KR930010126B1 - Manufacturing method of solar cell - Google Patents

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KR930010126B1 KR1019900015814A KR900015814A KR930010126B1 KR 930010126 B1 KR930010126 B1 KR 930010126B1 KR 1019900015814 A KR1019900015814 A KR 1019900015814A KR 900015814 A KR900015814 A KR 900015814A KR 930010126 B1 KR930010126 B1 KR 930010126B1
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Abstract

The method for mfg. a monocrystalline silicon-diffused solar cell is characterized by (a) cleaning a P-type silicon wafer, (b) forming an oxide film on the back surface of the wafer by the chemical deposition, (c) diffusing a phosphorus on the whole surface by the use of a solid source, (d) forming a three layered electrode on the whole and back surface of the wafer, (e) making the solar cell by the silicon etch, and (f) antireflection coating it with a silicon nitride to form an antireflection film.

Description

단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법Method of manufacturing single crystal silicon diffusion solar cell

제 1 도는 본 발명에 의한 전면 금속 그리드패턴을 보인 평면도.1 is a plan view showing a front metal grid pattern according to the present invention.

제 2 도는 본 발명에 의한 단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정도.2 is a process chart for explaining a method for manufacturing a single crystal silicon diffusion solar cell according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 태양전지 2 : 그리드핑거1 solar cell 2 grid finger

3 : 패드3: pad

본 발명은 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용한 확산 태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정을 간소화시키고 효율을 향상시킨 단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a diffusion solar cell using a single crystal silicon wafer, and more particularly, to a method for manufacturing a single crystal silicon diffusion solar cell, which simplifies the process and improves efficiency.

종래의 에너지 변환장치(국내특허공고번호 제81-1712호)에 있어서는 P형 실리콘 웨이퍼를 세척한 다음, 배면에 붕소를 확산시켜 P+층을 형성하고, 웨이퍼의 전면에 인을 확산하기 전에 불순물 침투를 방지하기 위하여 배면에 산화막을 입히고, 웨이퍼 전면에 인을 확산시키고 열처리를 실시한 후, Ti(티타늄), Pd(팔라듐), Ag(은)을 진공증착하며, 그리드 전체 면적이 태양전지 면적의 약 10%를 차지하는 그리드 패턴을 정의하고, 반사 방지코팅을 실시한 다음, 다시 상기 그리드 패턴을 노출시켜, 이 노출된 그리드 패턴위에 최종적으로 온 전기도금을 통하여 태양전지를 완성시키게 된다.In a conventional energy conversion device (Korean Patent Publication No. 81-1712), after cleaning a P-type silicon wafer, boron is diffused on the back surface to form a P + layer, and impurities before diffusing phosphorus on the front surface of the wafer. In order to prevent penetration, an oxide film is coated on the back surface, phosphorus is diffused on the entire surface of the wafer, heat treatment is performed, and Ti (titanium), Pd (palladium), and Ag (silver) are vacuum deposited. A grid pattern that occupies about 10% is defined, the anti-reflective coating is performed, and then the grid pattern is exposed again to complete the solar cell through the final electroplating on the exposed grid pattern.

이와 같은 실리콘 정합형 태양전지는 PN 다이오드의 일종으로서 태양전지의 전면이 태양광에 노출되면, 태양광의 광에너지에 의하여 전자-정공 상이 생성되고, 이들은 열평형 상태에서 전위장벽을 중심으로 서로 분리됨으로써 전기를 발생시키게 되고, 태양전지에 부하를 연결하면, 단락전류, 개방전압, 충실도등을 측정할 수 있으므로 태양전지의 효율을 알 수 있도록 되어 있다.Such silicon-matched solar cell is a kind of PN diode, and when the front surface of the solar cell is exposed to sunlight, electron-hole phases are generated by the light energy of sunlight, and they are separated from each other around the potential barrier in the thermal equilibrium state. When electricity is generated and a load is connected to the solar cell, short-circuit current, open voltage, fidelity, etc. can be measured, so that the efficiency of the solar cell can be known.

그러나 상기한 바와 같은 태양전지의 제조에 있어서는, 금속 그리드의 면적이 태양전지 면적의 약 10%를 차지하므로 태양전지가 빛을 받는 부분은 90% 정도밖에 되지 않으며, 이에 따라 단락전류가 감소하게 된다. 또한, 전면의 확산공정에 있어서, 먼저 전확산(Predeposition)을 한 후, 2∼5시간동안 열처리를 실시하여야 하므로 접합깊이가 깊어져 표면의 데드층(dead layer)이 넓어지게 됨으로써 효율이 저하된다. 뿐만 아니라, 마지막 공정으로 Ti, Pd, Ag을 진공증착하고, 그리드 패턴을 정의하며, 반사방지 코팅을 실시한후, 다시 상기 그리드 패턴을 노출시켜 이 노출된 그리드 패턴위에 최종적으로 온 전기도금을 실시하게 되는바, 상기한 공정은 사진식각을 두번씩이나 되풀이하여 실시함으로써 전체적으로 공정이 복잡해지는 등의 여러 문제점이 있었다.However, in the manufacturing of the solar cell as described above, since the area of the metal grid occupies about 10% of the area of the solar cell, only about 90% of the solar cell receives light, thereby reducing the short circuit current. . In addition, in the diffusion process of the whole surface, first pre-diffusion and then heat treatment for 2 to 5 hours to deepen the depth of the joint to increase the dead layer of the surface, thereby reducing efficiency . In addition, as a final process, Ti, Pd and Ag are vacuum-deposited, grid patterns are defined, anti-reflective coating is applied, and the grid patterns are exposed again to finally perform electroplating on the exposed grid patterns. As described above, the above-described process was repeatedly performed twice, and thus, the process was complicated.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 태양전지의 이론적인 배경을 설명하면, 태양전지는 일종의 다이오드로서 전지의 전면에 태양광이 노출되면, 광에너지에 의하여 전자-정공상이 생성되며, 이들 전자와 정공은 전위장벽을 중심으로 서로 분리되어 전기를 발생시키게 된다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the present invention will be described in detail below. First, the theoretical background of a solar cell is described as a solar cell is a kind of diode, when sunlight is exposed to the front surface of the cell, electron-hole phase is generated by the light energy, these electrons and holes are mutually centered around the potential barrier It will separate and generate electricity.

이때, 태양전지에 부하를 연결하면, 전류-전압의 관계식은At this time, if the load is connected to the solar cell, the relationship between the current and voltage is

으로 나타낼 수 있으며, 여기서, IL은 부하에 흐르는 전류, IPh는 광에 의하여 생성된 전류, Io는 포화 암전류, q는 캐리어 전하량, VL은 부하 저항 양단에 생기는 전압 강하, n은 다이오드 상수(diode quality factor), K는 볼쯔만 상수, T는 절대온도를 나타낸다.Where I L is the current flowing through the load, I Ph is the current generated by the light, Io is the saturated dark current, q is the amount of carrier charge, V L is the voltage drop across the load resistance, and n is the diode constant. (diode quality factor), K is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature.

로 주어지게 된다.Is given by.

상기 ni는 진성 캐리어밀도(intrinsic carrier density), Dn은 전자의 확산률(diffusivity), Dp는 정공의 확산률, Na는 억셉터 불순물밀도, Nd는 도너 불순물 밀도를 나타낸다.Ni represents an intrinsic carrier density, Dn represents a diffusivity of electrons, Dp represents a hole diffusion rate, Na represents an acceptor impurity density, and Nd represents a donor impurity density.

또한, 개방전압(VDC)은 LL=0의 조건으로 부터Also, the open voltage (V DC ) is determined from the condition of L L = 0

으로 표시되며, 단락전류(Isc)는 VL=0의 조건으로부터The short-circuit current Is is determined from the condition of V L = 0.

Isc = IPh---------------------------- (4)Isc = I Ph ---------------------------- (4)

가 된다.Becomes

그리고, 태양전지의 다른 두가지 중요한 요소인 충실도(fill factor)와 효율(n)은 다음과 같이 표시된다.In addition, two other important factors of the solar cell, the fill factor and the efficiency n are expressed as follows.

여기서 Im, Vm은 축출해 낼 수 있는 최대출력, Pin은 입사강도, Jsc는 단락 전류밀도를 나타낸다.Where Im and Vm are the maximum outputs that can be extracted, Pin is the incident intensity, and Jsc is the short-circuit current density.

통상 태양전지 제조의 주안점을 저가, 고효율, 고신뢰도에 있으므로 높은 효율을 얻기 위해서는 식(6)에서와 같이 Jsc, Voc, FF를높여 주어야 한다는 것을 알 수 있다.In general, the focus of solar cell manufacturing is low cost, high efficiency, and high reliability, so that it is necessary to increase Jsc, Voc, and FF in order to obtain high efficiency.

상기한 식(6)에서 Jsc를 높이기 위해서는 태양전지의 표면에서 빛을 많이 흡수하는 반면에 반사는 감소시켜야 하며, Voc를 높이기 위해서는 벌크(bulk), 오제이(auger), 표면, 금속등에서 일어나는 재결합을 줄여 주어야 한다.In order to increase Jsc in Equation (6), the surface of the solar cell absorbs a lot of light, while the reflection must be reduced. To increase Voc, recombination occurs in bulk, auger, surface, and metal. Should be reduced.

또한 FF는 태양전지의 직렬저항을 줄이고 병렬저항(shunt resisance)를 높임으로써 크게할 수 있는 것이다.In addition, FF can be increased by reducing the series resistance of the solar cell and increasing the shunt resisance.

상기한 바와 같은 사항을 고려하기 위하여 태양전지의 제조시에는 다음과 같은 사항을 주의하여 설계하여야 한다.In order to consider the above matters, the following matters should be carefully designed in the manufacture of solar cells.

가. 기판재료(base material) : 어떤형, 도핑농도, 방향, 두께, 가격end. Base material: any type, doping concentration, direction, thickness, price

나. 전면 및 배면확산 : 어떤 방법, 도핑농도, 접합깊이I. Front and back diffusion: any method, doping concentration, junction depth

다. 전면간극 : 전체전극면적, 그리드폭, 그리드와 그리드 사이의 거리, 금속종류, 가격All. Front gap: total electrode area, grid width, distance between grid, metal type, price

라. 표면 재결합 방지막(passiration layer)la. Surface recombination layer

마. 반사방지막(anti-reflection coating)hemp. Anti-reflection coating

바. 공정중에 생기는 효과(process-induced effects)bar. Process-induced effects

본 발명은 상기한 바와 같은 사항들을 고려하여 창안한 것으로서, 본 발명을 실시예를 들어 제 2 도를 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention has been made in consideration of the above matters, and the present invention will be described in detail with reference to FIG.

본 발명의 실시예에서는 부유 대역 용융법(float zone)에 의하여 성장된 결정방위는 (100)이고, 비저항은 0.1∼0.2Ω-cm이며, 두께는 약 15mil인 3인치 크기의 P형 단결정 실리콘 웨이퍼를 선택하였다. P형을 선택한 이유는 전자의 이동도가 중공보다 빠르고 전면에 확산 공정으로 접합을 형성할때 인(Phosphorus) 확산이 보론(boron) 확산보다 낮은 온도에서 공정을 할 수 있으므로 높은 온도 공정을 피할 수 있기 때문이다.In the embodiment of the present invention, the crystal orientation grown by the floating zone (100) is (100), the resistivity is 0.1 to 0.2Ω-cm, and the 3-inch P-type single crystal silicon wafer having a thickness of about 15 mils. Was selected. The reason for choosing P-type is that when the electron mobility is faster than hollow, and the junction is formed by diffusion process on the front side, Phosphorus diffusion can be processed at lower temperature than boron diffusion, so high temperature process can be avoided. Because there is.

또한, 결정방위를 (100)으로 택한 이유는 (100)면이 (110)면이나 (111)면에 비하여 불순물이 들어갈 수 있는 틈이 넓어 불순물 주입에 의한 격자결함이 적어 표면상태가 더욱 양호하게 되며, 또 하중에 이 공정을 그대로 이용하여 방향성 에칭(texturization)을 할 수 있기 때문이다.In addition, the reason why the crystal orientation is selected as (100) is that the (100) plane has a wider gap in which impurities can enter than the (110) plane or (111) plane, so that the lattice defects due to the impurity injection are less and the surface state is better This is because the directional etching can be performed by using this process as it is for the load.

또한, 0.1∼0.2Ω-cm의 비저항을 택한 이유는 이정도의 비저항을 갖는 기판이 최대 효율을 낼수 있기 때문이며, 웨이퍼의 두께는 15mil인데 두께는 얇을수록 좋지만 너무 얇은 웨이퍼는 부서지기 쉬우므로 수율을 저하시키게 되므로 15mil 정도가 가장 바람직하다.In addition, the reason why the resistivity of 0.1 to 0.2 Ω-cm is chosen is that the substrate having such a resistivity can achieve the maximum efficiency, and the wafer thickness is 15 mils. 15mil is most desirable.

이와 같이 P형 단결정 실리콘 웨이퍼를 선택한 다음에는 첫번째 공정으로 세척을 하여야 한다.As such, after the P-type single crystal silicon wafer is selected, the first process must be performed.

금속 트위저(tweezer)는 탈 이온수(DI water)에서 약 15분간 끓이며 세척하고, 테프론 트위저(teflon tweezer), 보트(boat), 비이커(beaker) 등도 H2O2: H2O : HCl = 5 : 2 : 1에서 약 2시간 끓여 실험을 하는 도구등을 먼저 세척한다.Metal tweezers are boiled in DI water for about 15 minutes and washed. Teflon tweezers, boats, beakers, etc. H 2 O 2 : H 2 O: HCl = 5: 2: 1 to boil for about 2 hours to wash the experiment tools first.

웨이퍼의 초기 세척공정은 다음과 같다.The initial cleaning process of the wafer is as follows.

웨이퍼 표면에 붙어있는 유기물을 세척하기 위하여 TCE, 아세톤, 메타놀 순으로 끓이면서 약 10분동안씩 세척한 후, 탈 이온수로 약 5분간 세척한다. 다음에는 웨이퍼 표면의 산화막 층을 없애주기 위하여 HF : H2O : 1 : 10 용액에서 약 15초동안 세척한 후, 다시 탈 이온수로 5분간 세척한다. 이후, 웨이퍼 표면을 깨끗하게 하기 위하여 NHOH4: H2O2: H2O =1 : 1 : 5의 용액에서 끓이면서 약 5분간 세척한 다음, 탈이온수로 5분간 세척하고 마지막으로 웨이퍼 표면의 금속 불순물을 없애 주기 위하여 H2O : H2O2: HCl= 5 : 2 : 1 용액을 끓이면서 약 15분간 세척하고 다시 탈 이온수로 약 5분간 세척한 후, 드라이(dry)한다.In order to wash the organic matter attached to the wafer surface, it is washed for about 10 minutes while boiling in the order of TCE, acetone, methanol, and then for about 5 minutes with deionized water. Next, in order to remove the oxide layer on the wafer surface, the solution is washed for about 15 seconds in a HF: H 2 O: 1: 10 solution, and then again for 5 minutes with deionized water. Thereafter, the wafer surface was washed for about 5 minutes while boiling in a solution of NHOH 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 5, and then washed for 5 minutes with deionized water, and finally the metal impurities on the wafer surface. In order to eliminate the H 2 O: H 2 O 2 : HCl = 5: 2: 1 The solution is washed for about 15 minutes while boiling, and then washed again with deionized water for about 5 minutes, then dried (dry).

세척은 반도체 공정중에서 매우 중요한데, 특히, 처음공정을 시작하기 전과 높은 온도 공정전, 또한 금속을 입히기 전의 세척은 각별히 조심해야 한다.Cleaning is very important in the semiconductor process, especially before starting the first process, before the high temperature process, and before applying the metal.

왜냐하면, 이 공정을 잘못할 경우에는 양질의 웨이퍼를 이용했을때 많은 손상을 입게 되므로 웨이퍼의 성능이 저하되기 때문이다. 가능하다면 높은 공정에 쓰이는 로(furnace)의 튜브(tube)와 막대(rod) 등은 깨끗하게 세척해 두는 것이 좋다.This is because, if this process is wrong, a lot of damage is caused when using a high-quality wafer, which degrades the performance of the wafer. If possible, clean the tubes and rods of furnaces used in high processing.

다음의 공정은 전면에 인을 확산시킬때 장벽 역할을 하는 실리콘 산화막을 배면에 입히는 공정이다. 실리콘 산화막을 입히는 방법으로는 고온산화 방법과 화학증착 방법이 있다.The next process is to coat the silicon oxide film on the back, which serves as a barrier when diffusing phosphorus on the front. The silicon oxide film is coated by a high temperature oxidation method and a chemical vapor deposition method.

고온산화 방법으로는 산화막을 성장시키면 웨이퍼의 전, 후면에 모두 산화막이 입혀지므로 사진 식각법을 이용하여 전면에 산화막을 다시 제거시켜야 한다.In the high temperature oxidation method, when an oxide film is grown, an oxide film is coated on both the front and rear surfaces of the wafer, and thus the oxide film must be removed on the front surface by using photolithography.

이 방법은 많은 시간과 비용이 소모되고 수율(yield)을 저하시킨다. 그러므로, 본 발명에서는 화학 증착법을 이용하여 배면에만 약 5,000Å의 실리콘 산화막을 형성시킨다.This method is time consuming, expensive, and degrades yield. Therefore, in the present invention, a silicon oxide film having a thickness of about 5,000 kPa is formed only on the back side by chemical vapor deposition.

다음의 공정으로는 인 확산공정전에 실시되는 세척공정이다.The next step is a washing step performed before the phosphorus diffusion step.

앞에서 설명한 초기 세척공정을 거치며 웨이퍼를 깨끗이 해 주어야 하는데 산화막이 있으므로 산화막을 없애주는 공정은 피해야 하는 것에 주의하여야 한다.It should be noted that the wafer should be cleaned during the initial cleaning process as described above, and the step of removing the oxide film should be avoided because there is an oxide film.

다음의 인 확산공정은 액체소스(source)를 이용하지 않고 고체 소스를 이용하여 830℃에서 약 20분동안 확산하므로 면저항(sheet resistance)을 약 100Ω/ㅁ로 조절해 주고, 접합깊이를 0.2∼0.25㎛ 정도로 형성한다.The following phosphorus diffusion process diffuses for about 20 minutes at 830 ° C using a solid source without using a liquid source, so that the sheet resistance is adjusted to about 100Ω / ㅁ and the junction depth is 0.2 to 0.25 It is formed to about 탆.

본 발명에서는 확산공정후에 행하는 열처리 공정을 없애고 상기한 인 확산공정만을 잘 조절함으로써 웨이퍼 표면의 저항을 균일하게 하고, 접합깊이를 얇게 해주게 되며, 이에따라 표면층에 존재하는 데드층(dead layer)을 최대한으로 감소시키게 된다.In the present invention, by eliminating the heat treatment process performed after the diffusion process and controlling only the above-mentioned phosphorus diffusion process, the resistance of the wafer surface is made uniform and the bonding depth is reduced, thereby maximizing the dead layer existing on the surface layer. Reduced.

이와 같은 데드층의 감소는 결과적으로 단락 전류밀도의 향상을 가져오게 된다.This reduction of the dead layer results in an improvement in short circuit current density.

인 확산 공정후에는 웨이퍼의 전면에 형성된 산화막을 제거하고 전극을 형성하기 전에 전극 형성이 잘 되도록 세척을 실시하여야 한다. 세척은 H2SO4: H2O2= 1 : 1에서 끓이면서 약 5분간 세척하고 HF : H2O= 1 : 10에서 약 10초간 세척하며, 탈 이온수로 약 5분동안 세척하고 드라이를 실시한 후, 곧바로 금속막을 형성한다.After the phosphorus diffusion process, the oxide film formed on the entire surface of the wafer should be removed and washed well to form the electrode well before forming the electrode. Wash for about 5 minutes while boiling in H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 1: 1, wash for about 10 seconds in HF: H 2 O = 1: 10, washed for 5 minutes with deionized water and dried After that, a metal film is immediately formed.

이후, 금속그리드를 설계하는 공정을 설명하면 다음과 같다. 태양전지의 전면 금속 그리드는 태양광을 받는 것과 직렬저항에 관계가 있다.Hereinafter, the process of designing the metal grid will be described. The front metal grid of a solar cell is related to the resistance of the sun and the series resistance.

직렬저항은 기판저항, 전자가 그리드까지 수펴이동할때 받는 받는 수평저항, 실리콘과 금속간의 접촉저항, 금속자체 저항등이 있다.The series resistance includes substrate resistance, horizontal resistance received when electrons move to the grid, contact resistance between silicon and metal, and metal self resistance.

그러므로 전면 그리드를 설계할 때에는 전체 금속면적을 줄여 태양광을 받는 면적을 늘이고 금속 그리드 사이의 간격을 줄여 전자가 받는 저항을 줄여주는 것이 바람직하다.Therefore, when designing the front grid, it is desirable to reduce the total metal area to increase the area of sunlight and reduce the resistance of electrons by reducing the gap between the metal grids.

본 발명에서는 종래의 그리드 패턴과는 달리 제 1 도에 도시한 바와 같이, 그리드를 설계하였다.In the present invention, unlike the conventional grid pattern, as shown in Figure 1, the grid is designed.

즉, 전체 태양전지(1)의 크기는 1cm×cm이고, 그리드 핑거(2)의 폭은 10㎛, 패드(3)의 크기는 600㎛×600㎛이며, 그리드 핑거(2)는 태양전지 하나에 14개로 하여 전체 전극 면적이 태양전지 면적의 약 1%로 설계하여 직렬저항을 낮게 유지하며, 태양빛을 많이 받아 단락 전류의 향상을 도모하였다.That is, the size of the entire solar cell 1 is 1 cm × cm, the width of the grid finger 2 is 10 μm, the size of the pad 3 is 600 μm × 600 μm, and the grid finger 2 is one solar cell. The total area of the electrode was designed to be about 1% of the area of the solar cell, so that the series resistance was kept low, and the short circuit current was improved by receiving a lot of sunlight.

태양전지의 전극은 실리콘 위에 입혀지므로 이때 전극 금속은 실리콘과 전기적으로 오옴성 접촉(ohmic contact)을 이루어야 하고, 접착력이 좋아야 하며, 납땜이 가능하여야 한다.Since the electrode of the solar cell is coated on the silicon, the electrode metal should make an ohmic contact with the silicon, have good adhesion, and be solderable.

이러한 성질을 갖는 금속으로는 Ti/Pd/Ag의 3층전극이 있는데 Ti는 실리콘과 접착력이 좋으며, Ag는 전기전도도가 우수하고, 납땜이 잘되는 재료이다.A metal having such a property is a three-layer electrode of Ti / Pd / Ag. Ti has good adhesion with silicon, and Ag has excellent electrical conductivity and is a good soldering material.

Pd는 습시가 있을 경우 Ti와 Ag가 서로 반응하여 신속하게 열화되는 것을 방지하기 위하여 사용된다.Pd is used to prevent Ti and Ag from reacting with each other quickly when wet.

본 발명에서는 진공도를 10-7torr 이하로 유지하여, 전자빔증착기(electron beam evaporator)를 이용, Ti를 약 500Å의 두께로 증착하고 열증착기(thermal evaporator)를 이용, Pd를 약 500Å, Ag을 약 1,000Å의 두께로 증착 형성한다.In the present invention, the degree of vacuum is maintained at 10 −7 torr or less, Ti is deposited to a thickness of about 500 kW using an electron beam evaporator, and Pd is about 500 kW and Ag is used using a thermal evaporator. It is deposited by a thickness of 1,000.

이후, 전면전극의 패턴을 형성하기 위하여 사진식각 공정을 거친다. 사진식각 공정으로 패턴을 형성한 다음, Ag, Pd, Ti 순으로 금속을 식각한다.Thereafter, a photolithography process is performed to form a pattern of the front electrode. After the pattern is formed by a photolithography process, the metal is etched in the order of Ag, Pd, and Ti.

이때 각각의 식각공정에서 각 금속이 완전히 식각되어야 하며, 식각이 끝날 때마다 탈 이온수로 깨끗하게 세척하여야 한다.At this time, each metal must be completely etched in each etching process, and each time the etching is completed, it must be cleaned with deionized water.

본 발명에서 Ag는 NH4OH : H2O2=60 : 20에서 Pd는 HCl : NHO3= 30 : 10에서, Ti는 H2O : HCl : NH4F = 150 : 60 : 30에서 각각 행한다.In the present invention, Ag is performed at NH 4 OH: H 2 O 2 = 60: 20, Pd is performed at HCl: NHO 3 = 30: 10, and Ti is performed at H 2 O: HCl: NH 4 F = 150: 60: 30, respectively. .

전면 및 배면 전극의 형성후, 전기전도도를 높이고 직렬저항을 줄이기 위하여 은 전기도금으로 최종 금속두께를 약 8㎛ 정도로 형성하였다.After the formation of the front and back electrodes, a final metal thickness of about 8 μm was formed by silver electroplating to increase electrical conductivity and reduce series resistance.

이때 전류밀도는 2.5mA/㎠로 유지하여 약 30분동안 실시하였다. 전류밀도가 너무 크면 전극이외의 부분도 은이 도금될 우려가 있으므로 조심하여야 하며, 균일하게 은이 도금되도록 용액을 유동성이 있게 하여야 한다.At this time, the current density was maintained at 2.5 mA / cm 2 for about 30 minutes. If the current density is too large, the parts other than the electrode may be plated with silver, so care should be taken, and the solution should be fluid so that the silver is plated uniformly.

3인치 웨이퍼의 위에는 제 1 도에 도시한 바와 같은 태양전지를 12개 만들었으므로 이들 태양전지를 서로 분리시켜야 한다.Since 12 solar cells were made on the 3-inch wafer as shown in FIG. 1, these solar cells should be separated from each other.

본 발명에서는 종래의 방법과는 다른 간편하고 유효한 방법으로 화학 식각 방법을 실시한다.In the present invention, a chemical etching method is performed by a simple and effective method different from the conventional method.

즉, 사진식각후에 HF : NHO3: CH3COOH=44 : 26 : 29로 약 5∼10초 동안에 실리콘을 약 10㎛ 정도 식각한다.That is, after photo etching, silicon is etched about 10 μm in HF: NHO 3 : CH 3 COOH = 44: 26: 29 for about 5 to 10 seconds.

이 공정은 지금까지의 산화막으로 분리시킨 것과 동일한 효과를 내는 동시에 산화막을 형성시키는 높은 온도공정을 피할 수 있으므로 공정을 단순화시켜 간단히 행할 수 있는 이점이 있다.This process has the same effect as that of the conventional oxide film, and at the same time avoids the high temperature process of forming the oxide film, there is an advantage that the process can be simplified and simplified.

이와 같은 식각공정후에는 남은 포토 레지스트(Photo resist)를 제거한 다음, 400℃, N2분위기에서 약 15분동안 열처리함으로써 오옴성 접촉을 증진시키고 접착력을 향상시킨다.After the etching process, the remaining photo resist is removed, and then heat treated for about 15 minutes at 400 ° C. and N 2 atmosphere to enhance ohmic contact and improve adhesion.

마지막으로 반사방지 코팅을 실시하게 되는데, 이 반사 방지막 형성은 표면 반사율을 줄여주며, 표면에서의 재결합을 줄이므로 파장영역의 선택성을 향상시킨다.Finally, an antireflective coating is applied, which reduces surface reflectance and reduces recombination at the surface, thereby improving the selectivity of the wavelength region.

그 재료로는 공정이 비교적 용이하고 우수한 반사특성을 나타내는 질화실리콘을 사용하게 되며, 상기 질화 실리콘은 굴절율이 2.0이며, 태양광은 4,000∼6,000Å에 집중 분포하고 있으므로 선택파장은 6,000Å정도로 할때 파괴적 간섭조건으로부터 두께는 750Å이 적절함을 알 수 있다.As a material, silicon nitride is used, which is relatively easy to process and exhibits excellent reflection characteristics. Since silicon nitride has a refractive index of 2.0 and sunlight is distributed in a range of 4,000 to 6,000 mW, the selective wavelength is about 6,000 mW. It can be seen from the destructive interference condition that the thickness is appropriately 750 Å.

본 발명에서는 750∼800Å 정도의 질화실리콘을 입혀서 최종적으로 태양전지의 제조를 완료시켰다.In the present invention, silicon nitride of about 750-800 kPa was coated to finally manufacture the solar cell.

상기한 바와 같은 제조방법에 의하여 제조된 본 발명의 단결정 실리콘 확산 태양전지는 성능을 시험해 본 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.As a result of testing the performance of the single crystal silicon diffusion solar cell of the present invention prepared by the manufacturing method as described above was able to obtain the following conclusions.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 이 제작공정에 전면 및 후면 재결합방지막을 형성하고, 방향성 에칭등의 공정을 거치면 공정을 간단히 유지하면서 높은 효율을 쉽게 얻을 수 있음을 알 수 있다.As described in detail above, it is understood that high efficiency can be easily obtained while maintaining the process simply by forming the front and rear recombination preventing films in the fabrication process and undergoing a process such as directional etching.

Claims (4)

P형 실리콘 웨이퍼를 세척한 다음, 상기 P형 실리콘 웨이퍼의 배면에 화학증착법으로 산화막을 형성하고, 전면에 고체소스를 이용하여 인을 확산시킨후, 그리드 면적이 태양전지의 면적의 1% 내외로 유지되도록 상기 웨이퍼의 전면 및 배면에 3층 전극을 형성하며, 이후, 실리콘 식각법으로 태양전지를 만든 다음, 질화실리콘을 이용하여 반사 방지막 코팅을 행함을 특징으로 하는 단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법.After cleaning the P-type silicon wafer, an oxide film is formed on the back surface of the P-type silicon wafer by chemical vapor deposition, and phosphorus is diffused using a solid source on the front surface, and the grid area is about 1% of the area of the solar cell. Forming three-layer electrodes on the front and back of the wafer so as to be maintained, and then, a solar cell is made by silicon etching, and then an anti-reflection coating is performed using silicon nitride to fabricate a single crystal silicon diffusion solar cell. . 제 1 항에 있어서, 상기 세척은 TCE, 아세톤 메타놀 순으로 끓이면서 약 10분동안 세척한 다음, 탈이온수로 약 5분동안 세척하고, HF : H2O=1 : 10 용액에서 약 15초동안 세척한 후, 다시 탈 이온수로 약 5분동안 세척하며, NH4OH : H2O2: H2O=1 : 1 : 5의 용액에서 끓이면서 약 5분동안 세척한 다음, 탈 이온수로 약 5분동안 세척하고, 마지막으로 H2O : H2O2: HCl = 5 : 2 : 1 용액을 끓이면서 약 15분동안 세척하고, 탈 이온수로 약 5분동안 세척함을 특징으로 하는 단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the washing is performed for about 10 minutes while boiling in TCE, acetone methanol, and then washed with deionized water for about 5 minutes, and washed for about 15 seconds in a HF: H 2 O = 1: 10 solution. After washing again with deionized water for about 5 minutes, boiling in a solution of NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 5 and washing for about 5 minutes, then about 5 minutes with deionized water Single crystal silicon diffusion solar cell, characterized in that it is washed for about 15 minutes while boiling and then dehydrated for about 5 minutes with boiling solution of H 2 O: H 2 O 2 : HCl = 5: 2: 1 Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 인확산 공정은 고체소스를 이용하여 830℃에서 20분동안 확산함으로써 100Ω/ㅁ의 균일한 면저항을 얻고 0.2∼0.25㎛의 얇은 접합을 얻음으로써 데드층을 줄여 단락 전류의 증진을 유도함을 특징으로 하는 단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the phosphorus diffusion process using a solid source to diffuse for 20 minutes at 830 ℃ to obtain a uniform sheet resistance of 100 Ω / ㅁ and a thin junction of 0.2 ~ 0.25 ㎛ to reduce the dead layer to reduce the short circuit current A method of manufacturing a single crystal silicon diffusion solar cell, characterized by inducing enhancement. 제 1 항에 있어서, 앞뒷면 전극형성후에 공정이 간단한 HF, HNO3, CH3COOH를 이용하여 실리콘을 식각함으로써 각 태양전지를 분리시키는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 확산 태양전지의 제조방법.The method of manufacturing a single crystal silicon diffusion solar cell according to claim 1, wherein after forming the front and back electrodes, each solar cell is separated by etching silicon using HF, HNO 3 , and CH 3 COOH, which is simple.
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