KR20180101679A - 실리콘 태양전지 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

실리콘 태양전지 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

n형 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 후면에 위치하는 터널링층; 상기 터널링층의 후면에 위치하는 도전성 반도체층; 및 상기 실리콘 기판의 전면에 위치하는 에미터층;을 포함하고, 상기 에미터층은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 포함하는 실리콘 태양전지가 제공된다.

Description

실리콘 태양전지 및 이를 제조하는 방법{BACK CONTACT SILICON SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 실리콘 태양전지 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 실리콘 기판의 태양전지에서는 대부분 기판으로의 도핑을 실시하는 태양전지가 대부분을 차지했다. 하지만 최근 고효율 실리콘 태양전지 제작에 대한 수요가 증가된 가운데 많은 기업과 연구기관에서 고효율 태양전지 제작이 가능한 저마다의 소자를 제시하고 있다.
하지만 파나소닉의 이종접합 실리콘 태양전지를 제외하고는 대부분 전후면 중 한 부분에는 기판으로의 도핑을 실시한다. 그렇게 될 경우 기판으로 도핑을 전혀 하지 않은 소자의 경우보다는 보단 높은 효율의 태양전지를 제조하기는 어렵다.
그리고 파나소닉의 이종접합 실리콘 태양전지의 경우는 기판으로의 도핑을 실시하지는 않지만 전후면 모두에 비정질 실리콘을 사용함으로써 반드시 저온의 공정 프로세스를 활용해야 한다는 단점이 있었다.
본 발명의 일 구현예는 실리콘 기판으로의 도핑을 회피하여 고효율 특성을 갖는 실리콘 태양전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에서,
n형 실리콘 기판;
상기 실리콘 기판의 후면에 위치하는 터널링층;
상기 터널링층의 후면에 위치하는 도전성 반도체층; 및
상기 실리콘 기판의 전면에 위치하는 에미터층;을 포함하고,
상기 에미터층은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 포함하는 실리콘 태양전지를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서,
n형 실리콘 기판의 후면에 산화물층을 형성하는 단계;
상기 실리콘 기판의 후면의 상기 산화물층 후면에 n형 폴리실리콘으로 도전성 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 실리콘 기판의 전면에 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질 로 에미터층을 형성하는 단계;를 포함하는 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 실리콘 태양전지는 실리콘 기판으로의 도핑을 실시하지 않으면서 제조되고, 패시베이션 성능을 향상시켜, 개방 전압을 향상시키고, 고효율의 소자를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 실리콘 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 실리콘 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 실리콘 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 실리콘 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 5는 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법 중 일부 대체가능한 공정 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서,
n형 실리콘 기판;
상기 n형 실리콘 기판의 후면에 위치하는 터널링층;
상기 터널링층의 후면에 위치하는 도전성 반도체층; 및
상기 n형 실리콘 기판의 전면에 위치하는 에미터층;을 포함하고,
상기 에미터층은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 포함하는 실리콘 태양전지를 제공한다.
도 1은 상기 실리콘 태양전지 (100)를 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 실리콘 태양전지 (100)는 실리콘 기판 (110)의 후면에 순차적으로 터널링층 및 도전성 반도체층이 적층되어서 후면전계 영역(BSF, back space field)을 형성한다. 또한, 상기 실리콘 태양전지 (100)는 실리콘 기판 (110)의 전면에 에미터층이 형성되어 있다.
상기 실리콘 기판 (110)은 실리콘으로 된 기판이다. 상기 실리콘 기판 (110)은 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘의 n형 도전성 타입의 도펀트를 함유하는 n형 실리콘 기판이다.
상기 터널링층 (120)은 실리콘 기판의 계면 특성을 향상시키면서 생성된 캐리어가 터널링 효과에 의해 원활하게 전달되도록 할 수 있다.
상기 터널링층 (120)은 전자 및 정공에 대하여 장벽 역할을 하여, 소수 캐리어 (minority carrier)는 통과되지 않도록 하면서 터널링층 (120)에 인접한 구역에서 축적되어 일정 이상의 에너지를 갖는 다수 캐리어 (majority carrier)만이 통과되도록 한다.
