KR20190016127A - 태양 전지의 포일 기반 메탈리제이션을 위한 레이저 기술 - Google Patents

태양 전지의 포일 기반 메탈리제이션을 위한 레이저 기술 Download PDF

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Abstract

메탈리제이션 기법 및 형성되는 태양 전지를 포함한 태양 전지 제조 방법이 기술되어 있다. 일례에서, 반도체 영역은 기판 내 또는 그 위에 형성될 수 있다. 제1 금속 층은 반도체 영역 위에 형성될 수 있다. 금속 층의 제1 영역 위에 레이저가 적용되어 금속 층과 반도체 영역 사이에 제1 금속 용접을 형성할 수 있는 단계로, 제1 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 제1 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함한다. 제1 영역 위에 레이저를 적용한 후에 금속 층의 제2 영역 위에 레이저를 적용하는 단계로. 제2 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 제2 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함한다. 제2 영역 위에 레이저를 적용한 후에 금속 층의 제3 영역에 레이저를 적용하여 제2 금속 용접을 형성할 수 있는 단계로, 제3 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 제3 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함한다.

Description

태양 전지의 포일 기반 메탈리제이션을 위한 레이저 기술
통상 태양 전지로서 알려진 광기전 전지(photovoltaic(PV) cell)는 전기 에너지로의 태양 방사선의 변환을 위한 장치이다. 일반적으로, 태양 전지의 기판의 표면 상에 충돌하고 기판 내로 진입하는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공 쌍을 생성한다. 전자 및 정공 쌍은 기판 내의 p-도핑된(doped) 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써, 도핑된 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 도핑된 영역들은 태양 전지 상의 전도성 영역들에 연결되어, 전지로부터 외부 회로로 전류를 보낸다. PV 전지들이 PV 모듈과 같은 어레이 내에 조합될 때, 모든 PV 전지들로부터 수집된 전기 에너지는 소정의 전압 및 전류를 갖는 전력을 공급하도록 직렬 및 병렬 배열로 조합될 수 있다.
태양 전지의 효율을 증가시키는 기술, 또는 태양 전지의 제조 효율을 증가시키는 기술이 일반적으로 바람직하다. 본 개시 내용의 일부 실시예는 태양 전지 구조물을 제조하기 위한 신규 공정을 제공함으로써 태양 전지 제조 효율을 높일 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따른 도 3a-3c에 대응하는 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도를 예시한다.
도 2는 일부 실시예에 따른 도 4 및 5에 대응하는 태양 전지의 메탈리제이션 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도를 예시한다.
도 3a, 3b 및 3c는 일부 실시예에 따른 태양 전지 제조에 있어서 다양한 단계의 단면도를 예시한다.
도 4는 일부 실시예에 따른 태양 전지 일부분의 평면도를 예시한다.
도 5는 일부 실시예에 따른 예시 그래프를 도시한다.
하기의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 본 출원의 요지의 실시예들 또는 그러한 실시예의 사용을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하는 것"을 의미한다. 본원에서 예시로서 기술된 임의의 실시예가 반드시 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 발명의 내용 또는 하기의 상세한 설명에서 제시되는 임의의 명시적 또는 암시적 이론에 구속되고자 하는 것은 아니다.
본 명세서는 “하나의 실시예” 또는 “일 실시예”에 대한 언급을 포함한다. “하나의 실시예에서” 또는 “일 실시예에서”라는 어구의 등장은 반드시 동일한 실시예을 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징부, 구조 또는 특성은 본 발명과 일치하는 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기의 단락들은 본 개시내용(첨부된 청구범위를 포함)에서 발견되는 용어들에 대한 정의 및/또는 관계를 제공한다:
“포함하는”. 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조체 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된". 다양한 유닛 또는 구성요소가 작업 또는 작업들을 수행 “하도록 구성된” 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 이러한 맥락에서, “~하도록 구성된”은 유닛/구성요소가 작동 중에 이들 작업 또는 작업들을 수행하는 구조체를 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조체를 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 작동하지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성되었다고 할 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행 “하도록 구성된” 것임을 언급하는 것은, 그 유닛/구성요소에 대해 명시적으로 35 U.S.C §112의 6번째 단락을 적용하지 않으려는 의도이다.
“제1”, “제2” 등. 본원에 사용되는 바와 같이, 이들 용어는 뒤에 오는 명사에 대한 표지로서 사용되는 것으로서, 어떤 유형(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)의 순서화도 암시하지 않는다. 예를 들어, “제1” 금속 용접의 언급은, 이 금속 용접이 차례에 있어서 첫 번째 금속 용접임을 반드시 의미하는 것은 아닌데, 대신에 용어 “제1”은 이 금속 용접을 다른 금속 용접(예컨대, “제2” 금속 용접)으로부터 구별하기 위해 사용된다.
“~에 기초하여”. 본원에 사용되는 바와 같이, 이러한 용어는 결정에 영향을 미치는 하나 이상의 인자를 기술하는 데 사용된다. 이 용어는 결정에 영향을 미칠 수 있는 추가 인자들을 배제하지 않는다. 즉, 결정은 이들 인자에만 기초할 수 있거나, 이들 인자에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 문구 “B에 기초하여 A를 결정한다”를 고려해 보자. B가 A의 결정에 영향을 미치는 인자일 수 있지만, 그러한 문구는 A의 결정이 또한 C에 기초하는 것을 배제하지 않는다. 다른 경우에서, A는 오직 B에 기초하여 결정될 수 있다.
“결합된” - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드들 또는 특징부들을 언급한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, “결합된”은 기계적일 필요는 없지만 하나의 요소/노드/특징부가 다른 요소/노드/특징부에 직접 또는 간접적으로 결합(또는 그와 직접 또는 간접적으로 연통)된 것을 의미한다.
"억제하다" - 본원에 사용되는 바와 같이, 억제하다는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 구성요소 또는 특징부가 작용, 동작 또는 조건을 억제하는 것으로 기술되는 경우, 이는 결과 또는 결과물 또는 미래의 상태를 완전히 예방할 수 있다. 또한, “억제”는, 그렇지 않을 경우 발생할 수도 있는 결과물, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 의미할 수도 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 언급되는 경우, 이는 결과 또는 상태를 완전히 예방하거나 제거할 필요는 없다.
또한, 특정 용어가 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수도 있으며, 따라서 제한적인 것으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, “상부”, “하부”, “위” 및 “아래”와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 나타낸다. “전면”, “배면”, “후면”, “측면”, “외측” 및 “내측”과 같은 용어는 일관되긴 하지만 임의적인 기준틀 내에서 구성요소의 일부분의 방향 및/또는 위치를 기술하며, 그 기준틀은 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조하여 명확해진다. 이러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
하기 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 작업들과 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다. 본 개시내용의 실시예들이 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 사례에서, 잘 알려진 기술들은 본 개시내용의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다.
태양 전지의 포일 기반 메탈리제이션를 위한 방식 및 생성되는 태양 전지가 본 명세서에서 기술된다. 하기 설명에서는, 본 개시내용의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해, 다수의 특정 세부사항, 예컨대 특정 공정 흐름 작업이 제시된다. 본 개시내용의 실시예들이 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 리소그래피(lithography) 및 패턴화 기술과 같은 잘 알려진 제조 기술은 본 개시의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예는 예시적인 표현이며 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아닌 것으로 이해해야 한다.
태양 전지를 제조하는 방법이 본원에 개시된다. 하나의 실시예에서, 태양 전지의 제조 방법은 기판 내에 또는 기판 위에 복수의 교번하는 N형 및 P형 반도체 영역들을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 레이저 기법을 사용하여 교번하는 N형 및 P형 반도체 영역들에 금속 포일을 접합 및/또는 접착시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 레이저의 스캐닝 속도는 전체 스캔 시간을 증가시키고 금속 포일과 교번하는 N형 및 P형 반도체 영역 간에 양호한 전기 접촉(예를 들어, 금속 용접)을 형성하도록 달라질 수 있다(예를 들어, 일정하지 않음).
도 1은 일부 실시예에 따른 도 3a-3c에 대응하는 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도이다. 다양한 실시예에서, 도 1의 방법은 예시된 것보다 추가적인(또는 더 소수의) 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 금속 시드 영역은 블록 104에서 형성될 필요가 있으며, 일 실시예에서 금속 층(예를 들어, 금속 포일)은 제1 및 제2 반도체 영역에 직접 배치되고 접합될 수 있다.
도 2는 일부 실시예에 따른 도 4 및 5에 대응하는 태양 전지의 메탈리제이션 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도이다.
도 3a 및 도 1의 흐름도 100의 대응하는 작업 102를 참조하면, 반도체 영역은 기판 내에 또는 기판 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)은 기판(310)의 배면(303)에 형성될 수 있다. 일례에서, 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)은 기판(310) 내에 또는 그 위에 형성된 복수의 교번하는 N형 및 P형 반도체 영역일 수 있다. 특히, 일 실시예에서, 기판(310)은 얇은 유전체층(302)에 배치된 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306) 위에 배치된다. 일 실시예에서, 얇은 유전체층(302)은 각각 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)과 기판(310) 사이의 중간재일 수 있다. 기판(310)은 기판(310)의 배면(303)을 마주보는 전면(301)을 가질 수 있으며, 배면(303)은 전면(301)을 마주본다.
실시예에서, 기판(310)은 벌크 단결정 N형 도핑된 실리콘 기판과 같은 단결정 실리콘 기판이다. 그러나, 기판(310)이 구형 태양 전지 기판 상에 배치된 층, 예컨대 다결정 실리콘층일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 실시예에서, 얇은 유전체층(302)은 두께가 약 2나노미터 이하인 터널링 실리콘산화물층이다. 하나의 이러한 실시예에서, 용어 “터널링 유전체층”은 전기 전도가 이루어질 수 있는 매우 얇은 유전체층을 지칭한다. 전도는 양자 터널링 및/또는 유전체층의 얇은 지점을 통한 직접적인 물리적 연결의 작은 영역의 존재에 기인할 수 있다. 하나의 실시예에서, 터널링 유전체층은 얇은 실리콘산화물층을 포함한다.
일 실시예에서, 교번하는 제1 및 제2 반도체 영역들(304, 306)은 각각, 예를 들어, 플라즈마-강화 화학 증착(PECVD) 공정을 사용함으로써 형성되는 다결정 실리콘 영역이다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 반도체 영역은 N형 및 P형 다결정 실리콘 영역이다. 하나의 이러한 실시예에서, N형 다결정 실리콘 이미터 영역(304)은 인과 같은 N형 불순물로 도핑된다. P형 다결정 실리콘 이미터 영역(306)은 붕소와 같은 P형 불순물로 도핑된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 교번하는 제1 및 제2 반도체 영역들(304, 306)은 그 사이에 형성된 트렌치들(308)을 가질 수 있으며, 트렌치들(308)은 기판(310) 내로 일부분 연장된다. 추가적으로, 하나의 실시예에서 반사 방지 코팅(anti-reflective coating, BARC) 재료 또는 다른 보호 층(309, 예컨대, 층 비정질 실리콘)이, 교번하는 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 보호 층(309)은 실리콘 질화물 또는 티타늄 질화물을 포함한다.
일 실시예에서, 수광면(305)이 기판(310)의 전면(301)에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 수광면(305)은 텍스처화된 수광면이다. 하나의 실시예에서, 기판(310)의 수광면(305) 및, 가능하게는, 도 3a에 또한 도시된 바와 같은 트렌치(308) 표면들을 텍스처화하기 위해, 수산화물계 습식 에칭제가 사용된다. 수광면(305)의 텍스처화 시기가 달라질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 텍스처화는 얇은 유전체층(302)의 형성 전후에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 텍스처화된 표면은, 입사광을 산란시켜 태양 전지의 수광면(305)으로부터 반사되는 광의 양을 감소시키기 위한 규칙적인 또는 불규칙한 형상의 표면을 갖는 것일 수 있다. 도 3a를 다시 참조하면, 추가적인 실시예들은, 수광 표면(305) 상의 패시베이션 및/또는 반사 방지 코팅(ARC) 층들(총괄적으로 층(312)으로 도시됨)의 형성을 포함할 수 있다. 패시베이션 및/또는 ARC층들의 형성 시기 또한 달라질 수 있음을 이해해야 한다.
도 3b를 참조하고, 이제 흐름도(100)의 대응하는 선택적 작업(104)을 참조하면, 복수의 금속 시드 재료 영역들(314)이 각각, 교번하는 각각의 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)에 금속 시드 재료 영역을 제공하기 위해 형성된다. 금속 시드 재료 영역(314)은 교번하는 제1 및 제2 반도체 영역(304 및 306)에 직접 접촉한다.
일 실시예에서, 금속 시드 영역(314)은 알루미늄 영역이다. 하나의 이러한 실시예예에서, 알루미늄 영역은 각각 약 0.1 내지 20 마이크로미터 범위의 두께를 갖고, 약 97% 초과 양의 알루미늄 및 약 0~2% 범위 양의 실리콘을 포함한다. 다른 실시예에서, 금속 시드 영역(314)은 니켈, 은, 코발트 또는 텅스텐 등 금속을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 금속 시드 영역(314)은 블랭킷 증착 공정을 사용하여 블랭킷 금속 시드 층으로부터 형성된다. 상기 실시예에서, 블랭킷 금속 시드층은 수산화물계 습식 에칭 공정과 같은 후속 에칭 공정에서 패턴화될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 시드 영역(314)은 패턴화된 금속 시드 영역일 수 있다. 일례에서, 패턴화된 금속 시드 영역은 인쇄 공정(예를 들어, 스크린 인쇄를 통한) 및 후속 경화 공정을 증착함으로써 형성될 수 있다.
도 3b 및 이제 흐름도(100)의 대응하는 작업(106)을 참조하면, 금속 층이 기판 위에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층(318)은 금속 포일일 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층(318)은 대략 5-100미크론 범위의 두께, 그리고 바람직하게는, 대략 20-100미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄(Al) 포일이다. 하나의 실시예에서, Al 포일은 알루미늄 및 제2 원소, 예컨대, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 구리, 망간, 실리콘, 마그네슘, 아연, 주석, 리튬 또는 이들의 조합을 포함하는 알루미늄 합금 포일이다. 하나의 실시예에서, Al 포일은 템퍼 등급(temper grade) 포일, 예컨대, 이들로 한정되는 것은 아니지만, F 등급(제조된 상태), O 등급(완전 연질), H 등급(변형 경화된 것) 또는 T 등급(열처리된 것)이다. 일 실시예에서, 금속 층(318)은 도시된 바와 같이 금속 시드 영역(314) 위에 직접 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 메탈리제이션 전 또는 메탈리제이션 도중 교번하는 제1 및 제2 반도체 영역(304 및 306)에 금속 층(318)의 직접 접촉을 수용하기 위해 보호 층(309, 예를 들어, BARC 층)에 개구부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서 리소그래피 및 에칭 프로세스의 레이저 연마에 의한 패턴화에 의한 메탈리제이션 전에 BARC 층(309)에 개구부가 형성된다. 다른 실시예에서, 금속 층(318)과 다수의 교번하는 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)의 직접 접촉을 형성하기 위한 메탈리제이션은 이러한 스폿 용접을 둘러싸는 BARC 층(309)의 개구부를 효율적으로 생성하기 위해, 예를 들어, 레이저 또는 다른 스폿 용접에 의한 BARC 층(309)을 통해 수행된다.
