KR20180076197A - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조 및 제조 공정을 개선한 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a solar cell having improved structure and manufacturing process and a manufacturing method thereof.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as a next-generation battery that converts solar energy into electric energy.
이러한 태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 설계에 따라 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 이러한 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지 효율이 결정될 수 있다. 태양 전지의 상용화를 위해서는 낮은 효율을 극복하여야 하는바, 다양한 층 및 전극이 태양 전지의 효율을 최대화할 수 있도록 설계 및 제조되는 것이 요구된다. In such solar cells, various layers and electrodes can be fabricated by design. The solar cell efficiency can be determined by the design of these various layers and electrodes. In order to commercialize solar cells, it is required to overcome low efficiency, and various layers and electrodes are required to be designed and manufactured so as to maximize the efficiency of the solar cell.
본 발명은 우수한 효율을 가지며 단순한 공정에 의하여 제조될 수 있는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다. The present invention provides a solar cell having excellent efficiency and being manufactured by a simple process and a method of manufacturing the solar cell.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 모 태양 전지를 절단하여 복수의 단위 태양 전지를 제조하는 절단 단계를 포함하고, 상기 절단 단계는 워터 젯 레이저를 이용한 레이저 가공 공정을 포함한다. A manufacturing method of a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a cutting step of cutting a parent solar cell to produce a plurality of unit solar cells, and the cutting step includes a laser processing process using a water jet laser.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 절단면 및 비절단면을 가지는 측면을 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되는 도전형 영역; 상기 도전형 영역에 연결되는 전극; 상기 절단면에 형성된 산화층; 및 상기 비절단면에 형성된 절연막을 포함하고, 상기 산화층의 두께가 상기 절연막의 두께보다 작다. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes: a semiconductor substrate including a side surface having a cut surface and an uncut surface; A conductive type region formed on the semiconductor substrate or on the semiconductor substrate; An electrode connected to the conductive region; An oxide layer formed on the cut surface; And an insulating film formed on the non-cut surface, wherein the thickness of the oxide layer is smaller than the thickness of the insulating film.
본 실시예에 따르면, 절단 공정이 워터 젯 레이저를 이용한 레이저 가공 공정을 포함하여 태양 전지의 손상 등을 효과적으로 방지하면서 태양 전지를 절단하여 단위 태양 전지를 제조할 수 있다. 이때, 워터 젯 레이저에 의하여 레이저 가공 공정 중에 절단면에 산화층이 형성되므로 별도로 절단면을 패시베이션하기 위한 공정을 추가하지 않아도 된다. 이에 의하여 제조 공정을 단순화할 수 있으며 다양한 구조의 태양 전지에 적용될 수 있다.According to the present embodiment, the unit solar cell can be manufactured by cutting the solar cell while effectively preventing damage to the solar cell, including a laser processing process using a water jet laser, in the cutting process. At this time, since the oxide layer is formed on the cut surface during the laser machining process by the water jet laser, there is no need to add a process for passivating the cut surface separately. This makes it possible to simplify the manufacturing process and can be applied to solar cells of various structures.
이에 따라 제조된 단위 태양 전지는 태양 전지 패널에 적용되어 태양 전지 패널의 출력 손실을 최소화하여 출력을 최대화할 수 있다. 이때, 절단 공정 중에 형성된 산화층이 잔류하여 절단면을 패시베이션하는 것에 의하여 태양 전지의 효율을 향상하고 태양 전지 패널의 출력을 향상할 수 있다. The unit solar cell fabricated according to this method is applied to a solar cell panel to minimize the output loss of the solar cell panel, thereby maximizing the output. At this time, the oxide layer formed during the cutting process remains, so that the efficiency of the solar cell can be improved and the output of the solar cell panel can be improved by passivating the cut surface.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 하나의 모(母) 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 단위 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 네 개의 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 단위 태양 전지를 포함하는 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단위 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지를 도시한 단면도이다. 1 is a front plan view showing two unit solar cells formed by cutting one mother solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a front plan view showing four solar cells formed by cutting one parent solar cell according to a modification of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell panel including the unit solar cell shown in Fig.
5A and 5B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a unit solar cell according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a unit solar cell according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a unit solar cell according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a unit solar cell according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified into various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to make the description more clear, and the thickness, width, etc. of the present invention are not limited to those shown in the drawings.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. Wherever certain parts of the specification are referred to as "comprising ", the description does not exclude other parts and may include other parts, unless specifically stated otherwise. Also, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it also includes the case where another portion is located in the middle as well as the other portion. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "directly on" another portion, it means that no other portion is located in the middle.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 하나의 모(母) 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 단위 태양 전지를 도시한 전면 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. FIG. 1 is a front plan view showing two unit solar cells formed by cutting one mother solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모 태양 전지(100a)는 절단선(CL)에 의하여 절단되는 복수의 단위 태양 전지(100)를 포함한다. 절단선(CL)을 따라 모 태양 전지(100a)를 절단하면 복수 개의 단위 태양 전지(100)가 제조되고, 이렇게 제조된 각각의 단위 태양 전지(100)는 각기 하나의 태양 전지로 기능한다. Referring to FIGS. 1 and 2, the parent
도면 및 이하의 설명에서는 편의를 위하여 전체적으로 절단선(CL)이 모 태양 전지(100a)의 중심을 따라 길게 연장되어 위치하여, 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 두 개의 단위 태양 전지(100)가 제조되는 것을 예시하였다. 이에 의하면 모 태양 전지(100a) 내에 각각의 단위 태양 전지(100)에 대응하도록 도전형 영역(20, 30) 및 제1 및 제2 전극(42, 44)이 위치하는 활성 영역(AA)이 위치하고, 이러한 활성 영역(AA)이 분리 영역(140)을 사이에 두고 서로 이격된다. 각 단위 태양 전지(100)의 가장자리에는 전체적으로 도전형 영역(20, 30) 및/또는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 위치하지 않는 비활성 영역(NAA)이 위치하게 되고, 비활성 영역(NAA) 중에서 절단면(CL)에 인접한 가장자리에는 분리 영역(140)이 위치하게 된다. 분리 영역(140)에서는 도전형 영역(20, 30) 및/또는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 모 태양 전지(100a)를 제조할 때부터 형성되지 않았을 수도 있고, 또는 절단 단계에서 절단선(CL)의 부근에서 도전형 영역(20, 30) 및/또는 제1 및 제2 전극(42, 44)가 없어지거나 절단선(CL)의 부근에 다른 층(예를 들어, 산화층(120))이 형성되면서 분리 영역(140)이 형성될 수도 있다. In the drawings and the following description, for the sake of convenience, the cutting line CL is extended along the center of the parent
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 두 개 이상의 분리 영역(140) 또는 절단선(CL)이 있어 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 세 개 이상의 단위 태양 전지(100)가 제조될 수도 있다. However, the present invention is not limited thereto, and three or more unit
본 실시예에서 단위 태양 전지(100)는, 베이스 영역(110)을 포함하는 반도체 기판(10)과, 반도체 기판(10)에 또는 반도체 기판(10) 위에 형성되는 도전형 영역(20, 30)과, 도전형 영역(20, 30)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 여기서, 도전형 영역(20, 30)은 서로 다른 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(20)과 제2 도전형 영역(30)을 포함할 수 있고, 전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42)과 제2 도전형 영역(30)에 연결되는 제2 전극(44)을 포함할 수 있다. 그리고 산화층(120)과, 제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24), 제2 패시베이션막(32) 등의 절연막(22, 24, 32)을 더 포함할 수 있다. The unit
본 실시예에서 단위 태양 전지(100)는 절단에 의하여 제조되므로, 단위 태양 전지(100)의 측면이 절단면(CS)과 비절단면(NCS)로 구성된다. 이때, 절단면(CS)에는 산화층(120)이 형성되고 비절단면(NCS)에는 절연막(22, 24, 32)이 형성되는데, 산화층(120)은 절연막(22, 24, 32)보다 얇은 두께를 가진다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 일 예로, 절단면(CS)인지, 비절단면(NCs)인지 여부는, 산화층(120) 또는 절연막(22, 24, 32)의 존재 여부, 제1 및 제2 경사변(163a, 163b)의 존재 여부, 현미경 상에서의 표면 거칠기 차이, 표면 모폴로지 차이 등으로 알 수 있다.In this embodiment, since the unit
반도체 기판(10)은 제1 또는 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 낮은 도핑 농도로 포함하여 제1 또는 제2 도전형을 가지는 베이스 영역(110)을 포함할 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(110)은 제2 도전형을 가질 수 있다. 베이스 영역(110)은 제1 또는 제2 도전형 도펀트를 포함하는 단일 결정질 반도체(예를 들어, 단일 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘, 특히 단결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 베이스 영역(110) 또는 반도체 기판(10)을 기반으로 한 단위 태양 전지(100)은 전기적 특성이 우수하다. The
그리고 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에는 반사를 최소화할 수 있는 반사 방지 구조가 형성될 수 있다. 일 예로, 반사 방지 구조로 피라미드 등의 형태의 요철을 가지는 텍스쳐링(texturing) 구조를 구비할 수 있다. 반도체 기판(10)에 형성된 텍스쳐링 구조는 반도체의 특정한 결정면(예를 들어, (111)면)을 따라 형성된 외면을 가지는 일정한 형상(일 예로, 피라미드 형상))을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(10)의 전면 등에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 반도체 기판(10) 내부로 입사되는 광의 반사율을 낮춰 광 손실을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 기판(10)의 일면에만 텍스처링 구조가 형성되거나, 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에 텍스처링 구조가 형성되지 않을 수 있다. An anti-reflection structure capable of minimizing reflection can be formed on the front surface and the rear surface of the
