KR101093115B1 - 레이저를 이용한 텍스처링 방법과 이를 이용한 태양전지 제조방법 및 그에 의해 제조된 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저를 이용한 텍스처링 방법과 이를 이용한 태양전지 제조방법 및 그에 의해 제조된 태양전지에 관한 것이다. 본 발명은 먼저 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 일정한 표면 패턴대로 레이저를 조사하여 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 일부가 재결정되게 한다. 재결정된 부분(A)은 레이저가 조사된 부분이 되고, 그러지 못한 부분(B)은 레이저가 미 조사된 부분이 된다. 이후, 상기 실리콘 웨이퍼(100)를 불산(HF), HNO3(질산)의 산성 수용액 또는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)의 알칼리 수용액의 에칭 수용액으로 에칭한다. 그러면 상기 재결정된 부분(A)과 재결정되지 않은 부분(B)의 서로 다른 에칭속도(즉, 식각률)에 의해 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에는 역피라미드 구조의 요철면(102)이 형성되게 된다. 이런 공정에 따라 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 대한 텍스처링을 수행한다. 이후에는 상기 요철면(102)이 형성된 상태에서 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 에미터층(104)을 형성하고, 그 위에 다시 반사 방지막(106)을 형성한다. 마지막으로 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 전면전극(108)을 형성하고 후면에 후면전극(110)을 형성하여 태양전지를 제조한다. 그와 같은 본 발명에 따르면, 역피라미드 구조에 따른 광 가둠 효과는 저하시키지 않으면서도 태양전지의 텍스처링 공정을 간단하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
태양전지, 텍스처링, 요철면, 역피라미드, 레이저, 에칭
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 태양전지 제조시 그 재료가 되는 반도체 기판에서 태양 빛이 인가되는 전면을 레이저(Laser)를 이용하여 재결정한 후 에칭 수용액으로 에칭하여 텍스처링(Texturing) 하는 방법과 이를 통해 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 태양전지는 전면(前面)을 통해 최대한 많은 양의 태양 빛을 인가받아야만 그 효율이 향상된다.
그렇기 때문에 태양전지를 제조할 때, 반도체 기판의 전면에 대해 텍스처링 공정이 수행되고 있다.
보통 상기 텍스처링 공정이 수행되면 상기 전면은 요철면 형상으로 형성된다. 상기 요철면은 외부에서 입사되는 빛의 투과 효율을 높여 최대한 많은 양의 빛을 반도체 기판 내부에 구성된 광전 변환부로 입사시켜 광전 변환 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다. 즉, 반도체 기판의 표면에서 반사된 빛이 다시 반도 체 기판측으로 입사할 수 있도록 하여 빛을 수집할 수 있는 확률을 최대한 높이기 위한 것이다. 만약 반도체 기판의 표면이 평평하면, 반도체 기판의 전면에 입사된 빛의 상당수가 상기 반도체 기판의 표면에서 공기 중으로 바로 반사되어 흡수할 수 있는 광량이 감소하기 때문이다.
상기 텍스처링 공정에 의해 형성되는 요철면은 현재까지 알려진 바로는 불규칙하게 형성되는 피라미드(pyramid) 구조, 역피라미드 구조, 허니컴(honeycomb) 구조 등과 같은 다양한 구조가 제안되고 있다. 상기 피라미드 구조는, 단결정 실리콘 웨이퍼인 경우 수산화칼륨(KOH), 이소프로필알콜(IPA)을 이용하고, 다결정 웨이퍼인 경우 불산(HF), 질산(HNO3)을 이용하여 형성한다. 또 상기 역피라미드 및 허니컴 구조는 식각 마스크로 열산화법을 이용하여 산화막을 증착하거나 포토레지스터를 도포한 후, 요철이 형성될 부분을 사진식각공정(photolithography)을 이용하여 4~5㎛의 크기로 패터닝하고, 마지막으로 불산(HF)/HNO3(질산)/CH3COOH(아세트산) 수용액을 이용하여 형성한다. 상기 요철면의 개발 순서에 따르면 먼저 피라미드 구조가 제안되었고, 이후 상기 피라미드 구조의 단점을 보완하기 위해 역피라미드 구조 및 허니컴 구조가 제안되었다.
한편, 상기 요철면 상부에는 반사 방지막이 더 형성되고 있다. 상기 반사 방지막은 빛의 입사 효율을 더 높게 향상시키기 위한 것이다.
하지만, 상기한 태양전지의 요철면을 형성하는 텍스처링 공정 및 이에 의해 제조되는 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있다.
우선, 상기 요철면이 피라미드 구조로 형성된 경우, 상기 요철면은 깊이나 폭이 일정하게 형성되지 못하고 있다. 이는 외부에서 입사되는 빛의 흡수 효율을 저하시키게 된다.
또한, 상기 역피라미드 구조 또는 허니컴 구조의 요철면은 상기 피라미드 구조에 비해 광 가둠(light trapping) 효과가 개선되었다고 하지만 이에 비해 제조단가나 공정이 더 복잡해지는 단점이 발생하였다. 즉, 상기 역피라미드 및 허니컴 구조로 형성되는 요철면은 상기 산화막이나 포토레지스터 등의 식각 마스크를 형성하는 공정 및 사진식각공정 등에서 사용되는 고가의 장비가 필요하였고, 또 상기 식각 마스크 등을 형성해야 하기 때문에, 상기 피라미드 구조의 요철면을 형성하는 공정에 비해 전체적인 공정도 개선되지 못하였다.
결국 상기 피라미드 구조보다 광 가둠 효과가 개선되는 역피라미드/허니컴 구조는 일 측면에서는 빛의 흡수 효율을 향상시키고 있지만, 다른 문제점들로 인하여, 태양전지의 제조방법에서 보면 효율이 크게 개선되지 못하였던 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지에서 역피라미드 구조의 요철면을 형성하는 텍스처링 공정을 간단한 방법으로 수행하면서도 광 가둠(light trapping) 효과는 저하되지 않도록 하여 태양전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판의 전면에 일정한 표면 패턴대로 레이저를 조사하여 상기 반도체 기판의 일부를 재결정하는 재결정 단계; 상기 재결정 이후, 상기 반도체 기판을 에칭 수용액으로 에칭하는 에칭 단계; 그리고 상기 에칭 단계에 의해 상기 재결정된 부분과 재결정되지 않은 부분의 서로 다른 에칭속도에 의해 상기 반도체 기판의 전면에 역피라미드 구조의 요철면이 형성되는 요철면 형성 단계를 포함하여 구성된다.
상기 표면 패턴은, 매트릭스(matrix) 형상이고, 상기 레이저가 조사되는 부분 상호간의 거리(d)는 5~20㎛인 것이 좋다.
상기 표면 패턴 형성시, 상기 반도체 기판에 형성하고자 하는 형상을 가지는 마스크(mask)를 이용하여 형성하거나, 상기 레이저를 상기 표면 패턴대로 직접 조사하여 형성할 수 있다.
상기 에칭 수용액으로 불산(HF), HNO3(질산)의 산성 수용액이나 또는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)의 알칼리 수용액을 이용하여 에칭을 수행한다.
상기 요철면이 형성된 후, 상기 반도체 기판을 증류수(DI Water)로 헹굼(rinse) 처리하는 헹굼단계; 상기 헹굼된 상기 반도체 기판을 수산화칼륨(KOH), 암모니아수(NH4OH)로 중화시키는 중화단계; 그리고 상기 반도체 기판을 염화수소(HCl), 불산(HF), 오존, 세정제 등을 이용하여 세정 공정을 수행하는 세정단계를 더 포함하여 구성된다. 만약 알칼리 수용액을 이용하여 에칭 공정을 수행한 경우에는 염화수소(HCl), 불산(HF)으로 중화시킨 후 세정 공정을 거치게 된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상술한 텍스처링 공정에 의해 상기 반도체 기판의 전면에 요철면을 형성한 상태에서, 상기 반도체 기판의 전면에 에미터층을 형성하는 에미터층 형성단계; 상기 에미터층 위에 반사 방지막을 형성하는 단계; 그리고 상기 반도체 기판의 전면에 상기 에미터층과 일부 접촉되게 전면전극을 형성하고, 후면 전체 면적에 후면전극을 형성하여 단계를 포함하여 구성되는 태양전지 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반도체 기판과, 텍스처링 공정에 따라 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 역피라미드 구조의 요철면을 포함하고, 상기 요철 면은 상기 반도체 기판의 전면에 소정 표면 패턴으로 레이저가 조사되어 재결정된 후, 에칭 공정에 따라 상기 레이저가 조사된 재결정된 부분과 상기 레이저가 미조사된 부분의 식각률 차이에 의해 형성되는 태양전지가 제공된다.
본 발명에서는 반도체 기판의 전면에 매트릭스 패턴대로 레이저를 조사하여 그 부분을 재결정화시키고, 이후, 불산(HF)/질산(HNO3) 혹은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)과 같은 에칭 수용액을 이용하여 에칭을 하면, 에칭시 레이저가 조사된 재결정화된 부분과 그러지 않는 부분 간의 에칭 속도 차이에 따라 상기 반도체 기판 표면에 자연스럽게 역피라미드 구조의 요철면이 형성되게 하고 있다. 따라서, 종래 역피라미드 구조의 요철면을 형성시키기 위해 반드시 필요했던 식각 마스크의 사용을 배제할 수 있어 종래와 같이 역피라미드 구조에 따른 광 가둠 효과를 제공하면서도 공정 단가 및 시간이 단축되는 효과가 있다.
이하 본 발명의 레이저를 이용한 텍스처링 방법과 이를 이용한 태양전지 제조방법 및 그에 의해 제조된 태양전지의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 레이저를 이용하여 태양전지의 텍스처링 방법이 포함된 태양전지 제조방법의 흐름도이고, 도 2a 및 도 2b은 본 실시 예에 따라 레이저 조사시 패턴 형상의 일 실시 예 구성도이고, 도 3은 도 1의 태양전지 제조방법의 공정 단면도이다. 본 실시 예에서는 태양전지의 제조 물질로서 실리콘 웨이퍼를 예를 든다.
먼저, 실리콘 웨이퍼의 전면(즉, 태양 빛이 인가되는 면)에 매트릭스 패턴(matrix pattern) 대로 소정 영역의 파장을 가지는 레이저를 조사한다(s100). 상기 레이저를 조사하는 패턴 형상의 예가 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 도 2a 및 도 2b를 보면 레이저는 일정 패턴에 의해 상기 실리콘 웨이퍼의 전면에 인가됨 을 알 수 있다. 상기 레이저는 상기 전면에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 조사한다. 이때 상기 레이저가 조사되는 부분의 각각의 거리(d)는 대략 5 ~20㎛ 정도로 하는 것이 좋다. 물론 상기 거리(d)가 작을수록 반사율은 높아지지만 패시베이션(passivation) 효과를 높이기 위해 상기 치수를 가지는 것이 좋다. 한편, 상기 매트릭스 패턴은 후속되는 공정이 모두 완료되면 상기 전면에 빛의 반사를 최소화할 수 있는 요철면을 형성시키기 위한 패턴으로서, 그렇기 때문에 반드시 매트릭스 패턴이 적용되는 것이 아니다. 즉 빛의 반사를 최소화할 수 있는 다른 패턴 형상도 얼마든지 가능하다.
상기 레이저가 매트릭스 패턴대로 조사되면, 상기 레이저가 조사된 부분에 한하여 용융된 후 다시 굳어지는 재결정화가 이루어진다(s102). 즉 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 보면 원래 상태의 결정화된 부분과 상기 레이저에 의하여 재결정화된 부분으로 구분될 수 있다.
그런 상태에서, 상기 실리콘 웨이퍼를 불산(HF), HNO3(질산) 등의 수용액을 이용하여 에칭 공정을 수행한다(s104). 이때 산성 수용액 대신 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)의 알칼리 수용액을 이용할 수도 있다. 상기 에칭 공정은 상기 실리콘 웨이퍼의 모든 부분에 대해 모두 동일한 에칭 속도를 제공하는 것이 아니다. 상기 레이저가 조사되어 재결정된 부분과 그러지 않는 부분은 상이한 밀도 값을 가짐으로써, 에칭시 서로 다른 에칭 속도를 가지게 된다. 그래서 상기 에칭 공정이 수행되면, 상기 상이한 에칭 속도에 따라 에칭이 수행되게 된다.
따라서 상기 에칭 공정이 수행되면, 상기 재결정된 부분의 에칭 속도가 그러 지 못한 부분보다 대략 2배 정도로 빠르게 진행되어, 결국 상기 실리콘 웨이퍼의 전면에 역피라미드 구조의 요철면이 형성되게 된다(s106).
상기 요철면이 형성된 다음에는, 상기 실리콘 웨이퍼를 증류수(DI:Deionized Water)로 헹굼(rinse) 처리하고(s108), 수산화칼륨(KOH)이나 암모니아수(NH4OH)를 이용하여 상기 에칭 공정 후에 상기 요철면에 남아있는 이물질이나 산 성분 등을 제거하는 중화 공정을 수행한다(s110). 이후, 상기 실리콘 웨이퍼를 염화수소(HCl), 불산(HF)과 오존수, 세정제 등을 이용하여 세정 공정을 수행한다(s112). 여기서, 상기 헹굼 및 중화, 그리고 세정 공정은 반드시 수행할 필요는 없지만, 실리콘 웨이퍼의 성능을 위해 순차적으로 수행되는 것이 바람직하다.
상기한 공정이 완료되면, 상기 실리콘 웨이퍼의 전면에 불순물을 도핑시켜 상기 실리콘 웨이퍼와 다른 도전형을 가진 반도체 영역인 에미터층을 형성한다(s114). 일반적으로 p형 실리콘 웨이퍼이면 'POCl3(옥시염화인)'을 이용하여 인을 도핑하고, n형 실리콘 웨이퍼이면 디보란(B2H6)이나 보론 브로마이드를 이용하여 보론을 도핑한다. 그렇게 하면 상기 실리콘 웨이퍼에는 pn접합의 광전 변환부가 구성된다.
그리고 상기 반도체 영역위에 반사 방지막을 형성하고, 전면전극과 후면전극을 형성한다(s116).
이에 따라 레이저에 의해 요철면이 형성된 태양전지를 제조할 수 있다.
상기한 공정의 이해를 돕기 위해 도 3의 공정 단면도를 참조하여 다시 한번 설명하기로 한다. 아울러 공정 단면도에서는 공정이 진행됨에 따라 실리콘 웨이퍼의 구성이 변경되지만, 이는 무시하기로 하고 실리콘 웨이퍼를 도면부호 '100'으로 칭하여 설명한다.
도 3a는 일반적인 에칭(Saw damage etching) 공정이 수행된 실리콘 웨이퍼(100)를 도시하고 있다. 그러한 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 도 3b와 같이 소정 영역의 파장을 가지는 레이저를 조사한다. 상기 레이저를 조사하는 패턴은 상술한 바 있는 도 2a 및 도 2b와 같은 매트릭스 패턴으로 수행한다.
그러면, 도 3c와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에서 상기 레이저가 조사된 부분(A)에 한하여 재결정이 이루어진다. 레이저가 미조사된 부분(B)은 원래 상태를 유지한다. 도면에서는 상기 재결정된 부분(A)을 대략 원 형상으로 도시하고 있다. 하지만, 실질적으로는 레이저가 전면에 조사되면 열의 전달이 일반적으로 반원 형태로 되기 때문에, 반원 형태로 재결정이 일어난다고 생각해야 한다.
도 3d는 도 3c의 실리콘 웨이퍼(100)를 산성이나 알칼리 수용액으로 에칭시켜 그 전면에 요철면(102)이 형성된 것을 도시하고 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 레이저가 조사된 부분(A)과 미 조사된 부분(B)간의 서로 다른 식각률에 의해 자연스럽게 형성되게 된다. 한편, 도 3d는 헹굼 - 중화 - 세정 공정까지 완료된 상태이기도 하다. 여기서 상기 중화 공정은 상기 에칭수용액이 산성인 경우 알칼리 수용액이 사용되고, 에칭수용액이 알칼리인 경우 산성 수용액이 사용된다.
그런 다음 상기 요철면(102) 위에 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 다른 도전형의 반도체 영역인 에미터 층(104)을 도 3e와 같이 형성한다.
그리고, 도 3f에 도시한 바와 같이 상기 에미터 층(104)에 반사 방지막(106)을 적층 형성하고, 계속해서 도 3g와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에는 전면전극(108)을 형성하고 후면 전체 면적에는 후면전극(110)을 형성한다. 상기 반사 방지막(106), 전면전극(108) 및 후면전극(110)의 형성에는 공지된 기술이 이용된다.
위에서 살펴본 바와 같이 본 실시 예는 실리콘 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사시켜 일부를 재결정화하고, 이후 에칭 수용액으로서 에칭시켜 역피라미드 구조의 요철면을 형성시키고 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
즉, 본 실시 예에서 실리콘 웨이퍼에 표면 패턴을 형성할 때 마스크를 이용하고 있지만, 마스크 없이 레이저를 표면 패턴대로 실리콘 웨이퍼의 전면에 직접 조사하여 형성할 수도 있다.
또 레이저 이외에도 적외선, 열선, 전극 등을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면의 일부를 재결정하는 것도 가능하다. 상기 적외선 및 열선은 본 실시 예의 레이저 를 이용한 실시 예와 같은 방식으로 마스크를 이용하거나 실리콘 웨이퍼의 전면에 직접 조사하여 재결정시키면 되고, 전극을 이용하는 경우에는 실리콘 웨이퍼의 표면에 프로브 핀과 같은 매개체를 접촉시킨 다음 열을 전달하여 재결정시킨다. 이러한 실시 예도 본 발명에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 레이저를 이용하여 태양전지의 텍스처링 방법이 포함된 태양전지 제조방법의 흐름도
도 2a 및 도 2b은 본 실시 예에 따라 레이저 조사시 패턴 형상의 일 실시 예 구성도
도 3은 도 1의 태양전지 제조방법의 공정 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 실리콘 웨이퍼 102 : 요철면
104 : 에미터 층 106 : 반사 방지막
108 : 전면전극 110 : 후면전극
Claims (7)
- 반도체 기판의 전면에 일정한 표면 패턴대로 레이저를 조사하여 상기 반도체 기판의 일부를 재결정하는 재결정 단계;상기 재결정 이후, 상기 반도체 기판을 에칭 수용액으로 에칭하는 에칭 단계; 그리고상기 에칭 단계에 의해 상기 재결정된 부분과 재결정되지 않은 부분의 서로 다른 에칭속도에 의해 상기 반도체 기판의 전면에 역피라미드 구조의 요철면이 형성되는 요철면 형성 단계를 포함하여 구성되는 레이저를 이용한 텍스처링 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 표면 패턴은, 매트릭스(matrix) 형상이고, 상기 레이저가 조사되는 부분 상호간의 거리(d)는 5~20㎛임을 특징으로 하는 레이저를 이용한 텍스처링 방법.
- 제 2항에 있어서,상기 표면 패턴 형성시, 상기 반도체 기판에 형성하고자 하는 형상을 가지는 마스크(mask)를 이용하여 형성하거나, 상기 레이저를 상기 표면 패턴대로 직접 조사하여 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 텍스처링 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 에칭 수용액으로 불산(HF), HNO3(질산)의 산성 수용액이나, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)의 알칼리 수용액을 이용하여 에칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 텍스처링 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 요철면 형성단계에 따라 요철면이 형성된 후, 상기 반도체 기판을 증류수(DI Water)로 헹굼(rinse) 처리하는 헹굼단계;상기 헹굼된 상기 반도체 기판을 상기 에칭 수용액과 반대의 수용액으로 중화시키는 중화단계; 그리고상기 반도체 기판을 염화수소(HCl), 불산(HF)를 이용하여 세정 공정을 수행하는 세정단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 텍스처링 방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따라 상기 반도체 기판에 요철면을 형성한 상태에서, 상기 반도체 기판의 전면에 에미터층을 형성하는 에미터층 형성단계;상기 에미터층 위에 반사 방지막을 형성하는 단계; 그리고상기 반도체 기판의 전면에 상기 에미터층과 일부가 접촉되게 전면전극을 형성하고, 후면 전체 면적에 후면전극을 형성하여 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 반도체 기판과, 그리고텍스처링 공정에 따라 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 역피라미드 구조의 요철면을 포함하고,상기 요철 면은 상기 반도체 기판의 전면에 소정 표면 패턴으로 레이저가 조사되어 재결정된 후, 에칭 공정에 따라 상기 레이저가 조사된 재결정된 부분과 상기 레이저가 미조사된 부분의 식각률 차이에 의해 형성됨을 특징으로 하는 태양전지.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101561455B1 (ko) * | 2013-01-30 | 2015-10-20 | 주식회사 이앤알솔라 | 태양전지의 제조방법 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101399420B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | 크루셜텍 (주) | 강화유리 상에 형성된 다층(multi-layer) 박막의 식각을 위한 식각액 조성물 및 다층 박막의 식각방법 |
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| CN103426736A (zh) * | 2013-06-30 | 2013-12-04 | 北京工业大学 | 单晶硅倒金字塔绒面的激光化学次序可控制备方法 |
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| WO2018021584A1 (ko) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | 주식회사 코윈디에스티 | 웨이퍼 표면 가공방법 |
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| CN109755102B (zh) * | 2017-11-01 | 2021-08-10 | 天津环鑫科技发展有限公司 | 一种硅片激光与碱液结合制绒工艺 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007084934A2 (en) | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Bp Corporation North America Inc. | Methods and apparatuses for manufacturing monocrystalline cast silicon and monocrystalline cast silicon bodies for photovoltaics |
| US20080265255A1 (en) | 2005-08-01 | 2008-10-30 | Amit Goyal | Semiconductor-based, large-area, flexible, electronic devices on <100> oriented substrates |
-
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- 2009-10-15 KR KR1020090098266A patent/KR101093115B1/ko not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080265255A1 (en) | 2005-08-01 | 2008-10-30 | Amit Goyal | Semiconductor-based, large-area, flexible, electronic devices on <100> oriented substrates |
| WO2007084934A2 (en) | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Bp Corporation North America Inc. | Methods and apparatuses for manufacturing monocrystalline cast silicon and monocrystalline cast silicon bodies for photovoltaics |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101561455B1 (ko) * | 2013-01-30 | 2015-10-20 | 주식회사 이앤알솔라 | 태양전지의 제조방법 |
| CN103996742A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-08-20 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 一种改善晶体硅太阳电池电性能的边缘刻蚀方法 |
| CN103996742B (zh) * | 2014-05-21 | 2016-08-24 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 一种改善晶体硅太阳电池电性能的边缘刻蚀方法 |
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