KR20100119293A - Solar cell manufactured by aao and the method for manufacturing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 AAO 방법으로 제조된 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는, 우선 실리콘 웨이퍼(30)의 전면에 에미터층(32)과 반사방지막(34)을 순서대로 형성하고 후면에는 금속인 알루미늄을 증착하여 알루미늄 박막(36)을 형성한다. 그런 다음 상기 알루미늄 박막(36)을 양극산화 방법인 애노다이징을 이용하여 산화시킨다. 그렇게 되면 알루미늄 박막(36)은 다공성 구조의 홀(hole)이 배열 형성되는 다공성 금속 산화물 박막(38) 즉, 다공성 구조의 알루미나(Al2O3)로 변화되어 패시베이션 역할을 한다. 상기 다공성 금속 산화물 박막(38)이 형성된 상기 후면에 알루미늄 페이스트를 도포한다. 그러면 상기 다공성 금속 산화물 박막(38)의 홀 부분에만 도핑이 되어 상기 알루미늄 페이스트와 상기 실리콘 웨이퍼(30)가 부분적으로 점 접촉되면서 확산되어 후면전계(Al-BSF)가 형성된다. 후면전계 형성과 동시에 후면전극(42)이 형성된다. 그리고 상기 실리콘 웨이퍼(30)의 전면에는 전면전극(40)이 형성된다. 이와 같은 본 발명에 따르면 실리콘 웨이퍼의 후면에 패시베이션층과 다공성 구조를 쉽게 만들 수 있어, 실리콘 웨이퍼와 금속물질과의 부분 점 접촉이 가능해져 고온 열처리 공정으로 인한 휨 현상을 방지할 수 있고, 점 접촉 부분에 알루미늄 페이스트가 실리콘 웨이퍼내로 확산되어 후면전계가 형성되면서 후면 캐리어들의 재결합을 감소시키며, 패시베이션층에 의해 후면 반사율이 증가하는 이점이 있다. 또한 후면 알루미늄 페이스트가 실리콘 웨이퍼 전체에 접촉되지 않고 부분적으로 점 접촉을 하기 때문에 후면 전하의 재결합이 작아 진다. 더욱이 본 발명은 알루미늄 산화물 박막에 형성된 다공성 홀을 통해 실리콘 웨이퍼의 후면에 붕소 도핑이 가능하기 때문에, 후면 재결합을 더욱 낮출 수 있고 금속과 실리콘과의 접촉 저항도 낮출 수 있어, 태양전지의 효율이 더욱 향상되게 된다.The present invention relates to a solar cell manufactured by the AAO method and a method of manufacturing the same. In the present invention, first, the emitter layer 32 and the anti-reflection film 34 are sequentially formed on the front surface of the silicon wafer 30, and the aluminum thin film 36 is formed by depositing aluminum, which is a metal, on the rear surface. Then, the aluminum thin film 36 is oxidized using anodizing, an anodizing method. In this case, the aluminum thin film 36 is changed into a porous metal oxide thin film 38 in which holes of a porous structure are formed, that is, alumina (Al 2 O 3) of a porous structure, thereby acting as a passivation. Aluminum paste is coated on the back surface on which the porous metal oxide thin film 38 is formed. Then, only the hole portion of the porous metal oxide thin film 38 is doped, and the aluminum paste and the silicon wafer 30 are partially contacted and diffused to form a backside field (Al-BSF). The back electrode 42 is formed at the same time as the back electric field is formed. The front electrode 40 is formed on the front surface of the silicon wafer 30. According to the present invention, it is possible to easily make the passivation layer and the porous structure on the back surface of the silicon wafer, so that partial point contact between the silicon wafer and the metal material is possible, thereby preventing warpage due to the high temperature heat treatment process, and point contact. The aluminum paste in the portion is diffused into the silicon wafer to form a backside field, thereby reducing the recombination of the backside carriers, and the backside reflectance is increased by the passivation layer. In addition, the backside aluminum paste does not contact the entire silicon wafer but partially contacts the backside, which reduces the recombination of the backside charges. Furthermore, since the present invention enables boron doping on the back surface of the silicon wafer through the porous holes formed in the aluminum oxide thin film, the back recombination can be further lowered and the contact resistance between the metal and the silicon can be lowered, resulting in more efficient solar cells. Will be improved.
