KR100388910B1 - Method for manufacturing polycrystalline silicon solar cell - Google Patents
Method for manufacturing polycrystalline silicon solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR100388910B1 KR100388910B1 KR10-2000-0061982A KR20000061982A KR100388910B1 KR 100388910 B1 KR100388910 B1 KR 100388910B1 KR 20000061982 A KR20000061982 A KR 20000061982A KR 100388910 B1 KR100388910 B1 KR 100388910B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polycrystalline silicon
- silicon substrate
- solar cell
- tio
- protector
- Prior art date
Links
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 80
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 81
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 16
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 229910052861 titanite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000651 laser trapping Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
본 발명은 다결정 실리콘 기판과 그 기판 상부에 형성된 전극을 포함하는 다결정 실리콘 태양전지 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명의 다결정 실리콘 태양전지는 상기 다결정 실리콘 기판의 적어도 일측면이, 그 단부에 평면부가 형성된 다수의 돌기부를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 고체 핵생성제인 TiO2입자로 다결정 실리콘 기판을 마스킹하는 경우, 종래의 메탄올, 이소프로판올 등과 같은 프로텍터를 사용한 경우와 비교하여 마스킹 효과가 보다 우수한다. 또한, TiO2입자는 다결정 실리콘 기판에 적용하는 통상적인 등방성 에칭 용액에 대한 식각률이 낮으므로 좀 더 빠른 에칭속도를 갖는 에칭용액을 장시간 사용할 수 있게 되므로 에칭 영역의 깊이를 더 깊게 할 수 있고, 이로써 광 트래핑 효과를 더 높일 수 있게 되어 실리콘 기판 표면에서의 반사율을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.The present invention discloses a polycrystalline silicon solar cell comprising a polycrystalline silicon substrate and an electrode formed on the substrate, and a method of manufacturing the same. The polycrystalline silicon solar cell of the present invention is characterized in that at least one side of the polycrystalline silicon substrate has a plurality of protrusions having a flat portion formed at an end thereof. According to the present invention, when masking a polycrystalline silicon substrate with TiO 2 particles, which is a solid nucleating agent, the masking effect is better than that when using a protector such as methanol or isopropanol. In addition, since the TiO 2 particles have a low etching rate for a conventional isotropic etching solution applied to a polycrystalline silicon substrate, the etching solution having a faster etching rate can be used for a long time, thereby making the depth of the etching region deeper. The optical trapping effect can be further enhanced, which can significantly reduce the reflectance on the silicon substrate surface.
Description
본 발명은 다결정 실리콘 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 실리콘 기판 표면에서의 입사광의 반사율이 현저하게 줄어든 다결정 실리콘 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polycrystalline silicon solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a polycrystalline silicon solar cell and a method of manufacturing the same that the reflectance of incident light on the surface of the silicon substrate is significantly reduced.
태양전지의 특성을 저하시키는 요소에는 태양전지 표면에서의 광학 손실, 캐리어를 수집하는 전극 부분에서의 저항에 따른 손실, 캐리어 재결합에 의한 손실 등이 있다. 이중에서도 태양전지 표면에서의 입사광 반사에 의한 광학적 손실이 태양전지의 특성 저하에 가장 큰 비중을 차지하고 있다.Factors that degrade the characteristics of the solar cell include optical losses on the surface of the solar cell, losses due to resistance in the electrode portion collecting carriers, and losses due to carrier recombination. Among them, the optical loss due to the incident light reflection on the surface of the solar cell accounts for the largest portion of the deterioration of the solar cell characteristics.
이러한 입사광의 반사에 의한 광학적 손실을 감소시키는 방법으로는, 전극 상부에 반사방지막을 형성하는 방법이 있다.As a method of reducing the optical loss due to the reflection of the incident light, there is a method of forming an anti-reflection film on the electrode.