반도체 기판(10)의 일면(일 예로, 전면) 쪽에는 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(20)이 형성될 수 있다. 그리고 반도체 기판(10)의 후면 쪽에는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역(30)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)은 베이스 영역(110)과 다른 도전형을 가지거나, 베이스 영역(110)과 동일한 도전형일 경우에는 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가진다. A first
본 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(10)의 일부를 구성하는 도핑 영역으로 구성될 수 있다. 제1 도전형 영역(20)이 제1 도전형 도펀트를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘, 특히 단결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(30)이 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘, 특히 단결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(10)의 일부를 구성하면 베이스 영역(110)과의 접합 특성을 향상할 수 있다. In this embodiment, the first and second
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30) 중 적어도 하나가 반도체 기판(10)의 위에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성될 수 있다. 이 경우에 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(10) 위에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가지는 반도체층(예를 들어, 비정질 반도체층, 미세 결정 반도체층, 또는 다결정 반도체층, 일 예로, 비정질 실리콘층, 미세 결정 실리콘층 또는 다결정 실리콘층)으로 구성될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto, and at least one of the first and second
제1 및 제2 도전형 영역(20, 30) 중 베이스 영역(110)과 다른 도전형을 가지는 하나의 영역은 에미터 영역의 적어도 일부를 구성한다. 에미터 영역은 베이스 영역(110)과 pn 접합을 형성하여 광전 변환에 의하여 캐리어를 생성한다. 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30) 중 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 다른 하나는 전계(surface field) 영역의 적어도 일부를 구성한다. 전계 영역은 반도체 기판(10)의 표면에서 재결합에 의하여 캐리어가 손실되는 것을 방지하는 전계를 형성한다. 일 예로, 본 실시예에서는 베이스 영역(110)이 제2 도전형을 가져, 제1 도전형 영역(20)이 에미터 영역을 구성하고, 제2 도전형 영역(30)이 후면 전계 영역을 구성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. One of the first and second
도면에서는 제1 도전형 영역(20)이 전체적으로 형성되며 균일한 도핑 농도를 가지는 균일한 구조(homogeneous structure)를 가지고, 제2 도전형 영역(30)이 제2 전극(44)이 위치한 부분에서만 국부적으로 형성된 국부적 구조(local structure)를 가지는 것을 예시하였다. 이와 같이 제2 도전형 영역(30)의 면적을 최소화하면, 재결합을 저감하여 단락 전류 밀도(short-circuit current, Jsc) 및 개방 전압을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 도전형 영역(20)이 균일한 구조 또는 선택적 구조(selective structure)일 수 있고, 제2 도전형 영역(30)이 균일한 구조, 선택적 구조 또는 국부적 구조를 가질 수 있다. 선택적 구조에서는 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30) 중에서 제1 또는 제2 전극(42, 44)과 인접한 부분에서 높은 도핑 농도, 큰 정션 깊이 및 낮은 저항을 가지며, 그 외의 부분에서 낮은 도핑 농도, 작은 정션 깊이 및 높은 저항을 가질 수 있다. In the drawing, the first
이때, 제1 또는 제2 도전형 도펀트로는 n형 또는 p형을 나타낼 수 있는 다양한 물질을 사용할 수 있다. p형 도펀트로는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, p형 도펀트가 보론(B)이고 n형 도펀트가 인(P)일 수 있다. The first or second conductivity type dopant may be n-type or p-type. As the p-type dopant, a group III element such as boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In) can be used. In the case of the n-type, Group 5 elements such as phosphorus (P), arsenic (As), bismuth (Bi) and antimony (Sb) can be used. For example, the p-type dopant may be boron (B) and the n-type dopant may be phosphorus (P).
일 예로, 본 실시예에서 베이스 영역(110) 및 제2 도전형 영역(30)이 n형을 가지고, 제1 도전형 영역(20)이 p형을 가질 수 있다. 그러면, 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(20)이 pn 접합을 이룬다. 이러한 pn 접합에 광이 조사되면 광전 효과에 의해 생성된 전자가 반도체 기판(10)의 후면 쪽으로 이동하여 제2 전극(44)에 의하여 수집되고, 정공이 반도체 기판(10)의 전면 쪽으로 이동하여 제1 전극(42)에 의하여 수집된다. 이에 의하여 전기 에너지가 발생한다. 그러면, 전자보다 이동 속도가 느린 정공이 반도체 기판(10)의 후면이 아닌 전면으로 이동하여 효율이 향상될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 영역(110) 및 제2 도전형 영역(30)이 p형을 가지고 제1 도전형 영역(20)이 n형을 가지는 것도 가능하다. For example, in this embodiment, the
그리고 적어도 반도체 기판(10)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 전면에 형성된 제1 도전형 영역(20) 위)에 제1 절연막인 제1 패시베이션막(22) 및/또는 반사 방지막(24)이 위치할 수 있다. 그리고 적어도 반도체 기판(10)의 후면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 후면에 형성된 제2 도전형 영역(30) 위)에 제2 절연막인 제2 패시베이션막(32)이 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 패시베이션막(22) 및 제2 패시베이션막(32)은 반도체 기판(10)에 접촉하여 형성될 수 있고, 및/또는 반사 방지막(24)은 제1 패시베이션막(22)에 접촉하여 형성될 수 있다. 그러면, 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The
제1 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)은 제1 개구부(102)을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면 위에 전체적으로 형성될 수 있다. 그리고 제2 패시베이션막(32)은 제2 개구부(104)을 제외하고 반도체 기판(10)의 후면 위에 전체적으로 형성될 수 있다. 도면에서는 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32) 및 반사 방지막(24)이 반도체 기판(10)의 측면까지 연장되어 형성된 것을 예시하였다. 이에 의하면 반도체 기판(10)의 측면도 패시베이션하여 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. The
제1 패시베이션막(22) 또는 제2 패시베이션막(32)은 반도체 기판(10)에 접촉하여 형성되어 반도체 기판(10)의 전면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 단위 태양 전지(100)의 개방 전압을 증가시킬 수 있다. 반사 방지막(24)은 반도체 기판(10)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시켜 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 단위 태양 전지(100)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. The
제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24) 및 제2 패시베이션막(32)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24) 또는 패시베이션막(32)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, 실리콘 탄화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. The
일 예로, 본 실시예에서 제1 패시베이션막(22) 및/또는 반사 방지막(24), 제2 패시베이션막(32)은 우수한 절연 특성, 패시베이션 특성 등을 가질 수 있도록 도펀트 등을 구비하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. For example, in the present embodiment, the
제1 전극(42)은 제1 개구부(102)의 적어도 일부를 채우면서 형성되어 제1 도전형 영역(20)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉 형성)되고, 제2 전극(44)은 제2 개구부(104)의 적어도 일부를 채우면서 형성되며 제2 도전형 영역(30)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉 형성)된다. 제1 및 제2 전극(42, 44)은 다양한 도전성 물질(일 예로, 금속)으로 구성되며 다양한 형상을 가질 수 있다. The
도 1을 참조하면, 제1 전극(42)은 일정한 피치를 가지면서 서로 이격되는 복수의 핑거 전극(42a)을 포함할 수 있다. 도면에서는 핑거 전극(42a)이 서로 평행하며 반도체 기판(10)의 가장자리에 평행한 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 전극(42)은 핑거 전극들(42a)과 교차(일 예로, 직교)하는 방향으로 형성되어 핑거 전극(42a)을 연결하는 버스바 전극(42b)을 포함할 수 있다. 이러한 버스바 전극(42b)은 하나만 구비될 수도 있고, 도 1에 도시된 바와 같이, 핑거 전극(42a)의 피치보다 더 큰 피치를 가지면서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이때, 핑거 전극(42a)의 폭보다 버스바 전극(42b)의 폭이 클 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 버스바 전극(42b)의 폭이 핑거 전극(42a)의 폭과 동일하거나 그보다 작은 폭을 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, the
단면에서 볼 때, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)은 모두 제1 절연막인 제1 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 제1 개구부(102)가 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)에 모두 대응하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a)이 제1 패시베이션막(22)을 관통하여 형성되고, 버스바 전극(42b)이 제1 패시베이션막(22) 위에 형성될 수 있다. 이 경우에는 제1 개구부(102)가 핑거 전극(42a)에 대응하는 형상으로 형성되고, 버스바 전극(42b)만 위치한 부분에는 형성되지 않을 수 있다.The
제2 전극(44)은 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)에 각기 대응하는 핑거 전극 및 버스바 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극(44)의 핑거 전극 및 버스바 전극에 대해서는 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 그리고 제1 전극(42)에서 제1 절연막인 제1 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)에 관련된 내용이 제2 전극(44)에서 제2 절연막인 제2 패시베이션막(32)에 그대로 적용될 수 있다. 이때, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)의 폭, 피치 등은 제2 전극(44)의 핑거 전극 및 버스바 전극의 폭, 피치 등과 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수 있다. The
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(42)과 제2 전극(44)의 평면 형상이 서로 다른 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다. However, the present invention is not limited thereto, and the
상술한 바와 같이 본 실시예에서는 단위 태양 전지(100)의 제1 및 제2 전극(42, 44)이 일정한 패턴을 가져 단위 태양 전지(100)가 반도체 기판(10)의 전면 및 후면으로 광이 입사될 수 있는 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가진다. 이에 의하여 단위 태양 전지(100)에서 사용되는 광량을 증가시켜 단위 태양 전지(100)의 효율 향상에 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극(44)이 반도체 기판(10)의 후면 쪽에서 전체적으로 형성되는 구조를 가지는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.As described above, in the present embodiment, the first and
여기서, 상술한 바와 같이, 단위 태양 전지(100)는 모 태양 전지(100a)을 절단선(CL)을 따라 절단하여 제조된 것이다. 이와 같이 모 태양 전지(100a)를 복수 개의 단위 태양 전지(100)로 분리하게 되면, 복수 개의 단위 태양 전지(100)를 연결하여 태양 전지 패널(도 4의 참조부호 200, 이하 동일)로 만들 때 발생하는 출력 손실(cell to module loss, CTM loss)을 줄일 수 있다.Here, as described above, the unit
이를 좀더 상세하게 설명하면, 상기 출력 손실은 각 태양 전지에서 전류의 제곱에 저항을 곱한 값을 가지게 되고, 복수 개의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 패널의 출력 손실은 상기 각 태양 전지의 전류의 제곱에 저항을 곱한 값에 태양 전지의 개수를 곱한 값을 가지게 된다. 그런데 각 태양 전지의 전류 중에는 태양 전지의 면적 자체에 의하여 발생되는 전류가 있어, 태양 전지의 면적이 커지면 해당 전류도 커지고 태양 전지의 면적이 작아지면 해당 전류도 작아지게 된다. More specifically, the output loss has a value obtained by multiplying the square of the current by the resistance of each solar cell, and the output loss of the solar cell panel including a plurality of solar cells is expressed by the square of the current of each solar cell The value multiplied by the resistance multiplied by the number of solar cells. However, there is a current generated by the solar cell area itself in the current of each solar cell. When the area of the solar cell is increased, the corresponding current is also increased, and when the area of the solar cell is decreased, the corresponding current is also decreased.
본 실시예에서와 같이 모 태양 전지(100a)를 절단하여 복수 개의 단위 태양 전지(100)를 만들어서 이를 연결하게 되면, 전류가 면적에 비례하여 줄고 단위 태양 전지(100)의 개수는 이와 반대로 증가하게 된다. 예를 들어, 절단선(CL)이 하나 구비되어 모 태양 전지(100a)로부터 제조된 단위 태양 전지(100)가 두 개인 경우에는 각 단위 태양 전지(100)에서의 전류가 모 태양 전지(100a)의 전류의 2분의 1로 줄게 되고, 단위 태양 전지(100)의 개수가 모 태양 전지(100a)의 두 배가 된다. 상술한 바와 같이 출력 손실에서 전류는 제곱 값으로 반영이 되고 개수는 그대로 반영이 되므로, 전류가 2분의 1로 줄고 개수가 두 배가 되면, 출력 손실 값은 2분의 1로 작아지게 된다. 이에 따라 본 실시예와 같이 모 태양 전지(100a)를 절단하여 복수 개의 단위 태양 전지(100)를 제조하여 이를 이용하여 태양 전지 패널(200)을 제조하게 되면, 태양 전지 패널(200)의 출력 손실을 줄일 수 있다. If the unit
본 실시예에서는 기존과 같이 모 태양 전지(100a)을 제조한 후에 이를 절단하여 단위 태양 전지(100)의 면적을 줄이는데, 이에 의하면 기존에 사용하던 설비, 이에 따라 최적화된 설계 등을 그대로 이용하여 모 태양 전지(100a)를 제조한 후에 이를 절단하면 된다. 이에 따라 설비 부담, 공정 비용 부담이 최소화된다. 반면, 모 태양 전지(100a)의 크기 자체를 줄여서 제조하게 되면 사용하던 설비를 교체하거나 설정을 변경하는 등의 부담이 있다. In this embodiment, the conventional
그런데, 기존과 동일한 방법으로 모 태양 전지(100a)를 형성한 후에 이를 절단하게 되면 단위 태양 전지(100)에 존재하는 절단면(CS)(단위 태양 전지(100)의 측면 중 일부)으로 반도체 기판(10) 및/또는 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)이 그대로 드러날 수 있다. 이와 같이 반도체 기판(10)이 패시베이션되지 않고 그대로 노출되면 표면 재결합 확률을 증가시켜 단위 태양 전지(100)의 효율 및 이를 포함하는 태양 전지 패널의 출력을 감소시킬 수 있다. 일 예로, 단위 태양 전지(100)의 효율을 1% 내지 3% 정도까지 저하시킬 수 있다. 또한, 절단 공정 중에 절단면(CS)에 위치한 도전형 영역(20, 30), 반도체 기판(10) 및/또는 전극(42, 44)이 녹으면서 원하지 않게 서로 접합되어 션트 경로(shunt pass)를 형성할 수 있고, 심할 경우 단위 태양 전지(100)가 작동하지 않을 수 있다. 또는 전극(42, 44)을 구성하는 금속 물질이 원하지 않게 도전형 영역(20, 30) 및/또는 반도체 기판(10)의 노출된 면에 부착되어 성능을 저하시킬 수 있고, 심할 경우 단위 태양 전지(100)가 작동하지 않을 수 있다. 이에 따라 단위 태양 전지(100)의 효율이 저하되거나 불량이 발생할 수 있다.However, if the mother
이를 고려하여 본 실시예에서는 모 태양 전지(100a)를 절단하는 절단 단계에서 절단면(CS)의 적어도 일부에 산화층(120)이 형성될 수 있는 절단 공정을 사용하여 모 태양 전지(100a)를 절단한다. 이와 같이 절단 공정 시에 반도체 기판(10)의 절단면(CS)의 적어도 일부에 산화층(120)이 형성되면 별도로 산화층(120)을 형성하는 공정을 추가하지 않아도 절단면(CS)을 효과적으로 패시베이션할 수 있다. 절단 공정에서 형성된 산화층(120)은 절단 공정이 노출되는 반도체 기판(10)의 절단면(CS)과 산소가 반응하여 형성되므로 반도체 기판(10)을 구성하는 반도체 물질과 산소의 화합물로 구성된다. 일 예로, 반도체 기판(10)이 실리콘을 포함하는 경우에 산화층(120)이 실리콘 산화층일 수 있다. 이와 같이 절단 공정에서 각 단위 태양 전지(100)의 절단면(CS)의 적어도 일부를 덮는 산화층(120)이 형성되면, 간단한 공정으로도 종래에 절단면(CS)에서 발생할 수 있었던 표면 재결합을 방지 또는 최소화할 수 있다. 이에 의하여 단위 태양 전지(100)의 효율을 향상하고 이를 포함하는 태양 전지 패널(200)의 출력을 향상할 수 있다.In consideration of this, in the present embodiment, the parent
일반적으로 모 태양 전지(100a)의 반도체 기판(10)의 대략적인 원형 형상의 잉곳(ingot)으로부터 제조되어 원형, 정사각형 또는 이와 유사한 형상과 같이 서로 직교하는 두 개의 축(일 예로, 핑거 전극(42a)과 평행한 축 및 버스바 전극(42b)과 평행한 축)에서의 변의 길이가 서로 동일 또는 거의 유사하다. 일 예로, 본 실시예에서 모 태양 전지(100a)의 반도체 기판(10)은 대략적인 정사각형의 형상에서 네 개의 모서리 부분에 경사변(113a, 113b)을 가지는 팔각형 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상을 가지면 동일한 잉곳으로부터 최대한 넓은 면적의 반도체 기판(10)을 얻을 수 있다. 이에 따라 모 태양 전지(100a)는 대칭적인 형상을 가지며, 최대 가로축과 최대 세로축, 최소 가로축과 최소 세로축이 동일한 거리를 가진다. Generally, two
본 실시예에서는 이러한 모 태양 전지(100a)를 절단선(CL)을 따라 절단하여 단위 태양 전지(100)를 형성하므로, 단위 태양 전지(100)의 반도체 기판(10)이 장축과 단축을 가지는 형상을 가지게 된다. In this embodiment, since the
본 실시예에서 산화층(120)이 단위 태양 전지(100)에서 일 측면의 적어도 일부(일 예로, 전체)를 덮으면서 형성될 수 있다. 이는 절단선(CL) 또는 산화층(120)이 모 태양 전지(100a)에서 반도체 기판(10)의 서로 다른 두 개의 가장자리를 연결하도록 가로질러 형성되기 때문이다. 일 예로, 모 태양 전지(100a)에서 절단선(CL) 또는 산화층(120)은 평면으로 볼 때 일자 형상 또는 일정한 폭을 가질 수 있다. 그러면 절단선(CL)에 의하여 절단되는 영역의 면적을 최소화하면서 안정적으로 절단이 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 절단선(CL)이 다양한 형상을 가질 수 있다. In this embodiment, the
이와 같이 절단선(CL)이 핑거 전극(42a)과 평행한 제1 방향(도면의 좌우 방향)을 따라 길게 이어지는 형상을 가져, 모 태양 전지(100a) 내에 위치한 복수 개의 단위 태양 전지(100)는 제1 방향을 따라 길게 이어지고, 복수 개의 단위 태양 전지(100)의 활성 영역(AA)는 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 상하 방향)에서 절단선(CL)을 사이에 두고 서로 위치할 수 있다. The plurality of unit
좀더 구체적으로, 단위 태양 전지(100)는 장축 또는 제1 방향을 따라 형성되며 서로 평행한 제1 및 제2 장변(111a, 111b)과, 단축 또는 제2 방향을 따라 형성되며 서로 평행한 제1 및 제2 단변(112a, 112b)을 포함한다. 그리고 반도체 기판(10)은 장축 및 단축(또는 제1 및 제2 방향)과 경사지게 형성되며 제1 장변(111a)과 제1 단변(112a)을 연결하는 제1 경사변(113a) 및 제1 장변(111a)과 제2 단변(112b)를 연결하는 제2 경사변(113b)을 포함할 수 있다. 그리고 제2 장변(111b)과 제1 단변(112a)이 서로 연결되고, 제2 장변(111b)과 제2 단변(112b)이 서로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단위 태양 전지(100) 또는 반도체 기판(10)이 제1 및 제2 경사변(113a, 113b)을 구비하지 않고 제1 및 제2 장변(111a, 111b), 그리고 제1 및 제2 단변(112a, 112b)로 이루어진 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. More specifically, the unit
여기서, 장변(111a, 111b) 중 적어도 하나에 위치한 측면이 절단면(CS)에 해당한다. 본 실시예에서는 제2 장변(111b)에 위치한 측면이 절단면(CS)이고, 나머지 제1 장변(111a), 제1 및 제2 단변(112a, 112b) 및 제1 및 제2 경사변(113a, 113b)에 위치한 측면이 비절단면(NCS)이다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 절단면(CS)에는 절단 공정에서 산화층(120)이 형성된다. 그리고 비절단면(NCS)에는 제1 및/또는 제2 절연막이 연장되어 형성된다. 도면에서는 비절단면(NCS)에 제2 패시베이션막(32), 제1 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)이 차례로 위치(일 예로, 차례로 접촉하여 위치)한 것을 예시하였으나, 비절단면(NCS)에 위치한 절연막의 종류, 적층 순서 등은 다양하게 변형될 수 있다. Here, the side surface located at least one of the