Description
본 발명은 태양전지 후면에 관한 것으로, 특히 AAO(anodizing aluminum oxide) 방식으로 실리콘 웨이퍼의 후면에 다공성 구조의 패시베이션층을 형성하여 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell rear surface, and more particularly, to a method for manufacturing a solar cell by forming a passivation layer having a porous structure on the rear surface of a silicon wafer by an aodizing aluminum oxide (AAO) method.
태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기로 변환하는 반도체소자로서 주로 실리콘를 원료로 사용하는 실리콘 웨이퍼가 사용되며, 기본적으로 p-n 접합 구조를 이루고 있다. A solar cell is a semiconductor device that converts solar energy directly into electricity, and a silicon wafer mainly using silicon as a raw material is used and basically forms a p-n junction structure.
특히 상기 태양전지는 실리콘 웨이퍼의 후면에는 후면전계(back surface field) 및 전극이 형성되어야 한다. 이와 같은 상기 태양전지의 후면구조를 형성하는 방법에는 크게 다음 2가지 방법이 적용된다. In particular, the solar cell requires a back surface field and an electrode to be formed on the back surface of the silicon wafer. The following two methods are largely applied to the method of forming the back structure of the solar cell.
먼저, 일반적인 방법으로 실리콘 웨이퍼의 후면에 스크린 프린팅 방법으로 알루미늄 페이스트(Al paste)를 도포하고, 건조 및 소성과정을 통해 상기 알루미늄 페이스트가 실리콘 웨이퍼에 확산되도록 하여 후면 전계 및 전극을 형성한다. 이는 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성된 전하를 보다 효율적으로 후면으로 분리시킬 수 있 다. First, an aluminum paste is applied to the backside of a silicon wafer by a screen printing method in a general manner, and the aluminum paste is diffused onto the silicon wafer through a drying and firing process to form a backside electric field and an electrode. This can separate the charge formed inside the silicon wafer to the back side more efficiently.
하지만, 상기 방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 실리콘 웨이퍼의 후면에 형성된 알루미늄 페이스트가 장파장대의 빛을 흡수하기 때문에 후면 반사율이 감소된다. 또 실리콘 웨이퍼에 금속재질인 알루미늄이 전면적으로 형성되고 있기 때문에 전체 면적의 접촉으로 인한 후면 캐리어의 재결합이 증가하여 태양전지의 효율을 감소시키고 있다. 아울러 상기 실리콘 웨이퍼와 금속인 알루미늄 상호간의 열팽창 계수의 차이로 인해 실리콘 웨이퍼의 휨(bowing) 현상이 발생하여, 실리콘 웨이퍼로 모듈 제조시 태양전지가 손상될 수 있다. However, the method has the following problems. That is, since the aluminum paste formed on the back side of the silicon wafer absorbs the light having a long wavelength, the back reflectance is reduced. In addition, since aluminum, which is a metal material, is formed on the entire surface of the silicon wafer, recombination of the rear carrier due to the contact of the entire area is increased, thereby reducing the efficiency of the solar cell. In addition, a bowing phenomenon of the silicon wafer may occur due to a difference in thermal expansion coefficients between the silicon wafer and aluminum, which may damage the solar cell when the module is manufactured from the silicon wafer.
다른 방법으로는 독일 'Fraunhofer ISE' 연구소에서 개발한 'laser fired contact cell' 방식이 있다. 이는 실리콘 웨이퍼의 후면에 패시베이션층과 후면전극을 증착한 후 레이저를 이용하여 점 부분접촉(point local contact) 방식으로 후면전극을 형성하는 것이다. 이 방법은 패시베이션층에 의해 후면 반사율이 증대되고, 점 부분 접촉에 따라 캐리어의 후면 재결합 속도를 낮출 수 있다. 또한 실리콘 웨이퍼의 후면 전면적에 대해 전극이 형성되지 않기 때문에 고온 열처리 공정시 발생하는 휨 현상을 방지할 수 있다. Another method is the 'laser fired contact cell' method developed by the German Institute for Fraunhofer ISE. This is to deposit the passivation layer and the back electrode on the back surface of the silicon wafer to form the back electrode by point local contact method using a laser. This method increases the back reflectivity by the passivation layer and can lower the back recombination rate of the carrier according to the point partial contact. In addition, since the electrode is not formed on the entire back surface of the silicon wafer, it is possible to prevent warpage that occurs during the high temperature heat treatment process.
하지만 'laser fired contact cell' 방식은 상기 패시베이션층을 형성할 때 고가의 진공장비, 즉 'PECVD', 'ALD', 'thermal oxidation'을 이용하고, 전극을 형성하기 위해 부분적으로 실리콘기판과 알루미늄 금속을 접촉시킬 때 레이저를 사용하기 때문에, 제조시간과 제조단가가 높아지는 문제점이 있다. However, the 'laser fired contact cell' method uses expensive vacuum equipment such as 'PECVD', 'ALD' and 'thermal oxidation' when forming the passivation layer, and partially forms a silicon substrate and an aluminum metal to form an electrode. Since the laser is used to make the contact, the manufacturing time and manufacturing cost increases.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지의 후면에 패시베이션층을 쉽게 형성시킬 수 있도록 하면서, 그 패시베이션층에 다공성 구조를 간단한 방법으로 형성시키도록 하는 것이다. Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and to easily form a passivation layer on the back of the solar cell, to form a porous structure on the passivation layer in a simple manner.
본 발명의 다른 목적은 고온 열처리 공정시 휨 현상이 발생하지 않도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to prevent warpage from occurring during the high temperature heat treatment process.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판상에 에미터를 형성하는 에미터층 형성단계; 상기 에미터층에 반사방지막을 형성하는 반사방지막 형성단계; 상기 반도체 기판의 후면에 금속 박막을 형성하는 단계; 상기 금속 박막을 양극 산화방법을 이용하여 다공성 구조의 홀(hole)이 배열 형성되는 다공성 금속 산화물 박막으로 형성하는 단계; 상기 다공성 금속 산화물 박막이 형성된 상기 후면에 금속 페이스트를 도포하는 단계; 그리고, 상기 금속 페이스트 도포에 따라 상기 다공성 금속 산화물 박막의 홀 부분에만 확산되어 상기 금속 페이스트와 상기 반도체 기판이 부분적으로 점 접촉되면서 후면전계(BSF)가 형성되게 하고, 동시에 상기 금속 페이스트를 후면 전극으로 형성하는 단계;를 포함하여 구성된다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, an emitter layer forming step of forming an emitter on a semiconductor substrate; An anti-reflection film forming step of forming an anti-reflection film on the emitter layer; Forming a metal thin film on a back surface of the semiconductor substrate; Forming the metal thin film into a porous metal oxide thin film in which holes of a porous structure are formed by anodizing; Applying a metal paste to the back surface on which the porous metal oxide thin film is formed; In addition, as the metal paste is applied, only the hole portion of the porous metal oxide thin film is diffused so that the metal paste and the semiconductor substrate are partially in contact with each other to form a back field (BSF), and at the same time, the metal paste is used as a back electrode. It comprises a; forming.
상기 다공성 금속 산화물 박막에 형성된 홀의 크기 및 간격은 상기 금속 박막에 홀이 형성될 부분을 미리 스크래치 하여 형성시킨다. 이는 양극 산화방법으로 애노다이징시 스크래치 부분에 전기장이 크게 걸림으로써 스크래치 부분에 홀이 형성되는 방법을 적용한 것이다. The size and spacing of the holes formed in the porous metal oxide thin film are formed by scratching a portion in which the hole is to be formed in the metal thin film in advance. This is an anodic oxidation method in which a hole is formed in the scratch portion by applying a large electric field to the scratch portion during anodizing.
상기 다공성 금속 산화물 박막은 후면 패시베이션 층으로 적용될 수 있다. The porous metal oxide thin film may be applied as a back passivation layer.
상기 금속 페이스트는 스크린 프린팅, 잉크-젯, 에어로졸-젯트 방법으로 도포한다.The metal paste is applied by screen printing, ink-jet, aerosol-jet methods.
상기 다공성 금속 산화물 박막이 형성된 후, 상기 홀을 이용하여 상기 반도체 기판에 붕소 도핑을 하고, 상기 금속 페이스트를 도포할 수 있다.After the porous metal oxide thin film is formed, boron doping may be performed on the semiconductor substrate using the hole, and the metal paste may be coated.
상기 붕소 도핑은 튜브 퍼니스, 벨트 퍼니스, Boron 함유 페이스트 등을 이용하여 수행한다.The boron doping is carried out using a tube furnace, belt furnace, Boron-containing paste and the like.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 에미터층; 상기 에미터층에 형성된 반사방지막; 상기 반도체 기판에 금속박막이 증착된 상태에서 양극 산화방법에 의해 상기 금속박막이 산화 형성된 다공성 금속 산화물 박막; 그리고, 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 전면전극과 상기 다공성 금속 산화물 박막에 의해 상기 반도체 기판과 부분 접촉되어 형성된 후면 전극;를 포함하여 구성된다. According to another feature of the invention, the semiconductor substrate, the emitter layer formed on the front surface of the semiconductor substrate; An anti-reflection film formed on the emitter layer; A porous metal oxide thin film in which the metal thin film is oxidized by an anodizing method in a state where a metal thin film is deposited on the semiconductor substrate; And a front electrode formed on the front surface of the semiconductor substrate and a rear electrode formed in partial contact with the semiconductor substrate by the porous metal oxide thin film.
상기 다공성 금속 산화물 박막의 홀을 통해 상기 반도체 기판에 붕소 도핑된 도핑 영역을 더 포함하여 구성된다. And boron doped regions in the semiconductor substrate through the holes of the porous metal oxide thin film.
상기 다공성 금속 산화물 박막은 Al203, ZrO2, TiO2 인 것이 좋다.The porous metal oxide thin film is preferably Al203, ZrO2, TiO2.
본 발명에서는 실리콘 웨이퍼의 후면에 알루미늄 박막을 형성한 후 애노다이 징(AAO) 방법으로 그 알루미늄 박막을 산화시켜 다공성 홀이 형성된 알루미늄 산화물 박막으로 변하게 되어 패시베이션 역할을 한다. 그렇기 때문에 후면반사율이 증가한다. In the present invention, after the aluminum thin film is formed on the back surface of the silicon wafer, the aluminum thin film is oxidized by an anodizing (AAO) method to be converted into an aluminum oxide thin film having a porous hole, thereby acting as a passivation. This increases the back reflectivity.
또 후면에 다공성 구조를 쉽게 만들 수 있어, 홀 부분에 알루미늄 페이스트가 실리콘 웨이퍼내로 확산되어 점 결합을 형성하기 때문에 후면 재결합을 낮출 수 있고, 실리콘 웨이퍼와 금속물질이 부분적으로 접촉되게 되어 고온 열처리 공정으로 인한 휨 현상을 방지할 수 있다.In addition, it is easy to make a porous structure on the back side, and the aluminum paste diffuses into the silicon wafer in the hole part to form point bonds, so that the back recombination can be lowered, and the silicon wafer and the metal material come into partial contact with each other. Due to the warpage phenomenon can be prevented.
더욱이 본 발명에서는 알루미늄 산화물 박막에 형성된 다공성 홀을 통해 실리콘 웨이퍼의 후면에 붕소 도핑이 가능하기 때문에, 후면 재결합을 더욱 낮출 수 있고 금속과 실리콘과의 접촉 저항도 낮출 수 있어, 태양전지의 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.Furthermore, in the present invention, since the boron doping is possible on the back surface of the silicon wafer through the porous holes formed in the aluminum oxide thin film, the back recombination can be further lowered and the contact resistance between the metal and the silicon can be lowered, resulting in more efficient solar cells. There is an effect to be improved.
이하 본 발명의 AAO 방법으로 제조된 태양전지 및 그 제조방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell manufactured by the AAO method of the present invention and a preferred embodiment of the method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도가 도시되어 있다. 1 is a flowchart illustrating a solar cell manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
우선, 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 습식으로 세척 및 텍스처링하는 공정이 수행된다(s10).First, a process of wet cleaning and texturing a silicon wafer for a solar cell is performed (s10).
그런 다음 상기 실리콘 웨이퍼에 전도성을 띠게 하기 위해 에미터층을 형성하기 위한 도핑 공정이 수행된다(s12). 상기 도핑 공정은 p-타입 실리콘 웨이퍼인 경우 일반적으로 'pocl3' 확산로에서 상기 실리콘 웨이퍼에 인(phosphorous)을 주입하여 에미터층을 형성하는 것이다. Then, a doping process for forming an emitter layer is performed to make the silicon wafer conductive (S12). In the doping process, in the case of a p-type silicon wafer, phosphorus is implanted into the silicon wafer in a 'pocl3' diffusion path to form an emitter layer.
상기 도핑 공정이 완료되면 상기 도핑 공정시에 발생한 포스포실리케이트글래스(PSG)을 제거하는 에칭 공정을 수행한다(s14).When the doping process is completed, an etching process for removing phosphosilicate glass (PSG) generated during the doping process is performed (s14).
그리고, 상기 에미터층 위에 태양광 반사를 막아 효율을 높이도록 해주는 반사방지막을 형성시키는 공정이 수행된다(s16).In addition, a process of forming an anti-reflection film on the emitter layer to prevent solar reflection to increase efficiency is performed (S16).
본 발명에서는 상기 반사방지막이 형성된 다음에 상기 실리콘 웨이퍼의 후면에 금속물질, 즉 본 실시 예에서는 알루미늄(Al)을 증착하여 금속막을 형성한다(s18). 상기 알루미늄 이외에도 주기율표에서 4족 원소인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti) 등의 금속 물질이 사용될 수 있다. 상기 증착방법은 스퍼터링 방식, 전자선 증착(e-beam evaporator), 열 증착(thermal evaporator) 방법 등이 있다. 이때 상기 금속막의 두께는 수백㎚ ~ 수㎛ 이다. In the present invention, after the anti-reflection film is formed, a metal material, that is, aluminum (Al) is deposited on the back surface of the silicon wafer to form a metal film (S18). In addition to the aluminum, metal materials such as zirconium (Zr) and titanium (Ti), which are Group 4 elements, may be used in the periodic table. The deposition method includes a sputtering method, an e-beam evaporator, a thermal evaporator method, and the like. At this time, the thickness of the metal film is several hundred nm ~ several μm.
상기 실리콘 웨이퍼의 후면에 알루미늄 금속막이 형성된 상태에서, 양극산화(electro-chemical) 방법인 AAO(Anodizing Aluminum Oxide)을 이용하여 상기 알루미늄 금속막을 양극 산화시킨다(s20). 이때 사용되는 용액으로는, 산 계열로서, 인산(phosphoric acid), 크로뮴산(chromicacid), 옥살산(oxalic acid), 붕산(boric acid), 황산(sulfuric acid) 등이 있다. In the state in which the aluminum metal film is formed on the back surface of the silicon wafer, the aluminum metal film is anodized by using an anodizing aluminum oxide (AOA) method (s20). The solution used at this time may be phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, boric acid, sulfuric acid, and the like.
