KR20160137595A - 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지 - Google Patents

트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20160137595A
KR20160137595A KR1020167029442A KR20167029442A KR20160137595A KR 20160137595 A KR20160137595 A KR 20160137595A KR 1020167029442 A KR1020167029442 A KR 1020167029442A KR 20167029442 A KR20167029442 A KR 20167029442A KR 20160137595 A KR20160137595 A KR 20160137595A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
emitter region
polycrystalline silicon
type
boron
conductivity type
Prior art date
Application number
KR1020167029442A
Other languages
English (en)
Inventor
데이비드 디 스미스
Original Assignee
선파워 코포레이션
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 선파워 코포레이션 filed Critical 선파워 코포레이션
Priority to KR1020237015535A priority Critical patent/KR102682616B1/ko
Publication of KR20160137595A publication Critical patent/KR20160137595A/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
    • H01L31/04—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 potential barriers
    • 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 potential barriers 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
    • H01L31/04—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 potential barriers
    • H01L31/072—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 potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—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 potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC 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
    • H01L31/02—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
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • 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 Table
    • 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 Table
    • H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
    • 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
    • H01L31/1864—Annealing
    • 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
    • H01L31/1872—Recrystallisation
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electromechanical Clocks (AREA)

Abstract

트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지를 제조하는 방법이 기술된다. 일 예에서, 태양 전지는 기판을 포함한다. 얇은 유전체 층이 기판의 배면 표면의 일부분 상에 배치된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치된 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 배치된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑된다. 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다.

Description

트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지{SOLAR CELL WITH TRENCH-FREE EMITTER REGIONS}
본 개시내용의 실시예는 재생가능 에너지의 분야이며, 특히 트렌치 없는 이미터 영역(trench-free emitter region)을 갖는 태양 전지를 제조하는 방법, 및 생성되는 태양 전지이다.
통상 태양 전지(solar cell)로서 알려진 광기전 전지(photovoltaic cell)는 전기 에너지로의 태양 방사선의 직접 변환을 위한 잘 알려진 장치이다. 일반적으로, 태양 전지는, 반도체 웨이퍼 또는 기판(substrate) 상에, 기판의 표면 부근에 p-n 접합을 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 사용하여 제조된다. 기판의 표면에 충돌하여 기판 내로 유입되는 태양 방사선은 기판의 대부분에 전자 및 정공 쌍을 생성한다. 전자 및 정공 쌍은 기판 내의 p-도핑된(doped) 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써, 도핑된 영역들 사이의 전압차를 발생시킨다. 도핑된 영역은 태양 전지 상의 전도성 영역에 연결되어, 전지로부터 전지에 결합된 외부 회로로 전류를 지향시킨다.
효율은 그것이 태양 전지의 발전 능력에 직접 관련되기 때문에 태양 전지의 중요한 특성이다. 마찬가지로, 태양 전지를 제조함에 있어서의 효율이 그러한 태양 전지의 비용 효율성에 직접 관련된다. 따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 기술, 또는 태양 전지의 제조에 있어서의 효율을 증가시키기 위한 기술이 일반적으로 바람직하다. 본 발명의 몇몇 실시예는 태양 전지 구조물을 제조하기 위한 신규한 공정을 제공함으로써 증가된 태양 전지 제조 효율을 허용한다. 본 발명의 몇몇 실시예는 신규한 태양 전지 구조물을 제공함으로써 증가된 태양 전지 효율을 허용한다.
도 1a 내지 도 1e는 본 개시내용의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도들을 도시한다.
도 1a는 태양 전지의 기판의 배면 표면의 일부분 상에 형성된 얇은 유전체 층을 도시한다.
도 1b는 붕소-함유 규소 층이 그 위에 형성된 도 1a의 구조물을 도시한다.
도 1c는 인 이온으로 주입된 붕소-함유 규소 층의, 제2 영역이 아니라, 제1 영역을 갖는 도 1b의 구조물을 도시한다.
도 1d는 N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들을 제공하기 위해 가열된 도 1c의 구조물을 도시한다.
도 1e는 N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들을 위한 복수의 전도성 접점 구조물(conductive contact structure)의 형성이 이어지는 도 1d의 구조물을 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1e에 대응하는 바와 같이 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 나타내는 흐름도이다.
도 3a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 이동하는 웨이퍼 및 고정된 섀도 마스크를 포함하는 패턴화된 주입을 위한 인라인 플랫폼의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 3a의 장치에서 흑연 근접 마스크들을 통한 주입 시퀀스를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지를 제조하는 다른 방법의 작업들을 나타내는 흐름도이다.
하기의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 주제 또는 본 출원의 실시예 및 그러한 실시예의 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 반드시 다른 구현예에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약 또는 하기 상세한 설명에서 제시되는 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급을 포함한다. 어구 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징부들, 구조들 또는 특성들이 본 발명과 일치하는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기 단락들은 (첨부된 청구범위를 포함한) 본 개시 내용에서 보여지는 용어들에 대한 정의 및/또는 맥락을 제공한다:
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조물 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된". 다양한 유닛들 또는 구성요소들이 작업 또는 작업들을 수행"하도록 구성된" 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 그러한 맥락에서, "하도록 구성된"은 유닛들/구성요소들이 작동 동안에 이들 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 작동 중이지 않을 때에도 (예를 들어, 온/활성 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성된 것으로 말하여 질 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행 "하도록 구성된" 것임을 기술하는 것은 명확히, 그 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C §112의 6번째 단락에 의지하지 않도록 의도된다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 이러한 용어들은 이들의 뒤에 오는 명사에 대한 형용어구로서 사용되며, (예를 들어, 공간적, 시간적, 논리적 등의) 임의의 유형의 순서를 의미하지 않는다. 예를 들어, "제1" 태양 전지에 대한 언급은 반드시 이러한 태양 전지가 순서에 있어서 첫 번째 태양 전지임을 암시하지는 않으며; 대신에 용어 "제1"은 이러한 태양 전지를 다른 태양 전지(예컨대, "제2" 태양 전지)와 구별하는 데 사용된다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드들 또는 특징부들을 언급한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적으로는 아니게, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 연결됨)을 의미한다.
또한, 소정 용어가 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "하부", "위" 및 "아래"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전방", "뒤", "후방", "측방", "외측" 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 연관 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된, 하지만 임의적인 좌표계 내에서 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 상기에 구체적으로 언급된 단어, 그의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지를 제조하는 방법, 및 생성되는 태양 전지가 본 명세서에 기술된다. 하기의 설명에서, 본 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 공정 흐름 작업과 같은 많은 특정 상세사항이 기재된다. 본 발명의 실시예가 이러한 특정 상세사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 리소그래피(lithography) 및 패턴화(patterning) 기술과 같은 잘 알려진 제조 기술은 본 발명의 실시예를 불필요하게 이해하기 어렵게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예는 예시적인 표현이고, 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아님이 이해되어야 한다.
태양 전지의 제조 방법이 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 태양 전지의 제조 방법은, 기판의 배면 표면의 일부분 상에 얇은 유전체 층을 형성하는 단계를 포함하고, 기판은 배면 표면의 반대측에 있는 수광 표면을 갖는다. 방법은 또한 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 제1 전도형의 불순물로 도핑된 제1 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 제2 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다.
다른 실시예에서, 태양 전지의 교호적인 N형 및 P형 이미터 영역들을 제조하는 방법은 인시튜 침착 공정(in situ deposition process)에 의해 기판의 일부분 위에 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 붕소-함유 규소 층의, 제2 영역이 아닌, 제1 영역을 인 이온으로 주입하여 붕소-함유 규소 층의 인-주입된 영역들을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 가열하여 제1 영역 내에 N형 다결정 규소 이미터들을 제공하고 제2 영역 내에 P형 다결정 규소 이미터들을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 전도성 접점 구조물을 형성하는 단계를 포함하며, N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들 각각은 복수의 전도성 접점 구조물 중 하나에 전기적으로 연결된다.
또한 본 명세서에는 태양 전지가 개시된다. 일 실시예에서, 태양 전지는 수광 표면 및 배면 표면을 갖는 기판을 포함한다. 얇은 유전체 층이 기판의 배면 표면의 일부분 상에 배치된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치된 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 배치된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다.
본 명세서에 설명된 하나 이상의 실시예는 태양 전지의 기판 위에 형성된 이미터 영역들을 갖는 태양 전지들, 특히 트렌치 없는 배열의 이미터 영역들을 갖는 이러한 태양 전지들에 관한 것이다. 참고로, 배면 접점 태양 전지의 배면 표면 상의 다결정 규소 층 내에 형성된 이미터 영역들을 갖는 최첨단 태양 전지들은 N형 및 P형의 이미터 영역들을 분리하는 간극들을 갖는다. 또한, 간극은 종종 하부 기판으로 연장되는 트렌치를 형성하기 위해 연장된다. 이와 같이, 이러한 태양 전지들은 트렌치 접점 태양 전지로 지칭될 수 있다. 대조적으로, 본 명세서에 기재된 하나 이상의 실시예는 이온 주입을 이용함으로써 단순한 방식으로 트렌치 없는 배열을 제공하는 태양 전지 공정 흐름에 관한 것이다.
본 개시내용의 일반적인 실시예들에 따르면, 공정들은 P형 다결정 규소 "핑거" 내의 저농도 붕소 도핑이 트렌치 없는배면 접점 태양 전지 내의 공간 전하 재결합을 제거하기 위해 필수적일 수 있는 발견에 기초하여 설명된다. 일 실시예에서, 각각의 N형 다결정 규소 도핑 농도의 저감은 필요하지 않을 수 있으므로, 낮은 레벨의 붕소-도핑된 영역이 P형 및 N형 핑거(finger)들 둘 다 내에 형성되고, 이는 P형 핑거들을 대략 1e19 cm-3의 붕소 농도로 설정한다. 한편, 낮은 레벨 붕소 도핑은 N형 핑거들을 제공하기 위하여 대략 1e20 cm-3의 농도로 N형 영역들에 인으로 카운터-도핑(counter-doping)된다. 도 1a 내지 도 1e와 관련하여 설명한 바와 같이, 일 구현예는 P+ 도핑된 규소 층의 영역들을 N형 핑거들 또는 도트들로 변환하기 위하여 섀도 마스킹된 인의 주입으로 이어지는 플라즈마-생성된 P+ 도핑된 규소 층의 초기 형성을 포함할 수 있다. 도펀트를 활성화하고, 이미터 영역을 결정화하고, 가능하게는 태양 전지의 전면 표면을 보호하는 것과 유사한 열 작업이 수행될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 태양 전지의 교호적인 N형 및 P형 이미터 영역들을 제조하는 것을 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법이 개시된다. 도 1a 내지 도 1e는 본 개시내용의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도들을 도시한다. 도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1e에 대응하는 바와 같이 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 나타내는 흐름도(200)이다.
도 1a, 및 흐름도(200)의 대응 작업(202)을 참조하면, 얇은 유전체 층(102)은 태양 전지의 기판(100)의 배면 표면의 일부분 상에 형성된다.
일 실시예에서, 기판(100)은 벌크 단결정 N형 도핑된 규소 기판과 같은 단결정 규소 기판이다. 그러나, 기판(100)이 전체 태양 전지 기판 상에 배치된, 다결정 규소 층과 같은 층일 수 있다는 것이 인식될 것이다. 일 실시예에서, 얇은 유전체 층(102)은 대략 2 나노미터 이하의 두께를 갖는 터널링 산화규소 층이다.
도 1b, 및 흐름도(200)의 대응 작업(204)을 참조하면, 붕소-함유 규소 층(104)은 얇은 유전체 층(102) 상에 형성된다.
일 실시예에서, 붕소 불순물이 규소 층의 형성 시에 규소 층 내로 혼입되는 인시튜 침착 공정에 의해 기판의 일부분 위에 붕소-함유 규소 층을 형성하는 붕소-함유 규소 층(104). 이러한 일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층(104)을 형성하는 것은 붕소-함유 비정질 규소 층을 형성하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 붕소-함유 규소 층(104)을 형성하는 것은 붕소-도핑된 다결정 규소 층을 형성하는 것을 포함한다. 전자의 실시예에서, 붕소-함유 비정질 규소 층은 층 전반에 걸쳐 S-H 공유 결합을 포함하는, 붕소-도핑된 a-Si:H로 표현되는, 플라즈마-강화 화학 증착(PECVD)을 사용하여 형성되는 붕소-함유 수소화된 규소 층이다. 대기압 CVD 또는 저압 CVD와 같은 CVD의 다른 형태들이 또한 적용될 수 있다. 후자의 실시예에서, 붕소-도핑된 다결정 규소 층은 PECVD 공정을 사용하여 형성된다. 다른 실시예들에서, 붕소 불순물이 예컨대, 글로벌 주입 공정(global implant process)에 의해, 규소 층의 형성에 이어서, 규소 층 내로 혼입될 수 있음이 인식될 것이다.
도 1c, 및 흐름도(200)의 대응 작업(206)을 참조하면, 붕소-함유 규소 층(104)의, 제2 영역(108)이 아닌, 제1 영역(106)은 인 이온으로 주입된다.
일 실시예에서, 제1 영역(106)은 인-주입된 영역들(106)의 인 불순물의 농도가 영역(106) 내의 붕소 불순물의 농도보다 적어도 10배인(즉, 적어도 10배 크기), 따라서 비-인-주입된 영역들(non-phosphorous-implanted regions)(108) 내의 붕소 불순물의 농도보다 적어도 10배 큰 붕소-함유 규소 층(104)의 인-주입된 영역들(106)을 제공하기 위해 주입된다. 일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층(104)을 인 이온으로 주입하는 것은, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 후술되는 예시적인 공정 도구류, 섀도 마스크를 통해 주입하는 것을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 주입은 붕소-함유 규소 층(104)으로부터 떨어져 위치되지만 그에 근접하게 위치되는 흑연 섀도 마스크를 통해 수행된다. 다른 특정 실시예에서, 주입은 붕소-함유 규소 층(104) 상에 위치되는 규소 섀도 마스크를 통해 수행된다. 일 실시예에서, 주입은 이온 빔 주입 또는 플라즈마 침지 주입을 사용함으로써 수행된다. 제2 영역들의 일부 잔류 도핑은 예컨대 분산 또는 불완전 도핑을 실제로 발생시킬 수 있음이 인식될 것이다. 그러나, 이러한 잔류 도핑은 제2 영역들(108)을 카운터-도핑하기에 충분하지 않다.
도 1d, 및 흐름도(200)의 대응 작업(208)을 참조하면, 도 1c의 구조물은 N형 다결정 규소 이미터들(112) 및 P형 다결정 규소 이미터들(114)을 제공하기 위해 가열된다(100).
일 실시예에서, 가열은 붕소-함유 규소 층(104)의 제1 및 제2 영역들(106, 108) 각각 내의 불순물들을 활성화하는 데 사용되는 급속 열 어닐링 공정과 같은 어닐링 공정이다. 일 실시예에서, 어닐링은 대략 1 내지 100분 범위의 지속기간 동안 대략 850 내지 1100℃ 범위의 온도에서 수행된다. 일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층(104)은 붕소-함유 비정질 규소 층이며, 가열(110)은 불순물을 활성화하는 것에 부가하여 붕소-함유 비정질 규소 층을 결정화하여 붕소-도핑된 다결정 규소를 형성하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 붕소-함유 규소 층(104)은 붕소-도핑된 다결정 규소 층이며, 가열(110)은 적어도 인-주입된 영역들의 인 불순물을 활성화하여 인-도핑된 영역들을 형성하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 가열 또는 어닐링 동안에 저농도 인 도펀트 구동이 수행된다.
따라서, 제1 다결정 규소 이미터 영역들(112)은 얇은 유전체 층(102)의 제1 부분 상에 형성되고 N형 불순물로 도핑된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역들(114)은 제1 다결정 규소 이미터 영역들(112)에 근접한, 얇은 유전체 층(102)의 제2 부분 상에 형성된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역들(114)은 P형 불순물로 도핑된다. 이러한 일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역들(112) 내의 활성화된 N형 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역들(114) 내의 활성화된 P형 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크고, 이에 따라, 제1 다결정 규소 이미터 영역들(112) 내의 활성화된 P형 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다. 도 1d를 다시 참조하면, 가열(110)은 N형 다결정 규소 이미터들(112) 및 P형 다결정 규소 이미터들(114) 중 인접한 이미터들 사이에 P/N 접합(116)을 형성하는 것을 포함한다.
도 1e, 및 흐름도(200)의 대응 작업(210)을 참조하면, 복수의 전도성 접점 구조물(120/122)의 구조물은 N형 다결정 규소 이미터들(접점 구조물(120)에 대응) 및 P형 다결정 규소 이미터들(접점 구조물(122)에 대응)을 위해 형성된다.
일 실시예에서, 전도성 접점 구조물들(120/122)은 우선 개구들을 갖도록 절연 층(118)을 침착하고 패터닝 한 후 개구들 내에 하나 이상의 전도성 층을 형성함으로써 제조된다. 이러한 일 실시예에서, 개구들은 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 형성된다. 일 실시예에서, 전도성 접점 구조물들(120/122)은 금속을 포함하고, 침착, 리소그래피 및 에칭 방법, 또는 대안적으로, 인쇄나 도금 공정, 또는 대안적으로, 포일 접착 공정에 의해 형성된다.
도 1e를 다시 참조하면, 수광 표면(124), 즉 전도성 접점 구조물들이 그 위에 형성된 표면의 반대측 표면은, 텍스처화된 수광 표면이다. 일 실시예에서, 수산화물계 습식 에칭제는 기판(102)의 전면 표면을 텍스처화하는 데 채용된다. 수광 표면의 텍스처화의 타이밍이 달라질 수 있음이 인식될 것이다. 예를 들어, 텍스처화는 얇은 유전체 층(102)의 형성 전 또는 후에 수행될 수 있지만, 일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층(104)의 형성 전에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 텍스처화된 표면은, 입사광을 산란시켜 태양 전지의 수광 표면들로부터 반사되는 광의 양을 감소시키기 위한 규칙적인 또는 불규칙한 형상의 표면을 갖는 것일 수 있다. 도 1e를 다시 참조하면, 추가 실시예들은, 질화 규소, 규소, 산화규소 또는 산질화규소와 같은, 수광 표면(124) 상의 패시베이션 및/또는 반사 방지 코팅(ARC) 층들(집합적으로 층(126)으로서 도시됨)의 형성을 포함할 수 있다. 패시베이션 및/또는 ARC 층들의 형성의 타이밍이 달라질 수 있음이 인식될 것이다.
이어서, 도 1e를 다시 참조하면, 일 실시예에서, 태양 전지는 수광 표면(124), 및 수광 표면의 반대측에 있는 배면 표면을 갖는 기판(100)을 포함한다. 얇은 유전체 층(102)이 기판(100)의 배면 표면의 일부분 상에 배치된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역(112)은 얇은 유전체 층(102)의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역(114)은 얇은 유전체 층(102)의 제1 부분 상에 배치된 제1 다결정 규소 이미터 영역(112)에 근접한 얇은 유전체 층(102)의 제2 부분 상에 배치된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역(114)은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역(114) 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다. 제1 전도성 접점 구조물(120)은 제1 다결정 규소 이미터 영역(112)에 전기적으로 연결된다. 제2 전도성 접점 구조물(122)은 제2 다결정 규소 이미터 영역(114)에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 태양 전지는 배면 접점 태양 전지이다.
일 실시예에서, 태양 전지는 제1 다결정 규소 이미터 영역(112)과 제2 다결정 규소 이미터 영역(114) 사이의 P/N 접합(116)을 추가로 포함한다. 일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제1 전도형의 불순물은 N형 불순물이고, 제2 다결정 규소 이미터 영역(114) 내의 제2 전도형의 불순물은 P형 불순물이다. 이러한 특정 실시예에서, N형 불순물은 인이고 제1 다결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 대략 1E20 원자/㎤이다. 이 실시예에서, P형 불순물은 붕소이고 제2 다결정 규소 이미터 영역(114) 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도는 대략 1E18 원자/㎤이다.
제조 방법의 특성에 기초하여, 일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역(112)은 제2 전도형의 불순물을 추가로 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역(114) 내의 그리고 제1 다결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 대략 100배 크다. 일 실시예에서, 카운터-도핑된 영역들은, 도핑 특성을 지배하기 위해 제1 포함된 도펀트를 충분히 압도(카운터-도핑)하도록 도핑 농도에서 적어도 10배 크다. 그러나, 이 실시예에서, 카운터-도핑된 영역들은, 카운터-도핑된 영역 대 비카운터-도핑된 영역의 전도성 차이가 태양 전지의 궁극적인 성능 및 효율에 영향을 주지 않도록, 도핑 농도에서 대략 100배 이하로 크다.
다른 양태에서, 간략하게 전술한 바와 같이, 섀도 마스크는 도 1c와 관련하여 설명된 인 주입을 지향시키기 위해 사용된다. 이러한 일 실시예에서, 고정된 흑연 섀도 마스크가 주입을 위해 사용된다. 예로서, 도 3a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 이동 웨이퍼 및 고정된 섀도 마스크를 포함하는 패턴화된 주입을 위한 인라인 플랫폼의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3a의 장치에서 흑연 근접 마스크들을 통한 주입 시퀀스를 도시한다. 도 3a를 참조하면, 인라인 플랫폼(300)은 웨이퍼 투입 영역(302), 주입 소스(implant source)(304)(예컨대, 이온 주입 또는 플라즈마 침지), 및 산출 영역(306)을 포함한다. 고정된 흑연 마스크와 같은 고정된 스텐실 마스크(308)가 기판(310)에 근접하게 그러나 이와 접촉하지 않게 유지되어, 주입된 기판(312)을 제공한다. 다른 실시예에서, 기판(312)에 접촉할 수 있는 규소 섀도 마스크가 주입을 위해 사용될 수 있다.
종합적으로, 소정 재료가 구체적으로 전술되었지만, 일부 재료는 본 개시내용의 실시예의 사상 및 범주 내에 있는 다른 그러한 실시예에서 다른 재료로 용이하게 대체될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, III-V족 재료의 기판과 같은 상이한 재료의 기판이 규소 기판 대신에 사용될 수 있다. 더욱이, N+ 및 P+형 도핑이 구체적으로 기술되어 있는 경우, 고려되는 다른 실시예들이 반대 전도형 유형, 예를 들어 P+ 및 N+형 도핑을 각각 포함한다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 실질적으로 배면 접점 태양 전지 배열이 언급되지만, 본 명세서에 기술된 접근법이 전면 접점 태양 전지에도 또한 적용될 수 있음이 인식될 것이다. 다른 실시예에서, 전술한 소위 트렌치 없는 공정은 궁극적으로 트렌치-접점 태양 전지들을 제조하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 공정 흐름이 우선 구현될 수 있고, 트렌치들은 이미터 영역들 사이에 순차적으로 형성될 수 있다.
따라서, 트렌치 없는 이미터 영역들을 갖는 태양 전지의 제조 방법, 및 생성되는 태양 전지가 기술되었다. 일반적인 표현적 접근으로서, 도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지를 제조하는 다른 방법의 작업들을 나타내는 흐름도(400)이다. 도 4의 흐름도(400)를 참조하면, 태양 전지의 교호적인 N형 및 P형 이미터 영역들을 제조하는 방법은, 작업(402)에서, 기판의 배면 표면의 일부분 상에 얇은 유전체 층을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은, 작업(404)에서, 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 제1 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은, 작업(406)에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 제2 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 반대인 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다.
특정 실시예가 상기에 기술되었지만, 이러한 실시예는 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다 - 단일 실시예만이 특정한 특징에 대해 기술되는 경우에도 -. 본 개시 내용에 제공된 특징부들의 예들은, 달리 언급되지 않는다면, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 상기 설명은, 본 발명의 이익을 갖는 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 그러한 대안예, 수정예 및 등가물을 포함하고자 의도된다.
본 발명의 범주는, 본 명세서에서 다루어지는 문제들 중 어느 문제 또는 모든 문제점들을 완화시키든 그렇지 않든 간에, 본 명세서에 (명백히 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징부 또는 특징부들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 특징부들의 임의의 그러한 조합에 대해, 본 출원(또는 이에 대한 우선권을 주장하는 출원)의 진행 동안에 신규 청구항이 만들어질 수 있다. 특히, 첨부된 청구범위를 참조하여, 종속항으로부터의 특징부가 독립항의 특징부와 조합될 수 있고, 각자의 독립항으로부터의 특징부들은 첨부된 청구범위 내에서 열거된 특정 조합들 내에서만이 아니라 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있다.
일 실시예에서, 태양 전지는 수광 표면 및 배면 표면을 갖는 기판을 포함한다. 얇은 유전체 층이 기판의 배면 표면의 일부분 상에 배치된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치된 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 배치된다. 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑된다. 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다.
일 실시예에서, 태양 전지는 제1 다결정 규소 이미터 영역과 제2 다결정 규소 이미터 영역 사이의 P/N 접합을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물은 N형 불순물이고, 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물은 P형 불순물이다.
일 실시예에서, N형 불순물은 인이고 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 대략 1E20 원자/㎤이며, P형 불순물은 붕소이고 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도는 대략 1E18 원자/㎤이다.
일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역은 제2 전도형의 불순물을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 그리고 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 대략 100배 크다.
일 실시예에서, 태양 전지는 제1 다결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 연결된 제1 전도성 접점 구조물, 및 제2 다결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 연결된 제2 전도성 접점 구조물을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은, 기판의 배면 표면의 일부분 상에 얇은 유전체 층을 형성하는 단계를 포함하고, 기판은 배면 표면의 반대측에 있는 수광 표면을 갖는다. 방법은 또한 얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 제1 전도형의 불순물로 도핑된 제1 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 제2 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑되고, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 크다.
일 실시예에서, 태양 전지의 교호적인 N형 및 P형 이미터 영역들을 제조하는 방법은 인시튜 침착 공정에 의해 기판의 일부분 위에 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 붕소-함유 규소 층의, 제2 영역이 아닌, 제1 영역을 인 이온으로 주입하여 붕소-함유 규소 층의 인-주입된 영역들을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 가열하여 제1 영역 내에 N형 다결정 규소 이미터들을 제공하고 제2 영역 내에 P형 다결정 규소 이미터들을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 전도성 접점 구조물을 형성하는 단계를 포함하며, N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들 각각은 복수의 전도성 접점 구조물 중 하나에 전기적으로 연결된다.
일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계는 붕소-함유 비정질 규소 층을 형성하는 단계를 포함하며, 가열하는 단계는 붕소-함유 비정질 규소 층을 결정화하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계는 붕소-도핑된 다결정 규소 층을 형성하는 단계를 포함하고, 가열하는 단계는 인-주입된 영역들의 인 이온을 활성화하여 인-도핑된 영역들을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 붕소-도핑된 다결정 규소 층을 형성하는 단계는 플라즈마-강화 화학 증착(PECVD) 공정을 사용하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층을 인 이온으로 주입하는 단계는 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계는 붕소-함유 규소 층으로부터 떨어져 위치되지만 그에 근접하게 위치되는 흑연 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계는 붕소-함유 규소 층 상에 위치되는 규소 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 가열하는 단계는 N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들 중 인접한 이미터들 사이에 P/N 접합을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 가열하는 단계는 P형 다결정 규소 이미터들의 총 붕소 도펀트 농도보다 적어도 10배 큰 총 인 도펀트 농도를 포함하는 N형 다결정 규소 이미터들을 제공한다.
일 실시예에서, 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계는 기판 상에 형성된 얇은 산화물 층의 일부분 상에 형성하는 단계를 포함한다.

Claims (20)

  1. 태양 전지로서,
    수광 표면 및 배면 표면을 갖는 기판;
    기판의 배면 표면의 일부분 상에 배치된 얇은 유전체 층;
    얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된 제1 다결정 규소 이미터 영역; 및
    얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 배치된 제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 배치된 제2 다결정 규소 이미터 영역
    을 포함하며, 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑되고, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 큰, 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 다결정 규소 이미터 영역과 제2 다결정 규소 이미터 영역 사이의 P/N 접합을 추가로 포함하는, 태양 전지.
  3. 제1항에 있어서, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물은 N형 불순물이고, 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물은 P형 불순물인, 태양 전지.
  4. 제3항에 있어서, N형 불순물은 인이고 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 대략 1E20 원자/㎤이며, P형 불순물은 붕소이고 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도는 대략 1E18 원자/㎤인, 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서, 제1 다결정 규소 이미터 영역은 제2 전도형의 불순물을 추가로 포함하는, 태양 전지.
  6. 제5항에 있어서, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 그리고 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 대략 100배 큰, 태양 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 다결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 연결된 제1 전도성 접점 구조물(conductive contact structure); 및
    제2 다결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 연결된 제2 전도성 접점 구조물을 추가로 포함하는, 태양 전지.
  8. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    기판의 배면 표면의 일부분 상에 얇은 유전체 층을 형성하는 단계 - 기판은 배면 표면의 반대측에 있는 수광 표면을 가짐 -;
    얇은 유전체 층의 제1 부분 상에 제1 전도형의 불순물로 도핑된 제1 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계; 및
    제1 다결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체 층의 제2 부분 상에 제2 다결정 규소 이미터 영역을 형성하는 단계
    를 포함하며, 제2 다결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑되고, 제1 다결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 다결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배 큰, 방법.
  9. 제8항의 방법에 따라 제조되는 태양 전지.
  10. 태양 전지의 교호적인 N형 및 P형 이미터 영역들을 제조하는 방법으로서,
    인시튜 침착 공정(in situ deposition process)에 의해 기판의 일부분 위에 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계;
    붕소-함유 규소 층의, 제2 영역들이 아닌, 제1 영역들을 인 이온으로 주입하여 붕소-함유 규소 층의 인-주입된 영역들을 제공하는 단계;
    가열하여 제1 영역들 내에 N형 다결정 규소 이미터들을 제공하고 제2 영역들 내에 P형 다결정 규소 이미터들을 제공하는 단계; 및
    복수의 전도성 접점 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하며, N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들 각각은 복수의 전도성 접점 구조물 중 하나에 전기적으로 연결되는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계는 붕소-함유 비정질 규소 층을 형성하는 단계를 포함하며, 가열하는 단계는 붕소-함유 비정질 규소 층을 결정화하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계는 붕소-도핑된 다결정 규소 층을 형성하는 단계를 포함하고, 가열하는 단계는 인-주입된 영역들의 인 이온을 활성화하여 인-도핑된 영역들을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 붕소-도핑된 다결정 규소 층을 형성하는 단계는 플라즈마-강화 화학 증착(PECVD) 공정을 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제10항에 있어서, 붕소-함유 규소 층을 인 이온으로 주입하는 단계는 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계는 붕소-함유 규소 층으로부터 떨어져 위치되지만 그에 근접하게 위치되는 흑연 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계는 붕소-함유 규소 층 상에 위치되는 규소 섀도 마스크를 통해 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제10항에 있어서, 가열하는 단계는 N형 다결정 규소 이미터들 및 P형 다결정 규소 이미터들 중 인접한 이미터들 사이에 P/N 접합을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제10항에 있어서, 가열하는 단계는 P형 다결정 규소 이미터들의 총 붕소 도펀트 농도보다 적어도 10배 큰 총 인 도펀트 농도를 포함하는 N형 다결정 규소 이미터들을 제공하는, 방법.
  19. 제10항에 있어서, 붕소-함유 규소 층을 형성하는 단계는 기판 상에 형성된 얇은 산화물 층의 일부분 상에 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제10항의 방법에 따라 제조되는 태양 전지.
KR1020167029442A 2014-03-27 2015-03-24 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지 KR20160137595A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237015535A KR102682616B1 (ko) 2014-03-27 2015-03-24 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/227,965 US20150280043A1 (en) 2014-03-27 2014-03-27 Solar cell with trench-free emitter regions
US14/227,965 2014-03-27
PCT/US2015/022333 WO2015148570A1 (en) 2014-03-27 2015-03-24 Solar cell with trench-free emitter regions

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237015535A Division KR102682616B1 (ko) 2014-03-27 2015-03-24 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160137595A true KR20160137595A (ko) 2016-11-30

Family

ID=54191561

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167029442A KR20160137595A (ko) 2014-03-27 2015-03-24 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지
KR1020237015535A KR102682616B1 (ko) 2014-03-27 2015-03-24 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237015535A KR102682616B1 (ko) 2014-03-27 2015-03-24 트렌치 없는 이미터 영역을 갖는 태양 전지

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20150280043A1 (ko)
EP (1) EP3123527B1 (ko)
JP (2) JP2017511593A (ko)
KR (2) KR20160137595A (ko)
CN (2) CN110246910A (ko)
AU (3) AU2015236205A1 (ko)
ES (1) ES2920425T3 (ko)
MX (1) MX2016011536A (ko)
MY (1) MY192045A (ko)
PH (1) PH12016501667A1 (ko)
SG (1) SG11201608033RA (ko)
TW (1) TWI667798B (ko)
WO (1) WO2015148570A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11038069B2 (en) * 2016-11-25 2021-06-15 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappeliik onderzoek TNO Photovoltaic cell with passivating contact

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150349180A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 David D. Smith Relative dopant concentration levels in solar cells
US9559236B2 (en) * 2014-09-24 2017-01-31 Sunpower Corporation Solar cell fabricated by simplified deposition process
NL2016382B1 (en) * 2016-03-07 2017-09-19 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for manufacturing a solar cell with doped polysilicon surface areas
JP2018046177A (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 株式会社アルバック 太陽電池の製造方法
CN110199376A (zh) * 2016-12-06 2019-09-03 澳大利亚国立大学 太阳能电池制造
WO2021119092A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 Pacific Integrated Energy, Inc. Thin-film crystalline silicon solar cell using a nanoimprinted photonic-plasmonic back-reflector structure
CN111952417A (zh) * 2020-08-24 2020-11-17 晶科绿能(上海)管理有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN114765224B (zh) * 2020-12-30 2024-09-27 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 背接触电池及其制备方法
CN113140656B (zh) * 2021-04-26 2023-04-04 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种太阳能电池和硅薄膜的制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1607931B1 (en) * 2003-03-26 2014-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Device substrate and light-emitting device
US7554031B2 (en) * 2005-03-03 2009-06-30 Sunpower Corporation Preventing harmful polarization of solar cells
US20090266396A1 (en) * 2005-03-29 2009-10-29 Kyocera Corporation Polycrystalline Silicon Substrate, Method for Producing Same, Polycrystalline Silicon Ingot, Photoelectric Converter and Photoelectric Conversion Module
US7468485B1 (en) * 2005-08-11 2008-12-23 Sunpower Corporation Back side contact solar cell with doped polysilicon regions
US7718888B2 (en) * 2005-12-30 2010-05-18 Sunpower Corporation Solar cell having polymer heterojunction contacts
JP4630294B2 (ja) * 2007-01-29 2011-02-09 シャープ株式会社 光電変換装置及びその製造方法
US8198528B2 (en) * 2007-12-14 2012-06-12 Sunpower Corporation Anti-reflective coating with high optical absorption layer for backside contact solar cells
KR101000064B1 (ko) * 2007-12-18 2010-12-10 엘지전자 주식회사 이종접합 태양전지 및 그 제조방법
US20090227095A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Nicholas Bateman Counterdoping for solar cells
US8461032B2 (en) * 2008-03-05 2013-06-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Use of dopants with different diffusivities for solar cell manufacture
US7851698B2 (en) * 2008-06-12 2010-12-14 Sunpower Corporation Trench process and structure for backside contact solar cells with polysilicon doped regions
US7951696B2 (en) * 2008-09-30 2011-05-31 Honeywell International Inc. Methods for simultaneously forming N-type and P-type doped regions using non-contact printing processes
US8465909B2 (en) * 2009-11-04 2013-06-18 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Self-aligned masking for solar cell manufacture
US8735234B2 (en) * 2010-02-18 2014-05-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Self-aligned ion implantation for IBC solar cells
US20120073650A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 David Smith Method of fabricating an emitter region of a solar cell
US8492253B2 (en) * 2010-12-02 2013-07-23 Sunpower Corporation Method of forming contacts for a back-contact solar cell
JP5879538B2 (ja) * 2011-03-25 2016-03-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光電変換装置及びその製造方法
US8802486B2 (en) * 2011-04-25 2014-08-12 Sunpower Corporation Method of forming emitters for a back-contact solar cell
US8658458B2 (en) * 2011-06-15 2014-02-25 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Patterned doping for polysilicon emitter solar cells
US9190548B2 (en) * 2011-10-11 2015-11-17 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method of creating two dimensional doping patterns in solar cells
US9412895B2 (en) * 2012-04-04 2016-08-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of manufacturing photoelectric device
US8993373B2 (en) * 2012-05-04 2015-03-31 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Doping pattern for point contact solar cells
KR101879781B1 (ko) * 2012-05-11 2018-08-16 엘지전자 주식회사 태양 전지, 불순물층의 형성 방법 및 태양 전지의 제조 방법
CN102800716B (zh) * 2012-07-09 2015-06-17 友达光电股份有限公司 太阳能电池及其制作方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11038069B2 (en) * 2016-11-25 2021-06-15 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappeliik onderzoek TNO Photovoltaic cell with passivating contact

Also Published As

Publication number Publication date
CN110246910A (zh) 2019-09-17
AU2021225181A1 (en) 2021-09-30
JP2021185625A (ja) 2021-12-09
AU2021225181B2 (en) 2023-08-31
WO2015148570A1 (en) 2015-10-01
PH12016501667A1 (en) 2016-11-07
CN105981182B (zh) 2019-04-19
EP3123527A1 (en) 2017-02-01
KR102682616B1 (ko) 2024-07-05
US20150280043A1 (en) 2015-10-01
JP2017511593A (ja) 2017-04-20
MX2016011536A (es) 2016-11-29
CN105981182A (zh) 2016-09-28
ES2920425T3 (es) 2022-08-03
SG11201608033RA (en) 2016-10-28
EP3123527A4 (en) 2017-04-05
EP3123527B1 (en) 2022-05-11
AU2015236205A1 (en) 2016-06-16
AU2019283942A1 (en) 2020-01-23
TW201603296A (zh) 2016-01-16
KR20230069256A (ko) 2023-05-18
TWI667798B (zh) 2019-08-01
MY192045A (en) 2022-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021225181B2 (en) Solar cell with trench-free emitter regions
KR102397342B1 (ko) 차별화된 p형 및 n형 영역 아키텍처를 갖는 태양 전지 이미터 영역 제조
JP2017504950A (ja) イオン注入を使用した太陽電池エミッタ領域製造
JP6690859B2 (ja) 太陽電池内の相対的ドーパント濃度レベル
WO2016160378A1 (en) Solar cell emitter region fabrication with differentiated p-type and n-type architectures and incorporating a multi-purpose passivation and contact layer
US20220199842A1 (en) Solar cell emitter region fabrication using self-aligned implant and cap
KR20170132224A (ko) 블리스터 없는 태양 전지용 다결정 규소
US20160284917A1 (en) Passivation Layer for Solar Cells
KR20190050852A (ko) 차별화된 p형 및 n형 영역 아키텍처를 갖는 태양 전지
US20190051769A1 (en) Passivation of light-receiving surfaces of solar cells
KR102487510B1 (ko) 간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지
KR20180034091A (ko) 실리콘 태양 전지 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
A107 Divisional application of patent