KR101121438B1 - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 상기 태양 전지는 제1 도전성 타입의 불순물과 금속 불순물을 함유하는 반도체 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 가지고 상기 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하고, 제1 굴절률을 갖는 제1 반사 방지막과 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 제2 반사 방지막을 포함하는 반사 방지부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 기판에 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 제1 반사 방지막과 상기 제2 반사 방지막은 동일한 물질로 이루어져 있다. 이로 인해, 반사 방지부는 부동화 효과와 반사 방지 효과를 모두 갖게 되므로 태양 전지의 효율이 향상된다.The present invention relates to a solar cell. The solar cell is a semiconductor substrate containing an impurity and a metal impurity of a first conductivity type, an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and forming a pn junction with the semiconductor substrate, and located on the emitter portion. And an antireflection portion including a first antireflection film having a first refractive index and a second antireflection film having a second refractive index different from the first refractive index, a first electrode electrically connected to the emitter portion, and the substrate. And a second electrode electrically connected, wherein the first antireflection film and the second antireflection film are made of the same material. For this reason, since the antireflection part has both the passivation effect and the antireflection effect, the efficiency of the solar cell is improved.

태양전지, 반사방지막, 이중막, 실리콘질화막, 굴절률, 부동화 Solar cell, antireflection film, double film, silicon nitride film, refractive index, passivation

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다. With the recent prediction of the depletion of existing energy sources such as oil and coal, increasing interest in alternative energy to replace them, solar cells that produce electrical energy from solar energy is attracting attention.

일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.A typical solar cell includes a substrate and an emitter layer made of semiconductors of different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to the substrate and the emitter, respectively. At this time, p-n junction is formed in the interface of a board | substrate and an emitter part.

이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.When light is incident on the solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor, and the generated electron-hole pairs are separated into electrons and holes charged by the photovoltaic effect, respectively, and the electrons and holes are n-type. Move toward the semiconductor and the p-type semiconductor, for example toward the emitter portion and the substrate, respectively, and are collected by electrodes electrically connected to the substrate and the emitter portion, which are connected by wires to obtain power.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 제조 비용과 제조시간을 줄이기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the manufacturing cost and manufacturing time of the solar cell.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지의 제조 공정을 단순화하는 것이다. Another technical object of the present invention is to simplify the manufacturing process of the solar cell.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to improve the efficiency of the solar cell.

본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 불순물과 금속 불순물을 함유하는 반도체 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 가지고 상기 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하고, 제1 굴절률을 갖는 제1 반사 방지막과 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 제2 반사 방지막을 포함하는 반사 방지부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 기판에 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 제1 반사 방지막과 상기 제2 반사 방지막은 동일한 물질로 이루어져 있다.A solar cell according to one aspect of the invention has a semiconductor substrate containing impurities of a first conductivity type and a metal impurity, and an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type to form a pn junction with the semiconductor substrate. And an antireflection part disposed on the emitter part and including a first antireflection film having a first refractive index and a second antireflection film having a second refractive index different from the first refractive index, and a first anti-reflective part electrically connected to the emitter part. And an electrode, and a second electrode electrically connected to the substrate, wherein the first antireflection film and the second antireflection film are made of the same material.

상기 제2 반사 방지막은 상기 제1 반사 방지막보다 높은 곳에 위치하고, 상기 제1 굴절률은 약 2.3 내지 약 2.9이고, 상기 제2 굴절률은 약 1.7 내지 약 2.2일 수 있다. The second anti-reflection film may be positioned higher than the first anti-reflection film, the first refractive index may be about 2.3 to about 2.9, and the second refractive index may be about 1.7 to about 2.2.

상기 반사 방지부는 약 80㎚ 내지 약 120㎚의 두께를 가질 수 있다. The anti-reflection portion may have a thickness of about 80 nm to about 120 nm.

상기 반사 방지부는 실리콘 질화막으로 이루어지는 것이 좋다. Preferably, the anti-reflection portion is made of a silicon nitride film.

상기 제1 반사 방지막과 상기 제2 반사 방지막은 서로 다른 층에 위치할 수 있다. The first antireflection film and the second antireflection film may be located on different layers.

상기 제1 반사 방지막은 약 30㎚ 내지 50㎚의 두께를 가질 수 있고, 상기 제2 반사 방지막은 약 50㎚ 내지 70㎚의 두께를 가질 수 있다.The first anti-reflection film may have a thickness of about 30 nm to 50 nm, and the second anti-reflection film may have a thickness of about 50 nm to 70 nm.

상기 제1 반사 방지막과 상기 제2 반사 방지막은 하나의 층으로 형성될 수 있다.The first antireflection film and the second antireflection film may be formed in one layer.

상기 기판은 약 2N 내지 5N의 순도를 가질 수 있다.The substrate may have a purity of about 2N to 5N.

상기 반도체 기판에서 소수 캐리어의 벌크 생존 시간은 약 0.1㎲ 내지 약 2㎲일 수 있다.The bulk survival time of minority carriers in the semiconductor substrate may be about 0.1 ms to about 2 ms.

상기 금속 불순물은 알루미늄(Al)과 철(Fe) 중 적어도 하나일 수 있다.The metal impurity may be at least one of aluminum (Al) and iron (Fe).

상기 금속 불순물의 농도는 약 0.001 내지 1ppmw일 수 있다.The concentration of the metal impurity may be about 0.001 to 1 ppmw.

상기 반도체 기판은 붕소를 함유하고 있고, 상기 붕소의 농도는 3×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 5×10¹⁶ atoms/cm³일 수 있다.The semiconductor substrate contains boron, and the concentration of boron may be 3 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 5 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ .

또한 상기 반도체 기판은 산소를 함유하고 있고, 상기 산소의 농도는 1×10¹⁸ atoms/cm³ 내지 1×10¹⁹ atoms/cm³일 수 있다.Further, the semiconductor substrate contains oxygen, and the concentration of oxygen is 1 × 10 ¹⁸ atoms / cm ³ To 1 × 10 ¹⁹ atoms / cm ³ .

상기 반도체 기판은 탄소를 함유하고 있고, 상기 탄소의 농도는 1×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 1×10¹⁹ atoms/cm³일 수 있다.The semiconductor substrate contains carbon, and the carbon concentration may be 1 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 1 × 10 ¹⁹ atoms / cm ³ .

상기 기판은 메탈로지칼급 기판(metallurgical grade silicon substrate)일 수 있다.The substrate may be a metallurgical grade silicon substrate.

본 발명의 다른 특성에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전형 타입의 불순물과 금속 불순물을 함유하는 기판에 상기 제1 도전형 타입과 다른 제2 도전형 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 제1 굴절률을 갖는 제1 부분을 형성하고, 상기 제1 부분 위에 위치하고 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 부분을 형성하여 반사 방지부를 형성하는 단계, 그리고 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극과 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 동일한 재료로 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, including forming an emitter portion of a second conductivity type different from the first conductivity type on a substrate containing impurities of a first conductivity type and a metal impurity. Forming a first portion having a first refractive index on the emitter portion, forming a second portion located on the first portion and having a second refractive index smaller than the first refractive index to form an antireflection portion, and the emitter portion; Forming a first electrode that is electrically connected and a second electrode that is electrically connected with the substrate, wherein the first portion and the second portion are formed of the same material.

상기 제1 굴절률은 약 2.3 내지 약 2.9이고, 상기 제2 굴절률은 약 1.7 내지 약 2.2이다.  The first refractive index is about 2.3 to about 2.9 and the second refractive index is about 1.7 to about 2.2.

상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다. The first portion and the second portion may be formed of a silicon nitride film.

상기 반사 방지부 형성 단계는 챔버에서 상기 에미터부 위에 상기 제1 부분을 형성하는 단계 그리고 상기 챔버에서 상기 제1 부분 위에 상기 제2 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the anti-reflection portion may include forming the first portion over the emitter portion in the chamber and forming the second portion over the first portion in the chamber.

상기 반사 방지부 형성 단계는 챔버에서 상기 에미터부 위에 공정 가스의 주 입량을 변화시키면서 상기 제1 굴절률을 갖는 상기 제1 부분과 상기 제1 부분 위에 상기 제2 굴절률을 갖는 상기 제2 부분을 구 형성할 수 있다.The forming of the anti-reflective portion may be performed by forming a sphere having the first refractive index and the second portion having the second refractive index on the first portion while varying the injection amount of the process gas on the emitter portion in the chamber. can do.

상기 공정 가스는 암모니아 가스(NH₃)와 실란 가스(SiH₄)를 포함할 수 있다. The process gas may include ammonia gas (NH ₃ ) and silane gas (SiH ₄ ).

상기 제1 및 제2 전극 형성 단계는, 상기 반사 방지부 위에 제1 페이스트를 인쇄하여 제1 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 제2 페이스트를 인쇄하여 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여 상기 에미터부에 전기적으로 연결된 상기 제1 전극과 상기 기판에 전기적으로 연결된 상기 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the first and second electrodes may include forming a first electrode pattern by printing a first paste on the anti-reflection portion, forming a second electrode pattern by printing a second paste on the substrate, and And heat treating the substrate having the first and second electrode patterns to form the first electrode electrically connected to the emitter unit and the second electrode electrically connected to the substrate.

상기 제1 및 제2 전극 형성 단계는 상기 기판을 열처리할 때, 상기 제2 전극 하부에 후면 전계부가 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다. The forming of the first and second electrodes may further include forming a rear electric field under the second electrode when the substrate is heat treated.

상기 기판은 약 2N 내지 약 5N의 순도를 가질 수 있다.The substrate may have a purity of about 2N to about 5N.

상기 금속 불순물은 알루미늄(Al)과 철(Fe) 중 적어도 하나일 수 있다.The metal impurity may be at least one of aluminum (Al) and iron (Fe).

상기 금속 불순물의 농도는 약 0.001 내지 1ppmw일 수 있다.The concentration of the metal impurity may be about 0.001 to 1 ppmw.

본 발명의 특징에 따르면, 동일한 물질을 이용하여 서로 다른 굴절률을 갖는 반사 방지막을 형성하므로, 제조 시간과 제조 비용이 줄어든다. 또한, 에미터부와 인접한 부분의 굴절률이 입사면에 인접한 부분의 굴절률보다 크게 하여, 반사 방지막은 부동화 효과와 반사 방지 효과를 모두 갖게 되므로 태양 전지의 효율이 향상된다.According to a feature of the present invention, since an antireflection film having different refractive indices is formed using the same material, manufacturing time and manufacturing cost are reduced. In addition, since the refractive index of the portion adjacent to the emitter portion is larger than that of the portion adjacent to the incident surface, the antireflection film has both a passivation effect and an antireflection effect, thereby improving the efficiency of the solar cell.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle. Also, when a part is formed as "whole" on the other part, it means not only that it is formed on the entire surface (or the front surface) of the other part but also not on the edge part.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예인 태양 전지에 대하여 설명한다.Next, a solar cell as an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a partial perspective view of a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 1 taken along line II-II.

도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 제1 불순물부(110)와 제2 불순물부인 에미터부(120)를 구비한 기판(100), 빛이 입사되는 기판(100)의 면[이하, '전면(front surface)'라 함]의 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 에미터부(120) 위에 위치한 전면 전극부(140), 빛이 입사되지 않고 전면의 반대편에 위치하는 기판(100)의 면[이하, '후면(rear surface)'라 함]에 위치하는 후면 전극(rear electrode)(151), 그리고 후면 전극(151) 하부에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(171)를 구비한다.1 and 2, a solar cell 1 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100 having a first impurity portion 110 and an emitter portion 120 that is a second impurity portion, and light. The anti-reflection portion 130 positioned on the emitter portion 120 on the surface of the substrate 100 to be incident (hereinafter referred to as a “front surface”) and the front electrode portion 140 positioned on the emitter portion 120. ), A rear electrode 151 positioned on a surface of the substrate 100 opposite to the front surface (hereinafter, referred to as a 'rear surface') where no light is incident, and a rear electrode 151. A back surface field (BSF) portion 171 positioned below the bottom portion is provided.

제1 불순물부(110)는 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(100)에 위치하며 제1 도전성 타입의 제1 불순물을 함유하고 있다. 이때, 제1 불순물부(110)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유할 수 있다. 실리콘은 다결정 실리콘과 같은 결정질 실리콘이다. 하지만, 이와는 달리, 기판(100)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 이 경우, 제1 불순물부(110)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다. 본 실시예에서, 기판(100)은 용융법으로 제조된다. 즉, 노(furnace)에서 실리카(silica, SiO₂) 재질과 같은 실리콘 원재료(raw material)와 금속 재질인 반응 재료를 함께 용융하여 실리콘 원재료에서 불순물을 제거하는 방법으로 제조될 수 있다. 기판(100)은 순도(purity level)가 5N 이하인 다결정 실리콘 기판일 수 있고, 바람직하게는 2N 내지 5N의 다결정 실리콘 기판일 수 있다.The first impurity portion 110 is located on the semiconductor substrate 100 made of silicon of a first conductivity type, for example, p-type conductivity, and contains a first impurity of the first conductivity type. In this case, the first impurity part 110 may contain impurities of trivalent elements such as boron (B), gallium (Ga), indium (In), and the like. Silicon is crystalline silicon, such as polycrystalline silicon. Alternatively, the substrate 100 may be of an n-type conductivity type. In this case, the first impurity part 110 may include impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb). It may contain. In this embodiment, the substrate 100 is manufactured by the melting method. That is, the raw material may be manufactured by melting together a raw material of silicon, such as silica (SiO ₂ ), and a reaction material, which is a metallic material, in a furnace to remove impurities from the raw material of silicon. The substrate 100 may be a polycrystalline silicon substrate having a purity level of 5N or less, and preferably, a polycrystalline silicon substrate of 2N to 5N.

여기서, 기판(100)의 순도가 5N이라는 것은 기판(100)내의 실리콘(Si)의 함 량이 99.999%(9의 개수가 다섯 개) 이상인 것을 의미한다. 다르게 표현하면, 기판(100)의 순도가 5N이라는 것은 기판(100) 내의 실리콘(Si)의 함량이 99.999%급인 것을 의미한다.Here, the purity of the substrate 100 is 5N means that the silicon (Si) content in the substrate 100 is 99.999% (the number of nine is five) or more. In other words, 5N purity of the substrate 100 means that the content of silicon (Si) in the substrate 100 is 99.999%.

금속 재질은 알루미늄(Al)을 사용하므로, 기판(100)은 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질의 불순물을 포함하고, 또한 기판(100)은 철의 불순물을 포함한다.Since the metal material uses aluminum (Al), the substrate 100 includes impurities of a metal material such as aluminum (Al), and the substrate 100 includes impurities of iron.

이로 인해, 기판(100)에 함유된 금속 재질의 불순물의 함유량은 0.001 내지 1.0ppmw일 수 있고, 이때, 기판(100)에 함유된 알루미늄(Al)의 양은 0.01 내지 0.8ppmw일 수 있고, 기판(100)에 함유된 철(Fe)의 양은 0.01 내지 1ppmw일 수 있다.For this reason, the content of the impurities of the metal material contained in the substrate 100 may be 0.001 to 1.0 ppmw, and in this case, the amount of aluminum (Al) contained in the substrate 100 may be 0.01 to 0.8 ppmw, and the substrate ( The amount of iron (Fe) contained in 100) may be 0.01 to 1ppmw.

이와 같이, 실리콘(Si)을 기화시켜 실리콘(Si) 가스를 생성하고, 생성된 실리콘(Si) 가스를 수집하여 결정 성장시키는 방법인 기상법으로 제조된 기판에 비해 불순물 농도가 높아 순도가 낮은 용융법으로 제조된 기판(100)을 사용할 경우, 기판(100)의 제조 단가를 낮출 수 있어 태양전지(1)의 제조 단가가 줄어들지만, 태양 전지(1)의 효율이 기상법으로 제조된 기판을 사용하는 태양 전지의 효율보다 낮아진다.As such, a melting method having a higher purity than a substrate manufactured by a vapor phase method, which is a method of vaporizing silicon (Si) to generate silicon (Si), and collecting and growing crystals of the generated silicon (Si) gas, has a low purity and low purity. In the case of using the substrate 100 manufactured as described above, the manufacturing cost of the substrate 100 can be lowered, so that the manufacturing cost of the solar cell 1 is reduced, but the efficiency of the solar cell 1 uses the substrate produced by the vapor phase method. It is lower than the efficiency of the solar cell.

이를 보상하기 위해, 용융법으로 제조된 기판(100)에서 소수 캐리어의 벌크(bulk) 생존 시간(life time)은 약 0.1㎲ 내지 2㎲이다. 여기서 벌크 생존 시간은 입사되는 광에 의해 기판(100)에서 캐리어가 생성된 시점부터 생성된 캐리어가 소멸되기까지의 시간으로서, 베어(bare) 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 상태의 기판(100)의 벌크 생존 시간을 의미한다.To compensate for this, the bulk life time of minority carriers in the substrate 100 manufactured by the melting method is about 0.1 ms to 2 ms. Here, the bulk survival time is a time from when the carrier is generated in the substrate 100 to the disappearance of the generated carrier by the incident light, and the bulk of the substrate 100 in a bare silicon wafer state. Means survival time.

벌크 생존 시간이 약 0.1㎲ 이하일 경우, 전면 전극부(140)와 후면 전극(151)이 전자와 정공을 수집할 수 있는 시간이 짧기 때문에 태양 전지(1)의 효율이 매우 낮아진다. When the bulk survival time is about 0.1 ms or less, the efficiency of the solar cell 1 is very low because the time for the front electrode 140 and the rear electrode 151 to collect electrons and holes is short.

이러한 벌크 생존 시간은 기판(100)의 케미컬 페시베이션(chemical passivation) 처리 여부에 따라 달라지므로, 기판(100)에 케미컬 페시베이션 처리를 실시할 경우 벌크 생존 시간은 증가한다. 한 예로서, 기판(100)에 케미컬 페시베이션 처리를 하게 되면 기판(100)의 벌크 생존 시간은 약 5㎲ 이상일 수 있고, 바람직하게 용용법으로 제조된 기판(100)을 케미컬 페이베이션 처리할 경우, 약 5 내지 15㎲일 수 있다. Since the bulk survival time depends on whether the substrate 100 has a chemical passivation process, the bulk survival time increases when the substrate 100 is subjected to the chemical passivation process. As an example, when the chemical passivation treatment is performed on the substrate 100, the bulk survival time of the substrate 100 may be about 5 ms or more, and preferably, when the chemical substrate is subjected to the chemical passivation treatment. , About 5-15 μs.

또한, 용융법으로 제조된 기판(100)을 이용할 경우, 붕소(B)의 함량이 과도하게 낮을 경우 기판(100)에서 생성되는 캐리어의 양이 너무 적어 태양 전지(1)의 효율이 저하될 수 있고, 반대로 붕소(B)의 함량이 과도하게 높을 경우 기판(100)의 총 불순물 함량이 과도하게 높아져 또한 태양 전지(1)의 효율이 저하될 수 있다. 따라서 융용법으로 제조된 태양 전지(1)에서의 효율 저하를 방지하기 위해 붕소(B)의 농도는 약 3×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 5×10¹⁶ atoms/cm³ 일 수 있다. In addition, in the case of using the substrate 100 manufactured by the melting method, when the content of boron (B) is excessively low, the amount of carriers generated in the substrate 100 is too small, which may lower the efficiency of the solar cell 1. On the contrary, if the boron (B) content is excessively high, the total impurity content of the substrate 100 may be excessively high, and the efficiency of the solar cell 1 may be lowered. Accordingly, the concentration of boron (B) may be about 3 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 5 × 10 ¹⁶ atoms / cm ^{3 in} order to prevent efficiency reduction in the solar cell 1 manufactured by the melting method.

또한, 기판(100)에 함유한 산소와 탄소는 기판(100)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있지만 산소와 탄소의 함량 역시 과도하게 높을 경우 산소와 탄소가 불순물로 작용하여 캐리어의 생성에 악영향을 미치게 되고 이로 인해 벌크 생존 기간이 줄어든다. 따라서 기판(100)의 산소 농도는 약 1×10¹⁸ atoms/cm³ 내지 1×10¹⁹ atoms/cm³ 일수 있고, 기판(100)의 탄소 농도는 약 1×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 1×10¹⁹ atoms/cm³ 일수 있다.In addition, the oxygen and carbon contained in the substrate 100 may improve the electrical characteristics of the substrate 100, but if the oxygen and carbon content is too high, oxygen and carbon act as impurities to adversely affect the formation of carriers. This reduces the bulk survival. Accordingly, the oxygen concentration of the substrate 100 may be about 1 × 10 ¹⁸ atoms / cm ³ to 1 × 10 ¹⁹ atoms / cm ³ , and the carbon concentration of the substrate 100 may be about 1 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 1 × It can be 10 ¹⁹ atoms / cm ³ .

또한 대안적인 실시예에서, 기판(100)은 메탈로지칼급 실리콘 기판(metallurgical grade silicon substrate)일 수 있다.  Also in alternative embodiments, the substrate 100 may be a metallurgical grade silicon substrate.

이러한 기판(100)은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 이 경우, 텍스처링 표면에 의해 기판(100)으로 입사되는 빛의 양이 증가하여 태양 전지(1)의 효율이 향상된다. This substrate 100 may be textured to have a textured surface that is an uneven surface. In this case, the amount of light incident on the substrate 100 by the texturing surface is increased to improve the efficiency of the solar cell 1.

기판(100)에 형성된 에미터부(120)는 기판(100)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 제2 불순물부로서, 반도체 기판(100)의 제1 불순물부(110)와 p-n 접합을 이룬다. 실질적으로, 기판(100)에서 에미터부(120)를 제외한 대부분의 영역이 제1 불순물부(110)가 된다. The emitter portion 120 formed on the substrate 100 is a second impurity portion having a second conductivity type, for example, an n-type conductivity type, which is opposite to the conductivity type of the substrate 100. The pn junction is formed with the first impurity portion 110 of. Substantially, most of the region of the substrate 100 except for the emitter portion 120 becomes the first impurity portion 110.

이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(100)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(100)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 제1 불순물부(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동한다.Due to the built-in potential difference due to this pn junction, the electron-hole pair, which is the charge generated by the light incident on the substrate 100, is separated into electrons and holes, and the electrons move toward the n-type and the holes Moves toward p-type. Therefore, when the substrate 100 is p-type and the emitter portion 120 is n-type, the separated holes move toward the first impurity portion 110 and the separated electrons move toward the emitter portion 120.

에미터부(120)는 제1 불순물부(110)와 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(100)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 제1 불순물부(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.Since the emitter part 120 forms a pn junction with the first impurity part 110, unlike the present embodiment, when the substrate 100 has an n-type conductivity type, the emitter part 120 has a p-type conductivity. Has type In this case, the separated electrons move toward the first impurity part 110 and the separated holes move toward the emitter part 120.

에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(100)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 에미터부(120)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(100)에 도핑하여 형성될 수 있다.When the emitter unit 120 has an n-type conductivity type, the emitter unit 120 may be doped with impurities of a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like on the substrate 100. On the contrary, when the emitter portion 120 has a p-type conductivity type, impurities of trivalent elements such as boron (B), gallium (Ga), and indium (In) may be doped into the substrate 100. Can be formed.

반사 방지부(130)는 에미터부(120) 위에 위치한 제1 반사 방지막(131)과 제1 반사 방지막(131) 위에 위치한 제2 반사 방지막(132)을 구비한다. 반사 방지부(130)의 총 두께는 약 80㎚ 내지 120㎚이다. The anti-reflection unit 130 includes a first anti-reflection film 131 disposed on the emitter unit 120 and a second anti-reflection film 132 positioned on the first anti-reflection film 131. The total thickness of the anti-reflection portion 130 is about 80 nm to 120 nm.

제1 반사 방지막(131)은 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어지고, 약 30㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖고 있고, 약 2.3 내지 약 2.9의 굴절률(refractive index)을 갖는다.The first anti-reflection film 131 is made of silicon nitride (SiNx), has a thickness of about 30 nm to 50 nm, and has a refractive index of about 2.3 to about 2.9.

제1 반사 방지막(131)은 기판(100)의 표면에 존재하는 댕글링 본드(dangling bond)와 같은 결함(defect)을 안정화된 결합으로 만드는 부동화 효과(passivation effect)를 발휘하여, 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하가 불안정한 결합과 재결합되어 소멸되는 것을 감소시키고, 또한 기판(100)으로 입사되는 빛의 반사율을 감소시킨다.The first anti-reflection film 131 exerts a passivation effect of making a defect such as a dangling bond present on the surface of the substrate 100 into a stabilized bond, thereby emitting an emitter portion 120. The charges shifted toward) decrease in recombination and dissipation with unstable bonds, and also reduce the reflectance of light incident on the substrate 100.

제1 반사 방지막(131)의 굴절률이 하한치(약 2.3)에 미달되면, 빛의 반사가 잘 이루어져 반사 방지막 기능을 제대로 수행하지 못하고, 부동화 효과가 저하되어 태양 전지(1)의 효율을 감소시킨다. 반대로, 제1 반사 방지막(131)의 굴절률이 상한치(약 2.8)를 초과하면, 입사된 빛이 제1 반사 방지막(131) 자체에서 흡수되어 기판(100)의 광전 효율을 감소시키는 문제가 발생한다. When the refractive index of the first anti-reflection film 131 is lower than the lower limit (about 2.3), the light is well reflected and thus does not function properly as the anti-reflection film, and the passivation effect is lowered to reduce the efficiency of the solar cell 1. On the contrary, when the refractive index of the first antireflection film 131 exceeds the upper limit (about 2.8), incident light is absorbed by the first antireflection film 131 itself, which causes a problem of reducing the photoelectric efficiency of the substrate 100. .

또한, 제1 반사 방지막(131)의 두께가 하한치(약 30nm)에 미달되면 반사 방지막의 기능을 정상적으로 수행하지 못하고, 상한치(50nm)를 초과하면 제1 반사 방지막(131)에서 흡수되는 빛의 양이 증가하고 또한 불필요하게 두께가 증가하므로 제조 비용과 공정 시간이 증가하는 문제가 발생한다.In addition, if the thickness of the first anti-reflection film 131 is less than the lower limit (about 30 nm), the function of the anti-reflection film may not be normally performed, and if it exceeds the upper limit (50 nm), the amount of light absorbed by the first anti-reflection film 131 This increase and unnecessarily increase in thickness leads to the problem of increased manufacturing cost and processing time.

제2 반사 방지막(132)은 제1 반사 방지막(131) 위에만 존재하며 제1 반사 방지막(131)과 동일하게 실리콘 질화막으로 이루어지고, 약 50㎚ 내지 70㎚의 두께를 가지며, 약 1.7 내지 약 2.2의 굴절률을 갖는다.The second anti-reflection film 132 is present only on the first anti-reflection film 131 and is made of a silicon nitride film similar to the first anti-reflection film 131, has a thickness of about 50 nm to 70 nm, and about 1.7 to about Has a refractive index of 2.2.

이러한 제2 반사 방지막(132)은 제1 반사 방지막(131)과 함께 기판(100)쪽으로 입사되는 빛의 반사율을 감소시켜, 기판(100)으로 흡수되는 빛을 양을 증가시킨다. 또한, 제2 반사 방지막(132)의 실리콘 질화막(SiNx)에 포함된 수소(H)에 의하여, 제2 반사 방지막(132)은 불안정한 결합에 대한 부동화 효과를 더욱더 향상시킨다.The second anti-reflection film 132 together with the first anti-reflection film 131 reduces the reflectance of light incident to the substrate 100, thereby increasing the amount of light absorbed by the substrate 100. In addition, by the hydrogen (H) included in the silicon nitride film (SiNx) of the second anti-reflection film 132, the second anti-reflection film 132 further improves the passivation effect for the unstable bond.

이미 기술한 것처럼 제2 반사 방지막(132)의 굴절률은 제1 반사 방지막(131)의 굴절률보다 작기 때문에, 제1 반사 방지막(131)보다 반사 방지막의 기능은 향상되는 반면, 부동화 효과는 감소한다.As described above, since the refractive index of the second anti-reflection film 132 is smaller than that of the first anti-reflection film 131, the function of the anti-reflection film is improved than the first anti-reflection film 131, while the passivation effect is reduced.

또한, 제1 반사 방지막(131)에서 제2 반사 방지막(132)으로의 굴절률 변화는 불연속적으로 감소한다.In addition, the change in refractive index from the first anti-reflection film 131 to the second anti-reflection film 132 decreases discontinuously.

제2 반사 방지막(132)의 굴절률이 하한치(약 1.7)에 미달되면, 빛의 반사가 잘 이루어져 반사 방지막의 기능을 제대로 수행하지 못하고, 제2 반사 방지막(132)의 굴절률이 상한치(약 2.2)를 초과하면, 입사된 빛이 제2 반사 방지막(131) 자체에서 흡수되어 기판(100)의 광전 효율을 감소시키는 문제가 발생한다. When the refractive index of the second anti-reflection film 132 is lower than the lower limit (about 1.7), the light is well reflected and thus does not function properly as the anti-reflection film, and the refractive index of the second anti-reflection film 132 is the upper limit (about 2.2). If exceeded, the incident light is absorbed by the second anti-reflection film 131 itself, thereby reducing the photoelectric efficiency of the substrate 100 occurs.

또한, 제2 반사 방지막(132)의 두께가 하한치(약 50nm)에 미달되면, 반사 방지막의 기능을 정상적으로 수행하지 못하고, 상한치(약 70nm)를 초과하면 제2 반사 방지막(132)에서 빛이 흡수되는 문제가 발생한다.In addition, when the thickness of the second anti-reflection film 132 is lower than the lower limit (about 50 nm), the function of the anti-reflection film may not be normally performed, and when the upper limit (about 70 nm) is exceeded, light is absorbed by the second anti-reflection film 132. Problem occurs.

전면 전극부(140)는, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142)를 구비한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the front electrode portion 140 includes a plurality of front electrodes 141 and a plurality of front electrode current collectors 142.

복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120)와 전기적?물리적으로 연결되어 있고, 거의 평행하게 정해진 방향으로 뻗어 있다.The plurality of front electrodes 141 are electrically and physically connected to the emitter unit 120 and extend in a substantially parallel direction.

복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.The plurality of front electrodes 141 collect charges, for example, electrons, which are moved toward the emitter unit 120.

복수의 전면전극용 집전부(142)는 에미터부(20) 위에 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 거의 평행하게 뻗어 있고, 에미터부(120)뿐만 아니라 복수의 제1 전극(141)과 전기적?물리적으로 연결되어 있다. The plurality of front electrode current collectors 142 extend substantially parallel to the plurality of front electrodes 141 on the emitter unit 20, and not only the emitter unit 120 but also the plurality of first electrodes 141. It is electrically and physically connected.

복수의 전면전극용 집전부(142)는 복수의 전면전극(141)과 동일 층에 위치하여, 복수의 전면전극용 집전부(142)는 각 전면 전극층(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적?물리적으로 연결되어 있다.The plurality of front electrode current collectors 142 are positioned on the same layer as the plurality of front electrodes 141, and the plurality of front electrode current collectors 142 intersect with each of the front electrode layers 141. 141 is electrically and physically connected.

복수의 전면 전극용 집전부(142)는 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있으 므로, 복수의 전면 전극(141)을 통해 전달되는 전하를 수집하여 외부 장치로 출력한다.Since the plurality of front electrode current collectors 142 are connected to the plurality of front electrodes 141, the plurality of front electrode current collectors 142 collects electric charges transferred through the plurality of front electrodes 141 and outputs them to an external device.

이러한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있지만, 이와는 달리, 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하거나, 이외의 다른 도전성 금속 물질을 함유할 수 있다.The front electrode 140 contains a conductive material such as silver (Ag), but differently, nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), zinc (Zn), and indium It may contain at least one selected from the group consisting of (In), titanium (Ti), gold (Au), and combinations thereof, or may contain other conductive metal materials.

에미터부(120)와 전기적?물리적으로 연결되어 있는 전면 전극부(140)로 인해, 반사 방지부(130)의 제1 반사 방지막(131)은 전면 전극부(140)가 위치하지 않는 에미터부(120) 위에 존재한다.Due to the front electrode portion 140 electrically and physically connected to the emitter portion 120, the first anti-reflection film 131 of the anti-reflection portion 130 may have an emitter portion (not including the front electrode portion 140). 120) above.

기판(100)의 후면 위에 위치한 후면 전극(151)은 기판(100)의 후면 거의 전체면에 위치한다.The rear electrode 151 positioned on the rear surface of the substrate 100 is located on almost the entire rear surface of the substrate 100.

이러한 복수의 후면 전극(151)은 제1 불순물부(110)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다. The plurality of rear electrodes 151 collects charges, for example, holes, which move toward the first impurity portion 110.

후면 전극(151)은 알루미늄(A)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유하고 있지만, 대안적인 실시예에서, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하거나, 이외의 다른 도전성 물질을 함유할 수 있다.The back electrode 151 contains at least one conductive material, such as aluminum (A), but in alternative embodiments, nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), zinc ( Zn), indium (In), titanium (Ti), gold (Au), and combinations thereof. It may contain at least one selected from the group consisting of, or other conductive materials.

후면 전극(151)과 기판(100)의 제1 불순물부(110) 사이에 위치한 후면 전계부(171)는 제1 불순물부(110)와 동일한 도전성 타입의 불순물이 제1 불순물부(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.In the back surface field portion 171 positioned between the back electrode 151 and the first impurity portion 110 of the substrate 100, impurities having the same conductivity type as those of the first impurity portion 110 may be less than the first impurity portion 110. Heavily doped regions, for example p + regions.

제1 불순물부(110)과 후면 전계부(171)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되어 제1 불순물부(110) 후면쪽으로의 전자 이동이 방해되어, 제1 불순물부(110)의 표면 근처에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시킨다.Due to the difference in the impurity concentration between the first impurity part 110 and the rear electric field part 171, a potential barrier is formed, which prevents electrons from moving toward the rear surface of the first impurity part 110, and thus the surface of the first impurity part 110. This reduces the recombination and dissipation of electrons and holes in the vicinity.

이러한 구조 이외에 태양 전지(1)는 기판(100)의 후면에 위치하는 복수의 후면전극용 집전부를 더 구비할 수 있다.In addition to the structure, the solar cell 1 may further include a plurality of current collectors for the rear electrodes positioned on the rear surface of the substrate 100.

복수의 후면전극용 집전부는, 복수의 전면전극용 집전부(142)와 유사하게, 후면 전극(151)과 전기적으로 연결되어 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집하여 외부 장치로 출력한다. 이러한 후면전극용 집전부는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.Similar to the plurality of front electrode current collectors 142, the plurality of rear electrode current collectors are electrically connected to the rear electrode 151 to collect charges transferred from the rear electrode 151 and output them to an external device. . The back electrode current collector contains at least one conductive material such as silver (Ag).

이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)의 동작은 다음과 같다.The operation of the solar cell 1 according to the present embodiment having such a structure is as follows.

태양 전지(1)로 빛이 조사되어 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(100)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(100)에서 전자-정공 쌍이 발생한다.When light is irradiated onto the solar cell 1 and incident on the substrate 100 of the semiconductor through the emitter unit 120, electron-hole pairs are generated in the substrate 100 of the semiconductor by light energy.

이때, 반사 방지부(130)에 의해 기판(100)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(100)으로 입사되는 빛의 양은 증가한다. At this time, the reflection loss of the light incident on the substrate 100 by the anti-reflection unit 130 is reduced, so that the amount of light incident on the substrate 100 increases.

이들 전자-정공 쌍은 기판(100)의 제1 불순물부(110)와 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 제1 불순물부(110)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽으로 이동한 전자는 주로 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 복수의 전면전극용 집전부(142)로 이동하고, 제1 불순물부(110)쪽으로 이 동한 정공은 후면 전계부(171)를 통해 후면 전극(151)에 의해 수집된다. 이러한 복수의 전면전극용 집전부(142)와 후면 전극(151)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다. These electron-hole pairs are separated from each other by the pn junction of the first impurity portion 110 and the emitter portion 120 of the substrate 100 so that the electrons move toward the emitter portion 120 having an n-type conductivity type, The hole moves toward the first impurity portion 110 having the p-type conductivity type. As such, the electrons moved toward the emitter part 120 are mainly collected by the plurality of front electrodes 141 and moved to the plurality of front electrode current collectors 142, and the holes moved toward the first impurity part 110 are Collected by the back electrode 151 through the back field 171. When the plurality of front electrode current collectors 142 and the rear electrode 151 are connected with a conductive wire, a current flows, which is used as external power.

이때, 주로 부동화 효과를 갖는 제1 반사 방지막(131)과 주로 반사 방지 기능을 갖는 제2 반사 방지막(132)으로 이루어진 반사 방지부(130)에 의해 전하의 손실량이 감소하고 빛의 입사량이 증가하여 태양 전지(1)의 효율이 향상된다. 다음, 도 3a 내지 도 3e를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법에 대하여 설명하다.At this time, the amount of charge loss is reduced and the incident amount of light is increased by the anti-reflection unit 130 including the first anti-reflection film 131 having a passivating effect and the second anti-reflection film 132 having a mainly anti-reflection function. The efficiency of the solar cell 1 is improved. Next, a method of manufacturing the solar cell 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3E.

도 3a 및 도 3e는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다. 3A and 3E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, 용융법으로 제조된 p형 다결정 실리콘으로 이루어진 기판(100)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl₃이나 H₃PO₄ 등을 고온에서 열처리하여 5가 원소의 불순물을 기판(100)에 확산시켜 기판(100) 전체면, 즉, 전면, 후면 및 측면에 n형의 에미터부(120)를 형성하고, 에미터부(120) 이외의 기판(100) 부분은 제1 불순물부(110)가 된다. First, as illustrated in FIG. 3A, a material containing impurities of pentavalent elements, such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb), in a substrate 100 made of p-type polycrystalline silicon manufactured by melting. For example, by heat treatment of POCl ₃ or H ₃ PO ₄ at a high temperature to diffuse impurities of the pentavalent element to the substrate 100 to n-type emi on the entire surface of the substrate 100, that is, the front, back and side The terminator 120 is formed, and portions of the substrate 100 other than the emitter portion 120 become the first impurity portion 110.

n형의 기판(100)이 붕소(B) 불순물을 함유하고 있을 경우, 기판(100)은 약 3×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 5×10¹⁶ atoms/cm³ 농도의 붕소(B)를 함유할 수 있다.When the n-type substrate 100 contains boron (B) impurities, the substrate 100 contains boron (B) at a concentration of about 3 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 5 × 10 ¹⁶ atoms / cm ^3. can do.

본 실시예와 달리, 기판(100)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순 물을 포함하는 물질, 예를 들어, B₂H₆를 고온에서 열처리하거나 적층하여 기판(100) 전면에 p형의 에미터부를 형성할 수 있다. 그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(100) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 식각 공정을 통해 제거한다. Unlike the present embodiment, when the conductivity type of the substrate 100 is n-type, a material containing impurity of trivalent element, for example, B ₂ H ₆ is heat-treated or laminated at a high temperature to the entire surface of the substrate 100. The p-type emitter portion can be formed. Then, an etching process is performed to etch an oxide containing phosphorous (PSG) or an oxide containing boron (boron silicate glass, BSG) generated as p-type impurities or n-type impurities diffuse into the substrate 100. Remove through.

필요할 경우, 에미터부(120)를 형성하기 전에, 기판(100)의 전면을 테스처링하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기판(100)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(100)의 표면을 텍스처링하고, 기판(100)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO₃와 같은 산 용액을 사용하여 기판(100)의 표면을 텍스처링한다.If necessary, the entire surface of the substrate 100 may be tested before forming the emitter portion 120 to form a textured surface that is an uneven surface. In this case, when the substrate 100 is made of single crystal silicon, the surface of the substrate 100 is textured using a base solution such as KOH or NaOH, and when the substrate 100 is made of polycrystalline silicon, such as HF or HNO ₃ The acid solution is used to texture the surface of the substrate 100.

다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 수소(H) 분위기에서 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하여 실리콘 질화막(SiNx)을 기판(100)의 전면 위에 적층하여 제1 반사 방지막(131)을 형성한다. 이때, 형성되는 제1 반사 방지막(131)의 두께는 약 30㎚ 내지 50㎚이다.Next, as illustrated in FIG. 3B, a silicon nitride film (SiNx) is formed by using a chemical vapor deposition (CVD) method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in a hydrogen (H) atmosphere. The first anti-reflection film 131 is formed by stacking on the entire surface of the (100). At this time, the thickness of the first anti-reflection film 131 formed is about 30 nm to 50 nm.

제1 반사 방지막(131)을 형성하기 위해 챔버 안에 공급되는 가스는 질소, 수소, 실란(SiH₄) 및 암모니아(NH₃) 가스일 수 있다. 경우에 따라, 암모니아(NH₃)는 공급되지 않을 수도 있다. Gases supplied into the chamber to form the first anti-reflection film 131 may be nitrogen, hydrogen, silane (SiH ₄ ) and ammonia (NH ₃ ) gas. In some cases, ammonia (NH ₃ ) may not be supplied.

종래에, 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 고굴절률의 하부막과 실리콘 산 화막(SiOx)으로 이루어 저굴절률의 상부막을 형성할 경우, 하부막은 약 70㎚ 내지 100㎚의 두 내지 80㎚의 두께를 갖고 상부막은 약 90㎚ 내지 100㎚의 두께를 갖고 있었다. 일반적으로 굴절률의 균일성 확보가 어렵고 매 공정 시 동일한 특성을 나타내는 공정의 재현성이 낮아 고굴절률을 갖는 막의 형성이 어려워 형성되는 막의 두께가 두꺼울수록 막 특성이 나빠진다. 하지만, 본 실시예의 경우, 고굴절률을 갖는 제1 반사 방지막(131)의 두께가 약 30㎚ 내지 50㎚로서 종래의 약 90㎚ 내지 100㎚보다 크게 감소하므로, 고굴절률의 제1 반사 방지막(131)의 형성이 종래에 비해 용이하고 형성된 제1 반사 방지막(131)의 특성 또한 향상된다. 또한 반사 방지막의 두께가 증가할수록, 반사 방지막에서 흡수되는 빛의 양이 증가한다. 하지만 본 실시예에 따라 제1 반사 방지막(131)의 두께가 종래보다 감소하므로, 반사 방지막(131)에서 흡수되는 빛의 양이 종래의 하부 반사 방지막에서 흡수되는 양보다 감소하여 태양 전지의 효율이 향상된다. Conventionally, when a low refractive index upper film is formed of a high refractive index lower film made of silicon nitride film (SiNx) and a silicon oxide film (SiOx), the lower film has a thickness of about 80 nm to about 2 nm to 80 nm. The upper film had a thickness of about 90 nm to 100 nm. In general, it is difficult to secure uniformity of the refractive index and the reproducibility of the process showing the same characteristics in each process is low, making it difficult to form a film having a high refractive index, so that the thickness of the formed film becomes worse. However, in the present embodiment, since the thickness of the first antireflection film 131 having a high refractive index is about 30 nm to 50 nm, which is larger than the conventional about 90 nm to 100 nm, the first antireflection film 131 having a high refractive index is used. ) Is easier to form than before, and the characteristics of the formed first anti-reflection film 131 are also improved. In addition, as the thickness of the antireflection film increases, the amount of light absorbed by the antireflection film increases. However, since the thickness of the first anti-reflection film 131 is reduced according to the present embodiment, the amount of light absorbed by the anti-reflection film 131 is reduced than the amount absorbed by the conventional lower anti-reflection film, so that the efficiency of the solar cell is reduced. Is improved.

그런 다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 수소(H) 분위기에서 제1 반사 방지막(131) 위에 화학 기상 증착법으로 실리콘 질화막(SiNx)을 적층하여 제2 반사 방지막(132)을 형성한다. 제1 반사 방지막(131)의 경우와 마찬가지로, 제2 반사 방지막(132)을 형성하기 위해 챔버 안에 공급되는 가스는 질소, 수소, 실란(SiH₄) 및 암모니아(NH₃) 가스일 수 있다.Then, as illustrated in FIG. 3C, the silicon nitride film SiNx is stacked on the first antireflection film 131 by hydrogen vapor deposition in a hydrogen (H) atmosphere to form a second antireflection film 132. As in the case of the first anti-reflection film 131, the gas supplied into the chamber to form the second anti-reflection film 132 may be nitrogen, hydrogen, silane (SiH ₄ ) and ammonia (NH ₃ ) gas.

이처럼, 제1 및 제2 반사 방지막(131 132)이 모두 동일한 재료인 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어지므로, 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)은 하나의 챔버 내에서 서로 다른 굴절률과 두께만을 갖도록 순차적으로 형성된다. 즉, 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)을 형성하기 위해 챔버 내로 분사되는 물질의 종류는 동일하므로, 공정 조건을 변경하여 제1 반사 방지막(131)과 제2 반사 방지막(132)을 순차적으로 형성한다. 수소(H)의 함량이 높을수록 굴절률을 증가하고 질소(N)의 함량이 높을수록 굴절률은 낮아지므로, 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)의 굴절률에 따라 수소와 질소의 공급량을 제어하고, 또한 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)의 두께에 따라 공정 시간을 제어한다. 이때, 수소(H)의 공급량이 많아져, 실리콘(Si)과 수소(H)에 의해 댕글링 본드와 같은 결함이 감소하여 부동화 효과가 향상된다. As such, since the first and second anti-reflection films 131 132 are made of silicon nitride film SiNx, which is the same material, the first and second anti-reflection films 131 and 132 may have different refractive indices and thicknesses in one chamber. It is formed sequentially to have only. That is, since the same kind of material is injected into the chamber to form the first and second anti-reflection films 131 and 132, the first and second anti-reflection films 131 and 132 may be changed by changing process conditions. Form sequentially. The higher the content of hydrogen (H), the higher the refractive index, and the higher the content of nitrogen (N), the lower the refractive index. Therefore, the supply amount of hydrogen and nitrogen is controlled according to the refractive indices of the first and second anti-reflection films 131 and 132. In addition, the process time is controlled according to the thicknesses of the first and second anti-reflection films 131 and 132. At this time, the supply amount of hydrogen (H) increases, and defects such as dangling bonds are reduced by silicon (Si) and hydrogen (H), and the passivation effect is improved.

이에 비해, 하나의 챔버에서 서로 다른 물질을 이용하여 제1 및 제2 반사 방지막을 형성할 경우, 제1 반사 방지막을 형성한 후 제2 반사 방지막을 형성하기 위해 챔버의 환경을 변경해야 하는 번거로움이 발생하거나, 서로 다른 두 개의 챔버를 이용하여 제1 및 제2 반사 방지막을 형성할 경우, 챔버의 개수가 증가하여 제조 비용이 크게 증가하고 기판을 해당 챔버로 이동시켜야 하므로 제조 시간이 증가한다. In contrast, when the first and the second anti-reflection films are formed using different materials in one chamber, it is cumbersome to change the environment of the chamber to form the second anti-reflection film after the first anti-reflection film is formed. In this case, when the first and the second anti-reflection films are formed by using two different chambers, the number of chambers increases to increase the manufacturing cost and to move the substrate to the corresponding chamber, thereby increasing the manufacturing time.

이로 인해, 본 실시예를 이용하여 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)을 순차적으로 형성할 경우, 챔버를 이동하거나 챔버의 환경을 변경해야 하는 번거로움이 없으므로, 제조 시간이 줄어들고 제조 공정이 용이해진다. 또한, 하나의 챔버만 이용해야 하므로, 두 개의 챔버를 이용하는 경우에 비하여 제조 비용이 크게 줄어든다.Therefore, when the first and second anti-reflection films 131 and 132 are sequentially formed using the present embodiment, there is no need to move the chamber or change the environment of the chamber, thereby reducing the manufacturing time and manufacturing process. This becomes easy. In addition, since only one chamber must be used, the manufacturing cost is greatly reduced compared to the case of using two chambers.

다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여, 원하는 부분에 은(Ag)을 포함한 전면전극부 페이스트를 도포한 후, 약 170℃에서 건조시켜, 전면전극부 패턴(40)을 형성한다. 이때, 전면전극부 패턴(40)은 전면전극 패턴(40a)과 집전부 패턴(40b)을 구비한다.Next, as illustrated in FIG. 3D, the front electrode paste containing silver (Ag) is applied to a desired portion by screen printing, and then dried at about 170 ° C. to form a front electrode portion pattern ( 40). In this case, the front electrode pattern 40 includes a front electrode pattern 40a and a current collector pattern 40b.

이때, 전면전극부 페이스트는 은(Ag) 대신 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In this case, the front electrode paste may be nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), or gold (Au) instead of silver (Ag). And at least one selected from the group consisting of a combination thereof.

그런 다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 기판(100) 후면의 해당 부분에 알루미늄(Al)을 함유한 후면전극 페이스트를 도포한 후 건조시켜, 후면전극 패턴(50)을 형성한다. Then, as shown in FIG. 3E, by using a screen printing method, a rear electrode paste containing aluminum (Al) is applied to a corresponding portion of the rear surface of the substrate 100 and then dried, and the rear electrode pattern 50 is dried. Form.

이때, 후면전극 페이스트는 알루미늄(Al) 대신 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.At this time, instead of aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), and gold (Au) And at least one selected from the group consisting of a combination thereof.

이때, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극 패턴(50)의 형성 순서는 변경 가능하다.In this case, the order of forming the front electrode pattern 40 and the back electrode pattern 50 can be changed.

그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극 패턴(50)을 구비한 기판(100)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 소성하여(firing), 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142), 후면 전극(151) 및 후면 전계부(171)를 형성한다. Then, the substrate 100 including the front electrode part pattern 40 and the back electrode pattern 50 is fired at a temperature of about 750 ° C. to about 800 ° C., thereby forming a plurality of front electrodes 141 and a plurality of substrates. The front electrode current collector 142, the rear electrode 151, and the rear electric field part 171 are formed.

즉, 열처리가 시행되면, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 납(Pb) 등에 의해 전면전극부 패턴(40)은 접촉 부위의 제2 및 제1 반사 방지막(132, 131)을 차례로 관 통하고, 이로 인해, 에미터부(120)와 접촉하는 복수의 전면전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142)가 형성되어 전면전극부(140)를 완성한다. 이때, 전면전극부 패턴(40)의 전면전극 패턴(40a)은 복수의 전면 전극(141)이 되고, 집전부 패턴(40b)은 복수의 전면전극용 집전부(142)가 된다.That is, when the heat treatment is performed, the front electrode pattern 40 passes through the second and first anti-reflection films 132 and 131 of the contact portion in order by lead (Pb) contained in the front electrode pattern 40. As a result, a plurality of front electrodes 141 and a plurality of front electrode current collectors 142 in contact with the emitter unit 120 are formed to complete the front electrode unit 140. In this case, the front electrode pattern 40a of the front electrode part pattern 40 is a plurality of front electrodes 141, and the current collector pattern 40b is a plurality of front electrode current collectors 142.

또한 열처리 공정에 의해 기판(100)과 전기적?물리적으로 연결되는 후면 전극(151)이 형성되며, 후면 전극(151)의 함유물인 알루미늄(Al)이 후면 전극(151)과 접촉한 기판(100)쪽으로 확산되어 후면 전극(151)과 기판(100)의 사이에 복수의 후면 전계부(171)가 형성된다. 이때, 기판(100)의 후면에 위치하는 에미터부(120)의 적어도 일부에 알루미늄(A1)이 확산되어 후면 전계부(171)의 일부가 된다. 복수의 후면 전계부(171)는 기판(100)과 동일한 도전형인 p형 도전형을 갖고 있고, 후면 전계부(171)의 불순물 농도는 기판(100)보다 높아 p+의 도전성 타입을 갖는다.In addition, the rear electrode 151 is electrically and physically connected to the substrate 100 by a heat treatment process, and the substrate 100 in which aluminum (Al), which is a content of the rear electrode 151, contacts the rear electrode 151. Diffused toward the back electrode 151 and the substrate 100, a plurality of rear electric field portion 171 is formed. In this case, aluminum A1 is diffused to at least a portion of the emitter unit 120 positioned on the rear surface of the substrate 100 to become a part of the rear electric field unit 171. The plurality of backside electric fields 171 has a p-type conductivity type, which is the same conductivity type as the substrate 100, and the impurity concentration of the backside electric fields 171 is higher than the substrate 100 and has a conductivity type of p +.

그런 다음, 레이저 빔을 이용하여 기판(100)의 측면에 형성된 에미터부(120)를 제거하는 측면 분리(edge isolation)를 실시하여(도시하지 않음), 기판(100)의 전면에 형성된 에미터부(120)와 기판(100)의 후면에 형성된 에미터부(120)를 전기적으로 분리하여 태양 전지(1)를 완성한다(도 1 및 도 2).Then, by performing edge isolation (not shown) to remove the emitter portion 120 formed on the side of the substrate 100 using a laser beam (not shown), the emitter portion formed on the front surface of the substrate 100 ( 120 and the emitter part 120 formed on the rear surface of the substrate 100 are electrically separated to complete the solar cell 1 (FIGS. 1 and 2).

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 동일한 물질로 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)을 형성할 경우, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 제1 및 제2 반사 방지막(131, 132)에 의한 반사 방지 효율을 살펴본다.As such, when the first and second anti-reflection films 131 and 132 are formed of the same material according to the exemplary embodiment of the present invention, the first and second anti-reflection films 131 and 132 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Look at the anti-reflection efficiency by).

도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 및 제2 반사 방지막에 의해 빛의 파장에 따른 빛의 반사율을 도시한 그래프로서, 도 4는 전면 전극부와 후면 전극을 형성하기 전 빛의 파장에 따른 빛의 반사율 그래프이고, 도 5는 전면 전극부와 후면 전극을 형성한 후 태양 전지를 모듈화한 후 빛의 파장에 따른 빛의 반사율 그래프이다.4 and 5 are graphs showing reflectances of light according to wavelengths of light by the first and second anti-reflection films, respectively, according to one embodiment of the present invention. 5 is a graph of reflectance of light according to the wavelength of all light, and FIG. 5 is a graph of reflectance of light according to the wavelength of light after modularizing a solar cell after forming a front electrode and a rear electrode.

도 4 및 도 5에서, 제1 및 제2 그래프(①, ②)는 종래의 기술에 따라 실리콘 질화막으로 제1 및 제2 반사 방지막을 형성한 제1 및 제2 비교예에 해당하는 그래프이고, 제3 그래프(③)는 본 발명의 한 실시예에 따라 실리콘 질화막으로 제1 및 제2 반사 방지막을 형성한 실시예의 그래프이다. 4 and 5, the first and second graphs (1, 2) are graphs corresponding to the first and second comparative examples in which the first and second anti-reflection films are formed of silicon nitride film according to the prior art. The third graph 3 is a graph of an embodiment in which the first and second antireflection films are formed of a silicon nitride film according to one embodiment of the present invention.

제1 비교예에서 상부막인 제2 반사 방지막의 굴절률은 2.04이었고 하부막인 제1 반사 방지막의 굴절률은 2.85이었고, 제2 비교예에서, 상부막인 제2 반사 방지막의 굴절률은 1.08이었고 하부막인 제1 반사 방지막의 굴절률은 2.3이었다. 또한 실시예에서, 제2 반사 방지막의 굴절률은 1.8이었고 제1 반사 방지막의 굴절률은 2.5였다.In the first comparative example, the refractive index of the second antireflection film as the upper layer was 2.04 and the refractive index of the first antireflection layer as the lower layer was 2.85. In the second comparative example, the refractive index of the second antireflection layer as the upper layer was 1.08 and the lower layer was The refractive index of the first antireflection film was 2.3. Also in the examples, the refractive index of the second antireflection film was 1.8 and the refractive index of the first antireflection film was 2.5.

도 4에 도시한 그래프를 기초로 하면, 제1 비교예일 경우, 빛의 모든 파장대에 걸친 평균 반사율은 약 7.1%이었고, 제2 비교예일 경우, 빛의 모든 파장대에 걸친 평균 반사율은 약 5.2%였다. 또한, 도 4에 도시한 그래프를 기초로 하면, 제1 비교예일 경우, 빛의 모든 파장대에 걸친 평균 반사율은 약 1.5%이었고, 제2 비교예일 경우, 빛의 모든 파장대에 걸친 평균 반사율은 약 3.3%였다.Based on the graph shown in FIG. 4, in the first comparative example, the average reflectance over all wavelength bands of light was about 7.1%, and in the second comparative example, the average reflectance over all wavelength bands of light was about 5.2%. . Further, based on the graph shown in FIG. 4, in the first comparative example, the average reflectance over all wavelength bands of light was about 1.5%, and in the second comparative example, the average reflectance over all wavelength bands of light was about 3.3. Was%.

이에 비하여, 본 실시예일 경우, 도 3에 도시한 그래프를 기초로 하면 빛의 모든 파장대에 걸친 평균 반사율은 약 5.2%이었으며, 도 4에 도시한 그래프를 기초로 하면 빛의 반사율은 약 2.6%였다.In contrast, in the present embodiment, based on the graph shown in FIG. 3, the average reflectance over all wavelength bands of light was about 5.2%, and based on the graph shown in FIG. 4, the reflectance of light was about 2.6%. .

이와 같이, 본 실시예에 따라 제2 반사 방지막을 약 2.5로 하고 제1 반사 방지막을 약 1.8로 할 경우, 빛의 반사율이 감소함을 알 수 있었다.As described above, when the second anti-reflection film was about 2.5 and the first anti-reflection film was about 1.8 according to the present embodiment, it was found that the reflectance of light decreased.

또한, 도 4 및 도 5에 도시한 것처럼, 빛의 파장이 약 700㎚이하의 단파장일 경우, 빛의 반사율이 크게 감소함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반사 방지부(130)는 장파장의 빛보다 단파장 빛에 대한 반사 방지에 효과적임을 알 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, it was found that when the wavelength of the light is shorter than about 700 nm, the reflectance of the light is greatly reduced. Accordingly, it can be seen that the anti-reflection unit 130 according to the embodiment of the present invention is more effective in preventing reflection of short wavelength light than light of long wavelength.

일반적으로 기판(100) 내로 흡수된 장파장에 의해 생성된 소수 캐리어(이하, '장파장 소수 캐리어'라 함)가 전면 전극부(140)쪽으로 이동하는 거리(즉, 소수 캐리어의 벌크 생존 시간)는 단파장에 의해 생성된 소수 캐리어(이하, '단파장 소수 캐리어'라 함)가 전면 전극부(140)쪽으로 이동하는 거리보다 훨씬 길다. In general, the distance (ie, the bulk survival time of the minority carriers) of the minority carriers (hereinafter, referred to as 'long wavelength minority carriers') generated by the long wavelength absorbed into the substrate 100 toward the front electrode portion 140 is short. The minority carriers (hereinafter, referred to as 'short wavelength minority carriers') generated by Mg are far longer than the distance moving toward the front electrode part 140.

용융법으로 제조되어 순도가 5N이하인 기판(100)을 이용하여 태양 전지(1)를 제조할 경우, 소수 캐리어(예, 전자)의 벌크 생존 시간이 약 0.1㎲ 내지 2㎲로서 매우 짧으므로, 장파장 소수 캐리어의 많은 양이 정상적으로 전면 전극부(140)로 전송되지 못하고 이동 도중에 소멸되는 반면, 대부분의 단파장 소수 캐리어는 전면 전극부(140)로 전송되어 정상적으로 출력된다. 결국, 기상법으로 제조된 기판보다 낮은 순도를 갖는 기판(100)을 이용하여 태양 전지를 제조할 할 경우, 장파장 빛의 흡수 효율보다 단파장 빛의 흡수 효율을 향상시키는 것이 태양 전지의 효율에 많은 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 반사 방지부(130)를 이용할 경우 장파장의 빛보다 단파장 빛에 대한 반사 방지 효과가 좋기 때문에, 순도가 5N이하인 기판이나 메탈로지칼급 실리콘 기판을 이용하여 태양 전지에 더욱더 효율적이다. When the solar cell 1 is manufactured using the substrate 100 which is manufactured by the melting method and has a purity of 5N or less, the bulk survival time of the minority carriers (e.g., electrons) is about 0.1 kW to 2 kW, so that the long wavelength is long. While a large amount of minority carriers are not normally transmitted to the front electrode portion 140 and disappear during the movement, most of the short wavelength minority carriers are transmitted to the front electrode portion 140 and are normally output. As a result, when manufacturing a solar cell using a substrate 100 having a lower purity than a substrate manufactured by a vapor phase method, improving the absorption efficiency of short wavelength light rather than the absorption efficiency of long wavelength light has a large effect on the efficiency of the solar cell. Go crazy. Therefore, when the anti-reflection unit 130 according to the present embodiment is used, the anti-reflection effect of the short wavelength light is better than the light of the long wavelength, so that the substrate is 5N or less or a metallographic silicon substrate is used for the solar cell. Efficient

다음, 도 6 및 도 7을 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.Next, a solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 태양 전지를 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.6 is a partial perspective view of a solar cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the solar cell shown in FIG. 6 taken along the line VII-VII.

본 실시예에서, 도 1 및 도 2와 비교하여, 동일한 기능을 행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.In the present embodiment, in comparison with Figs. 1 and 2, the same reference numerals are given to components that perform the same function, and detailed description thereof will be omitted.

도 6 및 도 7을 참고로 하면, 본 실시예에 따른 태양 전지는 도 1 및 도 2의 태양 전지의 유사한 구조를 갖고 있다.6 and 7, the solar cell according to the present embodiment has a similar structure to the solar cell of FIGS. 1 and 2.

즉, 제1 불순물부(110)와 에미터부(120)를 구비한 기판(100), 기판(100) 전면의 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지부(130a), 에미터부(120) 위에 위치하고, 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(100)의 후면에 위치하는 후면 전극(151), 그리고 후면 전극(151) 하부에 위치하는 후면 전계부(171)를 구비한다.That is, on the substrate 100 including the first impurity portion 110 and the emitter portion 120, on the anti-reflection portion 130a and the emitter portion 120 positioned on the emitter portion 120 on the entire surface of the substrate 100. The front electrode 140 having a plurality of front electrodes 141 and a plurality of front electrode current collectors 142, a rear electrode 151 positioned at the rear of the substrate 100, and a rear electrode 151. It has a rear electric field unit 171 located below.

하지만, 도 1 및 도 2와는 달리, 반사 방지부(130a)는 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어져 있고, 하나의 층으로 형성된다.However, unlike FIGS. 1 and 2, the anti-reflection portion 130a is formed of a silicon nitride film SiNx and is formed of one layer.

반사 방지부(130a)는 위치에 따라 굴절률이 변한다. 즉, 에미터부(120) 쪽으로 이동할 수록 굴절률을 증가하고, 반대로 반사 방지부(130a)의 입사면 쪽으로 갈수록 굴절률은 감소한다. 즉, 에미터부(120)와 반사 방지부(130a)의 접경 부근의 굴절률은 약 2.3 내지 2.9이고, 이 굴절률의 값을 기판(100)의 입사면쪽으로 갈 수록 순차적으로 감소하여 외부에 노출된 반사 방지부(130a)의 표면 부근의 굴절률은 약 1.7 내지 2.2가 된다. 하지만, 대안적인 실시예에서, 반사 방지부(130a)의 굴절률은 비선형적으로 바뀔 수 있다. 즉, 에미터부(120)와 반사 방지부(130a)의 접경 부근의 굴절률은 약 2.3 내지 2.9이고, 외부에 노출된 반사 방지부(130a)의 표면 부근의 굴절률은 약 1.7 내지 2.2이지만, 에미터부(120)와 반사 방지부(130a)의 접경 부근과 외부에 노출된 반사 방지부(130a)의 표면 부근 사이의 굴절률의 변화는 비선형적으로 바뀔 수 있다.The antireflection unit 130a has a refractive index that varies depending on its position. That is, the refractive index increases as it moves toward the emitter unit 120, and conversely, the refractive index decreases toward the incident surface of the antireflection unit 130a. That is, the refractive index near the border between the emitter portion 120 and the anti-reflection portion 130a is about 2.3 to 2.9, and the value of the refractive index is sequentially decreased toward the incident surface of the substrate 100 so that the reflection is exposed to the outside. The refractive index near the surface of the preventive portion 130a is about 1.7 to 2.2. However, in alternative embodiments, the refractive index of the anti-reflection portion 130a may be changed non-linearly. That is, the refractive index near the border of the emitter portion 120 and the antireflection portion 130a is about 2.3 to 2.9, and the refractive index near the surface of the antireflection portion 130a exposed to the outside is about 1.7 to 2.2. The change in the refractive index between the vicinity of the border of the 120 and the anti-reflection portion 130a and the surface of the anti-reflection portion 130a exposed to the outside may be changed non-linearly.

이와 같이, 기판(100)의 표면인 에미터부(120)와 접해있는 부근의 굴절률이 그 반대편의 굴절률보다 높은 값을 갖고 있으므로, 반사 방지부(130a)의 하부면은 부동화 효과가 뛰어난 반면, 반사 방지부(130a)의 상부면은 빛의 반사 방지 효과가 뛰어나다. 이와 같은 하나의 층으로 이루어진 반사 방지부(130a)를 형성함에 따라, 반사 방지부(130a)의 제조 시간과 제조 비용이 감소하여 태양 전지(1a)의 제조 시간과 제조 비용이 줄어든다.As described above, since the refractive index near the contact with the emitter portion 120, which is the surface of the substrate 100, has a higher value than that on the opposite side, the lower surface of the anti-reflection portion 130a is excellent in passivation effect, but the reflection The upper surface of the protection unit 130a has an excellent antireflection effect of light. As the anti-reflection portion 130a formed of one layer is formed, the manufacturing time and manufacturing cost of the anti-reflection portion 130a are reduced, thereby reducing the manufacturing time and manufacturing cost of the solar cell 1a.

이러한 태양 전지(1a)의 제조 방법은 도 3a 내지 도 3e에 도시한 태양 전지(1)의 제조 방법과 비교하여, 반사 방지부(130a)의 제조 방법만 상이하고 다른 구성요소의 제조 방법은 동일하므로, 동일한 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. The manufacturing method of such a solar cell 1a is different from the manufacturing method of the solar cell 1 shown in Figs. Therefore, detailed description of the same parts will be omitted.

즉, 도 8a 및 도 8b에 도시한 것처럼, 기판(100)에 에미터부(120)를 형성할 후, 기판(100)의 입사면쪽에 위치한 에미터부(120) 위에 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 반사 방지부(130a)를 형성한다. 이때, 반사 방지부(130a)의 굴절률은 하 부면 부근에서 약 2.3 내지 2.9이고, 상부면 부근에서 약 1.7 내지 2.2가 된다. 반사 방지부(130a)를 형성할 때 굴절률의 변화는 암모니아 가스(NH₃)와 실란 가스(SiH₄)의 분사량을 제어하여 해당 부분에 원하는 굴절률을 갖도록 제어한다. 예를 들어, 반사 방지부(130a)의 고굴절률 부분을 형성할 경우 저굴절률 부분을 형성할 때보다 암모니아(NH₃) 가스의 공급량을 현저히 감소시켜 굴절률을 높일 수 있다.That is, as shown in FIGS. 8A and 8B, after the emitter part 120 is formed on the substrate 100, the reflection made of the silicon nitride film SiNx is formed on the emitter part 120 positioned on the incident surface side of the substrate 100. The prevention part 130a is formed. At this time, the refractive index of the anti-reflection portion 130a is about 2.3 to 2.9 in the vicinity of the lower surface, and about 1.7 to 2.2 in the vicinity of the upper surface. When the antireflection unit 130a is formed, the change in the refractive index is controlled to have a desired refractive index in the portion by controlling the injection amount of the ammonia gas NH ₃ and the silane gas SiH ₄ . For example, when the high refractive index portion of the anti-reflection portion 130a is formed, the refractive index may be increased by significantly reducing the supply amount of ammonia (NH ₃ ) gas than when forming the low refractive index portion.

이때, 반사 방지부(130a)는 약 70㎚ 내지 90㎚이다.At this time, the anti-reflection portion 130a is about 70 nm to 90 nm.

그런 다음, 도 3d와 도 3e를 참고로 하여 설명한 것처럼, 반사 방지부(130a) 위에 전면 전극부 패턴(40)을 형성하고, 기판(100)의 후면에 후면 전극 패턴(50)을 형성한 후, 열 처리하여 에미터부(120)와 전기적?물리적으로 접촉하는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142)를 형성하고 또한 기판(100)과 전기적?물리적으로 접촉하는 후면 전극(151)과 기판(100)의 후면 전극(151) 사이에 형성된 후면 전계부(171)를 형성한다. Then, as described with reference to FIGS. 3D and 3E, after forming the front electrode portion pattern 40 on the anti-reflection portion 130a, and forming the rear electrode pattern 50 on the rear side of the substrate 100. And a plurality of front electrodes 141 and a plurality of front electrode current collectors 142 electrically and physically contacting the emitter unit 120 by heat treatment, and a rear surface electrically and physically in contact with the substrate 100. A backside electric field 171 is formed between the electrode 151 and the backside electrode 151 of the substrate 100.

이와 같이 반사 방지부(130a)가 하나의 층으로 이루어져 있어 태양 전지의 제조 시간이 향상되며, 또한 위치에 따라 반사 방지부(130a)의 굴절률이 상이하므로 부동화 효과를 갖는 반사 방지막의 형성이 가능하므로 태양 전지(1a)의 효율이 향상된다. Since the anti-reflection portion 130a is formed of one layer as described above, the manufacturing time of the solar cell is improved, and since the refractive index of the anti-reflection portion 130a is different depending on the position, the anti-reflection film having the passivation effect can be formed. The efficiency of the solar cell 1a is improved.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.1 is a partial perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다. 3A to 3E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell according to one embodiment of the present invention.

도 4는 전면 전극부와 후면 전극을 형성하기 전 빛의 파장에 따른 빛의 반사율 그래프이다.4 is a graph of reflectance of light according to wavelengths of light before forming the front and rear electrodes.

도 5는 전면 전극부와 후면 전극을 형성한 후 태양 전지를 모듈화한 후 빛의 파장에 따른 빛의 반사율 그래프이다.5 is a graph of reflectance of light according to wavelengths of light after modularizing a solar cell after forming a front electrode and a rear electrode.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.6 is a partial perspective view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 7은 도 6에 도시한 태양 전지를 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 6 taken along the line VII-VII. FIG.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다. 8A to 8D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.

*도면 부호에 대한 설명** Description of the Drawing Symbols *

1, 1a: 태양 전지 40: 전면전극부 패턴1, 1a: solar cell 40: front electrode portion pattern

50: 후면전극 패턴 100: 기판50: back electrode pattern 100: substrate

110: 제1 불순물부 120: 에미터부110: first impurity portion 120: emitter portion

130, 130a: 반사 방지부 131: 제1 반사 방지막130 and 130a: antireflection portion 131: first antireflection film

132: 제2 반사 방지막 140: 전면전극부132: second antireflection film 140: front electrode portion

141: 전면 전극 142: 전면전극용 집전부141: front electrode 142: current collector for the front electrode

151: 후면 전극 171: 후면 전계부151: rear electrode 171: rear electric field

Claims (27)

제1 도전성 타입의 불순물과 금속 불순물을 함유하고, 2N 내지 5N의 순도를 갖는 반도체 기판,A semiconductor substrate containing impurities of the first conductivity type and metal impurities, and having a purity of 2N to 5N, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 가지고 상기 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부,An emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and forming a p-n junction with the semiconductor substrate, 상기 에미터부 위에 위치하고 하나의 층으로 이루어져 있는 반사 방지부,An anti-reflection part disposed on the emitter part and formed of a single layer; 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 그리고A first electrode electrically connected to the emitter unit, and 상기 기판에 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극A second electrode electrically connected to the substrate 을 포함하고,Including, 상기 반사 방지부의 굴절률은 상기 반사 방지부와 상기 에미터부의 접경부인 제1 부분에서 상기 반사 방지부의 입사면인 제2 부분으로 갈수록 순차적으로 감소하는The refractive index of the anti-reflection portion is sequentially decreased from the first portion, which is a border portion of the anti-reflection portion and the emitter portion, to the second portion, which is the incident surface of the anti-reflection portion. 태양 전지. Solar cells. 제1항에서, In claim 1, 상기 제1 부분의 굴절률은 2.3 내지 2.9이고, 상기 제2 부분의 굴절률은 1.7 내지 2.2인 태양 전지.The refractive index of the first portion is 2.3 to 2.9, the refractive index of the second portion is 1.7 to 2.2 solar cell. 제1항에서,In claim 1, 상기 반사 방지부는 80㎚ 내지 120㎚의 두께를 갖는 태양 전지.The anti-reflection portion is a solar cell having a thickness of 80nm to 120nm. 제1항에서,In claim 1, 상기 반사 방지부는 실리콘 질화막으로 이루어져 있는 태양 전지.The anti-reflection portion is a solar cell made of a silicon nitride film. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 반도체 기판에서 소수 캐리어의 벌크 생존 시간은 0.1㎲ 내지 2㎲인 태양 전지.The bulk survival time of the minority carrier in the semiconductor substrate is 0.1㎲ to 2㎲. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 금속 불순물은 알루미늄(Al)과 철(Fe) 중 적어도 하나인 태양 전지.The metal impurity is at least one of aluminum (Al) and iron (Fe). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 금속 불순물의 농도는 0.001ppmw 내지 1ppmw인 태양 전지.The concentration of the metal impurities is 0.001ppmw to 1ppmw solar cell. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 반도체 기판은 붕소를 함유하고 있고, 상기 붕소의 농도는 3×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 5×10¹⁶ atoms/cm³인 태양 전지.The semiconductor substrate contains boron, and the boron has a concentration of 3 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 5 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ . 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 반도체 기판은 산소를 함유하고 있고, 상기 산소의 농도는 1×10¹⁸ atoms/cm³ 내지 1×10¹⁹ atoms/cm³인 태양 전지.The semiconductor substrate contains oxygen, and the oxygen concentration is 1 × 10 ¹⁸ atoms / cm ³ to 1 × 10 ¹⁹ atoms / cm ³ . 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 반도체 기판은 탄소를 함유하고 있고, 상기 탄소의 농도는 1×10¹⁶ atoms/cm³ 내지 1×10¹⁹ atoms/cm³인 태양 전지.The semiconductor substrate contains carbon, and the carbon concentration is 1 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ to 1 × 10 ¹⁹ atoms / cm ³ . 삭제delete 제1 도전형 타입의 불순물과 금속 불순물을 함유하고, 2N 내지 5N의 순도를 갖는 기판에 상기 제1 도전형 타입과 다른 제2 도전형 타입의 에미터부를 형성하는 단계,Forming an emitter portion of a second conductivity type different from the first conductivity type on a substrate containing impurities of a first conductivity type and a metal impurity and having a purity of 2N to 5N; 상기 에미터부 위에 제1 부분에서 제2 부분으로 굴절률이 순차적으로 감소하고 하나의 층으로 이루어진 반사 방지부를 형성하는 단계, 그리고Forming an anti-reflection portion on the emitter portion sequentially from a first portion to a second portion and having a single layer; and 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극과 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계Forming a first electrode electrically connected to the emitter unit and a second electrode electrically connected to the substrate 를 포함하고,Including, 상기 제1 부분은 상기 에미터부와 상기 반사 방지부의 접경부이고, 상기 제2 부분은 상기 반사 방지부의 입사면인The first portion is a border portion of the emitter portion and the antireflection portion, and the second portion is an incident surface of the antireflection portion. 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell. 제17항에서,The method of claim 17, 상기 제1 부분의 굴절률은 2.3 내지 2.9이고, 상기 제2 부분의 굴절률은 1.7 내지 2.2인 태양 전지의 제조 방법.The refractive index of the first portion is 2.3 to 2.9, the refractive index of the second portion is a manufacturing method of the solar cell. 제17항에서, The method of claim 17, 상기 반사 방지부는 실리콘 질화막으로 이루어지는 태양 전지의 제조 방법.The anti-reflection portion is a solar cell manufacturing method comprising a silicon nitride film. 삭제delete 제17항에서, The method of claim 17, 상기 반사 방지부 형성 단계는 챔버에서 상기 에미터부 위에 공정 가스의 주입량을 변화시키면서 상기 제1 부분과 상기 제2 부분으로 굴절률이 순차적으로 감소하는 반사 방지부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법.The forming of the anti-reflective part may include forming an anti-reflective part in which a refractive index decreases sequentially into the first part and the second part while varying an injection amount of process gas onto the emitter part in a chamber. 제21항에서, The method of claim 21, 상기 공정 가스는 암모니아 가스(NH₃)와 실란 가스(SiH₄)를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.The process gas is a manufacturing method of a solar cell comprising ammonia gas (NH ₃ ) and silane gas (SiH ₄ ). 제17항에서,The method of claim 17, 상기 제1 및 제2 전극 형성 단계는,The first and second electrode forming step, 상기 반사 방지부 위에 제1 페이스트를 인쇄하여 제1 전극 패턴을 형성하는 단계,Printing a first paste on the anti-reflection portion to form a first electrode pattern; 상기 기판 위에 제2 페이스트를 인쇄하여 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고Printing a second paste on the substrate to form a second electrode pattern; and 상기 제1 및 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여 상기 에미터부에 전기적으로 연결된 상기 제1 전극과 상기 기판에 전기적으로 연결된 상기 제2 전극을 형성하는 단계Heat-treating the substrate having the first and second electrode patterns to form the first electrode electrically connected to the emitter portion and the second electrode electrically connected to the substrate; 를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a. 제23항에서,The method of claim 23, 상기 제1 및 제2 전극 형성 단계는 상기 기판을 열처리할 때, 상기 제2 전극 하부에 후면 전계부가 형성되는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.The forming of the first and second electrodes may further include forming a rear electric field under the second electrode when the substrate is heat treated. 삭제delete 제17항 내지 제19항 그리고 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 17 to 19 and 21 to 24, 상기 금속 불순물은 알루미늄(Al)과 철(Fe) 중 적어도 하나인 태양 전지의 제조 방법.The metal impurity is at least one of aluminum (Al) and iron (Fe) manufacturing method of a solar cell. 제17항 내지 제19항 그리고 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 17 to 19 and 21 to 24, 상기 금속 불순물의 농도는 0.001ppmw 내지 1ppmw인 태양 전지의 제조 방법.The concentration of the metal impurities is 0.001ppmw to 1ppmw solar cell manufacturing method.

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