그러면 상기 알루미늄은 알루미나(Al2O3)로 산화되면서, 상기 알루미늄 금속막은 규칙적으로 다공성 구조의 홀(hole)이 배열 형성되는 알루미늄 산화물 박막(이하 '다공성 알루미늄 산화물 박막'이라고 함)(s22)으로 된다. 상기 다공성 알루 미늄 산화물 박막을 증류수로 세척한다. 한편 상기 다공성 홀의 크기 및 간격은 상기 알루미늄 금속막 상에 스크래치를 하여 형성할 수 있다. 일반적으로 상기 구멍의 지름은 수십㎚ ~ 수십㎛ 크기를 갖게 된다. 그리고 상기 다공성 알루미늄 산화물 박막은 패시베이션 층의 역할을 한다.Then, the aluminum is oxidized to alumina (Al 2 O 3), and the aluminum metal film is made of an aluminum oxide thin film (hereinafter referred to as a “porous aluminum oxide thin film”) s22 regularly formed with holes having a porous structure. The porous aluminum oxide thin film is washed with distilled water. The size and spacing of the porous holes may be formed by scratching the aluminum metal film. In general, the diameter of the hole has a size of several tens of nm to several tens of micrometers. The porous aluminum oxide thin film serves as a passivation layer.
그런 다음, 스크린 프린팅 방법으로 금속인 알루미늄 페이스트를 도포하고(s24), 전면전극과 후면전극을 형성한다(s26). 이때, 상기 후면전극 형성시, 상기 알루미늄 페이스트가 홀이 있는 부분에 실리콘 웨이퍼와 접촉되면서 실리콘 웨이퍼내로 확산이 되고, 홀이 없는 부분은 확산되지 않게 된다. 상기 실리콘 웨이퍼내로 확산된 부분은 후면전계(Al-BSF)(44)를 형성하는 역할을 하면서 동시에 상기 확산되지 않는 부분과 전극 역할을 하게 된다.Then, an aluminum paste, which is a metal, is coated by a screen printing method (s24), and a front electrode and a rear electrode are formed (s26). At this time, when the back electrode is formed, the aluminum paste is diffused into the silicon wafer while being in contact with the silicon wafer at the portion having the hole, and the portion without the hole is not diffused. The portion diffused into the silicon wafer forms a back field (Al-BSF) 44 and at the same time serves as an electrode and the portion not diffused.
마지막으로 소정 공정(Co- firing)을 수행한다(s28). 이에 금속-반도체 접합(ohmic contact)이 이루어지고, 태양전지가 완성된다. Finally, a predetermined process (Co-firing) is performed (s28). This is a metal-semiconductor contact (ohmic contact) is made, the solar cell is completed.
도 2를 참조하여 도 1에서 설명한 공정을 다시 살펴보기로 한다.The process described in FIG. 1 will be described again with reference to FIG. 2.
도 2a는 p-타입 또는 n-타입 실리콘 웨이퍼(30)를 도시하고 있다. 상기 실리콘 웨이퍼(30)는 세척 및 텍스처링 공정이 완료된 웨이퍼이다. 2A shows a p-type or n-
상기 실리콘 웨이퍼(30)에 도 2b와 같이 에미터층(32)을 형성하고, 또 도 2c와 같이 상기 에미터층(32)에 반사 방지막(34)을 형성한다. An
그리고 도 2d와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(30)의 후면에 알루미늄을 증착하여 알루미늄 박막(36)을 형성한다. 2D, aluminum is deposited on the back surface of the
그런 상태에서, 양극산화(electro-chemical) 방법인 AAO(Anodizing Aluminum Oxide)을 이용하여 상기 알루미늄 금속막(36)을 양극 산화시킨다. 그러면 상기 알루미늄 박막(36)은 다공성 구조의 홀(hole)(33)이 형성되는 다공성 알루미늄 산화물 박막(38)으로 변하게 되어 다공성 구조의 패시베이션 층이 형성된다. 이 상태가 도 2e에 잘 도시되어 있다. In such a state, the
도 2f는 상기 실리콘 웨이퍼(30)의 전면과 후면에 알루미늄 페이스트를 스크린 프린팅 방법으로 도포하여 전면전극(40)과 후면전극(42)이 형성됨을 도시하고 있다. 도 2f에서와 같이 상기 후면은 상기 다공성 알루미늄 산화물 박막(38)에 의해 홀(33)이 형성된 부분을 통해 상기 알루미늄 페이스트가 도포 되었을 때(알루미늄 페이스트가 후면전극으로 역할한다), 상기 실리콘 웨이퍼(30)와 부분적으로 접촉된다. 상기 실리콘 웨이퍼(30)와 알루미늄 페이스트가 부분적으로 접합되서 실리콘 웨이퍼내로 확산되어 후면 재결합을 감소시킬 수 있다. 2F illustrates that the
그와 같이 본 발명은 간단하게 다공성 구조를 갖는 패시베이션 층을 형성하고 있고, 이에 따라 후면전극으로 도포되는 금속인 알루미늄과 실리콘 웨이퍼(30)는 부분 접촉된다. As such, the present invention simply forms a passivation layer having a porous structure, and thus aluminum and
한편, 상기 태양전지 후면에 후면전계를 형성하는 방법으로 알루미늄 페이스트를 도포하는 것 이외에, 붕소를 도핑하여 형성하는 방법도 있다. 상기 붕소 도핑은 튜브 퍼니스, 벨트 퍼니스, Boron 함유 페이스트 등을 이용하여 도핑이 가능하고, 그리고 붕소를 도핑하여 후면전계를 형성하게 되면, 상술한 알루미늄에 의한 후면전계보다 후면 재결합을 더욱 감소시킬 수 있고 금속과 실리콘의 접촉저항도 낮출 수 있다. On the other hand, in addition to applying an aluminum paste as a method of forming a backside electric field on the back of the solar cell, there is also a method of forming by doping boron. The boron doping may be doped using a tube furnace, a belt furnace, a boron-containing paste, and the like, and when boron is doped to form a backside field, backside recombination may be further reduced than the backside field of aluminum. The contact resistance between metal and silicon can also be lowered.
이를 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도이고, 도 4는 도 3의 공정을 단면도로 도시하고 있다. This will be described with reference to FIGS. 3 and 4 together. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates the process of FIG. 3 in a cross-sectional view.
도 4a와 같은 태양전지용 실리콘 웨이퍼(80)를 습식으로 세척 및 텍스처링하는 공정이 수행된다(s50).A process of wet cleaning and texturing the
그런 다음 상기 실리콘 웨이퍼(80)에 전도성을 띠게 하기 위해 도 4b와 같이 에미터층(82)을 형성하기 위한 도핑 공정이 수행된다(s52). 상기 도핑 공정이 완료되면 상기 도핑 공정시에 발생한 포스포실리케이트글래스(PSG)을 제거하는 에칭 공정을 수행한다(s54).Thereafter, a doping process for forming the
상기 에칭 공정 후 상기 에미터층(82)상에 태양광 반사를 막아 효율을 높이도록 해주는 반사 방지막(84)을 도 4c와 같이 형성시킨다(s56).After the etching process, an
이후에, 도 4d와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(80)의 후면에 금속물질로서 알루미늄을 증착하여 금속막(86)을 형성하고(s58), AAO(Anodizing Aluminum Oxide)을 이용하여 상기 알루미늄 금속막(86)을 양극 산화시킨다(s60). 그러면 도 4e에서처럼 상기 알루미늄은 알루미나(Al2O3)로 산화되면서, 상기 알루미늄 금속막(86)은 규칙적으로 다공성 구조의 홀(hole)(88a)이 배열 형성되는 다공성 알루미늄 산화물 박막(88)이 된다(s62). 이러한 과정은 앞서 설명한 제 1실시 예와 동일하다. Subsequently, as shown in FIG. 4D, aluminum is deposited on the back surface of the
그런 상태에서, 도 4f에 도시된 바와 같이 상기 다공성 홀(88a)을 통해 상기 실리콘 기판(80)의 후면에 붕소를 도핑한다(s64). 이는 도 4f에서 도면부호 90으로 도시하고 있다. 상기 붕소가 도핑되면 후면전계(Boron-BSF)가 형성되게 된다. 상기 붕소에 의한 후면전계의 후면 재결합속도가 상기 알루미늄에 의해 형성된 후면전계보다 향상된다. In such a state, as illustrated in FIG. 4F, boron is doped to the rear surface of the
그런 다음, 도 4g에 도시된 바와 같이 스크린 프린팅 방법으로 금속인 알루미늄 페이스트를 도포하고(s66), 전면전극(92)과 후면전극(94)을 형성한다(s68). 상기 66 단계에서 도포된 알루미늄 페이스트가 상기 후면전극(94)이 된다. 이때, 상기 후면전극(94) 형성시, 상기 알루미늄 페이스트가 홀이 있는 부분에 실리콘 웨이퍼와 접촉되면서 실리콘 웨이퍼내로 확산되고, 홀이 없는 부분은 확산되지 않게 된다. Next, as shown in FIG. 4G, an aluminum paste, which is a metal, is coated by screen printing (S66), and a
마지막으로 소정 공정(Co- firing)을 수행한다(s70). 이에 금속-반도체 접합(ohmic contact)이 이루어지고, 태양전지가 완성된다. Finally, a predetermined process (Co-firing) is performed (s70). This is a metal-semiconductor contact (ohmic contact) is made, the solar cell is completed.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시 예는 태양전지의 후면 구조시 금속 박막을 형성한 후에 AAO 방법으로 다공성 금속 산화물 박막을 형성하고 있어, 종래 기술에 비해 용이하게 금속과 실리콘 웨이퍼를 부분 접촉시킬 수 있음을 알 수 있다. As described above, the present embodiment forms the porous metal oxide thin film by the AAO method after forming the metal thin film in the back structure of the solar cell, so that the metal and the silicon wafer can be partially contacted more easily than in the prior art. It can be seen.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도1 is a flowchart of a method of manufacturing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 공정을 설명하는 단면도2 is a cross-sectional view illustrating the process of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도3 is a flow chart of a solar cell manufacturing method according to a second embodiment of the present invention
도 4는 도 3의 공정을 설명하는 단면도4 is a cross-sectional view illustrating the process of FIG. 3.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
30(80) : 실리콘 웨이퍼 32(82) : 에미터층30 (80): Silicon wafer 32 (82): Emitter layer
34(84) : 반사방지막 36(86) : 알루미늄 금속막34 (84): Anti-reflection film 36 (86): Aluminum metal film
38(88) : AAO에 의해 형성된 다공성 알루미늄 산화물 박막38 (88): porous aluminum oxide thin film formed by AAO
40(92) : 전면전극 42(94) : 후면전극40 (92): Front electrode 42 (94): Rear electrode
44 : 알루미늄 페이스트가 실리콘 웨이퍼내로 확산되어 형성된 후면전계(Al-BSF)44: Backside field (Al-BSF) formed by diffusion of aluminum paste into silicon wafer
90 : 붕소가 도핑되어 확산 형성된 후면전계(Boron-BSF)90: Backside field formed by doping boron (Boron-BSF)
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