[go: up one dir, main page]

KR102126851B1 - Solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents

Solar cell and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102126851B1
KR102126851B1 KR1020130139822A KR20130139822A KR102126851B1 KR 102126851 B1 KR102126851 B1 KR 102126851B1 KR 1020130139822 A KR1020130139822 A KR 1020130139822A KR 20130139822 A KR20130139822 A KR 20130139822A KR 102126851 B1 KR102126851 B1 KR 102126851B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
electrode
local
electric field
conductivity type
Prior art date
Application number
KR1020130139822A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150057033A (en
Inventor
안준용
장원재
박상욱
정주화
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020130139822A priority Critical patent/KR102126851B1/en
Publication of KR20150057033A publication Critical patent/KR20150057033A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102126851B1 publication Critical patent/KR102126851B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30Coatings
    • H10F77/306Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/311Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10F77/315Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121The active layers comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20Electrodes
    • H10F77/206Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖는 기판; 기판의 전면에 위치하며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부; 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극; 기판의 후면에 국부적으로 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물을 반도체 기판에 비해 고농도로 함유하는 복수의 로컬 후면 전계부; 복수의 로컬 후면 전계부와 전기적으로 연결된 제2 전극; 제1 전극 및 제2 전극이 위치하지 않는 영역의 반도체 기판의 전면, 후면 및 양쪽 측면에 위치하며, 제1 도전성 타입과 동일한 극성의 고정 전하를 갖는 물질로 형성되는 보호막; 및 에미터부와 로컬 후면 전계부를 전기적으로 절연하는 복수의 절연부를 포함하며, 복수의 절연부는 제1 도전성 타입의 불순물을 반도체 기판에 비해 고농도로 함유하는 고농도 도핑부 및 고농도 도핑부와 보호막 사이에 위치하는 공핍 영역을 포함하여 형성된다.The solar cell includes a substrate having a first conductivity type; An emitter portion located on the front surface of the substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; A first electrode electrically connected to the emitter portion; A plurality of local backside electric field portions located locally on the back side of the substrate and containing impurities of a first conductivity type in a higher concentration than the semiconductor substrate; A second electrode electrically connected to the plurality of local rear electric fields; A protective film formed on a front surface, a back surface, and both side surfaces of the semiconductor substrate in a region where the first electrode and the second electrode are not located, and formed of a material having a fixed charge having the same polarity as the first conductivity type; And a plurality of insulating portions electrically insulating the emitter portion and the local rear electric field portion, wherein the plurality of insulating portions are positioned between the high concentration doping portion and the high concentration doping portion and the protective film containing impurities of the first conductivity type in a higher concentration than the semiconductor substrate. It is formed including a depletion region.

Description

태양 전지 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and its manufacturing method.

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 the depletion of existing energy resources such as petroleum or coal is predicted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and accordingly, solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.

일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductivity type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.A typical solar cell includes a semiconductor portion forming a p-n junction by different conductivity types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.

이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 전하(전자와 정공)가 생성되고, 생성된 전하는 p-n 접합에 의해 n형과 p형 반도체로 각각 이동하므로, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다.When light enters the solar cell, electric charges (electrons and holes) are generated in the semiconductor, and the generated charges move to the n-type and p-type semiconductors by pn junction, respectively, so the electrons move toward the n-type semiconductor portion and the holes are Move toward the p-type semiconductor portion.

그리고 이동한 전자와 정공은 각각 p형 반도체부와 n형 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집된다.And the moved electrons and holes are collected by different electrodes connected to the p-type semiconductor portion and the n-type semiconductor portion, respectively.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율이 향상된 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.Technical problem to be achieved by the present invention is to provide a solar cell with improved efficiency and a method for manufacturing the same.

본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입을 갖는 기판; 기판의 전면에 위치하며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부; 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극; 기판의 후면에 국부적으로 위치하며, 제1 도전성 타입의 불순물을 반도체 기판에 비해 고농도로 함유하는 복수의 로컬 후면 전계부; 복수의 로컬 후면 전계부와 전기적으로 연결된 제2 전극; 제1 전극 및 제2 전극이 위치하지 않는 영역의 반도체 기판의 전면, 후면 및 양쪽 측면에 위치하며, 제1 도전성 타입과 동일한 극성의 고정 전하를 갖는 물질로 형성되는 보호막; 및 에미터부와 로컬 후면 전계부를 전기적으로 절연하는 복수의 절연부를 포함하며, 복수의 절연부는 제1 도전성 타입의 불순물을 반도체 기판에 비해 고농도로 함유하는 고농도 도핑부 및 고농도 도핑부와 보호막 사이에 위치하는 공핍 영역을 포함한다.A solar cell according to an aspect of the present invention includes a substrate having a first conductivity type; An emitter portion located on the front surface of the substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; A first electrode electrically connected to the emitter portion; A plurality of local backside electric field portions located locally on the back side of the substrate and containing impurities of a first conductivity type in a higher concentration than the semiconductor substrate; A second electrode electrically connected to the plurality of local rear electric fields; A protective film formed on a front surface, a back surface, and both side surfaces of the semiconductor substrate in a region where the first electrode and the second electrode are not located, and formed of a material having a fixed charge having the same polarity as the first conductivity type; And a plurality of insulating portions electrically insulating the emitter portion and the local rear electric field portion, wherein the plurality of insulating portions are positioned between the high concentration doping portion and the high concentration doping portion and the protective film containing impurities of the first conductivity type in a higher concentration than the semiconductor substrate. This includes the depletion region.

여기에서, 복수의 절연부는 반도체 기판의 후면에 위치하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the plurality of insulating portions are located on the rear surface of the semiconductor substrate.

제2 전극은 상기 로컬 후면 전계부와 중첩하는 영역에 위치하고, 제2 전극의 폭은 로컬 후면 전계부의 폭보다 작게 형성된다.The second electrode is positioned in an area overlapping the local rear electric field, and the width of the second electrode is smaller than the width of the local rear electric field.

복수의 로컬 후면 전계부는, 제2 전극과 접촉하는 접촉 영역; 및 접촉 영역을 제외한 마진 영역을 포함한다.The plurality of local rear electric field units may include a contact region contacting the second electrode; And a margin area excluding the contact area.

마진 영역은 공핍 영역으로 형성되고, 접촉 영역의 폭과 마진 영역의 폭은 서로 동일하게 형성된다.The margin region is formed as a depletion region, and the width of the contact region and the width of the margin region are formed equal to each other.

보호막은 음(-)의 고정 전하(negative fixed charge)를 갖는 알루미늄 산화물(AlOx)을 포함하고, 보호막 위에 위치하는 반사 방지막을 더 포함한다.The protective layer includes aluminum oxide (AlO x ) having a negative fixed charge, and further includes an anti-reflection layer positioned on the protective layer.

반사 방지막은 양(+)의 고정 전하를 갖는 실리콘 질화물로 형성된다.The antireflection film is formed of silicon nitride having a positive (+) fixed charge.

이러한 구성의 태양 전지는 반도체 기판의 전면(front surface)에 에미터부를 형성하는 단계; 반도체 기판의 후면에 복수의 로컬 후면 전계부 및 복수의 절연부를 형성하는 단계; 반도체 기판의 전면, 후면 및 양쪽 측면에 보호막을 형성하는 단계; 및 기판의 전면에 위치하고 에미터부와 연결되는 전면 전극, 및 기판의 후면에 위치하고 복수의 로컬 후면 전계부와 연결되는 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 복수의 절연부는 제1 도전성 타입의 불순물을 반도체 기판에 비해 고농도로 함유하는 고농도 도핑부 및 고농도 도핑부와 보호막 사이에 위치하는 공핍 영역을 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.The solar cell having such a configuration includes forming an emitter portion on a front surface of a semiconductor substrate; Forming a plurality of local back surface electric fields and a plurality of insulating parts on the back surface of the semiconductor substrate; Forming protective films on front, back, and both sides of the semiconductor substrate; And forming a front electrode positioned on the front surface of the substrate and connected to the emitter portion, and a rear electrode positioned on the rear surface of the substrate and connected to the plurality of local rear electric field portions, wherein the plurality of insulating portions contain impurities of the first conductivity type. It can be manufactured by a manufacturing method including a high-concentration doped portion containing a high concentration and a depletion region located between the high-concentration doped portion and a protective film compared to a semiconductor substrate.

여기에서, 복수의 로컬 후면 전계부와 복수의 절연부를 형성하는 단계는, 반도체 기판의 후면에 불순물층을 형성하는 단계; 및 불순물층에 레이저를 국부적으로 조사하는 단계에 따라 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the forming of the plurality of local back surface electric fields and the plurality of insulating parts may include: forming an impurity layer on the back surface of the semiconductor substrate; And forming the impurity layer according to the step of locally irradiating the laser.

보호막은 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)법을 이용하여 기판의 전체면에 형성되는 것이 바람직하다.The protective film is preferably formed on the entire surface of the substrate using atomic layer deposition (ALD).

이러한 특징에 따르면, 본 발명은 원자층 적층(atomic layer deposition, ALD)법에 의해 알루미늄 산화물(AlOx)을 기판의 전체 면에 형성하여 보호막으로 사용함으로써, 알루미늄 산화물이 갖는 낮은 인터페이스 트랩 밀도(interface trap density)에 따른 화학적 패시베이션 특성과 음(-)의 고정 전하에 의한 전계 효과 패시베이션 특성을 얻을 수 있으며, 안정성, 투습률 및 내마모성 특성을 향상시킬 수 있다.According to this feature, the present invention is to form aluminum oxide (AlO x ) on the entire surface of the substrate by atomic layer deposition (ALD), and use it as a protective film, thereby lowering the interface trap density of aluminum oxide (interface) It is possible to obtain a chemical passivation characteristic according to trap density) and a field effect passivation characteristic by a negative (-) fixed charge, and improve stability, moisture permeability, and wear resistance characteristics.

그리고, 보호막이 갖는 음(-)의 고정전하에 의해 기판의 후면 내부 및 측면 내부에 형성되는 반전층(inversion layer)을 통해 기판의 전면 및 후면에 형성된 서로 다른 극성의 전극이 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위한 절연 패턴(isolation pattern)을 기판의 후면에 형성함으로써, 빛이 입사되는 면, 즉 기판의 전면을 입사면으로 최대한 활용할 수 있어 기판으로 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있으며, 기판의 후면에서 수집된 전하가 기판의 전면 쪽으로 이동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, electrodes of different polarities formed on the front and rear surfaces of the substrate are electrically connected through an inversion layer formed on the inside and side surfaces of the rear surface of the substrate by the negative (-) fixed charge of the protective film. By forming an isolation pattern on the back side of the substrate to prevent the light incident surface, that is, the front surface of the substrate can be utilized as much as possible, the amount of light incident on the substrate can be increased. It is possible to effectively prevent electric charges collected from the back side from moving toward the front side of the substrate.

또한, 본 발명은 기판의 후면에 레이저를 조사하여 LBSF(local back surface field)를 형성함으로써, 기판과 후면 전극간의 접촉 저항을 낮추고 전자와 정공의 재결합률을 감소시킬 수 있다.In addition, the present invention can form a local back surface field (LBSF) by irradiating a laser on the back surface of the substrate, thereby reducing the contact resistance between the substrate and the back electrode and reducing the recombination rate of electrons and holes.

그리고, 본 발명은 레이저를 조사하여 LBSF를 형성할 때, 상기 레이저에 의해 절연 패턴을 형성함으로써, 추가공정 없이 기판의 전면과 후면을 절연할 수 있다. 따라서, 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.And, when the LBSF is formed by irradiating a laser, the present invention can insulate the front and rear surfaces of the substrate without further processing by forming an insulating pattern by the laser. Therefore, the efficiency of a solar cell can be improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
2A to 2I are views sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a third embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and can be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. The terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from other components.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.

"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.The term “and/or” can include a combination of a plurality of related described items or any of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is said to be "connected" or "coupled" to another component, it may be directly connected to or coupled to the other component, but other components may exist in the middle. Can be understood.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly coupled" to another component, it can be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and one or more other features. It can be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

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.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly express various layers and regions. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is said to be “above” another portion, this includes not only the case “directly above” the other portion, but also the case where there is another portion in between. Conversely, when one part is "just above" another part, it means that there is no other part in the middle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, can be interpreted as having meanings that are consistent with meanings in the context of related technologies, and are interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. It may not be.

아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
In addition, the following embodiments are provided to more fully explain to those having average knowledge in the art, and the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for more clear explanation.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Then, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.First, a solar cell and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1을 참고로 하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 전면(front surface)(제1 면)에 위치한 에미터부(emitter region)(120), 그리고 기판(110)의 전체면, 즉 전면, 후면 및 측면에 위치하는 보호막(130), 기판(110)의 전면에 위치하고 보호막(130) 위에 위치하는 제1 반사 방지막(140), 기판(110)의 전면에 위치하고 보호막(130) 및 제1 반사 방지막(140)이 위치하지 않는 영역의 에미터부(120) 위에 위치하는 전면 전극(150), 기판(110)의 후면(back surface)(제2면)에 국부적으로 위치하는 로컬 후면 전계부(Local Back Surface Field Portion)(160), 기판(110)의 후면에 위치하는 절연부(162), 기판(110)의 후면에 위치하고 보호막(130) 위에 위치하는 제2 반사 방지막(142), 보호막(130) 및 제2 반사 방지막(142)이 위치하지 않는 영역의 복수의 로컬 후면 전계부(160)의 후면에 위치하는 후면 전극(170)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the solar cell according to the first embodiment of the present invention includes an emitter region located on a front surface (first surface) of a substrate 110 and a substrate 110 to which light is incident. ) 120, and the entire surface of the substrate 110, that is, the protective film 130 located on the front, back and side surfaces, the first anti-reflection film 140 located on the front of the substrate 110 and positioned on the protective film 130 , A front electrode 150 positioned on the front surface of the substrate 110 and positioned on the emitter portion 120 in a region where the protective layer 130 and the first anti-reflection layer 140 are not located, and a back surface of the substrate 110 ) (Second side) local back surface field portion (Local Back Surface Field Portion) 160, located in the back of the substrate 110, the insulating portion 162, located on the back of the substrate 110 and the protective film The rear electrode 170 positioned on the rear surface of the plurality of local rear electric field parts 160 in a region where the second anti-reflection layer 142, the protective layer 130, and the second anti-reflection layer 142 are positioned on the 130 side. ).

기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 단결정 실리콘으로 이루어진 결정질 반도체이다. n형의 기판(110)에는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 도핑된다.The substrate 110 is a semiconductor substrate made of a semiconductor such as silicon of a first conductivity type, for example, an n-type conductivity type. At this time, the semiconductor is a crystalline semiconductor made of single crystal silicon. The n-type substrate 110 is doped with impurities of a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb).

기판(110)의 전면은 복수의 돌출부와 복수의 요철면을 갖는 텍스처링 표면(textured surface)을 가진다. 이에 따라, 기판(110)의 전면 위에 위치한 에미터부(120), 보호막(130) 및 제1 반사 방지막(140) 역시 텍스처링 표면을 갖는다.The front surface of the substrate 110 has a textured surface having a plurality of protrusions and a plurality of uneven surfaces. Accordingly, the emitter portion 120, the protective layer 130, and the first anti-reflection layer 140 located on the front surface of the substrate 110 also have a texturing surface.

이때, 텍스처링 표면은 기판(110)의 평탄면에 행해지는 별도의 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 텍스처링 표면은 실리콘 잉곳(ingot)에서 태양 전지용 기판을 제작하기 위해 행해지는 절단 공정(slicing process)에 의해 발생하는 손상층(saw damage portion)을 불화수소(HF) 등을 이용하여 제거하는 손상층 제거 공정(saw damage removing process)이나 이 손상층 제거 공정을 완료한 후 건식 식각 또는 습식 식각을 통해 행해지는 텍스처링 공정을 통해 형성될 수 있다.At this time, the texturing surface may be formed through a separate process performed on the flat surface of the substrate 110. For example, the texturing surface removes a damage layer caused by a slicing process performed to fabricate a substrate for a solar cell from a silicon ingot using hydrogen fluoride (HF) or the like. After the damage layer removal process (saw damage removing process) or after completing the damage layer removal process may be formed through a texturing process performed through dry etching or wet etching.

이와 같이, 기판(110)의 전면이 별도의 공정을 통해 텍스처링 표면을 가질 경우, 기판(110)의 입사 면적이 증가하고 요철에 의한 복수 번의 반사 동작으로 빛 반사도가 감소하여, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하므로 태양 전지의 효율이 향상된다.As described above, when the front surface of the substrate 110 has a textured surface through a separate process, the incident area of the substrate 110 increases and the light reflectivity decreases due to a plurality of reflection operations due to unevenness, so that the substrate 110 Since the amount of incident light increases, the efficiency of the solar cell is improved.

에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑된 불순물 도핑부이며, 빛이 입사되는 면, 즉 기판(110)의 전면에 위치한다. 따라서, 제2 도전성 타입의 에미터부(120)는 기판(110), 즉 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.The emitter part 120 is an impurity doping part in which impurities of a second conductivity type, for example, a p-type conductivity type, doped with the substrate 110, which is opposite to the conductivity type of the substrate 110, is a surface on which light is incident. That is, it is located on the front surface of the substrate 110. Therefore, the second conductive type emitter portion 120 forms a p-n junction with the substrate 110, that is, the first conductive type portion.

이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자와 정공은 해당하는 방향, 즉, 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 n형이고 에미터부(120)가 p형일 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다. 기판(110)에서는 전자가 다수 전하가 되고, 에미터부(120)에서는 정공이 다수 전하가 된다.Due to the built-in potential difference due to the pn junction, electrons and holes, which are charges generated by light incident on the substrate 110, move in the corresponding direction, that is, electrons move toward the n-type and the holes Move toward p-type. Therefore, when the substrate 110 is n-type and the emitter portion 120 is p-type, the separated electrons move toward the substrate 110 and the separated holes move toward the emitter portion 120. In the substrate 110, electrons become a large number of charges, and in the emitter unit 120, holes become a large number of charges.

에미터부(120)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성할 수 있다.When the emitter portion 120 has a p-type conductivity type, the emitter portion 120 is doped with impurities of a trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), and indium (In) to the substrate 110 Can form.

보호막(130)은 전면 전극(150)과 후면 전극(170)이 위치한 부분을 제외한 기판(110)의 전체면에 위치하고, 음(-)의 고정 전하(negative fixed charge)를 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 알루미늄 산화물(AlOx)로 이루어질 수 있고, 1.55 내지 1.7의 굴절률과, 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있다.The protective layer 130 is located on the entire surface of the substrate 110 except for the portion where the front electrode 150 and the rear electrode 170 are located, and is made of a material having a negative fixed charge. For example, it may be made of aluminum oxide (AlO x ), may have a refractive index of 1.55 to 1.7, and a thickness of 5 to 30 nm.

이때, 알루미늄 산화물(AlOx)로 이루어진 보호막(130)은 피복 성능(step coverage)이 좋은 원자층 적층(atomic layer deposition, ALD)법으로 형성된다.At this time, the protective film 130 made of aluminum oxide (AlO x ) is formed by an atomic layer deposition (ALD) method with good step coverage.

p형의 에미터부(120) 위에 위치한 음(-) 고정 전하를 갖는 알루미늄 산화물(AlOx)의 보호막(130)에 의해 양(+) 전하인 정공은 에미터부(120) 쪽으로 당겨지고, 음(-) 전하인 전자는 기판(110)의 후면 쪽으로 밀려나는 전계 패시베이션 효과(passivation effect)가 발생한다. 즉, 알루미늄 산화물(AlOx)의 보호막(130)으로 인해, 에미터부(120) 쪽으로 이동하는 정공의 양은 더욱 증가하지만 에미터부(120) 쪽으로 이동하는 전자의 양은 감소하여, 에미터부(120)에서 전자와 정공의 재결합량이 감소한다.A positive (+) charge hole is pulled toward the emitter part 120 by the protective film 130 of aluminum oxide (AlO x ) having a negative (-) fixed charge located on the p-type emitter part 120, and the negative ( -) The electrons that are charged generate an electric field passivation effect that is pushed toward the rear side of the substrate 110. That is, due to the protective layer 130 of aluminum oxide (AlO x ), the amount of holes moving toward the emitter portion 120 is further increased, but the amount of electrons moving toward the emitter portion 120 decreases, so that the emitter portion 120 The amount of recombination of electrons and holes decreases.

또한, 알루미늄 산화물(AlOx)에 함유된 산소(O)가 보호막(130)과 접해 있는 기판(110)의 표면 쪽으로 이동하여 기판(110)의 표면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸는 표면 패시베이션 기능을 수행한다.In addition, the oxygen (O) contained in the aluminum oxide (AlO x ) moves toward the surface of the substrate 110 in contact with the protective film 130 and dangling bonds present on and near the surface of the substrate 110 ) Performs a surface passivation function that turns defects into stable bonds.

이처럼, 보호막(130)은 알루미늄 산화물(AlOx)이 갖는 낮은 인터페이스 트랩 밀도(interface trap density)에 따른 화학적 패시베이션 특성과 음(-)의 고정 전하에 의한 전계 효과 패시베이션 특성을 얻을 수 있으며, 안정성, 투습률 및 내마모성 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 기판(110)의 표면에서 전하의 재결합 속도를 감소시켜 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있으며, 장기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As such, the passivation layer 130 may obtain chemical passivation characteristics according to low interface trap density of aluminum oxide (AlO x ) and field effect passivation characteristics due to negative (-) fixed charge, stability, The moisture permeability and abrasion resistance characteristics can be improved. Therefore, it is possible to improve the efficiency of the solar cell by reducing the rate of recombination of charges on the surface of the substrate 110 and improve long-term reliability.

한편, 보호막(130)이 갖는 음(-)의 고정전하에 의해 기판(110)의 후면 내부 및 측면 내부에 반전층(inversion layer, 10)이 형성된다.Meanwhile, an inversion layer 10 is formed inside the back surface and inside the side surface of the substrate 110 by the negative (-) fixed charge of the protective film 130.

제1 반사 방지막(140)은 기판(110)의 전면에 위치한 보호막(130) 위에만 위치하고 전면 전극(150)이 위치한 부분에는 위치하지 않는다. 이러한, 제1 반사 방지막(140)은 빛의 반사를 방지하고 기판(110)의 빛을 투과시키는 양(+)의 고정 전하를 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)로 이루어질 수 있고, 1.9 내지 2.3의 굴절률과 50㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다.The first anti-reflection layer 140 is positioned only on the protective layer 130 located on the front surface of the substrate 110 and not on the portion where the front electrode 150 is located. The first anti-reflection film 140 is made of a material having a positive (+) fixed charge that prevents light reflection and transmits light of the substrate 110. For example, it may be made of hydrogenated silicon nitride (SiNx:H), and may have a refractive index of 1.9 to 2.3 and a thickness of 50 nm to 100 nm.

제1 반사 방지막(140)에 함유된 수소(H)는 보호막(130)을 거쳐 기판(110)의 표면 쪽으로 이동하여 기판(110)의 표면 및 그 근처에서 패시베이션 기능을 실행하고, 기판(110)의 전면을 통해 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양 전지의 효율을 높인다.Hydrogen (H) contained in the first anti-reflection film 140 moves to the surface of the substrate 110 via the protective film 130 to perform a passivation function on and near the surface of the substrate 110, and the substrate 110 The efficiency of the solar cell is increased by reducing the reflectivity of light incident through the front surface and increasing the selectivity of a specific wavelength region.

따라서, 보호막(130)뿐만 아니라 제1 반사 방지막(140)에 의한 패시베이션 기능에 의해, 기판(110)의 표면에서 결함에 의해 손실되는 전하의 양은 더욱더 감소한다.Therefore, by the passivation function by the first anti-reflection film 140 as well as the protective film 130, the amount of charges lost by defects on the surface of the substrate 110 is further reduced.

또한, 기판(110)과 인접해 있는 보호막(130)의 굴절률이 공기와 인접해 있는 제1 반사 방지막(140)의 굴절률보다 작으므로, 보호막(130)의 굴절률로 인한 반사 방지 효과의 감소를 방지하기 위해, 보호막(130)의 두께는 제1 반사 방지막(140)의 두께보다 훨씬 작은 것이 좋다.In addition, since the refractive index of the protective film 130 adjacent to the substrate 110 is smaller than the refractive index of the first anti-reflection film 140 adjacent to the air, the reduction of the anti-reflection effect due to the refractive index of the protective film 130 is prevented. To do so, the thickness of the protective film 130 is preferably much smaller than the thickness of the first anti-reflection film 140.

이처럼, 보호막(130) 및 제1 반사 방지막(140)의 굴절률 변화를 이용한 빛의 반사 방지 효과뿐만 아니라 보호막(130)의 고정 전하에 의한 전계 패시베이션 효과, 그리고, 보호막(130) 및 제1 반사 방지막(140)에 의해 표면 패시베이션 효과가 추가로 얻어진다.As such, not only the anti-reflection effect of light using the refractive index changes of the protective layer 130 and the first anti-reflection layer 140 but also the electric field passivation effect by the fixed charge of the protective layer 130, and the protective layer 130 and the first anti-reflection layer By 140, a surface passivation effect is additionally obtained.

전면 전극(150)은 에미터부(120) 위에 위치하며, 보호부(130) 및 제1 반사 방지막(140)을 관통하여 에미터부(120)와 전기적 및 물리적으로 연결된다.The front electrode 150 is positioned on the emitter part 120 and penetrates the protection part 130 and the first anti-reflection film 140 to be electrically and physically connected to the emitter part 120.

구체적으로 도시하지는 않았지만, 전면 전극(150)은 어느 한 방향으로 연장된 복수의 핑거 전극과 상기 핑거 전극과 교차하는 방향으로 연장된 복수의 버스바 전극을 포함하는 그리드 패턴으로 형성될 수 있다.Although not specifically illustrated, the front electrode 150 may be formed in a grid pattern including a plurality of finger electrodes extending in one direction and a plurality of busbar electrodes extending in a direction intersecting the finger electrodes.

이러한 전면 전극(150)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 정공을 수집한다.The front electrode 150 collects electric charges, for example holes, moved toward the emitter unit 120.

전면 전극(150)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The front electrode 150 is at least selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), gold (Au), and combinations thereof. It may be made of one conductive material.

로컬 후면 전계부(160)는 기판(110) 후면에 국부적으로 위치하고, 후면 전극(170)과 전기적 및 물리적으로 연결되며, 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, n+ 또는 n++ 영역으로 형성된다.The local rear electric field 160 is located locally on the rear surface of the substrate 110, and is electrically and physically connected to the rear electrode 170, and impurities of the same conductivity type as the substrate 110 are doped at a higher concentration than the substrate 110. Regions, for example, n+ or n++ regions.

여기에서, 로컬 후면 전계부(160)가 국부적으로 위치한다는 것은 로컬 후면 전계부(160) 사이에 일정한 간격이 유지된다는 것을 의미하며, 각각의 로컬 후면 전계부(160)는 도트(dot) 또는 라인(line) 패턴으로 형성될 수 있다.Here, the fact that the local rear electric field 160 is locally located means that a certain distance is maintained between the local rear electric field 160, and each local rear electric field 160 is dot or line. It may be formed in a (line) pattern.

로컬 후면 전계부(160)는 기판(110)의 후면에 불순물층(도 2c 참조, 1100)을 형성한 후 상기 불순물층(1100)에 레이저를 국부적으로 조사하여 형성되고, 제1 실시예에서, 로컬 후면 전계부(160)의 폭(W2)은 후면 전극(170)의 폭(W4)과 동일하게 형성되며(W2=W4), 수광 면적을 증가시키기 위해 전면 전극(150)의 폭(W1)은 후면 전극(170)의 폭(W4)보다 작게 형성된다.The local rear electric field 160 is formed by forming an impurity layer (see FIG. 2C, 1100) on the rear surface of the substrate 110 and then irradiating the impurity layer 1100 locally with a laser, in the first embodiment, The width W2 of the local rear electric field 160 is formed to be the same as the width W4 of the back electrode 170 (W2=W4), and the width W1 of the front electrode 150 to increase the light receiving area Is formed smaller than the width W4 of the back electrode 170.

로컬 후면 전계부(160)는 기판(110)과의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽을 형성함으로써 전자의 이동 방향인 로컬 후면 전계부(160) 쪽으로의 정공 이동은 방해되는 반면, 로컬 후면 전계부(160)쪽으로의 전자 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 로컬 후면 전계부(160)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 전자)의 이동을 가속화시켜 후면 전극(170)으로의 전하 이동량을 증가시킨다.The local rear electric field 160 forms a potential barrier due to a difference in the concentration of impurities with the substrate 110, thereby preventing hole movement toward the local rear electric field 160, which is an electron moving direction, while the local rear electric field 160 ( Electron movement toward 160) becomes easier. Therefore, the local back-side electric field 160 reduces the amount of charge lost due to the recombination of electrons and holes in and around the back surface of the substrate 110 and accelerates the movement of the desired charge (eg, electrons) to accelerate the back electrode 170 ) To increase the amount of charge transfer.

또한, 로컬 후면 전계부(160)의 불순물의 농도가 기판(110)보다 높기 때문에 로컬 후면 전계부(160)의 전도도는 기판(110)의 전도도보다 크다. 따라서, 로컬 후면 전계부(160)에서 후면 전극(170)으로의 전하 이동이 좀더 용이하게 행해진다.In addition, since the concentration of impurities in the local rear electric field 160 is higher than that of the substrate 110, the conductivity of the local rear electric field 160 is greater than that of the substrate 110. Therefore, the charge transfer from the local rear electric field 160 to the rear electrode 170 is more easily performed.

절연부(162)는 기판(110) 후면, 바람직하게는 후면의 양쪽 끝단에 인접하게 형성되고, 후면 전극(170) 및 로컬 후면 전계부(160)와 이격된다. 이때, 절연부(162)는 폴리머(polymer) 계열 등과 같은 절연 물질로 형성된다.The insulating portion 162 is formed adjacent to both ends of the rear surface of the substrate 110, preferably the rear surface, and is spaced apart from the rear electrode 170 and the local rear electric field portion 160. At this time, the insulating portion 162 is formed of an insulating material such as a polymer (polymer).

절연부(162)는 기판(110)의 후면에 형성한 불순물층(1100)에 레이저를 조사하여 로컬 후면 전계부(160)를 형성할 때, 상기 레이저를 절연부(162) 형성 위치에 조사하는 것에 의해 형성될 수 있다.The insulating portion 162 irradiates the laser to the impurity layer 1100 formed on the rear surface of the substrate 110 to form the local rear electric field portion 160, and irradiates the laser to the location where the insulating portion 162 is formed. It can be formed by.

따라서, 절연부(162)는 로컬 후면 전계부(160)과 마찬가지로, 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 고농도 도핑 영역(162A), 예를 들면, n+ 또는 n++ 영역을 포함한다.Therefore, the insulating portion 162 is a high-concentration doping region 162A in which impurities of the same conductivity type as the substrate 110 are doped at a higher concentration than the substrate 110, for example, n+, like the local back-side electric field 160. Or n++ region.

또한, 절연부(162)는 기판(110)의 후면 내부 및 측면 내부에 형성되는 반전층(10)을 통해 기판(110)의 전면 및 후면에 형성된 서로 다른 극성의 전극이 전기적으로 연결되는 것을 방지하는 공핍 영역(depletion region, 162B)을 더 포함한다.In addition, the insulating portion 162 prevents the electrodes of different polarities formed on the front and rear surfaces of the substrate 110 from being electrically connected through the inversion layer 10 formed inside the rear surface and inside the side surface of the substrate 110. It further includes a depletion region (162B).

공핍 영역(162B)은 p형의 도전성을 갖는 반전층(10)과 n형의 도전성을 갖는 고농도 도핑 영역(162A)의 접합 부분에서 형성되는 것으로, 고농도 도핑 영역(162A)과 보호막(130)의 사이에 위치하며, 반전층(10)의 두께 이상의 두께로 형성된다. 따라서, 고농도 도핑 영역(162A)은 공핍 영역(162B)에 의해 반전층(10)과 전기적으로 절연되므로, 기판(110)의 후면에서 수집된 전하가 기판(110)의 전면으로 이동하는 것이 방지된다.The depletion region 162B is formed at a junction portion between the inversion layer 10 having p-type conductivity and the high concentration doping region 162A having n-type conductivity, and the high concentration doping region 162A and the protective film 130 are formed. Located in between, it is formed to a thickness greater than or equal to the thickness of the inversion layer 10. Therefore, since the high concentration doped region 162A is electrically insulated from the inversion layer 10 by the depletion region 162B, charges collected from the rear surface of the substrate 110 are prevented from moving to the front surface of the substrate 110. .

이러한 구성의 절연부(162)는 저항 증가 및 재결합률이 증가하는 것을 효과적으로 억제하기 위해, 기판(110)의 후면 중 끝단에 가깝게 형성되는 것이 바람직하다.The insulating portion 162 of this configuration is preferably formed close to the end of the rear surface of the substrate 110 in order to effectively suppress the increase in resistance and the recombination rate.

공핍 영역(162B)은 고농도 도핑 영역(162A)과 동일한 폭(W3)으로 형성된다.The depletion region 162B is formed with the same width W3 as the high concentration doped region 162A.

한편, 절연부(162)와 마찬가지로, 로컬 후면 전계부(160)도 공핍 영역을 포함한다. 하지만, 로컬 후면 전계부(160)와 보호막(130)의 사이에 형성된 공핍 영역은 후면 전극(170)을 형성하는 과정에서 제거된다. 따라서, 후면 전극(170)은 로컬 후면 전계부(160)의 n+ 또는 n++ 영역과 직접 접촉한다.On the other hand, like the insulating portion 162, the local rear electric field portion 160 also includes a depletion region. However, the depletion region formed between the local rear electric field 160 and the protective layer 130 is removed in the process of forming the rear electrode 170. Thus, the back electrode 170 directly contacts the n+ or n++ region of the local back electric field 160.

제1 실시예에서, 절연부(162)의 폭(W3)은 후면 전극(170)의 폭(W2)과 동일하게 형성되거나, 후면 전극(170)의 폭(W2)보다 작게 형성될 수 있다.In the first embodiment, the width W3 of the insulating portion 162 may be formed to be the same as the width W2 of the back electrode 170, or may be formed to be smaller than the width W2 of the back electrode 170.

한 예로, 절연부(162)는 100㎛-300㎛의 폭(W3)으로 형성될 수 있다.As an example, the insulating portion 162 may be formed with a width W3 of 100 μm to 300 μm.

제2 반사 방지막(142)은 기판(110)의 후면에 위치한 보호막(130) 위에만 위치하고, 후면 전극(170)이 위치한 부분에는 위치하지 않는다. 이러한, 제2 반사 방지막(142)은 빛의 반사를 방지하고 기판(110)의 빛을 투과시키는 양(+)의 고정 전하를 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)로 이루어질 수 있고, 1.9 내지 2.3의 굴절률과 50㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다.The second anti-reflection layer 142 is positioned only on the protective layer 130 located on the rear surface of the substrate 110 and is not located on the portion where the rear electrode 170 is located. The second anti-reflection film 142 is made of a material having a positive (+) fixed charge that prevents reflection of light and transmits light of the substrate 110. For example, it may be made of hydrogenated silicon nitride (SiNx:H), and may have a refractive index of 1.9 to 2.3 and a thickness of 50 nm to 100 nm.

제1 실시예에서, 제2 반사 방지막(142)은 제1 반사 방지막(140)과 동일한 물질로 형성되고, 제1 반사 방지막(140)과 동일한 두께를 가질 수 있다.In the first embodiment, the second anti-reflection film 142 is formed of the same material as the first anti-reflection film 140 and may have the same thickness as the first anti-reflection film 140.

하지만, 태양전지가 한면 수광형으로 사용되는 경우, 제2 반사 방지막(142)은 생략될 수 있다.However, when the solar cell is used as a single-sided light receiving type, the second anti-reflection film 142 may be omitted.

후면 전극(170)은 보호부(130) 및 제2 반사 방지막(142)을 관통하여 로컬 후면 전계부(160)와 전기적 및 물리적으로 연결된다. 후면 전극(170)은 로컬 후면 전계부(160)와 동일한 위치에 형성된다.The rear electrode 170 penetrates the protection unit 130 and the second anti-reflection layer 142 and is electrically and physically connected to the local rear electric field unit 160. The back electrode 170 is formed at the same position as the local back electric field 160.

따라서, 도 1에서, 후면 전극(170)의 왼쪽 끝단 및 오른쪽 끝단은 로컬 후면 전계부(160)의 왼쪽 끝단 및 오른쪽 끝단과 각각 일치한다.Accordingly, in FIG. 1, the left end and the right end of the rear electrode 170 coincide with the left end and the right end of the local rear electric field 160, respectively.

후면 전극(170)은 전면 전극(150)과 마찬가지로 핑거 전극 및 버스바 전극을 포함하는 그리드 패턴으로 형성될 수 있다.The back electrode 170 may be formed in a grid pattern including a finger electrode and a bus bar electrode, like the front electrode 150.

이러한 후면 전극(170)은 기판(110)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 전자를 수집하여 외부 장치로 출력한다. 후면 전극(170)은 알루미늄(A), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
The back electrode 170 collects electric charges moving toward the substrate 110, for example, electrons, and outputs them to an external device. The back electrode 170 is aluminum (A), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), gold (Au) And it may be made of at least one conductive material selected from the group consisting of a combination thereof.

이와 같은 구조를 갖는 제1 실시예에 따른 태양 전지의 동작은 다음과 같다.The operation of the solar cell according to the first embodiment having such a structure is as follows.

태양 전지로 조사된 빛이 에미터부(120)를 통해 기판(110)의 내부로 입사되면, 기판(110)으로 입사된 빛 에너지에 의해 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다.When light irradiated to the solar cell is incident into the interior of the substrate 110 through the emitter unit 120, electron-hole pairs are generated in the substrate 110 by the light energy incident on the substrate 110.

이때, 기판(110)의 전면(front surface)이 텍스처링 표면이므로, 기판(110)의 전면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 행해져 태양 전지 내부에 빛이 갇히게 되고 이로 인해 빛의 흡수율이 증가하므로, 태양 전지의 효율이 향상된다.At this time, since the front surface of the substrate 110 is a texturing surface, light reflectivity at the front surface of the substrate 110 decreases, and incident and reflection operations are performed at the texturing surface to trap light inside the solar cell. Since the light absorption rate increases, the efficiency of the solar cell is improved.

이에 더하여, 기판(110)의 전면에 위치하는 제1 보호막(130) 및 제1 반사방지막(140)과 기판(110)의 후면에 위치하는 제1 보호막(130) 및 제2 반사방지막(142)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.In addition, the first passivation layer 130 and the first anti-reflection layer 140 located on the front surface of the substrate 110 and the first passivation layer 130 and the second anti-reflection layer 142 located on the back side of the substrate 110 By reducing the reflection loss of light incident on the substrate 110 by the amount of light incident on the substrate 110 is further increased.

이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되며, 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)쪽으로 이동한다.These electron-hole pairs are separated from each other by a pn junction of the substrate 110 and the emitter portion 120, and the electrons move toward the substrate 110 having an n-type conductivity type, and the hole is a p-type conductivity type. It moves toward the emitter portion 120 having.

이처럼, 기판(110)쪽으로 이동한 전자는 로컬 후면 전계부(160)를 통해 후면 전극(170)으로 이동하고, 에미터부(120)쪽으로 이동한 정공은 전면 전극(150)으로 이동한다.As such, electrons moved toward the substrate 110 move to the rear electrode 170 through the local rear electric field 160, and holes moved toward the emitter portion 120 move to the front electrode 150.

따라서, 어느 한 태양 전지의 전면 전극(150)과 인접한 태양 전지의 후면 전극(170)을 인터커넥터 등의 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.Therefore, when the front electrode 150 of any one solar cell and the rear electrode 170 of the adjacent solar cell are connected by a conductor or the like, an electric current flows, and this is used as power from the outside.

이때, 기판(110)의 후면에 위치하는 절연부(162)는 기판(110)의 후면에서 수집되는 전하가 반전층(10)을 통해 기판(110)의 전면으로 이동되는 것을 방지한다.
At this time, the insulating portion 162 located on the rear surface of the substrate 110 prevents charges collected from the rear surface of the substrate 110 from being transferred to the front surface of the substrate 110 through the inversion layer 10.

이하, 도 2a 내지 도 2i를 참고로 하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2I.

먼저, 도 2a에 도시한 것처럼, n형 불순물을 함유하는 n형 반도체 기판(110)의 전면을 식각하여 요철면인 텍스처링 표면을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, the entire surface of the n-type semiconductor substrate 110 containing n-type impurities is etched to form a textured surface that is an uneven surface.

일반적으로, 실리콘 웨이퍼로 이루어진 기판(110)은 실리콘 블록(block)이나 잉곳(ingot)을 블레이드(blade) 또는 멀티 와이어 소우(multi wire saw)로 슬라이스(slice)하여 제조된다.In general, the substrate 110 made of a silicon wafer is manufactured by slicing a silicon block or ingot with a blade or a multi wire saw.

한편, 실리콘 블록이나 잉곳을 슬라이스 할 때 실리콘 웨이퍼에는 기계적 손상층(mechanical damage layer)이 형성된다.On the other hand, when slicing a silicon block or ingot, a mechanical damage layer is formed on the silicon wafer.

따라서, 기계적 손상층으로 인한 태양 전지의 특성 저하를 방지하기 위해, 상기 기계적 손상층을 제거하기 위한 습식 식각 공정을 실시한다. 이때, 습식 식각 공정에는 알칼리(alkaline) 또는 산(acid) 식각액(etchant)을 사용한다.Therefore, in order to prevent the deterioration of the characteristics of the solar cell due to the mechanical damage layer, a wet etching process for removing the mechanical damage layer is performed. At this time, in the wet etching process, an alkali or acid etchant is used.

기계적 손상층을 제거한 후, 습식 식각 공정 또는 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 전면을 텍스처링 표면으로 형성한다.After removing the mechanical damage layer, the entire surface of the substrate 110 is formed as a textured surface by using a wet etching process or a dry etching process using plasma.

다음으로, 도 2b에 도시한 것처럼, n형 반도체 기판(110) 위에 p형 에미터부(120)를 형성한다. 에미터부(120)는 예를 들어, 화학적 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)이나 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD) 등과 같은 적층 공정으로 기판(110) 위에 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 이온 주입법(ion implantation) 또는 열 확산법을 이용하여 기판(110)의 한쪽 면, 예를 들어 텍스처링 표면에 3가 원소의 불순물을 주입 또는 확산하는 것에 의해 형성될 수도 있다. 이때, 에미터부(120)는 기판(110)의 텍스처링 표면 형상에 영향을 받아 요철면을 갖는다.Next, as shown in FIG. 2B, a p-type emitter portion 120 is formed on the n-type semiconductor substrate 110. The emitter unit 120 may be formed on the substrate 110 by a lamination process such as, for example, chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), but is not limited thereto. It may be formed by implanting or diffusing an impurity of a trivalent element on one surface of the substrate 110, for example, a textured surface using ion implantation or heat diffusion. At this time, the emitter part 120 has an uneven surface under the influence of the shape of the textured surface of the substrate 110.

다음으로, 도 2c에 도시한 것처럼, 기판(110)의 다른 쪽 면, 즉 후면에 5가 원소의 불순물을 포함하는 불순물층(1100)을 형성한다. 불순물층(1100)은 직접 인쇄법, 스프레이 도핑법, 스핀온도핑법, 스크린 인쇄법을 이용한 페이스트 도포법 등과 같은 방법을 형성된다.Next, as illustrated in FIG. 2C, an impurity layer 1100 including impurities of a pentavalent element is formed on the other surface of the substrate 110, that is, the back surface. The impurity layer 1100 is formed by a method such as a direct printing method, a spray doping method, a spin temperature doping method, a paste coating method using a screen printing method, or the like.

다음으로, 도 2d에 도시한 것처럼, 불순물층(1100)의 일부 영역, 특히 후면 전극(170)이 위치할 영역 및 기판(110) 후면의 양쪽 끝단에 레이저를 국부적으로 조사하여 복수의 로컬 후면 전계부(160) 및 복수의 고농도 도핑 영역(162A)을 동시에 형성한다. 이때, 복수의 로컬 후면 전계부(160)는 기판(110)의 후면에 국부적으로 위치하고, 복수의 고농도 도핑 영역(162A)은 기판(110)의 후면 양쪽 끝단에 인접하게 형성되며 복수의 로컬 후면 전계부(160)와 이격되어 위치한다.Next, as shown in FIG. 2D, a partial region of the impurity layer 1100, in particular, a region where the back electrode 170 is to be located, and lasers are locally irradiated to both ends of the back side of the substrate 110, thereby generating a plurality of local back surfaces. The stepped portion 160 and the plurality of high-concentration doped regions 162A are simultaneously formed. At this time, the plurality of local rear electric field parts 160 are located locally on the rear surface of the substrate 110, and the plurality of high concentration doped regions 162A are formed adjacent to both ends of the rear surface of the substrate 110, and the plurality of local rear electric field parts are disposed. Located away from the step 160.

복수의 로컬 후면 전계부(160) 및 복수의 고농도 도핑 영역(162A)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, n+ 또는 n++ 영역으로 서로 동일하게 형성된다.The plurality of local rear electric field parts 160 and the plurality of high-concentration doped regions 162A are regions in which impurities of the same conductivity type as the substrate 110 are doped at a higher concentration than the substrate 110, for example, n+ or n++ regions. It is formed identically to each other.

다음으로, 도 2e에 도시한 것처럼, 불순물층(1100)을 제거한다. 이때, 불순물층(1100)은 에미터부(120), 복수의 로컬 후면 전계부(160) 및 복수의 고농도 도핑부(162A)를 포함한 기판(110)에 영향을 주지 않는 식각법 등으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 건식 식각 또는 습식 식각을 통해 불순물층(1100)을 제거할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2E, the impurity layer 1100 is removed. At this time, the impurity layer 1100 may be removed by an etch method that does not affect the substrate 110 including the emitter portion 120, the plurality of local rear electric field portions 160, and the plurality of high concentration doping portions 162A. have. For example, the impurity layer 1100 may be removed through dry etching or wet etching.

다음으로, 도 2f에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전체면에 알루미늄 산화물(AlOx)을 증착하여 보호막(130)을 형성한다. 즉, 보호막(130)은 에미터부(120) 위, 기판(110)의 후면 및 기판(110)의 양쪽 측면에 형성된다. 보호막(130)은 1.55 내지 1.7의 굴절률과 5㎚ 내지 30㎚의 두께를 갖도록 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2F, aluminum oxide (AlO x ) is deposited on the entire surface of the substrate 110 to form a protective layer 130. That is, the passivation layer 130 is formed on the emitter portion 120, on the back side of the substrate 110, and on both sides of the substrate 110. The protective film 130 may be formed to have a refractive index of 1.55 to 1.7 and a thickness of 5 nm to 30 nm.

이때, 보호막(130)은 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)법을 이용하여 형성될 수 있다. 원자층 증착법을 이용하여 보호막(130)을 형성할 경우, 한번의 증착 공정으로 기판(110)의 전면뿐만 아니라 후면 및 측면까지 보호막(130)을 형성할 수 있다. 따라서, 기판(110)의 전면과 후면에 각각 위치하는 보호막(130)은 동일한 공정 조건에서 형성되므로, 동일한 막 특성을 가진다.In this case, the protective layer 130 may be formed using atomic layer deposition (ALD). When the protective layer 130 is formed by using an atomic layer deposition method, the protective layer 130 may be formed not only on the front side but also on the back side and side of the substrate 110 in a single deposition process. Therefore, since the protective films 130 located on the front and rear surfaces of the substrate 110 are formed under the same process conditions, they have the same film characteristics.

그런데, 알루미늄 산화물(AlOx)은 음(-)의 고정 전하를 갖는다. 따라서, 보호막(130)을 형성하면, 기판(110)의 후면 내부 및 측면 내부에는 양(+)의 전하로 대전되는 반전층(10)이 형성되며, 반전층(10)과 고농도 도핑부(162A) 및 반전층(10)과 로컬 후면 전계부(160)의 사이에는 공핍 영역(162B)이 형성된다.However, aluminum oxide (AlO x ) has a negative (-) fixed charge. Accordingly, when the protective layer 130 is formed, an inversion layer 10 charged with a positive charge is formed inside the back surface and inside the side surface of the substrate 110, and the inversion layer 10 and the high concentration doping portion 162A are formed. ) And a depletion region 162B are formed between the inversion layer 10 and the local rear electric field 160.

구체적으로, 반전층(10)과 고농도 도핑부(162A) 사이에 형성되는 공핍 영역(162B)은 p형의 도전성을 갖는 반전층(10)과 n형의 도전성을 갖는 고농도 도핑 영역(162A)의 접합 부분에서 형성되는 것으로, 고농도 도핑 영역(162A)과 보호막(130)의 사이에 위치하며, 반전층(10)의 두께 이상의 두께로 형성된다. 따라서, 고농도 도핑 영역(162A)은 공핍 영역(162B)에 의해 반전층(10)과 전기적으로 절연되므로, 기판(110)의 후면에서 수집된 전하가 기판(110)의 전면으로 이동하는 것이 방지된다.Specifically, the depletion region 162B formed between the inversion layer 10 and the high-concentration doping portion 162A includes the inversion layer 10 having a p-type conductivity and the high concentration doping region 162A having an n-type conductivity. It is formed at the junction portion, and is located between the high-concentration doped region 162A and the protective layer 130, and is formed to a thickness greater than or equal to the thickness of the inversion layer 10. Therefore, since the high concentration doped region 162A is electrically insulated from the inversion layer 10 by the depletion region 162B, charges collected from the rear surface of the substrate 110 are prevented from moving to the front surface of the substrate 110. .

한편, 반전층(10)과 로컬 후면 전계부(160)의 사이에 형성되는 공핍 영역(162B)은 p형의 도전성을 갖는 반전층(10)과 n형의 도전성을 갖는 로컬 후면 전계부(160)의 접합 부분에서 형성되는 것으로, 로컬 후면 전계부(160)과 보호막(130)의 사이에 위치하며, 반전층(10)의 두께 이상의 두께로 형성된다. 따라서, 로컬 후면 전계부(160)은 공핍 영역(162B)에 의해 반전층(10)과 전기적으로 절연되므로, 기판(110)의 후면에서 수집된 전하가 기판(110)의 전면으로 이동하는 것이 방지된다.On the other hand, the depletion region 162B formed between the inversion layer 10 and the local back field portion 160 has a p-type conductivity layer 10 and a n-type local back electric field portion 160 having conductivity. It is formed at the junction of ), located between the local rear electric field 160 and the protective film 130, and is formed to a thickness greater than or equal to the thickness of the inversion layer 10. Therefore, the local rear electric field 160 is electrically insulated from the inversion layer 10 by the depletion region 162B, so that charges collected from the rear surface of the substrate 110 are prevented from moving to the front surface of the substrate 110. do.

다음으로, 도 2g에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면 및 후면에 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)을 증착하여 제1 반사 방지막(140) 및 제2 반사 방지막(142)을 각각 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 2G, hydrogenated silicon nitride (SiNx:H) is deposited on front and rear surfaces of the substrate 110 to form a first antireflection film 140 and a second antireflection film 142, respectively. .

이때, 제1 반사 방지막(140)은 보호막(130)의 상면 전체면에 형성되고, 제2 반사 방지막(142)은 보호막(130)의 후면 전체면에 형성된다.At this time, the first anti-reflection film 140 is formed on the entire upper surface of the protective film 130, and the second anti-reflection film 142 is formed on the entire rear surface of the protective film 130.

또한, 제1 반사 방지막(140) 및 제2 반사 방지막(142)은 플라즈마 기상 증착법(PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 형성할 수 있다.In addition, the first anti-reflection film 140 and the second anti-reflection film 142 may be formed by a method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or sputtering.

이때, 제1 반사 방지막(140) 및 제2 반사 방지막(142)은 1.9 내지 2.3의 굴절률과 50㎚ 내지 100㎚의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 즉, 제1 반사 방지막(140) 및 제2 반사 방지막(142)은 보호막(130) 보다 두껍게 형성할 수 있다.At this time, the first anti-reflection film 140 and the second anti-reflection film 142 may be formed to have a refractive index of 1.9 to 2.3 and a thickness of 50 nm to 100 nm. That is, the first anti-reflection film 140 and the second anti-reflection film 142 may be formed thicker than the protective film 130.

계속하여, 도 2h 및 2i에 도시한 바와 같이, 보호막(130) 및 제1 반사 방지막(140)을 관통해 그 하부에 위치한 에미터부(120)와 접하는 전면 전극(150)을 형성하고, 보호막(130) 및 제2 반사 방지막(142)을 관통하여 그 하부에 위치한 복수의 로컬 후면 전계부(160)와 접하는 복수의 후면 전극(170)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIGS. 2H and 2I, the front electrode 150 is formed through the protective film 130 and the first anti-reflection film 140 and in contact with the emitter part 120 positioned below the protective film 130. 130) and a plurality of rear electrodes 170 that penetrate the second anti-reflection layer 142 and contact the plurality of local rear electric field units 160 positioned below the second anti-reflection layer 142.

전면 전극(150)과 후면 전극(170)은 식각 성분을 포함하는 전극용 페이스트를 인쇄, 건조 및 소성하는 것에 의해 형성하거나, 도금 공정을 이용하여 형성할 수 있다.The front electrode 150 and the back electrode 170 may be formed by printing, drying, and firing an electrode paste containing an etching component, or by using a plating process.

전극용 페이스트를 이용하여 전면 전극(150)과 후면 전극(170)을 형성하는 경우에는 소성 과정에서 페이스트에 포함된 식각 성분이 제1 및 제2 반사방지막(140, 142) 및 보호막(130)을 식각하게 된다. 따라서, 전면 전극(150)은 에미터부(120)와 전기적 및 물리적으로 연결되고, 후면 전극(170)은 로컬 후면 전계부(160)와 전기적 및 물리적으로 연결된다.In the case of forming the front electrode 150 and the back electrode 170 using the electrode paste, the etching components included in the paste in the firing process may include the first and second anti-reflection films 140 and 142 and the protective film 130. It will be etched. Therefore, the front electrode 150 is electrically and physically connected to the emitter portion 120, and the back electrode 170 is electrically and physically connected to the local rear electric field portion 160.

이와는 달리, 도금 공정을 사용하는 경우에는 보호막(130) 및 제1 및 제2 반사 방지막(140, 142)의 일부를 제거하여 에미터부(120) 및 로컬 후면 전계부(160)를 각각 노출하는 개구를 형성한 후, 상기 개구 내에 전극 물질을 도금하는 것에 의해 전면 전극(150)과 후면 전극(170)을 형성할 수 있다.Alternatively, in the case of using a plating process, openings exposing the emitter unit 120 and the local rear electric field unit 160 by removing portions of the protective layer 130 and the first and second antireflection layers 140 and 142, respectively After forming, the front electrode 150 and the back electrode 170 may be formed by plating the electrode material in the opening.

한편, 후면 전극(170)이 로컬 후면 전계부(160)과 동일한 폭(W4)을 갖고, 동일한 위치에 형성되므로, 로컬 후면 전계부(160)에 형성된 공핍 영역(162B)은 제거된다.Meanwhile, since the back electrode 170 has the same width W4 as the local rear electric field 160 and is formed at the same position, the depletion region 162B formed in the local rear electric field 160 is removed.

하지만, 절연부(162)에는 후면 전극(170)이 형성되지 않으므로, 절연부(162)의 고농도 도핑부(162A)와 보호막(130)의 사이에는 공핍 영역(162B)이 계속 존재한다.However, since the back electrode 170 is not formed in the insulating portion 162, a depletion region 162B continues to exist between the high concentration doping portion 162A of the insulating portion 162 and the protective layer 130.

따라서, 절연부(162)는 기판(110)의 후면에서 수집되는 전하가 반전층(10)을 통해 기판(110)의 전면으로 이동되는 것을 방지한다Therefore, the insulating portion 162 prevents charges collected from the rear surface of the substrate 110 from being transferred to the front surface of the substrate 110 through the inversion layer 10.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 태양 전지를 설명한다.Hereinafter, a solar cell according to the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3 및 도 4를 참조하면 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 태양 전지는 로컬 후면 전계부(160) 및 후면 전극(170)을 제외한 나머지 구성이 전술한 제1 실시예의 태양 전지와 동일하므로, 이하에서는 로컬 후면 전계부(160) 및 후면 전극(170)에 대해서만 설명한다. 따라서, 도 1에 도시한 태양 전지와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 1과 동일한 도면 부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the solar cells according to the second and third embodiments of the present invention have the same configuration as the solar cell of the first embodiment except for the local rear electric field 160 and the rear electrode 170. Since the same, hereinafter, only the local rear electric field 160 and the rear electrode 170 will be described. Therefore, components that perform the same function as the solar cell illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 and detailed description thereof is omitted.

전술한 제1 실시예에 따른 태양 전지에서 후면 전극(170)을 로컬 후면 전계부(160)와 동일한 폭으로 동일한 위치에 형성하는 것은 공정상 용이하지 않을 수 있다.In the solar cell according to the above-described first embodiment, forming the back electrode 170 at the same width as the local back electric field 160 may not be easy in the process.

따라서, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 태양 전지에서는 후면 전극(170)의 폭(W4)을 로컬 후면 전계부(160)의 폭(W2)보다 작게 형성한다.Therefore, in the solar cell according to the second and third embodiments, the width W4 of the back electrode 170 is formed to be smaller than the width W2 of the local back electric field 160.

우선, 도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 태양 전지는 로컬 후면 전계부(160)와 대응되는 위치에 형성되고, 로컬 후면 전계부(160)의 가운데 부분에 위치하는 후면 전극(170)을 포함한다.First, referring to FIG. 3, the solar cell according to the second embodiment is formed at a position corresponding to the local rear electric field 160, and the rear electrode 170 positioned at a central portion of the local rear electric field 160 It includes.

로컬 후면 전계부(160)는 후면 전극(170)과 연결된 접촉 영역과, 접촉 영역을 제외한 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)을 포함하고 있다.The local rear electric field 160 includes a contact region connected to the rear electrode 170 and first and second margin regions 24a and 24b excluding the contact region.

그런데, 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)은 절연부(162)의 공핍 영역(162B)과 마찬가지로 p-n 접합 영역에 위치한다. 따라서, 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)은 공핍 영역이 되므로, 반전층(10)의 양(+)전하들이 후면 전극(170)으로 급속히 빠지게 되는 플로팅 접합(floating junction)이 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)에 의해 차단된다. 따라서, 반전층(10)과 후면 전극(170) 간의 파라시틱 션트(parasitic shunt)가 방지된다. 이때, 반전층(10)과 후면 전극(170) 간의 누설 전류가 발생하여 단락전류밀도(Jsc)가 감소할 수 있는 파라시틱 션트를 방지함으로써, 태양 전지의 효율의 저하를 방지할 수 있다.However, the first and second margin regions 24a and 24b are located in the p-n junction region, like the depletion region 162B of the insulating portion 162. Therefore, since the first and second margin regions 24a and 24b become depletion regions, a floating junction in which positive (+) charges of the inversion layer 10 rapidly falls to the rear electrode 170 is first. And the second margin regions 24a, 24b. Therefore, a parasitic shunt between the inversion layer 10 and the back electrode 170 is prevented. At this time, a leakage current between the inversion layer 10 and the back electrode 170 is generated to prevent a parasitic shunt, which may decrease the short-circuit current density Jsc, thereby preventing a decrease in efficiency of the solar cell.

후면 전계부(160)의 위치에 대응하여 후면 전극(170)이 형성되기 때문에 접촉 영역의 폭(W21)은 후면 전극(170)의 폭(W4)과 동일하게 형성되고, 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)의 폭(W21a, W21b)은 서로 동일하게 형성된다.Since the rear electrode 170 is formed corresponding to the position of the rear electric field 160, the width W21 of the contact area is formed to be the same as the width W4 of the rear electrode 170, and the first and second margins The widths W21a and W21b of the regions 24a and 24b are formed to be the same as each other.

또한, 접촉 영역의 폭(W21)은 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)의 폭(W21a, W21b)을 합한 폭과 동일하게 형성되거나, 제1 및 제2 마진 영역(24a, 24b)의 폭(W21a, W21b)을 합한 폭보다 크게 형성될 수 있다. 제2 및 제3 마진 영역(24a, 24b)을 합한 폭(W21a+ W21b)은 100㎛-300㎛일 수 있다.Further, the width W21 of the contact area is formed equal to the width of the first and second margin areas 24a and 24b combined with the widths W21a and W21b, or the first and second margin areas 24a and 24b The widths W21a and W21b may be formed larger than the combined widths. The widths W21a + W21b of the second and third margin regions 24a and 24b may be 100 μm to 300 μm.

다음, 도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 태양 전지는 로컬 후면 전계부(160)와 대응되는 위치에 형성되고, 로컬 후면 전계부(160)의 일측 끝단에 위치하는 후면 전극(170)을 포함한다.Next, referring to FIG. 4, the solar cell according to the third embodiment is formed at a position corresponding to the local rear electric field 160 and the rear electrode 170 positioned at one end of the local rear electric field 160 It includes.

로컬 후면 전계부(160)는 후면 전극(170)과 연결된 접촉 영역과, 접촉 영역을 제외한 제3 마진 영역(24c)을 포함하고 있다. 제3 마진 영역(24c)은 제1 마진 영역(24a) 및 제2 마진 영역(24b)과 마찬가지로 공핍 영역으로 형성되며, 플로팅 접합을 전기적으로 차단시킴으로써, 반전층(10)과 후면 전극(170)과의 파라시틱 션트를 방지한다.The local rear electric field 160 includes a contact region connected to the rear electrode 170 and a third margin region 24c excluding the contact region. The third margin region 24c is formed as a depletion region like the first margin region 24a and the second margin region 24b, and by electrically blocking the floating junction, the inversion layer 10 and the back electrode 170 are formed. Prevents parasitic shunts of the family.

접촉 영역의 폭(W21)은 후면 전극(170)의 폭(W4)과 동일하게 형성되고, 제3 마진 영역(22c)의 폭(W21)과 서로 동일하게 형성될 수 있다. 제3 마진 영역(24c)의 폭(W21c)은 100㎛-300㎛로 형성될 수 있다.The width W21 of the contact region may be formed to be the same as the width W4 of the back electrode 170, and may be formed to be the same as the width W21 of the third margin region 22c. The width W21c of the third margin region 24c may be formed from 100 μm to 300 μm.

그리고, 도시하지는 않았지만, 후면 전극(170)은 로컬 후면 전계부(160)와 중첩하는 영역 내에서 도 3 및 도 4에 도시한 실시예와는 다른 위치에 형성될 수도 있다.
In addition, although not shown, the rear electrode 170 may be formed at a position different from the embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4 in an area overlapping the local rear electric field 160.

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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

110: 기판 120: 에미터부
130: 보호막 140: 제1 반사 방지막
142: 제2 반사 방지막 150: 전면 전극
160: 로컬 후면 전계부 162: 절연부
170: 후면 전극
110: substrate 120: emitter portion
130: protective film 140: the first anti-reflection film
142: second anti-reflection film 150: front electrode
160: local rear electric field 162: insulation
170: rear electrode

Claims (13)

제1 도전성 타입을 갖는 기판;
상기 기판의 전면에 위치하며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부;
상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극;
상기 기판의 후면에 국부적으로 위치하며, 상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판에 비해 고농도로 함유하는 복수의 로컬 후면 전계부;
상기 복수의 로컬 후면 전계부와 전기적으로 연결된 제2 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 위치하지 않는 영역의 상기 기판의 전면, 후면 및 양쪽 측면에 위치하며, 상기 제1 도전성 타입과 동일한 극성의 고정 전하를 갖는 물질로 형성되는 보호막;
상기 기판의 후면 내부 중 일부 영역 및 상기 기판의 양쪽 측면 내부에 위치하고 상기 제2 도전성 타입을 갖는 반전층; 및
상기 기판의 후면 내부 중 상기 반전층이 위치하지 않는 영역에 형성되어, 상기 에미터부와 상기 복수의 로컬 후면 전계부를 전기적으로 절연하는 복수의 절연부
를 포함하고,
상기 복수의 절연부는 상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판에 비해 고농도로 함유하는 고농도 도핑부와, 상기 고농도 도핑부와 상기 보호막 사이에 위치하여 상기 반전층을 통해 상기 에미터부와 상기 복수의 로컬 후면 전계부 및 상기 에미터부와 상기 고농도 도핑부가 전기적으로 연결되는 것을 차단하는 공핍 영역을 포함하는 태양 전지.
A substrate having a first conductivity type;
An emitter portion located on the front surface of the substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A first electrode electrically connected to the emitter portion;
A plurality of local backside electric field portions located locally on the back side of the substrate and containing impurities of the first conductivity type in a higher concentration than the substrate;
A second electrode electrically connected to the plurality of local rear electric fields;
A protective film formed on a front surface, a rear surface, and both side surfaces of the substrate in a region where the first electrode and the second electrode are not located, and formed of a material having a fixed charge having the same polarity as the first conductive type;
An inversion layer located in some regions of the rear surface of the substrate and both side surfaces of the substrate and having the second conductivity type; And
A plurality of insulating parts formed in a region where the inversion layer is not located in the inside of the rear surface of the substrate to electrically insulate the emitter part and the plurality of local back electric field parts.
Including,
The plurality of insulating portions are located between the high-concentration doping portion and the high-concentration doping portion and the passivation layer, which contain the first conductivity type impurities at a higher concentration than the substrate, and the emitter portion and the plurality of local regions through the reverse layer. A solar cell including a depletion region blocking electrical connection between a rear electric field portion and the emitter portion and the high concentration doping portion.
삭제delete 제1항에서,
상기 제2 전극은 상기 로컬 후면 전계부와 중첩하는 영역에 위치하는 태양 전지.
In claim 1,
The second electrode is located in a region overlapping the local rear electric field.
제3항에서,
상기 제2 전극의 폭은 상기 로컬 후면 전계부의 폭보다 작게 형성되는 태양 전지.
In claim 3,
The width of the second electrode is formed smaller than the width of the local rear electric field.
제4항에서,
상기 복수의 로컬 후면 전계부는,
상기 제2 전극과 접촉하는 접촉 영역; 및
상기 접촉 영역을 제외한 마진 영역을 포함하는 태양 전지.
In claim 4,
The plurality of local rear electric field units,
A contact area in contact with the second electrode; And
A solar cell including a margin region excluding the contact region.
제5항에서,
상기 마진 영역은 공핍 영역으로 형성되는 태양 전지.
In claim 5,
The margin region is a solar cell formed of a depletion region.
제5항에서,
상기 접촉 영역의 폭과 상기 마진 영역의 폭은 서로 동일한 태양 전지.
In claim 5,
The width of the contact area and the width of the margin area are the same as the solar cell.
제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
상기 보호막은 음(-)의 고정 전하(negative fixed charge)를 갖는 알루미늄 산화물(AlOx)을 포함하는 태양 전지.
In any one of claims 1 and 3 to 7,
The protective layer is a solar cell including aluminum oxide (AlO x ) having a negative fixed charge.
제8항에서,
상기 보호막 위에 위치하는 반사 방지막을 더 포함하는 태양 전지.
In claim 8,
A solar cell further comprising an anti-reflection film positioned on the protective film.
제9항에서,
상기 반사 방지막은 양(+)의 고정 전하를 갖는 실리콘 질화물로 형성되는 태양전지.
In claim 9,
The anti-reflection film is a solar cell formed of silicon nitride having a positive (+) fixed charge.
제1 도전성 타입을 갖는 기판의 전면(front surface)에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부를 형성하는 단계;
상기 기판의 후면에 복수의 로컬 후면 전계부 및 복수의 절연부를 형성하는 단계;
상기 기판의 전면, 후면 및 양쪽 측면에 보호막을 형성하는 단계; 및
상기 기판의 전면에 위치하고 상기 에미터부와 연결되는 전면 전극, 및 상기 기판의 후면에 위치하고 상기 복수의 로컬 후면 전계부와 연결되는 후면 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 절연부는 상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판에 비해 고농도로 함유하는 고농도 도핑부와, 상기 고농도 도핑부와 상기 보호막 사이에 위치하여 상기 보호막에 의해 상기 기판의 후면 내부 및 측면 내부에 형성되는 반전층을 통해 상기 에미터부와 상기 복수의 로컬 후면 전계부 및 상기 에미터부와 상기 고농도 도핑부가 전기적으로 연결되는 것을 차단하는 공핍 영역을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
Forming an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a front surface of a substrate having a first conductivity type;
Forming a plurality of local back surface electric fields and a plurality of insulating parts on the back surface of the substrate;
Forming protective films on front, rear, and both sides of the substrate; And
Forming a front electrode positioned on the front surface of the substrate and connected to the emitter unit, and a rear electrode positioned on the rear surface of the substrate and connected to the plurality of local rear electric field units
Including,
The plurality of insulating portions are located between the high-concentration doping portion and the high-concentration doping portion and the passivation layer, which contain impurities of the first conductivity type at a higher concentration than the substrate, and the protective film is disposed inside and behind the rear surface of the substrate A method of manufacturing a solar cell including a depletion region blocking electrical connection between the emitter portion, the plurality of local rear electric field portions, and the emitter portion and the high-concentration doping portion through an inversion layer formed.
제11항에서,
상기 복수의 로컬 후면 전계부와 상기 복수의 절연부를 형성하는 단계는,
상기 기판의 후면에 불순물층을 형성하는 단계; 및
상기 불순물층에 레이저를 국부적으로 조사하는 단계
에 따라 형성되는 태양 전지의 제조 방법.
In claim 11,
The forming of the plurality of local rear electric fields and the plurality of insulating parts may include:
Forming an impurity layer on the rear surface of the substrate; And
Locally irradiating the impurity layer with a laser
The method of manufacturing a solar cell formed according to.
제12항에서,
상기 보호막은 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)법을 이용하여 상기 기판의 전체면에 형성되는 태양 전지의 제조 방법.
In claim 12,
The protective film is a method of manufacturing a solar cell formed on the entire surface of the substrate using atomic layer deposition (atomic layer deposition, ALD) method.
KR1020130139822A 2013-11-18 2013-11-18 Solar cell and manufacturing method thereof KR102126851B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130139822A KR102126851B1 (en) 2013-11-18 2013-11-18 Solar cell and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130139822A KR102126851B1 (en) 2013-11-18 2013-11-18 Solar cell and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150057033A KR20150057033A (en) 2015-05-28
KR102126851B1 true KR102126851B1 (en) 2020-06-25

Family

ID=53391981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130139822A KR102126851B1 (en) 2013-11-18 2013-11-18 Solar cell and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102126851B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9640676B2 (en) * 2012-06-29 2017-05-02 Sunpower Corporation Methods and structures for improving the structural integrity of solar cells

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005217041A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Toyota Motor Corp Tandem solar cell
JP2005310830A (en) * 2004-04-16 2005-11-04 Sharp Corp Solar cell and manufacturing method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101258938B1 (en) * 2011-07-25 2013-05-07 엘지전자 주식회사 Solar cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005217041A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Toyota Motor Corp Tandem solar cell
JP2005310830A (en) * 2004-04-16 2005-11-04 Sharp Corp Solar cell and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150057033A (en) 2015-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8552520B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing the same
US10680122B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20120023391A (en) Solar cell and manufacturing method thereof
EP2538447B1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US20120180860A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20120091629A (en) Solar cell
KR101630526B1 (en) Solar cell
CN103515456A (en) Solar cell
KR101729745B1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
KR101714779B1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
US20120167977A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR102173644B1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
KR101198438B1 (en) Bifacial Photovoltaic Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR101237556B1 (en) Bifacial Photovoltaic Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR20120077710A (en) Bifacial photovoltaic localized emitter solar cell and method for manufacturing thereof
KR102126851B1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
KR101755624B1 (en) Method for manufacturing solar cell
KR101181625B1 (en) Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR101199214B1 (en) Bifacial Photovoltaic Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR101199649B1 (en) Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof
KR101114198B1 (en) Localized emitter solar cell and method for manufacturing thereof
KR101890282B1 (en) Solar cell having a selective emitter and fabricting method thereof
KR101729305B1 (en) Solar cell
KR101786982B1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
KR101199213B1 (en) Bifacial Photovoltaic Localized Emitter Solar Cell and Method for Manufacturing Thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20131118

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20181103

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20131118

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200320

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: 20200604

PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200619

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20200622

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration