KR20140128374A - 태양 전지와 그 제작방법 - Google Patents

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세스 다니엘 슈메이트
더글라스 아더 허칭스
하피주딘 모하메드
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실리콘 솔라 솔루션즈, 엘엘씨
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Abstract

태양 전지는 기판 상에 형성된 영역을 구비하고 있다. 영역은 도펀트를 가지고 있다. 영역은 선택적 에미터 및 태양 전지의 후면 전계 중 하나이다. 그리드선은 영역의 제1 부분 위에 증착되어 있다. 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 낮은 영역의 제1 부분의 표면부분에서 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 실시예에서, 도펀트의 일부의 전기적 활동은 그리드선 외부의 영역의 제2 부분에서 비활성화된다. 그리드선은 도펀트를 비활성화하기 위한 마스크로서 사용된다.

Description

태양 전지와 그 제작방법 {SOLAR CELLS AND METHODS OF FABRICATION THEREOF}
본 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 원용되는 2012년 2월 6일에 출원된 "SELF-ALIGNED HYDROGENATED SELECTIVE EMITTER FOR N-TYPE SOLAR CELLS"라는 명칭의 미국 임시 특허출원 제61/595,504호의 이익을 주장한다.
본 발명의 실시예는 신재생 에너지 분야에 관한 것으로, 특히 태양 전지 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 전지(solar cell)는 태양 방사선(solar radiation)을 전기 에너지로 변환하는 장치로서 알려져 있다. 전형적으로, 태양 전지는 기판의 표면 근방에 pn 접합을 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 이용하여 반도체 기판 상에 제조된다. 기판의 표면으로 입사하는 태양 방사선은 기판의 벌크(bulk) 내에 전자와 정공 쌍을 만든다. 전자와 정공 쌍은 기판의 p-도핑 및 n-도핑 영역(doped region)으로 이동함으로써, 도핑 영역 사이에 전압 차를 발생시킨다. 도핑 영역은 그 셀로부터 거기에 결합된 외부 회로로 전류를 인도하기 위해 태양 전지의 금속 접촉(metal contact)에 결합된다. 방사선 변환 효율은, 전력를 발생하는 태양 전지의 능력에 직접 관련되어 있기 때문에, 태양 전지의 중요한 특성이다.
도 1은 전형적인 균질 에미터 태양 전지 구조(100)의 단면도를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 고농도로 도핑된 p+형 실리콘 에미터(102)가 n형 실리콘 기판(101) 위에 형성되어 있다. 금속 그리드선(metal grid line; 104)과 같은 금속 그리드선은 에미터(102) 상에 형성되어 있다. 반사방지 코팅(antireflective coating, "AR")(103)은 그리드선 사이의 에미터(102)의 일부에 증착(deposit)되어 있다. 예를 들어, 에미터(102)와 같은 기존의 균질한 에미터는 그리드 접촉 아래 및 그리드 접촉 사이에 균일한 도핑 프로파일(doping profile)을 가진다. 균질하게 도핑된 에미터의 표면에서의 활성 도펀트 농도는, 그리드선과 오믹 접촉(ohmic contact, 저항성 접촉)을 형성하고, 전형적으로 개방회로 전압과 단락회로 전류의 곱에 대해 사실상 최대 획득 가능한 전력의 비율로서 정의되는 높은 필 팩터(fill factor, 충전율)를 얻기 위해 일반적으로 적어도 1020 cm-3이다.
에미터의 표면에서 활성 도펀트의 높은 농도는 높은 표면 재결합 속도를 생성한다. 높은 표면 재결합 속도는 태양 전지의 변환 효율을 직접적으로 제한하는 개방회로 전압(Voc)과 단락회로 전류(Jsc)를 제한한다.
선택적 에미터는 균질 에미터에 의해 야기되는 제한을 회피하기 위해 사용된다. 선택적 에미터는 그리드선 아래에 높은 도펀트 농도를 갖고 그리드선 사이에 낮은 도펀트 농도를 가진다. 기존의 선택적 에미터 기술은, 이를 달성하기 위해 2개 이상의 처리 단계를 필요로 한다.
하나의 선택적 에미터 기술은 저농도로 도핑된 Si 에미터와 함께 출발한다. 이어서, 그리드선이 배치될 예정인 저농도로 도핑된 Si 에미터 영역에 마스크를 통해 고농도로 도핑된 실리콘 페이스트가 선택적으로 적용된다. 그 다음에, 그리드선이 고농도로 도핑된 실리콘 페이스트 영역에 형성된다.
다른 선택적 에미터 기술은 고농도로 도핑된 Si 에미터와 함께 출발한다. 하드 마스크는 고농도로 도핑된 에미터에 증착된다. 고농도로 도핑된 Si 에미터의 부분은 그리드선 사이에 있는 실리콘 에미터의 그들 부분에서의 도핑을 감소시키기 위해 하드 마스크를 통해 에치 백(each back)된다. 그 후, 그리드선은 에미터의 에칭되지 않은 고농도로 도핑된 영역에 증착된다.
다른 선택적 에미터 기술은, 그리드선 아래의 에미터의 높은 도핑 및 그리드선 사이의 에미터이 낮은 도핑을 생성하기 위해, 적어도 두 단계의 별개의 이온 주입 단계를 사용한다.
모든 기존의 선택적 에미터 기술은 복잡한 정렬 처리를 필요로 하고, 일반적으로 낮은 수율을 가진다. 이들 기술에 의해 달성되는 표면 도핑은, 100 Ω/□ 이상의 높은 시트 저항을 제공한다. 기존의 선택적 에미터가 균질 에미터보다 50% 이상의 그리드선을 필요로 하기 때문에, 이러한 높은 시트 저항은 많은 전력 손실을 야기한다. 그리드 금속화가 전형적으로 은을 포함하고 있기 때문에, 이것은 매우 비싼 요구이다.
태양 전지를 제조하기 위한 방법 및 장치의 예시적인 실시예가 기재되어 있다. 태양 전지는 기판 상에 형성된 영역을 구비하고 있다. 이 영역은 도펀트(dopant)를 가지고 있다. 일 실시예에서, 이 영역은 태양 전지의 선택적 에미터이다. 일 실시예에서, 이 영역은 태양 전지의 후면 전계(back surface field)이다. 그리드선은 도핑 영역의 제1 부분 위에 증착(deposit)되어 있다. 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮은 영역의 제1 부분의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 실시예에서는, 도펀트의 전기적 활동(electrical activity)은 그리드선 외부의 영역의 제2 부분에서 비활성화(deactivate)된다. 그리드선은 도펀트를 비활성화하기 위한 마스크로서 사용된다.
일 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 마스크로서 영역의 제2 부분에 증착된 그리드선을 이용한 화학 종(chemical species)의 노출에 의해 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활동을 비활성화하는 단계를 구비한다. 방법의 일 실시예에서는, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 에미터이다. 방법의 일 실시예에서는, 영역은 태양 전지의 후면 전계이다. 일 실시예에서, 본 방법은 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 영역의 제1 부분의 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 생성하는 단계를 더 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 영역에 패시베이션층(passivation layer)을 증착하는 단계를 더 구비하되, 화학 종이 패시베이션층을 통해 도펀트를 비활성화한다. 방법의 일 실시예에서, 비활성화하는 단계는 도펀트를 화학 종의 원소와 반응시키는 단계; 및 반응시키는 단계에 기초해서 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하는 단계를 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 영역 위에 반사방지 코팅을 증착하는 단계를 더 구비하되, 화학 종이 반사방지 코팅을 통해 도펀트를 비활성화한다. 방법의 일 실시예에서, 영역은 p형 도전성(conductivity)을 가진다. 방법의 일 실시예에서, 영역은 n형 도전성을 가진다. 방법의 일 실시예에서, 그리드선은 도전성 그리드선이다. 방법의 일 실시예에서, 그리드선 아래의 영역의 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활동은 실질적으로 비활성화되지 않는다. 방법의 일 실시예에서, 비활성화된 후의 영역에서의 도펀트 입자의 총수는 비활성화되기 전의 영역에서의 도펀트 입자의 총수와 동일하다. 방법의 일 실시예에서는, 화학 종은 원자 수소(atomic hydrogen), 듀테륨(deuterium, 중수소), 리튬, 구리(동), 또는 그 조합을 포함하고, 비활성화하는 단계는 그리드선 외부의 영역의 제1 부분을 원자 수소, 듀테륨(중수소), 리튬, 구리(동), 또는 그 조합에 노출시키는 단계를 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 영역의 제1 부분의 표면 부분에서 활성 도펀트의 제1 농도, 영역의 제2 부분에서 활성 도펀트의 제2 농도, 및 표면 부분으로부터 떨어진 깊이에서 영역의 제1 부분에서의 활성 도펀트의 제3 농도를 발생시키는 단계를 더 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 화학 종을 챔버 내에 배치된 태양 전지의 영역의 제1 부분에 공급하는 단계; 화학 종으로부터 원자 원소(atomic element)를 생성하는 단계; 및 영역의 제1 부분에서의 도펀트를 원자 원소에 노출시키는 단계를 더 구비한다. 방법의 일 실시예에서, 원자 원소는 플라즈마(plasma)에 의해 생성된다. 방법의 일 실시예에서, 원자 원소는 물 끓임(water boiling)에 의해 생성된다. 방법의 일 실시예에서, 원자 원소는 가스를 가열된 필라멘트에 촉매적으로 노출시킴으로써 생성된다. 일 실시예에서, 본 방법은 비활성화를 제어하기 위해 필라멘트의 온도, 필라멘트의 기하학적 형상, 태양 전지와 필라멘트 사이의 거리 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 비활성화을 제어하기 위해 가스의 압력 및 챔버 내의 온도 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 구비한다. 방법의 일 실시예에서, 비활성화하는 단계는 챔버의 기하학적 형상에 의해 제어된다. 방법의 일 실시예에서, 비활성화하는 단계는 시간에 의해 제어된다. 방법의 일 실시예에서, 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 중 적어도 하나이다. 방법의 일 실시예에서, 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나이다. 방법의 일 실시예에서, 그리드선은 화학 종이 태양 전지의 영역의 제2 부분에 도달하는 것을 방지한다. 방법의 일 실시예에서는, 그리드선은, 태양 전지의 영역의 제2 부분 상의 패시베이션층 위에 에칭액(etchant)을 함유한 금속 페이스트를 배치하는 것; 및 영역의 제2 부분과의 직접 접촉으로 금속 페이스트를 배치하기 위해 에칭액에 의해 영역에 이르기까지 패시베이션층을 통해 에칭하는 것을 포함하는 스크린 인쇄에 의해, 영역의 제2 부분에 증착된다.
실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은, 기판 상의 제1 도펀트를 갖는 제1 영역에 반사방지 코팅 및 패시베이션층 중 적어도 하나를 구비하되, 제1 영역의 제1 부분 위에 제1 도전성 그리드선이 있는 태양 전지를 챔버 내에 배치하는 단계; 챔버 내로 가열된 필라멘트를 통해 수소 가스를 공급하는 단계; 수소 가스로부터 원자 수소와 중수소 중 적어도 하나를 생성하는 단계; 및 태양 전지의 제1 영역의 제1 부분에서의 제1 도펀트의 전기적 활동을 비활성화하기 위해 마스크로서 그리드선을 이용하여 제1 영역의 제1 부분을 원자 수소와 중수소 중 적어도 한쪽에 노출시키는 단계를 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 노출된 제1 부분에서 제1 도펀트 및 수소 원자와 중수소 원자 중 적어도 하나를 포함하는 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하는 단계를 더 구비한다. 방법의 일 실시예에서, 원자 수소와 중수소 중 적어도 하나는 수소의 가열된 필라멘트로의 촉매 노출에 의해 생성된다. 방법의 일 실시예에서, 챔버 내의 압력은 약 10mTorr로부터 약 10Torr까지이다. 방법의 일 실시예에서, 가스 유량은 약 20sccm이다. 방법의 일 실시예에서, 필라멘트는 약 1600℃로부터 약 2100℃까지의 온도로 가열된다. 방법의 일 실시예에서, 태양 전지 기판의 표면으로부터의 필라멘트의 거리는 약 10cm이다. 일 실시예에서, 본 방법은 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 제1 영역의 제1 부분의 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 생성하는 단계를 더 구비한다.
일 실시예에서는, 태양 전지는 기판의 제1 측면 상에 형성된 제1 도펀트를 갖는 제1 영역; 제1 영역의 제1 부분 위의 제1 그리드선을 구비하되, 제1 도펀트의 일부의 전기적 활동이 그리드선 외부의 제1 영역의 제2 부분에서 비활성화된다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도펀트는 제2 부분에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다. 태양 전지의 일 실시예에서, 제1 도펀트의 일부는 화학 종(chemical species)으로 될 가능성이 높고, 전기적으로 불활성이다. 태양 전지의 일 실시예에서, 화학 종은 원자 수소, 중수소, 리튬 및 구리(동) 중 적어도 하나이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 선택적 에미터이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 영역은 태양 전지의 후면 전계이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 부분의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도는 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도보다 낮다. 일 실시예에서, 태양 전지는 제1 영역 상에 패시베이션층을 더 구비하되, 그리드선이 제1 영역의 제1 부분과 직접 접촉하고 있다. 일 실시예에서, 태양 전지는 제1 영역 위에 반사방지 코팅을 더 구비한다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도펀트는 그리드선 아래의 제1 영역의 제1 부분에서 전기적으로 활성이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 영역은 p형 영역이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 영역은 n형 영역이다. 태양 전지의 일 실시예에서, 그리드선은 제1 영역과 오믹과 같은 접촉(ohmic like contact)을 형성한다. 태양 전지의 일 실시예에서, 기판은 적어도 단결정 실리콘과 다결정 실리콘 중 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 태양 전지는 기판의 제2 측면 상에 제2 도펀트를 갖는 제2 영역; 및 제2 영역에 인접한 제2 그리드선을 더 구비한다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제2 도펀트의 전기적 활동은 제2 영역의 일부에서 비활성화된다.
일 실시예에서는, 태양 전지는 기판의 제1 측면 상의 제1 영역의 제1 부분에 도전성 그리드선을 구비하되, 그리드선 외부의 제1 영역의 제2 부분의 제1 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도가 제1 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮다. 태양 전지의 일 실시예에서, 도펀트는 제2 부분에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 도펀트의 일부가 제1 영역의 제2 부분에서 비활성화되어 있다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 영역은 태양 전지 기판 상의 선택적 에미터이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 영역은 태양 전지의 후면 전계이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 및 탈륨(Tl) 중 적어도 하나이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나이다. 일 실시예에서, 태양 전지는 제1 영역에 패시베이션층을 더 구비한다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 그리드선 아래의 활성 도펀트 농도는 그리드선 외부의 활성 도펀트 농도보다 높다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 영역은 p형 도전성을 가진다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 영역은 n형 도전성을 가진다. 태양 전지의 일 실시예에서, 기판은 적어도 단결정 실리콘과 다결정 실리콘 중 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 태양 전지는 기판의 제2 측면 상에 형성된 제2 영역; 및 제2 영역에 인접한 제2 그리드선을 더 구비하되, 제2 영역의 일부에서의 도펀트가 비활성화되어 있다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 표면부분은 진성 반도체층(intrinsic semiconductor layer)을 구비하고 있다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 표면부분은 약 1019 cm-3 이하의 활성 도펀트 농도를 갖는 저농도로 도핑된 반도체층을 구비하고 있고, 제2 부분은 1019 cm-3 이상의 활성 도펀트 농도를 갖는 고농도로 도핑된 반도체층을 구비하고 있다. 일 실시예에서, 선택적 에미터 태양 전지는 전면과 후면을 갖되, 제1 도펀트를 가진 태양 전지 기판; 기판의 표면에 제2 도펀트를 가진 에미터; 및 에미터 상의 제1 도전성 라인을 구비하되, 제1 도펀트 및 제2 도펀트 중 적어도 하나의 전기적 활동이 비활성화되어 있다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도펀트 및 제2 도펀트 중 비활성화된 적어도 하나는 화학 종으로 될 가능성이 높고, 전기적으로 불활성이다. 태양 전지의 일 실시예에서, 화학 종은 원자 수소, 중수소, 리튬 및 구리 중 적어도 하나이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도펀트가 p형 도펀트이고, 제2 도펀트가 n형 도펀트이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도펀트가 n형 도펀트이고, 제2 도펀트가 p형 도펀트이다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도전성 라인 외부의 에미터의 표면부분에서의 활성의 제2 도펀트 농도가 에미터의 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성의 제2 도펀트 농도보다 낮다. 태양 전지의 일 실시예에서는, 제1 도펀트와 제2 도펀트 중 적어도 하나가 실질적으로 균일하게 분포되어 있다. 일 실시예에서, 태양 전지는 기판의 후면 상에 제2 도전성 라인을 더 구비하되, 제2 도전성 라인 외부의 후면에서의 제1 도펀트 농도가 후면으로부터 떨어진 거리에서의 제1 도펀트 농도보다 낮다. 일 실시예에서, 태양 전지는 에미터 상에 패시베이션층을 더 구비한다. 일 실시예에서, 태양 전지는 에미터 상에 반사방지 코팅을 더 구비한다. 일 실시예에서, 태양 전지는 기판의 후면 상에 패시베이션층을 더 구비한다. 일 실시예에서, 태양 전지는 에미터 상에 제3 도전성 라인을 더 구비한다.
일 실시예에서는, 태양 전지를 제조하는 방법은 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 태양 전지의 영역의 제1 부분의 제1 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 구비하되, 그리드선이 태양 전지의 영역의 제2 부분 상에 있다. 방법의 일 실시예에서는, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 에미터이다. 방법의 일 실시예에서는, 영역은 태양 전지의 후면 전계이다. 방법의 일 실시예에서, 제1 부분은 제1 표면부분을 가지고 있고, 태양 전지의 영역의 제1 부분의 제1 표면부분에서의 도펀트의 전기적 활동을 화학 종으로의 노출에 의해 비활성화시킴으로써 도펀트 프로파일이 생성된다. 방법의 일 실시예에서는, 도펀트 프로파일은 태양 전지 영역의 제1 부분 상에 제1 표면부분을 갖는 반도체층을 증착함으로써 생성되고, 제1 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도는 제1 부분의 활성 도펀트의 농도보다 낮다. 일 실시예에서, 본 방법은 반도체층 위에 패시베이션층을 증착하는 단계를 더 구비한다. 일 실시예에서, 본 방법은 1 ohm × cm2 이하의 그리드선과의 접촉 저항이 얻어질 때까지 반도체층 위의 임의의 층(예를 들어, 패시베이션층, AR층, 또는 양쪽)을 통해 에칭하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은 첨부된 도면으로부터, 그리고 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 전형적인 균질 에미터 태양 전지 구조(100)의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 상(평)면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 일부의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드선을 가진 태양 전지의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부의 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 화학 종에 노출함으로써 도펀트를 비활성화하는 것을 나타내는 도 6a와 유사한 도면이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 화학 종에 노출함으로써 도펀트를 비활성화한 후의 도 6b와 유사한 도면이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 에미터 태양 전지의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 n형 실리콘 태양 전지의 p형 도핑 영역의 깊이에 대해 활성 붕소 농도를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 n형 실리콘 태양 전지의 p형 도핑 영역의 표면으로부터의 깊이에 대해 활성 붕소 농도를 나타내는 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 깊이에 대한 전기적으로 활성의 붕소의 백분율로서 붕소-수소("B-H") 패시베이션("비활성화")을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 에미터 태양 전지의 단면을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면의 그리드선 금속화 및 감소된 이면 재결합 속도를 가진 양면 선택적 에미터 태양 전지의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 11은 선택적 에미터를 갖는 태양 전지를 제조하는 종래 기술을 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는 방법과 비교하는 테이블도이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 12b는 그리드선이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 영역에 증착된 후의 도 12a와 유사한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 원래의 붕소 프로파일 및 실험 데이터에 기초해서 수소첨가된 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 에미터의 수집 효율 대 표면 재결합 속도를 설명하는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항률 데이터 대 기판 온도를 설명하는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항률의 증가 대 열처리 온도를 설명내는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 나타내는 도면이다.
태양 전지를 제조하는 방법 및 장치가 여기에 기재되어 있다. 다음의 설명에서는, 본 발명의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정의 프로세스 흐름 조작과 같은 다수의 특정 세부 사항이 기재된다. 또한, 본 발명의 실시예가 이러한 특정 세부 사항없이 실시될 수 있다는 것은 당업자에게는 명백할 것이다. 다른 경우에, 반도체 증착 기술과 같은 잘 알려진 제조 기술은 본 발명의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명하지 않는다. 더욱이, 도면에서 나타낸 각종 실시예는 예시적인 표현이며, 반드시 일정한 비례로 확대[축소]하여 도시되어 있지 않음을 이해해야 한다.
여기에 개시되어 있는 것은 태양 전지를 제조하는 방법이다. 일 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 화학 종으로의 노출에 의해 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 도펀트의 전기적 활동을 비활성화시키는 단계를 구비한다. 영역에 증착된 그리드선은 비활성화하기 위한 마스크로서 사용된다. 도펀트 프로파일은 비활성화함으로써 생성된다. 도펀트 프로파일은 표면부분으로부터 떨어진 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮은 영역의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도를 가진다.
또한, 여기에 개시되어 있는 것은 태양 전지이다. 태양 전지는 기판 상에 형성된 영역을 구비하고 있다. 영역은 도펀트를 가지고 있다. 그리드선은 영역의 제1 부분 위에 증착되어 있다. 도펀트의 일부의 전기적 활동은 그리드선 외부의 영역의 제2 부분에서 비활성화된다. 그리드선은 도펀트를 비활성화하기 위한 마스크로서 사용된다. 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮은 영역의 제1 부분의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 일 실시예에서, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 선택적 에미터이다. 일 실시예에서, 영역은 태양 전지의 후면 전계이다.
적어도 일부의 실시예에 따르면, 태양 전지는 여기에 기재된 바와 같은 비활성화 영역을 갖는 N형 및 P형 태양 전지이다. 일부 실시예에서는, 기존의 프로세스 흐름과 비교하여 거대한 수의 프로세스 조작의 저감이 여기에 개시된 프로세스 흐름을 사용함으로써 얻어진다.
실시예에서, 선택적 에미터 태양 전지의 제조는 하나의 단계, 약간의 소모품을 필요로 하는 자기 정합 프로세스를 수반하고, 그리드선 사이의 선택적 에미터의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 가능한 한 낮게 달성한다. 적어도 일부의 실시예에서, 여기에 개시된 바와 같은 프로세스를 이용하여 제조된 선택적 에미터 태양 전지는 아주 조금 증가된 시트 저항만을 갖고, 균질한 에미터 태양 전지와 같거나 더 적은 그리드선을 필요로 하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 상(평)면도를 나타내는 도면이다. 태양 전지 패널(200)은 태양 전지(202)와 같은 태양 전지를 유지하는 프레임(201)을 가지고 있다. 실시예에서, 태양 전지는 그리드선과 여기에 개시된 바와 같은 프로세스를 이용하여 제조된 선택적 에미터 및 후면 전계(도시하지 않음) 중 적어도 하나를 가지고 있다. 실시예에서, 태양 전지는 반도체 재료, 예를 들어 실리콘 또는 다른 반도체 재료의 얇은 슬라이스인 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에 형성된다. 일 실시예에서, 웨이퍼는 그 웨이퍼 내 및 위에 만들어진 태양 전지에 대한 기판의 역할을 한다.
실시예에서, 태양 전지는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 자기 정합된 p형 선택적 에미터를 갖는 n형 태양 전지이다. 실시예에서, 태양 전지는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 양 측면으로부터 광을 흡수하기 위해 n형 선택적 에미터 및 자기 정합된 p형 후면 전계를 갖는 p형 양면 태양 전지(bifacial solar cell)이다.
태양 전지(202)와 같은 태양 전지는 전면 유리 시트(203)와 백 시트(back sheet; 204) 사이에 실장(mount)되어 있다. 일 실시예에서, 프레임(201)은 알루미늄 프레임, 티타늄 프레임 또는 다른 금속 프레임이다. 일 실시예에서, 백 시트는 플라스틱 시트, 금속 시트, 또는 그 조합이다. 일 실시예에서, 백 시트는 유리 시트이다. 실시예에서, 태양 전지 패널의 태양 전지는 소망하는 전압을 생성하기 위해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 전형적으로, 전면 유리 시트는 예를 들어 바람으로 인한 파편(wind-driven debris), 비, 우박 등으로 인한 마모 및 충격으로부터 반도체 웨이퍼를 보호하면서 광이 통과하도록 하는 강화 유리(tempered glass)로 만들어진다. 실시예에서, 태양 전지는 추가적인 전압을 생성하기 위해 직렬로 연결되어 있다. 실시예에서, 하나의 태양 전지의 전면은 와이어, 와이어 리본, 또는 양쪽 모두에 의해 인접한 셀의 후면에 직렬로 연결되어 있다. 실시예에서, 직렬로 연결된 셀의 스트링(string)은 독립적으로 취급된다. 실시예에서, 태양 전지는 높은 전류를 얻기 위해 병렬로 연결되어 있다. 실시예에서, 태양에 의해 발생된 에너지(solar-generated energy)의 상용화를 위해, 인버터(그리드 연결 태양광 발전 시스템(grid-connected photovoltaic system))을 이용한 전기 그리드(electricity grid)로 공급된다. 자립형 시스템(stand-alone system)에서는, 즉시 사용할 필요가 없는 에너지를 저장하기 위해 배터리가 사용된다. 태양 전지 패널은 전력 또는 재충전 휴대 기기에 사용될 수 있다. 실시예에서, 패널 내의 태양 전지는 평탄한 와이어, 금속 리본 또는 양쪽 모두에 의해 전기적으로 상호 연결되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널(200)의 일부의 단면도(300)를 나타내는 도면이다. 실시예에서, 도면(300)은 도 2에 도시된 바와 같은 패널(200)의 일부를 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 금속 프레임(301)은 전면 유리 시트(303)와 백 시트(304) 사이에 배치된 태양 전지(302)를 구비한 스택을 수용한다. 실시예에서는, 태양 전지는 그리드선 및 여기에 개시된 바와 같은 프로세스를 이용하여 제작된 선택적 에미터와 후면 전계(도시하지 않음) 중 적어도 하나를 가지고 있다. 봉합재(encapsulant; 305)는 태양 전지(302)의 전면과 전면 유리 시트(303) 사이에 배치되어 있다. 봉합재(306)는 태양 전지(302)의 후면과 백 시트(304) 사이에 배치되어 있다. 실시예에서, 봉합재(305, 306)의 각각은 폴리머 봉합재이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드선을 가진 태양 전지(400)의 도면의 예시이다. 태양 전지는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 태양 전지(202, 302) 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 도면(400)은 태양 전지의 상(평)면도이다. 일 실시예에서, 도면(400)은 태양 전지의 하면도이다. 태양 전지는 그리드선(403)과 같은 그리드선 및 태양 전지 기판(401)의 표면에 형성된 버스 바(bus bar; 402)와 같은 버스 바를 가지고 있다. 도면(404)은 태양 전지의 부분(408)의 확대도이다. 일 실시예에서, 그리드선 및 버스 바는 은, 구리(동), 다른 금속, 임의의 다른 전기적으로 도전성의 재료 또는 그 조합을 구비하는 도전성 라인이다.
