KR20160114580A - 태양전지 셀 및 태양전지 셀의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

<과제>　
염가로 신뢰성 높게 변환 효율이 높은 태양전지 셀을 제공한다.
<해결 수단>　
제1도전형 반도체 기판 상에 제2도전형층과 반사방지막을 적층 형성하고, 당해 반사방지막의 소정의 위치에 도전성 입자와 글래스 프릿을 함유하는 도전성 페이스트를 도포하고, 당해 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성하여, 당해 반사방지막을 관통하고, 당해 제2도전형층과 전기적으로 접속한 전극을 형성하는 공정을 가지는 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서, 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리한다

Description

태양전지 셀 및 태양전지 셀의 제조 방법{SOLAR CELL AND SOLAR CELL MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 태양전지 셀 및 태양전지 셀의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지 소자는 도 1에 나타내는 구조를 가진다. 도 1에 있어서, 1은 크기가 가로세로 100~150mm, 두께가 0.1~0.3mm인 판상이고, 또 다결정이나 단결정 실리콘 등으로 이루어지고, 붕소 등의 p형 불순물이 도프(dope)된 p형의 반도체 기판이다. 태양전지 소자의 제조 방법은 이하와 같다. 먼저, 이 기판에 인 등의 n형 불순물을 도프하여 n형 확산층(2)을 형성한다. 다음에, SiN(질화실리콘) 등의 반사방지막(3)을 설치하고, 스크린 인쇄법을 이용하여 이면에 도전성 알루미늄 페이스트(paste)를 인쇄한다. 그 후 건조·소성함으로써 이면 전극(6)과 BSF(Back Surface Field)층(4)을 동시에 형성한다. 이어서, 표면에 도전성 은페이스트를 인쇄 후, 건조시키고 소성하여 표면 전극(5)을 형성한다. 이와 같이 제조되는 태양전지 소자에 있어서, 표면 전극(5)은 태양전지 소자에서 생긴 광생성 전류를 외부로 인출하기 위한 버스바(busbar) 전극과, 이들 버스바 전극에 접속되는 집전용의 핑거(finger) 전극으로 이루어진다. 또한, 이하 태양전지의 수광면측으로 되는 기판의 면을 표면, 수광면측과 반대측으로 되는 기판의 면을 이면으로 한다.
이러한 방법으로 제조되는 태양전지 소자에 있어서는, 상기와 같이 전극 형성에 스크린 인쇄법과 소성을 이용하는 것이 일반적이다. 스크린 인쇄 방법에 있어서는, 예를 들면 태양전지 셀 수광면의 핑거 전극이나 버스바 전극을 형성하기 위해서는 일반적으로 은분말과 유기 비히클(vehicle)과 글래스 프릿(glass frit)을 함유하는 도전성 페이스트가 사용된다. 이 도전성 페이스트에는 성능 향상을 위해 각종 무기 산화물이나 도전성 물질 등의 고형물이 첨가되어 있는 경우도 있다. 이 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 반도체 기판 상의 소정의 위치에 도포하고 소성하면, 고온하에서는 은분말끼리가 소결하여 은전극을 형성한다. 이와 동시에 글래스 프릿이 연화하여 반사방지막을 용융시켜 n형 확산층에 도달하여, 은전극과 n형 확산층이 전기적으로 접속된다. 이러한 방법은 일반적으로 파이어스루(fire through)라 불리고 있고, 많은 태양전지 셀의 전극 형성 방법에 채용되고 있다.
상기와 같은 전극 형성 방법에 있어서는 전극의 소성을 위해 반도체 기판을 600℃ 이상의 고온에서 처리해야 한다. 이 고온 처리에 의해 반도체 기판에 열손상이 주어지거나, 또 확산층에서 게터링(gettering)하고 있던 라이프타임 킬러(lifetime killer)로 되는 오염물질이 반도체 기판 내로 방출되거나 하여, 반도체 기판의 라이프타임을 저하시켜 버린다. 또, 파이어스루에 의해 형성된 전극은 도전성 입자의 단시간의 소결에 의한 것이다. 이 때문에 예를 들면 도금에 의해 형성한 전극 등과 비교하면 밀도가 작은, 전극 표면이나 내부에 공동이 많이 관찰되는, 반도체 기판과 전극의 접착하는 면적이 불균일하게 되어 박리하기 쉬운 전극이 형성되어 버리기 십상이라는 문제가 생기기 쉽다. 이러한 라이프타임 저하나 전극의 이상은 태양전지 셀의 성능이나 장기 신뢰성에 문제를 일으키는 원인으로 되기 때문에 해결이 요망되고 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 예를 들면 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 소성에 의해 전극을 형성한 태양전지 셀을 적어도 수소 가스를 포함하는 분위기하에서 가열 처리함으로써 전극의 접촉 저항을 개선하고 있다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 소성 후에 공정이 추가되기 때문에 비용 상승으로 이어지고, 또한 취급이 어려운 수소 가스를 사용하기 때문에 공정의 안전성에 문제가 생긴다. 이 때문에 보다 간편한 방법으로 이 문제를 해결하는 것이 요망되고 있다.
일본국 특허공개 2007－294494호 공보
그래서, 본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 염가로 신뢰성 높게 변환 효율이 높은 태양전지 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 태양전지 셀의 제조 방법에서는, 제1도전형 반도체 기판 상에 제2도전형층과 반사방지막을 적층 형성하고, 당해 반사방지막의 소정의 위치에 도전성 입자와 글래스 프릿을 함유하는 도전성 페이스트를 도포하고, 당해 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성하여, 당해 반사방지막을 관통하고, 당해 제2도전형층과 전기적으로 접속한 전극을 형성하는 공정을 가지는 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서, 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리하는 것을 특징으로 한다. 이러한 공정에 의해, 전극과 실리콘 기판의 접촉 저항을 저하시킴과 아울러 접착 강도를 높일 수가 있다.
본 발명에서는 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열할 때의 가열 온도를 300℃ 이상 500℃ 이하로 하면 좋다.
본 발명에서는 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리할 때의 가열 시간을 1초 이상 60초 이하로 하면 좋다.
본 발명에서는 반사방지막이 SiO2, Al2O3, SiN의 막의 어느 것 혹은 그들의 임의의 조합을 적층하여 얻어지는 막이도록 구성하면 좋다.
본 발명에서는 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리할 때의, 소성으로부터 가열 처리를 하나의 장치에서 연속하여 행하면 좋다. 이러한 구성에 의해, 장치 면적의 증대를 최저한으로 하면서 태양전지 셀 특성을 향상시킬 수가 있다.
또 본 발명에 관한 태양전지 셀은 상술의 제조 방법을 이용하여 제조된다. 당해 제조 방법에 의해 제조된 태양전지 셀은 신뢰성이 뛰어나고 변환 효율이 높은 것으로 된다.
도 1은 태양전지 소자의 단면도이다.
도 2는 태양전지 셀의 제조 방법의 수순을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기 설명에 부가하여 광범위한 다른 실시형태로 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 범위는 하기에 제한되는 것은 아니고 청구범위에 기재되는 것이다. 또한, 도면은 원 치수에 비례하여 도시되어 있지 않다. 본 발명의 설명이나 이해를 보다 명료하게 하기 위해, 관련 부재에 따라서는 치수가 확대되어 있고, 또 중요하지 않은 부분에 대해서는 도시되어 있지 않다.
전술한 것처럼, 도 1은 태양전지 소자의 일반적인 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1에 있어서, 1은 반도체 기판, 2는 확산층, 3은 반사방지막 겸 패시베이션막(passivation film), 4는 BSF층, 5는 표면 전극, 6은 이면 전극을 나타낸다.
여기서, 도 1에 나타내는 태양전지 소자의 제조 공정에 있어서, 먼저 반도체 기판(1)을 준비한다. 이 반도체 기판(1)은 단결정 또는 다결정 실리콘 등으로 이루어지고, p형, n형의 어느 것이라도 좋지만, 붕소 등의 p형의 반도체 불순물을 포함하고, 비저항은 0.1~4.0Ω·cm인 p형 실리콘 기판이 이용되는 경우가 많다. 이하, p형 실리콘 기판을 이용한 태양전지 소자 제조 방법을 예를 들어 설명한다. p형 실리콘 기판으로서는, 크기는 가로세로 100~150mm, 두께는 0.05~0.30mm인 판상의 것이 매우 적합하게 이용된다. p형 실리콘 기판을, 예를 들면 불화수소산 또는 불화수소질산 등의 산성 용액 중에 침지하여 슬라이스(slice) 등에 의한 표면의 손상을 제거하고, 또한 수산화나트륨 수용액이나 수산화칼륨 수용액 등의 알칼리 용액으로 화학 에칭하여 세정, 건조시킨다. 이에 의해 태양전지 소자의 수광면으로 되는 p형 실리콘 기판의 표면에 텍스처(texture)라고 불리는 요철 구조가 형성된다. 요철 구조는 태양전지 소자의 수광면에 있어서 광의 다중 반사를 일으킨다. 그 때문에 요철 구조를 형성함으로써 실효적으로 반사율이 저감하여 변환 효율이 향상된다.
그 후 예를 들면 POCl3 등을 포함하는 850~1000℃의 고온 가스 중에 p형 실리콘 기판을 설치하고, p형 실리콘 기판의 전면에 인 등의 n형 불순물 원소를 확산시키는 열확산법에 의해 시트 저항이 30~300Ω／□ 정도의 n형 확산층(2)을 표면에 형성한다. 또한, n형 확산층을 열확산법에 의해 형성하는 경우에는, p형 실리콘 기판의 양면 및 단면(端面)에도 n형 확산층이 형성되는 경우가 있지만, 이 경우에는 필요한 n형 확산층의 표면을 내산성 수지로 피복한 p형 실리콘 기판을 불질산 용액 중에 침지함으로써 불필요한 n형 확산층을 제거할 수가 있다. 그 후 예를 들면 희석한 불산 용액 등의 약품에 침지시킴으로써 확산시에 반도체 기판의 표면에 형성된 유리층을 제거하고 순수로 세정한다.
또한, 상기 p형 실리콘 기판의 표면측에 반사방지막 겸 패시베이션막(3)을 형성한다. 이 반사방지막 겸 패시베이션막(3)은 예를 들면 SiN 등으로 이루어지고, 예를 들면 SiH4와 NH3의 혼합 가스를 N2로 희석하고, 글로우(glow) 방전 분해로 플라즈마화시켜 퇴적시키는 플라즈마 CVD법 등으로 형성된다. 이 반사방지막 겸 패시베이션막(3)은 p형 실리콘 기판과의 굴절률차 등을 고려하여 굴절률이 1.8~2.3 정도, 두께가 500~1000Å 정도로 형성된다. 반사방지막 겸 패시베이션막(3)은 p형 실리콘 기판의 표면에서 광이 반사하는 것을 방지하여, p형 실리콘 기판 내에 광을 유효하게 취해넣기 위해 설치된다. 또, 이 SiN은 형성시에 n형 확산층에 대해 패시베이션 효과가 있는 패시베이션막으로서도 기능하여, 반사방지의 기능과 아울러 태양전지 소자의 상기 특성을 향상시키는 효과가 있다.
다음에, 이면에 예를 들면 알루미늄과 글래스 프릿과 바니시(varnish) 등을 포함하는 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여 건조시킨다. 그런 후, 표면에 예를 들면 은과 글래스 프릿과 바니시 등을 포함하는 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여 건조시킨다. 이후, 각 전극용의 도전성 페이스트를 도포한 상기 p형 실리콘 기판을 500℃~950℃ 정도의 온도에서 1~60초 정도 소성함으로써, BSF층(4)과 표면 전극(5)과 이면 전극(6)을 형성하여 전형적인 결정 실리콘 태양전지 셀이 완성된다.
상기와 같이 전형적인 결정 실리콘 태양전지 소자의 제조 방법에 있어서는 전극 형성을 도전성 페이스트의 소성에 의해 행하고 있다. 특히 표면에서는 은과 글래스 프릿과 바니시 등을 포함하는 도전성 페이스트의 소성에 의해 글래스 프릿이 녹아 실리콘 기판과 은전극 사이에 모여, 실리콘 기판과 은전극을 잇는 접착제로서의 역할을 하고 있다. 그러나, 스크린 인쇄에 의해 실리콘 기판 상에 도포되는 도전성 페이스트의 막두께나 폭이 고르지 않은 것이나 소성 시간이 짧은 것 등에 의해, 소성 후에 형성되는 은전극과 실리콘 기판 사이의 접착 강도나 접촉 저항이 불안정하게 되는 경우가 많고, 그에 따라 태양전지 셀의 변환 효율이나 장기 신뢰성이 고르지 않다고 하는 문제가 있다. 이 고르지 않은 것을 저감하여 안정한 태양전지 셀 제조 공정을 개발하는 것이 요망되고 있다. 이들 문제는 본 발명에 의해 해결된다. 구체적으로는 전극을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 대기 중에서 가열 처리함으로써, 전극과 실리콘 기판의 접촉 면적이 넓어져 접착 강도가 높아지고 접촉 저항이 낮아질 뿐만 아니라, 표면의 결함이 없어져 표면 재결합 속도가 작아지고, 또한 불순물 게터링이 촉진되어 반도체 기판의 라이프타임이 높아지는 것을 알아냈다. 이에 의해 높은 접착 강도와 낮은 접촉 저항을 양립시키는 전극과, 낮은 계면 준위 밀도와 높은 라이프타임을 양립시킨 태양전지 셀이 간편한 방법으로 얻어지는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 실시형태에 관한 태양전지 셀의 제조 방법은, 도 2의 흐름도에 나타나 있듯이, 제1도전형의 반도체 기판을 준비하고(스텝 S100), 당해 반도체 기판에 텍스처를 형성한다(스텝 S110). 그리고, 텍스처가 형성된 반도체 기판의 표면에 제2도전형의 확산층을 형성하고(스텝 S120), 그 위에 반사방지막을 적층 형성한다(스텝 S130). 그리고, 당해 반사방지막의 소정의 위치에 도전성 입자와 글래스 프릿을 함유하는 도전성 페이스트를 도포한다(스텝 S140). 이때 필요에 따라 이면에도 도전성 페이스트를 도포해도 좋다. 이어서, 당해 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한다(스텝 S150). 그리고, 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리한다(스텝 S160).
본 발명에 의한 태양전지 셀의 특성의 개선은 이하의 이유에 의한 것이다.
본 발명에 의해, 전극을 소성한 후에 대기 중에서 가열 처리함으로써, 글래스 프릿이 녹아 은전극과 실리콘 기판 사이에 형성되는 유리층이 균일하게 얇게 퍼지므로, 전극과 실리콘 기판의 접촉 저항이 낮아지고 또한 접착 강도가 높아진다. 또 일반적으로 도전성 은페이스트의 소성에 있어서는 상기 유리층 중에 은의 미결정이 형성되고, 이 은의 미결정이 실리콘 기판과 유리층과 은전극 사이의 도전성을 확보하여 접촉 저항을 내린다. 본 발명에서는 전극을 소성한 후에 대기 중에서 가열 처리함으로써 이 유리층 중의 은의 미결정의 성장이 촉진되므로 보다 낮은 접촉 저항을 실현할 수가 있다. 또 본 발명의, 전극을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 대기 중에서 가열 처리하는 것에 의해, 실리콘 기판 표면의 결함이 반사방지막에 의해 없어지는 것이 촉진되므로, 표면의 결함이 없어져 표면 재결합 속도가 작아진다. 또한 실리콘 기판에 형성된 확산층에 라이프타임 킬러로서의 금속 불순물의 게터링이 촉진되므로 실리콘 기판의 라이프타임이 높아진다. 이들 효과에 의해, 높은 접착 강도와 낮은 접촉 저항을 양립시키는 전극과, 낮은 계면 준위 밀도와 높은 라이프타임을 양립시킨 태양전지 셀을 간편한 방법으로 얻을 수 있다.
상술의 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서, 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리할 때의 가열 온도는 200℃ 이상 600℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 적합하게는 300℃ 이상 500℃ 이하인 것이 바람직하다. 가열 온도가 이보다 낮으면 글래스 프릿의 연화나 게터링이 발생하기 어렵고 처리에 긴 시간이 필요하게 된다. 또 가열 온도가 이보다 높으면 은전극이 과잉으로 수축하여 박리하기 쉬워지거나, 확산층에 게터링하고 있는 라이프타임 킬러가 재방출되어 라이프타임이 저하하거나 하여 본 발명의 효과를 약화시켜 버린다.
또 상술의 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서, 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 대기 중에서 가열 처리할 때의 가열 시간은 0.5초 이상 90초 이하인 것이 바람직하고, 보다 적합하게는 1초 이상 60초 이하인 것이 바람직하다. 가열 시간이 이보다 짧으면 글래스 프릿의 연화나 게터링이 발생하기 어렵고, 또 가열 시간이 이보다 길면 은전극이 과잉으로 수축하여 박리하기 쉬워지거나, 생산 능력이 낮아지거나 하여 본 발명의 효과를 약화시켜 버린다.
또 상술의 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서, 태양전지 셀에 형성되어 있는 반사방지막이 SiO2, Al2O3, SiN의 막의 어느 것 혹은 그들의 임의의 조합을 적층하여 얻어지는 막인 것이 바람직하다. 이들 반사방지막은 형성이 비교적 용이하고, 또 가열에 의한 표면의 결함 소멸의 효과가 발휘되기 쉬어 본 발명의 효과가 얻어지기 쉽다.
또 상술의 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서, 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 대기 중에서 가열 처리하는 공정의, 소성으로부터 가열 처리를 소성 직후에 기판을 실온으로 되돌리지 않고 하나의 장치에서 연속하여 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 실리콘 기판이 연속적으로 반송되어 가는 태양전지 셀용 전극 소성로의, 피크 가열 소성 존(zone)의 다음 존에 본 발명의 가열 처리가 가능하게 되는 가열 처리 존을 가지게 함으로써, 장치 면적의 증대를 최저한으로 하면서 최대한의 태양전지 셀 특성 향상 효과가 얻어진다. 특히, 소성 후에 기판을 실온으로 되돌리지 않고 가열 처리를 함으로써, 과잉 냉각에 의한 기판에의 손상을 주지 않고, 가열 처리에 의한 전극의 접촉 저항을 낮게 하는 효과나 게터링 효과, 패시베이션 효과를 최대한 가져올 수가 있다.
이하에 본 발명의 실시예 및 비교예를 들어 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니고 폭넓은 용도로 활용할 수 있는 것이다.
먼저, 붕소가 도프되고, 두께 0.2mm로 슬라이스하여 제작된 비저항이 약 1Ω·cm인 p형의 단결정 실리콘으로 이루어지는 p형 실리콘 기판에 외경 가공을 행함으로써, 한 변 15cm의 정방형 판상으로 하였다. 그리고, 이 p형 실리콘 기판을 불질산 용액 중에 15초간 침지시켜 데미지에치(damage-etch)하고, 또한 2%의 KOH와 2%의 IPA를 포함하는 70℃의 용액으로 5분간 화학 에칭한 후에 순수로 세정하고 건조시켰다. 이에 의해 p형 실리콘 기판의 표면에 텍스처 구조를 형성하였다.
상기 p형 실리콘 기판에 대해, POCl3 가스 분위기 중에 있어서 850℃의 온도에서 30분간의 조건으로 열확산 처리를 행함으로써 p형 실리콘 기판에 n층을 형성하였다. 여기서 준비한 p형 실리콘 기판 표면의 열처리 후의 시트 저항은 일면이 약 80Ω/□, n층의 확산 깊이는 0.3㎛였다.
그 후 n층 상에 내산성 수지를 형성한 후에 p형 실리콘 기판을 불질산 용액 중에 10초간 침지함으로써, 내산성 수지가 형성되어 있지 않은 부분의 n층을 제거하였다. 그 후 내산성 수지를 제거함으로써 p형 실리콘 기판의 표면에만 n층을 형성하였다. 이어서, SiH4와 NH3, N2를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해, p형 실리콘 기판의 n층이 형성되어 있는 표면 상에 반사방지막 겸 패시베이션막으로 되는 SiN을 두께 1000Å으로 형성하였다.
다음에, 여기까지의 처리를 한 p형 실리콘 기판의 이면에 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 알루미늄 페이스트를 인쇄하고 150℃에서 건조시켰다. 또한, p형 실리콘 기판의 표면에 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 은페이스트를 핑거 패턴으로 인쇄하고 150℃에서 건조시켜 핑거 전극을 형성하였다. 그 후 핑거 전극과 직교하도록 버스바 전극을 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 은페이스트를 인쇄하고 150℃에서 건조시켰다. 여기까지의 전처리를 한 p형 실리콘 기판을 이하에서는 전처리 완료 p형 실리콘 기판이라고 호칭한다.
전처리 완료 p형 실리콘 기판을, 최고 온도 800℃에서 5초간 도전성 페이스트를 소성하여 태양전지 셀을 제작한 것을 비교예로 하였다. 또, 전처리 완료 p형 실리콘 기판을 최고 온도 800℃에서 5초간 소성 후, 실온으로 되돌리지 않고 계속하여 150℃에서 6초간 가열한 것을 참고예 1로 하였다. 전처리 완료 p형 실리콘 기판을 최고 온도 800℃에서 5초간 소성 후, 실온으로 되돌리지 않고 계속하여 300℃에서 6초간 가열한 것을 실시예 1로 하였다. 전처리 완료 p형 실리콘 기판을 최고 온도 800℃에서 5초간 소성 후, 실온으로 되돌리지 않고 계속하여 450℃에서 6초간 가열한 것을 실시예 2로 하였다. 전처리 완료 p형 실리콘 기판을 최고 온도 800℃에서 5초간 소성 후, 실온으로 되돌리지 않고 계속하여 600℃에서 6초간 가열한 것을 참고예 2로 하였다. 전처리 완료 p형 실리콘 기판을 최고 온도 800℃에서 5초간 소성 후, 실온으로 되돌리지 않고 계속하여 450℃에서 20초간 가열한 것을 실시예 3, 전처리 완료 p형 실리콘 기판을 최고 온도 800℃에서 5초간 소성 후, 실온으로 되돌리지 않고 계속하여 400℃에서 80초간 가열한 것을 참고예 3으로 하였다.
표 1에, 상기의 비교예, 실시예 1~3 및 참고예 1~3의 방법으로 각각 100매씩의 태양전지 셀을 제작했을 때의 전극의 접착 강도 평가 결과와 태양전지 셀의 평균 변환 효율을 나타낸다. 전극의 접착 강도는 셀 표면의 버스바 전극에 탭선(2mm 폭, 160㎛ 두께의 평판 동선을 땜납 피복한 것)을 납땜하여 부착하고, 탭선을 버스바 전극과 평행 방향으로 180°구부려 끌어당겨, 전극이 벗겨지기 전에 기판이 파괴되었을 때에 접착 강도가 「낮다」, 기판이 파괴되지 않은 것을 접착 강도가 「낮다」고 평가하였다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명에 의한 실시예 1~3의 가열 조건을 이용함으로써 비교예와 비교하면, 태양전지 셀 전극의 접착 강도를 높이는 것이 가능할 뿐만 아니라 태양전지 셀의 평균 변환 효율을 높일 수가 있다. 접착 강도를 높이는 것이 가능한 이유는, 글래스 프릿이 녹아 은전극과 실리콘 기판 사이에 형성되는 유리층이 균일하게 얇게 퍼지기 때문이다. 변환 효율이 높아지는 이유는 양호한 유리층 형성에 의해 접촉 저항이 낮아져 곡선 인자가 개선되고, 낮은 계면 준위 밀도와 높은 라이프타임을 양립시킬 수 있으므로 단락 전류와 개방 전압이 개선되기 때문이다.
또, 본 발명에 의한 실시예 1~3 및 참고예 1~3의 가열 조건을 이용한 태양전지 셀은 비교예와 비교하여, 장기간 보관해 두어도 변환 효율이 저하하기 어렵게 되어 있었다. 동 등의 확산 계수가 높은 불순물은 상온에 있어서도 실리콘 기판 중을 확산해 가, 장기간의 보관 후에 태양전지 셀의 벌크(bulk) 라이프타임을 저하시키고, 변환 효율을 저하시켜 버린다고 일컬어지고 있다. 이 경향은 특히 n형 실리콘 기판을 사용한 태양전지 셀에 있어서 나타나기 쉽다. 실시예 1~3 및 참고예 1~3의 가열 조건을 이용함으로써 동 등의 불순물의 게터링을 촉진할 수 있기 때문에, 장기간 보관해 두어도 태양전지 셀의 변환 효율이 저하하기 어럽게 되어 있다고 생각된다.
이상에서 설명한 본 실시형태에 의하면, 간편한 방법으로 높은 접착 강도와 낮은 접촉 저항을 양립시키는 전극과, 확산층과 반사방지막의 계면에 있어서의 계면 준위 밀도의 저감, 및 반도체 기판의 높은 라이프타임을 실현함으로써, 염가로 신뢰성 높게 변환 효율이 높은 태양전지 셀을 제공할 수가 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이고, 본 발명의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 동일한 작용 효과를 가져오는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1　반도체 기판
2　확산층
3　반사방지막 겸 패시베이션막(passivation film)
4　BSF층
5　표면 전극
6　이면 전극

Claims (6)

  1. 제1도전형 반도체 기판 상에 제2도전형층과 반사방지막을 적층 형성하고, 당해 반사방지막의 소정의 위치에 도전성 입자와 글래스 프릿을 함유하는 도전성 페이스트를 도포하고, 당해 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성하여, 당해 반사방지막을 관통하고, 당해 제2도전형층과 전기적으로 접속한 전극을 형성하는 공정을 가지는 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서,
    상기 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,　
    상기 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열할 때의 가열 온도가 300℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리할 때의 가열 시간이 1초 이상 60초 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사방지막이 SiO2, Al2O3, SiN의 막의 어느 것 혹은 그들의 임의의 조합을 적층하여 얻어지는 막인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 페이스트를 도포한 반도체 기판을 소성한 직후에 실온으로 되돌리지 않고 연속하여 가열 처리할 때의, 소성으로부터 가열 처리를 하나의 장치에서 연속하여 행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용하여 제조한 태양전지 셀.
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