KR101139443B1

KR101139443B1 - 이종접합 태양전지와 그 제조방법

Info

Publication number: KR101139443B1
Application number: KR1020090083567A
Authority: KR
Inventors: 지광선; 이헌민; 최원석; 최정훈; 양현진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2012-04-30
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: KR20110025481A; EP2293341A2; US20110056544A1; JP2011061197A; CN102074593A; EP2293341A3

Abstract

본 발명은 도핑 조성 기울기를 가지는 태양전지와 그 제조방법에 관한 것으로서, pn 접합을 이루는 이종접합 태양전지의 반도체층의 내부 도핑농도가 선형 또는 곡선형의 기울기를 가지도록 조성한다.

보다 구체적으로 본 발명의 태양전지는 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과, 상기 결정질 실리콘 기판 위에 형성되고, 상기 결정질 실리콘 기판과 다른 결정구조 혹은 다른 물질로 이루어지고 상기 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 에미터층과, 상기 에미터층의 전면 중 적어도 일부분에 형성된 전면전극과, 및 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면 중 적어도 일부분에 형성된 후면전극을 포함하고, 상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 전면부의 표면에 이르기까지 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를를 가진다.

실리콘, 이종접합 태양전지, 도핑 조성 기울기, 불순물

Description

이종접합 태양전지와 그 제조방법{HETERO-JUNCTION SOLAR CELL AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 실리콘 이종접합 태양전지와 그 제조방법에 관한 것으로서, 결정질 실리콘 기판에 pn 접합을 이루는 반도체층의 내부 불순물 도핑 농도를 조절하여 반도체 불순물의 도핑 농도 기울기 혹은 경사를 가지도록 하는 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어서 특히 주목받고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛을 전기에너지로 변화시키는 태양광 전지가 있다. 일반적으로 태양전지라고 하면 태양광 전지를 일컫는 것이다.

상기의 태양전지는 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가진다. 태양전지에 빛이 입사되면, 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용에 의해, (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여, 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 즉, 전자는 n형 반도체 쪽으로 끌어당겨지며, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어당겨져서, 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 n형 전극 및 p형 전극으로 이동하게 된다. 상기의 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르고, 이를 통해서 전력을 얻게 된다.

태양전지는 공해가 없다는 장점 때문에 지구 환경 보전에 관점으로 다시 한번 재평가 되고 있으며, 차세대 청정 에너지원으로서의 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 상용화된 단결정 벌크(Bulk) 실리콘을 이용한 태양전지는 높은 제조 단가 및 설치 비용으로 인하여 적극적인 활용이 이루어지지 못하는 상황이다.

이러한 비용 문제를 해결하기 위하여 보다 고효율의 태양전지를 개발하고자 연구 중에 있으며, 이종접합 태양전지는 이러한 고효율을 달성할 수 있는 기술로서 많은 관심을 받고 있다.

태양광을 이용한 태양전지는 pn 접합에 사용되는 p영역과 n영역의 성질에 따라 동종접합(homojunction)과 이종접합(heterojunction)으로 나눌 수 있는데 이중 이종 접합은 서로 다른 결정구조나 서로 다른 물질로 결합된 p영역 반도체층과 n 영역 반도체층의 접합을 의미한다.

이종접합 태양전지는 서로 다른 영역 간의 밴드갭 에너지의 차이로 인해 높은 개방전압을 얻을 수 있으며, 공정온도가 낮아 생산 비용 측면에도 우수한 소자이다.

하지만, 고효율의 이종접합 태양전지를 개발함에 있어 반도체층의 증착 환경과 소자적, 공정적인 문제점을 해결할 필요가 있다.

본 발명은 pn 이종접합 태양전지에 있어서 층간 캐리어(carrier)의 이동이 우수하고 태양전지의 개방전압 및 충진율(Fill Factor;FF)을 향상시키면서도 두께가 얇은 소자를 구현하는 것에 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 이종접합 태양전지의 증착 환경과 조건의 변화로 생산 공정을 개선하여 고효율의 태양전지를 제조비용을 절감하면서 다량 생산할 수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

종래 기술에 따른 이종접합 태양전지는 이종접합 태양전지는 전면 금속 그리드형 전극, 무반사와 전도도를 높이는 기능을 위한 전면 투명전극층, 반도체 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 박막, 비정질 실리콘 박막과 반대되는 극성의 반도체 불순물로 도핑된 실리콘 반도체 웨이퍼 및 웨이퍼의 후면에 접촉되는 후면 금속 전극으로 이루어진다.

경우에 따라서 도핑된 비정질 실리콘 막과 실리콘 웨이퍼 간의 계면 특성을 좋게 하기 위하여 두 막의 사이에 진성(intrinsic) 비정질 실리콘 박막을 증착하여 제조하기도 한다. 또한 실리콘 웨이퍼 후면과 후면 금속 전극 사이에 비정질 실리 콘박막을 증착하는 구조도 있다.

이종접합형 태양전지는 비정질 실리콘 박막과 실리콘 웨이퍼 간의 밴드갭 에너지(Eg)의 차이 때문에 높은 개방전압을 얻을 수 있어 고효율 태양전지로의 응용이 가능하며 그 공정온도가 낮아 생산비용 측면에서도 우수한 소자이다. 이러한 이종접합형 태양전지의 효율을 더욱 극대화하기 위하여, 표면 전극부분을 제거하여 수광면적을 증가시키고자 접합부분(Junction)과 전극 접촉을 모두 태양전지 셀의 뒷부분으로 이동시킨 후면접촉(Rear or Back contact)형 태양전지가 개발되고 있다.

기존의 벌크형 실리콘 후면접촉 태양전지와 비교하여 이종접합의 경우는 결정질 실리콘의 표면 패시베이션(surface passivation)이 매우 중요한데, 이를 위해 비정질 실리콘(amorphous Si), 실리콘옥사이드(SiO₂), 비정질 실리콘나이트라이드(amorphous SiNx) 등이 이용되고 있다.

하지만, 비정질 실리콘을 사용하여 패시베이션층(passivation layer)으로 사용하는 경우, 공정상 독립 증착 챔버가 필요하며, 증착 환경과 조건이 경시변화를 일으킬 경우 패시베이션 기능이 감소될 가능성이 매우 높으며 이는 셀 효율 저하에 미치는 영향이 매우 크다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 이종접합 태양전지에 있어서 소자적, 그리고 공정적인 문제점을 해결하고자 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이종접합 태양전지는 기판의 상하부 에 형성되는 비정질 실리콘 박막층 내부의 도핑 농도를 조절하여 단일 박막으로 패시베이션 효과와 에미터 기능을 구현하고 또한 패시베이션 효과와 후면 전계층의 후면 전계 효과를 나타낼 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지는 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과, 상기 결정질 실리콘 기판 위에 단일층으로 형성되고, 상기 결정질 실리콘 기판과 다른 결정구조 혹은 다른 물질, 보다 바람직하게는 비정질 실리콘으로 이루어지고 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터층과, 상기 에미터층 위에 형성된 전면전극, 및 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함하고, 상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면은 진성 반도체이고 상기 전면전극이 위치하는 전면부는 제2 도전형의 외인성 반도체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 전면부의 표면에 이르기까지 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가질 수 있다.

특히 상기 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서 전면부의 표면으로 갈수록 점점 증가할 수 있다. 즉, 상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 반대면으로 갈수록 고농도로 도핑되는 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가진다.

상기 기재에 있어서, 전면부는 에미터층이 상기 기판과 접촉하는 면과 대응 되는 반대면을 지칭하는 것으로서 빛이 입사하는 프론트 면을 의미한다.

또다른 실시예로서 본 발명에서, 상기 에미터층의 상기 반도체 기판과의 경계면에서는 제2 도전형 불순물의 도핑 농도가 영(zero)일 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예로서 상기 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 전면부의 표면으로 갈수록 점점 감소하는 것일 수 있다.

또한 다른 실시예로서 상기 에미터층의 불순물 농도는 pn 접합 계면에서 최고 농도값을 가질 수 있다.

본 발명의 상기 실시예에서 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 단일층으로 형성되고 상기 제1 도전형과 같은 도전형의 비정질 실리콘 후면전계(BSF, Back Surface Field)층이 더 포함되고, 상기 후면전계층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면은 진성 반도체이고 상기 후면 전극과의 경계면은 제1 도전형의 외인성 반도체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양전지의 일 실시예에 따른 상기 후면전계층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 상기 후면 전극과의 경계면에 이르기까지 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가질 수 있다.

이 때 상기 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 상기 후면 전극과의 경계면으로 갈수록 점점 증가할 수 있으며, 경우에 따라서 상기 후면전계층의 상기 반도체 기판과의 경계면에서의 제1 도전형 불순물의 도핑 농도는 영(zero)일 수 있다.

한편, 다른 실시예로서 상기 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 상기 후면 전극과의 경계면으로 갈수록 점점 감소하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지는 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면 일부에 단일층으로 형성되고 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 비정질 실리콘 에미터층, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 상기 에미터층과 이격되어 단일층으로 형성되고, 상기 결정질 실리콘 기판의 제1 도전형 반도체 불순물 농도보다 고농도이고 제1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 비정질 실리콘 제1 도전형 반도체층, 상기 에미터층과 전기적으로 접속하는 제1 전극, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속하는 제2 전극을 포함하고, 상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면은 진성 반도체이고 상기 전면전극이 위치하는 전면부는 제2 도전형의 외인성 반도체인 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 다른 실시예로서 상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 반대면에 이르기까지 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가진다.

이 때 상기 에미터층의 상기 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 즉, 에미터층의 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기가 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 점차 증가되는 경사를 가지거나 혹은 점차 감소되는 경사를 가지는 것이다.

또한 본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 반대면에 이르기까지 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가진다.

상기 제1 도전형 반도체층의 상기 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는 증가하거나 또는 감소할 수 있는데, 다시 말하면 제1 도전형 반도체층의 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기가 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 점차 증가되는 경사를 가지거나 혹은 점차 감소되는 경사를 가지는 것이다.

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 점차 증가되는 경사를 가지는 경우, 경계면에서의 제1 도전형 불순물의 도핑 농도는 영(zero)부터 시작될 수 있다.

본 발명에서 상기 제1 도전형은 p형이고, 제2 도전형은 n형이거나, 혹은 상기 제1 도전형은 n형이고, 제2 도전형은 p형일 수 있다.

따라서, 상기 제2 도전형 불순물은 p형 불순물로서 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl)으로 구성된 3족 원소 중에서 선택되거나, 혹은 n형 불순물로서 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi)로 구성된 5족 원소 중에서 선택된다. 즉, 제1 도전형 실리콘 반도체 웨이퍼 기판이 p형으로 도핑되었다면 상기 제2 도전형 불순물은 n형 불순물일 것이며, 제1 도전형 실리콘 반도체 웨이퍼 기판이 n형으로 도핑되었다면 상기 제2 도전형 불순물은 p형 불순물일 것이다.

한편 상기 제1 도전형 불순물은 p형 불순물로서 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl)으로 구성된 3족 원소 중에서 선택되거나, 혹은 n형 불순물로서 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi)로 구성된 5족 원소 중에서 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 에미터층은 비정질 실리콘 또는 미세결정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이때 에미터층이 적층되는 반도체 기판의 구성 물질은 상기 물질과 다른 물질이거나 다른 결정질 실리콘이어야 한다.

상기 에미터층의 두께는 1nm 이상 50nm 이하일 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

상기 불순물의 도핑 농도 기울기는 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내일 수 있으나 당업자에 따라 용이하게 변경할 수 있으며 이에 제한되지 않는다. 다만 상기 범위 내의 도핑 농도에서 도핑 농도의 경사를 하나의 층에서 구현할 수 있어야 할 것이다.

상기 불순물의 도핑 농도 기울기는 반도체층의 두께에 대하여 점차 선형 또는 곡선형의 기울기를 가질 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 제조방법은 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 상에 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터층을 형성하고, 상기 에미터층의 전면과 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 각각 전면전극과 후면전극을 형성하는 단계 를 포함하는 이종접합 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 에미터층을 형성하는 단계가 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 위에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도는 0 cm^-3 로 시작하여 1×10²⁰ cm^-3 이하의 범위 내에서 점차 증가될 수 있다.

또는, 상기 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도는 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내에서 점차 감소될 수 있다.

또한 상기 본 발명의 일 실시예는 상기 후면전극을 형성하기 이전에 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 상기 제1 도전형과 같은 도전형의 불순물로 도핑된 후면전계(BSF, Back Surface Field)층을 형성하는 단계를 추가로 더 포함하고, 상기 후면전계층을 형성하는 단계는 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제1 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내에서 점차 증가시키거나 점차 감소시킬 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 제조방법은 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터층과 상기 제1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 반도체층을 각각 형성하고, 상기 에미터층과 전기적으로 접속하 는 제1 전극 및 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속하는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 에미터층을 형성하는 단계를 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키는 것으로 구현하고, 상기 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제1 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2 도전형 불순물 가스와 제1 도전형 불순물 가스의 주입 농도는 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내에서 점차 증가되거나 점차 감소되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 도전형은 p형이고, 제2 도전형은 n형이거나, 혹은 상기 제1 도전형은 n형이고, 제2 도전형은 p형일 수 있다.

본 발명에 의하면 종래의 이중접합 태양전지에 비하여 하나의 단일 박막으로 된 에미터 또는 후면전계층에서 패시베이션 효과를 가짐과 동시에 이로 인해 개방전압이 높아지고 F.F(Fill Factor)가 증가하게 되어 고효율의 이종접합 태양전지를 제공하는 효과가 있다.

또한 종래의 태양전지 제조공정을 활용하면서 증착 환경과 조건의 변화를 통 해 공정 단계를 줄일 수 있어 간편하고 경제적인 태양전지의 대량생산을 유도할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

종래의 이종접합 태양전지에 대한 구체적인 단면도와 각 구성 층간 도핑 농도의 조성 그래프와 에너지 밴드 다이어그램은 도 1 내지 도 3에 도시하였다.

