KR101029331B1 - Texturing method of silicon wafer for solar cell, thereby textured silicon wafer for solar cell and solar cell comprising same - Google Patents
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Abstract
태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법 및 이에 의하여 텍스쳐링된 태양전지용 실리콘 웨이퍼가 제공된다.Provided are a method of texturing a silicon wafer for a solar cell, and a silicon wafer for a textured solar cell.
본 발명에 따른 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법은 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링을 위한 화학적 식각 공정에 있어서, 식각 용액에 가해지는 압력을 상압 미만의 저압으로 조절하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의한 저압에서의 텍스쳐링 공정을 통해 효과적으로 수소 기체의 차단 효과를 제거함으로써 실리콘 웨이퍼 표면에 보다 규칙적이고 작은 피라미드를 형성한다. 종래 기술에 비하여 피라미드의 사이즈는 약 2∼3마이크로미터 감소하였고 RMS 조도도 약 200nm 감소하여 개선된 표면상태를 얻었으며 반사도 또한 전 파장범위에서 약 2∼3% 감소한다. The method of texturing a silicon wafer for a solar cell according to the present invention includes controlling the pressure applied to the etching solution to a low pressure below normal pressure in a chemical etching process for texturing the silicon wafer. The texturing process at low pressure according to the present invention effectively removes the blocking effect of hydrogen gas to form a more regular and smaller pyramid on the silicon wafer surface. Compared to the prior art, the size of the pyramid is reduced by about 2 to 3 micrometers, the RMS roughness is reduced by about 200 nm, and an improved surface state is obtained, and the reflectance is also reduced by about 2 to 3% over the entire wavelength range.
Description
본 발명은 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법, 이에 의하여 텍스쳐링된 태양전지용 실리콘 웨이퍼 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 웨이퍼 표면에 보다 규칙적이고 조밀한 피라미드가 형성되어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법, 이에 의하여 텍스쳐링된 태양전지용 실리콘 웨이퍼 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for texturing a silicon wafer for a solar cell, a silicon wafer for a textured solar cell and a solar cell comprising the same, and more particularly, a more regular and dense pyramid is formed on the surface of the silicon wafer, the efficiency of the solar cell The present invention relates to a method for texturing a silicon wafer for a solar cell, thereby improving the texture of the silicon wafer for a solar cell and a solar cell including the same.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다. 태양전지에 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으 며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지를 일컫는다.Recently, as the prediction of depletion of existing energy sources such as oil and coal is increasing, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are particularly attracting attention because they are rich in energy resources and have no problems with environmental pollution. Solar cells include solar cells that generate steam required to rotate turbines using solar heat, and solar cells that convert sunlight into electrical energy using the properties of semiconductors. Refers to.
대부분 보통의 태양전지는 대면적의 p-n 접합 다이오드(p-n junction diode)로 이루어져 있다. 광전 에너지 변환(photovoltaic energy conversion)을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야 하는 요건은 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 도 1을 참조하면, p-n 접합의 비대칭성을 나타낸 것이다. n-type 영역은 큰 전자밀도(electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고 있고 p-type 영역은 그와 정반대로 되어있다. 따라서 열적 평형상태에서 p-type 반도체와 n-type 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고 이 때문에 전기장(electric field)이 형성되어 더 이상 캐리어의 확산이 일어나지 않게 된다. 이 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이에 에너지 차이인 밴드갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우, 이 빛 에너지를 받아서 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)된다. 이때 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 잉여 캐리어(excess carrier)라고 하며 이 잉여 캐리어들은 전도대 또는 가전자대 내에서 농도차이에 의해서 확산하게 된다.Most common solar cells consist of large area p-n junction diodes. The basic requirement for solar cells for photovoltaic energy conversion is that the electrons must be asymmetric in the semiconductor structure. Referring to Figure 1, it shows the asymmetry of the p-n junction. The n-type region has a large electron density and a small hole density, and the p-type region is opposite to that. Therefore, in the thermal equilibrium, in the diode composed of the junction of p-type semiconductor and n-type semiconductor, diffusion due to the concentration gradient of carrier causes charge imbalance, which causes an electric field to be formed. No abnormal carrier diffusion occurs. When this diode is applied with light above the band gap energy, which is the energy difference between the conduction band and valence band of the material, it receives this light energy and the electrons are excited from the valence band to the conduction band. (excite) At this time, the electrons excited by the conduction band can move freely, and holes are generated in the valence band where electrons escape. This is called an excess carrier, and these excess carriers diffuse by concentration differences in the conduction band or the valence band.
이때 p-type 반도체에서 여기된 전자들과 n-type 반도체에서 만들어진 정공을 각각의 소수 캐리어(minority carrier)라고 부르며, 기존 접합 전의 p-type 또는 n-type 반도체 내의 carrier(p-type의 정공, n-type의 전자)는 이와 구분해 주 요 캐리어(majority carrier)라고 부른다. 이때 주요 캐리어들은 전기장으로 생긴 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만 p-type의 소수 캐리어인 전자는 n-type 쪽으로 각각 이동할 수 있다. 소수 캐리어의 확산에 의해 재료 내부의 전기적 중성이 깨짐으로써 전압차가 생기고 이때 p-n 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.At this time, electrons excited in p-type semiconductor and holes made in n-type semiconductor are called minority carriers, and carriers in p-type or n-type semiconductors before bonding (p-type holes, n-type electrons) are called majority carriers. At this time, the major carriers are interrupted by the flow of energy barriers caused by the electric field, but electrons, which are the minority carriers of the p-type, may move toward the n-type. Due to the diffusion of minority carriers, the electrical neutrality inside the material is broken, resulting in a voltage difference. When the electromotive force generated at the anode terminal of the p-n junction diode is connected to an external circuit, it acts as a solar cell.
이러한 원리로 태양광을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 태양전지의 성능은 일반적으로 광에너지로 변환되는 효율을 측정하며, 그 값은 태양 전지의 전기 출력의 입사 광량에 대한 비이며, 보통 %로 나타낸다.On this principle, the performance of a solar cell capable of converting sunlight into electrical energy generally measures the efficiency of conversion to light energy, which is a ratio of the amount of incident light at the electrical output of the solar cell, usually expressed in%. .
따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 연구가 많이 진행되고 있으며, 그 중 한가지 방법은 웨이퍼 표면을 텍스쳐링(texturing)하여 빛의 흡수를 최대화하는 것이다. 이러한 텍스쳐링 기술은 빛 가둠 현상에 의해 광학적 손실을 줄여 태양전지 효율을 향상시키는데 있어서 중요한 기술 중 하나이다. 상기 본 명세서에서 사용되는 "텍스쳐링"이라는 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 사용되는 용어로서, 이는 실리콘 웨이퍼 표면에 요철 구조를 갖도록 처리하는 공정 전반을 의미한다. Therefore, a lot of research is being conducted to increase the efficiency of solar cells, one of which is to maximize the absorption of light by texturing the wafer surface. Such texturing technology is one of important technologies for improving solar cell efficiency by reducing optical loss due to light confinement. As used herein, the term "texturing" is a term widely used in the art to which the present invention pertains, and refers to an overall process of treating a silicon wafer surface to have an uneven structure.
텍스쳐링 방법으로는 화학적인 식각 방법(chemical etching), 플라즈마 식각(plasma etching)을 이용한 방법, 기계적 스크라이빙(mechanical scribing)방법 및 사진인쇄법(photolithography) 등이 사용되고 있다.As the texturing method, a chemical etching method, a method using plasma etching, a mechanical scribing method, a photolithography method, and the like are used.