이외에 다른 방법으로서, 전극의 면적을 최대한 작게 함으로써 입사광의 반사를 줄이는 방법이 있다. 그러나 이 방법에 따르면 전극 면적의 감소로 저항이 증가하여 전지의 성능이 저하된다. 또 다른 방법으로서, 결정계 실리콘 태양전지에서 주로 사용하는 방법으로서, 실리콘 기판 표면을 텍스터링(texturing)으로 거칠게 만들어서 한번 반사된 빛이 재반사되도록 하여 입사광의 흡수율을 높이는 방법이 있다.As another method, there is a method of reducing reflection of incident light by making the area of the electrode as small as possible. However, according to this method, the resistance of the battery increases due to the decrease in the electrode area. As another method, a method mainly used in crystalline silicon solar cells is a method of increasing the absorption rate of incident light by roughening the surface of the silicon substrate by texturing so that the reflected light is reflected back.
한편, 실리콘 기판중 다결정 실리콘 기판을 텍스처링하는 방법으로는 플라즈마 에칭법, 기계적 그루빙(mechanical grooving), 습식 에칭법 등이 있다. 이중에서도 습식 에칭방법은 별도의 설비가 불필요하며, 양산 하기에 적합한 방법으로 빈번하게 사용되는데, 이는 등방성 에 칭 용액과 에칭을 부분적으로 막아주는 프로텍터(protector)를 이용하여 실리콘의 결정방향에 관계없이 기판 표면에 요철을 주어서 실리콘 기판 표면에서의 반사율을 저하시키는 방법이다. 여기에서 프로텍터로는 메탄올, 이소프로판올 등과 같은 물질을 사용한다.On the other hand, a method of texturing a polycrystalline silicon substrate of the silicon substrate is a plasma etching method, mechanical grooving (mechanical grooving), wet etching method and the like. Among them, the wet etching method requires no additional equipment and is frequently used as a suitable method for mass production. It is an isotropic etching solution and a protector which partially prevents etching, regardless of the crystal orientation of silicon. It is a method of lowering the reflectance in the surface of a silicon substrate by giving an unevenness | corrugation to a board | substrate surface. Here, as a protector, substances such as methanol and isopropanol are used.
그런데, 이러한 습식 에칭법에 의하면, 메탄올, 이소프로판올 등과 같은 프로텍터가 에칭 마스크로서의 역할이 불충분하여 에칭 용액의 농도 및 시간에 제한이 있어 깊은 골을 형성할 수 없고, 이로 인하여 다결정 실리콘 기판의 표면 텍스터링에 의한 반사율 저감이 극히 미미하다는 문제점이 있다.However, according to such a wet etching method, a protector such as methanol, isopropanol, etc. has insufficient role as an etching mask, and thus the concentration and time of the etching solution are limited, so that deep valleys cannot be formed, and thus surface texturing of the polycrystalline silicon substrate. There is a problem that the reflectance reduction due to this is extremely small.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 다결정 실리콘 기판 표면에서의 입사광의 반사율을 효과적으로 줄여서 이로 인한 광학적 손실을 저하시킬 수 있는 다결정 실리콘 태양전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a polycrystalline silicon solar cell capable of reducing the optical loss due to effectively reducing the reflectance of incident light on the surface of the polycrystalline silicon substrate by solving the above problems.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 다결정 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the polycrystalline silicon solar cell.
