KR20220138877A - 터널 유전체를 갖는 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

태양 전지는 규소 기판의 제1 도핑된 영역 위에 형성되는 제1 유전체를 가질 수 있다. 태양 전지는 규소 기판의 제2 도핑된 영역 위에 형성되는 제2 유전체를 가질 수 있고, 제1 유전체는 제2 유전체와 상이한 유형의 유전체이다. 도핑된 반도체가 제1 및 제2 유전체 위에 형성될 수 있다. 양극형 금속 및 음극형 금속이 도핑된 반도체 위에 형성될 수 있다.

Description

터널 유전체를 갖는 태양 전지{SOLAR CELLS WITH TUNNEL DIELECTRICS}
태양 전지로서 흔히 알려진 광전지(photovoltaic(PV) cell)는 전기 에너지로의 태양 방사선의 변환을 위한 잘 알려진 장치이다.
일반적으로, 태양 전지의 기판의 표면 상에 충돌하고 기판 내로 진입하는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공(hole) 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 지향시킨다.
효율은, 태양 전지의 발전 능력에 직접 관련되기 때문에, 태양 전지의 중요한 특성이다.
따라서, 태양 전지의 제조 공정을 개선하고, 제조 비용을 절감하며, 효율을 높이기 위한 기술들이 일반적으로 바람직하다. 이러한 기법들은 전기 전도성 및 태양 전지 효율을 증가시키기 위하여 태양 전지의 개선된 접점 영역을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
하기 도면과 함께 고려될 때 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써 본 주제의 보다 완전한 이해가 얻어질 수 있으며, 도면에서 유사한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지시한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 샘플 유전체 화합물들의 표.
도 2는 일부 실시예들에 따른 샘플 에너지 레벨 다이어그램.
도 3은 일부 실시예들에 따른 다른 샘플 에너지 레벨 다이어그램.
도 4는 일부 실시예들에 따른 또 다른 샘플 에너지 레벨 다이어그램.
도 5는 일부 실시예들에 따른 도펀트 확산 다이어그램.
도 6 내지 도 8은 일부 실시예들에 따른 다양한 예시 유전체들의 단면도.
도 9는 일부 실시예들에 따른 예시적인 태양 전지의 단면도.
하기의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 출원의 요지의 실시예들 또는 그러한 실시예들의 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예들은 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약 또는 하기 상세한 설명에서 제시되는 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"의 언급을 포함한다. 어구 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징부들, 구조들 또는 특성들이 본 발명과 일치하는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기 단락은 본 개시 내용(첨부된 청구범위를 포함함)에서 발견되는 용어에 대한 정의 및/또는 문맥을 제공한다.
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가의 구조 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성되는". 다양한 유닛 또는 구성요소가 작업 또는 작업들을 수행"하도록 구성되는" 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 그러한 문맥에서, "~하도록 구성되는"은 유닛/구성요소가 동작 동안 그러한 작업 또는 작업들을 수행하는 구조를 포함하는 것을 나타냄으로써 구조를 함축하는 데 사용된다. 따라서, 유닛/구성요소는 특정된 유닛/구성요소가 현재 동작 중이 아닐 때에도(예컨대, 온(on)/활성(active) 상태가 아님) 작업을 수행하도록 구성되는 것으로 언급될 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행"하도록 구성된다"고 기재하는 것은 해당 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C. §112, 제6절을 적용하지 않도록 명백히 의도된다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이들 용어는 이들 용어가 선행하는 명사에 대한 라벨로서 사용되며, 임의의 유형의 순서화(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)를 암시하지 않는다. 예를 들어, "제1" 유전체에 대한 언급이 이러한 유전체가 시퀀스 내의 첫 번째 유전체임을 반드시 의미하는 것은 아니며, 대신에 용어 "제1"은 이러한 유전체를 다른 유전체(예를 들어, "제2" 유전체)로부터 구별하는 데 사용된다.
