KR20160119792A - 태양 전지 및 그 제작 방법 - Google Patents

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KR20160119792A
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세스 다니엘 슈메이트
더글라스 아더 허칭스
하피주딘 모하메드
매튜 영
스캇 리틀
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피카솔라, 인코포레이티드
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Abstract

패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키기 위해 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다.

Description

태양 전지 및 그 제작 방법 {SOLAR CELLS AND METHODS OF FABRICATION THEREOF}
본 발명의 실시예는 재생가능 에너지(renewable energy)의 분야에 관한 것으로, 특히 태양 전지(solar cell) 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 전지는 태양 방사선(solar radiation)을 전기 에너지로 변환하는 장치로서 알려져 있다. 전형적으로, 태양 전지는 기판의 표면 근방에 pn 접합을 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 이용하여 반도체 기판 상에 제작된다. 기판의 표면으로 입사하는 태양 방사선은 기판의 벌크(bulk) 내에 전자와 정공 쌍을 생성한다. 전자와 정공 쌍은 기판의 p-도프된 영역(doped region) 및 n-도프된 영역으로 이동함으로써, 도프된 영역 사이에 전압 차를 발생시킨다. 도프된 영역은 그 전지로부터 전지에 결합된 외부 회로로 전류를 인도하기 위해 태양 전지 상의 금속 접촉(metal contact)에 결합된다. 방사선 변환 효율은, 전력를 발생하는 태양 전지의 능력에 직접 관계하고 있는 태양 전지의 중요한 특성이다.
도 1은 전형적인 균질한 에미터 태양 전지 구조(homogeneous emitter solar cell structure; 100)의 단면도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 고농도로 도프된(highly doped) p+형 실리콘 에미터(102)가 n형 실리콘 기판(101) 위에 형성되어 있다. 금속 그리드선(metal grid line; 104)과 같은 금속 그리드선은 에미터(102) 상에 형성되어 있다. 반사방지 코팅(antireflective coating, "AR")(103)은 그리드선 사이의 에미터(102)의 일부 상에 증착(deposit)되어 있다. 에미터(102)와 같은 기존의 균질한 에미터(homogeneous emitter)는 그리드 접촉 아래 및 그리드 접촉 사이에 균일한 도핑 프로파일(doping profile)을 가진다. 균질하게 도프된 에미터의 표면에서의 활성 도펀트 농도(active dopant concentration)는, 그리드선과 오믹 접촉(ohmic contact, 저항성 접촉)을 형성하고, 전형적으로 개방회로 전압과 단락회로 전류의 곱에 대해 사실상 최대 획득 가능한 전력의 비율로서 정의되는 높은 필 팩터(fill factor, 충전율)를 얻기 위해 일반적으로 적어도 1020cm-3이다.
에미터의 표면에서의 활성 도펀트의 높은 농도는 높은 표면 재결합 속도를 생성한다. 높은 표면 재결합 속도는 태양 전지의 변환 효율을 직접적으로 제한하는 개방회로 전압(Voc)과 단락회로 전류(Jsc)를 제한한다.
선택적 에미터(selective emitter)는 균질한 에미터에 의해 야기되는 제한을 회피하기 위해 사용된다. 선택적 에미터는 그리드선 아래에 높은 도펀트 농도를 갖고 그리드선 사이에 낮은 도펀트 농도를 가진다. 기존의 선택적 에미터 기술은, 이를 달성하기 위해 2개 이상의 처리 단계를 필요로 한다.
하나의 선택적 에미터 기술은 저농도로 도프된 Si 에미터로부터 시작한다. 이어서, 고농도로 도프된 실리콘 페이스트가 그리드선이 배치될 예정인 저농도로 도프된 Si 에미터의 영역에 마스크를 통해 선택적으로 인가된다. 그 다음에, 그리드선이 고농도로 도프된 실리콘 페이스트 영역에 형성된다.
다른 선택적 에미터 기술은 고농도로 도프된 Si 에미터로부터 시작한다. 하드 마스크는 고농도로 도프된 에미터 상에 증착된다. 고농도로 도프된 Si 에미터의 부분은 그리드선 사이에 있는 실리콘 에미터의 그들 부분에서의 도핑을 감소시키기 위해 하드 마스크를 통해 에치 백(each back)된다. 그 후, 그리드선은 에미터의 에칭되지 않은 고농도로 도프된 영역 상에 증착된다.
다른 선택적 에미터 기술은, 그리드선 아래의 에미터의 높은 도핑 및 그리드선 사이의 에미터의 낮은 도핑을 생성하기 위해, 적어도 두 개의 별개의 이온 주입 단계를 사용한다.
모든 기존의 선택적 에미터 기술은 복잡한 정렬 처리(alignment processing)를 필요로 하고, 일반적으로 낮은 수율을 가진다. 이들 기술에 의해 달성되는 표면 도핑은, 100 Ω/□ 이상의 높은 시트 저항(sheet resistance)을 제공한다. 기존의 선택적 에미터가 균질한 에미터보다 50% 이상 많은 그리드선을 필요로 하기 때문에, 이러한 높은 시트 저항은 많은 전력 손실을 야기한다. 그리드 금속화가 전형적으로 은을 포함하고 있기 때문에, 이것은 매우 비싼 요구이다.
방법 및 태양 전지를 제조하는 장치의 예시적인 실시예들이 기재되어 있다. 실시예에서, 패시베이션 층(passivation layer, 안정화 층)은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도(electrical activity)를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종(chemical species)을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 실시예에서, 화학 종은 활성 도핑 농도를 의미심장하게 변경하도록 충분한 양으로 제2 부분에 도달하는 것이 방지된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은, 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는, 전기적으로 불활성의 복합체(electrically inactive complex)를 형성하기 위해 도펀트를 패시베이션 층으로부터의 화학 종과 반응시킴으로써 비활성화된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 패시베이션 층은 실리콘 질화물(silicon nitride), 실리콘 산화물(silicon oxide), 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 하나 이상의 스핀 온 글라스(spin-on-glass), 또는 그 임의의 조합이고, 화학 종은 원자 수소(atomic hydrogen), 듀테륨(deuterium, 중수소), 리튬(lithium), 구리(copper, 동), 또는 그 임의의 조합을 포함한다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 패시베이션 층은 SixHyNz를 포함하되, 여기서 y는 중량으로 약 1% 내지 약 70%이다. 실시예에서, 패시베이션 층은 실리콘, 질소, 산소 및 수소의 임의의 조합을 포함한다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 제1 온도는 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 작은 제1 부분의 표면 부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 생성하도록 조정된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 바이어스 전압(bias voltage)(예를 들어, 정상 상태 전압(steady-state voltage), 펄스화된 바이어싱(pulsed biasing) 또는 양쪽 모두)은, 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 인가된다. 실시예에서, 태양 전지에 인가되는 바이어스 전압은 패시베이션 층, 태양 전지의 영역의 제1 부분, 또는 양쪽으로의 화학 종의 침투 깊이를 제어하기 위해 조정된다. 실시예에서, 온도, 화학 종의 농도, 또는 양쪽 모두는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 조정된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 제1 온도는 약 85℃ 내지 약 400 ℃이다. 실시예에서, 제1 온도는 약 -100 ℃ 내지 약 +1000 ℃이다. 실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분으로 화학 종을 구동하기 위해 제1 기간(period of time, 시간 주기)동안 제1 온도에서 어닐링된다. 실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키기 위해 제2 기간 동안 제1 온도에서 어닐링된다. 일 실시예에서, 제1 기간에서의 제1 온도는 제2 기간에서의 제1 온도보다 높다. 어떤 실시예에서는, 제1 기간이 제2 기간보다 짧다. 어떤 실시예에서는, 제1 기간에서의 제1 온도가 제2 기간에서의 제1 온도보다 낮다. 어떤 실시예에서는, 제1 기간이 제2 기간보다 길다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 패시베이션 층의 두께는 약 1 나노미터(nanometer, "nm")로부터 약 500 nm까지이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 어닐링된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 실시예에서, 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 에미터이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 일 실시예에서, 영역은 태양 전지의 후면 표면 필드(back surface field)이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 일 실시예에서, 패시베이션 층은 반사 방지 코팅(antireflective coating)으로서 작용한다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 태양 전지의 영역은 p형 도전형(conductivity)을 갖는다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 태양 전지의 영역은 n형 도전형을 갖는다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 그리드 선은 도전성이 있다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 패시베이션 층의 어닐링의 시간, 패시베이션 층의 어닐링의 온도, 또는 양쪽 모두는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키는 것을 제어하도록 조정된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 중 적어도 하나이다. 실시예에서, 도펀트는 수소이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bismuth, Bi) 중 적어도 하나이다. 실시예에서, 도펀트는 수소이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 패시베이션 층은 화학 종이 제2 부분에서의 도펀트를 비활성화시키는 것을 방지하기 위한 마스크로서 작용하는 그리드 선 상에 증착되어 있다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 그리드 선은 태양 전지의 영역의 제2 부분 상의 패시베이션 층 전면에 에칭액(etchant)를 함유한 금속 페이스트를 배치하는 것과; 영역의 제2 부분과의 직접 접촉에 금속 페이스트를 배치하기 위해 에칭액에 의해 영역에 이르기까지 패시베이션 층을 통해 에칭하는 것을 포함하는 스크린 인쇄(screen printing)에 의해 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 그리드 선의 어닐링은 패시베이션 층의 어닐링의 온도보다 높은 온도에서 수행된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는, 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하기 위해 도펀트를 패시베이션 층으로부터의 화학 종과 반응시킴으로써 비활성화된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 하나 이상의 스핀 온 글라스, 또는 그 임의의 조합을 포함하고, 화학 종은 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 패시베이션 층은 표면 패시베이션 층, 필드 효과 패시베이션 층, 반사 방지막, 또는 그 임의의 조합이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 도펀트 프로파일(dopant profile)은, 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 활성 도펀트의 농도보다 작은 제1 부분의 표면 부분에서의 활성 도펀트의 농도를 갖는다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 바이어스 전압은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 인가된다. 더 구체적인 실시예에서, 바이어스 전압은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 인가된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 패시베이션 층의 두께는 약 1 나노미터(nanometer)로부터 약 500 나노미터까지이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 이 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 에미터이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 이 영역은 태양 전지의 후면 표면 필드이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 이 영역은 p형 도전형을 갖는다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 이 영역은 n형 도전형을 갖는다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 패시베이션 층의 어닐링의 시간, 패시베이션 층의 어닐링의 온도, 또는 양쪽 모두는 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하도록 조정된다. 실시예에서, 패시베이션 층의 화학 종의 농도, 반사 방지 코팅의 화학 종의 농도, 화학 종의 농도, 태양 전지의 영역의 제1 부분, 또는 그 조합은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하도록 조정된다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 중 적어도 하나이다. 실시예에서, 도펀트는 수소이다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역 상에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 그리드 선은 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 그리드 선은 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 어닐링된다. 패시베이션 층은 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 어닐링된다. 제2 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되는 것이 방지된다. 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나이다. 실시예에서, 도펀트는 수소이다.
실시예에서, 화학 종은 챔버 내에 배치된 태양 전지의 영역의 제1 부분에 공급된다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 전면에 증착되어 있다. 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도는 그리드 선을 마스크로 이용하여 화학 종으로의 노출에 의해 비활성화된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 전기적으로 활성 상태로 유지된다. 원자 원소(atomic elements)는 화학 종으로부터 발생된다. 영역의 제1 부분에서의 도펀트는 원자 원소에 노출된다. 바이어스 전압은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 인가된다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 제1 도펀트의 일부는 패시베이션 층으로부터의 화학 종에 결합되고 전기적으로 비활성이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 스핀 온 글라스, 또는 그 임의의 조합이고, 화학 종은 원자 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 그 임의의 조합을 포함한다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 패시베이션 층은 SixHyNz를 포함하되, 여기서 y는 중량으로 약 1% 내지 약 70%이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 이 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 선택적 에미터이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 이 영역은 태양 전지의 후면 표면 필드이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 제1 부분의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도는 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도보다 작다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 반사 방지 코팅은 패시베이션 층 전면에 증착되어 있다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 제1 도펀트는 그리드 선 아래의 제1 영역의 제1 부분에서 전기적으로 활성이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 이 영역은 p형 영역이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 이 영역은 n형 영역이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 그리드 선은 제2 영역과 오믹 같은 접촉(ohmic like contact)을 형성한다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 기판은 단결정 실리콘(monocrystalline silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 또는 그 임의의 조합을 포함한다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 제1 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 중 적어도 하나이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판 상에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 제1 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나이다.
실시예에서, 태양 전지는 기판의 제1 측에 형성된 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 그리드 선은 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 제1 부분 및 제1 그리드 선 상에 증착되어 있다. 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 태양 전지의 영역의 제1 부분에서 비활성화된다. 태양 전지는 기판의 제2 측 상에 제2 도펀트를 갖는 제2 영역; 및 제2 영역에 인접한 제2 그리드 선을 구비한다. 패시베이션 층은 제2 그리드 선에 증착되어 있다. 제2 도펀트의 일부의 전기적 활성도는 제2 그리드 선 외부의 태양 전지의 제2 영역의 일부에서 비활성화된다.
본 발명의 실시예들의 다른 특징은 첨부된 도면과 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 전형적인 균질한 에미터 태양 전지 구조(100)의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 상(평)면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 일부의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드선을 가진 태양 전지의 설명도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태의 태양 전지의 일 부분의 단면도이다.
도 5b는 패시베이션 층이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역 상에 증착된 후의 도 5a와 유사한 도면이다.
도 5c는 그리드 선이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역의 일부 상에 증착된 후의 도 5b와 유사한 도면이다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 선의 어닐링을 나타내는 도 5c와 유사한 도면이다.
도 5e는 그리드 선 접촉이 본 발명의 일 실시예에 따른 도핑 영역의 일부에 형성된 후의 도 5d와 유사한 도면이다.
도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링을 나타내는 도 5e와 유사한 도면이다.
도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링 후의 도 5f와 유사한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태의 태양 전지의 일 부분의 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링을 나타내는 도 6a와 유사한 도면이다.
도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링 후의 도 6b와 유사한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태의 양면이 있는 선택적 에미터 태양 전지의 패시베이션 층의 어닐링을 나타내는 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링 후의 도 7a와 유사한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일 부분에서의 도펀트를 비활성화시키기 위해 바이어스 전압을 인가하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 일 부분에서의 도펀트를 비활성화시키기 위한 플라즈마 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 선의 어닐링 전후의 수소 농도의 이차 이온 질량 분석 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비활성화 후의 태양 전지의 도프된 영역의 표면에서의 활성 도펀트 농도의 감소를 나타내는 그래프이다.
태양 전지를 제조하는 방법 및 장치가 여기에 기재되어 있다. 다음의 설명에서는, 본 발명의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정의 프로세스 흐름 조작과 같은 다수의 특정 세부 사항이 기재된다. 또한, 본 발명의 실시예가 이러한 특정 세부 사항없이 실시될 수 있다는 것은 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 다른 경우에, 반도체 증착 기술과 같은 잘 알려진 제작 기술은 본 발명의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명하지 않는다. 더욱이, 도면에서 나타낸 각종 실시예는 예시적인 표현이며, 반드시 일정한 비례로 확대[축소]하여 도시되어 있지 않음을 이해해야 한다.
실시예에서, 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 증착되어 있다. 그리드 선은 영역의 제2 부분 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층은 태양 전지의 영역의 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 제1 온도에서 어닐링된다. 실시예에서, 화학 종은 활성 도핑 농도를 의미심장하게 변경하도록 충분한 양으로 제2 부분에 도달하는 것이 방지된다. 패시베이션 층으로부터 화학 종을 구동하기 위한 패시베이션 층의 열처리는, 별도의 비활성화 동작을 필요로 하지 않고 태양 전지의 영역의 일부에서 불순물의 전기적 활성도의 그 부위에서의 비활성화(in situ deactivation)의 이점을 제공함으로써, 다수의 제조 조작 및 제조 비용을 저감한다.
실시예에서는, 여기에서 기술된 바와 같은 태양 전지의 영역의 일부에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화는 약간의 소모품을 필요로 하는 원 스텝(one step)의 자기 정렬 공정(self-aligned process)을 포함하고, 가능한 한 낮은 그리드 선 사이의 선택적 에미터의 표면 부분에서 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 달성한다. 적어도 몇몇의 실시예에서, 여기에서 기술된 바와 같은 프로세스를 이용하여 제작된 선택적 에미터 태양 전지는 아주 조금 증가된 시트 저항(marginally increased sheet resistance)만을 갖고 균질한 에미터 태양 전지(homogeneous emitter solar cell)와 동일하거나 더 적은 그리드 선을 필요로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널(solar cell panel)의 상(평)면도를 나타내는 도면이다. 태양 전지 패널(200)은 태양 전지(202)와 같은 태양 전지를 유지하는 프레임(frame; 201)을 가지고 있다. 실시예에서, 태양 전지는 그리드선과 여기에서 기술된 바와 같은 프로세스를 이용하여 제작된 선택적 에미터 및 후면 표면 필드(back surface field, 도시하지 않음) 중 적어도 하나를 가지고 있다. 실시예에서, 태양 전지는 반도체 재료, 예를 들어 실리콘 또는 다른 반도체 재료의 얇은 슬라이스인 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에 형성되어 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼는 그 웨이퍼 내 및 전면에 만들어진 태양 전지에 대한 기판의 역할을 한다.
실시예에서, 태양 전지는 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 자기 정합된 p형 선택적 에미터를 갖는 n형 태양 전지이다. 실시예에서, 태양 전지는 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 양 측면으로부터 광을 흡수하기 위해 n형 선택적 에미터 및 자기 정합된 p형 후면 표면 필드를 갖는 p형 양면 태양 전지(bifacial solar cell)이다.
태양 전지(202)와 같은 태양 전지는 전면 유리 시트(front glass sheet; 203)와 후면 시트(back sheet; 204) 사이에 실장(mount)되어 있다. 일 실시예에서, 프레임(201)은 알루미늄 프레임, 티타늄 프레임 또는 다른 금속 프레임이다. 일 실시예에서, 후면 시트는 플라스틱 시트, 금속 시트, 또는 그 조합이다. 일 실시예에서, 후면 시트는 유리 시트이다. 실시예에서, 태양 전지 패널의 태양 전지는 소망하는 전압을 생성하기 위해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 전형적으로, 전면 유리 시트는 예를 들어 바람으로 인한 파편(wind-driven debris), 비, 우박 등으로 인한 마모 및 충격으로부터 반도체 웨이퍼를 보호하면서 광이 통과하도록 하는 강화 유리(tempered glass)로 만들어진다. 실시예에서, 태양 전지는 추가적인 전압을 생성하기 위해 직렬로 연결되어 있다. 실시예에서, 하나의 태양 전지의 전면은 와이어, 와이어 리본, 또는 양쪽 모두에 의해 인접한 셀의 후면에 직렬로 연결되어 있다. 실시예에서, 직렬로 연결된 셀의 스트링(string)은 독립적으로 취급된다. 실시예에서, 태양 전지는 높은 전류를 얻기 위해 병렬로 연결되어 있다. 실시예에서, 태양에 의해 발생된 에너지(solar-generated energy)의 상용화를 위해, 전기가 인버터(그리드 연결 태양광 발전 시스템(grid-connected photovoltaic system))을 이용한 전기 그리드(electricity grid)로 공급된다. 자립형 시스템(stand-alone system)에서는, 즉시 사용할 필요가 없는 에너지를 저장하기 위해 배터리가 사용된다. 태양 전지 패널은 전력 또는 재충전 휴대가능 기기에 사용될 수 있다. 실시예에서, 패널 내의 태양 전지는 평탄한 와이어, 금속 리본 또는 양쪽 모두에 의해 전기적으로 상호 연결되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널(200)의 일부의 단면도(300)를 나타내는 도면이다. 실시예에서, 도면(300)은 도 2에 도시된 바와 같은 패널(200)의 일부를 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 금속 프레임(301)은 전면 유리 시트(303)와 후면 시트(304) 사이에 배치된 태양 전지(302)를 구비한 스택(stack)을 수용한다. 실시예에서는, 태양 전지는 그리드선 및 여기에서 기술된 바와 같은 프로세스를 이용하여 제작된 선택적 에미터와 후면 표면 필드(도시하지 않음) 중 적어도 하나를 가지고 있다. 봉합재(encapsulant; 305)는 태양 전지(302)의 전면 표면과 전면 유리 시트(303) 사이에 배치되어 있다. 봉합재(306)는 태양 전지(302)의 후면 표면과 후면 시트(304) 사이에 배치되어 있다. 실시예에서, 봉합재(305, 306)의 각각은 폴리머 봉합재(polymer encapsulant)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드선을 가진 태양 전지의 도면(400)을 나타낸다. 태양 전지는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 태양 전지(202, 302) 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 도면(400)은 태양 전지의 상(평)면도이다. 일 실시예에서, 도면(400)은 태양 전지의 하면도이다. 태양 전지는 그리드선(403)과 같은 그리드선 및 태양 전지 기판(401)의 표면에 형성된 버스 바(bus bar; 402)와 같은 버스 바를 가지고 있다. 도면(404)은 태양 전지의 부분(408)의 확대도이다. 일 실시예에서, 그리드선 및 버스 바는 은, 구리, 다른 금속, 임의의 다른 전기적으로 도전성의 재료 또는 그 조합을 구비하는 도전성 라인이다.
그리드선은 태양 전지의 부분으로부터 전류, 전압, 또는 양쪽 모두를 수집하기 위해 사용된다. 그리드선은 버스 바에 연결되어 있다. 버스 바는 전형적으로 복수의 태양 전지로부터 전류, 전압, 또는 양쪽 모두를 수집하기 위해 사용된다. 실시예에서, 그리드선 사이의 간격(spacing; 405)은 약 1.8 밀리미터(milimeter, "mm")보다 크다. 일 실시예에서, 그리드선 사이의 간격은 약 1.5mm로부터 약 25mm까지이다. 더 구체적인 실시예에서는, 그리드선 사이의 간격은 약 1.9mm이다. 실시예에서, 그리드선의 폭(406)은 약 80 미크론(micron, "㎛")으로부터 약 100㎛까지이다. 실시예에서, 버스 바의 폭(407)은 약 1.5mm로부터 약 4mm까지이다. 더욱 구체적인 실시예에서, 버스 바의 폭(407)은 약 2mm이다. 실시예에서, 6인치 태양 전지 반도체 기판 또는 웨이퍼는 그 위에 형성된 약 80개로부터 약 90개까지의 그리드선을 가지고 있다. 실시예에서, 태양 전지 기판 위의 그리드선의 밀도는 인치당 약 13개의 그리드선보다 많지 않다. 다른 실시예에서, 태양 전지 기판 위의 그리드선의 밀도는 인치당 약 10개의 그리드선보다 적다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 반도체, 예를 들어 단결정 실리콘(monocrystalline silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 비정질 실리콘(amorphous silicon), 카드뮴 텔라이드(cadmium telluride), 구리 인듐 셀렌/황화물(copper indium selenide/sulfide), 갈륨 비소(gallium arsenide), 다른 반도체 또는 그 조합이다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 박막, 예를 들어 비정질 실리콘, 카드뮴 텔라이드, 구리 인듐 갈륨 셀렌, 갈륨 비소 또는 지지 기판 상에 증착된 다른 반도체 박막을 포함한다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판은 하향식 알루미늄 유도 결정화(top-down aluminum induced crystallization, TAIC)를 사용하여 적어도 부분적으로 제작된다. 실시예에서, 태양 전지 기판은 유기물질(organic material), 예를 들어 염료(dye), 폴리머(polymer), 또는 그 조합을 포함한다.
실시예에서, 미세한 도전성 그리드선 및 넓은 버스 바는 금속 페이스트를 이용하여 반도체 기판의 표면에 스크린 인쇄된다. 일 실시예에서, 금속 페이스트는 은, 구리 페이스트, 다른 금속, 다른 전기적으로 도전성의 재료, 또는 그 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 금속 페이스트는 은 페이스트(silver paste)이다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판은 전면 측과 후면 측에 그리드 패턴 접촉(grid pattern contact)을 가지고 있다. 일 실시예에서, 태양 전지 기판은 전면 측에 그리드 패턴 및 후면 표면(도시하지 않음)에 전 영역 금속 접촉(full area metal contact)을 가지고 있다. 전 영역 금속 접촉은 전형적으로 기판의 이면 측(rear side) 전체를 덮는다. 실시예에서, 전 영역 이면 접촉은 금속 페이스트, 예를 들어 알루미늄을 스크린 인쇄함으로써 형성된다. 전형적으로, 페이스트는 그런 다음에 실리콘과 오믹 같은 접촉(ohmic like contact)을 하고 있는 금속 전극을 형성하기 위해 섭씨 수백도에서 어닐링된다. 금속 접촉이 이루어진 후에, 태양 전지는 평탄한 와이어 또는 금속 리본에 의해 상호 연결되고, 모듈 또는 도 2에 도시된 태양 전지 패널과 같은 태양 전지 패널 내에 조립된다.
도전성 그리드선 및 버스 바는 전자 장치 제조의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 도전성 라인 증착 기술(conductive line deposition technique) 중 하나를 이용하여 태양 전지 기판 전면에 증착될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태에서의 태양 전지의 부분 단면도이다. 도면(500)은 도 2 내지 도 4에 도시된 태양 전지 중의 하나를 나타낼 수 있다. 도면(500)은 도 4에 도시된 축 A-A를 따라 태양 전지의 일부(410)를 나타낼 수 있다. 도프된 영역(doped region; 502)은 기판(501) 상에 형성되어 있다. 전형적으로, 태양 전지의 타입(type)은 기판("베이스(base)")의 타입에 의해 정의된다. 실시예에서, 기판(501)은, 반도체 기판, 예를 들어 단결정 실리콘(monocrystalline silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 비정질 실리콘(amorphous silicon), 카드뮴 텔루라이드(cadmium telluride), 구리 인듐 셀렌화물/황화물(copper indium selenide/sulfide), 갈륨 비소(gallium arsenide), 다른 반도체, 또는 그 임의의 조합을 포함한다.
영역(502)은 도펀트(dopant)를 가지고 있다. 도펀트는 도펀트 입자(508)와 같은 복수의 전기적으로 활성의 도펀트 입자에 의해 표시된다. 실시예에 따라, 전기적으로 활성의 도펀트 입자는 전자, 정공, 원자(atom), 이온, 또는 도펀트의 임의의 다른 전기적 활성 입자이다. 일 실시예에서, 영역(502)의 두께는 약 0.001 ㎛로부터 약 2 ㎛까지이다. 일 실시예에서, 도프된 영역(502)은 p형 도전형(conductivity)을 갖는다. 일 실시예에서, 도프된 영역(502)은 n형 도전형을 갖는다. 일 실시예에서, 도프된 영역(502)의 도펀트는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 및 다른 억셉터 도펀트(acceptor dopant) 중 적어도 하나이다. 일 실시예에서, 도프된 영역(502)의 도펀트는 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi) 및 다른 도너 도펀트(donor dopant) 중 적어도 하나이다. 실시예에서, 도프된 영역(502)의 도펀트는 치환형 도펀트(substitutional dopant)로서 작용하는 수소이다.
일 실시예에서, 도프된 영역(502)은 태양 전지의 선택적 에미터이다. 실시예에서, 도프된 영역(502)은 기판(501)의 도전형과는 다른 도전형을 갖는다. 예를 들어, 기판이 n형 도전형을 갖는 경우, 도프된 영역은 p형 도전형을 갖는다. 기판이 p형 도전형을 갖는 경우, 도프된 영역은 n형 도전형을 갖는다. 실시예에서, 베이스 영역은 n형 실리콘 기판이고, 도프된 영역은 p형 도전형을 제공하기 위해 p형 도펀트, 예를 들어 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 다른 억셉터 도펀트 또는 그 조합을 갖는다. 실시예에서, 베이스 영역은 p형 실리콘 기판이고, 도프된 영역은 n형 도전형을 제공하기 위해 n형 도펀트, 예를 들어 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 다른 도너 도펀트 또는 그 조합을 갖는다. 일 실시예에서, 도프된 영역은 적어도 약 1019cm-3의 억셉터 도펀트 농도를 갖는 p+형 영역이다. 일 실시예에서, 도프된 영역은 적어도 약 1019㎝-3의 도너 도펀트 농도를 갖는 n+형 영역이다. 실시예에서, 도프된 영역은 포스포 실리케이트 글라스(phosphosilicate glass, "PSG"), 보로실리케이트 글라스(borosilicate glass, "BSG"), 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, PSG, BSG, 또는 그 임의의 조합은, 프로세스에서 나중에 제거되는 패시베이션 층으로서 작용하는 도프된 영역의 표면 상에서의 확산의 결과로서 형성된다.
일 실시예에서, 도프된 영역(505)은 태양 전지의 후면 표면 필드이다. 실시예에서, 도프된 영역은 기판과 동일한 도전형을 갖는다. 예를 들어, 기판이 p형 도전형을 갖는 경우, 도프된 영역은 p형 도전형을 갖는다. 실시예에서, p형 실리콘 기판 상의 도프된 영역은 p형 도전형을 제공하기 위해 p형 도펀트, 예를 들어 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 다른 억셉터 도펀트를 갖는다. 기판이 n형 도전형을 갖는 경우, 도프된 영역은 n형 도전형을 갖는다. 실시예에서, n형 실리콘 기판 상의 도프된 영역은 n형 도전형을 제공하기 위해 n형 도펀트, 예를 들어 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 다른 도너 도펀트 또는 그 조합을 갖는다.
실시예에서, 도프된 영역은, 확산, 이온 주입(ion implantation), 또는 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다른 기술에 의해 기판으로 도펀트를 도입함으로써 형성된다. 실시예에서, 도프된 영역은 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 에피텍셜 기술(epitaxial technique) 중의 하나에 의해 형성된다.
도 5b는 패시베이션 층이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역 상에 증착된 후의 도 5a와 유사한 도면(510)이다. 패시베이션 층(503)은 캐리어(전자 및/또는 정공)에 대한 표면 트랩의 양을 감소시키기 위해 도프된 영역(502) 상에 증착되어 있다. 실시예에서, 패시베이션 층은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 도프된 영역(502)의 부분에서의 도펀트의 일부를 비활성화시키도록 증착되어 있다. 패시베이션 층(503)은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하기 위해 도펀트 영역(502)의 도펀트 입자와 반응하는 화학 종(505)과 같은 화학 종을 포함한다. 실시예에서, 화학 종(505)은 패시베이션 층(503)과 도프된 영역(502) 사이의 계면(interface; 525)에 형성되어 있다. 실시예에서, 화학 종(505)은 원자 원소와 이원자 원소(예를 들어, 원자 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 다른 원자 원소)를 포함한다.
실시예에서, 화학 종(505)을 함유하는 패시베이션 층은 수소가 풍부한 실리콘 질화물(silicon nitride)이다. 실시예에서, 화학 종(505)을 함유하는 패시베이션 층은 수소가 풍부한 실리콘 산화물(silicon oxide)이다. 일 실시예에서, 화학 종(505)을 함유하는 패시베이션 층은 수소가 풍부한 알루미늄 산화물(aluminum oxide)이다. 실시예에서, 화학 종(505)을 함유하는 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 패시베이션 층은 SixHyNz를 포함하되, 여기서 y는 중량으로 약 1% 내지 약 70%이다. 실시예에서, 패시베이션 층은 실리콘, 질소, 산소 및 수소의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 화학 종을 함유하는 수소는 실리콘 질화물 처리로부터 계면(525)에 형성되어 있다. 실시예에서, 수소 화학 종은 실리콘 질화물 증착 전에 실란(silane)과 암모니아(ammonia) 사이의 화학 반응으로부터 계면(525)에 형성되어 있다. 실시예에서, 실리콘 질화물의 패시베이션 층의 실리콘의 도프된 영역 상으로의 증착은, 실리콘의 도프된 영역 및 실리콘 질화물의 패시베이션 층으로 수소를 도입한다. 실시예에서, 실리콘 질화물의 패시베이션 층의 실리콘의 도프된 영역 상으로의 증착은 실리콘의 도프된 영역보다 실리콘 질화물의 패시베이션 층으로 더 많은 수소를 도입한다. 실시예에서, 동시에 패시베이션 층(503)을 증착하고, 도프된 영역(502) 상에 화학 종(505)을 도입하기 위해 기판(501) 상의 도프된 영역(502)을 가로질러 바이어스 전압(예를 들어, 정상 상태(steady-state) 전압, 펄스화된 바이어싱(pulsed biasing), 또는 양쪽 모두)이 인가된다. 실시예에서, 도펀트 입자의 일부는 도 8 및 도 9와 관련하여 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 패시베이션 층의 바이어스 전압 증착 중에 도입된 화학 종에 의해 비활성화된다.
실시예에서, 패시베이션 층의 두께는 약 1 nm 내지 약 500 nm이다. 실시예에서, 패시베이션 층(503)의 두께는 약 20 ㎚ 내지 약 100 nm이다. 일 실시예에서, 패시베이션 층(503)의 두께는 약 10 나노미터(nanometer, "nm") 내지 약 200 nm이다. 더 구체적인 실시예에서, 패시베이션 층(503)의 두께는 약 70 nm 내지 약 100 nm이다. 실시예에서, 패시베이션 층(503)은 이산화 실리콘 패시베이션 층 상에 실리콘 질화물 반사 방지 코팅 층을 포함한다. 밑에 있는 이산화 실리콘 층의 두께는, 이산화 실리콘 층이 그에 관한 반사 코팅 층의 광학 특성을 방해하지 않도록, 이산화 실리콘 층의 두께보다 작다. 실시예에서, 실리콘 질화물 반사 방지 코팅 층의 두께는 약 70 ㎚이고, 밑에 있는 이산화 실리콘 층의 두께는 약 10 nm 내지 약 20 nm이다.
실시예에서, 패시베이션 층을 형성하기 전에, (100) 결정면 배향(crystalline plane orientation)을 갖는 실리콘 기판 상의 도프된 영역은 입사광(incident light)을 트랩하기 위한 피라미드(pyramid; 도시하지 않음)를 형성하기 위해 (111) 결정면 배향을 따라 대부분 에칭된다. 일 실시예에서, 도프된 영역(502)의 표면 상의 피라미드의 높이는 약 10 미크론(micron)이다. 실시예에서, 도프된 영역은 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 습식 또는 건식 에칭 기술의 하나를 이용하여 에칭된다. 실시예에서, 도프된 영역은 플루오르화 수소산(hydrofluoric acid)을 이용하여 습식 에칭된다.
실시예에서, 수소 패시베이션 층을 함유하는 실리콘 질화물은 도프된 실리콘 영역의 표면 상에 형성된 피라미드 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, 패시베이션 층은 약 400 ℃ 이하의 온도에서 증착되어 있다. 보다 구체적인 실시예에서는, 패시베이션 층은 약 160 ℃ 내지 240 ℃의 온도에서 증착되어 있다. 실시예에서, 패시베이션 층은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 기술, 또는 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다른 패시베이션 층 증착 기술 중의 하나를 이용하여 도프된 영역 상에 증착되어 있다.
실시예에서, 반사 방지(anti-reflective, "AR") 코팅(도시하지 않음)은 반사로 인한 광 손실을 줄이고, 태양 전지로 광이 향하도록 패시베이션 층 상에 증착되어 있다. 실시예에 있어서, AR 코팅은 다층 코팅이다. 실시예에서, 패시베이션 층(504)은 AR 코팅으로서 작용한다. 일 실시예에서, AR 코팅의 두께는 약 1 nm 내지 약 200 ㎚이다. 일 실시예에 있어서, AR 코팅의 두께는 약 100 nm 이하이다. 일 실시예에서, AR 코팅의 두께는 약 20 nm 내지 약 100 nm이다. 일 실시예에서, 패시베이션 층과 AR 코팅의 총 두께는 약 10 nm 내지 약 400 nm이다. 일 실시예에서, AR 코팅은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 기술, 또는 전자 디바이스 제조의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다른 AR 코팅 증착 기술 중의 하나를 이용하여 증착되어 있다.
도 5c는, 그리드 선(504)이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역의 일부분 상에 증착된 후의 도 5b와 유사한 도면(520)이다. 실시예에서, 그리드 선(504)의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 200 ㎛이다. 실시예에서, 그리드 선의 두께는 약 5 ㎛ 내지 45 ㎛이다. 실시예에서, 그리드 선은 AR 코팅 및/또는 패시베이션 층보다 적어도 4배 더 두껍다.
실시예에서, 그리드 선은 AR 층, 패시베이션 층, 또는 양쪽 모두 상에 에천트를 함유하는 금속 페이스트를 스크린 인쇄함으로써 도프된 영역의 부분들 상에 증착된다. 금속 페이스트의 에천트는, 금속 페이스트가 도프된 영역과 직접 접촉하여 위치되도록 도프된 영역에 이르기까지 AR 층, 패시베이션 층, 또는 양쪽 모두를 통해 에칭한다. 실시예에서, 에천트를 함유하는 금속 페이스트는 은, 알루미늄, 또는 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다른 금속 페이스트이다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역의 부분들과 오믹 같은 접촉을 형성하기 위한 그리드 선의 어닐링을 도시하는 도 5c와 유사한 도면(530)이다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 그리드 선(504)은 오믹 같은 그리드 선 접촉(ohmic like grid line contact; 507)을 형성하도록 패시베이션 층(503)을 통해 에칭하기 위해 온도 Tc에서 어닐링된다(506). 도 5d에 도시된 바와 같이, 온도 Tc에서 화학 종(505)은 그리드 선 접촉(507) 외부로 이동된다. 실시예에서, 온도 Tc는 실질적으로 300 ℃보다 높다. 실시예에서, 온도 Tc는 약 700 ℃ 내지 약 900 ℃이다. 보다 구체적인 실시예에서, 온도 Tc는 약 800 ℃이다. 일 실시예에서, 실리콘 태양 전지 기판의 도프된 영역 상에 스크린 인쇄된 은 페이스트는 도프된 실리콘 영역에 이르기까지 AR 층, 패시베이션 층, 또는 양쪽 모두를 통해 에칭하기 위해 적어도 700 ℃로 가열된다.
도 5e는, 오믹 같은 그리드 선 접촉이 일 실시예에 따른 도프된 영역의 부분들 상에 형성된 후의 도 5d와 유사한 도면(540)이다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 영역(502)은 부분(509)과 같은 그리드 선 접촉에 의해 커버되지 않은 부분 및 부분(511)과 같은 그리드 선 접촉에 의해 커버된 부분을 가지고 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 활성 도펀트 입자는 부분(509)과 같은 그리드 선 접촉(507) 아래의 부분 및 부분(511)과 같은 그리드 선 접촉 외부의 부분을 포함하는 영역(602)에 실질적으로 균일하게 분포된다.
도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역의 일부에서의 불순물의 전기적 활성도를 비활성화시키기 위한 패시베이션 층의 어닐링을 도시하는 도 5e와 유사한 도면(550)이다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 화학 종(505)은 이들 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 온도 Tp에서 어닐링함으로써(512) 그리드 선 외부의 도프된 영역(502)의 부분들로 구동된다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 온도 Tp에서 화학 종(505)은 활성 도핑 농도를 의미심장하게 변경하도록 충분한 양으로 부분(511)과 같은 그리드 선 아래의 도프된 영역(502)의 부분에 도달하는 것이 방지된다. 도펀트의 전기적 활성도는, 전기적으로 불활성의 복합체(513)와 같은 도펀트 입자와 화학 종(505) 사이에 전기적으로 불활성의 복합체를 형성함으로써, 비활성화된다. 화학 종은 도펀트 입자와 반응하고 반응에 기초하여 전기적으로 불활성의 복합체를 형성한다. 실시예에서, 전기적으로 불활성의 복합체는 화학 종의 원자 원소에 결합된(bound) 도펀트 입자를 포함한다. 일 실시예에서, 전기적으로 불활성의 복합체는 원자 원소에 의해 포획된 도펀트(예를 들어, 정공, 전자)와 관련된 전류 캐리어(current carrier)를 포함한다.
실시예에서, 붕소 또는 임의의 다른 억셉터 도펀트를 갖는 태양 전지의 p+형 실리콘 영역에 대해서는, 전기적으로 불활성의 복합체는 온도 Tp에서 어닐링함으로써 패시베이션 층으로부터 구동되는 원자 수소에 의하여 포획된 정공을 포함한다. 실시예에서, 인 또는 임의의 다른 도너 도펀트를 갖는 태양 전지의 n+형 실리콘 영역에 대해서는, 온도 Tp에서 어닐링함으로써 패시베이션 층으로부터 구동되는 원자 수소에 의해 포획된 전자를 포함하는 전기적으로 불활성의 복합체가 형성된다.
도 10은 일 실시예에 따른 질화 실리콘 패시베이션 층이 코팅된 웨이퍼 상에 오믹 같은 접촉을 형성하기 위한 그리드 선의 어닐링 전(점선 1003) 및 후(실선 1004)의 수소 농도의 이차 이온 질량 분광(secondary ion mass spectroscopy, "SIMS") 프로파일을 도시하는 그래프(1000)를 나타낸다. 프로파일(1003, 1004)은 웨이퍼의 표면으로부터 깊이(1001)를 따르는 수소 농도의 분포를 도시한다. 그리드 선 접촉의 어닐링 전에 질화 실리콘 패시베이션 층이 코팅된 웨이퍼의 예시적인 실시예는 도 5c에 도시된 도면에 의해 표시될 수 있다. 그리드 선 접촉의 어닐링 후에 질화 실리콘 패시베이션 층이 코팅된 웨이퍼의 예시적인 실시예는 도 5e에 도시된 도면에 의해 표시될 수 있다. 질화 실리콘 패시베이션 층은 SIMS 측정 전에 제거되었다. 도 10에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉의 어닐링 전에 웨이퍼의 표면으로부터 약 0 미크론(mictons, "㎛")의 깊이(1001)에서의 수소 농도는 접촉의 어닐링 후보다 크다. 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.15 ㎛에서 그리드 선 접촉의 어닐링 후의 수소 농도(1002)는 그리드 선 접촉의 어닐링 전보다 크다. 도 10에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉의 어닐링 후에 남아 있는 수소의 양은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 작은 표면 부분에서 전기적으로 활성의 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 장치 구조에 제공하기에 충분한 붕소를 비활성화시키기에 충분하다.
다시 도 5f를 참조하면, 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링 온도 Tp는 그리드 선의 어닐링 온도 Tc보다 낮다. 실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 약 85℃ 내지 약 400 ℃이다. 실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 약 -100 ℃ 내지 약 +1,000 ℃이다. 실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 약 85 ℃ 내지 약 200 ℃이다. 실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃이다. 실시예에서, 패시베이션 층은 복수의 온도 Tp에서 어닐링된다. 실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 화학 종(예를 들어, 수소)를 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 실리콘 부분으로 구동하기 위해 제1 기간 동안 비교적 높게 유지되고, 그 후 제2 기간 동안 이들 부분에서의 도펀트를 비활성화시키기 위해 램프 다운(lamp down)된다. 실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 화학 종(예를 들어, 수소)를 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 실리콘 부분으로 구동하기 위해 제1 기간 동안 비교적 낮게 유지되고, 그 후 제2 기간 동안 이들 부분에서의 도펀트를 비활성화시키기 위해 램프 업(lamp up)된다. 어떤 실시예에서는, 제1 기간이 제2 기간보다 짧다. 어떤 실시예에서는, 제1 기간이 제2 기간보다 길다.
실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링의 시간, 패시베이션 층의 어닐링의 온도, 또는 양쪽 모두는 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 조정된다. 실시예에서, 하나 이상의 다른 파라미터, 예를 들어 패시베이션 층에 존재하는 화학 종의 농도, 반사 방지 코팅의 화학 종의 농도, 태양 전지의 제1 부분에서의 화학 종의 농도, 또는 그 조합은 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 조정된다. 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링은 약 1 초 내지 약 30 분 동안 수행된다.
도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링 후의 도 5f와 유사한 도면이다. 도 5g에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉(507) 외부의 도프된 영역(501)의 부분(509)은 표면 부분(514)과 표면 부분의 외부의 부분(562)을 갖는다. 도 5g에 도시된 바와 같이, 표면 부분은 도펀트 입자를 화학 종(505)과 반응시킴으로써 형성된 전기적으로 불활성의 복합체(electrically inactive complex; 513)를 포함한다. 부분(562)의 도펀트 입자(508)는 전기적으로 활성이다. 부분(562)에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도보다 작은 표면 부분(514)에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 도펀트 입자는 실질적으로 그리드 선 접촉(507) 아래의 부분(511)에서 비활성화되지 않는다. 실시예에서, 표면 부분(514)의 활성 도펀트 농도는 약 5×1019㎝-3 이하이고, 부분(562)의 활성 도펀트 농도는 표면 부분(514)의 활성 도펀트 농도 이상이다. 실시예에서, 부분(511)의 활성 도펀트 농도는 약 5×1019㎝-3 이상이다.
실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 도프된 영역(502)과 패시베이션 층(503) 사이의 계면으로부터의 거리(561)를 제어하기 위해 조정된다. 표면 부분(514)의 크기는 거리(561)에 의해 결정된다. 실시예에서, 패시베이션 층 어닐링 시간은 거리(561)를 제어하기 위해 조정된다. 실시예에서는, 도 8과 관련하여 후술하는 바와 같이, 바이어스 전압이 도펀트를 비활성화시키도록 도프된 영역으로의 화학 종(505)의 침투를 제어하기 위해 태양 전지를 가로질러 인가된다.
도 5g에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉(507) 아래에 있는 영역의 부분(511)에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되지 않고, 그 영역에서의 활성 도펀트 입자(508)와 같은 활성 도펀트 입자의 농도는 패시베이션 층의 어닐링 전과 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링 후, 그리드 선 접촉(507) 외부의 영역(502)의 부분(509)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 입자 및 전기적으로 비활성된 도펀트 입자를 포함하는 도펀트 입자의 총수는 실질적으로 어닐링 전의 그 부분에서의 도펀트 입자의 총수와 같다. 일 실시예에서는, Tp에서 패시베이션 층을 어닐링함으로써 원자 수소에 의해 도펀트를 비활성화한 후에는, 표면 부분(514)과 같은 도프된 영역의 표면에서 붕소의 약 99 %가 비활성화되기 때문에, 그리드 선 접촉 외부의 활성 붕소 농도는 급격히 저감된다. 그리드 선 접촉 아래의 부분(511)에서는, 원자 수소가 온도 Tc에서 그리드 선을 어닐링함으로써 부분(511)의 밖으로 구동되기 때문에, 활성 붕소 농도는 실질적으로 변화하지 않는다.
일 실시예에서, 거리(561)는 0.1 ㎛ 이하이다. 일 실시예에서, 거리(561)는 약 0.001㎛ 내지 약 0.1 ㎛이다. 일 실시예에서, 거리(561)는 약 0.001 ㎛ 내지 약 0.2 ㎛이다. 일 실시예에서, 그리드 선 접촉 아래의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 크기가 한 자릿수 이상 크다. 일 실시예에서, 그리드 선 아래의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 크기가 적어도 두 자릿수 크다. 실시예에서, 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 크기가 한 자릿수 이상 작다. 실시예에서, 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 크기가 적어도 두 자릿수 작다. 일 실시예에서, 도펀트의 약 99.99 %가 표면 부분(514)과 같은 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서 불활성이다. 일 실시예에서, 그리드 선 아래의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 적어도 1020cm-3이고, 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 약 1016㎝-3 내지 약 5×1019㎝-3이고, 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 적어도 1020cm-3이다. 일 실시예에서, 온도 Tp에서 어닐링함으로써 패시베이션 층으로부터 구동되는 원자 수소에 의하여 비활성화된 도펀트의 일부를 갖는 선택적 에미터는 표면 부분에서 충분히 감소된 활성의 억셉터 농도를 갖는다(예를 들어, 99 %의 도펀트가 불활성임). 이것은, 더 많은 표면 금속화를 필요로 할 만큼 직렬 저항을 증가시키지 않고 더 높은 Voc 및 Jsc를 가능하게 하는 낮은 직렬 저항과 낮은 표면 재결합을 제공한다. 표면에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 더 작은 농도는 표면 트랩을 저감하기 위해 우수한 표면 패시베이션 층을 제공하고, 표면으로부터 멀리 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 도펀트의 더 높은 농도는 시트 저항을 낮게 유지한다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태의 태양 전지의 일부의 단면도(600)이다. 도면(600)은 도 2 및 도 3에 도시된 태양 전지 중의 하나를 나타낼 수 있다. 도면(600)은 도 4에 도시된 바와 같이 축 A-A를 따라 태양 전지의 일부(410)를 나타낼 수 있다. 기판(601)은 도 2 내지 도 5g에 관하여 상기에 설명한 기판 중의 하나를 나타낸다. 도프된 영역(602)은 도 2 내지 도 5g에 관하여 상기에 설명한 도프된 영역 중의 하나를 나타낸다. 오믹 같은 그리드 선 접촉(604)은 부분(607)과 같은 도프된 영역(602)의 부분에 형성된다. 도프된 영역(602)은 부분(608)과 같은 그리드 선 접촉(604) 외부의 부분을 갖는다.
실시예에서, 그리드 선 접촉(604)은 온도 Tc에서 도프된 영역(602)의 부분에 직접 증착된 그리드 선을 어닐링함으로써 형성된다. 실시예에서, 그리드 선은 도프된 영역(602)의 부분에 금속 페이스트를 스크린 인쇄함으로써 도프된 영역의 부분들 상에 직접 증착되어 있다. 실시예에서, 금속 페이스트는 은, 알루미늄, 또는 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 임의의 다른 금속 페이스트이다. 실시예에서, 그리드 선은 예를 들어 구리, 또는 임의의 다른 금속을 이용하여 전기 도금(electro-plating)함으로써 증착되어 있다.
실시예에서, 그리드 선 접촉(604)의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 200 ㎛이다. 실시예에서, 그리드 선 접촉의 두께는 약 5 ㎛ 내지 45 ㎛이다. 실시예에서, 그리드 선 접촉은 나중에 어떤 프로세스에서 증착된 AR 코팅 및/또는 패시베이션 층보다 적어도 4배 두껍다. 실시예에서, 온도 Tc는 실질적으로 300 ℃보다 높다. 실시예에서, 온도 Tc는 약 700 ℃ 내지 약 900 ℃이다. 보다 구체적인 실시예에서, 온도 Tc는 약 800 ℃이다. 일 실시예에서, 실리콘 태양 전지 기판의 도프된 영역 상에 스크린 인쇄된 은 페이스트는 도프된 실리콘 영역에 오믹 같은 접촉을 형성하기 위해 적어도 700 ℃로 가열된다. 패시베이션 층(603)은 그리드 선 접촉(604) 상 및 부분(608)과 같은 그리드 선 접촉(604) 외부의 도프된 영역(602)의 부분들 상에 증착되어 있다. 패시베이션 층(603)은, 상술한 바와 같이, 도프된 영역(602) 상의 캐리어(전자 및/또는 정공)에 대한 표면 트랩의 양을 저감하고, 도프된 영역(603)의 부분에서의 도펀트의 일부를 비활성화시키도록 증착되어 있다. 패시베이션 층(603)은 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하기 위해 도펀트 영역(602)의 도펀트 입자(606)와 같은 도펀트 입자와 반응하기 위한 화학 종(605)과 같은 화학 종을 포함한다. 실시예에서, 화학 종(605)은 패시베이션 층(603)과 도프된 영역(602) 사이의 계면(625)에 형성된다. 실시예에서, 화학 종(605)은 원자 원소, 이원자 원소(예를 들어, 원자 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 다른 원자 원소)를 포함한다.
실시예에서, 화학 종(605)을 함유하는 패시베이션 층은 수소가 풍부한 실리콘 질화물이다. 실시예에서, 화학 종(605)을 함유하는 패시베이션 층은 수소가 풍부한 실리콘 산화물이다. 실시예에서, 화학 종(605)을 함유하는 패시베이션 층은 수소가 풍부한 알루미늄 산화물이다. 실시예에서, 화학 종(605)을 함유하는 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 패시베이션 층은 SixHyNz를 포함하되, 여기서 y는 중량으로 약 1% 내지 약 70%이다. 실시예에서, 패시베이션 층은 실리콘, 질소, 산소 및 수소의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 화학 종을 함유하는 수소가 실리콘 질화물 처리로부터 계면(625)에 형성된다. 실시예에서, 수소 화학 종은 실리콘 질화물 증착 전에 실란과 암모니아 사이의 화학적 반응으로 계면(625)에 형성된다. 실시예에서, 동시에 패시베이션 층(603)을 증착하고, 도프된 영역(602) 상에 화학 종(605)를 도입하기 위해 기판(601) 상의 도프된 영역(602)을 가로질러 바이어스 전압(예를 들어, 정상 상태 전압, 펄스화된 바이어싱 또는 양쪽 모두)이 인가된다. 실시예에서, 도펀트 입자(606)의 일부는 도 8 및 도 9에 관하여 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 패시베이션 층의 바이어스 전압 증착 중에 도입된 화학 종에 의해 비활성화된다.
실시예에 따라, 패시베이션 층(603)은 패시베이션 층(503)에 관하여 상술한 바와 같은 두께 중의 하나를 갖는다. 실시예에서는, 패시베이션 층을 형성하기 전에, (100) 결정면 배향을 갖는 실리콘 기판 상의 도프된 영역이 상술한 바와 같이 입사광(incident light)을 트랩하기 위한 피라미드(도시하지 않음)를 형성하기 위해 (111) 결정면 배향을 따라 대부분 에칭된다.
일 실시예에서는, 패시베이션 층(603)이 약 400 ℃ 이하의 온도에서 증착되어 있다. 실시예에서, 패시베이션 층은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 기술, 또는 전자 디바이스 제조의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다른 패시베이션 층 증착 기술 중의 하나를 이용하여 도프된 영역 상에 증착되어 있다. 실시예에서, 반사 방지("AR") 코팅(도시하지 않음)은, 상술한 바와 같이, 반사로 인한 광 손실을 줄이고, 태양 전지로 광이 향하도록 패시베이션 층 상에 증착되어 있다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 도프된 영역의 일부에서 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키기 위한 패시베이션 층의 어닐링을 나타내는 도 6a와 유사한 도면(620)이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 화학 종(605)은 이들 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 온도 Tp에서 어닐링함으로써(612), 부분(608)과 같은 그리드 선 접촉(604) 외부의 도프된 영역(602)의 부분으로 구동된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉(604)은 화학 종(605)이 부분(607)과 같은 그리드 선 아래의 도프된 영역(602)의 부분에 도달하는 것을 방지하는 마스크로서 작용한다. 즉, 그리드 선 접촉은 도펀트를 비활성화시키기 위한 마스크로서 작용한다. 일 실시예에서, 그리드 선 접촉은 화학 종의 원자 원소가 태양 전지 밑에 있는 영역을 침투하는 것을 방지하기에 충분한 두께를 갖는다.
도펀트의 전기적 활성도는, 도 5f에 관하여 상술한 바와 같이 전기적으로 불활성의 복합체(609)와 같은 도펀트 입자와 화학 종(605) 사이에 전기적으로 불활성의 복합체를 형성함으로써, 비활성화된다. 실시예에서, 패시베이션 층으로부터 구동되는 원자 수소는, 부분(607)과 같은 태양 전지의 영역의 밑에 있는 부분에 도달하지 않고 그리드 선 접촉을 관통하는 대신에 그리드 선 접촉의 은 재료와 반응한다. 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링 온도 Tp는, 도 5f에 관하여 상술한 바와 같이 그리드 선의 어닐링 온도 Tc보다 낮다. 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링은 약 1 초 내지 약 30 분의 소정의 기간 동안 수행된다.
도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시베이션층 어닐링 후의 도 6b와 유사한 도면이다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 부분(608)은 표면 부분(611)과 표면 부분 외부의 부분(628)을 갖는다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 표면 부분(611)은 도펀트 입자를 온도 Tp에서 어닐링함으로써 패시베이션 층으로부터 구동되는 화학 종(605)과 반응시킴으로써 형성된 전기적으로 불활성의 복합체(609)를 포함한다. 부분(628)의 도펀트 입자는 전기적으로 활성이다. 부분(628)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 작은 표면 부분(611)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 도펀트 입자는 실질적으로 그리드 선 접촉(604) 아래의 부분(607)에서 비활성화되지 않는다. 실시예에서, 표면 부분(611)에서의 활성 도펀트 농도는 약 5×1019㎝-3 이하이고, 부분(628)에서의 활성 도펀트 농도는 표면 부분(611)에서의 활성 도펀트 농도 이상이다. 실시예에서, 부분(607)에서의 활성 도펀트 농도는 약 5×1019㎝-3 이상이다.
실시예에서, 어닐링 온도 Tp는 도프된 영역(602)과 패시베이션 층(603) 사이의 계면으로부터의 거리(629)를 제어하기 위해 조정된다. 표면 부분(611)의 크기는 거리(629)에 의해 결정된다. 실시예에서, 패시베이션 층 어닐링 시간은 깊이(629)를 제어하기 위해 조정된다. 실시예에서, 바이어스 전압은 도 8에 관하여 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 도펀트를 비활성화시키도록 화학 종(605)의 도프된 영역(602)으로의 투과를 제어하기 위해 태양 전지에 인가된다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 부분(607)에서의 도펀트의 전기적 활성도는 실질적으로 비활성화되지 않고, 그 영역에서의 활성 도펀트 농도는 패시베이션 층을 어닐링하기 전과 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링 후, 부분(608)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 입자 및 전기적으로 비활성된 도펀트 입자를 포함하는 도펀트 입자의 총수는 실질적으로 어닐링 전의 그 부분에서의 도펀트 입자의 총수와 같다. 일 실시예에서는, Tp에서 패시베이션 층을 어닐링함으로써 원자 수소에 의해 도펀트를 비활성화한 후에는, 표면 부분(611)과 같은 도프된 영역의 표면에서 붕소의 약 99 %가 비활성화되기 때문에, 그리드 선 접촉 외부의 활성 붕소 농도가 급격히 감소된다. 부분(607)에서는, 패시베이션 층(603)으로부터의 원자 수소가 그리드 선 접촉에 의해 부분(607)에 도달하는 것이 방지되기 때문에, 활성 붕소 농도는 실질적으로 변화하지 않는다.
실시예에 따라, 거리(629)는 거리(561)에 관하여 상술한 거리 중의 하나이다. 실시예에서, 그리드 선 접촉 아래 및 그리드 선 외부의 태양 전지의 영역의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도는 도 5g에 관하여 상술한 것과 유사하다.
상술한 바와 같이 패시베이션 층을 어닐링함으로써 생성된 그리드 선 접촉 외부의 태양 전지의 도프된 영역에서의 도핑 프로파일은, 표면 재결합을 감소시키기 위해 충분한 도펀트 비활성화 또는 태양 전지의 고농도로 도프된 영역(예를 들어, 선택적 에미터, 후면 표면 필드)의 표면에서 활성 도펀트의 물리적 결핍(physical lack)을 갖는다. 단순히 종래 기술에서와 같이 저농도로 도프된 에미터로부터 시작하는 것과 달리, 이 에미터는 전력 손실을 없애고 그리드 선의 수를 증가시키기 위해 전통적인 선택적 에미터의 요구를 회피하는, 낮은 시트 저항을 가질 수 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른 부분적으로 제작된 상태의 양면이 있는 선택적 에미터 태양 전지의 패시베이션 층의 어닐링을 도시하는 단면도(700)이다. 도면(700)은 도 2 및 도 3에 도시된 태양 전지 중의 하나를 나타낼 수 있다. 도면(700)은 도 4에 도시된 바와 같이 축 A-A를 따라 태양 전지의 일부(410)를 나타낼 수 있다. 태양 전지 기판(1001)은 전면 표면(741) 및 후면 표면(743)을 갖는다. 태양 전지 기판은 상술한 바와 같은 태양 전지의 기판 중의 하나일 수 있다. 선택적 에미터(702)는 기판의 전면 표면(741)에 인접해 있다. 선택적 에미터는 상술한 바와 같은 선택적 에미터 중의 하나일 수 있다. 전도성 그리드 선 접촉(704)은 선택적 에미터(702)의 일부에 인접하여 형성된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 후면 표면 필드(712)는 기판(701)의 후면 표면(743)에 인접해 있다. 일 실시예에서, 후면 표면 필드는 기판(701)과 동일한 도전형을 갖는다. 후면 그리드 선 접촉(714)은 후면 표면 필드(712)에 인접해 있다.
실시예에서, 그리드 선 접촉(704)은, 도 6a에 관하여 상술한 바와 같은 온도 Tc에서 선택적 에미터(702)의 부분에 직접 증착된 그리드 선을 어닐링함으로써 형성된다. 실시예에서, 후면 그리드 선 접촉(714)은, 도 6a에 관하여 상술한 바와 같은 온도 Tc에서 후면 표면 필드(712)의 부분에 직접 증착된 그리드 선을 어닐링함으로써 형성된다.
화학 종(705)을 포함하는 패시베이션 층(703)은, 도 6a에 관하여 상술한 바와 같은 부분(708)과 같은 그리드 선 접촉 외부의 선택적 에미터의 부분 상 및 그리드 선 접촉(704) 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, 패시베이션 층은 상술한 바와 같이 AR 코팅으로서 작용한다. 실시예에서, AR 코팅(도시하지 않음)은 상술한 바와 같이 패시베이션 층(703) 상에 증착되어 있다. 화학 종(715)을 포함하는 패시베이션 층(713)은, 도 6a에 관하여 상술한 바와 같은 후면 표면 필드(712) 및 그리드 선 접촉(714) 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, AR 코팅(도시하지 않음)은 상술한 바와 같이 패시베이션 층 상에 증착되어 있다. 일 실시예에서, 패시베이션 층(713)은 상술한 바와 같이 AR 코팅으로서 작용한다.
일 실시예에서, 선택적 에미터는 p형 도펀트를 갖고, 기판은 n형 도펀트를 갖는다. 일 실시예에서, 선택적 에미터는 n형 도펀트를 갖고, 기판은 p형 도펀트를 갖는다.
실시예에서, 선택적 에미터(702)는 n형 도펀트를 갖고, 기판(701)은 p형 도펀트를 가지며, 후면 표면 필드(712)는 p형 도펀트를 갖는다. 실시예에서, 후면 표면 필드(712)는 후면 그리드 선 접촉(714)과 오믹 같은 접촉을 형성하기 위해 기판(701)에 있어서 p형 도펀트 농도(p)보다 높은 p형 도펀트 농도(p+)를 갖는다. 다른 실시예에서, 선택적 에미터는 p형 도펀트를 갖고, 후면 표면 필드는 후면 그리드 선 접촉(714)과 오믹 같은 접촉을 형성하기 위해 기판에 있어서 n형 도펀트 농도(n)보다 높은 n형 도펀트 농도(n+)를 갖는다. 일 실시예에서, 선택적 에미터의 두께는 약 0.001 ㎛ 내지 약 2 ㎛이다. 일 실시예에서, 후면 표면 필드의 두께는 약 0.001 ㎛ 내지 약 2 ㎛이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 화학 종(705)은 이들 부분에서 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키기 위해 온도 Tp에서 어닐링함으로써(742) 부분(708)과 같은 그리드 선 접촉(704) 외부의 선택적 에미터(702)의 부분으로 구동된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉(704)은 화학 종(705)이 부분(707)과 같은 그리드 선 접촉 아래의 선택적 에미터의 부분에 도달하는 것을 방지하는 마스크로서 작용한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 화학 종(715)은 이들 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키기 위해 온도 Tp에서 어닐링함으로써(742) 부분(718)과 같은 그리드 선 접촉(714) 외부의 후면 표면 필드(712)의 부분으로 구동된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 그리드 선 접촉(714)은 도 6b에 관하여 상술한 바와 같이 화학 종(715)이 부분(717)과 같은 그리드 선 접촉 아래의 선택적 에미터의 부분에 도달하는 것을 방지하는 마스크로서 작용한다.
도펀트의 일부의 전기적 활성도는, 도 5f 및 도 6b에 관하여 상술한 바와 같이, 도펀트 입자(706)와 같은 도펀트 입자와 화학 종(705) 사이에 전기적으로 불활성의 복합체(709)와 같은 전기적으로 불활성의 복합체를 형성함으로써 선택적 에미터(702)에서 비활성화된다. 도펀트의 일부의 전기적 활성도는, 도 5f 및 도 6b에 관하여 상술한 바와 같이, 도펀트 입자(716)와 같은 도펀트 입자와 화학 종(715) 사이에 전기적으로 불활성의 복합체(719)와 같은 전기적으로 불활성의 복합체를 형성함으로써 후면 표면 필드(712)에서 비활성화된다. 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링 온도 Tp는, 도 5f 및 도 6b에 관하여 상술한 바와 같이, 그리드 선의 어닐링 온도 Tc보다 낮다. 실시예에서, 패시베이션 층의 어닐링은 상술한 바와 같이 소정의 시간 주기동안 수행된다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 층의 어닐링 후의 도 7a와 유사한 도면이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 부분(708)은 표면 부분(721)과 표면 부분 외부의 부분(722)을 포함한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 표면 부분(721)은 도펀트 입자를 온도 Tp에서 어닐링함으로써 패시베이션 층(703)으로부터 구동되는 화학 종(705)과 반응시킴으로써 형성된 전기적으로 불활성의 복합체(709)를 포함한다. 부분(722)에서의 도펀트 입자는 전기적으로 활성이다. 부분(722)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 작은 표면 부분(721)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 도펀트 입자는, 도 6a에 관하여 상술한 바와 같이, 실질적으로 그리드 선 접촉(704) 아래의 부분(707)에서는 비활성화되지 않는다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 부분(732)은 표면 부분(731)과 표면 부분 외부의 부분(732)을 포함한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 표면 부분(731)은 도펀트 입자를 온도 Tp에서 어닐링함으로써 패시베이션 층(713)으로부터 구동되는 화학 종(715)과 반응시킴으로써 형성된 전기적으로 불활성의 복합체(719)를 포함한다. 부분(732)에서의 도펀트 입자는 전기적으로 활성이다. 부분(732)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도보다 작은 표면 부분(731)에서의 전기적으로 활성의 도펀트 농도를 갖는 도펀트 프로파일이 생성된다. 도펀트 입자는, 도 6a에 관하여 상술한 바와 같이 실질적으로 그리드 선 접촉(714) 아래의 부분(717)에서 비활성화되지 않는다.
도 8은 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 바이어스 전압을 인가하는 것을 도시하는 도면(800)이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 부분적으로 제작된 상태의 태양 전지(811)는 DC 전원 공급 장치(DC power supply, 도시하지 않음)에 접속된 전극(821, 822) 사이에 배치되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 태양 전지(811)는 홀더(holder; 813) 상에 배치되어 있다. 포지티브(positive, +)로부터 네가티브(negative, -)까지의 DC 바이어스 전압이 전극에 의해 태양 전지(811)에 인가된다. 예를 들어, 네가티브 바이어스 전압이 전극(821)에 인가되는 경우에는, 포지티브 바이어스 전압이 전극(822)에 인가되고, 반대로도 된다. 실시예에서, 바이어싱 전압(basing voltage)은 전극(822)에 대하여 전극(821)에 인가된다. 실시예에서, 전극(822)은 도 9에 관하여 더 상세히 기술되는 바와 같이 챔버 벽(chamber wall)이다.
실시예에서, 태양 전지를 가로질러 인가되는 바이어스 전압은 정상 상태 전압이다. 실시예에서, 태양 전지를 가로질러 인가되는 바이어스 전압은 소정의 기간 동안 턴 온 또는 오프되는 펄스화된 바이어스 전압이다.
실시예에서, 태양 전지(811)는 상술한 태양 전지 중의 하나를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 태양 전지(811)는 기판(801) 상에 형성된 도프된 영역(802)을 포함한다. 도프된 영역(802)은 도펀트 입자(806)와 같은 도펀트 입자를 포함한다. 그리드 선 접촉(804)은, 상술한 바와 같이 부분(809)과 같은 도프된 영역(802)의 부분에 형성되어 있다. 패시베이션 층(803)은, 부분(808)과 같은 그리드 선 접촉(804) 외부의 도프된 영역(802)의 부분 상에 증착되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, DC 바이어스 전압은 표면 부분(812)에서의 도펀트 입자를 비활성화시키도록 패시베이션 층(803)으로부터 화학 종(805)의 원자 원소를 구동하기 위해 태양 전지(811)에 인가된다. 도펀트 입자는 상술한 바와 같이 전기적으로 불활성의 복합체(807)와 같은 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하기 위해 바이어스 전압에 의해 패시베이션 층(803)으로부터 구동되는 화학 종과 반응함으로써 비활성화된다.
실시예에서는, 동시에 패시베이션 층(803)을 증착하고, 도프된 영역(802) 상에 화학 종(805)을 도입하기 위해 기판(801) 상의 도프된 영역(802)을 가로질러 바이어스 전압(예를 들어, 정상 상태 전압, 펄스화된 바이어싱, 또는 양쪽 모두)이 인가된다. 실시예에서, 질화 실리콘의 패시베이션 층(803)은 전극(822, 821)에 펄스화된 바이어스 전압을 인가함으로써 실리콘과 질소를 함유하는 처리 가스를 이용하여 증착된다. 패시베이션 층의 펄스화된 바이어싱 증착은 도펀트 입자(806)의 적어도 일부를 비활성화시키기 위해 화학 종(805)(예를 들어, 원자 원소 및 이원자 원소, 예를 들어, 원자 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 다른 원자 원소)를 도입한다. 실시예에서는, 패시베이션 층이 바이어스 전압을 이용하여 형성됨과 동시에 도펀트 입자(806)의 일부를 비활성화시키기 위한 화학 종(806)이 도입된다.
실시예에서는, 바이어스 전압은, 패시베이션 층이 상술한 바와 같이 비활성화된 도펀트 입자를 함유하는 도프된 영역의 표면 부분의 깊이를 제어하기 위해 온도 Tp에서 어닐링될 때, 태양 전지에 인가된다. 실시예에서, 태양 전지에 인가되는 바이어스 전압은 약 1V 내지 약 20kV이다. 실시예에서, 태양 전지 홀더(813)에 인가되는 바이어스 전압은 소망하는 깊이로 패시베이션 층(803)을 관통하기에 충분한 속도에 도달하는 전지를 향하여 양전하로 하전된(positively charged) 화학 종(예를 들어, 수소의 경우에 양성자(portons))을 유도하기 위한 음의 바이어스 전압이다. 실시예에서는, 태양 전지 홀더에서의 DC 바이어싱에 더하여 별도의 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마는 태양 전지의 도프된 영역의 일부에 공격을 퍼붓기(bombard) 위해 양이온의 소스(source)로서 작용한다. 플라즈마는 전자 사이클로트론 공명(electron cyclotron resonance, "ECR"), 마이크로웨이브(macrowave), RF, 원격 마이크로웨이브, 유도적으로 결합된 플라즈마(inductively coupled plasmas), 글로우 방전 DC 플라즈마(glow discharge DC plasmas), 다른 플라즈마의 소스로부터 생성될 수 있다. 실시예에서, 태양 전지로의 DC 바이어싱도 또한 플라즈마를 생성한다.
도 9는 일 실시예에 따른 태양 전지의 일부에서의 도펀트를 비활성화시키기 위한 플라즈마 시스템을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 처리 챔버(901)를 갖고 있다. 실시예에서, 처리 챔버(101)는 플라즈마 챔버이다. 워크피스(workpiece; 907)를 유지하기 위한 받침대(pedestal; 906)가 처리 챔버(901)에 배치되어 있다. 실시예에서, 받침대(906)는 정전 척(도시하지 않음)에 매립된 DC 전극을 포함하고 있다. DC 전원 공급 장치(909)는 받침대(906)의 DC 전극에 접속되어 있다. 시스템(900)은 상술한 바와 같이 화학 종, 예를 들어 수소, 듀테륨, 또는 다른 화학 종을 함유하는 하나 이상의 처리 가스(902)를 입력하기 위한 입구를 포함하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 플라즈마 소스(904)는 RF 전원 공급 장치(903)에 결합되어 있다.
실시예에서, 플라즈마 소스(904)는 원격 플라즈마 소스이다. 플라즈마 소스(904)는 고주파 전기장을 이용하여 하나 이상의 처리 가스(902)로부터 플라즈마(905)를 생성한다. 원자 원소(예를 들어, 수소 원자 H, 듀테륨 원자 D, 다른 원자 원소), 전자, 래디컬(radicals), 이온, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 플라즈마(905)가 플라즈마 소스(905)에 의해 가스의 화학 종으로부터 생성된다.
실시예에서, 워크피스(907)는 상술한 태양 전지의 하나를 나타낸다. 실시예에서, 워크피스(907)는 도 5c에 관하여 상술한 바와 같이 태양 전지의 도프된 영역의 제1 부분 상에 증착된 패시베이션 층, 및 태양 전지의 도프된 영역의 제2 부분 상에 증착된 그리드 선 접촉을 포함한다. 실시예에서, 워크피스(907)는 도 6a에 관하여 상술한 바와 같이 기판 상에 형성된 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 제1 영역, 제2 부분 상에 증착된 그리드 선, 제1 부분 및 그리드 선 상에 증착된 패시베이션 층을 포함한다.
그리드 선에 의해 커버되지 않은 태양 전지의 영역의 부분에서의 도펀트는 원자 원소(908)에 노출된다. 실시예에서, 도펀트의 전기적 활성도는 원자 원소로의 노출에 의해 비활성화된다. 태양 전지의 영역의 제2 부분에서의 도펀트는 원자 원소에 노출되지 않고 전기적으로 활성 상태로 유지된다. RF 소스(910)로부터의 RF 바이어스 전력은 그리드 선에 의해 커버되지 않은 태양 전지의 영역의 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도의 비활성화를 제어하기 위해 받침대(906) 상에 배치된 태양 전지에 인가된다.
실시예에서는, 동시에 기판 상의 도프된 영역 상에 패시베이션 층을 증착하고 화학 종(908)을 도프된 영역에 도입하도록 워크피스(907)를 가로 질러 전기장을 형성하기 위해 받침대(906)에 바이어스 전력(예를 들어, 정상 상태 전압, 펄스화된 바이어싱, 또는 양쪽 모두)이 인가된다. 실시예에서, 질화 실리콘의 패시베이션 층은 실리콘 및 받침대(906)에 펄스화된 바이어스 전압을 인가함으로써 처리 가스(902)에 의해 생성된 질소를 함유하는 플라즈마(905)로부터 증착된다. 플라즈마(905)로부터의 화학 종(908)(예를 들어, 원자 원소 및 이원자 원소(diatomic elements), 예를 들어 원자 수소, 리튬, 구리, 또는 다른 원자 원소)은 패시베이션 층이 형성됨과 동시에 기판 상의 도프된 영역에 도입된다. 패시베이션 층의 펄스화된 바이어싱 증착은 도펀트 입자의 적어도 일부분을 비활성화시키기 위해 화학 종을 도입한다. 실시예에서, 도펀트 입자의 일부는 패시베이션 층이 바이어스 전압을 이용하여 형성됨과 동시에 도입된 화학 종에 의해 비활성화된다.
실시예에서, 태양 전지 홀더에서의 DC 바이어싱에 더하여 별도의 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마는 태양 전지의 도프된 영역의 일부에 공격을 퍼붓기 위해 양이온의 소스(source)로서 작용한다. 플라즈마는 전자 사이클로트론 공명(electron cyclotron resonance, "ECR"), 마이크로웨이브(macrowave), RF, 원격 마이크로웨이브, 유도적으로 결합된 플라즈마(inductively coupled plasmas), 글로우 방전 DC 플라즈마(glow discharge DC plasmas), 다른 플라즈마의 소스로부터 생성될 수 있다. 실시예에서, 태양 전지로의 DC 바이어싱도 또한 플라즈마를 생성한다. 실시예에서, RF 바이어스 전력은 태양 전지의 도프된 영역에서 도펀트를 비활성화시키도록 플라즈마 소스(904)에 의해 생성된 원자 원소를 활성화하기 위해 사용된다. 실시예에서, 플라즈마 바이어스 전력(119)은 약 2 MHz 내지 약 60 MHz 사이의 주파수를 갖는다. 실시예에서, RF 전원(910)으로부터의 바이어스 전압은 약 -1 볼트(Volt, "V")로부터 약 -20 킬로볼트(kiloVolt, "kV")까지이다.
실시예에서, 플라즈마는 RF 전력 또는 임의의 다른 플라즈마 소스에 의해 생성된다. 그 다음에, 별도의 DC 바이어싱이 태양 전지로 향하여 그 플라즈마로부터 양이온을 끌어들이기 위해 사용된다. 인가된 DC 전압은 전지의 도프된 영역의 일부의 표면 부근에 수소 화학 종(예컨대, 양성자)를 가지기 위해 사용된다. 양성자는 전지의 도프된 영역의 일부의 표면을 관통하여 도펀트를 비활성화시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 압력 제어 시스템(916)이 처리 챔버(901)에 압력을 제공한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 챔버(901)는 배출구(exhaust outlet; 917)를 통해 배기된다. 컨트롤러(controller; 911)는 챔버(901)에 결합되어 있다. 컨트롤러(911)는 프로세서(912), 프로세서(912)에 결합된 온도 컨트롤러(913), 프로세서(912)에 결합된 메모리(915), 및 여기에서 설명되는 하나 이상의 방법 및 기능을 수행하도록 처리 챔버(901)를 제어하기 위해 프로세서(914)에 결합된 입력/출력 장치(914)를 포함한다. 적어도 일부 실시예에서는, 챔버에 가해지는 압력 및 온도 중 적어도 하나는 도펀트의 비활성화를 제어하기 위해 조정된다.
일 실시예에서, 처리 챔버 내의 도펀트를 비활성화시키기 위해 사용되는 압력 범위는 약 1 mTorr 내지 약 10 Torr이다. 실시예에서, 수소 가스의 유량은 챔버의 크기, 챔버에 가해지는 압력, 또는 양쪽 모두에 따른다. 일 실시예에서, 수소 가스의 유량(flow rate)은 약 1 sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 약 10 SLM(standard cubic liters per minute)이다. 일 실시예에서, 수소 가스의 유량은 약 20sccm이다. 실시예에서, 플라즈마 시스템(900)은 플라즈마 강화 화학 기상 성장(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 시스템이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비활성화 후의 태양 전지의 도프된 영역의 표면에서 활성 도펀트(캐리어) 농도의 감소를 도시한 그래프(1100)이다. 도 11은 실리콘 태양 전지의 도프된 영역의 깊이(1101)에 대해 비활성화 후의 캐리어 농도(1102)를 나타낸다. 깊이(1101)는 도프된 영역의 표면으로부터의 거리를 나타낸다. 캐리어 농도는 깊이의 함수로서 그리드 선 외부의 실리콘 태양 전지의 도프된 영역의 저항을 측정함으로써 얻어진다(저항 프로파일). 도 11에 도시된 바와 같이, 비활성화 후에, 비활성화 후의 활성 도펀트 농도 프로파일(1103)은 표면(0 깊이)에서 약 5×1017cm-3으로부터 약 0.2 ㎛의 깊이에서 약 8×1019cm-3까지 증가하는 캐리어 농도를 갖는다. 실시예에서, 도핑 프로파일(1103)을 갖는 활성 도펀트는 여기에서 설명되는 바와 같이 붕소 또는 다른 도펀트이다.
상술한 명세서에서, 본 발명의 실시예들은 그 특정의 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었다. 각종의 변형이 본 발명의 실시예의 본질 및 범위로부터 벗어나는 일없이 이루어질 수 있음은 명백하다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (33)

  1. 태양 전지의 영역의 제1 부분 상에 패시베이션 층을 증착하는 단계;
    제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 상기 패시베이션 층을 제1 온도에서 어닐링하는 단계를 구비하되,
    영역의 제2 부분 상에 그리드 선이 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도가, 전기적으로 불활성의 복합체를 형성하기 위해 도펀트를 패시베이션 층으로부터의 화학 종과 반응시킴으로써 비활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 그 임의의 조합이고, 상기 화학 종은 원자 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서의 활성 도펀트의 농도보다 작은 제1 부분의 표면 부분에서의 활성 도펀트 농도를 갖는 도펀트 프로파일을 생성하도록 제1 온도를 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 제1 온도는 85℃ 내지 400 ℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 패시베이션 층의 두께는 1 nm 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 그리드 선을 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 어닐링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    비활성화를 제어하기 위해 패시베이션 층의 어닐링 시간을 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 패시베이션 층은, 화학 종이 제2 부분에서의 도펀트를 비활성화시키는 것을 방지하기 위한 마스크로서 작용하는 그리드 선 상에 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 태양 전지의 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 영역 상에 패시베이션 층을 증착하는 단계;
    상기 제2 부분 전면의 상기 패시베이션 층 상에 그리드 선을 증착하는 단계;
    상기 제2 부분 상에 전기적 접촉을 형성하기 위해 그리드 선을 어닐링하는 단계; 및
    제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 상기 패시베이션 층을 어닐링하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 제조하기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서, 그리드 선의 어닐링은 패시베이션 층의 어닐링의 온도보다 높은 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 그 임의의 조합이고, 상기 화학 종은 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 패시베이션 층의 두께는 1 nm 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    비활성화를 제어하기 위해 패시베이션 층의 어닐링 시간을 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 도펀트가 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 수소, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 도펀트가 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi), 수소, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 기판 상에 형성되되, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 제1 영역;
    상기 제2 부분 상의 제1 그리드 선; 및
    상기 제1 부분 및 제1 그리드 선 상의 패시베이션 층을 구비하되,
    제1 부분에서의 제1 도펀트의 일부의 전기적 활성도가 비활성화되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 도펀트의 일부가 상기 패시베이션 층으로부터 화학 종에 결합되고 전기적으로 비활성인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  21. 제19항에 있어서, 상기 패시베이션 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 그 임의의 조합이고, 상기 화학 종은 원자 수소, 듀테륨, 리튬, 구리, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  22. 제19항에 있어서, 상기 패시베이션 층은 SixHyNz를 포함하되, 여기서 y는 중량으로 1% 내지 70%인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  23. 제19항에 있어서, 상기 영역은 태양 전지 기판 상에 형성된 선택적 에미터인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  24. 제19항에 있어서, 상기 영역은 태양 전지의 후면 표면 필드인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  25. 제19항에 있어서, 제1 부분의 표면 부분에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도는 표면 부분으로부터 멀리 떨어진 거리에서의 전기적으로 활성의 제1 도펀트 농도보다 작은 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  26. 제19항에 있어서, 상기 제1 도펀트가 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 수소, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  27. 제19항에 있어서, 상기 제1 도펀트가 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무트(Bi), 수소, 또는 그 임의의 조합인 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  28. 태양 전지를 제조하기 위한 방법으로서,
    화학 종을 챔버에 배치된 태양 전지의 영역의 제1 부분에 공급하는 단계;
    화학 종을 이용하여 상기 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키는 단계; 및
    비활성화를 제어하기 위해 태양 전지에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 구비하되,
    상기 제1 부분 상에 패시베이션 층이 증착되어 있고, 상기 영역의 제2 부분 상에 그리드 선이 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제2 부분에서의 도펀트가 전기적으로 활성 상태로 유지되고, 그리드 선이 비활성화하기 위한 마스크로서 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 바이어스 전압은 정상 상태 전압, 펄스화된 전압, 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도를 비활성화시키도록 패시베이션 층으로부터의 화학 종을 구동하기 위해 상기 패시베이션 층을 제1 온도에서 어닐링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제28항에 있어서,
    비활성화를 제어하기 위해 화학 종의 농도를 조정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제28항에 있어서, 상기 제1 부분에서의 도펀트의 전기적 활성도가 패시베이션 층 증착 중에 제1 부분에 공급된 화학 종을 이용하여 비활성화되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
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