KR101139458B1 - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 결정질 실리콘 태양전지와 그 제조방법에 있어서 패시베이션층의 패터닝 공정과 후면전계층의 형성 공정을 동시에 진행하여 공정 단계를 줄이고 고온 공정을 배제하여 고효율 태양전지 셀의 양산성을 확보하는 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 태양전지의 제조방법은 결정질 실리콘 반도체 기판의 전면에 에미터층을 형성하는 단계와, 에미터층 상에 반사방지층을 형성하고, 상기 반도체 기판의 후면에 후면 패시베이션층을 형성하는 단계와, 상기 후면 패시베이션층 상에 상기 반도체 기판의 도전형과 동일한 도전형을 가지는 고농도 도핑 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반사방지층 상에 전면전극을 형성하고, 고농도 도핑 반도체층 상에 후면전극을 형성하는 단계, 및 상기 후면 전극 상에 레이저빔을 조사하여 반도체 기판과 연결되는 패터닝된 후면전계(Back Surface Field, BSF) 영역을 형성하는 단계를 포함한다.

태양전지, 반도체, 패시베이션층, 에미터층, 후면전계, 후면전극

Description

태양전지 및 그 제조방법{Sollar Cell And Fabrication Method Thereof}

본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 고효율의 결정질 실리콘 태양전지의 제조공정을 단순화하고 절감하여 저렴한 생산단가로 제공할 수 있는 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.

최근 치솟는 유가 상승과 지구환경문제와 화석에너지의 고갈, 원자력발전의 폐기물처리 및 신규발전소 건설에 따른 위치선정 등의 문제로 인하여 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해 에너지원인 태양전지에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.

태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 무공해, 자원의 무한정, 반 영구적 수명 등의 장점을 가지고 있으며 환경 문제를 떠나서도 인류가 에너지 문제를 궁극적으로 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.

태양전지는 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지 및 유기고분자 태양전지 등으로 구분되는데, 결정질 실리콘 태양전지가 전세계 태양전지의 총 생산량의 대부분을 차지하고 있으며, 효율이 다른 전지에 비해서 높고, 계속 제조단가를 낮추는 기술이 개발되고 있기 때문에 가장 대중적인 태양전지라고 할 수 있다.

상용화되어가는 추세에 있는 결정질 실리콘 태양전지의 효율성을 제고하기 위하여 단락전류Isc, 개방전압 Voc, FF(fill factor)를 높이는 방향의 연구가 진행되고 있는데 본 발명 역시 이러한 분야에 관심을 두고 안출된 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 결정질 실리콘 태양전지의 광전 변환 효율성을 개선하기 위한 태양전지의 구조와 공정에 관한 기술로서, 포토리소그래피법 또는 에칭법을 이용한 후 고온 공정에서 소성하여 후면전계층을 형성하는 기존의 태양전지 제조공정을 개선하여 공정단계를 단순화하여 태양전지의 양산성을 확보하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 레이저 패터닝을 이용한 후면전계층을 형성함으로써 단락전류Isc, 개방전압 Voc, FF(fill factor)값이 상승된 고효율의 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

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.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 제 1 도전형 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 도전형과 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 반사방지층을 형성하고, 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 후면 패시베이션층을 형성하는 단계, 상기 후면 패시베이션층 상에 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계, 상기 반사방지층 상에 전면전극을 형성하고, 제 1 도전형 도펀트층 상에 후면전극을 형성하는 단계, 및 상기 후면 전극 상에 레이저빔을 조사하여 상기 제 1 도전형 도펀트층의 일부가 후면 패시베이션층을 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 적어도 하나 이상의 패터닝된 후면전계(Back Surface Field, BSF) 영역을 형성하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 제 1 도전형 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 도전형과 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 반사방지층을 형성하고, 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 후면 패시베이션층을 형성하는 단계, 상기 후면 패시베이션층 상에 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계, 상기 제 1 도전형 도펀트층 상에 레이저빔을 조사하여 상기 제 1 도전형 도펀트층의 일부가 후면 패시베이션층을 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 적어도 하나 이상의 패터닝된 후면전계(Back Surface Field, BSF) 영역을 형성하는 단계, 상기 반사방지층 상에 전면전극을 형성하고, 제 1 도전형 도펀트층 상에 후면전극을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제조방법에서 상기 제 1 도전형 반도체 기판은 p형 결정질 실리콘 반도체 기판이고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 반도체 기판에 도핑된 p형 반도체 도펀트의 농도보다 더 고농도의 p형 반도체 도펀트로 이루어진 p+형 도펀트층일 수 있다. 물론 그 역도 가능하다. 즉, 본 발명의 제조방법에서 상기 제 1 도전형 반도체 기판은 n형 결정질 실리콘 반도체 기판이고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 p형 반도체층이고, 상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 반도체 기판에 도핑된 n형 반도체 도펀트의 농도보다 더 고농도의 n형 반도체 도펀트로 이루어진 n+형 도펀트층일 수 있다.

특히 상기 p+형 도펀트층은 보론(B)층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법에서 반도체 기판을 준비할 때 기판을 텍스처링 하는 공정을 추가할 수 있는데, 텍스쳐링은 습식화학에칭법, 건식화학에칭법, 전기화학에칭법, 기계적에칭법 중 어느 하나의 방법일 수 있으며 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 제조방법에서 상기 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계는, 스핀 온 도핑법(spin on doping), 직접 인쇄법(direct printing), 스크린 인쇄법(screen printing), 스프레이 도핑법(spray doping), 페이스트 도핑법 중 어느 하나의 방법에 의해 p형 반도체 도펀트가 포함된 층을 형성한다.

