KR101715386B1 - Solar cell and manufacuring method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 이러한 태양 전지의 한 예는 제1 도전성 타입을 갖는 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판의 제1 면에 위치하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하고 제올라이트(zeolite)로 이루어진 반사 방지막을 구비한 반사 방지부, 상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다. 이로 이해, 다공성 구조를 갖는 제올라이트로 이루어진 반사 방지막에 의해 기판의 표면에 존재하는 불순물이 포획되어 불순물에 의한 전하의 손실량이 감소한다.The present invention relates to a solar cell. One example of such a solar cell is a substrate having a first conductivity type, an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and located on a first surface of the substrate, a zeolite layer overlying the emitter portion, A first electrode connected to the emitter, and a second electrode located on a second surface of the substrate opposite to the first surface and connected to the substrate, . Under these circumstances, impurities existing on the surface of the substrate are trapped by the antireflection film made of zeolite having a porous structure, and the loss of charge due to impurities is reduced.
Description
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다. Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자와 전공은 p-n 접합에 의해 각각 해당 방향, 즉, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.When light is incident on the solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor portion, and the generated electrons and electrons are moved in the corresponding direction, that is, electrons move toward the n-type semiconductor portion by the pn junction, As shown in FIG. The transferred electrons and holes are collected by different electrodes connected to the n-type semiconductor portion and the p-type semiconductor portion, respectively, and electric power is obtained by connecting these electrodes with electric wires.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to improve the efficiency of a solar cell.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖는 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판의 제1 면에 위치하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하고 제올라이트(zeolite)로 이루어진 반사 방지막을 구비한 반사 방지부, 상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다. A solar cell according to one aspect of the present invention includes a substrate having a first conductivity type, an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and located on a first surface of the substrate, an antireflective portion having an antireflection film made of zeolite, a first electrode connected to the emitter portion, and a second electrode disposed on a second surface of the substrate opposite to the first surface, Two electrodes.
상기 반사 방지부는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 반사 방지막을 추가로 구비할 수 있다.The anti-reflection part may be further provided with at least one anti-reflection film of at least one consisting of a silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiOx), aluminum oxide (Al 2 O 3).
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하고 제올라이트로 이루어진 보호막을 구비하는 보호부를 더 포함할 수 있다.The solar cell according to the above feature may further include a protection part located on the second surface of the substrate and having a protective film made of zeolite.
상기 보호부는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 보호막을 추가로 구비할 수 있다.The protection unit may further include at least one protective layer consisting of at least one of silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiOx), aluminum oxide (Al 2 O 3).
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 제2 전극은 상기 보호부 위에 위치하고, 상기 기판과 연결되어 있는 복수의 접촉부를 구비하는 것이 좋다.In the solar cell according to the above feature, the second electrode may include a plurality of contact portions located on the protection portion and connected to the substrate.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 복수의 접촉부와 접촉하는 상기 기판의 부분에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.The solar cell according to the above feature may further include a plurality of rear electric field portions located in a portion of the substrate in contact with the plurality of contact portions.
상기 제2 전극은 상기 기판의 상기 제2 면 위에 바로 위치할 수 있다.The second electrode may be positioned directly on the second side of the substrate.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 제2 전극과 접촉하는 상기 기판의 부분에 위치하는 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.The solar cell according to the above feature may further include a rear electric field portion located at a portion of the substrate in contact with the second electrode.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖는 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판의 제1 면에 위치하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부, 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 부분적으로 위치하고 제올라이트(zeolite)로 이루어진 보호막을 구비한 보호부, 상기 기판의 상기 제1 면에 위치하고 상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 보호부 위와 상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하여, 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다.A solar cell according to another aspect of the present invention includes a substrate having a first conductivity type, an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and located on a first surface of the substrate, An anti-reflective portion, a protective portion having a protective layer, which is partially located on a second surface of the substrate and opposite to the first surface, the protection layer being made of zeolite, and a protection portion located on the first surface of the substrate and connected to the emitter portion And a second electrode located on the protection portion and on the second surface of the substrate, the second electrode being connected to the substrate.
상기 보호부는 상기 제올라이트로 이루어진 보호막 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 보호막을 추가로 구비할 수 있다.The protection unit may further include at least one protective layer consisting of at least the zeolite of silicon nitride (SiNx) on the protective layer consisting of a silicon oxide (SiOx), aluminum oxide (Al 2 O 3) in one.
상기 반사 방지부는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 및 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 반사 방지막을 구비할 수 있다.The anti-reflection part may be provided with a silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiOx), at least one anti-reflection film of at least one of a silicon oxynitride (SiOxNy), and aluminum oxide (Al 2 O 3).
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 제2 전극과 접촉하는 상기 기판의 상기 제2 면에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.The solar cell according to the above feature may further include a plurality of rear electric field portions located on the second surface of the substrate in contact with the second electrode.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 제올라이트로 이루어진 막을 도포한 후 건조시켜 보호막을 형성하는 단계, 그리고 상기 에미터부와 연결된 제1 전극과 상기 보호부를 통과해 상기 기판과 선택적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to another aspect of the present invention includes the steps of forming an emitter portion of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a first surface of a substrate having a first conductivity type, Forming a protective film by applying a film made of zeolite on the second surface of the substrate located on the opposite side of the substrate and then forming a protective film on the second surface of the substrate, And forming a second electrode.
상기 보호막 형성 단계는 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 이용하여 상기 보호막을 형성하는 것이 좋다.Preferably, the protective layer is formed using an organic solvent in which the aluminosilicate is dissolved.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a solar cell according to the above feature may further include forming an antireflection portion on the emitter portion.
상기 반사 방지부 형성 단계는 플라즈마 기상 증착법을 이용하여 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산화 질화물 및 알루미늄 산화물 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 반사 방지막을 형성할 수 있다.The anti-reflection part forming step may form at least one anti-reflection film made of at least one of silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride and aluminum oxide by plasma vapor deposition.
상기 반사 방지부 형성 단계는 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 이용하여 상기 반사 방지부를 형성하는 것이 좋다.It is preferable that the anti-reflection part is formed using an organic solvent in which the aluminosilicate is dissolved.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 제올라이트로 이루어진 막을 도포한 후 건조시켜 반사 방지부를 형성하는 단계, 그리고 상기 기판의 상기 제1 면에 위치하고 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극과 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, comprising: forming a first conductivity type emitter portion on a first surface of a substrate having a first conductivity type opposite to the first conductivity type; Forming an antireflective portion by applying a film made of zeolite and then drying the exposed portion of the substrate; forming a first electrode on the first surface of the substrate and connected to the emitter portion and a second electrode on the opposite side of the first surface, And forming a second electrode located on two sides and connected to the substrate.
상기 반사 방지부 형성 단계는 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 이용하여 상기 반사 방지부를 형성할 수 있다.The anti-reflection part may be formed using an organic solvent in which aluminosilicate is dissolved.
이러한 특징에 따르면, 다공성 구조를 갖는 제올라이트로 이루어진 반사 방지막이나 보호막에 의해 기판의 표면에 존재하는 불순물이 포획되어 불순물에 의한 전하의 손실량이 감소하여, 태양 전지의 효율이 향상된다. According to this aspect, impurities present on the surface of the substrate are trapped by the antireflection film or the protective film made of zeolite having a porous structure, thereby reducing the amount of charge loss caused by impurities, thereby improving the efficiency of the solar cell.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 태양 전지를 V-V선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 도면이다.1 is a partial perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell shown in FIG. 1 taken along line II-II.
3A to 3E are views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial perspective view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the solar cell shown in FIG. 4 cut along the line VV.
6A to 6D illustrate a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle. Further, when a certain portion is formed as "whole" on another portion, it means not only that it is formed on the entire surface of the other portion but also that it is not formed on the edge portion.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a solar cell according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 에미터부(emitter region)(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 전면의 반대쪽에 위치하는 기판(110)의 면[이하, '후면(back surface)'이라 함]에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(BSF region)(172), 그리고 기판(110)의 후면 위에 위치하는 후면 전극부(150)를 구비한다. 1 and 2, a
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 결정질 반도체이다.The
기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑될 수 있다.Impurities such as boron (B), gallium, indium, and the like are doped to the
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 이 경우, 기판(110)의 전면에 위치하는 반사 방지부(130) 역시 텍스처링 표면을 가질 수 있다.The front surface of the
이와 같이, 기판(110)의 전면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 기판(110)의 표면적이 증가하여 빛의 입사 면적이 증가하고 기판(110)에 의해 반사되는 빛의 양이 감소하므로, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.As described above, when the front surface of the
이러한 기판(110)에 빛이 입사되면, 입사된 빛의 에너지로 인해 전자와 정공이 발생하게 된다. When light is incident on the
기판(110)에 위치한 에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부이다. 따라서 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다. The
이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(121)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110) 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.Due to the built-in potential difference due to the pn junction, the electron-hole pairs generated by the light incident on the
에미터부(121)는 기판(110), 즉 기판(110)의 제1 도전성 타입과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(121)쪽으로 이동한다.Since the
에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 에미터부(121)가 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.When the
도 1 및 도 2에서, 기판(110)의 후면 일부, 예를 들어, 후면 버스바(152)와 접하고 있는 기판(110)의 후면 부분에 에미터부(121)가 존재하지만, 이에 한정되지 않고 기판(110)의 후면에 에미터부(121)는 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 에미터부(121) 형성 시 기판(110)의 후면에 에미터부(121)를 형성하지 않을 경우, 또는 후면 전극부(150)를 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)를 제거할 경우, 기판(110)의 후면에는 에미터부(121)가 존재하지 않는다. 1 and 2, there is an
반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다. The
이러한 반사 방지부(130)는 에미터부(121) 위에 위치한 제1 반사 방지막(131), 제1 반사 방지막(131) 위에 위치하는 제2 반사 방지막(132) 그리고 제2 반사 방지막(132) 위에 위치하는 제3 반사 방지막(133)을 구비한다.The
한 예로서, 제1 반사 방지막(131)은 결정성 알루미노 규산염(aluminosilicate)과 같은 제올라이트(zeolite)로 이루어져 있고, 제2 반사 방지막(132)은 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어져 있고, 제3 반사 방지막(133)은 수소화된 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어져 있다.For example, the
이와 같이 기판(110)과 바로 접해 있는 부분이 제올라이트막으로 이루어져 있으므로 기판(110)의 표면의 패시베이션 기능이 향상된다. 즉, 일반적으로 제올라이트막은 다공성 구조를 갖고 있어 칼륨, 나트륨, 마그네슘 등과 같은 알칼리성 물질과 같은 미립 물질을 흡착하여 포획하는 특성이 있다. 이로 인해, 제올라이트막(131)에 의해 기판(110)의 표면이나 표면 근처에 존재하고 기판(110)의 실리콘(Si)과 정상적으로 결합하지 못하여 전하의 손실을 초래하는 불순물들은 제올라이트막인 제1 반사 방지막(131)에 의해 포획된다. 따라서, 기판(110)의 표면에 존재하는 전하와 재결합되는 불순물의 양이 감소하여 기판(110)의 표면에서 손실되는 전하의 양이 감소한다. 또한, 제올라이트는 음(-)의 고정 전하(fixed charge)의 특성을 갖고 있어, 양(+)의 고정 전하 특성을 갖고 있는 불순물의 포획에 특히 더 유리하다.Since the portion directly contacting the
수소화된 실리콘 질화물로 이루어진 제2 반사 방지막(132)은 함유된 수소(H)를 이용하여 기판(110)의 표면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)을 주로 수행하여 결함에 의해 기판(110)의 표면에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다. The
또한 수소화된 실리콘 산화물로 이루어진 제3 반사 방지막(133)은 빛의 반사 방지 기능을 주로 실행하고, 하부에 위치하는 제2 반사 방지막(132)에 함유된 수소(H)가 상부 쪽으로 이동하는 것을 방해한다. 또한, 실리콘 산화물(SiOx)에 함유된 수소 역시 패시베이션 기능에 기여하므로, 제3 반사 방지막(133)은 패시베이션 효율을 더욱 향상시킨다. The
추가로, 제올라이트로 이루어진 제1 반사 방지막(131)이 실리콘 질화물로 이루어진 제2 반사 방지막(132) 하부에 위치하므로, 실리콘 질화막인 제2 반사 방지막(132)이 형성될 때 기판(110)의 표면에 발생하는 손상이 방지된다. 이 경우, 제1 반사 방지막(131)은 기판(110)을 보호하는 버퍼층(buffer layer)으로서 기능할 수 있다. Since the
즉, 플라즈마 기상 증착법(PECVD)으로 실리콘 질화막을 형성할 경우, 생성된 플라즈마에 의해 기판(110)의 표면이 손상된다. 하지만, 이미 제올라이트로 제1 반사 방지막(131)에 의해 기판(110)의 표면이 보호되므로, 제2 반사 방지막(132) 형성을 위한 플라즈마 기상 증착 공정시 발생하는 기판(110)의 표면 손상을 방지된다. 본 예에서, 제올라이트막을 형성하는 한 예는 유기 용매에 알루미노 규산염을 용해시킨 후 스핀 코팅법(spin coating)이나 인쇄법(printing)으로 기판(110) 위에 유기 용매에 용해된 알루미노 규산염을 원하는 두께만큼 도포시킨 후 대략 상온 내지 500℃ 의 온도에서 열처리하여 형성한다. 이때, 열처리 공정 중에 유기 용매는 제거된다. 이와 같이, 제올라이트막을 형성하기 위한 물리적인 충격이 기판(110)과 같은 막 위에 가해지지 않으므로, 제올라이트막 형상 시 기판(110)과 같은 막 손상은 발생하지 않는다. That is, when the silicon nitride film is formed by plasma enhanced vapor deposition (PECVD), the surface of the
이미 설명한 것처럼, 제1 반사 방지막(131)이 음(-) 전하의 특성을 갖는 제올라이트로 이루어져 있으므로, 기판(110)이 p형일 경우, 제올라이트의 음(-) 고정 전하 특성에 의해 n형인 에미터부(121) 쪽으로 이동하는 음 전하인 전하는 제1 반사 방지막(131)과 동일한 극성을 갖고 있으므로, 제올라이트막인 제1 반사 방지막(131)의 극성에 의해 에미터부(121)의 반대쪽으로 밀려나게 된다. The
따라서, n형 에미터부(121)로의 전자 이동의 방해를 방지하기 위해, 양(+)의 고정 전하(fixed charge)를 갖는 제2 반사 방지막(132)인 실리콘 질화막의 두께를 충분히 두껍게 하여 제1 반사 방지막(131)인 제올라이트의 음(-)의 고정 전하의 영향을 받지 않고 양(+)의 고정 전하를 갖고 있는 제2 반사 방지막(132)인 실리콘 질화막의 영향으로 음 전하인 전자가 기판(110)에서부터 n형 에미터부(121) 쪽으로 원활하게 이동하도록 할 수 있다.Therefore, in order to prevent the electron migration to the n-
하지만, 다른 예에서, 위에 기술한 것과는 다른 물질로 이루어진 삼층막 구조의 반사 방지부(130)가 구비된다.However, in another example, an
예를 들어, 기판(110) 위에 바로 위치하는 제1 반사 방지막(131)은 수소화된 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어져 있고, 제1 반사 방지막(131) 위에 위치하는 제2 반사 방지막(132)은 제올라이트로 이루어져 있으며, 제2 반사 방지막(132) 위에 위치하는 제3 반사 방지막(133)은 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어져 있다.For example, the
이 경우, 수소에 의한 패시베이션 기능은 실리콘 산화막인 제1 반사 방지막(131)과 실리콘 질화막인 제3 반사 방지막(133)에 의해 행해지고, 제3 반사 방지막(133)은 제1 및 제3 반사 방지막(131, 133)의 수소가 기판(110)의 반대쪽으로 이동하는 것을 방지한다. In this case, the passivation function by the hydrogen is performed by the
또한, 제2 반사 방지막(132)인 제올라이트막은 이미 설명한 것처럼, 다공성 및 음(-)의 고정 전하 특성에 의해 기판(110)의 표면에 존재하여 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하와 재결합되어 전하의 손실을 초래하는 불순물들을 포획하는 기능을 수행한다.The zeolite film as the
이때, 기판(110)이 p형일 경우, 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)의 고정 전하가 모두 n형 에미터부(121)로 이동하는 전자의 이동을 방해하는 음(-)의 고정 전하이므로, 양(+)의 고정 전하를 갖는 실리콘 질화막인 제3 반사 방지막(133)의 두께를 충분히 두껍게 하여, 제1 및 제2 반사 방지 반지막(131, 132)의 음(-)의 고정 전하에 의해 전자 이동이 악영향을 받지 않도록 한다.At this time, when the
전면 전극부(140)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.The
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)와 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.The plurality of
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)와 연결되어 있고, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.A plurality of front bus bars 142 are connected to the
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다. The plurality of front bus bars 142 are located on the same layer as the plurality of
따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.1, the plurality of
각 전면 버스바(142)는 에미터부(121)로부터 이동하는 전하(예, 전자)뿐만 아니라 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 되므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.Each
복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어, 수집된 전하를 외부 장치로 출력한다. A plurality of front bus bars 142 are connected to an external device, and output the collected electric charges to an external device.
복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전 물질로 이루어져 있다.The
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.In FIG. 1, the number of the
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다. The rear
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역과 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동은 방해되는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 후면 전계부(172)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극부(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.A potential barrier is formed due to the difference in impurity concentration between the first conductive region and the rear
후면 전극부(150)는 후면 전극(151)과 후면 전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다.The
후면 전극(151)은 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)와 접촉하고 있고, 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 후면 전체에 위치한다. 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 기판(110) 후면의 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.The
후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다. The
이러한 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.This
이때, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉 후면 전계부(172)와 후면 전극(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.In this case, since the
복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 후면 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다. The plurality of rear bus bars 152 are located on the rear surface of the
또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.In addition, the plurality of rear bus bars 152 are opposed to the plurality of front bus bars 142 in correspondence with the
복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.A plurality of rear bus bars 152 collects charge transferred from the
복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다. A plurality of rear bus bars 152 are also connected to external devices so that the charges (e.g., holes) collected by the plurality of rear bus bars 152 are output to an external device.
이러한 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 후면 전극(151)과는 달리 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.These plurality of rear bus bars 152 may be made of a material having a better conductivity than the
대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 후면 버스바(152)가 위치한 기판(110)의 후면 부분에도 위치할 수 있고, 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보며 후면 전극(151) 위에 위치한다. 이때, 경우에 따라 후면 전극(151)은 후면의 가장 자리 부분을 제외한 실질적인 후면 전체 면에 위치할 수 있다. The
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.The operation of the
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 제3 내지 제1 반사 방지막(133-131)을 통해 반도체부인 에미터부(121)와 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자와 정공이 발생한다. 이때, 제3 내지 제1 반사 방지막(133-131)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다. When the light is irradiated to the
이들 전자와 정공은 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)과 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 복수의 전면 버스바(142)를 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)와 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집되어 복수의 후면 버스바(152)를 따라 이동한다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.These electrons and holes are injected into the
다음, 이러한 태양 전지(11)를 제조하는 방법에 대하여 도 3a 내지 도 3e를 참고로 하여 설명한다.Next, a method of manufacturing such a
도 3a에 도시한 것처럼, p형 또는 n형 기판(110)에 5가 원소 또는 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질을 열 확산법 등으로 기판(110)에 도핑하여, 기판(110)에 에미터부(121)를 형성한다. 이때, 기판(110)이 n형일 경우, 인(P) 등을 포함하는 물질(예, POCl3이나 H3PO4)을 이용하고, 기판(110)이 p형일 경우, 붕소(B) 등을 포함하는 물질(예, B2H6)을 이용하여 기판(110)에 에미터부(121)를 형성할 수 있다. 또한, 열 확산법으로 에미터부(121)를 형성할 경우, 기판(110)의 전면, 후면 및 측면에 에미터부(121)가 형성된다. 3A, a
p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)은 식각 공정을 통해 제거된다.a phosphorus silicate glass (PSG) or a boron silicate glass (BSG) containing phosphorus generated as the p-type impurity or the n-type impurity diffuses into the
필요할 경우, 에미터부(121)를 형성하기 전에, 기판(110)의 전면에 건식 식각법 또는 습식 식각법을 통한 텍스처링 공정을 수행하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있고, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있다.If necessary, the surface of the
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 유기 용매에 알루미노 규산염을 용해시킨 용액을 스핀 코팅법(spin coating)이나 인쇄법(printing)으로 기판(110) 전면의 에미터부(121) 위에 도포시킨 후 대략 상온 내지 500℃ 의 온도에서 열처리하여 제올라이트로 이루어진 제1 반사 방지막(131)을 형성한다. 이때, 열처리 공정 중에 유기 용매는 제거된다.3B, a solution prepared by dissolving aluminosilicate in an organic solvent is applied on the
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 제올라이트로 이루어진 제1 반사 방지막(131) 위에, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 등을 이용하여 순차적으로 제2 및 제3 반사 방지막(132, 133)을 형성하여 반사 방지부(130)을 완성한다.Next, as shown in FIG. 3C, the second and third
이때, 제2 반사 방지막(132)은 수소화된 실리콘 질화물로 이루어지고, 제3 반사 방지막(133)은 수소화된 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.At this time, the
이와는 달리, 다른 예에서, 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 수소화된 실리콘 산화물로 이루어진 제1 반사 방지막(131)을 형성한 후, 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 스핀 코팅법이나 인쇄법을 이용하여 제1 반사 방지막(132) 위에 도포한 후 열처리하여 제올라이트로 이루어진 제2 반사 방지막(132)을 형성한다. 그런 다음, 다시 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 수소화된 실리콘 질화물로 이루어진 제3 반사 방지막(133)을 형성하여 반사 방지부(130)을 형성한다. Alternatively, in another example, a first
그런 다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130) 위에 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여, 은(Ag)을 함유한 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜 전면전극부 패턴(40)을 형성한다. 이때, 전면전극부 패턴(40)은 전면전극 패턴(41)과 전면 버스바 패턴(42)을 구비한다. Then, as shown in FIG. 3D, a paste containing silver (Ag) is printed on the
다음, 도 3e를 참고로 하면, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121) 위에 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)을 형성하여 후면 전극부 패턴(50)을 완성한다.3E, a
후면전극 패턴(51)은 알루미늄(Al)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성되고, 후면 버스바 패턴(52)은 은(Ag)을 함유한 페이스트를 스크린 인쇄법으로 후면전극 패턴(51)이 위치하지 않은 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성된다. 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)의 형성 순서는 변경 가능하다. The
이때, 이들 패턴(40, 51, 52)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(40, 51, 52)의 형성 순서는 변경 가능하다.At this time, the drying temperature of these
그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극부 패턴(50)이 형성된 기판(110)에 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정이 시행되어, 에미터부(121)와 접촉하고 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150), 그리고 후면 전극(151)과 접하는 기판(110) 내에 후면 전계부(172)를 형성한다.A heat treatment process is then performed on the
즉, 열처리 공정에 의해, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 식각 물질에 의해 전면전극부 패턴(40)과 접해 있는 반사 방지부(130) 부분의 식각 동작이 이루어져 해당 부분의 반사 방지부(130)가 제거되어 전면 전극부 패턴(40)이 에미터부(121)와 접촉하여 전면 전극부(140)가 형성된다. 이때 전면전극 패턴(41)은 전면 전극(141)이 되고 전면 버스바 패턴(42)은 전면 버스바(142)를 형성한다. That is, by the heat treatment process, the etching operation of the portion of the
또한, 열처리 공정에 의해, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)의 동작에 기판(110)에 접해 있는 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)로 형성되고, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)에 포함된 알루미늄(Al)이 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121) 뿐만 아니라 그 넘어서까지 기판(110)으로 확산되어 기판(110) 내부에 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 불순물부인 후면 전계부(172)가 형성된다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)와 접촉하여 기판(110)과 전기적으로 연결된다.The
그런 다음, 레이저빔이나 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 측면으로 확산되어 측면에 도핑된 에미터부(121)를 제거하는 측면 분리(edge isolation) 공정을 실시하여 태양 전지(11)를 완성한다(도 1 및 도 2). 하지만, 측면 분리 공정 시기는 필요에 따라 변경 가능하며 생략될 수 있다.Then, the
본 실시예의 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)는 별도로 제거되지 않았지만, 대안적인 예에서, 후면전극부 패턴(50)을 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 위치하는 에미터부(121)를 제거하기 위한 별도의 공정이 행해질 수 있다. 또한, 대안적인 예에서, 기판(110)의 전면에만 에미터부(121)를 형성할 수 있고, 이 경우, 기판(110)의 후면에 위치한 에미터부를 제거하기 위한 별도의 공정이나 측면 분리 공정은 생략된다.The
다음, 도 4 및 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 설명한다.Next, a solar cell according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
도 4 및 도 5의 태양 전지(12)에서 도 1 및 도 2와 동일한 구조로 이루어져 있고 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
도 4 및 도 5에 도시한 태양 전지(12)는 도 1 및 도 2 및 도시한 태양 전지(11)와 유사한 구조를 갖는다.The
즉, 태양 전지(12)는 기판(110)의 전면에 위치한 에미터부(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 반사 방지부(130)를 관통하여 에미터부(121)와 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(110)과 연결되어 있는 후면 전극부(150a), 그리고 기판(110)의 후면에 위치하는 복수의 후면 전계부(172a)를 구비한다.That is, the
이러한 태양 전지(12)는 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지(11)와는 달리 기판(110)의 후면 위에 위치하는 보호부(190)를 더 구비하고 있고, 이 보호부(190) 위에 후면 전극부(150a)가 존재한다. Unlike the
이때, 후면 전극부(150a) 역시 후면 전극(151a)과 이 후면 전극(151a)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비하지만, 후면 전극(151a)은 보호부(190) 위에 위치한다. 따라서 기판(110)과 후면 전극(151a)과의 연결을 위해, 후면 전극(151a)은 보호부(190)를 관통하여 기판(110)과 접하고 있는 복수의 접촉부(155)를 구비한다. 이로 인해, 후면 전극(151a)은 복수의 접촉부(155)를 통해 기판(110)과 선택적으로 연결되어 있고, 복수의 접촉부(155)와 접촉하는 기판(110)의 부분에 복수의 후면 전계부(172a)가 형성된다. 따라서, 도 1 및 도 2의 태양 전지(11)의 경우, 복수의 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 기판(110)의 후면 전체에 후면 전극(151)과 후면 전계부(172)가 위치하는 반면, 도 3 및 도 4의 태양 전지(12)에서는 접촉부(155)를 제외한 후면 전극(151a) 부분이 보호부(190) 위에 존재하여 기판(110)과 부분적으로, 즉 선택적으로 연결되어 있고, 후면 전계부(172a) 역시 기판(110)에 부분적으로 위치한다. 또한, 태양 전지(12)에서 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110) 위에 바로 위치하는 것이 아니라 보호부(190) 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151a)과 연결되어 있고, 기판(110)의 전면에 위치한 전면 버스바(142)와 마주하고 있다.In this case, the
이처럼, 기판(110)의 후면에 위치한 보호부(190)는 반사 방지부(130)와 유사하게 기판(110)의 후면에서 패시베이션 기능을 수행하고, 반사 방지부(130)와는 반대로 기판(110)을 통과한 빛을 다시 기판(110) 쪽으로 반사시켜 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 증가시킨다. The
이러한 보호부(190)는 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)이나 알루미늄 산화물(Al2O3) 등으로 이루어진 단일막 구조를 가질 수 있지만, 도 3 및 도 4와 도시한 것처럼, 다층막 구조를 가질 수 있다.The
예를 들어, 보호부(190)는 기판(110)의 후면에서부터 순차적으로 위치하는 제1 내지 제3 보호막(191-193)을 구비한다.For example, the
기판(110)의 후면 위에 바로 위치하는 제1 보호막(191)은 제올라이트로 이루어지고, 제1 보호막(191) 위에 위치하는 제2 보호막(192)은 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어지며, 제2 보호막(192) 위에 위치하는 제3 보호막(193)은 수소화된 실리콘 산화물(SiOx)이나 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어진다.The
따라서, 다공성 구조를 갖고 음(-)의 고정 전하의 특성을 갖고 있는 제올라이트로 이루어진 제1 보호막(191)으로 인해, 전하의 손실을 초래하는 불순물들이 포획되어, 기판(110)의 후면에 존재하는 전하와 재결합되는 불순물의 양이 감소하여 기판(110)의 표면에서 손실되는 전하의 양이 감소한다. 또한, 이미 설명한 것처럼, 제올라이트막인 제1 보호막(191)이 버퍼층으로 기능하여, 실리콘 질화막인 제2 보호막(192)을 플라즈마 기상 증착법으로 형성할 경우 기판(110)의 후면에 발생하는 손상이 방지된다.Therefore, the first
또한, 제2 및 제3 보호막(192, 193)에 함유된 수소(H)나 알루미늄(Al)에 의해 기판(110)의 후면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합과 같은 결함이 안정한 결합으로 바뀌게 되어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능이 수행된다. 또한, 제3 보호막(193)에 의해 제2 보호막(192)에 함유된 수소(H)이나 알루미늄(Al)이 기판(110)의 반대쪽으로 이동하는 것을 방지하여, 패시베이션 기능을 더욱 향상시킨다. 더욱이, 보호막(190)이 다층막으로 이루어져 있으므로, 기판(110)을 통과한 빛의 반사 기능은 더욱 향상된다.In addition, defects such as dangling bonds present on the rear surface of the
반사 방지부(130)는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3) 등으로 이루어져 있는 단일막이나 다층막 구조를 가질 수 있지만, 이미 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이, 제1 내지 제3 반사 방지막(131-133)으로 이루어져 있는 삼중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 반사 방지막(131-133)에서, 제1 반사 방지막(131)은 제올라이트나 수소화된 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어질 수 있고, 제2 반사 방지막(132)은 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)이나 제올라이트로 이루어질 수 있으며, 제3 반사 방지막(133)은 수소화된 실리콘 산화물(SiOx)이나 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다. The first antireflection film 131-133 may be made of zeolite or hydrogenated silicon oxide (SiOx), and the
또한, 다른 예로서, 반사 방지부(130)는 제올라이트로 이루어진 제1 반사 방지막(131), 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진 제2 반사 방지막(132), 그리고 알루미늄 산화물(Al2O3)로 이루어진 제3 반사 방지막(133)으로 이루어질 수 있다. In addition, as another example, the
이때, 실리콘 질화막인 제2 반사 방지막(132)과 알루미늄 산화막인 제3 반사 방지막(133)에 함유된 수소(H)나 알루미늄(Al)에 의해 댕글링 결합과 같은 불안정한 결합을 안정한 결합으로 변경하는 패시베이션 기능이 수행되며, 기판(110)의 표면에 바로 위치하고 제올라이트막으로 이루어진 제1 반사 방지막(131)에 의해 이미 설명한 것처럼 전하의 손실을 초래하는 불순물들이 포획되어 기판(110)의 표면의 패시베이션 기능을 수행하며, 제2 반사 방지막(132)은 플라즈마 기상 증착법으로 형성할 때 발생하는 기판(110)의 손상이 방지된다.At this time, unstable bonds such as dangling bonds are changed to stable bonds by hydrogen (H) or aluminum (Al) contained in the
또한, 제2 반사 방지막(132)과 제3 반사 방지막(133)의 굴절률 등에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사량이 감소한다.In addition, the amount of reflection of light incident on the
이와 같이, 기판(110)의 전면에 위치하는 반사 방지부(130)와 기판(110)의 후면에 위치하는 보호부(190)에 제올라이트로 이루어진 막을 각각 구비하고 있으므로, 기판(110)의 전면 및 후면에 존재하여 기판(110)의 전면과 후면으로 각각 이동한 전하와 재결합되어 전하의 손실을 초래하는 불순물이 제올라이트막과 각각 결합되므로, 전하의 손실량이 감소한다.Since the
이러한 태양 전지(12) 역시, 반사 방지막(130)을 통해 기판(110)에 빛이 입사됨에 따라 발생된 전자와 정공이 각 해당하는 도전성 타입을 갖는 반도체 부분, 예를 들어, 에미터부(121)와 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하(예, 전자)는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 전면 버스바(142)로 전달되어 수집되고, 기판(110) 쪽으로 이동한 전하(예, 정공)은 인접한 접촉부(155)로 전달된 후 후면 전극(151a)을 통해 후면 버스바(152)에 의해 수집된다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.The
이 경우, 기판(110)의 전면뿐만 아니라 보호부(190)에 의해 기판(110)의 후면에도 패시베이션 효과가 발생하므로, 기판(110)의 전면뿐만 아니라 후면에서 전하 손실이 방지되므로 태양 전지(12)의 효율이 향상된다.In this case, a passivation effect is also generated on the rear surface of the
또한, 보호부(190)가 제올라이트막으로 이루어져 있으므로, 기판(110)의 후면의 표면 패시베이션 효과가 더욱 향상되므로, 전하 손실은 더욱더 줄어든다.Further, since the
이러한 태양 전지(12)를 제조하는 방법을 이미 설명한 도 3a 내지 도 3e 뿐만 아니라 도 6a 내지 도 6d를 참고로 하여 설명한다.The method of manufacturing such a
이미 도 3a 내지 도 3c를 참고로 하여 기판(110)에 에미터부(121)와 반사 방지부(130)를 형성한다.Referring to FIGS. 3A to 3C, the
이때, 다른 예에서, 제1 내지 제3 반사 방지막(131-133)은 제올라이트로 이루어진 막을 구비하지 않고, 수소화된 실리콘 질화물(SiNx), 수소화된 실리콘 산화물(SiOx), 수소화된 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있고, 이 경우, 제1 내지 제3 반사 방지막(131-133)은 플라즈마 화학 기상 증착법으로 형성될 수 있다.Here, in another example, the first to third
