KR20150024485A - Perl형 태양전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PERL형 태양전지에 양면 패시베이션 구조를 적용함으로써 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 PERL형 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 PERL형 태양전지의 제조방법은 p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 전면의 내부 및 후면의 내부에 각각 n형 에미터, p형 후면전계층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면의 패시베이션층 상에 각각 전면 반사방지막, 후면 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 기판 후면의 후면 반사방지막 및 패시베이션층의 일부를 제거하여 상기 기판의 p형 후면전계층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 후면 반사방지막 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.

Description

PERL형 태양전지의 제조방법{Method for fabricating Passivated Emitter with Rear Locally diffused cell}
본 발명은 PERL형 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PERL형 태양전지에 양면 패시베이션 구조를 적용함으로써 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 PERL형 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
태양전지의 광전변환효율을 높이기 위해 다양한 노력이 진행되고 있다. 태양전지의 광전변환 효율을 개선하기 위한 구조로 PERL(passivated emitter with rear locally diffused)형 태양전지가 제시된 바 있다. PERL형 태양전지는 기판(p-type) 후면측에 국부적 후면전계층(locally BSF)이 구비되고, 국부적 후면전계층을 포함한 기판 후면 상에 표면 부동화 및 반사방지 역할을 하는 패시베이션층(passivation layer)이 구비되며, 패시베이션층 상에 후면전극이 구비되는 구조를 갖는다. 한국공개특허 제2010-85736호에 PERL형 태양전지의 일 예가 개시되어 있다.
그러나, 종래의 PERL형 태양전지의 경우, 기판 전면의 에미터 표면에서의 재결합 특성이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2010-85736호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, PERL형 태양전지에 양면 패시베이션 구조를 적용함으로써 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 PERL형 태양전지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PERL형 태양전지의 제조방법은 p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 전면의 내부 및 후면의 내부에 각각 n형 에미터, p형 후면전계층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면의 패시베이션층 상에 각각 전면 반사방지막, 후면 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 기판 후면의 후면 반사방지막 및 패시베이션층의 일부를 제거하여 상기 기판의 p형 후면전계층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 후면 반사방지막 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.
본 발명에 따른 PERL형 태양전지 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
기판 전면의 에미터 및 기판 후면의 후면전계층 상에 동시에 패시베이션층을 적층함에 따라, 공정을 단순화할 수 있으며 기판 전면과 후면의 패시베이션 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PERL형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 PERL형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PERL형 태양전지의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
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.
이어, n형 에미터(202) 및 p형 후면전계층(203) 형성 공정을 진행한다(S103). 구체적으로, 기판(201) 후면에 p형 불순물을 포함하는 도핑소스층 예를 들어, BSG(boro-silicate glass)층을 적층한다. 그런 다음, 챔버 내에 상기 기판(201)을 구비시킨 상태에서 n형 불순물 이온을 포함하는 가스(예를 들어, POCl3)를 공급함과 함께 기판(201)을 확산 열처리한다(도 2c 참조).
상기 확산 열처리에 의해, 상기 BSG층 내의 p형 불순물 이온 즉, 붕소(B) 이온이 상기 기판(201) 후면의 내부로 확산되어 p형 후면전계층(203)이 형성되며, 이와 동시에 상기 기판(201) 전면의 내부에는 인(P)이 이온이 확산된 n형 에미터(202)가 형성된다.
이와 같은 상태에서, 기판(201) 전면의 버스바전극과 핑거전극이 형성될 부위에 레이저를 조사하거나, 버스바전극과 핑거전극이 형성될 부위에 n형 도핑소스층(예를 들어, PSG(phosphor-silicate glass)층)을 적층시킨 후 열처리를 가함으로써 버스바전극과 핑거전극이 형성될 부위의 n형 에미터(202)의 불순물 농도를 높여(202a) 이른 바, 선택적 에미터(selective emitter)를 구성할 수 있다. n형 에미터(202)와 p형 후면전계층(203)의 형성이 완료되면 확산 부산물인 BSG층 및 PSG층은 식각, 제거한다.
n형 에미터(202)와 p형 후면전계층(203)이 형성된 상태에서, 에칭을 통해 기판(201) 후면을 평탄화한다. 그런 다음, 기판(201) 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층(204)(205)을 적층한다(S104). 상기 패시베이션층(204)(205)은 기판(201) 전면과 후면 표면에서의 결함(defect)에 의해 캐리어(carrier)들이 재결합(recombination)되는 것을 억제하기 위한 것으로서, 원자층 증착방법(ALD, atomic layer deposition)을 통해 기판(201) 전면과 후면 상에 동시에 적층할 수 있으며, Al2O3 재질로 구성할 수 있다.
이어, 기판(201) 전면과 후면의 패시베이션층(204)(205) 상에 순차적으로 전면 반사방지막(206)과 후면 반사방지막(207)을 형성한다(S105). 상기 전면 반사방지막(206)과 후면 반사방지막(207)은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 통해 실리콘질화막(SiNx) 재질로 형성할 수 있다.
그런 다음, 기판(201) 후면의 후면 반사방지막(207) 및 후면 패시베이션층(205)의 일부를 제거하여 콘택홀(208)을 형성한다(S106). 상기 콘택홀(208)에 의해 기판(201)의 p형 후면전계층(203)이 노출된다. 상기 콘택홀(208)은 레이저 식각 공정(laser ablation)을 이용할 수 있으며, 점(point) 형태 또는 선(line) 형태로 콘택홀(208)을 형성할 수 있다.
상기 콘택홀(208)이 형성된 상태에서, 도 2i에 도시한 바와 같이 상기 후면 반사방지막(207) 상에 후면 버스바전극을 위한 도전성 페이스트를 인쇄하고 이어, 기판(201) 후면 전체에 알루미늄 페이스트를 인쇄한다. 그런 다음, 기판(201) 전면의 전면 반사방지막(206) 상에는 전면전극(209)을 위한 도전성 페이스트를 인쇄하여 도포한다.
이와 같은 상태에서, 도 2j에 도시한 바와 같이 기판(201)을 열처리하여 상기 도전성 페이스트들을 소성하면 후면 버스바전극(210), 전면전극(209)이 형성되며, 알루미늄 페이스트의 일부는 콘택홀(208) 부위를 통해 기판(201) 후면의 내부로 확산되어 BSF(back surface field)층(211)이 형성되어(S107) 본 발명의 일 실시예에 따른 PERL형 태양전지의 제조방법은 완료된다.
201 : p형 결정질 실리콘 기판 202 : n형 에미터
203 : p형 후면전계층 204, 205 : 패시베이션층
206 : 전면 반사방지막 207 : 후면 반사방지막
208 : 콘택홀 209 : 전면전극
210 : 후면 버스바전극 211 : BSF층

Claims (1)

  1. p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 전면의 내부 및 후면의 내부에 각각 n형 에미터, p형 후면전계층을 형성하는 단계;
    상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성하는 단계;
    상기 기판 전면과 후면의 패시베이션층 상에 각각 전면 반사방지막, 후면 반사방지막을 적층하는 단계;
    상기 기판 후면의 후면 반사방지막 및 패시베이션층의 일부를 제거하여 상기 기판의 p형 후면전계층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 기판 후면의 후면 반사방지막 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 PERL형 태양전지의 제조방법.
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