또한 상기 전면전극과 후면전극을 형성하는 단계는, 상기 반사방지층에 은 페이스트를 도포하고, 상기 제 1 도전형 도펀트층 상에 알루미늄 또는 은 알루미늄 페이스트를 도포한 후 750℃ 내지 850℃에서 동시(同時)에 또는 이시(異時)에 열처리하여 형성한다. 즉, 전면전극은 은 페이스트를 반도체 기판의 수광면에 도포하고, 후면전극은 알루미늄 또는 은 알루미늄 페이스트를 반도체 기판의 후면에 도포하여 비교적 낮은 온도에서 열처리 소성과정을 거친다. 이러한 열 처리 공정으로 전면 전극이 반사방지막층을 통과하고, 후면전극은 패시베이션층의 개구(open)된 영역에 있는 보론층(Boron layer)과 같은 제 1 도전형 도펀트층과 접촉하여 전기적으로 도통할 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 조사되는 레이저빔의 특성은 특별히 제한되지 않으며, 레이저 조사량과 에너지양, 및 조사 시간 등에 제한되지 않는다. 또한 레이저빔의 펄스 폭은 10 펨토초(10^-15 sec, femto second) 내지 50 나노초(10^-9 sec, nano second)일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 제 1 도전형 반도체 기판에 n형 반도체 도펀트를 도핑하는 단계와, 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 형성된 n형 반도체층을 제거하는 단계로 이루어진다.

이러한 과정을 통해 태양전지의 p-n 접합 구조를 이루게 되는데 본 발명의 태양전지 제조방법에서 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 다른 실시형태에 따른 과정으로서, 상기 반도체 기판 전면에 실리콘 산화막을 패터닝하는 단계와, 및 상기 반도체 기판의 도전형과 반대되는 도전형의 반도체 도펀트의 열확산으로, 상기 실리콘 산화막이 패터닝되지 않은 제1 영역 및 패터닝된 실리콘 산화막을 부분적으로 통과하여 상기 제1 영역보다 낮은 반도체 도펀트의 도핑 농도를 가지는 제2 영역을 형성하는 단계를 포함하는 선택적 에미터층으로 형성할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서 상기 후면 패시베이션을 형성하는 과정은, 화학기상증착법(CVD), 플라즈마 화학기상증착법(PECVD), 프린팅법, 스프레이법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있는데, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 공지의 적층방법이 적용될 수 있다.

또한 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계는, 상기 후면 패시베이션층 상 에 소정의 간격으로 이격되도록 패터닝된 p형 반도체 도펀트층으로 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 제 1 도전형 도펀트층은 후면 패시베이션층 상에 연결된 하나의 단일층으로 형성될 수도 있으나, 후면 패시베이션층 상에 소정의 간격을 가지고 부분적으로 형성된 복수 개의 영역으로 형성될 수도 있다.

그러나 이러한 제 1 도전형 도펀트층의 형태가 어떠하던지 이들 제 1 도전형 도펀트층과 패시베이션층의 계면에는, 후면 패시베이션층을 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 적어도 하나 이상의 패터닝된 후면전계층을 적어도 하나 이상 포함하고 있어야 한다.

한편, 상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조는, 제 1 도전형 반도체 기판, 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 전면에 형성되고 상기 제 1 도전형과 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형 반도체층, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지층, 상기 반사방지층을 부분적으로 관통하여 상기 제 2 도전형 반도체층과 연결되는 전면전극, 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 형성되는 후면 패시베이션층, 상기 후면 패시베이션층 상에 형성되고 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제 1 도전형 도펀트층, 상기 후면 패시베이션층을 부분적으로 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 후면전극, 및 상기 후면전극과 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 접촉면에 형성되는 후면 전계(Back Surface Field, BSF)층을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어서, 상기 후면전극과 상기 제 1 도전형 반도체 기판이 연결되는 부분은, 상기 제 1 도전형 반도체 도펀트와 후면전 극을 구성하는 물질로 이루어진 혼합층을 포함할 수 있다.

제 1 도전형 도펀트층 중에서 상기 혼합층이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에는 제 1 도전형 도펀트만을 포함하는 단일층이 형성될 수 있다.

상기 혼합층은 보론(B)과 알루미늄(Al)을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않으며 제 1 도전형 도펀트층의 반도체 도펀트와 후면전극을 구성하는 물질이 혼합된 물질층이면 족할 것이다.

또한 상기 제 1 도전형 도펀트층은 보론(B)을 포함할 수 있으나 이에 반드시 제한되지 않으며 제 1 도전형 도펀트층의 도펀트로 이루어진 층이면 족하다.

상기와 같은 구성의 태양전지에서 후면전극은 제 1 도전형 도펀트층 상에 전면적으로 적층될 수도 있으나, 상기 혼합층이 위치하는 제 1 도전형 도펀트층의 상부면에 부분적으로 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 후면전계층이 형성된 부분의 후면 구조를 확대할 경우, 반도체 기판 후면으로부터 후면전계층, 제 1 도전형 반도체 도펀트과 후면전극을 구성하는 물질로 구성된 혼합층, 후면전극 순으로 구성될 수 있다. 또는 레이저 조사 조건에 따라서 후면전극을 구성하는 물질이 상기 후면전계층까지 일부 포함될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 후면전계층이 형성된 부분의 후면 구조를 확대할 경우, 반도체 기판 후면으로부터 후면전계층, 제 1 도전형 도펀트층, 후면전극 순으로 구성될 수도 있다.

상기 후면 구조에서 반도체 실리콘 기판의 후면부와 접촉되는 후면전계층에 는 부분적으로 실리콘(Si) 물질이 포함될 수 있다.

후면전계층이 형성된 부분이 아닌 기판의 후면 구조는 후면 패시베이션층, 제 1 도전형 도펀트 단일층, 후면전극이 배치될 수 있다. 또는 후면전극이 후면전계층이 존재하는 위치에 패터닝하여 형성되는 경우에는 후면 패시베이션층과 제 1 도전형 도펀트층만으로 구성될 수 있다.