도 1 및 2는 본 발명의 일실시예들에 따라 텍스터링된 다결정 실리콘 기판의 상태를 나타낸 단면도이고,1 and 2 are cross-sectional views showing a state of a texturized polycrystalline silicon substrate according to one embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 텍스터링된 다결정 실리콘 기판의 구조를 나타낸 사시도이고,3 is a perspective view showing the structure of a texturized polycrystalline silicon substrate according to an embodiment of the present invention,
도 4는 도 3의 텍스터링된 다결정 실리콘 기판을 이용하여 제조된 일실시예에 따른 다결정 실리콘 태양전지의 구조를 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a structure of a polycrystalline silicon solar cell according to an embodiment manufactured using the textured polycrystalline silicon substrate of FIG. 3.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
10, 20... 다결정 실리콘 기판 11, 21... 돌기부10, 20 ... polycrystalline silicon substrate 11, 21 ... protrusion
12, 22... 평면부 33... 인입부12, 22 ... flat part 33 ... entry part
30... p+형 다결정 실리콘 기판 41... n+반도체층30 ... p + type polycrystalline silicon substrate 41 ... n + semiconductor layer
42... n++반도체층 43... 전면전극42 ... n ++ semiconductor layer 43 ... front electrode
44... 산화막 45... p+반도체층44 ... oxide film 45 ... p + semiconductor layer
46... 후면전극46.Rear electrode
상기 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 다결정 실리콘 기판과 그 기판 상부에 형성된 전극을 포함하는 다결정 실리콘 태양전지에 있어서,In the present invention to achieve the first technical problem, in a polycrystalline silicon solar cell comprising a polycrystalline silicon substrate and an electrode formed on the substrate,
상기 다결정 실리콘 기판의 적어도 일측면이,At least one side of the polycrystalline silicon substrate,
그 단부에 평면부가 형성된 다수의 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 태양전지를 제공한다.Provided is a polycrystalline silicon solar cell characterized by having a plurality of protrusions having flat portions formed at their ends.
본 발명의 두번째 기술적 과제는 다결정 실리콘 기판의 적어도 일측 표면에 텍스터링을 실시하고, pn 접합을 형성하고 산화막 및 전극을 형성하는 단계를 포함하는 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법에 있어서,According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a polycrystalline silicon solar cell, including performing texturing on at least one surface of a polycrystalline silicon substrate, forming a pn junction, and forming an oxide film and an electrode.
상기 다결정 실리콘 기판의 텍스터링 단계가,The texturing step of the polycrystalline silicon substrate,
(a) 다결정 실리콘 기판상의 산화막을 제거하는 단계;(a) removing the oxide film on the polycrystalline silicon substrate;
(b) 산화막이 제거된 다결정 실리콘 기판을 가열한 다음, 여기에 Ti 공급원을 스프레이하여 다결정 실리콘 기판상에 TiO2프로텍터(protector)를 형성하는 단계;(b) heating the polycrystalline silicon substrate from which the oxide film has been removed, and then spraying a Ti source thereon to form a TiO 2 protector on the polycrystalline silicon substrate;
(c) 상기 TiO2프로텍터(protector)를 마스크로 이용하여 다결정 실리콘 기판을 등방성 에칭용액으로 에칭하는 단계; 및(c) etching the polycrystalline silicon substrate with an isotropic etching solution using the TiO 2 protector as a mask; And
(d) 상기 TiO2프로텍터(protector)를 제거하여 다결정 실리콘 기판의 적어도 일측면이, 그 단부에 평면부가 형성된 다수의 돌기부를 갖도록 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법에 의하여 이루어진다.(d) removing the TiO 2 protector to form at least one side of the polycrystalline silicon substrate so as to have a plurality of protrusions having a planar portion formed at an end thereof. By the method.
상기 (b) 단계에서 다결정 실리콘 기판의 가열온도 범위는 250 내지 350℃인 것이 바람직하다. 이와 같이 TiO2공급원을 스프레이하기 이전에 다결정 실리콘 기판을 가열하는 이유는 TiO2공급원과 대기중의 수분을 반응시키기 위함이다.In the step (b), the heating temperature range of the polycrystalline silicon substrate is preferably 250 to 350 ° C. The reason for heating the polycrystalline silicon substrates prior to spray a TiO 2 source is intended to react with moisture in the atmosphere and TiO 2 source.
본 발명은 다결정 실리콘 기판의 텍스처링시 습식 에칭법을 이용하며, 이 때에칭 프로텍터로서 스프레이로 균일하게 분산된 TiO2입자들을 이용한 데 그 특징이 있다.The present invention utilizes a wet etching method for texturing a polycrystalline silicon substrate, and is characterized by using TiO 2 particles uniformly dispersed by spray as a etch protector.
이하, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 태양전지에서 다결정 실리콘 기판을 텍스처링하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of texturing a polycrystalline silicon substrate in a polycrystalline silicon solar cell according to the present invention will be described.
먼저, 다결정 실리콘 기판의 양 표면에 형성된 산화막을 제거한다. 이 때 산화막을 제거하는 방법으로는 저농도의 HF 용액에 담그는 방법을 사용하며, 이 때 HF 용액의 농도는 6 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.First, the oxide films formed on both surfaces of the polycrystalline silicon substrate are removed. At this time, as a method of removing the oxide film, a method of dipping in a low concentration of HF solution is used, and the concentration of HF solution is preferably 6 to 10% by weight.
이어서, 상기 산화막이 제거된 다결정 실리콘 기판을 힛팅 플레이트에 놓은 다음, 이를 가열한다. 여기서 가열온도 범위는 250 내지 350℃인 것이 바람직하다. 만약 가열온도가 250℃ 미만이면, 입경이 큰 TiO2고체 입자(solid particle)가 발생하고, 350℃를 초과하면 TiO2막과 실리콘 기판 사이에 큰 열적 스트레스가 발생하여 막형성이 제대로 되지 않는 문제점이 있다. 그리고 정적 조건하에서 Ti 공급원을 스프레이한다. 여기서 Ti 공급원으로는 TiCl4, 테트라이소프로필티타네이트(tetraisopropyltitanate: TPT) 등을 사용한다.Subsequently, the polycrystalline silicon substrate from which the oxide film has been removed is placed on a fitting plate, and then heated. It is preferable that the heating temperature range is 250-350 degreeC here. If the heating temperature is less than 250 ℃, TiO 2 solid particles having a large particle diameter is generated, if the temperature exceeds 350 ℃, a large thermal stress between the TiO 2 film and the silicon substrate is generated, the film is not properly formed There is this. And spray the Ti source under static conditions. Here, TiCl 4 , tetraisopropyltitanate (TPT), and the like are used as the Ti source.
상기한 바와 같이 Ti 공급원의 스프레이 과정을 거치면 공기중의 산소와 Ti가 반응하여 다결정 실리콘 기판의 표면상에 소정 입경 범위를 갖는 TiO2입자를 도포한다.As described above, when the Ti source is sprayed, oxygen in the air and Ti react to apply TiO 2 particles having a predetermined particle size range on the surface of the polycrystalline silicon substrate.
다결정 실리콘 기판상에 도포되는 TiO2입자의 크기는 TiO2스프레이 공급원의 공급량, 질소 가스 등과 같은 유입가스의 압력, 스프레이 건과 실리콘 기판의 거리, 주변습도, 스프레이 건의 스프레이 노즐 등의 인자에 따라 달라지므로 이 인자들을 적절하게 제어하여 미세한 TiO2입자들이 기판 전체에 균일하게 도포될 수 있도록 한다.The size of the TiO 2 particles applied on the polycrystalline silicon substrate depends on factors such as the amount of TiO 2 spray source supplied, the pressure of the inlet gas such as nitrogen gas, the distance between the spray gun and the silicon substrate, the ambient humidity, and the spray nozzle of the spray gun. These factors can be controlled appropriately so that fine TiO 2 particles can be uniformly applied throughout the substrate.
상기 TiO2입자들의 입경은 10 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 만약 실리콘 기판상에 도포된 TiO2입자들의 입경이 10㎛ 미만이면, 입사광이 상당량 산란되고, 20㎛를 초과하면 재반사되지 않고 바로 반사되는 양이 많아져서 바람직하지 못하다.The particle diameter of the TiO 2 particles is preferably 10 to 20㎛. If the particle diameter of the TiO 2 particles coated on the silicon substrate is less than 10 μm, a large amount of incident light is scattered.
이후, 프로텍터로서 TiO2입자들을 이용하여 다결정 실리콘 기판을 등방성 에칭 용액에 넣고 소정시간동안 방치하여 에칭처리한다. 이 때 등방성 에칭 용액으로는 HF와 HNO3와 H3PO4의 혼합물(혼합부피비=12:1:12), HF와 HNO3와 CH3COOH의 혼합물(혼합부피비=1:40:15 또는 4.5:1:15), HF와 HNO3와 CH3COOH와 NaNO2의 혼합물(혼합부피비=1:30:15:1), 5% KOH 수용액과 에탄올과 이소프로판올의 혼합물(혼합부피비=1:70:1) 등을 사용한다.Thereafter, the polycrystalline silicon substrate is placed in an isotropic etching solution using TiO 2 particles as a protector, and left to stand for a predetermined time for etching. At this time, as an isotropic etching solution, a mixture of HF, HNO 3 and H 3 PO 4 (mixed volume ratio = 12: 1: 12), a mixture of HF, HNO 3 and CH 3 COOH (mixed volume ratio = 1: 40: 15 or 4.5) : 1: 15), a mixture of HF, HNO 3 , CH 3 COOH, and NaNO 2 (mixed volume ratio = 1: 30: 15: 1), a mixture of 5% aqueous KOH solution and ethanol and isopropanol (mixed volume ratio = 1: 70: 1) or the like.
그리고 나서, 상기 결과물상에 존재하는 프로텍터인 TiO2입자를 제거하면 본 발명에 따른 다결정 실리콘 기판이 제조된다. 여기서 프로텍터 제거시에는 HF, 또는 HF와 NH4F와 H2O의 혼합물(혼합부피비=2:25:5) 등을 이용한다.Then, by removing the TiO 2 particles protector present on the resultant product, a polycrystalline silicon substrate according to the present invention is produced. Here, when removing the protector, a mixture of HF or HF and NH 4 F and H 2 O (mixed volume ratio = 2: 25: 5) is used.
도 1은 본 발명에 따라 텍스터링된 다결정 실리콘 기판의 단면을 나타낸 것이다.Figure 1 shows a cross section of a texturized polycrystalline silicon substrate in accordance with the present invention.
이를 참조하면, 다결정 실리콘 기판 (10)의 일면에는 다수의 돌기부 (11)가 형성되며, 이 돌기부 (11)의 단부에는 평면부 (12)가 형성되어 있다. 이 평면부 (12)는 TiO2입자 도포 영역으로서, 바람직하게는 지름이 10 내지 20㎛인 원이다.Referring to this, a plurality of protrusions 11 are formed on one surface of the polycrystalline silicon substrate 10, and a flat portion 12 is formed at an end of the protrusion 11. The flat part 12 is a TiO 2 particle area applied, preferably of 10 to 20㎛ the circle diameter.
또한, 상기 다결정 실리콘 기판은, 에칭 조건에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 돌기부 (11)의 외주면의 적어도 일측면에는 인입부 (33)가 형성된 구조를 갖기도 한다. 도 2에서 점선 부분은 도 1과 마찬가지로 이상적으로 에칭되어 돌기부가 형성된 것을 나타낸 것이다.In addition, the polycrystalline silicon substrate may have a structure in which the inlet portion 33 is formed on at least one side of the outer circumferential surface of the protrusion 11 according to etching conditions. In FIG. 2, the dotted line portion shows that the protrusion is formed by ideally etching as in FIG. 1.
한편, 도 3은 도 1의 단면을 갖도록 텍스처링된 다결정 실리콘 기판의 구조를 사시도로 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 다결정 실리콘 기판 (10)의 일 면에는 그 단부에는 평면부 (12)가 형성된 돌기부 (11)가 다수로 형성되어 있다.3 shows a perspective view of a structure of a polycrystalline silicon substrate textured to have a cross section of FIG. 1. Referring to this, one surface of the polycrystalline silicon substrate 10 is formed with a plurality of protrusions 11 having a flat portion 12 formed at the end thereof.
다결정 실리콘 기판이 도 1 및 2와 같은 구조로 텍스처링되면, 다중 반사에 의하여 입사광의 전체 반사율이 텍스터링하지 않은 경우 및 종래의 습식 에칭 방법에 따라 텍스처링된 경우와 비교하여 매우 줄어들게 된다.When the polycrystalline silicon substrate is textured with the structure as shown in Figs. 1 and 2, the total reflectance of the incident light due to multiple reflections is greatly reduced as compared with the case where the text is not texturized and textured according to the conventional wet etching method.
도 4를 참조하여, 상술한 과정에 따라 텍스터링된 다결정 실리콘 기판을 이용하여 제조된 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 및 그 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, a solar cell and a manufacturing process thereof according to an exemplary embodiment of the present invention manufactured using a polycrystalline silicon substrate textured according to the above-described process will be described below.
상기 다결정 실리콘 기판의 극성이 p형인 경우, 기판 (40)의 전면에 n형 불순물을 주입하여 n+반도체층 (41)을 형성하여 pn 접합 영역을 생성한다. 여기서, n형 불순물로는 인(P)을 사용한다.When the polarity of the polycrystalline silicon substrate is p-type, n-type impurities are implanted into the entire surface of the substrate 40 to form the n + semiconductor layer 41 to generate a pn junction region. Here, phosphorus (P) is used as the n-type impurity.
이후, 산화공정을 실시하여 다결정 실리콘 기판 (40)의 전면과 후면에 산화막 (44)을 형성한다. 이 때 산화막으로는 SiO2막을 주로 이용한다.Thereafter, an oxidation process is performed to form an oxide film 44 on the front and rear surfaces of the polycrystalline silicon substrate 40. At this time, SiO 2 film is mainly used as the oxide film.
이어서, 상기 실리콘 기판 (40) 전면내로 홈을 깊게 스크라이빙한 다음, 이 홈내로 n형 불순물을 확산시켜 n++반도체층 (42)을 형성한다. 그리고 상기 실리콘 기판 (40) 후면에 알루미늄을 증착, 소결하여 p+반도체층 (45)을 형성한다.Subsequently, the groove is deeply scribed into the entire surface of the silicon substrate 40, and then n-type impurities are diffused into the groove to form the n ++ semiconductor layer 42. In addition, aluminum is deposited on the back surface of the silicon substrate 40 and sintered to form a p + semiconductor layer 45.
그 후, 상기 실리콘 기판 (40) 전면의 홈에 전도성 금속을 도금하여 전면전극 (43)을 형성한다.Thereafter, a conductive metal is plated in the groove on the front surface of the silicon substrate 40 to form the front electrode 43.
그 후, 상기 다결정 실리콘 기판 (40) 후면의 산화막 상부에 전도성 금속을 도금하여 후면전극 (46)을 형성함으로써 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지가 완성된다.Subsequently, the solar cell according to the preferred embodiment of the present invention as shown in FIG. 4 is completed by forming a back electrode 46 by plating a conductive metal on the oxide film on the rear surface of the polycrystalline silicon substrate 40.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited only to the following examples.
실시예Example
반사율이 약 33%인 다결정 실리콘 기판을 10 중량%의 HF 용액에 10초동안 담가 다결정 실리콘 기판의 양 표면에 형성된 SiO2막을 제거하였다.A polycrystalline silicon substrate having a reflectance of about 33% was immersed in a 10 wt% HF solution for 10 seconds to remove SiO 2 films formed on both surfaces of the polycrystalline silicon substrate.