그리드선은 태양 전지의 부분으로부터 전류, 전압, 또는 양쪽 모두를 수집하기 위해 사용된다. 그리드선은 버스 바에 연결되어 있다. 버스 바는 전형적으로 복수의 태양 전지로부터 전류, 전압, 또는 양쪽 모두를 수집하기 위해 사용된다. 실시예에서, 그리드선 사이의 간격(spacing; 405)은 약 1.8 밀리미터("mm")보다 크다. 일 실시예에서, 그리드선 사이의 간격은 약 1.5mm로부터 약 25mm까지이다. 더 구체적인 실시예에서는, 그리드선 사이의 간격은 약 1.9mm이다. 실시예에서, 그리드선의 폭(406)은 약 80 미크론("μm")으로부터 약 100μm까지이다. 실시예에서, 버스 바의 폭(407)은 약 1.5mm로부터 약 4mm까지이다. 더욱 구체적인 실시예에서, 버스 바의 폭(407)은 약 2mm이다. 실시예에서, 6인치 태양 전지 반도체 기판 또는 웨이퍼는 그 위에 형성된 약 80개로부터 약 90개까지의 그리드선을 가지고 있다. 실시예에서, 태양 전지 기판 위의 그리드선의 밀도는 인치당 약 13개의 그리드선보다 많지 않다. 다른 실시예에서, 태양 전지 기판 위의 그리드선의 밀도는 인치당 약 10개의 그리드선보다 적다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 반도체, 예를 들어 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 카드뮴 텔라이드(cadmium telluride), 구리 인듐 셀렌/황화물(copper indium selenide/sulfide), 갈륨 비소(gallium arsenide), 다른 반도체 또는 그 조합이다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 박막, 예를 들어 비정질 실리콘, 카드뮴 텔라이드, 구리 인듐 갈륨 셀렌, 갈륨 비소 또는 지지 기판 상에 증착된 다른 반도체 박막을 포함한다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판은 하향식 알루미늄 유도 결정화(top-down aluminum induced crystallization, TAIC)를 사용하여 적어도 부분적으로 제조된다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 유기물, 예를 들어 색소, 폴리머, 또는 그 조합을 포함한다.
실시예에서, 미세한 도전성 그리드선 및 넓은 버스 바는 금속 페이스트를 사용하여 반도체 기판의 표면에 스크린 인쇄된다. 일 실시예에서, 금속 페이스트는 은, 구리 페이스트, 다른 금속, 다른 전기적으로 도전성의 재료, 또는 그 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 금속 페이스트는 은 페이스트이다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판은 전면 측과 후면 측에 그리드 패턴 접촉을 가지고 있다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판은 전면 측에 그리드 패턴 및 후면 측(도시하지 않음)에 전 영역 금속 접촉을 가지고 있다. 전 영역 금속 접촉은 전형적으로 기판의 이면 측 전체를 덮는다. 실시예에서, 전 영역 이면 접촉은 금속 페이스트, 예를 들어 알루미늄을 스크린 인쇄함으로써 형성된다. 전형적으로, 페이스트는 그런 다음에 실리콘과 오믹과 같은 접촉을 하고 있는 금속 전극을 형성하기 위해 섭씨 수백도에서 열처리된다. 금속 접촉이 이루어진 후에, 태양 전지는 평탄한 와이어 또는 금속 리본에 의해 상호 연결되고, 모듈 또는 도 2에 도시된 태양 전지 패널과 같은 태양 전지 패널 내에 조립된다.
도전성 그리드선 및 버스 바는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 도전성 라인 증착 기술 중 하나를 이용하여 태양 전지 기판 위에 증착될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부를 나타내는 설명도이다. 태양 전지(500)는 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 태양 전지 중 하나일 수 있다. 태양 전지(500)의 일부(501)는, 도 2, 도 3, 도 4에 대해 상술한 바와 같이, 버스 바(502)와 태양 전지 기판(506) 상에 형성된 그리드선(503) 및 그리드선(513)과 같은 그리드선을 포함하고 있다. 도면(510)은 축 A-A에 따른 태양 전지의 일부(514)의 단면도이다. 태양 전지는 기판("베이스(base)"; 506) 상에 형성된 도핑 영역(505)을 포함하고 있다. 전형적으로, 태양 전지의 타입은 베이스의 타입에 의해 정의된다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 반도체 기판, 예를 들어 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 카드뮴 텔라이드, 구리 인듐 셀렌/황화물, 갈륨 비소, 다른 반도체 또는 그 기판의 조합이다.
일 실시예에서, 영역(505)은 여기에 개시된 방법을 이용하여 제작된 태양 전지의 선택적 에미터이다. 실시예에서, 도핑 영역은 기판의 도전형과는 다른 도전형을 가진다. 예를 들어, 기판이 n형 도전성을 갖는 경우, 도핑 영역은 p형 도전성을 가진다. 기판이 p형 도전성을 가지는 경우에는, 도핑 영역은 n형 도전성을 가진다. 실시예에서, 베이스 영역은 n형 실리콘 기판이며, 도핑 영역은 p형 도전성을 제공하기 위해 p형 도펀트, 예를 들어 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 다른 억셉터(acceptor) 도펀트 또는 그 조합을 가진다. 실시예에서, 베이스 영역은 p형 실리콘 기판이며, 도핑 영역은 n형 도전성을 제공하기 위해 n형 도펀트, 예를 들어 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무스(Bi), 다른 도너(donor) 도펀트 또는 그 조합을 가진다. 일 실시예에서, 도핑 영역은 적어도 약 1019 cm-3의 억셉터 도펀트 농도를 갖는 p+형 영역이다. 일 실시예에서, 도핑 영역은 적어도 약 1019 cm-3의 도너 도펀트 농도를 갖는 n+형 영역이다.
실시예에서, 도핑 영역은 확산, 이온 주입, 또는 전자 장치 제조의 분야에서 당업자에게 알려진 임의의 다른 기술에 의해 기판에 도펀트를 도입함으로써 형성된다. 실시예에서, 도핑 영역은 전자 장치 제조의 분야에서 당업자에게 알려진 에피택셜(epitaxial) 기술의 하나에 의해 형성된다.
그리드선(513)은 도핑 영역(505) 상에 증착된다. 실시예에서, 그리드선은 도핑 영역과 오믹과 같은 접촉을 형성한다. 실시예에서, 그리드선을 형성하기 전에, 캐리어(전자 및/또는 정공)를 위한 표면 트랩의 양을 저감시키기 위해 도핑 영역(505) 상에 패시베이션층(504)이 형성된다. 실시예에서, 패시베이션층을 형성하기 전에, (100) 결정면 방위를 갖는 실리콘 기판 상의 도핑 영역은 입사광을 트랩하는 피라미드(도시하지 않음)를 형성하기 위해 주로 (111) 결정면 방위를 따라 에칭된다. 일 실시예에서, 도핑 영역(505)의 표면 상의 피라미드의 높이는 약 10 미크론이다. 실시예에서, 도핑 영역은 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 습식 또는 건식 에칭 기술의 하나를 이용하여 에칭된다.
실시예에서, 패시베이션층은 도핑된 실리콘 영역의 표면 상에 형성된 피라미드에 증착된 질화 실리콘이다. 일 실시예에서, 패시베이션층은 약 200℃보다 낮은 온도에서 증착된다. 실시예에서, 패시베이션층은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 기술 또는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 다른 패시베이션층 증착 기술의 하나를 이용하여 도핑 영역 상에 증착된다.
일 실시예에서, 반사방지(anti-reflective, "AR") 코팅(도시하지 않음)은 반사로 인한 광 손실을 저감하고 태양 전지로 광을 인도하기 위해 패시베이션층 상에 증착된다. 실시예에서, AR 코팅은 다층 코팅(multilayer coating)이다. 실시예에서, 패시베이션층(504)은 AR 코팅이다. 실시예에서, 패시베이션층은 질화 실리콘, 산화 실리콘, 산화 알루미늄, 또는 그 조합이다. 일 실시예에서, AR 코팅은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 기술 또는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 다른 AR 코팅 증착 기술의 하나를 이용하여 증착된다. 실시예에서, 박막 반도체층(도시하지 않음)은 그리드선(513) 외부의 도핑 영역(505)의 일부(507)의 표면(508) 상에 형성된다. 실시예에서는, 도 12에 관하여 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 AR 코팅의 역할을 하는 패시베이션층(504)이 반도체층의 꼭대기에 형성된다. 실시예에서, 도 12에 관하여 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 부분(507)의 표면(508) 상에 증착된 반도체층에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 도핑 영역(505)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 한 자리수 이상 낮은 크기이다.
실시예에서, 도핑 영역에 그리드선을 증착하는 것은 AR층, 패시베이션층 또는 양쪽 모두 위에 에칭액(etchant)을 함유한 금속 페이스트를 스크린 인쇄하는 것을 포함한다. 금속 페이스트 내의 에칭액은, 금속 페이스트가 도핑 영역과 직접 접촉하여 배치되도록, AR층, 패시베이션층 또는 양쪽 모두를 통해 도핑 영역에 이르기까지 에칭한다. 실시예에서, 에칭액을 함유한 금속 페이스트는, 은, 알루미늄, 또는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 임의의 다른 금속 페이스트이다. 일 실시예에서, 실리콘 태양 전지 기판의 도핑 영역 상에 스크린 인쇄된 은 페이스트는 AR층, 패시베이션층 또는 양쪽 모두를 통해 도핑된 실리콘 영역에 이르기까지 에칭하기 위해 약 700℃로 가열된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 영역(505)은 그리드선(513)에 의해 덮여 있지 않은 부분(507) 및 그리드선(513)에 의해 덮인 부분(509)을 가지고 있다. 실시예에서, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 부분(507)과 같은 그리드선 커버리지 외부에 있는 도핑 영역 부분에서의 도펀트의 전기적 활동은 화학 종으로의 노출에 의해 비활성화된다.
실시예에서, 부분(507)은 표면(508)으로부터 떨어진 거리(516)에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮은 표면(508)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 가진다. 실시예에서는, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 도펀트는 실질적으로 그리드선(513)의 아래의 부분(509)에서는 비활성화되지 않는다.
일 실시예에서, 도핑 영역(505)은 여기에 개시된 방법을 이용하여 제작된 태양 전지의 후면 전계이다. 실시예에서, 도핑 영역은 기판과 동일한 도전형을 가진다. 예를 들어, 기판이 p형 도전성을 가지는 경우, 도핑 영역은 p형 도전성을 가진다. 실시예에서, p형 실리콘 기판 상의 도핑 영역은 p형 도전성을 제공하기 위해 p형 도펀트, 예를 들어 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 다른 억셉터 도펀트 또는 그 조합을 가진다. 기판이 n형 도전성을 가지는 경우에는, 도핑 영역은 n형 도전성을 가진다. 실시예에서, n형 실리콘 기판 상의 도핑 영역은 n형 도전성을 제공하기 위해 n형 도펀트, 예를 들어 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무스(Bi), 다른 도너 도펀트 또는 그 조합을 가진다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태의 태양 전지의 일부의 단면도를 나타내는 도면이다. 태양 전지(600)의 일부는 도 2, 도 3, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같은 태양 전지 중 하나일 수 있다. 영역(602)은 기판 상에 형성되어 있다. 일 실시예에서, 기판은 상술한 바와 같이 단결정 실리콘 및 다결정 실리콘 중 적어도 하나, 또는 임의의 다른 재료를 포함하고 있다. 영역(602)은 도펀트를 가지고 있다. 도펀트는 활성 도펀트 입자(603)와 같은 전기적으로 활성의 복수의 도펀트 입자에 의해 표시된다. 실시예에 따라, 전기적으로 활성의 도펀트 입자는 전자, 정공, 원자, 이온, 또는 임의의 다른 전기적으로 활성의 도펀트 입자이다. 일 실시예에서, 도핑 영역(602)는 태양 전지의 선택적 에미터이다. 일 실시예에서, 영역(602)의 두께(616)는 약 0.001μm로부터 약 0.5μm까지이다. 일 실시예에서, 영역(602)은 태양 전지의 후면 전계이다. 일 실시예에서, 도핑 영역은 p형 도전성을 가진다. 일 실시예에서, 도핑 영역은 n형 도전성을 가진다. 일 실시예에서, 도펀트는 적어도 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 및 다른 억셉터 도펀트 중 하나이다. 일 실시예에서, 도펀트는 적어도 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무스(Bi) 및 다른 도너 도펀트 중 하나이다.
