[go: up one dir, main page]

KR101159277B1 - 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법 - Google Patents

강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101159277B1
KR101159277B1 KR1020090047309A KR20090047309A KR101159277B1 KR 101159277 B1 KR101159277 B1 KR 101159277B1 KR 1020090047309 A KR1020090047309 A KR 1020090047309A KR 20090047309 A KR20090047309 A KR 20090047309A KR 101159277 B1 KR101159277 B1 KR 101159277B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ferroelectric
electrode
solar cell
layer
forming
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020090047309A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100128727A (ko
Inventor
이규일
남동헌
Original Assignee
주식회사 효성
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020090047309A priority Critical patent/KR101159277B1/ko
Publication of KR20100128727A publication Critical patent/KR20100128727A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101159277B1 publication Critical patent/KR101159277B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30—Coatings
    • H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/311—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10F77/315—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
    • H10F77/703—Surface textures, e.g. pyramid structures of the semiconductor bodies, e.g. textured active layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 텍스처링된 실리콘 기판(10) 상에 불순물을 도핑하여 에미터 층(12)을 형성하고, 상기 형성된 에미터 층(12) 상부에 반사방지막(14)을 형성하는 공정을 순차적으로 수행한다. 그런 다음 상기 반사방지막(14)의 일부분을 제거하여 적어도 하나 이상의 전면전극용 홈(Groove)을 형성하는 패터닝공정이 수행된다. 그리고 상기 전면전극용 홈 내부에 전면전극(16)을 형성하고, 상기 실리콘 기판(10) 후면 일부분에 적어도 하나 이상의 후면전극(18)을 형성하는 공정이 수행된다. 상기 전면전극(16) 및 후면전극(18)이 형성되면, 상기 실리콘 기판(10) 후면 중에서 상기 후면전극(18)이 미형성된 영역에 강유전체층(20)을 형성한다. 이때, 상기 강유전체층(20)은, 강유전체 물질(grain)을 소결공정을 통해 페이스트(paste) 형태로 미리 만들어서 상기 실리콘 기판(10) 후면에 증착하여 형성한다. 그리고 상기 강유전체층(20) 하부의 일부분에 폴링(poling)전극(22)을 형성하는 공정이 수행된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 누설전류에 의한 분극 감소 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
태양전지, DSBC, 강유전체, 소결공정

Description

강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법{A FABRICATING METHOD OF SOLAR CELL USING FERROELECTRIC MATERIAL}
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 강유전체의 분극효과를 이용하여 태양전지의 효율을 향상시키도록 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
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. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 '태양전지'라 함)를 일컫는다.
상기 태양전지는 반도체의 광 기전력 효과를 이용한 것으로서, p형 반도체와 n형 반도체를 조합하여 만든다. p형 반도체와 n형 반도체가 접한 부분(pn 접합부)에 빛이 들어오면, 빛 에너지에 의하여 반도체 내부에서 마이너스의 전하(전자)와 플러스의 전하(정공)가 발생한다. 상기 빛 에너지에 의해 발생된 전자와 정공은 내부의 전계에 의하여 각각 n형 반도체측과 p형 반도체측으로 이동하여 양쪽의 전극부에 모아진다. 이러한 두 개의 전극을 도선으로 연결하면 전류가 흐르고 외부에서 전력으로 이용할 수 있게 된다.
이러한 태양전지는 전극의 형태에 따라 스크린 프린팅형 태양전지(Screen Printing Solar Cell: 이하 'SPSC'라 약칭함)와 함몰전극형 태양전지(Buried Contact Solar Cell: 이하 'BCSC'라 약칭함)로 구분할 수 있다.
상기 'SPSC'는 일반적으로 제조하기가 용이하지만 에너지 변환효율이 낮은 편이다. 이는 금속 전극에서의 반사, 후면 전류 흐름에서 기인된 저항 및 일반적으로 깊게 도핑되어 있는 에미터 영역에서 캐리어들의 높은 재결합률 때문이다. 또한 상기와 같은 이유로 'SPSC'에서는 단락회로전류밀도와 블루우 리스폰스(blue response) 특성이 불량하다.
반면, 상기 'BCSC'는 상기 'SPSC'에 비해 제조 원가가 비싸고 공정이 복잡한 단점이 있으나, 변환 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점으로 인해 최근에는 'BCSC'에 대한 연구가 이루어지고 있다.
상기 'BCSC'는 반도체기판의 전면에 홈을 형성하고 홈의 내부를 도전성 물질로 충진시킴으로써 전면전극이 함몰된 형태로 형성된 구조이다. 상기 BCSC 구조에서는 표면의 부동화(passivation) 효과 및 반사방지(anti-reflection) 효과를 얻기 위해, 홈을 제외한 나머지 전면 상에 반사방지막을 증착한다. 상기 반사방지막은
Figure 112009032472999-pat00001
,
Figure 112009032472999-pat00002
,
Figure 112009032472999-pat00003
,
Figure 112009032472999-pat00004
,
Figure 112009032472999-pat00005
등을 사용하기도 하고, 표면의 부동화를 위해서는 이온주입, 플라즈마에 의한 수소화처리, 플라즈마 화학기상증착(PECVD : plasma enhanced chemical vapor deposition) 등의 방법을 이용하기도 한다.
또한, 상기 'BCSC'는 후면전극으로 알루미늄(Al)을 증착하고 열처리하여 후면 전계(Back Surface Field: BSF) 층을 형성시킴으로써, 후면 전계 효과에 의해 개방전압(open-circuit voltage)을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시킨다.
그러나, 상기한 'BCSC'는 상기 알루미늄(Al)을 열처리하여 후면 전계층을 형성시, 상기 반도체기판 표면에 손상(damage)이 발생할 수 있어, 상기 반도체기판 표면에서의 전자-정공의 재결합이 증가하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 후면전극 역시 홈 형태로 함몰되도록 제조하는 양면함몰전극형(Double Side Buried Contact; 이하 'DSBC'라 약칭함.) 태양전지를 도입하였다. 하지만, 이는 후면전극과 유리접합층(floating junction layer) 사이에 분로(shunt path)가 형성됨으로써 후면 전계 효과가 줄어드는 다른 문제점이 초래하게 된다.
이를 미국특허 제6081017호에 의해 해결되고 있다. 여기서는 자기바이어스된(self-biased) 'DSBC' 태양전지 구조를 도입하여 후면에서의 재결합 손실을 줄임으로써 'DSBC' 태양전지의 개방전압을 높이고 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하고 있다. 즉, 기판의 후면전극을 제외한 표면에 유전체층을 증착시킨 다음 전압인가 전극을 증착시키고, 'DSBC' 태양전지의 전면전극과 전압인가 전극을 연결하여 자체에서 나온 전압이 후면에 인가되도록 함으로써 후면에 후면 전계가 형성되어 캐리어의 재결합 손실을 줄이고 이로 인해 'DSBC' 태양전지의 변환효율을 향상시킨다.
그러나, 상기 미국특허 제6081017호는 전면전극과 전압인가 전극을 연결하는 공정이 추가로 필요하기 때문에 제조공정이 복잡해진다. 또 'DSBC' 태양전지에서 나오는 전압을 후면 전계로 사용하기 때문에 후면에 인가되는 후면 전계의 크기가 개방전압보다 작은 값으로 제한될 수밖에 없는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로서 종래에는 국내등록특허 제786855호(강유전체를 이용한 태양전지, 이하 '선행기술'이라 함.)가 개시되어 있다.
상기 선행기술은 제조공정을 간소화하고 고효율의 'DSBC' 태양전지를 제조하기 위해 'DSBC' 태양전지의 전면 또는 후면에 강유전체층을 형성한다. 일반적으로 강유전체층은 자발분극에 의해서 표면에 분극전하를 발생시키고, 이 분극전하에 의해서 반도체기판 내부에 강한 전기장이 형성된다. 따라서, 'DSBC' 태양전지의 전면에 강유전체가 형성되는 경우에는 표면에 도달하는 전자-정공 쌍이 강유전체층에 의해 형성된 전기장에 분리되어 재결합이 방지되기 때문에, 표면 부동화 효과를 증가시킬 수 있다. 그리고 'DSBC' 태양전지의 후면에 강유전체가 형성되는 경우에도 후면 전계 효과를 얻을 수 있어 개방전압이 증가되고 결국 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기 선행기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 선행기술은 'DSBC' 태양전지 제조시 반도체기판의 전면 또는 후면에 강유전체층을 형성한다. 이때에는 졸-겔(sol-gel), 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering), 펄스레이저증착(PLD:Pulsed Laser Deposition) 방법 중 어느 하나에 의해 실시된다.
여기서 상기 졸-겔, 화학기상증착, 스퍼터링, 펄스레이저증착 방법 등을 이용하여 강유전체층을 증착하는 경우, 증착된 강유전체층은 상유전성를 유지하기 때문에 강유전성을 보이는 결정질의 형태를 얻기 위해 필수적으로 열처리공정을 실시한다.
이와 같이 상기 선행기술은 반도체기판에 강유전체층을 증착 후 열처리공정을 수행하게 되는데, 이러한 경우 강유전체층에 포함되어 있는 금속성분이 반도체기판 내부로 침투함에 따라 누설전류가 증가하는 문제점이 있다.
그리고 시간이 지남에 따라 강유전체 내부의 누설전류로 인하여 상기 강유전체층의 분극이 감소되는 문제점도 있다. 더욱이, 반도체 기판의 후면에 형성된 강유전체층이 반사방지막으로만 이용되는 경우에는 분극이 생성되지 않아 강유전체층의 분극특성을 활용할 수 없다.
또 상기 태양전지 상부에 전극을 형성하고 900℃에서 열처리공정이 실시됨에 따라 상기 강유전체층에 결함이 생길 수 있다. 이러한 경우, 상기 강유전체층은 상유전체로 상변환되어 자신의 역할을 더 이상 수행할 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소결공정을 통해 제작된 페이스트를 이용하여 실리콘 기판 상에 강유전체층을 형성하는 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고효율의 태양전지를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 반도체 기판 상에 불순물을 도핑하여 에미터 층을 형성하는 에미터 층 형성단계; 상기 에미터 층 상부에 반사방지막을 형성하는 반사방지막 형성단계; 상기 반사방지막의 일부분을 제거하여 전면전극용 홈(Groove)를 적어도 하나 이상 형성하는 반사방지막 패터닝단계; 상기 전면전극용 홈 내부에 전면전극을 형성하고, 상기 반도체 기판 후면 일부분에 적어도 하나 이상의 후면전극을 형성하는 전극형성단계; 상기 반도체 기판 후면에서 상기 후면전극이 미형성된 영역에 소정 열처리공정에 의해 만들어진 페이스트(paste)를 이용하여 강유전체층을 형성하는 강유전체층 형성단계; 그리고 상기 강유전체층 하부에 형성되고, 상기 강유전체층에 분극을 생성시키기 위한 폴링(poling)전극을 형성하는 폴링전극 형성단계;를 포함한다.
상기 전극형성단계가 완료되면, 상기 강유전체층을 형성하기 전에 상기 후면전극이 미형성된 부분에 패시베이션 층(Passivation Layer)을 더 형성할 수 있다.
상기 페이스트는 강유전체 물질(grain)로 이루어지고, 상기 강유전체 물질은
Figure 112009032472999-pat00006
,
Figure 112009032472999-pat00007
,
Figure 112009032472999-pat00008
,
Figure 112009032472999-pat00009
,
Figure 112009032472999-pat00010
,
Figure 112009032472999-pat00011
,
Figure 112009032472999-pat00012
,
Figure 112009032472999-pat00013
,
Figure 112009032472999-pat00014
중 어느 하나가 이용된다.
상기 강유전체층은 스크린 프린팅, 오프셋 그라비아(Offset Gravure), 플렉소(Flexo), 패드 프린팅(Pad Printing), 잉크젯(Inkjet) 방법 중 어느 하나에 의해 형성된다.
상기 폴링전극은 금속물질 또는 도전성 산화물로 이루어진다. 상기 금속물질은 백금(Pt), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 파라듐(Pd), 구리(Cu) 중 어느 하나가 이용되고, 상기 도전성 산화물은 ITO, ZnO,
Figure 112009032472999-pat00015
,
Figure 112009032472999-pat00016
,
Figure 112009032472999-pat00017
중 어느 하나가 이용된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법에 따르면, 강유전체 물질(grain)을 소결공정을 통해 페이스트(paste) 형태로 만들어서 실리콘 기판의 후면에 강유전체층을 형성하고 있다. 그러면, 상기 강유전체층에 의해 상기 실리콘 기판 후면에는 강한 전기장이 발생한다. 상기 발생한 강한 전기장에 의하여 실리콘 기판 표면에 도달하려는 전자-정공 쌍이 빠르게 분리되고, 그 분리된 전자 및 정공은 이동도가 증가되어 재결합이 최소화되는 효과가 있다.