"~에 기초하여". 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이러한 용어는 결정에 영향을 미치는 하나 이상의 인자를 기술하는 데 사용된다. 이러한 용어는 결정에 영향을 미칠 수 있는 추가 인자를 배제하지 않는다. 즉, 결정이 오직 이들 인자에 기초하거나, 적어도 부분적으로 이들 인자에 기초할 수 있다. 어구 "B에 기초하여 A를 결정한다"를 고려해 보자. B가 A의 결정에 영향을 미치는 인자일 수 있지만, 그러한 어구는 C에 또한 기초하는 것으로부터의 A의 결정을 배제하지 않는다. 다른 경우에, A는 오직 B에 기초하여 결정될 수 있다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합된" 요소들 또는 노드(node)들 또는 특징부들을 언급한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적으로는 아니게, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 연결됨)을 의미한다.
게다가, 소정 용어가 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "하부", "위", 및 "아래"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전방", "뒤", "후방", "측방", "외측", 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된 그러나 임의적인 좌표계 내에서의, 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 상기에 구체적으로 언급된 단어, 그것의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
하기 설명에서, 본 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 작업과 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다. 본 발명의 실시예가 이들 특정 상세 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다.
본 명세서는 먼저 태양 전지의 접점 영역들을 위한 개선된 유전체의 형성을 지원하는 예시 데이터 및 도면들을 기술한 다음, 예시 태양 전지를 기술한다. 예시 태양 전지의 다양한 실시예들에 대한 보다 상세한 설명이 명세서 전체에 걸쳐 제공된다.
일 실시예에서, 유전체는 태양 전지의 도핑된 폴리실리콘 또는 도핑된 비정질 규소와 같은 도핑된 반도체와 규소 기판 사이의 계면에 형성될 수 있다. 태양 전지의 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 유전체를 형성하는 것의 이득은 전기 전도성이 증가될 수 있다는 것이다. 이득은 또한 태양 전지 효율의 증가를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도핑된 반도체는 또한 넓은 밴드 갭의 도핑된 반도체로 지칭될 수 있다. 일 실시예에서, 도핑된 반도체는 P형 도핑된 반도체 또는 N형 도핑된 반도체일 수 있다. 유사하게, P형 도핑된 반도체는 P형 도핑된 폴리실리콘 또는 P형 도핑된 비정질 규소일 수 있다. 또한, N형 도핑된 반도체는 N형 도핑된 폴리실리콘 또는 N형 도핑된 비정질 규소일 수 있다. 일 실시예에서, 유전체는 터널 유전체로 지칭될 수 있다. 태양 전지는 또한 N형 규소 또는 P형 규소 기판을 포함할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 일부 실시예들에 따른 규소 기판 상에 형성되는 샘플 유전체 화합물들 및 그것들의 대응하는 특성들: 밴드 갭(eV), 전자 장벽(eV) 및 정공 장벽(eV)을 나열한 표가 도시되어 있다. 규소 기판 상의 N형 도핑된 반도체에 대하여, 전자 전도성을 증가시키고 정공 전도성을 감소시키는(예컨대, 전자 장벽 < 정공 장벽), N형 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 유전체 화합물을 선택함으로써 전자 전도성을 증가시키는 것이 이득일 수 있다. 도 1을 참조하면, 그와 같은 유전체는 이산화규소이다. 대조적으로, 규소 기판 상의 P형 도핑된 반도체에 대하여, 정공 전도성을 증가시키고 전자 전도성을 감소시키는(예컨대, 전자 장벽 > 정공 장벽), P형 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 유전체 화합물을 선택함으로써, P형 접점을 통한 정공 전도성을 증가시키는 것이 이득일 수 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 유전체는 규소 질화물이다.
도 2 내지 도 4는 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 유전체를 위한 다양한 예시 에너지 레벨 다이어그램들을 도시한다.
도 2는 P형 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 이산화규소의 예시 에너지 레벨 다이어그램을 예시한다. 도시된 바와 같이, 이산화규소의 경우, 전도성 밴드 중간에 있는 전자 장벽(120)은 전자들을 통과(110)시키기에 충분히 낮은(예컨대, 전자 장벽 < 정공 장벽) 반면 밸런스 밴드 상의 정공들을 차단한다. 규소 기판 상의 P형 도핑된 반도체와 같은 이러한 구성에서, 더 많은 정공들을 통과시키고 전자들은 차단함으로써 전기 전도성이 증가될 수 있다.