도 6a에 도시한 것처럼, 습식 식각 또는 건식 식각 등으로 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)를 제거한다. 대안적인 예에서, 기판(110)의 전면에만 에미터부(121)가 형성될 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부의 제거 공정은 생략된다. The
그런 다음, 도 6b에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면에 이미 설명한 것과 같이 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 스핀 코팅법이나 인쇄법을 이용하여 도포한 후 건조시켜, 제1 보호막(191)을 형성한 후, 제1 보호막(191) 위에 플라즈마 화학 기상법을 이용하여 순차적으로 제2 및 제3 보호막(192, 193)을 형성하여 보호부(190)를 완성한다. 이때, 제2 보호막(192)은 수소화된 실리콘 질화물로 이루어지고, 제3 보호막(193)은 수소화된 실리콘 산화물이나 알루미늄 산화물로 이루어질 수 있다.6B, an organic solvent in which aluminosilicate has been dissolved is applied to the rear surface of the
다음, 도 3d 및 도 3e에 도시한 것과 같이, 스크린 인쇄법을 이용하여, 반사 방지부(130)의 해당 부분에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 건조시켜 전면전극 패턴(41)과 전면버스바 패턴(42)을 구비한 전면전극부 패턴(40)을 형성하고, 보호부(190) 위에 알루미늄(Al)을 포함한 페이스트를 도포하여 후면전극 패턴(51a)을 형성하고 또한 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 건조시켜 복수의 후면 버스바 패턴(52)을 형성한다(도 6c).Next, as shown in FIG. 3D and FIG. 3E, a paste containing silver (Ag) is applied to a corresponding portion of the
다음, 도 6d에 도시한 것처럼, 후면전극 패턴(51a)의 정해진 부분에 선택적으로 레이저 빔을 조사하면, 후면전극 패턴(51a), 그 하부의 보호부(190) 및 기판(110)이 서로 혼합된 부분(molten mixture)을 형성하여 접촉부(155)를 형성한다.6D, when a predetermined portion of the
그런 다음, 이미 설명한 것처럼, 패턴(40, 51a, 52)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리하여, 반사 방지부(130)를 관통해 에미터부(121)와 연결된 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 접촉부(155)를 통해 기판(110)의 후면과 연결된 후면 전극(151a), 그리고 접촉부(155)와 접해 있는 기판(110)의 후면에 위치한 복수의 후면 전계부(172)를 형성하여 태양 전지(12)를 완성한다(도 4 및 도 5).Then, as described above, the
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
11, 12: 태양 전지 110: 기판
121: 에미터부 130: 반사 방지부
131-133: 반사 방지막 140: 전면 전극부
141: 전면 전극 142: 전면 버스바
150, 150a: 후면 전극부 151, 151a: 후면 전극
152: 후면 버스바 155: 접촉부
172: 후면 전계부 190: 보호부
191-193: 보호막11, 12: solar cell 110: substrate
121: Emitter part 130: Antireflection part
131-133: Antireflection film 140: Front electrode part
141: front electrode 142: front bus bar
150, 150a:
152: rear bus bar 155: contact
172: rear surface electrical part 190: protection part
191-193: Shield
Claims (19)
상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판의 제1 면에 위치하는 에미터부,
상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지막을 구비한 반사 방지부,
상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극, 그리고
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극
을 포함하고,
상기 반사 방지부는,
상기 에미터부 바로 위에 형성되고, 제올라이트로 이뤄진 제1 반사 방지막과,
상기 제1 반사 방지막 바로 위에 형성되고, 수소화된 실리콘 질화물로 이뤄진 제2 반사 방지막과,
상기 제2 반사 방지막 바로 위에 형성되고, 알루미늄 산화물로 이뤄진 제3 반사 방지막,
을 포함하는 태양 전지.A substrate having a first conductivity type,
An emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and located on a first surface of the substrate,
An antireflection portion having an antireflection film disposed on the emitter,
A first electrode connected to the emitter, and
A second electrode located on a second side of the substrate opposite the first side and connected to the substrate,
/ RTI >
The anti-
A first antireflection film formed directly on the emitter section and made of zeolite;
A second antireflection film formed on the first antireflection film and made of hydrogenated silicon nitride,
A third antireflection film formed directly on the second antireflection film and made of aluminum oxide,
≪ / RTI >
상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하고 제올라이트로 이루어진 보호막을 구비하는 보호부를 더 포함하는 태양 전지.The method of claim 1,
And a protective portion located on the second surface of the substrate and having a protective film made of zeolite.
상기 보호부는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물(Al2O3) 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 보호막을 추가로 구비한 태양 전지.4. The method of claim 3,
Wherein the protective portion further comprises at least one protective film made of at least one of silicon nitride, silicon oxide, and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
상기 제2 전극은 상기 보호부 위에 위치하고, 상기 기판과 연결되어 있는 복수의 접촉부를 구비하고 있는 태양 전지.4. The method of claim 3,
And the second electrode is located on the protection portion and has a plurality of contact portions connected to the substrate.
상기 복수의 접촉부와 접촉하는 상기 기판의 부분에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.The method of claim 5,
And a plurality of rear electric field portions located in a portion of the substrate in contact with the plurality of contact portions.
상기 제2 전극은 상기 기판의 상기 제2 면 위에 바로 위치하는 태양 전지.The method of claim 1,
Wherein the second electrode is located directly on the second side of the substrate.
상기 제2 전극과 접촉하는 상기 기판의 부분에 위치하는 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.8. The method of claim 7,
And a back electric field portion located at a portion of the substrate in contact with the second electrode.
상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판의 제1 면에 위치하는 에미터부,
상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부,
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 보호막을 구비한 보호부,
상기 기판의 상기 제1 면에 위치하고 상기 반사 방지부를 관통해 상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극, 그리고
상기 기판의 제2 면에 위치하고 상기 보호부 를 관통해 상기 기판에 연결되어 있는 제2 전극
을 포함하고,
상기 보호부는,
상기 제2 면 바로 위에 형성되고, 제올라이트로 이뤄진 제1 보호막과,
상기 제1 보호막 바로 위에 형성되고, 수소화된 실리콘 질화물로 이뤄진 제2 보호막과,
상기 제2 보호막 바로 위에 형성되고, 수소화된 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물로 이뤄진 제3 보호막
을 포함하는 태양 전지.A substrate having a first conductivity type,
An emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and located on a first surface of the substrate,
An antireflective portion positioned above the emitter,
A protective portion having a protective film located on a second surface of the substrate opposite to the first surface,
A first electrode located on the first surface of the substrate and connected to the emitter through the anti-reflection portion, and
A second electrode disposed on a second surface of the substrate and connected to the substrate through the protective portion,
/ RTI >
The protection unit includes:
A first protective film formed directly on the second surface and made of zeolite,
A second protective film formed directly on the first protective film and made of hydrogenated silicon nitride,
A third protective film formed directly on the second protective film and made of hydrogenated silicon oxide or aluminum oxide,
≪ / RTI >
상기 반사 방지부는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산화 질화물 및 알루미늄 산화물 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 반사 방지막을 구비한 태양 전지.The method of claim 9,
Wherein the antireflection portion comprises at least one antireflection film made of at least one of silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, and aluminum oxide.
상기 제2 전극과 접촉하는 상기 기판의 상기 제2 면에 위치하는 복수의 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.The method of claim 9,
And a plurality of rear electric field portions located on the second surface of the substrate in contact with the second electrode.
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 제2 면 위에 보호부를 형성하는 단계, 그리고
상기 에미터부와 연결된 제1 전극과 상기 보호부를 통과해 상기 기판과 선택적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 보호부 형성 단계는,
상기 제2 면 바로 위로 제올라이트로 이뤄진 제1 보호막을 형성하는 단계;
상기 제1 보호막 바로 위에 수소화된 실리콘 질화물로 이뤄진 제2 보호막을 형성하는 단계; 그리고,
상기 제2 보호막 바로 위에 수소화된 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물로 이뤄진 제3 보호막을 형성하는 단계,
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Forming an emitter portion of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a first side of a substrate having a first conductivity type;
Forming a protective portion on a second surface opposite the first surface, and
Forming a first electrode connected to the emitter and a second electrode selectively connected to the substrate through the protector,
Lt; / RTI >
In the protecting portion forming step,
Forming a first protective layer of zeolite just above the second side;
Forming a second protective film made of hydrogenated silicon nitride directly over the first protective film; And,
Forming a third protective layer of hydrogenated silicon oxide or aluminum oxide on the second protective layer,
Wherein the method comprises the steps of:
상기 제1 보호막 형성 단계는 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 이용하여 상기 보호막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.The method of claim 13,
Wherein the first protective film forming step forms the protective film using an organic solvent in which the aluminosilicate is dissolved.
상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 전극은 상기 반사 방지부를 관통해 상기 에미터부에 연결되는 태양 전지의 제조 방법.The method of claim 14,
Further comprising forming an antireflective portion on the emitter portion,
Wherein the first electrode is connected to the emitter portion through the anti-reflection portion.
상기 반사 방지부 형성 단계는 플라즈마 기상 증착법을 이용하여 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산화 질화물, 및 알루미늄 산화물 중 적어도 하나로 이루어진 적어도 하나의 반사 방지막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the anti-reflection part forming step forms at least one antireflection film made of at least one of silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, and aluminum oxide by using a plasma vapor deposition method.
상기 반사 방지부 형성 단계는 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 이용하여 상기 반사 방지부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the anti-reflection part is formed using the organic solvent in which the aluminosilicate is dissolved.
상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계, 그리고
상기 기판의 상기 제1 면에 위치하고 상기 반사 방지부를 통과해 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 전극과 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하고 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 반사 방지부 형성 단계는,
상기 에미터부 바로 위로 제올라이트로 이뤄진 제1 반사 방지막을 형성하는 단계;
상기 제1 반사 방지막 바로 위에 수소화된 실리콘 질화물로 이뤄진 제2 반사 방지막을 형성하는 단계; 그리고,
상기 제2 반사 방지막 바로 위에 알루미늄 산화물로 이뤄진 제3 반사 방지막을 형성하는 단계,
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Forming an emitter portion of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a first side of a substrate having a first conductivity type;
Forming an antireflective portion on the emitter portion, and
A first electrode located on the first surface of the substrate and passing through the antireflective portion and connected to the emitter portion and a second electrode located on a second surface of the substrate opposite the first surface, Step of forming electrodes
Lt; / RTI >
Wherein the step of forming the anti-
Forming a first antireflection film of zeolite just above the emitter;
Forming a second antireflection film of hydrogenated silicon nitride directly over the first antireflection film; And,
Forming a third antireflection film made of aluminum oxide directly on the second antireflection film,
Wherein the method comprises the steps of:
상기 제1 반사 방지막 형성 단계는 알루미노 규산염이 용해된 유기 용매를 이용하여 상기 반사 방지부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법.The method of claim 18,
Wherein the first antireflection film forming step forms the antireflection portion using an organic solvent in which the aluminosilicate is dissolved.
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