이에 의하여 모 태양 전지(100a)를 절단한 각 단위 태양 전지(100)의 측면이 절연막(22, 24, 32) 또는 산화층(120)에 의하여 패시베이션된다. 이에 의하여 패시베이션 특성을 향상하여 손상 발생을 최소화할 수 있고, 단위 태양 전지(100)의 효율을 향상하고 이를 포함하는 태양 전지 패널(200)의 출력을 향상할 수 있다. As a result, the side surface of each unit
이때, 절단면(CS)에 형성된 산화층(120)은 비절단면(NCS)에 형성된 절연막(22, 24, 32)(또는 이에 포함된 산화막)과는 다른 공정에서 형성되었으므로 이들은 서로 다른 특성(예를 들어, 폭 또는 두께, 적층 구조 등)을 가진다. 특히, 절단면(CS)에 위치한 산화층(120)의 두께(또는 폭)(T1)이 절연막(22, 24, 32)(또는 이에 포함된 제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24) 및 제2 패시베이션막(32) 각각)보다 작을 수 있다. 산화층(120)은 별도의 증착 공정 등을 이용하지 않고 절단선(CL)을 따라 절단하는 공정 중에 형성되므로 별도의 증착 공정 등을 이용하여 제조된 절연막(22, 24, 32)보다 얇게 형성된다. At this time, since the
즉, 절단면(CS)을 구성하는 제2 장변(111b)에 따른 측면에 위치한 산화층(120)의 두께(T1)가 비절단면(NCS)인 제1 장변(111a), 제1 및 제2 단변(112a, 112b) 및 제1 및 제2 경사변(113a, 113b)에 따른 측면에 위치한 절연막(22, 24, 32)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들어, 산화층(120)의 두께(T1)가 100nm 미만(예를 들어, 30nm 내지 70nm)일 수 있고, 절연막(22, 24, 32)의 두께 또는 이에 포함된 제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24) 및 제2 패시베이션막(32) 각각의 두께가 100nm 이상(예를 들어, 100nm 내지 1um, 일 예로, 100nm 내지 300nm)일 수 있다. 상술한 바와 같이 산화층(120)이 상대적으로 얇게 형성되어도 절단면(CS)을 패시베이션하는 효과는 구현할 수 있다. 그리고 제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24) 및 제2 패시베이션막(32)은 증착 등에 의하여 충분한 두께로 형성되어 원하는 효과를 충분히 구현하면서도 제조 공정의 시간을 최소화할 수 있는 범위로 한정된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 산화층(120)의 두께(T1), 절연막(22, 24, 32)의 두께가 다양한 값을 가질 수 있다.That is, the thickness T1 of the
그리고 절단면(CS)에 위치한 산화층(120)은 단일층으로 이루어질 수 있으며, 절연막(22, 24, 32)은 복수의 층으로 구성될 수 있으며 절연막(22, 24, 32) 중 적어도 한 층은 산화층(120)과 다른 물질을 가질 수 있다. 이는 산화층(120)과 절연막(22, 24, 32)이 서로 다른 공정에서 별도로 형성되었기 때문이다. The insulating
또한, 절단면(CS)인 제2 장변(111b)과 비절단면(NCS)인 제1 장변(111a), 제1 및 제2 단변(112a, 112b) 및 제1 및 제2 경사변(113a, 113b)의 부근에서는 도전형 영역(20, 30) 및 전극(42, 44) 중 적어도 하나의 배치가 다른 부분과 다를 수 있다. The first
좀더 구체적으로, 광전 변환이 가능한 활성 영역(AA)의 면적을 최대화하기 위하여 분리 영역(140)의 폭을 최소화할 수 있도록 분리 영역(140)의 폭은 비활성 영역(NAA)의 다른 부분의 폭보다 작게 할 수 있다. 예를 들어, 단위 태양 전지(100) 또는 반도체 기판(10)의 비절단면(NCS)에서는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 반도체 기판(10)의 측면 또는 가장자리와 제1 간격(D1)만큼 이격될 수 있다. 이는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 반도체 기판(10)의 측면 또는 가장자리까지 연장될 경우 원하지 않는 쇼트 등이 발생할 수 있기 때문이다. 반면, 각 단위 태양 전지(100)의 반도체 기판(10)의 절단면(CS)인 제2 장변(111b)과 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)은 서로 접하거나 제1 간격(D1)보다 작은 제2 간격(D2)만큼 이격될 수 있다. 도면에서는 제1 전극(42)이 반도체 기판(10)의 절단면(CS)인 제2 장변(111b)과 분리 영역(140) 또는 비활성 영역(NAA)을 사이에 두고 절단선(CL)과 제2 간격(D2)만큼 이격된 것을 예시로 도시하였다. 쇼트 등을 효과적으로 방지하기 위하여 분리 영역(140)에서 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)을 형성하지 않은 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 모 태양 전지(100a)에서 분리 영역(140) 또는 절단선(CL)에 해당하는 부분에서도 제1 및 제2 전극(42, 44)을 연속적으로 형성한 후에 절단하여 제1 및 제2 전극(42, 44)이 반도체 기판(10)의 절단면(CS)과 접하여 형성될 수도 있다. More specifically, in order to minimize the width of the isolation region 140 in order to maximize the area of the active region AA capable of photoelectric conversion, the width of the isolation region 140 is greater than the width of another portion of the inactive region NAA Can be made small. For example, in the unit
상술한 바와 같이, 전극(42, 44)은 비절단면(CS)인 제1 장변(111a)과 비절단면(NCS)에서 제2 장변(111b)에서 서로 비대칭적으로 형성되고, 비절단면(NCS)인 제1 단변(112a)과 제2 단변(112b), 그리고 제1 경사변(113a)과 제2 경사변(113b)이 서로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. As described above, the
이와 같이 장축 및 단축을 가지는 반도체 기판(10)의 형상, 다른 절연막과 다른 두께, 물질, 적층 구조 등을 가지는 산화층(120)의 존재, 및/또는 전극(42, 44)과 반도체 기판(10)의 가장자리 사이의 간격이 절단면(CS)과 비절단면(NCS)과 다른 점 등에 의하여, 단위 태양 전지(100)가 모 태양 전지(100a)의 절단선(CL)을 절단하여 형성되었다는 것을 알 수 있다. The presence of the
간단한 설명 및 도시를 위하여 본 실시예에서는 하나의 모 태양 전지(100a)에서 두 개의 단위 태양 전지(100)가 제조되는 것을 예시하였다. 이때, 절단선(CL)이 모 태양 전지(100a)의 중심을 지날 수 있다. 그러면, 각 단위 태양 전지(100)가 실질적으로 동일한 면적을 가져 유사한 전기적 특성을 가질 수 있기 때문이다. 이 중에서도 대략적인 팔각형 형상의 모 태양 전지(100a)를 절단하여 두 개의 단위 태양 전지(100)를 제조하는 것에 의하여, 각 단위 태양 전지(100)가 제1 및 제2 장변(111a, 111b), 제1 및 제2 단변(112a, 112b), 제1 및 제2 경사변(113a, 113b)을 가진 것을 예시하였다. For the sake of simplicity and illustration, the present embodiment illustrates the fabrication of two unit
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 절단선(CL)이 두 개 이상이고, 하나의 모 태양 전지(100a)에서 제조된 단위 태양 전지(100)의 개수가 절단선(CL)의 개수보다 하나 많을 수 있다. 절단선(CL)이 두 개 이상인 경우에는 각 태양 전지(100)의 활성 영역(AA)이 실질적으로 동일한 단축을 가지도록 균일한 거리만큼 이격되어 위치할 수 있다. However, the present invention is not limited thereto. Accordingly, the number of the unit