상기 방법 중 플라즈마 식각 방법은 웨이퍼에 포토레지스트를 도포해 패턴들을 형성하고 플라즈마를 이용하여 식각한 후 마스크를 제거하는 방법으로서, 이는 상당히 좋은 반사율을 보이지만, 작업 시간이 오래 걸리며, 고가의 장비가 필요하기 때문에 산업적 이용가능성이 작다. 또한, 기계적 스크라이빙(mechanical scribing) 방법은 웨이퍼 표면에 홈(groove)을 형성한 후, 화학적인 식각 방법을 이용하여 텍스쳐링하는 방법으로서, 상기 기계적 스크라이빙 방법은 작업시간이 오래 걸리기 때문에 상업적인 생산이 어렵고 박막에 적용하기 힘들다. 또한, 사진인쇄법을 이용한 방법은 산화막이 있는 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하고 이를 등방성/이방성 식각 방법을 통해 텍스쳐링하는 방법으로서, 이는 공정 비용이 너무 높기 때문에 상업적인 적용이 힘들다.The plasma etching method is a method of forming a pattern by applying photoresist to a wafer, etching using a plasma, and removing a mask, which shows a fairly good reflectance, but requires a long time and requires expensive equipment. Because of this, industrial applicability is small. In addition, the mechanical scribing method is a method of forming a groove on the surface of the wafer and then texturing it using a chemical etching method. Difficult to produce and difficult to apply to thin films. In addition, the photo printing method is a method of forming a pattern by coating a photoresist on a wafer with an oxide film and texturing it through an isotropic / isotropic etching method, which is difficult to apply commercially because the process cost is too high.
따라서, 상기 방법 중 짧은 시간에 저렴한 가격으로 다량의 웨이퍼를 텍스쳐링할 수 있는 화학적인 식각 방법이 각광을 받고 있다.Therefore, among the above methods, a chemical etching method capable of texturing a large amount of wafers at a low price in a short time has been in the spotlight.
이러한 화학적인 식각 방법에는 등방성 식각(isotropic etching) 방법과 이방성 식각(anisotropic etching) 방법이 있으며, 등방 식각 방법이 광전변환효율면에 볼 때 이방성 식각 방법보다 효율이 떨어져 이방성 식각 방법이 선호되고 있다. Such chemical etching methods include isotropic etching and anisotropic etching, and anisotropic etching is preferred because anisotropic etching is less efficient than anisotropic etching in view of photoelectric conversion efficiency.
일반적으로 이방성 식각 방법은 수산화칼륨 용액(KOH)과 이소프로필알코올( IPA; isopropylalcohol,(CH3)2CHOH)의 혼합용액으로 제조된 에칭 용액 속에 실리콘 웨이퍼를 침지시켜 그 표면을 이방성 식각하여 시행된다. 이러한 이방성 식각 방법을 이용한 텍스쳐링 공정은 웨이퍼의 결정학적 특성과 도핑(doping) 농도, 공정 온도, 용액 비율 및 시간에 영향을 받은 것으로 알려져 있다. 또한, 태양전지의 효율 향상과 밀접한 관계가 있는 균일한 크기와 높이를 가지는 피라미드를 형성하기 위 해서는 상기 나열된 조건들이 최적화되어야 하므로, 작업자가 이러한 최적화된 조건을 찾은 것이 상당히 어렵다는 문제가 있다. 특히 텍스쳐링 공정 중 발생하는 수소에 의하여 텍스쳐링 공정이 효과적으로 진행되지 않아 불균일한 크기(너비) 및 높이를 갖는 피라미드가 형성되는 문제가 있는데. 이하 보다 상세히 설명한다.In general, the anisotropic etching method is performed by anisotropically etching the surface of a silicon wafer by immersing the silicon wafer in an etching solution prepared from a mixed solution of potassium hydroxide solution (KOH) and isopropylalcohol (IPA; isopropylalcohol, (CH 3 ) 2 CHOH). . The texturing process using the anisotropic etching method is known to be affected by the crystallographic properties of the wafer, the doping concentration, the process temperature, the solution ratio and the time. In addition, in order to form a pyramid having a uniform size and height closely related to the improvement of the efficiency of the solar cell, the above-listed conditions must be optimized, which makes it difficult for the worker to find such optimized conditions. In particular, there is a problem in that a pyramid having a non-uniform size (width) and height is formed because the texturing process does not proceed effectively by hydrogen generated during the texturing process. It will be described in more detail below.
한편, 실리콘 태양전지의 전면으로 입사되는 태양광의 반사를 최대한 줄여 전지의 효율을 높이기 위한 화학적 식각 방법을 이용한 텍스쳐링 공정은 주로 염기성 수산화물 식각 용액인 수산화 칼륨(KOH) 용액을 이용하고 있다.On the other hand, the texturing process using a chemical etching method to increase the efficiency of the cell by reducing the reflection of sunlight incident to the front surface of the silicon solar cell mainly uses a potassium hydroxide (KOH) solution, which is a basic hydroxide etching solution.
실리콘의 규소와 식각 용액(KOH)의 반응과정을 화학식 1에 나타내었다. The reaction process of silicon and etching solution (KOH) of silicon is shown in Chemical Formula 1.
화학식 1을 보면 식각 반응 결과 수소 기체(기포)가 필연적으로 발생한다. 이러한 텍스쳐링 공정상 필연적으로 발생한 수소 기포가 식각 중 규소기판에 부착되어 식각을 방해하여 불균일한 텍스쳐 구조를 야기시키는 데 이러한 현상을 수소기체의 차단 효과(screen effect)라 한다.In Formula 1, hydrogen gas (bubbles) is inevitably generated as a result of the etching reaction. Hydrogen bubbles inevitably generated during the texturing process are attached to the silicon substrate during etching, thereby interfering with etching, resulting in a non-uniform texture structure. This phenomenon is called a screen effect of hydrogen gas.