만일 제 1 도전형 도펀트층의 반도체 도펀트를 보론(B)으로 사용하고, 후면전극은 알루미늄을 사용하는 경우라면, 반도체 기판으로부터 B-BSF 영역, B+Al 혼합층, Al 전극층의 순으로 배치되거나, 또는 일부 알루미늄(Al)이 포함된 B-BSF 영역, B+Al 혼합층, Al 전극층의 순으로 배치된 구조를 가지게 된다. 이때 기판과 접촉하는 상기 B-BSF 영역은 부분적으로 실리콘 물질이 포함될 수도 있다. 상기의 B+Al 혼합층은 제 1 도전형 도펀트층과 그 위에 적층된 후면전극 위로 부분적으로 레이저를 조사함으로써 제 1 도전형 도펀트 물질(B)과 후면전극을 구성하는 물질(Al)이 순간적으로 용융 및 혼합하기 때문에 형성된다. 상기 혼합층에서 후면전극을 구성하는 물질(Al)과 제 1 도전형 도펀트(B)의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않는데, 균일한 비율로 혼합되거나 혹은 태양전지의 후면부에서 기판쪽으로 갈수록 후면전극을 구성하는 물질(Al)의 희석비율이 점점 낮아지는 농도구배를 가질수도 있다.

레이저 조사 공정을 달리한 본 발명의 다른 실시예에 의한다면, 태양전지의 후면 구조는 반도체 기판으로부터 B-BSF 영역, B 층, Al 전극층의 순으로 배치된 구조를 가지게 되며, 경우에 따라서 기판과 접촉하는 상기 B-BSF 영역은 부분적으 로 실리콘 물질이 포함될 수도 있다.

B-BSF 영역이 없는 태양전지 기판의 후면 구조는 기판 후면으로부터 후면 패시베이션층, B 단일층, Al 전극층으로 형성되거나, 혹은 Al 전극이 패터닝되어 형성되는 경우에는 후면 패시베이션층, B 단일층으로 형성될 수 있다.

본 발명의 태양전지에서, 상기 제 1 도전형 반도체 기판은 p형 결정질 실리콘 반도체 기판이고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 반도체 기판에 도핑된 p형 반도체 도펀트의 농도보다 더 고농도의 p형 반도체 도펀트를 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 도전형의 종류는 그 역도 가능하다.

상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 제 1 도전형 반도체 기판에 도핑된 도펀트의 농도보다 더 고농도의 보론(B)을 포함하는 층일 수 있다.

상기 후면전계층 중 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 부분의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 반구형, 원추형, 다각뿔형, 피라미드형 중에서 선택된 어느 하나의 형상일 수 있다. 상기 반구형, 원추형, 다각뿔형, 피라미드형 중에서 선택된 어느 하나의 형상은 반도체 기판의 후면부를 침투 혹은 삽입하여 이루어진 형상을 말한다. 이러한 형상은 규칙적으로 나타날 수도 있으나 불규칙한 다양한 형태의 부정형으로 나타날 수 있으며, 레이저 조사의 방식에 따라 반도체 기판과 연결되는 최상부의 꼭지점이 복수 개로 나타날 수도 있다.

본 발명의 태양전지의 일 실시예에 따라서, 상기 후면전극 중, 상기 적어도 하나 이상의 후면전계층이 형성된 부분의 제 1 도전형 도펀트층 상에 위치한 후면 전극의 일부분은 함몰되어 있을 수 있다.

본 발명의 태양전지에 있어서 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 전면 또는 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 전면 및 후면은 텍스쳐링 구조일 수 있다.

또한 상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 적어도 하나 이상의 후면전계층을 포함하도록 패터닝되고 상호 소정의 간격으로 이격된 복수 개의 제 1 도전형 도펀트 영역으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 제 1 도전형 도펀트층은 후면 패시베이션층 상에 전면적으로 한개 층으로 형성될 수도 있으나, 후면 패시베이션층 상에 소정의 간격을 가지고 이격되도록 부분적으로 형성된 복수 개의 영역으로 형성될 수도 있다. 상기 복수 개의 제 1 도전형 도펀트 영역 위에 후면전극이 부분적으로 패터닝되어 형성될 수 있다.

그러나 이러한 제 1 도전형 도펀트층의 형태가 어떠하던지, 후면 패시베이션층을 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 적어도 하나 이상의 패터닝된 후면전계층을 적어도 하나 이상 포함하고 있어야 한다.

본 발명에서의 상기 후면 패시베이션층은 실리콘 산화물(SiO₂), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화질화물(SiOxNy), 알루미늄 산화물(AlOx) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 제한되지 않으며 실리콘 웨이퍼 기판의 변성을 방지할 수 있는 공지된 유전체 물질이면 족할 것이다. 상기 후면 패시베이션층은 2개 층 이상의 층일 수 있다.

또한 본 발명에서의 상기 반사방지막층은 보통 실리콘 질화물(SiNx)로 구성 된 단일층일 수 있으나 이에 한정하지 않고 SiNx/SiON, SiNx/SiO₂, SiO₂/SiNx, SiON/SiNx 등의 물질을 사용할 수 있으며, 이들 물질층이 포함된 다층으로 구현할 수도 있다. 이러한 반사방지막은 수광면으로 입사하는 빛을 반사를 억제하여 효율적인 광포획을 유도할 수 있으며, 아울러 실리콘 반도체 기판의 패시베이션으로도 기능하게 된다.

본 발명의 태양전지 및 그 제조방법에 따르면, 기존의 결정질 실리콘 태양전지에 비하여 단락전류, 개방전압, FF값이 개선되어 우수한 광전변환율을 가지는 태양전지를 공정개선을 통해 경제적인 생산 비용과 생산시간으로 제공할 수 있다.

본 발명의 태양전지 및 제조방법에 의하면 기존의 공정에 비하여 고온 공정을 배제하고 공정 단계를 단축하여 후면전계층을 형성하고, 실리콘 웨이퍼 기판의 퀄리티가 저하되는 문제점을 개선할 수 있어서, 고효율 결정질 실리콘 태양전지의 양산성을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 단면도들이다.

도 1을 참조하면, p형 반도체 도펀트로 도핑된 p형 결정질 실리콘 반도체 기 판(100) 위에 n형 에미터층(102)이 형성되고 그 위에 반사방지막층(104)이 적층되어 있다.