도 1을 참조하면 기존의 실리콘 이종접합(Si Hetero-Junction solar cell) 태양전지는 실리콘 기판(100) 위에 에미터(emitter)층(110)이 적층되고 후면에는 후면전계층(BSF, back surface field)이 형성되어 있다.

상기 에미터층과 BSF층은 실리콘 기판 전면과 후면에 위치하여 접합(junction)을 이루고 있으며, 에미터층과 후면전계층과 실리콘 기판 사이에 개방전압을 높이기 위하여 각각 패시베이션(passivation)층(140)이 삽입되기도 한다.

일반적으로 패시베이션층의 재료로는 비정질 실리콘(a-Si), 실리콘나이트라이드(SiNx), 비정질 실리콘나이트라이드(a-SiNx) 등 실리콘을 포함하는 반도체이거나, 이산화규소(SiO₂), 비정질 산화규소(a-SiO), 이산화티타늄(TiO₂)등 비전도성 박 막, 비전도성 폴리머, 또는 이들 물질의 페이스트(paste) 등이 가능하며 일반적으로 비정질 실리콘(a-Si)이 통상적으로 사용된다.

이때 패시베이션용 비정질 실리콘층은 통상 200℃ 이하 정도에서 증착이 되며 그 막은 결정성이 낮으며, 결함밀도(defect density) 역시 가능한 낮은 우수한 필름적합성(film quality)을 요구한다.

하지만, 실리콘 기판 상에 증착시, 증착 조건에 따라 쉽게 에피성장(epitaxial growth) 일어나기 쉬우며, 그 결과 패시베이션 능력은 현저히 감소하게 되며 개방전압(Voc) 및 F.F등이 감소하게 된다.

따라서, 패시베이션층은 p 또는 n 타입의 도핑성분이 포함되지 않은 진성(intrinsic)의 비정질 실리콘이 증착된다. 이 박막은 상기에서 언급한 막 특성을 유지함에 있어, 에미터층 또는 BSF층으로 사용되는 extrinsic 비정질 실리콘에 비해 그 증착 조건이 까다로우며, 가능한 더 얇은 두께를 요구한다. 이를 위하여 독립적인 증착 환경이 필요하게 되며 중간에 챔버 이동을 위한 증착 멈춤이 한번 일어나게 되어 전체 태양전지 제조의 공정 비용 상승으로 이어지게 된다.

도 1과 같은 종래 이종접합 태양전지의 구조에 있어서 접합면의 도핑 프로파일은 도 2의 그래프를 참조하여 알 수 있다.

도 2는 에미터층 혹은 BSF층과 패시베이션층의 도핑 농도 프로파일을 나타내는데 표면으로부터 성분 분석을 할 때 도핑 성분의 농도 변화를 나타낸 것이다.

기존의 실리콘 이종접합 태양전지의 경우, 에미터층 또는 BSF 층에서 일정하게 유지되던 도핑농도가 패시베이션층과의 경계에서 급격히 감소하게 된다.

이 부분에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도 3을 참조하면 n형의 반도체 결정성 실리콘 기판을 기준할 때 p형으로 도핑되어 pn 접합을 이루는 비정질 실리콘층과 패시베이션층으로서의 진성 비정질 실리콘(intrinsic a-Si) 영역에서 밴드 오프셋(band offset)이 발생함을 알 수 있다. 특히 에미터 부분의 band engineering 이 불량할 경우, 또는 패시베이션층이 지나치게 두꺼울 경우, 캐리어의 터널링(tunneling) 이동을 방해하는 요소로 작용할 소지가 매우 높다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지와 같은 구조를 통하여 패시베이션층을 제거하고 패시베이션 기능을 에미터층과 BSF층이 직접 구현할 수 있도록 개선한 것이다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 통하여 패시베이션층을 형성하는 공정을 제거하고 하나의 도핑 공정으로서 패시베이션 기능을 구현하도록 제조하므로 공정상 경제적인 태양전지의 제조방법을 제공할 수 있는 것이다.

본 발명의 일 실시예로서 도 4는 이종접합형 태양전지의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 결정형 결정질 실리콘 기판(200)의 전면부와 후면부에 각각 비정질 실리콘 반도체층이 형성된 구조이다.

상기 반도체 기판(200)은 제1 도전형 결정질 실리콘 기판으로서 p형 불순물 혹은 n형 불순물로 도핑될 수 있다.

상기 반도체 기판(200)의 전면부에 형성된 반도체층은 기판의 제1 도전형과 반대되는 도전형의 불순물로 도핑된 에미터층(210)으로서 에미터층으로 기능한다.

또한 반도체 기판(200)의 후면부에 형성된 반도체층은 기판의 제1 도전형과 동형의 도전형의 불순물로 도핑된 제1 도전형의 반도체층(220)으로서 BSF층으로 기능한다.

이들 반도체층은 각각 비정질 실리콘이나 미세 결정질 실리콘으로 구성되는데, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 상기 반도체 기판의 결정구조나 물질과 다른 성분으로 구성되는 것으로서 pn 이종접합을 이룰 수 있으면 족하다.

상기 에미터층(210)과 BSF층(220)의 불순물 도핑은 직접 반도체 기판(200)표면과 접촉하는 부분으로부터 반대면에 이르기까지 도핑 농도의 경사 혹은 기울기를 가진다.

즉, 반도체 기판의 표면과 접촉하는 에미터층의 접촉면 혹은 BSF층의 접촉면의 비정질 실리콘의 불순물 도핑농도는 저농도로 시작하여 반대면으로 진행될수록 고농도로 도핑되게 된다. 혹은 역으로 고농도로 시작하여 반대면으로 진행될수록 저농도로 도핑될 수도 있다.

바람직하게는 반도체 기판의 접촉면의 도핑농도는 제로(0 cm^-3)에서 시작하여 점차 고농도로 도핑될 수 있다.

특히 에미터층이나 BSF층의 상부면으로 갈수록 각 불순물의 도핑 농도가 높아지는데 1×10²⁰ cm^-3 까지 이를 수 있다.

본 발명의 태양전지는 종래의 태양전지와 달리 증착 및 전체 소자 구조에서 wafer 표면 패시베이션층인 진성 비정질 실리콘과 Emitter 또는 BSF 층과의 구분이 없도록 구성한다는 것이다.

즉, emitter층 또는 BSF 층 증착시, 초기에는 도핑 가스의 주입이 없는 상태에서 시작을 하여, 점차 도핑 가스의 양을 증가시켜 결과적으로 증착된 비정질 실리콘 박막내의 도핑 농도를 선형 또는 곡선의 완만한 도핑농도 기울기로 만드는 것이다.

일 실시예에 따라, emitter층 또는 BSF 층의 표면에서부터 반도체 기판 쪽으로 진행함에 따라 도핑농도가 감소하는 경우라면, 표면쪽은 외인성 유사 반도체로 형성되고, 기판과의 경계면 쪽은 도핑농도가 매우 작아 진성 유사 반도체로 형성되게 된다. 역의 실시예의 경우에는 도핑농도가 기판 쪽으로 진행함에 따라 증가하는 경우여서 표면쪽은 진성 유사 반도체로 형성되고, 기판과의 경계면 쪽은 외인성 유사 반도체로 형성될 수 있다.

따라서, 증착된 박막은 단일 박막이지만 passivation 효과와 Emitting 또는 BSF 효과를 동시에 가지게 되며, 별도의 진성 비정질 실리콘 증착 챔버를 필요로 하지 않으므로 공정 비용이 현저히 감소하게 된다. 또한 증착되는 박막 특성의 변화에 따른 소자성능의 변화가 각각의 층을 사용하는 종래의 기술보다 작아진다는 장점이 있다.

경우에 따라서 상기 본 발명의 일 실시태양에 따른 태양전지는 에미터층(210)의 상부와 BSF층(220)층의 하부에 투명전극층(230)을 각각 추가로 형성할 수 있다.

투명전극층(230)은 에미터층(210)의 상부와 BSF층(220)층의 하부에 형성되며, ITO(Indum Tin Oxide) 또는 AZO(Aluminum-doped zine oxide) 등으로 형성할 수 있다.

에미터층과 투명전극층이 형성된 태양전지의 전면부의 소정의 위치에 전면전극(250)이 새도 마스크나 스크린 프린팅을 이용하여 일정한 간격을 유지하면서 형성되고, BSF층과 투명전극층이 형성된 태양전지의 후면부의 소정의 위치에 후면전극(260)이 형성될 수 있다.

도 5에는 본 발명의 상기 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 에미터층과 BSF층의 도핑 농도 조성을 그래프로 도시하였다.

도 5에 나타난 그래프는 하나의 에미터층(210) 혹은 BSF층(220)의 내부에서 도핑되는 불순물 농도를 나타낸 것이고 그 단일박막 구조 중 저농도로 도핑되거나 전혀 불순물이 도핑되지 않은 부분에 패시베이션 효과가 있으므로 passivating 부분으로 표시하였다.

도 5를 참조하여 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에서 반도체 기판 위에 적층되는 에미터층과 BSF층은 단일 구조로서 도핑이 선형 기울기 혹은 곡선형 기울기를 가지도록 도핑되었다. 이러한 도핑 구조를 통해 반도체 기판과 접촉하는 경계면에서 패시베이션 기능을 수행할 수 있어 별도로 패시베이션층을 형성하지 않더라도 개방전압을 향상시켜 고효율의 태양전지를 제공할 수 있게된다.

본 발명의 상기 실시예에 따른 이종접합형 태양전지의 pn접합 에너지 밴드 다이어그램은 도 6에 나타내었다.

도 6을 살펴보면 결정형 반도체 실리콘 기판과 에미터층 혹은 BSF층과의 계면 부근의 장벽(barrier) 기울기가 종래 태양전지의 상기 도 3에 비하여 현저하게 완만(smooth)해지며 캐리어의 이동 거리가 감소하여 그 이동이 수월하게 되었음을 알 수 있다.

이처럼 본 발명에서 제시한 바와 같이 비정질 실리콘 반도체층이 도핑 농도의 조성기울기를 가질 경우, 훨씬 얇은 두께로 소자를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 계면 부분에선 적절한 도핑 농도를 가져 캐리어의 이동이 우수하게 된다.

이와 관련하여 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합형 태양전지의 반도체층의 도핑 농도에 따른 전류밀도에 대한 그래프인데, 이 그래프를 살펴보면 패시베이션 효과를 가질 수 있는 반도체층은 불순물이 전혀 도핑되지 않은 진성 비정질 실리콘 박막이거나 혹은 그래프의 완만한 경사 기울기를 살펴볼 때 저농도로 도핑된(lightly doped) 비정질 실리콘 박막임을 알 수 있다. 그러나, 별도로 진성 비정질 실리콘 박막층을 이종접합 태양전지의 구조 내에 편입하게 되면 두께가 너무 크게 되어 전도도가 낮아 캐리어의 이동이 방해받을 수 있다. 반대로 두께가 너무 얇게 증착하는 것은 공정상 어려움을 수반할 뿐만 아니라 표면 패시베이션이 충분하지 못할 수 있어 본 발명의 일 실시예와 같은 구조를 도입하여 에미터층이나 BSF층 내부에서 패시베이션 기능을 수행할 수 있도록 불순물의 도핑 농도의 기울기를 조절한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조에서 에미터층이나 BSF층의 내부 불순물 도핑 농도는, 반도체 실리콘 기판 표면부에서는 도핑하지 않은 상태로 출발하여 반대면으로 갈수록 2×10¹⁶ cm^-3, 2×10¹⁷ cm^-3, 8×10¹⁷ cm^-3, 2×10¹⁸ cm^-3 의 농도 기울기로 점차 증가하는 것이 바람직하다.

그러나 상기 농도 기울기는 하나의 일 실시형태일 뿐이며 적어도 0 cm^-3 에서 1×10²⁰ cm^-3 의 도핑 농도 범위 내에서 선형적 혹은 곡선형의 기울기로 점차 증가되도록 다양하게 구현할 수 있음은 물론이다.

만일 도핑 농도 범위가 도 8과 같이 선형적 혹은 곡선형의 기울기로 기판 쪽에서 표면으로 갈수록 점차 감소되는 경우라면 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 도핑 농도 범위 내에서 감소되는 기울기를 가질 수 있다.

즉 도 8에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 에미터층과 BSF층의 도핑 농도 조성을 그래프로 도시하였는데, 도 5와 마찬가지로 도 8 역시 하나의 에미터층(210) 혹은 BSF층(220)의 내부에서 도핑되는 불순물 농도를 나타낸 것이다. 도 8의 경우 기판과의 경계면인 PN junction 쪽이 불순물 농도가 고농도로 도핑된 것이고 하나의 단일박막 구조 중 점차 표면으로 갈수록 저농도로 도핑되거나 전혀 불순물이 도핑되지 않은 부분으로서 패시베이션 효과를 가지는 경우이다.

도 8의 경우 역시 반도체 기판 위에 적층되는 에미터층과 BSF층은 단일 구조로서 도핑이 선형 기울기 혹은 곡선형 기울기를 가지도록 도핑되었다. 이러한 도핑 구조를 통해 별도로 패시베이션층을 형성하지 않더라도 도핑 농도만을 조절하여 개방전압을 향상시켜 고효율의 태양전지를 제공할 수 있게 된다.

이런 경우는 에미터층과 BSF층에 있어 반도체 불순물의 양이 기판 표면 부근 에서 국부적으로 증가되는 경우이다. 일반적으로 반도체 불순물의 양이 과도할 경우, 박막 내의 결함(defect)으로 작용하여 광투과도 뿐만 아니라 패시베이션 특성이 현저히 감소하여 디바이스의 성능을 감소시키는 심각한 문제가 있게 되는데, 매우 낮은 불순물 도핑의 경우는 전기전도도가 충분하지 않아 F.F. 측면에서는 높은 도핑 농도가 유리한 경우가 있다.

다음의 표 1에는 emitter(p type)층의 도핑 농도에 따른 이종접합 태양전지의 성능을 전산모사하여 나타내었다. 표 1을 참조하면 Defect 증가가 없다고 가정하여, 반도체 불순물의 도핑양이 증가할 경우, 개방전압(Voc)과 F.F가 증가하는 것을 알 수 있다.

하기의 표 1의 실시예에서는 상기 조건들을 모두 만족하고자 emitter층 또는 BSF층의 역할을 하는 junction 부분에 상대적으로 높은 도핑막을 매우 얇게 형성하여 shallow junction을 유도하였다.

실리콘 기판의 표면 passivation은 비정질 실리콘의 최소 두께를 요구하므로 충분한 Junction을 형성하면서, defect에 의한 passivation 특성 저하를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

또한, high doping 영역이 국부적이므로 광투과도가 우수하여 단락전류밀도(Jsc) 증가에도 긍정적인 효과를 기대 할 수 있다.

emitter층이 아니라 BSF층에 적용할 경우, 국부적으로 강한 소수 캐리어(minority carrier)의 반사(reflection)를 유도하면서도 passivation이 유지되는 최소의 두께로 형성이 가능하므로 소자의 직렬저항을 감소시킬 수 있는 장점이 있 다.

(표 1)

Wafer Doping Conc. (#/cm^-3)	5.00E+15	5.00E+15	5.00E+15	5.00E+15	5.00E+15
Wafer Resistivity (Ω.cm)	0.99850	0.99850	0.99850	0.99850	0.99850
Acceptor Conc. (#/cm^-3)	1.25E+20	5.00E+19	2.50E+19	1.25E+19	5.00E+18
Activation Energy(eV)	0.28	0.36	0.43	0.46	0.48
Voc(V)	0.645	0.638	0.631	0.621	0.615
Jsc(mA/cm²)	36.320	36.300	36.410	36.580	36.710
FF(%)	76.310	76.850	76.640	72.760	63.560
Efficiency(%)	17.860	17.810	17.590	16.530	14.340

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조 및 제조 공정은 일반적인 이종접합 소자 뿐만 아니라 도 9에 도시한 바와 같은 후면전극 접촉형 개념의 태양전지 소자에도 응용할 수 있다. 즉, 에미터층 또는 BSF층을 형성함에 있어 불순물 도핑 농도의 변화를 주어 상기에서 언급한 바와 같은 효과를 기대할 수 있다.

도 9를 참조하면 p형 또는 n형 타입의 제1 도전형의 반도체 실리콘 기판의 전면부는 전극으로 방해되지 않고 광을 유입할 수 있도록 전극부를 형성하지 않고 패시베이션층(240)과 반사방지층(400)을 형성하게 된다.

상기 제1 도전형의 반도체 실리콘 기판의 후면의 소정 위치에 에미터층으로서 상기 제1 도전형과 반대되는 극성의 에미터층(310)이 구비되고, 에미터층과 이격되어 기판 후면에 BSF층으로서 제1 도전형과 동일한 극성의 제1 도전형의 반도체층(320)이 구비된다.

이들 반도체층(310, 320)은 반도체 기판(300)과의 접촉 경계면을 기준으로 점차 반대면으로 갈수록 각 해당되는 불순물의 도핑 농도가 점차 고농도로 진행되거나 혹은 점차 저농도로 진행되는 것이다. 구체적인 농도 기울기의 일 실시예는 상술한 바와 같다.

따라서, 각 에미터층(310)과 BSF층(320)은 얇은 두께를 가지는 하나의 단일 박막으로서 반도체 기판(300)과의 경계면 또는 표면부에서 패시베이션 효과를 기대할 수 있으며 캐리어의 이동이 우수하게 된다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 이종접합 태양전지를 나타낸 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 이종접합 태양전지의 층간 도핑 농도 조성을 나타낸 그래프.

도 3은 종래 기술에 따른 이종접합 태양전지의 pn접합 에너지 밴드 다이어그램.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지를 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 층간 도핑 농도 조성을 나타낸 그래프.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 pn접합 에너지 밴드 다이어그램.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 반도체층의 도핑 농도에 따른 전류밀도에 대한 그래프.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종접합 태양전지의 층간 도핑 농도 조성을 나타낸 그래프.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접촉형 이종접합 태양전지를 나타낸 단면도.

{도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명}

100, 200, 300 : 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판

110, 210, 310 : 에미터층 120, 220, 320 : 후면 전계층

130, 230 : 투명전극층 140, 340 : 패시베이션층

150, 250 : 전면전극 160, 260 : 후면전극

400 : 반사방지층 410 : 제1전극

420 : 제2전극

Claims

제1 도전형의 결정질 실리콘 기판;

상기 결정질 실리콘 기판 위에 단일층으로 형성되고 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 비정질 실리콘 에미터층;

상기 비정질 실리콘 에미터층 위에 형성된 전면전극; 및

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 형성된 후면전극을 포함하고,

상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면은 진성 반도체이고 상기 전면전극이 위치하는 전면부는 제2 도전형의 외인성 반도체인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 1항에 있어서,

상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 전면부의 표면에 이르기까지 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 2항에 있어서,

상기 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서 전면부의 표면으로 갈수록 점점 증가하는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 2항에 있어서,

상기 에미터층의 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서의 제2 도전형 불순물의 도핑 농도는 영(zero)인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 2항에 있어서,

상기 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 전면부의 표면으로 갈수록 점점 감소하는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 1항에 있어서,

상기 에미터층의 불순물 농도는 pn 접합 계면에서 최고 농도값을 가지는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 1항에 있어서,

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 단일층으로 형성되고 상기 제1 도전형과 같은 도전형의 비정질 실리콘 후면전계(BSF, Back Surface Field)층이 더 포함되고,

상기 후면전계층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면은 진 성 반도체이고 상기 후면 전극과의 경계면은 제1 도전형의 외인성 반도체인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 7항에 있어서,

상기 후면전계층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 상기 후면 전극과의 경계면에 이르기까지 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 8항에 있어서,

상기 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 상기 후면 전극과의 경계면으로 갈수록 점점 증가하는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 8항에 있어서,

상기 후면전계층의 상기 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서의 제1 도전형 불순물의 도핑 농도는 영(zero)인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 8항에 있어서,

상기 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는, 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면으로부터 상기 후면 전극과의 경계면으로 갈수록 점점 감소 하는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제1 도전형의 결정질 실리콘 기판;

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면 일부에 단일층으로 형성되고 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 비정질 실리콘 에미터층;

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 상기 에미터층과 이격되어 단일층으로 형성되고, 상기 결정질 실리콘 기판의 제1 도전형 반도체 불순물 농도보다 고농도이고 제1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 비정질 실리콘 제1 도전형 반도체층;

상기 에미터층과 전기적으로 접속하는 제1 전극; 및

상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속하는 제2 전극을 포함하고,

상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면은 진성 반도체이고 상기 전면전극이 위치하는 전면부는 제2 도전형의 외인성 반도체인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 12항에 있어서,

상기 에미터층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 반대면에 이르기까지 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 13항에 있어서,

상기 에미터층의 상기 제2 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 12항에 있어서,

상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판과의 경계면에서부터 반대면에 이르기까지 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 15항에 있어서,

상기 제1 도전형 반도체층의 상기 제1 도전형 불순물의 도핑 농도 기울기는 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 1항 또는 제 12항에 있어서,

상기 제1 도전형은 p형이고, 제2 도전형은 n형이거나, 혹은 상기 제1 도전형은 n형이고, 제2 도전형은 p형인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 1항 또는 제 12항에 있어서,

상기 에미터층의 두께는 1nm 이상 50nm 이하인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 2항, 제 8항, 제13항, 및 제 15항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 불순물의 도핑 농도 기울기는 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내인 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제 2항, 제 8항, 제13항, 및 제 15항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 불순물의 도핑 농도 기울기는 두께에 대하여 선형 또는 곡선형의 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지.
제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 상에 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터층을 형성하고, 상기 에미터층의 전면과 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 각각 전면전극과 후면전극을 형성하는 단계를 포함하는 이종접합 태양전지의 제조방법에 있어서,

상기 에미터층을 형성하는 단계는,

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 위에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지의 제조방법.
제 21항에 있어서,

상기 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도는 0 cm^-3 로 시작하여 1×10²⁰ cm^-3 이하의 범위 내에서 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지의 제조방법.
제 21항에 있어서,

상기 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도는 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내에서 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지의 제조방법.
제 21항에 있어서,

상기 후면전극을 형성하기 이전에 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 상기 제1 도전형과 같은 도전형의 불순물로 도핑된 후면전계(BSF, Back Surface Field)층을 형성하는 단계를 추가로 더 포함하고,

상기 후면전계층을 형성하는 단계는 상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제1 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내에서 점차 증가시키거나 점차 감소시키는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지의 제조방법.
제1 도전형의 결정질 실리콘 기판의 후면에 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터층과 상기 제1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전 형 반도체층을 각각 형성하고, 상기 에미터층과 전기적으로 접속하는 제1 전극 및 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속하는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 이종접합 태양전지의 제조방법에 있어서,

상기 에미터층을 형성하는 단계는,

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제2 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키고,

상기 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계는,

상기 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판 후면에 비정질 실리콘으로 이루어진 박막을 증착하되, 상기 박막의 증착시 제1 도전형 불순물 가스의 주입 농도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지의 제조방법.
제 25항에 있어서,

상기 제2 도전형 불순물 가스와 제1 도전형 불순물 가스의 주입 농도는 0 cm^-3 내지 1×10²⁰ cm^-3 의 범위 내에서 점차 증가되거나 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 이종접합 태양전지의 제조방법.