일 실시예에 따라, 시드리스 방식이 구현될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 이러한 방식에서, 금속 시드 재료 영역(314)은 형성되지 않고, 금속 층(318)은 제1 및 제2 반도체 영역(304 및 306) 위에 직접 배치된다. 예를 들어, 하나의 실시예에서 금속 층(318)은 교번하는 N형 및 P형 다결정 실리콘 영역 위에 직접 배치된다. 하나의 실시예에서, 금속 층(318)과 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306) 사이에 보호 층(309, 예를 들어, 다른 예시 중에 실리콘 질화물 또는 티타늄 질화물 포함)이 형성될 수 있으며, 금속 층(318)과 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306) 사이의 전기적 접촉부에 대해 보호 층(309)의 접촉부 개구부가 허용될 수 있다.
도 3c 및 흐름도(100)의 대응하는 작업(108)을 참조하면, 금속 층(318)이 제1 및 제2 반도체 영역에 접합된다. 일 실시예에서, 금속 층(318)은 금속 층(318)의 일부분을 각각의 금속 시드 영역(314) 대응 일부분과 직접 결합함으로써 제1 및 제2 반도체 영역에 접합된다. 하나의 실시예에서, 금속 층(318)의 일부분들과 각 금속 시드 영역(314)의 대응하는 일부분의 직접 결합은, 도 3c에 도시된 바와 같이, 해당 위치들 각각에서 금속 용접(320)을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 금속 용접(320)을 형성하는 단계는 메탈리제이션 공정(예를 들어, 용접 공정)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적인 메탈리제이션 공정은 도 2의 흐름도(200)에 기술되어 있으며, 도 4 및 도 5에 대응하는 태양 전지의 메탈리제이션 방법에서의 작업을 열거한다.
일 실시예에서, 레이저(319)는 금속 층(318)을 반도체 영역(304, 306)에 접합하는 데 사용될 수 있다. 일례에서, 레이저 용접 공정은 금속 시드 영역(314) 및/또는 반도체 영역(304, 306)에 금속 포일(318)을 접합하는 데 사용될 수 있다. 일례에서,도 2의 흐름도(200)는 아래에서 상세히 설명된 바와 같이, 금속 영역(318)을 반도체 영역(304, 306)에 접합하는 방법에서의 작업들을 열거한다. 일 실시예에서, 검류계는 금속 층(318) 위에 레이저를 스캔하는 데 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 검류계는 레이저의 초점을 맞추는 데 사용될 수 있다. 도 3c에는 2개의 레이저(319)가 도시되지만, 일 실시예에서는 하나의 레이저만 사용된다. 하나의 실시예에서, 다수의 레이저(예를 들어, 2개 이상의 레이저)가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 레이저(319)는 적외선 레이저(예를 들어, 1080나노미터의 파장을 갖는), 그린 레이저(예를 들어, 532-1080나노미터 범위의 파장을 갖는)일 수 있다. 일 실시예에서, 펄스형 레이저의 경우, 플루언스는 100-500J/cm2의 범위일 수 있고 펄스 길이는 0.1-1 밀리초 범위일 수 있다.
일 실시예에서, 홈 형성 공정(317)이 상이한 극성의 금속 접촉 영역을 분리하기 위해 금속 층(318)에서 수행될 수 있다. 일례에서, 레이저 그루브 공정이 금속 층(318)에서 수행되어 양극 및 음극 금속 접촉 영역이 제1 및 제2 반도체 영역(304, 306)에 각각 결합되는 양극 및 음극 금속 접촉 영역을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 마스크 및 에칭 공정은 양극 및 음극 금속 접촉 영역을 그루브 및/또는 형성하는 데 사용될 수 있다.
예시 공정 흐름에서, 도 2는 일부 실시예에 따른 도 4에 대응하는 태양 전지의 메탈리제이션 방법 작업들을 열거하는 흐름도(200)이다. 다양한 실시예에서, 도 2의 방법은 예시된 것보다 추가적인(또는 더 소수의) 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 영역 위에 레이저를 적용한 후에, 레이저는 제4 영역 위에 적용될 수 있으며, 여기서 레이저는 제4 스캔 속도로 제4 영역 위에 적용된다.
도 2의 흐름도(200)로부터 도 4 및 대응하는 작업(202)을 참조하면, 제1 금속 용접(421)을 형성하도록 금속 층(418)의 제1 영역(411) 위에 레이저가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층은 금속 포일일 수 있고, 위에서 자세히 언급한 바와 같이 기판은 벌크 단결정 N형 도핑된 실리콘 기판과 같은 단결정 실리콘 기판일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속 용접(421)을 형성하기 위해 제1 영역(411) 위에 레이저를 적용하는 것은 도시된 바와 같이 제1 금속 용접(421) 둘레를 에워싸는 주변 손상 영역(409)을 형성할 수 있다. 일례에서, 주변 손상 영역(409)은 금속 층(418)의 부분적으로 용융된 영역일 수 있다. 하나의 예에서, 주변 손상 영역(409)은 금속 포일의 부분적으로 용융 된 영역이다. 일 실시예에서, 제1 금속 용접(421)은 금속 층(418)을 기판(410) 내 또는 위의 하나 이상의 반도체 영역(예를 들어, N형 또는 P형 다결정 영역)에 접합한다. 일 실시예에서, 제1 금속 용접은 금속 층(418)을 기판(410) 내 또는 그 위에 있는 하나 이상의 반도체 영역에 전기적으로 연결한다. 일 실시예에서, 제1 금속 용접(421)은 도시된 바와 같이 비원형 형상을 가질 수 있다. 일례에서, 제1 금속 용접(421)은 타원형 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 금속 용접(421)은 원형 형상을 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 제1 금속 용접(421)은 금속 층(418)을 금속 시드 영역에 접합할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 시드 영역은 금속 층(418)과 반도체 영역 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 레이저는 제1 스캐닝 속도로 제1 영역(411) 위에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 스캐닝 속도는 최대 0.50m/s이다. 일부 실시예에서, 스캐닝 속도는 최대 0.75 m/s일 수 있다. 일 실시예에서, 레이저는 연속파 레이저, 펄스형 레이저 또는 변조된 레이저일 수 있다.
일례에서, 펄스형 레이저의 경우, 제1 스캐닝 속도는 제1 영역(411)에서 펄스형 레이저로부터 제1 펄스를 적용하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 펄스형 레이저로부터 제1 영역(411)에서 펄스가 발사되도록 하기 위해 제1 스캐닝 속도는 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5 m/s).
