KR20150021829A - Method for fabricating solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 BSF층 형성을 위한 콘택홀 형성시 기판 후면의 표면 손상을 억제시켜 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell, and more particularly, to a method of manufacturing a solar cell capable of improving the electrical characteristics of the solar cell by suppressing surface damage on the rear surface of the substrate when forming a contact hole for forming a BSF layer will be.
태양전지의 광전변환효율을 높이기 위해 다양한 노력이 진행되고 있다. 태양전지의 효율을 저하시키는 인자로는 광학손실, 표면 및 벌크 재결합(recombination) 등이 있으며, 이 중 벌크 재결합은 광열화의 억제를 통해 해결하고자 하는 노력이 진행되고 있다. PERT(Passivated Emitter, Rear Totally diffused)형 태양전지는 광열화의 문제를 회피하고자 제시된 것으로서, 에미터를 기판 후면측으로 이동시킨 구조를 특징으로 한다(미국공개특허공보 2008-57220호). Various efforts have been made to increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell. The factors that degrade the efficiency of the solar cell include optical loss, surface and bulk recombination. Bulk recombination is one of the efforts to solve this problem through suppression of photo-thermal degradation. A passive emitter (PERT) type solar cell is proposed to avoid the problem of photo-thermal degradation, and is characterized in that the emitter is moved to the back side of the substrate (US Patent Publication No. 2008-57220).
종래의 PERT형 태양전지를 제조함에 있어서, 국부적 BSF층을 형성하기 위해 기판 후면 상에 패시베이션층, 캡핑층의 적층 후 패시베이션층 및 캡핑층을 국부적으로 제거하는 공정이 요구된다. 패시베이션층 및 캡핑층의 국부적 제거는 통상 레이저 식각공정(laser ablation)이 이용되는데, 기판 후면의 표면이 레이저에 노출되어 표면이 손상되는 문제점이 있다. 기판 후면 표면의 손상은 태양전지의 전기적 특성을 저하시키는 요인으로 작용한다.
In manufacturing a conventional PERT type solar cell, a process of locally removing the passivation layer, the capping layer, the passivation layer, and the capping layer on the rear surface of the substrate to form a local BSF layer is required. The local removal of the passivation layer and the capping layer typically uses laser ablation, which has the problem that the surface of the back surface of the substrate is exposed to the laser and the surface is damaged. Damage to the back surface of the substrate serves as a factor to lower the electrical characteristics of the solar cell.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, BSF층 형성을 위한 콘택홀 형성시 기판 후면의 표면 손상을 억제시켜 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention provides a method of manufacturing a solar cell capable of improving the electrical characteristics of a solar cell by suppressing surface damage on the rear surface of the substrate when forming a contact hole for forming a BSF layer It has its purpose.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 후면 내부에 p형 에미터를 형성하고 기판 전면 내부에 n형 전면전계층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면 상에 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 패시베이션층 상에 캡핑층을 형성하는 단계와, 상기 캡핑층 상에 제거될 영역의 캡핑층을 선택적으로 노출시키는 패턴 마스크를 도포하는 단계와, 이방성건식식각 공정을 통해 상기 패턴 마스크와, 상기 패턴 마스크에 의해 노출된 영역의 캡핑층 및 패시베이션층을 식각, 제거하여 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 캡핑층 상에 후면 버스바전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하고, 상기 콘택홀이 충분히 채워지도록 상기 기판 후면의 전체에 알루미늄 페이스트를 도포함과 함께 상기 기판 전면 상에 전면전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계 및 상기 기판을 열처리하여 후면 버스바전극, 전면전극 및 BSF층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a solar cell, comprising: preparing a p-type crystalline silicon substrate; forming a p-type emitter in the substrate rear surface and forming an n- Forming a passivation layer on the front and rear surfaces of the substrate, forming a capping layer on the passivation layer on the rear surface of the substrate, Applying a pattern mask selectively exposing a capping layer of the region to be removed on the capping layer; and etching the capping layer and the passivation layer of the region exposed by the pattern mask through an anisotropic dry etching process, Forming a contact hole on the capping layer, applying a conductive paste for a rear bus bar electrode on the capping layer, Applying an aluminum paste to the entire rear surface of the substrate so as to be sufficiently filled with a conductive paste for a front electrode on the front surface of the substrate, and heat treating the substrate to form a rear bus bar electrode, a front electrode, and a BSF layer The method comprising the steps of:
상기 캡핑층 상에 제거될 영역의 캡핑층을 선택적으로 노출시키는 패턴 마스크를 도포하는 단계는, 레지스트 재질의 패턴 마스크를 잉크젯 방식을 이용하여 도포할 수 있다. 또한, 상기 이방성건식식각 공정은 반응성이온에칭 공정을 이용할 수 있다. The step of applying a pattern mask for selectively exposing a capping layer of an area to be removed on the capping layer may be performed by using an ink jet method. The anisotropic dry etching process may use a reactive ion etching process.
상기 기판 후면 내부에 p형 에미터를 형성하고 기판 전면 내부에 n형 전면전계층을 형성하는 단계는, 상기 기판 전면 상에 PSG층을 적층하고, 상기 기판 후면 상에 BSG층을 적층하는 과정과, 확산공정을 실시하여, 상기 BSG층 내의 p형 불순물을 기판 후면 내부로 확산시켜 p형 에미터를 형성함과 함께 상기 PSG층 내의 n형 불순물을 기판 전면 내부로 확산시켜 n형 전면전계층을 형성하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다. Forming a p-type emitter in the rear surface of the substrate and forming an n-type all-around layer in the front surface of the substrate includes laminating a PSG layer on the front surface of the substrate and laminating a BSG layer on the rear surface of the substrate, Diffusion process is performed to form a p-type emitter by diffusing the p-type impurity in the BSG layer into the back surface of the substrate, and diffusing the n-type impurity in the PSG layer into the entire surface of the substrate to form an n-type all- And < / RTI >
상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계는, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성할 수 있다.
The step of forming the passivation layer on the front surface and the rear surface of the substrate may include forming an Al 2 O 3 passivation layer on the front surface and the rear surface of the substrate using an atomic layer deposition method, respectively.
본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The method of manufacturing a solar cell according to the present invention has the following effects.
콘택홀을 형성함에 있어서, 캡핑층 상에 레지스트 재질의 패턴 마스크를 도포하고, 반응성이온에칭 공정을 통해 패턴 마스크, 캡핑층 및 패시베이션층을 동시에 제거되도록 함으로써 기판 후면의 표면이 손상되는 것을 억제시킬 수 있으며, 이를 통해 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
In forming the contact hole, a pattern mask of a resist material is coated on the capping layer, and the pattern mask, the capping layer, and the passivation layer are simultaneously removed through the reactive ion etching process, so that the surface of the rear surface of the substrate can be prevented from being damaged Thereby improving the electrical characteristics of the solar cell.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2A to 2I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1 및 도 2a를 참조하면, p형 실리콘 기판(201)을 준비한다(S101). 그런 다음, 텍스쳐링 공정을 통해 기판(201) 표면을 요철 형상으로 가공하여 빛 반사를 최소화시킨다(S102). 상기 텍스쳐링 공정은 기판(201)의 전면 및 후면에 모두 적용할 수 있고, 기판(201)의 전면에만 적용할 수 있다. 이하에서는, 전면 및 후면 모두에 텍스쳐링 공정이 적용된 예를 기준으로 설명한다. Referring to FIGS. 1 and 2A, a p-
이어, p형 에미터(205) 및 n형 전면전계층(204) 형성공정을 진행한다(S103). 상기 p형 에미터(205) 및 n형 전면전계층(204)의 형성은 다양한 방법을 통해 형성이 가능한데, 일 실시예로 PSG층(202) 및 BSG층(203)을 이용하는 방법을 설명하면 다음과 같다. Next, a process of forming the p-
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 기판(201) 전면에 n형 불순물을 포함하는 도핑소스층 예를 들어, PSG(phosphor-silicate glass)층을 적층하고, 기판(201) 후면에는 p형 불순물을 포함하는 도핑소스층 예를 들어, BSG(boro-silicate glass)층을 적층한다. 상기 BSG층(203)과 PSG층(202)은 각각 p형 에미터(205)와 n형 전면전계층(204)의 도핑소스의 역할을 하며, 상기 BSG층(203)과 PSG층(202)의 적층 순서는 달리 할 수 있다. 2B and 2C, a doping source layer including a n-type impurity, for example, a phosphor-silicate glass (PSG) layer is laminated on the entire surface of the
상기 BSG층(203)과 PSG층(202)은 일 실시예로 APCVD(atmosphere pressure chemical vapor deposition)를 통해 적층할 수 있으며, BSG층(203)의 경우 전구체(precursor)로서 SiH4, B2H6, O2가 이용될 수 있고, PSG층(202)은 전구체로서 SiH4, PH3, O2가 이용될 수 있다. 소정의 챔버 내에 기판(201)을 장착시킨 상태에서, 일정 온도 하에 상기 전구체들을 챔버 내에 공급하면 기판(201) 전면과 후면 각각에 BSG층(203), PSG층(202)이 형성된다. BSG층(203)과 PSG층(202)의 적층 방법으로 상술한 APCVD 이외에 PECVD(plasma enhanced CVD), LPCVD(low pressure CVD)를 적용할 수도 있다. In one embodiment, the
상기 기판(201) 후면과 전면에 각각 BSG층(203)과 PSG층(202)이 적층된 상태에서, 확산공정을 실시하여 p형 에미터(205)와 n형 전면전계층(204)을 형성한다. 구체적으로, 챔버 내에 기판(201)을 장착시킨 상태에서, 일정 온도 하에서 상기 기판(201)을 가열하면 BSG층(203) 내의 p형 불순물 이온이 기판(201) 내부로 확산되어 p형 에미터(205)가 형성되고, PSG층(202) 내의 n형 불순물 이온 역시 기판(201) 내부로 확산되어 n형 전면전계층(204)이 형성된다(도 2d 참조). The
상기 p형 에미터(205)와 n형 전면전계층(204)을 형성하는 방법으로, 상술한 BSG층(203)과 PSG층(202)의 적층-확산 공정 이외에 이온 주입 방법(ion implanting)을 이용할 수도 있다. 이 경우, p형 불순물 이온(예를 들어, 붕소(B) 이온)을 기판(201) 후면에 일정 깊이로 이온 주입하고, 이어 n형 불순물 이온(예를 들어, 인(P) 이온)을 기판(201) 전면에 일정 깊이로 이온 주입한 상태에서, 일정 온도의 열처리를 통해 주입된 불순물 이온들을 활성화시켜 각각 p형 에미터(205), n형 전면전계층(204)을 형성할 수 있다. The ion implantation method may be used in addition to the lamination-diffusion process of the
상기 p형 에미터(205)와 n형 전면전계층(204)이 형성된 상태에서, 상기 BSG층(203) 및 PSG층(202)을 제거한다. 그런 다음, 상기 기판(201) 전면 상에 반사방지막(206)을 적층한다(S104)(도 2e 참조). 상기 기판(201) 전면의 반사방지막(206) 및 기판(201)의 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층(207)을 형성한다(S105)(도 2f 참조). 상기 Al2O3 재질의 패시베이션층(207)은 p형 에미터(205)와 n형 전면전계층(204)의 전기적 특성을 보호하기 위한 것으로서, 특히 p형 에미터(205)의 패시베이션 효과를 극대화하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 Al2O3 재질의 패시베이션층(207)은 원자층 증착방법(ALD, atomic layer deposition) 또는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 통해 적층할 수 있으며, 패시베이션 효과를 배가시키기 위해서는 원자층 증착방법을 통해 적층하는 것이 바람직하다. 이어, 상기 기판(201) 후면의 패시베이션층(207)에 캡핑층(208)(capping layer)을 형성한다. 상기 캡핑층(208)은 실리콘질화산화막(SiONx) 재질로 구성할 수 있다. The
이와 같은 상태에서, 상기 캡핑층(208) 상에 패턴 마스크(209)를 적층한다(S106)(도 2g 참조). 상기 패턴 마스크(209)는 일부 영역의 캡핑층(208) 및 패시베이션층(207)을 선택적으로 제거하기 위한 식각 마스크로서, 상기 패턴 마스크(209)는 제거될 영역의 캡핑층(208)을 선택적으로 노출시킨다. 상기 패턴 마스크(209)는 레지스트(resist) 재질로 이루어지며, 잉크젯 방식을 이용하여 캡핑층(208)의 특정 영역 상에 도포할 수 있다. In this state, a
상기 패턴 마스크(209)가 도포된 상태에서, 이방성건식식각 공정을 진행하여 상기 기판(201) 후면의 표면이 노출될 때까지 상기 패턴 마스크(209)에 의해 노출된 캡핑층(208) 및 그 하부의 패시베이션층(207)을 식각, 제거하여 콘택홀(210)을 형성한다(S107)(도 2h 참조). 이 때, 상기 캡핑층(208) 및 패시베이션층(207)의 식각시 상기 패턴 마스크(209) 또한 식각되어 제거된다. 즉, 상기 패턴 마스크(209)와, 상기 패턴 마스크(209)에 의해 노출된 영역의 캡핑층(208) 및 패시베이션층(207)이 동시에 식각, 제거된다. 상기 패턴 마스크(209), 캡핑층(208) 및 패시베이션층(207)의 동시 식각을 위해 패턴 마스크(209)의 두께, 콘택홀(210)의 직경 및 깊이 등이 적절히 설계되어야 한다. 상기 이방성건식식각 공정으로 반응성이온에칭 공정(reactive ion etching)이 이용될 수 있다. In the state where the
상기 콘택홀(210)이 형성된 상태에서, 도 2i에 도시한 바와 같이 상기 캡핑층(208) 상에 후면 버스바전극(211)을 위한 도전성 페이스트를 인쇄하고 이어, 기판(201) 후면 전체에 알루미늄 페이스트를 인쇄한다. 그런 다음, 기판(201) 전면의 패시베이션층(207) 상에는 전면전극(212)을 위한 도전성 페이스트를 인쇄하여 도포한다. The conductive paste for the rear
이와 같은 상태에서, 도 2j에 도시한 바와 같이 기판(201)을 열처리하여 상기 도전성 페이스트들을 소성하면 후면 버스바전극(211), 전면전극(212)이 형성되며, 알루미늄 페이스트의 일부는 콘택홀(210) 부위를 통해 기판(201) 후면의 내부로 확산되어 BSF(back surface field)층(214)이 형성되어(S108) 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 완료된다.
In this state, as shown in FIG. 2J, when the conductive paste is baked by heat treatment of the
201 : p형 결정질 실리콘 기판 202 : PSG층
203 : BSG층 204 : n형 전면전계층
205 : p형 에미터 206 : 반사방지막
207 : 패시베이션층 208 : 캡핑층
209 : 패턴 마스크 210 : 콘택홀
211 : 후면 버스바전극 212 : 전면전극
213 : 알루미늄 전극 214 : BSF층201: p-type crystalline silicon substrate 202: PSG layer
203: BSG layer 204: n-type all-
205: p-type emitter 206: antireflection film
207: passivation layer 208: capping layer
209: pattern mask 210: contact hole
211: rear bus bar electrode 212: front electrode
213: aluminum electrode 214: BSF layer
Claims (5)
상기 기판 후면 내부에 p형 에미터를 형성하고 기판 전면 내부에 n형 전면전계층을 형성하는 단계;
상기 기판 전면 상에 반사방지막을 적층하는 단계;
상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계;
상기 기판 후면의 패시베이션층 상에 캡핑층을 형성하는 단계;
상기 캡핑층 상에 제거될 영역의 캡핑층을 선택적으로 노출시키는 패턴 마스크를 도포하는 단계;
이방성건식식각 공정을 통해 상기 패턴 마스크와, 상기 패턴 마스크에 의해 노출된 영역의 캡핑층 및 패시베이션층을 식각, 제거하여 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 캡핑층 상에 후면 버스바전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하고, 상기 콘택홀이 충분히 채워지도록 상기 기판 후면의 전체에 알루미늄 페이스트를 도포함과 함께 상기 기판 전면 상에 전면전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 및
상기 기판을 열처리하여 후면 버스바전극, 전면전극 및 BSF층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
preparing a p-type crystalline silicon substrate;
Forming a p-type emitter in the rear surface of the substrate and forming an n-type all-around layer in the front surface of the substrate;
Depositing an antireflection film on the entire surface of the substrate;
Forming a passivation layer on the front and back surfaces of the substrate, respectively;
Forming a capping layer on the passivation layer on the backside of the substrate;
Applying a pattern mask on the capping layer to selectively expose a capping layer of the area to be removed;
Etching the pattern mask and the capping layer and the passivation layer of the region exposed by the pattern mask through an anisotropic dry etching process to form a contact hole;
A conductive paste for a rear bus bar electrode is coated on the capping layer, an aluminum paste is applied to the entire rear surface of the substrate so that the contact hole is sufficiently filled, and a conductive paste for a front electrode is coated on the front surface of the substrate ; And
And forming a rear bus bar electrode, a front electrode, and a BSF layer by heat-treating the substrate.
레지스트 재질의 패턴 마스크를 잉크젯 방식을 이용하여 도포하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein applying a pattern mask selectively exposing a capping layer on the capping layer to be removed comprises:
Wherein a pattern mask of a resist material is applied by using an inkjet method.
The manufacturing method of a solar cell according to claim 1, wherein the anisotropic dry etching process uses a reactive ion etching process.
상기 기판 전면 상에 PSG층을 적층하고, 상기 기판 후면 상에 BSG층을 적층하는 과정과,
확산공정을 실시하여, 상기 BSG층 내의 p형 불순물을 기판 후면 내부로 확산시켜 p형 에미터를 형성함과 함께 상기 PSG층 내의 n형 불순물을 기판 전면 내부로 확산시켜 n형 전면전계층을 형성하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein forming the p-type emitter in the backside of the substrate and forming the n-
Laminating a PSG layer on the front surface of the substrate and a BSG layer on the rear surface of the substrate,
Diffusion process is performed to form a p-type emitter by diffusing the p-type impurity in the BSG layer into the back surface of the substrate, and diffusing the n-type impurity in the PSG layer into the entire surface of the substrate to form an n-type all- The method comprising the steps of:
상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법 또는 PECVD 방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 2. The method of claim 1, wherein forming a passivation layer on the front and back surfaces of the substrate, respectively,
Wherein a passivation layer made of an Al 2 O 3 material is formed on the front surface and the rear surface of the substrate using an atomic layer deposition method or a PECVD method, respectively.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130099257A KR20150021829A (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Method for fabricating solar cell |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190092412A (en) * | 2016-11-09 | 2019-08-07 | 마이어 버거 (저머니) 게엠베하 | Crystalline solar cells comprising a transparent conductive layer between front-side contacts and methods of producing such solar cells |
| CN115513339A (en) * | 2022-08-19 | 2022-12-23 | 隆基绿能科技股份有限公司 | Solar cell, preparation thereof and photovoltaic module |
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2013
- 2013-08-21 KR KR20130099257A patent/KR20150021829A/en not_active Application Discontinuation
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