KR20140010555A - 양면형 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양면형 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 양면형 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제1 도펀트 페이스트를 도포하는 제1 도포 단계; 기판의 제2 면에 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제2 도펀트 페이스트를 도포하는 제2 도포 단계; 및 제1 도펀트 페이스트의 불순물을 기판의 제1 면으로 확산시켜 기판의 제1 면에 에미터부를 형성하고, 제2 도펀트 페이스트의 불순물을 기판의 제2 면으로 확산시켜 기판의 제2 면에 후면 전계부를 형성하는 확산 단계; 및 에미터부에 연결되는 제1 전극을 형성하고, 후면 전계부에 연결되는 제2 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 포함하고, 여기서, 확산 단계는, 제1 도펀트 페이스트와 제2 도펀트 페이스트를 동일한 열처리 공정에 의해 동시에 확산시켜, 기판의 제1 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 에미터부와 고농도 에미터부의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 에미터부, 기판의 제2 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 전계부와 고농도 전계부의 면저항값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 전계부를 동시에 형성시킨다.
본 발명에 따른 양면형 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제1 도펀트 페이스트를 도포하는 제1 도포 단계; 기판의 제2 면에 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제2 도펀트 페이스트를 도포하는 제2 도포 단계; 및 제1 도펀트 페이스트의 불순물을 기판의 제1 면으로 확산시켜 기판의 제1 면에 에미터부를 형성하고, 제2 도펀트 페이스트의 불순물을 기판의 제2 면으로 확산시켜 기판의 제2 면에 후면 전계부를 형성하는 확산 단계; 및 에미터부에 연결되는 제1 전극을 형성하고, 후면 전계부에 연결되는 제2 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 포함하고, 여기서, 확산 단계는, 제1 도펀트 페이스트와 제2 도펀트 페이스트를 동일한 열처리 공정에 의해 동시에 확산시켜, 기판의 제1 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 에미터부와 고농도 에미터부의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 에미터부, 기판의 제2 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 전계부와 고농도 전계부의 면저항값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 전계부를 동시에 형성시킨다.
Description
본 발명은 양면형 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 입사된 빛에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
최근에는 이와 같은 태양 전지의 효율을 높이기 위하여 빛을 반도체부의 전면과 후면에서 모두 입사 받는 구조의 양면형 태양 전지가 각광을 받고 있다.
본 발명은 제조 공정의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 양면형 태양 전지의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 양면형 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제1 도펀트 페이스트를 도포하는 제1 도포 단계; 기판의 제2 면에 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제2 도펀트 페이스트를 도포하는 제2 도포 단계; 및 제1 도펀트 페이스트의 불순물을 기판의 제1 면으로 확산시켜 기판의 제1 면에 에미터부를 형성하고, 제2 도펀트 페이스트의 불순물을 기판의 제2 면으로 확산시켜 기판의 제2 면에 후면 전계부를 형성하는 확산 단계; 및 에미터부에 연결되는 제1 전극을 형성하고, 후면 전계부에 연결되는 제2 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 포함하고, 여기서, 확산 단계는, 제1 도펀트 페이스트와 제2 도펀트 페이스트를 동일한 열처리 공정에 의해 동시에 확산시켜, 기판의 제1 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 에미터부와 고농도 에미터부의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 에미터부, 기판의 제2 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 전계부와 고농도 전계부의 면저항값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 전계부를 동시에 형성시킨다.
여기서, 제1 도펀트 페이스트는 기판의 제1 면 중 제1 영역 위에 도포되고, 제1 도펀트 페이스트의 불순물 확산에 의해 기판의 제1 면 중 제1 영역에는 고농도 에미터부가 형성되고, 기판의 제1 면 중 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역에는 저농도 에미터부가 형성될 수 있다.
이때, 제1 도펀트가 도포되는 기판의 제1 면 중 제1 영역은 제1 전극의 패턴과 중첩될 수 있다.
또한, 제2 도펀트 페이스트는 기판의 제2 면 중 제1 영역 위에 도포되고, 제2 도펀트 페이스트의 불순물 확산에 의해 기판의 제2 면 중 제1 영역에는 고농도 전계부가 형성되고, 기판의 제2 면 중 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역에는 저농도 전계부가 형성될 수 있다.
이때, 제2 도펀트가 도포되는 기판의 제2 면 중 제1 영역은 제2 전극의 패턴과 중첩될 수 있다.
또한, 확산 단계에서 제1 도펀트 페이스트의 불순물과 제2 도펀트 페이스트의 불순물은 불활성 가스 분위기에서 확산될 수 있다.
또한, 확산 단계에서, 기판의 제1 면에 제1 도펀트 페이스트, 기판의 제2 면에 제2 도펀트 페이스트가 도포된 기판이 확산 챔버 내에 복수 개로 배치되며, 복수 개의 기판 각각은 기판의 제1 면이 서로 마주보도록 배치되거나, 기판의 제2 면이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
이때, 복수 개의 기판 중 서로 가장 인접한 각 기판 사이의 간격은 1.5mm ~ 3mm 사이일 수 있다.
또한, 태양 전지 제조 방법은 확산 단계와 전극 형성 단계 사이에, 에미터부 및 후면 전계부 중 적어도 하나 위에 유전체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 유전체층은 실리콘 질화(SiNx)막, 실리콘 산화(SiOx)막, 실리콘 질화 산화(SiNxOy)막 및 알루미늄 산화(AlOx)막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 유전체층을 형성하는 단계는 기판이 p-타입이고, 에미터부가 n-타입인 경우, 질화 실리콘(SiNx)막을 에미터부 위에 형성하는 단계; 산화 알루미늄(AlOx)막을 에미터부 위에 형성된 질화 실리콘(SiNx)막 및 후면 전계부의 위에 형성하는 단계; 및 질화 실리콘(SiNx)막을 후면 전계부 위에 형성된 산화 알루미늄(AlOx)막 위에 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 유전체층을 형성하는 단계는 기판이 n-타입이고, 에미터부가 p-타입인 경우, 질화 실리콘(SiNx)막을 후면 전계부 위에 형성하는 단계; 산화 알루미늄(AlOx)막을 후면 전계부 위에 형성된 질화 실리콘(SiNx)막 및 에미터부 위에 형성하는 단계; 및 질화 실리콘(SiNx)막을 에미터부 위에 형성된 산화 알루미늄(AlOx)막 위에 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 고농도 에미터부는 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.의 면저항 값을 갖고, 저농도 에미터부는 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 가질 수 있다.
또한, 고농도 전계부는 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.의 면저항 값을 갖고, 저농도 전계부는 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 양면형 태양 전지의 제조 방법은 동일한 챔버 내에서 한번의 열처리 공정으로 기판의 제1 면에는 고농도 에미터부와 저농도 에미터부를 형성하고, 기판의 제2 면에는 고농도 전계부와 저농도 전계부를 모두 한 꺼번에 형성함으로써, 효율이 더욱 뛰어난 양면형 태양 전지의 제조 공정을 더욱 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 양면형 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3a 내지 도 3i는 양면형 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4a 내지 도 4f는 양면형 태양 전지를 제조하는 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3a 내지 도 3i는 양면형 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4a 내지 도 4f는 양면형 태양 전지를 제조하는 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 양면형 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 양면형 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 양면형 태양 전지(1)를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 양면형 태양 전지(1)는 기판(110), 에미터부(120), 후면 전계부(130)(back surface field, BSF)(130), 제1 전극(140), 및 제2 전극(150)을 포함하고, 유전체층(160, 170)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 유전체층(160, 170)은 생략될 수도 있지만, 양면형 태양 전지(1)의 효율 향상에 더 유리하므로, 이하에서는 유전체층(160, 170)이 포함된 경우를 일례로 설명한다.
이와 같은 본 발명에 따른 양면형 태양 전지(1)는 기판(110)의 제1 면에는 제1 전극(140), 기판(110)의 제2 면에는 제2 전극(150)을 구비하여, 기판(110)의 제1 면 및 기판(110)의 제2 면으로 입사된 빛으로부터 전기를 생산하는 양면형 태양 전지(1)의 구조를 가지고 있다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입을 가질 수 있으며, 이와 같은 기판(110)은 결정질 실리콘 또는 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑될 수 있다.
이러한 기판(110)의 제1 면 및 제2 면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 편의상 도 1에서, 기판(110)의 가장자리 부분만 텍스처링 표면으로 도시하였으나, 실질적으로 기판(110)의 제1 면 및 제2 면 전체가 텍스처링 표면을 갖고 있으며, 이로 인해 기판(110)의 제1 면 위에 위치한 에미터부(120) 및 기판(110)의 제2 면에 위치한 후면 전계부(130) 역시 요철면을 갖는다.
이때, 텍스처링 표면을 습식 식각 또는 건식 식각 방법에 의해 형성될 수있으며, 이때, 형성되는 각 요철의 폭과 높이는 각 식각 방법에 따라 달라질 수 있다.
복수의 요철을 갖고 있는 텍스처링 표면에 의해, 기판(110)의 제1 면 및 후면 쪽으로 입사되는 빛은 기판(110)의 표면에 형성된 복수의 요철에 의해 복수 번의 반사 동작이 발생하면서 기판(110) 내부로 입사된다. 이로 인해, 기판(110)의 제1 면 및 제2 면에서 반사되는 빛의 양이 감소하여 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
에미터부(120)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 타입의 반도체 기판(110)의 제1 면에 형성되며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑된 영역으로, 기판(110)의 제1 면 내부에 위치할 수 있다. 따라서 제2 도전성 타입의 에미터부(120)는 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이와 같은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n 접합으로 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120) 쪽으로 이동한다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이와 같은 에미터부(120)는 제2 도전성 타입의 불순물이 기판(110) 내부로 확산되어 형성될 수 있다.
후면 전계부(130)는 기판(110)의 제2 면에 위치할 수 있으며, 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역과 후면 전계부(130)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(130) 쪽으로 전자 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(130) 쪽으로의 정공 이동을 용이하게 한다. 따라서, 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 제1 전극(140)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
유전체층(160, 170)은 에미터부(120)나 후면 전계부(130) 중 적어도 하나 위에 위치할 수 있다. 예를 들어, 에미터부(120) 위에만 위치할 수도 있고, 후면 전계부(130) 위에만 위치할 수도 있다.
또는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 에미터부(120) 위와 후면 전계부(130) 위에 모두 위치할 수도 있다.
이와 같은 유전체층(160, 170)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy), 비정질실리콘(a-Si:H) 및 알루미늄 산화막(AlOx) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 이와 같은 유전체층(160, 170)은 하나의 층으로 형성될 수도 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 기판(110)이 n-type, 에미터부(120)가 p-type인 경우, 에미터부(120) 바로 위에 접하는 유전체층(160, 170) 중 160A 층은 에미터부(120)와의 전하 특성을 고려하여 알루미늄 산화막(AlOx)으로 형성할 수 있으며, 유전체층(160, 170) 중 160A 층 위에 접하는 170A 층은 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성될 수 있다.
또한, 유전체층(160, 170) 중 후면 전계부(130) 바로 아래에 접하는 170B 층은 기판(110)과의 전하 특성을 고려하여 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성될 수 있으며, 170B 층 바로 아래에 접하는 160B 층은 알루미늄 산화막(AlOx)으로 형성될 수 있다.
여기서, 실리콘 질화막(SiNx) 층으로 형성되는 170A 층 및 170B 층에 실리콘 질화막(SiNx)과 동일한 전하 특성을 가지는 실리콘 산화막(SiOx) 및 실리콘 질화산화막(SiNxOy)이 대신 사용될 수도 있다.
또한, 이와 반대로, 기판(110)이 p-type, 에미터부(120)가 n-type인 경우, 에미터부(120) 바로 위에 접하는 유전체층(160, 170) 중 160A 층은 에미터부(120)와의 전하 특성을 고려하여 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성할 수 있으며, 유전체층(160, 170) 중 160A 층 위에 접하는 170A 층은 알루미늄 산화막(AlOx)으로 형성될 수 있다.
또한, 유전체층(160, 170) 중 후면 전계부(130) 바로 아래에 접하는 170B 층은 기판(110)과의 전하 특성을 고려하여 알루미늄 산화막(AlOx)으로 형성될 수 있으며, 170B 층 바로 아래에 접하는 160B 층은 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성될 수 있다.
아울러, 이와 같은 유전체층(160, 170)은 수소(H)를 포함할 수 있으며, 이로 인하여, 기판(110)의 표면 및 그 근처에 주로 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 페시베이션 기능(passivation function)을 수행하여 결함에 의해 기판(110)의 표면이나 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2에서, 에미터부(120) 바로 위에 접하는 160A 및 후면 전계부(130) 바로 아래에 접하는 170B는 페시베이션 기능을 수행할 수 있다.
또한, 이와 같은 유전체층(160, 170)의 굴절률 차이를 이용하여, 도 1 및 도 2에서 유전체층(160, 170) 중에서 170A 층 및 160B 층은 반사 방지막으로서 기능할 수도 있다.
제1 전극(140)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기판(110)의 제1 면에 위치하며, 에미터부(120)에 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 전극(140)은 복수의 전면 핑거전극(141)과 복수의 전면 핑거전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.
복수의 전면 핑거전극(141)은 에미터부(120)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 전면 핑거전극(141)은 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(120)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 복수의 전면 핑거전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 핑거전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 핑거전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 핑거전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 전면 핑거전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 제1 전극(140)은 기판(110)의 제1 면에 격자 형태로 위치한다.
복수의 전면 버스바(142)는 접촉된 에미터부(120)의 부분으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 전면 핑거전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다.
각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 전면 핑거전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 핑거전극(141)의 폭보다 크게 할 수도 있다.
이와 같은 복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어 수집된 전하(예, 전자)를 외부 장치로 출력된다.
이와 같은 제1 전극(140)의 복수의 전면 핑거전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다.
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 전면 핑거전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.
제2 전극(150)은 제1 전극(140)과 마찬가지로 복수의 후면 핑거전극(151)과 복수의 후면 핑거전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다. 이와 같은 제2 전극(150)은 보호막(160, 170)을 관통하여 기판(110)의 제2 면에 위치한 후면 전계부(130)와 접촉하고 있고, 이와 같이 제2 전극(150)의 패턴은 제1 전극(140)과 동일한 패턴을 가지고 형성될 수 있다.
이와 같은 제2 전극(150)은 제1 전극(140)과 동일한 재질인 은(Ag)을 포함하거나 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 포함할 수도 있다.
이러한 제2 전극(150)은 후면 전계부(130)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
이때, 제2 전극(150)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 유지하는 후면 전계부(130)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉 후면 전계부(130)와 제2 전극(150) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 제2 전극(150)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 양면형 태양 전지(1)의 동작은 다음과 같다.
양면형 태양 전지(1)의 제1 면으로 빛이 조사되어 투명 전극층(125)을 통해 반도체부인 에미터부(120)와 기판(110)으로 입사되고, 태양 전지(1) 모듈의 외부에 배치된 반사경 등에 의해 빛이 반사되어 태양 전지(1)의 제2 면으로 빛이 조사되어 후면 전계부(130)와 기판(110)으로 빛이 입사되면, 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자-정공 쌍이 발생한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)과 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 핑거전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 복수의 전면 버스바(142)를 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 후면 전계부(130)를 통하여 인접한 후면 핑거전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집되어 복수의 후면 버스바(152)를 따라 이동한다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
한편, 이와 같은 양면형 태양 전지(1)에서, 본 발명에 따른 양면형 태양 전지(1)는 에미터부(120)가 고농도 에미터부(120H)와 저농도 에미터부(120L)를 포함할 수 있으며, 후면 전계부(130)가 고농도 전계부(130H) 및 저농도 전계부(130L)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 에미터부(120)는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 에미터부(120H)와 고농도 에미터부(120H)의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 에미터부(120L)를 포함할 수 있다.
여기서, 고농도 에미터부(120H)의 제1 면저항 값은 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.일 수 있으며, 저농도 에미터부(120L)의 제2 면저항 값은 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 가질 수 있다.
여기서, 고농도 에미터부(120H)는 기판(110)의 제1 면 중에서 제1 전극(140)이 형성되어, 에미터부(120)와 제1 전극(140)이 접촉하는 제1 영역에 형성될 수 있으며, 저농도 에미터부(120L)는 기판(110)의 제1 면 중에서 전술한 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역, 즉 기판(110)의 제1 면 중에서 제1 전극(140)이 형성되지 않은 영역에 형성될 수 있다.
따라서, 고농도 에미터부(120H)의 패턴 형태는 제1 전극(140)의 복수의 전면 핑거전극(141) 및 복수의 전면 버스바(142)의 배열 형태와 동일할 수 있다.
아울러, 저농도 에미터부(120L)의 두께(T120L)는 고농도 에미터부(120H)의 두께(T120H)보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 전극(140)과 직접 접촉하는 고농도 에미터부(120H)에서 제1 전극(140)과 기판(110)이 접촉하는 단락(shunt)을 방지할 수 있으며, 케리어가 제1 전극(140)이 형성되지 않는 에미터부(120)의 표면, 즉 제2 영역에 형성된 저농도 에미터부(120L)를 따라 이동할 때에, 불순물의 양이 상대적으로 작아 전하의 손실을 최소화할 수 있다. 따라서 태양 전지(1)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
다음, 후면 전계부(130)는 에미터부(120)와 반대로 제1 도전성 타입의 불순물을 함유할 뿐 면저항 값, 패턴의 형태, 형성 두께가 에미터부(120)와 동일할 수 있다.
보다 구체적으로, 후면 전계부(130)는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 전계부(130H)와 고농도 전계부(130H)의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 전계부(130L)를 포함할 수 있다.
여기서, 고농도 전계부(130H)의 제1 면저항 값은 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.일 수 있으며, 저농도 전계부(130L)의 제2 면저항 값은 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 가질 수 있다.
여기서, 고농도 전계부(130H)는 기판(110)의 제2 면 중에서 제2 전극(150)이 형성되어, 후면 전계부(130)와 제2 전극(150)이 접촉하는 제1 영역에 형성될 수 있으며, 저농도 전계부(130L)는 기판(110)의 제2 면 중에서 전술한 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역, 즉 기판(110)의 제2 면 중에서 제2 전극(150)이 형성되지 않은 영역에 형성될 수 있다.
따라서, 고농도 전계부(130H)의 패턴 형태는 제2 전극(150)의 핑거전극(151) 및 후면 버스바(152)의 배열 형태와 동일할 수 있다.
아울러, 저농도 전계부(130L)의 두께(T130L)는 고농도 전계부(130H)의 두께(T130H)보다 작을 수 있다. 따라서, 제2 전극(150)과 직접 접촉하는 고농도 전계부(130H)에서 제2 전극(150)과 기판(110)이 접촉하는 단락(shunt)을 방지할 수 있으며, 케리어가 제2 전극(150)이 형성되지 않는 후면 전계부(130)의 표면, 즉 제2 영역에 형성된 저농도 전계부(130L)를 따라 이동할 때에, 불순물의 양이 상대적으로 작아 전하의 손실을 최소화할 수 있다. 따라서 태양 전지(1)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 양면형 태양 전지(1)는 에미터부(120) 뿐만 아니라, 후면 전계부(130)도 농도 차이가 서로 다른 영역을 구비함으로써, 태양 전지(1)의 효율을 보다 극대화할 수 있다.
이하의 도 3a 내지 도 3i는 앞서 전술한 도 1 및 도 2에 도시된 양면형 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 타입의 기판(110)을 준비한다. 이때, 기판(110)의 표면은 도시된 바와 같이, 텍스쳐링 처리가 되어 복수의 요철이 형성될 수 있다.
여기서, 제1 도전성 타입은 앞서 도 1 및 2에서 설명한 바와 같이, p형 도전성 타입이거나 n형 도전성 타입일 수 있다.
따라서, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)이 함유할 수 있으며, 이와는 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)이 함유할 수 있다.
이하에서는, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우를 일례로 설명한다.
다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 타입의 기판(110)의 제1 면에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제1 도펀트 페이스트(120P)를 도포한다. 여기서, 제2 도전성 타입은 제1 도전성 타입과 반대인 경우를 의미한다.
따라서, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 제1 도펀트 페이스트(120P)는 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있고, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 제1 도펀트 페이스트(120P)는 3가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
따라서, 도 3a에서 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우를 일례로 설명하고 있으므로, 도 3b에서의 제1 도펀트 페이스트(120P)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
이와 같은 제1 도펀트 페이스트(120P)는 앞서 전술한 바와 같이, 제1 전극(140)의 패턴과 동일하게 기판(110)의 제1 영역에 도포될 수 있다. 즉, 기판(110)의 제1 면 중 제1 영역 위에 형성될 전면 핑거전극(141) 및 전면 버스바(142)의 패턴과 중첩되는 동일한 패턴으로 도포될 수 있다.
따라서, 제1 전극(140)의 패턴이 격자형 패턴을 갖는 경우, 제1 도펀트 페이스트(120P)도 격자형 패턴으로 도포될 수 있다.
이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제2 면에 제1 도전성 타입의 불순물을 제2 도펀트 페이스트(130P)를 도포한다. 따라서, 제2 도펀트 페이스트(130P)는 기판(110)과 동일한 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
이와 같은 제2 도펀트 페이스트(130P)는 앞서 전술한 바와 같이, 제2 전극(150)의 패턴과 동일하게 기판(110)의 제2 면 중 제1 영역에 도포될 수 있다. 즉, 기판(110)의 제2 면 중 제1 영역 위에 형성될 후면 핑거전극(151) 및 후면 버스바(152)의 패턴과 중첩되는 동일한 패턴으로 도포될 수 있다.
따라서, 제2 전극(150)의 패턴이 격자형 패턴을 갖는 경우, 제2 도펀트 페이스트(130P)도 격자형 패턴으로 도포될 수 있다.
이후, 도 3d의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 도펀트 페이스트(120P)의 불순물을 기판(110)의 제1 면으로 확산시켜 기판(110)의 제1 면에 에미터부(120)를 형성하고, 제2 도펀트 페이스트(130P)의 불순물을 기판(110)의 제2 면으로 확산시켜 기판(110)의 제2 면에 후면 전계부(130)를 형성한다. 이때에, 기판(110)의 제1 면에 도포된 제1 도펀트 페이스트(120P)의 불순물과 기판(110)의 제2 면에 도포된 제2 도펀트 페이스트(130P)의 불순물은 동일한 챔버 내에서 동일한 열처리 공정에 의해 동시에 확산된다.
이에 의해, 도 3e에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제1 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 에미터부(120H)와 고농도 에미터부(120H)의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 에미터부(120L), 기판(110)의 제2 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 전계부(130H)와 고농도 전계부(130H)의 면저항값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 전계부(130L)를 동시에 형성시킬 수 있다.
이때, 도 3d의 (a)에 도시된 바와 같이, 동일한 챔버 내에서 동일한 열처리 공정에 의해 제1 도펀트 페이스트(120P)의 불순물과 제2 도펀트 페이스트(130P)의 불순물이 동시에 확산하여 각각 기판(110)의 제1 면에 에미터부(120)와 기판(110)의 제2 면에 후면 전계부(130)를 형성해야 하므로, 불활성 가스 분위기에서 제1 도펀트 페이스트(120P)의 불순물과 제2 도펀트 페이스트(130P)의 불순물을 확산시킬 수 있다. 예를 들어, N2 가스 분위기에서 확산을 진행할 수 있고, 이때의 확산 온도는 대략 900℃ ~ 950℃일 수 있다.
이와 같은 확산 공정을 진행할 때에, 공정 시간 및 공정의 효율성을 향상시키기 위해, 도 3d의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제1 면에 제1 도펀트 페이스트(120P), 기판(110)의 제2 면에 제2 도펀트 페이스트(130P)가 도포된 기판(110)을 확산 챔버 내에 복수 개로 배치시킬 수 있다.
아울러, 도 3d의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 기판(110) 각각은 기판(110)의 제1 면이 서로 마주보도록 배치되거나, 기판(110)의 제2 면이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 예를 들어, 도 3d의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 면에 제1 도펀트 페이스트(120P)가 도포되고, 제2 면에 제2 도펀트 페이스트(130P)가 도포된 기판(110)이 110a,110b, 110c인 경우, 110a 기판 및 110b 기판에서 제2 도펀트 페이스트(130P)가 도포된 면이 서로 마주 보도록 배치되고, 110b 기판 및 110c 기판에서 제1 도펀트 페이스트(120P)가 도포된 면이 서로 마주 보도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 도펀트 페이스트(120P) 및 제2 도펀트 페이스트(130P)의 각 불순물이 확산할 때에, 각 불순물이 서로 혼합되지 않도록 하면서, 에미터부(120)와 후면 전계부(130)를 보다 안정적으로 형성시킬 수 있다.
이때에, 복수 개의 기판(110) 중 서로 가장 인접한 각 기판(110) 사이의 간격(DW)은 1.5mm ~ 3mm 사이일 수 있다.
이와 같은 제1 도펀트 페이스트(120P)의 불순물과 제2 도펀트 페이스트(130P)의 불순물이 동시에 확산되어 도 3E에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제1 면에는 에미터부(120)와 기판(110)의 제2 면에는 후면 전계부(130)가 형성된다.
이때에, 기판(110)이 p-type이므로, 에미터부(120)는 n-type이 되고, 후면 전계부(130)는 p+이 된다.
여기서, 제1 도펀트 페이스트(120P)의 불순물 확산에 의해 도 3E와 같이, 기판(110)의 제1 면 중 제1 도펀트 페이스트(120P)가 도포된 제1 영역에는 고농도 에미터부(120H)가 형성되고, 기판(110)의 제1 면 중 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역, 즉 제1 도펀트 페이스트(120P)가 도포되지 않은 영역에는 저농도 에미터부(120L)가 형성될 수 있다.
따라서, 제1 전극(140)이 후속 공정에 의해 기판(110)의 제1 면 중 제1 영역에 형성되므로, 고농도 에미터부(120H)가 형성되는 패턴은 제1 전극(140)의 형성 패턴과 동일하게 격자 형태일 수 있고, 저농도 에미터부(120L)는 제1 전극(140)이 형성되지 않은 영역에 형성될 수 있다.
여기서, 고농도 에미터부(120H)는 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.의 면저항 값을 갖고, 저농도 에미터부(120L)는 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 가질 수 있다.
아울러, 제2 도펀트 페이스트(130P)의 불순물 확산에 의해 도 3e와 같이, 기판(110)의 제2 면 중 제2 도펀트 페이스트(130P)가 도포된 제1 영역에는 고농도 전계부(130H)가 형성되고, 기판(110)의 제2 면 중 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역, 즉 제2 도펀트 페이스트(130P)가 도포되지 않은 영역에는 저농도 전계부(130L)가 형성될 수 있다.
따라서, 제2 전극(150)이 후속 공정에 의해 기판(110)의 제2 면 중 제1 영역에 형성되므로, 고농도 전계부(130H)가 형성되는 패턴은 제2 전극(150)의 형성 패턴과 동일하게 격자 형태일 수 있고, 저농도 전계부(130L)는 제2 전극(150)이 형성되지 않은 영역에 형성될 수 있다.
여기서, 고농도 전계부(130H)는 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.의 면저항 값을 갖고, 저농도 전계부(130L)는 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 가질 수 있다.
다음, 전극을 형성하기 이전에, 에미터부(120) 및 후면 전계부(130) 중 적어도 하나 위에 도 1 및 도 2에 도시된 유전체층(160, 170)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 유전체층(160, 170)은 실리콘 질화(SiNx)막, 실리콘 산화(SiOx)막, 실리콘 질화 산화(SiNxOy)막 및 알루미늄 산화(AlOx)막 중 적어도 하나를 포함하여 형성시킬 수 있다.
예를 들어, 기판(110)이 p-타입, 에미터부(120)가 n-타입인 경우, 도 3f와 같이, (-) 전하 특성을 가지는 에미터부(120)의 저하 특성을 고려하여, 먼저, (+) 전하 특성을 가지는 질화 실리콘(SiNx)막(160A)을 에미터부(120) 위에 형성할 수 있다. 이에 따라, 케리어를 끌어당기는 기생 션트(parastic shunt)를 방지할 수 있다.
이후, 도 3g에 도시된 바와 같이, (-) 전하 특성을 가지는 산화 알루미늄(AlOx)막(170A)을 에미터부(120) 위에 형성된 질화 실리콘(SiNx)막(160a) 위에 형성하고, 산화 알루미늄(AlOx)막(170B)을 후면 전계부(130)의 위에 형성할 수 있다.
그 이후, 도 3h에 도시된 바와 같이, 질화 실리콘(SiNx)막(160B)을 후면 전계부(130) 위에 형성된 산화 알루미늄(AlOx)막(170B) 위에 더 형성할 수 있다.
이와 같이, 에미터부(120)와 후면 전계부(130) 각각 위에 패시베이션 기능과 반사 방지막 기능을 하는 유전체층(160, 170)을 모두 형성시킬 수 있다.
여기서, 유전체층(160, 170)의 형성 순서는 각 유전체층(160, 170)의 전하 특성과 에미터부(120) 및 후면 전계부(130)의 전하 특성을 모두 고려하여 이외에도 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, (-) 전하 특성을 가지는 산화 알루미늄(AlOx)막을 후면 전계부(130)의 위에 가장 먼저 형성하는 것도 가능하고, (+) 전하 특성을 가지는 질화 실리콘(SiNx)막(160A, 160B) 대신에, 실리콘 산화(SiOx)막, 실리콘 질화 산화(SiNxOy)막을 사용할 수도 있으며, 이들을 함께 사용하는 것도 가능하다.
다음, 도 3i에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제1 면 중에서 고농도 에미터부(120H)가 형성된 제1 영역에 제1 전극(140)을 형성하고, 제판의 제2 면 중에서 고농도 전계부(130H)가 형성된 제1 영역에 제2 전극(150)을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 기판(110)의 제1 면 중에서 고농도 에미터부(120H)가 형성된 제1 영역 위의 170A 유전체층 위에 제1 전극(140)을 형성하는 페이스트를 도포 및 건조시킨 후, 기판(110)의 제2 면 중에서 고농도 전계부(130H)가 형성된 제1 영역 위의 160B 유전체층 위에 제2 전극(150)을 형성하는 페이스트를 도포 및 건조시킨 후, 고온의 열처리 공정을 통해 제1 전극(140) 및 제2 전극(150) 각각이 유전체층(160, 170)을 뚫고 제1 전극(140)은 고농도 에미터부(120H)에 제2 전극(150)은 고농도 전계부(130H)에 도 3i에 도시된 바와 같이, 각각 연결될 수 있다.
지금까지는 기판이 p-type인 경우를 일례로 설명하였지만, 이하의 도 4A 내지 도 4F에서는 기판이 n-type인 경우를 일례로 간략하게 설명하고, 중복되는 내용은 생략한다.
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(110’)이 n-type인 경우, 기판(110’)의 제1 면에는 p-type의 불순물을 가지는 제1 도펀트 페이스트(120P’)가 도포될 수 있다. 예를 들어, 제1 도펀트 페이스트(120P’)는 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
또한, 기판(110’)의 제2 면에는 기판(110’)과 동일한 n-type의 불순물을 가지는 제2 도펀트 페이스트(130P’)가 도포될 수 있다. 예를 들어, 제2 도펀트 페이스트(130P’)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
이후, 기판(110’)의 제1 면에 도포된 제1 도펀트 페이스트(120P’)와 기판(110’)의 제2 면에 도포된 제2 도펀트 페이스트(130P’)를 동일한 챔버 내의 불활성 가스 분위기 상태에서 동일한 열처리 공정에 의해 동시에 확산될 수 있다.
여기서의 확산 방법은 도 3d에서 설명한 바와 동일한 방법이 적용될 수 있다.
이에 따라, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(110’)의 제1 면에 형성되는 고농도 에미터부(120H’)와 저농도 에미터부(120L’)는 p-type, 기판(110’)의 제2 면에 형성되는 고농도 전계부(130H’)와 저농도 전계부(130L’)는 n+로 동시에 형성될 수 있다.
따라서, 고농도 에미터부(120H’)와 저농도 에미터부(120L’)를 포함하는 에미터부(120’)는 (+) 전하 특성을 가지고, 고농도 전계부(130H’)와 저농도 전계부(130L’)를 포함하는 후면 전계부(130’)는 (-) 전하 특성을 가지게 된다.
따라서, 유전체층을 형성한 단계는 앞선 도 3f 내지 도 3h에서 설명한 바와 다르게 형성될 수 있다.
구체적인 일례로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 기판(110’)이 n-타입이고, 에미터부(120’)가 (+) 전하 특성을 갖는 p-타입, 후면 전계부(130’)가 (-) 전하 특성을 갖는 n+인 경우, (+) 전하 특성을 갖는 질화 실리콘(SiNx)막(160B’)을 후면 전계부(130’) 위에 먼저 형성할 수 있다.
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, (-) 전하 특성을 갖는 산화 알루미늄(AlOx)막(170B’)을 후면 전계부(130’) 위에 형성된 질화 실리콘(SiNx)막(160B’) 위에 형성하고, 산화 알루미늄(AlOx)막(170A’)을 에미터부(120’) 위에 형성할 수 있다.
그 다음, 도 4e에 도시된 바와 같이, 다시 (+) 전하 특성을 갖는 질화 실리콘(SiNx)막(160A’)을 에미터부(120’) 위에 형성된 산화 알루미늄(AlOx)막(170A’) 위에 형성할 수 있다.
이후, 도 4f에 도시된 바와 같이, 에미터부(120’)에 연결되는 제1 전극(140)과 후면 전계부(130’)에 연결되는 제2 전극(150)을 형성할 수 있다. 여기서의 제1 전극(140)과 제2 전극(150)의 형성 방법은 도 3i에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 기판(110’)의 제1 면에 도포된 제1 도펀트 페이스트(120P’)와 기판(110’)의 제2 면에 도포된 제2 도펀트 페이스트(130P’)를 동시에 확산시켜, 기판(110’)의 제1 면에는 저농도 에미터부(120L’)와 고농도 에미터부(120H’), 기판(110’)의 제2 면에는 저농도 전계부(130L’)와 고농도 전계부(130H’)를 한번의 열처리 공정에 의해 동시에 형성시킬 수 있어, 태양 전지 제조 공정의 단계 및 시간을 보다 단축할 수 있다.
아울러, 도 3d의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(110’)을 동시에 한번의 열처리 공정으로 복수의 기판(110’) 각각의 제1 면에 저농도 에미터부(120L’)와 고농도 에미터부(120H’), 기판(110’) 각각의 제2 면에는 저농도 전계부(130L’)와 고농도 전계부(130H’)를 한번의 열처리 공정에 의해 동시에 형성시킬 수 있어, 제조 공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (14)
- 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제1 도펀트 페이스트를 도포하는 제1 도포 단계;
상기 기판의 제2 면에 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제2 도펀트 페이스트를 도포하는 제2 도포 단계; 및
상기 제1 도펀트 페이스트의 불순물을 상기 기판의 제1 면으로 확산시켜 상기 기판의 제1 면에 에미터부를 형성하고, 상기 제2 도펀트 페이스트의 불순물을 상기 기판의 제2 면으로 확산시켜 상기 기판의 제2 면에 후면 전계부를 형성하는 확산 단계; 및
상기 에미터부에 연결되는 제1 전극을 형성하고, 상기 후면 전계부에 연결되는 제2 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 포함하고,
상기 확산 단계는, 상기 제1 도펀트 페이스트와 상기 제2 도펀트 페이스트를 동일한 열처리 공정에 의해 동시에 확산시켜,
상기 기판의 제1 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 에미터부와 상기 고농도 에미터부의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 에미터부, 상기 기판의 제2 면에는 제1 면저항 값을 갖는 고농도 전계부와 상기 고농도 전계부의 면저항 값보다 높은 제2 면저항 값을 갖는 저농도 전계부를 동시에 형성시키는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 제1 도펀트 페이스트는 상기 기판의 제1 면 중 제1 영역 위에 도포되고,
상기 제1 도펀트 페이스트의 불순물 확산에 의해 상기 기판의 제1 면 중 제1 영역에는 상기 고농도 에미터부가 형성되고, 상기 기판의 제1 면 중 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역에는 상기 저농도 에미터부가 형성되는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제2 항에서,
상기 제1 도펀트가 도포되는 상기 기판의 제1 면 중 제1 영역은 상기 제1 전극의 패턴과 중첩되는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 제2 도펀트 페이스트는 상기 기판의 제2 면 중 제1 영역 위에 도포되고,
상기 제2 도펀트 페이스트의 불순물 확산에 의해 상기 기판의 제2 면 중 제1 영역에는 고농도 전계부가 형성되고, 상기 기판의 제2 면 중 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역에는 상기 저농도 전계부가 형성되는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제4 항에서,
상기 제2 도펀트가 도포되는 상기 기판의 제2 면 중 제1 영역은 상기 제2 전극의 패턴과 중첩되는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 확산 단계에서
상기 제1 도펀트 페이스트의 불순물과 상기 제2 도펀트 페이스트의 불순물은 불활성 가스 분위기에서 확산되는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 확산 단계에서,
상기 기판의 제1 면에 제1 도펀트 페이스트, 상기 기판의 제2 면에 제2 도펀트 페이스트가 도포된 기판이 확산 챔버 내에 복수 개로 배치되며,
상기 복수 개의 기판 각각은 상기 기판의 제1 면이 서로 마주보도록 배치되거나, 상기 기판의 제2 면이 서로 마주보도록 배치되는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제7 항에서,
상기 복수 개의 기판 중 서로 가장 인접한 각 기판 사이의 간격은 1.5mm ~ 3mm 사이인 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 태양 전지 제조 방법은
상기 확산 단계와 상기 전극 형성 단계 사이에, 상기 에미터부 및 상기 후면 전계부 중 적어도 하나 위에 유전체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제9 항에서,
상기 유전체층은 실리콘 질화(SiNx)막, 실리콘 산화(SiOx)막, 실리콘 질화 산화(SiNxOy)막 및 알루미늄 산화(AlOx)막 중 적어도 하나를 포함하는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제9 항에서,
상기 유전체층을 형성하는 단계는
상기 기판이 p-타입이고, 상기 에미터부가 n-타입인 경우,
질화 실리콘(SiNx)막을 상기 에미터부 위에 형성하는 단계;
산화 알루미늄(AlOx)막을 상기 에미터부 위에 형성된 질화 실리콘(SiNx)막 및 상기 후면 전계부의 위에 형성하는 단계; 및
질화 실리콘(SiNx)막을 상기 후면 전계부 위에 형성된 상기 산화 알루미늄(AlOx)막 위에 형성하는 단계;를 포함하는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제9 항에서,
상기 유전체층을 형성하는 단계는
상기 기판이 n-타입이고, 상기 에미터부가 p-타입인 경우,
질화 실리콘(SiNx)막을 상기 후면 전계부 위에 형성하는 단계;
산화 알루미늄(AlOx)막을 상기 후면 전계부 위에 형성된 질화 실리콘(SiNx)막 및 상기 에미터부 위에 형성하는 단계; 및
질화 실리콘(SiNx)막을 상기 에미터부 위에 형성된 산화 알루미늄(AlOx)막 위에 형성하는 단계;를 포함하는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 고농도 에미터부는 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.의 면저항 값을 갖고,
상기 저농도 에미터부는 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 갖는 양면형 태양 전지의 제조 방법. - 제1 항에서,
상기 고농도 전계부는 20Ω/sq. 내지 80Ω/ sq.의 면저항 값을 갖고,
상기 저농도 전계부는 80 Ω/sq. 내지 150Ω/sq. 면저항 값을 갖는 양면형 태양 전지의 제조 방법.
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| KR101890286B1 (ko) | 2018-08-22 |
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