KR20190055834A - P형 perc 양면 태양전지 및 그 모듈, 시스템과 제조방법 - Google Patents

P형 perc 양면 태양전지 및 그 모듈, 시스템과 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 백 실버 전극(1), 백 알루미늄 격자 라인(2), 배면 패시베이션층(3), P형 실리콘(4), N형 에미터(5), 정면 질화규소막(6)과 프론트 실버 전극(7)을 차례로 포함하되, 배면 패시베이션층에는 레이저 그루빙에 의해 레이저 그루빙 영역(8)이 형성되고, 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결되며, 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛(81)을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)를 포함하며, 백 알루미늄 격자 라인이 레이저 그루빙체와 수직되는 P형 PERC 양면 태양전지가 공개된다. 상기 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법 및 상기 P형 PERC 양면 태양전지의 태양전지 모듈과 태양 에너지 시스템이 더 제공된다. 상기 태양 전지를 사용하면, 구조가 간단하고, 원가가 비교적 낮으며, 널리 보급되기 쉽고, 광전 변환효율이 높다.

Description

P형 PERC 양면 태양전지 및 그 모듈, 시스템과 제조방법
본 발명은 태양전지 분야에 관한 것으로, 특히 P형 PERC 양면 태양전지 및 상기 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법, 상기 P형 PERC 양면 태양전지를 사용한 태양전지 모듈, 상기 P형 PERC 양면 태양전지를 사용한 태양에너지 시스템에 관한 것이다.
결정질 실리콘 태양전지는 태양복사 에너지를 효율적으로 흡수하고, 광기전 효과를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로서, 태양광이 반도체 P-N 접합에 조사되는 경우, 새로운 정공-전자쌍을 형성하는데, P-N 접합 전계의 작용하에서, 정공은 N 영역에서 P 영역으로 흐르고, 전자는 P 영역에서 N 영역으로 흘러 회로를 턴 온시켜 전류를 형성한다.
기존의 결정질 실리콘 태양전지는 기본적으로 정면 패시베이션 기술만을 사용하고 있는데, 실리콘 웨이퍼 정면에 PECVD의 방식으로 질화규소를 한층 증착시켜, 소수 캐리어가 앞 표면에서의 복합속도를 낮추고, 결정질 실리콘 전지의 개방회로전압와 단락전류를 대폭 상승시킴으로써, 결정질 실리콘 태양전지의 광전 변환효율을 상승시킬 수 있다. 그러나 실리콘 웨이퍼의 배면은 패시베이션되지 않았으므로, 광전 변환효율의 상승은 여전히 제한받고 있다.
선행기술의 양면태양전지 구조: 베이스는 N형 실리콘 웨이퍼를 사용하고 있는데, 광자가 전지배면을 조사하게 되면, N형 실리콘 웨이퍼에서 생성되는 캐리어가 약 200 미크론의 두께를 갖는 실리콘 웨이퍼를 통과하고, N형 실리콘 웨이퍼 소수 캐리어의 수명이 길며, 캐리어 복합속도가 늦으므로, 부분적인 캐리어가 정면의 p-n 접합에 도달할 수 있고; 태양전지의 정면은 주로 수광면이되, 그 변환효율은 전체 전지 변환효율에서 매우 높은 비율을 차지하며; 정배면의 종합작용으로 전지의 변환효율을 크게 향상시킨다. 그러나, N형 실리콘 웨이퍼의 가격이 높고, N형 양면전지 공정이 복잡하기 때문에; 고효율 저원가의 양면 태양전지를 어떻게 개발할 것인가 하는 것은 기업과 연구원들의 주목을 끌고 있는 관심사로 되었다.
한편, 결정질 실리콘 전지의 광전 변환효율에 대한 요구가 점점 높아짐에 따라, 업계에서는 줄곧 PERC 백 패시베이션 태양전지 기술을 연구해왔다. 업계 주류공장은 주로 단면 PERC 태양전지를 개발하고 있으며, 본 발명은 PERC 고효율 전지와 양면 전지를 결합하여, 보다 높은 종합 광전 변환효율을 갖는 양면 PERC 태양전지를 개발하는 것이다.