이 때, 일정 이상의 에너지를 갖는 다수 캐리어는 터널링 효과에 의해 터널링층 (120)을 용이하게 통과할 수 있다.
이러한 터널링층 (120)은 캐리어가 터널링될 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 터널링층은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 비정질 실리콘, 알루미늄 산화물 등의 금속 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
상기 터널링층 (120)의 두께는 1nm 내지 2nm 일 수 있고, 상기 범위의 두께로 형성된 터널링층 (120)은 원활히 캐리어를 통과시킨다. 통상적인 절연층의 경우, 캐리어가 통과할 수 없으나, 1nm 내지 2nm 정도의 매우 얇은 두께의 터널링층은, 터널링 효과에 의해 캐리어가 통과할 수 있으면서도 상기 도전성 반도체층 (140)으로부터 상기 실리콘 기판 (110)으로 도펀트가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도전성 반도체층 (140)은 상기 실리콘 기판 (110)에 도핑된 도펀트의 농도보다 더 고농도의 동일한 도전형 도펀트가 도핑되어 이루어져서, 후면전계 (BSF)의 역할을 수행한다. 또한, 상기 제1 도전성 반도체층 (140)은 상기 에미터층 (130)과는 반대되는 도전형 도펀트를 함유한다. 예를 들어, 상기 도전성 반도체층 (140)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무스(Bi) 등과 같은 5가 원소의 n형 도펀트를 포함하는 폴리실리콘으로 형성할 수 있다.
상기 도전성 반도체층 (140)의 두께는 50nm 내지 150nm 일 수 있다.
상기 실리콘 태양전지 (100)는 상기 터널링층 (120) 및 상기 도전성 반도체층 (140)에 의해 터널접합구조의 후면전계를 형성하여 고효율 특성을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 실리콘 태양전지 (100)의 후면전계는 패시베이션 효과를 극대화하여 개방전압 성능을 높일 수 있다.
또한, 상기 실리콘 태양전지 (100)는 후면부에 폴리실리콘을 적용함에 따라 열적 안정성이 증대되고, 그에 따라 모듈 제작시 및 실제 제품으로 출시된 이후 사용 환경에서의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
상기 실리콘 기판 (110)의 전면에 요철로 이루어진 요철 구조가 형성될 수 있다. 이러한 요철 구조는 이른바 텍스쳐링 공정에 의해 형성될 수 있다. 이러한 요철 패턴은 태양전지에 입사하는 광의 반사를 억제하여, 수광 효율을 높일 수 있다.
상기 에미터층 (130)은 상기 실리콘 기판 (110)의 전면의 요철 구조를 그대로 순응하는 요철 구조를 가질 수 있다.
상기 에미터층 (130)은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질로 형성할 수 있다.
이들 물질은 높은 일함수 (workfunction) (예를 들어, 5eV 이상)을 가지고 있어서, 밴드 구조에 있어 p형 물질로 사용될 수 있다. 즉, 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 상기 물질은 캐리어를 선택적으로 발생시켜 주는 n형 실리콘 기판에 대하여 에미터 작용이 가능한 물질이다. 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 상기 물질로 형성된 상기 에미터층 (130)은 정공은 선택적으로 이동시켜주고, 전자는 차단해주어 에미터로서 작용한다.
일함수의 경우는 성막 조건에 따라 5~7 eV로 조절될 수 있으며 이 값에 따라 개방 전압 (Voc)의 차이를 가져온다. 수치가 클수록 높은 개방 전압을 얻을 수 있다.
실리콘과 밴드갭 차이가 있는 상기 물질은 MoO3, WO3, V2O5, NiO, ReO3 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 실리콘 태양 전지는 n형 실리콘 기판을 대상으로 하고, 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 상기 물질로서 p형 역할이 가능한 전이금속 산화물 (TMOs, Transition Metal Oxides)을 사용하여 pn 접합을 형성한다.
일 구현예에서, 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 상기 물질은 MoO3 이다.
상기 에미터층 (130)을 실리콘에 p형 도펀트를 도핑하여 형성하게 되면, p형 도펀트가 불순물로서 작용하는 단점이 있다. 상기 실리콘 태양전지 (100)는 p형 도펀트를 도핑한 형태가 아니고, 실리콘 기판과 밴드갭 차이를 가짐으로써 에미터 작용이 가능한 물질을 상기 에미터층 (130)으로 직접 형성하기 때문에 에미터층에서 도펀트가 불순물로 작용하는 단점을 해소한다.
상기 에미터층 (130)은 고온의 열처리 공정을 필요로 하는 별도의 도핑을 하지 않고 에미터를 형성하기 때문에 고온의 에미터 형성 공정 없이 에미터 형성이 가능하다. 따라서, 상기 에미터층 (130)을 포함하는 상기 실리콘 태양전지 (110)를 제조하기 위해서 저비용 공정이 가능하다는 이점이 있다.
상기 실리콘 기판 (110)과 상기 에미터층 (130) 사이에 캐리어 선택층을 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 실리콘 태양전지 (200)의 개략적인 단면도이다.
상기 캐리어 선택층 (150)은 수소화된 비정질 실리콘 (intrinsic a-Si:H)로 형성될 수 있다.
실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질이 높은 일함수를 가지게 되면, 실리콘 기판 위에 존재하는 진성의 수소화된 비정질 실리콘 (intrinsic a-Si:H)과 만나 보다 효과적인 밴드 밴딩 구조를 만들어 개방 전압을 형성할 수 있다.
상기 캐리어 선택층 (150)과 상기 에미터층을 함께 적용하여 실리콘 기판의 1차 패시베이션 성능을 향상시키고, 실리콘 기판이 바로 해당 전이금속 산화물에 해당하는 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질과 밴드 밴딩을 이루어 저하되는 성능을 막을 수 있다. 상기 캐리어 선택층 (150)은 실리콘 기판과 에미터층의 중간층으로 삽입되어 실리콘 기판과 에미터층이 직접 접촉시 발생하는 성능 저하를 상쇄시킬 수 있다.
상기 캐리어 선택층 (150)은 상기 터널링층 (120)과 마찬가지로, 실리콘 기판의 계면 특성을 향상시키면서 생성된 캐리어가 터널링 효과에 의해 원활하게 전달되도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 캐리어 선택층 (150)에 포함되는 수소화된 비정질 실리콘은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질의 에미터 층(130)에 대하여 효과적으로 터널링 효과를 나타낼 수 있는 물질이다.
상기 캐리어 선택층 (150)의 두께는 1nm 내지 8nm일 수 있다.
상기 실리콘 태양전지 (200)는 상기 캐리어 선택층 (150) 및 상기 에미터층 (130)에 의해 상기 실리콘 기판 (110)에 도핑이 이루어지지 않도록 하여 패시베이션 성능을 극대화함으로써 개방전압 성능을 높일 수 있다.
또한, 상기 실리콘 태양전지 (100)는 후면부에 폴리실리콘을 적용함에 따라 열적 안정성이 증대되고, 그에 따라 모듈 제작시 및 실제 제품으로 출시된 이후 사용 환경에서의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
상기 실리콘 태양전지 (100, 200)는 상기 에미터층 (130) 전면에 위치하는 반사방지층을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 실리콘 태양전지 (300)의 개략적인 단면도이다.
상기 반사방지층 (160)은 상기 에미터층 (130)의 요철 구조 상에 형성되어서 상기 요철 구조를 그대로 순응하도록 요철 구조를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 반사방지층 (160)은 상기 반사방지층 (160)을 수광면으로 입사하는 태양광의 재반사를 방지하여 광 포획 (light trapping)을 개선시킬 수 있다. 상기 반사방지층 (160)은 이러한 반사방지 역할과 함께 전도층 역할도 수행할 수 있다.
상기 반사방지층 (160)은 투명전도성산화물 막 (TCO, transparent conductive oxide)으로 형성될 수 있고, 그 재료로서, 예를 들면, ITO (인듐주석산화물, Indium Tin Oxide), IO (인듐산화물, Indium Oxide), IZO (인듐아연산화물, (Indium Zinc Oxide), ZTO (아연주석산화물, Zinc Tin Oxide), AZO (알루미늄아연옥사이드, Aluminum Zinc Oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있고 이에 한정되지 않으며 공지된 물질이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 반사방지층 (160)의 두께는 80nm 내지 120nm일 수 있다.
상기 실리콘 태양전지 (100, 200, 300)는 상기 에미터층에 전기적으로 연결되는 전면 전극; 및 상기 도전성 반도체층에 전기적으로 연결되는 후면 전극;을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 실리콘 태양전지 (400)의 개략적인 단면도이다.
도 4에서, 상기 실리콘 태양전지 (400)는 상기 반사방지층 (160)을 통해 상기 에미터층 (130)에 전기적으로 연결된 전면 전극 (180)을 포함하고, 상기 전면 전극 (180)은 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 아연(Zn)과 같은 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다.
또한, 도 4에서, 상기 실리콘 태양전지 (400)는 상기 도전성 반도체층 (140)에 전기적, 물리적으로 연결된 후면 전극 (190)을 포함하고, 상기 후면 전극 (190)은 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 아연(Zn)과 같은 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 전면 전극 (180) 및 상기 후면 전극 (190)은 생성된 캐리어를 수집하여 외부로 전달할 수 있는 다양한 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 전면 전극 (180) 및 상기 후면 전극 (190)은 공지된 방법에 따라 제조될 수 있고, 고온의 소성을 필요하지 않는 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 전면 전극 (180) 및 상기 후면 전극 (190)은 저온 페이스트를 사용하여 스크린 프린팅 (screen printing), 디스펜싱 (dispensing), e-빔 (e-beam) 등의 방법에 의해 금속으로 형성하거나, 또는 스퍼터링 공정으로 금속을 증착하여 형성할 수 있다.
상기 전면 전극 (180)은 선형과 같은 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 전면 전극 (180)의 패턴이 형성되지 않은 나머지 부분으로는 빛이 유입되어야 한다. 상기 후면 전극 (190)은 선형과 같은 패턴으로 형성될 수도 있고, 후면 전체 면 (whole surface)를 커버하는 층으로 형성될 수도 있다.
상기 전면 전극 (180) 및 상기 후면 전극 (190)은 상기 실리콘 태양전지 (100, 200, 300, 400) 내로 태양광이 입사되어 발생된 정공과 전자를 각각 포집한다.
상기 실리콘 태양전지 (100, 200, 300, 400)는 전면부이 에미터 구조와 후면부의 후면전계 구조를 적용하여 실리콘 기판으로의 도핑을 실시하지 않으면서 제조되고, 패시베이션 성능을 향상시켜, 개방 전압을 향상시키고, 고효율의 소자를 구현할 수 있다.
상기 실리콘 태양전지 (100, 200, 300, 400)는 후면부에는 터널접합 구조의 후면전계를 형성하고, 전면부에는, 선택적으로 캐리어 선택층과 함께, 에미터층을 적용함으로써 전후면 모두에 기판으로의 도핑을 실시하지 않는다. 그리고 후면부에는 폴리실리콘을 사용한 터널접합을 적용함으로써 기존 이종접합 실리콘 태양전지 대비 열적 안정성을 높여 소자 제작 후 실제 제품으로 출시된 이후 사용 환경에서의 특성 변화에 민감도가 덜하다는 장점이 있다.
이하, 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서,
n형 실리콘 기판의 후면에 산화물층을 형성하는 단계;
상기 실리콘 기판의 후면의 상기 산화물층 후면에 n형 폴리실리콘으로 도전성 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 실리콘 기판의 전면에 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질로 에미터층을 형성하는 단계;를 포함하는 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법에 의해 전술한 실리콘 태양전지를 제조할 수 있다. 따라서, 각 구성 요소에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
도 5는 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법의 각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 실리콘 기판 (110)을 준비한다 (도 5(a) 참조). 실리콘 기판 (110)은 전술한 바와 같이, 실리콘을 포함하는 다양한 형태가 될 수 있으며, 구체적으로, n형 도펀트가 도핑된 n형 실리콘 기판일 수 있다.
상기 실리콘 기판 (110)을 화학적 산화 방식 등에 의해, 터널링층 (120)을 형성한다 (도 5(b) 참조). 상기 터널링층 (120)을 형성하는 방법은 공지된 다양한 방법에 의할 수 있다. 구체적으로는, 인시츄 산화 공정에 의하는 경우 실리콘 산화물층을 형성함으로써 상기 터널링층 (120)을 형성할 수 있고, 공정을 단순화할 있는 이점이 있다.
도 5(b)에서와 같이 상기 실리콘 기판 (110)의 전면과 측면에도 상기 터널링층 (120)을 형성할 수 있다. 상기 실리콘 기판 (110)의 전면과 측면에 형성된 상기 터널링층 (120)은 유전체 마스크 (141)을 형성한 뒤 (도 5(d) 참조), 제거할 수 있다.
이어서, 상기 실리콘 기판 (110)의 후면에 형성된 상기 터널링층 (120)의 후면에 n형 폴리실리콘으로 도전성 반도체층 (140)을 형성한다. 구체적으로, 약 650 ℃의 온도에서 n형 도핑된 폴리실리콘막을 약 50nm 내지 150nm 두께로 형성할 수 있다.
상기 터널링층 (120)과 상기 도전성 반도체층 (140)은 동시에 인시츄로도 형성할 수 있다.
상기 실리콘 기판 (110)의 전면에는 텍스쳐링 공정을 수행하여 요철을 형성할 수 있다.
상기 실리콘 기판 (110)의 전면에 요철을 형성하기 위해, 먼저, 상기 도전성 반도체층 (140)의 후면에 유전체 마스크 (141)를 형성한다 (도 5(d) 참조). 이어서, 상기 실리콘 기판 (110)의 전면을 텍스쳐링하여 요청 구조를 형성한 뒤, 상기 유전체 마스크 (141)를 제거한다 (도 5(e) 참조). 상기 유전체 마스크 (141)는 습식 에칭 등의 방법으로 제거할 수 있고, 상기 실리콘 기판 (110)의 전면과 측면에 형성된 상기 터널링층 (120) 중 텍스쳐링시 제거되지 않은 나머지 부분이 함께 제거된다.
요철이 형성된 상기 실리콘 기판 (110)의 전면에 에미터층 (130)을 형성한다 (도 5(f) 참조). 상기 에미터층 (130)은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 전면 (whole surface)에 증착하여 형성할 수 있다. 공지된 방법에 의해 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 증착할 수 있고, 예를 들어, 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 원자증착법 (ALD, Atomic Layer Deposition)에 의해 증착하여 에미터층 (130)을 형성한다.
상기 상기 실리콘 기판 (110)과 상기 에미터층 (130) 사이에 캐리어 선택층 (150)을 더 형성하는 경우, 도 5(f) 대신, 도 6(f-1) 및 도 6(f-2)를 수행한다.
요철이 형성된 상기 실리콘 기판 (110)의 전면에 캐리어 선택층 (150)을 형성 (도 6(f-1) 참조)한 뒤, 이어서, 순차적으로 에미터층 (130)을 형성한다 (도 6(f-2)).
구체적으로, 상기 캐리어 선택층 (150)은 수소화된 비정질 실리콘을 약 150 내지 250℃의 온도에서 증착하여 형성할 수 있고, 두께는 약 1nm 내지 8nm로 형성할 수 있다.
상기 실리콘 태양전지는 상기 에미터층 (130)에 전기적으로 연결되도록 전면 전극 (180)을 형성할 수 있다. 상기 에미터층 (130) 전면 상에 직접 전면 전극 (180)을 형성할 수도 있고, 상기 에미터층 (130)의 전면 상부에 반사방지층 (160)을 더 포함하는 경우라면, 상기 반사방지층 (160) 상에 전면 전극 (180)을 형성할 수 있다 (도 4 참조).
또한, 상기 실리콘 태양전지는 상기 도전성 반도체층 (140)에 연결되도록 후면 전극 (190)을 형성할 수 있다.
상기 전면 전극 (180) 및 상기 후면 전극 (190)은 저온 페이스트를 사용하여 스크린프린팅 (screen printing), 디스펜싱 (dispensing), e-빔 (e-beam) 등의 방법에 의해 금속으로 형성하거나, 또는 스퍼터링 공정으로 금속을 증착하여 형성할 수 있다.
상기 실리콘 태양전지는 상기 에미터층 (130) 상부에 반사방지층 (160, 도 5에서는 미도시)을 더 적층할 수 있다.
상기 반사방지층 (160)은 ITO, IO, IZO, ZTO, AZO 등의 TCO 물질을 사용하여 상온 내지 200℃의 온도에서 80nm 내지 120nm 두께로 형성될 수 있다.
도 4는 전면 전극 (180), 후면 전극 (190) 및 반사방지층 (160)을 더 형성한 실리콘 태양전지 (400)의 구조를 나타낸다.
상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법은 실리콘 기판으로 도핑하는 공정을 실시하지 않음으로써, 고효율의 실리콘 태양전지를 제조할 수 있는 방법이다. 또한, 상기 실리콘 태양전지를 제조하는 방법은 고온의 소성이나, 확산을 요하지 않는 방법이므로, 금속을 형성할 때 저온 페이스트를 사용하는 공정 또는 스퍼터링법에 의할 수 있다는 이점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100, 200, 300, 400: 실리콘 태양전지
110: 실리콘 기판
120: 터널링층
130: 에미터층
140: 도전성 반도체층
141: 유전체 마스크
150: 캐리어 선택층
160: 반사방지층
180: 전면 전극
190: 후면 전극

Claims (10)

  1. n형 실리콘 기판;
    상기 실리콘 기판의 후면에 위치하는 터널링층;
    상기 터널링층의 후면에 위치하는 도전성 반도체층; 및
    상기 실리콘 기판의 전면에 위치하는 에미터층;을 포함하고,
    상기 에미터층은 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질을 포함하는 실리콘 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    실리콘과 밴드갭 차이가 있는 상기 물질은 MoO3, WO3, V2O5, NiO, ReO3 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된
    실리콘 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 기판 및 상기 에미터층은 요철 구조를 형성하는
    실리콘 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 기판과 상기 에미터층 사이에 수소화된 비정질 실리콘을 포함하는 캐리어 선택층을 더 포함하는
    실리콘 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터널링층은 실리콘 산화물, 금속 산화물, 비정질 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    실리콘 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에미터층 전면에 위치하는 반사방지층을 더 포함하는
    실리콘 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    전면 전극; 및 후면 전극;을 더 포함하는
    실리콘 태양전지.
  8. n형 실리콘 기판의 후면에 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 후면의 상기 산화물층 후면에 n형 폴리실리콘으로 도전성 반도체층을 형성하는 단계; 및
    상기 실리콘 기판의 전면에 실리콘과 밴드갭 차이가 있는 물질로 에미터층을 형성하는 단계;를 포함하는 실리콘 태양전지를 제조하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에미터층을 형성하기 전에, 상기 n형 실리콘 기판 전면에 텍스쳐링 공정에 의해 요철을 형성하는 단계를 더 포함하는
    실리콘 태양전지를 제조하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 에미터층을 형성하기 전에 캐리어 선택층을 형성하고, 이어서 상기 에미터층을 형성한 뒤, 상기 에미터층 전면 상에 반사방지층을 형성하는 단계;
    상기 도전성 반도체층에 연결되는 후면 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 에미터층에 연결되는 전면 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는
    실리콘 태양전지를 제조하는 방법.
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KR20210064733A (ko) * 2019-11-26 2021-06-03 한국생산기술연구원 전하선택접촉 태양전지의 후처리 방법

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