KR100543535B1 - Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current - Google Patents
Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current Download PDFInfo
- Publication number
- KR100543535B1 KR100543535B1 KR1020030028919A KR20030028919A KR100543535B1 KR 100543535 B1 KR100543535 B1 KR 100543535B1 KR 1020030028919 A KR1020030028919 A KR 1020030028919A KR 20030028919 A KR20030028919 A KR 20030028919A KR 100543535 B1 KR100543535 B1 KR 100543535B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polycrystalline silicon
- solar cell
- leakage current
- reflection film
- layer
- Prior art date
Links
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 12
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 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 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 abstract description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001465382 Physalis alkekengi Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 238000010413 gardening Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Images
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
- H01L31/04—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
- H01L31/06—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 characterised by potential barriers
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
다결정 실리콘 기판을 사용한 새로운 구조의 태양전지를 제작하여 기존의 단결정 규소 웨이퍼 보다 가격이 저렴하고 변환효율도 기존 단결정 태양전지에 근접할 수 있도록 한 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명은 다결정 실리콘 결정입계를 갖는 p-형 다결정 실리콘 기판을 식각한 후, 상기 기판의 전면 및 후면에 n-형 도핑층을 형성하고, 상기 기판의 전면에 형성된 n-형 도핑층 상단에는 평탄화된 반사방지막층을 피복하고 상기 기판의 후면에 형성된 n-형 도핑층에는 BSF층과 후면전극층을 함께 형성하고, 상기 기판의 전면에는 그리드 핑거 전극과 그리드 버스바아 전극을 인쇄하여 형성하여, 누설전류를 크게 줄임으로써 변환효율을 크게 향상시키는 것이다.The fabrication method of polycrystalline silicon solar cells using a leakage current reduction technique that fabricates a new structure of solar cells using polycrystalline silicon substrates is less expensive than conventional single crystal silicon wafers and the conversion efficiency is close to that of conventional single crystal solar cells. Is disclosed. According to the present invention, after etching a p-type polycrystalline silicon substrate having a polycrystalline silicon grain boundary, an n-type doping layer is formed on the front and rear surfaces of the substrate, and the top surface of the n-type doping layer formed on the front surface of the substrate is flattened. The BSF layer and the rear electrode layer are formed together on the n-type doping layer formed on the rear surface of the substrate, and the grid finger electrode and the grid busbar electrode are printed on the front surface of the substrate to prevent leakage current. By greatly reducing the conversion efficiency is greatly improved.
태양전지, 에칭, 다결정, 실리콘, 반사방지막, 누설전류Solar cell, etching, polycrystalline, silicon, anti-reflection film, leakage current
Description
도 1은 일반적인 태양전지의 등가회로를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a typical solar cell.
도 2는 종래기술에 의해 제조된 다결정 실리콘 태양전지 사진.Figure 2 is a photo of a polycrystalline silicon solar cell prepared by the prior art.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 구성도.3 is a block diagram of a polycrystalline silicon solar cell using a leakage current reduction technique prepared in accordance with the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 제조 공정도.Figure 4 is a manufacturing process of the polycrystalline silicon solar cell using a leakage current reduction technique according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 다결정 실리콘 태양전지를 제조하는 단계를 순서적으로 도시한 도면.5 is a view sequentially showing the steps of manufacturing a polycrystalline silicon solar cell according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : p-형 다결정 실리콘 기판100: p-type polycrystalline silicon substrate
210, 220, 230 : 다결정 실리콘 결정입계210, 220, 230: polycrystalline silicon grain boundaries
300, 310 : n-형 도핑층 400 : BSF층300, 310: n-type doped layer 400: BSF layer
500 : 후면전극층 600 : 반사방지막층500: back electrode layer 600: antireflection film layer
710, 720 : 전면 그리드 핑거 전극710, 720: front grid finger electrode
730 : 전면 그리드 버스바아 전극730: front grid busbar electrode
본 발명은 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다결정 실리콘 기판을 사용한 새로운 구조의 태양전지를 제작하여 기존의 단결정 규소 웨이퍼 보다 가격이 저렴하고 변환효율도 기존 단결정 태양전지에 근접할 수 있도록 한 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a polycrystalline silicon solar cell using a leakage current reduction technique, and more specifically, to fabricate a new structure of a solar cell using a polycrystalline silicon substrate, the cost is lower than the conventional single crystal silicon wafer and conversion efficiency The present invention relates to a method of manufacturing a polycrystalline silicon solar cell using a leakage current reduction technique that allows to approach a conventional single crystal solar cell.
일반적으로, 태양전지는 태양에너지를 직접 전기로 변환하는 전자소자이다. 그 기본적인 구조는 반도체 pn접합으로 구성되어 있다. 태양전지를 동작시키는 경우 외부에서 빛을 조사치 않을 경우 전형적인 전류-전압 특성(암전류)을 나타내는 태양전지에 태양광을 조사하면 암전류 역방향으로 광전류 Iph가 흐른다. In general, solar cells are electronic devices that directly convert solar energy into electricity. The basic structure consists of a semiconductor pn junction. In the case of operating the solar cell, when no light is irradiated from the outside, the photocurrent I ph flows in the reverse direction of the dark current when the solar cell is irradiated with solar light having typical current-voltage characteristics (dark current).
도 1은 일반적인 태양전지의 등가회로를 나타낸 것으로, 이상적으로는 Iph 의 크기를 갖는 정전류원 및 다이오우드로 구성되나 이 직렬저항 Rs 및 병렬저항 Rsh (누설 전류에 기인된 저항성분)로 나타낸다. 빛 조사와 저항성분이 없는 태양전지의 전류-전압 특성은1 shows an equivalent circuit of a typical solar cell, ideally composed of a constant current source and a diode having a size of I ph , but represented by the series resistance R s and the parallel resistance R sh (resistance component due to leakage current). . The current-voltage characteristics of solar cells without light irradiation and resistance
로 계산된다. 이 때 태양전지의 양단자에서 관측되는 전류(I)와 전압(V)의 관계는Is calculated. At this time, the relationship between the current (I) and the voltage (V) observed at both terminals of the solar cell is
와 같이 된다. 동일한 태양전지에서도 우리나라와 같이 조사강도가 약하고 Iph 가 작은 범위에서는 다이오우드 전류 Id 와 누설전류 Vd /Rsh 가 같은 정도의 크기가 되기 때문에 Rs 보다 Rsh 의 영향을 받기 쉽기 때문에Becomes In the same solar cell, as in Korea, since the irradiation intensity and I ph are small, the diode current I d and the leakage current V d / R sh are about the same size, so they are more susceptible to R sh than R s .
으로 나타낸다. 즉, 누설전류에 기인한 낮은 병렬저항 Rsh 는 광전류를 저감시키며 태양전지의 개방전압 또한 Represented by In other words, the low parallel resistance R sh due to leakage current reduces photocurrent and also opens voltage of solar cell.
로 누설전류가 상승하고, 광전류가 저감하면 개방전압 또한 감소하여 태양전지 변환효율이 급격히 저하된다. As the leakage current increases and the photocurrent decreases, the open voltage also decreases, and the solar cell conversion efficiency decreases drastically.
기존의 다결정 실리콘 태양전지에서는 광생성된 전류가 누설전류성분(Id )이 큰 값을 가지고 병렬저항(Rsh)성분이 낮기 때문에 태양전지의 출력 전류가 저하 하여 효율 향상에 애로사항을 가지고 있었다. 대부분의 누설전류는 결정입계를 통해서 이루어지는 문제점을 가지고 있어 이를 제거하기 위해서 결정입계에 수소 패시베이션(passivation)을 하고, 2회에 걸쳐서 불순물을 주입하는 방안 등이 검토되고 있다.In the existing polycrystalline silicon solar cell, since the photo-generated current has a large leakage current component (I d ) and a low parallel resistance (R sh ) component, the output current of the solar cell is reduced, which has difficulty in improving efficiency. . Most leakage currents have problems through grain boundaries. In order to remove them, hydrogen passivation is performed at grain boundaries, and impurities are injected twice.
다결정 태양전지에 누설전류를 삭감하기 위해서 가장 일반적으로 활용되고 있는 기술은 BSF(Back Surface Field) 태양전지 접근법이다. BSF 태양전지는 n+pp+구조인 태양전지로 캐리어의 재결합에 의한 누설전류를 줄여 광전류 Isc가 증가한다. 또 Isc의 증가, 다이오우드 재결합 및 누설전류의 감소는 Voc도 크게 개선하여 태양전지 에너지 변환효율이 증가된다. BSF 구조, 즉 n+pp+로 만들어지는 BSF 구조에서 암상태의 누설전류 Io 는 일반형 pn접합 구조의 값보다 약 10배 정도 저하된다.The most commonly used technique for reducing leakage current in polycrystalline solar cells is the BSF (Back Surface Field) solar cell approach. BSF solar cells are n + pp + solar cells, which reduce leakage current by recombination of carriers, increasing the photocurrent I sc . In addition, the increase in I sc , diode recombination and reduction of leakage current greatly improve V oc , which increases the solar cell energy conversion efficiency. In the BSF structure, i.e., made of n + pp + , the leakage current I o in the dark state is about 10 times lower than that of the general pn junction structure.
누설전류 축소의 다른 방안으로 Metal Insulator Semiconductor(MIS)와 같은 금속과 반도체의 중간에 산화물 등의 절연체를 활용하는 것이다(절연체에 의해 누설전류 특성 향상). 특히, 최근에는 중간층의 산화물의 두께를 대단히 얇은 약 15∼30ÅMIS 태양전지가 연구되어 주목을 끌고 있다. MIS 태양전지를 사용하면 개방전압은 대폭 개선되어 0.55∼0.6V가 된다. 산화막의 두께는 실험하는 사람에 따라 다소 차이가 있으나 15Å이하로 보고되고 있으나 어떻게 하든 이 조건에서 금속층 과 반도체 표면 사이에 초박막의 절연층을 삽입하여 태양전지의 누설전류를 축소한다. Another method of reducing the leakage current is to use an insulator such as an oxide in the middle of a metal and a semiconductor such as a metal insulator semiconductor (MIS) (the insulator improves leakage current characteristics). In particular, recently, about 15 to 30 micrometers MISS solar cells having a very thin thickness of an intermediate layer have been studied and attract attention. When MIS solar cell is used, the open circuit voltage is greatly improved to 0.55 ~ 0.6V. The thickness of the oxide film varies slightly depending on the experimenter, but it is reported to be 15Å or less.
기존의 다결정 실리콘 기판은 결정입자 경계면에서 생성된 전위 장벽과 캐리어 트랩의 영향으로 변환효율이 감소하였다. 이를 극복하는 방안으로 결정입자 경계면에 우선적으로 식각을 수행하고 전극을 결정입계에 직접 초순수 금속을 진공증착법으로 형성하여 경계면에서의 악영향을 제거하는 방법을 시도되었다. 광에 의해 생성된 전자와 정공은 결정 경계면을 통과하지 않고 항상 경계면에서 직접 수집된다. 경계면은 상부에서 높은 도너불순물 주입을 하여 여분의 전자들이 존재하고 공핍층을 지나온 광생성된 전자들은 전자 트랩이 부재하므로 소수 반송자 수명시간은 길어지는 효과를 보이고 누설전류 또한 감축이 가능함을 보였다. Conventional polycrystalline silicon substrates have reduced conversion efficiency due to the effect of potential barriers and carrier traps at the grain boundary. In order to overcome this problem, a method of preferentially etching the crystal grain boundary and forming the electrode directly on the grain boundary by vacuum evaporation has been attempted to remove the adverse effects at the boundary. The electrons and holes generated by the light are always collected directly at the interface without passing through the crystal interface. The interface showed high donor impurity implantation at the top, so that extra electrons were present and photogenerated electrons passing through the depletion layer had no electron trap, resulting in a small carrier life time and reduced leakage current.
다결정 실리콘에 있어서 C, O, Fe, Ni, Cu, Au, Al 등과 같은 불순물은 다결정 성장시에 쉽게 포함 가능한 물질로 이러한 결함제거 기술은 태양전지 제조에서 한계기술로 고도의 공정이 필요하다. 이러한 결함들은 수소 플라즈마에 노출하여 저감가능하다. 이러한 불순물 저감을 위해서 수소 플라즈마를 사용하여 금속계열 불순물인 Fe, Cu, Cr 등의 깊은 준위 결함을 패시베이션(passivation) 가능한 것으로 알려지고 있다. 다결정 실리콘은 많은 수의 표면 결함을 가지기 때문에 표면결함 밀도 감소를 위해서 현재까지는 이를 저감하기 위해서 급속열처리 산화, 수소를 포함한 질화막, 수소화 등을 태양전지 제조 방법에 활용하고 있다. 현재의 대부분 의 고효율 실리콘 태양전지는 수소를 포함한 실리콘 질화막을 이용하여 실리콘 표면과 실리콘 결정 내부결함 밀도를 줄여서 표면과 결정내부에서 재결합에 의한 누설전류를 줄여서 고효율 다결정 실리콘 태양전지를 제조하고 있다. Impurities such as C, O, Fe, Ni, Cu, Au, Al, etc. in polycrystalline silicon are easily included in polycrystalline growth. Such defect elimination techniques require a high level of processing as a limiting technique in solar cell manufacturing. These defects can be reduced by exposure to hydrogen plasma. In order to reduce such impurities, it is known that deep plasma defects such as Fe, Cu, and Cr, which are metal-based impurities, may be passivated using hydrogen plasma. Polycrystalline silicon has a large number of surface defects, so in order to reduce the surface defect density to date, rapid thermal treatment oxidation, a nitride film containing hydrogen, and hydrogenation have been used in the solar cell manufacturing method. Most of the current high efficiency silicon solar cells use silicon nitride film containing hydrogen to reduce the silicon surface and silicon crystal internal defect density to reduce the leakage current by recombination in the surface and the crystal to produce a high efficiency polycrystalline silicon solar cell.
다결정 실리콘의 결정입계는 결함을 많이 포함하고 있어 pn접합 형성 공정인 도핑(doping) 시에 결정입계를 통해서 먼저 확산이 되고 결정입계로 누설전류와 낮은 병렬저항의 원인이 발생하였다. 이를 방지하기 위해서 먼저 저준위로 도핑을 낮은 온도 850 ℃에서 수행하고, 표면에칭 과정을 거친 다음 다시 고준위로 도핑을 900℃ 이상의 온도에서 고농도의 불순물이 결정입계로 깊게 확산되는 것을 방지하여 누설전류를 개선하고 병렬 저항의 값도 큰값을 확보하였다.Since the grain boundaries of polycrystalline silicon contain many defects, they are first diffused through the grain boundaries during doping, which is a pn junction formation process, and the grain boundaries cause leakage current and low parallel resistance. To prevent this, first, doping at a low level is performed at a low temperature of 850 ° C, and then surface-etching, and then doping at a high level again to prevent leakage of high concentrations of impurities deeply at the grain boundary at a temperature above 900 ° C to improve leakage current. And the value of the parallel resistance was also secured.
도 2는 종래기술로 제조된 태양전지의 사진을 도시하였다. 다결정질은 결정입자 경계면으로 암상태에서 누설전류의 주요원인으로 작용하고 광생성된 전하에 캐리어 트랩으로 작용하여 태양전지 변환효율이 감소하였다. 2 shows a photo of a solar cell manufactured by the prior art. Polycrystalline is the crystal grain boundary, which acts as a major cause of leakage current in the dark state, and acts as a carrier trap on the photogenerated charge, reducing the solar cell conversion efficiency.
누설전류를 방지하여 태양전지 병렬저항을 크게 하는 방안으로 MIS(Metal Insulator Semiconductor) 태양전지 접근법이 제시되었다. 그러나 절연막 두께를 약 15∼30Å 내외에서 재현성 있도록 양산하기에 어려움이 있어 실제 태양전지 양산은 이러한 구조로 이루어지지 못하고 있다.The approach of the metal insulator semiconductor (MIS) solar cell has been proposed as a way to increase the parallel resistance of the solar cell by preventing leakage current. However, it is difficult to mass-produce the insulating film to be reproducible in the range of about 15 to 30 kW, so that the actual mass production of solar cells is not achieved with this structure.
기존의 결정입자 경계면에 우선적으로 식각을 수행하고 전극을 결정입계에 직접 형성하여 경계면에서의 악영향을 제거하는 방법은 소수 반송자 수명시간은 길 어지는 효과를 보이고 누설전류 또한 감축이 가능하나, 결정입계를 광학적으로 식별하기가 어렵고 금속전극을 항상 순수한 금속을 사용해야 하므로 양산에 적합한 스크린 인쇄를 사용할 수 없었다. 스크린 인쇄를 적용하기 위한 마스패턴을 서로 다른 다결정 웨이퍼마다 제작하는 비용 상승과 스크린 인쇄시에 포함되는 저융점 금속 물질인 글래스 프릿(glass frit: PbO, Be2O3) 들이 먼저 결정입계에 흘러들어 누설전류를 오히려 상승시키기 때문에 초순수 금속 계열만 사용 가능하다는 문제점을 가지고 있었다.The method of eliminating adverse effects at the interface by performing etching preferentially on the existing grain boundary and forming the electrode directly on the grain boundary has the effect of lengthening the minority carrier life time and reducing the leakage current. It is difficult to use optically screen printing for mass production because it is difficult to identify optically and the metal electrode must always use pure metal. Increasing the cost of producing a mask pattern for different polycrystalline wafers for screen printing, and glass frit (PbO, Be 2 O 3 ), a low melting point metal material included in screen printing, first flows into the grain boundary. Since the leakage current is increased, only the ultrapure metal series can be used.
현재의 대부분의 고효율 실리콘 태양전지는 수소를 포함한 실리콘 질화막을 이용하여 실리콘 표면과 실리콘 결정 내부결함 밀도를 줄여서 표면과 결정내부에서 재결합에 의한 누설전류를 줄여서 고효율 다결정 실리콘 태양전지를 제조하고 있다. 그러나 수소를 포함한 실리콘 질화막 제조장비가 고가이고 재현성과 진공을 유지해야하는 원천적인 문제로 인해 장비가동율과 고효율 태양전지 생산량에 한계를 갖는다. 또한, 2회에 걸친 저/고준위 도핑 처리기술은 공정증가로 인한 제조단가를 상승시키기 때문에 실용화에 어려움이 있다.Most current high efficiency silicon solar cells manufacture silicon high efficiency polycrystalline silicon solar cells by reducing silicon surface and silicon crystal internal defect density by using silicon nitride film containing hydrogen to reduce leakage current due to recombination inside the surface and crystal. However, the silicon nitride film manufacturing equipment including hydrogen is expensive, the reproducibility and the original problem of maintaining a vacuum has a limitation in the equipment operation rate and high efficiency solar cell production. In addition, two times of low / high level doping treatment technology has difficulty in practical use because it increases the manufacturing cost due to the process increase.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 결정입계를 통한 누설전류를 획기적으로 줄임으로써 변환효율을 상승시키고 그로 인해 제조비용을 크게 절감시킬 수 있도록 한 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to use a leakage current reduction technique to increase the conversion efficiency by significantly reducing the leakage current through the grain boundary, thereby significantly reducing the manufacturing cost It is to provide a method of manufacturing a polycrystalline silicon solar cell.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다결정 실리콘 태양전지는 다결정 실리콘 결정입계를 갖는 p-형 다결정 실리콘 기판을 식각한 후, 상기 기판의 전면 및 후면에 n-형 도핑층을 형성하고, 상기 기판의 전면에 형성된 n-형 도핑층 상단에는 평탄화된 반사방지막층을 피복하고 상기 기판의 후면에 형성된 n-형 도핑층에는 BSF층과 후면전극층을 함께 형성하고, 상기 기판의 전면에는 그리드 핑거 전극과 그리드 버스바아 전극을 인쇄하여 형성한다.Polycrystalline silicon solar cell according to the present invention for achieving the above object is to etch a p-type polycrystalline silicon substrate having a polycrystalline silicon grain boundary, and then to form an n-type doping layer on the front and rear of the substrate, The top of the n-type doped layer formed on the front surface of the substrate is coated with a planarized anti-reflection film layer, the n-type doped layer formed on the back of the substrate is formed with a BSF layer and a back electrode layer, the grid finger electrode on the front of the substrate And formed by printing grid busbar electrodes.
본 발명에 따른 다결정 실리콘 태양전지 제조방법은 다결정 입계를 갖는 p-형 다결정 실리콘 기판을 준비하는 단계; 상기 다결정 실리콘 기판상에 잔존하고 있는 오염물질을 세정하고, 결정입계를 식각하는 습식에칭 단계; 습식에칭 후에 초순수 물로 세정하고 건조하는 단계; POCl3와 질소, 산소를 함께 공급하여 상기 다결정 실리콘 기판상에 n-형층을 형성하는 단계; 후면에 알루미늄 금속을 증착하여 600 ~ 800℃로 열처리를 하여 P+의 BSF층과 후면전극층을 동시에 형성시키는 단계; 절연기능과 반사방지막 기능을 동시에 수행하기 위해 평탄화된 반사방지막층을 형성하는 단계; 상기 p-형 다결정 실리콘 기판의 전면에 Ag 전극으로 그리드 핑거와 그리드 버스바아를 스크린 인쇄를 통해서 형성하는 단계; 및 온도를 조절하여 건조 후에 n-형 도핑층과 전극이 접촉되도록 740 ~ 900℃로 가열하는 단계;를 포함한다.Polycrystalline silicon solar cell manufacturing method according to the present invention comprises the steps of preparing a p-type polycrystalline silicon substrate having a polycrystalline grain boundary; A wet etching step of cleaning contaminants remaining on the polycrystalline silicon substrate and etching grain boundaries; Washing and drying with ultrapure water after wet etching; Supplying POCl 3 , nitrogen, and oxygen together to form an n-type layer on the polycrystalline silicon substrate; Depositing aluminum metal on the back surface and performing heat treatment at 600 to 800 ° C. to simultaneously form a B + layer and a back electrode layer of P + ; Forming a planarized antireflection film layer to simultaneously perform an insulation function and an antireflection film function; Forming grid fingers and grid busbars by screen printing with Ag electrodes on the front surface of the p-type polycrystalline silicon substrate; And controlling the temperature to heat the substrate to 740 to 900 ° C. such that the n-type doped layer and the electrode come into contact with each other after drying.
본 발명에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the present invention schematically.
본 발명에 있어서, 태양광 시스템의 지상 전력 응용에서 가장 큰 과제는 전지의 가격하락에 있다. 따라서, 본 발명은 실용화에 가장 타당한 대안으로 다결정 규소 기판을 사용한 새로운 구조의 태양전지를 제작하여 기존의 단결정 규소 웨이퍼 보다 가격이 저렴하고 변환효율도 기존 단결정 태양전지에 근접하는 방법에 대한 것이다. In the present invention, the biggest problem in the ground power application of the solar system is the price drop of the battery. Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a solar cell having a new structure using a polycrystalline silicon substrate as a most suitable alternative to the practical use, which is less expensive than a conventional single crystal silicon wafer and has a conversion efficiency close to that of a conventional single crystal solar cell.
단결정 규소 태양전지는 현재 최고 24%의 변환 효율을 보이고 있지만 전지 제작 면적이 제한되며, 제작 공정이 복잡하다. 상용화에 적용이 가능한 단결정 규소 웨이퍼로 제작된 태양전지는 현재 15cmX15cm 면적에서 15% 내외의 변환효율을 보이고 있다. 반면에 대면적으로 생산 가능한 비정질 규소박막 태양전지는 안정도와 에너지 변환효율에 한계를 보이고 있어 일본, 미국 등의 선진국에서도 그 소비가 줄고 있다. Monocrystalline silicon solar cells currently exhibit conversion efficiencies of up to 24%, but the cell fabrication area is limited and the fabrication process is complex. Solar cells made of single-crystal silicon wafers that can be used for commercialization currently show conversion efficiency of about 15% in an area of 15cmX15cm. On the other hand, large-area amorphous silicon thin-film solar cells are showing limitations in stability and energy conversion efficiency, and their consumption is decreasing in advanced countries such as Japan and the United States.
따라서, 현재 많은 전문가들은 제작비가 저렴하며 효율이 비교적 높고 안정한 다결정 실리콘 태양전지를 미래의 유망한 태양전지로 보고 있다. 일본의 경우에도 기술개발과 생산량이 증가한 분야가 바로 이 분야이다. 다결정 실리콘은 쌍정(twins), 전위(dislocation) 등과 결정입계(grain boundary)를 많이 포함하고 있고 기판 내에 여러 방향의 결정이 함께 존재하기 때문에 결정입계를 통한 누설전류 증가와 태양전지 병렬저항 감소로 인한 태양전지의 광 변환 효율을 저하시킨다. 결정입계는 전위장벽을 형성하여 캐리어의 흐름에 장벽을 주거나 계면 내에 존재하는 트랩 때문에 빛에 의해 생성된 캐리어는 결정입계에서 재결합한다. 재결합은 다 결정 태양전지의 소수 캐리어 수명을 단축하고 누설전류를 증가시키며 결국 에너지 변환효율을 감소시킨다. Therefore, many experts now consider polycrystalline silicon solar cells, which are inexpensive to manufacture, relatively efficient and stable, as promising solar cells of the future. In Japan, this is the area where technology development and production have increased. Polycrystalline silicon has many grain boundaries such as twins, dislocations, and grain boundaries, and due to the presence of crystals in various directions in the substrate, it is possible to increase leakage current through grain boundaries and decrease parallelism of solar cells. It reduces the light conversion efficiency of the solar cell. The grain boundaries form a dislocation barrier, which barriers the flow of carriers, or the carriers generated by light recombine at grain boundaries because of the traps present in the interface. Recombination shortens the minority carrier life of polycrystalline solar cells, increases leakage current and, in turn, reduces energy conversion efficiency.
또한, 본 발명에서는 저가의 제조비용, 대면적 조건을 만족시키기 위해 다결정 실리콘 기판을 사용하였다. 기존의 문제인 결정입계를 통한 누설전류를 획기적으로 줄여 변환효율을 상승하였다. 또한, 본 발명에서는 생산 단가가 낮고, 넓은 면적으로 성장이 가능한, 저가의 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용하여 비정질 태양전지의 단점을 극복하고, 단결정의 면적과 제작비용 부담 문제를 해결하는 신형 다결정 실리콘 태양전지 제조방법으로 17%의 변환효율 달성 기술이다. In addition, in the present invention, a polycrystalline silicon substrate is used in order to satisfy low cost manufacturing cost and large area conditions. The conversion efficiency is increased by dramatically reducing the leakage current through the grain boundary, which is an existing problem. In addition, the present invention uses a low-cost polycrystalline silicon wafer capable of growing in a large area with low production cost, and overcomes the disadvantages of amorphous solar cells, and solves the problem of single crystal area and manufacturing cost burden. It is 17% conversion efficiency technology.
결국, 본 발명에 의해 저가의 고효율 태양전지가 제작되면 기존의 전력계통과 연계하여 가정용 전력, 전기자동차, 에어컨, 통신중계기와 같은 전력용품에 저렴한 전력공급이 가능하다.As a result, when a low-cost, high-efficiency solar cell is manufactured according to the present invention, inexpensive power can be supplied to power supplies such as home electric power, electric vehicles, air conditioners, and communication repeaters in connection with existing power systems.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 다른 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a polycrystalline silicon solar cell and a method for manufacturing the same using a leakage current reduction technique according to the present invention.
도 3은 본 발명에 다른 태양전지의 구성도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지의 구조는 전면 결정입계 부분의 누설전류를 축소하기 위해서 결정입계를 우선 식각한 후에 결정 입계로 절연막이 두껍게 형성되고 상부 표면은 평탄화된다. 즉, 본 발명의 태양전지는 다결정 실리콘 결정입계(210,220,230)를 갖는 p-형 다결정 실리콘 기판(100)을 식각한 후, 상기 기판(100)의 전면 및 후면에 n-형 도핑층(300, 310)을 형성한다. 그 후, 상기 기판(100)의 전면에 형성된 n-형 도핑층(300) 상단에는 평탄화된 반사방지막층(600)을 피복하고 상기 기판(100)의 후면에 형성된 n-형 도핑층(310)에는 BSF층(400)과 후면전극층(500)을 함께 형성하고, 상기 기판(100)의 전면에는 그리드 핑거 전극(710, 720)과 그리드 버스바아(busbar) 전극(730)을 인쇄하여 형성한다. 3 is a schematic diagram of a solar cell according to the present invention. As shown in FIG. 3, the structure of the solar cell according to the present invention is determined after first etching the grain boundaries to reduce the leakage current of the front grain boundaries. A thick insulating film is formed at the grain boundaries and the top surface is planarized. That is, in the solar cell of the present invention, after the p-type
이때, 상기 그리드 핑거 전극 및 그리스 버스바아 전극은 은(Ag)으로 제조되고, 상기 후면전극은 알루미늄(Al)으로 제조되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the grid finger electrode and the grease bus bar electrode are made of silver (Ag), and the back electrode is made of aluminum (Al).
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 태양전지는 다음과 같은 공정에 의해 제조된다.The solar cell according to the present invention having the configuration as described above is manufactured by the following process.
도 4는 본 발명에 따른 다결정 실리콘 태양전지의 제조 공정도이고, 도 5는 본 발명에 따른 다결정 실리콘 태양전지를 제조하는 단계를 순서적으로 도시한 도면이다.4 is a manufacturing process chart of a polycrystalline silicon solar cell according to the present invention, Figure 5 is a view showing a step in order to manufacture a polycrystalline silicon solar cell according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지 제조는, p-형 기판세정, 표면 세정(texture etching), POCl3를 사용한 1회 도핑처리, 측면 가장자리 n+ 층 제거, 절연막 평탄화(반사방지막 기능 동시 수행)처리, 후면 Al 전극형성, 및 전면 Ag 금속 전극형성을 통해 완성된다. As shown in Figure 4, the polycrystalline silicon solar cell manufacturing using the leakage current reduction method according to the present invention, p-type substrate cleaning, surface etching (texture etching), once doping treatment using POCl 3 , side edge n + It is completed by layer removal, insulating film planarization (simultaneous antireflection film function), back Al electrode formation, and front Ag metal electrode formation.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 다결정 입계(210, 220, 230)를 갖는 p-형 다결정 실리콘 기판(100)이 준비되며, 상기 다결정 실리콘 기판(100)은 두께가 350∼450㎛ 범위값을 가지고, 비저항은 0.1-10 Ω-cm, 크기는 100 mm X 100 mm에서 200 mm X 200 mm 사이의 값을 가진다.More specifically, as shown in FIG. 5A, a p-type
도 5b는 상기 다결정 실리콘 기판(100)상에 잔존하고 있는 오염물질과 효율저하의 원인인 결정입계(210, 220, 230)를 식각하는 습식에칭 단계를 마치고 초순수 물에 세정하고 건조한다. FIG. 5B is a wet etching step of etching the contaminants remaining on the
도 5c는 상기 다결정 실리콘 기판(100)상에 n-형층(300, 310) 형성을 위해서 POCl3와 질소, 산소를 함께 공급하여 850 ~ 1000℃의 온도에서 25분간 확산처리하고 태양전지 가장자리 측면의 n-형 층을 분리한다.FIG. 5C illustrates that POCl 3 , nitrogen and oxygen are supplied together to form n-
도 5d는 후면에 알루미늄 금속을 증착하여 후면전극을 형성하는 것으로, 600 ~ 800℃로 열처리를 하여 P+의 BSF층(400)과 후면전극층(500)을 동시에 형성시킨다.Figure 5d is to form a back electrode by depositing the aluminum metal on the back, the heat treatment at 600 ~ 800 ℃ to form the
도 5e는 절연기능과 반사방지막 기능을 동시에 수행하는 박막으로서 반사방지막층(600)을 형성하는 것으로서, 그러한 물질로 티타늄 이소 프로포옥사이드(Titanium Iso propoxide[(CH3)2CH)]4Ti), 이소-프로필 알코올(IPA: Iso-Propyl Alcohol) 및 염산(HCl)을 적당비율로 조절하여 농도와 점도를 제어하여 절연 박막코팅에 평탄화가 되도록 한다. 다른 가능한 물질은 세륨산화물(Cerium oxide), 질산(HNO3) 및 염산(HCl)을 조합한 용액을 평탄화 코팅에 사용할 수 있다. 평탄화된 반사방지막층(600) 코팅방법은 스프레이나 스핀코팅 등을 통해서 구현가능 하다. FIG. 5E shows an
도 5f는 p-형 다결정 실리콘 기판(100)의 전면에 Ag 전극으로 그리드 핑거(710, 720)와 그리드 버스바아(730)를 스크린 인쇄를 통해서 형성하고, 온도를 조절하여 건조 후에 740 ~ 900℃로 가열하여 n-형 도핑층(300)과 전극(710, 720, 730)이 접촉되도록 하여 태양전지 제조를 완성한다. 5F illustrates
상기와 같이, 본 발명에 따른 누설전류 저감을 통한 다결정 실리콘 태양전지 제조방법은 기존 태양전지 보다 고효율 에너지 변환 달성이 가능하여 저가로 달성할 수 있다.As described above, the polycrystalline silicon solar cell manufacturing method through the leakage current reduction according to the present invention can achieve a high efficiency energy conversion than the conventional solar cell can be achieved at a low cost.
이러한 태양전지 응용상품은 기본적으로 전기로 움직일 수 있는 것이라면 모든 제품에 적용이 가능하다. 태양전지를 배터리나 인버터에 조합하면 언제 어디에서든지 손쉽게 햇빛에 충전하였다가 필요할 때 전기로 사용할 수 있다. 따라서 향후 다양한 형태의 태양전지 응용상품이 가능하다. These solar cell applications are basically applicable to all products as long as they can be moved by electricity. When combined with batteries or inverters, solar cells can easily be charged into the sun anytime, anywhere, and used as electricity when needed. Therefore, various types of solar cell application products are possible in the future.
기존에 제품화된 상품을 중심으로 소비전력 규모에 따라 소규모, 중간 규모, 대규모 태양전지 응용 예로 구분가능하다. 소규모 응용제품은 사용 소모전력이 50 Wp 미만으로 본다면 태양전지를 응용한 제품군은 그 종류면에서 매우 다양한 것이 사실이다. 간단히 열거하면 탁상용 전자계산기, 손목시계, 리모콘, 완구, 랜턴, 휴대폰 비상전원, 이동 통신 단말기 비상전원, 교육용 실험제품, 휴대용 충전기, 노트북 전원, 지붕 기왓장, 창문 등의 건재, 전화, 라디오, 텔레비전, 소형 경광등, 미등, 형광등, 철도 선로 기름 공급기, 시설 원예, 버스 탑승역 미등, 제초기, 공중전화, 파라솔, 군용 무전기, 소형 선풍기, 어촌 부표등, 위험 경보기, 소형 광고판, 마이크로파 중계소 등의 통신용으로 사용 가능하다. It can be classified into small, medium, and large scale solar cell application examples based on the power consumption scale based on the existing product. For small-scale applications, power consumption is less than 50 Wp, and solar cell applications are very diverse. Simply listed, desktop electronic calculators, wristwatches, remote controls, toys, lanterns, mobile phone emergency power supplies, mobile terminal emergency power supplies, educational experimental products, portable chargers, laptop power supplies, roof mounts, windows, building materials, telephones, radios, televisions, Used for communications such as small warning lights, taillights, fluorescent lights, railway track oil supply, gardening facilities, bus board taillights, weeders, payphones, parasols, military radios, small fans, fishing village buoys, danger alarms, small billboards, microwave relay stations, etc. It is possible.
또한, 중규모 태양전지를 주택에 응용하는 시스템은 인버터를 함께 사용하여 기존의 전력선과 항상 병렬로서 운전하는 방식이기 때문에 소비자의 필요에 따라서 태양전지에서 발생되는 전기를 다른 쪽으로 되팔 수 있도록 하였다. 이런 장점 때문에 여러 국가에서 태양전지를 설치할 때 설치비용을 국가나 지방정부에서 보조하고 있다. 그 외에도 가로등, 오지나 섬지역의 간단한 발전시설, 산장, 절 등의 중간 규모 독립전원 응용이다. 이외에도 에어컨, 자동차, 비행기, 보트 같은 운송기관에도 태양전지의 응용개발이 착실히 전개되고 있으며, 농장용 양수 시스템, 촌락의 전기공급, 의료시설의 전원, 해수 담수화장치, 음극선 부식 방지 시스템, 깡통 압착기, 의료용 냉장고, 무인 자동판매기 등에 사용되고 있다.In addition, the system using mid-sized solar cells in homes is a system that always operates in parallel with the existing power lines by using an inverter together, so that the electricity generated from the solar cells can be sold to the other side according to the needs of consumers. Because of these advantages, the installation cost of solar cells in many countries is subsidized by national or local governments. In addition, it is a medium-sized independent power application for street lamps, simple power generation facilities in remote areas or islands, huts and temples. In addition, the application and development of solar cells is steadily being deployed in air-conditioners, automobiles, airplanes, boats, and other transportation systems. Farm pumping systems, village electricity supply, medical facilities power supply, seawater desalination systems, cathode ray corrosion prevention systems, can presses, It is used in medical refrigerators and unmanned vending machines.
태양전지는 직렬 또는 병렬로 연결하기만 하면 전력을 크게 할 수 있는 장점을 가지고 있어 10kWp 이상 수GWp까지 발전이 가능하다. 우주공간에 위치하는 인공위성에서도 그 전원으로 태양전지가 활용되고 있으며 이 때문에 위성방송을 즐길 수 있는 시대가 되었다. 공공건물 즉 학교, 시청, 구청, 동사무소와 일반 아파트 단지, 빌딩, 산업체 공장 건물 위에 대규모 태양광 발전시스템이 설치된 예를 볼 수 있다. 사막에 대규모 원자력 발전소 수기에 해당하는 수 Giga watt급 태양광 발전소를 설립하여 인접 국가들이 공유할 수 있을 것이다.Solar cells have the advantage of increasing power simply by connecting them in series or in parallel, so they can generate power from 10 kWp to several GWp. Satellites located in outer space are also using solar cells as their power source, which is why we have enjoyed satellite broadcasting. Large-scale photovoltaic systems are installed on public buildings such as schools, city halls, ward offices, government offices and general apartment complexes, buildings, and industrial factory buildings. Several Giga-watt solar power plants, equivalent to large-scale nuclear power plant orders in the desert, will be shared by neighboring countries.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 누설전류 저감 기법을 이용한 다결정 실리콘 태양전지의 제조방법에 따르면, 본 발명의 태양전지는 전면 결정입계 부분의 누설전류를 축소하기 위해서 결정입계를 우선 식각한 후에 결정 입계로 절연막이 두껍게 형성되고 상부 표면은 평탄화 되기 때문에, 전기절연 기능과 광반사방지 기능을 동시 수행할 수 있다.As described above, according to the method of manufacturing a polycrystalline silicon solar cell using the leakage current reduction technique according to the present invention, the solar cell of the present invention is first crystallized after etching the grain boundary in order to reduce the leakage current of the front grain boundary portion. Since the insulating film is thickly formed at the grain boundary and the upper surface is planarized , the electrical insulation function and the light reflection prevention function can be simultaneously performed.
또한, 본 발명의 기술을 사용하면 기존의 태양전지 보다 에너지 변환효율이 크게 향상되고, 특히 태양광의 조사강도가 미약한 구름이 낀 날씨(36mW/cm2)나 태양의 직달광이 부족한 한국의 기후에 효율개선이 뛰어나다. In addition, the use of the technology of the present invention significantly improves the energy conversion efficiency than conventional solar cells, especially the weather of Korea (36mW / cm 2 ) in the cloud with a weak irradiation intensity of sunlight or lack of direct sunlight from the sun Excellent efficiency improvement
그리고, 기존공정에서 동일한 공정단계로 추가의 공정 없이도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 제조가 가능하며, 태양전지의 변환효율을 12%대에서 15%이상 최대 17%까지 향상시킴으로써 기존의 태양전지보다 높은 전력을 얻을 수 있어 와트당 단가를 하락하여 태양전지 저가화가 가능하다. 따라서, 태양전지를 응용한 제품을 저가로 사용할 수 있게 되어 환경친화적이고 경제적인 전기에너지원을 확보할 수 있다.In addition, it is possible to manufacture high-efficiency polycrystalline silicon solar cell without additional process by the same process step in the existing process, and improve the conversion efficiency of solar cell from 12% to 15% up to 17%, which is higher than conventional solar cell. As a result, it is possible to lower solar cell prices by lowering the unit cost per watt. Therefore, it is possible to use the product applying the solar cell at low cost, thereby securing an environmentally friendly and economical electric energy source.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, while the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below It will be understood that modifications and changes can be made.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030028919A KR100543535B1 (en) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030028919A KR100543535B1 (en) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040096100A KR20040096100A (en) | 2004-11-16 |
| KR100543535B1 true KR100543535B1 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=37374885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030028919A KR100543535B1 (en) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100543535B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223055B1 (en) * | 2006-12-13 | 2013-01-17 | 엘지전자 주식회사 | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same |
| US8728880B2 (en) | 2010-12-17 | 2014-05-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Graphene electronic device and method of fabricating the same |
| KR101447433B1 (en) * | 2007-12-28 | 2014-10-10 | 주성엔지니어링(주) | Wafer type Solar Cell and Method for manufacturing the same |
| KR101453086B1 (en) * | 2007-11-27 | 2014-10-27 | 엘지전자 주식회사 | Method for manufacturing solar cell |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223061B1 (en) * | 2006-12-29 | 2013-01-17 | 엘지전자 주식회사 | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143876A (en) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Hitachi Ltd | Manufacture of solar cell |
| JPH06318723A (en) * | 1993-05-07 | 1994-11-15 | Canon Inc | Photovoltaic element and its manufacture |
| KR20000031624A (en) * | 1998-11-05 | 2000-06-05 | 이준신 | Production method of polycrystalline solar battery using crystalline grain boundary etching |
| KR20020010005A (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-02 | 준 신 이 | Poly-Si solar cell fabrication method by using a self-aligned grain boundary electrode |
| JP2002076385A (en) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Silicon solar cell underlying substrate, silicon solar cell and their manufacturing method |
-
2003
- 2003-05-07 KR KR1020030028919A patent/KR100543535B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143876A (en) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Hitachi Ltd | Manufacture of solar cell |
| JPH06318723A (en) * | 1993-05-07 | 1994-11-15 | Canon Inc | Photovoltaic element and its manufacture |
| KR20000031624A (en) * | 1998-11-05 | 2000-06-05 | 이준신 | Production method of polycrystalline solar battery using crystalline grain boundary etching |
| KR20020010005A (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-02 | 준 신 이 | Poly-Si solar cell fabrication method by using a self-aligned grain boundary electrode |
| JP2002076385A (en) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Silicon solar cell underlying substrate, silicon solar cell and their manufacturing method |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101223055B1 (en) * | 2006-12-13 | 2013-01-17 | 엘지전자 주식회사 | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same |
| KR101453086B1 (en) * | 2007-11-27 | 2014-10-27 | 엘지전자 주식회사 | Method for manufacturing solar cell |
| KR101447433B1 (en) * | 2007-12-28 | 2014-10-10 | 주성엔지니어링(주) | Wafer type Solar Cell and Method for manufacturing the same |
| US8728880B2 (en) | 2010-12-17 | 2014-05-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Graphene electronic device and method of fabricating the same |
| US9257528B2 (en) | 2010-12-17 | 2016-02-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Graphene electronic device and method of fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040096100A (en) | 2004-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6784361B2 (en) | Amorphous silicon photovoltaic devices | |
| AU717476B2 (en) | Structure and fabrication process for an aluminum alloy junction self-aligned back contact silicon solar cell | |
| Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie | Planning and installing photovoltaic systems: a guide for installers, architects and engineers | |
| KR101000064B1 (en) | Hetero-junction silicon solar cell and fabrication method thereof | |
| Hübner et al. | Novel cost-effective bifacial silicon solar cells with 19.4% front and 18.1% rear efficiency | |
| JP2000058887A (en) | Fabrication of thin film photovoltaic module having high uniformity interconnect and double layer contact | |
| WO2016090179A1 (en) | 2-terminal metal halide semiconductor/c-silicon multijunction solar cell with tunnel junction | |
| KR100928302B1 (en) | Method for manufacturing solar cell of tricrystalline silicon using surfactant and acid solution wet etching method | |
| US20110017258A1 (en) | Solar cell and fabrication method thereof | |
| Messenger et al. | Photovoltaics fundamentals, technology and application | |
| US20180033905A1 (en) | Flexible silicon infrared emitter | |
| Hovel | Photovoltaic materials and devices for terrestrial solar energy applications | |
| KR100543535B1 (en) | Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current | |
| CN115528136A (en) | Back contact battery, manufacturing method thereof, battery assembly and photovoltaic system | |
| CN115425116A (en) | Manufacturing method of passivation contact structure, battery, assembly and system | |
| EP4084086B1 (en) | Photovoltaic cell and method for manufacturing same | |
| JPH0636429B2 (en) | Heterojunction photoelectric device and heterojunction photoelectric device | |
| WO2003043096A2 (en) | Copper-indium based thin film photovoltaic devices and methods of making the same | |
| Hameiri | Photovoltaics literature survey (no. 172) | |
| CN111599881B (en) | Single crystal cuprous oxide composite semiconductor nano generator and manufacturing method thereof | |
| CN110800114B (en) | High-efficiency back electrode type solar cell and manufacturing method thereof | |
| Richards et al. | Photovoltaics devices | |
| Johnston | The Prospects for Photovoltaic Conversion: Solar cells convert sunlight directly to electricity. Can they be made efficient and cheap enough to contribute significantly to a solar energy economy? | |
| Dutta et al. | Status of Photovoltaic Science and Technology in India | |
| Babychenko | Multicomponent semiconductor structures in the design of solar cells |
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: 20130103 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140106 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150107 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160106 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170508 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181031 Year of fee payment: 14 |