도 3에서는 일 예로 절단선(CL)이 3개 구비되어 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 네 개의 단위 태양 전지(100)를 제조하는 것을 예시하였다. In FIG. 3, for example, three cutting lines CL are provided to illustrate manufacturing four unit
이 경우에 상술한 바와 같이 대략적인 팔각형 형상의 모 태양 전지(100a)를 절단하게 되면, 도면의 상측 및 하측에 위치한 단위 태양 전지(100)는, 상술한 바와 유사하게, 제1 및 제2 장변(도 1의 111a, 111b 참조, 이하 동일), 제1 및 제2 단변(도 1의 112a, 112b 참조, 이하 동일), 제1 및 제2 경사변(도 1의 113a, 113b 참조, 이하 동일)을 가지고, 제2 장변(111b)이 절단면(도 1의 참조부호 CS, 이하 동일)에 해당하고 나머지 가장자리가 비절단면(도 1의 참조부호 NCS, 이하 동일)에 해당한다. 이러한 단위 태양 전지(100)에 대해서는 상술한 도 1 및 도 2를 참조한 설명이 그대로 적용될 수 있다.In this case, when the approximate octagonal parent
그리고 가운데에 위치하는 단위 태양 전지(100)는 제1 및 제2 장변(111a, 111b), 제1 및 제2 단변(112a, 112b)만을 가지며 제1 및 제2 경사변(113a, 113b)을 가지지 않는다. 그리고 제1 및 제2 장변(111a, 111b)이 절단면(CS)에 해당하고 제1 및 제2 단변(112a, 112b)이 비절단면(NCS)에 해당한다. 절단면(CS) 및 비절단면(NCS)에 대해서는 상술한 도 1 및 도 2를 참조한 설명이 적용될 수 있다. 다만, 제1 및 제2 장변(111a, 111b)이 모두 절단면(CS)으로 구성되므로 제1 및 제2 장변(111a, 111b)에서 도전형 영역(20, 30) 및/또는 전극(42, 44)이 대칭되게 위치한다. The unit
상술한 단위 태양 전지(100)를 포함하는 태양 전지 패널(200)을 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 4는 도 1에 도시한 단위 태양 전지를 포함하는 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다. A
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널(200)은 단위 태양 전지(100), 단위 태양 전지(100)의 전면 상에 위치하는 제1 기판(이하 "전면 기판")(201) 및 단위 태양 전지(100)의 후면 상에 위치하는 제2 기판(이하 "후면 시트")(203)을 포함할 수 있다. 또한, 태양 전지 패널(200)은 단위 태양 전지(100)와 전면 기판(201) 사이의 제1 밀봉재(205a)와, 단위 태양 전지(100)와 후면 시트(203) 사이의 제2 밀봉재(205b)를 포함하는 밀봉층(205)를 구비할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다. 4, a
서로 인접한 두 개의 단위 태양 전지(100)는 연결 부재(207)에 의하여 서로 전기적으로 연결(일 예로, 직렬 연결)된다. 좀더 구체적으로, 두 개의 단위 태양 전지(100)의 가장자리 부분이 서로 중접되도록 위치하고, 연결 부재(207)가 아래쪽에 위치한 단위 태양 전지(100)의 제1 전극(도 2의 참조부호 42, 이하 동일)과 위쪽에 위치한 단위 태양 전지(100)의 제2 전극(도 2의 참조부호 44 이하 동일) 사이에 위치(일 예로, 접촉)하여 이들을 전기적 및 물리적으로 연결한다. 연결 부재(270)로는 두 개의 단위 태양 전지(100)를 전기적 및 물리적으로 연결할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있는데, 일 예로, 도전성 접착층, 솔더 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 연결이 연속적으로 반복되어 복수 개의 태양 전지(100)가 하나의 열(列)(또는 스트링)을 형성하게 된다. 태양 전지 패널(200)은 하나 또는 복수 개의 열의 단위 태양 전지(100)를 포함할 수 있다. 복수 개의 열을 구비할 경우 이들의 전기적 연결 등은 다양한 구성이 적용될 수 있다. The two unit
제1 밀봉재(205a)는 단위 태양 전지(100)의 수광면에 위치하고, 제2 밀봉재(205b)는 단위 태양 전지(100)의 이면에 위치할 수 있으며, 제1 밀봉재(205a)와 제2 밀봉재(205b)는 라미네이션에 의해 접착하여, 단위 태양 전지(100)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단하며, 단위 태양 전지(100)의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. The
이러한 제1 밀봉재(205a)와 제2 밀봉재(205b)는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(205a, 205b)는 그 외 다양한 물질을 이용하여 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다. The
전면 기판(201)은 태양광을 투과하도록 제1 밀봉재(205a) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 단위 태양 전지(100)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전면 기판(201)이 다른 물질 등으로 이루어질 수 있다. The
후면 시트(203)는 단위 태양 전지(100)의 이면에서 단위 태양 전지(100)를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 한다. 후면 시트(203)는 필름 또는 시트 등의 형태로 구성될 수 있다. 후면 시트(203)은 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입이거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 적어도 일면에 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지 등이 형성된 구조일 수 있다. 폴리불화비닐리덴은 (CH2CF2)n의 구조를 지닌 고분자로서, 더블(Double)불소분자 구조를 가지기 때문에, 기계적 성질, 내후성, 내자외선성이 우수하다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 후면 시트(203)가 다른 물질 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 후면 시트(203)는 전면 기판(201) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 후면 시트(203)가 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질(예를 들어, 유리)로 형성되어 양면 수광형 태양 전지 패널(200)을 구현할 수도 있다. The
본 실시예에 따른 태양 전지 패널(200)은, 상술한 바와 같은 단위 태양 전지(100)를 구비하여 모듈화 과정 후의 출력 손실을 최소화하여 태양 전지 패널(200)의 출력을 최대화할 수 있다.The
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단위 태양 전지(100)의 제조 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the unit
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단위 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 도 5a 및 도 5b는 도 1의 V-V 선에 따른 단면을 기준으로 도시하였다. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a unit solar cell according to an embodiment of the present invention. Figs. 5A and 5B are shown based on a cross section taken along the line V-V of Fig.
도 5a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(10)에 또는 반도체 기판(10) 위에 도전형 영역(20, 30), 전극(42, 44), 절연막(22, 24, 32)을 형성하여 모 태양 전지(100a)를 형성한다. 모 태양 전지(100a)를 형성하는 방법으로는 알려진 다양한 방법이 적용될 수 있다.
이어서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 절단선(CL)을 따라 모 태양 전지(100a)를 절단하는 절단 공정에 의하여 복수의 단위 태양 전지(100)를 제조할 수 있다. 이때, 본 실시예에서 절단 공정은 절단선(CL)을 따라 워터 젯 레이저(water jet laser)(300)를 조사하는 레이저 가공 공정에 의하여 수행된다. Subsequently, as shown in FIG. 5B, a plurality of unit
워터 젯 레이저(300)는 물과 함께 레이저를 제공하여 제공되는 워터젯(310)의 내부로 레이저(320)가 이동하면서 모 태양 전지(100a)에 도달하여 모 태양 전지(100a)를 절단한다. 좀더 구체적으로 일정한 크기(면적, 폭, 또는 직경)을 가지는 노즐(310a)을 통하여 일정한 수압으로 물을 제공하여 제1 크기(면적, 폭, 또는 직경)을 가지는 워터 젯(또는 물 기둥)(310)을 형성하고, 렌즈(300a)에 의하여 워터 젯(310)의 폭보다 작은 크기(면적, 폭, 또는 직경)을 가지는 레이저(320)를 조사한다. 워터 젯(310)의 주변부에는 에어 갭(312)이 위치하게 되므로, 레이저(320)가 전반사(total reflection)에 의하여 워터 젯(310)의 밖으로 나가지 않는 상태로 워터 젯(310) 내에서 여러 차례 굴절되면서 모 태양 전지(100a)에 도달하여 모 태양 전지(100a)를 절단한다. The
이때, 레이저(320)가 조사된 부분에서는 레이저(320)의 에너지에 의하여 모 태양 전지(100a)가 국부적으로 일정 온도 이상으로 가열된다. 이에 의하여 모 태양 전지(100a)에서 레이저(320)가 조사된 부분이 가열되어 절단선(CL)에 따라 모 태양 전지(100a)가 절단된다. 이때, 본 실시예에서는 레이저(320)와 함께 워터 젯(310)에 의한 물이 공급되므로 레이저(320)에 의한 모 태양 전지(100a)의 가열 온도가 낮아지고 레이저(320)의 이동 경로가 길어지므로 태양 전지(100a)의 과한 가열 또는 손상을 방지할 수 있다. 워터 젯(310)의 온도는 한정되지 않으나 별도의 처리 없이 그대로 제공될 수 있어 상온의 온도를 가질 수 있다. 일 예로, 워터 젯(310)의 온도가 5℃ 내지 30℃일 수 있다. 그리고, 본 실시예에서 레이저(320)에 의하여 모 태양 전지(100a)가 국부적으로 가열될 수 있다. 일 예로, 레이저(320)에 의하여 모 태양 전지(100a)에서 절단되는 부분의 온도 또는 절단되는 부분에 도달한 물의 온도가 150℃ 이하(예를 들어, 100℃ 이하, 일 예로, 30℃ 내지 100℃)일 수 있다. 이러한 범위 내에서 모 태양 전지(100a)의 과한 가열 또는 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. At this time, in the portion irradiated with the
그리고 레이저(320)에 의한 가열 온도가 다소 낮아지고 레이저(320)의 이동 경로가 길어져서 발생할 수 있는 에너지 손실은 일정한 수압으로 제공되는 워터 젯(310)에 의하여 보충될 수 있다. 이에 따라 모 태양 전지(100a)를 절단하는 총 에너지의 손실 없이 안정적으로 모 태양 전지(100a)를 절단할 수 있다. The energy loss that may occur due to the heating temperature of the
일 예로, 워터 젯(310)의 폭 또는 직경이 20um 내지 50um이고, 레이저(320)의 레이저빔의 폭 또는 직경은 워터 젯(310)의 폭 또는 직경과 같거나 이보다 작을 수 있다. 워터 젯(310)의 폭 또는 직경은 실제로 절단부(130)의 폭과 관련되므로, 절단부(130)의 폭을 고려하여 한정된 것이다. 그리고 레이저(320)의 레이저빔의 폭 또는 직경은 워터 젯(310)보다 작아 워터 젯(310)의 내부에서 이동할 수 있도록 한 것이다. 일 예로, 레이저(320)의 레이저빔의 폭 또는 직경은 15 내지 50um일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 워터 젯(310) 또는 레이저(320)의 레이저빔의 폭 또는 직경의 값이 달라질 수 있다. The width or diameter of the
이때, 레이저(320)가 약 532nm의 파장을 가지는 그린 레이저일 수 있다. 그린 레이저는 워터 젯(310)의 내부를 투과하는 특성이 매우 우수하여 워터 젯(310)과 함께 제공되어도 모 태양 전지(100a)에 안정적으로 도달할 수 있다.At this time, the
일 예로, 레이저(320)는 펄스 파형으로 일정 시간 동안 출력을 가지고 일정 시간 동안은 출력이 없는 펄스 레이저(pulsed wave laser)일 수 있다. 이에 의하면 단 시간에 모 태양 전지(100a)에 충분한 에너지를 제공하여 모 태양 전지(100a)를 쉽게 절단할 수 있다. 반면, 본 실시예와 달리 일정하고 연속적인 출력을 가지는 연속 발진 레이저(continuous wave laser)는 모 태양 전지(100a)를 절단하기에 적합한 충분한 에너지를 제공하기 어려울 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In one example, the
그리고 레이저(320)의 펄스 폭이 80 내지 600 nsec일 수 있다. 이와 같이 레이저(320)의 펄스 폭을 크게 하면 워터 젯(310)에 의한 에너지 손실이 다소 있는 경우에도 모 태양 전지(100a)의 절단에 필요한 에너지를 충분히 제공할 수 있다. 반면, 종래에 모 태양 전지(100a)가 아닌 다른 물질의 가공에 사용하는 레이저의 펄스 폭은 10 내지 15 nsec 정도에 불과하여 본 실시예와는 전혀 다른 범위를 가진다. And the pulse width of the
워터 젯(310)은 펌프(도시하지 않음) 등에 의하여 원하는 수압으로 제공될 수 있다. 일 예로, 워터 젯(310)의 수압이 100bar 내지 500bar (일 예로, 300bar 또는 500bar) 일 수 있다. 워터 젯(310)의 수압은 레이저(320)에 의한 가열 온도가 다소 낮아지고 레이저(320)의 이동 경로가 길어져서 발생할 수 있는 에너지 손실을 고려하여 모 태양 전지(100a)를 안정적으로 절단할 수 있도록 한정된 것이다. 워터 젯(310)의 수압이 100bar 미만이면, 에너지 손실을 보충하는 데 충분하지 않을 수 있고, 워터 젯(310)의 수압이 500bar를 초과하면 레이저(320)에 의한 온도 상승을 과하게 저해하거나 높은 수압에 의하여 태양 전지(100a)를 손상시킬 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The
이러한 워터 젯 레이(300)를 이용한 레이저 가공에 의하여 형성된 절단부(130)의 폭은 다양한 값을 가질 수 있다. 일 예로, 절단부(130)의 폭이 250um 이하(일 예로, 60um 내지 80um)일 수 있다. 이러한 절단부(130)의 폭은 워터 젯(310)의 폭보다 클 수 있다. 이는 워터 젯(310)이 도달한 부분과 이에 인접한 부분에 절단부(130)가 형성될 수 있기 때문이다. 절단부(130)의 폭이 250um를 초과하면 모 태양 전지(100a) 또는 단위 태양 전지(100)에서 광전 변환에 기여하지 않는 면적이 증가할 수 있다. 광전 변환에 기여하는 면적을 좀더 고려하면 절단부(130)의 폭이 80um 이하일 수 있다. 그리고 절단부(130)의 폭이 60um 미만이면 절단이 잘 이루어지지 않을 수 있다. The width of the
본 실시예에서 워터 젯 레이저(300)는 반도체 기판(10)의 후면 또는 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 도전형 영역(20, 30)(일 예로, 제2 도전형 영역(30))이 위치한 면일 수 있다. 이는 반도체 기판(10)의 전면 또는 에미터 영역으로 기능하는 면에서 레이저를 조사할 경우에 pn 접합을 손상할 가능성을 최소화하기 위함이다. 좀더 구체적으로 설명하면, 워터 젯 레이저(300)에 의한 열이 pn 접합에 직접 도달하면 pn 접합에 손상이 발생하여 누설 전류가 발생되어 충밀도(FF)가 저하되고, 심할 경우에는 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Ics)도 저하될 수 있어, 태양 전지(100)의 효율이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 워터 젯 레이저 조사 방향에 한정되는 것은 아니다. In this embodiment, the
워터 젯 레이저(300)가 조사되는 레이저 가공 공정 중에 단위 태양 전지(100)의 절단면(CS)에 산화층(120)이 형성된다. 이는 레이저(320)에 의하여 절단면(CS) 부근에서 국부적으로 가열된 반도체 기판(10)의 반도체 물질과 대기 중에 포함된 산소 기체 또는 워터 젯(310) 내에 포함된 물(H2O) 내의 산소가 반응하여 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 산화층(120)은 100nm 미만(예를 들어, 30nm 내지 70nm)의 두께를 가질 수 있다. 이와 같이 별도의 증착 등의 공정 없이 산화층(120)이 형성되므로 절단면(CS)에 별도의 패시베이션을 위한 막을 형성하지 않아도 되므로 공정을 단순화할 수 있다. 절단면(CS)에 산화층(120)이 존재하는지 여부는 X-선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) 등으로 확인할 수 있다. The
이와 같이 본 실시예에서는 절단 공정이 워터 젯 레이저(300)를 이용한 레이저 가공 공정을 포함하여 모 태양 전지(100a) 또는 단위 태양 전지(100)의 손상 등을 효과적으로 방지하면서 모 태양 전지(100a)를 절단하여 단위 태양 전지(100)를 제조할 수 있다. 이때, 워터 젯 레이저(300)에 의하여 레이저 가공 공정 중에 절단면(CS)에 산화층(120)이 형성되므로 별도로 절단면(CS)을 패시베이션하기 위한 공정을 추가하지 않아도 된다. 이에 의하여 제조 공정을 단순화할 수 있으며 다양한 구조의 모 태양 전지(100a)에 적용될 수 있다. 반면, 종래와 같이 절단 공정 이후에 절단면(CS)이 패시베이션되지 않으면 단위 태양 전지(100)의 특성이 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 절단 공정 이후에, 별도로 절연막을 형성하거나, 산소 등을 공급하여 산화층을 형성하면, 이미 형성된 전극(42, 44)을 덮게 된다. 이에 따라 전극(42, 44)을 다시 외부로 노출하는 식각 공정 등을 추가하여야 하므로 공정이 복잡해지고, 식각 공정에 의하여 이미 형성된 도전형 영역(20, 30) 및 전극(42, 44)이 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있다. As described above, in the present embodiment, the cutting process includes the laser processing step using the
상술한 실시예에서는 레이저 가공 공정으로 모 태양 전지(100a)를 관통하는 절단부(130)를 형성하여 모 태양 전지(100a)를 절단하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예를 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 5a 및 도 5b에서 이미 설명한 내용 및 이와 동일 또는 극히 유사한 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. In the above-described embodiment, the cutting
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 도 6a 및 도 6b는 도 1의 V-V 선에 따른 단면을 기준으로 도시하였다. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a unit solar cell according to another embodiment of the present invention. FIGS. 6A and 6B are views based on a cross section taken along the line V-V of FIG.