전면전극(106)은 일단이 반사방지막층(104)을 통과하여 n형 에미터층(102)과 연결되고, 타단이 외부로 노출되어 수광된 빛이 전자와 정공쌍으로 분리될 때 전자를 수집하게 된다.

p형 반도체 기판의 후면에는 후면 패시베이션층(108)이 형성되어 있고, 그 위에 기판의 도핑 농도보다 더 고농도인 p형 반도체 도펀트를 포함하는 p형 반도체 도펀트층(110)이 형성되어 있다.

이들 p형 반도체 도펀트층은 후면 패시베이션층(108)을 통과하여 반도체 기판과 접촉 또는 연결되는 부분(114)을 적어도 하나 이상 포함하게 되는데, 이들은 전자-정공쌍의 재결합을 방해하는 후면전계효과를 가지는 후면전계층으로 기능하게 된다.

상기 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 반도체 기판의 전면 또는 후면은 텍스처링되어 요철 구조를 가질 수 있다.

도 1에는 후면전계층의 다양한 형태를 도시하지 않았으나, 레이저로 인해 p형 반도체 도펀트층의 일부가 침투되는 것이므로 반도체 기판 내에 구형, 반구형, 원추형, 다각뿔형, 피라미드형 등의 형태로 형성될 수 있다.

상기 p형 반도체 도펀트층 위에는 후면전극(112)층이 형성된다. 상기 후면전극(112)은 p형 반도체 도펀트층(110) 위에 전면적으로 형성된 것을 개시하였으나, p형 반도체 도펀트층 중 후면전계층이 존재하는 부분 위에 후면전극이 소정의 간격 을 가지고 분리되어 부분적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 태양전지 구조에 구체적으로 도시하지 않았으나, p형 반도체 기판(100)의 후면을 기준으로 외부면으로 갈수록 반도체 기판과 접촉된 후면전계층(114)과, p형 반도체 도펀트의 농도가 밀집된 영역, 및 후면전극 물질과 p형 반도체 도펀트의 혼합층 및 후면전극의 순으로 형성된다. 경우에 따라서, p형 반도체 기판의 후면과 후면전계층의 계면에는 p형 반도체 도펀트과 실리콘 입자의 혼합층(mixture)이 더 포함될 수도 있다.

후면전계층(114)이 위치하지 않은 나머지 p형 반도체 도펀트층 영역과 후면 패시베이션층(108)의 계면에는 p형 반도체 도펀트의 농도가 높은 층이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라서는 p형 반도체 도펀트층을 구성하는 물질은 보론(B)일 수 있으므로 후면전계층은 B-BSF 영역이 되고 상기 혼합층은 B+Al 혼합층일 수 있다.

도 2 역시 상기 도 1의 구조와 크게 다르지 않은 태양전지의 구조이다.

따라서, 나머지 부분에 대한 설명은 생략하기로 하고, 후면 구조에 한정하여 설명하기로 한다.

도 2에 따른 태양전지의 구조는 후면 패시베이션층(208)이 형성되고 그 위에 소정의 간격으로 이격된 p형 반도체 도펀트층(210)이 패터닝되어 형성된 구조이다. 도 1의 태양전지와 달리 도 2의 태양전지는 후면 패시베이션층(208)의 후면에 전반적으로 p형 반도체 도펀트층이 형성된 것이 아니라 부분적으로 소정의 간격을 두고 p형 반도체 도펀트층이 형성된 구조이다.

이들 p형 반도체 도펀트층(210)은 p형 반도체 기판(200)과 접촉하는 후면전계층(214)을 적어도 하나 이상 포함하고 있다.

이러한 구조는 부분적으로 패터닝하여 형성된 p형 반도체 도펀트층(210)에 레이저빔을 조사하여 상기 p형 반도체 도펀트층(210)의 일부가 반도체 기판(200)으로 침투 혹은 유입되도록 하여 후면전계층(214)을 적어도 하나 이상 형성함으로써 만들어진다.

후면전극(212) 역시 상기 후면전계층(214)을 포함하는 패터닝된 p형 반도체 도펀트층(210) 위에 형성되어 p형 반도체 기판에서 분리된 전하를 수집하게 된다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법에 의해 형성된 태양전지의 단면도를 나타낸다.

도 3의 태양전지 구조는 p형 반도체 기판(300)의 전면부에 구비된 구조는 상기 도 1 및 도 2와 같다.

도 3을 참조하여 p형 반도체 기판(300)의 후면구조를 살펴보면, p형 반도체 기판의 후면에 반도체 기판 후면을 오픈하는 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 패시베이션층(308)이 구비된다.

상기 개구부를 통해 반도체 기판(300)의 후면부와 접촉하는 고농도의 p형 반도체 도펀트로 이루어진 후면전계층(314)을 적어도 하나 이상 가지는 p형 반도체 도펀트층(310)이 형성된다.

상기 p형 반도체 도펀트층(310)은 후면전계층이 형성된 위치에 함몰된 부분 을 포함한다.

상기 p형 반도체 도펀트층(310) 위에는 후면전극(312)이 형성되는데, 후면전계층이 형성된 위치에 p형 반도체 도펀트층(310)과 마찬가지로 함몰된 부분을 가진다.

이는 p형 반도체 도펀트층(310) 위에 후면전극(312)을 형성하고 난 뒤 레이저를 조사하여 후면전계층(314)을 형성하는 과정에서 레이저 조사로 용융된 부분으로 인해 일부 함몰된 부분이 형성되는 것이다.

도 4에서는 상기 도 3과 같은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 태양전지의 단면도를 좀더 구체적으로 도시한 단면도이다.

p형 반도체 도펀트층(410) 위에 후면전극(412)을 형성하고 난 뒤 레이저를 조사하는 경우에 레이저가 조사된 부분의 구조는, 구체적으로 반도체 기판(400)의 후면부에서 외부에 이르기까지 후면전계층(414), p형 반도체 도펀트와 후면전극을 구성하는 물질의 혼합층(416), 후면전극(412)의 순으로 형성된다. 경우에 따라서 반도체 기판(400)과 후면전계층(414)의 계면에는 p형 반도체 도펀트와 실리콘이 용융된 혼합층(mixture)을 더 포함할 수도 있다.

한편, 레이저가 조사되지 않은 부분의 태양전지 후면 구조는, 구체적으로 반도체 기판(400)의 후면부에서 외부에 이르기까지 후면 패시베이션층(408), p형 반도체 도펀트만으로 이루어진 p형 반도체 도펀트 단일층(410), 및 후면전극(412)의 순으로 이루어진다.

도 4에서는 후면전극(412)이 전반적으로 태양전지 후면에 형성된 것을 도시 하였으나, 일 실시예에 따라서 후면전극(412)는 도 5와 같이 부분적으로 패터닝하여 형성할 수 있다.

도 5를 참조하면 p형 반도체 기판(500)의 전면부의 구성은 다른 실시예의 태양전지와 다르지 않으며 반도체 기판의 후면에 개구부를 가지는 패시베이션층(508)이 형성된 것 역시 같다.

그러나 p형 반도체 도펀트층을 후면 패시베이션층(508) 위에 형성할 때 소정의 간격을 두고 부분적으로 패터닝하여 적층한 것이 차별된다.

또한 후면전극(512) 역시 패터닝된 p형 반도체 도펀트층 위에 패터닝하여 적층한다.

이렇게 패터닝하여 적층된 후면전극에 레이저를 조사함으로써 후면 패시베이션층(508)을 통과하여 반도체 기판(500)의 후면과 접촉하는 후면전계층(514)이 형성된다. 레이저 조사 후의 p형 반도체 도펀트층(516)은 단순히 p형 반도체 도펀트로만 이루어진 것이 아니라, p형 반도체 도펀트와 후면전극을 이루는 물질이 용융된 혼합층일 수 있다.

레이저 조사 후에 후면전극(512)의 표면은 평면 또는 함몰되어 오목한 형태일 수 있다.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법에 따라 태양전지의 단면을 순차로 도시한 것이다.

이와 관련한 태양전지 제조방법의 흐름도는 도 16에 도시하였다.

종래의 제조방법은 결정질 실리콘 기판의 후면에 부분적이고 지역적으 로(locally) 분산된 후면전계층을 형성함에 있어, 후면부를 패터닝하여 오픈하고 후면 전계층을 define 하고 다시 패시베이션 시킨 후 이를 부분적으로 제거하고 전극부를 형성하는 복잡한 다단계의 과정을 가진다.

또한 보론 후면전계층을 형성할 경우 보론을 확산하는 과정에서 고온의 소성과정을 거치게 되어 실리콘 웨이퍼의 품질 특성을 저하하게 되는 문제점도 발생하게 된다.

그러나 본 발명의 제조방법에 의하면 이러한 문제점을 극복하고 개선할 수 있다.

먼저 도 6에서와 같이 p형 반도체 도펀트로 도핑한 p형 반도체 기판(600)을 준비하고 전면 또는 전면과 후면을 모두 텍스처링한다.

이는 반도체 기판의 모든 면에 요철구조를 주어 입사광의 광포획을 향상시키기 위한 공정이다.

도 6은 기판의 전면이 텍스처링되어 요철구조를 가진 것을 도시한 것이다.

다음으로 도 7에서는 상기 p형 반도체 기판에 n형 반도체 도펀트을 도핑하여 기판의 표면쪽으로 pn 접합을 이루는 n형 에미터층(602)을 형성한다.

n형 에미터층(602)과 p형 반도체 기판(600)과의 계면에서 광이 입사되는 때에 전자와 정공이 분리되어 캐리어를 생성하게 된다.

도 8은 기판의 전면부에만 n형 에미터층(602)을 남겨두고 후면에 형성된 n형 에미터층을 제거한 구조이다. 태양전지의 후공정인 에지 아이솔레이션 공정을 통해 측면부의 n형 에미터층 역시 제거되기 때문에 도 8의 단면도는 간략하게 태양전지 의 전면부에만 n형 에미터층이 형성된 것을 도시하였다.

도 9는 상기 태양전지의 전면부에 반사방지막(604)을 형성하고 후면부에 패시베이션층(608)을 형성한 것을 도시하였다.

다음으로 도 10의 과정에서 상기 후면 패시베이션층(608) 위에 p형 반도체 도펀트층(610)을 형성한다. 구체적으로 상기 p형 반도체 도펀트층(610)은 보론(B)으로 구성된 보론층인 것이 바람직하다.

보론층은 스프레이 도핑법이나 스핀온 도핑법, 페이스트 도포법 등의 공지된 방법으로 형성할 수 있다.

도 11의 과정은 상기 p형 반도체 도펀트층(610)이 형성된 태양전지 기판의 후면부의 소정의 위치에 레이저를 조사하는 과정이다.

레이저 패터닝한 후 도 11에서와 같이 조사된 부분의 p형 반도체 도펀트층(610)의 표면은 함몰될 수 있다.

레이저가 조사된 부분의 p형 반도체 도펀트층(610)은 그 위에 존재하는 후면 패시베이션층(608)에 개구부를 만들고 p형 반도체 기판(600)의 후면부에까지 접촉된다. 상기 p형 반도체 기판(600)의 후면부와 접촉되는 p형 반도체 도펀트층(610)의 영역은 후면전계 효과를 가지도록 기판보다 고농도로 도핑된 p형 반도체 도펀트가 존재하는 후면전계층(614)이다.

상기 과정 후에 도 12에서와 같이 태양전지의 전면부와 후면부에 각각 전극을 형성한다.

상기 태양전지의 전면부에 형성된 반사방지막(604) 위에 전면전극 형성용 페 이스트를 도포하고 열처리 소성하면 상기 반사방지막(604)을 관통하여 그 하부의 n형 에미터층(602)에 이르는 전면전극(606)이 형성된다.

한편, 레이저 조사 후의 p형 반도체 도펀트층(610) 위에 후면전극(612)을 형성한다. 후면전극의 형성 공정은 종래의 공지된 후면전극 형성방법을 사용할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.

후면 전극(612)은 전면적으로 p형 반도체 도펀트층(610) 위에 표면이 평평하게 형성될 수도 있으나, 후면전계층(614)이 형성된 위치의 p형 반도체 도펀트층(610) 위에 부분적으로 패터닝하여 형성할 수도 있다.

한편, 도 6 내지 도 10 및 도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법을 태양전지의 단면으로서 도시한 것이다. 이와 관련한 태양전지 제조방법의 흐름도는 도 17에 나타내었다.

도 6 내지 도 10에서 설명한 태양전지의 제조방법은 동일한 과정이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 10의 과정에서 반도체 기판(600)의 후면에 p형 반도체 도펀트층(610)을 형성하고 난 뒤 도 13에서는 상기 p형 반도체 도펀트층(610) 위에 전면적으로 후면전극(612)을 적층한다.

그러나 이는 하나의 일례일 뿐이고 반드시 이에 제한되지 않고 부분적으로 후면전극을 소정의 간격만큼 이격하여 형성할 수도 있다.

도 14에서는 후면전극(612) 상의 소정의 위치에 레이저를 조사하는 과정을 도시하였다.

레이저가 조사된 부분은 후면전극(612)의 표면이 함몰되어 오목해지고, 아울러 후면전극과 접하는 p형 반도체 도펀트층(610)의 일면 역시 함몰되고, 타면은 후면 패시베치션층(608)을 관통하여 개구부를 형성하고 p형 반도체 기판(600)의 후면부에 접촉된다.

상기 p형 반도체 기판(600)의 후면과 p형 반도체 도펀트층(610)이 접촉하는 부분은, p형 반도체 기판에 도핑된 p형 도펀트 농도보다 더 고농도로 도핑되어 분리된 전자-정공쌍의 재결합이 방지되는 후면전계 효과를 가지는 후면전계층(614)이 된다.

상기 단계를 거쳐 완성된 태양전지의 구조는 도 15와 같다.

도 15에 도시된 구조는 도 3에서 설명한 구조와 같으므로 구체적인 설명은 생략한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 정리하면 도 16 및 도 17과 같다.

도 16의 과정을 살펴보면, 먼저 p형 결정질 실리콘 기판을 준비한다(S100). 이 과정에서 반도체 기판의 전면 또는 후면을 텍스처링하여 요철 구조를 가지도록 하는 과정이 수행될 수 있다. p형 실리콘 반도체 기판 표면에 입사광의 반사율을 최소화하기 위한 텍스쳐링(texturing) 구조를 형성시킨다.

반도체 기판의 전면은 입사광의 반사도를 줄이기 위하여 텍스쳐링되는 것인데, 텍스쳐링은 습식화학식각공정, 반응이온성식각(RIE) 공정을 비롯한 건식화학식각공정 또는 레이저 조사 공정 등에 의할 수 있다.

또한 상기 반도체 기판의 후면은 내부 반사도(internal reflection)을 줄이기 위하여 평탄화 될 수 있고, 본 일실시예와 같이, 텍스쳐링 될 수도 있다. 상기 반도체 기판의 후면의 평탄화는 습식화학식각공정, 반응이온성식각(RIE) 공정을 비롯한 건식화학식각공정에 의할 수 있다.

다음으로 p형 반도체 기판에 n형 반도체 도펀트을 도핑하여 n형 에미터층을 형성하게 된다(S110). 상기 에미터층은 열확산법 또는 포스포러스 옥시클로라이드(Phosphorous Oxychloride, POCl₃) 확산법에 의해 형성될 수 있다. 반도체 기판의 전면에 POCl₃ 등의 n형 반도체 도펀트을 열 확산시켜 n+ 에미터층을 형성시킴으로써 p-n 접합을 이루도록 한다.

만일 n형 도펀트 반도체 기판이라면, p형 에미터층이 형성될 수 있으며 p-n 접합을 형성한다.

이때 형성되는 에미터층은 반도체 기판의 전면 뿐만 아니라 후면에도 형성되므로 후면의 에미터층은 제거하는 공정을 거친다(S120).

상기 에미터층이 제거된 반도체 기판의 후면에는 적어도 하나 이상의 패시베이션층이 형성된다(S130).

상기 후면 패시베이션층은, 급속 열처리(RTP : Rapid Thermal Process)를 위한 노(furnace) 내부에서 수행되는 급속 열 산화(RTO : Rapid Thermal Oxidation)방식으로 형성되는 실리콘 산화물(SiO₂) 등의 열적 산화물일 수 있다. 상기 방식 외에 SiO₂을 타겟(target) 물질로 하는 스퍼터링법(sputtering)에 의해 패시베이션층 이 형성될 수도 있다. 또한 기상화학증착(PECVD) 법에 의해 형성된 SiO₂, SiNx, SiOxNy 와 같은 물질도 패시베이션층에 사용될 수 있다.

후면 패시베이션층은 기판의 표면을 안정화시켜 보호하고, 전자-전공 표면 재결합을 최소화시켜서 전자-정공 표면 재결합 속도(BSRV : Back Surface Recombination Velocity)를 500cm/sec 미만으로 줄여 태양전지의 효율을 높이는 역할을 한다.

이와 함께 반도체 기판의 전면부의 에미터층 상에는 반도체 기판에 있어서 수광면, 즉, 태양광이 입사하게 되는 표면에 반사율을 최소화하기 위한 적어도 하나 이상의 반사방지층이 적층된다(S130). 예를 들면, SiNx/SiON 또는 SiNx/SiOx 와 같은 두개 층을 이용하거나, SiOx/SiNx/SiOx 와 같은 세개 층을 이용하는 등 다층막을 이용하여 반사방지막층을 형성할 수 있다. 상기 반사방지막층은 태양전지의 반사율을 최소화하는 기능을 할 뿐만 아니라, 패시베이션층의 기능도 수행한다.

다음으로 후면 전계 효과를 가지기 위한 공정으로서, p형 반도체 기판의 p형 반도체 도펀트의 농도보다도 고농도로 도핑되는 p형 반도체 도펀트층을 형성한다. 일 실시예로서 보론(B)이 도핑되는 p형 반도체 도펀트층이 형성된다(S140). 상기 보론 도핑층은 패시베이션층을 통과하여 반도체 기판과 연결되는 후면전계층으로 기능하기 위해 고온에서 열처리되는 것이 아니라 단순하게 하나의 층으로서 적층된다. 혹은 일 실시형태에 따라서는 후면 패시베이션층 상에 소정의 간격을 가지면서 부분적으로 형성될 수도 있다.

이러한 보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층은 스핀 온 도핑법, 직접 인쇄법, 스크린 인쇄법, 스프레이 도핑법 등의 방법으로 형성되고 낮은 온도에서 처리되어 증착된다.

종래의 후면전계층을 포함하는 태양전지의 제조방법은 p형 반도체 기판의 후면 개구부에 후면전계층을 형성하기 위하여 p형 반도체 도펀트, 특히 보론이 함유된 액상 소스를 사용하여 패터닝한 후 900℃ 내지 1050℃의 고온에서 소성하여 확산, 도핑하는 것이므로 실리콘 기판의 품질에 손상을 입힐 염려가 있었다.

그러나 상기와 같은 단순한 하나의 층으로서 p형 반도체 도펀트층을 적층하는 경우에는 고온 처리로 인한 품질 저하의 우려가 방지될 수 있다.

상기 보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층이 후면 패시베이션층을 통과하여 반도체 기판으로 침투하여 연결되기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 공정으로 진행된다.

하나의 일 실시예로서, S150과 S160의 과정을 거치는데, 먼저, 적어도 하나 이상의 후면전계층이 형성될 부분에 레이저빔을 조사하여 패터닝하는 과정을 거친다(S150). 레이저빔의 조사 특성은 특별히 제한되지 않으나 초단시간내에 가급적 웨이퍼 품질 특성을 해하지 않는 조건의 에너지량으로 조사되어야 한다.

바람직하게는 조사되는 레이저빔의 펄스 폭은 10 펨토초(femto second) 내지 50 나노초(nano second)일 수 있다. 레이저빔의 펄스 폭을 펨토 초 단위로 출력하게 되면 매우 초단시간에 조사할 수 있어 열손상(thermal damage)을 줄일 수 있게 된다.

다음으로 반도체 기판의 반사방지막층 위에 전면전극 형성을 위한 은 페이스트를 도포하고, 반도체 기판의 후면의 보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층 상에 알루미늄 페이스트 혹은 알루미늄 은 페이스트를 도포하여 후면전극을 형성한다(S160).

즉, 반도체 기판의 전면에 금속전극용 페이스트(은 페이스트)를 스크린 프린팅 하여 건조한 후, 상기 반도체 기판의 후면에도 금속전극용 페이스트(알루미늄 페이스트 혹은 알루미늄 은 페이스트)를 스크린 프린팅 하여 건조해야 한다.

이 과정을 거친 태양전지 셀을 열처리하여 소성하는 과정(S170)을 거치면 각각 전면전극이 반사방지막을 뚫고 에미터층과 연결되고 후면전극이 형성되어 태양전지 셀이 완성된다.

본 발명의 태양전지 제조방법의 다른 실시예로서 도 17의 과정은 다음과 같다. 구체적으로 S200 내지 S240까지의 공정은 도 16의 S100 내지 S140의 과정과 동일하므로 설명은 생략한다.

보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층이 후면 패시베이션층을 통과하여 반도체 기판으로 침투하여 연결되기 위해서 다음과 같은 과정을 거치는데, 도 16의 S150과 S160의 과정과 반대의 과정인 S250과 S260의 과정을 거친다. 즉, 보론이 고농도로 도핑된 p형 반도체 도펀트층을 형성한 후 반도체 기판의 반사방지막층 위에 전면전극 형성을 위한 은 페이스트를 도포하고, 반도체 기판의 후면의 보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층 상에 알루미늄 페이스트 혹은 알루미늄 은 페이스트를 도포하여 후면전극을 형성한다(S250).

다음으로 적어도 하나 이상의 후면전계층이 형성될 부분에 레이저빔을 조사 하여 패터닝하는 과정을 거친다(S260). 이때의 레이저빔은 후면전극과 보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층을 한꺼번에 조사하는 것이므로 상기 도 16의 S150과 S160의 과정에 비하여 후면전극 물질과 p형 반도체 도펀트층의 반도체 도펀트가 더 혼합되고 뒤섞일 확률이 높아진다. 따라서 이들 물질의 혼합층이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

레이저빔의 조사특성은 마찬가지로 특별히 제한되지 않는다.

그런 다음 전극 형성을 위해 상기 태양전지 셀을 열처리 소성하는 과정을 거치면(S270) 전면전극이 반사방지막을 뚫고 에미터층과 연결되고 후면전극이 안정적으로 소성되어 최종적인 결정질 실리콘 태양전지 셀이 완성된다.

상기 과정에서 레이저빔의 조사로 인해 보론 도핑의 p형 반도체 도펀트층의 일부가 패시베이션층을 통과하여 반도체 기판과 연결되므로 해당 부분에서 후면전계효과가 발생된다.

p형 반도체 도펀트층에서 적어도 하나 이상의 후면전계층에서 p형 도펀트 반도체 기판과 로컬 컨택(contact)이 이루어지게 되어 태양전지의 전극 연결이 가능하게 되고, 컨택 부분에서 발생하는 정공-전자의 재결합을 상당히 방지하여 태양전지의 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

상기의 태양전지의 제조방법은, 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

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 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지 각각의 단면도이다.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 6 내지 도 10 및 도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법의 공정을 나타낸 흐름도이다.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}

100, 200, 300, 400, 500, 600 : p형 실리콘 반도체 기판

102, 202, 302, 402, 502, 602 : n+ 에미터층

104, 204, 304, 404, 504, 604 : 반사방지층

106, 206, 306, 406, 506, 606 : 전면전극

108, 208, 308, 408, 508, 608 : 후면 패시베이션층

110, 210, 310, 610 : p형 도펀트층

112, 212, 312, 412, 512, 612 : 후면전극

114, 214, 314, 414, 514, 614 : 후면전계층

410 : p형 도펀트 단일층 416, 516 : 혼합층

Claims (20)

1. 제 1 도전형 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 도전형과 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 단계;

   상기 제 2 도전형 반도체층 상에 반사방지층을 형성하고, 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 후면 패시베이션층을 형성하는 단계;

   상기 후면 패시베이션층 상에 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계;

   상기 반사방지층 상에 전면전극을 형성하고, 제 1 도전형 도펀트층 상에 후면전극을 형성하는 단계; 및

   상기 후면 전극 상에 레이저빔을 조사하여 상기 제 1 도전형 도펀트층의 일부가 후면 패시베이션층을 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 적어도 하나 이상의 패터닝된 후면전계(Back Surface Field, BSF)층을 형성하는 단계;를 포함하고,

   상기 제 1 도전형 도펀트층의 도핑 농도가 상기 반도체 기판의 도핑 농도보다 큰 태양전지의 제조방법.
2. 제 1 도전형 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 도전형과 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 단계;

   상기 제 2 도전형 반도체층 상에 반사방지층을 형성하고, 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 후면 패시베이션층을 형성하는 단계;

   상기 후면 패시베이션층 상에 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계;

   상기 제 1 도전형 도펀트층 상에 레이저빔을 조사하여 상기 제 1 도전형 도펀트층의 일부가 후면 패시베이션층을 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 적어도 하나 이상의 패터닝된 후면전계(Back Surface Field, BSF)층을 형성하는 단계; 및

   상기 반사방지층 상에 전면전극을 형성하고, 제 1 도전형 도펀트층 상에 후면전극을 형성하는 단계;를 포함하고,

   상기 제 1 도전형 도펀트층의 도핑 농도가 상기 반도체 기판의 도핑 농도보다 큰 태양전지의 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 1 도전형 반도체 기판은 p형 결정질 실리콘 반도체 기판이고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 n형 반도체층인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 p+형 도펀트층은 보론(B)층인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계는, 스핀 온 도핑법(spin on doping), 직접 인쇄법(direct printing), 스크린 인쇄법(screen printing), 스프레이 도핑법(spray doping) 중 어느 하나의 방법에 의해 p형 반도체 도펀트가 포함되는 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 전면전극과 후면전극을 형성하는 단계는,

   상기 반사방지층에 은 페이스트를 도포하고, 상기 제 1 도전형 도펀트층 상에 알루미늄 또는 은 알루미늄 페이스트를 도포한 후 750℃ 내지 850℃에서 동시(同時)에 또는 이시(異時)에 열처리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 조사되는 레이저빔의 펄스 폭은 10 펨토초(femto second) 내지 50 나노초(nano second)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 2 도전형 반도체층을 형성하는 단계는,

   상기 제 1 도전형 반도체 기판에 n형 반도체 도펀트를 도핑하는 단계와, 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 형성된 n형 반도체층을 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   제 1 도전형 도펀트층을 형성하는 단계는,

   상기 후면 패시베이션층 상에 소정의 간격으로 이격되도록 패터닝된 p형 반도체 도펀트층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
10. 제 1 도전형 반도체 기판;

    상기 제 1 도전형 반도체 기판의 전면에 형성되고 상기 제 1 도전형과 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형 반도체층;

    상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지층;

    상기 반사방지층을 부분적으로 관통하여 상기 제 2 도전형 반도체층과 연결되는 전면전극;

    상기 제 1 도전형 반도체 기판의 후면에 형성되는 후면 패시베이션층;

    상기 후면 패시베이션층 상에 형성되고 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형을 가지는 제 1 도전형 도펀트층;

    상기 후면 패시베이션층을 부분적으로 관통하여 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 후면전극; 및

    상기 후면전극과 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 접촉면에 형성되는 후면 전계(Back Surface Field, BSF)층을 포함하고,

    상기 제 1 도전형 도펀트층의 도핑 농도는 상기 반도체 기판의 도핑 농도보다 큰 태양전지.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 후면전극과 상기 제 1 도전형 반도체 기판이 연결되는 부분은, 상기 제 1 도전형 반도체 도펀트와 후면전극을 구성하는 물질로 이루어진 혼합층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 혼합층은 보론(B)과 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 제 1 도전형 도펀트층은 보론(B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
14. 10항에 있어서,

    상기 제 1 도전형 반도체 기판은 p형 결정질 실리콘 반도체 기판이고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 n형 반도체층인 태양전지.
15. 제 10항에 있어서,

    상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 제 1 도전형 반도체 기판에 도핑된 도펀트의 농도보다 더 고농도의 보론(B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
16. 제 10항에 있어서,

    상기 후면전계층 중 제 1 도전형 반도체 기판과 연결되는 부분의 형상은 반구형, 원추형, 다각뿔형, 피라미드형 중에서 선택된 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 태양전지.
17. 제 10항에 있어서,

    상기 후면전극 중에서, 상기 적어도 하나 이상의 후면전계층이 형성된 부분의 제 1 도전형 도펀트층 상에 위치한 후면전극의 일부분은 함몰된 것을 특징으로 하는 태양전지.
18. 제 10항에 있어서,

    상기 제 1 도전형 반도체 기판의 전면 또는 상기 제 1 도전형 반도체 기판의 전면 및 후면은 텍스쳐링 구조인 것을 특징으로 하는 태양전지.
19. 제 10항에 있어서,

    상기 제 1 도전형 도펀트층은 상기 적어도 하나 이상의 후면전계층을 포함하도록 패터닝되고 상호 소정의 간격으로 이격된 복수 개의 제 1 도전형 도펀트 영역 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지.
20. 제 10항에 있어서,

    상기 후면 패시베이션층은 2개 층 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.

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