KR20140022515A - 태양 전지 - Google Patents

태양 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20140022515A
KR20140022515A KR1020120088462A KR20120088462A KR20140022515A KR 20140022515 A KR20140022515 A KR 20140022515A KR 1020120088462 A KR1020120088462 A KR 1020120088462A KR 20120088462 A KR20120088462 A KR 20120088462A KR 20140022515 A KR20140022515 A KR 20140022515A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
substrate
electrode
solar cell
passivation layer
Prior art date
Application number
KR1020120088462A
Other languages
English (en)
Inventor
양주홍
양두환
정일형
김진아
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020120088462A priority Critical patent/KR20140022515A/ko
Priority to US13/779,025 priority patent/US9349884B2/en
Priority to EP13002310.4A priority patent/EP2698825A1/en
Priority to JP2013136000A priority patent/JP5952227B2/ja
Publication of KR20140022515A publication Critical patent/KR20140022515A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H01L31/022458—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for emitter wrap-through [EWT] type solar cells, e.g. interdigitated emitter-base back-contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제 1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판; 기판의 제1 면에 위치하고 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 에미터부; 기판의 제1 면에 위치하고 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극; 기판 제1 면의 반대면인 제2 면에 위치하며 복수의 홀이 형성되는 후면 보호막; 및 후면 보호막 위에 위치하고, 후면 보호막에 형성된 홀들을 통하여 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제2 전극은 후면 보호막의 홀들 내부에 위치하는 연결 전극과 연결 전극 및 후면 보호막 위에 위치하는 후면 전극층을 포함하고, 후면 전극층과 후면 보호막 사이에는 진성 비정질 실리콘(i-a-Si) 및 진성 미세 결정질 실리콘(i-mc-Si) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 접착 강화막을 더 포함한다.

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명은 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 태양 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제 1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판; 기판의 제1 면에 위치하고 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 에미터부; 기판의 제1 면에 위치하고 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극; 기판 제1 면의 반대면인 제2 면에 위치하며 복수의 홀이 형성되는 후면 보호막; 및 후면 보호막 위에 위치하고, 후면 보호막에 형성된 홀들을 통하여 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제2 전극은 후면 보호막의 홀들 내부에 위치하는 연결 전극과 연결 전극 및 후면 보호막 위에 위치하는 후면 전극층을 포함하고, 후면 전극층과 후면 보호막 사이에는 진성 비정질 실리콘(i-a-Si) 및 진성 미세 결정질 실리콘(i-mc-Si) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 접착 강화막을 더 포함한다.
여기서, 접착 강화막이 후면 전극층과 접하는 계면에는 금속-실리콘 합금층이 형성될 수 있다. 이와 같이, 접착 강화막과 후면 전극층 사이의 계면에 형성되는 금속-실리콘 합금층은 알루미늄-실리콘 합금(Al-Si alloy)층일 수 있다.
이때, 접착 강화막의 두께는 10nm ~ 100nm 사이이고, 접착 강화막의 굴절률은 후면 보호막의 굴절률보다 높을 수 있다. 일례로, 접착 강화막의 굴절률은 3.7 ~ 4.2 사이일 수 있다.
또한, 후면 보호막과 접착 강화막 사이에는 확산 방지막을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 확산 방지막은 실리콘질화물(SiNx)을 포함할 수 있으며, 확산 방지막의 굴절률은 2.1 ~ 2,3 사이이고, 확산 방지막의 두께는 30nm ~ 70nm 사이일 수 있다.
또한, 후면 보호막은 알루미늄산화물(AlOx), 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘산화질화물(SiOxNy) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으며, 후면 보호막은 복수의 층을 포함할 수 있다.
일례로, 후면 보호막은 기판과 접하는 제1 보호막과 제1 보호막 위에 배치되는 제2 보호막을 포함할 수 있으며, 제1 보호막은 알루미늄산화물(AlOx)을 포함하고, 제2 보호막은 실리콘산화물(SiOx)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 보호막의 두께는 5nm ~ 15nm이고, 제2 보호막의 두께는 150nm ~ 250nm일 수 있다.
또한, 후면 전극층은 글래스 프릿을 후면 전극의 단위 부피당 1wt% 이하로 함유할 수 있다.
또한, 연결 전극과 후면 전극층은 동일한 재질로 형성되고, 연결 전극과 후면 전극층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지는 기판의 제2 면 위에 위치하는 후면 보호막과 후면 전극층 사이에 접착 강화막을 구비함으로써, 후면 전극층이 기판의 제2 면에 보다 견고히 접착할 수 있도록 하며, 장파장 대역의 빛을 효율적으로 반사시켜 태양 전지의 광전 변환 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지의 일례에 대한 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 접착 강화막과 후면 보호막에 대해 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 2에서 K부분을 확대한 도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 접착 강화막과 후면 전극층 사이의 계면에서 생성되는 화학적 결합에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 접착 강화막의 두께에 따른 접착 강화막의 반사율의 관계에 대해서 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지에서 후면 보호막과 접착 강화막 사이에 확산 방지막이 더 포함된 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.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지의 일례에 대한 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지(1)의 일례는 기판(110), 에미터부(120), 반사 방지막(130), 복수의 후면 전계부(back surface field, BSF)(160), 후면 보호막(170), 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)을 포함한다.
도 1에서는 본 발명에 따른 태양 전지(1)가 반사 방지막(130)을 포함하는 것을 일례로 도시하고 있으나, 본 발명은 이와 다르게 반사 방지막(130)이 생략되는 것도 가능하다. 그러나, 태양 전지(1)의 효율을 고려했을 때, 반사 방지막(130)이 포함되는 것이 더 나은 효율이 발생하므로, 반사 방지막(130)이 포함되는 것을 일례로 설명한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 불순물을 함유하는 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(110)이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 기판(110)의 표면에 요철이 형성되지 않은 경우를 일례로 도시하고 있지만, 이와 다르게, 기판(110)은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)을 가질 수 있다.
에미터부(120)는 빛이 입사되는 기판(110)의 제1 면에 위치하며, 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물을 함유하여 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이와 같은 p-n 접합에 의해 외부로부터 기판(110)에 빛이 입사되어 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)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동하여, 기판(110)에서 정공은 다수 캐리어가 되며, 에미터부(120)에서 전자는 다수 캐리어가 된다.
여기서, 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)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
반사 방지막(130)은 에미터부(120) 위에 위치하며, 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 형성될 수 있다. 이와 같은 반사 방지막(130)은 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(130)은 일례로, 약 80㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다. 반사 방지막(130)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
제1 전극(140)은 에미터부(120) 위에 배치되며, 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있다. 이와 같은 제1 전극(140)은 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 핑거 전극(141) 및 복수의 전면 버스바(143)를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 핑거 전극(141)은 에미터부(120) 위에 위치하여 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 서로 이격하여 정해진 방향으로 뻗어있다. 복수의 핑거 전극(141)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
그리고, 복수의 전면 버스바(143)는 에미터부(120) 위에서 복수의 핑거 전극(141)과 동일 층에 위치하고, 복수의 핑거 전극(141)과 전기적으로 연결되며, 복수의 핑거 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 복수의 전면 버스바(143)는 복수의 핑거 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집하여 외부 장치로 출력한다.
복수의 핑거 전극(141)과 전면 버스바(143)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
다음, 후면 보호막(170)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제1 면과 반대면인 기판(110)의 제2 면에 위치하며, 복수의 홀이 형성될 수 있다.
또한, 후면 보호막(170)에 형성되는 홀들 각각의 단면 형태는 도 1에 도시된 바와 같이 원형일 수 있으나, 이와 다르게 다각형의 형상일 수도 있다.
이와 같은 후면 보호막(170)은 기판(110) 제2 면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키는 패시베이션 기능을 수행하고, 기판(110)을 통과한 빛의 내부 반사율을 향상시켜 기판(110)을 통과한 빛의 재입사율을 높인다.
다음, 제2 전극(150)은 후면 보호막(170)의 홀 내부와 위에 위치하고, 후면 보호막(170)에 형성된 홀들을 통하여 기판(110)과 전기적으로 연결되며 금속 물질을 포함한다.
이와 같은 제2 전극(150)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 전극(151)과 후면 전극층(153)을 포함하고, 아울러, 후면 버스바(155)를 더 포함할 수 있다.
연결 전극(151)은 후면 보호막(170)의 홀들 내부에 위치하여 기판(110)과 연결되고, 후면 전극층(153)은 후면 보호막(170) 위에 위치하여, 후면 보호막(170)의 각 홀들 내부에 위치한 연결 전극(151)을 서로 연결시킨다.
이와 같이, 연결 전극(151) 및 후면 전극층(153)에는 알루미늄(Al)과 같은 도전성 금속 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이거나, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수도 있다.
여기서, 연결 전극(151)과 후면 전극층(153)은 동일한 재질을 포함할 수 있으며, 일례로, 연결 전극(151)과 후면 전극층(153)은 모두 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
이러한 연결 전극(151)은 기판(110)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 후면 전극층(153)으로 전달한다. 이와 같은 연결 전극(151)은 후면 보호막(170)과 접착 강화막(190)에 레이저나 에칭 페이스트를 이용하여 홀(Hole)을 형성시킨 후, 알류미늄(Al)과 같은 도전성 금속 물질을 함유한 페이스트를 홀 내부에 도포 및 열처리하여 형성될 수 있다.
다음, 후면 버스바(155)는 후면 보호막(170) 위에 위치하며, 연결 전극(151) 또는 후면 전극층(153)과 전기적으로 연결되어 있다. 이와 같은 후면 버스바(155)는 전면 버스바(143)와 동일한 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상일 수 있다. 이때, 후면 버스바(155)는 전면 버스바(143)과 마주보는 위치에 위치할 수 있다.
도 1 및 도 2에서, 후면 버스바(155)는 복수의 연결 전극(151)과 중첩되면서 후면 보호막(170) 위에 형성되어 있는 것으로 도시되고 있으나, 이와 다르게, 후면 버스바(155)는 연결 전극(151)과 중첩되지 않게 후면 보호막(170) 위에 형성될 수도 있다.
또한, 후면 버스바(155)는 도시된 바와 다르게 일정한 간격으로 배치된 원형 또는 다각형 형상의 복수의 도전체로 이루어질 수도 있다.
이와 같은 후면 버스바(155)는 기판(110)으로부터 연결 전극(151)을 통해 후면 전극층(153)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부 장치로 출력한다.
이와 같은, 후면 버스바(155)는 은(Ag)과 같은 하나의 도전성 물질로 이루어져 있지만, 이에 한정되지 않고, 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이거나 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수도 있다.
또한, 후면 버스바(155)는 인접한 후면 전극층(153)의 상부 일부와 중첩되어 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 따라서, 후면 전극층(153)과의 접촉 저항이 감소하여 접촉 효율이 높아지고, 이로 인해, 후면 전극층(153)으로부터의 전하 전송율이 향상된다.
후면 전계부(160)는 후면 보호막(170)의 홀 내부에 위치하는 연결 전극(151)과 기판(110) 사이에 위치하고, 기판(110)과 동일한 제1 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
이와 같은 후면 전계부(160)는 제2 전극(150)이 열처리에 의해 건조 및 소성될 때에, 제2 전극(150)에 함유된 금속 물질, 즉 제1 도전성 타입의 불순물이 기판(110) 내부로 확산되어 형성된다.
이와 같은 후면 전계부(160)는 기판(110)과의 불순물 농도 차이로 인해, 기판(110)과 전위차를 발생시키는 전위 장벽을 형성시킨다. 이와 같은 전위 장벽은 기판(110)의 제2 면 쪽으로 전자가 이동하는 것을 방지하여 기판(110)의 제2 면에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 방지한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지막(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 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 핑거 전극(141)에 의해 수집되어 전면 버스바(143)로 전달되어 수집되고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 인접한 연결 전극(151)으로 전달된 후 후면 버스바(155)에 의해 수집된다. 이러한 전면 버스바(143)와 후면 버스바(155)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 태양 전지(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 후면 전극층(153)과 후면 보호막(170) 사이에는 진성 비정질 실리콘(i-a-Si) 및 진성 미세 결정질 실리콘(i-mc-Si) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 접착 강화막(190)을 더 포함한다.
이와 같은 접착 강화막(190)은 후면 전극층(153)을 물리적 및 화학적으로 기판(110)의 제2 면에 고정시키는 역할을 한다. 따라서, 이와 같은 접착 강화막(190)을 구비한 경우, 접착 강화막(190)과 후면 전극층(153)이 서로 접하는 계면에서 화학적 결합이 일어나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 태양 전지(1) 복수 개를 인터커넥터(미도시)를 이용하여 서로 연결시키는 태빙(tabbing) 공정시에, 인터커넥터(미도시)의 접착 압력에 의해 후면 전극층(153)과 연결 전극(151) 사이가 물리적 전기적으로 벌어지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 이와 같은 접착 강화막(190)과 접착 강화막(190)과 접하는 후면 보호막(170)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 접착 강화막과 후면 보호막에 대해 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 2에서 K부분을 확대한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지(1)의 일례는 기판(110)의 제2 면 위에 위치하는 후면 보호막(170) 위에 접착 강화막(190)을 더 포함한다.
본 발명에 따른 태양 전지(1)에서, 후면 보호막(170)은 알루미늄산화물(AlOx), 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘산화질화물(SiOxNy) 중 적어도 하나의 물질을 포함하고, 아울러, 후면 보호막(170)은 복수의 층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 보호막(170)은 기판(110)과 접하는 제1 보호막(170a)과 제1 보호막(170a) 위에 배치되는 제2 보호막(170b)을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 일례로, 기판(110)이 p 타입의 (+) 전하 특성을 가지는 경우, 기판(110)과 바로 접하는 제1 보호막(170a)은 (-) 전하 특성을 가지는 알루미늄산화물(AlOx)을 포함하도록 할 수 있으며, 제2 보호막(170b)은 (+) 전하 특성을 가지는 실리콘산화물(SiOx)을 포함할 수 있다.
그러나, 이와 반대로, 기판(110)이 n 타입의 (-) 전하 특성을 가지는 경우, 도 3에 도시된 바와 다르게, 후면 보호막(170)은 단일막으로 형성될 수 있으며, 이때의 후면 보호막(170)은 (+) 전하 특성을 가지는 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘산화질화물(SiOxNy) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 보호막(170)이 제1 보호막(170a)과 제2 보호막(170b)을 포함하는 경우, 제1 보호막(170a)의 두께는 5nm ~ 15nm이고, 제2 보호막(170b)의 두께는 150nm ~ 250nm일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)의 두께는 10nm ~ 100nm 사이일 수 있다.
접착 강화막(190)의 두께를 10nm 이상으로 형성하는 것은 후면 전극층(153)을 접착 강화막(190) 위에 형성시키고, 이를 열처리하여 접착 강화막(190)과 화학적 결합을 형성할 때에, 화학적 결합을 형성하기 위한 최소한의 두께를 형성하기 위함이고, 접착 강화막(190)에 의한 광 반사율을 보다 높이기 위함이다.
또한, 접착 강화막(190)의 두께를 100nm 이하로 형성하는 것은 접착 강화막(190)에 의한 광 반사율을 보다 높이면서, 접착 강화막(190)의 두께가 과도하게 두껍게 형성하지 않고 적절한 두께로 형성되도록 함으로써, 제조 비용 및 시간을 최소화하기 위함이다.
보다 구체적으로, 본 발명과 같이 진성 비정질 실리콘(i-a-Si) 및 진성 미세 결정질 실리콘(i-mc-Si) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 접착 강화막(190)은 진공 챔버 내에서 증착되는 CVD 방식이나 PECVD 방식에 의해 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 접착 강화막(190)의 두께가 두꺼워질수록 진공 챔버 내에서 증착되는 시간이 길어져 공정 비용이 상승하므로, 이를 고려하여 접착 강화막(190)의 두께를 100nm 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 여기서, 접착 강화막(190)의 굴절률은 후면 보호막(170)의 굴절률보다 높을 수 있다. 예를 들어, 접착 강화막(190)의 굴절률은 3.7 ~ 4.2 사이일 수 있으며, 후면 보호막(170)의 굴절률은 1.7 ~ 2.3 사이일 수 있다.
이와 같은 접착 강화막(190)과 후면 보호막(170)의 굴절률 차이에 의해, 기판(110)의 제1 면으로 입사된 다양한 파장 대역의 빛 중에서 기판(110)에서 흡수되지 않는 장파장 대역의 빛, 예를 들어, 900nm ~ 1300nm 파장 대역의 빛을 다시 기판(110) 내부로 반사시켜 태양 전지(1)의 발전 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 접착 강화막(190)에 의한 광반사는 접착 강화막(190)의 두께와도 관련이 있는데, 이에 대해서는 도 6에서 보다 자세히 설명한다.
이하에서는 앞서 전술한 접착 강화막(190)의 화학적 결합에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 접착 강화막과 후면 전극층 사이의 계면에서 생성되는 화학적 결합에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)은 일례로, 진성 비정실 실리콘층(190b)을 포함할 수 있으며, 이와 같은 접착 강화막(190)이 후면 전극층(153)과 접하는 계면에는 금속-실리콘 합금층(190a)이 형성될 수 있다.
여기서, 후면 전극층(153)이 일례로, 알루미늄(Al)을 포함하는 경우, 접착 강화막(190)과 후면 전극층(153)이 접하는 계면에 형성되는 금속-실리콘 합금층(190a)은 알루미늄-실리콘 합금(Al-Si alloy)층일 수 있다.
이와 같은 금속-실리콘 합금층(190a)은 접착 강화막(190)에 포함되는 실리콘 재질과 후면 전극층(153)에 포함되는 금속 물질의 화학적 결합에 의해 형성되는 것으로, 이와 같은 접착 강화막(190)과 후면 전극층(153) 사이의 화학적 결합은 앞서 언급한 바와 같이, 후면 전극층(153)을 기판(110)의 제2 면에 보다 강하고 안정적으로 접착시키는 효과가 있다.
따라서, 본 발명과 같이, 기판(110)의 제2 면에 접착 강화막(190)을 구비하는 태양 전지는, 복수의 태양 전지(1)를 인터커넥터로 서로 연결하는 태빙 공정에, 인터커넥터의 접착 압력에 의해 후면 전극층(153)의 일부가 밀리면서 후면 전극층(153)과 연결 전극(151) 사이가 벌어져, 후면 전극층(153)과 연결 전극(151)이 서로 단선되는 현상을 방지할 수 있다.
아울러, 이와 같은 금속-실리콘 합금층(190a)은 접착 강화막(190)과 후면 전극층(153) 사이의 계면에만 형성되는 것이 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이, 접착 강화막(190)과 연결 전극(151) 사이의 계면에도 형성될 수 있다. 이에 따라, 후면 전극층(153)과 연결 전극(151)이 이후의 태빙 공정에서 서로 단선될 수 있는 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 금속-실리콘 합금층(190a)을 형성하는 방법의 일례를 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(110)의 제2 면에 후면 보호막(170)을 형성한 이후, 후면 보호막(170) 위에 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)을 포함하는 접착 강화막(190)을 형성시킨다.
이때, 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)을 포함하는 접착 강화막(190)은 챔버 내에서 CVD 방식이나 PECVD 방식에 의해 챔버 내에서 증착되어 형성될 수 있다.
다음, 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)의 접착 강화막(190)이 증착된 상태에서 연결 전극(151)과 후면 전극층(153)을 형성하기 위해서, 일례로 알루미늄을 함유하는 제2 전극(150)용 페이스트를 도포한다.
그 다음, 열처리 공정을 수행하여 제2 전극(150)용 페이스트를 제2 전극(150)으로 형성시키고, 기판(110)의 제2 면과 연결 전극(151) 사이에 후면 전계부(160)를 형성시킨다. 이때의 열처리 공정의 최고 온도는 대략 700℃ ~ 800℃ 사이일 수 있다.
이와 같이, 제2 전극(150)용 페이스트를 소성시켜 제2 전극(150)을 형성하는 열처리하는 공정 중에, 제2 전극(150)용 페이스트에 함유된 알루미늄이 용해되고, 접착 강화막(190)의 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)에 함유된 실리콘 일부가 용해된다.
이에 따라, 제2 전극(150)용 페이스트에 함유된 알루미늄과 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)에 함유된 실리콘이 서로 화학적으로 결합하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 접착 강화막(190)과 후면 전극층(153) 사이의 계면에 금속-실리콘 합금층(190a)이 형성될 수 있다.
이와 같은 접착 강화막(190)과 후면 전극층(153) 사이의 계면에 형성되는 금속-실리콘 합금층(190a)은 도 5에 도시된 바와 같이, 접착 강화막(190)이 진성 미세 결정질 실리콘 재질을 포함하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 이와 같은 접착 강화막(190)은 금속-실리콘 합금층(190a)과 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’)을 포함할 수도 있다.
이와 같은 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’)은 앞서 전술한 바와 같이, 제2 전극(150)용 페이스트를 소성시켜 제2 전극(150)을 형성하는 열처리 공정 중에, 열처리 공정의 최고 온도를 유지하는 시간을 상대적으로 길게 함으로써 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2 전극(150)용 페이스트에 대한 열처리 공정의 최고 온도를 수초(예를 들면 3~5초) 정도만 유지시키는 경우, 접착 강화막(190)의 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)의 내부에서는 상태 변화가 거의 발생하지 않고, 접착 강화막(190)과 제2 전극(150)용 페이스트 사이의 계면에서만 전술한 바와 같이 화학적 결합이 발생할 수 있다.
그러나, 제2 전극(150)용 페이스트에 대한 열처리 공정의 최고 온도를 수십초 ~ 수분 정도 유지시키는 경우, 접착 강화막(190)과 제2 전극(150)용 페이스트 사이의 계면에서뿐만 아니라 접착 강화막(190)의 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)의 내부에서도 상태 변화가 발생할 수 있다.
즉, 열처리 공정의 최고 온도가 유지되는 시간에 비례하여, 접착 강화막(190)의 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)이 부분적으로 결정화되면서 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’)으로 변화될 수 있다. 아울러, 이때, 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’)의 결정화도는 열처리 공정의 최고 온도 값과 최고 온도의 유지 시간에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 도 4 및 도 5에서는 접착 강화막(190)이 금속-실리콘 합금층(190a)과 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b) 또는 금속-실리콘 합금층(190a)과 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’)으로 형성된 경우만 일례로 도시하고 있지만, 이와 다르게, 접착 강화막(190)은 금속-실리콘 합금층(190a)에 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b)과 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’)이 모두 함께 포함되어 형성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 접착 강화막(190)은 전술한 바와 같이, 후면 전극층(153)을 기판(110)의 제2 면에 보다 견고히 접착 및 고정시킬 수 있으므로, 후면 전극층(153)에 함유되는 글래스 프릿을 후면 전극의 단위 부피당 1wt% 이하로 줄일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)을 사용하지 않고, 후면 전극층(153)을 기판(110)의 제2 면에 위치하는 후면 보호막(170)에 보다 견고히 부착되도록 하기 위해서는 후면 전극층(153)에 함유되는 글래스 프릿의 함유량을 높여야 한다.
이 글래스 프릿은 납(Pb)을 함유하기 때문에, 열처리 공정 중에 후면 보호막(170)을 물리적으로 뚫고 들어갈 수 있기 때문이다. 그러나, 이와 같이 글래스 프릿의 함유향을 높이는 경우, 추후 환경 오염이 문제될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)은 납(Pb)을 함유하지 않기 때문에 이와 같은 환경 오염을 염려할 필요가 없다.
아울러, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)은 후면 보호막(170)을 물리적으로 뚫고 내부로 침투하지 않기 때문에 후면 보호막(170)이 손상되어 패시베이션 기능이 약화되는 것을 방지할 수 있다.
이하의 도 6은 본 발명에 따른 접착 강화막의 두께에 따른 접착 강화막의 반사율의 관계에 대해서 설명하기 위한 도이다.
도 6에서 x축은 접착 강화막(190)의 두께를 나타내고, y축은 접착 강화막(190)의 반사율을 나타낸다. 도 6에서는 일례로 1100nm 파장 대역의 빛에 대한 반사율을 측정하였다.
전술한 바와 같이, 접착 강화막(190)의 굴절률은 후면 보호막(170)의 굴절률보다 높아, 기판(110)의 제1 면으로 입사된 다양한 파장 대역의 빛 중에서 기판(110)에서 흡수되지 않은 900nm ~ 1300nm의 장파장 대역의 빛은 다시 기판(110)으로 반사시킬 수 있다.
이와 같은 장파장 대역의 빛은 전술한 바와 같이, 접착 강화막(190)의 두께에 따라 반사율이 달라질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)의 두께는 전술한 바와 같이, 10nm ~ 100nm 사이로 형성시킬 수 있고, 이와 같은 접착 강화막(190)의 두께는 장파장 대역의 빛을 반사시키는 최적화된 두께이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 접착 강화막(190)이 없는 경우, 즉 접착 강화막(190)의 두께가 “0”인 경우, 기판(110)의 제2 면에서 제1 면 방향으로 반사되는 광반사율이 50%이하인 것을 확인할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)을 구비하고, 접착 강화막(190)의 두께가 10nm인 경우 광반사율이 58%이고, 접착 강화막(190)의 두께가 100nm인 경우 광반사율이 62.5%인 것을 확인할 수 있다.
아울러, 도 6에서는 도시하지 않았지만, 접착 강화막(190)의 반사율은 접착 강화막(190)의 두께가 계속적으로 증가하는 경우, 사인파(sine wave) 또는 코사인파(cosine wave)와 같은 정형파 형태를 가지는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)의 두께는 10nm ~ 100nm 사이로 형성되는 것이 최적화된 두께임을 확인할 수 있다.
지금까지는 접착 강화막(190)이 후면 보호막(170) 위에 접촉하여 바로 형성되는 경우만을 일례로 설명하였지만, 이와 다르게 후면 보호막(170)과 접착 강화막(190) 사이에는 확산 방지막(180)이 더 포함될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지에서 후면 보호막과 접착 강화막 사이에 확산 방지막이 더 포함된 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 태양 전지(1)는 도 7에 도시된 바와 같이, 후면 보호막(170)과 접착 강화막(190) 사이에는 확산 방지막(180)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 확산 방지막(180)은 후면 보호막(170)과 접착 강화막(190) 사이에 위치하여, 제2 전극(150)을 형성하기 위한 열처리 공정시에 제2 전극(150)을 형성하는 페이스트에 함유되는 알루미늄(Al)이 후면 보호막(170)까지 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이와 같이, 도 7에 도시된 확산 방지막(180)은 실리콘질화물(SiNx)을 포함할 수 있다. 이와 같은 확산 방지막(180)의 실리콘질화물(SiNx)은, 제2 전극(150)을 형성하기 위한 열처리 공정시, 후면 전극층(153)의 알루미늄(Al)과 결합하여 알루미늄(Al)이 후면 보호막(170)으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이에 따라, 후면 전극층(153)의 알루미늄(Al)이 후면 보호막(170)까지 확산되어 후면 보호막(170)의 패시베이션 기능이 약화되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 이와 같은 확산 방지막(180)의 굴절률은 접착 강화막(190)의 굴절률과 후면 보호막(170)의 굴절률의 사이값을 가질 수 있다. 일례로, 확산 방지막(180)의 굴절률은 접착 강화막(190)과 후면 보호막(170) 사이의 굴절률 값 중에서 2.1 ~ 2,3 사이로 형성될 수 있으며, 확산 방지막(180)의 두께는 30nm ~ 70nm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이, 후면 보호막(170), 확산 방지막(180), 접착 강화막(190)의 굴절률이 점진적으로 커지도록 하여, 접착 강화막(190)의 광반사율을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 이와 같은 확산 방지막(180)은 접착 강화막(190)과 동일한 챔버 내에서 공정 가스만 변화하여 형성할 수 있어, 확산 방지막(180)을 구비하는 태양 전지(1)의 제조 비용을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 190b) 및 진성 미세 결정질 실리콘층(i-mc-Si, 190b’) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 접착 강화막(190)을 증착하기 위해서는 공정 가스로 실란(SiH4) 가스와 수소(H2) 가스를 필요로 하고, 실리콘질화물(SiNx)을 포함하는 확산 방지막(180)을 증착하기 위해서는 공정 가스로 실란(SiH4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 필요로 한다.
