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KR20190134011A - Solar cell including a tunnel oxide layer and method of manufacturing the same - Google Patents

Solar cell including a tunnel oxide layer and method of manufacturing the same Download PDF

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KR20190134011A
KR20190134011A KR1020180059120A KR20180059120A KR20190134011A KR 20190134011 A KR20190134011 A KR 20190134011A KR 1020180059120 A KR1020180059120 A KR 1020180059120A KR 20180059120 A KR20180059120 A KR 20180059120A KR 20190134011 A KR20190134011 A KR 20190134011A
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solar cell
electrode
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Abstract

A manufacturing method of a photovoltaic cell including a tunnel oxide film of the present invention comprises the steps of: preparing a silicon substrate of a first conductivity type; forming an emitter layer of a second conductivity type on an upper surface of the silicon substrate; forming a tunneling oxide layer on a lower surface of the silicon substrate; annealing the tunneling oxide layer and performing an ozone post-treatment process to form a tunnel oxide film; forming a doped polycrystalline silicon layer on a lower surface of the tunnel oxide film; forming a first electrode on a lower surface of the doped polycrystalline silicon layer; and forming a second electrode in electrical connection with the emitter layer. The generating efficiency of a photovoltaic cell is increased.

Description

터널 산화막을 포함하는 태양 전지 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL INCLUDING A TUNNEL OXIDE LAYER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}SOLAR CELL INCLUDING A TUNNEL OXIDE LAYER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 자세하게는 터널 산화막을 포함하는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell comprising a tunnel oxide film and a method of manufacturing the same.

실리콘 태양 전지는 p-n 접합면을 갖는다. 상기 p-n 접합면에 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하며, 전자와 정공은 p 영역과 n 영역으로 이동하게 된다. 이때, p 영역과 n 영역 사이에 전위차(기전력)가 발생하고, 태양 전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.Silicon solar cells have a p-n junction. When light is irradiated onto the p-n junction surface, electrons and holes are generated, and the electrons and holes move to p and n regions. At this time, a potential difference (electromotive force) is generated between the p region and the n region, and a current flows when the load is connected to the solar cell.

실리콘 태양 전지는 사용 재료의 종류에 따라서 결정계, 비정질계, 화합물계 등으로 분류되며, 결정계 실리콘 태양 전지는 단결정형 및 다결정형으로 분류된다. 단결정 실리콘 태양 전지는 기판의 품질이 좋기 때문에 고효율화가 용이하지만 기판의 제조 비용이 큰 단점이 있다. 이에 반하여 다결정 실리콘 태양 전지는 단결정 실리콘 태양 전지에 비해 상대적으로 기판의 품질이 좋지 않기 때문에 고효율화가 어려운 단점이 있다. 최근에는 공정 기술의 개발을 통하여 고효율화를 추진하고 있다.Silicon solar cells are classified into crystalline, amorphous, and compound types according to the type of material used, and crystalline silicon solar cells are classified into monocrystalline and polycrystalline forms. Single crystal silicon solar cells are easy to achieve high efficiency because of the high quality of the substrate, but has a disadvantage in that the manufacturing cost of the substrate is large. On the other hand, polycrystalline silicon solar cells have a disadvantage in that high efficiency is difficult because the quality of the substrate is relatively poor compared to monocrystalline silicon solar cells. Recently, high efficiency has been promoted through the development of process technology.

본 발명은 발전 효율이 증가되는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same that the power generation efficiency is increased.

본 발명은 실리콘 산화막의 결함(sub-oxide state를 감소)이 감소된 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention has been made in an effort to provide a solar cell and a method of manufacturing the same, which reduce defects of silicon oxide (sub-oxide state).

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 제1 도전상 타입의 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 실리콘 기판의 상면에 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 기판의 하면에 터널링 산화층을 형성하는 단계와, 상기 터널링 산화층을 어닐링하고, 오존 후처리 공정을 수행하여 터널 산화막을 형성하는 단계와, 상기 터널 산화막의 하면에 도핑 다결정 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 도핑 다결정 실리콘층의 하면에 제1 전극을 형성하는 단계와, 상기 에미터층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a solar cell including the tunnel oxide film of the present invention includes preparing a silicon substrate of a first conductive phase type, forming an emitter layer of a second conductivity type on an upper surface of the silicon substrate, and Forming a tunneling oxide layer on a bottom surface of the substrate, annealing the tunneling oxide layer, and performing an ozone post-treatment process to form a tunnel oxide film, and forming a doped polycrystalline silicon layer on the bottom surface of the tunnel oxide film; Forming a first electrode on a lower surface of the doped polycrystalline silicon layer, and forming a second electrode electrically connected to the emitter layer.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 상기 에미터층의 상부에 패시베이션막을 형성하는 단계와, 상기 에미터층의 상부에 반사 방지막을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell including the tunnel oxide film of the present invention includes forming a passivation film on the emitter layer, and forming an anti-reflection film on the emitter layer.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 상기 터널링 산화층을 형성하는 단계에서, 질산을 이용하여 상기 터널링 산화층을 1nm 내지 2nm 두께로 형성한다.In the method of manufacturing a solar cell including the tunnel oxide film of the present invention, in the forming of the tunneling oxide layer, the tunneling oxide layer is formed to have a thickness of 1 nm to 2 nm using nitric acid.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 300℃ 내지 600℃ 온도에서 상기 터널링 산화층에 오존 후처리 공정을 수행하고, 오존 농도는 1~25wt%로 공정을 진행할 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell including the tunnel oxide film of the present invention, the tunneling oxide layer may be subjected to an ozone post-treatment process at a temperature of 300 ° C. to 600 ° C., and an ozone concentration may be performed at 1 to 25 wt%.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 상기 실리콘 기판과 상기 터널 산화막의 계면의 SiOx의 조성이 실리콘(Si)보다 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성된다.In the method of manufacturing a solar cell including the tunnel oxide film of the present invention, the composition of SiOx at the interface between the silicon substrate and the tunnel oxide film is formed closer to the silicon oxide layer (SiO 2 ) than to silicon (Si).

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 상기 제 1 도전성 타입은 n형 도전성 타입이며, 제 2 도전성 타입은 p형 도전성 타입일 수 있다.In the method for manufacturing a solar cell including the tunnel oxide film of the present invention, the first conductivity type may be an n-type conductivity type, and the second conductivity type may be a p-type conductivity type.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 상기 알루미늄 금속층은 200nm 내지 15㎛의 두께로 증착되고, 상기 도핑 비정질 실리콘층은 10nm 내지 500nm의 두께로 증착될 수 있다.In the method of manufacturing a solar cell including the tunnel oxide layer of the present invention, the aluminum metal layer may be deposited to a thickness of 200 nm to 15 μm, and the doped amorphous silicon layer may be deposited to a thickness of 10 nm to 500 nm.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지는, 제1 도전상 타입의 실리콘 기판과, 상기 실리콘 기판의 상면에 배치된 제2 도전성 타입의 에미터층과, 상기 실리콘 기판의 하면에 배치되고, 1nm 내지 2nm 두께를 가지는 터널 산화막과, 상기 터널 산화막의 하면에 배치된 도핑 다결정 실리콘층과, 상기 도핑 다결정 실리콘층의 하면에 배치된 제1 전극과, 상기 에미터층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함한다. 상기 실리콘 기판과 상기 터널 산화막의 계면의 SiOx의 조성이 실리콘(Si)보다 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성된다.The solar cell including the tunnel oxide film of the present invention comprises a silicon substrate of a first conductive phase type, an emitter layer of a second conductivity type disposed on an upper surface of the silicon substrate, and a lower surface of the silicon substrate. A tunnel oxide film having a thickness of 2 nm, a doped polycrystalline silicon layer disposed on a lower surface of the tunnel oxide film, a first electrode disposed on a lower surface of the doped polycrystalline silicon layer, and a second electrode electrically connected to the emitter layer. do. The composition of SiOx at the interface between the silicon substrate and the tunnel oxide film is formed closer to the silicon oxide layer (SiO 2 ) than to silicon (Si).

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지는, 상기 에미터층의 상부에 배치된 패시베이션막 및 반사 방지막을 더 포함한다.The solar cell including the tunnel oxide film of the present invention further includes a passivation film and an antireflection film disposed on the emitter layer.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지는, 상기 제 1 도전성 타입은 n형 도전성 타입이며, 제 2 도전성 타입은 p형 도전성 타입일 수 있다.In the solar cell including the tunnel oxide film of the present invention, the first conductivity type may be an n-type conductivity type, and the second conductivity type may be a p-type conductivity type.

본 발명의 터널 산화막을 포함하는 태양 전지는, 상기 도핑 다결정 실리콘층이 10nm 내지 500nm의 두께로 형성된다. 상기 제1 전극이 200nm 내지 15㎛의 두께로 형성된다.In the solar cell including the tunnel oxide film of the present invention, the doped polycrystalline silicon layer is formed to a thickness of 10nm to 500nm. The first electrode is formed to a thickness of 200nm to 15㎛.

본 발명은 발전 효율이 증가되는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a solar cell and a method of manufacturing the same that the power generation efficiency is increased.

본 발명은 실리콘 산화막의 결함(sub-oxide state를 감소)이 감소된 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a solar cell and a method for manufacturing the same, wherein defects of silicon oxide films (reduced sub-oxide state) are reduced.

본 발명은 Voc(open-circuit voltage)를 약 10mV를 증가시킬 수 있어, 태양 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can increase the open-circuit voltage (Voc) by about 10mV, it is possible to improve the power generation efficiency of the solar cell.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터널 산화막을 포함하는 태양 전지를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 터널 산화막을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도핑 다결정 실리콘층을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 제1 전극을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a solar cell including a tunnel oxide film according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a method of manufacturing a solar cell including a tunnel oxide film according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B show a method of forming a tunnel oxide film.
4A and 4B illustrate a method of forming a doped polycrystalline silicon layer.
5A and 5B illustrate a method of forming a first electrode.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 터널 산화막을 포함하는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a solar cell including a tunnel oxide film and a method for manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터널 산화막을 포함하는 태양 전지를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a solar cell including a tunnel oxide film according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터널 산화막을 포함하는 태양 전지(100)는 실리콘 기판(110), 에미터층(120), 터널 산화막(130), 도핑 다결정 실리콘층(140), 제1 전극(150), 패시베이션막(160), 반사 방지막(170, ARC: anti-reflection coating) 및 제2 전극(180)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a solar cell 100 including a tunnel oxide layer according to an exemplary embodiment of the present invention may include a silicon substrate 110, an emitter layer 120, a tunnel oxide layer 130, a doped polycrystalline silicon layer 140, The first electrode 150, the passivation layer 160, the anti-reflection coating 170, and anti-reflection coating (ARC) and the second electrode 180 may be included.

실리콘 기판(110)은 태양 전지의 베이스 기판으로서, 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 불순물이 도핑된 반도체 기판이다. 실리콘 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 실리콘 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함할 수 있다. 실리콘 기판(110)의 전면에는 반사율을 감소시키기 위하여 산성 에칭과 같은 습식 에칭을 통하여 미세한 텍스쳐링 구조 또는 요철 구조(미도시)가 형성될 수 있다. The silicon substrate 110 is a base substrate of a solar cell, and is a semiconductor substrate doped with impurities of a first conductivity type, for example, an n-type conductivity. When the silicon substrate 110 has an n-type conductivity type, the silicon substrate 110 may include impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb). A fine texturing structure or uneven structure (not shown) may be formed on the front surface of the silicon substrate 110 through wet etching such as acid etching to reduce reflectance.

에미터층(120)은 빛이 입사되는 실리콘 기판(110)의 상면(front surface)에 배치될 수 있다. 에미터층(120)에는 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다.The emitter layer 120 may be disposed on a front surface of the silicon substrate 110 to which light is incident. The emitter layer 120 may be doped with impurities of a second conductivity type, for example, a p-type conductivity.

에미터층(120)이 p형 도전성 타입을 가지는 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함할 수 있다. 이러한, 에미터층(120)은 실리콘 기판(110)에 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 확산시켜 일정 두께를 가지도록 형성할 수 있다.When the emitter layer 120 has a p-type conductivity type, the emitter layer 120 may include impurities of trivalent elements such as boron (B), gallium (Ga), and indium (In). The emitter layer 120 may be formed to have a predetermined thickness by diffusing impurities of trivalent elements such as boron (B), gallium (Ga), and indium (In) on the silicon substrate 110.

실리콘 기판(110)과 에미터층(120)에 의해서 p-n 접합이 형성될 수 있다. p-n 접합에 의해 내부 전위차(built-in potential difference)가 발생할 수 있다. 실리콘 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되고, 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 기판(110)이 n형이고 에미터층(120)이 p형일 경우, 분리된 전자는 실리콘 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터층(120)쪽으로 이동할 수 있다.The p-n junction may be formed by the silicon substrate 110 and the emitter layer 120. P-n junctions can cause built-in potential differences. Electron-hole pairs, which are charges generated by light incident on the silicon substrate 110, may be separated into electrons and holes, electrons may move toward n-type, and holes may move toward p-type. Therefore, when the silicon substrate 110 is n-type and the emitter layer 120 is p-type, the separated electrons may move toward the silicon substrate 110 and the separated holes may move toward the emitter layer 120.

터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 하면(rear surface)에 배치될 수 있다. 터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 하면을 산화시켜 소정 두께(예로서, 1nm 내지 3nm)의 터널링 산화층을 형성한 후, 어닐링 공정 및 오존 후처리 공정을 수행하여 형성할 수 있다. 오존 후처리 공정은 300℃ 내지 600℃ 온도에서 수행할 수 있으며, 두께가 많이 증가되지 않도록 공정 시간 및 오존 농도를 조절할 수 있다. 터널 산화막(130)을 형성할 때, 공정 온도가 300℃ 미만이면 터널링 산화층이 균일하게 형성되지 않을 수 있다. 반대로 터널 산화막(130)을 형성할 때, 공정 온도가 600℃를 초과하면 터널링 산화층의 두께가 두꺼워져 최종적으로 터널 산화막(130)이 두꺼워질 수 있다.The tunnel oxide layer 130 may be disposed on a rear surface of the silicon substrate 110. The tunnel oxide layer 130 may be formed by oxidizing a lower surface of the silicon substrate 110 to form a tunneling oxide layer having a predetermined thickness (for example, 1 nm to 3 nm), and then performing an annealing process and an ozone post-treatment process. The ozone aftertreatment process may be performed at a temperature of 300 ° C. to 600 ° C., and process time and ozone concentration may be adjusted so that the thickness is not increased much. When the tunnel oxide layer 130 is formed, when the process temperature is less than 300 ° C., the tunneling oxide layer may not be uniformly formed. On the contrary, when the tunnel oxide layer 130 is formed, when the process temperature exceeds 600 ° C., the thickness of the tunneling oxide layer may be thick, resulting in a thick tunnel oxide layer 130.

산화제는 산소를 포함하는 산소 가스 또는 질산 등이 사용될 수 있으며, 후처리 산화제로 사용되는 오존은 활성 산소이므로 공정 온도를 낮출 수 있으며, 균일한 터널 산화막(130)을 형성할 수 있다. 터널 산화막(130)을 형성할 때, 오존 농도는 1~25wt% 범위가 적용될 수 이다. 터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 하면에 배치되어 전자를 통과시키고 정공을 차단하여 전자와 정공의 분리 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 표면에 존재하는 댕글링 본드를 감소시켜 실리콘 기판(110)의 표면을 안정화 시킬 수 있다. 실리콘 기판(110)의 하면을 제외한 다른 부분을 마스킹 처리하고 터널 산화막(130)을 형성할 수 있다.The oxidizing agent may include oxygen gas or nitric acid containing oxygen, and ozone used as a post-treatment oxidizing agent may lower active process temperature because of active oxygen, and may form a uniform tunnel oxide film 130. When forming the tunnel oxide film 130, the ozone concentration may be applied in the range of 1 to 25wt%. The tunnel oxide layer 130 may be disposed on the bottom surface of the silicon substrate 110 to pass electrons and block holes to increase separation efficiency of electrons and holes. In addition, the tunnel oxide layer 130 may stabilize the surface of the silicon substrate 110 by reducing dangling bonds existing on the surface of the silicon substrate 110. A portion of the silicon substrate 110 except for the lower surface may be masked to form the tunnel oxide layer 130.

구체적으로, 질산을 이용하여 터널링 산화층을 약 1nm 내지 2nm 두께로 형성하고, 쳄버 내에서 오존 후처리 공정을 수행할 수 있다. 이를 통해, 실리콘 기판(110)과 실리콘 산화층(SiO2) 계면의 SiOx의 조성이 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성되어 실리콘 산화막의 결함(sub-oxide state를 감소)을 감소시킬 수 있다. 즉, 오존 후처리를 통해서 실리콘 기판(110)과 터널 산화막(130)의 계면의 SiOx의 조성이 실리콘(Si)보다 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성되어, 터널 산화막(130)의 결함이 감소되어 Voc(open-circuit voltage)를 약 10mV를 증가시킬 수 있어, 결과적으로 태양 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.Specifically, the tunneling oxide layer may be formed to have a thickness of about 1 nm to 2 nm using nitric acid, and an ozone aftertreatment process may be performed in a chamber. Through this, the composition of SiOx at the interface between the silicon substrate 110 and the silicon oxide layer (SiO2) is formed closer to the silicon oxide layer (SiO 2 ), thereby reducing defects (reducing the sub-oxide state) of the silicon oxide layer. That is, through the ozone post-treatment, the composition of SiOx at the interface between the silicon substrate 110 and the tunnel oxide film 130 is formed closer to the silicon oxide layer (SiO 2 ) than the silicon (Si), so that the defect of the tunnel oxide film 130 is reduced. This reduction can increase the open-circuit voltage (Voc) by about 10mV, resulting in improved solar cell power generation efficiency.

터널 산화막(130)의 두께가 1nm 미만이면 표면 패시베이션 효과가 낮아져 전자와 정공을 분리시키는 효과가 감소될 수 있다. 반대로, 터널 산화막(130)의 두께가 2nm를 초과하면 전자의 터널링을 감소시키고, 터널 산화막(130)이 절연막으로 기능할 수 있다.If the thickness of the tunnel oxide layer 130 is less than 1 nm, the surface passivation effect may be lowered, thereby reducing the effect of separating electrons and holes. On the contrary, when the thickness of the tunnel oxide film 130 exceeds 2 nm, tunneling of electrons is reduced, and the tunnel oxide film 130 may function as an insulating film.

도핑 다결정 실리콘층(140)은 터널 산화막(130)의 하면에 배치될 수 있다. 터널 산화막(130)의 하부에 제2 도전성 타입으로 도핑된 도핑 비정질 실리콘층을 증착시킨 후, 어닐링 공정을 수행하여 도핑 다결정 실리콘층(140)이 형성될 수 있다. 여기서, 제1 전극(150)을 형성하기 위해 증착되는 알루미늄 금속층과 함께 도핑 비정질 실리콘층이 어닐링되어 도핑 다결정 실리콘층(140)이 형성될 수 있다. 도핑 다결정 실리콘층(140)은 n형의 도전성 타입의 불순물을 포함할 수 있으며, 예로서, 인(P), As, Sb등과 같은 5가 원소가 불순물로 사용될 수 있다.The doped polycrystalline silicon layer 140 may be disposed on the bottom surface of the tunnel oxide layer 130. The doped polycrystalline silicon layer 140 may be formed by depositing a doped amorphous silicon layer doped with a second conductivity type on the lower portion of the tunnel oxide layer 130 and performing an annealing process. Here, the doped amorphous silicon layer may be annealed together with the aluminum metal layer deposited to form the first electrode 150 to form the doped polycrystalline silicon layer 140. The doped polycrystalline silicon layer 140 may include an n-type conductivity type impurity. For example, pentavalent elements such as phosphorus (P), As, and Sb may be used as impurities.

도핑 비정질 실리콘층은 10nm 내지 500nm의 두께로 형성될 수 있다. 도핑 비정질 실리콘층의 두께가 10nm 미만이면 도핑 다결정 실리콘층(140)의 두께가 얇아져 전극 역할을 충분히 수행하지 못할 수 있다. 또한, 상기 도핑 비정질 실리콘층의 두께가 500nm를 초과하면 공정 시간이 많이 소모될 수 있다. 이와 같이, 터널 산화막(130)을 사이두고 실리콘 기판(110)과 도핑 다결정 실리콘층(140)이 형성되어 있다. 따라서, n형 도전성 타입의 실리콘 기판(110)의 하면에 형성되는 터널 산화막(130)과 도핑 다결정 실리콘층(140)이 전자와 정공을 분리하고 재결합을 방지함으로써 태양 전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있다.The doped amorphous silicon layer may be formed to a thickness of 10nm to 500nm. If the thickness of the doped amorphous silicon layer is less than 10 nm, the thickness of the doped polycrystalline silicon layer 140 may become thin and may not sufficiently serve as an electrode. In addition, when the thickness of the doped amorphous silicon layer exceeds 500nm, a lot of process time may be consumed. As such, the silicon substrate 110 and the doped polycrystalline silicon layer 140 are formed with the tunnel oxide layer 130 interposed therebetween. Accordingly, the tunnel oxide film 130 and the doped polycrystalline silicon layer 140 formed on the bottom surface of the n-type conductive silicon substrate 110 can increase the generation efficiency of the solar cell by separating electrons and holes and preventing recombination. have.

제1 전극(150)은 도핑 다결정 실리콘층(140)의 하면에 배치될 수 있다. 터널 산화막(130)의 하부에 알루미늄 금속층을 증착시킨 후, 어닐링 공정을 수행하여 제1 전극(150)이 형성될 수 있다. 제1 전극(150)은 알루미늄에 더하여 은(Ag)과 같은 도전성 금속을 더 포함할 수 있다. 알루미늄 금속층을 200nm 내지 15㎛의 두께로 증착시킨 후, 어닐링 공정을 수행하여 제1 전극(150)이 형성될 수 있다. 알루미늄 금속층의 두께가 200nm 미만이면 제1 전극(150)의 두께가 얇아져 전기 저항이 증가하는 문제가 있다. 반대로, 알루미늄 금속층의 두께가 15㎛를 초과하면 불필요하게 알루미늄 재료의 소모량이 증가되고 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.The first electrode 150 may be disposed on the bottom surface of the doped polycrystalline silicon layer 140. After depositing an aluminum metal layer under the tunnel oxide layer 130, the first electrode 150 may be formed by performing an annealing process. The first electrode 150 may further include a conductive metal such as silver (Ag) in addition to aluminum. After the aluminum metal layer is deposited to a thickness of 200 nm to 15 μm, the first electrode 150 may be formed by performing an annealing process. If the thickness of the aluminum metal layer is less than 200 nm, the thickness of the first electrode 150 becomes thin, thereby increasing the electrical resistance. On the contrary, when the thickness of the aluminum metal layer exceeds 15 µm, there is a problem that the consumption of aluminum material is unnecessarily increased and the manufacturing cost is increased.

이와 같이, 도핑 다결정 실리콘층(140)과 제1 전극(150)이 형성되어, 터널 산화막(130)과 도핑 다결정 실리콘층(140) 및 제1 전극(150)이 접합성을 향상시킬 수 있다. 도핑 다결정 실리콘층(140)과 제1 전극(150)이 직접 전기적으로 연결되어 태양 전지의 전기 저항을 감소시키고, 발전 효율을 향상시킬 수 있다.As such, the doped polycrystalline silicon layer 140 and the first electrode 150 may be formed so that the tunnel oxide film 130, the doped polycrystalline silicon layer 140, and the first electrode 150 may improve adhesion. The doped polycrystalline silicon layer 140 and the first electrode 150 may be directly electrically connected to reduce electrical resistance of the solar cell and to improve power generation efficiency.

패시베이션막(160)은 1nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있으며, 에미터층(120) 상면에 배치될 수 있다. 패시베이션막(160)은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced CVD)법에 의하여 산화 알루미늄(Al2O3)을 증착하여 형성할 수 있다.The passivation layer 160 may have a thickness of about 1 nm to about 50 nm, and may be disposed on an upper surface of the emitter layer 120. The passivation layer 160 may be formed by depositing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) by atomic layer deposition or plasma enhanced CVD.

패시베이션막(160) 상면에 반사 방지막(170)이 배치될 수 있다. 반사 방지막(170)은 SiNx:H막, SiON막과 같은 절연막을 단층 또는 복층으로 적층된 구조로 형성될 수 있다. SiNx:H 반사 방지막은 SiNx막 형성을 위한 소스 가스를 공급하면서 플라즈마 강화 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 SiON 반사방지막은 SiNx막 형성을 위한 소스 가스와 N2O가스를 함께 공급하면서 ICP 방식의 PECVD법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 SiNx막은 100nm 내지 180nm로 형성될 수 있으며, SiON막은 80nm 내지 130nm로 형성될 수 있다.The anti-reflection film 170 may be disposed on the passivation film 160. The anti-reflection film 170 may have a structure in which insulating films such as a SiNx: H film and a SiON film are stacked in a single layer or a plurality of layers. The SiNx: H antireflection film may be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method while supplying a source gas for forming a SiNx film. The SiON anti-reflection film may be formed by an ICP PECVD method while supplying a source gas and an N 2 O gas for forming a SiNx film. The SiNx film may be formed in a range of 100 nm to 180 nm, and the SiON film may be formed in a range of 80 nm to 130 nm.

도 1에서는 패시베이션막(160) 상면에 반사 방지막(170)이 배치되는 것으로 도시하고 설명했으나, 이에 한정되지 않고, 에미터층(120) 상면에 반사 방지막(170)이 배치되고, 반사 방지막(170) 상면에 패시베이션막(160)이 배치될 수도 있다.In FIG. 1, the anti-reflection film 170 is disposed on the upper surface of the passivation film 160, but the present invention is not limited thereto. The anti-reflection film 170 is disposed on the upper surface of the emitter layer 120, and the anti-reflection film 170 is disposed on the upper surface of the passivation film 160. The passivation film 160 may be disposed on the upper surface.

제2 전극(180)은 패시베이션막(160) 및 반사 방지막(170)이 형성되지 않은 부분을 이용하여 에미터층(120)과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 또는 제2 전극(180)은 패시베이션막(160) 및 반사 방지막(170)의 일부를 식각하여 에미터층(120)과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 제2 전극(180)은 알루미늄(Al), 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 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced CVD)와 같은 화학 기상 증착 공정, 스퍼터링 공정, 도금, 스크린 프린팅과 같은 페이스트 도포 공정에 의하여 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 정해진 방향으로 나란히 연장되는 복수의 전극으로 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 에미터층(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.The second electrode 180 may be disposed to be electrically connected to the emitter layer 120 by using a portion where the passivation film 160 and the anti-reflection film 170 are not formed. Alternatively, the second electrode 180 may be disposed to be electrically connected to the emitter layer 120 by etching part of the passivation film 160 and the anti-reflection film 170. The second electrode 180 is made of aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), and gold (Au). And at least one conductive material selected from the group consisting of a combination thereof. The second electrode 180 may be formed by a chemical vapor deposition process such as chemical vapor deposition (CVD) or plasma enhanced CVD (PECVD), a paste coating process such as sputtering, plating, or screen printing. The second electrode 180 may be formed of a plurality of electrodes extending side by side in a predetermined direction. The second electrode 180 may collect charge, for example, holes moved toward the emitter layer 120.

제2 전극(180)은 도전성 페이스트로 이루어질 수 있다. 제2 전극(180)은 패시베이션막(160) 및 반사 방지막(170)으로 노출되는 에미터층(120)에 도전성 페이스트를 도포하여 형성할 수 있다. 도전성 페이스트는 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(180)은 저온 소성이 가능한 도전성 페이스트를 사용하여 형성할 수 있다. 제2 전극(180)이 저온 소성이 가능한 도전성 페이스트로 형성되는 경우에 고온에서 소성되는 도전성 페이스트로 형성되는 경우에 비하여 우수한 전기 전도도를 나타내므로, 전하 수집 효율을 개선할 수 있다.The second electrode 180 may be made of a conductive paste. The second electrode 180 may be formed by applying a conductive paste to the emitter layer 120 exposed by the passivation film 160 and the anti-reflection film 170. The conductive paste may be made of a material containing silver (Ag) or aluminum (Al). In addition, the second electrode 180 may be formed using a conductive paste capable of low temperature baking. When the second electrode 180 is formed of a conductive paste capable of low temperature firing, since the second electrode 180 exhibits excellent electrical conductivity as compared with the case of being formed of a conductive paste that is baked at a high temperature, the charge collection efficiency can be improved.

도면에 도시하지 않았지만, 제2 전극(180) 상에는 제2 전극(180)과 교차하는 방향으로 복수의 집전부가 위치할 수 있으며, 집전부와 제2 전극(180)은 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.Although not illustrated, a plurality of current collectors may be positioned on the second electrode 180 in a direction crossing the second electrode 180, and the current collector and the second electrode 180 may be electrically and physically connected to each other. have.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a method of manufacturing a solar cell including a tunnel oxide film according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법은, 실리콘 기판(110)의 상면에 에미터층(120)을 형성하는 단계(S10), 실리콘 기판(110)의 하면에 터널링 산화층을 형성하는 단계(S20), 터널링 산화층에 오존 후처리를 진행하여 최종적으로 터널 산화막(120)을 형성하는 단계(S30), 터널 산화막(120) 하면에 도핑 비정질 실리콘층을 증착하는 단계(S40), 도핑 비정질 실리콘층에 열처리를 수행하여 도핑 다결정(폴리) 실리콘층을 형성하는 단계(S50), 도핑 다결정 실리콘층의 하면에 알루미늄 금속층을 형성하는 단계(S60), 어닐링 공정을 진행하여 제1 전극을 형성하는 단계(S70), 에미터층(120) 상에 패시베이션막(160)을 형성하는 단계(S80), 패시베이션막(160) 상에 반사 방지막(170)을 형성하는 단계(S90) 및 제2 전극(180)을 형성하는 단계(S100)를 포함할 수 있다.1 and 2, in a method of manufacturing a solar cell including a tunnel oxide film, forming an emitter layer 120 on an upper surface of a silicon substrate 110 (S10) and a lower surface of a silicon substrate 110. Forming a tunneling oxide layer (S20), performing ozone post-treatment on the tunneling oxide layer to finally form the tunnel oxide layer 120 (S30), and depositing a doped amorphous silicon layer on the bottom surface of the tunnel oxide layer 120 ( S40), performing a heat treatment on the doped amorphous silicon layer to form a doped polycrystalline (poly) silicon layer (S50), forming an aluminum metal layer on the bottom surface of the doped polycrystalline silicon layer (S60), and performing an annealing process Forming an electrode (S70), forming a passivation film 160 on the emitter layer 120 (S80), forming an anti-reflection film 170 on the passivation film 160 (S90), and Forming a second electrode 180 (S100). There.

구체적으로, 실리콘 기판(110)의 상면에 에미터층(120)을 형성할 수 있다(S10).Specifically, the emitter layer 120 may be formed on the upper surface of the silicon substrate 110 (S10).

실리콘 기판(110)은 태양 전지의 베이스 기판으로서, 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다. 실리콘 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함할 수 있다. 실리콘 기판(110)의 전면에는 반사율을 감소시키기 위하여 산성 에칭과 같은 습식 에칭을 통하여 미세한 텍스쳐링 구조 또는 요철 구조를 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다.The silicon substrate 110 is a base substrate of a solar cell, and may be doped with impurities of a first conductivity type, for example, an n-type conductivity. The silicon substrate 110 may include impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb). The front surface of the silicon substrate 110 may further include a process of forming a fine texturing structure or concave-convex structure through wet etching, such as acid etching, to reduce reflectance.

에미터층(120)은 빛이 입사되는 실리콘 기판(110)의 상면(front surface)에 배치될 수 있다. 에미터층(120)에는 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다. 에미터층(120)이 p형 도전성 타입을 가지는 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함할 수 있다. 이러한, 에미터층(120)은 실리콘 기판(110)에 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 확산시켜 일정 두께를 가지도록 형성할 수 있다.The emitter layer 120 may be disposed on a front surface of the silicon substrate 110 to which light is incident. The emitter layer 120 may be doped with impurities of a second conductivity type, for example, a p-type conductivity. When the emitter layer 120 has a p-type conductivity type, the emitter layer 120 may include impurities of trivalent elements such as boron (B), gallium (Ga), and indium (In). The emitter layer 120 may be formed to have a predetermined thickness by diffusing impurities of trivalent elements such as boron (B), gallium (Ga), and indium (In) on the silicon substrate 110.

실리콘 기판(110)과 에미터층(120)에 의해서 p-n 접합이 형성될 수 있다. p-n 접합에 의해 내부 전위차(built-in potential difference)가 발생할 수 있다. 실리콘 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되고, 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 기판(110)이 n형이고 에미터층(120)이 p형일 경우, 분리된 전자는 실리콘 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터층(120)쪽으로 이동할 수 있다.The p-n junction may be formed by the silicon substrate 110 and the emitter layer 120. P-n junctions can cause built-in potential differences. Electron-hole pairs, which are charges generated by light incident on the silicon substrate 110, may be separated into electrons and holes, electrons may move toward n-type, and holes may move toward p-type. Therefore, when the silicon substrate 110 is n-type and the emitter layer 120 is p-type, the separated electrons may move toward the silicon substrate 110 and the separated holes may move toward the emitter layer 120.

도 3a 및 도 3b는 터널 산화막을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.3A and 3B show a method of forming a tunnel oxide film.

도 1, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 실리콘 기판(110)의 하면에 터널링 산화층(130a)을 형성할 수 있다(S20).1, 2, 3A and 3B, a tunneling oxide layer 130a may be formed on the bottom surface of the silicon substrate 110 (S20).

챔버 내에 300℃ 내지 600℃의 공정 온도를 가하고, 챔버 내부에 산화제를 공급하여 터널링 산화층(130a)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 공정 온도가 너무 낮게 되면, 터널링 산화층(130a)이 균일하지 않거나 불충분하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 온도가 너무 높게 되면, 터널링 산화층(130a)의 두께가 너무 두꺼워질 수 있다.A process temperature of 300 ° C. to 600 ° C. may be applied to the chamber, and the tunneling oxide layer 130a may be formed by supplying an oxidant into the chamber. In this case, when the process temperature is too low, the tunneling oxide layer 130a may be uneven or insufficiently formed. In addition, when the process temperature is too high, the thickness of the tunneling oxide layer 130a may be too thick.

이어서, 챔버 내에서 터널링 산화층(130a)에 오존 후처리를 진행하여 최종 터널 산화막(130)을 형성할 수 있다(S30).Subsequently, ozone post-treatment may be performed on the tunneling oxide layer 130a in the chamber to form the final tunnel oxide layer 130 (S30).

터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 하면(rear surface)에 배치될 수 있다. 터널 산화막(130)은 1nm 내지 2nm의 두께를 가질 수 있으며, 어닐링 공정 이후에 터널링 산화층(130a)에 오존 후처리를 수행하여 형성될 수 있다. 오존 후처리 공정은 300℃ 내지 600℃ 온도에서 수행할 수 있으며, 터널 산화막(130)의 두께가 많이 증가되지 않도록 공정 시간 및 오존 농도를 조절할 수 있다. 터널 산화막(130)을 형성할 때, 공정 온도가 300℃ 미만이면 터널 산화막(130)이 균일하게 형성되지 않을 수 있다. 반대로 터널 산화막(130)을 형성할 때, 공정 온도가 600℃를 초과하면 터널 산화막(130)이 두꺼워질 수 있다.The tunnel oxide layer 130 may be disposed on a rear surface of the silicon substrate 110. The tunnel oxide layer 130 may have a thickness of 1 nm to 2 nm, and may be formed by performing ozone post-treatment on the tunneling oxide layer 130a after the annealing process. The ozone aftertreatment process may be performed at a temperature of 300 ° C. to 600 ° C., and the process time and the ozone concentration may be adjusted so that the thickness of the tunnel oxide layer 130 is not increased. When the tunnel oxide film 130 is formed, the tunnel oxide film 130 may not be uniformly formed if the process temperature is less than 300 ° C. On the contrary, when the tunnel oxide film 130 is formed, the tunnel oxide film 130 may be thickened when the process temperature exceeds 600 ° C.

산화제는 산소를 포함하는 산소 가스 또는 질산 등이 사용될 수 있으며, 후처리 산화제로 사용되는 오존은 활성 산소이므로 공정 온도를 낮출 수 있으며, 균일한 터널 산화막(130)을 형성할 수 있다. 터널 산화막(130)을 형성할 때, 오존 농도는 1~25wt% 범위가 적용될 수 이다. 터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 하면에 배치되어 전자를 통과시키고 정공을 차단하여 전자와 정공의 분리 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 터널 산화막(130)은 실리콘 기판(110)의 표면에 존재하는 댕글링 본드를 감소시켜 실리콘 기판(110)의 표면을 안정화 시킬 수 있다. 실리콘 기판(110)의 하면을 제외한 다른 부분을 마스킹 처리하고 터널 산화막(130)을 형성할 수 있다.The oxidizing agent may include oxygen gas or nitric acid containing oxygen, and ozone used as a post-treatment oxidizing agent is active oxygen, thereby lowering the process temperature and forming a uniform tunnel oxide film 130. When forming the tunnel oxide film 130, the ozone concentration may be applied in the range of 1 to 25wt%. The tunnel oxide layer 130 may be disposed on the bottom surface of the silicon substrate 110 to pass electrons and block holes to increase separation efficiency of electrons and holes. In addition, the tunnel oxide layer 130 may stabilize the surface of the silicon substrate 110 by reducing dangling bonds existing on the surface of the silicon substrate 110. A portion of the silicon substrate 110 except for the lower surface may be masked to form the tunnel oxide layer 130.

일 예로서, 질산을 이용하여 터널링 산화층을 약 1nm 내지 2nm 두께로 형성하고, 쳄버 내에서 오존 후처리 공정을 수행할 수 있다. 이를 통해, 실리콘 기판(110)과 실리콘 산화층(SiO2) 계면의 SiOx의 조성이 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성되어 실리콘 산화막의 결함(sub-oxide state를 감소)을 감소시킬 수 있다. 즉, 오존 후처리를 통해서 터널 산화막(130)의 결함이 감소되어 Voc(open-circuit voltage)를 약 10mV를 증가시킬 수 있어, 결과적으로 태양 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.As an example, a tunneling oxide layer may be formed to have a thickness of about 1 nm to 2 nm using nitric acid, and an ozone aftertreatment process may be performed in a chamber. This can be the composition of the interface SiOx silicon substrate 110 and the silicon oxide layer (SiO 2) is reduced to a silicon oxide layer is formed to more of a (SiO 2) (reducing the sub-oxide state) defects in the silicon oxide film . That is, through the ozone post-treatment, defects in the tunnel oxide film 130 may be reduced, thereby increasing the open-circuit voltage (Voc) by about 10 mV, and consequently, the power generation efficiency of the solar cell may be improved.

터널 산화막(130)의 두께가 1nm 미만이면 표면 패시베이션 효과가 낮아져 전자와 정공을 분리시키는 효과가 감소될 수 있다. 반대로, 터널 산화막(130)의 두께가 2nm를 초과하면 전자의 터널링을 감소시키고, 터널 산화막(130)이 절연막으로 기능할 수 있다.If the thickness of the tunnel oxide layer 130 is less than 1 nm, the surface passivation effect may be lowered, thereby reducing the effect of separating electrons and holes. On the contrary, when the thickness of the tunnel oxide film 130 exceeds 2 nm, tunneling of electrons is reduced, and the tunnel oxide film 130 may function as an insulating film.

도 4a 및 도 4b는 도핑 다결정 실리콘층을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.4A and 4B illustrate a method of forming a doped polycrystalline silicon layer.

도 1, 도2, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 터널 산화막(130)의 하면에 도핑 비정질 실리콘층을 증착시킬 수 있다(S40).1, 2, 4A, and 4B, a doped amorphous silicon layer may be deposited on the bottom surface of the tunnel oxide layer 130 (S40).

도핑 비정질 실리콘층(140a)은 제2 도전성 타입으로 도핑될 수 있다. 도핑 비정질 실리콘층(140a)은 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정에 의하여 형성될 수 있다. 도핑 비정질 실리콘층(140a)은 증착 과정에서 인(P), As, Sb등과 같은 5가 원소가 함께 주입되어 형성될 수 있다. 도핑 비정질 실리콘층(140a)은 10nm 내지 500nm의 두께로 형성될 수 있다.The doped amorphous silicon layer 140a may be doped with a second conductivity type. The doped amorphous silicon layer 140a may be formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process. The doped amorphous silicon layer 140a may be formed by injecting pentavalent elements such as phosphorus (P), As, and Sb during deposition. The doped amorphous silicon layer 140a may be formed to a thickness of 10 nm to 500 nm.

이어서, 도핑 비정질 실리콘층(140a)에 열처리를 수행하여 도핑 다결정 실리콘층(140)을 형성할 수 있다(S50).Subsequently, the doped polycrystalline silicon layer 140 may be formed by performing heat treatment on the doped amorphous silicon layer 140a (S50).

도핑 다결정 실리콘층(140)은 증착 과정에서 주입된 5가 원소에 의하여 n형 실리콘층으로 형성된다. 어닐링 공정은 250℃ 내지 550℃의 온도 범위에서 진행될 수 있다.The doped polycrystalline silicon layer 140 is formed of an n-type silicon layer by a pentavalent element injected during the deposition process. The annealing process may be carried out in the temperature range of 250 ℃ to 550 ℃.

도 5a 및 도 5b는 제1 전극을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.5A and 5B illustrate a method of forming a first electrode.

도 2, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도핑 다결정 실리콘층(S140)의 하면에 알루미늄 금속층(150a)을 형성할 수 있다(S60).2, 5A and 5B, an aluminum metal layer 150a may be formed on the bottom surface of the doped polycrystalline silicon layer S140 (S60).

알루미늄 금속층(150a)은 순수한 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 은(Ag)과 같은 도전성 금속을 더 포함하여 형성될 수 있다. 알루미늄 금속층(150a)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced CVD)와 같은 화학 기상 증착 공정, 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다. 알루미늄 금속층(150a)은 알루미늄을 진공 증발시켜 코팅하는 진공 증착법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 알루미늄 금속층(150a)을 200nm 내지 15㎛의 두께로 증착할 수 있다.The aluminum metal layer 150a may be formed of pure aluminum, and may further include a conductive metal such as silver (Ag). The aluminum metal layer 150a may be formed through a chemical vapor deposition process such as chemical vapor deposition (CVD) or plasma enhanced CVD (PECVD), or a sputtering process. The aluminum metal layer 150a may be formed by a vacuum deposition method in which aluminum is vacuum evaporated and coated. At this time, the aluminum metal layer 150a may be deposited to a thickness of 200 nm to 15 μm.

이어서, 어닐링 공정을 진행하여 도핑 다결정 실리콘층(140)의 하면에 제1 전극(150)을 형성할 수 있다(S70).Subsequently, an annealing process may be performed to form the first electrode 150 on the bottom surface of the doped polycrystalline silicon layer 140 (S70).

S40 내지 S70에 의해서, 도핑 다결정 실리콘층(140)은 터널 산화막(130)의 하면에 배치될 수 있다. 도핑 다결정 실리콘층(140)의 하면에 제1 전극(150)이 배치될 수 있다.By S40 to S70, the doped polycrystalline silicon layer 140 may be disposed on the bottom surface of the tunnel oxide layer 130. The first electrode 150 may be disposed on the bottom surface of the doped polycrystalline silicon layer 140.

도핑 비정질 실리콘층은 10nm 내지 500nm의 두께로 형성될 수 있다. 도핑 비정질 실리콘층의 두께가 10nm 미만이면 도핑 다결정 실리콘층(140)의 두께가 얇아져 전극 역할을 충분히 수행하지 못할 수 있다. 또한, 상기 도핑 비정질 실리콘층의 두께가 500nm를 초과하면 공정 시간이 많이 소모될 수 있다. 이와 같이, 터널 산화막(130)을 사이두고 실리콘 기판(110)과 도핑 다결정 실리콘층(140)이 형성되어 있다. 따라서, n형 도전성 타입의 실리콘 기판(110)의 하면에 형성되는 터널 산화막(130)과 도핑 다결정 실리콘층(140)이 전자와 정공을 분리하고 재결합을 방지함으로써 태양 전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있다.The doped amorphous silicon layer may be formed to a thickness of 10nm to 500nm. If the thickness of the doped amorphous silicon layer is less than 10 nm, the thickness of the doped polycrystalline silicon layer 140 may become thin and may not sufficiently serve as an electrode. In addition, when the thickness of the doped amorphous silicon layer exceeds 500nm, a lot of process time may be consumed. As such, the silicon substrate 110 and the doped polycrystalline silicon layer 140 are formed with the tunnel oxide layer 130 interposed therebetween. Accordingly, the tunnel oxide film 130 and the doped polycrystalline silicon layer 140 formed on the bottom surface of the n-type conductive silicon substrate 110 can increase the generation efficiency of the solar cell by separating electrons and holes and preventing recombination. have.

제1 전극(150)은 알루미늄에 더하여 은(Ag)과 같은 도전성 금속을 더 포함할 수 있다. 알루미늄 금속층을 200nm 내지 15㎛의 두께로 증착시킨 후, 어닐링 공정을 수행하여 제1 전극(150)이 형성될 수 있다. 알루미늄 금속층의 두께가 200nm 미만이면 제1 전극(150)의 두께가 얇아져 전기 저항이 증가하는 문제가 있다. 반대로, 알루미늄 금속층의 두께가 15㎛를 초과하면 불필요하게 알루미늄 재료의 소모량이 증가되고 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.The first electrode 150 may further include a conductive metal such as silver (Ag) in addition to aluminum. After the aluminum metal layer is deposited to a thickness of 200 nm to 15 μm, the first electrode 150 may be formed by performing an annealing process. If the thickness of the aluminum metal layer is less than 200 nm, the thickness of the first electrode 150 becomes thin, thereby increasing the electrical resistance. On the contrary, when the thickness of the aluminum metal layer exceeds 15 µm, there is a problem that the consumption of aluminum material is unnecessarily increased and the manufacturing cost is increased.

이와 같이, 도핑 다결정 실리콘층(140)과 제1 전극(150)이 형성되어, 터널 산화막(130)과 도핑 다결정 실리콘층(140) 및 제1 전극(150)이 접합성을 향상시킬 수 있다. 도핑 다결정 실리콘층(140)과 제1 전극(150)이 직접 전기적으로 연결되어 태양 전지의 전기 저항을 감소시키고, 발전 효율을 향상시킬 수 있다.As such, the doped polycrystalline silicon layer 140 and the first electrode 150 may be formed so that the tunnel oxide film 130, the doped polycrystalline silicon layer 140, and the first electrode 150 may improve adhesion. The doped polycrystalline silicon layer 140 and the first electrode 150 may be directly electrically connected to reduce electrical resistance of the solar cell and to improve power generation efficiency.

이어서, 에미터층(120)의 상면에 패시베이션막(160)을 형성할 수 있다(S80).Subsequently, the passivation film 160 may be formed on the upper surface of the emitter layer 120 (S80).

패시베이션막(160)은 1nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있으며, 에미터층(120) 상면에 배치될 수 있다. 패시베이션막(160)은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced CVD)법에 의하여 산화 알루미늄(Al2O3)을 증착하여 형성할 수 있다. 패시베이션막(160)은 소스로 Al(OC2H5)3 (Tri Methyl Aluminum; TMA)를 사용하며, 산소 공급원으로 수증기(H2O) 또는 오존(O3)를 사용하며, 공정 온도 100℃ 내지 450℃에서 진행될 수 있다. The passivation layer 160 may have a thickness of about 1 nm to about 50 nm, and may be disposed on an upper surface of the emitter layer 120. The passivation layer 160 may be formed by depositing aluminum oxide (Al 2 O 3) by atomic layer deposition or plasma enhanced CVD. The passivation layer 160 uses Al (OC 2 H 5) 3 (Tri Methyl Aluminum; TMA) as a source, and uses water vapor (H 2 O) or ozone (O 3 ) as an oxygen source, and a process temperature of 100 ° C. to 450 ° C. Can be proceeded from.

이어서, 패시베이션막(160)의 상면에 반사 방지막(170)을 형성할 수 있다(S90).Subsequently, an anti-reflection film 170 may be formed on the upper surface of the passivation film 160 (S90).

반사 방지막(170)은 SiNx:H막, SiON막과 같은 절연막을 단층 또는 복층으로 적층된 구조로 형성될 수 있다. SiNx:H 반사 방지막은 SiNx막 형성을 위한 소스 가스를 공급하면서 플라즈마 강화 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 SiON 반사방지막은 SiNx막 형성을 위한 소스 가스와 N2O가스를 함께 공급하면서 ICP 방식의 PECVD법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 SiNx막은 100nm 내지 180nm로 형성될 수 있으며, SiON막은 80nm 내지 130nm로 형성될 수 있다.The anti-reflection film 170 may have a structure in which insulating films such as a SiNx: H film and a SiON film are stacked in a single layer or a plurality of layers. The SiNx: H antireflection film may be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method while supplying a source gas for forming a SiNx film. The SiON anti-reflection film may be formed by an ICP PECVD method while supplying a source gas and an N 2 O gas for forming a SiNx film. The SiNx film may be formed in a range of 100 nm to 180 nm, and the SiON film may be formed in a range of 80 nm to 130 nm.

도 1 및 도 2에서는 패시베이션막(160) 상면에 반사 방지막(170)을 형성하는 것으로 도시하고 설명했으나, 이에 한정되지 않고, 에미터층(120) 상면에 반사 방지막(170)을 형성하고, 반사 방지막(170) 상면에 패시베이션막(160)을 형성할 수 있다.In FIGS. 1 and 2, the anti-reflection film 170 is formed on the upper surface of the passivation film 160. However, the anti-reflection film 170 is formed on the upper surface of the emitter layer 120 and the anti-reflection film is not limited thereto. The passivation layer 160 may be formed on the upper surface of the 170.

이어서, 에미터층(120)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(180)을 형성할 수 있다(S100).Subsequently, a second electrode 180 electrically connected to the emitter layer 120 may be formed (S100).

제2 전극(180)은 패시베이션막(160) 및 반사 방지막(170)이 형성되지 않은 부분을 이용하여 에미터층(120)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또는 제2 전극(180)은 패시베이션막(160) 및 반사 방지막(170)의 일부를 식각하여 에미터층(120)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 알루미늄(Al), 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 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced CVD)와 같은 화학 기상 증착 공정, 스퍼터링 공정, 도금, 스크린 프린팅과 같은 페이스트 도포 공정에 의하여 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 정해진 방향으로 나란히 연장되는 복수의 전극으로 형성될 수 있다. 제2 전극(180)은 에미터층(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.The second electrode 180 may be formed to be electrically connected to the emitter layer 120 by using a portion where the passivation film 160 and the anti-reflection film 170 are not formed. Alternatively, the second electrode 180 may be formed to be electrically connected to the emitter layer 120 by etching part of the passivation film 160 and the anti-reflection film 170. The second electrode 180 is made of aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), and gold (Au). And at least one conductive material selected from the group consisting of a combination thereof. The second electrode 180 may be formed by a chemical vapor deposition process such as chemical vapor deposition (CVD) or plasma enhanced CVD (PECVD), a paste coating process such as sputtering, plating, or screen printing. The second electrode 180 may be formed of a plurality of electrodes extending side by side in a predetermined direction. The second electrode 180 may collect charge, for example, holes moved toward the emitter layer 120.

제2 전극(180)은 도전성 페이스트로 이루어질 수 있다. 제2 전극(180)은 패시베이션막(160) 및 반사 방지막(170)으로 노출되는 에미터층(120)에 도전성 페이스트를 도포하여 형성할 수 있다. 도전성 페이스트는 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(180)은 저온 소성이 가능한 도전성 페이스트를 사용하여 형성할 수 있다. 제2 전극(180)이 저온 소성이 가능한 도전성 페이스트로 형성되는 경우에 고온에서 소성되는 도전성 페이스트로 형성되는 경우에 비하여 우수한 전기 전도도를 나타내므로, 전하 수집 효율을 개선할 수 있다.The second electrode 180 may be made of a conductive paste. The second electrode 180 may be formed by applying a conductive paste to the emitter layer 120 exposed by the passivation film 160 and the anti-reflection film 170. The conductive paste may be made of a material containing silver (Ag) or aluminum (Al). In addition, the second electrode 180 may be formed using a conductive paste capable of low temperature baking. When the second electrode 180 is formed of a conductive paste capable of low temperature firing, since the second electrode 180 exhibits excellent electrical conductivity as compared with the case of being formed of a conductive paste that is baked at a high temperature, the charge collection efficiency can be improved.

도면에 도시하지 않았지만, 제2 전극(180) 상에는 제2 전극(180)과 교차하는 방향으로 복수의 집전부가 위치할 수 있으며, 집전부와 제2 전극(180)은 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.Although not illustrated, a plurality of current collectors may be positioned on the second electrode 180 in a direction crossing the second electrode 180, and the current collector and the second electrode 180 may be electrically and physically connected to each other. have.

본 발명은 발전 효율이 증가되는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명은 실리콘 산화막의 결함(sub-oxide state를 감소)이 감소된 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명은 Voc(open-circuit voltage)를 약 10mV를 증가시킬 수 있어, 태양 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can provide a solar cell and a method of manufacturing the same that the power generation efficiency is increased. The present invention can provide a solar cell and a method for manufacturing the same, wherein defects of silicon oxide films (reduced sub-oxide state) are reduced. The present invention can increase the open-circuit voltage (Voc) by about 10mV, it is possible to improve the power generation efficiency of the solar cell.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 태양 전지 제조방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the solar cell manufacturing method according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, the subject matter of the present invention as claimed in the following claims Without departing from the technical spirit of the present invention to the extent that any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains various modifications can be made.

100: 터널 산화막을 포함하는 태양 전지
110: 실리콘 기판 120: 에미터층
130: 터널 산화막 140: 도핑 다결정 실리콘층
140a: 도핑 비정질 실리콘층 150: 제1 전극
150a: 알루미늄 금속층 160: 패시베이션막
170: 반사 방지막 180: 제2 전극
100: solar cell including tunnel oxide film
110: silicon substrate 120: emitter layer
130: tunnel oxide film 140: doped polycrystalline silicon layer
140a: doped amorphous silicon layer 150: first electrode
150a: aluminum metal layer 160: passivation film
170: antireflection film 180: second electrode

Claims (11)

제1 도전상 타입의 실리콘 기판을 준비하는 단계;
상기 실리콘 기판의 상면에 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 단계;
상기 실리콘 기판의 하면에 터널링 산화층을 형성하는 단계;
상기 터널링 산화층을 어닐링하고, 오존 후처리 공정을 수행하여 터널 산화막을 형성하는 단계;
상기 터널 산화막의 하면에 도핑 다결정 실리콘층을 형성하는 단계;
상기 도핑 다결정 실리콘층의 하면에 제1 전극을 형성하는 단계; 및
상기 에미터층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
Preparing a silicon substrate of a first conductive phase type;
Forming an emitter layer of a second conductivity type on an upper surface of the silicon substrate;
Forming a tunneling oxide layer on a bottom surface of the silicon substrate;
Annealing the tunneling oxide layer and performing an ozone post-treatment process to form a tunnel oxide film;
Forming a doped polycrystalline silicon layer on a lower surface of the tunnel oxide film;
Forming a first electrode on a lower surface of the doped polycrystalline silicon layer; And
Forming a second electrode in electrical connection with the emitter layer;
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제1 항에 있어서,
상기 에미터층의 상부에 패시베이션막을 형성하는 단계; 및
상기 에미터층의 상부에 반사 방지막을 형성하는 단계;를 포함하는,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming a passivation film on the emitter layer; And
Forming an antireflection film on the emitter layer;
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제1 항에 있어서,
상기 터널링 산화층을 형성하는 단계에서,
질산을 이용하여 상기 터널링 산화층을 1nm 내지 2nm 두께로 형성하는,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
According to claim 1,
In the forming of the tunneling oxide layer,
Forming the tunneling oxide layer to a thickness of 1nm to 2nm using nitric acid,
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제3 항에 있어서,
300℃ 내지 600℃ 온도에서 상기 터널링 산화층에 오존 후처리 공정을 수행하고, 오존 농도는 1~25wt% 인,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 3, wherein
Performing an ozone post-treatment process on the tunneling oxide layer at a temperature of 300 ℃ to 600 ℃, the ozone concentration is 1 ~ 25wt%,
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제4 항에 있어서,
상기 실리콘 기판과 상기 터널 산화막의 계면의 SiOx의 조성이 실리콘(Si)보다 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성되는,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
Wherein the composition of SiOx at the interface between the silicon substrate and the tunnel oxide film is formed closer to the silicon oxide layer (SiO 2 ) than to silicon (Si),
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제1 항에 있어서,
상기 제 1 도전성 타입은 n형 도전성 타입이며, 제 2 도전성 타입은 p형 도전성 타입인,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first conductivity type is an n-type conductivity type, and the second conductivity type is a p-type conductivity type,
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제1 항에 있어서,
상기 알루미늄 금속층은 200nm 내지 15㎛의 두께로 증착되고,
상기 도핑 비정질 실리콘층은 10nm 내지 500nm의 두께로 증착되는,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
According to claim 1,
The aluminum metal layer is deposited to a thickness of 200nm to 15㎛,
The doped amorphous silicon layer is deposited to a thickness of 10nm to 500nm,
A solar cell manufacturing method comprising a tunnel oxide film.
제1 도전상 타입의 실리콘 기판;
상기 실리콘 기판의 상면에 배치된 제2 도전성 타입의 에미터층;
상기 실리콘 기판의 하면에 배치되고, 1nm 내지 2nm 두께를 가지는 터널 산화막;
상기 터널 산화막의 하면에 배치된 도핑 다결정 실리콘층;
상기 도핑 다결정 실리콘층의 하면에 배치된 제1 전극;
상기 에미터층과 전기적으로 접속되는 제2 전극;을 포함하고,
상기 실리콘 기판과 상기 터널 산화막의 계면의 SiOx의 조성이 실리콘(Si)보다 실리콘 산화층(SiO2)에 더 가깝도록 형성된,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지.
A silicon substrate of a first conductive phase type;
An emitter layer of a second conductivity type disposed on an upper surface of the silicon substrate;
A tunnel oxide film disposed on a bottom surface of the silicon substrate and having a thickness of 1 nm to 2 nm;
A doped polycrystalline silicon layer disposed on a bottom surface of the tunnel oxide film;
A first electrode disposed on a bottom surface of the doped polycrystalline silicon layer;
A second electrode electrically connected to the emitter layer;
It is formed so that the composition of SiOx at the interface between the silicon substrate and the tunnel oxide film is closer to the silicon oxide layer (SiO 2 ) than silicon (Si).
A solar cell comprising a tunnel oxide film.
제8 항에 있어서,
상기 에미터층의 상부에 배치된 패시베이션막 및 반사 방지막을 더 포함하는,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지.
The method of claim 8,
Further comprising a passivation film and an anti-reflection film disposed on the emitter layer,
A solar cell comprising a tunnel oxide film.
제8 항에 있어서,
상기 제 1 도전성 타입은 n형 도전성 타입이며, 제 2 도전성 타입은 p형 도전성 타입인,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지.
The method of claim 8,
The first conductivity type is an n-type conductivity type, and the second conductivity type is a p-type conductivity type,
A solar cell comprising a tunnel oxide film.
제8 항에 있어서,
상기 도핑 다결정 실리콘층은 10nm 내지 500nm의 두께로 형성되고,
상기 제1 전극은 200nm 내지 15㎛의 두께로 형성된,
터널 산화막을 포함하는 태양 전지.
The method of claim 8,
The doped polycrystalline silicon layer is formed to a thickness of 10nm to 500nm,
The first electrode is formed to a thickness of 200nm to 15㎛,
A solar cell comprising a tunnel oxide film.
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