수소기체의 차단 효과를 더욱 구체적으로 설명하면 상기 공정상 필연적으로 발생되는 수소기체가 이미 형성된 피라미드와 피라미드 사이에 갇히게 되며, 이때 수소 기체가 갇혔던 자리에는 식각 반응이 원활히 일어나지 않게 되며(즉, 수소 기체가 식각 반응의 마스크로서 작용하게 된다.), 또한 상기 갇혔던 수소가 수면으로 떠오르면서 실리콘을 긁고 지나간 자리에서 식각 반응이 원활히 일어나지 않는 현 상이다. 따라서 수소기체의 차단 효과에 의해 피라미드의 크기와 불규칙성이 증가하여 태양전지의 광전변환효율이 떨어지는 문제점이 발생한다. In more detail, the blocking effect of the hydrogen gas is trapped between the pyramid and the pyramid in which the hydrogen gas inevitably generated in the process is formed, and the etching reaction does not occur smoothly at the place where the hydrogen gas is trapped (that is, hydrogen gas Acts as a mask for the etching reaction.) Also, the etch reaction does not occur smoothly at the place where the trapped hydrogen rises to the surface and scratches the silicon. Therefore, the size and irregularity of the pyramid increases due to the blocking effect of hydrogen gas, which causes a problem in that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell decreases.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 조밀하고 균일한 피라미드를 갖는 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the first problem to be solved by the present invention is to provide a method of texturing a silicon wafer for a solar cell having a dense and uniform pyramid.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 조밀하고 균일한 피라미드를 갖는 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a silicon wafer for solar cells having a dense and uniform pyramid.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 조밀하고 균일한 피라미드를 갖은 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 포함하며, 이로써 광효율이 향상된 태양전지를 제공하는 것이다.The third problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell silicon wafer having a compact and uniform pyramid, thereby providing a solar cell with improved light efficiency.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위해서,In order to achieve the first object of the present invention,
태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링을 위한 화학적 식각공정에 있어서,In the chemical etching process for texturing a silicon wafer for solar cells,
식각 용액에 가해지는 압력을 상압 미만의 저압으로 조절하는 단계를 포함하는 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법을 제공한다.It provides a method of texturing a silicon wafer for a solar cell comprising the step of adjusting the pressure applied to the etching solution to a low pressure less than the normal pressure.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법은According to one embodiment of the invention, the texturing method of the silicon wafer for solar cells
(a) 챔버 내에 위치한 식각 용액에 실리콘 웨이퍼를 침지시킨 후 상압 하에서 이를 유지하는 단계; 및 (a) immersing the silicon wafer in an etching solution located in the chamber and maintaining it under normal pressure; And
(b) 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.(b) controlling the pressure applied to the etching solution.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하는 단계는According to another embodiment of the present invention, the step of adjusting the pressure applied to the etching solution is
(c) 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 상압 미만의 저압으로 낮춘 후 이를 유지하는 단계;및 (c) lowering and maintaining the pressure applied to the etching solution to a low pressure below normal pressure; and
(d) 상기 감압된 식각 용액에 가해지는 압력을 다시 상압으로 상승시킨 후 이를 유지하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.(d) increasing the pressure applied to the reduced pressure etching solution to normal pressure and then maintaining the same.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하는 단계는According to another embodiment of the present invention, the step of adjusting the pressure applied to the etching solution is
상기 (c) 및 (d) 단계를 복수 회 반복하는 것일 수 있다.(C) and (d) may be repeated a plurality of times.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법은 According to another embodiment of the present invention, the texturing method of the silicon wafer for solar cells
상기 (a)단계와 (b)단계의 시간 비율이 1:2인 것일 수 있다.The time ratio of steps (a) and (b) may be 1: 2.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하는 단계는According to another embodiment of the present invention, the step of adjusting the pressure applied to the etching solution is
상기 (c)단계와 (d)단계의 시간 비율이 1:1인 것일 수 있다.The time ratio of steps (c) and (d) may be 1: 1.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 (c)단계의 상압 미만의 저압은 상압보다 0.01 ∼ 0.1mPa 낮은 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the low pressure less than the normal pressure of the step (c) may be 0.01 ~ 0.1mPa lower than the normal pressure.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 실리콘 웨이퍼는 n-형 단결정 실리콘 또는 p-형 단결정 실리콘일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the silicon wafer may be n-type single crystal silicon or p-type single crystal silicon.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 실리콘 웨이퍼는 n-형 다결정 실 리콘 또는 p-형 다결정 실리콘일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the silicon wafer may be n-type polycrystalline silicon or p-type polycrystalline silicon.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 식각 용액의 온도는 70∼80℃일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the temperature of the etching solution may be 70 ~ 80 ℃.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 식각 용액은 염기성 수화물, 첨가제 및 탈이온수로 이루어진 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the etching solution may be composed of basic hydrate, additives and deionized water.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 염기성 수화물은 KOH, NaOH, CsOH, RbOH, (CH3)4NOH 및 NH4OH 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the basic hydrate may be any one or more selected from the group of KOH, NaOH, CsOH, RbOH, (CH 3 ) 4 NOH and NH 4 OH.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 첨가제는 (CH3)2CHOH, Na2CO3 및 K2CO3 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the additive may be any one or more selected from the group (CH 3 ) 2 CHOH, Na 2 CO 3 and K 2 CO 3 .
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 식각 용액의 염기성 수화물, 첨가제 및 탈이온수의 부피%는 0.5∼5:3.0∼20.0:75.0∼96.5일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the volume% of the basic hydrate, additives and deionized water of the etching solution may be 0.5 to 5: 3.0 to 20.0: 75.0 to 96.5.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 상기 태양전지용 실리콘 웨이퍼 텍스쳐링 방법에 따라 텍스쳐링된 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 제공한다.The present invention provides a solar cell silicon wafer textured in accordance with the silicon wafer texturing method for the solar cell in order to achieve the second object.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 표면은 피라미드 구조일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the surface of the silicon wafer for solar cells may have a pyramid structure.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 표준 피라미드의 너비는 0.1∼5㎛일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the width of the standard pyramid may be 0.1 to 5㎛.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 조도(RMS)는 100∼645㎚일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the roughness (RMS) of the silicon wafer for solar cells may be 100 ~ 645nm.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 실리콘 웨이퍼의 반사도는 400∼800㎚의 파장에서 5∼10%일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reflectivity of the silicon wafer may be 5 to 10% at a wavelength of 400 to 800 nm.
본 발명은 상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여, 상기 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 포함하는 태양전지를 제공한다.The present invention provides a solar cell comprising the silicon wafer for the solar cell in order to achieve the third object.
본 발명에 의한 저압에서의 텍스쳐링 공정을 통해 효과적으로 수소기체의 차단 효과를 제거함으로써 실리콘 웨이퍼 표면에 보다 규칙적이고 작은 피라미드를 형성하였다. 종래 기술에 비하여 피라미드의 사이즈는 약 2∼3마이크로미터 감소하였고 RMS 조도도 약 200nm 감소하여 개선된 표면상태를 얻었다. 반사도 또한 전 파장범위에서 약 2∼3% 감소시켰다. 이러한 결과를 바탕으로 저압에서 텍스쳐링 공정은 고효율 태양전지의 제작에 있어 효율 향상에 기여를 할 것이라고 예상된다. 따라서 본 발명은 제조공정이 간단하고 제조시간이 단축된 저압에서의 텍스쳐링 공정을 제공하여 산업적 측면에서 우수한 효과가 있으며, 본 발명에 의하여 제조된 실리콘 웨이퍼는 태양전지의 효율을 증가시키는 효과가 있어 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 분야에 상당한 이점을 제공할 수 있다.The texturing process at low pressure according to the present invention effectively removes the blocking effect of hydrogen gas to form a more regular and smaller pyramid on the silicon wafer surface. Compared to the prior art, the size of the pyramid was reduced by about 2 to 3 micrometers and the RMS roughness was reduced by about 200 nm to obtain an improved surface state. Reflectivity was also reduced by about 2-3% over the entire wavelength range. Based on these results, the texturing process at low pressure is expected to contribute to the improvement of efficiency in manufacturing high efficiency solar cell. Therefore, the present invention provides a texturing process at a low pressure, the manufacturing process is simple and the manufacturing time is short, has an excellent effect in the industrial aspect, the silicon wafer manufactured by the present invention has the effect of increasing the efficiency of the solar cell silicon It can provide significant advantages in the field of texturing of wafers.
이하, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 시험예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Test Examples. However, these Examples and Test Examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these Examples and Test Examples. .
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 화학적 식각 방법을 이용한 텍스쳐링 공정의 비용절감과 효율향상을 목적으로 피라미드의 형성과 관련된 식각 반응의 부산물인 수소 기체를 실리콘 표면에서 빠르게 제거하기 위한 저압에서의 텍스쳐링 공정을 제공한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a method for reducing the cost and improving the efficiency of a texturing process using a chemical etching method. Provides a texturing process.
이를 위하여 본 발명은 실리콘 웨이퍼를 텍스쳐링하기 위한 식각 용액에 가해지는 압력을 상압 미만의 저압으로 조절함으로써, 반응 공정에서 발생하는 수소 기체를 효과적으로 제거하며, 그 결과 균일하고 조밀한 피라미드 구조를 갖는 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 텍스쳐링할 수 있다.To this end, the present invention is to effectively remove the hydrogen gas generated in the reaction process by adjusting the pressure applied to the etching solution for texturing the silicon wafer to less than normal pressure, as a result for a solar cell having a uniform and compact pyramid structure Silicon wafers can be textured.
본 발명에 따른 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링 방법을 하기 도면을 이용하여 보다 상세히 설명한다.The texturing method of the silicon wafer for solar cells according to the present invention will be described in more detail with reference to the following drawings.
본 발명의 텍스처링 전체 공정의 개략도를 도 2에 나타내었다. 도 2을 참조하면, 텍스쳐링 전체 공정은 황산과산화수소혼합액(SPM; sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture)을 사용한 웨이퍼 세척단계; 탈이온수(DIW; deionized water)로 세정하는 단계; 염산과산화수소혼합액(HPM; hydrochloric acid-hydrogen peroxide-water mixture)을 사용한 웨이퍼 세척 단계; 탈이온수로 세정하는 단계; 쏘 데미지 에칭(Saw Damage Etching,SDE)하는 단계; 탈이온수로 세정하는 단계; 묽은 불산(dilute HF)으로 에칭하는 단계; 탈이온수로 세정하는 단계; 텍스쳐링 단계; 탈이온수로 세정하는 단계;및 건조 단계를 포함한다.A schematic of the entire texturing process of the present invention is shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, the entire texturing process includes a wafer cleaning step using a sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture (SPM); Washing with deionized water (DIW); A wafer cleaning step using a hydrochloric acid-hydrogen peroxide-water mixture (HPM); Washing with deionized water; Saw damage etching (SDE); Washing with deionized water; Etching with dilute HF; Washing with deionized water; Texturing; Washing with deionized water; and drying.
여기서 쏘 데미지 에칭(Saw Damage Etching,SDE)이란 실리콘 웨이퍼들의 커팅 공정의 결과로 생긴 결함이 많은 층(defect-rich layer)을 제거하기 위하여 적 당한 화학적인 방법을 이용하는 것을 말한다. 일반적으로 KOH를 사용하여 등방 식각(isotropic etching)을 한다. 도 2에서는 염기성 수산화물 식각 용액인 KOH를 사용하여 SDE 하였으므로 "알칼리 SDE"라 표현하였다. Saw Damage Etching (SDE) refers to the use of suitable chemical methods to remove the defect-rich layer resulting from the silicon wafer cutting process. In general, isotropic etching is performed using KOH. In FIG. 2, since SDE was used using a basic hydroxide etching solution, it was expressed as "alkali SDE".
또한, 상기 SPM 또는 HPM는 통상적으로 실리콘 기판을 사용하는 반도체 공정에서 오염 물질을 제거하기 위한 세정 용액이며, SPM은 유기물 제거를 위한 것이고 HPM은 금속 불순물 제거를 위한 것이다. 또한, 상기 묽은 불산은 자연산화막 제거를 위한 완충 산화 식각 용액(BOE; Buffered Oxide Echant)이다.In addition, the SPM or HPM is typically a cleaning solution for removing contaminants in a semiconductor process using a silicon substrate, SPM is for removing organic matter and HPM is for removing metal impurities. In addition, the diluted hydrofluoric acid is a buffered oxide etching solution (BOE; Buffered Oxide Echant).
상기 도 2의 텍스쳐링 단계의 이전의 단계를 통상적으로 전처리 과정이라 하며 실리콘 웨이퍼의 표면 청정화를 위한 공정이다. 본 발명의 전처리 과정은 특별히 제한되지 않으며 당업계에서 통상적으로 수행되는 것이다. The previous step of the texturing step of FIG. 2 is commonly referred to as a pretreatment process and is a process for cleaning the surface of a silicon wafer. The pretreatment process of the present invention is not particularly limited and is conventionally performed in the art.
상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 텍스쳐링 공정은 표면 피라미드 구조를 보다 조밀하게 하고, 균일하게 만드는데 그 한계가 있었으며, 본 발명자는 이를 예의 주시하여 종래 기술의 상기 한계는 텍스쳐링 공정 중 발생하는 수소 기체에 의한 것임을 규명하였는데, 이하 도면을 이용하여 보다 상세히 설명한다.As described above, the texturing process according to the prior art has its limitations in making the surface pyramid structure more dense and uniform, and the inventors pay close attention to this, and the limitation of the prior art is due to the hydrogen gas generated during the texturing process. It will be apparent that the following description will be made in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 수소기체 차단 효과로 인한 피라미드의 불규칙성 증가를 나타낸 것이다. Figure 3 shows the increase in irregularities of the pyramid due to the hydrogen gas blocking effect.
도 3를 참조하면, 상술한 바와 같이 수소 기체 차단 효과에 의해 피라미드의 크기와 불규칙성이 증가할수록 빛 가둠 현상이 감소하여 태양 전지의 효율을 감소함을 알 수 있다. 이러한 수소 기체의 차단 효과를 제거하여 태양 전지의 효율을 증가시키기 위해서 본 발명은 상기 수소 기체를 실리콘 웨이퍼 표면에서 빠르게 제 거하는 경우 텍스쳐링 구조가 보다 조밀하고 균일해지는 점에 착안한 것으로, 이를 위해서는 식각 용액 속의 수소 기체의 농도를 감소시키고자 하였고, 이러한 목적을 달성하기 위하여 식각 용액에 기해지는 압력을 감소시킴으로서 수소 기체에 의한 차단 효과를 효과적으로 달성하였다. 왜냐하면 액체 속의 기체의 용해도는 압력이 높을수록 증가하기 때문이다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the light confinement phenomenon decreases as the size and irregularity of the pyramid increase due to the hydrogen gas blocking effect as described above, thereby decreasing the efficiency of the solar cell. In order to remove the hydrogen gas blocking effect to increase the efficiency of the solar cell, the present invention focuses on the fact that when the hydrogen gas is quickly removed from the silicon wafer surface, the texturing structure becomes more dense and uniform. In order to reduce the concentration of hydrogen gas in the solution, to achieve this purpose, the effect of blocking the hydrogen gas was effectively achieved by reducing the pressure exerted on the etching solution. This is because the solubility of gases in liquids increases with higher pressure.
따라서, 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 감소시키기 위해서 저압에서 텍스쳐링 공정을 수행하여야 한다.Therefore, the texturing process should be performed at low pressure to reduce the pressure applied to the etching solution.
도 4는 본 발명에 의한 저압에서의 텍스쳐링 방법을 구현하기 위한 장치의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an apparatus for implementing a texturing method at low pressure according to the present invention.
도 4를 참조하면, 진공 챔버(400)에 공기 주입구(410)와 공기 유출구(420)가 연결되어 있으며, 공기 유출기에는 진공 펌프(430)가 연결되어 있다. 또한 진공 챔버 내의 압력을 측정하기 위한 압력계(440)가 진공 챔버에 설치되었다. 진공 챔버 내부의 하단에는 가열부(450)가 있으며, 상기 가열부 상에 식각 배스(bath)(460)를 위치시켰다.4, an
이하, 저압에서의 텍스처링 공정을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the texturing process at low pressure will be described in more detail.
상기 식각 용액을 진공 챔버 내의 가열부 상에 위치 시킨후 상기 식각 용액을 가열하였다. The etching solution was placed on a heating unit in a vacuum chamber and the etching solution was heated.
상기 가열부는 특별히 제한되지 않으며 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이다. 따라서, 상기 가열부는 핫 플레이트 또는 실리콘 오일을 이용한 중탕식 가열부 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 핫 플레이트를 이용하였다.The heating unit is not particularly limited and is commonly used in the art. Accordingly, the heating part may be a hot water heating part using a hot plate or silicone oil. In one embodiment of the present invention was used a hot plate.
또한, 상기 식각 용액은 특별히 제한되지 않으며 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이다. 일반적으로 식각 용액은 염기성 용액을 사용하는데, 염기성 식각 용액은 염기성 수화물, 첨가제 및 탈이온수로 포함하며 상기 염기성 수화물은 실리콘 웨이퍼를 식각하는 기능을 수행하며 상기 첨가제는 식각율 조절목적으로 첨가되는 것이다. 상기 염기성 수화물은 KOH, NaOH, CsOH, RbOH, (CH3)4NOH(tetramethyl ammonium hydroxide,TMAH) 및 NH4OH 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 첨가제는 IPA, Na2CO3 및 K2CO3 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. In addition, the etching solution is not particularly limited and is commonly used in the art. In general, an etching solution uses a basic solution, which includes basic hydrates, additives, and deionized water, and the basic hydrates serve to etch silicon wafers, and the additives are added for etching rate control. The basic hydrate may be any one selected from the group of KOH, NaOH, CsOH, RbOH, (CH 3 ) 4 NOH (tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH) and NH 4 OH, the additive is IPA, Na 2 CO 3 and K 2 It may be any one selected from the group CO 3 .
상기 식각 용액의 조성 비율은 균일하고 조밀한 피라미드 형성하는데 있어서 주요한 영향을 미치는 요건이다. 상기 조성 비율은 균일하고 조밀한 피라미드를 형성하기 위한 최적화된 조성으로 선택 재료, 식각되는 물질 그리고 텍스쳐링 환경 등에 따라 달라진다. 본 발명에서는 식각 용액의 조성을 KOH:IPA:DIW=0.5∼5.0:3.0∼20.0:75.0∼96.5의 부피%로 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 조성 비율인 경우에 수소 기체의 차단 효과를 효과적으로 저지할 수 있기 때문이다. The composition ratio of the etching solution is a requirement that has a major influence in forming uniform and dense pyramids. The composition ratio is optimized for forming a uniform and dense pyramid, depending on the material selected, the material being etched and the texturing environment. In the present invention, it is preferable to mix and use the composition of the etching solution in a volume% of KOH: IPA: DIW = 0.5 to 5.0: 3.0 to 20.0: 75.0 to 96.5, because the blocking effect of hydrogen gas in the above composition ratio This can be effectively prevented.
본 발명의 일 실시예에서는 KOH, IPA 및 DIW를 1:6:55의 부피 비율로 혼합한 식각 용액을 사용하였다. In an embodiment of the present invention, an etching solution using KOH, IPA, and DIW in a volume ratio of 1: 6: 55 was used.
상기 식각 용액의 온도는 70∼80℃로 유지되는 것이 바람직한 데, 그 이유는 IPA의 끊는점이 82.5℃이기 때문에 식각 용액의 온도가 80℃ 이상이 되면 IPA가 증발하여 식각 용액의 조성의 변화를 가져오기 때문이다. 본 발명의 일 실시예에서는 80℃로 하였다.The temperature of the etching solution is preferably maintained at 70 ~ 80 ℃, because the break point of the IPA is 82.5 ℃, when the temperature of the etching solution is more than 80 ℃ IPA evaporates to change the composition of the etching solution Because it comes. In one embodiment of the present invention it was set to 80 ℃.
다음으로, 상기 가열된 식각 용액에 상기 전처리한 실리콘 웨이퍼(470)를 고정판에 위치시킨 후 식각 용액에 침지시켜 식각 공정을 수행한다. Next, the
본 발명에서 사용하는 상기 실리콘 웨이퍼는 특별히 제한되지 않으며 n-형 단결정 실리콘, n-형 다결정 실리콘, p-형 단결정 실리콘 및 p-형 다결정 실리콘 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 n-형 다결정 실리콘을 사용하였다.The silicon wafer used in the present invention is not particularly limited and may be any one selected from the group consisting of n-type single crystal silicon, n-type polycrystalline silicon, p-type single crystal silicon and p-type polycrystalline silicon. In one embodiment of the present invention, n-type polycrystalline silicon was used.
상기 식각 공정은 The etching process
(a) 식각 용액에 가해지는 챔버 내에 위치한 식각 용액에 실리콘 웨이퍼를 침지시킨 후 상압 하에서 이를 유지하는 단계; 및 (a) immersing the silicon wafer in an etching solution located in a chamber applied to the etching solution and maintaining it under normal pressure; And
(b) 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하는 단계로 수행된다.(b) adjusting the pressure applied to the etching solution.
상기 용액에 가해지는 압력을 상압으로 유지하는 단계는 일정시간 챔버 내의 압력을 상압으로 유지한 상태에서 수행되는데 그 이유는 상기 전처리한 실리콘 웨이퍼 표면에 화학적 식각이 진행되어 피라미드가 형성되어야 하기 때문이다. 상기 상압으로 유지하는 시간은 수소 기체가 발생하여 그 지름이 1㎜가 될 때까지의 시간으로 수소 기체 차단 효과가 발생할 때까지의 시간이다.Maintaining the pressure applied to the solution at atmospheric pressure is performed at a constant pressure in the chamber for a predetermined time, because chemical etching is performed on the surface of the pretreated silicon wafer to form a pyramid. The time to maintain the atmospheric pressure is the time until hydrogen gas is generated and its diameter becomes 1 mm, until the hydrogen gas blocking effect occurs.
다음으로 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 제어하는 단계는 Next, the step of controlling the pressure applied to the etching solution is
(c) 상기 식각 용액에 가해지는 압력을 상압 미만의 저압으로 낮춘 후 이를 유지하는 단계;및 (c) lowering and maintaining the pressure applied to the etching solution to a low pressure below normal pressure; and
(d) 상기 감압된 식각 용액에 가해지는 압력을 다시 상압으로 상승시킨 후 이를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(d) increasing the pressure applied to the reduced pressure etching solution to normal pressure and maintaining the same.
상기 (c) 단계는 진공 펌프를 이용하여 챔버내의 압력을 상압보다 0.01∼0.1mPa 낮게 하여 수행된다. 상술한 바와 같이 챔버 내의 압력이 낮아지면 챔버 내부의 압력이 챔버 외부의 압력보다 낮아지게 되어 압력차가 발생한다. 이러한 압력차는 식각 용액에 가해지는 압력을 낮아지게 하여 수소 기체가 식각 용액 속에서 빨리 빠져나가게 한다. 따라서, 수소기체 차단효과를 효과적으로 차단할 수 있다.Step (c) is carried out by using a vacuum pump to make the pressure in the chamber 0.01 to 0.1 mPa lower than the normal pressure. As described above, when the pressure in the chamber is lowered, the pressure inside the chamber is lower than the pressure outside the chamber, and a pressure difference occurs. This pressure difference lowers the pressure applied to the etching solution so that the hydrogen gas quickly exits the etching solution. Therefore, the hydrogen gas blocking effect can be effectively blocked.
