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KR20090118333A - Solar cell and its formation method - Google Patents

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KR20090118333A
KR20090118333A KR1020080044062A KR20080044062A KR20090118333A KR 20090118333 A KR20090118333 A KR 20090118333A KR 1020080044062 A KR1020080044062 A KR 1020080044062A KR 20080044062 A KR20080044062 A KR 20080044062A KR 20090118333 A KR20090118333 A KR 20090118333A
Authority
KR
South Korea
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semiconductor substrate
semiconductor layer
conductive semiconductor
groove
electrode
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Application number
KR1020080044062A
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Korean (ko)
Inventor
김윤기
이두열
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US12/437,583 priority patent/US20090283145A1/en
Priority to DE102009020821A priority patent/DE102009020821A1/en
Priority to DE102009020820A priority patent/DE102009020820A1/en
Priority to CN200910139390XA priority patent/CN101593780B/en
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Abstract

N형 전극 및 P형 전극이 태양광을 받아들이는 전면에 형성된 태양전지가 개시된다. 상기 태양전지는 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판 및 상기 결정질 실리콘 기판 상의 제 2 도전형의 비정질 실리콘층을 포함한다. 상기 제 1 도전형의 실리콘 기판과 상기 제 2 도전형의 비정질 실리콘층 사이의 계면에 인접하여 얕은 깊이의 pn 이종 접합이 형성된다. 상기 제 1 전극은 상기 전면의 홈에 제공된다.A solar cell is formed on a front surface of which an N-type electrode and a P-type electrode receive sunlight. The solar cell includes a crystalline silicon substrate of a first conductivity type and an amorphous silicon layer of a second conductivity type on the crystalline silicon substrate. A shallow depth of pn heterojunction is formed adjacent to the interface between the first conductive silicon substrate and the second conductive amorphous silicon layer. The first electrode is provided in the groove of the front surface.

Description

태양전지 및 그 형성방법{SOLAR CELL AND FORMING THE SAME}SOLAR CELL AND FORMING THE SAME

본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전면에 전극들이 형성된 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell having electrodes formed on a front surface thereof.

태양전지는 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산한다. Solar cells generate electrons and holes by the light from outside, and electrons move to n-type semiconductors and holes move to p-type semiconductors by electric fields generated at pn junctions. .

일반적으로, 태양전지의 P형 전극 및 N형 전극 중 적어도 하나는 기판의 후면(back surface)에 제공된다. 금속 전극이 기판의 전면(front surface)을 덮으면, 전극의 면적만큼 태양광을 흡수하지 못하여 발생하는 쉐이딩 손실(shading loss)이 증가되기 때문이다. 이에 대응하여, 미국특허 4,748,130호 및 4,726,850호에, 태양전지의 효율을 높이기 위하여 고효율 태양전지 구조의 하나인 함몰 전극구조의 태양전지(buried contact solar cell: BCSC)가 개시되어 있다. 함몰 전극구조는 태양전지의 전면에 홈을 형성하고 홈의 내부를 도전성 물질로 충진시킴으로써 전면의 금속 전극이 함몰된 형태로 형성된다.In general, at least one of the P-type electrode and the N-type electrode of the solar cell is provided on the back surface of the substrate. If the metal electrode covers the front surface of the substrate, the shading loss caused by not absorbing sunlight by the area of the electrode is increased. Correspondingly, U.S. Patent Nos. 4,748,130 and 4,726,850 disclose a buried contact solar cell (BCSC) with a recessed electrode structure, which is one of high efficiency solar cell structures in order to increase the efficiency of the solar cell. The recessed electrode structure is formed in a form in which the metal electrode on the front surface is recessed by forming a groove in the front surface of the solar cell and filling the inside of the groove with a conductive material.

본 발명은 고 에너지 효율을 갖는 태양전지 및 그 형성방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a solar cell having a high energy efficiency and a method of forming the same.

본 발명의 실시예들은 태양전지를 제공한다. 일 실시예에서, 상기 태양전지는 제 1 도전형의 반도체 기판; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판 상에, 제 2 도전형의 반도체층; 및 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합을 포함할 수 있다. 상기 pn 접합의 깊이는 1000Å 이하로 얕은 접합을 가질 수 있다. Embodiments of the present invention provide a solar cell. In one embodiment, the solar cell is a semiconductor substrate of the first conductivity type; A second conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor substrate; And a pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive semiconductor layer. The depth of the pn junction may have a shallow junction of less than 1000Å.

상기 pn 접합은 상기 계면에 인접한 상기 반도체 기판에 제공될 수 있다. The pn junction may be provided to the semiconductor substrate adjacent to the interface.

상기 반도체 기판은 상기 제 2 도전형의 반도체층에 접하는 상기 반도체 기판의 상부(upper portion)에 제공된 제 2 도전형의 계면 영역 및 상기 반도체 기판의 하부(upper portion)에 제공된 제 1 도전형의 기저 영역을 포함할 수 있다. 상기 계면 영역은 상기 반도체층 보다 낮은 불순물 이온 농도를 가질 수 있다. 상기 pn 접합은 상기 계면 영역과 상기 기저 영역 사이의 계면에 형성될 수 있다.The semiconductor substrate has a second conductivity type interface region provided in an upper portion of the semiconductor substrate in contact with the semiconductor layer of the second conductivity type and a base of a first conductivity type provided in an upper portion of the semiconductor substrate. It can include an area. The interface region may have a lower impurity ion concentration than the semiconductor layer. The pn junction may be formed at an interface between the interface region and the base region.

다른 실시예에서, 상기 태양전지는 하부의 제 1 도전형의 제 1 영역과 상부의 제 2 도전형의 제 2 영역을 갖고, 이들 사이의 계면에 pn 접합이 형성된 결정질 실리콘 기판; 및 상기 결정질 실리콘 기판 상의 제 2 도전형의 비정질 실리콘층을 포함할 수 있다. 상기 제 2 영역은 상기 비정질 실리콘층보다 낮은 불순물 농도를 가질 수 있다. In another embodiment, the solar cell includes a crystalline silicon substrate having a first region of the first conductivity type of the lower portion and a second region of the second conductivity type of the upper portion, the pn junction is formed at the interface therebetween; And an amorphous silicon layer of a second conductivity type on the crystalline silicon substrate. The second region may have a lower impurity concentration than the amorphous silicon layer.

또 다른 실시예에서, 상기 태양전지는 태양광을 받아들이는 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 내에 형성된 pn 접합; 및 상기 반도체 기판의 상기 전면에 제공된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극 및 상기 제 1 전극의 하부면의 높이는 서로 다를 수 있다. In another embodiment, the solar cell comprises a semiconductor substrate having a front surface for receiving sunlight and a rear surface facing the front surface; A pn junction formed in the semiconductor substrate; And a first electrode and a second electrode provided on the front surface of the semiconductor substrate. Heights of the lower surface of the first electrode and the first electrode may be different from each other.

상기 P형 전극은 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 홈 내에 함몰된 구조를 가질 수 있다. The P-type electrode may have a structure recessed in a groove formed on the front surface of the semiconductor substrate.

또 다른 실시예에서, 상기 태양전지는 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 제 1 도전형의 반도체 기판; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 전면 상의, 제 2 도전형의 반도체층; 상기 제 2 도전형의 반도체층 상의 반사 방지막; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 제 1 홈에 형성된 제 1 전극; 및 상기 제 2 도전형의 반도체층을 노출하고, 상기 제 1 홈보다 얕은 깊이를 갖는 제 2 홈에 형성된 제 2 전극을 포함할 수 있다. In another embodiment, the solar cell comprises a first conductive semiconductor substrate having a front surface and a rear surface facing the front surface; A second conductive semiconductor layer on an entire surface of the first conductive semiconductor substrate; An anti-reflection film on the second conductive semiconductor layer; A pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive semiconductor layer; A first electrode formed in a first groove exposing the first conductive semiconductor substrate; And a second electrode formed in a second groove exposing the second conductive semiconductor layer and having a depth smaller than that of the first groove.

상기 제 2 홈의 하부면은 상기 제 1 도전형의 반도 기판의 상부면 보다 높을 수 있다. The lower surface of the second groove may be higher than the upper surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type.

상기 태양전지는 절연막 스페이서를 더 포함할 수 있다. 상기 절연막 스페이서는 상기 제 1 홈의 측벽에, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하도록 제공될 수 있다. 상기 절연막 스페이서는 상기 제 2 도전형의 반도체층으로부터 상기 제 1 전극을 이격시켜 상기 제 2 도전형의 반도체층과 상기 제 1 전극의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 상기 절연막 스페이서의 높이는 적어도 상기 pn 접합의 깊 이 이상일 수 있다.The solar cell may further include an insulating film spacer. The insulating layer spacer may be provided on the sidewall of the first groove to expose the semiconductor substrate of the first conductivity type. The insulating layer spacer may prevent the direct contact between the second conductive semiconductor layer and the first electrode by separating the first electrode from the second conductive semiconductor layer. The height of the insulating layer spacer may be at least the depth of the pn junction.

상기 제 1 홈은 상기 절연막 스페이서의 측벽과 공면을 갖고 상기 후면을 향하여 연장하는 연장 홈을 가질 수 있다. The first groove may have an extension groove extending toward the rear surface and coplanar with the sidewall of the insulation spacer.

상기 태양전지는 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 후면 전체를 덮는 보호 절연막을 더 포함할 수 있다. The solar cell may further include a protective insulating layer covering the entire rear surface of the first conductive semiconductor substrate.

본 발명의 실시예들은 태양전지 형성방법을 제공한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 제 1 도전형의 반도체 기판 상에 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하고; 그리고 열처리 공정을 수행하여, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 비정질 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합을 형성하는 것을 포함할 수 있다. Embodiments of the present invention provide a method of forming a solar cell. In one embodiment, the method comprises forming an amorphous semiconductor layer of a second conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type; And performing a heat treatment process to form a pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive amorphous semiconductor layer.

상기 비정질 반도체층을 형성하는 것은 언도프드 비정질 반도체층을 형성한 후, 연속적으로 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 비정질 반도체층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. Forming the amorphous semiconductor layer may include forming an undoped amorphous semiconductor layer and subsequently forming an amorphous semiconductor layer doped with impurities of a second conductivity type.

다른 실시예에서, 상기 방법은 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 제 1 도전형의 반도체 기판의 전면 상에 제 2 도전형의 반도체층을 형성하고; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합을 형성하고; 상기 제 2 도전형의 반도체층 상에 반사 방지막을 형성하고; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 후면에 보호 절연막을 형성하고; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 제 1 홈에 제 1 전극을 형성하고; 그리고 상기 제 2 도전형의 반도체층을 노출하고, 상기 제 1 홈보다 얕은 깊이를 갖는 제 2 홈에 제 2 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다. In another embodiment, the method includes forming a second conductive semiconductor layer on a front surface of a first conductive semiconductor substrate having a front surface and a back surface facing the front surface; Forming a pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive semiconductor layer; Forming an anti-reflection film on the second conductive semiconductor layer; Forming a protective insulating film on a rear surface of the first conductive semiconductor substrate; Forming a first electrode in a first groove exposing the first conductive semiconductor substrate; And exposing the second conductive semiconductor layer and forming a second electrode in a second groove having a depth smaller than that of the first groove.

상기 제 1 전극을 형성하는 것은: 상기 반사 방지막 상에 제 1 마스크 패턴을 형성하고; 그리고 상기 제 1 마스크 패턴을 사용하여 상기 반사 방지막, 상기 제 2 도전형의 반도체층 및 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 식각하여, 상기 pn 접합의 깊이 이상의 깊이를 갖는 제 1 홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다. Forming the first electrode comprises: forming a first mask pattern on the anti-reflection film; And etching the anti-reflection film, the second conductive semiconductor layer, and the first conductive semiconductor substrate by using the first mask pattern to form a first groove having a depth equal to or greater than the depth of the pn junction. It may include.

상기 제 1 홈을 형성하는 것은: 상기 제 1 마스크 패턴을 사용하여 상기 제 2 도전형의 반도체층 및 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 식각하여, 상기 pn 접합의 깊이 이상의 깊이를 갖는 제 1 홈을 형성하고; 상기 제 1 홈의 측벽에, 상기 제 2 도전형의 반도체층으로부터 상기 제 1 전극을 이격시켜 상기 제 2 도전형의 반도체층과 상기 제 1 전극의 직접적인 접촉을 방지하고, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 절연막 스페이서를 형성하고; 그리고 상기 제 1 마스크 패턴 및 상기 절연막 스페이서를 사용하여 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 추가적으로 식각하여 연장 홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다. The first groove may be formed by: etching the second conductive semiconductor layer and the first conductive semiconductor substrate using the first mask pattern to form a first groove having a depth equal to or greater than a depth of the pn junction. To form; The first electrode is spaced apart from the second conductive semiconductor layer on the sidewall of the first groove to prevent direct contact between the second conductive semiconductor layer and the first electrode. Forming an insulating film spacer exposing the semiconductor substrate; The method may include forming an extension groove by additionally etching the first conductive semiconductor substrate using the first mask pattern and the insulating layer spacer.

상기 제 2 전극을 형성하는 것은: 상기 제 1 홈을 덮고 상기 제 1 홈으로부터 이격된 부분의 상기 반사 방지막을 노출하는 제 2 마스크 패턴을 형성하고; 그리고 상기 제 2 마스크 패턴을 사용하여 상기 반사 방지막 및 상기 제 2 도전형의 반도체층을 식각하여, 상기 pn 접합의 깊이보다 얕은 제 2 홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다. Forming the second electrode comprises: forming a second mask pattern covering the first groove and exposing the anti-reflection film in a portion spaced from the first groove; The second anti-reflection film and the second conductive semiconductor layer may be etched using the second mask pattern to form second grooves shallower than a depth of the pn junction.

본 발명에 의하면, P형 전극 및 N형 전극이 태양광을 받아들이는 전면에 형 성되므로, 전자의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 후면 공정이 필요하지 않아, 일반적인 반도체 공정들을 사용하여 태양전지를 형성할 수 있고, 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 비정질 실리콘층과 결정질 실리콘 기판의 이종 접합을 이용하므로, 보다 넓은 폭의 파장대의 빛을 흡수할 수 있어 에너지 효율이 증가될 수 있다. 한편, 상기 P형 전극 및 상기 N형 전극 모두가 상기 태양전지의 전면에 제공되기 때문에, 태양전지 모듈 구성시 태양전지들의 전극들 간의 연결이 보다 용이할 수 있다. According to the present invention, since the P-type electrode and the N-type electrode is formed on the front surface to receive sunlight, the movement distance of the electrons can be minimized. Since no backside process is required, solar cells can be formed using conventional semiconductor processes and manufacturing costs can be reduced. Since the heterojunction between the amorphous silicon layer and the crystalline silicon substrate is used, light of a wider wavelength band can be absorbed and energy efficiency can be increased. On the other hand, since both the P-type electrode and the N-type electrode is provided on the front of the solar cell, the connection between the electrodes of the solar cells when the solar cell module configuration can be easier.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 막들 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막을 다른 영역 또는 막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. In the present specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate or a third film may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical contents. In addition, although various terms, films, and the like are used to describe various regions, films, and the like in various embodiments of the present specification, these regions and films should not be limited by these terms. . These terms are only used to distinguish any given region or film from other regions or films. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지가 설명된다. 상기 태양전지는 태양광을 받아들이는 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 제 1 도전형의 반도체 기판(110)을 포함할 수 있다. 상기 반도체 기판(110)의 전면은 요철구조를 가지도록 텍스처링될 수 있다. 상기 요철구조는 규칙적으로 역 피라미드 패턴을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 요철구조를 형성하는 것은 평평한 구조에 비해 입사하는 빛의 흡수율을 향상시키기 위함이다. 상기 태양전지는 상기 반도체 기판(110) 상의 상기 제 1 도전형에 반대되는 제 2 도전형의 반도체층(120) 및 상기 반도체층(120) 상의 반사 방지막(131)을 더 포함할 수 있다. 1 and 2, a solar cell according to embodiments of the present invention is described. The solar cell may include a first conductive semiconductor substrate 110 having a front surface receiving sunlight and a rear surface facing the front surface. The front surface of the semiconductor substrate 110 may be textured to have an uneven structure. The uneven structure may have various shapes including an inverted pyramid pattern regularly. Forming the uneven structure is to improve the absorption rate of the incident light compared to the flat structure. The solar cell may further include a second conductive semiconductor layer 120 opposite to the first conductive type on the semiconductor substrate 110 and an anti-reflection film 131 on the semiconductor layer 120.

상기 반도체 기판(110)은 단결정질 실리콘으로 구성되고, 상기 반도체층(120)은 비정질 실리콘으로 구성될 수 있다. 상기 제 1 도전형은 P형이고, 상기 제 2 도전형은 N형 일 수 있다. pn 접합(PN)이 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)과 상기 제 2 도전형의 반도체층(120) 사이의 계면에 인접하여 제공될 수 있다. 상기 pn 접합은 상기 계면에 인접한 상기 반도체 기판(110)에 제공될 수 있다. 상기 pn 접합은 얕은 깊이의 접합(shallow junction)일 수 있고, 그 깊이는 수Å 내지 1000Å, 예를 들면 600Å인 것이 바람직하다. 때문에, 전자의 이동 거리가 최소화되고, 전자가 재결합에 의하여 소실되는 것이 감소할 수 있다. The semiconductor substrate 110 may be made of monocrystalline silicon, and the semiconductor layer 120 may be made of amorphous silicon. The first conductivity type may be P type, and the second conductivity type may be N type. The pn junction PN may be provided adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate 110 and the second conductive semiconductor layer 120. The pn junction may be provided to the semiconductor substrate 110 adjacent to the interface. The pn junction may be a shallow junction (shallow junction), the depth is preferably several kV to 1000 kPa, for example 600 kPa. Because of this, the travel distance of the electrons is minimized and the loss of electrons by recombination can be reduced.

상기 반도체층(120)은 상기 제 2 도전형의 불순물 이온, 예를 들면 인(P)이 고농도로 도핑된 것일 수 있다. 상기 반도체층(120)은 대략 1019 ~ 1021/㎤의 불순물 이온 농도를 가질 수 있다. 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)은 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)에 접하는 그의 상부(upper portion)에 상기 제 2 도전형의 불순물 이온이 고농도로 도핑된 계면 영역(110a)을 가질 수 있다. 상기 계면 영역(110a)은 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)의 불순물 이온이 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)으로 확산하여 형성된 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 기판(110)은 그 하부(lower portion)의 상기 제 1 도전형의 기저 영역(110b)과 그 상부(upper portion)의 상기 제 2 도전형의 계면 영역(110a)을 포함할 수 있다. 상기 pn 접합은 상기 제 2 도전형의 계면 영역(110a)과 상기 제 1 도전형의 기저 영역(110b) 사이에 제공될 수 있다. 상기 계면 영역(110a)은 상기 반도체층(120)보다 낮은 불순물 이온 농도를 가질 수 있다. The semiconductor layer 120 may be doped with a high concentration of impurity ions of the second conductivity type, for example, phosphorus (P). The semiconductor layer 120 may have an impurity ion concentration of about 10 19 to 10 21 / cm 3. The first conductive semiconductor substrate 110 has an interface region 110a doped with a high concentration of impurity ions of the second conductivity type in an upper portion thereof in contact with the second conductive semiconductor layer 120. Can have The interface region 110a may be formed by diffusing impurity ions of the second conductive semiconductor layer 120 to the first conductive semiconductor substrate 110. Accordingly, the semiconductor substrate 110 may include a base region 110b of the first conductivity type in a lower portion thereof and an interface region 110a of the second conductivity type in an upper portion thereof. Can be. The pn junction may be provided between the interface region 110a of the second conductivity type and the base region 110b of the first conductivity type. The interface region 110a may have a lower impurity ion concentration than the semiconductor layer 120.

상기 계면 영역(110a) 및 상기 반도체층(120)은 제 2 도전성 영역(122)으로 명명될 수 있다. 상기 제 2 도전성 영역(122)은 높이에 따라 불순물의 농도가 증가할 수 있다. 나아가, 본 발명은 제 2 도전형의 비정질 반도체층(120)과 제 1 도전형의 결정질 반도체 기판(110) 사이의 이종 접합을 사용하므로, 보다 넓은 파장대의 빛을 받아들일 수 있다. The interface region 110a and the semiconductor layer 120 may be referred to as a second conductive region 122. The concentration of the impurity in the second conductive region 122 may increase with height. Furthermore, since the present invention uses a heterojunction between the second conductive amorphous semiconductor layer 120 and the first conductive crystalline semiconductor substrate 110, light of a wider wavelength range can be received.

상기 반사 방지막(131)의 광학적 두께가 입사광의 1/4 파장이 되면 무반사 코팅이 되며 반사율을 보다 줄일 수 있다. 상기 반사 방지막(131)은 단일 막에 의한 두께 오차를 줄이기 위하여 2층 막으로 구성될 수 있다. 상기 반사 방지막(131) 은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 적층막일 수 있다. 상기 반사 방지막(131)은 태양전지의 전면을 보호할 수 있다. When the optical thickness of the anti-reflection film 131 becomes 1/4 wavelength of incident light, the antireflective coating may be performed, and the reflectance may be further reduced. The anti-reflection film 131 may be formed of a two-layer film to reduce the thickness error caused by a single film. The anti-reflection film 131 may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked film thereof. The anti-reflection film 131 may protect the entire surface of the solar cell.

상기 태양전지는 상기 반도체 기판(110)의 전면에, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 기저 영역(110b)에 전기적으로 연결되는 제 1 전극(141) 및 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)에 전기적으로 연결되는 제 2 전극(143)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극(141)은 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)의 기저 영역(110b)을 노출하는 제 1 홈(trench, 116)에 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극(143)은 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)을 노출하고 상기 제 1 홈(116)보다 얕은 깊이를 갖는 제 2 홈(118)에 형성될 수 있다. 상기 제 2 홈의 바닥면은 상기 반도체 기판(110)의 상부면 보다 높아 상기 반도체 기판(110)을 노출하지 않을 수 있다. 상기 제 1 홈의 깊이는 상기 반도체 기판(110)의 두께 보다 작으면 충분하지만, 바람직하게는 상기 두께의 2/3 정도 이하인 것이 바람직하다. 상기 홈들의 폭은 대략 1 ㎛ 이하, 예를 들면 0.3㎛ 정도일 수 있다. 이에 따라 상기 홈들에 형성되는 전극들의 폭이 좁게 되므로, 상기 전면으로 입사하는 태양광에 대한 쉐이딩 손실이 감소될 수 있다.The solar cell has a first electrode 141 and a second conductive semiconductor layer 120 electrically connected to a front surface of the semiconductor substrate 110 and to a base region 110b of the first conductive semiconductor substrate. It may further include a second electrode 143 electrically connected to). The first electrode 141 may be formed in a first trench 116 exposing the base region 110b of the first conductivity type semiconductor substrate 110. The second electrode 143 may be formed in the second groove 118 exposing the second conductive semiconductor layer 120 and having a depth smaller than that of the first groove 116. The bottom surface of the second groove may be higher than the top surface of the semiconductor substrate 110 so as not to expose the semiconductor substrate 110. The depth of the first groove is sufficient to be smaller than the thickness of the semiconductor substrate 110, but is preferably about 2/3 or less of the thickness. The grooves may have a width of about 1 μm or less, for example about 0.3 μm. Accordingly, since the widths of the electrodes formed in the grooves are narrowed, the shading loss for the sunlight incident on the front surface can be reduced.

절연막 스페이서(115)가 상기 제 1 홈(116)의 상부(113) 측벽에, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)의 기저 영역(110b)을 노출하도록 제공될 수 있다. 상기 절연막 스페이서(115)는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 적층막일 수 있다. 상기 절연막 스페이서(115)는 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)으로부터 상기 제 1 전극(141)을 이격시켜 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)과 상기 제 1 전 극(141)의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 상기 절연막 스페이서(115)의 바닥면은 적어도 상기 pn 접합면 보다 낮을 수 있다. 상기 제 1 홈(116)은 상기 절연막 스페이서(115)의 측벽과 공면을 갖고 상기 후면을 향하여 연장하는 연장 홈(114)을 가질 수 있다. The insulating layer spacer 115 may be provided on the sidewall of the upper 113 of the first groove 116 to expose the base region 110b of the first conductive semiconductor substrate 110. The insulating layer spacer 115 may be a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, or a stacked layer thereof. The insulating layer spacer 115 is spaced apart from the second conductive semiconductor layer 120 to separate the first electrode 141 from the second conductive semiconductor layer 120 and the first electrode 141. Direct contact can be prevented. The bottom surface of the insulating film spacer 115 may be at least lower than the pn junction surface. The first groove 116 may have an extending groove 114 coplanar with the sidewall of the insulating film spacer 115 and extending toward the rear surface.

상기 제 1 전극(141)과 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)의 기저 영역(110b) 사이의 접촉저항 감소를 위하여 상기 제 1 홈의 측벽 및 바닥면에 고농도의 제 1 도전형 불순물층(117)이 제공될 수 있다. 상기 제 1 도전형 불순물층(117)은 상기 절연막 스페이서(115)에 의하여 노출된 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110), 즉 상기 연장 홈(114)에 제공될 수 있다. In order to reduce contact resistance between the first electrode 141 and the base region 110b of the first conductive semiconductor substrate 110, a first conductive impurity layer having a high concentration on the sidewall and the bottom surface of the first groove. 117 may be provided. The first conductivity type impurity layer 117 may be provided in the first conductivity type semiconductor substrate 110, that is, the extension groove 114, exposed by the insulating layer spacer 115.

상기 제 1 전극(141) 및 상기 제 2 전극(143)은 Al, Cu, Ni, W, Ti, TiN, WN 또는 금속 실리사이드막의 적층막일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 전극(141) 및 상기 제 2 전극(143)은 Ti/TiN/Al 또는 Ti/TiN/W 일 수 있다. 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 핑거형으로 배치될 수 있다. The first electrode 141 and the second electrode 143 may be a laminated film of Al, Cu, Ni, W, Ti, TiN, WN, or a metal silicide film. Preferably, the first electrode 141 and the second electrode 143 may be Ti / TiN / Al or Ti / TiN / W. The first electrode and the second electrode may be arranged in a finger shape.

상기 제 1 전극(141)이 상기 제 1 홈(116)에 형성되는 것에 의하여, 상기 제 1 전극과 상기 반도체 기판(110)의 기저 영역(110b)과의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 더욱이, 상기 제 1 홈은 긴 길이를 가지므로 접촉 면적은 더욱 증가될 수 있다. 접촉 저항 및 면저항이 감소할 수 있다. 전자가 상기 제 1 전극(141)에 포획되기 용이할 수 있으므로, 에너지 효율이 증가될 수 있다. As the first electrode 141 is formed in the first groove 116, the contact area between the first electrode and the base region 110b of the semiconductor substrate 110 may be increased. Moreover, since the first groove has a long length, the contact area can be further increased. Contact resistance and sheet resistance can be reduced. Since electrons may be easily captured by the first electrode 141, energy efficiency may be increased.

상기 반도체 기판(110)의 후면에, 후면 전계 불순물층(111)이 제공될 수 있다. 상기 후면 전계 불순물층(111)은 전류의 수집을 향상시키는 후면 전계(back surface field: BSF)로서의 역할을 할 수 있다. 상기 후면 전계 불순물층(111)은 제 1 도전형의 불순물이 고농도로 도핑된 것일 수 있다. 본 발명의 사상에 의하면, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 모두가 상기 반도체 기판의 전면에 제공되기 때문에, 상기 후면 전계 불순물층(111)은 형성되지 않을 수 있다. 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)의 후면, 예를 들면 후면 전계 불순물층(111) 전체를 덮는 보호 절연막(132)이 제공될 수 있다. 상기 보호 절연막(132)은 상기 절연막 스페이서(115)와 동일한 물질일 수 있다. 상기 보호 절연막(132)은 상기 반도체 기판(110)의 전면으로 입사하여 상기 반도체 기판은 통과한 빛이, 상기 반도체 기판의 후면을 통하여 투과되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 보호 절연막(132)은 상기 빛을 상기 전면으로 반사할 수 있다. 상기 보호 절연막(132)에 의하여 반사된 빛은 상기 반사 방지막(131)에 의하여 재반사되어 상기 반도체 기판 내부에 가두어 질 수 있다. 일반적인 태양전지와는 달리, 본 발명에 의하면 제 1 전극 및 제 2 전극이 상기 반도체 기판의 전면에 제공되기 때문에 상기 보호 절연막(132)에 상기 반도체 기판을 노출하는 부분이 생성되지 않을 수 있다. 상기 빛의 반사가 상기 반도체 기판 후면 전체에서 이루어지므로, 반사율이 보다 효율적으로 증가될 수 있다. The back surface impurity layer 111 may be provided on the back surface of the semiconductor substrate 110. The back surface impurity layer 111 may serve as a back surface field (BSF) to improve current collection. The back surface impurity layer 111 may be doped with a high concentration of impurities of a first conductivity type. According to the spirit of the present invention, since both the first electrode and the second electrode are provided on the front surface of the semiconductor substrate, the back field impurity layer 111 may not be formed. A protective insulating layer 132 may be provided to cover the entire back surface of the first conductivity type semiconductor substrate 110, for example, the entire back surface impurity layer 111. The protective insulating layer 132 may be made of the same material as the insulating layer spacer 115. The protective insulating layer 132 may be incident on the front surface of the semiconductor substrate 110 to prevent the light passing through the semiconductor substrate from being transmitted through the rear surface of the semiconductor substrate. That is, the protective insulating layer 132 may reflect the light to the front surface. Light reflected by the protective insulating layer 132 may be reflected back by the anti-reflection film 131 and may be confined within the semiconductor substrate. Unlike general solar cells, since the first electrode and the second electrode are provided on the front surface of the semiconductor substrate, a portion exposing the semiconductor substrate to the protective insulating layer 132 may not be generated. Since the light is reflected on the entire back surface of the semiconductor substrate, the reflectance can be increased more efficiently.

본 발명의 실시예들에 따른 태양전지 형성방법이 설명된다. 도 3을 참조하면, 제 1 도전형의 반도체 기판(110)의 전면 및 후면에 제 1 도전형의 불순물 이온, 예를 들면 보론이 고농도로 도핑된다. 상기 보론은 퍼니스를 사용하는 확산 공정에 의하여 열처리되어 후면 전계 불순물층(111)을 형성할 수 있다. A solar cell forming method according to embodiments of the present invention is described. Referring to FIG. 3, impurity ions of the first conductivity type, for example boron, are heavily doped on the front and rear surfaces of the first conductivity type semiconductor substrate 110. The boron may be heat treated by a diffusion process using a furnace to form the back surface impurity layer 111.

도 4를 참조하면, 상기 반도체 기판의 전면이 요철구조(112)를 가지도록 텍스처링될 수 있다. 이와 동일한 공정에 의하여, 상기 반도체 기판 전면의 후면 전계 불순물층(111)은 제거될 수 있다. 상기 요철구조(112)는 역 피라미드 패턴을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 요철구조(112)는 플라즈마 식각 방법, 기계적인 스크라이빙 방법, 포토리소그래피 방법, 및 화학적 식각 방법 등을 포함하는 잘 알려진 공정에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체 기판(110)의 전면에 사진 식각 공정으로 역 피라미드 패턴의 요철구조가 형성될 수 있다. 상기 반도체 기판(110)의 전면에 희생층으로 사용될 산화막(미도시)을 형성한 후, 산화막의 상부에 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 하여 산화막을 패터닝하고 감광막 패턴을 제거한 후, 패터닝된 산화막을 마스크로 하여 상기 반도체 기판의 전면을 텍스처링한다. Referring to FIG. 4, the front surface of the semiconductor substrate may be textured to have the uneven structure 112. By the same process, the back surface impurity layer 111 on the front surface of the semiconductor substrate may be removed. The uneven structure 112 may have various shapes including an inverse pyramid pattern. The uneven structure 112 may be formed by a well-known process including a plasma etching method, a mechanical scribing method, a photolithography method, and a chemical etching method. For example, an uneven structure of an inverted pyramid pattern may be formed on the entire surface of the semiconductor substrate 110 by a photolithography process. After forming an oxide film (not shown) to be used as a sacrificial layer on the entire surface of the semiconductor substrate 110, a photoresist pattern (not shown) is formed on the oxide film. After patterning the oxide film using the photoresist pattern as a mask and removing the photoresist pattern, the entire surface of the semiconductor substrate is textured using the patterned oxide film as a mask.

도 5를 참조하여, 상기 요철구조(112)가 형성된 상기 반도체 기판(110) 상에 제 2 도전형의 불순물 이온이 고농도로 도핑된 비정질 반도체층(120)이 형성된다. 도핑된 농도는 대략 1019 ~ 1021/㎤일 수 있다. 상기 비정질 반도체층(120)의 두께는 수Å 내지 1000Å, 예를 들면 600Å인 것이 바람직하다. 예를 들면, 초기에 얇은 두께의 언도핑된 비정질 반도체층이 형성되고, 연속하여 도핑된 비정질 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 언도핑된 비정질 반도체층은, 예를 들면 실란(SiH4) 및 수소 가스를 이용한 PECVD 또는 LPCVD 방법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 도핑된 비정질 반도체층은, 예를 들면 실란(SiH4), 포스핀(PH4) 및 수소 가스를 이용한 PECVD 또는 LPCVD 방법에 의하여 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, an amorphous semiconductor layer 120 doped with a high concentration of impurity ions of a second conductivity type is formed on the semiconductor substrate 110 on which the uneven structure 112 is formed. The doping concentration may be approximately 10 19 ~ 10 21 / ㎤. It is preferable that the thickness of the amorphous semiconductor layer 120 is several kPa to 1000 kPa, for example, 600 kPa. For example, a thin, undoped amorphous semiconductor layer can be initially formed, and a successively doped amorphous semiconductor layer can be formed. The undoped amorphous semiconductor layer may be formed by, for example, PECVD or LPCVD using silane (SiH 4) and hydrogen gas. The doped amorphous semiconductor layer may be formed by, for example, PECVD or LPCVD using silane (SiH 4), phosphine (PH 4) and hydrogen gas.

이후, 열처리 공정을 수행하여, 상기 도핑된 비정질 반도체층의 제 2 도전형의 불순물 이온, 예를 들면 인(P)이 상기 언도핑된 비정질 반도체층 및 그 하부의 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)으로 확산될 수 있다. 상기 반도체 기판(110)의 상부(upper portion)에 상기 제 2 도전형의 불순물 이온으로 도핑된 계면 영역(110a)이 형성될 수 있다. 상기 반도체 기판(110)의 하부(lower portion)는 상기 제 1 도전형의 기저 영역(110b)으로 명명될 수 있다. pn 접합(PN)이 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)과 상기 제 2 도전형의 비정질 반도체층(120) 사이의 계면에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 pn 접합은 상기 제 1 도전형의 기저 영역(110b)과 상기 제 2 도전형의 계면 영역(110a) 사이의 계면에 형성될 수 있다. 상기 비정질 반도체층(120)은 언도핑된 비정질 반도체층과 그 상부의 도핑된 비정질 반도체층으로 형성되기 때문에, 상기 열처리 공정 후에도 불순물 농도의 차이를 가질 수 있다. Thereafter, a heat treatment process is performed to perform an impurity ion of the second conductivity type, for example, phosphorus (P), of the doped amorphous semiconductor layer and the semiconductor substrate of the first conductivity type below the doped amorphous semiconductor layer. May be diffused to 110. An interface region 110a doped with impurity ions of the second conductivity type may be formed on an upper portion of the semiconductor substrate 110. The lower portion of the semiconductor substrate 110 may be referred to as the base region 110b of the first conductivity type. A pn junction PN is formed adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate 110 and the second conductive amorphous semiconductor layer 120. That is, the pn junction may be formed at an interface between the base region 110b of the first conductivity type and the interface region 110a of the second conductivity type. Since the amorphous semiconductor layer 120 is formed of an undoped amorphous semiconductor layer and a doped amorphous semiconductor layer thereon, the amorphous semiconductor layer 120 may have a difference in impurity concentration even after the heat treatment process.

한편, 상기 요철구조(112)는 도 4를 참조하여 설명한 방법과는 달리, 상기 비정질 반도체층(120) 상에 요철구조(112)를 성장함에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 요철구조(112)는 잘 알려진 공정에 의하여 HSG막을 성장함에 의하여 형성될 수 있다. 또는, 상기 요철구조(112)는 상기 비정질 반도체층(120) 상에 산화 아연막(ZnO)을 성장함에 의하여 형성될 수 있다. 상기 산화 아연막은 거친 표면을 가질 수 있다. 상기 산화 아연막은 투명 도전막이기 때문에, 상기 제 2 전극으로부터 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)의 상부면 전체로 전류가 고르게 퍼지 게(uniformly spreading) 할 수 있다.Meanwhile, unlike the method described with reference to FIG. 4, the uneven structure 112 may be formed by growing the uneven structure 112 on the amorphous semiconductor layer 120. For example, the uneven structure 112 may be formed by growing an HSG film by a well-known process. Alternatively, the uneven structure 112 may be formed by growing a zinc oxide film ZnO on the amorphous semiconductor layer 120. The zinc oxide film may have a rough surface. Since the zinc oxide film is a transparent conductive film, a current can be uniformly spread from the second electrode to the entire upper surface of the second conductive semiconductor layer 120.

도 6을 참조하면, 상기 제 2 도전형의 반도체층(120) 상에 반사 방지막(131)이 형성될 수 있다. 상기 반사 방지막(131)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 적층막일 수 있다. 상기 반사 방지막(131)은 PECVD 공정에 의하여 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6, an anti-reflection film 131 may be formed on the second conductive semiconductor layer 120. The anti-reflection film 131 may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked film thereof. The anti-reflection film 131 may be formed by a PECVD process.

도 7을 참조하면, 제 1 홈의 상부(113)가 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)을 노출하도록 형성된다. 상기 제 1 홈의 상부(113)는 상기 반사 방지막(131)을 덮는 제 1 마스크 패턴(미도시), 예를 들면 감광막 패턴을 형성하고 건식 식각 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 상기 제 1 홈 상부(113)의 폭은 1㎛ 이하, 예를 들면 0.3㎛일 수 있다. 상기 제 1 홈은 상기 pn 접합(PN)의 깊이 이상의 깊이를 가질 수 있다. Referring to FIG. 7, an upper portion 113 of the first groove is formed to expose the first conductive semiconductor substrate 110. The upper portion 113 of the first groove may be formed by forming a first mask pattern (eg, a photoresist layer pattern) covering the anti-reflection film 131 and performing a dry etching process. The width of the upper portion of the first groove 113 may be 1 μm or less, for example, 0.3 μm. The first groove may have a depth greater than or equal to the depth of the pn junction PN.

상기 제 1 홈의 상부(113) 측벽에 절연막 스페이서(115)가 형성되어 상기 반도체 기판(110)을 노출한다. 상기 절연막 스페이서(115)는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 적층막일 수 있다. 상기 절연막 스페이서(115)는, 예를 들면 LPCVD 방법으로 상기 제 1 홈을 컨포말하게 덮는 절연막을 형성하고, 잘 알려진 이방성 식각 공정을 수행하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 상기 절연막의 형성 동안에 상기 반도체 기판(110)의 후면에 보호 절연막(132)이 형성될 수 있다. An insulating layer spacer 115 is formed on sidewalls of the upper side 113 of the first groove to expose the semiconductor substrate 110. The insulating layer spacer 115 may be a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, or a stacked layer thereof. The insulating film spacer 115 may be formed by, for example, forming an insulating film that conformally covers the first groove by LPCVD and performing a well-known anisotropic etching process. A protective insulating layer 132 may be formed on the rear surface of the semiconductor substrate 110 during the formation of the insulating layer.

도 8을 참조하면, 상기 제 1 마스크 패턴(미도시) 및 상기 절연막 스페이서(115)를 사용하여 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)을 추가적으로 식각하여 연장 홈(114)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 홈(116)은 상기 제 1 홈의 상부(113)와 상기 연장 홈(114)으로 구성될 수 있다. 상기 제 1 홈(116)의 깊이는 상기 반도체 기판(110) 두께의 2/3 이하일 수 있다. 상기 연장 홈(114)에 노출된 제 1 도전형의 반도체 기판에 고농도로 도핑된 제 1 도전형의 불순물층(117)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 8, an extension groove 114 may be formed by additionally etching the first conductive semiconductor substrate 110 using the first mask pattern (not shown) and the insulating layer spacer 115. . The first groove 116 may include an upper portion 113 of the first groove and the extension groove 114. The depth of the first groove 116 may be 2/3 or less of the thickness of the semiconductor substrate 110. An impurity layer 117 of the first conductivity type may be formed on the first conductivity type semiconductor substrate exposed to the extension groove 114.

도 9를 참조하면, 상기 제 1 홈(116)을 덮고 상기 제 1 홈으로부터 이격된 부분의 상기 반사 방지막(131)을 노출하는 제 2 마스크 패턴(미도시)이 형성된다. 상기 제 2 마스크 패턴을 사용하여 상기 반사 방지막(131)을 식각하여, 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)을 노출하고 상기 pn 접합의 깊이보다 얕은 제 2 홈(118)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 홈(118)은 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)의 상부면 보다 깊거나 같고, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판(110)의 상부면 보다는 얕을 수 있다. Referring to FIG. 9, a second mask pattern (not shown) is formed to cover the first groove 116 and expose the anti-reflection film 131 in a portion spaced apart from the first groove. The anti-reflection film 131 may be etched using the second mask pattern to form a second groove 118 exposing the second conductive semiconductor layer 120 and shallower than a depth of the pn junction. . The second groove 118 may be deeper than or the same as an upper surface of the second conductive semiconductor layer 120 and shallower than an upper surface of the first conductive semiconductor substrate 110.

다시 도 1을 참조하여, 상기 제 1 홈(116) 및 상기 제 2 홈(118)을 채우는 금속막(미도시)을 형성하고, 상기 금속막을 패터닝하여 제 1 전극(141) 및 제 2 전극(143)이 형성될 수 있다. 상기 금속막은 Al, Cu, Ni, W, Ti, TiN, WN 또는 금속 실리사이드막의 적층막일 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속막은 Ti/TiN/Al 또는 Ti/TiN/W 일 수 있다. 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 형성 후, 수소 열처리 공정이 추가될 수 있다. 상기 절연막 스페이서(115)는 상기 제 2 도전형의 반도체층(120)으로부터 상기 제 1 전극(141)을 이격시켜 상기 제 2 도전형의 반도체층과 상기 제 1 전극의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 1 again, a metal film (not shown) filling the first groove 116 and the second groove 118 is formed, and the metal film is patterned to form the first electrode 141 and the second electrode ( 143 may be formed. The metal film may be a laminated film of Al, Cu, Ni, W, Ti, TiN, WN, or a metal silicide film. Preferably, the metal film may be Ti / TiN / Al or Ti / TiN / W. After the formation of the first electrode and the second electrode, a hydrogen heat treatment process may be added. The insulating layer spacer 115 may prevent the direct contact between the second conductive semiconductor layer and the first electrode by separating the first electrode 141 from the second conductive semiconductor layer 120. .

도 10을 참조하여, 본 발명의 태양전지를 사용하는 태양광 발전 시스템이 설명된다. 본 발명에 따른 태양전지(100) 하나는 일반적으로 약 0.5V의 전압을 출력 하므로, 복수개의 태양전지를 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 사용범위에 맞는 전압을 얻을 수 있도록 태양전지 모듈(200)을 구성한다. 프레임에 복수개의 태양전지 모듈을 설치하여, 태양전지 어레이(300)를 구성할 수 있다. 상기 태양전지 어레이(300)는 프레임(미도시)에 고정되어, 태양광을 잘 쪼이도록 남쪽을 향해서 일정한 각도를 갖도록 설치될 수 있다.Referring to Fig. 10, a solar power generation system using the solar cell of the present invention is described. Since the solar cell 100 according to the present invention generally outputs a voltage of about 0.5V, the solar cell module 200 may be connected to a plurality of solar cells in series and / or in parallel to obtain a voltage suitable for a use range. Configure The solar cell array 300 may be configured by installing a plurality of solar cell modules in a frame. The solar cell array 300 is fixed to a frame (not shown), it may be installed to have a constant angle toward the south to shine the sunlight well.

상기 태양광 발전 시스템은 상기 태양전지 어레이(300) 및 상기 태양전지 어레이(300)로부터 전력을 공급받아 외부로 송출하는 전력 제어장치(400)를 포함할 수 있다. 상기 전력 제어장치(400)는 출력장치(410), 축전장치(420), 충방전 제어장치(430), 시스템 제어장치(440)를 포함할 수 있다. 상기 출력장치(410)는 전력 변환장치(412)와 계통연계장치(grid connect system, 414)를 포함할 수 있다. 상기 전력 변환장치(Power Conditioning System: PCS, 412)는 상기 태양전지 어레이(300)로부터의 직류 전력을 교류 전력을 변환하는 인버터일 수 있다. 상기 계통연계장치(414)는 다른 전력 계통(500)과의 접속을 매개할 수 있다. 태양광은 밤에는 존재하지 않고 흐린 날에는 적게 비추기 때문에, 발전 전력이 감소할 수 있다. 상기 축전장치(420)는 발전 전력이 일기에 따라 변화되지 않도록 전기를 저장할 수 있다. 상기 충방전 제어장치(430)는 상기 태양전지 어레이(300)로부터의 전력을 상기 축전장치(420)에 저장하거나, 상기 축전장치(420)에 저장된 전기를 상기 출력장치(410)로 출력할 수 있다. 상기 시스템 제어장치(440)는 상기 출력장치(410), 상기 축전장치(420) 및 상기 충방전 제어장치(430)를 제어할 수 있다.The photovoltaic power generation system may include a power control device 400 that receives power from the solar cell array 300 and the solar cell array 300 and transmits the power to the outside. The power control device 400 may include an output device 410, a power storage device 420, a charge and discharge control device 430, a system control device 440. The output device 410 may include a power converter 412 and a grid connect system 414. The power conditioning system (PCS) 412 may be an inverter that converts DC power from the solar cell array 300 to AC power. The grid linkage device 414 may mediate a connection with another power system 500. Since sunlight does not exist at night and shines less on cloudy days, the power generated may be reduced. The electrical storage device 420 may store electricity so that the generated power does not change with the weather. The charge / discharge control device 430 may store power from the solar cell array 300 in the power storage device 420, or output electricity stored in the power storage device 420 to the output device 410. have. The system controller 440 may control the output device 410, the power storage device 420, and the charge / discharge control device 430.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지의 사시도이다.1 is a perspective view of a solar cell according to embodiments of the present invention.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 개념도이다.FIG. 2 is an enlarged conceptual view of part A of FIG. 1.

도 3 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지의 형성방법을 설명하는 도면들이다.3 to 9 are views illustrating a method of forming a solar cell according to embodiments of the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 태양전지를 사용하는 태양광 발전 시스템의 일 예를 도시한다.10 shows an example of a photovoltaic power generation system using a solar cell according to the present invention.

Claims (20)

제 1 도전형의 반도체 기판;A semiconductor substrate of a first conductivity type; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판 상에, 제 2 도전형의 반도체층; 및A second conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor substrate; And 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합을 포함하되, 상기 pn 접합의 깊이는 1000Å 이하인 태양전지.And a pn junction adjacent to an interface between the first conductivity type semiconductor substrate and the second conductivity type semiconductor layer, wherein the depth of the pn junction is 1000 kW or less. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 반도체 기판은 단결정질 실리콘으로 구성되고, 상기 반도체층은 비정질 실리콘으로 구성되는 태양전지. The semiconductor substrate is composed of monocrystalline silicon, and the semiconductor layer is composed of amorphous silicon. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 pn 접합은 상기 계면에 인접한 상기 반도체 기판에 제공되는 태양전지.And the pn junction is provided to the semiconductor substrate adjacent to the interface. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 반도체 기판은 상기 제 2 도전형의 반도체층에 접하는 상기 반도체 기판의 상부(upper portion)에 제공된 제 2 도전형의 계면 영역 및 상기 반도체 기판의 하부(upper portion)에 제공된 제 1 도전형의 기저 영역을 포함하고, 상기 계면 영역은 상기 반도체층 보다 낮은 불순물 이온 농도를 갖는 태양전지.The semiconductor substrate has a second conductivity type interface region provided in an upper portion of the semiconductor substrate in contact with the semiconductor layer of the second conductivity type and a base of a first conductivity type provided in an upper portion of the semiconductor substrate. And a region, wherein the interface region has a lower impurity ion concentration than the semiconductor layer. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 pn 접합은 상기 계면 영역과 상기 기저 영역 사이의 계면에 형성된 태양전지.And the pn junction is formed at an interface between the interface region and the base region. 하부의 제 1 도전형의 제 1 영역과 상부의 제 2 도전형의 제 2 영역을 갖고, 이들 사이의 계면에 pn 접합이 형성된 결정질 실리콘 기판; 및A crystalline silicon substrate having a first region of a lower first conductivity type and a second region of an upper second conductivity type, the pn junction being formed at an interface therebetween; And 상기 결정질 실리콘 기판 상의 제 2 도전형의 비정질 실리콘층을 포함하고, 상기 제 2 영역은 상기 비정질 실리콘층보다 낮은 불순물 농도를 갖는 태양전지.And a second conductive amorphous silicon layer on the crystalline silicon substrate, wherein the second region has a lower impurity concentration than the amorphous silicon layer. 태양광을 받아들이는 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 반도체 기판;A semiconductor substrate having a front surface for receiving sunlight and a rear surface facing the front surface; 상기 반도체 기판 내에 형성된 pn 접합; 및A pn junction formed in the semiconductor substrate; And 상기 반도체 기판의 상기 전면에 제공된 P형 전극 및 N형 전극을 포함하되, 상기 P형 전극 및 상기 N형 전극의 하부면의 높이는 서로 다른 태양전지.A solar cell comprising a P-type electrode and an N-type electrode provided on the front surface of the semiconductor substrate, the height of the lower surface of the P-type electrode and the N-type electrode is different. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 P형 전극은 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 홈 내에 함몰된 구조를 갖는 태양전지.The P-type electrode has a structure recessed in a groove formed on the front surface of the semiconductor substrate. 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 제 1 도전형의 반도체 기판;A first conductive semiconductor substrate having a front surface and a rear surface facing the front surface; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 전면 상의, 제 2 도전형의 반도체층;A second conductive semiconductor layer on an entire surface of the first conductive semiconductor substrate; 상기 제 2 도전형의 반도체층 상의 반사 방지막;An anti-reflection film on the second conductive semiconductor layer; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합;A pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive semiconductor layer; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 제 1 홈에 형성된 제 1 전극; 및A first electrode formed in a first groove exposing the first conductive semiconductor substrate; And 상기 제 2 도전형의 반도체층을 노출하고, 상기 제 1 홈보다 얕은 깊이를 갖는 제 2 홈에 형성된 제 2 전극을 포함하는 태양전지.And a second electrode formed in a second groove having a depth shallower than that of the first groove, exposing the second conductive semiconductor layer. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9, 상기 제 2 홈의 하부면은 상기 제 1 도전형의 반도 기판의 상부면 보다 높은 태양전지.The lower surface of the second groove is higher than the upper surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 1 홈의 측벽에, 상기 제 2 도전형의 반도체층으로부터 상기 제 1 전극을 이격시켜 상기 제 2 도전형의 반도체층과 상기 제 1 전극의 직접적인 접촉을 방지하고, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 절연막 스페이서를 더 포함하는 태양전지.The first electrode is spaced apart from the second conductive semiconductor layer on the sidewall of the first groove to prevent direct contact between the second conductive semiconductor layer and the first electrode. A solar cell further comprising an insulating film spacer for exposing a semiconductor substrate. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 절연막 스페이서의 바닥면은 적어도 상기 pn 접합면 보다 낮은 태양전지.The bottom surface of the insulating film spacer is at least lower than the pn junction surface. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 1 홈은 상기 절연막 스페이서의 측벽과 공면을 갖고 상기 후면을 향하여 연장하는 연장 홈을 갖는 태양전지.And the first groove has an extended groove extending toward the rear surface and coplanar with the sidewall of the insulating film spacer. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 후면 전체를 덮는 보호 절연막을 더 포함하고, 상기 보호 절연막은 상기 절연막 스페이서와 동일한 물질로 구성되는 태양전지.And a protective insulating film covering the entire rear surface of the first conductive semiconductor substrate, wherein the protective insulating film is made of the same material as the insulating film spacer. 제 1 도전형의 반도체 기판 상에 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하고; 그리고Forming an amorphous semiconductor layer of a second conductivity type on the semiconductor substrate of the first conductivity type; And 열처리 공정을 수행하여, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 비정질 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 형성방법.Performing a heat treatment process to form a pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive amorphous semiconductor layer. 청구항 15에 있어서,The method according to claim 15, 상기 비정질 반도체층을 형성하는 것은 언도프드 비정질 반도체층을 형성한 후, 연속적으로 제 2 도전형의 불순물이 도핑된 비정질 반도체층을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 형성방법.The forming of the amorphous semiconductor layer includes forming an undoped amorphous semiconductor layer, and subsequently forming an amorphous semiconductor layer doped with impurities of a second conductivity type. 전면 및 상기 전면에 마주하는 후면을 갖는 제 1 도전형의 반도체 기판의 전면 상에 제 2 도전형의 반도체층을 형성하고;Forming a second conductive semiconductor layer on the front surface of the first conductive semiconductor substrate having a front surface and a rear surface facing the front surface; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판과 상기 제 2 도전형의 반도체층 사이의 계면에 인접한 pn 접합을 형성하고;Forming a pn junction adjacent to an interface between the first conductive semiconductor substrate and the second conductive semiconductor layer; 상기 제 2 도전형의 반도체층 상에 반사 방지막을 형성하고;Forming an anti-reflection film on the second conductive semiconductor layer; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 후면에 보호 절연막을 형성하고;Forming a protective insulating film on a rear surface of the first conductive semiconductor substrate; 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 제 1 홈에 제 1 전극을 형성하고; 그리고Forming a first electrode in a first groove exposing the first conductive semiconductor substrate; And 상기 제 2 도전형의 반도체층을 노출하고, 상기 제 1 홈보다 얕은 깊이를 갖는 제 2 홈에 제 2 전극을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 형성방법.Exposing the second conductive semiconductor layer, and forming a second electrode in a second groove having a shallower depth than the first groove. 청구항 17에 있어서,The method according to claim 17, 상기 제 1 전극을 형성하는 것은:Forming the first electrode is: 상기 반사 방지막 상에 제 1 마스크 패턴을 형성하고; 그리고Forming a first mask pattern on the anti-reflection film; And 상기 제 1 마스크 패턴을 사용하여 상기 반사 방지막, 상기 제 2 도전형의 반도체층 및 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 식각하여, 상기 pn 접합의 깊이 이상의 깊이를 갖는 제 1 홈을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 형성방법.Etching the anti-reflection film, the second conductive semiconductor layer, and the first conductive semiconductor substrate using the first mask pattern to form a first groove having a depth equal to or greater than a depth of the pn junction. Solar cell formation method. 청구항 18에 있어서,The method according to claim 18, 상기 제 1 홈을 형성하는 것은:The first groove is formed by: 상기 제 1 마스크 패턴을 사용하여 상기 제 2 도전형의 반도체층 및 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 식각하여, 상기 pn 접합의 깊이 이상의 깊이를 갖는 제 1 홈을 형성하고;Etching the second conductive semiconductor layer and the first conductive semiconductor substrate using the first mask pattern to form a first groove having a depth equal to or greater than the depth of the pn junction; 상기 제 1 홈의 측벽에, 상기 제 2 도전형의 반도체층으로부터 상기 제 1 전극을 이격시켜 상기 제 2 도전형의 반도체층과 상기 제 1 전극의 직접적인 접촉을 방지하고, 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 노출하는 절연막 스페이서를 형성하고; 그리고The first electrode is spaced apart from the second conductive semiconductor layer on the sidewall of the first groove to prevent direct contact between the second conductive semiconductor layer and the first electrode. Forming an insulating film spacer exposing the semiconductor substrate; And 상기 제 1 마스크 패턴 및 상기 절연막 스페이서를 사용하여 상기 제 1 도전형의 반도체 기판을 추가적으로 식각하여 연장 홈을 형성하는 것을 포함하는 태양전지 형성방법.And forming an extension groove by additionally etching the first conductive semiconductor substrate using the first mask pattern and the insulating layer spacer. 청구항 17에 있어서,The method according to claim 17, 상기 제 2 전극을 형성하는 것은:Forming the second electrode is: 상기 제 1 홈을 덮고 상기 제 1 홈으로부터 이격된 부분의 상기 반사 방지막을 노출하는 제 2 마스크 패턴을 형성하고; 그리고Forming a second mask pattern covering the first groove and exposing the anti-reflection film in a portion spaced from the first groove; And 상기 제 2 마스크 패턴을 사용하여 상기 반사 방지막 및 상기 제 2 도전형의 반도체층을 식각하여, 상기 pn 접합의 깊이보다 얕은 제 2 홈을 형성하는 것을 포 함하는 태양전지 형성방법.And etching the anti-reflection film and the second conductive semiconductor layer using the second mask pattern to form second grooves shallower than the depth of the pn junction.
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