양면 PERC 태양전지에 있어서, 광전 변환효율이 높은 동시에 양면이 태양광을 흡수하므로, 발전량이 더 높은 바, 실제응용에서 보다 큰 사용가치를 갖는다. 따라서, 본 발명은 공정이 간단하고, 원가가 비교적 낮으며, 널리 보급되기 쉽고, 광전 변환효율이 높은 P형 PERC 양면 태양전지를 제출하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 구조가 간단하고, 원가가 비교적 낮으며, 널리 보급되기 쉽고, 광전 변환효율이 높은 P형 PERC 양면 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 공정이 간단하고, 원가가 비교적 낮으며, 널리 보급되기 쉽고, 광전 변환효율이 높은 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 구조가 간단하고, 원가가 비교적 낮으며, 널리 보급되기 쉽고, 광전 변환효율이 높은 P형 PERC 양면 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 구조가 간단하고, 원가가 비교적 낮으며, 널리 보급되기 쉽고, 광전 변환효율이 높은 P형 PERC 양면 태양에너지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 백 실버 전극, 백 알루미늄 격자 라인, 배면 패시베이션층, P형 실리콘, N형 에미터, 정면 질화규소막과 프론트 실버 전극을 차례로 포함하되;
배면 패시베이션층에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결되며;
상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하며, 상기 백 알루미늄 격자 라인이 레이저 그루빙체와 수직되는, P형 PERC 양면 태양전지를 제공한다.
상기 해결수단의 바람직한 형태로서, 상기 레이저 그루빙체는 직선형이고;
상기 레이저 그루빙 유닛 사이는 평행 설치되며;
매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체는 병렬 설치되고, 상기 레이저 그루빙체는 동일한 수평면에 놓이거나, 상하로 어긋난다.
상기 해결수단의 바람직한 형태로서, 상기 레이저 그루빙 유닛 사이의 간격은 0.5-50 mm이다.
매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체 사이의 간격은 0.5-50 mm이다.
상기 레이저 그루빙체의 길이는 50-5000 미크론이고, 폭은 10-500 미크론이다.
상기 해결수단의 바람직한 형태로서, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 30-500 개이고;
상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 30-500 미크론이며, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 상기 레이저 그루빙체의 길이보다 작다.
상기 해결수단의 바람직한 형태로서, 상기 배면 패시베이션층은 알루미나층과 질화규소층을 포함하되, 상기 알루미나층은 P형 실리콘과 연결되고, 상기 질화규소층은 알루미나층과 연결되며;
상기 질화규소층의 두께는 20-500 nm이고;
상기 알루미나층의 두께는 2-50 nm이다.
상응하게는, 본 발명에서는, P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 더 공개하였는 바,
(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
(3) 확산과정에서 형성된 정면 PSG와 주변 PN접합을 제거하고;
(4) 실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되며;
(5) 실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되고;
(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되며;
(7) 실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되고, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하며, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하고;
(8) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하며;
(9) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙체와 수직되며;
(10) 상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하고;
(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하며;
(12) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링하는 단계를 포함한다.
상기 해결수단의 바람직한 형태로서, 단계 (3)과 단계(4) 사이에,
실리콘 웨이퍼 배면을 연마하는 단계를 더 포함한다.
상기 해결수단의 바람직한 형태로서, 상기 레이저 그루빙체는 직선형이고;
상기 레이저 그루빙 유닛 사이는 평행 설치되며;
매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체는 병렬 설치되고, 상기 레이저 그루빙체는 동일한 수평면에 놓이거나, 상하로 어긋나며;
상기 레이저 그루빙 유닛 사이의 간격은 0.5-50 mm이다.
매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체 사이의 간격은 0.5-50 mm이다.
상기 레이저 그루빙체의 길이는 50-5000 미크론이고, 폭은 10-500 미크론이며;
상기 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 30-500 개이고;
상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 30-500 미크론이며, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 상기 레이저 그루빙체의 길이보다 작다.
상응하게는, 본 발명에서는 PERC 태양전지와 패키징재료를 포함하되, 상기 PERC 태양전지가 상기 어느 하나의 P형 PERC 양면 태양전지인, PERC 태양전지 모듈을 더 공개하였다.
상응하게는, 본 발명에서는 PERC 태양전지를 포함하되, 상기 PERC 태양전지가 상기 어느 하나의 P형 PERC 양면 태양전지인, PERC 태양에너지 시스템을 더 공개하였다.
본 발명을 실시하게 되면 아래와 같은 유리한 효과를 갖는다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 패시베이션층을 형성한 후, 배면 패시베이션층에 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역을 형성한 후, 레이저 스크라이빙 방향의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 알루미늄 페이스트가 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결됨으로써, 백 알루미늄 격자 라인을 얻게 된다. 상기 양면 PERC 태양전지는 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 전지 격자 라인 구조를 제조하고, 통상적인 알루미늄 페이스트 인쇄와 다른 방식을 사용하는 바, 알루미늄 게이트의 폭이 레이저 그루빙 영역의 길이보다 훨씬 작기 때문에, 알루미늄 페이스트와 레이저 그루빙 영역을 정확하게 맞출 필요가 없어, 레이저 공정과 인쇄 공정을 간소화하고, 인쇄설비의 커미셔닝 난이도를 줄이며, 대규모 생산을 쉽게 산업화한다. 이밖에, 알루미늄 페이스트 커버 영역 이외의 레이저 그루빙 영역은 전지 후면이 태양광에 대한 흡수를 증가시켜, 전지의 광전 변환효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 구조가 간단하고, 공정이 간단하며, 원가가 비교적 낮고, 널리 보급되기 쉬우며, 광전 변환효율이 높다.
도 1은 본 발명의 P형 PERC 양면 태양전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 P형 PERC 양면 태양전지의 배면구조의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 P형 PERC 양면 태양전지의 레이저 그루빙 영역의 일 실시예의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 P형 PERC 양면 태양전지의 레이저 그루빙 영역의 다른 실시예의 모식도이다.
본 발명의 목적, 기술적 해결수단과 장점을 보다 명확하게 하기 위하여, 이하에서는 도면을 결합하여 본 발명을 더욱 상세히 기술한다.
종래의 단면 태양전지는, 전지의 배면에 실리콘 웨이퍼의 전체 배면을 커버하는 올 알루미늄 후면 전계를 구비하고 있는데, 올 알루미늄 후면 전계의 작용은 개방회로전압 Voc와 단락전류 Jsc를 향상시키고, 소수 캐리어를 표면으로부터 멀어지게 하여, 소수 캐리어 복합율을 낮춤으로써, 전체적으로 전지효율을 향상시킨다. 그러나, 올 알루미늄 후면 전계가 광투과되지 못하므로, 올 알루미늄 후면 전계의 태양전지 배면은 광 에너지를 흡수하지 못하고, 정면 만이 광 에너지를 흡수할 수 있어, 전지의 종합 광전 변환효율을 대폭 향상시키는데 어려움이 있다.
상기 기술적 과제에 대하여, 도 1을 결합해보면, 본 발명에서는 백 실버 전극(1), 백 알루미늄 격자 라인(2), 배면 패시베이션층(3), P형 실리콘(4), N형 에미터(5), 정면 질화규소막(6), 프론트 실버 전극(7)을 차례로 포함하되; 배면 패시베이션층(3)에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역(8)이 형성되고, 상기 백 알루미늄 격자 라인(2)은 레이저 그루빙 영역(8)에 의하여 P형 실리콘(4)과 연결되는 P형 PERC 양면태양전지를 제공한다. 프론트 실버 전극(7)은 프론트 실버 전극 메인 게이트(7A)와 프론트 실버 전극 보조 게이트(7B)를 포함한다. 상기 배면 패시베이션층(3)은 알루미나층(31)과 질화규소층(32)을 포함한다.
본 발명은 종래의 단면 PERC 태양전지를 개량한 것으로서, 올 알루미늄 후면 전계를 더이상 구비하지 않고, 이를 여러개의 백 알루미늄 격자 라인(2)으로 변화시켜, 레이저 그루빙 기술을 사용하여 배면 패시베이션층(3)에 레이저 그루빙 영역(8)을 개구설치하되, 백 알루미늄 격자 라인(2)을 평행 설치되는 이러한 레이저 그루빙 영역(8)에 인쇄함으로써, P형 실리콘(4)과 국부적으로 접촉할 수 있으며, 밀접하게 평행 배치된 백 알루미늄 격자 라인(2)은 개방회로전압 Voc와 단락전류 Jsc를 향상시키고, 소수 캐리어 복합율을 낮추며, 전지 광전 변환효율을 향상시키는 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 단면 전지 구조인 올 알루미늄 후면 전계를 대체할 수 있고, 또한 백 알루미늄 격자 라인(2)은 실리콘 웨이퍼의 배면을 전면적으로 커버하지 않는 바, 태양광이 백 알루미늄 격자 라인(2) 사이로부터 실리콘 웨이퍼 내로 투사가능함으로써, 실리콘 웨이퍼 배면이 광 에너지를 흡수할 수 있고, 전지의 광전 변환효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 그루빙 영역(8)은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛(81)을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(81)은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)를 포함하며, 상기 백 알루미늄 격자 라인(2)은 레이저 그루빙체(82)와 수직된다. 도 3, 도 4를 결합하면, 도 3, 도 4에 도시된 점선칸은 레이저 그루빙 유닛(81)이고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(81)은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)를 포함한다.
설명할 필요가 있는 것은, 레이저 그루빙 유닛(81)은 다양한 실시형태를 갖고 있는데, 그 실시형태는 하기와 같이 포함한다.
매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(81)은 하나의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)를 포함하는데, 이때, 레이저 그루빙 유닛(81)은 연속적인 직선 그루빙 영역으로서, 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같다. 다수의 레이저 그루빙유닛(81)은 수직방향으로 배열 배치된다.
매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(81)은 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)를 포함하는데, 이때, 레이저 그루빙 유닛(81)은 선분식 비연속적인 직선 그루빙 영역으로서, 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같다. 상기 다수의 레이저 그루빙체(82)는 2개, 3개, 4개 또는 그 이상일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다수의 레이저 그루빙 유닛(81)은 수직방향으로 배열 배치된다.
매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(81)이 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)를 포함할 경우, 아래와 같은 몇가지 상황으로 나누어 진다.
A. 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)의 폭, 길이와 형상은 모두 동일하되, 그 크기 단위는 미크론 레벨이고, 길이는 50-5000 미크론일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며; 설명할 필요가 있는 것은, 상기 레이저 그루빙체는 동일한 수평면에 놓일 수 있거나, 상하로 어긋날 수도 있고(즉 동일한 수평면에 놓이지 않음), 그 어긋나게 분포되는 모양은 생산 수요에 따라 결정된다.
B. 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)의 폭, 길이와 형상은 모두 동일하되, 그 크기 단위는 밀리미터 레벨이고, 길이는 5-600 밀리미터일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며; 설명할 필요가 있는 것은, 상기 레이저 그루빙체는 동일한 수평면에 놓일 수 있거나, 상하로 어긋날 수도 있고(즉 동일한 수평면에 놓이지 않음), 그 어긋나게 분포되는 모양은 생산 수요에 따라 결정된다.
C. 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체(82)의 폭, 길이 및/또는 형상은 다른데, 이는 생산 수요에 따라 조합 설계될 수 있다. 설명할 필요가 있는 것은, 상기 레이저 그루빙체는 동일한 수평면에 놓일 수 있거나, 상하로 어긋날 수도 있고(즉 동일한 수평면에 놓이지 않음), 그 어긋나게 분포되는 모양은 생산 수요에 따라 결정된다.
본 발명의 바람직한 실시형태로서, 상기 레이저 그루빙체는 직선형이므로, 가공하기 간편하고, 공정이 간소화되며, 생산원가가 절감된다. 상기 레이저 그루빙체는 기타 형상으로도 설치될 수 있는 바, 예하면, 곡선형, 아크형, 물결형 등이고, 그의 실시형태는 본 발명에서 예로 든 실시예에 한정되지 않는다.
상기 레이저 그루빙 유닛 사이는 평행 설치되고, 매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체는 병렬 설치되며, 생산 공정을 간소화할 수 있고, 대규모적으로 널리 보급되고 응용되는 것에 적합하다.