본 발명에서는 식각 용액에 가해지는 압력이 상압 보다 0.01∼0.1 mPa 낮은 압력이 되게 하였는데, 그 이유는 식각 용액에 가해지는 챔버 내의 압력이 상압 보다 0.1 mPa 낮은 압력 이하로 되면 식각 용액의 IPA가 빠르게 증발하여 식각 용액의 조성에 변화를 주게 되어 원하는 텍스쳐링이 이루어질 수 없게 되며, 식각 용액에 가해지는 챔버 내의 압력이 상압보다 0.01 mPa 낮은 압력 이상이 되면 수소 기체 차단 효과가 미비해 지기 때문이다. In the present invention, the pressure applied to the etching solution is 0.01 to 0.1 mPa lower than the normal pressure. The reason is that when the pressure in the chamber applied to the etching solution is less than 0.1 mPa lower than the normal pressure, the IPA of the etching solution evaporates rapidly. This is because the change in the composition of the etching solution is not able to achieve the desired texturing, and when the pressure in the chamber applied to the etching solution is more than 0.01 mPa lower than the normal pressure, the hydrogen gas blocking effect is insufficient.
본 발명의 일 실시예에서의 (c) 단계에서는 챔버 내의 압력이 상압보다 0.015mPa 낮은 압력이 유지되게 하여 텍스쳐링을 진행하였다. In the step (c) of the embodiment of the present invention, the pressure in the chamber was maintained at 0.015 mPa lower than the normal pressure, and the texturing was performed.
상기 (d) 단계에서는 (c) 단계가 모두 진행되어 수소 기체가 식각 용액에서 모두 빠져나가게 되면 다시 챔버 내의 압력을 상압으로 유지하여 식각이 진행되지 않은 부분에 식각이 일어날 수 있게 하였다.In the step (d), when the step (c) is performed and all of the hydrogen gas is released from the etching solution, the pressure in the chamber is maintained at atmospheric pressure again to allow etching to occur in the portion where the etching is not performed.
그 다음으로 상기 (c) 및 (d) 단계를 복수 회 반복하여 수소 기체 차단 효과를 효과적으로 저지하면서 실리콘 웨이퍼 전면을 텍스쳐링하여 균일하고 크기가 작은 피라미드를 형성하였다.Next, the steps (c) and (d) were repeated a plurality of times to texture the entire surface of the silicon wafer while effectively preventing the hydrogen gas blocking effect to form a uniform and small pyramid.
상술한 바에 의하여 (a)단계와 (b)단계의 시간 비율과, (c)단계와 (d)단계의 시간 비율이 정하여 지는데 이러한 시간 비율은 실리콘 웨이퍼의 크기, 텍스쳐링 환경 등에 따라 변할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.As described above, the time ratios of steps (a) and (b) and the time ratios of steps (c) and (d) are determined. These time ratios may vary depending on the size of the silicon wafer and the texturing environment. It is not particularly limited.
본 발명의 일실시예에서는 (a)단계와 (b)단계의 시간 비율을 1:2로 하였으며, (c)단계와 (d)단계의 시간 비율을 1:1로 하였다. In an embodiment of the present invention, the time ratio of steps (a) and (b) is 1: 2, and the time ratio of steps (c) and (d) is 1: 1.
한편, 일반적으로 화학적 식각에 의한 텍스쳐링 공정은 IPA의 증발에 의한 조성 변화가 일어나기 전에 완결되어야 하므로 30∼40분 사이에 이루어진다.On the other hand, in general, the texturing process by chemical etching is performed between 30 to 40 minutes because it must be completed before the composition change by evaporation of the IPA occurs.
본 발명에서는 30분간 텍스쳐링 공정을 하였으며, 상술한 바와 같이 (a)단계와 (b)단계의 시간 비율을 1:2로 하고, (c)단계와 (d)단계의 시간 비율을 1:1로 하기 위해 (a)단계인 초기 10 분간을 상압으로 유지하였고 (b)단계인 후기 20분간은 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하였으며 (b)단계인 후기 20분간의 압력 조절은 (c)단계인 저압 유지 단계(5분)→(d) 단계인 상압 유지 단계(5분)→(c)단계인 저압 유지 단계(5분)→(d)단계인 상압 유지 단계(5분)로 이루어진다.In the present invention, the texturing process was performed for 30 minutes. As described above, the time ratios of steps (a) and (b) were set to 1: 2, and the time ratios of steps (c) and (d) were set to 1: 1. In order to maintain the initial pressure for 10 minutes in step (a) and to adjust the pressure applied to the etching solution in the latter 20 minutes in step (b), the pressure control in the latter 20 minutes in step (b) A low pressure holding step (5 minutes) → (d) is a normal pressure holding step (5 minutes) → (c) a low pressure holding step (5 minutes) → (d) step is a normal pressure holding step (5 minutes).
그 다음으로 실리콘 웨이퍼를 식각 용액에서 꺼내어 탈이온수로 세정한 후 건조하였다.Next, the silicon wafer was removed from the etching solution, washed with deionized water, and dried.
본 발명에 의하여 텍스쳐링된 실리콘 웨이퍼를 이하 보다 자세히 설명한다.Silicon wafers textured by the present invention are described in more detail below.
본 발명에 의하여 텍스쳐링된 실리콘 웨이퍼의 표준 피라미드 사이즈, RMS 조도 및 반사율은 식각 용액의 조성, 식각 용액의 온도, 식각 공정 중의 압력 등에 따라 달라진다. The standard pyramid size, RMS roughness, and reflectance of a silicon wafer textured by the present invention depend on the composition of the etching solution, the temperature of the etching solution, the pressure during the etching process, and the like.
상기 방법으로 텍스쳐링된 실리콘 웨이퍼의 표준 피라미드의 사이즈, RMS 조 도 및 반사율은 식각 용액 및 상기 텍스쳐링 공정 조건 등에 의하여 사용자가 원하는 수준으로 조절할 수 있으며 특별히 제한되지는 않는다. The size, RMS roughness and reflectance of the standard pyramid of the silicon wafer textured by the above method may be adjusted to a level desired by the user according to the etching solution and the texturing process conditions, and are not particularly limited.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 표준 피라미드의 사이즈는 특별히 제한되는 것은 아니나 0.1 내지 5㎛인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 표준 피라미드의 사이즈가 0.1㎛ 이하로 텍스쳐링하는 것은 텍스쳐링 공정상에 현실적인 어려움이 있고, 5㎛ 이상이 되면 반사율이 증가하여 태양전지의 효율이 감소하기 때문이다.As described above, the size of the standard pyramid according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5 mu m. This is because the texturing of the standard pyramid having a size of 0.1 μm or less has a practical difficulty in the texturing process, and when the size of the standard pyramid is 5 μm or more, the reflectance increases and the efficiency of the solar cell decreases.
상기 "표준 피라미드 사이즈"는 실리콘 웨이퍼에 형성된 피라미드의 밑면의 한 변의 길이에 해당하는 값이다. 이와 같이 본 발명에 따른 텍스쳐링 방법은 원하는 치수의 텍스쳐링 형태를 간단히 저압 조건의 조절을 통하여 제어할 수 있는 장점이 있다. The "standard pyramid size" is a value corresponding to the length of one side of the bottom surface of the pyramid formed on the silicon wafer. As described above, the texturing method according to the present invention has an advantage of controlling the texturing form of a desired dimension by simply adjusting the low pressure condition.
또한 상기 방법으로 텍스쳐링된 실리콘 웨이퍼의 RMS 조도(Root mean square roughness) 및 반사도는 특별히 제한되지는 않으나 RMS 조도는 100 내지 645㎚ 인 것이 바람직하며, 반사도는 5∼10%인 것이 바람직하다. 그 이유는 상술한 바와 같다.In addition, the root mean square roughness and reflectivity of the silicon wafer textured by the above method is not particularly limited, but the RMS roughness is preferably 100 to 645 nm, and the reflectivity is preferably 5 to 10%. The reason is as described above.
실시예Example 1 One
실시예Example 1-(1) 1- (1)
전처리 공정Pretreatment process
실리콘 웨이퍼를 텍스쳐링 하기 위해서 두께 270㎛ 실리콘 웨이퍼를 가로 2㎝, 세로 2㎝의 형태로 절단하였다. 상기 절단한 실리콘 웨이퍼를 85℃의 SPM(H2SO4:H2O2=2:1, 부피비)을 사용하여 세척한 후 탈이온수를 사용하여 세정하였다. 상기 세정한 실리콘 웨이퍼를 80℃의 HPM(HCl:H2O2:DIW=1:2:5, 부피비)을 사용하여 다시 세척하였다. 이 후 상기 세척한 실리콘 웨이퍼를 탈이온수를 사용하여 세정한 후 85℃로 가열한 순도 45%의 KOH 용액을 사용하여 SDE 하였다. 상기 SDE 처리한 실리콘 웨이퍼를 탈이온수를 사용하여 세정한 후 BOE로 25℃의 묽은 불산(HF:DIW=1:10, 부피비)을 사용하여 30초간 처리한 후 탈이온수를 사용하여 세정하였다.In order to texturize the silicon wafer, a 270 탆 thick silicon wafer was cut into a shape of 2 cm wide and 2 cm long. The cut silicon wafer was washed with SPM (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 2: 1, volume ratio) at 85 ° C., followed by deionized water. The cleaned silicon wafer was washed again using HPM (HCl: H 2 O 2 : DIW = 1: 2: 5, volume ratio) at 80 ° C. Thereafter, the washed silicon wafer was washed with deionized water and then SDE was used using a 45% purity KOH solution heated to 85 ° C. The SDE-treated silicon wafer was washed with deionized water and then treated with BOE for 30 seconds using dilute hydrofluoric acid (HF: DIW = 1: 10, volume ratio) at 25 ° C., followed by deionized water.
실시예Example 1-(2) 1- (2)
텍스쳐링Texturing 공정 fair
KOH,IPA 및 탈이온수를 1:6:55의 부피 비율로 포함하는 식각 용액을 진공 챔버에 넣은 후 핫 플레이트를 사용하여 80℃까지 가열하였다. 상기 가열한 식각 용액에 실시예 1-(1)의 전처리한 실리콘 웨이퍼를 침지 시킨 후 30분간 텍스쳐링 공정을 하였으며, 초기 10 분간을 상압으로 유지하였고 후기 20분간은 압력을 조절하였다. 상기 압력 조절은 챔버 내의 압력을 상압보다 0.015mPa 낮게 한 저압 유지 단계와 다시 챔버 내의 압력을 상압으로 유지하는 단계를 반복하는 방법으로 하여 식각 용액에 가해지는 압력을 조절하였다. 다시 말하면, 저압 유지 단계(5분)→상압 유지 단계(5분)→저압 유지 단계(5분)→상압 유지 단계(5분)으로 하여 챔버 내의 압력을 조절하였다.An etching solution containing KOH, IPA and deionized water in a volume ratio of 1: 6: 55 was placed in a vacuum chamber and heated to 80 ° C using a hot plate. The pre-treated silicon wafer of Example 1- (1) was immersed in the heated etching solution, followed by a texturing process for 30 minutes. The initial 10 minutes were maintained at atmospheric pressure and the pressure was adjusted for the latter 20 minutes. The pressure control was performed by repeating the low pressure maintaining step of keeping the pressure in the chamber at 0.015 mPa lower than the normal pressure and maintaining the pressure in the chamber at normal pressure again to adjust the pressure applied to the etching solution. In other words, the pressure in the chamber was regulated by the low pressure holding step (5 minutes)-normal pressure holding step (5 minutes)-low pressure holding step (5 minutes)-normal pressure holding step (5 minutes).
비교예Comparative example 1 One
실시예 1-(2)와 다른 조건은 동일하고 상압에서 텍스쳐링한 점에서만 차이가 있는 것을 비교예 1로 하였다.The conditions different from those of Example 1- (2) were the same, and the difference was only in the point of texturing at normal pressure as Comparative Example 1.
비교예Comparative example 2 2
실시예 1-(1)의 전처리 공정만 한 실리콘 웨이퍼를 비교예 2로 하였다.The silicon wafer which performed only the pretreatment process of Example 1- (1) was made into the comparative example 2.
시험예Test Example
시험예Test Example 1 One
텍스쳐링Texturing 공정 중 In process 발생되는Generated 수소 기체의 양의 육안 관찰 Visual observation of the amount of hydrogen gas
도 5a는 실시예 1-(2)의저압에서의 텍스쳐링 공정 중 발생되는 수소 기체의 양을 육안으로 관찰한 것이고, 도 5b는 비교예 1의 상압에서의 텍스쳐링 공정 중 발생되는 수소 기체의 양을 육안으로 관찰한 것이다. 도 5a와 도 5b를 참고하면, 도 5a의 수소 기체의 양이 도 5b의 수소 기체의 양보다 현저히 감소하였음을 알 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 저압에서 수소 기체 차단 효과가 차단되었기 때문이다.Figure 5a is a visual observation of the amount of hydrogen gas generated during the texturing process at low pressure of Example 1- (2), Figure 5b shows the amount of hydrogen gas generated during the texturing process at normal pressure of Comparative Example 1 It was observed with the naked eye. 5A and 5B, it can be seen that the amount of hydrogen gas of FIG. 5A is significantly reduced than the amount of hydrogen gas of FIG. 5B. This is because the hydrogen gas blocking effect is blocked at low pressure as described above.
시험예Test Example 2 2
표면분석Surface analysis
도 6a는 실시예 1-(2)의 표면사진이고, 도 6b는 비교예 1의 표면사진이다.Figure 6a is a photograph of the surface of Example 1- (2), Figure 6b is a photograph of the surface of Comparative Example 1.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 비교예 1의 경우에 수소 기체가 긁고 지나간 흔적을 발견할 수 있다. 이는 비교예 1에서는 수소 기체 차단 효과가 발생하였기 때문이다. 6A and 6B, in the case of Comparative Example 1, traces of scratching of hydrogen gas may be found. This is because the hydrogen gas blocking effect occurred in Comparative Example 1.
SEMSEM (( ScanningScanning ElectronElectron MicroscopyMicroscopy ) 분석 및 표준 피라미드 사이즈 측정A) analysis and measurement of standard pyramid sizes
도 7a는 실시예 1-(2)의 SEM사진이고, 도 7b는 비교예 1의 SEM사진이다.7A is an SEM photograph of Example 1- (2), and FIG. 7B is an SEM photograph of Comparative Example 1. FIG.
도 7a와 도 7b를 참조하면, 실시예 1-(2)의 피라미드가 크기가 작고 균일하다는 것을 알 수 있다. 또한, SEM을 사용하여 표준 피라미드 사이즈를 측정하였으며, 상기 표준 피라미드 사이즈는 실리콘 웨이퍼에 형성된 피라미드의 밑면의 한변의 길이에 해당하는 값이다.7A and 7B, it can be seen that the pyramids of Examples 1- (2) are small in size and uniform. In addition, the standard pyramid size was measured using SEM, and the standard pyramid size is a value corresponding to the length of one side of the bottom surface of the pyramid formed on the silicon wafer.
측정된 표준 피라미드 사이즈는 실시예 1-(2)의 경우에는 3∼4㎛ 이였으며, 비교예 1의 경우에는 5∼7㎛ 이였다.The measured standard pyramid size was 3 to 4 µm for Example 1- (2) and 5 to 7 µm for Comparative Example 1.
AFMAFM (( AtomicAtomic ForceForce MicroscopyMicroscopy )분석 및 Analysis and RMSRMS 조도( Roughness ( RootRoot MeanMean SquareSquare roughness)분석 roughness analysis
도 8a는 실시예 1-(2)의 AFM사진이고, 도 8b는 비교예 1의 AFM사진이다. 8A is an AFM photograph of Example 1- (2), and FIG. 8B is an AFM photograph of Comparative Example 1. FIG.
도 8a와 도 8b를 참조하면, 실시예 1-(2)의 피라미드의 크기가 작고 균일하다는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1-(2)와 비교예 1의 피라미드의 균일성을 측정하기 위해서 상기 AFM을 사용하여 RMS 조도를 측정하였다. 8A and 8B, it can be seen that the size of the pyramid of Example 1- (2) is small and uniform. In addition, in order to measure the uniformity of the pyramid of Example 1- (2) and the comparative example 1, RMS roughness was measured using the said AFM.
상기 AFM을 사용하여 측정된 RMS 조도값은 실시예 1-(2)의 경우에는 640.8㎚ 이였고, 비교예 1의 경우에는 825.3㎚ 이였다. 즉 실시예 1-(2)의 경우의 RMS 조도가 비교예 1 보다 약 200㎚ 감소하였음을 알 수 있다. 이는 본 발명에 의한 압력 조절 단계로 인하여 수소 기체 차단 효과가 효과적으로 차단되어 균일한 피라미드가 형성되었기 때문이다.The RMS roughness value measured using the AFM was 640.8 nm in Example 1- (2) and 825.3 nm in Comparative Example 1. In other words, it can be seen that the RMS roughness of Example 1- (2) was reduced by about 200 nm than that of Comparative Example 1. This is because the hydrogen gas blocking effect is effectively blocked by the pressure adjusting step according to the present invention to form a uniform pyramid.
시험예 3Test Example 3
반사도 측정Reflectivity measurement
도 9는 실시예 1-(2), 비교예 1 및 비교예 2의 반사도를 자외선-가시광선 분광도계(UV-VIS spectrophotometer)를 사용하여 측정한 것이다.FIG. 9 shows the reflectivity of Examples 1- (2), Comparative Examples 1 and 2 using an UV-VIS spectrophotometer.
도 9를 참조하면, 전 파장범위에서 실시예 1-(2)의 반사도가 약 2∼3% 감소했음을 알 수 있다. 이는 실시예 1-(2)의 경우에 본 발명에 의한 텍스쳐링 방법에 의하여 균일하고 크기가 작은 피라미드가 형성되어 빛 가둠 현상의 증가에 의한 광학적 손실이 감소하여 반사도가 낮아진 것이다. 이러한 텍스쳐링 기술은 빛의 흡수를 최대화시켜 태양전지 효율을 향상시킨다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the reflectivity of Example 1- (2) decreased by about 2 to 3% over the entire wavelength range. This is because in the case of Example 1- (2), a uniform and small pyramid is formed by the texturing method according to the present invention, thereby reducing optical loss due to an increase in light confinement. This texturing technology maximizes the absorption of light, improving solar cell efficiency.
상기 시험예의 중요 측정값을 표 1에 나타내었다.Important measurements of the test examples are shown in Table 1.
따라서, 상기 시험결과로부터 본 발명에 따라 텍스쳐링한 실리콘 웨이퍼는 저압에서의 텍스쳐링 공정을 통해 효과적으로 수소 기체 차단 효과를 제거함으로써 상압에서의 텍스쳐링한 실리콘 웨이퍼보다 규칙적이고 작은 피라미드를 형성하였다. 표준 피라미드 사이즈는 약 2∼3㎛ 감소하였고, RMS 조도도 약 200㎚ 감소하여 개선된 표면상태를 얻었다. 반사도 또한 전 파장범위에서 약 2∼3% 감소하였다. 이러한 결과를 바탕으로 저압에서의 텍스쳐링 공정은 고효율 태양전지의 제작에 있어 효율 향상에 기여를 할 것이라고 예상된다. Therefore, the silicon wafer textured according to the present invention from the above test results effectively removed the hydrogen gas blocking effect through the texturing process at low pressure, thereby forming a regular and smaller pyramid than the textured silicon wafer at normal pressure. The standard pyramid size was reduced by about 2-3 μm and the RMS roughness was also reduced by about 200 nm to obtain an improved surface condition. Reflectivity also decreased by about 2 to 3% over the entire wavelength range. Based on these results, the texturing process at low pressure is expected to contribute to the improvement of efficiency in manufacturing high efficiency solar cell.
도 1은 p-n 접합의 비대칭성을 나타낸 것이다.1 shows the asymmetry of the p-n junction.
도 2는 본 발명의 텍스쳐링 전체 공정의 개략도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows a schematic diagram of the entire texturing process of the present invention.
도 3은 수소기체 차단 효과로 인한 피라미드의 불규칙성 증가를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the increase in irregularities of the pyramid due to the hydrogen gas blocking effect.
도 4는 본 발명에 의한 저압에서의 텍스쳐링 방법의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a texturing method at low pressure according to the present invention.
도 5a는 실시예 1-(2)의 저압에서의 텍스쳐링 공정 중 발생한 수소기체의 양을 육안으로 관찰한 것이다.5a visually observes the amount of hydrogen gas generated during the texturing process at low pressure of Example 1- (2).
도 5b는 비교예 1의 상압에서의 텍스쳐링 공정 중 발생한 수소기체의 양을 육안으로 관찰한 것이다.Figure 5b is a visual observation of the amount of hydrogen gas generated during the texturing process at normal pressure of Comparative Example 1.
도 6a는 실시예 1-(2)의 표면사진이다.6A is a photograph of the surface of Example 1- (2).
도 6b는 비교예 1의 표면사진이다.6B is a photograph of the surface of Comparative Example 1. FIG.
도 7a는 실시예 1-(2)의 SEM 사진이다.7A is a SEM photograph of Example 1- (2).
도 7b는 비교예 1의 SEM 사진이다.7B is a SEM photograph of Comparative Example 1. FIG.
도 8a는 실시예 1-(2)의 AFM 사진이다.8A is an AFM photograph of Example 1- (2).
도 8b는 비교예 1의 AFM 사진이다.8B is an AFM photograph of Comparative Example 1. FIG.
도 9는 실시예 1-(2),비교예 1 및 비교예 2의 반사도의 측정값이다.9 is a measured value of reflectivity of Example 1- (2), Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101161678B1 (en) | 2010-06-18 | 2012-07-02 | (주)이플러스텍 | Texturing apparatus for wafer using gas phase vapor etching |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104630900A (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | 江苏天宇光伏科技有限公司 | Surface texturing processing method of monocrystalline silicon solar cell |
GB201510351D0 (en) * | 2015-06-12 | 2015-07-29 | Oxford Photovoltaics Ltd | Method of depositioning a perovskite material |
DE102021201746A1 (en) * | 2021-02-24 | 2022-08-25 | Karlsruher Institut für Technologie | Perovskite-based multi-junction solar cell and method for its manufacture |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000183378A (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacturing method of silicon solar cell |
KR100262462B1 (en) * | 1998-04-04 | 2000-09-01 | 김충환 | Hydrogen gas removal device on wet etching |
-
2008
- 2008-09-26 KR KR1020080094734A patent/KR101029331B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100262462B1 (en) * | 1998-04-04 | 2000-09-01 | 김충환 | Hydrogen gas removal device on wet etching |
JP2000183378A (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacturing method of silicon solar cell |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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