KR20160090287A - 나노구조의 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents

나노구조의 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160090287A
KR20160090287A KR1020167010416A KR20167010416A KR20160090287A KR 20160090287 A KR20160090287 A KR 20160090287A KR 1020167010416 A KR1020167010416 A KR 1020167010416A KR 20167010416 A KR20167010416 A KR 20167010416A KR 20160090287 A KR20160090287 A KR 20160090287A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon
solar cell
deposition
depositing
doping
Prior art date
Application number
KR1020167010416A
Other languages
English (en)
Inventor
라스무스 슈미트 다비드센
올레 한센
안자 보이센
미카엘 스텐백 슈미트
Original Assignee
덴마크스 텍니스케 유니버시테트
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 덴마크스 텍니스케 유니버시테트 filed Critical 덴마크스 텍니스케 유니버시테트
Publication of KR20160090287A publication Critical patent/KR20160090287A/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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • 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
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868—Passivation
    • 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
    • Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y02P70/521—

Abstract

본 발명은 실리콘계 태양 전지를 위한 플라즈마 텍스처링 방법 및 이에 의해 제조된 나노구조의 실리콘 태양 전지에 관한 것이다. 상기 실리콘계 태양 전지는 실리콘 기판을 포함하고, 그 표면의 적어도 일부는 200 내지 450 nm의 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조를 갖고, 이에 의해 낮은 반사율(low reflectance)을 얻고 표면 전하 재결합(surface charge recombination)을 최소화한다.

Description

나노구조의 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지의 제조 방법{NANOSTRUCTURED SILICON BASED SOLAR CELLS AND METHODS TO PRODUCE NANOSTRUCTURED SILICON BASED SOLAR CELLS}
본 발명은 나노구조를 포함하는 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지 제조를 위한 플라즈마 텍스처링 방법에 관한 것이다.
높은 반사율(reflectance)은 태양 전지 성능 손실의 근원이다. 예를 들어, 다결정질(multi-crystalline) 실리콘(Si) 태양 전지에서, 높은 반사율은 일반적으로 광손실(optical loss) 때문에 성능의 약 8% 손실을 이룬다.
블랙 실리콘(Black Silicon) (BS) 나노구조화(nanostructuring)는 Si-공기 계면(interface)에서 얻어지는 차등적 굴절률(graded refractive index) 때문에 낮은 반사율을 얻는 것을 허용한다.
실리콘 표면을 텍스처링 하기 위한 금속을 촉매로 한 습식 에칭 블랙 실리콘 공정(metal-assisted wet etching black silicon process) 및 반응성 이온 에칭(reactive ion etching)(RIE)은 실리콘 표면을 텍스처링 하기 위한 공지된 방법이다.
주로 증가된 표면 재결합(surface recombination)으로 인한 더 낮은 전력 변환 효율(power conversion efficiency)로 인해, RIE-텍스처링은 지금까지 표준 습식 텍스처링보다 뛰어난 것으로 증명되지 않았다.
그러므로, 낮은 반사율 및 높은 성능을 갖춘 개선된 실리콘 태양 전지가 유리할 것이다.
표면의 높은 반사율의 감소를 목표로 하는 광 최적화(optical optimization)에 대한 여러 연구들이 알려져 있다. 그러나 이 연구들은 태양 전지 및 태양 전지 제조에 적용을 위한 최적의 나노구조들로 구현되지 않았다.
또한, 감소하는 표면의 높은 반사율에서 목표하는 광 최적화는 일반적으로 산란광(diffuse light)에 관련된 문제들을 해결하지 않는다.
그러므로, 특히, 빛의 입사각에 덜 의존하는 낮은 반사율을 보여주는 개선된 실리콘 태양 전지, 예를 들어 산랑광의 조사(irradiation)시 향상된 효율을 보여주는 더 효율적인 실리콘 태양 전지가 유리할 것이다.
또한, 표면 텍스처링의 최적화와 관련된 태양 전지의 제조 비용은 높다.
그러므로, 재료와 제조 비용을 절감할 수 있는 실리콘계 태양 전지의 개선된 제조 방법이 또한 유리할 것이다.
본 발명의 목적은 산란광(diffused light)에 의한 조사시에도 향상된 효율을 갖는 실리콘 태양 전지를 제공하는 것이다.
또한 더 효율적이고 낮은 비용의 실리콘계 태양 전지 제조 방법을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 볼 수도 있다.
본 발명에 따르면, 200 내지 450 nm의 평균 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 구조가 실리콘 표면상의 나노 구조로서 낮은 반사율을 제공하고 동시에 전하 표면 재결합(charge surface recombination)을 방지하거나 감소시키는 최적의 기하학적 구조(optimal geometry)로 확인되었다.
그러므로, 상기 기술된 목적 및 여러 다른 목적들은 본 발명의 일 측면에서 실리콘 기판을 포함하는 실리콘계 태양 전지로서 상기 실리콘 기판은 표면을 갖고, 상기 표면의 적어도 일부는 200 내지 450 nm의 평균 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조를 포함하는 실리콘계 태양 전지를 제공함으로써 얻어질 것으로 의도된다.
제1 측면에 있어서, 본 발명은 표면의 적어도 일부가 낮은 반사율을 얻고 동시에 표면 전하 재결합을 최소화하도록 최적화된 특정 나노구조 토폴로지(topology)를 포함하는 실리콘계 태양 전지에 관한 것이다.
특정 나노구조 토폴로지는 입사광의 낮은 반사율을 제공한다. 동시에, 본 발명의 상기 특정 나노구조 토폴로지는 태양 전지의 광기전 성능(photovoltaic performance)을 최적화하여, 예를 들어, 2% 미만(예를 들어, 1% 미만)의 반사율 및 높은 전력 변환 효율(즉, 16.5%의 정도)을 제공한다.
이러한 특정 나노구조를 갖는 실리콘계 태양 전지는 비이상적인 조건(non-ideal condition) 하에서 작동하는데 최적화되고, 예를 들어, 빛의 입사각에 덜 의존적인 낮은 반사율을 가지며, 즉, 결과적으로 산란광에서 및 태양 전지 및 패널의 실제, 비이상적인 작동 조건을 나타내는 비이상적인 입사각에서도 높은 효율을 얻는다.
그러므로 빛의 정상적인 입사에서(at normal incidence of the light) 산업용 표준 전지(industrial standard cell)에 비해 더 낮은 반사율을 얻는 것뿐만 아니라, 상기 나노구조화된 표면은 비이상적인 입사각에서 더 낮은 반사율 및 반사율의 더 낮은 증가의 이점을 가진다. 태양광과 태양 전지 사이의 상대적인 각도가 변화할 때 - 지구상의 특정 위치에서 시시각각(during the day and during the year) 각도가 변화하기 때문에 이는 매우 중요한 현상(relevant phenomenon)이다 - RIE-텍스처링된 전지의 반사율은 표준 텍스처링된 태양 전지보다 적게 증가한다. 결과적으로, 태양 전지는 더 많은 빛을 흡수하고 잠재적으로 더 효율적이 된다.
나노구조의 기하학적 구조 및 이에 따른 실리콘계 태양 전지 표면의 토폴로지는 태양 전지 성능에 대해 최적화되고, 이 경우 이는 최적의 광 흡수 및 최적의 전기적 특성, 더욱 구체적으로 최적의 광전류 및 개방 회로 전압 사이의 절충(compromise)이다.
피치 또는 주기(period)는 원뿔형 구조의 중심들 사이의 거리, 즉, 원뿔형 구조의 원뿔형 팁들 사이의 거리로서 정의된다.
높이는 실리콘 기판의 표면과 원뿔형 구조의 팁 사이의 거리로서 정의된다.
원뿔형 형상의 나노구조는 원형 경계(circular perimeter), 날카로운 팁 및 더 넓은 베이스를 갖는다.
일부 구현예들에 있어서, 각각의 원뿔형 형상의 구조의 베이스는 100 nm 정도일 수 있다. 원뿔형 형상의 구조의 너비는 베이스에서 탑으로 가면서 감소하여 베이스보다 상당히 작은 탑 너비(예를 들어, 1 내지 20 nm와 같이 단지 몇 nm에 이름)로 끝날 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 원뿔형 나노구조는 75 내지 200 μm-2의 평균 밀도를 갖는다.
일부 구현예들에 있어서, 원뿔형 형상의 나노구조를 포함하는 표면의 적어도 일부는 150 cm2 초과의 면적을 갖는다.
상기 나노구조는 표면상에 랜덤으로 배열될 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에 있어서, 나노구조는 특정 순서(예를 들어, 일렬로(in lines))를 따라 배열될 수 있다.
태양 전지용 표면 텍스처링으로 적용된 이러한 나노구조 토폴로지의 이점은 이 표면이 관련 태양 스펙트럼(즉, 300 nm 내지 1200 nm의 λ)에서 빛의 매우 낮은 반사율을 생성하고, 이에 따라 상기 태양 전지를 통과하는 무시해도 될 정도의 투과(negligible transmission)를 추측하게 하는 태양광의 높은 흡수율을 얻는다. 이러한 나노구조 표면의 가중 평균 반사율은 1% 미만이고, 이는 단결정질에 대해 약 2% 및 다결정질에 대해 약 8%의 가중 평균 반사율을 갖는 종래 텍스처링된 태양 전지의 반사율보다 낮고, 종래 텍스처링의 경우 표면을 덮는 실리콘 나이트라이드 반사 방지 코팅을 갖는다. 기술된 나노구조는 반사 방지 코팅 없이 1% 미만의 반사율을 얻는다. 그러나 반사 방지 코팅은 빛 흡수율을 더 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 측면에 따른 나노구조 토폴로지는 단결정질 실리콘, 다결정질 실리콘 및 준단결정질 실리콘과 같이 실리콘의 여러 결정질 등급들에 적용 가능한 이점을 갖는다.
실제로, 일부 구현예들에 있어서, 상기 실리콘계 태양 전지는 다결정질 실리콘을 포함한다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 상기 실리콘계 태양 전지는 준단결정질 실리콘을 포함한다.
일부 추가적인 구현예들에 있어서, 상기 다결정질 실리콘 태양 전지 기판은 60 내지 90%의 단결정질 실리콘을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 다결정질 실리콘 기판은 90% 초과의 단결정질 실리콘을 함유한다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 상기 다결정질 실리콘 기판은 60% 미만의 단결정질 실리콘을 함유한다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 본 발명의 제1 측면에 따른 실리콘계 태양 전지의 스택이 제공된다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 실리콘계 태양 전지는 부동태화 층을 더 포함한다.
부동태화는 물질이 "부동태(passive)"로 되는 것, 즉 외부 요인에 의해 영향을 덜 받는 것을 지칭한다. 본 명세서에서 부동태화 층은 원뿔형 나노구조 주위에 쉘(shell)을 형성하고 이에 따라 전하 표면 재결합의 확률(probability)을 감소시키는 층(즉 물질의 얇은 피복(a light coat of material))으로 정의된다.
일부 구현예들에 따른 본 발명은 상기 나노구조 표면을 부동태화하기 위하여 한가지 물질 또는 물질들의 조합으로 증착된 박막(thin film)과 나노구조 토폴로지의 조합을 개시한다.
전하 캐리어들(charge carriers)의 표면 재결합은 태양 전지 성능을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 부동태화 층의 존재는 전하 표면 재결합을 감소시키고 결국 태양 전지 효율을 증가시킨다.
예를 들어, 상기 부동태화 층은 금속 산화물을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 부동태화 층은 Al2O3, SiO2, TiO2 또는 금속 질화물(예를 들어, Si3N4)을 포함한다.
예를 들어, 상기 부동태화 층은 Si3N4와 결합한 Al2O3 및/또는 Al2O3와 스택된 SiO2 또는 상기 나노구조의 Si 표면과 직접 접촉하는 Al2O3를 포함할 수 있다. 상기 Al2O3 층은 5 내지 30 nm의 두께를 가질 수 있는 반면 상기 알루미나 층의 최상단에 위치한 Si3N4는 50 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 부동태화 층은 원자층 증착(atomic layer deposition) (ALD), 스퍼터링(sputtering) 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapour deposition)(PECVD)에 의해 증착될 수 있다.
예를 들어, 상기 Al2O3 층은 ALD 또는 PECVD를 이용하여 증착될 수 있다. 상기 Si3N4 층은 PECVD 또는 다른 알려진 코팅 방법을 이용하여 증착될 수 있다.
나노구조의 존재로 인한 표면적의 증가는 상대적으로 높은 효율을 갖는 Si계 태양 전지의 제조를 허용하고, 이는 산업 표준(즉, 200 μm 정도)보다 매우 더 얇다.
이는 재료 비용을 절감하는 추가적인 이점을 갖는다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 실리콘계 태양 전지는 180 μm 미만의 총 전지 두께를 갖는다.
일부 추가적인 구현예들에 있어서, 본 발명의 일부 측면들에 따른 실리콘계 태양 전지의 총 전지 두께는 0.1 내지 70 μm, 예를 들어 10 내지 50 μm이다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 실리콘계 태양 전지는 후면 표면(rear side surface)을 포함하고, 상기 후면 표면은 본 발명의 일부 측면들에 따른 방법에 의해 제조된 구조들을 포함한다.
또한 기술된 목적 및 여러 다른 목적들은 또한 본 발명의 제2 측면에서 마스크리스(maskless) RIE에 의해 실리콘 기판 상에 200 내지 450 nm의 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조를 제조하는 방법을 제공함으로써 얻어질 것으로 의도된다.
RIE는 표면 상에(예를 들어, 실리콘 웨이퍼 상에) 증착된 물질을 제거하기 위하여 화학 반응성 플라즈마(chemically reactive plasma)를 사용하는 건식 에칭 기법(dry etching technique)이다.
RIE는 여러 단계들을 포함할 수 있고, 여러가지 작동 가스(working gas), 예를 들어 SF6 및 O2를 사용할 수 있다. RIE의 이점들 중 하나는 이것이 마스크리스 공정이라는 것이고, 이는 태양 전지의 표면 텍스처링이 단일의, 마스크리스 단계로 일어난다는 것을 의미한다.
본 발명의 방법의 이점들 중 하나는 실온(즉, 20℃)의 사용이며, 이는 120℃ 정도의 온도를 사용하는 극저온(cryogenic) (ICP) RIE에 비해 제조 공정으로 인하여 비용을 감소시킨다. 실온 RIE는 또한 ICP RIE와 같은 2개의 전원(power source)이 아닌 오직 하나의 전원을 이용함에 따라 공정 비용을 감소시키는 이점을 갖는다.
본 발명의 일 측면에 따른 방법의 추가적인 이점은, 종래 텍스처링과는 반대로, 이 방법은 결정화도(crystallinity)에 관계 없이 모든 종류의 실리콘 표면에 적용될 수 있다는 것이다. 또한, KOH 또는 HF/HNO3와 같은 종래 습식 텍스처링에 비해, RIE-텍스처링은 습식 텍스처링에서 소모되는 화학물질의 양에 비해 상대적으로 적은 양의 가스를 소비하고, 이에 따라 전지 제조에서 화학물질 및 물 소비를 상당히 감소시키는 건식 텍스처링 공정이라는 이점을 갖는다.
통상적으로 다른 기판에는 다른 방법들이 사용(예를 들어, 단결정질에 대해 y KOH-에칭 및 다결정질 Si에 대해 산성(HF, HNO3) 에칭)되어야 한다.
일부 구현예들에 있어서, 예를 들어, HNO3/HF, KOH, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 또는 유사한 화학물질들에 의한 나노구조 표면의 화학적 후처리(post-treatment)가 도입될 수 있다.
또한 기술된 목적 및 여러 다른 목적들은 본 발명의 제3 측면에서 에미터(emitter) 도핑 단계; 금속 전극(metal contact) 증착 단계; 및 본 발명의 제2 측면에 따른 방법;을 포함하는 본 발명의 제1 측면에 따른 실리콘계 태양 전지를 제조하는 방법을 제공함으로써 얻어질 것으로 의도된다.
본 발명의 제3 측면에 따른 방법의 일부 구현예들에 있어서, 본 발명의 제2 측면에 따른 방법은 에미터 도핑 및 금속 전극 증착 이전에 적용된다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 금속 전극 증착은 스크린 프린팅(screen-printing)에 의해 일어날 수 있다. 다른 구현예들에 있어서, 상기 금속 전극 증착은 도금(palating), 전기도금(electro-plating), 스퍼터링(sputtering), 증발(evaporation), 잉크젯-프린팅(inkjet-printing) 또는 이들 및/또는 스크린 프린팅 중 두 가지 이상의 조합에 의해 일어날 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 전면 전극(front contact)을 형성하는 금속은 금속들, 예를 들어 Ni 및 Cu의 스택일 수 있다.
구체적으로 Ni는 증발되거나 스퍼터링될 수 있고, Cu는 도금되거나 전기도금될 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따른 방법의 일부 구현예들에 있어서, 본 발명의 제2 측면에 따른 방법은 에미터 도핑 및 금속 전극 증착 이후에 적용된다.
본 발명의 제3 측면에 따른 방법의 일부 구현예들에 있어서, 본 발명의 제2 측면에 따른 방법은 에미터 도핑 이후 및 금속 전극 증착 이전에 적용된다.
제4 측면에 있어서, 선택적 태양 에미터 태양 전지(selective solar emitter solar cell)는 본 발명의 제3 측면에 따른 방법에 의해 제조된다.
실리콘 태양 전지의 기본 구조는 2개의 스택된, 양으로 및 음으로 도핑된 영역, 즉 p-n 접합에 기반한다. 광 효과(photo effect)에 의해 발생된 전하 캐리어는 이 p-n 접합에 의해 분리되고 양면상의 금속 전극을 통해 외부로(externally) 전도된다. 균일한 에미터들을 사용한 종래의 태양 전지에서, 에미터 도핑은 항상 절충(compromise)을 낳는다. 반도체와 금속 전극 사이의 저항률(resistivity)을 최소화하기 위해 높은 n-도핑이 에미터 층에 요구된다. 그러나, n-도핑 농도의 증가에 따라 전력 발생(power generation)에 부정적인 영향을 미치는 재결합 손실이 증가한다.
선택적 태양 에미터 태양 전지는 음으로 도핑된 영역 및 금속 전극을 포함하고, 상기 음으로 도핑된 영역의 n-도핑은 상기 금속 전극과 접촉하지 않는 부분보다 상기 금속 전극과 접촉하는 부분에서 더 높다.
본 발명의 일부 측면에 따른 방법에 따라, 상기 에미터의 n-도핑은 정밀도(precision)가 부분적으로 변화될 수 있다. 전면 금속 전극상의 좁은 영역이 높은 n-도핑 농도를 갖고 이에 따라 낮은 에미터 저항률을 갖는 반면, 나머지 표면은 더 낮은 n-도핑에 노출되어, 전지의 더 많은 부분이 전력 생산에 사용될 수 있다. 그 결과로, 태양 전지 성능의 증가(boost)는 우수한 옴 접촉(ohmic contact)과 결합된다.
오직 전면 금속 전극 하에서만 에미터 시트 저항을 선택적으로 감소시키고, 그 외의 에미터 시트 저항을 증가시킴으로써, 접촉-연관된 저항성 손실(contact-related resistive losses)을 최소화하고, 동시에 광전류 발생을 최대화할 수 있다.
그러므로, 제5 측면에서는 선택적 에미터 태양 전지의 도핑 레벨을 조절하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 측면에 따른 방법은 n-도핑된 실리콘 층의 선택 영역에서 n-도핑을 선택적으로 감소시키는 것을 허용하고, 이에 따라 금속 전극과 접촉하는 영역에서 최적의 n-도핑(즉, 더 낮은 시트 저항)을 갖는 것을 허용하고, 동시에 금속 전극과 접촉하지 않는 영역에서 최적의 n-도핑을 가지며, 즉 이에 따라 전지의 더 큰 부분이 전력 생산에 사용될 수 있다. 구체적으로, 에미터 도핑 및 금속 증착 이후, 전면 텍스처링으로 사용되는 RIE의 기술된 방법은 금속 전극을 제외한 모든 곳에서 에미터를 에칭('에치-백'을 의미함)함으로써 선택적 에미터를 동시에 만들고, 이에 따라 금속 전극 부분을 제외한 모든 곳에서 시트 저항이 상당히 증가한다. 이는 임의의 추가적인 공정 단계들을 요구하지 않으므로 선택적 에미터의 형성에 대한 유리한 접근이다. 시트 저항은 전극 하에서는 10 Ohm/sq. 미만이고, 그 외에서는 40 내지 200 Ohm/sq. 범위일 것이다.
그러므로 본 발명의 일 측면에서, 시트 저항을 변화시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 마스크리스 RIE에 의해 실리콘 기판상에 200 내지 450 nm의 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조를 제조함으로써, 선택적 에미터 태양 전지의 도핑 레벨을 조절한다. 이 방법은 에미터의 텍스처링 및 에치-백으로 동시에 적용되어, 금속 전극 하의 시트 저항은 1 내지 20 Ohm/sq. 범위 내로 감소되고, 그 외의 반응성 이온 에칭된 표면의 시트 저항은 40 내지 200 Ohm/sq. 범위이다.
일부 구현예들에 있어서, 본 발명의 제2 측면에 따른 방법은 에미터의 텍스처링 및 에치-백의 기능을 갖고, 이에 의해 선택적 에미터 태양 전지의 도핑 레벨을 조절하고 에미터의 시트 저항을 변화시켜서 금속 전극 하의 시트 저항은 1 내지 20 Ohm/sq. 범위이고, 그 외의 반응성 이온 에칭된 표면의 시트 저항은 40 내지 200 Ohm/sq. 범위가 되도록 한다.
추가적인 일부 구현예들에 있어서, 본 발명의 제2 측면에 따른 방법에 의해 제조된 선택적 에미터 태양 전지는 전면 금속 전극을 포함하고, 상기 전면 금속 전극은 Ag를 포함하고, 상기 증착 방법은 스크린 프린팅이다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 상기 전면 금속 전극은 Ni 또는 Cu 스택을 포함하고, 상기 증착 방법은 증발, 스퍼터링, 잉크젯-프린팅, 도금, 또는 전기도금이다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 금속 전극 증착은 상기 선택적 에미터 태양 전지에 적용되고 또한 Ni, Cu 및 Ag 또는 Sn의 스택 증착을 포함하고, 상기 증착 방법은 증발, 스퍼터링, 잉크젯-프린팅, 도금, 예를 들어 전기도금, 무전해 도금 또는 광-유도 도금이다.
추가적인 일 측면에서, 본 발명은 또한 실온에서 반응성 이온 에칭 (RIE) 기법을 이용하여 실리콘계 태양 전지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이는 실리콘 태양 전지의 산업적 제조에 요구되는 최적의 연속적인 단계들을 허용하고 이로써 재료 및 제조 비용을 절감하는 것을 허용한다.
본 발명의 제3 측면에 따른 방법의 일부 구현예들에 있어서, 에미터 도핑 단계는 레이저 도핑을 포함한다.
레이저 도핑은 상기 실리콘 태양 전지를 300 내지 1100 nm 범위의 파장을 갖는 광빔(light beam)에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 도핑은 상기 실리콘 태양 전지를 532 nm의 파장을 갖는 광빔에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 레이저 도핑은 펄스 레이저(pulsed laser)에 의해 수행되고, 레이저 펄스는 1 s 내지 1 ps(10-12 s) 범위, 예를 들어 1 ㎲(10-6 s) 내지 100 ns(10-9 s)의 펄스 길이를 갖는다. 예를 들어, 상기 레이저 펄스는 1 ㎲(10-6 s) 내지 1 ps(10-12 s) 범위의 펄스 길이를 가질 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 레이저 도핑은 펄스 레이저(pulsed laser)에 의해 수행되고, 레이저 펄스는 1 KHz 내지 100 MHz 범위, 예를 들어 100 KHz 내지 200 KHz의 펄스 주파수를 갖는다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 상기 레이저 도핑은 연속파 레이저(continuous wave laser)에 의해 수행된다.
본 발명의 제3 측면에 따른 발명의 일부 다른 구현예들에 있어서, 유전 물질(dielectric material)의 단일 층 또는 적층을 증착시킴으로써 상기 실리콘계 태양 전지를 부동태화하는 단계를 더 포함한다.
상기 부동태화는 상기 레이저 도핑 이전에 일어날 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 유전 물질의 단일 층 또는 적층을 증착시키는 단계는 원자층 증착(atomic layer deposition) (ALD)에 의해 Al2O3를 증착시키는 단계를 포함한다.
상기 유전 물질의 단일 층 또는 적층을 증착시키는 단계는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapour deposition)(PECVD)에 의해 증착되는 SiNx:H를 증착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유전 물질의 단일 층 또는 적층을 증착시키는 단계는 5 내지 50 nm 범위, 예를 들어 5 내지 30 nm의 두께를 갖는 Al2O3 층을 증착시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 측면에 따른 방법의 이점은 n-타입 실리콘 기판의 p-타입 도핑에 효율적으로 적용될 수 있다는 것이다.
예를 들어, 부동태화 Al2O3 층의 증착에 이어, 알루미늄 원자들은 부동태화된 표면을 레이저 빔에 노출시킴으로써 방출되고, 따라서 노출된 영역을 도핑할 수 있다.
다시 말해, 상기 부동태화 실리콘 표면에 적용되는 레이저 도핑 공정의 결과로서 Al2O3 층의 알루미늄 원자들은 시트 저항이 1 내지 20 Ohm/sq.인 고도로 도핑된 영역을 형성하는 p-타입 도펀트로 사용된다.
그러므로, Al2O3 층의 사용은 수백 μ초의 보장된 수명(confirmed lifetimes)을 갖는 실리콘 표면의 매우 좋은 부동태화를 제공하고 또한 효과적인 Al-도핑을 허용하는 이중적인 이점(double advantage)을 갖는다. 효과적인 Al-도핑은 부동태화 층의 국부적인(localized) 용융 및/또는 융제(ablation)를 일으키고 따라서 부동태화 층 밑에 용융된 실리콘 벌크 내로의 Al의 확산(diffusion)을 일으키는 레이저 도핑 동안에 얻어진다.
또한 P-타입 에미터 도핑은 다른 요소들의 확산에 의해 얻을 수 있다. 예를 들어, P-타입 에미터 도핑은 붕소 확산에 의해 얻어질 수 있으며, 그 결과 90 내지 200 Ohm/sq. 범위의 시트 저항 및/또는 1020 cm-3 미만의 붕소 농도를 갖는 실리콘 표면을 갖는 에미터가 생성된다.
붕소 확산으로부터 얻어진 붕소-실리케이트-유리는 제거되지 않고, 상기 붕소-실리케이트-유리로부터 붕소 원자들은 레이저 빔에 노출되기 때문에 p-타입 도펀트로 사용될 수 있다.
추가적인 도펀트 공급원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도핑은 레이저 도핑 이전에 인 및/또는 붕소와 같은 원소들을 함유하는 화합물의 스핀-온 도핑(spin-on doping)에 의해 얻어질 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 금속 전극 증착은 레이저 도핑 이후에 적용된다. 상기 금속 전극 증착은 레이저 도핑에 노출된 실리콘 영역 상에서 일어날 수 있다. 상기 금속 전극 증착은 Ni, Cu 및 Ag 또는 Sn의 스택 증착을 포함할 수 있고, 상기 금속 전극 증착은 무전해 도금, 전기도금 또는 광-유도 도금에 의한다.
Ag 또는 Sn의 오버레이어(overlayer)는 캡핑 층의 기능을 가질 수 있다.
일부 구현예들에 있어서, 부동태화 단계는 반도전층(semiconducting layer)을 증착시키는 단계를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 유전 물질의 단일 층 또는 적층을 증착시키는 단계는 SiO2 층을 증착시키는 단계를 포함하고, 상기 반도전층을 증착시키는 단계는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 폴리실리콘을 증착시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 SiO2 층을 증착시키는 단계는 20 내지 130℃ 범위의 온도에서 질산 중의 습식 화학적 산화(wet chemical oxidation) 또는 800 내지 1200℃ 범위의 온도에서 산소 또는 물 환경에서 열 산화(thermal oxidation)에 의해 0.8 내지 2 nm 두께를 갖는 SiO2 층을 증착시키는 단계를 포함한다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 상기 반도전층을 증착시키는 단계는 500 내지 700℃ 범위의 온도에서 SiH4, B2H6, BCl3 및/또는 PH3를 이용한 저압 화학 기상 증착(low pressure chemical vapour deposition)(LPCVD) 또는 200 내지 400℃의 온도에서 SiH4, Ar, B2H6, BCl3 및/또는 PH3 를 이용한 PECVD에 의해 5 내지 100 nm 두께를 갖는 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘 층을 증착시키는 단계를 포함한다.
일부 다른 구현예들에 있어서, 상기 레이저 도핑 및 상기 금속 증착은 부동태화 단계 이후에 일어난다.
일부 구현예들에 있어서, 상기 실리콘계 태양 전지는 60 내지 99% 단결정질 실리콘을 함유하는 준단결정질 실리콘계 태양 전지이다.
본 발명의 제1, 제2 및 다른 측면들 및 구현예들은 각각 임의의 다른 측면들 및 구현예들과 조합될 수 있다. 본 발명의 이러한 및 다른 측면들은 이하 기술된 구현예들을 참조하여 설명되고 명백해질 것이다.
본 발명의 일부 측면에 따른 실리콘 태양 전지 및 방법은 지금부터 첨부된 도면과 관련하여 더욱 상세하게 기술될 것이다. 이 도면들은 본 발명을 구현하는 하나의 방식을 보여주고, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 있는 다른 가능한 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 일부 구현예들에 따른 나노구조 표면 토폴로지의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy) (SEM) 사진을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 나노구조 표면 토폴로지의 SEM 사진 탑뷰(top-view)를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일부 구현예들에 따른 RIE에 의해 제조된 나노구조 표면의 가중 평균(weighted average) 및 최소 광 반사율(minimum reflectance of light)의 도해적 표현(graphical representation)이다.
도 4는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 표준의, KOH-텍스처링된 (6) 및 RIE-텍스처링된 (7) 모노-c Si 기판에 대한 입사각의 함수로서의 총 가중 (AM1.5) 평균 반사율을 보여준다.
도 5는 블랙 Si 전지 및 KOH-텍스처링된 기준 전지(reference cells)의 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency) (IQE)을 보여준다.
도 6은 본 발명의 일부 구현예들에 따른 방법의 플로우 차트(flow-chart)이다.
도 7a는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 Al2O3의 원자층 증착(atomic layer deposition) (ALD) 이전의 RIE에 의해 제조된 나노구조 표면 토폴로지의 SEM 사진을 보여준다.
도 7b는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 30 nm 두께를 갖는 Al2O3의 ALD 이후의 RIE에 의해 제조된 나노구조 표면 토폴로지의 SEM 사진을 보여준다.
도 8은 Al2O3의 ALD에 의해 RIE-텍스처링된 Cz 실리콘의 표면 재결합 속도(surface recombination velocity) (SRV)를 보여준다.
도 9는 본 발명의 일부 구현예에 따른 SiO2 및 n-타입 폴리 Si로 부동태화된 RIE-텍스처링된 p-타입 Cz 실리콘의 소수의 캐리어 수명(minority carrier lifetime)을 보여준다.
상업용 크기 및 등급의 실리콘 태양 전지의 여러 배치(batches)들을 본 발명의 나노구조 토폴로지로 제조하였고, 광학 및 광기전 성능 면에서 특성분석한 결과, 우수한 광 흡수율(2% 미만, 예를 들어 1% 미만의 반사율) 및 높은 전력 변환 효율(즉, 16.5% 정도의 효율)을 나타내었다. 비이상적인 입사각에서 개선된 광학 성능을 반사율 측정에 의해 확인하였다.
본 발명의 일부 구현예들에 따른, 태양 전지 표면의 단순한 마스크리스(mask-less), 스케일러블(scalable) RIE 나노구조화는 완전히 최적화된 RIE 텍스처링에서 AM1.5-가중 평균 반사율을 1% 미만의 레벨로 감소시키는 것을 보여주었고, 따라서 현재 산업 표준에 비해 전지 성능의 개선에 상당한 잠재력을 보유한다. 또한 높은 입사각에서도 반사율은 종래 텍스터링된 전지의 반사율 미만으로 유지되는 것을 보여주었다. 초크랄스키(Czochralski) (CZ) 실리콘 출발 물질에 오직 산업 표준 공정을 이용하여 태양 전지의 제조에 상기 제조 공정을 성공적으로 통합하였다. 상기 공정은 단결정질, 다결정질 및 준단결정질 Si에 동등하게 적용 가능한 것으로 나타났다. 얻어진 전지 성능은 종래 텍스처링을 갖는 전지와 비교한 결과 개선된 성능을 보여준다.
상기 데이터는 RIE 나노구조는 결정성 등급 및 입사각과 독립적으로 우수한 빛 흡수를 생성한다는 것을 보여준다.
이하의 태양 전지 공정에서의 텍스처링 단계로서 나노구조를 제조하였다: 1) 톱 손상 제거(Saw damage removal), 2) O2 및 SF6 플라즈마에서 마스크리스 RIE를 이용한 텍스처링, 3) POCl3 도핑 공정을 사용한 에미터 형성, 이어서 5% 버퍼 HF에서 PSG-제거, 4) SiH4, NH3 및 N2를 이용한 PECVD에 의해 SiNX:H 반사 방지 코팅(anti-reflective coating)의 증착, 5) 전면 및 후면의 스크린 프린팅, 6) 레이저 융제를 이용한 에지 아이솔레이션(edge isolation).
출발 기판은 200 μm 두께 및 1 내지 20 Ωm의 저항률(resistivity)을 갖는, 156x156 mm p-타입, CZ 단결정 Si 웨이퍼이었다.
광대역 광원(broadband light source)(Mikropack DH-2000), 적분구(integrating sphere) 및 분광기(spectrometer)(Ocean Optics QE65000, 280 내지 1000 nm)를 이용하여 RIE-텍스처링된 단결정질, 다결정질 및 준단결정질 Si 표면의 반사율 측정을 수행하였다. AM 1.5에 대한 기준 태양 스펙트럼 조도(reference solar spectral irradiance)를 사용하여 280 내지 1000 nm 범위의 파장에서 가중 평균 반사율을 계산하였다.
제논 백열 전구(xenon light bulb)를 이용하여 1 태양 일루미네이션(Sun illumination) (1000 W/m2) 하에서 완성된 전지의 I-V 곡선을 측정하였다.
도 1은 RIE-텍스처링 이후에 블랙 실리콘 표면의 45° 기울어진 SEM-사진을 보여준다. 이 나노구조들은 약 3 내지 400 nm의 높이(h)이고 면적 밀도(area density)(D)는 약 100 μm-2이다.
도 2는 유사한 나노구조 Si 표면의 SEM-사진 탑뷰(top-view)이다. 피크의 밀도는 50 내지 100 μm-2이고 통상적으로 75 내지 200 μm-2 범위 내이다.
도 3은 단결정질, 다결정질 및 준단결정질 각각의 Si 표면의 최소 반사율(9)뿐만 아니라 에미터 확산 이전(10) 및 이후(8)의 가중 (AM1.5) 평균 반사율을 보여준다.
도 3은 Si의 세 가지 결정성 등급들 모두에 대해 1 % 미만의 RIE-텍스처링된 Si의 평균 반사율(10)을 보여준다. 이는 표준 산업용 Si 태양 전지에서 사용된 KOH- 및 산성 텍스처링된(acidic-textured) Si에 비해 명백하게 개선된 것이다. 또한 이 결과는 에미터 확산 이후에 반사율의 무시해도 될 정도의(negligible) 증가를 보여준다. RIE-텍스처링된 Si는 결정성 등급과 독립적으로 거의 0에 가까운 최소 반사율을 보여준다.
도 4는 KOH-텍스처링된(6) 및 RIE-텍스처링된(7) 표준 단결정 Si 기판에 대한 입사각의 함수로서의 총 가중 (AM1.5) 평균 반사율을 보여준다. 적분구(integrating sphere)를 이용하여 Si 기판에 대하여 입사 광섬유(incident optical fiber)의 하나의 축 각도 변화로 상기 반사율을 측정하였다.
상기 RIE-전지의 반사율은 약 40°이하의 입사각에 독립적이라는 것을 보여준다.
시시각각 변하는 각도를 고려할 때 비이상적인 입사각에서 개선된 광학 성능은 중요하다. 실생활 적용에 있어서, 사용 가능한 햇빛은 전형적으로 구름, 공기의 입자들 등 때문에 확산된다. 그러므로, 확산광 반응, 즉, 특정 범위 내의 비정상적인 입사각(예를 들어 30° 내지 60°)에서 빛에 대한 반응성은 매우 중요하다(relevant).
도 4는 50°이하의 입사각에서 KOH-텍스처링된 Si의 반사율이 RIE-텍스처링된 Si의 반사율보다 더 많이 증가한다는 것을 보여준다. 50° 초과의 각도에서는, RIE-텍스처링된 Si의 반사율이 KOH-텍스처링된 Si의 반사율보다 입사각의 증가에 따라 더 많이 증가한다. 0 내지 80°의 입사각에서 RIE-텍스처링된 Si는 KOH-텍스처링된 Si 보다 상당히 더 낮다. 이 결과는 비이상적인 입사각에서 RIE-텍스처링을 사용하여 개선된 태양 전지 성능의 잠재력을 보여준다.
도 5는 블랙 Si 전지(5) 및 KOH-텍스처링된 기준 전지(4)의 IQE를 보여준다.
도 5는 (특히 600 nm 미만의 파장에서) RIE-텍스처링된 태양 전지(5)의 IQE는 KOH-텍스처링된 기준 전지(4) 보다 낮음을 보여준다. 더 짧은 파장의 빛이 표면의 더 가까운 곳에 흡수되기 때문에, 600 nm 미만의 파장에서 KOH-전지(4)에 비해 블랙 Si 전지(5)의 감소된 IQE는 증가된 표면 재결합을 나타내는 것으로 추측된다. 이를 확인하기 위하여, LASSIE 툴을 사용하여 상기 다르게 텍스처링된 태양 전지의 전류 밀도(current density)의 손실을 평가하였다. 이 분석의 결과는 표 1에 보여진다.
총 캐리어 손실
(Total Carrier Loss)		 에미터 재결합
(Emitter recombination)		 벌크 재결합
(Bulk recombination)		 후방 재결합
(Rear recombination)
KOH 1.385 mA/cm2 0.761 mA/cm2 0.207 mA/cm2 0.192 mA/cm2
RIE 4.163 mA/cm2 3.322 mA/cm2 0.267 mA/cm2 0.069 mA/cm2
표 1은 KOH- 및 RIE-텍스처링 전지에 대하여 계산된 총 캐리어 손실 및 에미터, 벌크 및 후면 표면 재결합으로 인한 캐리어 손실을 보여준다.
에미터 재결합이 KOH-텍스처링된 전지에 비해 RIE-텍스처링된 전지가 더 낮은 IQE를 갖는 것에 대한 주된 설명이라는 가정은 표 1에서 계산된 캐리어 손실에 의해 확인되고, 이는 에미터 재결합이 RIE-텍스처링된 전지의 주된 캐리어 손실 메커니즘이기 때문이다.
PCE [%] JSC [mA/cm2] VOC [V] FF Rav [%]
KOH 17.6 36.8 0.62 77.8 2-3
RIE, 타입 1 15.7 35.3 0.61 72.8 2.85
RIE, 타입 2 16.5 35.2 0.61 77.7 2.20
표 2는 RIE- 및 KOH-텍스처링된 전지의 전력 변환 효율(PCE), 단락 전류(short-circuit current)(JSC), 개방 회로 전압(open-circuit voltage)(VOC), 충전율(fill factor)(FF) 및 에미터 확산 이후의 가중 평균 반사율(Rav)을 포함하는 PV 성능 결과를 보여준다.
표 2는 낮은 JSC로 인해 RIE-텍스처링된 전지가 KOH-텍스처링된 전지보다 낮은 PCE를 가진다는 것을 보여준다. 전류 손실은 표 1에 나타난 증가된 에미터 재결합에 의해 설명된다. 이는 부동태화 층을 도입함으로써 해결될 수 있다.
1 % 미만의 반사율을 갖고 1 % 미만의 반사율을 얻는 전지들의 예들은 본 발명의 일부 측면에 따라 제조될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 구현예들에 따른 방법의 플로우 차트이다.
본 발명의 제1 측면에 따른 실리콘계 태양 전지를 제조하는 방법은 에미터 도핑 단계(1), 금속 전극 증착 단계(2), 200 내지 450 nm의 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조를 제조하는 마스크리스 RIE 단계(3)를 포함한다.
RIE 공정 파라미터의 사양의 예(Example of Specification):
- 실온 ; 25 ℃ ± 10 ℃
- SF6 및 O2의 가스 유량비(gas flow ratio) = 0.5 내지 2
- 오직 하나의 전력원 사용(using only one power source).
에미터 도핑으로부터 얻어지는 시트 저항의 일부 예:
- 종래 에미터의 경우 40 내지 200 Ohm/sq. (도핑 이전의 RIE);
- 선택적 에미터의 경우 RIE 이전에 10 Ohm/sq. 미만, 이는 RIE 이후에 비접촉 영역에서 40 내지 200 Ohm/sq.를 생성함
- RIE의 경우 도핑 이후에 10 Ohm/sq. 미만, 이는 RIE 이후에 40 내지 200 Ohm/sq.를 생성함
도 7a는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 Al2O3의 원자층 증착(atomic layer deposition) (ALD) 이전에 RIE에 의해 제조된 나노구조 표면 토폴로지의 SEM 사진을 보여준다.
도 7b는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 30 nm 두께를 갖는 Al2O3의 ALD 이후에 RIE에 의해 제조된 나노구조 표면 토폴로지의 SEM 사진을 보여준다.
도 8은 ALD Al2O3로 RIE-텍스처링된 Cz 실리콘의 표면 재결합 속도(surface recombination velocity) (SRV)를 보여준다.
퍼센트 값은 총 표면 중 얼마나 넓은 부분이 상기 값 이하의 SRV를 갖는지 보여준다. 88 cm/s 까지의 SRV 값이 얻어진다.
그러므로, SRV의 매우 낮은 값에 의해 보여지는 바와 같이, 본 발명의 일부 구현예에 따른 나노구조 실리콘 기판 상에 ALD Al2O3의 사용은 매우 좋은 표면 부동태화를 제공한다.
표면 재결합 속도
(Surface Recombination Velocity) [cm/s]
30nm ALD Al 2 O 3 3nm 열(Thermal) SiO 2 65nm PECVD SiN x :H
110-190 610-1010 960-1320
표 3은 ALD Al2O3, 열(Thermal) SiO2 및 PECVD SiNx:H에 의해 RIE-텍스처링된 Cz 실리콘의 표면 재결합 속도(Surface Recombination Velocity)(SRV)를 보여준다.
30 nm ALD Al2O3가 가장 낮은 표면 재결합 속도를 얻음으로써 본 발명의 일부 구현예에 따른 나노구조 실리콘 기판상에 최고의 부동태화를 제공함을 명백히 볼 수 있다.
도 9는 1.4 nm SiO2 및 15 내지 40 nm n-타입 폴리-Si로 부동태화된 RIE-텍스처링된 p-타입 Cz 실리콘의 소수의 캐리어 수명(minority carrier lifetime)을 보여준다.
본 발명의 일부 구현예들에 따른 나노구조 실리콘 기판의 부동태화는 터널 산화막(tunnel-oxide) 및 폴리-Si 부동태화의 조합에 의해 얻어질 수 있다.
상기 부동태화는 우선, p- 및 n- 타입 Cz Si 출발 웨이퍼들을 세정함으로써, 예를 들어 RCA-세정(RCA-cleaned)에 의해 달성된다. 이는 Si 기판 상에서 RIE-나노구조 텍스처링을 이용하여 또는 이를 이용하지 않고 수행될 수 있다.
두번째로, 산화물이 기판상에 성장할 수 있다(예를 들어, 90 내지 100℃에서 68% HNO3에서 10 분 동안 처리하면 1.3 내지 1.5 nm의 측정된 두께로 성장함).
세번째로, 인-도핑된 비정형 Si이 산화물의 최상부에, 예를 들어 SiH4 및 PH3을 이용하여 580℃에서 LPCVD에 의해 증착될 수 있다.
최종적으로, 예를 들어, 800 ℃에서 1시간 동안, a-Si가 어닐링되어 폴리-Si가 될 수 있다.
본 발명은 특정한 구현예들과 관련하여 기술되었지만, 이는 어떤 방식으로도 제시된 실시예들로 한정하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 설정된다. 청구항들의 문맥에서, 용어 "포함하는" 또는 "포함한다"는 다른 가능한 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 또한 단수 형태와 같은 참조의 언급은 복수를 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 도면에 표시된 구성 요소들에 대한 특허청구범위에서의 참조 부호의 사용은 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 각각 다른 청구항에서 언급되는 개별적인 특징들은 가능한 유리하게 조합될 수 있고, 각각 다른 청구항에서 이러한 특징들의 언급은 특징들의 조합이 가능하지 않거나 유리하다는 것을 배제하지 않는다.

Claims (25)

  1. 실리콘 기판을 포함하는 실리콘계 태양 전지의 제조 방법으로서,
    상기 실리콘 기판은 표면을 갖고, 상기 표면의 적어도 일부는 200 내지 450 nm의 평균 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조(conical shaped nanostructure)를 포함하고,
    상기 방법은 에미터 도핑(emitter doping) 단계; 금속 전극(metal contact) 증착 단계; 및 마스크리스(maskless) 반응성 이온 에칭(reactive ion etching)(RIE)에 의해 상기 실리콘계 태양 전지 상에 200 내지 450 nm의 높이 및 100 내지 200 nm의 피치를 갖는 원뿔형 형상의 나노구조를 제조하는 단계;를 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원뿔형 형상의 나노구조를 제조하는 단계는 상기 에미터 도핑 단계 및 상기 금속 전극 증착 단계 이전에 일어나는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원뿔형 형상의 나노구조를 제조하는 단계는 상기 에미터 도핑 단계 및 상기 금속 전극 증착 단계 이후에 일어나는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원뿔형 형상의 나노구조를 제조하는 단계는 상기 에미터 도핑 단계 이후 및 상기 금속 전극 증착 단계 이전에 일어나는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 방법은 에미터의 텍스처링 및 에치 백(etch-back)의 기능을 갖고, 이에 의해 선택적 에미터 태양 전지(selective emitter solar cell)의 도핑 레벨을 조절하고 상기 에미터의 시트 저항(sheet resistance)을 변화시켜, 상기 금속 전극 하의 시트 저항은 1 내지 20 Ohm/sq.의 범위이고 그 외의 반응성 이온 에칭된 표면의 시트 저항은 40 내지 200 Ohm/sq.의 범위가 되도록 하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 금속 전극 증착은 상기 선택적 에미터 태양 전지에 적용되고, Ag의 증착을 포함하고, 상기 증착 방법은 스크린 프린팅(screen-printing)인, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 금속 전극 증착은 상기 선택적 에미터 태양 전지에 적용되고, Ni, Cu 및 Ag 또는 Sn의 스택 증착을 포함하고, 상기 증착 방법은 증발(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 잉크젯 프린팅(inkjet-printing), 도금(palating), 예를 들어 전기도금(electroplating), 무전해 도금(electroless plating) 또는 광-유도 도금(light-induced plating)인, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에미터 도핑은 레이저 도핑을 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 도핑은 상기 실리콘 태양 전지를 300 내지 1100 nm 범위의 파장을 갖는 광빔(light beam)에 노출시키는 것을 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 레이저 도핑은 상기 실리콘 태양 전지를 532 nm의 파장을 갖는 광빔에 노출시키는 것을 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 도핑은 펄스 레이저(pulsed laser)에 의해 수행되고, 레이저 펄스는 1 s 내지 1 ps(10-12 s) 범위, 예를 들어 1 ㎲(10-6s) 내지 100 ns(10-9 s)의 펄스 길이를 갖는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 도핑은 펄스 레이저(pulsed laser)에 의해 수행되고, 레이저 펄스는 1 KHz 내지 100 MHz 범위, 예를 들어 100 KHz 내지 200 KHz의 펄스 주파수를 갖는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 도핑은 연속파 레이저(continuous wave laser)에 의해 수행되는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    유전 물질(dielectric material)의 단일층 또는 적층(a stack of layer)을 증착시킴으로써 상기 실리콘계 태양 전지를 부동태화(passivating)하는 단계를 더 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 부동태화는 상기 레이저 도핑 이전에 일어나는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 유전 물질의 단일층 또는 적층을 증착시키는 단계는 원자층 증착(atomic layer deposition) (ALD)에 의해 Al2O3를 증착시키는 단계를 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전 물질의 단일층 또는 적층을 증착시키는 단계는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapour deposition)(PECVD)에 의해 SiNx:H를 증착시키는 단계를 더 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전 물질의 단일층 또는 적층을 증착시키는 단계는 5 내지 50 nm 범위, 예를 들어 5 내지 30 nm의 두께를 갖는 Al2O3 층을 증착시키는 단계를 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  19. 제8항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 전극 증착은 상기 레이저 도핑 이후에 적용되고, 상기 금속 전극 증착은 상기 레이저 도핑에 노출된 실리콘 영역 상에서 일어나고, 상기 금속 전극 증착은 Ni Cu 및 Ag 또는 Sn의 스택 증착을 포함하고, 상기 금속 전극 증착은 무전해/갈바닉 도금(electroless/galvanic plating), 전기도금 또는 광-유도 도금에 의한 것인, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부동태화는 반도전층(semiconducting layer)을 증착시키는 단계를 더 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 유전 물질의 단일층 또는 적층을 증착시키는 단계는 SiO2 층을 증착시키는 단계를 포함하고, 상기 반도전층을 증착시키는 단계는 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘을 증착시키는 단계를 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 SiO2 층을 증착시키는 단계는 20 내지 130℃ 범위의 온도에서 질산 중의 습식 화학적 산화(wet chemical oxidation) 또는 800 내지 1200℃ 범위의 온도에서 산소 또는 물 환경에서의 열 산화(thermal oxidation)에 의해 0.8 내지 2 nm의 두께를 갖는 SiO2 층을 증착시키는 단계를 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도전층을 증착시키는 단계는 500 내지 700℃ 범위의 온도에서 SiH4, B2H6, BCl3 및/또는 PH3를 이용한 저압 화학 증착(low pressure chemical vapour deposition)(LPCVD) 또는 200 내지 400℃의 온도에서 SiH4, Ar, B2H6, BCl3 및/또는 PH3 를 이용한 PECVD에 의해 5 내지 100 nm의 두께를 갖는 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘 층을 증착시키는 단계를 포함하는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 도핑 및 상기 금속 증착은 상기 부동태화 이후에 일어나는, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘계 태양 전지는 60 내지 99% 단결정질 실리콘을 함유하는 준단결정질(quasi-mono-crystalline) 실리콘계 태양전지인, 실리콘계 태양 전지의 제조 방법.
KR1020167010416A 2013-09-27 2014-09-26 나노구조의 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지의 제조 방법 KR20160090287A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201370535 2013-09-27
DKPA201370535 2013-09-27
EP13190106 2013-10-24
EP13190106.8 2013-10-24
PCT/DK2014/050305 WO2015043606A1 (en) 2013-09-27 2014-09-26 Nanostructured silicon based solar cells and methods to produce nanostructured silicon based solar cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160090287A true KR20160090287A (ko) 2016-07-29

Family

ID=51726273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167010416A KR20160090287A (ko) 2013-09-27 2014-09-26 나노구조의 실리콘계 태양 전지 및 나노구조의 실리콘계 태양 전지의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9705017B2 (ko)
EP (1) EP3050120B1 (ko)
JP (1) JP2016532317A (ko)
KR (1) KR20160090287A (ko)
CN (1) CN105793999A (ko)
WO (1) WO2015043606A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230015273A (ko) * 2021-07-22 2023-01-31 저지앙 아이코 솔라 에너지 테크놀로지 컴퍼니., 리미티드. 부동태화 접촉 구조 및 이를 포함하는 태양전지, 전지 모듈, 및 태양광발전 시스템

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3022070B1 (fr) * 2014-06-04 2016-06-24 Univ D'aix-Marseille Procede de texturation aleatoire d'un substrat semiconducteur
DE102016201827B3 (de) * 2016-02-08 2017-05-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Texturierung der Oberfläche von kristallinem Silizium, insbesondere zur Reflexionsminderung bei Solarzellen
US20180053662A1 (en) * 2016-08-17 2018-02-22 Globalfoundries Inc. Texturing of silicon surface with direct-self assembly patterning
FI127794B (en) * 2017-02-15 2019-02-28 Aalto Korkeakoulusaeaetioe Semiconductor structures and their manufacture
EP3379584A1 (en) * 2017-03-20 2018-09-26 Université catholique de Louvain Method for producing improved black silicon on a silicon substrate
CN106981543B (zh) * 2017-04-05 2018-05-22 中国电子科技集团公司第四十四研究所 采用铝硅共晶薄膜辅助干法刻蚀制备黑硅层的方法
KR20190068352A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 셀
CN111081811B (zh) * 2018-10-22 2021-04-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 半导体陷光结构及其制备方法
EP3671863B1 (en) * 2018-12-20 2021-06-09 IMEC vzw Smoothed rear side doped layer for a bifacial solar cell
US11583954B2 (en) 2019-03-04 2023-02-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Welding method
CN111574071B (zh) * 2020-06-01 2022-06-24 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司 一种高透过宽色系盖板玻璃的制备方法
CN111816727A (zh) * 2020-07-14 2020-10-23 普乐新能源科技(徐州)有限公司 一种基于lpcvd的高效掺杂非晶硅技术的交叉指式背接触异质结太阳电池

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091021A (en) * 1996-11-01 2000-07-18 Sandia Corporation Silicon cells made by self-aligned selective-emitter plasma-etchback process
US6858462B2 (en) 2000-04-11 2005-02-22 Gratings, Inc. Enhanced light absorption of solar cells and photodetectors by diffraction
JP4339990B2 (ja) 2000-08-31 2009-10-07 京セラ株式会社 シリコン基板の粗面化法
US20030178057A1 (en) 2001-10-24 2003-09-25 Shuichi Fujii Solar cell, manufacturing method thereof and electrode material
US7556740B2 (en) 2002-08-27 2009-07-07 Kyocera Corporation Method for producing a solar cell
DE102004036220B4 (de) * 2004-07-26 2009-04-02 Jürgen H. Werner Verfahren zur Laserdotierung von Festkörpern mit einem linienfokussierten Laserstrahl
US8637340B2 (en) * 2004-11-30 2014-01-28 Solexel, Inc. Patterning of silicon oxide layers using pulsed laser ablation
WO2007042521A2 (de) 2005-10-10 2007-04-19 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Herstellung von selbstorganisierten nadelartigen nano-strukturen und ihre recht umfangreichen anwendungen
DE102006013670A1 (de) 2006-03-24 2007-09-27 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Breitbandig entspiegelte optische Bauteile mit gekrümmten Oberflächen
DE102006046131B4 (de) 2006-09-28 2020-06-25 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Verfahren zur Herstellung einer optischen Schnittstelle für integrierte Optikanwendungen
US20100143744A1 (en) 2007-03-09 2010-06-10 University Of Virginia Patent Foundation Systems and Methods of Laser Texturing of Material Surfaces and their Applications
US8338218B2 (en) * 2008-06-26 2012-12-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device module and manufacturing method of the photoelectric conversion device module
RU2532137C2 (ru) 2009-09-18 2014-10-27 Син-Эцу Кемикал Ко., Лтд. Солнечный элемент, способ изготовления солнечного элемента и модуль солнечных элементов
WO2011047359A2 (en) 2009-10-16 2011-04-21 Cornell University Method and apparatus including nanowire structure
US20110126877A1 (en) * 2009-11-27 2011-06-02 Jinah Kim Solar cell
CN101734611B (zh) 2009-12-16 2011-08-31 北京大学 基于无掩膜深反应离子刻蚀制备黑硅的方法
FR2955702B1 (fr) * 2010-01-27 2012-01-27 Commissariat Energie Atomique Cellule photovoltaique comprenant un film mince de passivation en oxyde cristallin de silicium et procede de realisation
WO2011140273A2 (en) * 2010-05-04 2011-11-10 Sionyx, Inc. Photovoltaic devices and associated methods
CN101880914B (zh) 2010-05-25 2012-09-12 中国科学院微电子研究所 利用等离子体浸没离子注入制备黑硅的方法
WO2012061266A2 (en) 2010-11-01 2012-05-10 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method of forming an array of nanostructures
CN102110724B (zh) * 2010-11-12 2012-10-03 北京大学 双面微纳复合结构的太阳能电池及其制备方法
KR20120090449A (ko) * 2011-02-08 2012-08-17 삼성전자주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2012121706A1 (en) * 2011-03-08 2012-09-13 Alliance For Sustainable Energy, Llc Efficient black silicon photovoltaic devices with enhanced blue response
FR2976727B1 (fr) * 2011-06-17 2013-11-08 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une cellule photovoltaique a emetteur selectif
WO2013076267A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-30 Imec Method for forming metal silicide layers
KR101860919B1 (ko) * 2011-12-16 2018-06-29 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
JP5822952B2 (ja) * 2011-12-27 2015-11-25 京セラ株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP5883116B2 (ja) * 2012-02-28 2016-03-09 京セラ株式会社 太陽電池の電極用導電性ペースト、太陽電池および太陽電池の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230015273A (ko) * 2021-07-22 2023-01-31 저지앙 아이코 솔라 에너지 테크놀로지 컴퍼니., 리미티드. 부동태화 접촉 구조 및 이를 포함하는 태양전지, 전지 모듈, 및 태양광발전 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN105793999A (zh) 2016-07-20
WO2015043606A1 (en) 2015-04-02
US9705017B2 (en) 2017-07-11
EP3050120C0 (en) 2023-06-07
EP3050120B1 (en) 2023-06-07
EP3050120A1 (en) 2016-08-03
JP2016532317A (ja) 2016-10-13
US20160240703A1 (en) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3050120B1 (en) Nanostructured silicon based solar cells and methods to produce nanostructured silicon based solar cells
TWI398004B (zh) 太陽能電池及其製備方法
EP2356687B1 (en) Deep grooved rear contact photovoltaic solar cells
JP4540447B2 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
US20140014175A1 (en) Solar cell element and solar cell module
KR101948206B1 (ko) 태양 전지와, 이의 제조 방법
US20110214709A1 (en) Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
US20090183776A1 (en) Solar cell, method of manufacturing the same, and method of texturing solar cell
JP2008021993A (ja) 全背面接点構成を含む光起電力デバイス及び関連する方法
US20100071765A1 (en) Method for fabricating a solar cell using a direct-pattern pin-hole-free masking layer
US20130061926A1 (en) Solar cell element and method for producing the same, and solar cell module
Kulakci et al. Application of Si nanowires fabricated by metal-assisted etching to crystalline Si solar cells
KR101768907B1 (ko) 태양 전지 제조 방법
JP7368653B2 (ja) 太陽電池及び光起電力モジュール
JP2013511839A (ja) 光起電力セルの製造方法、それによって製造された光起電力セル、およびその用途
CN113809205A (zh) 太阳能电池的制备方法
JP5004932B2 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
CN112635591A (zh) 一种太阳能电池的制备方法以及太阳能电池
WO2013100085A1 (ja) 太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法および太陽電池モジュール
Hsu et al. Nanostructured pyramidal black silicon with ultra-low reflectance and high passivation
Hsu et al. High-efficiency 6′′ multicrystalline black solar cells based on metal-nanoparticle-assisted chemical etching
WO2021030491A1 (en) Perovskite/silicon tandem photovoltaic device
JP6502147B2 (ja) 太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールの製造方法
JP5645734B2 (ja) 太陽電池素子
JP2016058720A (ja) 結晶太陽電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid