KR20170090082A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반도체 기판; 반도체 기판의 전면 또는 후면에 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부; 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극; 및 반도체 기판의 후면에 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제2 전극은 금속 포일로 형성되고, 금속 포일로 형성된 제2 전극과 반도체 기판의 후면과의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법의 일례는 전면 또는 후면에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부가 구비된 반도체 기판을 준비하는 단계; 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 및 금속 포일로 반도체 기판의 후면에 연결되는 제2 전극을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시키는 제2 전극 형성 단계;를 포함한다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반도체 기판; 반도체 기판의 전면에 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부; 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극; 및 반도체 기판의 후면에 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제2 전극은 금속 포일로 형성되고, 금속 포일로 형성된 제2 전극과 반도체 기판의 후면과의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성된다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제2 전극은 금속 포일이 반도체 기판의 후면에 접속되는 컨텍부(contact portion)와 금속 포일이 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어, 반도체 기판과의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 비컨텍부(non-contact portion)를 포함할 수 있다.
이때, 금속 포일로 형성된 제2 전극의 컨텍부는 반도체 기판의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속할 수 있다.
아울러, 금속 포일로 형성된 제2 전극은 Ag, Al, Au, W, Mo, Ni, Pt, Cu, Ti, Cr, Fe 중 적어도 하나의 재질로 형성되거나, 이들의 합금(alloy) 재료로 형성될 수 있다.
여기서, 비컨텍부의 두께는 20um ~ 30um 사이이고, 컨텍부는 비컨텍부보다 반도체 기판 방향으로 함몰될 수 있다.
또한, 반도체 기판과 금속 포일로 형성된 제2 전극 사이에는 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부가 더 포함되고, 컨텍부는 제2 반도체부와 접속되고, 비컨텍부는 제2 반도체부로부터 이격되어 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다.
여기서, 제2 반도체부에서 컨텍부가 접속된 부분의 불순물의 도핑 농도는 제2 반도체부에서 컨텍부가 접속되지 않은 부분의 불순물 도핑 농도보다 높을 수 있다.
또한, 제2 반도체부와 금속 포일로 형성된 제2 전극 사이에는 반도체 기판과 전체적으로 접속되는 금속 전극층이 더 포함되고, 컨텍부는 금속 전극층과 접속되고, 비컨텍부는 금속 전극층으로부터 이격되어 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다.
또는, 제2 반도체부와 금속 포일로 형성된 제2 전극 사이에는 유전체 재질의 후면 패시베이션층이 더 포함되고, 컨텍부는 후면 패시베이션층을 관통하여 제2 반도체부와 접속되고, 비컨텍부는 후면 패시베이션층으로부터 이격되어 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다. 이때, 컨텍부와 제2 반도체부 사이에는 후면 패시베이션층을 관통하는 도전성 컨텍 전극이 더 위치할 수 있다.
또한, 반도체 기판은 결정질 실리콘 재질로 형성되고, 제2 반도체부는 비정질 실리콘 재질로 형성되고, 비정질 실리콘 재질로 형성된 제2 반도체부의 후면에는 투명 전극층이 위치하고, 컨텍부는 투명 전극과 접속되고, 비컨텍부는 투명 전극층으로부터 이격되어 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다.
여기서, 컨텍부와 투명 전극층 사이에는 도전성 컨텍 전극이 더 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지의 다른 일례는 반도체 기판; 반도체 기판의 후면에 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부; 반도체 기판의 후면에 위치하며, 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부; 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극; 및 제2 반도체부에 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 제1 반도체부 또는 제2 반도체부 각각을 덮는 금속 포일로 형성되며, 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극과 제1, 2 반도체부와의 사이에는 에어 갭(air gap)이 형성된다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제1 전극은 제1 반도체부의 후면에 접속되는 제1 컨텍부와 제1 반도체부로부터 이격되어 제1 반도체부와의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 제1 비컨텍부를 포함하고, 금속 포일로 형성된 제2 전극은 제2 반도체부의 후면에 접속되는 제2 컨텍부와 제2 반도체부로부터 이격되어 제2 반도체부와의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 제2 비컨텍부를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 컨텍부는 제1 반도체부의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속하고, 제2 컨텍부는 제2 반도체부의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속할 수 있다.
또한, 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극은 Ag, Al, Au, W, Mo, Ni, Pt, Cu, Ti, Cr, Fe 중 적어도 하나의 재질로 형성되거나, 이들의 합금(alloy) 재료로 형성될 수 있다.
아울러, 제1, 2 비컨텍부 각각의 두께는 20um ~ 30um 사이이고, 제1, 2 컨텍부 각각은 제1, 2 비컨텍부 각각보다 반도체 기판 방향으로 함몰될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 제조 방법은 전면 또는 후면에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부가 구비된 반도체 기판을 준비하는 단계; 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 및 금속 포일로 반도체 기판의 후면에 연결되는 제2 전극을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시키는 제2 전극 형성 단계;를 포함한다.
여기서, 제2 전극 형성 단계에 의해 금속 포일로 형성되는 제2 전극은 금속 포일이 반도체 기판의 후면에 접속되는 컨텍부(contact portion)와 금속 포일이 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어, 반도체 기판과의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 비컨텍부(non-contact portion)를 구비할 수 있다.
일례로, 반도체 기판은 후면에 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부가 더 포함하고, 제2 전극 형성 단계는 금속 포일로 제2 반도체부에 연결된 제2 전극을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시킬 수 있다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제2 전극의 컨텍부는 반도체 기판의 후면에 형성된 제2 반도체부와 접속되고, 비컨텍부는 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 전극 형성 단계에서 금속 포일의 전체 영역 중 컨텍부를 열처리하여 반도체 기판의 후면에 접속시킬 수 있다.
여기의 제2 전극 형성 단계에서 열처리 하는 방법은 레이저 조사, 적외선(IR) 조사, 핫 에어(Hot air) 또는 핫 프루브(Hot probe) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일례로, 제2 전극 형성 단계에서 열처리 하는 방법은 레이저 조사이고, 레이저의 강도(intensity)는 6mJ/㎠ ~ 500mJ/㎠ 사이일 수 있다.
또한, 제1 반도체부는 반도체 기판의 후면에 제1 방향으로 길게 위치하고, 제2 반도체부는 반도체 기판의 후면에 제1 반도체부와 이격되어 제1 방향으로 길게 위치하고, 제1 전극을 형성하는 단계는 금속 포일로 제1 반도체부에 연결된 제1 전극을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시킬 수 있다.
이에 따라, 금속 포일로 형성된 제1 전극은 제1 반도체부의 후면에 접속되는 제1 컨텍부와 제1 반도체부로부터 이격되어 제1 반도체부와의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 제1 비컨텍부를 포함하고, 금속 포일로 형성된 제2 전극은 제2 반도체부의 후면에 접속되는 제2 컨텍부와 제2 반도체부로부터 이격되어 제2 반도체부와의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 제2 비컨텍부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 및 그 제조 방법은 금속 포일을 이용하여 전극을 형성하되, 금속 포일과 반도체 기판 사이에 에어 갭이 형성되도록 함으로써, 반도체 기판의 후면 반사율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전극 형성 방법을 간소화하여 태양 전지 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 태양 전지의 후면 패턴을 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 7 내지 도 9b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명에 따른 태양 전지가 적용된 모듈 단면의 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 11 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면일 수 있다.
아울러, 이하의 설명에서, 서로 다른 두 구성 요소의 길이나 폭이 동일하다는 의미는 10%의 오차 범위 이내에서 서로 동일한 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 태양 전지의 후면 패턴을 도시한 것이고, 도 3은 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110), 제1 반도체부(120), 반사 방지막(130), 제1 전극(140), 제2 반도체부(170) 및 제2 전극(150)을 구비할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130) 및 제2 반도체부(170)는 생략될 수도 있으나, 구비된 경우, 태양 전지의 효율이 더 향상되므로, 구비된 경우를 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제 1 도전성 타입 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 중 적어도 어느 하나의 결정질 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 일례로, 반도체 기판(110)은 단결정 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)에 함유된 제 1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물은 n형 또는 p형 도전성 타입 중 어느 하나일 수 있다.
반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 반도체 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑될 수 있다.
이하에서는 이와 같은 반도체 기판(110)의 함유된 불순물이 제2 도전성 타입의 불순물이고, n형인 경우를 일례로 설명한다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 반도체 기판(110)의 전면에 복수의 요철면을 가질 수 있다. 이로 인해 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 제1 반도체부(120) 역시 요철면을 가질 수 있다.
이로 인해, 반도체 기판(110)의 전면에서 반사되는 빛의 양이 감소하여 반도체 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가할 수 있다.
제1 반도체부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 입사면인 전면에 전체적으로 형성될 수 있으며, 구체적으로, 제1 반도체부(120)는 결정질 실리콘 재질의 반도체 기판(110)의 전면에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)에 함유된 제2 도전성 타입의 불순물이 n형인 경우, 제1 반도체부(120)에 도핑된 제1 도전성 타입의 불순물은 p형일 수 있고, 이에 따라 제1 반도체부(120)는 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성할 수 있다.
이와 같은 반도체 기판(110)에 입사된 빛은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동할 수 있다. 따라서, 분리된 정공은 제1 반도체부(120)로 이동할 수 있고, 전자는 반도체 기판(110)의 후면 쪽으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)에 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되고, 제1 반도체부(120)에 반도체 기판(110)에 도핑된 제2 도전성 타입의 불순물과 반대인 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 경우, 제1 반도체부(120)는 에미터부로서 역할을 수행할 수 있다.
반사 방지막(130)은 반도체 기판(110)의 입사면 쪽에 위치하되, 제1 반도체부(120) 위에 위치할 수 있다.
이와 같은 반사 방지막(130)은 알루미늄 산화막(AlOx), 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 수소화된 실리콘 산화막(SiOx:H), 수소화된 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H), 및 수소화된 비정질실리콘(a-Si:H) 중 적어도 어느 하나가 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 반사 방지막(130)의 패시베이션 기능을 보다 강화할 수 있어 태양 전지의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
제1 전극(140)은 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 기판(110)의 전면 위에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 각각이 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 위치할 수 있다.
이때, 복수의 제1 전극(140)은 반사 방지막(130)을 뚫고 제1 반도체부(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 제1 전극(140)은 제1 반도체부(120) 쪽으로 이동하는 캐리어를 수집할 수 있다.
제2 반도체부(170)는 반도체 기판(110) 입사면의 반대면인 후면에 위치할 수 있으며, 구체적으로 제2 반도체부(170)는 결정질 실리콘 재질의 반도체 기판(110)의 후면에 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
여기서, 전술한 바와 같이, 반도체 기판(110)에 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑된 경우, 제2 반도체부(170)에 도핑되는 제2 도전성 타입의 불순물 도핑 농도는 반도체 기판(110)에 도핑되는 제2 도전성 타입의 불순물 도핑 농도보다 높을 수 있으며, 이와 같은 경우, 제2 반도체부(170)는 후면 전계부로서 역할을 수행할 수 있다.
더불어, 후면 전계부로서 역할을 수행하는 제2 반도체부(170)는 반도체 기판(110)의 후면에 전체적으로 형성되되, 제2 전극(150)이 접속되는 부분의 불순물 도핑 농도는 제2 전극(150)이 접속되지 않은 부분의 불순물 도핑 농도보다 높을 수 있다.
일례로, 제2 반도체부(170)에서 제2 전극(150)이 접속되지 않는 부분(171)의 제2 도전성 타입의 불순물 도핑 농도가 n+이라면, 제2 전극(150)이 접속된 부분(172)의 제2 도전성 타입의 불순물 도핑 농도는 n++일 수 있다.
이러한 반도체 기판(110)과 제2 반도체부(170)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 전자의 이동 방향인 제2 반도체부(170) 쪽으로 정공의 이동을 방해하는 반면, 제2 반도체부(170) 쪽으로의 전자의 이동을 용이하게 할 수 있다.
따라서, 반도체 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 캐리어의 양을 감소시키고, 제2 전극(150) 방향으로 원하는 캐리어의 이동을 가속화시켜, 이동량을 증가시킬 수 있다.
제2 전극(150)은 반도체 기판(110)의 후면에 전기적으로 연결되어, 제2 반도체부(170)쪽으로부터 이동하는 캐리어를 수집할 수 있다.
이때, 제2 전극(150)은 반도체 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 도핑된 제2 반도체부(170)와 접촉하고 있어, 반도체 기판(110)으로부터 제2 전극(150)으로의 전하 전송 효율이 향상될 수 있다.
이와 같은 태양 전지의 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)에는 도선이 연결될 수 있으며, 도선을 통해 복수의 태양 전지가 서로 전기적으로 연결되거나, 외부의 회로 장치에 연결되어, 태양 전지로부터 발생되는 전력이 사용될 수 있다.
지금까지는 반도체 기판(110)에 제2 도전성 타입의 불순물로서 n타입 불순물이 도핑되고, 제1 반도체부(120)에 제1 도전성 타입의 불순물로 p타입 불순물이 도핑되어 에미터부로서 역할을 수행하고, 제2 반도체부(170)에 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 후면 전계부로서 역할을 수행하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게 제2 도전성 타입의 불순물이 p형이고, 제1 도전성 타입의 불순물이 n형인 경우도 가능하다.
또한, 전술한 제1 실시예와 다르게, 반도체 기판(110) 및 제1 반도체부(120)에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되고, 제2 반도체부(170)에 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 것도 가능하다. 이와 같은 경우, 반도체 기판(110)의 전면에 위치한 제1 반도체부(120)는 전면 전계부로서 역할을 수행할 수 있으며, 반도체 기판(110)의 후면에 위치한 제2 반도체부(170)가 에미터부로서 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 경우에는 반도체 기판(110)의 후면에 위치한 제2 반도체부(170)가 반도체 기판(110)과 p-n접합을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양 전지에서는 제2 전극(150)은 금속 포일로 형성되고, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 반도체 기판(110)의 후면과의 사이에 에어 갭(air gap, 300)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 태양 전지에서 제2 전극(150)은 박막의 금속 포일로 형성될 수 있다. 이와 같이 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 가장자리를 제외한 후면을 전체적으로 덮을 수 있다.
이때, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 일부분(150a)은 접속되고 일부분(150b)은 이격되어, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 반도체 기판(110)의 후면과의 사이에 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
여기서, 에어 갭(300)은 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 반도체 기판(110)의 후면 사이의 이격된 공간에 공기로 채워진 공간을 의미한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 제2 전극(150)을 금속 포일로 형성하되, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 반도체 기판(110)의 후면과의 사이에 에어 갭(300)을 형성함으로써, 반도체 기판(110)을 투과한 장파장 대역의 빛을 보다 확실하게 반도체 기판(110) 방향으로 재입사 시킬 수 있어, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 반도체 기판(110)의 후면에 반사율을 향상시키기 위해, 3.4의 굴절률을 갖는 실리콘 재질의 반도체 기판(110)보다 낮은 굴절률을 갖는 후면 반사층을 위치시키는 경우가 있는데, 이와 같은 경우, SiOx나 SiNx와 같은 재질의 후면 반사층의 굴절률은 1.45 ~ 2.0 정도되어, 장파장 대역의 빛을 비교적 잘 반사시켜, 반도체 기판(110)의 재흡수율을 보다 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 경우, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 제2 전극(150)을 금속 포일로 형성하고, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 반도체 기판(110)의 후면과의 사이에 이상적인 굴절률 1.0을 갖는 공기가 채워진 에어 갭(300)이 형성되도록 하여, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)에서의 반사를 극대화시켜, 반도체 기판(110)으로 재입사되는 장파장 대역의 빛을 극대화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 반도체 기판(110)의 후면에 SiOx나 SiNx와 같은 재질의 후면 반사층을 구비하는 태양 전지에 비하여, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
더불어, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 제2 전극(150)을 금속 포일로 형성할 경우 태양 전지 제조 공정이 보다 단순화될 수 있다. 즉, 종래에는 제2 전극(150)을 형성하기 위하여, 반도체 기판(110)의 후면에 전극 패이스트를 프린팅하여 도포하고, 건조 및 소성하거나, 도금과 같은 고비용 공정이 필요 했으나, 본 발명의 경우, 금속 포일을 반도체 기판(110)의 후면에 배치한 상태에서 국부적으로 열처리하여 제2 전극(150)을 간단히 형성할 수 있어, 태양 전지 제조 비용을 훨씬 절감할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 제2 전극(150)은 금속 포일을 반도체 기판(110)의 후면에 배치한 상태에서 금속 포일의 국부적인 영역에, 레이저 조사, 적외선(IR) 조사, 핫 에어(Hot air), 핫 프루브(Hot probe)와 같은 열처리를 가하여, 금속 포일을 반도체 기판(110)의 후면에 접속시킴으로써 형성될 수 있다. 이때, 금속 포일 중에서 열처리가 가해지지 않은 영역은 반도체 기판(110)과 이격되어 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이와 같이 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 컨텍부(contact portion, 150a)와 비컨텍부(non-contact portion, 150b)를 구비할 수 있다.
여기서, 컨텍부(150a)는 금속 포일이 반도체 기판(110)의 후면에 접속되는 부분을 의미하고, 비컨텍부(150b)는 금속 포일이 반도체 기판(110)의 후면으로부터 이격되어, 반도체 기판(110)과의 사이에 에어 갭(300)을 형성하는 부분을 의미한다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 컨텍부(150a)는 반도체 기판(110)의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속할 수 있다. 도 2에서는 컨텍부(150a)가 반도체 기판(110)의 후면에 점 접속한 경우를 일례로 도시하였다.
더불어, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 금속 포일의 가장 자리 영역에서 반도체 기판(110)에 접속되는 외곽 컨텍부(150c)를 더 구비할 수 있다.
이와 같은 외곽 컨텍부(150c)는 태양 전지 모듈 형성시 모듈의 충격 완화를 위한 에바(EVA)와 같은 재질이 라미네이션 공정 중에 반도체 기판(110)과 금속 포일 사이의 에어 갭(300)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 Ag, Al, Au, W, Mo, Ni, Pt, Cu, Ti, Cr, Fe 중 적어도 하나의 재질로 형성되거나, 이들의 합금(alloy) 재료로 형성될 수 있으며, 비컨텍부(150b)의 두께(T150b)는 20um ~ 30um 사이일 수 있다.
아울러, 에어 갭(300)의 최대 두께(T300)는 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 요철의 높이보다 작거나 크게 형성될 수 있으며, 일례로, 1um ~ 100um 사이로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 3um ~ 5um 사이로 형성될 수 있다.
또한, 컨텍부(150a)는 비컨텍부(150b)보다 반도체 기판(110) 방향으로 함몰될 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 후면 영역 중에서 컨텍부(150a)가 위치한 부분은 금속 포일에 대한 국부적인 열처리의 영향으로 인하여, 비컨텍부(150b)가 위치한 부분보다 반도체 기판(110) 방향으로 함몰될 수 있다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)에서 비컨텍부(150b)보다 함몰되는 컨텍부(150a)의 형상은 일례로, 가장 자리로부터 중심으로 갈수록 함몰되는 분화구(crater) 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 컨텍부(150a)의 외곽 테두리 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 원형 형태를 가질 수 있다. 그러나, 이와 다르게 컨텍부(150a)가 반도체 기판(110)의 후면에 선 접속하는 경우, 컨텍부(150a)는 어느 한 방향으로 길게 뻗어 있는 함몰된 그루브(groove) 형상을 가질 수 있다.
여기서, 컨텍부(150a)의 함몰되는 깊이(Td)는 15um ~ 50um 사이로 형성될 수 있으며, 컨텍부(150a)의 함몰되는 폭(Tw)은 30um ~ 100um 사이로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)과 금속 포일로 형성된 제2 전극(150) 사이에는 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부(170)가 위치하는 경우, 컨텍부(150a)는 제2 반도체부(170)와 접속되고, 비컨텍부(150b)는 제2 반도체부(170)로부터 이격되어 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이때, 제2 반도체부(170)에서 컨텍부(150a)가 접속된 부분(172)의 불순물의 도핑 농도는 제2 반도체부(170)에서 컨텍부(150a)가 접속되지 않은 부분(171)의 불순물 도핑 농도보다 높을 수 있다.
이와 같은 제2 반도체부(170)에서 불순물의 도핑 농도가 상대적으로 낮은 저농도 도핑부(171)는 반도체 기판(110)의 후면에 전체적으로 제2 도전성 타입의 불순물을 확산하여 형성할 수 있고, 제2 반도체부(170)에서 불순물의 도핑 농도가 상대적으로 높은 고농도 도핑부(172)는 일례로, 알루미늄(Al)이 포함된 금속 포일을 국부적인 열처리로 제2 반도체부(170)에 접속시킬 때, 제2 반도체부(170) 내부로 금속 포일에 함유된 알루미늄(Al)이 확산되어 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 1 및 3에 도시된 바와 같이, 제2 반도체부(170)에서 고농도 도핑부(172)의 두께는 저농도 도핑부(171)의 두께보다 상대적으로 더 클 수 있다.
지금까지는 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)이 제2 반도체부(170)에 직접 접촉되는 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게, 제2 반도체부(170)와 제2 전극(150) 사이에 별도의 전극층이 구비된 구조에도 본 발명이 적용될 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 4에서는 앞선 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지는 도 1 내지 도 3과 다르게 반도체 기판(110)의 후면에 저농도 도핑부로만 형성되는 제2 반도체부(170)를 구비할 수 있으며, 제2 반도체부(170)의 후면에 전체적으로 접속되는 금속 전극층(151)이 더 구비될 수 있다. 이와 같은 경우에도, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)이 금속 전극층(151)의 후면에 위치할 수 있다.
여기서, 금속 전극층(151)은 금속 패이스트를 제2 반도체부(170)의 후면에 도포한 후 건조 및 소성하여 형성시킬 수 있으며, 이에 따라, 금속 전극층(151)은 제2 반도체부(170)의 후면에 전체적으로 접속되어 형성될 수 있다.
아울러, 이와 같은 금속 전극층(151)은 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 동일한 재질이 포함될 수 있다.
이때, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 일부분인 컨텍부(150a)는 금속 전극층(151)과 접속되고, 나머지 부분인 비컨텍부(150b)는 금속 전극층(151)으로부터 이격되어, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 금속 전극층(151) 사이에 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(110)의 후면에 반도체 기판(110)과 전체적으로 접속되는 금속 전극층(151)이 구비된 경우에도, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)을 구비함으로써, 반도체 기판(110)의 후면 반사율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 기판(110)의 후면에 금속 전극층(151) 이외에도 다른 기능성층이 구비된 경우에도 적용될 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b에서는 앞선 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 반도체부(170)의 후면에는 유전체 재질의 후면 패시베이션층(190)이 더 포함될 수 있고, 도전성 컨텍 전극(152)이 후면 패시베이션층(190)을 관통하여 위치할 수 있다.
여기서, 후면 패시베이션층(190)은 SiOx, SiNx, SiOxNy 또는 AlOx 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있으며, 30nm ~ 70nm 사이의 두께로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제2 반도체부(170)와 금속 포일로 형성된 제2 전극(150) 사이에 후면 패시베이션층(190)이 더 포함되는 경우, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 컨텍부(150a)는 후면 패시베이션층(190)을 관통하는 컨텍 전극(152)을 통해 제2 반도체부(170)와 접속될 수 있다.
아울러, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 비컨텍부(150b)는 후면 패시베이션층(190)으로부터 이격되어, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 후면 패시베이션층(190) 사이에 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 반도체 기판(110)의 후면에 후면 패시베이션층(190)이 위치한 경우에도 적용될 수 있으며, 이와 같은 경우, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)이 후면 반사를 유도하는 후면 반사층의 기능을 대체하여 수행할 수 있어, 태양 전지의 효율이 보다 향상될 수 있으며, 제조 비용이 보다 절감될 수 있다.
그러나, 반드시 후면 반사층이 제거된 경우에만 본 발명이 적용되는 것은 아니며, 도 5b에 도시된 바와 같이, 후면 패시베이션층(190)의 후면에 후면 반사층(192)이 구비된 경우에도 본 발명은 적용이 가능하다.
즉, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 반도체부(170)의 후면에 후면 패시베이션층(190)과 후면 반사층(192)이 순차적으로 구비된 경우에도, 컨텍 전극(152)이 후면 패시베이션층(190)과 후면 반사층(192)을 관통하여 제2 반도체부(170)에 접속된 상태에서, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 컨텍부(150a)가 컨텍 전극(152)을 통해 제2 반도체부(170)와 접속될 수 있고, 비컨텍부(150b)는 후면 반사층(192)으로부터 이격되어, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 후면 반사층(192) 사이에 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 후면 반사층(192)과 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)이 함께 구비되므로, 태양 전지의 후면 반사율을 더욱 향상될 수 있다.
더불어, 여기서, 후면 반사층(192)은 SiOx, SiNx, SiOxNy 또는 SiC 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있으며, 후면 반사층(192)의 두께는 후면 패시베이션층(190)의 두께보다 크게 형성되되, 50nm ~ 200nm 사이의 두께로 형성될 수 있다.
지금까지는 본 발명의 실시예에서는 제1, 2 반도체부가 결정질 실리콘 재질의 반도체 기판(110)에 제1, 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성된 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 본 발명은 결정질 실리콘 재질의 반도체 기판(110)에 비정질 실리콘 재질의 제1, 2 반도체부가 증착되는 이종 접합 구조를 갖는 태양 전지에서도 적용될 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에서는 앞선 도 1 내지 도 5b에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110)의 전면에 제1 반도체부(120), 후면에 제2 반도체부(170)를 구비하되, 반도체 기판(110)은 결정질 실리콘 재질로 형성되고, 제1, 2 반도체부(120, 170)는 비정질 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
아울러, 제1 반도체부(120)에는 연결되는 제1 전극(140)은 제1 투명 전극층(141)과 그리드 전극(142)을 포함할 수 있으며, 제1 투명 전극층(141)은 제1 반도체부(120)의 전면에 전체적으로 위치하며 투명 도전성 산화막(Transparent Conductive Oxide, TCO)으로 형성될 수 있으며, 그리드 전극(142)은 제1 투명 전극층(141)의 전면에 접속되어 위치할 수 있다. 여기서, 제1 투명 전극층(141)은 전도성과 광투과성이 있어, 반사 방지막(130)으로서의 역할도 함께 병행할 수 있다.
또한, 비정질 실리콘 재질로 형성된 제2 반도체부(170)의 후면에는 투명 도전성 산화막으로 형성되는 제2 투명 전극층(153)이 위치하고, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 제2 투명 전극층(153)의 후면에 위치할 수 있다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 컨텍부(150a)는 제2 투명 전극층(153)에 직접 접속되고, 비컨텍부(150b)는 제2 투명 전극층(153)으로부터 이격되어 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
도 6a에서는 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 컨텍부(150a)가 제2 투명 전극층(153)에 직접 접속되는 경우를 일례로 도시하였으나, 이와 다르게 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 투명 전극층(153)의 후면에는 도전성 컨텍 전극(152)이 위치할 수 있고, 컨텍부(150a)는 컨텍 전극(152)을 통하여 제2 투명 전극층(153)에 접속될 수 있다.
이와 같은 이종 접합 태양전지에 금속 포일로 형성되는 제2 전극(150)을 적용할 경우, 전극 패이스트를 이용하여 제2 전극(150)을 형성한 경우와 비교하여, 제2 전극(150)을 형성하기 위한 제조 비용을 보다 절감할 수 있으며, 제조 공정 또한 단순화할 수 있다.
아울러, 에어 갭(300)을 통하여, 제2 투명 전극층(153)과 에어 갭(300) 사이의 경계면 및 에어 갭(300)과 금속 포일로 형성된 제2 전극(150) 사이의 경계면에서 후면 반사가 발생하므로, 태양 전지의 효율도 더욱 향상될 수 있다.
또한, 일반적으로 비정질 실리콘을 이용한 이종접합 태양전지는 저온 소성의 금속 패이스트를 사용하고 제2 투명 전극층(153)의 면(lateral) 저항이 소자 직렬저항에 큰 영향을 주는데, 본 발명의 경우 반도체 기판(110)의 후면 전체에 걸쳐 금속 포일의 제2 전극(150)이 형성되어 있어, 직렬 저항 감소에도 장점이 있다.
지금까지의 제1 내지 제4 실시예에서는 제1 전극(140)이 반도체 기판(110)의 전면에, 제2 전극(150)이 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 컨벤셔널 태양 전지에 본 발명이 적용되는 경우를 일례로 설명하였지만, 본 발명은 제1, 2 전극 모두 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 컨텍 태양 전지에도 적용이 가능하다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7 내지 도 9b는 본 발명의 제5 실시에에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도로서, 도 7은 본 발명의 제5 실시에에 따른 일부 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 제5 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이고, 도 9a는 도 7에 도시된 제5 실시에에 따른 태양 전지의 후면 패턴의 일례이고, 도 9b는 도 7에 도시된 제5 실시에에 따른 태양 전지의 후면 패턴의 다른 일례이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110), 반사 방지막(130), 터널층(180), 제1 반도체부(120’), 제2 반도체부(170’), 진성 반도체부(200), 제1 전극(140’), 제2 전극(150’) 및 후면 패시베이션층(190)을 포함할 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110), 반사 방지막(130)은 제1 내지 제4 실시예에서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하고, 제1 내지 제4 실시예와 다른 부분을 위주로 설명한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지에서 반도체 기판(110)에는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑된 경우를 일례로 설명한다.
제5 실시예에서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 터널층(180)은 반도체 기판(110)의 후면 전체에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
이와 같은 터널층(180)은 반도체 기판(110)에서 생성된 캐리어를 통과시키며, 반도체 기판(110)의 후면에 대한 패시베이션 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 터널층(180)의 두께는 0.5nm ~ 5nm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같은, 터널층(180)은 600℃ 이상의 고온 공정에도 내구성이 강한 SiCx 또는 SiOx로 형성되는 유전체 재질로 형성될 수 있다.
제1 반도체부(120’)는 반도체 기판(110)의 후면에 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑된 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 반도체부(120’)는 에미터부로서 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 제1 반도체부(120’)는 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 터널층(180) 후면의 일부에 직접 접촉하여, 복수 개가 제1 방향(x)으로 길게 배치되며, 터널층(180)을 사이에 두고 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성할 수 있다.
제2 반도체부(170’)는 반도체 기판(110)의 후면에 위치하며, 제 2 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 도핑된 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 반도체부(170’)는 후면 전계부로서 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 제2 반도체부(170’)는 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 터널층(180)의 후면 중에서 전술한 복수의 제1 반도체부(120’) 각각과 이격된 일부 영역에 직접 접촉하여, 복수 개가 제1 반도체부(120’)와 나란한 제1 방향(x)으로 길게 위치하도록 형성될 수 있다.
여기의 도 7 및 도 8에서는 제1 반도체부(120’)와 제2 반도체부(170’)가 터널층(180)의 후면에 다결정 실리콘 재질로 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게, 터널층(180)이 생략된 경우, 제1 반도체부(120’)와 제2 반도체부(170’)는 반도체 기판(110)의 후면 내에 불순물이 확산되어 도핑될 수도 있다. 이와 같은 경우, 제1 반도체부(120’)와 제2 반도체부(170’)는 반도체 기판(110)과 동일한 실리콘 재질로 형성될 수도 있다.
진성 반도체부(200)는 제1 반도체부(120’)와 제2 반도체부(170’) 사이에 노출된 터널층(180)의 후면에 형성될 수 있고, 이와 같은 진성 반도체부(200)는 제1 반도체부(120’) 및 제2 반도체부(170’)와 다르게 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되지 않은 진성 다결정 실리콘층으로 형성될 수 있다.
아울러, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 진성 반도체부(200)의 양측면 각각은 제1 반도체부(120’)의 측면 및 제2 반도체부(170’)의 측면에 직접 접촉되는 구조를 가질 수 있다.
그러나, 이와 같은 진성 반도체부(200)는 필수적인 것은 아니며, 경우에 따라서 생략될 수도 있다. 이와 같이 진성 반도체부(200)가 생략되는 경우에 제1 반도체부(120’)와 제2 반도체부(170’)는 이격되거나 제1, 2 반도체부(120’, 170’)가 서로 직접 접속된 구조를 가질 수 있다.
제1 전극(140’)은 반도체 기판(110)의 후면에 위치하여 제1 반도체부(120’)에 연결되며, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제1 전극(140’)은 제1 반도체부(120’) 쪽으로 이동한 캐리어를 수집할 수 있다.
제2 전극(150’)은 반도체 기판(110)의 후면에 위치하여 제2 반도체부(170’)에 연결되며, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(140’)과 나란하게 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제2 전극(150’)은 제2 반도체부(170’) 쪽으로 이동한 캐리어를 수집할 수 있다.
이와 같은 제1, 2 전극(140’, 150’) 각각은 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성될 수 있고, 제1 전극(140’)과 제2 전극(150’)이 제2 방향(y)으로 교번하여 배치될 수 있다.
후면 패시베이션층(190)은 제2 반도체부(170’), 진성 반도체부(200) 및 제1 반도체부(120’)에 형성되는 다결정 실리콘 재질의 층의 후면에 형성된 뎅글링 본드(dangling bond)에 의한 결함을 제거하여, 반도체 기판(110)으로부터 생성된 캐리어가 뎅글링 본드(dangling bond)에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
그러나, 이와 같은 후면 패시베이션층(190)은 필수적인 것은 아니며, 경우에 따라서 생략될 수도 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(140’)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(150’)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 7 및 도 8에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(140’, 150’)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
예를 들어 본 발명의 태양 전지 모듈에는 제1 전극(140’)의 일부 및 제1 반도체부(120’)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 제1 전극(140’)의 일부가 반도체 기판(110)에 형성된 홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(140’)의 나머지 일부와 연결되는 MWT 타입의 태양 전지도 적용이 가능하다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 제1 전극(140’) 및 제2 전극(150’) 각각은 제1 반도체부(120’) 또는 제2 반도체부(170’) 각각을 덮는 금속 포일로 형성되며, 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극(140’, 150’)과 제1, 2 반도체부(120’, 170’)와의 사이에는 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 전극(140’, 150’)이 금속 포일로 형성되고, 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극(140’, 150’)과 제1, 2 반도체부(120’, 170’)와의 사이에는 에어 갭(300)이 형성된 태양 전지의 경우에도, 전술한 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 반사율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 제1, 2 전극(140’, 150’)을 형성하는 방법을 간소화하여 태양 전지 제조 비용을 절감할 수 있다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제1 전극(140’)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(120’)의 후면에 접속되는 제1 컨텍부(150’a)와 제1 반도체부(120’)로부터 이격되어 제1 반도체부(120’)와의 사이에 에어 갭(300)이 형성되는 제1 비컨텍부(150’b)를 포함할 수 있다.
또한, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150’)은 제2 반도체부(170’)의 후면에 접속되는 제2 컨텍부(150’a)와 제2 반도체부(170’)로부터 이격되어 제2 반도체부(170’)와의 사이에 에어 갭(300)이 형성되는 제2 비컨텍부(150’b)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극(140’, 150’)은 Ag, Al, Au, W, Mo, Ni, Pt, Cu, Ti, Cr, Fe 중 적어도 하나의 재질로 형성되거나, 이들의 합금(alloy) 재료로 형성될 수 있으며, 제1, 2 비컨텍부(140’b, 150’b) 각각의 두께는 20um ~ 30um 사이로 형성될 수 있다.
또한, 제1, 2 컨텍부(140’a, 150’a) 각각은 제1, 2 비컨텍부(140’b, 150’b) 각각보다 반도체 기판(110) 방향으로 함몰될 수 있다.
구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극(140’, 150’)의 후면 영역 중에서 제1, 2 컨텍부(140’a, 150’a)가 위치한 부분은 금속 포일에 대한 국부적인 열처리의 영향으로 인하여, 제1, 2 비컨텍부(140’b, 150’b)가 위치한 부분보다 반도체 기판(110) 방향으로 함몰될 수 있다.
여기서, 금속 포일로 형성된 제1 전극(140’)과 제2 전극(150’) 각각에서, 제1 컨텍부(150’a)는 제1 반도체부(120’)의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속할 수 있고, 제2 컨텍부(150’a)도 제2 반도체부(170’)의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속할 수 있다.
일례로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 금속 포일로 형성된 제1 전극(140’)과 제2 전극(150’) 각각이 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성되고, 제1, 2 컨텍부(150’a)가 제1, 2 반도체부(120’, 170’) 각각에 점 접속하는 경우, 도 9a에 도시된 바와 같이, 제1 컨텍부(150’a) 또는 제2 컨텍부(150’a)는 제1 전극(140’) 또는 제2 전극(150’) 각각에서 제2 방향(y)으로의 양측에 한 쌍씩 형성될 수 있으며, 이와 같은 한 쌍의 제1 컨텍부(150’a) 또는 제2 컨텍부(150’a)는 제1 방향(x)으로 이격되어 형성될 수 있다.
또는 이와 다르게, 금속 포일로 형성된 제1 전극(140’)과 제2 전극(150’) 각각이 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성되고, 제1, 2 컨텍부(150’a)가 제1, 2 반도체부(120’, 170’) 각각에 선 접속하는 경우, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 컨텍부(150’a) 또는 제2 컨텍부(150’a)는 제1 전극(140’) 또는 제2 전극(150’) 각각의 가장 자리를 따라 길게 선 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 금속 포일을 이용하여 전극을 형성하되, 금속 포일과 반도체 기판(110) 사이에 에어 갭(300)이 형성되도록 함으로써, 반도체 기판(110)의 후면 반사율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전극 형성 방법을 간소화하여 태양 전지 제조 비용을 절감할 수 있다.
지금까지는 본 발명의 다양한 일례에 따른 태양 전지에 대해서만 설명하였으나, 이하에서는 이와 같은 태양 전지가 모듈화된 단면 형태에 대해 간략하게 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 태양 전지가 적용된 모듈 단면의 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
이와 같은 도 10은 도 1 내지 도 3에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지가 모듈화된 단면을 도시한 것이다. 여기서, 복수의 태양 전지를 서로 직렬 연결하는 인터커넥터에 대한 도시는 설명의 편의상 생략되었다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지가 적용된 태양 전지 모듈은 전면 투명 기판(FG), 후면 시트(BS), 제1 봉지재(EC1), 제2 봉지재(EC2) 및 태양 전지(Cell)를 포함할 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(FG)은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지(Cell)의 전면 위에 위치할 수 있으며, 투과율이 높고 파손을 방지하기 위해 강화 유리 등으로 이루어질 수 있다.
제1 봉지재(EC1)는 투명 기판(FG)과 태양 전지(Cell) 사이에 위치할 수 있으며, 제2 봉지재(EC2)는 태양 전지(Cell)의 후면, 즉 후면 시트(BS)와 태양 전지(Cell) 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2)는 습기 침투로 인한 금속의 부식 등을 방지하고 태양 전지 모듈을 충격으로부터 보호하는 재질로 형성될 수 있다.
이러한 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2) 각각은 태양 전지(Cell)의 전면 및 후면에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정(lamination process) 시에 태양 전지(Cell)와 일체화될 수 있다.
이러한 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2)는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate) 등으로 이루어질 수 있다.
아울러, 후면 시트(BS)는 시트 형태로 제2 봉지재(EC2)의 후면에 위치하고, 태양 전지 모듈의 후면으로 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 후면 시트(BS)이 시트 형태로 형성된 경우, EP/PE/FP (fluoropolymer/polyeaster/fluoropolymer)와 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈의 단면에서 태양 전지(Cell)는 전면 투명 기판(FG)과 후면 시트(BS) 사이에서 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2)와 함께 라미네이션 공정(lamination process)에 의해 일체화될 수 있다.
이때, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 반도체 기판(110)의 후면을 전체적으로 덮고 있기 때문에, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)과 반도체 기판(110)의 후면 사이에 형성된 에어 갭(300)에는 제2 봉지재(EC2)가 침투되지 않고 라미네이션 공정(lamination process) 이후의 최종적인 태양 전지 모듈 구조에서도 에어 갭(300) 공간이 존재할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지가 적용된 태양 전지 모듈 역시 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 에어 갭(300)에 의해 효율이 향상될 수 있다.
아울러, 도 10에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지를 일례로 도시하고 설명하였지만, 제1 실시예뿐만 아니라 제2 실시예 내지 제5 실시예도 동일하게 적용될 수 있으며, 이에 따라, 제2 실시예 내지 제5 실시예에 따른 태양 전지가 모듈에 적용된 경우에도 금속 포일로 형성된 전극이 적용되되, 금속 포일로 형성된 전극과 반도체 기판(110)의 후면 사이에 형성된 에어 갭(300)이 라미네이션 공정(lamination process) 이후의 최종적인 태양 전지 모듈 구조에서 존재할 수 있으며, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 에어 갭(300)에 의해 태양 전지 모듈의 효율이 향상될 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따라 금속 포일로 형성되는 전극과 에어 갭(300)의 구조에 대해서만 설명하였으나, 이하에서는 이와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 11 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 11에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은 컨벤셔널 태양 전지인 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는데 적용될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은 반도체 기판 준비 단계(S1), 제1 전극 형성 단계(S2) 및 제2 전극 형성 단계(S3)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 전극 형성 단계(S2) 및 제2 전극 형성 단계(S3)가 순차적으로 수행되는 것으로 도시되었으나, 순서는 서로 바뀌어도 무방하다.
반도체 기판 준비 단계(S1)에서 준비되는 반도체 기판(110)은 전면에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부(120)가 구비될 수 있으며, 후면에는 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부(170)가 구비될 수 있다. 그러나, 제2 반도체부(170)가 구비되지 않은 반도체 기판(110)도 가능하다.
제1 전극 형성 단계(S2)에서는 도 1 내지 도 6b에서 설명한 제1 반도체부(120)에 연결되는 제1 전극(140)이 형성될 수 있다.
제2 전극 형성 단계(S3)에서는 금속 포일로 반도체 기판(110)의 후면에 연결되는 제2 전극(150)을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판(110) 후면 사이에 에어 갭(300)을 형성시킬 수 있다.
이에 따라 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)은 도 1 내지 도 6b에서 설명한 바와 같이, 금속 포일이 반도체 기판(110)의 후면에 접속되는 컨텍부(150a)와 금속 포일이 반도체 기판(110)의 후면으로부터 이격되어, 반도체 기판(110)과의 사이에 에어 갭(300)이 형성되는 비컨텍부(150b)를 구비할 수 있다.
일례로, 반도체 기판(110)의 후면에 제2 반도체부(170)가 구비되는 경우, 제2 전극 형성 단계(S3)에서는 금속 포일로 제2 반도체부(170)에 연결된 제2 전극(150)을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판(110) 후면 사이에 에어 갭(300)을 형성시킬 수 있다.
이때, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150)의 컨텍부(150a)는 제2 반도체부(170)와 접속되고, 비컨텍부(150b)는 반도체 기판(110)의 후면으로부터 이격되어 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
이와 같은 제2 전극 형성 단계(S3)에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 포일의 전체 영역 중 컨텍부(150a)를 열처리하여 반도체 기판(110)의 후면에 접속시킬 수 있다. 이때 금속 포일은 반도체 기판(110)의 후면을 전체적으로 덮도록 배치된 상태에서 금속 포일의 컨텍부(150a)에 국부적으로 열처리가 수행될 수 있다.
여기서, 제2 전극 형성 단계(S3)에서 열처리 하는 방법은 레이저 조사, 적외선(IR) 조사, 핫 에어(Hot air) 또는 핫 프루브(Hot probe) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일례로, 제2 전극 형성 단계(S3)에서 열처리 하는 방법으로 레이저 조사 방법을 이용하는 경우, 금속 포일의 컨텍부(150a)에 레이저를 선택적으로 조사하여, 금속 포일을 제2 반도체부(170)에 접속시킬 수 있다. 이때, 레이저가 조사되지 않은 금속 포일의 영역은 비컨텍부(150b)로 형성될 수 있으며, 금속 포일의 비컨텍부(150b)와 반도체 기판(110)의 후면 사이에 에어 갭(300)이 형성될 수 있다.
여기서, 레이저는 1064nm의 파장을 갖는 Nd:YAG 레이저가 이용될 수 있으며, 펄스파(pulse wave) 조사 방식으로 수행될 수 있다.
이때, 레이저의 강도(intensity)는 금속 포일의 두께 및 재질에 따라 6mJ/㎠ ~ 500mJ/㎠ 사이에서 선택될 수 있다.
여기서, 레이저 강도를 6mJ/㎠ 이상으로 하는 것은 금속 포일의 접속 불량을 최소화하기 위함이고, 레이저 강도를 500mJ/㎠ 이하로 하거나 연속파(continues wave) 조사 방식이 아닌 펄스파(pulse wave) 조사 방식으로 레이저를 조사하는 이유는 금속 포일이 타버려 제거되거나 금속 포일의 컨텍부(150a)에 손상을 최소화하기 위함이다.
도 11에서는 반도체 기판(110)의 전면에 제1 전극(140)이 위치하고, 후면에 제2 전극(150)이 위치하는 컨벤셔널 태양 전지의 제조 방법에 대해 설명하였지만, 이하에서는 반도체 기판(110)의 후면에 제1, 2 전극이 위치하는 후면 컨택 태양 전지의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 12에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은 후면 컨택 태양 전지인 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는데 적용될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은 반도체 기판 준비 단계(S1), 제1 전극 형성 단계(S2’) 및 제2 전극 형성 단계(S3’)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 전극 형성 단계(S2’)와 제2 전극 형성 단계(S3’)의 순서는 서로 바뀌어도 무방하다.
반도체 기판 준비 단계(S1)에서 준비되는 반도체 기판(110)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 후면에 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있으며, 서로 이격되어 위치하는 제1 반도체부(120’)와 제2 반도체부(170’)를 구비할 수 있다.
이와 같이 후면에 제1, 2 반도체부가 구비된 반도체 기판(110)이 준비된 상태에서, 제1 전극 형성 단계(S2’)가 수행될 수 있다.
제1 전극 형성 단계(S2’)는 금속 포일로 제1 반도체부(120’)에 연결된 제1 전극(140’)을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판(110)과의 후면 사이에 에어 갭(300)을 형성시킬 수 있다.
이와 같이, 제1 전극 형성 단계(S2’)에 의해 금속 포일로 형성된 제1 전극(140’)은 도 7 내지 도 9b에서 설명한 바와 같이, 제1 반도체부(120’)의 후면에 접속되는 제1 컨텍부(140’a)와 제1 반도체부(120’)로부터 이격되어 제1 반도체부(120’)와의 사이에 에어 갭(300)이 형성되는 제1 비컨텍부(140’b)를 구비할 수 있다.
이와 같은 제1 전극 형성 단계(S2’)에서는 금속 포일이 제1 반도체부(120’)를 전체적으로 덮도록 배치된 상태에서 금속 포일의 제1 컨텍부(140’a)에 열처리가 수행될 수 있다.
이때, 열처리 방법은 도 11에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에서 설명한 방법과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
다음, 제2 전극 형성 단계(S3’)는 금속 포일로 제2 반도체부(170’)에 연결된 제2 전극(150’)을 형성하면서, 동시에 금속 포일과 반도체 기판(110)과의 후면 사이에 에어 갭(300)을 형성시킬 수 있다.
이와 같은 제2 전극 형성 단계(S3’)에 의해, 금속 포일로 형성된 제2 전극(150’)은 도 7 내지 도 9b에서 설명한 바와 같이, 제2 반도체부(170’)의 후면에 접속되는 제2 컨텍부(150’a)와 제2 반도체부(170’)로부터 이격되어 제2 반도체부(170’)와의 사이에 에어 갭(300)이 형성되는 제2 비컨텍부(150’b)를 구비할 수 있다.
이와 같은 제2 전극 형성 단계(S3’)에서는 금속 포일이 제2 반도체부(170’)를 전체적으로 덮도록 배치된 상태에서 금속 포일의 제2 컨텍부(150’a)에 열처리가 수행될 수 있다.
이때, 열처리 방법도 도 11에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에서 설명한 방법과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명에 따른 제조 방법은 금속 포일로 반도체 기판의 후면에 전극을 형성하되, 반도체 기판의 후면에 반사 기능을 향상시키는 에어 캡을 보다 용이하게 형성시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (28)

  1. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판의 전면 또는 후면에 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부;
    상기 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극; 및
    상기 반도체 기판의 후면에 연결되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 제2 전극은 금속 포일로 형성되고, 상기 금속 포일로 형성된 제2 전극과 상기 반도체 기판의 후면과의 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극은
    상기 금속 포일이 상기 반도체 기판의 후면에 접속되는 컨텍부(contact portion)와
    상기 금속 포일이 상기 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어, 상기 반도체 기판과의 사이에 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 비컨텍부(non-contact portion)를 포함하는 태양 전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극의 컨텍부는 상기 반도체 기판의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속하는 태양 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극은 Ag, Al, Au, W, Mo, Ni, Pt, Cu, Ti, Cr, Fe 중 적어도 하나의 재질로 형성되거나, 이들의 합금(alloy) 재료로 형성되는 태양 전지.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극의 상기 비컨텍부의 두께는 20um ~ 30um 사이인 태양 전지.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극의 상기 컨텍부는 상기 비컨텍부보다 상기 반도체 기판 방향으로 함몰되는 태양 전지.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 반도체 기판과 상기 금속 포일로 형성된 제2 전극 사이에는 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부가 더 포함되고,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극의 상기 컨텍부는 상기 제2 반도체부와 접속되고, 비컨텍부는 상기 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 반도체부에서 상기 컨텍부가 접속된 부분의 불순물의 도핑 농도는 상기 제2 반도체부에서 상기 컨텍부가 접속되지 않은 부분의 불순물 도핑 농도보다 높은 태양 전지.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 반도체부와 상기 금속 포일로 형성된 제2 전극 사이에는 상기 반도체 기판과 전체적으로 접속되는 금속 전극층이 더 포함되고,
    상기 컨텍부는 상기 금속 전극층과 접속되고, 상기 비컨텍부는 상기 금속 전극층으로부터 이격되어 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 반도체부와 상기 금속 포일로 형성된 제2 전극 사이에는 유전체 재질의 후면 패시베이션층이 더 포함되고,
    상기 컨텍부는 상기 후면 패시베이션층을 관통하여 상기 제2 반도체부와 접속되고, 상기 비컨텍부는 상기 후면 패시베이션층으로부터 이격되어 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 컨텍부와 상기 제2 반도체부 사이에는 상기 후면 패시베이션층을 관통하는 도전성 컨텍 전극이 더 위치하는 태양 전지.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 반도체 기판은 결정질 실리콘 재질로 형성되고,
    상기 제2 반도체부는 비정질 실리콘 재질로 형성되고,
    상기 비정질 실리콘 재질로 형성된 제2 반도체부의 후면에는 투명 전극층이 위치하고,
    상기 컨텍부는 상기 투명 전극과 접속되고, 상기 비컨텍부는 상기 투명 전극층으로부터 이격되어 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 컨텍부와 상기 투명 전극층 사이에는 도전성 컨텍 전극이 더 위치하는 태양 전지.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체부는 상기 반도체 기판의 후면에 위치하고,
    상기 반도체 기판의 후면에 위치하며, 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부;를 더 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 반도체 기판의 후면에 위치하여 상기 제1 반도체부에 연결되고,
    상기 제2 전극은 상기 반도체 기판의 후면에 위치하여 상기 제2 반도체부에 연결되고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각은 상기 제1 반도체부 또는 상기 제2 반도체부 각각을 덮는 금속 포일로 형성되며, 상기 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극과 상기 제1, 2 반도체부와의 사이에는 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제1 전극은 상기 제1 반도체부의 후면에 접속되는 제1 컨텍부와 상기 제1 반도체부로부터 이격되어 상기 제1 반도체부와의 사이에 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 제1 비컨텍부를 포함하고,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극은 상기 제2 반도체부의 후면에 접속되는 제2 컨텍부와 상기 제2 반도체부로부터 이격되어 상기 제2 반도체부와의 사이에 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 제2 비컨텍부를 포함하는 태양 전지.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 컨텍부는 상기 제1 반도체부의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속하고,
    상기 제2 컨텍부는 상기 제2 반도체부의 후면에 점 접속(point contact)하거나 선 접속하는 태양 전지.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제1, 2 전극은 Ag, Al, Au, W, Mo, Ni, Pt, Cu, Ti, Cr, Fe 중 적어도 하나의 재질로 형성되거나, 이들의 합금(alloy) 재료로 형성되는 태양 전지.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제1, 2 비컨텍부 각각의 두께는 20um ~ 30um 사이인 태양 전지.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제1, 2 컨텍부 각각은 상기 제1, 2 비컨텍부 각각보다 상기 반도체 기판 방향으로 함몰되는 태양 전지.
  20. 전면 또는 후면에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제1 반도체부가 구비된 반도체 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 반도체부에 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 및
    금속 포일로 상기 반도체 기판의 후면에 연결되는 제2 전극을 형성하면서, 동시에 상기 금속 포일과 상기 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시키는 제2 전극 형성 단계;를 포함하는 태양 전지 제조 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    제2 전극 형성 단계에 의해 상기 금속 포일로 형성되는 제2 전극은
    상기 금속 포일이 상기 반도체 기판의 후면에 접속되는 컨텍부(contact portion)와
    상기 금속 포일이 상기 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어, 상기 반도체 기판과의 사이에 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 비컨텍부(non-contact portion)를 포함하는 태양 전지 제조 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 반도체 기판은 후면에 제1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 제2 반도체부가 더 포함하고,
    상기 제2 전극 형성 단계는 상기 금속 포일로 상기 제2 반도체부에 연결된 제2 전극을 형성하면서, 동시에 상기 금속 포일과 상기 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시키는 태양 전지 제조 방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극의 상기 컨텍부는 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 상기 제2 반도체부와 접속되고, 상기 비컨텍부는 상기 반도체 기판의 후면으로부터 이격되어 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 태양 전지 제조 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 제2 전극 형성 단계에서 상기 금속 포일의 전체 영역 중 상기 컨텍부를 열처리하여 상기 반도체 기판의 후면에 접속시키는 태양 전지 제조 방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 제2 전극 형성 단계에서 열처리 하는 방법은 레이저 조사, 적외선(IR) 조사, 핫 에어(Hot air) 또는 핫 프루브(Hot probe) 중 적어도 어느 하나인 태양 전지 제조 방법.
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 제2 전극 형성 단계에서 열처리 하는 방법은 레이저 조사이고, 상기 레이저의 강도(intensity)는 6mJ/㎠ ~ 500mJ/㎠ 사이인 태양 전지 제조 방법.
  27. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 반도체부는 상기 반도체 기판의 후면에 제1 방향으로 길게 위치하고, 상기 제2 반도체부는 상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 반도체부와 이격되어 상기 제1 방향으로 길게 위치하고,
    상기 제1 전극을 형성하는 단계는 상기 금속 포일로 상기 제1 반도체부에 연결된 제1 전극을 형성하면서, 동시에 상기 금속 포일과 상기 반도체 기판과의 후면 사이에 에어 갭을 형성시키는 태양 전지 제조 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 금속 포일로 형성된 제1 전극은 상기 제1 반도체부의 후면에 접속되는 제1 컨텍부와 상기 제1 반도체부로부터 이격되어 상기 제1 반도체부와의 사이에 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 제1 비컨텍부를 포함하고,
    상기 금속 포일로 형성된 제2 전극은 상기 제2 반도체부의 후면에 접속되는 제2 컨텍부와 상기 제2 반도체부로부터 이격되어 상기 제2 반도체부와의 사이에 상기 에어 갭(air gap)이 형성되는 제2 비컨텍부를 포함하는 태양 전지 제조 방법.
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