KR20170132828A - 기판-수준 이온 주입을 사용한 태양 전지 이미터 영역 제조 - Google Patents
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Abstract
기판 수준의 이온 주입을 사용하여 태양 전지 이미터 영역을 제조하는 방법, 및 생성되는 태양 전지가 기술된다. 한 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 반도체 기판에 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 저농도 도핑 영역은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다. 상기 방법은 또한 이온 주입에 의해 제2의 더 높은 농도의 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 저농도 도핑 영역의 제1 부분과 중첩된다. 상기 방법은 또한 이온 주입에 의해 제2 복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 높은 농도의 제2 도전형을 갖고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 상기 저농도 도핑 영역의 제2 부분과 중첩되고 상기 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지 않는다.
Description
본 개시내용의 실시예는 재생가능 에너지의 분야이며, 특히 기판-수준 이온 주입(substrate-level ion implantation)을 사용하여 태양 전지 이미터 영역(solar cell emitter region)을 제조하는 방법, 및 생성되는 태양 전지이다.
통상 태양 전지로서 알려진 광전지(photovoltaic cell)는 전기 에너지로의 태양 방사선의 직접 변환을 위한 잘 알려진 장치이다. 일반적으로, 태양 전지는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에서, 기판의 표면 부근에 p-n 접합부를 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 사용하여 제조된다. 기판의 표면 상에 충돌하여 기판 내로 유입되는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공 쌍을 생성한다. 전자 및 정공 쌍은 기판 내의 p-도핑된 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써, 도핑된 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 도핑된 영역들은 태양 전지 상의 전도성 영역들에 연결되어, 전지로부터의 전류를 전지 회로에 결합된 외부 회로로 보낸다.
효율은, 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 개시내용의 일부 실시예들은 태양 전지 구조물을 제조하기 위한 신규한 공정을 제공함으로써 태양 전지 제조 효율이 증가한다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 신규한 태양 전지 구조물을 제공함으로써 태양 전지 효율이 증가한다.
도 1a 내지 도 1f는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도를 도시하며, 여기에서:
도 1a는 이온 주입에 의해 반도체 기판에 저농도 도핑 영역(lightly doped region)을 형성한 후의 단면도를 도시한다;
도 1b는 이온 주입에 의한 제1 전도형의 제1 복수의 도펀트 영역을 형성한 후의 도 1a의 구조의 단면도를 도시한다;
도 1c는 이온 주입에 의한 제2 복수의 도펀트 영역을 형성한 후의 도 1b의 구조의 단면도를 도시한다;
도 1d는 반도체 기판의 수광면 상에 도핑된 비정질 실리콘층을 형성한 후의 도 1c의 구조의 단면도를 도시한다;
도 1e는 반도체 기판의 열적 어닐링 후의 도 1d의 단면도를 도시한다; 그리고
도 1f는 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결되어 제1 복수의 접점을 형성하고 제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결되는 제2 복수의 접점을 형성한 후의 도 1e의 구조의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1f에 대응하는 바와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에서의 동작들을 열거하는 흐름도이다.
도 3a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1c의 구조의 주입 영역을 나타내는 평면도이다.
도 3b는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용되는 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도를 도시하며, 여기에서:
도 4a는 이온 주입에 의해 반도체 기판에 패터닝된 저농도 도핑 영역을 형성한 후의 단면도를 도시한다;
도 4b는 이온 주입에 의해 제1 도전형의 제1 복수 도펀트 영역을 형성한 후, 그리고 이온 주입에 의해 제2 복수 도펀트 영역을 형성한 후의 도 4a의 구조의 단면도를 도시한다; 그리고
제1 복수의 접점을 형성한 후, 그리고 제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제2 복수의 접점을 형성한 후의 도 4a의 구조의 단면도를 도시한다.
도 5a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 4b의 구조의 주입 영역을 나타내는 평면도를 도시한다.
도 5b는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용되는 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용되는 한 쌍의 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동하는 웨이퍼와 고정된 섀도 마스크를 포함하는 패터닝된 주입을 위한 인라인 플랫폼의 개략 단면도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지를 제조하는 다른 방법의 작업들을 나타내는 흐름도이다.
도 1a는 이온 주입에 의해 반도체 기판에 저농도 도핑 영역(lightly doped region)을 형성한 후의 단면도를 도시한다;
도 1b는 이온 주입에 의한 제1 전도형의 제1 복수의 도펀트 영역을 형성한 후의 도 1a의 구조의 단면도를 도시한다;
도 1c는 이온 주입에 의한 제2 복수의 도펀트 영역을 형성한 후의 도 1b의 구조의 단면도를 도시한다;
도 1d는 반도체 기판의 수광면 상에 도핑된 비정질 실리콘층을 형성한 후의 도 1c의 구조의 단면도를 도시한다;
도 1e는 반도체 기판의 열적 어닐링 후의 도 1d의 단면도를 도시한다; 그리고
도 1f는 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결되어 제1 복수의 접점을 형성하고 제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결되는 제2 복수의 접점을 형성한 후의 도 1e의 구조의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1f에 대응하는 바와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에서의 동작들을 열거하는 흐름도이다.
도 3a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1c의 구조의 주입 영역을 나타내는 평면도이다.
도 3b는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용되는 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도를 도시하며, 여기에서:
도 4a는 이온 주입에 의해 반도체 기판에 패터닝된 저농도 도핑 영역을 형성한 후의 단면도를 도시한다;
도 4b는 이온 주입에 의해 제1 도전형의 제1 복수 도펀트 영역을 형성한 후, 그리고 이온 주입에 의해 제2 복수 도펀트 영역을 형성한 후의 도 4a의 구조의 단면도를 도시한다; 그리고
제1 복수의 접점을 형성한 후, 그리고 제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제2 복수의 접점을 형성한 후의 도 4a의 구조의 단면도를 도시한다.
도 5a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 4b의 구조의 주입 영역을 나타내는 평면도를 도시한다.
도 5b는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용되는 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용되는 한 쌍의 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동하는 웨이퍼와 고정된 섀도 마스크를 포함하는 패터닝된 주입을 위한 인라인 플랫폼의 개략 단면도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지를 제조하는 다른 방법의 작업들을 나타내는 흐름도이다.
하기의 상세한 설명은 사실상 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명 요지 또는 본 출원의 실시예들 및 그러한 실시예들의 사용을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 발명의 내용, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 언급을 포함한다. 어구 "하나의 실시예에서" 또는 "일실시예에서" 의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 개시내용과 일관되는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기의 단락들은 본 개시내용(첨부된 청구범위를 포함함)에서 발견되는 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 동작 동안에 이들 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 동작 중이지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성된 것으로 언급될 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행 "하도록 구성된" 것임을 언급하는 것은, 그 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C §112의 6번째 단락을 적용하지 않고자 명백히 의도하는 것이다.
"제 1", "제 2"등. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이들 용어는 이들 용어가 선행하는 명사에 대한 라벨로서 사용되며, 임의의 유형의 순서화(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)를 암시하지 않는다. 예를 들어, "제1" 태양 전지에 대한 언급이 반드시 이 태양 전지가 시퀀스의 제1 태양 전지라는 것을 의미하지는 않는다; 그 대신에 "제1"이라는 용어는 이 태양 전지를 다른 태양 전지(예를 들면, "제2" 태양 전지)와 구별하는 데 사용된다.
"결합된" -하기 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드(node)들 또는 특징부(feature)들을 참조한다. 본 명세서에 사용되는 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 연통됨)을 의미한다.
"억제하다" -명세서에 사용되는 바와 같이, 억제하다는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 구성요소 또는 특징부가 동작, 움직임 또는 조건을 억제하는 것으로 기술될 때, 이는 결과 또는 성과 또는 미래의 상태를 완전하게 방지할 수 있다. 또한, "억제하다"는, 그렇지 않을 경우 발생할 수도 있는 성과, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 또한 지칭할 수 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 지칭될 때, 이는 결과 또는 상태를 완전하게 방지 또는 제거할 필요는 없다.
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. "전면", "배면", "후방", "측방", "외측", 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된, 그러나 임의적인 좌표계 내에서 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
기판-수준 이온 주입을 사용하여 태양 전지 이미터 영역을 제조하는 방법, 및 생성되는 태양 전지가 본 명세서에 기술된다. 하기 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 공정 흐름 작업과 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다. 본 개시내용의 실시예들이 이들 특정 상세사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 리소그래피(lithography) 및 패턴화 기술과 같은 잘 알려진 제조 기술은 본 개시내용의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현이고, 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아님이 이해되어야 한다.
태양 전지를 제조하는 방법이 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 반도체 기판에 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 저농도 도핑 영역은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다. 상기 방법은 또한 이온 주입에 의해 제2의 더 높은 농도의 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 저농도 도핑 영역의 제1 부분과 중첩된다. 상기 방법은 또한 이온 주입에 의해 제2 복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 높은 농도의 제2 도전형을 갖고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 상기 저농도 도핑 영역의 제2 부분과 중첩되고 상기 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지 않는다.
또한 본 명세서에는 태양 전지가 개시된다. 일 실시예에서, 태양 전지는 수광면 및 수광면에 대향하는 배면을 갖는 반도체 기판을 포함한다. 블랭킷 도펀트 영역은 반도체 기판의 배면에서 반도체 기판 내에 배치된다. 블랭킷 도펀트 영역은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다. 제1 복수의 도펀트 영역은 반도체 기판 내에 배치되고 블랭킷 도펀트 영역과 중첩된다. 제1 복수의 도펀트 영역은 제1 도전형을 가지며, 제2의 더 높은 농도를 갖는다. 제2 복수 도펀트 영역은 반도체 기판 내에 배치되고 블랭킷 도펀트 영역과 중첩되지만 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지는 않는다. 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 높은 농도의 제2 도전형을 갖는다. 제1 복수의 접점은 태양 전지의 배면에서 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된다. 제2 복수의 접점은 태양 전지의 배면에서 제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된다.
또 다른 실시예에서, 태양 전지는 수광면 및 수광면에 대향하는 배면을 갖는 반도체 기판을 포함한다. 패터닝된 도펀트 영역은 반도체 기판의 배면에서 반도체 기판 내에 배치된다. 패터닝된 도펀트 영역은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다. 제1 복수의 도펀트 영역은 반도체 기판 내에 배치되고 패터닝된 도펀트 영역의 적어도 일부분과 접촉하고 있다. 제1 복수의 도펀트 영역은 제2의 더 높은 농도의 제1 도전형을 갖는다. 제2 복수의 도펀트 영역은 반도체 기판 내에 배치되고 패터닝된 도펀트 영역의 적어도 일부분과 접촉하고 있다. 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지는 않는다. 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 높은 농도의 제2 도전형을 갖는다. 제1 복수의 접점은 태양 전지의 배면에서 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된다. 제2 복수의 접점은 태양 전지의 배면에서 제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된다.
본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예는 기판에 N+(예컨대, 전형적으로 인 또는 비소 도핑됨) 및 P+(예컨대, 전형적으로 붕소 도핑됨) 확산 영역들 중 하나 또는 둘 모두를 생성하기 위해 이온 주입 기술의 사용을 포함하는 고효율의 완전 배면-접점 태양 전지 장치를 제조하기 위한 간략화된 공정 흐름을 제공한다. 일 실시예에서, 제조 방법은 요구되는 도펀트 유형의 원자를 도입하기 위해 이온 주입을 사용하는 것을 포함한다.
이러한 상황을 제공하기 위해, 태양 전지 제조를 위한 주입 기술의 응용을 찾는 것이 유리하다. 주입 기술을 제조 계획에 통합할 수 있는 경우, 비용이 더 많이 드는 다른 처리 방법이 이와 같은 기술로 대체됨으로써 비용 절감이 실현될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 개시내용의 실시예에 따라, 본원에 기술된 태양 전지의 제조 방법은 태양 전지 기판에 직접 주입하는 단계를 포함한다.
본원에 기술된 일부 실시예에서, 후단부(back end) 이미터 제조를 위한 주입 및 어닐링 공정이 전면층 제조와 결합되어 "하이브리드" 전면 해결책을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 박층의 N-형 비정질 실리콘(a-Si)는 예컨대 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD)을 사용하여 태양 전지의 전면 또는 수광면 상에 증착된다. 태양 전지의 후면 상에 주입 후 처리 (예컨대, 전형적으로 소위 후단 공정으로 일컬어짐)에 사용되는 주입 어닐링 중에, 전면 a-Si 층은 결정화되어 다결정 실리콘층을 형성한다. 이어서, 질화 규소(SiN) 반사 방지 코팅(ARC) 층 또는 필름 적층과 같은 다른 층이 전지의 전면의 다결정 실리콘층 상에 내포될 수 있다. 일 실시예에서, 생성된 전면은 고농도의 전면 도핑을 전형적으로 포함하는 최첨단 기술에 비해 큰 개선을 제공한다. 예컨대, 생성된 전면은 개선된 자외선(UV) 성능을 나타낼 수 있다.
아마도 보다 일반적으로, 전면 시너지가 달성될 수 있지만, 실시예가 이러한 전면 시너지를 포함할 필요가 없다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 후면 공정을 위한 직접적인 기판 주입은 다양한 도펀트 수준에서 1차원 (1D) 선을 제공하도록 구현된다. 일 실시예에서, 후면 공정을 위한 직접적인 기판 주입은 다양한 도펀트 수준에서 1차원 (1D) 선을 제공하도록 구현된다.
기판-수준 이온 주입을 사용하는 예시적 공정 흐름에서, 도 1a 내지 도 1f는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도를 도시한다. 도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1f에 대응하는 바와 같이 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 나타내는 흐름도(200)이다.
도 1a 및 흐름도(200)의 대응하는 작업(202)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 반도체 기판(100)에 저농도 도핑 영역(104)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 저농도 도핑 영역은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다.
일 실시예에서, 반도체 기판(100)은 벌크 단결정 N형 도핑된 실리콘 기판과 같은 단결정 실리콘 기판이다. 그러나, 반도체 기판(100)이 전체 태양 전지 기판 상에 배치된, 다결정 실리콘층과 같은 층일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 반도체 기판(100)은 배면(102)에 대향하는 수광면(101)을 가지며, 궁극적으로 배면 접점 태양 전지를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 저농도 도핑 영역(104)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100)에 형성된 블랭킷 (패터닝되지 않은) 저농도 도핑 영역이다. 일 실시예에서, 저농도 도핑 영역(104)은 주입기 내 정지 마스크 밑을 통과하는 동안 도펀트를 주입함으로써 형성된다.
일 실시예에서, 제1 도전형의 제1 농도는 약 1E18 atoms/cm3이다. 일 실시예에서, 제1 도전형은 P-형이고, 붕소 원자가 주입되어 저농도 도핑 영역(104)을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 제1 도전형은 N-형이고, 인 원자가 주입되어 저농도 도핑 영역(104)을 형성한다. 일 실시예에서, 주입은 이온 빔 주입 또는 플라즈마 침지 주입을 사용함으로써 수행된다.
다시 도 1a를 참조하면, 일 실시예에서, 도시된 바와 같이, 기판(100)의 수광면(101)이 텍스처화된다. 텍스처화된 표면은, 입사광을 산란시켜 태양 전지의 수광면으로부터 반사되는 광의 양을 감소시키기 위한 규칙적인 또는 불규칙한 형상의 표면을 갖는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 수광면(101)은 수산화물계 습식 에칭액을 사용하여 텍스처화 된다.
도 1b 및 흐름도(200)의 대응하는 작업(204)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 저농도 도핑 영역(104)보다 제2의 더 높은 농도를 갖는다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 저농도 도핑 영역(104)의 제1 부분과 중첩된다.
일 실시예에서, 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 주입기 내 정지 마스크 밑을 통과하는 동안 도펀트를 주입함으로서 형성된다. 일 실시예에서, 제1 도전형의 제2의 더 높은 농도는 약 1E19 atoms/cm3이다. 일 실시예에서, 제1 도전형은 P-형이고, 붕소 원자가 주입되어 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 제1 도전형은 N-형이고, 인 원자가 주입되어 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성한다. 일 실시예에서, 주입은 이온 빔 주입 또는 플라즈마 침지 주입을 사용함으로써 수행된다.
일 실시예에서, 저농도 도핑 영역(104) 및 제1 복수의 도펀트 영역(106) 모두는 주입기 내 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 도펀트를 주입함으로써 형성되고, 상기 단일 통과는 저농도 도핑 영역(104) 및 제1 복수의 도펀트 영역(106) 모두를 형성한다. 이와 같은 일 실시예에서, 정지 마스크 아래를 단일 통과하는 동안 제1 도전형의 도펀트의 주입은 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성하기 위한 슬릿 패턴을 갖는 마스크 및 저농도 도핑 영역(104)을 형성하기 위한 전체 개구를 사용하여 수행된다. 이와 같은 마스크의 예가 도 3b와 관련하여 아래 더 상세하게 기술되어 있다.
도 1c 및 흐름도(200)의 대응하는 작업(206)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 제2 복수의 도펀트 영역(108)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 도전형과 비교하여 제2 의 반대 도전형을 갖는다. 또한, 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 복수의 도펀트 영역(106)의 농도보다 더 높은 농도를 갖는다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 저농도 도핑 영역(104)의 제2 부분과 중첩되고 제1 복수의 도펀트 영역(106)과 교번되고 중첩되지 않는다.
일 실시예에서, 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 주입기 내 정지 마스크 밑을 통과하는 동안 도펀트를 주입함으로서 형성된다. 일 실시예에서, 제1 도전형의 농도는 약 1E19 atoms/cm3이다. 일 실시예에서, 제2 도전형은 N-형이고, 인 원자가 주입되어 제2 복수의 도펀트 영역(108)을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 제2 도전형은 P-형이고, 붕소 원자가 주입되어 제2 복수의 도펀트 영역(108)을 형성한다.
제2 복수의 도펀트 영역(108)이 제1 도전형의 저농도 도핑 영역(104)과 중첩된 상태로 형성되기 때문에, 일 실시예에서, 제2 도전형 도펀트의 농도는 제2 복수의 도펀트 영역(108)의 위치에서 제1 도전형에서 제2 도전형으로 도전형이 변경되기에 충분하다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 주입은 이온 빔 주입 또는 플라즈마 침지 주입을 사용함으로써 수행된다.
도 1d 및 흐름도(200)의 대응하는 작업(208)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 반도체 기판(100)의 수광면(101) 상에 도핑된 비정질 실리콘층 (110)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 이와 같은 일 실시예에서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 저농도 도핑 영역(104), 제1 복수의 도펀트 영역(106), 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 반도체 기판(100)의 배면(102)에 형성되며, 배면은 반도체 기판(100)의 수광면(101)에 대향한다.
일 실시예에서, 도핑된 비정질 실리콘층(110)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 또는 저압 화학 기상 증착 (LPCVD)을 사용하여 형성된다. 이와 같은 일 실시예에서, 도핑된 비정질 실리콘층(110)은 PECVD를 사용하여 형성된 N-형 도핑된 비정질 실리콘층이다. 상기된 주입 공정 (작업 202, 204, 206)에 따라 형성되는 것으로 나타냈지만, 도핑된 비정질 실리콘층 (110)은 임의의 또는 모든 주입 작업 이전에 수광 상에 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 도시되지 않았지만, 일 실시예에서, 도핑된 비정질 실리콘층(110)은 반도체 기판의 수광면 상에 먼저 형성된 얇은 터널링 유전체 층 상에 형성됨을 이해해야 한다. 이와 같은 일 실시예에서, 얇은 터널링 유전체 층은 대략 10 내지 150 옹스트롬 범위 내의 두께를 갖는다. 이와 같은 특정 실시예에서, 얇은 터널링 유전체 층은 대략 15 내지 20 옹스트롬 범위의 두께를 갖는 산화 실리콘층이다.
도 1e 및 흐름도(200)의 대응하는 작업(210)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 도 1a 내지 도 1c와 관련하여 기술된 이온 주입 작업에 후속하여 반도체 기판을 열적으로 어닐링 하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 열 어닐링은 실질적으로 질소 (N2) 분위기에서 수행된다. 일 실시예에서, 어닐링은 대략 섭씨 850 내지 1100도 범위의 온도에서 대략 1 내지 100분 범위의 기간 동안 수행된다.
[0034]
도 1e를 다시 참조하면, 도 1e에 도시된 바와 같이, 도핑된 비정질 실리콘층(110)이 반도체 기판(100)의 수광면(101) 상에 형성되는 실시예에서, 열 어닐링은 도핑된 비정질 실리콘층(110)을 결정화하여 반도체 기판(100)의 수광면(101) 상에 도핑된 다결정 실리콘층(112)을 형성한다.
일 실시예에서, 생성된 도핑된 다결정 실리콘층(112)은 N-형 도핑된 다결정 실리콘층이다. 도펀트 활성화를 위해 주입 후 어닐링 공정 실시는 전술된 결정화 공정을 통해 전면 페시베이션(passivation)을 향상시키는 부가적인 이점을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 이와 같은 시나리오에서, 어닐링 동안 도핑할 필요가 없기 때문에, 어닐링은 N2 분위기에서 수행될 수 있다. 이는 로 내에서의 이중 슬롯 로딩을 가능케 할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 도핑된 다결정 실리콘층(112)을 형성하기 위한 결정화 후에, 다른 전면 페시베이션 또는 ARC 층이 도핑된 다결정 실리콘층(112) 상에 형성될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
도 1f 및 흐름도(200)의 대응하는 작업(212)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 제1 복수의 도펀트 영역(106)에 전기적으로 연결된 제1 복수의 접점(116)을 형성하는 단계, 및 제2 복수의 도펀트 영역(106)에 전기적으로 연결된 제2 복수의 접점(118)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 접점들은 먼저 절연 층(114)을 증착시키고 개구들을 구비하도록 절연 층을 패턴화한 다음에 개구들 내에 하나 이상의 전도성 층을 형성함으로써 제조된다. 일 실시예에서, 전도성 접점(116 및118)들은 금속을 포함하고, 증착, 리소그래피 및 에칭 접근법 또는 대안적으로 인쇄 공정에 의해 형성된다.
[0038]
완성되거나 거의 완성된 태양 전지와 관련하여, 다시 도 1f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 수광면(101) 및 수광면(101)에 대향하는 배면(102)을 갖는 반도체 기판(100)을 포함한다. 블랭킷 도펀트 영역은 반도체 기판의 배면에서 반도체 기판 내에 배치된다. 블랭킷 도펀트 영역(104)은 반도체 기판(100)의 배면(102)에서 반도체 기판(100)에 배치된다. 제1 복수의 도펀트 영역은 반도체 기판 내에 배치되고 블랭킷 도펀트 영역과 중첩된다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 제1 도전형이고 제2의 더 높은 농도를 갖는다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 반도체 기판(100)에 배치되고 블랭킷 도펀트 영역(104)과 중첩되지만 제1 복수의 도펀트 영역(106)과 교번되고 중첩되지는 않는다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 농도보다 더 높은 농도의 제2 도전형을 갖는다. 제1 복수의 접점(116)은 태양 전지의 배면(102)에서 제1 복수의 도펀트 영역(106)에 전기적으로 연결된다. 제2 복수의 접점(118)은 태양 전지의 배면(102)에서 제2 복수의 도펀트 영역(108)에 전기적으로 연결된다.
일 실시예에서, 제1 도전형은 P-형(104 및 106 영역)이고, 제2 도전형은 N-형(108 영역)이다. 이와 같은 일 실시예에서, 반도체 기판(100)은 단결정 반도체 기판이다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 붕소 도펀트를 포함하고, 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 인 도펀트를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 제1 도전형은 N-형(104 및 106 영역)이고, 제2 도전형은 P-형(108 영역)이다. 이와 같은 일 실시예에서, 반도체 기판(100)은 단결정 반도체 기판이다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 인 도펀트를 포함하고, 제2 복수의 도펀트(108) 영역은 붕소 도펀트를 포함한다.
각각의 경우, 제1 도전형의 제1 농도는 약 1E18 atoms/cm3이다. 제1 도전형의 제2 농도는 약 1E19 atoms/cm3이다. 제2 도전형의 농도는 약 1E19 atoms/cm3이다.
도 1a 내지 도 1f의 공정에 관한 본 개시의 실시예를 추가로 예시하기 위해, 도 3a는 도 1c의 구조의 주입 영역을 나타내는 평면도를 도시한다. 도 3b는 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용된 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 3a를 참조하면, 도 1b와 관련하여 기술된 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 도 1c와 관련하여 기술된 제2 도전형의 제2 복수의 도펀트 영역(108)과 중첩된다. 제1 복수의 도펀트 영역(106) 및 제2 복수의 도펀트 영역(108) 모두는 제1 도전형의 저농도 도핑 영역(104)의 일부와 중첩된다. 일 실시예에서, 저농도 도핑 영역(104) 및 제1 복수의 도펀트 영역(106) 모두는 주입기 내 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 도펀트를 주입함으로써 형성된다.
도 3b를 참조하면, 실시예에서, 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 제1 도전형의 도펀트를 주입함으로써 104 영역 및 106 영역을 형성하는 것은 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성하기 위한 슬릿 패턴(302)을 갖는 마스크(300)를 사용함으로써 수행된다. 마스크(300) 내의 전체 개구(304)는 저농도 도핑 영역(104)을 형성하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 제2 섀도 마스크는 실리콘층(100)으로부터 떨어져 위치되지만 그에 근접하게 위치되는 흑연 섀도 마스크이다.
또 다른 양태에서, 저농도 도핑 영역을 위한 블랭킷 패턴 대신, 패터닝된 저농도 도핑 영역이 형성된다. 예로서, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도를 도시한다.
도 4a를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 반도체 기판(100)에 저농도 도핑 영역(404)을 형성하는 단계를 포함한다. 저농도 도핑 영역(404)은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다. 일 실시예에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 저농도 도핑 영역(404)은 반도체 기판(100)의 배면(102)에 형성된 저농도 도핑 영역의 패턴이다.
도 4b를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 이온 주입에 의해 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 저농도 도핑 영역(404)보다 제2의 더 높은 농도를 갖는다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 저농도 도핑 영역(404)의 제1 부분과 중첩된다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 또한 이온 주입에 의해 형성된다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 도전형과 비교하여 제2 의 반대 도전형을 갖는다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 복수의 도펀트 영역(106)의 농도보다 더 높은 농도를 갖는다. 또한, 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 저농도 도핑 영역(404)의 제2 부분과 중첩되고, 제1 복수의 도펀트 영역(106)과 교번되고 중첩되지는 않는다.
[0048]
도 4c를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은, 도 1d 및 1e와 관련하여 기술된 바와 같이, 반도체 기판(100)의 수광면(101) 상에 도핑된 다결정 실리콘층(112)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 제1 복수의 접점(116)은 제1 복수의 도펀트 영역(106)에 전기적으로 연결된다. 제2 복수의 접점(118)은 제2 복수의 도펀트 영역(106)에 전기적으로 연결된다.
완성되거나 거의 완성된 태양 전지와 관련하여, 다시 도 1f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 수광면(101) 및 수광면(101)에 대향하는 배면(102)을 갖는 반도체 기판(100)을 포함한다. 패터닝된 도펀트 영역(404)은 반도체 기판(100)의 배면(102)에서 반도체 기판(100)에 배치된다. 패터닝된 도펀트 영역(404)은 제1 농도의 제1 도전형을 갖는다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 반도체 기판(100)에 배치되고 패터닝된 도펀트 영역(404)의 적어도 일부분과 접촉한다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 제2의 더 높은 농도의 제1 도전형을 갖는다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 반도체 기판(100)에 배치되고 패터닝된 도펀트 영역(404)의 적어도 일부분과 접촉한다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 복수의 도펀트 영역(106)과 교번되고 중첩되지 않는다. 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 제1 농도보다 더 높은 농도의 제2 도전형을 갖는다. 제1 복수의 접점(116)은 태양 전지의 배면(102)에서 제1 복수의 도펀트 영역(106)에 전기적으로 연결된다. 제2 복수의 접점(118)은 태양 전지의 배면(102)에서 제2 복수의 도펀트 영역(108)에 전기적으로 연결된다.
일 실시예에서, 제1 도전형은 P-형(404 및 106 영역)이고, 제2 도전형은 N-형(108 영역)이다. 이와 같은 일 실시예에서, 반도체 기판(100)은 단결정 반도체 기판이다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 붕소 도펀트를 포함하고, 제2 복수의 도펀트 영역(108)은 인 도펀트를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 제1 도전형은 N-형(404 및 106 영역)이고, 제2 도전형은 P-형(108 영역)이다. 이와 같은 일 실시예에서, 반도체 기판(100)은 단결정 반도체 기판이다. 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 인 도펀트를 포함하고, 제2 복수의 도펀트(108) 영역은 붕소 도펀트를 포함한다.
각각의 경우, 제1 도전형의 제1 농도는 약 1E18 atoms/cm3이다. 제1 도전형의 제2 농도는 약 1E19 atoms/cm3이다. 제2 도전형의 농도는 약 1E19 atoms/cm3이다.
도 4a 내지 도 4c의 공정에 관한 본 개시의 실시예를 추가로 예시하기 위해, 도 5a는 도 4b의 구조의 주입 영역을 나타내는 평면도를 도시한다. 도 5b는 도 4a 및 도 4b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용된 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 5a를 참조하면, 도 4b와 관련하여 기술된 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역(106)은 제1 도전형의 패터닝된 저농도 도핑 영역(404)의 일부분과 중첩된다. 일 실시예에서, 저농도 도핑 영역(404) (예컨대, B- 수준 도핑) 및 제1 복수의 도펀트 영역(106) (예컨대, B+ 수준 도핑) 모두는 주입기 내 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 주입에 의해 형성된다.
도 5b를 참조하면, 실시예에서, 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 404 및 106 영역을 형성하기 위해 제1 도전형에 도펀트를 주입하는 것은 개구(502)를 갖는 마스크(500)를 사용함으로써 수행된다. 개구(502)는 저농도 도핑 영역(404)의 패턴 영역을 형성하기 위한 넓은 영역(504)을 갖는다. 개구(502)는 또한 제1 복수의 도펀트 영역(106)을 형성하기 위한 좁은 영역(506)을 갖는다. 일 실시예에서, 마스크(500)는 주입 동안 실리콘 기판(100)으로부터 떨어져 위치되지만 그에 근접하게 위치되어 사용하기 위한 흑연 섀도 마스크이다.
또 다른 양태에서, 다시 도 4a 내지 4c의 공정과 관련하여, 도 6a 및 6b는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 도 4a 및 4b와 관련하여 기술된 확산 영역을 형성하기 위해 사용된 한 쌍의 마스크 패턴의 평면도를 도시한다.
도 6a를 참조하면, 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 도 4b의 404 및 106 영역을 형성하기 위해 제1 도전형에 도펀트를 주입하는 것은 개구(602)를 갖는 마스크(600)를 사용하여 수행된다. 도 6b를 참조하면, 정지 마스크 밑의 도 4b의 108 영역을 형성하기 위해 제2 도전형에 도펀트를 주입하는 것은 개구(652)를 갖는 마스크(650)를 사용하여 수행된다. 마스크(600)의 개구(602)는 마스크(650)의 개구(652)보다 실질적으로 더 넓다. 일 실시예에서, 마스크(600) 및 마스크(650)는 주입 동안 실리콘 기판(100)으로부터 떨어져 위치지만 그에 근접하게 위치되어 사용하기 위한 흑연 섀도 마스크이다.
다른 양태에서, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동하는 웨이퍼와 고정된 섀도 마스크를 포함하는 패터닝된 주입을 위한 인라인 플랫폼의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 7을 참조하면, 인라인 플랫폼(700)은 투입되는 웨이퍼를 위한 웨이퍼 투입 영역을 포함한다. 제1 스테이션(750)이 제1 도전형의 도펀트 불순물 원자들을 제1 섀도 마스크를 통해 그리고 기판 내에 주입하도록 구성된다. 제2 스테이션(754)이 제2 상이한 도전형의 도펀트 불순물 원자들을 제2 섀도 마스크를 통해 기판 내에 주입하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 제1 스테이션(750)이 붕소 원자 또는 이온을 주입하도록 구성되고, 제2 스테이션(754)이 인 원자 또는 이온을 주입하도록 구성된다.
다시 도 7을 참조하면, 고정된 흑연 마스크와 같은 고정된 스텐실 마스크(702)가 주입 동안에 기판에 근접하게 그러나 이와 접촉하지 않게 유지된다. 2개의 대응하는 슬릿 패턴들을 갖는 하나의 마스크로서 도시되지만, 개별 섀도 마스크가 전형적으로 모듈들(750 및 754) 각각에 사용될 것임이 인식될 것이다. 수용 기판으로부터의 간격에 대한 가용 거리는 이온 빔이 시준될 수 있는 정도에 의해 결정될 수 있다. 전형적인 간격은 Si 태양 웨이퍼 기판과 거의 동일한 차수의 두께인 50 내지 250 마이크로미터일 수 있다. 그러나, 이러한 간격은 섀도 마스크의 하부 에지 아래에서 (수직으로부터의) 발산각을 최소화하는 조건 하에서 1000 마이크로미터(1 mm)만큼 클 수 있다. 일 실시예에서, 주입 영역들의 생성된 패턴은 1차원 상호맞물림형 핑거 패턴이다.
일 실시예에서, 전술된 바와 같이, 정지된 흑연 섀도 마스크와 같은 스텐실 마스크가 주입을 위해 사용될 수 있다. 일례로서, 도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른, 고정된 섀도 마스크들을 포함하는, 패터닝된 주입을 위한 가능한 인라인 플랫폼들을 개략적으로 도시한다. 전술된 경우들 중 어느 것에서든, 일 실시예에서, 소정의 침착 또는 잔여물 축적이 스텐실 마스크 상에 발생할 수 있다. 다수의 실행 후에, 이러한 침착 또는 축적은 마스크들로부터의 제거를 요구할 수 있다. 추후 주입 공정에 어떤 방식으로 영향을 미칠 수 있는 스텐실 마스크 상에의 재료의 과다-축적과 처리량을 비교 평가하도록 최적 실행 횟수가 결정될 수 있음이 인식될 것이다. 하나의 그러한 실시예에서, 소정 실행 횟수 후에, 축적된 재료가 선택적 에칭에 의해 제거되고, 이어서 스텐실 마스크는 재사용될 수 있다.
다시 도 1a 내지 도 1f 및 도 4a 내지 도 4c와 관련하여 기술된 공정 흐름도를 참조하면, 일 실시예에서, 2개의 붕소 도핑은 전체 웨이퍼 개구를 갖는 정지 마스크를 사용하여 한번에 수행되어 블랭킷 저농도 도핑 영역과 이후 슬릿 패턴을 형성하여 선택적인 에미터 영역을 제공한다. 다른 공정 방안들이 태양 전지 기판의 배면의 직접적인 주입으로부터 이익을 얻을 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지를 제조하는 다른 방법의 작업들을 나타내는 흐름도(800)이다.
흐름도(800)의 작업(802)을 참조하면, 미리-에칭된 실리콘 웨이퍼가 수용되거나 감소된 단계의 습식 에칭 공정이 수행된다. 이어서, 작업(804)에서 인 실리카 유리 (PSG) 및 도핑되지 않은 실리카 유리 (USG) 층이 장치 측방 (예컨대, 기판 후면) 상에 증착된다. 작업(806)을 참조하면, 텍스쳐화 에칭을 노광된 수광면에 대해 수행된다. 이어서, 작업(808)에서 PSG/USG 층이 패터닝된다. 작업(810)을 참조하면, 붕소가 장치측에서 블랭킷 (패터닝되지 않은) 방식으로 주입된다. 이어서, 작업(812)에서 산화(Ox), 질화(N) 및 비정질 실리콘(a-Si)의 PECVD 증착과 같은 전면 처리가 수행된다. 작업(814)을 참조하면, 어닐링이 수행된다. 이어서, 작업(816)에서 반사 방지 코팅(ARC) 및 하부 반사 방지 코팅(BARC) 층이 장치 측방 상에 형성된다. 작작업(818)을 참조하면, 이어서, 보다 낮은 접점 금속화가 수행된다. 흐름도(800)의 작업(820)에서, 이어서 후단 공정이 완료된다.
[0064]
다시 흐름도(800)와 관련하여 기술된 공정을 참조하면, 상기 공정은 패터닝된 이온 주입 능력을 필요로 하지 않는다. 대신에, 패터닝된 고체 상태의 N-형 도펀트 (인) 공급원이 먼저 형성된다. 이어서 패터닝된 고체 상태의 N-형 도펀트 공급원은 블랭킷 붕소 주입 작업을 위한 마스크로서 사용된다. 따라서, P-형 이미터 영역 제조를 위해 중간-저 도핑량 의 블랭킷 붕소 주입 작업이 수행될 수 있다.
따라서, 패턴화 능력으로 고효율 태양광 응용을 목표로 하는 고 처리량 이온 주입 공구의 도입이 상호맞물림형 배면 접점(IBC) 태양 전지의 제조에 적용가능 할 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, 일 실시예에서, III-V족 재료의 기판과 같은 상이한 재료의 기판이 실리콘 기판 대신에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 다결정(polycrystalline) 또는 다중-결정(multi-crystalline) 실리콘 기판이 사용된다. 또한, N+ 및 이어서 P+ 유형 도핑의 순서가 구체적으로 태양 전지의 배면 표면 상의 이미터 영역에 대해 기술되는 경우에, 고려되는 다른 실시예들이 전도성 유형의 반대 순서, 예컨대 각각 P+ 및 이어서 N+ 유형 도핑을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 대부분 배면 접점 태양 전지 구성이 언급되지만, 본 명세서에 기술된 접근법들이 전면 접점 태양 전지에도 또한 적용될 수 있음이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 명세서에 기술된 실시예는 고효율 상호맞물림형 배면 접점(IBC)-유형 태양 전지의 제조를 위해 보다 낮은 비용의 높은 처리량의 이온 주입 플랫폼을 제공하도록 구현될 수 있다.
따라서, 기판-수준 이온 주입을 사용한 태양 전지 이미터 영역의 제조 방법 및 생성되는 태양 전지가 개시되었다.
특정 실시예들이 전술되었지만, 특정 특징부에 대해 단일 실시예만이 기술된 경우에도, 이들 실시예는 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시내용에 제공된 특징부들의 예들은, 달리 언급되지 않는다면, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 상기 설명은, 본 개시내용의 이익을 갖는 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 그러한 대안예, 수정예 및 등가물을 포함하고자 의도된다.
본 개시내용의 범주는, 본 명세서에서 다루어지는 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화시키든 그렇지 않든 간에, 본 명세서에 (명백히 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징 또는 특징들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 새로운 청구항이 본 출원(또는 이에 대한 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 그러한 특징들의 조합에 대해 만들어질 수 있다. 특히, 첨부된 청구범위와 관련하여, 종속 청구항으로부터의 특징들이 독립 청구항의 특징들과 조합될 수 있고, 각각의 독립 청구항으로부터의 특징들이 단지 첨부된 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
Claims (22)
- 태양 전지를 제조하는 방법에 있어서,
이온 주입에 의해 반도체 기판에 제1 농도의 제1 도전형의 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계;
이온 주입에 의해 제2의 보다 높은 농도의 제1 도전형의 제1 복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계로서, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 저농도 도핑 영역의 제1 부분에 중첩되는 단계; 및
이온 주입에 의해 제2복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계로서, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 더 높은 농도의 제2도전형을 갖고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 저농도 도핑 영역의 제2 부분과 중첩되고 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지 않는 단계를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계 및 상기 제1 복수의 도펀트 영역을 형성하는 단계는 주입기 내주입기 내스크 밑을 단일 통과하는 동안 도펀트를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 정지 마스크 밑을 단일 통과하는 동안 도펀트를 주입하는 단계는 상기 제1 복수의 도펀트 영역을 형성하기 위한 스플릿 패턴 및 상기 저농도 도핑 영역을 형성하기 위한 전체 개구를 갖는 마스크를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,
이온 주입에 후속하여 반도체 기판을 열적으로 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제4항에 있어서, 상기 저농도 도핑 영역, 상기 제1 복수의 도펀트 영역, 및 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 상기 반도체 기판의 배면에 형성되고, 상기 배면은 상기 반도체 기판의 수광면에 대향하며, 상기 방법은
상기 반도체 기판의 수광면 상에 얇은 터널링 유전체층을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판을 열적으로 어닐링 하기 전에 상기 반도체 기판의 수광면 상의 얇은 터널링 유전체층 상에 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 및
상기 반도체 기판을 열적으로 어닐링하는 동안 상기 도핑된 비정질 실리콘층을 결정화하여 상기 반도체 기판의 수광면 상에 도핑된 다결정 실리콘층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제5항에 있어서, 상기 반도체 기판을 열적으로 어닐링하는 단계는 실질적으로 질소(N2)를 포함하는 분위기에서 반도체를 열적으로 어닐링하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계는 상기 반도체 기판에 블랭킷 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계는 상기 반도체 기판에 패터닝된 저농도 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제1 복수의 접점을 형성하는 단계; 및
제2 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제2 복수의 접점을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제1항의 방법에 따라 제조된 태양 전지.
- 태양 전지로서,
수광면 및 상기 수광면에 대향하는 배면을 갖는 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 배면에서 상기 반도체 기판에 배치된 제1 농도의 제1 도전형의 블랭킷 도펀트 영역;
상기 반도체 기판에 배치되고 상기 블랭킷 도펀트 영역과 중첩된 제1 복수의 도펀트 영역으로서, 제1 복수의 도펀트 영역은 제2의 보다 높은 농도의 제1 도전형인 영역;
상기 반도체 기판에 배치되고 상기 블랭킷 도펀트 영역에 중첩되지만 상기 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지 않은 제2 복수의 도펀트 영역으로서, 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 높은 농도의 제2 도전형인 영역;
태양 전지의 배면에서 상기 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제1 복수의 접점; 및
태양 전지의 배면에서 상기 제2의 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제2 복수의 접점을 포함하는 태양 전지. - 제11항에 있어서, 제1 도전형은 P-형이고, 제2 도전형은 N-형인 태양 전지.
- 제12항에 있어서, 상기 반도체 기판은 단결정 반도체 기판이며, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 붕소 도펀트를 포함하고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 인 도펀트를 포함하는 태양 전지.
- 제11항에 있어서, 제1 도전형은 N-형이고, 제2 도전형은 P-형인 태양 전지.
- 제14항에 있어서, 상기 반도체 기판은 단결정 반도체 기판이며, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 인 도펀트를 포함하고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 붕소 도펀트를 포함하는 태양 전지.
- 제11항에 있어서, 상기 제1 도전형의 제2 농도는 대략 1E19 atoms/cm3이고, 상기 제2 도전형의 농도는 대략 1E19 atoms/cm3이며, 상기 제1 도전형의 제1 농도는 대략 1E18 atoms/cm3인 태양 전지.
- 태양 전지로서,
수광면 및 상기 수광면에 대향하는 배면을 갖는 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 배면에서 상기 반도체 기판에 배치된 패터닝된 도펀트 영역으로서, 상기 패터닝된 도펀트 영역은 제1 농도의 제1 도전형인 영역;
상기 반도체 기판에 배치되고 상기 패터닝된 도펀트 영역과 적어도 일부분 접촉하는 제1 복수의 도펀트 영역으로서, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 제2의 보다 높은 농도의 제1 도전형인 영역;
상기 반도체 기판에 배치되고 상기 패터닝된 도펀트 영역과 적어도 일부분 접촉하는 제2 복수의 도펀트 영역으로서, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 상기 제1 복수의 도펀트 영역과 교번되고 중첩되지 않고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 제1 농도보다 높은 농도의 제2 도전형인 영역;
태양 전지의 배면에서 상기 제1 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제1 복수의 접점; 및
태양 전지의 배면에서 상기 제2의 복수의 도펀트 영역에 전기적으로 연결된 제2 복수의 접점을 포함하는 태양 전지. - 제17항에 있어서, 제1 도전형은 P-형이고, 제2 도전형은 N-형인 태양 전지.
- 제18항에 있어서, 상기 반도체 기판은 단결정 반도체 기판이며, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 붕소 도펀트를 포함하고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 인 도펀트를 포함하는 태양 전지.
- 제17항에 있어서, 제1 도전형은 N-형이고, 제2 도전형은 P-형인 태양 전지.
- 제20항에 있어서, 상기 반도체 기판은 단결정 반도체 기판이며, 상기 제1 복수의 도펀트 영역은 인 도펀트를 포함하고, 상기 제2 복수의 도펀트 영역은 붕소 도펀트를 포함하는 태양 전지.
- 제17항에 있어서, 상기 제1 도전형의 제2 농도는 대략 1E19 atoms/cm3이고, 상기 제2 도전형의 농도는 대략 1E19 atoms/cm3이며, 상기 제1 도전형의 제1 농도는 대략 1E18 atoms/cm3인 태양 전지.
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| CN112490325B (zh) * | 2020-11-27 | 2023-08-04 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种太阳能电池的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090308439A1 (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Solar Implant Technologies Inc. | Solar cell fabrication using implantation |
| US20130298963A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Mtpv, Llc. | Lateral photovoltaic device for near field use |
Family Cites Families (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2695852A (en) | 1952-02-15 | 1954-11-30 | Bell Telephone Labor Inc | Fabrication of semiconductors for signal translating devices |
| US3736425A (en) | 1972-03-27 | 1973-05-29 | Implama Ag Z U G | Screen for ion implantation |
| US3790412A (en) | 1972-04-07 | 1974-02-05 | Bell Telephone Labor Inc | Method of reducing the effects of particle impingement on shadow masks |
| JPS5758075B2 (ko) * | 1974-10-19 | 1982-12-08 | Sony Corp | |
| US4086102A (en) | 1976-12-13 | 1978-04-25 | King William J | Inexpensive solar cell and method therefor |
| US4448797A (en) | 1981-02-04 | 1984-05-15 | Xerox Corporation | Masking techniques in chemical vapor deposition |
| US4381956A (en) | 1981-04-06 | 1983-05-03 | Motorola, Inc. | Self-aligned buried channel fabrication process |
| DE3176643D1 (en) | 1981-10-30 | 1988-03-10 | Ibm Deutschland | Shadow projecting mask for ion implantation and lithography by ion beam radiation |
| US4557037A (en) | 1984-10-31 | 1985-12-10 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating solar cells |
| US5360990A (en) * | 1993-03-29 | 1994-11-01 | Sunpower Corporation | P/N junction device having porous emitter |
| US5907766A (en) | 1996-10-21 | 1999-05-25 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method of making a solar cell having improved anti-reflection passivation layer |
| KR100297498B1 (ko) * | 1996-11-20 | 2001-10-24 | 윤덕용 | 마이크로파를이용한다결정박막의제조방법 |
| US6087274A (en) | 1998-03-03 | 2000-07-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Nanoscale X-Y-Z translation of nanochannel glass replica-based masks for making complex structures during patterning |
| US6335534B1 (en) | 1998-04-17 | 2002-01-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ion implantation apparatus, ion generating apparatus and semiconductor manufacturing method with ion implantation processes |
| JP2001284616A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-12 | Toyota Motor Corp | 熱光発電装置用光電変換素子 |
| US6417078B1 (en) | 2000-05-03 | 2002-07-09 | Ibis Technology Corporation | Implantation process using sub-stoichiometric, oxygen doses at different energies |
| JP2002203806A (ja) | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法、ステンシルマスク及びその製造方法 |
| JP2004193350A (ja) | 2002-12-11 | 2004-07-08 | Sharp Corp | 太陽電池セルおよびその製造方法 |
| JP3790215B2 (ja) | 2002-12-26 | 2006-06-28 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
| US9741881B2 (en) * | 2003-04-14 | 2017-08-22 | S'tile | Photovoltaic module including integrated photovoltaic cells |
| KR100598035B1 (ko) | 2004-02-24 | 2006-07-07 | 삼성전자주식회사 | 전하 전송 이미지 소자의 제조 방법 |
| WO2005093855A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Kyocera Corporation | 太陽電池モジュール及びこれを用いた太陽光発電装置 |
| US7531216B2 (en) | 2004-07-28 | 2009-05-12 | Advantech Global, Ltd | Two-layer shadow mask with small dimension apertures and method of making and using same |
| US7465871B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-12-16 | Massachusetts Institute Of Technology | Nanocomposites with high thermoelectric figures of merit |
| US7468485B1 (en) * | 2005-08-11 | 2008-12-23 | Sunpower Corporation | Back side contact solar cell with doped polysilicon regions |
| CN106409970A (zh) * | 2005-12-21 | 2017-02-15 | 太阳能公司 | 背面触点太阳能电池及制造方法 |
| US20080000522A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | General Electric Company | Photovoltaic device which includes all-back-contact configuration; and related processes |
| US8008575B2 (en) * | 2006-07-24 | 2011-08-30 | Sunpower Corporation | Solar cell with reduced base diffusion area |
| US20080072953A1 (en) | 2006-09-27 | 2008-03-27 | Thinsilicon Corp. | Back contact device for photovoltaic cells and method of manufacturing a back contact device |
| US7638438B2 (en) | 2006-12-12 | 2009-12-29 | Palo Alto Research Center Incorporated | Solar cell fabrication using extrusion mask |
| WO2009029900A1 (en) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Applied Materials, Inc. | Improved methods of emitter formation in solar cells |
| US7820460B2 (en) | 2007-09-07 | 2010-10-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Patterned assembly for manufacturing a solar cell and a method thereof |
| DE102007059486A1 (de) | 2007-12-11 | 2009-06-18 | Institut Für Solarenergieforschung Gmbh | Rückkontaktsolarzelle mit länglichen, ineinander verschachtelten Emitter- und Basisbereichen an der Rückseite und Herstellungsverfahren hierfür |
| US20090227061A1 (en) | 2008-03-05 | 2009-09-10 | Nicholas Bateman | Establishing a high phosphorus concentration in solar cells |
| US7727866B2 (en) | 2008-03-05 | 2010-06-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Use of chained implants in solar cells |
| 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 |
| CN100585831C (zh) * | 2008-07-25 | 2010-01-27 | 友达光电股份有限公司 | 半导体元件、显示装置、光电装置及上述的制造方法 |
| US7816239B2 (en) | 2008-11-20 | 2010-10-19 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for manufacturing a solar cell |
| JP2010161309A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Sharp Corp | 半導体装置、半導体装置の製造方法および太陽電池の製造方法 |
| US20110162703A1 (en) * | 2009-03-20 | 2011-07-07 | Solar Implant Technologies, Inc. | Advanced high efficientcy crystalline solar cell fabrication method |
| KR20110071374A (ko) * | 2009-12-21 | 2011-06-29 | 현대중공업 주식회사 | 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101027829B1 (ko) * | 2010-01-18 | 2011-04-07 | 현대중공업 주식회사 | 후면전극형 태양전지의 제조방법 |
| WO2011129368A1 (ja) * | 2010-04-13 | 2011-10-20 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子およびその製造方法 |
| TWI514599B (zh) * | 2010-06-18 | 2015-12-21 | Semiconductor Energy Lab | 光電轉換裝置及其製造方法 |
| KR101724005B1 (ko) * | 2011-04-29 | 2017-04-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지와 그 제조 방법 |
| KR102052503B1 (ko) * | 2012-01-19 | 2020-01-07 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 이를 제조하는 제조 장치와 방법 |
| US9054255B2 (en) * | 2012-03-23 | 2015-06-09 | Sunpower Corporation | Solar cell having an emitter region with wide bandgap semiconductor material |
| US9171723B2 (en) * | 2012-03-29 | 2015-10-27 | Newsouth Innovations Pty Limited | Formation of localised molten regions in silicon containing multiple impurity types |
| EP2654090B1 (en) * | 2012-04-17 | 2020-07-08 | LG Electronics, Inc. | Solar cell |
| KR101387718B1 (ko) * | 2012-05-07 | 2014-04-22 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| US9761811B2 (en) * | 2012-06-28 | 2017-09-12 | Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. | Organic electroluminescence element and material for organic electroluminescence element |
| 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 |
| US9530923B2 (en) * | 2012-12-21 | 2016-12-27 | Sunpower Corporation | Ion implantation of dopants for forming spatially located diffusion regions of solar cells |
| US9401450B2 (en) * | 2013-12-09 | 2016-07-26 | Sunpower Corporation | Solar cell emitter region fabrication using ion implantation |
| US9577134B2 (en) | 2013-12-09 | 2017-02-21 | Sunpower Corporation | Solar cell emitter region fabrication using self-aligned implant and cap |
| FR3018391B1 (fr) * | 2014-03-07 | 2016-04-01 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation d’une cellule photovoltaique a dopage selectif |
| US20150270421A1 (en) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Advanced Back Contact Solar Cells |
| US9263625B2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-02-16 | Sunpower Corporation | Solar cell emitter region fabrication using ion implantation |
| US20160284913A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Staffan WESTERBERG | Solar cell emitter region fabrication using substrate-level ion implantation |
-
2015
- 2015-03-27 US US14/672,071 patent/US20160284913A1/en not_active Abandoned
-
2016
- 2016-03-22 CN CN201911000522.0A patent/CN110828601B/zh active Active
- 2016-03-22 CN CN201680024747.8A patent/CN107534070B/zh active Active
- 2016-03-22 WO PCT/US2016/023640 patent/WO2016160432A1/en active Application Filing
- 2016-03-22 TW TW105108843A patent/TWI720974B/zh active
- 2016-03-22 KR KR1020177031170A patent/KR102570174B1/ko active IP Right Grant
-
2020
- 2020-09-15 US US17/021,930 patent/US11942565B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090308439A1 (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Solar Implant Technologies Inc. | Solar cell fabrication using implantation |
| US20130298963A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Mtpv, Llc. | Lateral photovoltaic device for near field use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107534070A (zh) | 2018-01-02 |
| US20220020894A2 (en) | 2022-01-20 |
| CN110828601A (zh) | 2020-02-21 |
| CN110828601B (zh) | 2023-08-04 |
| US20200411711A1 (en) | 2020-12-31 |
| CN107534070B (zh) | 2019-11-12 |
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| WO2016160432A1 (en) | 2016-10-06 |
| TWI720974B (zh) | 2021-03-11 |
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| US11942565B2 (en) | 2024-03-26 |
| TW201707220A (zh) | 2017-02-16 |
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