따라서, 후면 보호막(170) 위에 확산 방지막(180)을 증착할 때에는, 공정 가스로 실란(SiH4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 주입하여 형성시키고, 이후, 확산 방지막(180) 위에 접착 강화막(190)을 증착할 때에는, 동일한 챔버 내에서 실란(SiH4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 공정 가스 중에서 암모니아(NH3) 가스 대신 수소(H2) 가스를 주입하면 되므로, 접착 강화막(190)을 증착할 때에 챔버를 변경할 필요가 없다.
따라서, 본 발명에 따른 접착 강화막(190)과 확산 방지막(180)을 구비하는 태양 전지(1)의 제조 비용은 최소화될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지(1)는 기판(110)의 제2 면 위에 접착 강화막(190)을 구비하여, 후면 전극층(153)이 보다 견고하게 기판(110)의 제2 면에 접착될 수 있도록 후면 전극층(153)의 접착력을 개선하여, 인터커넥터를 이용하여 복수의 태양 전지(1)를 서로 연결하는 태빙 공정에서, 후면 전극층(153)과 연결 전극(151)이 서로 물리적 및 전기적으로 서로 떨어지지 않고 견고히 접착된 상태가 유지되도록 하고, 장파장 대역의 빛을 보다 효율적으로 반사시킴으로써, 태양 전지(1)의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지(1)는 접착 강화막(190)과 후면 보호막(170) 사이에 확산 방지막(180)을 더 구비함으로써, 장파장 태양의 빛에 대한 반사율을 더욱 향상시키며, 후면 보호막(170)의 패시베이션 기능이 약화되는 것을 방지하여 태양 전지(1)의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 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 (15)

  1. 제 1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판;
    상기 기판의 제1 면에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 에미터부;
    상기 기판의 제1 면에 위치하고 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극;
    상기 기판 제1 면의 반대면인 제2 면에 위치하며 복수의 홀이 형성되는 후면 보호막; 및
    상기 후면 보호막 위에 위치하고, 상기 후면 보호막에 형성된 상기 홀들을 통하여 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 후면 보호막의 홀들 내부에 위치하는 연결 전극과 상기 연결 전극 및 상기 후면 보호막 위에 위치하는 후면 전극층을 포함하고,
    상기 후면 전극층과 상기 후면 보호막 사이에는 진성 비정질 실리콘(i-a-Si) 및 진성 미세 결정질 실리콘(i-mc-Si) 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 접착 강화막을 더 포함하는 태양 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 접착 강화막이 상기 후면 전극층과 접하는 계면에는 금속-실리콘 합금층이 형성된 태양 전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 접착 강화막과 상기 후면 전극층 사이의 계면에 형성되는 상기 금속-실리콘 합금층은 알루미늄-실리콘 합금(Al-Si alloy)층인 태양 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 접착 강화막의 두께는 10nm ~ 100nm 사이인 태양 전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 접착 강화막의 굴절률은 상기 후면 보호막의 굴절률보다 높은 태양 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 접착 강화막의 굴절률은 3.7 ~ 4.2 사이인 태양 전지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 보호막과 상기 접착 강화막 사이에는 확산 방지막을 더 포함하는 태양 전지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 확산 방지막은 실리콘질화물(SiNx)을 포함하는 태양 전지.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 확산 방지막의 굴절률은 2.1 ~ 2,3 사이인 태양 전지.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 확산 방지막의 두께는 30nm ~ 70nm 사이인 태양 전지.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 보호막은 알루미늄산화물(AlOx), 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘산화질화물(SiOxNy) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 태양 전지.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 보호막은 복수의 층을 포함하는 태양 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 후면 보호막은 상기 기판과 접하는 제1 보호막과 상기 제1 보호막 위에 배치되는 제2 보호막을 포함하는 태양 전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 보호막은 알루미늄산화물(AlOx)을 포함하고, 상기 제2 보호막은 실리콘산화물(SiOx)을 포함하는 태양 전지.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 보호막의 두께는 5nm ~ 15nm이고, 상기 제2 보호막의 두께는 150nm ~ 250nm인 태양 전지.
KR1020120088462A 2012-08-13 2012-08-13 태양 전지 KR20140022515A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120088462A KR20140022515A (ko) 2012-08-13 2012-08-13 태양 전지
US13/779,025 US9349884B2 (en) 2012-08-13 2013-02-27 Solar cell
EP13002310.4A EP2698825A1 (en) 2012-08-13 2013-04-30 Solar cell
JP2013136000A JP5952227B2 (ja) 2012-08-13 2013-06-28 太陽電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120088462A KR20140022515A (ko) 2012-08-13 2012-08-13 태양 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140022515A true KR20140022515A (ko) 2014-02-25

Family

ID=48193081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120088462A KR20140022515A (ko) 2012-08-13 2012-08-13 태양 전지

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9349884B2 (ko)
EP (1) EP2698825A1 (ko)
JP (1) JP5952227B2 (ko)
KR (1) KR20140022515A (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014200525A1 (de) * 2014-01-14 2015-07-16 Intellectual Property Management MTU Aero Engines AG Bürstendichtung mit Bürstenfasern aus nichtmetallischen Werkstoffen
CN104681670A (zh) * 2015-03-10 2015-06-03 北京七星华创电子股份有限公司 太阳能电池表面钝化方法
JP6571409B2 (ja) * 2015-06-26 2019-09-04 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
JP2017033970A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
JP6339754B1 (ja) * 2016-09-28 2018-06-06 京セラ株式会社 太陽電池素子
JP6370516B1 (ja) 2016-09-29 2018-08-08 京セラ株式会社 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法
KR102624381B1 (ko) * 2017-01-03 2024-01-15 상라오 신위안 웨동 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지
JP6863853B2 (ja) * 2017-07-27 2021-04-21 京セラ株式会社 太陽電池素子および太陽電池モジュール
CN107658358A (zh) * 2017-09-21 2018-02-02 东方环晟光伏（江苏）有限公司 太阳能电池背钝化膜层结构及其生成方法
TWI678814B (zh) * 2018-10-24 2019-12-01 友達光電股份有限公司 太陽能電池及其製作方法
CN112736145B (zh) * 2020-12-29 2022-09-13 正泰新能科技有限公司 一种太阳能电池的背面结构和含该背面结构的太阳能电池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2994735B2 (ja) 1990-11-27 1999-12-27 シャープ株式会社 太陽電池
JPH08111537A (ja) 1994-10-07 1996-04-30 Sharp Corp 太陽電池
DE10046170A1 (de) * 2000-09-19 2002-04-04 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Metallkontaktes durch eine dielektrische Schicht
DE602008003218D1 (de) * 2007-05-07 2010-12-09 Georgia Tech Res Inst Herstellung eines hochwertigen rückseitigen kontakts mit lokaler rückseitiger siebdruckfläche
EP1993143A1 (de) 2007-05-14 2008-11-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halbleiterbauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
EP2195853B1 (en) 2008-04-17 2015-12-16 LG Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing the same
US20090301559A1 (en) 2008-05-13 2009-12-10 Georgia Tech Research Corporation Solar cell having a high quality rear surface spin-on dielectric layer
KR100984701B1 (ko) 2008-08-01 2010-10-01 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
AU2010239265B2 (en) * 2009-04-21 2014-06-05 Tetrasun, Inc. High-efficiency solar cell structures and methods of manufacture
US8404970B2 (en) 2009-05-01 2013-03-26 Silicor Materials Inc. Bifacial solar cells with back surface doping
GB2471732A (en) * 2009-06-22 2011-01-12 Rec Solar As Back surface passivation solar cell
KR20110034931A (ko) * 2009-09-29 2011-04-06 삼성전자주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR20110119970A (ko) 2010-04-28 2011-11-03 삼성전자주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
DE102010060339A1 (de) * 2010-11-04 2012-05-10 Q-Cells Se Solarzelle und Solarzellenherstellungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
US20140041720A1 (en) 2014-02-13
JP2014039018A (ja) 2014-02-27
US9349884B2 (en) 2016-05-24
JP5952227B2 (ja) 2016-07-13
EP2698825A1 (en) 2014-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11056598B2 (en) Solar cell
JP5952227B2 (ja) 太陽電池
KR100990116B1 (ko) 태양전지 모듈
US9520517B2 (en) Solar cell
JP5302414B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP5833350B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
US20110265866A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
EP2506310B1 (en) Bifacial solar cell
CN102428574A (zh) 具有互连器的太阳能电池组件及其制造方法
KR101130196B1 (ko) 태양 전지
US9577132B2 (en) Solar cell module
KR20120140049A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101910642B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101925928B1 (ko) 태양 전지 및 그의 제조 방법
KR101983361B1 (ko) 양면 수광형 태양전지
KR101098813B1 (ko) 태양 전지
KR101925929B1 (ko) 태양 전지 및 그의 제조 방법
KR101130193B1 (ko) 태양 전지
KR102624381B1 (ko) 태양 전지
KR102183580B1 (ko) 태양 전지 및 태양 전지 모듈
KR102120120B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR20130080662A (ko) 태양전지 모듈
KR101179949B1 (ko) 태양 전지
KR20100136638A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20140040310A (ko) 태양 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application