상기 레이저 그루빙 유닛 사이의 간격은 0.5-50 mm이다. 매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체 사이의 간격은 0.5-50 mm이다.
상기 레이저 그루빙체(82)의 길이는 50-5000 미크론이고, 폭은 10-500 미크론이다. 바람직하게는, 상기 레이저 그루빙체(82)의 길이는 250-1200 미크론이고, 폭은 30-80 미크론이다.
레이저 그루빙 유닛의 길이, 폭과 간격과 알루미늄 게이트의 개수와 폭은 알루미늄 게이트와 P형 실리콘의 접촉면적, 알루미늄 게이트의 차광면적과 충분한 전자 수집을 종합적으로 고려한 기초상에서 최적화된 것으로, 그 목적은 배면 알루미늄 게이트의 차광면적을 가능한 감소하는 동시에, 양호한 전류 출력을 확보하는 바, 나아가 전지의 전체적인 광전 변환효율을 상승시키는 것이다.
상기 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 30-500 개이고, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 30-500 미크론이며, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 상기 레이저 그루빙체의 길이보다 훨씬 작다. 바람직하게는, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 80-220 개이고, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 50-300 미크론이다.
상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭이 상기 레이저 그루빙체의 길이보다 훨씬 작고, 알루미늄 게이트와 레이저 그루빙체가 수직될 경우, 백 알루미늄 격자 라인의 인쇄 문제를 한껏 쉽게 해결할 수 있다. 정확하게 맞출 필요없이, 알루미늄 게이트는 모두 레이저 그루빙 영역 내에 놓일 수 있어, 레이저 공정과 인쇄 공정을 간소화하고, 인쇄설비 커미셔닝(commissioning) 난이도를 줄이며, 대규모 생산을 쉽게 산업화한다.
본 발명은 배면 패시베이션층에 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역을 형성한 후, 레이저 스크라이빙(laser scribing) 방향의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 알루미늄 페이스트가 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결됨으로써, 백 알루미늄 격자 라인을 얻게 된다. 상기 PERC 양면 태양전지는 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 전지 격자 라인 구조를 제조하고, 통상적인 알루미늄 페이스트 인쇄와 다른 방식을 사용하여, 알루미늄 페이스트와 레이저 그루빙 영역을 정확하게 맞출 필요가 없는 바, 공정이 간단하고, 대규모 생산을 쉽게 산업화한다. 알루미늄 게이트는 레이저 그루빙체와 평행되어, 알루미늄 페이스트와 레이저 그루빙 영역을 정확하게 맞출 필요가 있는 바, 인쇄설비의 정밀도와 중복성에 대한 요구가 매우 높아, 수율을 제어하기 어렵고, 불량품이 비교적 많아, 평균 광전 변환효율이 떨어지게 된다. 본 발명을 사용하면, 수율을 99.5%까지 향상시킬 수 있다.
나아가, 상기 배면 패시베이션층(3)은 알루미나층(31)과 질화규소층(32)을 포함하되, 상기 알루미나층(31)은 P형 실리콘(4)과 연결되고, 상기 질화규소층(32)은 알루미나층(31)과 연결되며;
상기 질화규소층(32)의 두께는 20-500 nm이고;
상기 알루미나층(31)의 두께는 2-50nm 이다.
바람직하게는, 상기 질화규소층(32)의 두께는 100-200 nm이고;
상기 알루미나층(31)의 두께는 5-30 nm이다.
상응되게, 본 발명에서는 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 더 공개하였는 바,
S101, 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
S102, 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
S103, 확산과정에서 형성된 정면 PSG와 주변 PN접합을 제거하고;
S104, 실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되며;
S105, 실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되고;
S106, 실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되며;
S107, 실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여, 레이저 그루빙영역이 형성되고, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하며, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하고;
S108, 상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하며;
S109, 상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙체와 수직되며;
S110, 상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하고;
S111, 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하고;
S112, 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링하는 단계를 포함한다.
설명할 필요가 있는 것은, S106과 S104, S105의 순서는 호환될 수 있는데, S106은 S104, S105의 앞 단계일 수 있다.
