KR20200006039A - 태양광 흡수에 유리한 p형 perc 양면 태양전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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지에빈 팡
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광둥 아이코 솔라 에너지 테크놀로지 컴퍼니., 리미티드.
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Abstract

본 발명은 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는 바, 당해 태양전지는 아래에서 위로 순차적으로 배치되는 백 전극(1), 배면 질화규소 막(3), 배면 산화 알루미늄 막(4), P형 실리콘(5), N형 실리콘(6), 정면 질화규소 막(7) 및 프론트 실버 전극(8)을 포함하되; P형 실리콘의 정면에는 서로 평행되는 여러개의 오목 홈(10)이 개구설치되어 있고, 오목 홈은 정면 질화규소 막에 노출되며, 오목 홈의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극(81)과 서로 평행되며, 오목 홈의 내면은 텍스처인 바, 텍스처는 부동한 방향으로부터 입사되는 태양광을 받을 수 있고, 오목 홈 내부의 다중 반사 및 입사에 의해 태양광이 포착된다. 당해 태양전지는 전지 실리콘 웨이퍼의 정면에 여러개의 오목 홈을 식각해서 더 많은 태양광을 포착하여 태양광에 대한 흡수율를 증가시킴으로써, 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 양면 전지 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 증가시킬 수 있다. 또한 상기 태양전지의 제조 방법을 제공한다.

Description

태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지 및 그 제조 방법
본 발명은 태양전지의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지 및 그 제조 방법에 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 웨이퍼의 정면에 PECVD의 방법으로 질화규소를 한층 증착시켜, 소수 캐리어가 앞 표면에서의 복합속도를 낮추고, 결정질 실리콘 전지의 개방회로전압와 단락전류를 대폭 상승시킴으로써, 결정질 실리콘 태양전지의 광전 변환효율을 상승시킬 수 있다.
결정질 실리콘 전지의 광전 변환효율에 대한 요구가 점점 높아짐에 따라, 사람들은 PERC 백 패시베이션 태양전지 기술을 연구하기 시작했다. 현재 업계 주류공장은 단일면 PERC 태양전지의 대량 생산에 초점을 두고 있고, 양면 PERC 태양전지에 관해서는 다만 일부 연구 기관이 실험실에서의 연구 일뿐이다. 양면 PERC 태양 전지에 있어서, 광전 변환효율이 높은 동시에 양면이 태양광을 흡수하므로, 발전량이 더 높은바, 실제 응용에서 보다 큰 사용 가치를 갖는다.
태양광이 태양전지에 직사할 경우, 태양전지에 의해 흡수되는 에너지가 가장 많다. 고정 브래킷 광발전 시스템에 있어서, 태양전지의 방향이 고정되어 있기 때문에, 하루 중 태양의 이동에 따라, 태양전지에서 받는 태양광의 각도가 다르고, 흡수된 태양 에너지도 매우 안정하지 않다. 단일 축 추적 광발전 시스템에 있어서도, 태양광의 각도가 잘 추적되지 않으며, 여전히 태양광 에너지를 최대한 많이 흡수하지 못한다.
이러한 문제를 극복하기 위해서는, 양면 PERC 태양 전지에 대한 최적화가 필요한 바, 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템에서 태양광에 대한 양면 PERC 태양 전지의 흡수율를 증가시킴으로써, 양면 PERC 태양 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 증가시키는 것이 요구된다.
본 발명의 하나의 목적은 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지를 제공하는 바, 당해 태양전지는 전지 실리콘 웨이퍼의 정면에 여러개의 오목 홈을 식각해서 더 많은 태양광을 포착하여 태양광에 대한 흡수율를 증가시킴으로써, 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 양면 전지 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 목적은 아래와 같은 기술 수단에 의해 실현된다. 아래에서 위로 순차적으로 배치되는 백 전극, 배면 질화규소 막, 배면 산화 알루미늄 막, P형 실리콘, N형 실리콘, 정면 질화규소 막 및 프론트 실버 전극을 포함하되; 상기P형 실리콘은 전지의 실리콘 웨이퍼이고, N형 실리콘은 실리콘 웨이퍼의 정면에서 확산되어 형성된 N형 에미터이며, 상기 프론트 실버 전극은 실버 재질의 프론트 실버 메인 격자 전극과 실버 재질의 프론트 실버 보조 격자 전극으로 이루어지고, 프론트 실버 보조 격자 전극은 프론트 실버 메인 격자 전극과 서로 수직되며, 상기 백 전극은 실버 재질의 백 실버 메인 격자 전극과 알루미늄 재질의 백 알루미늄 보조 격자 전극으로 이루어지고, 백 알루미늄 보조 격자 전극과 백 실버 메인 격자 전극은 서로 수직되며, 상기 태양전지는 배면에 상기 배면 질화규소 막, 배면 산화 알루미늄 막을 개구하여 P형 실리콘에까지 도달하는 레이저 그루빙 영역을 개구설치하되, 레이저 그루빙 영역내에 알루미늄 페이스트를 주입 인쇄하여 백 알루미늄 스트립을 형성시켜며, 백 알루미늄 보조 격자 전극은 레이저 그루빙 영역내의 백 알루미늄 스트립과 일체로 인쇄 성형되고, 백 알루미늄 보조 격자 전극은 백 알루미늄 스트립을 통해 P형 실리콘에 연결되는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지에 있어서, 상기 P형 실리콘의 정면에는 서로 평행되는 여러개의 오목 홈이 개구설치되어 있고, 오목 홈은 정면 질화규소 막에 노출되며, 상기 오목 홈의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극과 서로 평행되며, 오목 홈의 내면은 텍스처인 바, 상기 텍스처는 부동한 방향으로부터 입사되는 태양광을 받을 수 있고, 오목 홈 내부의 다중 반사 및 입사에 의해 태양광이 포착되는 것을 특징으로하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
본 발명의 태양전지에 있어서, 전지의 정면에 서로 평행되는 여러개의 오목 홈을 식각한다. 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템에 있어서, 전지의 정면 방향은 고정되어 있으나, 정면에는 오목 홈이 새겨져 있어 오목 홈 내의 텍스처 구조는 부동한 방향으로부터 입사되는 태양광을 받을 수 있고, 오목 홈 내부의 다중 반사 및 입사에 의해 태양광을 포착할 수 있음으로써, 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템이 태양광에 대한 흡수를 증가하여, 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 증가시킨다.
본 발명에 있어서, 오목 홈은 아래와 같은 구조를 사용할 수 있다.
상기 오목 홈은 연속한 직선 홈 혹은 절단된 세그먼트 홈이고, 매개 세그먼트 홈의 길이는 10~60미크론이다.
상기 오목 홈의 단면은 직사각형, 정사각형, V형, 오각형 또는 육각형이고, 오목 홈의 홈 깊이는 5~20미크론이다. 서로 평행되는 여러개의 오목 홈에서 서로 인접한 오목 홈사이의 간격은 1~20mm이다.
상기 배면 질화규소 막의 두께는 20~500nm이다.
상기 배면 산화 알루미늄 막의 두께는2~50nm이다.
상기 백 알루미늄 보조 격자 전극의 개수는 30~500개이며, 바람직하게는 80~200개이다.
상기 백 실버 메인 격자 전극은 연속 직선 격자 라인 또는 분할 격자 라인이다.
본 발명에 있어서, 상기 레이저 그루빙 영역은 다수개이고, 레이저 그루빙 영역의 패턴은 세그먼트형, 직선형, 점선형 또는 도트형이며, 레이저 그루빙 영역의 폭은 10~500미크론이고, 인접한 레이저 그루빙 영역사이의 간격은 0.5~10mm이다.
본 발명은 하기와 같이 개선할 수 있다. 상기 백 전극의 주위에는 또한 알루미늄 재질의 알루미늄 격자 외부 프레임이 한 바퀴 더 인쇄되어 있는 바, 상기 알루미늄 격자 외부 프레임은 각각 대응되는 백 실버 메인 격자 전극 및 백 알루미늄 보조 격자 전극과 서로 연결되고, 상기 알루미늄 격자 외부 프레임은 전자에 하나의 전송 경로를 더 제공하기 위한 것이다.
태양전지 인쇄 공정에서, 알루미늄 페이스트의 점도가 비교적 크고 스크린 판의 선 폭이 비교적 좁아서, 때로는 알루미늄 격자 절단이 발생되는 경우가 있다. 알루미늄 격자 절단은 EL 테스트한 화상에 블랙 격자 절단을 발생하게 하고, 또한 전지의 광전 변환효율에 영향을 주게 된다. 본 발명은 백 전극의 주위에 알루미늄 격자 외부 프레임을 한 바퀴 추가 설정하여, 전자에 하나의 전송 경로를 더 제공하였으며, 알루미늄 격자 절단으로 인한 EL 테스트 격자 절단 및 광전 변환효율이 낮은 문제를 방지하기 위한 것이다. 알루미늄 격자 외부 프레임은 각각 대응되는 백 실버 메인 격자 전극 및 백 알루미늄 보조 격자 전극과 서로 연결되고, 알루미늄 격자 외부 프레임에는 레이저 그루빙 영역이 설치될 수 있으며, 레이저 그루빙 영역을 통해 P형 실리콘에 연결되고, 알루미늄 격자 외부 프레임에는 레이저 그루빙 영역이 없어도 된다.
종래 기술과 비교하면, 시험에서는, 본 발명의 태양전지는 실리콘 웨이퍼의 정면에 서로 평행되는 여러개의 오목 홈을 식각함으로써, 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템이 태양광에 대한 흡수율을 증가시켜, 태양광에 대한 흡수율을 3%~8% 증가시키고, 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 2%~6% 증가시킬 수 있다는 것이 증명되였다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적은 아래와 같은 기술수단에 의해 실현된다. 상기 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 제조방법은 아래와 같은 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(1) 실리콘 웨이퍼의 정면에 레이저 그루빙을 수행하여 서로 평행되는 여러개의 오목 홈을 개구설치하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2) 실리콘 웨이퍼의 정면과 배면에 습식 텍스처링하여 텍스처를 형성하고, 오목 홈의 내면도 텍스처이며;
(3) 상기 실리콘 웨이퍼의 정면에서 확산시켜, N형 실리콘, 즉 N형 에미터를 형성하고;
(4) 확산과정에서 형성된 PSG(phosphosilicate glass)와 주변 PN접합을 제거하며;
(5) 실리콘 웨이퍼의 배면을 연마하고;
(6) 실리콘 웨이퍼의 배면에 배면 산화 알루미늄 막이 증착되며;
(7) 배면 산화 알루미늄 막의 배면에 배면 질화규소 막이 증착되고;
(8) N형 실리콘의 정면에 정면 질화규소 막이 증착되고, 오목 홈은 정면 질화규소 막에 노출되며;
(9) 실리콘 웨이퍼의 배면을 배면 질화규소 막, 배면 산화 알루미늄 막을 개구시켜 실리콘 웨이퍼에까지 도달하도록 레이저 그루빙하여, 레이저 그루빙 영역이 형성되고;
(10) 상기 실리콘 웨이퍼의 배면에는 스크린 인쇄에 의해 백 전극의 백 실버 메인 격자 전극이 인쇄되며;
(11) 상기 실리콘 웨이퍼의 배면에는 스크린 인쇄에 의해 백 알루미늄 보조 격자 전극이 인쇄되고, 백 알루미늄 보조 격자 전극을 인쇄함과 동시에 레이저 그루빙 영역내에 알루미늄 페이스트를 인쇄하여 백 알루미늄 스트립을 형성시켜며, 백 알루미늄 스트립은 백 알루미늄 보조 격자 전극과 일체로 인쇄 성형되고;
(12) 상기 정면 질화규소 막의 정면에는 스크린 인쇄 또는 잉크젯 방법에 의해 프론트 전극 페이스트가 인쇄되고, 프론트 실버 메인 격자 전극과 프론트 실버 보조 격자 전극이 형성되며, 오목 홈의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극과 서로 평행되며;
(13) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 전극과 프론트 실버 전극을 형성하고;
(14) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링처리하여, 태양전지를 형성한다.
여기서, N형 실리콘의 정면에 정면 질화규소 막이 증착되는 단계(8)는 실리콘 웨이퍼의 배면에 배면 산화 알루미늄 막이 증착되는 단계(6)전에 발생할 수도 있고, 단계(5)를 생략할 수도 있다.
당해 제조 방법은 텍스처링하기 전에 레이저 그루빙 공정을 추가하고 전지의 정면에 서로 평행되는 여러개의 오목 홈을 식각함으로써, 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템이 태양광에 대한 흡수를 증가시키고, 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 증가시킨다.
동시에, 당해 제조 방법은 조작하기 쉽고, 설비 투입 비용이 낮고, 공정이 간단하며, 현재 생산 라인과의 호환성이 좋다.
이하에서는 도면 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 결부시켜, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 전체 구조 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 정면 평면도이다.
도 3은 본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 배면 평면도이다.
도 4는 본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지에서의 다른 구조의 배면 평면도이다.
도 5는 본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지에서의 다른 구조의 배면 평면도이다.
도 6은 본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지에서의 다른 구조의 배면 평면도이다.
실시예1
도1~3에 도시된 바와 같이, 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지는 아래에서 위로 순차적으로 배치되는 백 전극(1), 배면 질화규소 막(3), 배면 산화 알루미늄 막(4), P형 실리콘(5), N형 실리콘(6), 정면 질화규소 막(7) 및 프론트 실버 전극(8)을 포함하되; P형 실리콘(5)은 전지의 실리콘 웨이퍼이고, N형 실리콘(6)은 실리콘 웨이퍼의 정면에서 확산되어 형성된 N형 에미터이며, 프론트 실버 전극(8)은 실버 재질의 프론트 실버 메인 격자 전극(81)과 실버 재질의 프론트 실버 보조 격자 전극(82)으로 이루어지고, 프론트 실버 보조 격자 전극(82)은 프론트 실버 메인 격자 전극(81)과 서로 수직되며, 백 전극(1)은 실버 재질의 백 실버 메인 격자 전극(11)과 알루미늄 재질의 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)으로 이루어지고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 백 실버 메인 격자 전극(11)은 서로 수직된다.
태양전지에 있어서, 배면에 배면 질화규소 막(3), 배면 산화 알루미늄 막(4)을 개구하여 P형 실리콘(5)에까지 도달하는 레이저 그루빙 영역(2)을 개구설치하되, 레이저 그루빙 영역(2)은 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 평행 설치되고, 레이저 그루빙 영역(2)내에 알루미늄 페이스트를 주입 인쇄하여 백 알루미늄 스트립(9)을 형성시켜며, 백 전극(1)은 실버 재질의 백 실버 메인 격자 전극(11)과 알루미늄 재질의 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)으로 이루어지고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)은 레이저 그루빙 영역(2)내의 백 알루미늄 스트립(9)과 일체로 인쇄 성형되며, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)은 백 알루미늄 스트립(9)을 통해 P형 실리콘(5)에 연결된다.
P형 실리콘(5)의 정면에는 서로 평행되는 여러개의 오목 홈(10)이 개구설치되어 있고, 오목 홈(10)은 정면 질화규소 막(7)에 노출되며, 오목 홈(10)의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극(81)과 서로 평행되며, 오목 홈(10)의 내면은 텍스처인 바, 텍스처는 부동한 방향으로부터 입사되는 태양광을 받을 수 있고, 오목 홈 내부의 다중 반사 및 입사에 의해 태양광을 포착할 수 있다.
당해 태양전지에 있어서, 전지의 정면에 서로 평행되는 여러개의 오목 홈(10)을 식각한다. 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템에 있어서, 전지의 정면 방향은 고정되어 있으나, 정면에는 오목 홈(10)이 새겨져 있어 오목 홈(10) 내의 텍스처 구조는 부동한 방향으로부터 입사되는 태양광을 받을 수 있고, 오목 홈 내부의 다중 반사 및 입사에 의해 태양광을 포착할 수 있어 태양광에 대한 흡수율를 증가시킴으로써, 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템이 태양광에 대한 흡수를 증가하여, 양면 전지 고정 브래킷 광발전 시스템 및 단일 축 추적 광발전 시스템의 발전량을 증가시킨다.
본 실시예에서의 오목 홈(10)은 절단된 세그먼트 홈으로, 매개 세그먼트 홈의 길이는 50미크론이고, 오목 홈(10)의 단면은 V형이며, 오목 홈(10)의 홈 깊이는 15미크론인 바, 서로 평행되는 여러개의 오목 홈(10)에서 서로 인접한 오목 홈(10) 사이의 간격은 10mm이다.
본 실시예의 변형예로서, 오목 홈은 연속한 직선 홈 혹은 절단된 세그먼트 홈일 수 있는 바, 절단된 세그먼트 홈일 경우 매개 세그먼트 홈의 길이는 10~60미크론이다. 오목 홈의 단면은 직사각형, 정사각형, 오각형 또는 육각형일 수 있는 바, 오목 홈의 홈 깊이는 5~20미크론이다. 서로 평행되는 여러개의 오목 홈에서 서로 인접한 오목 홈사이의 간격은 1~20mm이다.
본 실시예에서의 백 알루미늄 스트립(9)은 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 일체로 인쇄 성형되나, 실제적으로 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 일 부분으로서, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)을 인쇄할 때, 알루미늄 페이스트는 레이저 그루빙 영역(2) 내로 흘러 백 알루미늄 스트립(9)을 형성한다.
본 실시예의 배면 산화 알루미늄 막(4)의 재질은 산화 알루미늄(Al2O3)이고, 배면 질화규소 막(3)과 정면 질화규소 막(7)의 재질은 같으며, 모두 질화규소(Si3N4)이다. 레이저 그루빙 영역(2)의 패턴은 직선형이며, 또한 세그먼트형, 점선형 또는 도트형으로 선택할 수도 있다. 레이저 그루빙 영역(2)의 폭은 30미크론이며, 폭은 또한 10~500미크론사이에서 값을 가질 수 있는 바, 바람직하게는 30~60미크론이다.
본 실시예에 있어서, 백 실버 메인 격자 전극(11)은 연속 직선 격자 라인이고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 개수는 150개이며, 배면 질화규소 막(3)의 두께는 20nm이고, 배면 산화 알루미늄 막(4)의 두께는 2nm이다. 배면 질화규소 막(3)의 두께는 20~500nm내에서도 값을 가질 수 있는 바, 예를 들면 200nm, 300nm, 400nm등일 수 있고; 배면 산화 알루미늄 막(4)의 두께는2~50nm내에서도 값을 가질 수 있는 바, 예를 들면 20nm, 30nm, 40nm등일 수 있다.
도3에 도시된 백 전극의 개선으로서, 백 전극은 도4의 구조를 사용할 수도 있으며, 이때 백 전극의 주위에는 또한 알루미늄 재질의 알루미늄 격자 외부 프레임(20)이 한 바퀴 더 인쇄되어 있는 바, 알루미늄 격자 외부 프레임(20)은 각각 대응되는 백 실버 메인 격자 전극(11) 및 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 서로 연결되고, 알루미늄 격자 외부 프레임(20)은 전자에 하나의 전송 경로를 더 제공하여, 알루미늄 격자 절단으로 인한 EL 테스트 격자 절단 및 광전 변환효율이 낮은 문제를 방지하기 위한 것이다. 도4에서는 알루미늄 격자 외부 프레임(20)에는 또한 레이저 그루빙 영역(2)이 평행하게 개구설치되어 있고, 레이저 그루빙 영역(2)을 통해 P형 실리콘에 연결된다. 알루미늄 격자 외부 프레임(20)에는 레이저 그루빙 영역(2)이 없어도 된다. 도4에 도시된 알루미늄 격자 외부 프레임(20)은 직사각형 프레임이고, 각각 대응되는 다수의 백 실버 메인 격자 전극(11) 및 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 서로 연결되며, 알루미늄 격자 외부 프레임(20)은 백 전극의 형상에 따라 이에 맞는 직사각형 프레임 또는 정사각형 프레임 또는 원형 프레임 또는 타원형 프레임등과 같은 구조를 선택할 수도 있다.
본 실시예의 변형으로서, 백 전극은 도5의 구조를 사용할 수도 있으며, 이때 레이저 그루빙 영역(2)은 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 수직되게 설치하되, 레이저 그루빙 영역(2)은 다수개이고, 레이저 그루빙 영역의 패턴은 직선형이며, 인접한 레이저 그루빙 영역사이의 간격은 0.9mm이고, 당해 간격은 0.5~10mm내에서도 값을 가질 수 있는 바, 바람직하게는 0.8~1mm이다.
도5에 도시된 백 전극의 개선으로서, 백 전극은 도6의 구조를 사용할 수도 있으며, 이때 백 전극의 주위에는 또한 알루미늄 재질의 알루미늄 격자 외부 프레임(20)이 한 바퀴 더 인쇄되어 있는 바, 알루미늄 격자 외부 프레임(20)은 각각 대응되는 백 실버 메인 격자 전극(11) 및 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 서로 연결된다. 도6에서는 알루미늄 격자 외부 프레임(20)에는 또한 알루미늄 격자 외부 프레임(20)과 서로 수직되는 레이저 그루빙 영역(2)이 개구설치되어 있고, 레이저 그루빙 영역(2)을 통해 P형 실리콘에 연결된다. 알루미늄 격자 외부 프레임(20)에는 레이저 그루빙 영역(2)이 없어도 된다.
상기 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 제조 방법은 아래와 같은 단계를 포함한다.
(1) 실리콘 웨이퍼의 정면에 레이저 그루빙을 수행하여 서로 평행되는 여러개의 오목 홈(10)을 개구설치하되, 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘(5)이고;
(2) 실리콘 웨이퍼의 정면과 배면에 습식 텍스처링하여 텍스처를 형성하고, 오목 홈(10)의 내면도 텍스처이며;
(3) 실리콘 웨이퍼의 정면에서 확산시켜, N형 실리콘(6),즉N형 에미터를 형성하고;
(4) 확산과정에서 형성된 PSG(phosphosilicate glass)와 주변 PN접합을 제거하며;
(5) 실리콘 웨이퍼의 배면을 연마하고;
(6) 실리콘 웨이퍼의 배면에 배면 산화 알루미늄 막(4)이 증착되며;
(7) 배면 산화 알루미늄 막의 배면에 배면 질화규소 막(3)이 증착되고;
(8) N형 실리콘(6)의 정면에 정면 질화규소 막(7)이 증착되고, 오목 홈(10)은 정면 질화규소 막(7)에 노출되며;
(9) 실리콘 웨이퍼의 배면을 배면 질화규소 막(3), 배면 산화 알루미늄 막(4)을 개구시켜 실리콘 웨이퍼에까지 도달하도록 레이저 그루빙하여, 레이저 그루빙 영역(2)이 형성되고;
(10) 실리콘 웨이퍼의 배면에는 스크린 인쇄에 의해 백 전극(1)의 백 실버 메인 격자 전극(11)이 인쇄되며;
(11) 실리콘 웨이퍼의 배면에는 스크린 인쇄에 의해 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)이 인쇄되고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)을 인쇄함과 동시에 레이저 그루빙 영역(2)내에 알루미늄 페이스트를 인쇄하여 백 알루미늄 스트립(9)을 형성시켜며, 백 알루미늄 스트립(9)은 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)과 일체로 인쇄 성형되나, 실제적으로 백 알루미늄 스트립(9)은 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 일 부분으로서, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)을 인쇄할 때, 알루미늄 페이스트는 레이저 그루빙 영역(2) 내로 흘러 백 알루미늄 스트립(9)을 형성하고;
(12) 정면 질화규소 막(7)의 정면에는 스크린 인쇄에 의해 프론트 전극 페이스트가 인쇄되고, 또한 잉크젯 방법으로도 인쇄 가능하며, 프론트 실버 메인 격자 전극(81)과 프론트 실버 보조 격자 전극(82)을 형성하여, 오목 홈(10)의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극(81)과 서로 평행되며;
(13) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 전극(1)과 프론트 실버 전극(8)을 형성하고;
(14) 실리콘 웨이퍼를 Anti-LID 어닐링처리하여, 태양전지를 형성한다.
여기서, N형 실리콘(6)의 정면에 정면 질화규소 막(7)이 증착되는 단계(8)는 실리콘 웨이퍼의 배면에 배면 산화 알루미늄 막(4)이 증착되는 단계(6)전에 발생할 수도 있고, 단계(5)를 생략할 수도 있다.
실시예2
본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 실시예2와 실시예1의 차이점은 아래와 같다. 실시예2에 있어서, 백 실버 메인 격자 전극(11)은 분할 격자 라인이고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 개수는 100개이며, 배면 질화규소 막(3)의 두께는 150nm이고, 배면 산화 알루미늄 막(4)의 두께는 6nm이다.
실시예3
본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 실시예3과 실시예1의 차이점은 아래와 같다. 실시예3에 있어서, 백 실버 메인 격자 전극(11)은 연속 직선 격자 라인이고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 개수는 180개이며, 배면 질화규소 막(3)의 두께는 140nm이고, 배면 산화 알루미늄 막(4)의 두께는 15nm이다.
실시예4
본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 실시예4와 실시예1의 차이점은 아래와 같다. 실시예4에 있어서, 백 실버 메인 격자 전극(11)은 분할 격자 라인이고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 개수는 250개이며, 배면 질화규소 막(3)의 두께는 180nm이고, 배면 산화 알루미늄 막(4)의 두께는 25nm이다.
실시예5
본 발명의 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 실시예5와 실시예1의 차이점은 아래와 같다. 실시예5에 있어서, 백 실버 메인 격자 전극(11)은 연속 직선 격자 라인이고, 백 알루미늄 보조 격자 전극(12)의 개수는 500개이며, 배면 질화규소 막(3)의 두께는 500nm이고, 배면 산화 알루미늄 막(4)의 두께는 50nm이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 보호범위를 제한하고자하는 것이 아니며, 본 발명의 실시 형태는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 상기 내용에 따라, 본 분야의 일반적인 기술지식과 관용 수단에 기초하여, 본 발명의 상기 기본적인 기술사상을 벗어나지 않고, 본 발명의 상기 구성에 대한 다양한 변형, 대채 및 변경은 모두 본 발명의 보호범위 내에 있다.
1. 백 전극
11. 백 실버 메인 격자 전극
12. 백 알루미늄 보조 격자 전극
2. 레이저 그루빙 영역
3. 배면 질화규소 막
4. 배면 산화 알루미늄 막
5. P형 실리콘
6. N형 실리콘
7. 정면 질화규소 막
8. 프론트 실버 전극
81. 프론트 실버 메인 격자 전극
82. 프론트 실버 보조 격자 전극
9. 백 알루미늄 스트립
10. 오목 홈
20. 알루미늄 격자 외부 프레임

Claims (10)

  1. 아래에서 위로 순차적으로 배치되는 백 전극, 배면 질화규소 막, 배면 산화 알루미늄 막, P형 실리콘, N형 실리콘, 정면 질화규소 막 및 프론트 실버 전극을 포함하되,
    상기 P형 실리콘은 전지의 실리콘 웨이퍼이고, N형 실리콘은 실리콘 웨이퍼의 정면에서 확산되어 형성된 N형 에미터이며, 상기 프론트 실버 전극은 실버 재질의 프론트 실버 메인 격자 전극과 실버 재질의 프론트 실버 보조 격자 전극으로 이루어지고, 프론트 실버 보조 격자 전극은 프론트 실버 메인 격자 전극과 서로 수직되며, 상기 백 전극은 실버 재질의 백 실버 메인 격자 전극과 알루미늄 재질의 백 알루미늄 보조 격자 전극으로 이루어지고, 백 알루미늄 보조 격자 전극과 백 실버 메인 격자 전극은 서로 수직되며, 상기 태양전지는 배면에 상기 배면 질화규소 막, 배면 산화 알루미늄 막을 개구하여 P형 실리콘에까지 도달하는 레이저 그루빙 영역을 개구설치하되, 레이저 그루빙 영역내에 알루미늄 페이스트를 주입 인쇄하여 백 알루미늄 스트립을 형성시켜며, 백 알루미늄 보조 격자 전극은 레이저 그루빙 영역내의 백 알루미늄 스트립과 일체로 인쇄 성형되고, 백 알루미늄 보조 격자 전극은 백 알루미늄 스트립을 통해 P형 실리콘에 연결되며,
    상기 P형 실리콘의 정면에는 서로 평행되는 여러개의 오목 홈이 개구설치되어 있고, 오목 홈은 정면 질화규소 막에 노출되며, 상기 오목 홈의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극과 서로 평행되며, 오목 홈의 내면은 텍스처인 바, 상기 텍스처는 부동한 방향으로부터 입사되는 태양광을 받을 수 있고, 오목 홈 내부의 다중 반사 및 입사에 의해 태양광이 포착되는 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목 홈은 연속한 직선 홈 혹은 절단된 세그먼트 홈이고, 매개 세그먼트 홈의 길이는 10~60미크론인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오목 홈의 단면은 직사각형, 정사각형, V형, 오각형 또는 육각형이고, 오목 홈의 홈 깊이는 5~20미크론인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    서로 평행되는 여러개의 오목 홈에서 서로 인접한 오목 홈사이의 간격은 1~20mm인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배면 질화규소 막의 두께는 20~500nm이고, 상기 배면 산화 알루미늄 막의 두께는 2~50nm인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 백 실버 메인 격자 전극은 연속 직선 격자 라인 또는 분할 격자 라인이고, 상기 백 알루미늄 보조 격자 전극의 개수는 30~500개인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 그루빙 영역은 다수개이고, 레이저 그루빙 영역의 패턴은 세그먼트형, 직선형, 점선형 또는 도트형인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 그루빙 영역의 폭은 10~500미크론이고, 인접한 레이저 그루빙 영역사이의 간격은 0.5~10mm인 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 백 전극의 주위에는 또한 알루미늄 재질의 알루미늄 격자 외부 프레임이 한 바퀴 더 인쇄되어 있는 바, 상기 알루미늄 격자 외부 프레임은 각각 대응되는 백 실버 메인 격자 전극 및 백 알루미늄 보조 격자 전극과 서로 연결되고, 상기 알루미늄 격자 외부 프레임은 전자에 하나의 전송 경로를 더 제공하기 위한 것을 특징으로 하는 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지.
  10. (1) 실리콘 웨이퍼의 정면에 레이저 그루빙을 수행하여 서로 평행되는 여러개의 오목 홈을 개구설치하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
    (2) 실리콘 웨이퍼의 정면과 배면에 습식 텍스처링하여 텍스처를 형성하고, 오목 홈의 내면도 텍스처이며;
    (3) 상기 실리콘 웨이퍼의 정면에서 확산시켜, N형 실리콘, 즉N형 에미터를 형성하고;
    (4) 확산과정에서 형성된 PSG와 주변 PN접합을 제거하며;
    (5) 실리콘 웨이퍼의 배면을 연마하고;
    (6) 실리콘 웨이퍼의 배면에 배면 산화 알루미늄 막이 증착되며;
    (7) 배면 산화 알루미늄 막의 배면에 배면 질화규소 막이 증착되고;
    (8) N형 실리콘의 정면에 정면 질화규소 막이 증착되고, 오목 홈은 정면 질화규소 막에 노출되며;
    (9) 실리콘 웨이퍼의 배면을 배면 질화규소 막, 배면 산화 알루미늄 막을 개구시켜 실리콘 웨이퍼에까지 도달하도록 레이저 그루빙하여, 레이저 그루빙 영역이 형성되고;
    (10) 상기 실리콘 웨이퍼의 배면에는 스크린 인쇄에 의해 백 전극의 백 실버 메인 격자 전극이 인쇄되며;
    (11) 상기 실리콘 웨이퍼의 배면에는 스크린 인쇄에 의해 백 알루미늄 보조 격자 전극이 인쇄되고, 백 알루미늄 보조 격자 전극을 인쇄함과 동시에 레이저 그루빙 영역내에 알루미늄 페이스트를 인쇄하여 백 알루미늄 스트립을 형성시켜며, 백 알루미늄 스트립은 백 알루미늄 보조 격자 전극과 일체로 인쇄 성형되고;
    (12) 상기 정면 질화규소 막의 정면에는 스크린 인쇄 또는 잉크젯 방법에 의해 프론트 전극 페이스트가 인쇄되고, 프론트 실버 메인 격자 전극과 프론트 실버 보조 격자 전극이 형성되며, 오목 홈의 길이 방향은 프론트 실버 메인 격자 전극과 서로 평행되며;
    (13) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 전극과 프론트 실버 전극을 형성하고;
    (14) 실리콘 웨이퍼를 항LID 어닐링처리하여, 태양전지를 형성하는 단계를 포함하되,
    단계 (5)가 생략될수도 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따른 태양광 흡수에 유리한 P형 PERC 양면 태양전지의 제조 방법.
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