도 6a에 도시한 바와 같이, 워터 젯 레이저(300)를 이용한 레이저 가공 공정에 의하여 모 태양 전지(100a) 또는 반도체 기판(10)의 두께 방향에서의 일부가 제거된 절단 홈(130a)을 형성한다. 6A, a cutting
일 예로, 모 태양 전지(100a) 또는 반도체 기판(10)의 두께(T2)에 대한 절단 홈(130a)의 깊이(T3)의 비율(T3/T2)이 10% 내지 70%일 수 있다. 상기 비율(T3/T2)이 10% 미만이면, 추후에 기계적 가공을 하더라도 반도체 기판(10)의 절단이 깔끔하게 이루어지지 않을 수 있다. 상기 비율(T3/T2)이 70%를 초과하면, 조사되는 레이저 에너지가 커져서 모 태양 전지(100a) 또는 단위 태양 전지(100)의 특성을 변화시키거나 반도체 기판(10) 또는 단위 태양 전지(100)에 충격 또는 손상을 줄 수도 있다. 절단 홈(130a)의 깊이(T3)는 도전형 영역(20, 30)의 두께보다 커서 안정적인 절단이 이루어지도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the ratio (T3 / T2) of the depth T3 of the
이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 물리적 충격을 가하는 기계적 가공 공정을 수행하여 모 태양 전지(100a)를 관통하는 절단부(130)를 형성할 수 있다. 이에 의하면 좁은 절단부(130)에서도 깔끔한 가공면을 가지면서 구조적인 충격을 최소화하여 절단할 수 있다. 물리적 충격을 가하는 경우에도 절단면(CS)에 인접한 반도체 기판(10)의 부분이 국부적으로 가열된 상태이므로 대기 중의 산소 기체 등과 반응할 수 있으므로, 기계적 가공 공정에 의하여 절단된 부분에도 산화층(120)이 형성된다. 이에 의하여 절단면(CS) 전체를 덮으면서 산화층(120)이 형성되어 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 절단면(CS) 중 레이저 가공 공정에 의하여 형성된 부분에만 부분적으로 산화층(120)이 형성될 수도 있다. Then, as shown in FIG. 6B, a mechanical processing step of applying a physical impact may be performed to form the
본 발명에서는 다양한 구조의 단위 태양 전지(100)가 제조될 수 있다. 다른 예로 도 7 및 도 8을 참조하여 다른 구조의 단위 태양 전지(100)를 설명한다. 도 1 내지 도 4, 도 5a 및 도 5b, 도 6a 및 도 6b에서 이미 설명한 내용 및 이와 동일 또는 극히 유사한 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 이러한 구조 외에도 다양한 구조의 단위 태양 전지(100)가 적용될 수 있다. 간략하고 명확한 설명을 위하여 도 7 및 도 8에서는 절단면 및 비절단면에 대한 부분을 도시하지 않고 단위 태양 전지(100)의 기본 구조만을 도시하였다. In the present invention, a unit
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지를 도시한 단면도이다. 7 is a cross-sectional view illustrating a unit solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서는 반도체 기판(10)의 전면 위에 제1 중간 패시베이션막(또는 제1 터널링막)(52)이 위치하고 그 위에 제1 도전형 영역(20)이 위치한다. 제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(20) 위에 전체적으로 위치하는 제1 투명 전극층(420)과, 제1 투명 전극층(420) 위에 위치하며 패턴을 가지는 제1 금속 전극층(422)을 포함한다. Referring to FIG. 7, in this embodiment, a first intermediate passivation film (or first tunneling film) 52 is located on the front surface of the
여기서, 제1 중간 패시베이션막(52)은 반도체 기판(10)의 전면에 전체적으로 형성될 수 있다. 캐리어가 제1 중간 패시베이션막(52)을 통과하여 제1 도전형 영역(20)에 전달되므로, 제1 중간 패시베이션막(52)의 두께는 제1 도전형 영역(20)의 두께보다 작을 수 있다. 일 예로, 제1 중간 패시베이션막(52)이 진성 비정질 반도체(예를 들어, 진성 비정질 실리콘(i-a-Si))층, 진성 비정질 실리콘 탄화물(i-a-SiCx)층, 또는 진성 비정질 실리콘 산화물(i-a-SiOx)층을 포함할 수 있다. Here, the first
제1 도전형 영역(20)은 반도체 기판(10)과 별개로 위치하는 반도체층으로 구성되고, 제1 도전형 영역(20)은 반도체 기판(10)과 다른 구조를 가지거나 다른 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 도전형 영역(20)은 비정질 실리콘(a-Si)층, 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)층, 비정질 실리콘 탄화물(a-SiCx)층, 인듐-갈륨-아연 산화물(indium-gallium-zinc oxide, IGZO)층, 티타늄 산화물(TiOx)층 및 몰리브덴 산화물(MoOx)층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 비정질 실리콘(a-Si)층, 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)층, 비정질 실리콘 탄화물(a-SiCx)층은 제1 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다.The first
본 실시예에서는 제1 투명 전극층(420)이 전체적으로 형성되고 제1 금속 전극층(420)이 도 1, 도 3 및 도 4 등에 도시한 제1 전극(도 1의 참조부호 42)의 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 제1 금속 전극층(420)이 핑거 전극 및 버스바 전극을 포함할 수 있다. 제1 금속 전극층(420), 그리고 이의 핑거 전극 및 버스바 전극에 대해서는 도 1을 참조하여 설명한 제1 전극(도 1의 참조부호 42), 그리고 핑거 전극(도 1의 참조부호 42a) 및 버스바 전극(도 1의 참조부호 42b)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. In this embodiment, the first
제1 투명 전극층(420)이 제1 도전형 영역(20) 위에서 전체적으로 형성되므로 광을 투과할 수 있는 물질(투과성 물질)로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 투명 전극층(420)은 인듐-틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 알루미늄-아연 산화물(aluminum zinc oxide, AZO), 보론-아연 산화물(boron zinc oxide, BZO), 인듐-텅스텐 산화물(indium tungsten oxide, IWO) 및 인듐-세슘 산화물(indium cesium oxide, ICO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 투명 전극층(420) 그 외의 다양한 물질을 포함할 수 있다. Since the first
이와 유사하게 반도체 기판(10)의 후면 위에 제2 중간 패시베이션막(54)이 위치하고 그 위에 제2 도전형 영역(30)이 위치한다. 제2 전극(44)은 제2 도전형 영역(30) 위에 전체적으로 위치하는 제2 투명 전극층(440)과, 제2 투명 전극층(440) 위에 위치하며 패턴을 가지는 제2 금속 전극층(442)을 포함한다. 제2 도전형 영역(30)은 제2 도전형을 가진다는 점을 제외하고는 제1 도전형 영역(20)과 동일하므로 이에 대한 설명이 적용될 수 있다. 그리고 제2 중간 패시베이션막(54) 및 제2 전극(44)에 대해서는 제1 중간 패시베이션막(52) 및 제1 전극(42)에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다. Similarly, a second
이러한 구조에서는 반도체 기판(10)은 별도의 도핑 영역을 구비하지 않는 베이스 영역(110)으로 구성될 수 있다. 이에 의하여 별도의 도핑 영역을 형성하기 위한 도핑 공정에 의하여 발생할 수 있는 반도체 기판(10)의 손상 또는 특성 저하 등을 크게 저감할 수 있다. 베이스 영역(110)은 제1 또는 제2 도전형을 가질 수 있다. In this structure, the
도면에서는 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)이 모두 반도체 기판(10)과 별개의 층으로 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30) 중 하나는 반도체 기판(10) 내에 형성되는 도핑 영역으로 구성될 수 있다. Although the first and second
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지를 도시한 단면도이다. 8 is a cross-sectional view illustrating a unit solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 반도체 기판(10)의 후면 위에 중간 패시베이션막(또는 터널링막)(56)이 위치하고, 중간 패시베이션막(56) 위에서 동일 평면 상에 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)이 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 도전형 영역(20)과 제2 도전형 영역(30) 사이에는 언도프트 물질(예를 들어, 진성 반도체, 일 예로, 진성 실리콘)으로 구성된 배리어 영역(40)이 위치할 수 있다. 그리고 반도체 기판(10)의 전면에 전면 전계 영역(150)이 위치하고, 그 위로 제1 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)이 위치할 수 있다. 전면 전계 영역(150)은 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지되 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가지는 도핑 영역일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전면 전계 영역(150)이 반도체 기판(10) 위에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성될 수도 있다. 8, an intermediate passivation film (or tunneling film) 56 is located on the rear surface of the
일 예로, 반도체 기판(10)의 전면에는 반사 방지 구조가 형성되고, 반도체 기판(10)의 후면은 경면 연마된 면일 수 있다. 이는 중간 패시베이션막(56)의 특성에 의하여 캐리어의 이동 특성 등이 크게 달라질 수 있기 때문이다. For example, an antireflection structure may be formed on a front surface of the
중간 패시베이션막(56)은 전자 및 정공에게 일종의 배리어(barrier)로 작용하여, 소수 캐리어(minority carrier)가 통과되지 않도록 하고, 중간 패시베이션막(56)에 인접한 부분에서 축적된 후에 일정 이상의 에너지를 가지는 다수 캐리어(majority carrier)만이 중간 패시베이션막(56)을 통과할 수 있도록 한다. 또한, 중간 패시베이션막(56)은 도전형 영역(32, 34)의 도펀트가 반도체 기판(10)으로 확산하는 것을 방지하는 확산 배리어로서의 역할을 수행할 수 있다. 중간 패시베이션막(56)으로는 비정질 실리콘, 산화물, 질화물, 반도체, 전도성 고분자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 패시베이션막(56)이 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 진성 비정질 실리콘, 진성 다결정 실리콘 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 중간 패시베이션막(56)이 산화물, 질화물 등과 같은 절연 물질일 수 있고, 특히, 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물층으로 구성될 수 있다. 실리콘 산화물층은 패시베이션 특성이 우수하며 캐리어가 터널링되기 쉬운 막이기 때문이다. The
제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)은 반도체 기판(10)과 별개의 반도체층으로 구성될 수 있고, 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 반도체 기판(10)이 단결정 구조를 가지고, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)이 다결정 구조를 가질 수 있다. The first and second
제1 전극(42) 및 제2 전극(44)은 각기 일자 형상으로 길게 이어지는 부분을 포함할 수 있고, 연장 방향과 교차하는 방향에서 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 교번하여 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(42) 및 제2 전극(44)이 이와 다른 형상을 가질 수 있다. The
본 실시예에 따른 단위 태양 전지(100)에서는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 모두 반도체 기판(10)의 후면 쪽에 위치하여 전면 쪽에서 광을 차단하는 부분이 존재하지 않아 광 손실을 최소화할 수 있다. In the unit
본 실시예에서 레이저 가공 공정에서는 워터 젯 레이저(도 5b의 참조부호 300, 310, 이하 동일)가 제2 도전형 영역(30)이 위치한 부분에서 태양 전지(100) 또는 반도체 기판(10)의 후면으로 조사될 수 있다. 이는 도전형 영역(20, 30)이 위치하지 않은 태양 전지(100) 또는 반도체 기판(10)의 전면에 워터 젯 레이저(300)를 조사하면 이에 의하여 재결합 사이트가 많이 발생할 수 있기 때문이다. 그리고 pn 접합을 형성하는 제1 도전형 영역(20)이 위치한 부분보다는 제2 도전형 영역(30)이 위치한 부분에 워터 젯 레이저(300)를 조사하여야 태양 전지(100)의 특성을 우수하게 유지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In the laser machining step, a water jet laser (
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects and the like according to the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
100a: 모 태양 전지
100: 단위 태양 전지
20: 제1 도전형 영역
30: 제2 도전형 영역
42: 제1 전극
44: 제2 전극
200: 태양 전지 패널
300: 워터 젯 레이저
310: 워터 젯
320: 레이저100a: Mo solar cell
100: Unit solar cell
20: first conductivity type region
30: second conductivity type region
42: first electrode
44: Second electrode
200: Solar panel
300: Water jet laser
310: Water Jet
320: laser
Claims (20)
상기 절단 단계는 워터 젯 레이저(water jet laser)를 이용한 레이저 가공 공정을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. And cutting the parent solar cell to produce a plurality of unit solar cells,
Wherein the cutting step includes a laser processing step using a water jet laser.
상기 절단 단계에서 상기 워터 젯 레이저를 이용한 상기 레이저 가공 공정에 의하여 상기 단위 태양 전지의 절단면에 산화층이 형성되는 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein an oxide layer is formed on the cut surface of the unit solar cell by the laser processing step using the water jet laser in the cutting step.
상기 모 태양 전지가 절연막을 포함하고,
상기 산화층의 두께가 상기 절연막의 두께보다 얇은 태양 전지의 제조 방법. 3. The method of claim 2,
Wherein the parent solar cell comprises an insulating film,
Wherein the thickness of the oxide layer is thinner than the thickness of the insulating film.
상기 산화층의 두께가 100nm 미만인 태양 전지의 제조 방법. The method of claim 3,
Wherein the thickness of the oxide layer is less than 100 nm.
상기 레이저 가공 공정에서 상기 모 태양 전지의 부분이 국부적으로 100 이하로 가열되는 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein the portion of the parent solar cell is locally heated to 100 or less in the laser processing step.
상기 레이저 가공 공정에서는 제1 크기를 가지는 워터 젯과 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기를 가지는 레이저를 함께 제공하여, 상기 레이저가 상기 워터 젯 내에서 전반사에 의하여 굴절되면서 이동하여 상기 모 태양 전지에 도달하여 상기 워터 젯의 수압과 함께 상기 모 태양 전지를 절단하는 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
In the laser processing step, a water jet having a first size and a laser having a second size smaller than the first size are provided together so that the laser moves while being refracted by total reflection in the water jet, And cutting the parent solar cell together with the water pressure of the water jet.
상기 워터 젯의 폭 또는 직경이 20um 내지 50um이고,
상기 레이저의 레이저빔의 폭 또는 직경이 15um 내지 50um인 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 6,
Wherein the water jet has a width or diameter of 20 to 50 mu m,
Wherein a width or a diameter of the laser beam of the laser is in the range of 15 to 50 mu m.
상기 워터 젯의 수압이 100bar 내지 500bar인 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 6,
And the water pressure of the water jet is 100 to 500 bar.
상기 레이저가 그린 레이저인 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 6,
Wherein the laser is a green laser.
상기 레이저가 펄스 레이저(pulsed laser)인 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 6,
Wherein the laser is a pulsed laser.
상기 레이저의 펄스 폭이 80 내지 600 nsec인 태양 전지의 제조 방법. 11. The method of claim 10,
Wherein the laser has a pulse width of 80 to 600 nsec.
상기 레이저 가공 공정에 의하여 형성된 절단부의 폭이 250um 이하인 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein a width of the cut portion formed by the laser processing step is 250um or less.
상기 모 태양 전지 또는 상기 단위 태양 전지는, 베이스 영역을 포함하는 반도체 기판과, 상기 베이스 영역과 다른 도전형을 가지는 제1 도전형 영역과, 상기 베이스 영역과 동일한 도전형을 가지는 제2 도전형 영역을 포함하고,
상기 레이저 가공 공정에서 상기 워터 젯 레이저는 상기 제2 도전형 영역이 형성된 상기 모 태양 전지의 일면 또는 상기 모 태양 전지의 후면으로 조사되는 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein the parent solar cell or the unit solar cell comprises a semiconductor substrate including a base region, a first conductive type region having a conductivity type different from that of the base region, and a second conductive type region having the same conductivity type as the base region, / RTI >
Wherein the water jet laser is irradiated to one surface of the parent solar cell on which the second conductivity type region is formed or the rear surface of the parent solar cell in the laser processing step.
상기 레이저 가공 공정에서 상기 모 태양 전지의 일부가 제거된 절단 홈을 형성하고,
상기 절단 단계는 상기 레이저 가공 공정 이후에 상기 모 태양 전지에 물리적인 충격을 가하는 기계적 가공 공정을 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
A cutting groove in which a part of the parent solar cell is removed in the laser processing step,
Wherein the cutting step further comprises a mechanical working step of applying a physical impact to the parent solar cell after the laser processing step.
상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되는 도전형 영역;
상기 도전형 영역에 연결되는 전극;
상기 절단면에 형성된 산화층; 및
상기 비절단면에 형성된 절연막
을 포함하고,
상기 산화층의 두께가 상기 절연막의 두께보다 작은 태양 전지. A semiconductor substrate including a side surface having a cut surface and a non-cut surface;
A conductive type region formed on the semiconductor substrate or on the semiconductor substrate;
An electrode connected to the conductive region;
An oxide layer formed on the cut surface; And
The insulating film formed on the non-
/ RTI >
Wherein the thickness of the oxide layer is smaller than the thickness of the insulating film.
상기 산화층의 두께가 100nm 미만이고,
상기 절연막의 두께가 100nm 이상인 태양 전지. 16. The method of claim 15,
Wherein the thickness of the oxide layer is less than 100 nm,
Wherein a thickness of the insulating film is 100 nm or more.
상기 산화층이 단일층으로 구성되고,
상기 절연막은 복수의 층으로 구성되는 태양 전지. 16. The method of claim 15,
Wherein the oxide layer is composed of a single layer,
Wherein the insulating film is composed of a plurality of layers.
상기 절연막이 상기 산화층과 다른 물질을 포함하거나, 상기 절연막 중 적어도 한 층이 상기 산화층과 다른 물질을 포함하는 태양 전지. 16. The method of claim 15,
Wherein the insulating film includes a material different from the oxide layer, or at least one of the insulating films includes a material different from the oxide layer.
상기 전극과 상기 비절단면 사이의 간격보다 상기 전극과 상기 절단면 사이의 간격이 더 작은 태양 전지. 16. The method of claim 15,
Wherein a gap between the electrode and the cut surface is smaller than a gap between the electrode and the non-cut surface.
상기 전극이, 제1 방향을 따라 형성되는 복수의 핑거 전극과, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되는 버스바 전극을 포함하고,
상기 태양 전지가 장변과 단변을 가지고,
상기 절단면이 상기 장변 중 적어도 하나에 따른 측면에 위치하며,
상기 장변이 상기 제1 방향으로 형성되고, 상기 단변이 상기 제2 방향으로 형성되는 태양 전지.
16. The method of claim 15,
Wherein the electrode includes a plurality of finger electrodes formed along a first direction and a bus bar electrode formed along a second direction intersecting the first direction,
Wherein the solar cell has a long side and a short side,
The cut surface is located at a side surface along at least one of the long sides,
Wherein the long side is formed in the first direction and the short side is formed in the second direction.
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