또한, 전기장에 의해 전자 및 정공의 산란이 최소화되어 산란에 의한 에너지 손실이 감소된다. 이와 같이, 에너지 손실이 감소되면, 실리콘 기판의 열적 안정도 가 향상됨과 동시에 태양전지의 개방전압이 증가될 수 있는 효과도 있다.
따라서, 실리콘 기판의 후면에 형성된 강유전체층에 대하여 별도의 열처리공정을 수행하지 않아도 되기 때문에 누설전류 증가 및 분극 감소 현상을 방지할 수 있어, 태양전지의 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법을 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예에서는 태양전지의 제조 재료로 실리콘 기판을 예로 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 제1실시 예에 따른 강유전체를 이용한 태양전지의 제조공정도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 따라 제조 완료된 강유전체를 이용한 태양전지가 단면도로 도시되어 있다. 본 실시 예에서는 도 1 및 도 2를 함께 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2를 설명하면, 먼저 실리콘 기판(10)을 필요한 크기로 자르고 표면의 결함 및 손상을 제거하는 절단 및 에칭(Saw damage etching) 공정이 수행된다(S100).
상기 에칭된 실리콘 기판(10)에 대해 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching:RIE) 방법 또는 습식 식각(Wet Etching) 방법을 이용하여 텍스처링(Texturing) 공정을 수행한다(S102). 즉, 상기 텍스처링 공정이 수행되면, 표면에 입사되는 빛의 반사를 감소시키는 구조를 가지는 실리콘 기판(10)이 형성된다.
상기 텍스처링 형성된 실리콘 기판(10)의 전면 상부에 실리콘 기판(10)과 다른 타입의 불순물(도펀트)을 도핑하여 에미터(emitter) 층(12)을 형성하는 도핑공정이 수행된다(S104).
상기 에미터 층(12)이 정상적으로 형성되면, 상기 에미터 층(12) 형성시 발생하는 부산물을 제거하는 공정이 수행된다(S106). 상기 부산물은, p형 기판에 n형 도펀트를 확산시키는 경우 생성되는 PSG(Phosphor-Silicate Glass) 또는 n형 기판에 p형 도펀트를 확산시키는 경우 생성되는 BSG(Boro-Silicate Glass) 등을 말한다. 상기 PSG 또는 BSG는 전지의 전류를 차폐시키는 역할을 하기 때문에 전지효율을 높이기 위해서 제거해 주어야 한다.
상기 부산물이 제거된 다음에는 상기 에미터 층(12) 상부에 태양광 반사를 막기 위한 반사방지막(14)을 형성시키는 공정이 수행된다(S108). 상기 반사방지막(14)은
Figure 112009032472999-pat00018
,
Figure 112009032472999-pat00019
,
Figure 112009032472999-pat00020
,
Figure 112009032472999-pat00021
등과 같이 1.5 ~ 2.5 사이의 굴절율을 가지는 유전체 물질로 형성하고, 이는 화학증착(CVD), 스퍼터링(sputtering), 열 산화(thermal oxidation), 스프레이 등의 방법에 의해 형성된다. 상기 반사방지막(14)은 실리콘 기판(10)의 표면 보호막(Passivation) 역할도 한다.
상기 형성된 반사방지막(14)의 일부분을 제거하여 전면전극용 홈을 적어도 하나 이상 형성하는 페터닝(Patterning)공정이 수행된다(S110). 여기서, 상기 패터닝공정은, 에미터 층(12)은 식각되지 않고 반사방지막(14)만이 식각되는 것이 바람 직하다. 상기 패터닝공정은, 광식각(Photo-lithography) 방법, 식각 페이스트(Etching Paste)를 이용한 잉크젯(Inkjet) 또는 스크린 프린팅 방법, 레이저를 이용한 패터닝(Laser ablation) 방법 등에 의해 실시된다.
그런 다음, 상기 반사방지막(14)이 제거된 일부분에는 전면전극(16)을 형성한다. 그리고, 상기 실리콘 기판(10)의 후면의 일부분에 후면전극(18)을 적어도 하나 이상 형성하는 공정이 수행된다(S112). 상기 전면전극(16) 및 후면전극(18)은, 니켈(Ni), 은(Ag), 크로뮴(Cr), 알루미늄(Al)과 같은 금속 페이스트가 이용된다. 이때에는 스크린 프린팅, 스텐실(Stencil), 잉크젯(Inkjet), 에어로졸 젯(Aerosol Jet), 스퍼터링(Sputturing), 증착법(evaporation) 등의 방법이 적용될 수 있다.
이어서, 상기 실리콘 기판(10)의 후면에서 상기 후면전극(18)이 미형성된 부분에 강유전체층(20)을 형성한다(S114). 상기 강유전체층(20)은, 강유전체 물질(grain)을 소결공정을 통해 인쇄 가능한 페이스트(paste) 형태로 미리 만들어서 상기 실리콘 기판(10)의 후면에 형성시킨다. 여기서 상기 강유전체 물질은
Figure 112009032472999-pat00022
,
Figure 112009032472999-pat00023
,
Figure 112009032472999-pat00024
,
Figure 112009032472999-pat00025
,
Figure 112009032472999-pat00026
,
Figure 112009032472999-pat00027
,
Figure 112009032472999-pat00028
,
Figure 112009032472999-pat00029
,
Figure 112009032472999-pat00030
중 어느 하나이다. 이와 같이, 본 실시 예에서는 강유전체 물질에 대하여 소결공정을 수행하여 강유전체층(20)을 형성할 페이스트를 미리 만드는 것이다. 이는 종래와 같이 강유전체층을 형성한 후 별도의 열처리공정을 수행하지 않아도 되기 때문에 누설전류 증가 및 분극 감소 형상을 방지할 수 있게 된다. 한편, 상기 강유전체층(20)은 스크린 프린팅, 오프셋 그라비아(Offset Gravure), 플렉소(Flexo), 패드 프린팅(Pad Printing), 잉크젯(Inkjet) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 강유전체층(20)이 형성된 다음에는 상기 강유전체층(20)의 하부 일부분에 폴링전극(22)을 형성한다(S116). 상기 폴링전극(22)은 상기 강유전체층(20)에 대하여 분극 방향으로 폴링을 시켜주기 위해 외부로부터 전압을 가해주기 위한 역할을 수행한다. 이는 상기 강유전체층(20)에 포함된 강유전체 물질은 임계온도 이하가 되어도 미시적으로는 자발분극을 가지지만, 구역(domain)이 형성되어 거시적으로는 자발분극이 나타나지 않으므로, 분극 방향으로 폴링을 시켜주는 것이 필수적이기 때문이다. 이러한 폴링전극(22)은 백금(Pt), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 파라듐(Pd), 구리(Cu) 등과 같은 일반적인 금속물질을 이용하여 형성되거나 또는 ITO, ZnO,
Figure 112009032472999-pat00031
,
Figure 112009032472999-pat00032
,
Figure 112009032472999-pat00033
와 같은 도전성 산화물을 이용하여 형성될 수 있다.
이와 같이 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 강유전체를 이용한 태양전지의 제조가 완료된다.
이후, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 강유전체층(20)이 분극을 생성시키고 유지할 수 있도록 상기 전면전극(16)과 폴링전극(22)을 서로 연결하는 작업이 수행된다. 그러나, 모듈 형태로 제작되는 경우에는 셀에서 셀로 연결되는 리본에 폴링전극(22)과의 연결라인을 형성할 수도 있다.
다음, 본 발명의 제2실시 예에 따른 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법 을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3에는 본 발명의 제2실시 예에 따른 강유전체를 이용한 태양전지의 제조공정도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 따라 제조 완료된 강유전체를 이용한 태양전지가 단면도로 도시되어 있다. 제2실시 예에서는 도 3 및 도 4를 함께 설명하도록 한다. 그리고 제2실시 예에서는, 제1실시 예에서 실리콘 기판을 절단 및 에칭하는 공정(S100)부터 전면전극 및 후면전극을 형성하는 공정(S112)까지는 동일하므로 그 이후 공정, 즉 214단계부터 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실리콘 기판(110) 하부에 후면전극(118)이 형성된 상태에서, 상기 실리콘 기판(10)의 후면에서 상기 후면전극(118)이 미형성된 부분에 패시베이션 층(Passivation Layer)(119)을 형성하는 공정이 수행된다(S214). 상기 패시베이션 층(119)은 상기 실리콘 기판(110)의 후면에서 소수 캐리어를 유도하여 재결합을 방지하는 역할을 수행한다.
상기 패시베이션 층(119)이 형성된 다음에는 상기 패시베이션 층(119)의 하부에 강유전체층(120)을 형성한다(S216). 상기 강유전체층(120)은 제1실시 예에서 설명한 것과 동일하다.
그리고 상기 강유전체층(120)이 형성되면, 상기 강유전체층(120) 하부에 폴링전극(122)을 형성한다(S218). 상기 폴링전극(122)은 제1실시 예에서 설명한 것과 동일하다.
이로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 태양전지의 제조가 완료된다.
이와 같이 상기 실시 예에 설명되고 있는 본 발명은 강유전체 물질에 대하여 소결공정이 선행되어 페이스트 형태로 제작한 후 이를 이용하여 실리콘 기판 후면에 강유전체층을 형성하는바, 상기 형성된 강유전체층에 대해 별도의 열처리공정을 수행하지 않아도 되기 때문에 태양전지에 금속성분이 침투하여 실리콘 기판에서의 누설전류가 증가하지 않는 이점이 있다.
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 발명의 실시 예에 도시된 강유전체층은 스크린 프린팅형 태양전지(SPSC)에 적용되어 설명되고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 함몰전극형 태양전지(BCSC) 또는 양면함몰전극형 태양전지(DSBC)를 제조함에 있어서도 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 강유전체를 이용한 태양전지의 제조공정도.
도 2는 도 1에 따라 제조 완료된 강유전체를 이용한 태양전지의 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 강유전체를 이용한 태양전지의 제조공정도.
도 4는 도 3에 따라 제조 완료된 강유전체를 이용한 태양전지의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 100 : 실리콘 기판 12, 112 : 에미터 층
14, 114 : 반사방지막 16, 116 : 전면전극
18, 118 : 후면전극 119 : 패시베이션 층
20, 120 : 강유전체층 22, 122 : 폴링전극