이후, 상기 다결정 실리콘 기판을 힛팅 플레이트에 올려 놓은 다음, 약 300℃로 가열하였다. 이어서, 상기 가열된 다결정 실리콘 기판상에 TPT 용액을 스프레이하여 TiO2입자를 기판상에 고르게 도포하였다.The polycrystalline silicon substrate was then placed on a quenching plate and then heated to about 300 ° C. Then, a TPT solution was sprayed onto the heated polycrystalline silicon substrate to evenly apply TiO 2 particles onto the substrate.
상기 TiO2입자가 도포된 다결정 실리콘 기판을 HF와 HNO3와 H3PO4의 혼합물(혼합부피비=12:1:12)에 2분동안 담가 등방성 에칭을 실시하였다.The polycrystalline silicon substrate coated with the TiO 2 particles was immersed in a mixture of HF, HNO 3, and H 3 PO 4 (mixed volume ratio = 12: 1: 12) for 2 minutes to perform isotropic etching.
그 후, 상기 다결정 실리콘 기판을 10중량%의 HF와 NH4F와 H2O의 혼합물(혼합부피비=2:25:5)에 1분동안 담가 TiO2입자를 제거하였다.Thereafter, the polycrystalline silicon substrate was immersed in a mixture of 10% by weight of HF, NH 4 F, and H 2 O (mixed volume ratio = 2: 25: 5) for 1 minute to remove TiO 2 particles.
상기 과정에 따라 텍스터링된 다결정 실리콘 기판을 이용하여 도 4에 도시된 바와 같은 다결정 실리콘 태양전지를 완성하였다.The polycrystalline silicon solar cell as shown in FIG. 4 was completed using the texturized polycrystalline silicon substrate according to the above procedure.
비교예Comparative example
반사율이 약 33%인 다결정 실리콘 기판을 10중량%의 HF 용액에 10초동안 담가 다결정 실리콘 기판의 양 표면에 형성된 SiO2막을 제거하였다.A polycrystalline silicon substrate having a reflectance of about 33% was immersed in a 10 wt% HF solution for 10 seconds to remove SiO 2 films formed on both surfaces of the polycrystalline silicon substrate.
1:1:70 부피비의 NaOH와 이소프로판올 및 물의 혼합물을 90℃로 가열시킨 후, 실리콘 기판을 18분동안 에칭하였다. 이 실리콘 기판을 이용하여 다결정 실리콘 태양전지를 완성하였다.The mixture of NaOH, isopropanol and water in a 1: 1: 70 volume ratio was heated to 90 ° C., and the silicon substrate was etched for 18 minutes. This silicon substrate was used to complete a polycrystalline silicon solar cell.
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 다결정 실리콘 태양전지에 있어서, 실리콘 기판 표면에서의 입사광의 반사율을 측정하였다.In the polycrystalline silicon solar cell manufactured according to the above Examples and Comparative Examples, the reflectance of incident light on the surface of the silicon substrate was measured.
그 결과, 실시예에 따라 제조된 다결정 실리콘 태양전지에서의 반사율은 약 15%로서, 비교예의 경우(24.5%)에 비하여 현저하게 감소하였음을 알 수 있었다.As a result, it was found that the reflectance in the polycrystalline silicon solar cell manufactured according to the example was about 15%, which was markedly reduced compared to that of the comparative example (24.5%).
본 발명에 따라 고체 핵생성제인 TiO2입자로 다결정 실리콘 기판을 마스킹하는 경우, 종래의 메탄올, 이소프로판올 등과 같은 프로텍터를 사용한 경우와 비교하여 마스킹 효과가 보다 우수한다. 또한, TiO2입자는 다결정 실리콘 기판에 적용하는 통상적인 등방성 에칭 용액에 대한 식각률이 낮으므로 좀 더 빠른 에칭속도를 갖는 에칭용액을 장시간 사용할 수 있게 되므로 에칭 영역의 깊이를 더 깊게 할 수 있고, 이로써 광 트래핑 효과를 더 높일 수 있게 되어 실리콘 기판 표면에서의 반사율을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.According to the present invention, when masking a polycrystalline silicon substrate with TiO 2 particles, which is a solid nucleating agent, the masking effect is better than that when using a protector such as methanol or isopropanol. In addition, since the TiO 2 particles have a low etching rate for a conventional isotropic etching solution applied to a polycrystalline silicon substrate, the etching solution having a higher etching rate can be used for a long time, thereby making the depth of the etching region deeper. The optical trapping effect can be further enhanced, which can significantly reduce the reflectance on the silicon substrate surface.
본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, it is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0061982A KR100388910B1 (en) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | Method for manufacturing polycrystalline silicon solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0061982A KR100388910B1 (en) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | Method for manufacturing polycrystalline silicon solar cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020031489A KR20020031489A (en) | 2002-05-02 |
| KR100388910B1 true KR100388910B1 (en) | 2003-06-25 |
Family
ID=19694622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0061982A KR100388910B1 (en) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | Method for manufacturing polycrystalline silicon solar cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100388910B1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100922346B1 (en) * | 2002-04-03 | 2009-10-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solar cell and fabrication method thereof |
| KR101023143B1 (en) * | 2004-02-25 | 2011-03-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | Device for texturing silicon wafer for solar cell |
| KR101348752B1 (en) | 2010-05-10 | 2014-01-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | Solar cell and method for manufacturing the same |
| WO2012157908A2 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | 주식회사 엘지생활건강 | Texturing composition of a substrate and method of using same |
| WO2014208830A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 군산대학교산학협력단 | Solar cell and manufacturing method therefor |
| CN106463623A (en) * | 2014-05-07 | 2017-02-22 | 沙特基础工业全球技术公司 | Crystallization of additives at P/N junctions of bulk-heterojunction photoactive layers |
| US11618710B2 (en) | 2016-08-08 | 2023-04-04 | Sep, Inc. | Nano protrusion surface forming method and base material having nano protrusion surface formed by method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10117008A (en) * | 1996-10-09 | 1998-05-06 | Toyota Motor Corp | Converging-type solar cell element |
-
2000
- 2000-10-20 KR KR10-2000-0061982A patent/KR100388910B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10117008A (en) * | 1996-10-09 | 1998-05-06 | Toyota Motor Corp | Converging-type solar cell element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020031489A (en) | 2002-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2471110B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing such a solar cell | |
| US7402448B2 (en) | Photovoltaic cell and production thereof | |
| AU2002257979B2 (en) | Process for manufacturing a solar cell | |
| EP1843398A2 (en) | Solar cell and its method of manufacture | |
| JP7082235B1 (en) | Solar cells and their manufacturing methods, solar cell modules | |
| KR100677374B1 (en) | Manufacturing method of porous solar cells using thin silicon wafer | |
| US6379995B1 (en) | Method of making a solar battery | |
| NL2006298C2 (en) | Solar cell and method for manufacturing such a solar cell. | |
| KR100388910B1 (en) | Method for manufacturing polycrystalline silicon solar cell | |
| Addonizio et al. | Plasma etched c-Si wafer with proper pyramid-like nanostructures for photovoltaic applications | |
| JP2000101111A (en) | Manufacture of solar cell | |
| JP6695916B2 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
| KR101065384B1 (en) | Solar cell and fabrication method thereof | |
| KR20180098116A (en) | A solar cell and a method for manufacturing of the same | |
| JPH07193263A (en) | Manufacture of solar battery | |
| TWI330384B (en) | Semiconductor texturing process | |
| CN116487487A (en) | Silicon substrate texturing and heterojunction solar cell preparation method | |
| JP2005045001A (en) | Solar battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120521 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |