KR20130130492A - 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도핑 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 공정; 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정; 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 반사 방지층을 형성하는 공정; 상기 반사 방지층을 관통하여 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 도핑 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치에 관한 것이다.
태양 전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양 전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양 전지는 P(Positive)형 반도체와 N(Negative)형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양 전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(Hole)과 전자(Electron)가 발생하고, 이때, PN 접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체 쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.
이와 같은 태양 전지는 박막형 태양 전지와 기판형 태양 전지로 구분할 수 있다.
상기 박막형 태양 전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양 전지를 제조한 것이고, 상기 기판형 태양 전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양 전지를 제조한 것이다.
상기 기판형 태양 전지는 상기 박막형 태양 전지에 비하여 두께가 두껍고 고가의 재료를 이용해야 하는 단점이 있지만, 전지 효율이 우수한 장점이 있다.
이하에서는 도면을 참조로 종래의 기판형 태양 전지에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 기판형 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 기판형 태양 전지는 P형 반도체 기판(10), N형 반도체층(20), 반사 방지층(30), P+형 반도체층(40), 전면 전극(50), 및 후면 전극(60)으로 이루어진다.
상기 P형 반도체 기판(10) 및 그 상면에 형성된 N형 반도체층(20)은 태양 전지의 PN 접합 구조를 이루는 것으로서, 상기 P형 반도체 기판(10) 및 N형 반도체층(20)의 상면은 요철 구조로 형성되어 태양광이 태양 전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 구성된다.
상기 반사 방지층(30)은 입사광의 반사를 최소화시키는 역할을 함과 더불어 N형 반도체층(20)에서 형성된 전자가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 P+형 반도체층(40)은 상기 P형 반도체 기판(10)의 하면에 형성되어 태양광에 의해서 형성된 전자가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 전면 전극(50)은 상기 반사 방지층(30)의 상부에서부터 상기 N형 반도체층(20)까지 연장 형성되고, 상기 후면 전극(60)은 상기 P+형 반도체층(40)의 하면에 형성된다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 종래의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, P형 반도체 기판(10a)을 준비한 후, P형 반도체 기판(10a)의 상면을 요철 구조로 식각한다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 P형 반도체 기판(10a)에 N형 도펀트를 도핑시켜 상기 P형 반도체 기판(10a)에 N형 반도체층(20a)을 형성한다.
이 도핑 공정은 상기 P형 반도체 기판(10a)을 대략 800℃ 이상의 고온의 확산로에 안치시킨 상태에서 POCl3, PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하여 N형 도펀트를 상기 P형 반도체 기판(10a)의 표면으로 확산시키는 공정으로 이루어진다.
한편, 이와 같은 고온 확산 공정은 800℃ 이상의 고온에서 수행되기 때문에 P형 반도체 기판(10a)의 표면에 PSG(Phosphor-Silicate Glass)와 같은 부산물이 형성될 수 있다. 상기 PSG는 태양 전지에서 전류를 차폐시키는 문제를 야기하기 때문에 태양 전지의 효율을 높이기 위해서 식각 용액 등을 이용하여 상기 PSG를 제거한다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 P형 반도체 기판(10a)의 측부 및 하부에 형성된 N형 반도체층(20a)을 제거하여, 상기 P형 반도체 기판(10a)의 상부에만 N형 반도체층(20a)을 형성한다. 따라서, P형 반도체 기판(10) 및 그 상면에 형성된 N형 반도체층(20)으로 이루어진 PN 접합층이 형성된다.
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 N형 반도체층(20) 상면에 반사 방지층(30)을 형성한다.
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 반사 방지층(30) 상면에 전면 전극(50)을 형성하고, 상기 P형 반도체 기판(10)의 하면에 후면 전극(60)을 형성한다.
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리 공정을 수행하여 도 1과 같은 기판형 태양 전지를 완성한다. 이와 같이, 고온의 열처리 공정을 수행하면, 상기 전면 전극(50)을 구성하는 금속물질이 상기 반사 방지층(30)을 뚫고 상기 N형 반도체층(20)까지 침투하게 되어 전면 전극(50)이 N형 반도체층(20)과 전기적으로 연결되게 된다. 또한, 상기 후면 전극(60)을 구성하는 금속물질이 상기 P형 반도체 기판(10)으로 침투하게 되어 상기 P형 반도체 기판(10)의 하부에 P+형 반도체층(40)이 형성되게 된다.
이상과 같은 종래의 기판형 태양 전지는 PN 접합 공정을 위해 전술한 고온 확산 공정을 이용하기 때문에 진공 및 고온 장비를 사용하므로 도핑 공정이 복잡하고 공정 시간이 길어 생산성이 저하되며, 다량의 도펀트 가스를 사용하므로 생산 비용이 증가하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도핑 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명의 반도체 기판과 전극의 접촉 저항을 최소화하여 효율을 향상시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 공정; 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정; 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 반사 방지층을 형성하는 공정; 상기 반사 방지층을 관통하여 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정은 상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 도펀트 물질을 선택적으로 형성하는 공정; 및 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 도펀트 물질을 선택적으로 형성하는 공정은 상기 반도체 기판의 소정 영역에 중첩되는 개구부를 가지는 마스크를 상기 반도체 기판 상에 배치하는 공정; 및 상기 마스크의 개구부에 중첩되는 상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 상기 도펀트 물질을 코팅하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정은 상기 반도체 기판의 상면 전체에 도펀트 물질을 형성하는 공정; 및 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각의 폭은 10㎛ ~ 1㎜ 범위일 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 공정; 상기 반도체 기판의 상면 전체에 도펀트 물질을 형성하는 공정; 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 도펀트를 상기 반도체 기판의 상면 전체 영역에 도핑시켜 상기 반도체 기판의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정; 상기 제 1 도핑 영역 상에 반사 방지층을 형성하는 공정; 상기 반사 방지층을 관통하여 소정 간격으로 상기 제 1 도핑 영역에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 플라즈마는 점 형태 또는 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사될 수 있다.
상기 기판형 태양 전지의 제조 방법은 열처리 공정을 수행하여 상기 후면 전극의 물질을 상기 반도체 기판의 하면으로 침투시켜 제 2 도핑 영역을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지며, 상기 후면 전극은 상기 제 2 도핑 영역을 통해 상기 반도체 기판에 접속된다.
상기 제 1 도핑 영역은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 도펀트 물질은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 형성될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 방법은 반도체 기판의 상면에 도펀트 물질을 형성하는 공정(A); 및 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 도펀트를 상기 반도체 기판에 도핑시켜 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 도펀트 물질은 상기 반도체 기판의 상면에 소정 간격으로 이격되도록 형성되거나, 상기 반도체 기판의 상면 전체에 형성될 수 있다. 이때, 상기 도펀트 물질은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 도핑 공정은 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 복수의 도핑 영역을 형성할 수 있다.
상기 플라즈마 도핑 공정은 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 전체 영역에 도핑시켜 도핑 영역을 형성할 수 있다.
상기 도핑 영역은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 소정 영역마다 선택적으로 도핑되어 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역; 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 형성된 반사 방지층; 상기 반사 방지층 상에 형성되어 상기 반사 방지층을 관통해 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속된 복수의 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 후면에 형성되어 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성되고, 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각의 폭은 10㎛ ~ 1㎜ 범위일 수 있다.
상기 반도체 기판의 상면은 상기 복수의 제 1 도핑 영역과 상기 복수의 제 1 도핑 영역 사이사이의 비도핑 영역으로 이루어질 수 있다.
상기 기판형 태양 전지는 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 제 2 도핑 영역을 더 포함하여 구성되고, 상기 후면 전극은 상기 제 2 도핑 영역을 통해 상기 반도체 기판에 접속될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도핑 영역을 선택적으로 형성하는 플라즈마 도핑 부재; 상기 플라즈마 도핑 부재에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 플라즈마 도핑 부재에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 이송 수단을 접지시키는 가스 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플라즈마 도핑 부재는 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 금속관; 및 상기 금속관의 하부를 감싸는 절연관을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 금속관은 상기 불활성 가스가 공급되는 가스 공급구와 상기 플라즈마가 분사되는 가스 배출구를 가지도록 금속 재질로 형성되어 상기 전원 공급부에 접속된 몸체를 포함하여 구성되고, 상기 가스 배출구는 상기 가스 공급구보다 상대적으로 작은 직경을 갖는다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각을 통해 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판에 도펀트를 도핑시켜 상기 반도체 기판에 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 모듈; 상기 플라즈마 도핑 모듈에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 플라즈마 도핑 모듈에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 이송 수단을 접지시키는 가스 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플라즈마 도핑 모듈은 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임; 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 홀을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플라즈마 전극 프레임은 상기 절연 프레임의 하부에 결합되어 상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 연통되는 복수의 플라즈마 분사 홀을 가지는 전극 플레이트; 상기 복수의 플라즈마 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플라즈마는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 상기 도펀트 물질에 분사될 수 있다.
상기 플라즈마는 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사될 수 있다. 이 경우, 상기 플라즈마 도핑 모듈은 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 라인 빔 형태의 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임; 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 슬릿을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플라즈마 전극 프레임은 상기 절연 프레임의 하부에 결합되어 상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 연통되는 복수의 플라즈마 분사 슬릿을 가지는 전극 플레이트; 상기 복수의 플라즈마 분사 슬릿 각각에 연통되도록 상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판형 태양 전지 및 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 반도체 기판의 소정 영역마다 선택적으로 형성되는 제 1 도핑 영역이 반도체 기판의 소정 영역과 선택적으로 PN 접합을 형성함으로써 반도체 기판과 전극 간의 접촉 저항이 최소화되고, 이로 인해 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법 및 도핑 방법은 반도체 기판에 도펀트 물질을 형성한 후, 도펀트 물질의 소정 영역에 플라즈마를 분사하여 반도체 기판에 PN 접합되는 제 1 도핑 영역을 형성함으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정의 단순화 및 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 도핑 깊이 및 농도 등을 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가, 반도체 기판과 전극 간의 접촉 저항을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기판형 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 종래의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5j는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6g는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7c에 도시된 상압 플라즈마 도핑 공정의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 상압 플라즈마 분사 부재의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11에 도시된 절연 프레임을 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 상압 플라즈마 도핑 모듈의 플라즈마 전극 프레임과 복수의 절연 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 종래의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5j는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6g는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7c에 도시된 상압 플라즈마 도핑 공정의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 상압 플라즈마 분사 부재의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11에 도시된 절연 프레임을 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 상압 플라즈마 도핑 모듈의 플라즈마 전극 프레임과 복수의 절연 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지(100)는 반도체 기판(110), 복수의 제 1 도핑 영역(120), 반사 방지층(130), 제 2 도핑 영역(140), 복수의 전면 전극(150), 및 후면 전극(160)을 포함하여 구성된다.
반도체 기판(110)은 제 1 극성(예를 들어, P형)의 실리콘 기판 또는 제 1 극성과 반대인 제 2 극성(예를 들어, N형)의 실리콘 기판이 될 수 있다.
상기 실리콘 기판으로는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘을 이용할 수 있는데, 단결정 실리콘은 순도가 높고 결정 결함 밀도가 낮기 때문에 태양 전지의 효율이 높으나 가격이 너무 높아 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 다결정 실리콘은 상대적으로 효율은 떨어지지만 저가의 재료와 공정을 이용하기 때문에 생산비가 적게 들어 대량 생산에 적합하다.
상기 반도체 기판(110)의 상면은 요철 구조로 형성되어 태양광이 태양 전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 구성된다. 이러한 반도체 기판(110)의 상면에 형성되는 요철 구조는 식각 공정, 예를 들어 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching)에 의해 형성될 수 있다.
복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 반도체 기판(110)의 소정 영역마다 선택적으로 도핑되는 제 1 도펀트에 의해 형성되어 반도체 기판(100)의 소정 영역과 PN 접합을 형성한다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우 제 1 도펀트는 인산 등의 P 원소를 함유하는 N형 도펀트가 될 수 있다. 다른 예로서, 반도체 기판(110)이 N형 반도체로 이루어진 경우 제 1 도펀트는 붕산 등의 B 원소를 함유하는 P형 도펀트가 될 수 있다.
복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 제 1 도펀트 물질을 반도체 기판(110)의 소정 영역에 코팅하는 코팅 공정, 및 상압 분위기에서 제 1 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 소정 깊이로 도핑하는 상압 플라즈마 도핑 공정에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(110)의 상면은 제 1 도펀트에 의해 도핑된 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 제 1 도펀트가 도핑되지 않는 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이(또는 주위)의 비도핑 영역으로 이루어진다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 0.01㎛ 이하일 경우에는 반도체 기판(110)과 제 1 도핑 영역(120) 간의 PN 접합이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 1mm 이상일 경우에는 제 1 도펀트 물질의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 PN 접합의 형성 및 제 1 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 폭(또는 크기)은 10㎛ ~ 1㎜ 범위로 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 폭이 10㎛ 이하일 경우에는 상압 플라즈마 도핑 공정시 플라즈마 분사하는 플라즈마 분사 노즐의 제작에 어려움이 있다. 또한, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 폭이 1㎜ 이상일 경우에는 대형의 플라즈마 분사 노즐을 사용해야 하고, 플라즈마 분사를 위해 높은 플라즈마 전원을 사용해야만 한다.
반사 방지층(130)은 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 형성된다. 이때, 반사 방지층(130)은 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 요철 구조에 대응되는 요철 구조를 가지도록 형성된다. 반사 방지층(130)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지층(130)은 입사되는 태양 광의 반사를 최소화시키는 역할을 한다.
제 2 도핑 영역(140)은 반도체 기판(110)의 하면에 도핑되는 제 2 도펀트에 의해 형성된다. 즉, 제 2 도핑 영역(140)은 열처리 공정에 의해 후면 전극(160)을 형성하는 후면 전극 물질에 포함된 제 2 도펀트가 반도체 기판(110)의 하면에서부터 소정 깊이로 침투되는 것에 의해 형성된다. 예를 들어, 상기 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제 2 도핑 영역(140)은 P+형 반도체로 이루어지게 된다. 이러한 제 2 도핑 영역(140)은 태양 광에 의해서 형성된 전자가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다.
복수의 전면 전극(150) 각각은 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 형성되어 반사 방지층(130)을 관통해 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 전기적으로 접속된다. 즉, 복수의 전면 전극(150) 각각은 열처리 공정에 의해 전면 전극 물질이 반사 방지층(130)을 관통해 제 1 도핑 영역(120)까지 침투함으로써 제 1 도핑 영역(120)에 전기적으로 접속된다. 이러한 상기 복수의 전면 전극(150) 각각은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn와 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다.
후면 전극(160)은 반도체 기판(110)의 하면에 형성되어 제 2 도핑 영역(140)에 전기적으로 접속된다. 이러한 상기 후면 전극(160)은 제 2 도핑 영역(140)을 형성하기 위한 제 2 도펀트로 기능할 수 있는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 후면 전극(160)은 Al, Al+Ag, Al+Mo, Al+Ni, Al+Cu, Al+Mg, Al+Mn, Al+Zn 등과 같은 금속물질을 들 수 있다. 한편, 전술한 후면 전극(160)은 반도체 기판(110)의 하면에 일정한 간격으로 가지도록 복수 패턴으로 형성될 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지는 반도체 기판(110)의 소정 영역마다 선택적으로 형성되는 제 1 도핑 영역(120)이 반도체 기판(110)의 소정 영역과 선택적으로 PN 접합을 형성함으로써 반도체 기판(110)과 전극(150) 간의 접촉 저항이 최소화되고, 이로 인해 효율이 향상될 수 있다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다.
반도체 기판(110)은 제 1 극성(예를 들어, P형)의 실리콘 기판 또는 제 1 극성과 반대인 제 2 극성(예를 들어, N형)의 실리콘 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조는 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching) 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 반응성 이온 에칭 공정을 이용할 경우에는 Cl2, SF6, NF3, HBr, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 주 가스로 이용하고, Ar, O2, N2, He, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 첨가 가스로 이용할 수 있다.
이와 같이, 반응성 이온 에칭 공정을 이용하여 반도체 기판(110)의 일면을 식각하게 되면, 고압의 플라즈마로 인해서 반도체 기판(110)의 상면에 SiOx와 같은 반응 부산물(미도시)이 잔존할 수 있다. 이에 따라, 요철 구조를 형성하는 반응성 이온 에칭 공정 이후에 반도체 기판(110)의 상면에 잔존하는 반응 부산물 등을 제거하는 반응물 제거 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 반응물 제거 공정은 전술한 반응성 이온 에칭 공정을 이용하되, 산소를 포함하지 않는 반응 가스를 사용할 수 있다.
전술한 요철 구조를 형성하는 공정과 반응물 제거 공정은 동일한 장비 내에서 연속 공정을 수행할 수 있으며, 그에 따라, 실질적으로 공정 추가나 공정 장비 추가가 발생하지 않게 된다. 한편, 전술한 요철 구조를 형성하는 공정에서 공정 조건이 최적화되어 전술한 반응 부산물이 생성되지 않을 경우에는 전술한 반응물 제거 공정은 생략될 수 있다.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 소정 간격으로 이격된 복수의 개구부(121o)를 가지는 마스크(121)를 반도체 기판(110) 상에 정렬하여 배치한다. 이때, 마스크(121)는 금속 물질 또는 유기 계열의 물질로 이루어질 수 있다.
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 마스크(121)의 개구부(121o) 각각에 중첩되는 반도체 기판(110)의 소정 영역 상에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 이때, 제 1 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 공정 또는 스핀 코팅 공정에 의해 코팅될 수 있다. 한편, 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한 후, 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)을 건조하는 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.
제 1 도펀트 물질(123)은 제 1 도펀트, 예를 들어, 인산 등의 P 원소 또는 붕산 등과 같은 B 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 이때, 상기 제 1 도펀트 물질(123)에 함유하는 제 1 도펀트의 함유량은 0.1% ~ 90% 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 인산 등의 P 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 반면, 반도체 기판(110)이 N형 반도체로 이루어진 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 붕산 등과 같은 B 원소 등의 제 1 도펀트를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다.
제 1 도펀트 물질(123)이 액상 물질일 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 전술한 에어로졸(Aerosol) 코팅 방식 또는 스핀 코팅 방식에 따라 코팅될 수 있다. 반면, 제 1 도펀트 물질(123)이 분말 물질일 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 유기 용액(Solution)과 함께 분사 방식으로 코팅될 수 있다.
상기 제 1 도펀트 물질(123)은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 코팅될 수 있다. 즉, 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 반도체 기판(110)의 상면에서부터 침투되어 전술한 제 1 도펀트의 도핑 깊이에 영향을 미친다. 이에 따라, 제 1 도펀트 물질(123)이 0.1㎛ 이하의 두께로 형성될 경우에는 제 1 도펀트가 반도체 기판(110)으로 침투되지 않거나 침투 깊이가 매우 얕을 수 있다. 또한, 제 1 도펀트 물질(123)이 1mm 이상의 두께로 형성될 경우에는 제 1 도펀트 물질(123)의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 제 1 도펀트의 침투 깊이 및 제 1 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께를 가지도록 코팅되는 것이 바람직하다.
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 소정 간격으로 설치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 제 1 도펀트 물질(123)의 소정 영역마다 플라즈마(P)를 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성한다. 즉, 제 1 도펀트 물질(123)에 함유된 제 1 도펀트는 분사되는 플라즈마(P)의 열, 이온, 및 불활성 가스의 유속 등에 의해 반도체 기판(110)의 표면에 침투하여 반도체 기판(110)의 소정 영역에 소정 깊이로 도핑된다. 이에 따라, 상기 제 1 도핑 영역(120)은 반도체 기판(110)의 소정 영역과 PN 접합을 형성한다.
상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 0.01㎛ 이하일 경우에는 반도체 기판(110)과 제 1 도핑 영역(120) 간의 PN 접합이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 1mm 이상일 경우에는 제 1 도펀트 물질의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 PN 접합의 형성 및 제 1 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 상압 플라즈마 분사 부재(125)는 얇은 금속관에 주입되는 불활성 가스와 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마(P)를 제 1 도펀트 물질(123)에 분사한다. 이때, 불활성 기체는 Ar, He, H2, N2 등이 될 수 있으며, 플라즈마 전원은 LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), 또는 HF(High Frequency) 전력이 될 수 있다. 예를 들어, LF 전력은 3㎑ ~ 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ ~ 3㎒ 범위의 주파수를 가지며, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.
상기 상압 플라즈마 분사 부재(125)는 반도체 기판(110)에 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)로부터 1mm ~ 10mm 범위의 거리(또는 간격)로 이격되는 것이 바람직하다.
플라즈마(P)는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 제 1 도펀트 물질(123)에 분사될 수 있다. 이때, 플라즈마(P)가 50㎛ 이하의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 플라즈마(P)의 길이가 짧기 때문에 플라즈마(P)에 의한 제 1 도펀트 물질(123)의 도핑이 미미할 수 있고, 플라즈마(P)가 2mm 이상의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 분사되는 플라즈마(P)의 퍼짐이 발생할 수 있다.
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 배치된 마스크(121)를 제거함과 아울러, 반도체 기판(110)의 소정 영역에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다. 이에 따라, 반도체 기판(110)의 상면에는 소정 간격을 가지도록 제 1 도펀트가 선택적으로 도핑된 복수의 제 1 도핑 영역(120), 및 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이(또는 주변)에 제 1 도펀트가 도핑되지 않는 비도핑 영역이 마련된다.
다음, 도 4f에서 알 수 있듯이, 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이의 비도핑 영역을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 반사 방지층(130)을 형성된다.
상기 반사 방지층(130)은 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 통해 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지층(130)은 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 요철 구조에 대응되는 요철 구조를 가지도록 형성된다.
다음, 도 4g에서 알 수 있듯이, 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(150a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다.
상기 전면 전극 물질(150a)을 먼저 형성한 후, 상기 후면 전극 물질(160a)을 형성할 수도 있고, 상기 후면 전극 물질(160a)을 먼저 형성한 후, 상기 전면 전극 물질(150a)을 형성할 수도 있다.
상기 전면 전극 물질(150a)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn와 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다.
상기 후면 전극 물질(160a)은 제 1 도펀트의 극성과 반대되는 극성을 가지는 제 2 도펀트로 기능할 수 있는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 후면 전극 물질(160a)은 Al, Al+Ag, Al+Mo, Al+Ni, Al+Cu, Al+Mg, Al+Mn, Al+Zn 등과 같은 금속물질을 들 수 있다. 한편, 전술한 후면 전극 물질(160a)은 반도체 기판(110)의 하면에 일정한 간격으로 가지도록 소정의 복수 패턴으로 형성될 수도 있다.
상기 전면 전극 물질(150a) 및 후면 전극 물질(160a)은 프린팅 공정 또는 마스크를 이용한 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다. 이때, 프린팅 공정의 경우 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing) 또는 미세접촉 프린팅(Microcontact Printing) 등이 될 수 있다.
다음, 도 4h에서 알 수 있듯이, 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(150), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.
상기 열처리 공정, 예를 들어 850℃ 이상의 온도로 열처리 공정을 수행하면, 상기 전면 전극 물질(150a)이 상기 반사 방지층(130)을 관통해 복수의 제 1 도핑 영역(120)까지 침투하여 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 전기적으로 접속되는 복수의 전면 전극(150)이 형성된다.
또한, 850℃ 이상의 온도로 열처리 공정을 수행하면, 상기 후면 전극 물질(160a)에 포함된 제 2 도펀트가 반도체 기판(110)의 하면에서부터 소정 깊이로 침투하여 제 2 도핑 영역(130)이 형성된다. 예를 들어, 상기 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제 2 도핑 영역(140)은 P+형 반도체로 이루어지게 된다. 따라서, 최종적으로 후면 전극(600)은 제 2 도핑 영역(130)을 통해 반도체 기판(110)에 전기적으로 접속된다.
한편, 상기 후면 전극 물질(160a)로서 제 2 도펀트로 기능할 수 없는 물질로 이루어지는 경우에는, 제 2 도펀트를 함유하는 제 2 도펀트 함유 가스를 이용한 플라즈마 이온 도핑 공정을 통해 제 2 도핑 영역(140)을 형성한 후, 제 2 도핑 영역(140)의 하면에 후면 전극(160)을 형성하게 된다. 이와 같이, 제 2 도핑 영역(140)을 먼저 형성한 후, 후면 전극(160)을 형성하는 경우에는, 상기 전면 전극(150)은 후면 전극(160)과 동시에 형성하지 않고, 후면 전극(1600)의 형성 공정 이전 또는 이후에 형성할 수 있다.
이상과 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판(110)에 도펀트 물질을 형성한 후, 도펀트 물질의 소정 영역에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 반도체 기판(110)의 소정 영역에 선택적으로 PN 접합되는 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성함으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정을 단순화할 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 제 1 도핑 영역(120)의 도핑 깊이 및 도핑 농도 등을 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 선택적인 상압 플라즈마 도핑 공정을 이용해 반도체 기판(110)의 소정 영역마다 선택적으로 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역(120)을 선택적으로 형성함으로써 반도체 기판(110)과 전극(150) 간의 접촉 저항을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5a 내지 도 5j는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4a에서와 같이 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다. 상기 요철 구조를 형성하는 공정은 전술한 실시 예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 고온 열처리 공정 또는 급속 열처리 공정을 수행하여 반도체 기판(110)을 소정 온도로 예열한다. 이때, 상기 반도체 기판(110)의 예열 공정은 반도체 기판(110)의 온도를 전술한 상압 플라즈마 도핑 공정에 적합한 온도로 예열함으로써 후술될 상압 플라즈마 도핑 공정시 반도체 기판(110)의 표면으로 침투하여 도핑되는 도펀트의 원자와 반도체 기판(110)의 실리콘 원자의 재배열 및/또는 결정 재배열을 용이하게 한다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 소정 간격으로 이격된 복수의 개구부(121o)를 가지는 마스크(121)를 가열된 반도체 기판(110) 상에 정렬하여 배치한다.
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 마스크(121)의 개구부(121o) 각각에 중첩되는 가열된 반도체 기판(110)의 소정 영역 상에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 상기 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 공정은 전술한 실시 예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 소정 간격으로 설치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 제 1 도펀트 물질(123)의 소정 영역마다 플라즈마(P)를 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성한다. 상기 제 1 도핑 영역(120)의 형성 공정은 전술한 실시 예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음 도 5f에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 배치된 마스크(121)를 제거한 후, 고온 열처리 공정 또는 급속 열처리 공정을 수행하여 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성하는 제 1 도펀트의 원자를 재배열시킴과 아울러, 반도체 기판(110) 상에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)에 함유된 제 1 도펀트를 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 더 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)의 도펀트 도핑 농도를 증가시킨다.
다음, 도 5g에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110)의 상면에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다.
다음, 도 5h에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4f에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이의 비도핑 영역을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 반사 방지층(130)을 형성된다.
다음, 도 5i에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4g에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(150a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다.
다음, 도 5j에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4h에서와 같이 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(150), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.
도 6a 내지 도 6g는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4a에서와 같이 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상면에 요철 구조를 가지는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 상기 제 1 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 공정, 슬릿 코팅 공정, 스핀 코팅 공정, 또는 프린팅 공정에 의해 코팅될 수 있다. 이때, 프린팅 공정의 경우 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing) 또는 미세접촉 프린팅(Microcontact Printing) 등이 될 수 있다.
한편, 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 공정 이전에, 전술한 도 5b에서와 같이 열처리 공정을 통해 반도체 기판(110)을 가열할 수도 있다. 또한, 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한 후, 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)을 건조하는 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 소정 간격으로 설치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 제 1 도펀트 물질(123)의 소정 영역마다 플라즈마(P)를 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성한다. 상기 제 1 도핑 영역(120)의 형성 공정은 전술한 도 4d와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다. 이에 따라, 반도체 기판(110)의 상면에는 소정 간격을 가지도록 제 1 도펀트가 선택적으로 도핑된 복수의 제 1 도핑 영역(120), 및 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이(또는 주변)에 제 1 도펀트가 도핑되지 않는 비도핑 영역이 마련된다.
다음, 도 6e에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4f에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이의 비도핑 영역을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 반사 방지층(130)을 형성된다.
다음, 도 6f에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4g에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(150a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다.
다음, 도 6g에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4h에서와 같이 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(150), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 7a에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4a에서와 같이 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다.
다음, 도 7b에서 알 수 있듯이, 상면에 요철 구조를 가지는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 상기 제 1 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 공정, 슬릿 코팅 공정, 스핀 코팅 공정, 또는 프린팅 공정에 의해 코팅될 수 있다. 이때, 프린팅 공정의 경우 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing) 또는 미세접촉 프린팅(Microcontact Printing) 등이 될 수 있다.
한편, 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 공정 이전에, 전술한 도 5b에서와 같이 열처리 공정을 통해 반도체 기판(110)을 가열할 수도 있다. 또한, 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한 후, 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)을 건조하는 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.
다음, 도 7c에서 알 수 있듯이, 소정 간격을 가지도록 지그재그 형태로 배치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 가지는 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)을 반도체 기판(110) 상에 배치한다.
이어, 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 제 1 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격을 가지는 점 형태로 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 상면 전체 영역에 침투시켜 반도체 기판(110)의 상면으로부터 소정 깊이를 가지는 제 1 도핑 영역(220)을 형성한다. 즉, 제 1 도펀트 물질(123)에 함유된 제 1 도펀트는 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125) 각각으로부터 분사되는 플라즈마(P)의 열, 이온, 및 불활성 가스의 유속 등에 의해 반도체 기판(110)의 표면 전체에 침투하여 반도체 기판(110)의 상면 전체 영역에 걸쳐 소정 깊이로 도핑된다. 이에 따라, 상기 제 1 도핑 영역(220)은 반도체 기판(110)과 PN 접합을 형성한다. 상기 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125) 각각으로부터 플라즈마(P)를 분사하는 방법은 전술한 도 4d와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 7d에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다.
다음, 도 7e에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4f에서와 같이 제 1 도핑 영역(220) 상에 반사 방지층(130)을 형성된다.
상기 반사 방지층(130)은 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 통해 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지층(130)은 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 요철 구조에 대응되는 요철 구조를 가지도록 형성된다.
다음, 도 7f에서 알 수 있듯이, 제 1 도핑 영역(220)의 소정 영역마다 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(250a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다. 상기 전면 전극 물질(250a)과 후면 전극 물질(160a) 각각의 형성 공정은 전술한 도 4g에 도시된 기판형 태양 전지의 제조 방법과 동일하게 프린팅 공정 또는 마스크를 이용한 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.
다음, 도 7g에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4h에서와 같이 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(250), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.
한편, 전술한 도 7c의 상압 플라즈마 도핑 공정에서는, 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)은 소정 간격을 가지도록 지그재그 형태로 배치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 플라즈마(P)를 제 1 도펀트 물질(123) 상에 점 형태로 분사하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)은 라인 빔(Line Beam) 형태의 플라즈마(LBP)를 분사할 수도 있다. 이를 위해, 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)은 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)를 분사하기 위한 소정 길이의 플라즈마 분사 슬릿(Slit)을 가지는 적어도 하나의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 플라즈마(LBP)가 라인 빔 형태로 분사됨으로써 도펀트를 반도체 기판(110)의 표면 전체에 균일한 깊이(또는 농도)로 침투시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)는 기판 지지 수단(310), 상압 플라즈마 도핑 부재(320), 가스 공급부(330), 및 전원 공급부(340)를 포함하여 구성된다.
기판 지지 수단(310)은 도펀트 물질(123)이 형성된 반도체 기판(110)을 지지하고, 지지된 반도체 기판(110)을 소정 방향으로 이송시킨다. 이러한 상기 기판 지지 수단(310)는 전원 공급부(340)에 전기적으로 접속됨과 아울러 전기적으로 접지 상태를 유지한다.
도펀트 물질(123)은 도펀트, 예를 들어, 인산 등의 P 원소 또는 붕산 등과 같은 B 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 이때, 도펀트 물질(123)에 함유하는 도펀트의 함유량은 0.1% ~ 90% 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 도펀트 물질(123)은 인산 등의 P 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 반면, 반도체 기판(110)이 N형 반도체로 이루어진 경우, 도펀트 물질(123)은 붕산 등과 같은 B 원소 등의 도펀트를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다.
도펀트 물질(123)이 액상 물질일 경우, 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 방식 또는 스핀 코팅 방식에 따라 코팅될 수 있다. 반면, 도펀트 물질(123)이 분말 물질일 경우, 도펀트 물질(123)은 유기 용액(Solution)과 함께 분사 방식으로 코팅될 수 있다.
상기 도펀트 물질(123)은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 코팅될 수 있다. 즉, 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 반도체 기판(110)의 상면에서부터 침투되어 전술한 도펀트의 도핑 깊이에 영향을 미친다. 이에 따라, 도펀트 물질(123)이 0.1㎛ 이하의 두께로 형성될 경우에는 도펀트가 반도체 기판(110)으로 침투되지 않거나 침투 깊이가 매우 얕을 수 있다. 또한, 도펀트 물질(123)이 1mm 이상의 두께로 형성될 경우에는 도펀트 물질(123)의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 도펀트의 침투 깊이 및 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께를 가지도록 코팅되는 것이 바람직하다.
상압 플라즈마 도핑 부재(320)는 가스 공급부(330)로부터 공급되는 불활성 가스와 전원 공급부(340)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123)의 소정 영역에 분사한다. 이를 위해, 상기 상압 플라즈마 분사 부재(125)는 금속관(322), 및 절연관(324)을 포함하여 구성된다.
금속관(322)은 전도성 높은 금속 재질로 형성되는 것으로, 소정 직경을 가지는 몸체, 몸체의 상부에 마련된 가스 공급구, 및 몸체의 하부에 마련된 가스 배출구를 포함하여 구성된다.
상기 몸체의 일측은 급전 케이블(342)을 통해 전원 공급부(340)에 전기적으로 접속된다. 상기 가스 공급구는 가스 공급관(332)에 연통되고, 가스 배출구는 절연관(324)에 삽입된다.
한편, 베르누이(Bernoulli) 정리 또는 벤츄리 효과(Venturi effect)에 따라 가스 공급부(330)로부터 금속관(322)에 공급되는 불활성 가스의 역류 방지 및 불활성 가스의 유속 증가를 위하여, 가스 배출구의 직경은 가스 공급구에 비해 상대적으로 작은 직경을 가지도록 형성된다.
상기의 금속관(322)은 몸체에 공급되는 플라즈마 전원과 가스 공급구로 공급되는 불활성 가스에 따라 플라즈마(P)를 형성하여 가스 배출구를 통해 반도체 기판(110) 상으로 분사한다. 이때, 상기 플라즈마(P)는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 도펀트 물질(123)에 분사될 수 있다. 이때, 플라즈마(P)가 50㎛ 이하의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 플라즈마(P)의 길이가 짧기 때문에 플라즈마(P)에 의한 도펀트 물질(123)의 도핑이 미미할 수 있고, 플라즈마(P)가 2mm 이상의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 분사되는 플라즈마(P)의 퍼짐이 발생할 수 있다.
절연관(324)은 금속관(322)의 하부 및 가스 배출구를 감싸도록 형성된다. 상기 절연관(324)은 세라믹 재질로 이루어진다. 이러한 절연관(324)은 금속관(324)의 가스 배출구로부터 분사되는 플라즈마(P)의 유속을 일정하게 유지시키는 역할도 수행한다. 또한, 절연관(324)은 금속관(322)을 전기적으로 절연함과 아울러 금속관(322)과 반도체 기판(110)의 통전을 방지함으로써 금속관(322)과 반도체 기판(110) 간의 아킹(Arcing)을 방지한다. 이를 위해, 절연관(324)은 반도체 기판(110)에 코팅된 도펀트 물질(123)과 0.1mm ~ 10mm 범위의 거리(또는 간격)(d)로 이격되는 것이 바람직하지만, 금속관(322)에 공급되는 불활성 가스의 유속 및/또는 플라즈마 전원의 크기에 따라 변경될 수도 있다.
가스 공급부(330)는 가스 공급관(332)을 통해 상압 플라즈마 도핑 부재(320)의 금속관(322)에 연결된다. 이러한 가스 공급부(330)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 Ar, He, H2, N2 등의 불활성 가스를 상기 금속관(322)의 가스 공급구에 공급한다.
한편, 가스 공급부(330)는 가스 공급관(332)에 흐르는 불활성 가스를 가열하는 가열 부재(334)를 포함하여 구성될 수 있다.
가열 부재(334)는 가스 공급관(332)을 감싸도록 형성되어 가스 공급관(332)에 흐르는 불활성 가스를 상압 플라즈마 도핑 공정에 적합한 온도로 가열한다.
전원 공급부(340)는 급전 케이블(342)을 통해 상압 플라즈마 도핑 부재(320)의 금속관(322)에 전기적으로 접속된다. 또한, 전원 공급부(340)는 기판 지지 수단(310)에 전기적으로 접속되어 기판 지지 수단(310)을 전기적으로 접지시킨다. 이러한 전원 공급부(340)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 플라즈마 전원을 생성하여 상기 금속관(322)의 몸체에 공급한다.
상기 플라즈마 전원은 LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), 또는 HF(High Frequency) 전력이 될 수 있다. 예를 들어, LF 전력은 3㎑ ~ 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ ~ 3㎒ 범위의 주파수를 가지며, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 소정 두께의 도펀트 물질(123)이 코팅된 반도체 기판(110)을 기판 지지 수단(310)에 로딩한다.
그런 다음, 반도체 기판(110)이 로딩된 기판 지지 수단(310)을 소정 방향으로 이송시키면서, 상압 플라즈마 도핑 부재(320)를 이용해 도펀트 물질(123)의 소정 영역에 플라즈마(P)를 분사한다. 즉, 상압 플라즈마 도핑 부재(320)의 금속관(322)에 불활성 가스와 플라즈마 전원을 공급함으로써 불활성 가스와 플라즈마 전원에 의해 금속관(322) 내부에 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123)의 소정 영역에 분사한다. 이에 따라, 상기 플라즈마(P)는 도펀트 물질(123)에 함유된 도펀트를 반도체 기판(110)의 표면으로부터 소정 깊이로 침투시킴으로써 도펀트에 의해 반도체 기판(110)의 소정 영역에 도핑된 소정의 도핑 영역(120)을 형성한다. 따라서, 상기 소정의 도핑 영역(120)과 이에 인접한 반도체 기판(110)의 소정 영역과 PN 접합을 형성한다. 즉, 상기 소정의 도핑 영역(120)은 상기 도펀트가 도핑되지 않은 반도체 기판(110)의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성한다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)에서는 기판 지지 수단(310)이 소정 방향으로 이송되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상압 플라즈마 도핑 부재(320)를 소정 방향으로 이송시킬 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)는 플라즈마(P)를 분사하는 상압 플라즈마 도핑 부재(320)를 이용하여 반도체 기판(110)의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역(120)을 선택적으로 형성함으로써 반도체 기판(110)과 전극(150) 간의 접촉 저항을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 상압 플라즈마 분사 부재의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 도 11에 도시된 절연 프레임을 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)는 기판 지지 수단(410), 상압 플라즈마 도핑 모듈(420), 가스 공급부(430), 및 전원 공급부(440)를 포함하여 구성된다.
기판 지지 수단(410)은 도펀트 물질(123)이 형성된 반도체 기판(110)을 지지하고, 지지된 반도체 기판(110)을 소정 방향으로 이송시킨다. 이러한 상기 기판 지지 수단(410)는 전원 공급부(440)에 전기적으로 접속됨과 아울러 전기적으로 접지 상태를 유지한다.
상기 반도체 기판(110)에는 도펀트 물질(123)이 소정 두께로 코팅되어 있다. 상기 도펀트 물질(123)은 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
상압 플라즈마 도핑 모듈(420)은 가스 공급부(430)로부터 공급되는 불활성 가스와 전원 공급부(440)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격을 가지는 점 형태로 분사한다. 이를 위해, 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)은 플라즈마 분사 프레임(422), 복수의 절연 프레임(424), 및 가스 분배 프레임(426)을 포함하여 구성된다.
플라즈마 분사 프레임(422)은 전극 플레이트(422a), 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b), 및 복수의 절연관(422c)을 포함하여 구성된다.
전극 플레이트(422a)는 평판 형태로 형성되어 급전 케이블(442)을 통해 전원 공급부(440)에 전기적으로 접속되어 전원 공급부(440)로부터 플라즈마 전원을 공급받는다.
복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각은 전극 플레이트(422a)를 관통하는 소정 직경의 플라즈마 분사 홀(422h)을 가지도록 전극 플레이트(422a)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출된다. 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각은 절연 프레임(424)을 통해 가스 분배 프레임(426)에 연통되어 가스 분배 프레임(426)으로부터 불활성 가스를 공급받는다. 이러한 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각은 전극 플레이트(422a)에 공급되는 플라즈마 전원과 절연 프레임(424)을 통해 공급되는 불활성 가스에 따라 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123) 상에 분사한다.
복수의 절연관(422c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각을 감싸도록 설치되어 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각이 외부로 노출되지 않도록 한다. 상기 복수의 절연관(422c) 각각은 세라믹 재질로 이루어진다. 이러한 복수의 절연관(422c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b)로부터 분사되는 플라즈마(P)의 유속을 일정하게 유지시키는 역할도 수행한다. 또한, 복수의 절연관(422c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각을 전기적으로 절연함과 아울러 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각과 반도체 기판(110)의 통전을 방지함으로써 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각과 반도체 기판(110) 간의 아킹(Arcing)을 방지한다. 이를 위해, 복수의 절연관(422c) 각각은 반도체 기판(110)에 코팅된 도펀트 물질(123)과 0.1mm ~ 10mm 범위의 거리(또는 간격)(d)로 이격되는 것이 바람직하지만, 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 공급되는 불활성 가스의 유속 및/또는 플라즈마 전원의 크기에 따라 변경될 수도 있다.
복수의 절연 프레임(424) 각각은 열 방향 또는 행 방향으로 배치된 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b)에 중첩되도록 플라즈마 분사 프레임(422) 상에 일정한 간격으로 설치되어 가스 분배 프레임(426)에 의해 분배되는 불활성 가스를 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각의 플라즈마 분사 홀(422h)에 공급한다. 이를 위해, 복수의 절연 프레임(424) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h)을 포함하여 구성된다. 이러한 복수의 절연 프레임(424) 각각은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 절연 프레임(424) 각각의 가스 공급 홀(424h)은 플라즈마 분사 노즐(422b)의 플라즈마 분사 홀(422h)보다 상대적으로 큰 직경을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각으로부터 분사되는 플라즈마(P)의 유속은 베르누이(Bernoulli) 정리 또는 벤츄리 효과(Venturi effect)에 따라 증가된다.
전술한 복수의 절연 프레임(424) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h)을 가지도록 하나의 몸체로 형성될 수도 있다.
가스 분배 프레임(426)은 복수의 절연 프레임(424) 각각을 덮도록 복수의 절연 프레임(424) 각각의 상부에 설치된다. 상기 가스 분배 프레임(426)은 복수의 절연 프레임(424) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h) 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간(426s)을 가지도록 형성된다. 상기 가스 분배 공간(426s)에는 가스 공급관(432)을 통해 가스 공급부(430)로부터 불활성 가스가 공급된다.
상기 가스 분배 프레임(426)은 가스 분배 공간(426s)에 설치된 가스 분배 부재(426a)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가스 분배 부재(426a)는 가스 분배 공간(426s)에 공급되는 불활성 가스를 균일하게 분배하여 복수의 절연 프레임(424) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h) 각각에 공급함으로써 불활성 가스가 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 균일하게 공급되도록 한다.
가스 공급부(430)는 가스 공급관(432)을 통해 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 가스 분배 프레임(426)에 연결된다. 이러한 가스 공급부(430)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 Ar, He, H2, N2 등의 불활성 가스를 상기 가스 분배 프레임(426)에 공급한다.
한편, 가스 공급부(430)는 가스 공급관(432)에 흐르는 불활성 가스를 가열하는 가열 부재(434)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가열 부재(434)는 가스 공급관(432)을 감싸도록 형성되어 가스 공급관(432)에 흐르는 불활성 가스를 상압 플라즈마 도핑 공정에 적합한 온도로 가열한다.
전원 공급부(440)는 급전 케이블(442)을 통해 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 플라즈마 분사 프레임(422)에 전기적으로 접속된다. 또한, 전원 공급부(440)는 기판 지지 수단(410)에 전기적으로 접속되어 기판 지지 수단(410)을 전기적으로 접지시킨다. 이러한 전원 공급부(440)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 전술한 LF 전력, MF 전력, 또는 HF 전력의 플라즈마 전원을 생성하여 상기 플라즈마 분사 프레임(422)의 전극 플레이트(422a)에 공급한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 소정 두께의 도펀트 물질(123)이 코팅된 반도체 기판(110)을 기판 지지 수단(410)에 로딩한다.
그런 다음, 반도체 기판(110)이 로딩된 기판 지지 수단(410)을 소정 방향으로 이송시키면서, 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 각 플라즈마 분사 노즐(422b)에서 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격을 가지는 점 형태로 분사한다. 즉, 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)에 불활성 가스와 플라즈마 전원을 공급함으로써 불활성 가스와 플라즈마 전원에 의해 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격으로 분사한다. 이에 따라, 상기 플라즈마(P)는 도펀트 물질(123)에 함유된 도펀트를 반도체 기판(110)의 표면 전체 영역에 걸쳐 소정 깊이로 침투시킴으로써 도펀트에 의해 반도체 기판(110)의 전체 영역에 걸쳐 소정 깊이로 도핑된 도핑 영역(220)을 형성한다. 따라서, 상기 도핑 영역(220)은 이에 인접한 반도체 기판(110)과 PN 접합을 형성한다. 즉, 상기 도핑 영역(220)은 상기 도펀트가 도핑되지 않은 반도체 기판(110)의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성한다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)에서는 기판 지지 수단(410)이 소정 방향으로 이송되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)을 소정 방향으로 이송시킬 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)는 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 각 플라즈마 분사 노즐(422b)에서 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격으로 분사해 반도체 기판(110)의 표면에 소정 깊이의 도핑층을 형성으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정을 단순화할 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 도핑 영역(220)의 도핑 깊이 및 도핑 농도 등을 용이하게 제어할 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15에 도시된 상압 플라즈마 도핑 모듈의 플라즈마 전극 프레임과 복수의 절연 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)는 기판 지지 수단(410), 상압 플라즈마 도핑 모듈(520), 가스 공급부(430), 및 전원 공급부(440)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)에서 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)를 제외한 나머지 구성들은 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)와 동일하므로, 동일한 구성들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
상압 플라즈마 도핑 모듈(520)은 가스 공급부(430)로부터 공급되는 불활성 가스와 전원 공급부(440)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 라인 빔(Line Beam) 형태의 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123)에 일정한 간격으로 분사한다. 이를 위해, 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)은 플라즈마 분사 프레임(522), 복수의 절연 프레임(524), 및 가스 분배 프레임(526)을 포함하여 구성된다.
플라즈마 분사 프레임(522)은 전극 플레이트(522a), 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b), 및 복수의 절연관(522c)을 포함하여 구성된다.
전극 플레이트(522a)는 평판 형태로 형성되어 급전 케이블(442)을 통해 전원 공급부(440)에 전기적으로 접속되어 전원 공급부(440)로부터 플라즈마 전원을 공급받는다.
복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각은 전극 플레이트(422a)를 관통하는 소정의 폭과 길이를 가지는 플라즈마 분사 슬릿(Slit)(522s)을 포함하도록 전극 플레이트(522a)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출된다. 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각은 절연 프레임(524)을 통해 가스 분배 프레임(526)에 연통되어 가스 분배 프레임(526)으로부터 불활성 가스를 공급받는다. 이러한 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각은 전극 플레이트(522a)에 공급되는 플라즈마 전원과 절연 프레임(524)을 통해 공급되는 불활성 가스에 따라 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)를 발생하여 도펀트 물질(123) 상에 분사한다.
복수의 절연관(522c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각을 감싸도록 설치되어 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각이 외부로 노출되지 않도록 한다. 상기 복수의 절연관(522c) 각각은 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)의 절연관(422c)과 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
복수의 절연 프레임(524) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b)에 중첩되도록 플라즈마 분사 프레임(522) 상에 일정한 간격으로 설치되어 가스 분배 프레임(526)에 의해 분배되는 불활성 가스를 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각의 플라즈마 분사 슬릿(522s)에 공급한다. 이를 위해, 복수의 절연 프레임(524) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s)을 포함하여 구성된다. 이러한 복수의 절연 프레임(524) 각각은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 절연 프레임(524) 각각의 가스 공급 슬릿(524h)은 플라즈마 분사 노즐(522b)의 플라즈마 분사 슬릿(522s)보다 상대적으로 큰 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각으로부터 분사되는 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)의 유속은 베르누이(Bernoulli) 정리 또는 벤츄리 효과(Venturi effect)에 따라 증가된다.
전술한 복수의 절연 프레임(524) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s)을 가지도록 하나의 몸체로 형성될 수도 있다.
가스 분배 프레임(526)은 복수의 절연 프레임(524) 각각을 덮도록 복수의 절연 프레임(524) 각각의 상부에 설치된다. 상기 가스 분배 프레임(526)은 복수의 절연 프레임(524) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s) 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간(526s)을 가지도록 형성된다. 상기 가스 분배 공간(526s)에는 가스 공급관(432)을 통해 가스 공급부(430)로부터 불활성 가스가 공급된다.
상기 가스 분배 프레임(526)은 가스 분배 공간(526s)에 설치된 가스 분배 부재(526a)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가스 분배 부재(526a)는 가스 분배 공간(526s)에 공급되는 불활성 가스를 균일하게 분배하여 복수의 절연 프레임(524) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s) 각각에 공급함으로써 불활성 가스가 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각에 균일하게 공급되도록 한다.
전술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법은 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)의 각 플라즈마 분사 노즐(522b)에서 발생되는 플라즈마(LBP)를 라인 빔 형태로 분사하는 것을 제외하고는 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법과 동일하게 이루어진다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)에서는 기판 지지 수단(410)이 소정 방향으로 이송되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)을 소정 방향으로 이송시킬 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)는 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)의 각 플라즈마 분사 노즐(522b)에서 발생되는 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격으로 분사해 반도체 기판(110)의 표면에 소정 깊이의 도핑층을 균일하게 형성으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정을 단순화할 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 도핑 영역(220)의 도핑 깊이 및 도핑 농도 등을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 반도체 기판 120: 제 1 도핑 영역
121: 마스크 123: 도펀트 물질
125: 상압 플라즈마 분사 부재 130: 반사 방지층
140: 제 2 도핑 영역 150: 전면 전극
150a: 전면 전극 물질 160: 후면 전극
160a: 후면 전극 물질 P: 플라즈마
121: 마스크 123: 도펀트 물질
125: 상압 플라즈마 분사 부재 130: 반사 방지층
140: 제 2 도핑 영역 150: 전면 전극
150a: 전면 전극 물질 160: 후면 전극
160a: 후면 전극 물질 P: 플라즈마
Claims (32)
- 반도체 기판을 준비하는 공정;
상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정;
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 반사 방지층을 형성하는 공정;
상기 반사 방지층을 관통하여 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및
상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정은,
상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 도펀트 물질을 선택적으로 형성하는 공정; 및
상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 도펀트 물질을 선택적으로 형성하는 공정은,
상기 반도체 기판의 소정 영역에 중첩되는 개구부를 가지는 마스크를 상기 반도체 기판 상에 배치하는 공정; 및
상기 마스크의 개구부에 중첩되는 상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 상기 도펀트 물질을 코팅하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정은,
상기 반도체 기판의 상면 전체에 도펀트 물질을 형성하는 공정; 및
상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각의 폭은 10㎛ ~ 1㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 반도체 기판을 준비하는 공정;
상기 반도체 기판의 상면 전체에 도펀트 물질을 형성하는 공정;
상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 도펀트를 상기 반도체 기판의 상면 전체 영역에 도핑시켜 상기 반도체 기판의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정;
상기 제 1 도핑 영역 상에 반사 방지층을 형성하는 공정;
상기 반사 방지층을 관통하여 소정 간격으로 상기 제 1 도핑 영역에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및
상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 플라즈마는 점 형태 또는 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
열처리 공정을 수행하여 상기 후면 전극의 물질을 상기 반도체 기판의 하면으로 침투시켜 제 2 도핑 영역을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지며,
상기 후면 전극은 상기 제 2 도핑 영역을 통해 상기 반도체 기판에 접속되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 도핑 영역은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도펀트 물질은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 도펀트 물질을 형성하는 공정 이전에 상기 반도체 기판을 소정 온도를 가열하는 공정, 또는 상기 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정 이후에 상기 반도체 기판을 소정 온도를 가열하는 공정을 더 포함하여 이루어지거나,
상기 도펀트 물질을 형성하는 공정 이전 및 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정 이후에 상기 반도체 기판을 소정 온도를 가열하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 제조 방법. - 반도체 기판의 상면에 도펀트 물질을 형성하는 공정; 및
상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 도펀트를 상기 반도체 기판에 도핑시켜 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 도펀트 물질은 상기 반도체 기판의 상면에 소정 간격으로 이격되도록 형성되거나, 상기 반도체 기판의 상면 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 방법. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 도펀트 물질은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 방법. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 플라즈마 도핑 공정은 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 복수의 도핑 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 방법. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 플라즈마 도핑 공정은 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 전체 영역에 도핑시켜 도핑 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 방법. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 도핑 영역은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 방법. - 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 소정 영역마다 선택적으로 도핑되어 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역;
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 형성된 반사 방지층;
상기 반사 방지층 상에 형성되어 상기 반사 방지층을 관통해 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속된 복수의 전면 전극; 및
상기 반도체 기판의 후면에 형성되어 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지. - 제 18 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각의 폭은 10㎛ ~ 1㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 반도체 기판의 상면은 상기 복수의 제 1 도핑 영역과 상기 복수의 제 1 도핑 영역 사이사이의 비도핑 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지. - 제 18 항에 있어서,
상기 반도체 기판의 후면에 형성된 제 2 도핑 영역을 더 포함하여 구성되고,
상기 후면 전극은 상기 제 2 도핑 영역을 통해 상기 반도체 기판에 접속되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지. - 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단;
상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도핑 영역을 선택적으로 형성하는 플라즈마 도핑 부재;
상기 플라즈마 도핑 부재에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 플라즈마 도핑 부재에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 이송 수단을 접지시키는 가스 공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 플라즈마 도핑 부재는,
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 금속관; 및
상기 금속관의 하부를 감싸는 절연관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 금속관은 상기 불활성 가스가 공급되는 가스 공급구와 상기 플라즈마가 분사되는 가스 배출구를 가지도록 금속 재질로 형성되어 상기 전원 공급부에 접속된 몸체를 포함하여 구성되고,
상기 가스 배출구는 상기 가스 공급구보다 상대적으로 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단;
복수의 플라즈마 분사 노즐 각각을 통해 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판에 도펀트를 도핑시켜 상기 반도체 기판에 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 모듈;
상기 플라즈마 도핑 모듈에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 플라즈마 도핑 모듈에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 이송 수단을 접지시키는 가스 공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 플라즈마 도핑 모듈은,
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임;
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 홀을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 27 항에 있어서,
상기 플라즈마 전극 프레임은,
상기 절연 프레임의 하부에 결합되어 상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 연통되는 복수의 플라즈마 분사 홀을 가지는 전극 플레이트;
상기 복수의 플라즈마 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 23 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 상기 도펀트 물질에 분사되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 플라즈마는 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 30 항에 있어서,
상기 플라즈마 도핑 모듈은,
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 라인 빔 형태의 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임;
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 슬릿을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치. - 제 31 항에 있어서,
상기 플라즈마 전극 프레임은,
상기 절연 프레임의 하부에 결합되어 상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 연통되는 복수의 플라즈마 분사 슬릿을 가지는 전극 플레이트;
상기 복수의 플라즈마 분사 슬릿 각각에 연통되도록 상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.
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