S103과 S104 사이에 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하는 단계를 더 포함한다. 본 발명은 배면 연마 단계를 구비할 수 있고, 배면 연마 단계를 구비하지 않을 수도 있다.
더 설명할 필요가 있는 것은, 제조방법 중의 레이저 그루빙 영역과 백 알루미늄 격자 라인의 구체적인 파라미터 설정은, 앞에서 언급되었기에, 더이상 서술하지 않는다.
상응하게는, 본 발명에서는 PERC 태양전지와 패키징재료를 포함하되, 상기 PERC 태양전지가 상기 어느 하나의 P형 PERC 양면 태양전지인, PERC 태양전지 모듈을 더 공개하였다. 구체적으로, PERC 태양전지 모듈의 일 실시예로서, 이는 위로부터 아래로 차례로 연결된 고투과성 강화유리, 에틸렌-초산비닐공중합체(EVA), PERC 태양전지, 에틸렌-초산비닐공중합체(EVA)와 고투과성 강화유리로 이루어진다.
상응하게, 본 발명에서는 PERC 태양전지를 포함하되, 상기 PERC 태양전지가 상기 어느 하나의 P형 PERC 양면 태양전지인, PERC 태양에너지 시스템을 더 공개하였다. PERC 태양에너지 시스템의 일 실시예로서, PERC 태양전지, 축전지 팩, 충방전 컨트롤러 인버터, 교류 배전 캐비넷과 태양추적 제어시스템을 포함한다. 여기서, PERC 태양에너지 시스템은 축전지 팩, 충방전 컨트롤러 인버터를 구비할 수 있고, 축전지 팩, 충방전 컨트롤러 인버터를 구비하지 않을 수도 있으며, 본 분야의 당업자는 실제 수요에 따라 설치할 수 있다.
설명할 필요가 있는 것은, PERC 태양전지 모듈, PERC 태양에너지 시스템에 있어서, P형 PERC 양면 태양전지 이외의 부재는, 선행기술 설계를 참조하면 된다.
이하에서는, 구체적인 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 논술한다.
실시예 1
(1)실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2)실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
(3)확산과정에서 형성된 정면 PSG와 주변 PN접합을 제거하고;
(4)실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되며;
(5)실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되고;
(6)실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되며;
(7)실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되고, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하며, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하고, 상기 레이저 그루빙체의 길이는 1000 미크론이며, 폭은 40 미크론이고;
(8)상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하며;
(9)상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙체와 수직되며, 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 150 개이고, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 150 미크론이며;
(10)상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하고;
(11)실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하며;
(12) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링한다.
실시예2
(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
(3) 확산과정에서 형성된 정면 PSG와 주변 PN접합을 제거하고, 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하며;
(4) 실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되고;
(5) 실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되며;
(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되고;
(7) 실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되며, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하며, 상기 레이저 그루빙체의 길이는 500 미크론이고, 폭은 50 미크론이며;
(8) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하고;
(9) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙체와 수직되며, 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 200 개이고, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 200 미크론이며;
(10) 상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하고;
(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하며;
(12) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링한다.
실시예3
(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
(3) 확산과정에서 형성된 정면 PSG와 주변 PN접합을 제거하고;
(4) 실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되며;
(5) 실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되고;
(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되며;
(7) 실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되고, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하며, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하고, 상기 레이저 그루빙체의 길이는 300 미크론이며, 폭은 30 미크론이고;
(8) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하며;
(9) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙체와 수직되며, 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 250 개이고, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 250 미크론이며;
(10) 상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하고;
(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하며;
(12) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링한다.
실시예4
(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
(3) 확산과정에서 형성된 정면 PSG와 주변 PN접합을 제거하고, 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하며;
(4) 실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되고;
(5) 실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되며;
(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되고;
(7) 실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되며, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하며, 상기 레이저 그루빙체의 길이는 1200 미크론이고, 폭은 200 미크론이며;
(8) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하고;
(9) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙체와 수직되며, 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 300 개이고, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 300 미크론이며;
(10) 상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하고;
(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하며;
(12) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링한다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 이상 실시예는 본 발명의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하려는 것은 아니며, 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명할 지라도, 본 분야의 당업자라면 본 발명의 기술적 해결수단의 실질과 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 기술적 해결수단에 대한 보정 또는 등가적 대체가 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 백 실버 전극, 백 알루미늄 격자 라인, 배면 패시베이션층, P형 실리콘, N형 에미터, 정면 질화규소막과 프론트 실버 전극을 차례로 포함하되;
    배면 패시베이션층에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되고, 상기 백 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결되며;
    상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하며, 상기 백 알루미늄 격자 라인이 레이저 그루빙체와 수직되는 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 그루빙 유닛 사이는 평행 설치되고;
    매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체는 병렬 설치되고, 상기 레이저 그루빙체가 동일한 수평면에 놓이거나 상하로 어긋나는 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 그루빙 유닛 사이의 간격은 0.5-50 mm이고;
    매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체 사이의 간격은 0.5-50 mm이며;
    상기 레이저 그루빙체의 길이가 50-5000 미크론이고, 폭이 10-500 미크론인 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 30-500 개이고;
    상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 30-500 미크론이며, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭이 상기 레이저 그루빙체의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면 패시베이션층은 알루미나층과 질화규소층을 포함하되, 상기 알루미나층은 P형 실리콘과 연결되고, 상기 질화규소층은 알루미나층과 연결되며;
    상기 질화규소층의 두께는 20-500 nm이고;
    상기 알루미나층의 두께가 2-50 nm인 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지.
  6. 단계(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼가 P형 실리콘이고;
    단계(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
    단계(3) 확산과정에서 형성된 정면 PSG(포스포-실리케이트 글래스)와 주변 PN 접합을 제거하고;
    단계(4) 실리콘 웨이퍼 배면에 산화알루미늄막이 증착되며;
    단계(5) 실리콘 웨이퍼 배면에 질화규소막이 증착되는 단계;
    단계(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 질화규소막이 증착되는 단계;
    단계(7) 실리콘 웨이퍼 배면에는 레이저 그루빙에 의하여 레이저 그루빙 영역이 형성되되, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수의 군의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙 유닛을 포함하고, 매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛은 하나 또는 다수의 수평방향으로 설치되는 레이저 그루빙체를 포함하는 단계;
    단계(8) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 전극을 인쇄하는 단계;
    단계(9) 상기 실리콘 웨이퍼 배면에, 레이저 그루빙의 수직방향으로 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 알루미늄 격자 라인을 얻되, 상기 백 알루미늄 격자 라인이 레이저 그루빙체와 수직되는 단계;
    단계(10) 상기 실리콘 웨이퍼 정면에 양극 페이스트를 인쇄하는 단계;
    단계(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 전극과 프론트 실버 전극을 형성하는 단계;
    단계(12) 실리콘 웨이퍼를 항-LID(Anti-LID) 어닐링하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 따른 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    단계(3)과 단계(4) 사이에, 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 레이저 그루빙체는 직선형이고;
    상기 레이저 그루빙 유닛 사이는 평행 설치되며;
    매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체는 병렬 설치되고, 상기 레이저 그루빙체는 동일한 수평면에 놓이거나 상하로 어긋나며;
    상기 레이저 그루빙 유닛 사이의 간격은 0.5-50 mm이고;
    매 하나의 레이저 그루빙 유닛 중에서, 상기 레이저 그루빙체 사이의 간격은 0.5-50 mm이며;
    상기 레이저 그루빙체의 길이는 50-5000 미크론이고, 폭은 10-500 미크론이며;
    상기 백 알루미늄 격자 라인의 개수는 30-500 개이고;
    상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭은 30-500 미크론이며, 상기 백 알루미늄 격자 라인의 폭이 상기 레이저 그루빙체의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법.
  9. PERC 태양전지와 패키징 재료를 포함하되, 상기 PERC 태양전지가 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 따른 P형 PERC 양면 태양전지인 것을 특징으로 하는 PERC 태양전지 모듈.
  10. PERC 태양전지를 포함하되, 상기 PERC 태양전지가 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 따른 P형 PERC 양면 태양전지인 것을 특징으로 하는 PERC 태양 에너지 시스템.
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