 준비하였다. 반도체 기판을 수산화 칼륨과 이소프로필알콜의 혼합 용액에 침지하여 반도체 기판의 전면 및 후면에 피라미드 형상의 제1 요철을 형성하였다. 이어서, 반도체 기판에 열확산 방법을 수행하여 반도체 기판의 전면 및 후면에 보론(B)을 도핑하여 에미터층을 형성하였다. 그리고 인라인 습식 식각 공정에서 반도체 기판의 후면을 3.4㎛만큼 식각하고 반도체 기판의 후면에 형성된 제1 요철을 식각하여 유충 형상의 제2 요철을 형성하였다. 그 후에 반도체 기판의 후면에 이온 주입법에 의하여 인(P)을 도핑하고 활성화 열처리하여 후면 전계층을 형성하였다. 그리고 전면의 보론 실리케이트 글라스를 제거하고 반도체 기판을 세정하였다. An n-type semiconductor substrate was prepared. The semiconductor substrate was immersed in a mixed solution of potassium hydroxide and isopropyl alcohol to form pyramidal first unevenness on the front and rear surfaces of the semiconductor substrate. Subsequently, a thermal diffusion method was performed on the semiconductor substrate to form a emitter layer by doping boron (B) to the front and rear surfaces of the semiconductor substrate. In the in-line wet etching process, the back surface of the semiconductor substrate was etched by 3.4 μm, and the first unevenness formed on the back surface of the semiconductor substrate was etched to form second rugged irregularities. Thereafter, the back surface of the semiconductor substrate was doped with phosphorus (P) by an ion implantation method and activated heat treatment to form a back surface field layer. The boron silicate glass on the front surface was removed and the semiconductor substrate was cleaned.
반도체 기판의 전면에 반사 방지막을 형성하고, 반도체 기판의 후면에 패시베이션막을 형성하였다. 그리고 에미터층에 전기적으로 연결되는 제1 전극, 후면 전계층에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하여 태양 전지의 제조를 완료하였다.
An antireflection film was formed on the entire surface of the semiconductor substrate, and a passivation film was formed on the rear surface of the semiconductor substrate. The solar cell was completed by forming a first electrode electrically connected to the emitter layer and a second electrode electrically connected to the rear field layer.
실험예에 따라 제조된 태양 전지의 제2 요철의 광학 현미경 사진을 도 6에 나타내고, 실험예에 따라 제조된 태양 전지의 전면 및 후면에서의 반사도를 도 7에 나타내었다. 그리고 실험예에 따라 제조된 태양 전지의 전면 및 후면에서의 평균 반사도(AWR)을 표 1에 나타내었다. 도 7 및 표 1에는 참조로 절삭 손상 식각((saw damage etching, SDE)에 의한 값을 나타내었다. An optical photomicrograph of the second unevenness of the solar cell manufactured according to the experimental example is shown in FIG. 6, and reflectances at the front and rear surfaces of the solar cell manufactured according to the experimental example are shown in FIG. 7. And the average reflectivity (AWR) in the front and rear of the solar cell manufactured according to the experimental example is shown in Table 1. 7 and Table 1 show values due to saw damage etching (SDE) as a reference.
도 6을 참조하면, 실험예에 따라 제조된 태양 전지의 제2 요철은 둥글게 뭉쳐진 부분이 길게 이어지는 유충 형상이 불규칠하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the second unevenness of the solar cell manufactured according to the experimental example is irregularly distributed in the shape of the larva with a long rounded portion.
도 7 및 표 1을 참조하면, 반도체 기판의 후면에서의 반사도 및 평균 반사도가 일반적인 절삭 손상 식각에 의한 반사도 및 평균 반사도보다 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 반도체 기판의 후면에도 일정한 요철이 형성되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도 7을 참조하면, 가시광 영역에서의 반사도가, 피라미드 형상의 제1 요철이 형성된 반도체 기판의 전면에서 유충 형상의 제2 요철이 형성된 반도체 기판의 후면에서보다 전반적으로 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 표 1을 참조하면, 반도체 기판의 전면에서의 평균 반사도가 16.3% 매우 낮은 수준이며, 반도체 기판의 후면에서의 평균 반사도가 30.4%로 반도체 기판의 전면보다 높은 수준임을 알 수 있다. Referring to FIG. 7 and Table 1, it can be seen that the reflectivity and the average reflectivity at the rear surface of the semiconductor substrate are lower than the reflectivity and average reflectivity due to general cutting damage etching. That is, it can be seen that constant irregularities are formed on the rear surface of the semiconductor substrate. Referring to FIG. 7, it can be seen that the reflectivity in the visible light region is generally lower than that of the back surface of the semiconductor substrate on which the larva-shaped second unevenness is formed on the front surface of the semiconductor substrate on which the first unevenness of the pyramid shape is formed. In addition, referring to Table 1, it can be seen that the average reflectivity at the front surface of the semiconductor substrate is very low at 16.3%, and the average reflectivity at the rear surface of the semiconductor substrate is 30.4%, which is higher than the front surface of the semiconductor substrate.
이와 같이 실험예에서는 반도체 기판의 전면에는 피라미드 형상의 제1 요철을 형성하여 전면의 반사도를 크게 낮출 수 있으며, 기판의 후면에서는 제1 요철과 다른 형상의 제2 요철이 형성되어 반사도는 상대적으로 높으나 표면적을 줄일 수 있음을 알 수 있다. As described above, in the experimental example, the first surface of the semiconductor substrate is formed with pyramid-shaped first unevenness, and the reflectivity of the front surface is greatly reduced. It can be seen that the surface area can be reduced.
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. Features, structures, effects and the like according to the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and the present invention is not 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
102: 제1 요철
104: 제2 요철
10: 반도체 기판
20: 에미터층
30: 후면 전계층
210: 제1 장비
310: 자동 이송 부재
320: 프레임
330: 식각 용액
410: 제2 장비 100: Solar cell
102: first unevenness
104: second unevenness
10: semiconductor substrate
20: emitter layer
30: rear electric layer
210: first equipment
310: automatic transfer member
320: frame
330: etching solution
410: second equipment
Claims (20)
상기 반도체 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 식각하여 제1 요철을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 에미터층을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판의 상기 제2 면을 식각하여 상기 제2 면에서 상기 에미터층을 제거하면서 상기 제1 요철과 다른 형상의 제2 요철을 형성하는 단계; 및
상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 후면 전계층을 형성하는 단계
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. Preparing a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to each other, the semiconductor substrate including a first conductive dopant;
Etching the first and second surfaces of the semiconductor substrate to form first unevenness;
Forming an emitter layer by doping a second conductive dopant to the first surface and the second surface of the semiconductor substrate;
Etching the second surface of the semiconductor substrate to form second unevenness having a shape different from the first unevenness while removing the emitter layer from the second surface; And
Doping a second conductive dopant on the second surface of the semiconductor substrate to form a backside electric field layer
Wherein the method comprises the steps of:
상기 제2 요철은 적어도 일부가 라운드진 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
The second unevenness is at least partially rounded solar cell manufacturing method.
상기 제2 요철은 상기 제2 면 상에 불규칙하게 분포하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 2,
The second unevenness is a method of manufacturing a solar cell irregularly distributed on the second surface.
상기 제1 요철은 각진 부분을 포함하고,
상기 제2 요철을 형성하는 단계에서는, 상기 제2 면의 상기 제1 요철의 각진 부분이 식각되어 라운드진 형상을 가지는 상기 제2 요철이 형성되는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 2,
The first unevenness includes an angled portion,
In the forming of the second unevenness, the angular portion of the first unevenness of the second surface is etched to form the second unevenness having a rounded shape.
상기 제1 요철은 피라미드 형상을 포함하고,
상기 제2 요철은 유충(wormlike) 형상을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 2,
The first unevenness has a pyramid shape,
The second unevenness is a manufacturing method of a solar cell comprising a worm-like (wormlike) shape.
상기 제2 요철을 형성하는 단계에서는 상기 반도체 기판의 상기 측면을 함께 식각하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
The forming of the second unevenness is a method of manufacturing a solar cell to etch the side surface of the semiconductor substrate together.
상기 제2 요철을 형성하는 단계에서는 상기 반도체 기판의 상기 제2 면을 2~4㎛의 두께만큼 식각하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
The forming of the second unevenness is a method of manufacturing a solar cell to etch the second surface of the semiconductor substrate by a thickness of 2 ~ 4㎛.
상기 제2 요철을 형성하는 단계는 습식 식각 방법에 의해 수행되는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
Forming the second unevenness is a method of manufacturing a solar cell is performed by a wet etching method.
상기 제1 요철을 형성하는 단계에서는, 알칼리 용액을 이용한 습식 식각 방법에 의해 수행되고,
상기 제2 요철을 형성하는 단계에서는, 산성 용액을 이용한 습식 식각 방법에 의해 수행되는 태양 전지의 제조 방법. 9. The method of claim 8,
In the step of forming the first unevenness, it is performed by a wet etching method using an alkaline solution,
In the step of forming the second unevenness, a method of manufacturing a solar cell performed by a wet etching method using an acidic solution.
상기 제2 요철을 형성하는 단계는, 상기 에미터층을 형성하는 단계와 상기 후면 전계층을 형성하는 단계 사이에서의 인라인(inline) 공정에 의해 수행되는 태양 전지의 제조 방법.The method of claim 1,
The forming of the second unevenness may be performed by an inline process between forming the emitter layer and forming the back field layer.
상기 에미터층을 형성하는 단계가 수행되는 장비와 상기 후면 전계층을 형성하는 단계가 수행되는 장비 사이에, 식각 용액을 수용하며 자동 이송 부재가 위치하는 프레임이 위치하고,
상기 제2 요철을 형성하는 단계는 상기 반도체 기판의 상기 제2 면이 상기 자동 이송 부재 쪽에 위치한 상태로 상기 자동 이송 부재 상에서 이동하면서 수행되는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
Between the equipment in which the step of forming the emitter layer is performed and the equipment in which the step of forming the back field layer is performed, a frame containing an etching solution and an automatic transport member is located,
The forming of the second unevenness is performed while moving on the automatic transfer member with the second surface of the semiconductor substrate located on the automatic transfer member side.
상기 자동 이송 부재는 복수의 롤을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
The automatic transfer member includes a plurality of rolls manufacturing method of a solar cell.
상기 에미터층을 형성하는 단계는 열확산 방법에 의하여 수행되고,
상기 후면 전계층을 형성하는 단계는 이온 주입법에 의하여 수행되는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
Forming the emitter layer is performed by a thermal diffusion method,
Forming the back field layer is a solar cell manufacturing method performed by the ion implantation method.
상기 제1 도전형 도펀트가 n형 도펀트를 포함하며,
상기 제2 도전형 도펀트가 p형 도펀트를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
The first conductivity type dopant comprises an n type dopant,
The second conductive type dopant comprises a p-type dopant.
상기 후면 전계층을 형성하는 단계 이후에,
상기 반도체 기판의 상기 제1 면의 불순물을 제거하고 상기 제2 면을 세정하는 단계
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
After forming the back field layer,
Removing impurities of the first surface of the semiconductor substrate and cleaning the second surface
Wherein the method comprises the steps of:
상기 후면 전계층을 형성하는 단계 이후에,
상기 반도체 기판의 상기 제1 면에 반사 방지막을 형성하고 상기 제2 면에 패시베이션 막을 형성하는 단계; 및
상기 반도체 기판에 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 1,
After forming the back field layer,
Forming an anti-reflection film on the first surface of the semiconductor substrate and forming a passivation film on the second surface; And
Forming an electrode on the semiconductor substrate
Wherein the method comprises the steps of:
상기 반도체 기판의 상기 제1 면에 형성되며, 제2 도전형 도펀트를 포함하는 에미터층;
상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 형성되며, 제1 도전형 도펀트를 포함하는 후면 전계층;
상기 에미터층에 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
상기 후면 전계층에 전기적으로 연결되는 제2 전극
을 포함하고,
상기 반도체 기판의 상기 제1 면에 각진 부분을 포함하는 제1 요철이 형성되고,
상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 상기 제1 요철과 다른 형상을 가지도록 라운드진 형상을 가지는 제2 요철이 형성되는 태양 전지. A semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to each other and including a first conductivity type dopant;
An emitter layer formed on the first surface of the semiconductor substrate and including a second conductivity type dopant;
A backside field layer formed on the second surface of the semiconductor substrate and including a first conductivity type dopant;
A first electrode electrically connected to the emitter layer; And
And a second electrode electrically connected to the rear front layer
/ RTI >
First unevenness including an angled portion is formed on the first surface of the semiconductor substrate,
And a second unevenness having a rounded shape to have a shape different from the first unevenness on the second surface of the semiconductor substrate.
상기 제1 요철은 피라미드 형상을 포함하고,
상기 제2 요철은 유충(wormlike) 형상을 포함하는 태양 전지. 18. The method of claim 17,
The first unevenness has a pyramid shape,
The second unevenness is a solar cell comprising a wormlike shape.
상기 제2 요철은 상기 제2 면 상에 불규칙하게 분포하는 태양 전지. 18. The method of claim 17,
The second unevenness is irregularly distributed on the second surface solar cell.
상기 제1 면의 반사도가 상기 제2 면의 반사도보다 낮은 태양 전지. 18. The method of claim 17,
The solar cell of which the reflectivity of the first surface is lower than that of the second surface.
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2012
- 2012-03-13 KR KR1020120025702A patent/KR20130104309A/en active Search and Examination
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