Claims (6)

  1. 반도체 기판 상에 불순물을 도핑하여 에미터 층을 형성하는 에미터 층 형성단계;
    상기 에미터 층 상부에 반사방지막을 형성하는 반사방지막 형성단계;
    상기 반사방지막의 일부분을 제거하여 전면전극용 홈(Groove)를 적어도 하나 이상 형성하는 반사방지막 패터닝단계;
    상기 전면전극용 홈 내부에 전면전극을 형성하고, 상기 반도체 기판 후면 일부분에 적어도 하나 이상의 후면전극을 형성하는 전극형성단계;
    상기 반도체 기판 후면에서 상기 후면전극이 미형성된 영역에 강유전체 물질을 소결 공정을 통해 미리 만들어 놓은 페이스트(paste)를 이용하여 강유전체층을 형성하는 강유전체층 형성단계; 그리고
    상기 강유전체층 하부에 형성되고, 상기 강유전체층에 분극을 생성시키기 위한 폴링(poling)전극을 형성하는 폴링전극 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극형성단계가 완료되면, 상기 강유전체층을 형성하기 전에 상기 후면전극이 미형성된 부분에 패시베이션 층(Passivation Layer)을 더 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 페이스트는 강유전체 물질(grain)로 이루어지고,
    상기 강유전체 물질은
    Figure 112009032472999-pat00034
    ,
    Figure 112009032472999-pat00035
    ,
    Figure 112009032472999-pat00036
    ,
    Figure 112009032472999-pat00037
    ,
    Figure 112009032472999-pat00038
    ,
    Figure 112009032472999-pat00039
    ,
    Figure 112009032472999-pat00040
    ,
    Figure 112009032472999-pat00041
    ,
    Figure 112009032472999-pat00042
    중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 강유전체층은 스크린 프린팅, 오프셋 그라비아(Offset Gravure), 플렉소(Flexo), 패드 프린팅(Pad Printing), 잉크젯(Inkjet) 방법 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 폴링전극은 금속물질 또는 도전성 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 금속물질은 백금(Pt), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 파라듐(Pd), 구리(Cu) 중 어느 하나가 이용되고,
    상기 도전성 산화물은 ITO, ZnO,
    Figure 112009032472999-pat00043
    ,
    Figure 112009032472999-pat00044
    ,
    Figure 112009032472999-pat00045
    중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법.
KR1020090047309A 2009-05-29 2009-05-29 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법 Expired - Fee Related KR101159277B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090047309A KR101159277B1 (ko) 2009-05-29 2009-05-29 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090047309A KR101159277B1 (ko) 2009-05-29 2009-05-29 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100128727A KR20100128727A (ko) 2010-12-08
KR101159277B1 true KR101159277B1 (ko) 2012-06-22

Family

ID=43505573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090047309A Expired - Fee Related KR101159277B1 (ko) 2009-05-29 2009-05-29 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101159277B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014204130A1 (ko) * 2013-06-17 2014-12-24 Jun Young-Kwon 태양전지 및 그 제조방법
TWI733970B (zh) * 2017-12-25 2021-07-21 財團法人工業技術研究院 太陽能電池及其操作方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120084104A (ko) 2011-01-19 2012-07-27 엘지전자 주식회사 태양전지
KR101237556B1 (ko) * 2011-05-18 2013-02-26 현대중공업 주식회사 양면 수광형 국부화 에미터 태양전지
CN103066158A (zh) * 2013-01-10 2013-04-24 中电电气（南京）光伏有限公司 一种背电场区域接触晶体硅太阳电池的制备方法
KR101418687B1 (ko) * 2013-08-14 2014-07-11 서울시립대학교 산학협력단 태양전지
CN115548134A (zh) * 2022-09-30 2022-12-30 隆基绿能科技股份有限公司 具有自发极化结构的太阳能电池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080090074A (ko) * 2007-04-04 2008-10-08 엘지전자 주식회사 태양전지의 후면반사막 형성방법, 이를 포함하는후면전극부 형성방법 및 태양전지의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080090074A (ko) * 2007-04-04 2008-10-08 엘지전자 주식회사 태양전지의 후면반사막 형성방법, 이를 포함하는후면전극부 형성방법 및 태양전지의 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014204130A1 (ko) * 2013-06-17 2014-12-24 Jun Young-Kwon 태양전지 및 그 제조방법
US10727359B2 (en) 2013-06-17 2020-07-28 Young Kwon Jun Solar cell and method of manufacturing therefor
TWI733970B (zh) * 2017-12-25 2021-07-21 財團法人工業技術研究院 太陽能電池及其操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100128727A (ko) 2010-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8569614B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
KR101160112B1 (ko) 함몰전극형 태양전지의 제조방법
KR101627217B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
US10090428B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JP5390102B2 (ja) へテロ接合およびインターフィンガ構造を有する半導体デバイス
KR101626248B1 (ko) 실리콘 태양전지 및 이의 제조 방법
KR101387718B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN102623517B (zh) 一种背接触型晶体硅太阳能电池及其制作方法
NL2034302A (en) Solar cell and photovoltaic module
KR101159277B1 (ko) 강유전체를 이용한 태양전지의 제조방법
KR20120031629A (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
US20250176308A1 (en) Solar cell and manufacturing method therefor
KR101985835B1 (ko) 광기전력소자 및 제조 방법
KR102132740B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN103178132B (zh) 太阳能电池
KR101886818B1 (ko) 이종 접합 실리콘 태양 전지의 제조 방법
US8049102B1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20110061397A (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR20150109745A (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101370225B1 (ko) 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 태양전지
US20250221088A1 (en) Solar cell and photovoltaic module
KR101160115B1 (ko) 함몰전극형 태양전지의 제조방법
JP5645734B2 (ja) 太陽電池素子
CN119342905B (zh) 太阳能电池及制备方法
KR101199649B1 (ko) 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20090529

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20110201

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20110916

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20120618

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20120619

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20160509