하나의 예에서, 변조된 레이저에 대해, 제1 스캐닝 속도는 제1 영역에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 출력 신호를 적용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 출력 신호는 변조된 레이저의 출력(예를 들어, 레이저 출력 신호)일 수 있다. 일 실시예에서, 변조된 레이저는 연속파(CW) 레이저일 수 있으며, CW 레이저의 출력은 온 및 오프 상태를 전환함으로써 제어된다(예를 들어, CW 레이저 켜기 및 끄기). 일례에서, 제1 영역(411)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 출력 신호를 적용하기 위해, 제1 스캐닝 속도가 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5 m/s).
도 2의 흐름도(200)로부터의 도 4 및 대응 작업(204)을 참조하면, 블록(202)에서 제1 영역(411)에 레이저를 적용한 후에, 레이저가 금속 층(518)의 제2 영역(413) 위에 적용된다. 일 실시예에서, 제2 영역(413) 위에 레이저를 적용하면 금속 층(418)에 제1 손상 영역(423)이 형성된다. 일 실시예에서, 제1 손상 영역(423)은 제1 금속 용접(421)과 제2 금속 용접(425) 사이에 형성된다. 일례에서, 제1 손상 영역(423)은 금속 층(418)의 부분적으로 용융된 영역이다. 하나의 예에서, 제1 손상 영역(423)은 금속 포일의 부분적으로 용융된 영역이다. 일 실시예에서, 레이저는 제2 스캐닝 속도로 제2 영역(413) 위에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도보다 빠르다. 하나의 실시예에서, 제2 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도보다 최소 10배가 빠르다. 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도는 최소 5.00 m/s이다. 일부 실시예에서, 제2 스캐닝 속도는 최소 4.50 m/s일 수 있다.
도 2의 흐름도(200)로부터 도 4 및 대응 작업(206)을 다시 참조하면, 블록(204)에서 제2 영역(413)에 레이저를 적용한 후에, 금속 층(418)의 제3 영역(415) 위에 레이저가 적용되어 제2 금속 용접(425)을 형성한다. 일 실시예에서, 제2 금속 용접(425)은 금속 층(418)을 기판(410) 내 또는 그 위에 있는 하나 이상의 반도체 영역에 전기적으로 연결한다. 일 실시예에서, 제2 금속 용접(425)은 도시된 바와 같이 비원형 형상을 가질 수 있다. 일례에서, 제2 금속 용접(425)은 타원형 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 용접(421)은 원형 형상을 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 제2 금속 용접(425)은 금속 층(418)을 반도체 영역과 금속 층(418) 사이에 배치된 금속 시드 영역에 접합할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 금속 용접(425)을 형성하기 위해 제3 영역(415)에 레이저를 적용하는 것은 도시된 바와 같이 제2 금속 용접(425) 둘레에 주변 손상 영역(409)을 형성할 수 있다. 일례에서, 주변 손상 영역(419)은 금속 층(418)의 부분적으로 용융된 영역일 수 있다. 하나의 예에서, 주변 손상 영역(409)은 금속 포일의 부분적으로 용융 된 영역이다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도로 제3 영역(415) 위에 레이저가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도는 최대 0.50m/s이다. 일부 실시예에서, 스캐닝 속도는 최대 0.75m/s일 수 있다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도와 실질적으로 동일하다(예: 0.50m/s). 일 실시예에서, 레이저는 연속파 레이저, 펄스형 레이저 또는 변조된 레이저일 수 있다.
일례에서, 펄스형 레이저의 경우, 제3 스캐닝 속도는 제3 영역(415)에서 펄스형 레이저로부터 제2 펄스를 적용하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 펄스형 레이저로부터 제3 영역(415)에서 펄스가 발사되도록 하기 위해 제3 스캐닝 속도는 현저하게 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s).
하나의 예에서, 변조된 레이저에 대해, 제3 스캐닝 속도는 제3 영역(415)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 출력 신호를 적용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 변조된 레이저는 연속파(CW) 레이저일 수 있으며, CW 레이저의 출력은 온 및 오프 상태를 전환함으로써 제어된다(예를 들어, CW 레이저 켜기 및 끄기). 일례에서, 제3 영역(415)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 출력 신호를 적용하기 위해, 제3 스캐닝 속도가 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s).
다시 도 4를 참조하면, 블록(208)에서 제3 영역(415)에 레이저를 적용한 후에, 금속 층(418)의 제4 영역(417) 위에 레이저가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제4 영역(417) 위에 레이저를 적용하면 금속 층(418)에 제2 손상 영역(427)이 형성된다. 일 실시예에서, 제2 손상 영역(427)은 제1 금속 용접(425)과 제2 금속 용접(427) 사이에 형성된다. 일례에서, 제2 손상 영역(427)은 금속 층(418)의 부분적으로 용융된 영역이다. 일 실시예에서, 제4 스캐닝 속도로 제4 영역(417) 위에 레이저가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제4 스캐닝 속도는 최소 5.0m/s이다. 일부 실시예에서, 제4 스캐닝 속도는 최소 4.50m/s일 수 있다. 일 실시예에서, 제4 스캐닝 속도는 제1 또는 제3 스캐닝 속도보다 빠르다. 하나의 실시예에서, 제4 스캐닝 속도는 제1 또는 제3 스캐닝 속도보다 최소 10배 빠르다. 일 실시예에서, 제4 스캐닝 속도는 제2 스캐닝 속도와 실질적으로 동일하다.
도 4를 다시 참조하면, 레이저를 제4 영역(417)에 적용한 후에, 제3 금속 용접(429)을 형성하도록 금속 층(418)의 제5 영역(419)에 레이저가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 금속 용접(429)은 금속 층(418)을 기판(410) 내 또는 그 위에 있는 하나 이상의 반도체 영역에 전기적으로 연결한다. 일 실시예에서, 제3 금속 용접(429)은 도시된 바와 같이 비원형 형상을 가질 수 있다. 일례에서, 제3 금속 용접(429)은 타원형 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 금속 용접은 원형 형상을 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 제3 금속 용접(429)은 금속 층(418)을 반도체 영역과 금속 층(418) 사이에 배치된 금속 시드 영역에 접합할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 금속 용접(429)을 형성하기 위해 제5 영역(419) 위에 레이저를 적용하는 것은 도시된 바와 같이 제3 금속 용접(429) 둘레에 주변 손상 영역(409)을 형성할 수 있다. 일례에서, 주변 손상 영역(409)은 금속 층(418)의 부분적으로 용융된 영역이다. 하나의 예에서, 주변 손상 영역(409)은 금속 포일의 부분적으로 용융 된 영역이다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도로 제5 영역(419) 위에 레이저가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도는 최대 0.50m/s이다. 일부 실시예에서, 스캐닝 속도는 최대 0.75m/s일 수 있다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도와 실질적으로 동일하다(예: 0.50m/s). 일 실시예에서, 복수의 스캐닝 속도, 예를 들어. 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 등의 스캐닝 속도는 복수의 금속 용접을 형성하는데 사용될 수 있다.
일례에서, 펄스형 레이저의 경우, 제5 스캐닝 속도는 제5 영역(419)에서 펄스형 레이저로부터 제3 펄스를 적용하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 펄스형 레이저로부터 제5 영역(419)에서 펄스가 발사되도록 하기 위해 제5 스캐닝 속도는 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s).
하나의 예에서, 변조된 레이저에 대해, 제5 스캐닝 속도는 제3 영역(419)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 출력 신호를 적용하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 제5 영역(419)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 출력 신호를 적용하기 위해, 제5 스캐닝 속도가 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s).
도 5를 참조하고 도 4의 태양 전지의 일부분에 대응하여, 일부 실시예에 따라 도 5의 태양 전지의 메탈리제이션를 위한 예시적 스캐닝 속도를 나타내는 그래프(500)가 도시된다.
일 실시예에서, 일정한 스캐닝 속도(501)는 금속 층(418)과 태양 전지(400)의 반도체 영역 사이에 금속 용접(421, 425, 429)을 형성하기 위해 금속 층(418) 위에 레이저를 스캔하는 데 사용될 수 있다. 일례에서, 0.5m/s의 일정한 스캐닝 속도가 사용될 수 있다. 36미터 스캐닝 거리(예를 들어, 태양 전지의 실리콘 기판의 표면 위에)와 0.5m/s의 일정한 스캐닝 속도에서, 총 스캔 시간은 72초가 될 수 있다. 제조 요건으로서, 태양 전지 제조 공정의 총 처리량을 늘리기 위해 더 빠른 스캔 시간이 요구될 수 있다. 따라서 보다 빠른 스캔 시간, 예를 들어 72초보다 빠른 스캔 시간이 요구될 수 있다. 단지 일정한 스캔 속도(501)를 증가시키는 것은 금속 층과 반도체 영역 사이의 불량한 전기적 접촉을 초래하는 것이 관찰되었다. 일례에서, 1.0m/s의 스캐닝 속도에서 500헤르츠의 반복 속도를 갖는 펄스형 레이저를 사용하면 금속 층과 반도체 영역 사이의 불량한 전기적 접촉(예를 들어, 열악한 용접)을 초래할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기술과 대조적으로 레이저의 스캐닝 속도는 대신 기판의 전체 스캔에 걸쳐 달라질 수 있다(예를 들어, 일정하지 않음). 도 4 및 도 5를 모두 참조하면, 일 실시예에서 레이저는 제1 금속 용접(421)을 형성하기 위해 금속 층(418)의 제1 영역(411) 위에 적용되고, 레이저는 제1 스캐닝 속도(522)로 적용된다. 일 실시예에서, 금속 층(418)의 제1 영역 (411) 위에 레이저를 적용한 후에, 레이저가 금속 층(418)의 제2 영역(413) 위에 적용되고, 레이저는 제2 스캐닝 속도(524)로 적용된다. 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 스캐닝 속도(522)보다 빠르다. 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 스캐닝 속도(522)보다 최소 10배 빠르다. 일 실시예에서, 레이저를 금속 층(418)의 제2 영역(413)에 적용한 후에, 레이저가 금속 층(418)의 제3 영역(415) 위에 적용되어 제2 금속 용접(425)을 형성하며, 레이저는 제3 스캐닝 속도(526)로 적용된다. 일 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 스캐닝 속도(522, 524, 526)의 평균 스캐닝 속도(507)는 일정한 스캐닝 속도(501)를 사용하는 것에 비해 최소 2배 빠르다. 예를 들어, 36미터 스캔 거리의 경우 평균 스캔 속도(507)는 1.6m/s 또는 2.7m/s가 될 수 있다. 대조적으로, 금속 용접에서 금속 층과 반도체 영역 사이의 양호한 전기적 접촉을 얻기 위해, 36미터 스캐닝 거리에 대해 0.5m/s의 일정한 스캐닝 속도(501)가 요구될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 스캐닝 속도는 최대 0.5m/s일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 최소 5.0m/s일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 최소 4.50m/s일 수 있다. 하나의 실시예에서, 스캐닝 속도(예를 들어, 제1, 제2, 제3 또는 그 이상의 스캐닝 속도)는 증가된 평균 스캐닝 속도에서 금속 층과 반도체 영역 사이의 양호한 전기적 접촉(예를 들어, 금속 용접)을 허용하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 일정한 스캐닝 속도와 비교하여). 일례에서, 36미터 스캐닝 경로에 대해 제1 및 제3 스캐닝 속도(522)는 0.5m/s, 제2 스캐닝 속도(524)는 5.0m/s일 수 있으며, 전체 스캐닝 시간은 약 24초가 될 수 있다. 일례에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 금속 층과 반도체 영역 사이의 양호한 전기적 접촉을 형성하면서도 일정한 스캔 속도와 비교하여 더 빠른 평균 스캐닝 속도를 허용하기 위해 제1 및 제3 스캐닝 속도(522, 526)에 비해 현저히 더 빠를 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제3 스캐닝 속도(522, 526)는 금속 용접(421, 425)으로부터 사용될 수 있고, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 금속 용접(421)에서 제2 금속 용접(425)으로 레이저를 스캔하는 데 사용될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 스캐닝 속도가 개시되었지만, 복수의 스캐닝 속도, 예컨대 제4, 제5, 제6 스캐닝 속도 등이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도(526)는 제1 스캐닝 속도(522)와 실질적으로 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 제4 스캐닝 속도는 제2 스캐닝 속도(524)와 실질적으로 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제3 스캐닝 속도에서의 용접 속도는 0.6m/s일 수 있다. 일부 실시예에서, 36미터의 스캐닝 거리에 대해 약 29.5초의 총 처리 시간에 도달할 수 있다. 따라서 예를 들어 522, 526에서 용접(예: 0.5m/s) 도중 503에서 스캐닝 속도를 보다 느리게 하고 524에서 스캔 속도를 용접(예: 5.0m/s) 사이에 더 빠르게 스캔하면, 형성된 금속 용접의 전기 전도 손실 없이 일정한 스캐닝 속도(501)를 사용하는 것에 비해 더 빠른 전체 평균 스캐닝 속도(507)를 얻을 수 있다.
일 실시예에서, 레이저는 연속파 레이저, 펄스형 레이저 또는 변조된 레이저일 수 있다. 하나의 실시예에서, 검류계는 기판(예를 들어, 실리콘 기판 및/또는 태양 전지) 위에서 레이저를 스캔하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 펄스형 레이저의 경우, 제1 스캐닝 속도(522)는 제1 영역(411)에서 펄스형 레이저로부터 제1 펄스(514)를 적용하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 제1 영역(411)에서 펄스형 레이저로부터 제1 펄스(514)를 적용하기 위해 제1 스캐닝 속도(522)는 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s). 일 실시예에서, 제1 영역(411)에서 펄스형 레이저로부터 제1 펄스(514)를 적용하는 것은 제1 금속 용접(421)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 영역(411)에서 펄스형 레이저로부터 제1 펄스(514)를 적용한 후에, 최소 한 개의 검류계 미러가 금속 층(418)의 제2 영역(413) 위로 스캐닝되어 레이저의 포커스가 제1 영역(411)에서 제3 영역(415)으로 이동하며, 최소 한 개의 검류계가 제2 스캐닝 속도(524)에서 스캐닝될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 스캐닝 속도(522)보다 빠를 수 있다. 하나의 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 스캐닝 속도(522)보다 최소 10배 빠를 수 있다. 일 실시예에서, 스캐닝은 제2 영역 위에 최소 2개의 검류계 미러를 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 최소 1개의 검류계 미러를 스캐닝하는 단계는 펄스형 레이저의 제1 펄스와 제2 펄스 사이의 기간 동안 최소 1개의 검류계 미러를 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층(418)의 제2 영역(413) 위에 최소 1개의 검류계 미러를 스캐닝한 후에, 펄스형 레이저가 금속 층(418)의 제3 영역(415) 위에 적용되어 제2 금속 용접(425)을 형성할 수 있으며, 펄스형 레이저는 제3 스캐닝 속도(526)로 적용된다. 일 실시예에서, 제3 스캐닝 속도(526)는 제3 영역(415)에서 펄스형 레이저로부터 제2 펄스(518)를 적용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 영역(415)에서 펄스형 레이저로부터 제2 펄스(518)를 적용하는 것은 제2 금속 용접(425)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 스캐닝 속도는 복수의 펄스를 적용하여 복수의 금속 용접을 형성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 펄스형 레이저는 500헤르츠의 펄스 반복 속도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서 스캐닝 속도(522, 526)가 레이저 펄스(514, 518)와 정렬되어 도시되어 있지만, 스캐닝 속도는 도시된 스캐닝 속도 프로파일과 반드시 일치할 필요는 없다. 일례에서, 스캐닝 속도(522)가 감속되기 전에 펄스가 시작되고 스캐닝 속도가 가속되기 전에 정지될 수 있다.
하나의 예에서, 변조된 레이저에 대해, 제1 스캐닝 속도(522)는 제1 영역(411)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 제1 출력 신호(514)를 적용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 변조된 레이저는 연속파(CW) 레이저일 수 있으며, CW 레이저의 출력은 온 및 오프 상태를 전환함으로써 제어된다(예를 들어, CW 레이저 켜기 및 끄기). 일례에서, 제1 영역(411)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 제1 출력 신호(514)를 적용하기 위해, 제1 스캐닝 속도(522)가 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s). 일 실시예에서, 제1 영역(411)에서 변조된 레이저로부터 제1 출력 신호(514)를 적용하는 것은 제1 금속 용접(421)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 영역(411)에서 변조된 레이저로부터 제1 출력 신호(514)를 적용한 후에, 최소 1개의 검류계 미러가 금속 층(418)의 제2 영역(413) 위로 스캐닝되어 레이저의 포커스가 제1 영역(411)에서 제3 영역(415)으로 이동하며, 최소 1개의 검류계 미러가 제2 스캐닝 속도(524)에서 스캐닝될 수 있다. 일례에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 현저히 증가될 수 있다(예를 들어, 약 5.00m/s). 일 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 스캐닝 속도(522)보다 빠를 수 있다. 하나의 실시예에서, 제2 스캐닝 속도(524)는 제1 스캐닝 속도(522)보다 최소 10배 빠를 수 있다. 일 실시예에서, 스캐닝은 제2 영역 위에 최소 2개의 검류계 미러를 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 최소 1개의 검류계 미러를 스캐닝하는 단계는 펄스형 레이저의 제1 펄스와 제2 펄스 사이의 기간 동안 최소 1개의 검류계 미러를 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층(418)의 제2 영역(413) 위에 최소 1개의 검류계 미러를 스캐닝한 후에, 제3 스캐닝 속도(526)는 금속 층(418)의 제3 영역(415)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터 제3 출력 신호(518)를 적용하여 제2 금속 용접(425)을 형성하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 제3 영역(415)에서 변조된 레이저의 온 상태로부터의 제3 출력 신호(518)를 적용하기 위해, 제3 스캐닝 속도(526)가 현저히 감소될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5m/s). 일 실시예에서, 제3 영역(415)에서 변조된 레이저로부터 제3 출력 신호(518)를 적용하는 것은 제2 금속 용접(425)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 스캐닝 속도는 변조된 레이저로부터의 복수의 출력 신호를 적용하여 복수의 금속 용접을 형성하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 전술한 가변 스캐닝 속도 기법(503)을 사용하는 것은 일정한 스캐닝 속도(501)를 사용하는 것에 비해 3-5배 빠를 수 있다.
특정 실시예들이 전술되었지만, 특정 특징부에 대해 하나의 실시예만이 기술된 경우에도, 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 개시내용에 제공된 특징부들의 예들은 달리 언급되지 않는 한 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 본 개시 내용의 이익을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이, 상기 설명은 이러한 대안예, 수정예 및 균등물을 포함하고자 하는 것이다.
본원에서 다루어지는 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화하는지 여부에 관계없이, 본 개시내용의 범위는 본원에 (명시적으로 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징 또는 특징들의 조합 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 본 출원(또는 이에 대해 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 이러한 특징들의 조합에 대해 새로운 청구항이 만들어질 수 있다. 특히 첨부된 청구 범위와 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 (34)

  1. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    기판 내 또는 그 위에 반도체 영역을 형성하는 단계;
    반도체 영역 위에 금속 층을 형성하는 단계;
    금속 층의 제1 영역 위에 레이저를 적용하여 제1 금속 용접을 형성하는 단계로, 제1 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 제1 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 단계;
    제1 영역 위에 레이저를 적용한 후에 금속 층의 제2 영역 위에 레이저를 적용하는 단계로, 제2 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 제2 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 단계; 및
    제2 영역 위에 레이저를 적용한 후에 금속 층의 제3 영역 위에 레이저를 적용하여 제2 금속 용접을 형성하는 단계로, 제3 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 제3 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는, 태양 전지 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제2 스캐닝 속도는 제1 또는 제3 스캐닝 속도보다 빠른 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제2 스캐닝 속도는 제1 또는 제3 스캐닝 속도보다 최소 10배 빠른 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제3 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도와 거의 동일한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 또는 제3 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계는 최대 0.50m/s인 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 제2 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계는 최소 5.00m/s인 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 반도체 영역 위에 금속 층을 형성하는 단계는 반도체 영역 위에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 금속 층과 반도체 영역 사이에 금속 시드 영역을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 금속 시드 영역을 형성하는 단계는 알루미늄 기반 금속 시드 영역을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 제1 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 레이저를 적용하는 단계는 금속 층과 금속 시드 영역 사이에 제1 금속 용접을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 제1 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 제1 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계는 비원형 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 제1 스캐닝 속도로 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 레이저를 적용하는 단계는 연속파(CW) 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    기판 내 또는 그 위에 반도체 영역을 형성하는 단계;
    반도체 영역 위에 금속 층을 형성하는 단계;
    제1 금속 용접을 형성하기 위해 제1 스캐닝 속도로 금속 층의 제1 영역 위에 펄스형 레이저를 적용하는 단계로, 제1 스캐닝 속도는 제1 영역에서 펄스형 레이저로부터 제1 펄스를 적용하도록 구성되는 단계;
    제1 영역 위에 펄스형 레이저를 적용한 후에 검류계 미러를 제2 스캐닝 속도로 스캐닝하는 단계; 및
    제2 스캐닝 속도로 검류계 미러를 스캐닝한 후에 제3 스캐닝 속도로 펄스된 레이저를 금속 층의 제3 영역 위에 적용하여 제2 금속 용접을 형성하는 단계로, 제3 스캐닝 속도는 제3 영역에서 펄스형 레이저로부터 제2 펄스를 적용하도록 구성되는 단계를 포함하는 태양 전지 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 제2 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도보다 빠른 방법.
  15. 제13항에 있어서, 제2 스캐닝 속도는 제1 또는 제3 스캐닝 속도보다 최소 10배 빠른 방법.
  16. 제13항에 있어서, 제3 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도와 거의 동일한 방법.
  17. 제13항에 있어서, 제1 또는 제3 스캐닝 속도로 펄스형 레이저를 적용하는 단계는 최대 0.50m/s의 스캐닝 속도로 펄스형 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 제2 스캐닝 속도로 검류계 미러를 스캐닝하는 단계는 최소 5.0m/s의 스캐닝 속도로 검류계 미러를 스캐닝하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제13항에 있어서, 제1 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 제1 스캐닝 속도로 펄스형 레이저를 적용하는 단계는 비원형 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 제1 스캐닝 속도로 펄스형 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    기판 내 또는 그 위에 반도체 영역을 형성하는 단계;
    반도체 영역 위에 금속 층을 형성하는 단계;
    제1 금속 용접을 형성하기 위해 제1 스캐닝 속도로 금속 층의 제1 영역 위에 변조된 레이저를 적용하는 단계로, 제1 스캐닝 속도는 제1 영역에서 변조된 레이저의 온 상태로부터 제1 출력 신호를 적용하도록 구성되는 단계;
    제1 스캐닝 속도로 변조된 레이저를 적용한 후에, 검류계 미러를 제2 스캐닝 속도로 스캐닝하는 단계; 및
    제2 스캐닝 속도로 검류계 미러를 스캐닝한 후에, 금속 층의 제3 영역 위에 제3 스캐닝 속도로 변조된 레이저를 적용하여 제2 금속 용접을 형성하는 단계로, 제3 스캐닝 속도는 변조된 레이저의 온 상태로부터 제2 출력 신호를 적용하도록 구성되는 단계를 포함하는 태양 전지 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 제2 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도보다 빠른 방법.
  22. 제20항에 있어서, 제2 스캐닝 속도는 제1 또는 제3 스캐닝 속도보다 최소 10배 빠른 방법.
  23. 제20항에 있어서, 제3 스캐닝 속도는 제1 스캐닝 속도와 거의 동일한 방법.
  24. 제20항에 있어서, 제1 또는 제3 스캐닝 속도로 변조된 레이저를 적용하는 단계는 최대 0.50m/s의 스캐닝 속도로 변조된 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 제20항에 있어서, 제2 스캐닝 속도로 검류계 미러를 스캐닝하는 단계는 최소 5.0m/s의 스캐닝 속도로 검류계 미러를 스캐닝하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제20항에 있어서, 제1 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 제1 스캐닝 속도로 변조된 레이저를 적용하는 단계는 비원형 금속 용접을 형성하기 위해 금속 층의 제1 영역 위에 제1 스캐닝 속도로 변조된 레이저를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  27. 태양 전지로서,
    기판 내 또는 기판 위에 배치된 반도체 영역;
    반도체 영역 위의 금속 층;
    제1 비원형 형상의 금속 용접;
    제2 비원형 형상의 금속 용접; 및
    제1 비원형 형상의 금속 용접과 제2 비원형 형상의 금속 용접 사이에 위치하는 금속 층의 제1 손상 영역을 포함하는 태양 전지.
  28. 제27항에 있어서, 반도체 영역은 N형 다결정 영역 또는 P형 다결정 영역을 포함하는 태양 전지.
  29. 제27항에 있어서, 금속 층은 금속 포일을 포함하는 태양 전지.
  30. 제27항에 있어서, 금속 층은 알루미늄을 포함하는 태양 전지.
  31. 제27항에 있어서, 금속 층과 반도체 영역 사이에 배치된 금속 시드 영역을 추가로 포함하는 태양 전지.
  32. 제31항에 있어서, 제1 및 제2 비원형 형상의 금속 용접은 금속 층을 금속 시드 영역에 전기적으로 연결하는 태양 전지.
  33. 제27항에 있어서, 제1 및 제2 비원형 형상의 금속 용접은 제1 및 제2 타원형 형상의 금속 용접을 포함하는 태양 전지.
  34. 제27항의 태양 전지로서,
    제3 비원형 형상의 금속 용접; 및
    제2 비원형 형상의 금속 용접과 제3 비원형 형상의 금속 용접 사이에 위치하는 금속 층의 제2 손상 영역을 추가로 포함하는 태양 전지.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12080675B2 (en) * 2019-03-05 2024-09-03 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and bonding method
CN115394864A (zh) * 2022-03-11 2022-11-25 浙江爱旭太阳能科技有限公司 太阳能电池的导电接触结构、组件及发电系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011224618A (ja) * 2010-04-20 2011-11-10 Miyachi Technos Corp レーザ溶接方法
KR20160029638A (ko) * 2014-09-05 2016-03-15 (주)엔에스 레이저 용접 장치
US20160087119A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Thomas P. Pass Protection layer for foil-based metallization of solar cells
JP2016087755A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 ファナック株式会社 産業用ロボットのプログラム修正装置及びプログラム修正方法

Family Cites Families (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058418A (en) 1974-04-01 1977-11-15 Solarex Corporation Fabrication of thin film solar cells utilizing epitaxial deposition onto a liquid surface to obtain lateral growth
US3993533A (en) 1975-04-09 1976-11-23 Carnegie-Mellon University Method for making semiconductors for solar cells
DE2919041A1 (de) 1979-05-11 1980-11-13 Messerschmitt Boelkow Blohm Solarzellenanordnung
US4318938A (en) 1979-05-29 1982-03-09 The University Of Delaware Method for the continuous manufacture of thin film solar cells
DE3036260A1 (de) 1980-09-26 1982-04-29 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von elektrischen kontakten an einer silizium-solarzelle
US4400577A (en) 1981-07-16 1983-08-23 Spear Reginald G Thin solar cells
US4433200A (en) 1981-10-02 1984-02-21 Atlantic Richfield Company Roll formed pan solar module
US4482780A (en) 1982-11-30 1984-11-13 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solar cells with low cost substrates and process of making same
US4461922A (en) 1983-02-14 1984-07-24 Atlantic Richfield Company Solar cell module
US4581103A (en) 1984-09-04 1986-04-08 Texas Instruments Incorporated Method of etching semiconductor material
US4582588A (en) 1984-09-04 1986-04-15 Texas Instruments Incorporated Method of anodizing and sealing aluminum
US4917752A (en) 1984-09-04 1990-04-17 Texas Instruments Incorporated Method of forming contacts on semiconductor members
US4691076A (en) 1984-09-04 1987-09-01 Texas Instruments Incorporated Solar array with aluminum foil matrix
US4957601A (en) 1984-09-04 1990-09-18 Texas Instruments Incorporated Method of forming an array of apertures in an aluminum foil
US4697041A (en) 1985-02-15 1987-09-29 Teijin Limited Integrated solar cells
US4617421A (en) 1985-04-01 1986-10-14 Sovonics Solar Systems Photovoltaic cell having increased active area and method for producing same
US4695674A (en) 1985-08-30 1987-09-22 The Standard Oil Company Preformed, thin-film front contact current collector grid for photovoltaic cells
DE3725269A1 (de) 1987-07-30 1989-02-09 Messerschmitt Boelkow Blohm Verfahren zum einkapseln von mikroelektronischen halbleiter- und schichtschaltungen
US5091319A (en) 1989-07-31 1992-02-25 Hotchkiss Gregory B Method of affixing silicon spheres to a foil matrix
AU651486B2 (en) 1991-08-30 1994-07-21 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion element and fabrication method thereof
JP2000509909A (ja) 1997-02-21 2000-08-02 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 熱フォイルエンボス技術を用いた基板を選択的にメタライズする方法
US5951786A (en) 1997-12-19 1999-09-14 Sandia Corporation Laminated photovoltaic modules using back-contact solar cells
WO1999040760A1 (en) 1998-02-06 1999-08-12 Flexcon Company Inc. Thin film transferable electric components
DE60034840T3 (de) 1999-03-23 2011-02-24 Kaneka Corp., Osaka-shi Photovoltaisches Modul
JP2001007362A (ja) 1999-06-17 2001-01-12 Canon Inc 半導体基材および太陽電池の製造方法
DE10020412A1 (de) 2000-04-26 2001-11-08 Univ Konstanz Verfahren und Vorrichtung zum Anbringen einer Metallfolie an einen Halbleiterwafer, Halbleitervorrichtung und Verwendung
CN1291502C (zh) 2001-03-19 2006-12-20 信越半导体株式会社 太阳能电池及其制造方法
US6635307B2 (en) 2001-12-12 2003-10-21 Nanotek Instruments, Inc. Manufacturing method for thin-film solar cells
JP2003246971A (ja) 2002-02-25 2003-09-05 Kansai Tlo Kk 箔状ないし膜状物体の接着方法及びその方法によって得られた衝撃波速度計測用ターゲット
DE10393252T5 (de) 2002-09-06 2005-09-08 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Rückseitenschutzschicht für ein Solarzellenmodul und Solarzellenmodul unter Verwendung derselben
JP2004103959A (ja) 2002-09-11 2004-04-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽電池およびその製造方法
JP4515034B2 (ja) * 2003-02-28 2010-07-28 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US20060246279A1 (en) 2003-04-25 2006-11-02 Masakatsu Urairi Method of producing laser-processed product and adhesive sheet, for laser processing used therefor
US20080223429A1 (en) 2004-08-09 2008-09-18 The Australian National University Solar Cell (Sliver) Sub-Module Formation
US7759158B2 (en) 2005-03-22 2010-07-20 Applied Materials, Inc. Scalable photovoltaic cell and solar panel manufacturing with improved wiring
DE102006042280A1 (de) * 2005-09-08 2007-06-06 IMRA America, Inc., Ann Arbor Bearbeitung von transparentem Material mit einem Ultrakurzpuls-Laser
US20070169806A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Palo Alto Research Center Incorporated Solar cell production using non-contact patterning and direct-write metallization
US7795600B2 (en) 2006-03-24 2010-09-14 Goldeneye, Inc. Wavelength conversion chip for use with light emitting diodes and method for making same
DE102006044936B4 (de) 2006-09-22 2008-08-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Metallisierung von Solarzellen und dessen Verwendung
US20080128019A1 (en) 2006-12-01 2008-06-05 Applied Materials, Inc. Method of metallizing a solar cell substrate
WO2008080160A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 Advent Solar, Inc. Interconnect technologies for back contact solar cells and modules
JP5252472B2 (ja) 2007-09-28 2013-07-31 シャープ株式会社 太陽電池、太陽電池の製造方法、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュール
JP2009120116A (ja) 2007-11-16 2009-06-04 Hitachi Ltd 車両衝突回避支援装置
JP4870100B2 (ja) 2008-01-30 2012-02-08 日清紡ホールディングス株式会社 テープ状体の配設装置
US8481845B2 (en) 2008-02-05 2013-07-09 Gtat Corporation Method to form a photovoltaic cell comprising a thin lamina
JP5354969B2 (ja) * 2008-06-17 2013-11-27 ミヤチテクノス株式会社 ファイバレーザ加工方法及びファイバレーザ加工装置
DE102008062591A1 (de) 2008-08-08 2010-03-04 Deutsche Cell Gmbh Halbleiter-Bauelement
JP2012501551A (ja) 2008-08-27 2012-01-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド バックコンタクト式太陽電池モジュール
KR101000067B1 (ko) 2008-12-30 2010-12-10 엘지전자 주식회사 고효율 태양전지용 레이저 소성장치 및 고효율 태양전지 제조방법
EP2387803B1 (en) 2009-01-14 2016-07-13 Philips Lighting Holding B.V. A method for deposition of at least one electrically conducting film on a substrate
EP2412030A2 (en) 2009-03-26 2012-02-01 BP Corporation North America Inc. Apparatus and method for solar cells with laser fired contacts in thermally diffused doped regions
JP2010251667A (ja) * 2009-04-20 2010-11-04 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池
CN104882513A (zh) * 2009-04-22 2015-09-02 泰特拉桑有限公司 通过局部激光辅助转变太阳能电池中的功能膜得到的局部金属接触
DE102009002823A1 (de) 2009-05-05 2010-11-18 Komax Holding Ag Solarzelle, diese Solarzelle umfassendes Solarmodul sowie Verfahren zu deren Herstellung und zur Herstellung einer Kontaktfolie
WO2011001837A1 (ja) 2009-07-02 2011-01-06 シャープ株式会社 配線シート付き太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線シート付き太陽電池セルの製造方法
JP2011054831A (ja) 2009-09-03 2011-03-17 Sharp Corp バックコンタクト型太陽電池セル、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュール
WO2013055307A2 (en) 2010-08-05 2013-04-18 Solexel, Inc. Backplane reinforcement and interconnects for solar cells
US8975510B2 (en) 2011-03-25 2015-03-10 Cellink Corporation Foil-based interconnect for rear-contact solar cells
KR101892912B1 (ko) * 2011-08-24 2018-08-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 고속 레이저 스캐닝 시스템
TWI458104B (zh) 2011-09-14 2014-10-21 Au Optronics Corp 太陽能電池模組
US20130160825A1 (en) 2011-12-22 2013-06-27 E I Du Pont De Nemours And Company Back contact photovoltaic module with glass back-sheet
CN104011882A (zh) 2012-01-12 2014-08-27 应用材料公司 制造太阳能电池装置的方法
US8766090B2 (en) 2012-03-19 2014-07-01 Rec Solar Pte. Ltd. Method for metallization or metallization and interconnection of back contact solar cells
US9040409B2 (en) 2013-03-15 2015-05-26 Applied Materials, Inc. Methods of forming solar cells and solar cell modules
CN103521926B (zh) * 2013-09-26 2015-09-02 深圳市创益科技发展有限公司 一种硅基薄膜太阳能电池激光刻划设备
US9437756B2 (en) * 2013-09-27 2016-09-06 Sunpower Corporation Metallization of solar cells using metal foils
US9171989B2 (en) * 2013-12-20 2015-10-27 SumPower Corporation Metal bond and contact formation for solar cells
US9178104B2 (en) * 2013-12-20 2015-11-03 Sunpower Corporation Single-step metal bond and contact formation for solar cells
US9231129B2 (en) * 2014-03-28 2016-01-05 Sunpower Corporation Foil-based metallization of solar cells
US20160126373A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-05 Byd Company Limited Method for manufacturing solar cell module
US9620661B2 (en) * 2014-12-19 2017-04-11 Sunpower Corporation Laser beam shaping for foil-based metallization of solar cells
CN204614792U (zh) * 2015-04-02 2015-09-02 占洪平 一种用于背接触太阳能组件的电路装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011224618A (ja) * 2010-04-20 2011-11-10 Miyachi Technos Corp レーザ溶接方法
KR20160029638A (ko) * 2014-09-05 2016-03-15 (주)엔에스 레이저 용접 장치
US20160087119A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Thomas P. Pass Protection layer for foil-based metallization of solar cells
JP2016087755A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 ファナック株式会社 産業用ロボットのプログラム修正装置及びプログラム修正方法

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Publication number Publication date
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