도 3을 참조하면, 규소 기판 상의 P형 도핑된 반도체 사이에 형성되는 규소 질화물의 에너지 레벨 다이어그램을 도시하고 있다. 도 2에 대조적으로, 전자 장벽(122)은 전자들이 통과(112)하는 것을 막기에 충분히 높은(예컨대, 전자 장벽 > 정공 장벽) 반면 밸런스 밴드 상의 정공들은 통과(114)시킨다. 이 구성의 이득은 전기 전도성 증가를 포함할 수 있다.
도 4는 N형 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 이산화규소의 에너지 레벨 다이어그램을 예시한다. 도시된 바와 같이, 전도성 밴드 중간에 있는 전자 장벽은 전자들이 통과(116)하기에 충분히 낮은(예컨대, 전자 장벽 < 정공 장벽) 반면, 밸런스 밴드 중간에 있는 정공 장벽(124)은 정공들이 통과하는 것을 막을(118) 정도로 높다. 이 구성의 이득은 전기 전도성 증가를 포함할 수 있다.
규소 기판 상의 P형 도핑된 반도체 사이에 형성되는 다양한 유전체 화합물들을 이용하여, 유전체 화합물로 인하여 전자 장벽이 정공 장벽보다 크도록(예컨대, 전자 장벽 > 정공 장벽) 할 수 있다. 그러한 유전체 화합물의 일 예시가 규소 질화물이다. 유사하게, 규소 기판 상의 N형 도핑된 반도체 사이에 형성되는 다양한 유전체 화합물들을 이용하여, 유전체 화합물로 인하여 전자 장벽이 정공 장벽보다 작도록(예컨대, 전자 장벽 < 정공 장벽) 할 수 있다. 그러한 유전체 화합물의 일 예시가 이산화규소이다. N형 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 유전체에 대하여 정공 장벽보다 낮은 전자 장벽을 갖는 유전체를 이용하는 것의 이득은 전기 전도성 증가일 수 있다. P형 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 유전체에 대하여 정공 장벽보다 높은 전자 장벽을 갖는 유전체를 이용하는 것의 이득은 전기 전도성 증가일 수 있다.
도 5를 참조하면, 도펀트 확산 다이어그램이 도시되어 있다. 도 5를 이용하여 반도체(140), 유전체(150)를 통해 태양 전지의 규소 기판(142) 안으로, 본 명세서에서 붕소로 표현되는, 도펀트들의 확산을 예시한다. 예를 들어, 붕소는 폴리실리콘 또는 비정질 규소(140), 유전체(150) 및 규소 기판(142) 안으로 확산(130)될 수 있다.
규소 기판에서의 도펀트 확산의 3 가지 예시(132, 134, 136)가 도시된다. 제1 예시(132)에서, 규소 기판(142)과 반도체(140), 예컨대, 폴리실리콘 또는 비정질 규소에서의 도펀트 농도의 비율은 1일 수 있고, 재결합이 증가하고 전기 전도성이 열악하다. 제2 예시(134)에서, 규소 기판(142)과 반도체(140)에서의 도펀트 농도의 비율이 10(예컨대, 대략 폴리실리콘 내에 1e20 붕소 농도/ 규소 기판으로 들어간 1e19 붕소 농도)일 수 있다. 제3 예시(136)에서, 반도체(140)와 규소 기판(142)에서의 도펀트 농도의 비율은 10, 100, 1000, 또는 그 이상일 수 있고, 개선된 결과를 제공한다 (예컨대, 인의 경우 대략 1000이고, 이산화규소 터널 유전체로 인해 재결합 감소, 및 전기 전도성 개선됨). 그러한 실시예에서 규소 기판 위에 있는 P형 도핑된 폴리실리콘(140)을 위한 유전체(150)로서 규소 질화물을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 규소 기판 위에 있는 N형 도핑된 폴리실리콘(140)을 위한 유전체(150)로서 이산화규소를 이용하는 것을 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 도핑된 폴리실리콘 또는 도핑된 비정질 규소와 같은 도핑된 반도체와 규소 기판 사이에 형성되는 유전체에 대한 다양한 실시예들을 예시한다.
