KR20150056297A - 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것으로서, 실리콘 웨이퍼의 어느 일면 및 양면에 텍스처링을 실시한 후 에미터부와 후면전계부가 형성되고 패시베이션막 및 산화방지막(ARC)이 각각 적층되고, 상기 산화방지막과 패시베이션막을 관통하여 에미터(emitter)부와 접촉하는 전극이 각각 설치된 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 어느 일면의 패시베이션막은 에미터(emitter)부를 형성하기 위해 이온을 주입하여 확산시키는 도핑공정에 의해 자연 생성되는 얇은 산화막을 잔류시켜 형성한 것이며, 실리콘 웨이퍼의 어느 일면에서 도핑 공정과 패시베이션 형성 공정을 하나의 공정으로 실시할 수 있게 되므로 공정이 간소해지고 공정 사이에 발생할 수 있는 오염을 제거할 수 있어 개방전압(Voc)의 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지{Fabrication method of silicon solar cell and solar cell thereby}

본 발명은 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것으로서, 상세하게는 실리콘 웨이퍼 양면에 각각 에미터(emitter)부와 후면전계부를 만들고 각 에미터와 후면전계 상에 패시베이션막과 반사방지막(ARC)을 적층하고 전극을 설치하여 만드는 태양전지에서, 상기 에미터 및 후면전계부를 형성하기 위한 이온주입 및 확산을 통한 도핑공정에 의해 자연 생성되는 산화막을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 일면의 패시베이션막으로 사용하도록 한 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것이다.

종래 일반적인 태양전지는 도 3에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 일면 또는 양면에 함몰부를 만드는 텍스처링을 실시한 후 불순물을 확산시키는 도핑공정을 통해 에미터(emitter)부와 후면전계부를 인(P)이나 붕소(B)에 의해 형성하고, 상기 에미터부와 후면전계부를 형성할 때 자연 생성되는 산화막(SiO2)을 제거한다. 이후 실리콘 웨이퍼의 일면에 반사방지막(ARC)을 형성하고 난 다음 세정공정을 거쳐 양면 패시베이션막과 나머지 일면의 반사방지막(ARC)을 형성하고 마지막으로 양면에 태양광을 받아 전기로 변환시키는 전극을 형성하는 것에 의해 태양전지를 완성한다.

그런데 상기한 바와 같은 태양전지의 제조방법에 있어 산화막 제거 공정과 별도로 양면 패시베이션막 형성 공정 전에 세정 공정을 추가로 진행해야 하고, 패시베이션막으로 사용할 수 있는 산화막을 제거하고 다시 패시베이션막을 형성하는 것으로 인해 산화막 제거와 패시베이션막 형성 공정 사이에 오염이 발생할 수 있고, 결과적으로 태양전지의 전체 제조공정이 복잡하게 이루어진다고 하는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제10-2010-0137271호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 실리콘 웨이퍼에 불순물 이온을 주입 후 확산하는 도핑공정을 이용하여 태양전지의 에미터부 및 후면전계부를 형성할 때, 상기 도핑 공정에 의해 자연 생성되는 산화막을 실리콘 웨이퍼의 어느 일면에 잔류시켜 패시베이션막으로 사용함으로써, 패시베이션 특성을 개선하고 공정을 간소화하도록 한 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법은, 실리콘 웨이퍼의 어느 일면 또는 양면에 텍스처링을 실시한 후 에미터부와 후면전계부가 형성되고 패시베이션막 및 반사방지막(ARC)이 각각 적층되고, 상기 반사방지막과 패시베이션막을 관통하여 에미터(emitter)부와 접촉하는 전극이 각각 설치된 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 어느 일면의 패시베이션막은 에미터(emitter)부와 후면전계부를 형성하기 위해 이온을 주입하여 확산시키는 도핑공정에 의해 자연 생성되는 얇은 산화막을 잔류시켜 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 실리콘 웨이퍼의 어느 일면의 얇은 산화막을 패시베이션막으로 사용하는 것에 의해 도핑 공정과 패시베이션막 형성 공정이 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.

또 상기 얇은 산화막은 실리콘 산화막(SiO2)이며, 얇은 산화막의 두께는 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.

또 상기한 태양전지의 제조방법에 의해 만들어진 실리콘 태양전지를 사용하는 것을 다른 특징으로 하고 있다.

본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 의하면, 실리콘 웨이퍼의 어느 일면에서 도핑 공정과 패시베이션 형성 공정을 하나의 공정으로 실시할 수 있게 되므로 공정 사이에 발생할 수 있는 오염을 제거할 수 있어 개방전압(Voc)의 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

또 상기 도핑 공정과 패시베이션 형성 공정 사이에서 산화막 제거와 세정 공정을 상기 세정 공정만으로 한번에 진행할 수 있게 되어, 종래 공정수 대비 공정을 단순화하여 한 단계 줄일 수 있으므로 원가절감의 효과가 있다.

도 1는 본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법에 따른 공정도
도 2는 본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법에 따른 만들어진 태양전지의 개략적인 단면 모식도
도 3은 종래 실리콘 태양전지의 제조방법에 따른 공정도

이하, 본 발명에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1는 본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법에 따른 공정도를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법은 실리콘 웨이퍼의 어느 일면 또는 양면에서 텍스처링, 도핑 공정, 후면 또는 전면 반사방지막(ARC) 형성 공정, 세정 공정, 패시베이션막 형성 공정 및 상기 반사방지막 반대면의 반사방지막(ARC) 형성 공정, 전극 형성공정으로 이루어지되, 상기 도핑 공정에 의해 실리콘 웨이퍼 양면에 에미터(emitter)부와 후면전계부를 형성할 때, 양면의 상기 에미터부와 후면전계부에 자연 생성되는 얇은 산화막 중 실리콘 웨이퍼의 일면에 자연 생성되는 얇은 산화막은 제거하지만, 실리콘 웨이퍼의 반대면에 형성되는 상기 얇은 산화막은 제거하지 않고 잔류시켜 패시베이션막으로 사용하도록 한다.

즉 실리콘 웨이퍼의 일면에는 상기한 각 공정에 의해 에미터부와 패시베이션막 및 반사방지막(ARC)이 차례로 적층되고, 상기 반사방지막(ARC)과 패시베이션막을 관통하여 에미터부에 접촉하는 전극이 형성되지만, 상기 실리콘 웨이퍼의 반대면에는 에미터부와, 이 에미터부를 형성하기 위해 불순물 이온을 주입하여 확산시키는 도핑 공정에 의해 자연 생성되는 얇은 산화막으로 형성되는 패시베이션막과, 반사방지막(ARC)이 차례로 적층되고, 상기 반사방지막(ARC)과 패시베이션막을 관통하여 에미터부에 접촉하는 전극이 형성되는 것이다.

이와 같이 상기 도핑 공정에 의해 자연 생성되는 얇은 산화막을 실리콘 웨이퍼의 일면에 그대로 잔류시켜 패시베이션막으로 사용하면, 상기 실리콘 웨이퍼의 일면에서 따로 실시되는 도핑 공정과 패시베이션막 형성 공정이 실리콘 웨이퍼의 반대면에서는 한번에 이루어지게 되고, 얇은 산화막의 제거를 할 필요가 없기 때문에 얇은 산화막 제거와 세정 공정에 있어 실리콘 웨이퍼의 일면에서는 얇은 산화막 제거 공정 없이 세정 공정만 진행하게 된다.

상기 얇은 산화막은 구체적으로 화학적으로 패시베이션 특성이 우수한 실리콘 산화막(SiO2)인 것이 바람직하고, 그 두께에 있어서는 10㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서 일면의 반사방지막(ARC)은 식각방지막의 역할도 하게 된다.

상기 실리콘 산화막(SiO2)의 위치는 기판의 도핑 종류에 따라 P타입 기판의 경우 에미터 상부에 위치하는 것이 바람직하고, N타입 기판의 경우 후면전계 상에 위치하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법에 따른 만들어진 태양전지의 개략적인 단면 모식도를 도시한 것이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실리콘 태양전지의 제조방법에 따른 만들어진 태양전지는 N형 실리콘 웨이퍼(1)의 전면에는 에미터부(B-emitter)(2a)와 패시베이션막(Al2O3)(3a) 및 반사방지막(ARC)(5a)이 차례로 적층되고 전면 전극(6a)이 설치되며, 또한 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에는 후면전계부(P-BSF)(2b)와 얇은 산화막에 의해 형성되는 패시베이션막(SiO2)(4) 및 반사방지막(ARC)(5b) 그리고 또 다른 패시베이션막(Al2O3)(3b)이 차례로 적층되고 후면 전극(6b)이 설치된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 실리콘 웨이퍼 2a : 전면 에미터부
2b : 후면 전계부 3a : 전면 패시베이션막
3b : 후면 패시베이션막
4 : 산화막 잔류에 의해 생성된 패시베이션막
5a : 전면 반사방지막 5b : 후면 반사방지막
6a : 전면 전극 6b : 후면 전극

Claims (5)

1. 실리콘 웨이퍼의 일면 또는 양면에 텍스처링을 실시한 후 에미터부와 후면전계부가 형성되고 패시베이션막 및 산화방지막(ARC)이 각각 적층되고, 상기 산화방지막과 패시베이션막을 관통하여 에미터(emitter)부와 접촉하는 전극이 각각 설치된 태양전지의 제조방법에 있어서,
   상기 실리콘 웨이퍼의 어느 일면의 패시베이션막은 에미터(emitter)부를 형성하기 위해 이온을 주입하여 확산시키는 도핑공정에 의해 자연 생성되는 얇은 산화막을 잔류시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실리콘 웨이퍼의 어느 일면의 얇은 산화막을 패시베이션막으로 사용하는 것에 의해 도핑 공정과 패시베이션막 형성 공정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 얇은 산화막은 실리콘 산화막(SiO2)인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 얇은 산화막의 두께는 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 만들어진 실리콘 태양전지.

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