영역(602)은 부분(608) 및 부분(615)을 가지고 있다. 도전성 그리드선(604)은 영역(602)의 부분(608) 위에 증착되어 있다. 그리드선은 도핑 영역과 오믹과 같은 접촉을 형성한다. 부분(615)은 그리드선 외부에 있다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 활성 도펀트 입자는 그리드선(604) 아래의 부분(608) 및 그리드선 외부의 부분(615)을 포함하는 영역(602)에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다. 패시베이션층(605)은 영역(602)의 표면(607) 상에 형성되어 있다. 일 실시예에서, 패시베이션층의 두께는 약 10 nanometer("nm")로부터 약 200nm까지이다. 더 구체적인 실시예에서, 패시베이션층의 두께는 약 70nm로부터 약 100nm까지이다. 실시예에서, 패시베이션층(605)은 질화 실리콘이다. 실시예에서, 패시베이션층(605)은 산화 실리콘이다. 실시예에서, 패시베이션층(605)은 산화 알루미늄이다. 실시예에서, 반사방지("AR") 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층(605) 상에 형성된다. 실시예에서, 패시베이션층(605)은 상술한 바와 같이 AR 코팅의 역할을 한다. 일 실시예에서, AR 코팅의 두께는 약 10nm로부터 약 200nm까지이다. 일 실시예에서, AR 코팅의 두께는 약 100nm보다 얇다. 일 실시예에서, AR 코팅의 두께는 약 20nm로부터 약 100nm까지이다. 일 실시예에서, 패시베이션층 및 AR 코팅 모두의 총 두께는 약 10nm로부터 약 400nm까지이다. 실시예에서, 그리드선의 두께는 약 5μm로부터 약 200μm까지이다. 실시예에서, 그리드선의 두께는 약 5μm로부터 약 45μm까지이다. 실시예에서, 그리드선은 AR 코팅 및/또는 패시베이션층보다 적어도 4배 두껍다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 화학 종으로의 노출에 의해 도펀트를 비활성화하는 것을 나타내는 도 6a와 유사한 도면이다. 도 6b에 나타낸 바와 같이, 그리드선(604) 외부의 패시베이션층(605) 상의 AR 코팅(606)에 의해 덮여진 태양 전지의 일부는 화학 종(614)에 노출된다. 화학 종(614)은 원자 원소(atomic element; 613)와 같은 원자 원소, 및 이원자 원소(diatomic element; 612)와 같은 이원자 원소를 구비하고 있다. 도 6b에 나타낸 바와 같이, 소스(source)로부터 발생된 화학 종의 원자 원소는 태양 전지의 표면에 노출되어 있다. 원자 원소(예를 들어, 원자 수소, 중수소, 리튬, 구리 또는 다른 원자 원소)는, 예를 들어 플라즈마, 물 끓임(water boiling) 및 가열된 필라멘트로의 가스의 촉매 노광을 이용하여, 다양한 방법으로 화학 종(예를 들어, 수소 가스)으로부터 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 필라멘트를 위해 사용되는 재료는 텅스텐, 탄탈륨, 또는 그 조합이다.
원자 원소는 스크린 인쇄된 그리드선(604)에 의해 저지되지만, 도펀트와 반응하기 위해 반사방지막(606) 및 패시베이션층(605)을 관통한다. 즉, 그리드선은 도펀트를 비활성화하기 위한 마스크로서 작용한다. 일 실시예에서, 그리드선은 화학 종의 원자 원소가 태양 전지의 밑에 있는 영역을 관통하는 것을 방지하기에 충분한 두께를 가진다. 원자 원소, 예를 들어 원자 원소(613)는 AR 코팅(606) 및 패시베이션층(605)을 관통하고, 도펀트와 반응하며, 전기적으로 불활성의 복합체(609)와 같은 도펀트를 가진 전기적으로 불활성의 복합체를 형성한다. 실시예에서, 전기적으로 불활성의 복합체는 화학 종의 원자 원소에 결합된 도펀트 입자를 구비하고 있다. 일 실시예에서, 전기적으로 불활성의 복합체는 원자 원소에 의해 포획된 도펀트(예를 들어, 정공, 전자)와 관련된 전류 캐리어를 구비하고 있다.
실시예에서, 화학 종은 원자 수소, 중수소, 리튬, 구리 또는 다른 원자 원소를 포함하고 있다. 도펀트 원자는 원자 수소에 그리드선 외부의 영역의 부분을 노출시킴으로써 비활성화된다. 실시예에서, 붕소, 또는 원자 수소 화학 종에 노출되는 임의의 다른 억셉터 도펀트를 갖는 태양 전지의 p+형 실리콘 영역에 대해서는, 원자 수소에 의해 포획된 정공을 구비하는 전기적으로 불활성의 복합체가 형성되어 있다. 실시예에서, 인, 또는 원자 수소의 화학적 성질(chemistry)에 노출되는 임의의 다른 도너 도펀트를 갖는 태양 전지의 n+형 실리콘 영역에 대해서는, 원자 수소에 의해 포획된 전자를 구비하는 전기적으로 불활성의 복합체가 형성되어 있다. 실시예에서, 원자 수소는 태양 전지의 영역의 아래에 있는 부분, 예를 들어 부분(608)에 도달하지 않고 그리드선을 관통하는 대신 그리드선의 은 물질과 반응한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하기 위한 장치를 나타내는 도면이다. 장치(700)는 진공 챔버(701), 화학 종, 예를 들어 수소, 중수소, 또는 다른 화학 종을 함유한 가스를 공급하기 위한 입구(708), 및 전원 공급기(power supply; 706), 필라멘트(705), 램프 어셈블리(703), 및 태양 전지의 일부를 유지하기 위한 기판(702)을 포함하고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 화학 종을 함유한 가스(예를 들어, 수소 가스; 704)는 필라멘트(705)로부터 거리(711)에 있는 기판(702) 상에 배치된 태양 전지(709)로 입구(708)를 통해 공급된다. 원자 원소(예를 들어, 수소 원자 H, 중수소 원자 D 또는 다른 원자 원소)는 가스로부터 생성된다. 그리드선에 의해 덮여 있지 않은 태양 전지(709)의 영역의 부분에서의 도펀트는 원자 원소에 노출된다. 일 실시예에서, 필라멘트의 온도, 필라멘트의 기하학적 형상, 태양 전지와 필라멘트 사이의 거리의 적어도 하나가 비활성화를 제어하기 위해 조절된다. 적어도 일부의 실시예에서, 챔버 내의 가스의 압력 및 온도 중 적어도 하나가 비활성화를 제어하기 위해 조절된다. 일 실시예에서, 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하는 것은 챔버의 기하학적 형상에 의해 제어된다. 일 실시예에서, 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하는 것은 노출 시간에 의해 제어된다.
일 실시예에서, 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하기 위한 수소첨가 장치(hydrogeneration apparutus)는 T자 형상으로 플랜지를 융합하는 약 8인치의 스테인리스강 바디(body)를 가지고 있다. 시스템은 인서트(insert; 707)에서 나타낸 바와 같이 표준 기계 펌프를 통해 수소 가스에 배출구를 제공하는 더 큰 챔버에 연결되어 있다. 수소는 질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)(도시하지 않음)에 ¼ 인치 스테인리스강 배관을 통해 가스 실린더로부터 공급된다. MFC는, 수소첨가 챔버, 예를 들어 챔버(701)에 대해 직접 수소의 유량을 제어한다. 일단 챔버 내에서는 압력이 압력 센서에 의해 검출되고 드로틀 밸브(throttle valve)를 개폐하는 압력 제어 장치에 의해 배출구에서 제어된다. 일 실시예에서, 수소첨가를 위해 사용되는 압력 범위는 약 10 mTorr로부터 약 10Torr까지이다. 일 실시예에서, 수소 가스의 유량은 분당 약 10∼약 30 sccm(standard cubic centimeters per minute, 표준 입방 센티미터)이다. 일 실시예에서, 수소 가스의 유량은 약 20sccm이다.
제어된 압력 및 유량에서, 가스(704; 예를 들어, 수소 가스)는 직접 필라멘트(705; 예를 들어, 텅스텐 필라멘트) 아래의 챔버로 들어간다. 실시예에서, 수소 가스는 직접 기판의 중앙 아래의 하부 중앙에 탭핑(tapping)된 가스 라인으로부터 챔버 내로 들어간다. 텅스텐 필라멘트를 스트라이크(strike)하는 수소 분자(H2)는 원자 수소와 H2의 분위기를 만드는 것을 분리한다. 실시예에서, 필라멘트 온도에 따라 H2의 일정 부분이 원자 수소로 분리된다. 시료(sample) 표면에서 원자 수소 유량을 제어하는 다른 인자(factor)는 압력, 필라멘트의 기하학적 형상, 필라멘트와 기판 사이의 거리, 및 챔버의 기하학적 형상이다. 일 실시예에서, 필라멘트는 약 1600℃ 내지 2100℃ 사이의 범위의 온도로 가열된다. 일 실시예에서, 1900℃ 텅스텐 필라멘트는 기판의 표면으로부터 약 10cm에 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하기 위한 장치(1300)를 나타내는 도면이다. 장치(1300)는 입구 잠금장치(entrance lock; 1302), 출구 잠금장치(exit lock; 1303) 및 가열 소자(1307)를 가진 멸균 용기(autoclave container; 1301)를 포함하고 있다. 실시예에서, 가열 소자는 저항성 전기 가열 소자이다. 탈이온수(deionized water; 1306)는 용기(1301) 내에 배치되어 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 태양 전지(1304)는 도 13에 나타낸 바와 같이 탈이온수(1306)의 표면 위쪽의 홀더(1305) 상에 배치되어 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 태양 전지(1304)는 탈이온수(1306) 내에 배치되어 있다. 일 실시예에서, 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하는 것은 탈이온수 내에 태양 전지를 침지하는 것을 포함한다.
감압 밸브를 갖는 뚜껑(lid; 1308)은 용기(1301)의 꼭대기에 고정되어 있다. 일 실시예에서, 용기 내의 압력은 1atm보다 크다. 일 실시예에서, 용기 내의 압력은 약 2atm이다. 일 실시예에서, 용기(1301) 내의 압력은 약 15평방 인치당 파운드(pound per square inch, "psi")로부터 약 30psi까지이다. 보다 구체적인 실시예에서, 챔버(1301) 내의 압력은 약 15psi이다. 가열 소자(1307)는 용기(1301) 내의 가압 탈이온수(1306)를 끓인다. 압력으로 인해, 물 끓임 온도는 섭씨 100도("℃") 이상으로 상승한다. 일 실시예에서, 챔버(1301) 내의 물 끓임 온도는 약 120℃로부터 약 150℃까지이다. 원자 원소, 예를 들어 화학 종(예를 들어, 수소 H, 중수소 D, 또는 다른 화학 종)의 원자 원소(1309) 및 원자 원소(1311)는 가압 물 끓임에 의해 생성된다. 그리드선에 의해 덮여 있지 않은 태양 전지의 영역의 일부에서의 도펀트는, 여기에 개시된 바와 같이 원자 원소(1311)와 같은 원자 원소에 노출된다. 일 실시예에서는, 용기 내의 압력, 끓는 물의 온도, 용기의 기하학적 형상, 태양 전지와 물의 표면 사이의 거리 중 적어도 하나가 도펀트의 비활성화를 제어하기 위해 조절된다. 일 실시예에서, 태양 전지의 일부에서 도펀트를 비활성화하는 것은 원자 원소에 대한 태양 전지의 노출 시간에 의해 제어된다.