도 6을 참조하면, 예시 유전체가 도시된다. 일 실시예에서, 유전체(152)는 산화이질소(N2O) 산화를 통해 1 내지 5% 질소(160)를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, P형 도핑된 폴리실리콘과 규소 기판 사이에 형성되는 예시 유전체가 도시된다. 유전체(154)는 규소 기판과 접촉하는 단일 산화물 단분자층(oxide monolayer)(162) 및 산화물 단분자층(162) 위에 배치되는 복수(166)의 질화물 단분자층(164)을 도시한다. 일 실시예에서, 산화물 단분자층(162)은 유전체 계면에서 표면 재결합을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 계면의 표면 재결합은 1000 cm/sec보다 작을 수 있다. 일 실시예에서, 질화물 단분자층들(164)이 산화물 단분자층(162) 위에 형성되는 것을 고려하면, 질화물 단분자층들(164)은 순수하게 형성될 필요는 없다(예컨대, 산소를 가질 수 있다). 일 실시예에서, 유전체(154)는 원자층 침착(ALD)에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 유전체(154)는 규소 질화물일 수 있다.
도 8은 N형 도핑된 폴리실리콘과 규소 기판 사이에 형성되는 예시 유전체를 예시한다. 도시된 유전체(156)는 복수(168)의 산화물 단분자층들(162)을 개시한다.
일 실시예에서, 도 7의 유전체(154) 및 도 8의 유전체(156)를 함께 이용하여 표면 재결합을 감소시키고 전기 전도성을 증가시킴으로써 태양 전지 효율을 현저하게 개선할 수 있다.
도 9를 참조하면, 태양 전지가 도시된다. 태양 전지(200)는 제1 접점 영역(202) 및 제2 접점 영역(204)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 접점 영역(202)은 P형 접점 영역일 수 있고, 제2 접점 영역(204)은 N형 접점 영역일 수 있다. 태양 전지(200)는 규소 기판(210)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 규소 기판(210)은 폴리실리콘 또는 다결정 규소일 수 있다.
일 실시예에서, 규소 기판(210)은 제1 도핑된 영역(212) 및 제2 도핑된 영역(214)을 가질 수 있다. 규소 기판(210)은 제1 및 제2 도핑된 영역들(212, 214)의 형성에 앞서 세정, 폴리싱, 평탄화, 및/또는 박화되거나 달리 처리된다. 규소 기판은 N형 규소 기판 또는 P형 규소 기판일 수 있다.
제1 유전체(220) 및 제2 유전체(222)가 규소 기판(210) 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 유전체(220)는 규소 기판(210)의 제1 부분 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 유전체(222)는 규소 기판(210)의 제2 부분 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 유전체(220)는 규소 질화물일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 유전체(220)는 정공 장벽보다 높은 전자 장벽을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 유전체(220)는 도 7에 도시된 유전체(154)의 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제2 유전체(222)는 이산화규소(222)일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 유전체(222)는 정공 장벽보다 낮은 전자 장벽을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제2 유전체(222)는 도 8에 도시된 유전체(156)의 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도핑된 영역(214)은 제1 유전체(220) 아래에 형성될 수 있고, 제2 도핑된 영역(214)은 제2 유전체(222) 아래에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 규소 기판(210)의 제1 부분은 제1 도핑된 영역과 동일한 위치(212)에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 규소 기판(210)의 제2 부분은 제2 도핑된 영역과 동일한 위치(214)에 있을 수 있다.
제1 도핑된 반도체(230)는 제1 유전체(220) 위에 형성될 수 있다. 제2 도핑된 반도체(232)는 제2 유전체(222) 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 도핑된 반도체는 도핑된 폴리실리콘 또는 도핑된 비정질 규소를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도핑된 반도체는 도핑된 비정질 규소와 같은 넓은 밴드 갭의 도핑된 반도체일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 도핑된 반도체(230, 232)는 각각 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 도핑된 폴리실리콘(예컨대, 230)은 P형 도핑된 폴리실리콘일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 도핑된 폴리실리콘(예컨대, 232)은 N형 도핑된 폴리실리콘일 수 있다. 일 실시예에서, 규소 기판(210)의 제1 도핑된 폴리실리콘(예컨대, 영역(230))과 제2 도핑된 영역(212) 사이의 도펀트 농도 비율은 적어도 10일 수 있다. 일 실시예에서, 규소 기판(210)의 제2 도핑된 폴리실리콘(예컨대, 영역(232))과 제2 도핑된 영역(214) 사이의 도펀트 농도 비율은 적어도 10일 수 있다.
일 실시예에서, 제3 유전체 층(224)은 제1 및 제2 도핑된 반도체들(230, 232) 위에 형성될 수 있다. 태양 전지(200)는 제3 유전체(224)를 관통하는 접점 개구들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 접점 개구들은 습식 에칭 및 융제(ablation) 기술(예를 들어, 레이저 융제 등)을 포함하는 임의의 다수의 리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 유전체(224)는 태양 전지의 전면 또는 배면 상에 형성된 반사방지 코팅(ARC) 또는 후방 반사방지 코팅(BARC)일 수 있다. 일 실시예에서, 제3 유전체(224)는 규소 질화물일 수 있다.
제1 및 제2 금속 접점들(240, 242)이 제1 및 제2 도핑된 반도체들(230, 232) 위에서 제3 유전체(224)의 접점 개구들을 통하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속 접점(240)은 양극형 금속 접점일 수 있고, 제2 금속 접점(242)은 음극형 금속 접점일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 금속 접점들(240, 242)은 구리, 주석, 알루미늄, 은, 금, 크롬, 철, 니켈, 아연, 루테늄, 팔라듐, 및/또는 백금 중 하나 이상일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 태양 전지(200)는 각각 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘과 같은 제1 및 제2 도핑된 반도체(230, 232)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘은 열처리에 의해 성장될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘은 종래의 도핑 공정에 의해 도펀트를 규소 기판(210) 내에 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 규소 기판(210)의 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘 영역들 및 제1 및 제2 도핑된 영역들(212, 214)은 각각 도핑 재료, 즉 붕소와 같은 양극형 도펀트 및 인과 같은 음극형 도펀트를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘 둘 모두가 열처리를 통해 성장되는 것으로 기술되지만, 본 명세서에 기술되거나 인용되는 임의의 다른 형성, 침착, 또는 성장 공정 작업에서와 같이, 각각의 층 또는 물질이 임의의 적절한 공정을 사용하여 형성된다. 예를 들어, 형성이 기술되는 경우에, 화학 증착(CVD) 공정, 저압 CVD(LPCVD), 대기압 CVD(APCVD), 플라즈마-강화 CVD(PECVD), 열 성장, 스퍼터링뿐만 아니라 임의의 다른 원하는 기술이 사용된다. 따라서 그리고 유사하게, 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘은 침착 기술, 스퍼터, 또는 인쇄 공정, 예를 들어 잉크젯 인쇄 또는 스크린 인쇄에 의해 규소 기판(210) 상에 형성될 수 있다. 유사하게, 태양 전지(200)는 각각 제1 및 제2 도핑된 비정질 규소와 같은 제1 및 제2 도핑된 반도체(230, 232)를 포함할 수 있다.
태양 전지(200)는 배면 접점 태양 전지 또는 전면 접점 태양 전지일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
특정 실시예들이 상기에 기술되었지만, 이들 실시예는 단일 실시예만이 특정 특징에 대해 기술된 경우에도 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 제공된 특징의 예는, 달리 언급되지 않는 한, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 상기의 설명은, 본 발명의 이익을 갖는 통상의 기술자에게 명백할 바와 같이, 그러한 대안, 변경 및 등가물을 포괄하도록 의도된다.
본 발명의 범주는, 본 명세서에서 다루어진 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화시키든지 또는 그렇지 않든지 간에, (명시적으로 또는 묵시적으로) 본 명세서에 개시된 임의의 특징 또는 특징들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 새로운 청구항이 본 출원(또는 이에 대한 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 그러한 특징들의 조합에 대해 만들어질 수 있다. 특히, 첨부된 청구범위와 관련하여, 종속 청구항으로부터의 특징이 독립 청구항의 특징과 조합될 수 있고, 각각의 독립 청구항으로부터의 특징들이 단지 첨부된 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
일 실시예에서, 태양 전지는 규소 기판의 제1 부분 위에 형성되는 제1 유전체를 포함한다. 제2 유전체가 규소 기판의 제2 부분 위에 형성되고, 제1 유전체는 제2 유전체와 상이한 유형의 유전체이다. 도핑된 반도체는 제1 및 제2 유전체 위에 형성된다. 양극형 금속 접점이 도핑된 반도체 및 제1 유전체 위에 형성된다. 음극형 금속 접점이 도핑된 반도체 및 제2 유전체 위에 형성된다.
일 실시예에서, 제1 유전체는 규소 기판과 접촉하는 적어도 산화물 단분자층을 포함한다.
일 실시예에서, 제2 유전체는 복수의 산화물 단분자층을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 유전체는 규소 질화물을 포함한다.
일 실시예에서, 제2 유전체는 이산화규소를 포함한다.
일 실시예에서, 도핑된 반도체는 도핑된 폴리실리콘을 포함한다.
*일 실시예에서, 도핑된 반도체는 P형 도핑된 폴리실리콘 및 N형 도핑된 폴리실리콘을 포함한다.
일 실시예에서, P형 도핑된 폴리실리콘은 제1 유전체 위에 형성되고 N형 도핑된 폴리실리콘은 제2 유전체 위에 형성된다.
일 실시예에서, 규소 기판은 제1 유전체 아래에 제1 도핑된 영역을 포함하고, 제2 유전체 아래에 제2 도핑된 영역을 포함한다.
일 실시예에서, P형 도핑된 폴리실리콘과 제1 도핑된 영역 사이의 도펀트 농도 비율은 적어도 10이다.
일 실시예에서, 도핑된 반도체는 도핑된 비정질 규소를 포함한다.
일 실시예에서, 태양 전지는 규소 기판의 제1 도핑된 영역 위에 형성되는 제1 유전체를 포함한다. 제2 유전체가 규소 기판의 제2 도핑된 영역 위에 형성되고, 제1 유전체는 제2 유전체와 상이한 유형의 유전체이다. 제1 도핑된 폴리실리콘이 제1 유전체 위에 형성된다. 제2 도핑된 폴리실리콘이 제2 유전체 위에 형성된다. 양극형 금속 접점이 제1 도핑된 폴리실리콘 위에 형성된다. 음극형 금속 접점이 제2 도핑된 폴리실리콘 위에 형성된다.
일 실시예에서, 제1 유전체는 규소 기판과 접촉하는 적어도 산화물 단분자층을 포함한다.
일 실시예에서, 제2 유전체는 복수의 산화물 단분자층을 포함한다.
일 실시예에서, 제1 유전체는 규소 질화물을 포함한다.
일 실시예에서, 제2 유전체는 이산화규소를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 도핑된 폴리실리콘과 제1 도핑된 영역 사이의 도펀트 농도 비율은 적어도 10이다.
일 실시예에서, 태양 전지는 규소 기판의 P형 도핑된 영역 위에 형성되는 규소 질화물을 포함한다. 이산화규소가 규소 기판의 N형 도핑된 영역 위에 형성된다. P형 도핑된 폴리실리콘이 규소 질화물 상에 형성된다. N형 도핑된 폴리실리콘이 이산화규소 상에 형성된다. 양극형 금속 접점이 P형 도핑된 폴리실리콘 영역 상에 형성된다. 음극형 금속 접점이 N형 도핑된 폴리실리콘 영역 상에 형성된다.
일 실시예에서, P형 도핑된 폴리실리콘과 P형 도핑된 영역 사이의 도펀트 농도 비율은 적어도 10이다.
일 실시예에서, 규소 질화물은 규소 기판과 접촉하는 적어도 산화물 단분자층을 포함한다.

Claims (11)

  1. 태양 전지에 있어서,
    단결정 규소 기판의 제1 부분 위에 배치되는 제1 절연구조;
    단결정 규소 기판의 제2 부분 위에 배치되는 제2 절연구조, 상기 제1 절연구조 및 상기 제2 절연구조는 모두 규소를 포함하고, 상기 제1 절연구조는 상기 제2 절연구조와 조성이 상이하고, 상기 제1 절연 구조는 규소 질화물을 포함하고, 상기 제2 절연 구조는 이산화 규소를 포함하고;
    제1 및 제2 절연 구조 위에 배치되는 제1 반도체 층;
    제2 절연 구조 위에 배치된 제2 반도체 층;
    상기 제1 반도체 층 위에 배치된 제1 금속 접점; 및
    상기 제2 반도체 층 위에 배치된 제2 금속 접점를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 반도체 층은 P형 도핑된 비정질 규소이고, 상기 제2 반도체 층은 N형 도핑된 비정질 규소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 반도체 층은 N형 도핑된 비정질 규소이고, 상기 제2 반도체 층은 P형 도핑된 비정질 규소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 태양전지에 있어서,
    단결정 규소 기판의 제1 부분 위에 배치된 제1 절연 구조;
    단결정 규소 기판의 제2 부분 위에 배치된 제2 절연 구조, 상기 제1 절연 구조 및 상기 제2 절연 구조 모두는 규소를 포함하고, 상기 제1 절연 구조는 상기 제2 절연 구조와 조성이 다르고, 상기 제1 절연 구조는 산화물 단분자층을 포함하고, 제2 절연 구조는 복수의 산화물 단분자층을 포함하며;
    제1 절연 구조 위에 배치된 제1 반도체 층, 및 제2 절연 구조 위에 배치된 제2 반도체 층;
    제1 반도체 층 위에 배치된 제1 금속 접점; 및
    상기 제2 반도체층 위에 배치된 제2 금속 콘택을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 반도체층은 P형 도핑된 비정질 규소이고, 상기 제2 반도체층은 N형 도핑된 비정질 규소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 반도체층은 N형 도핑된 비정질 규소이고, 상기 제2 반도체층은 P형 도핑된 비정질 규소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제4항에 있어서, 상기 단결정 규소 기판은 상기 제1 절연 구조 아래의 제1 도핑 영역 및 상기 제2 절연 구조 아래의 제2 도핑 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 태양 전지에 있어서,
    단결정 규소 기판의 제1 부분 위에 배치된 제1 절연 구조;
    단결정 규소 기판의 제2 부분 위에 배치된 제2 절연 구조, 상기 제1 절연 구조는 상기 제2 절연 구조와 조성이 다르고, 상기 제1 절연 구조는 규소 질화물을 포함하고, 상기 제2 절연 구조는 이산화규소를 포함하며;
    제1 절연 구조 위에 배치된 제1 반도체 층, 및 제2 절연 구조 위에 배치된 제2 반도체 층;
    상기 제1 반도체 층 위에 배치된 제1 금속 접점; 및
    상기 제2 반도체층 위에 배치된 제2 금속 접점을 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 반도체층은 P형 도핑된 비정질 규소이고, 상기 제2 반도체층은 N형 도핑된 비정질 규소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 반도체층은 N형 도핑된 비정질 규소이고, 상기 제2 반도체층은 P형 도핑된 비정질 규소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 태양 전지에 있어서,
    단결정 규소 기판의 제1 부분 위에 배치된 제1 절연 구조;
    단결정 규소 기판의 제2 부분 위에 배치된 제2 절연 구조, 상기 제1 절연 구조는 상기 제2 절연 구조와 구조가 상이하고, 제1 절연 구조는 산화물 단분자층을 포함하고, 제2 절연 구조는 복수의 산화물 단분자층을 포함하고, 상기 제1 절연 구조 및 상기 제2 절연 구조 모두는 규소을 포함하고;
    상기 제1 절연 구조 위에 배치된 제1 반도체 층, 및 상기 제2 절연 구조 위에 배치된 제2 반도체 층;
    상기 제1 반도체 층 위에 배치된 제1 금속 접점; 및
    상기 제2 반도체층 위에 배치된 제2 금속 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
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