일 실시예에서, 여기에 개시된 바와 같은 물 끓임 장치를 이용하여 태양 전지를 제조하기 위한 장치는 여기에 개시된 바와 같이 가열된 필라멘트를 갖는 진공 챔버를 이용하는 것보다 약 15배 저렴하다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서 화학 종으로의 노출에 의해 도펀트를 비활성화한 후의 도 6b와 유사한 도면(620)이다. 도 6c는 예시적인 표현이며, 여기에 개시된 도면에 대해 상술한 바와 같이 반드시 일정한 비율로 그려져 있지 않다는 것을 이해해야 한다. 도 6c에 나타낸 바와 같이, 표면부분(618)으로부터 떨어진 거리(628)에서의 활성 도펀트 입자의 농도보다 낮은 그리드선(604)에 의해 덮여 있지 않은 영역(602)의 일부(615)의 표면(607)의 표면부분(618)에서의 활성 도펀트 입자(611)와 같은 활성 도펀트 입자의 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 도 6c에 나타낸 바와 같이, 그리드선(604) 아래의 영역의 부분(608)에서의 도펀트의 전기적 활동은 실질적으로 비활성화되지 않고, 그 영역에서 활성 도펀트 입자(603)와 같은 활성 도펀트 입자의 농도는 동일하게 남아있다. 일 실시예에서, 비활성화 후에, 그리드선(604) 외부의 영역(602)의 부분(615)에서 전기적으로 활성의 도펀트 입자와 전기적으로 비활성의 도펀트 입자를 포함하는 도펀트 입자의 총수는 활성화 전에 그 부분에서의 도펀트 입자의 총수와 동일하다. 일 실시예에서, 원자 수소(수소첨가)에 의해 도펀트를 비활성화한 후에는, 표면(607)과 같은 도핑 영역의 표면에서 붕소의 약 99%가 비활성화되어 있기 때문에, 그리드선 외부의 활성 붕소 농도가 획기적으로 저감된다. 원자 수소가 스크린 인쇄된 그리드선에 의해 저지되기 때문에, 그리드선 아래의 활성 붕소 농도는 거의 변화하지 않는다. 도 6c에 나타낸 바와 같이, 그리드선(604)에 의해 덮여 있지 않은 영역(602)의 부분(615)의 표면부분(618)은 표면(607)으로부터 떨어진 깊이(628)에서 전기적 활성의 도펀트(617)와 같은 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮은 전기적으로 활성의 도펀트(611)와 같은 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 가진다. 일 실시예에서, 깊이(628)는 0.1μm보다 작다. 일 실시예에서, 깊이(628)는 약 0.001μm로부터 약 0.1μm까지이다. 일 실시예에서, 깊이(628)는 약 0.001μm로부터 약 0.05μm까지이다. 그리드선(604)에 의해 덮여 있지 않은 영역(602)의 표면부분(618)에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도는 그리드선(604) 아래의 영역(602)의 일부(608)에서의 전기적으로 활성의 도펀트(603)와 같은 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮다. 일 실시예에서, 그리드선 아래의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 한 자리수 크다. 일 실시예에서, 그리드선 아래의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 적어도 두 자리수 크다. 실시예에서, 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 한 자리수 이상 작다. 실시예에서, 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 적어도 두 자리수 작다. 일 실시예에서, 도펀트의 99%는 표면부분(618)과 같은 그리드선 외부의 태양 전지의 영역의 표면부분에서 불활성이다. 일 실시예에서, 그리드선 아래의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 적어도 1020 cm-3이고, 그리드선 외부의 태양 전지 영역의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 약 1017 cm-3으로부터 약 5×1018 cm-3까지이며, 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 그리드선 외부의 태양 전지의 영역 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 적어도 1020 cm-3이다. 일 실시예에서, 균질 에미터를 원자 수소에 노출시킴으로써 얻어지는 수소첨가된 선택적 에미터는 표면부분(예를 들어, 99%의 도펀트가 불활성이다)에서 획기적으로 저감된 활성 억셉터 농도를 가진다. 이것은, 더 표면 금속화를 필요로 하기에 충분한 직렬 저항을 증가시키는 일없이 더 높은 Voc 및 Jsc를 가능하게 하는 낮은 직렬 저항과 낮은 표면 재결합을 제공한다.
일 실시예에서, 원자 수소는 실리콘, 예를 들어 붕소, 알루미늄 및 다른 억셉터 불순물에서의 억셉터 불순물의 전기적 활동을 비활성화한다. 실리콘을 원자 수소에 노출하는 것은, 원자 수소 농도에 따라 몇 가지 상호 작용을 가질 수 있다. 도너 불순물 비활성화가 덜 안정적이지만, 원자 수소는 실리콘을 에칭하고 댕글링 결합(dangling bond) 결함을 패시베이션시키며, 억셉터 및 도너 불순물 모두를 비활성화하는 것으로 나타났다.
일 실시예에서, 텅스텐 필라멘트는 전기 전류에 의해 약 1900℃까지 가열되고, H2의 압력은 약 1Torr이며, 기판 온도는 900℃보다 낮고, 보다 구체적으로는 기판 온도는 약 120℃로부터 약 200℃까지이다. 실시예에서, 기판 온도는 약 150℃이다. 기판은 할로겐 램프에 의해 가열된다. 일 실시예에서, 수소-붕소 비활성화는 트랩 한정 확산 모델에 따른다. 트랩 한정 확산 모델은 반도체 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려져 있다. 태양 전지의 영역의 표면부분에서의 도펀트의 약 99%는 비교적 빠르게 비활성화되고, 이러한 비활성화의 레벨은 원자 수소로의 노출을 계속하면서 수 미크론에 이르기까지 깊이에 추종한다. 실시예에서는, 전지 제조 공정을 중단하는 기존의 선택적 에미터와는 달리, 여기에 개시된 방법은 전지가 완전히 제작된 후에 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 여기에 개시된 바와 같은 태양 전지의 선택적 에미터에 대한 원래의 도핑은, 확산, 이온 주입, 또는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 다른 기술을 이용하여 제공된다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 n형 실리콘 태양 전지의 p형 도핑 영역의 깊이(802)에 대한 활성 도펀트 농도(801)를 나타내는 그래프(800)이다. 깊이(802)는 도핑 영역의 표면으로부터의 거리를 나타낸다. 비활성화하기 전에는, 원래의 활성 도펀트 농도 프로파일(803)은 깊이가 증가함에 따라 약 5×1020 cm-3으로부터 안정하게 감소하는 활성 도펀트 농도를 가진다. 비활성화 후에는, 수정된 활성 도펀트 농도 프로파일(804)은 표면(깊이 0)에서 약 5×1017 cm-3으로부터 약 0.05μm의 깊이에서 약 5×1020 cm-3까지 증가하는 활성 도펀트 농도를 가진다. 실시예에서, 도핑 프로파일(803) 및 도핑 프로파일(804)을 갖는 도펀트는 여기에 개시된 바와 같이 붕소, 또는 다른 도펀트이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 n형 실리콘 태양 전지의 p형 도핑 영역의 표면으로부터 깊이(812)에 대한 활성 도펀트 농도(811)를 나타내는 그래프(810)이다. 태양 전지(815)는, 여기에 개시된 바와 같이, 패시베이션층(816)과 기판(818) 사이에 도핑 영역(817)을 가지고 있다. 비활성화하기 전에는, 원래의 활성 도펀트 농도 프로파일(813)은 깊이가 증가함에 따라 패시베이션층과 Si 태양 전지 기판 사이의 도핑 영역의 표면에서 약 5×1020 cm-3으로부터 안정하게 감소하는 활성 도펀트 농도를 가진다. 5분동안 수소 가스에 태양 전지를 노출시킨 후, 수정된 활성 도펀트 농도 프로파일(814)은 도핑 영역의 표면(깊이 0)에서 약 2×1018 cm-3으로부터 도핑 영역의 약 0.05μm의 깊이에서 약 5×1020 cm-3까지 증가하는 활성 도펀트 농도를 가진다. 실시예에서, 도핑 프로파일(813) 및 도핑 프로파일(814)을 갖는 도펀트는 여기에 개시된 바와 같이 붕소, 또는 다른 도펀트이다.
도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 수정된 도핑 프로파일은 태양 전지의 고농도로 도핑된 영역(예를 들어, 선택적 에미터, 후면 전계) 이외의 표면에서 표면 재결합을 감소시키기에 충분할 만큼의 도펀트 비활성화 또는 활성 도펀트의 물리적 결핍을 가진다. 기존의 기술에서와 마찬가지로 저농도로 도핑된 에미터와 함께 시작하는 것과는 달리, 이 에미터는 전력 손실을 제거하고 그리드선의 수를 늘리기 위해 전통적인 선택적 에미터의 요구 사항을 회피하는 낮은 시트 저항을 가질 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 시트 저항을 낮게 유지하는 더 높은 도핑에 이어 우수한 표면 패시베이션을 허용하기 위해 표면에서의 광 도핑을 갖는 도핑 프로파일의 예를 나타낸다. 이 개념은 p형 또는 n형 태양 전지에 대해 적용된다.
도 8c는 전기적으로 활성의 붕소 대 깊이(822)의 비율로 붕소-수소("B-H") 패시베이션("비활성화")(821)을 나타내는 도면이다. 프로파일 A는 고농도로 붕소가 도핑된 실리콘의 실험치로부터 취한 것이다. 프로파일 B, C 및 D는 각각 20, 10 및 5분 동안 원자 수소 노출을 실시한 (예를 들어, 컴퓨터를 이용하여) 시뮬레이션한 B-H 프로파일이다. 전형적인 붕소 확산은 1 마이크로미터 깊이보다 작다. 표(827)는 수소에 대해 서로 다른 노출 시간동안 500nm 깊이에서 붕소 도핑된 실리콘의 시트 저항을 나타낸다. 표(827)에 나타낸 바와 같이, 수소에 대해 노출되지 않은(제로 노출 시간) 붕소 도핑된 실리콘은 약 33Ω/□의 시작 시트 저항을 가진다. 표(827)에 나타낸 바와 같이, 5분 수소첨가 동안, 시트 저항은 실질적으로 시작 시트 저항으로부터 변화하지 않고, 증가된 저항으로 인한 전력 손실에 대항하기 위한 추가의 그리드선이 필요치 않게 된다. 도 8c에 나타낸 바와 같이, 붕소는 표면으로부터 약 0.1μm 이하까지의 깊이에서 약 100%가 비활성화된다. 즉, 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도는 50%까지 더 그리드선을 필요로 하는 100Ω/□ 이상의 높은 시트 저항의 불이익(penalty) 없이 전통적인 선택적 에미터의 그것보다 한 자리수 이상 낮다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 에미터 태양 전지의 단면도(630)를 나타내는 도면이다. 도 6d에 나타낸 실시예는, 상술한 바와 같이 예시적인 표현이며, 반드시 일정한 비율로 그려져 있지 않다는 것을 이해해야 한다. 태양 전지 기판(631)은 전면(639) 및 후면(640)을 가지고 있다. 태양 전지 기판은 상술한 바와 같은 태양 전지 기판의 하나일 수 있다. 선택적 에미터(632)는 기판의 전면에 인접해 있다. 선택적 에미터는 상술한 바와 같은 선택적 에미터의 하나일 수 있다. 도전성 그리드선(633)은 선택적 에미터(632)의 일부에 인접하여 형성되어 있다. 도전성 그리드선은 상술한 바와 같은 태양 전지 기판의 하나일 수 있다. 상술한 바와 같이, 패시베이션층(636) 상의 AR 코팅(635)은 그리드선(633) 외부의 선택적 에미터의 일부에 증착되어 있다. 일 실시예에서, 선택적 에미터는 p형 도펀트를 가지며, 기판은 n형 도펀트를 가진다. 일 실시예에서, 선택적 에미터 n형 도펀트를 가지며, 기판은 p형 도펀트를 가진다. 도 6d에 나타낸 바와 같이, 그리드선(633) 외부의 에미터(632)의 일부에서 도펀트의 적어도 일부에서의 전기적 활동은 여기에 개시된 바와 같이 비활성화된다. 그리드선(633) 외부의 에미터(632)의 부분은 위에서 설명한 바와 같이 도펀트(634)를 갖는 전기적으로 불활성의 복합체를 가진다. 패시베이션층(636) 아래의 선택적 에미터(632)의 표면부분에서의 활성 도펀트 농도는, 위에서 설명한 바와 같이 표면부분으로부터 떨어진 거리에서 선택적 에미터(632)의 일부에서의 활성 도펀트 농도보다 낮고, 도전성 그리드선(633) 아래의 에미터(632)의 일부에서의 활성 도펀트 농도보다 낮다. 일 실시예에서는, 도펀트는 여기에 개시된 바와 같이 선택적 에미터에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다. 도 6c에 나타낸 바와 같이, 후면 전계(637)는 여기에 개시된 바와 같이 기판(631)의 후면에 인접해 있다. 일 실시예에서, 후면 전계는 기판과 같은 타입의 도전성을 가진다. 일 실시예에서, 후면 전계는 후면 접촉(638)과 오믹과 같은 접촉을 형성하기 위해 기판의 노펀트 농도보다 높은 도펀트 농도를 가진다. 도 6c에 나타낸 바와 같이, 후면 접촉(638)은 후면 전계(637)에 인접해 있다. 일 실시예에서, 패시베이션층(도시하지 않음)은 상술한 바와 같이 표면 재결합을 저감하기 위해 후면 전계 및 접촉(638) 사이에 증착되어 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 에미터 태양 전지의 단면도(900)를 나타내는 도면이다. 태양 전지 기판(901)은 상술한 바와 같이 전면과 후면을 가지고 있다. 선택적 에미터(902)는 상술한 바와 같이 기판(901)의 전면에 인접해 있다. 일 실시예에서, 선택적 에미터의 두께는 약 0.001μm로부터 약 0.5μm까지이다. 상술한 바와 같이, 도전성 그리드선(903)은 선택적 에미터(902)의 일부에 인접하여 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 패시베이션층(904) 상의 AR 코팅은 그리드선(903) 외부의 선택적 에미터의 일부에 증착되어 있다. 일 실시예에서는, AR 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층의 역할을 한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 후면 전계(905)는 여기에 개시된 바와 같이 기판(901)의 후면에 인접해 있다. 일 실시예에서, 후면 전계는 도전성 기판과 동일한 타입의 도전성을 가진다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 선택적 에미터(902)는 n형 도펀트를 가지고, 기판(901)은 p형 도펀트를 가지며, 후면 전계(905)는 p형 도펀트를 가진다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 후면 전계(905)는 후면 접촉(638)을 갖는 오믹과 같은 접촉을 형성하기 위해 기판(901)의 p형 도펀트 농도(p)보다 높은 p형 도펀트 농도(p+)를 가진다. 다른 실시예에서, 선택적 에미터는 p형 도펀트를 가지며, 후면 전계는 기판의 n형 도펀트 농도(n)보다 높은 n형 도펀트 농도(n+)를 가진다. 일 실시예에서, 후면 전계는 후면 접촉(638)을 갖는 오믹과 같은 접촉을 형성하기 위해 기판보다 높은 n형 도펀트 농도를 가진다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 후면 그리드선 접촉(906)은 후면 전계(905)에 인접해 있다. 상술한 바와 같이, 패시베이션층(907)은 표면 재결합을 저감하기 위해 후면 전계(905) 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, AR 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, AR 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층의 역할을 한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 패시베이션층(907)에 인접해 있고 그리드선(906) 외부에 있는 후면 전계(905)의 일부(910)에서 도펀트의 적어도 일부의 전기적 활동은 여기에 개시된 바와 같이 비활성화된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 그리드선(906) 외부의 후면 전계(905)의 부분(910)은 상술한 바와 같이 도펀트를 갖는 전기적으로 불활성의 복합체를 가지고 있다. 패시베이션층(907)에 인접한 후면 전계(905)의 표면부분에서의 활성 도펀트 농도는 상술한 바와 같이 표면부분으로부터 떨어진 거리(908)에서의 후면 전계(905)의 일부에서의 활성 도펀트 농도보다 낮고, 도전성 그리드선(906) 아래의 후면 전계(905)의 부분에서의 활성 도펀트 농도보다 낮다. 일 실시예에서, 도펀트는 여기에 개시된 바와 같이 후면 전계(905)에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면 상의 그리드선 금속화 및 저감된 후면 재결합 속도를 갖는 양면형 선택적 에미터 태양 전지의 단면도(1000)를 나타내는 도면이다. 태양 전지 기판(1001)은 상술한 바와 같이 전면과 후면을 가지고 있다. 선택적 에미터(1002)는 상술한 바와 같이 기판(1001)의 전면에 인접해 있다. 도전성 그리드선(1003)은 상술한 바와 같이 선택적 에미터(1002)의 부분에 인접하여 형성되어 있다. 패시베이션층(1004) 상의 AR 코팅은 상술한 바와 같이 그리드선(1003) 외부의 선택적 에미터의 부분에 증착되어 있다. 실시예에서는, AR 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층의 역할을 한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 후면 전계(1005)는 여기에 개시된 바와 같이 기판(1001)의 후면에 인접해 있다. 일 실시예에서, 후면 전계는 기판과 동일한 타입의 도전성을 가진다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 선택적 에미터(1002)는 n형 도펀트를 가지고, 기판(1001)은 p형 도펀트를 가지며, 후면 전계(1005)는 p형 도펀트를 가진다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 후면 전계(1005)는 후면 그리드선(1006)과 오믹과 같은 접촉을 형성하기 위해 기판(1001)의 p형 도펀트 농도(p)보다 높은 p형 도펀트 농도(p+)를 가진다. 다른 실시예에서, 선택적 에미터는 p형 도펀트를 가지며, 후면 전계는 후면 그리드선(1006)과 오믹과 같은 접촉을 형성하기 위해 기판의 n형 도펀트 농도(n)보다 높은 n형 도펀트 농도(n+)를 가진다. 일 실시예에서, 선택적 에미터의 두께는 약 0.001μm로부터 약 0.5μm까지이다. 일 실시예에서, 후면 전계의 두께는 약 0.001μm로부터 약 0.5μm까지이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 후면 그리드선 접촉(1006)는 후면 전계(1005)에 인접해 있다. 패시베이션층(1007)은 상술한 바와 같이 표면 재결합을 저감하기 위해 후면 전계(1005) 위에 증착되어 있다. 일 실시예에서, AR 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층 위에 증착되어 있다. 일 실시예에서는, AR 코팅은 상술한 바와 같이 패시베이션층의 역할을 한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 패시베이션층(1004)에 인접하고 그리드선(1003) 외부에 있는 선택적 에미터(1002)의 일부(1011)에서의 도펀트의 적어도 일부의 전기적 활동 및 패시베이션층(1007)에 인접하고 그리드선(1006) 외부에 있는 후면 전계(1005)의 일부(1013)에서의 도펀트의 적어도 일부의 전기적 활동은 여기에 개시된 바와 같이 비활성화되어 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 그리드선(1003) 외부의 선택적 에미터(1002)의 일부(1011)는 상술한 바와 같이 n형 도펀트를 갖는 전기적으로 불활성의 복합체를 갖고, 그리드선(1006) 외부의 후면 전계(1005)의 일부(1013)는 p형 도펀트를 갖는 전기적으로 불활성의 복합체를 가진다. 패시베이션층(1004)에 인접한 표면부분(1011)은 표면부분으로부터 떨어진 거리(1009)에서 부분(1012)의 활성 도펀트 농도보다 낮고, 도전성 그리드선(1003) 아래의 선택적 에미터(1002)의 일부에서의 활성 도펀트 농도보다 낮은 활성 도펀트 농도를 가진다. 패시베이션층(1007)에 인접한 후면 전계(1005)의 표면부분(1013)은, 상술한 바와 같이 표면부분으로부터 떨어진 거리(1008)에서 후면 전계(1005)의 일부(1014)에서의 활성 도펀트 농도보다 낮고, 도전성 그리드선(1006) 아래의 후면 전계(1005)의 일부에서의 활성 도펀트 농도보다 낮다. 일 실시예에서는, 여기에 개시된 바와 같이, n형 도펀트는 선택적 에미터에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있으며, p형 도펀트는 후면 전계에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 제작하는 방법과 선택적 에미터를 갖는 태양 전지를 제작하는 종래 기술을 비교하기 위한 테이블도(1000)이다. 도 11은 여기에 개시된 바와 같이 비활성화를 이용하여 태양 전지를 제작하기 위해 제안된 기술의 일 실시예와 비교하여 기존의 3가지 기술에 의해 요구되는 추가의 프로세스 단계("EP") 및 추가의 제어 단계("EC")를 나타내고 있다. 일 실시예에서는, 비활성화를 이용하여 태양 전지를 제작하기 위해 제안된 기술은 태양 전지가 완전히 제작된 후에 발생하는 원스텝(one-step) 프로세스이다. 기존의 선택적 에미터 기술은 전지 프로세스 흐름을 중단시킨다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부의 단면도를 나타내는 도면이다. 태양 전지(1200)의 일부는 도 2, 도 3, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같은 태양 전지 중 하나일 수 있다. 상술한 바와 같이, 영역(1202)은 기판 상에 형성되어 있다. 영역(1202)은 도펀트를 가지고 있다. 상술한 바와 같이, 도펀트는 활성 도펀트 입자(1203)와 같은 전기적으로 활성의 도펀트 입자의 복수에 의해 표시된다. 실시예에서는, 영역(1202)은 약 2×1020 cm-3 이상의 활성 도펀트의 농도를 갖도록 고농도로 도핑된다. 일 실시예에서, 영역(1202)은 태양 전지의 선택적 에미터이다. 일 실시예에서, 영역(1202)의 두께는 약 0.001μm로부터 약 0.5μm까지이다. 일 실시예에서, 영역(1202)은 태양 전지의 후면 전계이다. 일 실시예에서, 도핑 영역은 p형 도전성을 가진다. 일 실시예에서, 도핑 영역은 n형 도전성을 가진다. 일 실시예에서, 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 및 다른 억셉터 도펀트 중 적어도 하나이다. 일 실시예에서, 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무스(Bi) 및 다른 도너 도펀트 중 적어도 하나이다. 도 12a에 나타낸 바와 같이, 활성 도펀트 입자는 영역(1202)에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다.
도 12a에 나타낸 바와 같이, 반도체층(1205)은 부분(1209) 상에 형성되어 있다. 실시예에서, 반도체층(1205)은 약 1015 cm-3보다 낮은 활성 도펀트 농도를 가진 진성 반도체층이다. 실시예에서, 반도체층(1205)은 약 1018 cm-3보다 낮은 활성 도펀트 농도를 갖는 저농도로 도핑된 반도체층이다. 도 12a에 나타낸 바와 같이, 반도체층(1205)에서 전기적으로 활성의 입자(1213)와 같은 전기적으로 활성의 도펀트 입자의 농도는 도핑된 층(1202)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 입자의 농도보다 낮다. 실시예에서, 반도체층(1205)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 도핑된 층(1202)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 한 자리수 이상 낮다.
실시예에서, 반도체층(1205)은 진성 실리콘, 또는 임의의 다른 진성 반도체층이다. 실시예에서, 반도체층(1205)은 저농도로 도핑된 실리콘, 또는 임의의 다른 저농도로 도핑된 반도체층이다. 실시예에서, 반도체층(1205)에서의 활성 도펀트 농도는 약 5×1017 cm-3보다 낮고, 도핑 영역(1202)에서의 활성 도펀트 농도는 적어도 약 2×1020 cm-3이다. 일 실시예에서, 반도체층(1205)의 두께는 약 100nm보다 작다. 일 실시예에서, 반도체층(1205)의 두께는 약 1nm로부터 약 50nm까지이다.
도 12a에 나타낸 바와 같이, 패시베이션층(1206)은 반도체층(1205) 위에 증착되어 있다. 일 실시예에서, 패시베이션층의 두께는 약 10nm로부터 약 200nm까지이다. 실시예에서, 패시베이션층의 두께는 약 70nm로부터 약 100nm까지이다.
실시예에서, 패시베이션층(1206)은 질화 실리콘이다. 실시예에서, 패시베이션층(1206)은 산화 실리콘이다. 실시예에서, 패시베이션층(1206)는 산화 알루미늄이다. 실시예에서, 반사방지("AR") 코팅(도시하지 않음)은 상술한 바와 같이 패시베이션층(1206) 상에 형성되어 있다. 실시예에서, 패시베이션층(1206)은 상술한 바와 같이 AR 코팅의 역할을 한다. 실시예에서, 반도체층(1205)은 예를 들어 PECVD 기술, 또는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 다른 증착 기술을 이용하는 에피택셜 성장 프로세스에 의해 증착된다.
실시예에서는, 패시베이션층 및 AR 코팅 중 적어도 하나가 증착되기 전에, 예를 들어 반사방지 코팅을 위해 사용되는 것과 동일한 PECVD 도구를 이용하여 얇은 진성 에피택셜층이 태양 전지의 도핑 영역의 일부의 표면 상에 성장된다. 실시예에서, 진성 실리콘층은 그리드선에 의해 덮여 있지 않은 실리콘 기판의 도핑 영역 상에 증착되어 있다. 실시예에서, 저농도로 도핑된 실리콘층은 그리드선에 의해 덮여 있지 않은 실리콘 기판의 도핑 영역 상에 증착되어 있다.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 영역(1202) 상에 그리드선이 증착된 후의 도 12a와 유사한 도면이다. 도 12b에 나타낸 바와 같이, 영역(1202)은 부분(1208) 및 부분(1209)을 가지고 있다. 도전성 그리드선(1204)은 영역(1202)의 부분(1208) 상에 증착되어 있다. 반도체층(1205)은 도 12b에 나타낸 바와 같이 그리드선(1204)에 의해 덮여 있지 않은 부분(1209)에 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 패시베이션층은 반도체층(1206) 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, 그리드선(1204)은 여기에 개시된 바와 같이 패시베이션층(1206) 및 반도체층(1205)을 통해 영역(1202)의 부분(1208) 상에 증착되어 있다.
실시예에서, 도핑 영역(1202) 상에 그리드선을 증착하는 것은, AR층, 패시베이션층, 예를 들어 패시베이션층(1206) 또는 양쪽 모두에 에칭액(etchant)을 함유한 금속 페이스트를 스크린 인쇄하는 것을 포함하고 있다. 금속 페이스트의 에칭액은, 금속 페이스트가 도핑 영역(1202)과 직접 접촉하여 배치되도록, 도핑 영역(1202)에 이르기까지 AR층, 패시베이션층 또는 양쪽 모두를 통해, 그리고 반도체층(1205)를 통해 에칭한다. 실시예에서, 에칭액을 함유한 금속 페이스트는, 은, 알루미늄, 또는 전자 장치 제조의 기술분야에서 당업자에게 알려진 임의의 다른 금속 페이스트이다. 일 실시예에서, 실리콘 태양 전지 기판의 도핑 영역 상에 스크린 인쇄된 은 페이스트는 도핑된 실리콘 영역에 이르기까지 AR층, 패시베이션층 또는 양쪽 모두를 통해, 그리고 반도체층, 예를 들어 반도체층(1205)을 통해 에칭하기 위해 약 700℃로 가열된다.
실시예에서, 반도체층(1205)을 구비하는 표면부분(1211)에서의 활성 도펀트 입자(1213)와 같은 활성 도펀트 입자의 농도는 영역(1202)의 부분(1209)에서의 활성 도펀트 입자의 농도보다 낮다. 실시예에서, 그리드선(1204)에 의해 덮여 있지 않은 표면 반도체층 부분(1211)에서의 전기적 활성 도펀트의 농도는 그리드선(1204) 아래의 영역(1202)의 부분(1208)에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 낮다. 일 실시예에서, 그리드선 아래의 영역(1208)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 그리드선(1204) 외부의 도핑 영역(1202)의 영역(1209) 상의 반도체층(1205)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 한 자리수 이상 크다.
일 실시예에서는, 반도체층의 두께를 따라 실질적으로 낮은 활성 도펀트 농도(예를 들어, 5×1017 cm-3보다 크지 않음)를 갖고, 영역(1202)의 적어도 표면부분(1207)에서 실질적으로 높은 활성 도펀트 농도(적어도 5×1020 cm-3)를 갖는 도핑 프로파일(doping profile)이 방향(1212)으로 반도체층(1205) 및 영역(1202)의 깊이를 따라 생성된다.
실시예에서는, 방향(1212)으로 반도체층(1205) 및 영역(1202)의 깊이를 따라 생성된 도핑 프로파일은 도 8a에 도시된 도핑 프로파일(804)과 유사한 계단모양의 도펀트 프로파일이다. 일 실시예에서, 깊이 방향(1212)의 도핑 프로파일은 반도체층(1205)의 깊이를 따라 실질적으로 낮고 일정한 활성 도펀트 농도(예를 들어, 5×1017 cm-3보다 크지 않음)를 갖고, 영역(1202)의 깊이를 따라 표면부분(1207)에서 실질적으로 높은 활성 도펀트 농도(적어도 5×1020 cm-3)를 갖는다. 실시예에서는, 도 8b에 도시된 도핑 프로파일(814)과 유사한 도펀트 프로파일이 방향(1212)으로 반도체층(1205) 및 영역(1202)의 깊이를 따라 생성된다.
선택 에미터 셀 아키텍처는 산업용 태양 전지 효율을 증가시키기 위한 하나의 길(avenue)이다. N형 셀 기반의 기술은 또한 동일한 목적을 위해 상당한 주목을 받고 있다. 실시예에서는, 붕소 억셉터 불순물을 패시베이션하기 위해 원자 수소를 이용하는 신규한 단일 단계의 선택적 에미터 프로세스가 개시되어 있다. 그리드선은 그리드선 사이의 전기적으로 활성의 붕소의 표면 농도를 저하시키는 수소첨가를 위한 마스크의 역할을 한다. 이 복잡한 에미터를 모델링하기 위해 EDNA를 이용하여, Jsc가 짧고 낮은 온도 원자 수소 처리로 0.94mA/cm2에 의해 에미터에서 증가될 수 있음이 밝혀졌다. 수소첨가 시스템이 개발되고 있으며, 알루미늄이 도핑된 다결정 박막의 초기 실험 결과는 그 유효성(effectiveness)을 나타내고 있다. 셀 제작은 이론적인 결과를 확인하기 위해 실제 태양 전지에 이 프로세스를 테스트하기 위해 개발되어 있다. 특별한 처리의 고려 사항에 대해 설명한다.
선택 에미터 셀 아키텍처는 태양 전지 산업에 대한 흥미로운 명제(proposition)이다. 많은 처리 방식은, 몇 가지만 말하자면 레이저 기반의 도핑, 에미터 에치백 기술 및 이온 주입이 제안되어 있다. 자연적으로 대부분의 작업은 p형의 셀에 대한 선택적 n형 에미터에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 20% 이상의 효율을 달성하기 위해 알루미늄 페이스트 BSF/전면 측 금속화 화이어 스루(fire through)의 우아함을 포기함에도 불구하고, n형 셀로의 이행에 관심이 높아지고 있다. 독특한 고효율 아키텍처를 이용하는 산요(Sanyo)와 선파워(Sunpower)를 제외하고, 잉리(Yingli)의 팬더 셀은 현재 선택적 에미터를 적용하지 않는 상업적으로만 입수가능한 n형 셀의 일부이다.
실시예에서, 붕소 억셉터 불순물을 패시베이션하기 위해 원자 수소를 이용하는 신규한 원스텝의 선택적 에미터가 개시되어 있다. 아이디어는 간단한바, 스크린 인쇄된 그리드가 고농도로 붕소가 도핑된 p+ 에미터에 오믹과 같은 접촉을 하고 있다. 그리드선은 붕소를 패시베이션함으로써 그리드선 사이의 시트 저항을 낮추는 원자 수소첨가 단계 중에 마스크의 역할을 한다. 수소첨가 시스템이 개발되고 있으며, 알루미늄이 도핑된 다결정 박막의 초기 실험 결과는 그 유효성을 나타내고 있다. 셀 제작은 이론적인 결과를 확인하기 위해 실제 태양 전지에 이 프로세스를 테스트하기 위해 개발되어 있다. 특별한 처리의 고려 사항에 대해 설명한다.
EDNA, 새로운 에미터 모델링 소프트웨어는 붕소 도펀트의 수소 패시베이션의 효과를 모델링하기 위해 사용되었다. 사용자에 의해 정의된 도펀트 프로파일의 기능은 이 작업을 가능하게 만들었다. 표면 재결합 속도의 처치(treatment)는 프로그램에 들어가 있지 않고, 도펀트 프로파일에 연결되지 않은 사용자에 의해 정의된 매개 변수였다. 그러나, 패시베이션된 표면에 있어서는, n형 및 p형 확산 모두가 도펀트 농도에 따라 증가하는 표면 재결합 속도(SRV)를 나타내고 있음이 문헌으로 보고되어 있다. 제시된 작업에 있어서는, SRV는 붕소 피크 도펀트 농도에 의해서만 영향을 받는 것으로 가정했다. 이 가정은 붕소와 인 에미터 모두에 대해 실험적으로 나타내고 있다. 이론적인 비교를 위해, 붕소 도펀트 프로파일은 고농도로 도핑된 재료의 실제 B-H 복합체 데이터에 대해 계산된 수소 패시베이션된 프로파일을 포함하도록 EDNA에 의해 생성된 것으로부터 변경되었다. 이들 프로파일은 다음에 에미터의 품질에 미치는 영향을 판단하기 위해 이 프로그램의 "측정된 데이터" 섹션으로 들어갔다. 붕소의 수소 패시베이션은 헤레로(Herrero) 등에 의한 것을 특징으로 해왔고, B-H 복합체의 농도는 Tsubstrate = 150℃에서 30분의 수소첨가 후에 표면에 가까운 99% 패시베이션에 도달함을 발견했다. B-H 복합체의 데이터는 OriginPro 8.6을 사용하여 디지털화했다. 도 14는 원래의 붕소 프로파일 및 실험 데이터에 기초해서 수소첨가 프로파일을 나타내고 있다.
EDNA는 도 14에서의 두 가지 도핑 프로파일의 에미터 특성을 비교하기 위해 사용되었다. 이 프로그램은 현재 베이스로부터 생성되었거나 수집되었음을 고려하고 있지 않음에 주의해야 한다. 모든 시뮬레이션된 에미터는 소프트웨어에 들어가 있는 AM1.5 글로벌 데이터에 의해 조명되었다.
수소첨가된 에미터는 감소된 SRV의 측면에서 저농도로 도핑된 에미터와 동일한 방법으로 작동하지 않을 것이라는 점이 가능하다. 또한, 높은 품질의 패시베이션이 200℃ 이하의 온도에서 어렵다는 것을 증명할 수 있는 점도 가능하다. 따라서, 양 프로파일의 표면 재결합 속도는 250 cm/s로부터 1×106 cm/s까지 변화되었다. 각 에미터의 동작은 도 15에 나타내어져 있다. 낮은 SRV에서는, 수소첨가된 에미터는 고농도로 도핑된 에미터보다 수행력이 좋다. 수소첨가된 에미터로부터의 Jsc의 절대적인 증가는 0.94 mA/cm2 정도이다. 이 값은 선택적 에미터의 실험 및 이론적인 연구 모두에 대해 전형적인 값이다. 그러나, SRV가 증가함에 따라, 수소첨가된 에미터는 모델에 따른 표면 SRH 재결합으로 인해 심각한 손실을 경험한다. 원래의 붕소 프로파일은 표면 재결합에 덜 민감하다.
독립한 기판 가열에 의한 수소첨가 시스템을 구축했다. 수소 가스는 가열된 텅스텐 필라멘트에 의해 촉매적으로 갈라져 있다. 이 시스템의 장점은, 플라즈마 손상이 존재하지 않는다는 점에 있다. 우리의 시스템에서의 텅스텐 필라멘트는 기판으로부터 10cm 떨어져 있는바, 필라멘트의 가열을 최소화한다. 기판은 기판 홀더 위쪽에서 직접 500W 할로겐 램프에 의해 가열되었다. 초기의 억셉터 불순물 패시베이션 연구는 기판 온도 및 가스 압력을 변화시킴으로써 수행되었다. 두께 300nm의 다결정막은 톱다운(하향식) 알루미늄 유도 결정화(Top-down aluminum induced crystallization, TAIC)에 의해 유리 상에 작성되었다. 필름은 수소첨가 처리로 인한 필름에서의 저항률의 증가를 측정하기 위해 사용되었다. 다음으로, 시료가 열적으로 원래의 저항 값으로 회복되었다.
도 16은 Tfil = 1900℃의 필라멘트 온도에 의해 1Torr에서 30분 동안 수소첨가된 시료에 대한 저항률(resistivity)의 증가에 따라 기판 온도를 변화시키기 위한 결과를 나타내고 있다. 원래의 저항률은 0.05Ω-cm 이상이었다. 물론, 이 연구에서 최적의 기판 온도는 150℃이었다. 이들 시료는 400% 이상의 저항률의 평균 증가를 보여 주었다. Tsub = 190℃에서는, 수분의 주기 동안 시료는 B-H 복합체가 파괴되기 시작하는 온도 이상이었던 프로세스의 종료 시의 냉각 시간으로 인해 저항률이 낮다.
온도에 대한 이들 시료의 저항률의 열적 회복이 도 17에 나타내어져 있다. 원래의 저항률이 회복될 때까지 각 가열 사이클 후에 측정된 저항률을 갖는 시료가 50℃의 스텝으로 125℃로부터 325℃까지 30분간 순차적으로 열처리되었다. 이 도면은 B-H 복합체가 175℃ 이상의 온도에서 1시간 이상 안정되어 있음을 나타낸다.
(예를 들어, 도 18에 나타낸 바와 같은) 태양 전지는 전통적인 확산 뿐만 아니라 톱다운 알루미늄 유도 결정화(TAIC)에 의해 제작되고 있다. 수소첨가에 의한 결과가 제시된다. 몇 가지 고려 사항은 시뮬레이션 결과 및 수소첨가 연구에 기초해서 셀 처리를 위해 만들어져야 한다. 첫째로, 패시베이션층은 원자 수소 처리가 선택적 에미터 기술로서 사용될 수 있는지 여부를 판단하기 위해 적용되어야 함은 명확하다. 도 15에 나타낸 바와 같이 저농도로 도핑된 에미터가 SRH 표면 재결합의 영향을 더 받기 쉬우므로, 이것은 통상의 선택적 에미터 구조와 같이 된다. 둘째로, 임의의 패시베이션층은 소망하는 프로파일을 유지하기 위해 약 200℃ 이하의 온도에서 또는 신속하게 증착되어야 한다. 이것은 증착 구성 및 처리 매개 변수에 의존하는 시간보다 적은 가열 및 증착 시간을 상정하고 있다. 예를 들어, 우리는 250℃의 기판 온도에 도달하는데 단지 5분을 필요로 하는 반사방지 코팅을 위해 플라즈마 열적 PECVD 시스템을 사용한다. 고농도로 붕소가 도핑된 에미터는 n형 웨이퍼 상에 작성된다. 다양한 수소첨가 시간이 금속화 후 및 표면 패시베이션 전에 수행된다.
이론적인 연구는 고농도로 도핑된 에미터의 수소첨가에 대한 실험 데이터에 기초해서 행했다. 시뮬레이션은 수소첨가 에미터가 기존의 선택적 에미터 방식에 대한 문헌에 보고된 것에 비해 Jsc에서 증가할 수 있음을 나타낸다. 그러나, 이러한 개선은 마치 그들이 표면 근방에 저농도로 도핑된 것처럼 작동하도록 수소첨가된 에미터의 능력에 의존하고 있다. 증가된 수집 효율의 주요한 기여는 패시베이션 시에 더 낮은 표면 재결합값을 달성하기 위해 저농도로 도핑된 표면의 능력에서 비롯된다. 수소 패시베이션된 붕소 불순물이 동일한 행동을 보이는지 여부를 실험적으로 판단해야 한다. 이것은, 이 최종적인 셀 처리 단계 중에 패시베이션을 유지하기 위해 약 200℃ 이하의 온도에서 고품질 표면 패시베이션을 필요로 한다. 태빙(Tabbing, 탭 이동) 및 라미네이션(lamination, 적층)과 같은 추가적인 단계는 또한 수소첨가된 선택적 에미터가 실행 가능한 기술로 되도록 하기 위해 낮은 열적 예산(thermal budget)으로 유지해야 한다.
전술한 명세서에서는, 본 발명의 실시예는 그 특정의 예시적인 실시예를 참조하여 설명했다. 본 발명의 실시예의 더 넓은 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 그에 대해 각종 변형을 행할 수 있음은 명백하다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (83)

  1. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    마스크로서 영역의 제2 부분에 증착된 그리드선을 이용한 화학 종(chemical species)의 노출에 의해 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활동을 비활성화하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 에미터인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 영역은 태양 전지의 후면 전계인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 영역의 제1 부분의 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 생성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 영역에 패시베이션층을 증착하는 단계를 더 구비하되, 화학 종이 패시베이션층을 통해 도펀트를 비활성화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 비활성화하는 단계는
    도펀트를 화학 종의 원소와 반응시키는 단계; 및
    반응시키는 단계에 기초해서 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 영역 위에 반사방지 코팅을 증착하는 단계를 더 구비하되, 화학 종이 반사방지 코팅을 통해 도펀트를 비활성화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 영역은 p형 도전성을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 영역은 n형 도전성을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 그리드선은 도전성 그리드선인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 그리드선 아래의 영역의 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활동이 실질적으로 비활성화되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 비활성화된 후의 영역에서의 도펀트 입자의 총수는 비활성화되기 전의 영역에서의 도펀트 입자의 총수와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 화학 종은 원자 수소(atomic hydrogen), 듀테륨(deuterium, 중수소), 리튬, 구리, 또는 그 조합을 포함하고,
    비활성화하는 단계는 그리드선 외부의 영역의 제1 부분을 원자 수소, 듀테륨(중수소), 리튬, 구리, 또는 그 조합에 노출시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 영역의 제1 부분의 표면 부분에서 활성 도펀트의 제1 농도, 영역의 제2 부분에서 활성 도펀트의 제2 농도, 및 표면 부분으로부터 떨어진 깊이에서 영역의 제1 부분에서의 활성 도펀트의 제3 농도를 발생시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 화학 종을 챔버 내에 배치된 태양 전지의 영역의 제1 부분에 공급하는 단계;
    화학 종으로부터 원자 원소(atomic element)를 생성하는 단계; 및
    영역의 제1 부분에서의 도펀트를 원자 원소에 노출시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 원자 원소는 플라즈마에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 원자 원소는 물 끓임(water boiling)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 원자 원소는 가스를 가열된 필라멘트에 촉매적으로 노출시킴으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 비활성화를 제어하기 위해 필라멘트의 온도, 필라멘트의 기하학적 형상, 태양 전지와 필라멘트 사이의 거리 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항에 있어서, 비활성화를 제어하기 위해 가스의 압력 및 챔버 내의 온도 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 비활성화하는 단계는 챔버의 기하학적 형상에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 비활성화하는 단계는 시간에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제1항에 있어서, 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제1항에 있어서, 그리드선은 화학 종이 태양 전지의 영역의 제2 부분에 도달하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항에 있어서, 그리드선은, 태양 전지의 영역의 제2 부분 상의 패시베이션층 위에 에칭액(etchant)을 함유한 금속 페이스트를 배치하는 것; 및 영역의 제2 부분과의 직접 접촉으로 금속 페이스트를 배치하기 위해 에칭액에 의해 영역에 이르기까지 패시베이션층을 통해 에칭하는 것을 포함하는 스크린 인쇄에 의해, 영역의 제2 부분에 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    기판 상의 제1 도펀트를 갖는 제1 영역에 반사방지 코팅 및 패시베이션층 중 적어도 하나를 구비하되 제1 영역의 제1 부분 위에 제1 도전성 그리드선이 있는 태양 전지를 챔버 내에 배치하는 단계;
    챔버 내로 가열된 필라멘트를 통해 수소 가스를 공급하는 단계;
    수소 가스로부터 원자 수소와 중수소 중 적어도 하나를 생성하는 단계; 및
    태양 전지의 제1 영역의 제1 부분에서의 제1 도펀트의 전기적 활동을 비활성화하기 위해 마스크로서 그리드선을 이용하여 제1 영역의 제1 부분을 원자 수소와 중수소 중 적어도 한쪽에 노출시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 노출된 제1 부분에서 제1 도펀트 및 수소 원자와 중수소 원자 중 적어도 하나를 포함하는 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 원자 수소와 중수소 중 적어도 하나는 수소의 가열된 필라멘트로의 촉매 노출에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 챔버 내의 압력은 약 10mTorr로부터 약 10Torr까지인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제27항에 있어서, 가스 유량은 약 20sccm인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제27항에 있어서, 필라멘트는 약 1600℃로부터 약 2100℃까지의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제27항에 있어서, 태양 전지 기판의 표면으로부터의 필라멘트의 거리는 약 10cm인 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제27항에 있어서, 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 제1 영역의 제1 부분의 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 생성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 기판의 제1 측면 상에 형성된 제1 도펀트를 갖는 제1 영역;
    제1 영역의 제1 부분 위의 제1 그리드선을 구비하되,
    제1 도펀트의 일부의 전기적 활동이 그리드선 외부의 제1 영역의 제2 부분에서 비활성화되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  36. 제35항에 있어서, 제1 도펀트는 제2 부분에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  37. 제36항에 있어서, 제1 도펀트의 일부가 화학 종(chemical species)으로 될 가능성이 높고, 전기적으로 불활성인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  38. 제37항에 있어서, 화학 종은 원자 수소, 중수소, 리튬 및 구리 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  39. 제35항에 있어서, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 선택적 에미터인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  40. 제35항에 있어서, 영역은 태양 전지의 후면 전계인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  41. 제35항에 있어서, 제1 부분의 표면부분에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도는 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  42. 제35항에 있어서, 제1 영역 상에 패시베이션층을 더 구비하되, 그리드선이 제1 영역의 제1 부분과 직접 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  43. 제35항에 있어서, 제1 영역 위에 반사방지 코팅을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  44. 제35항에 있어서, 제1 도펀트는 그리드선 아래의 제1 영역의 제1 부분에서 전기적으로 활성인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  45. 제35항에 있어서, 영역은 p형 영역인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  46. 제35항에 있어서, 영역은 n형 영역인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  47. 제35항에 있어서, 그리드선은 제1 영역과 오믹과 같은 접촉을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  48. 제35항에 있어서, 기판은 적어도 단결정 실리콘과 다결정 실리콘 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  49. 제35항에 있어서, 기판의 제2 측면 상에 제2 도펀트를 갖는 제2 영역; 및
    제2 영역에 인접한 제2 그리드선을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  50. 제49항에 있어서, 제2 도펀트의 전기적 활동이 제2 영역의 일부에서 비활성화되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  51. 기판의 제1 측면 상의 제1 영역의 제1 부분에 도전성 그리드선을 구비하되,
    그리드선 외부의 제1 영역의 제2 부분의 제1 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도가 제1 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  52. 제51항에 있어서, 도펀트는 제2 부분에서 실질적으로 균일하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  53. 제52항에 있어서, 도펀트의 일부가 제1 영역의 제2 부분에서 비활성화되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  54. 제51항에 있어서, 제1 영역은 태양 전지 기판 상의 선택적 에미터인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  55. 제51항에 있어서, 제1 영역은 태양 전지의 후면 전계인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  56. 제51항에 있어서, 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 및 탈륨(Tl) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  57. 제51항에 있어서, 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  58. 제51항에 있어서, 제1 영역 위에 패시베이션층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  59. 제51항에 있어서, 그리드선 아래의 활성 도펀트 농도는 그리드선 외부의 활성 도펀트 농도보다 큰 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  60. 제51항에 있어서, 제1 영역은 p형 도전성을 가지는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  61. 제51항에 있어서, 제1 영역은 n형 도전성을 가지는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  62. 제51항에 있어서, 기판은 적어도 단결정 실리콘과 다결정 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  63. 제51항에 있어서, 기판의 제2 측면 상에 형성된 제2 영역; 및
    제2 영역에 인접한 제2 그리드선을 더 구비하되,
    제2 영역의 일부에서 도펀트가 비활성화되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  64. 제51항에 있어서, 제1 표면부분은 진성 반도체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  65. 제51항에 있어서, 제1 표면부분은 약 1019 cm-3 이하의 활성 도펀트 농도를 갖는 저농도로 도핑된 반도체층을 구비하고 있고, 제2 부분은 1019 cm-3 이상의 활성 도펀트 농도를 갖는 고농도로 도핑된 반도체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  66. 전면과 후면을 갖되, 제1 도펀트를 가진 태양 전지 기판;
    기판의 표면에 제2 도펀트를 가진 에미터; 및
    에미터 상의 제1 도전성 라인을 구비하되,
    제1 도펀트 및 제2 도펀트 중 적어도 하나의 전기적 활동이 비활성화되어 있는 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  67. 제66항에 있어서, 제1 도펀트 및 제2 도펀트 중 비활성화된 적어도 하나는 화학 종으로 될 가능성이 높고, 전기적으로 불활성인 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  68. 제67항에 있어서, 화학 종은 원자 수소, 중수소, 리튬 및 구리 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  69. 제66항에 있어서, 제1 도펀트가 p형 도펀트이고, 제2 도펀트가 n형 도펀트인 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  70. 제66항에 있어서, 제1 도펀트가 n형 도펀트이고, 제2 도펀트가 p형 도펀트인 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  71. 제66항에 있어서, 제1 도전성 라인 외부의 에미터의 표면부분에서의 활성의 제2 도펀트 농도가 에미터의 표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성의 제2 도펀트 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  72. 제66항에 있어서, 제1 도펀트와 제2 도펀트 중 적어도 하나가 실질적으로 균일하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  73. 제66항에 있어서, 기판의 후면 상에 제2 도전성 라인을 더 구비하되, 제2 도전성 라인 외부의 후면에서의 제1 도펀트 농도가 후면으로부터 떨어진 거리에서의 제1 도펀트 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  74. 제66항에 있어서, 에미터 상에 패시베이션층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  75. 제66항에 있어서, 에미터 상에 반사방지 코팅을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  76. 제66항에 있어서, 기판의 후면 상에 패시베이션층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  77. 제66항에 있어서, 에미터 상에 제3 도전성 라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선택적 에미터 태양 전지.
  78. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    표면부분으로부터 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 태양 전지의 영역의 제1 부분의 제1 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 구비하되,
    그리드선이 태양 전지의 영역의 제2 부분 상에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  79. 제78항에 있어서, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 에미터인 것을 특징으로 하는 방법.
  80. 제78항에 있어서, 영역은 태양 전지의 후면 전계인 것을 특징으로 하는 방법.
  81. 제78항에 있어서, 제1 부분은 제1 표면부분을 가지고 있고,
    태양 전지의 영역의 제1 부분의 제1 표면부분에서의 도펀트의 전기적 활동을 화학 종으로의 노출에 의해 비활성화시킴으로써 도펀트 프로파일이 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  82. 제78항에 있어서, 도펀트 프로파일은 태양 전지 영역의 제1 부분 상에 제1 표면부분을 갖는 반도체층을 증착함으로써 생성되고,
    제1 표면부분에서의 활성 도펀트의 농도가 제1 부분의 활성 도펀트의 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
  83. 제82항에 있어서, 1 ohm × cm2 이하의 그리드선과의 접촉 저항이 얻어질 때까지 반도체층 위쪽의 임의의 층을 통해 에칭하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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