KR101855209B1 - Method and System of manufacturing Solar Cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하고, 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하며, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 반응성 이온 에칭 장비를 포함하여 이루어진 태양전지 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상을 제거(Saw Damage Removal:SDR)하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정, 기판의 일면을 식각하여 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성(Texturing)하는 공정, 및 기판의 일면에 형성된 데미지층 및 반응물을 제거(Damage Removal Etching)하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정을 모두 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 수행할 수 있기 때문에, 종래와 같이 진공상태와 대기압상태 사이에서 기판을 이동할 필요가 없어 공정이 단순해질 수 있다. According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first concavo-convex structure on one surface of a substrate by removing a damage caused on one surface of the substrate by a step of cutting a semiconductor ingot; And a reactive ion etching equipment for deforming the second concavo-convex structure to a third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and reactant on one surface of the substrate, forming a concavoconvex structure, and a manufacturing method , ≪ / RTI &
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a first concavo-convex structure on one surface of a substrate while removing damage caused by a step of cutting a semiconductor ingot (SDR) A step of forming a second concavo-convex structure on the first surface of the substrate, and a step of removing the damage layer and the reaction material formed on the first surface of the substrate, and the step of deforming the second concavo- (RIE), it is not necessary to move the substrate between the vacuum state and the atmospheric pressure state as in the conventional method, and the process can be simplified.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기판형 태양전지에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a substrate-type solar cell.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy using the properties of semiconductors.
태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다. The solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) semiconductor and a N (negative) semiconductor are bonded to each other. When solar light is incident on the solar cell having such a structure, holes and electrons are generated. At this time, the holes (+) move toward the P-type semiconductor due to the electric field generated at the PN junction, and the electrons (-) move toward the N-type semiconductor, The power can be produced.
이와 같은 태양전지는 박막형 태양전지와 기판형 태양전지로 구분할 수 있다. Such a solar cell can be classified into a thin film solar cell and a substrate solar cell.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이다. The thin-film solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass or the like, and the substrate-type solar cell is a solar cell manufactured using a semiconductor material itself such as silicon as a substrate.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 두께가 두껍고 고가의 재료를 이용해야 하는 단점이 있지만, 전지 효율이 우수한 장점이 있다. The substrate-type solar cell has a disadvantage in that it is thicker and has a higher cost than the thin-film solar cell, but has an advantage of excellent cell efficiency.
이하에서는 도면을 참조로 종래의 기판형 태양전지에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a conventional substrate type solar cell will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 기판형 태양전지의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional substrate-type solar cell.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 기판형 태양전지는 P형 반도체층(10), N형 반도체층(20), 반사방지층(30), 전면전극(40), P+형 반도체층(50), 및 후면전극(60)으로 이루어진다. 1, the conventional substrate type solar cell includes a P-
상기 P형 반도체층(10) 및 상기 P형 반도체층(10) 위에 형성된 N형 반도체층(20)은 태양전지의 PN접합 구조를 이룬다. The P-
상기 반사방지층(30)은 상기 N형 반도체층(20)의 상면에 형성되어 입사되는 태양광의 반사를 방지하는 역할을 한다. The
상기 P+형 반도체층(50)은 상기 P형 반도체층(10)의 하면에 형성되어 태양광에 의해서 형성된 캐리어가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다. The P + -
상기 전면전극(40)은 상기 반사방지층(30)의 상부에서부터 상기 N형 반도체층(20)까지 연장되어 있고, 상기 후면전극(60)은 상기 P+형 반도체층(50)의 하면에 형성된다. The
이와 같은 종래의 기판형 태양전지는, 그 내부로 태양광이 입사되면 PN접합구조에서 전자(electron) 및 정공(hole)이 생성되고, 생성된 전자는 상기 N형 반도체층(20)을 통해 전면전극(40)으로 이동하고, 생성된 정공은 상기 P+형 반도체층(50)을 통해 후면전극(60)으로 이동하여 전력을 생산하게 된다. 이와 같은 종래의 기판형 태양전지는 다음과 같은 공정에 의해 제조된다. In the conventional substrate type solar cell, when solar light is incident into the substrate, electrons and holes are generated in the PN junction structure, and the generated electrons are transmitted to the front surface of the N-
도 2a 내지 도 2g는 종래의 기판형 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정 단면도이다. 2A to 2G are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional substrate-type solar cell.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, P형 반도체 기판(10a)을 준비한다. First, as shown in FIG. 2A, a P-
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(10a)의 일면을 식각하여 상기 반도체 기판(10a)의 일면에 요철구조를 형성한다. 2B, one surface of the
상기 반도체 기판(10a)의 일면을 식각하는 공정은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용할 수 있다. 상기 반응성 이온 에칭법은 고압의 플라즈마 상태에서 소정의 반응가스를 이용하여 식각하는 공정이다. Reactive ion etching (RIE) may be used to etch a surface of the
한편, 도시된 바와 같이, 반응성 이온 에칭법을 이용하여 반도체 기판(10a)의 일면을 식각하게 되면, 고압의 플라즈마로 인해서 상기 반도체 기판(10a)의 일면에 데미지층(damaged layer)(12)이 형성되고 또한 SiOx와 같은 반응물(14)이 잔존하게 된다. As shown in the drawing, when one surface of the
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(10a)의 일면에 형성된 데미지층(12) 및 반응물(14)을 제거한다. Next, as shown in FIG. 2C, the
이와 같은 데미지층(12) 및 반응물(14)의 제거는 식각액을 이용한 습식식각공정을 통해 이루어진다. The removal of the
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(10a)의 일면에 N형 도펀트를 도핑하여 PN접합을 형성한다. 즉, 상기 반도체 기판(10a)의 일면에 N형 도펀트를 도핑하면, 도펀트에 의해 도핑되지 않은 P형 반도체층(10) 및 도펀트에 의해 도핑된 N형 반도체층(20)이 차례로 형성되어 PN접합을 이루게 된다. Next, as shown in FIG. 2D, a PN junction is formed by doping an N-type dopant on one surface of the
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 N형 반도체층(20) 상에 반사방지층(30)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2E, the
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 상기 반사방지층(30)의 상면에 전면전극 물질(40a)을 도포하고, 상기 P형 반도체층(10)의 하면에 후면전극 물질(60a)을 도포한다. 2F, the
다음, 도 2g에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리(firing)를 수행하여, 도 1과 같은 기판형 태양전지를 완성한다. Next, as shown in FIG. 2G, firing is performed at a high temperature to complete a substrate-type solar cell as shown in FIG.
즉, 고온에서 열처리를 수행하면, 상기 전면전극 물질(40a)이 상기 반사방지층(30)을 뚫고 상기 N형 반도체층(20)까지 침투하여 전면전극(40)이 형성되고, 상기 후면전극 물질(60a)은 상기 P형 반도체층(10)의 하면으로 침투하여 상기 P형 반도체층(10)의 하면에 P+형 반도체층(50)이 형성되고 그 아래에 후면전극(60)이 형성된다. That is, when the heat treatment is performed at a high temperature, the
이와 같은 종래의 기판형 태양전지는 제조 공정이 복잡하여 제조비용이 증가되는 단점이 있다. Such a conventional substrate type solar cell has a disadvantage in that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.
특히, 전술한 도 2b 공정 및 도 2c 공정은 모두 반도체 기판의 소정 영역을 제거하는 식각 공정을 포함하는데, 도 2b 공정은 진공상태의 RIE 장비에서 수행되고, 도 2c 공정은 대기압하의 습식 식각 장비에서 수행된다. 또한, 도 2d 공정은 진공상태에서 수행된다. 따라서, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d 공정을 수행하기 위해서 진공상태와 대기압상태 사이에서 기판을 이동해야 하므로 그만큼 공정이 복잡하고 제조비용이 증가되는 단점이 있다. In particular, the processes of FIG. 2B and FIG. 2C described above all include an etching process for removing a predetermined region of the semiconductor substrate, wherein the process of FIG. 2B is performed in a RIE apparatus under vacuum and the process of FIG. 2C is performed by a wet etching apparatus under atmospheric pressure . Further, the step of Fig. 2D is performed in a vacuum state. Therefore, since the substrate must be moved between the vacuum state and the atmospheric pressure state in order to perform the processes of FIGS. 2B, 2C, and 2D, the process is complicated and the fabrication cost is increased.
본 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 제조 공정을 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있는 태양전지 제조 방법 및 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solar cell manufacturing method and a manufacturing system that can simplify a manufacturing process and reduce manufacturing cost.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하고, 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하며, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 반응성 이온 에칭 장비를 포함하여 이루어진 태양전지 제조 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first concavo-convex structure on one surface of a substrate while removing damage generated on one surface of the substrate by cutting a semiconductor ingot; And a reactive ion etching equipment for forming a second concave-convex structure on the surface of the structure and deforming the second concave-convex structure to a third concave-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and reactant on one side of the substrate. A battery manufacturing system is provided.
상기 반응성 이온 에칭 장비는, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하기 위한 제1 반응성 이온 에칭 장비, 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하기 위한 제2 반응성 이온 에칭 장비, 및 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 제3 반응성 이온 에칭 장비를 포함하여 이루어질 수 있다. The reactive ion etching equipment may include a first reactive ion etching equipment for forming a first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing damage to the first surface of the substrate by cutting the semiconductor ingot, A second reactive ion etching equipment for forming a second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure, and a second concavo-convex structure formed on the surface of the substrate while simultaneously removing the generated damage layer and reactant, And a third reactive ion etching equipment for transforming the first reactive ion etching apparatus to a second reactive ion etching apparatus.
상기 반응성 이온 에칭 장비는, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성함과 더불어 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하기 위한 제1 반응성 이온 에칭 장비, 및 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 제2 반응성 이온 에칭 장비를 포함하여 이루어질 수 있다. The reactive ion etching equipment is characterized in that a first irregular structure is formed on one surface of the substrate while removing damage generated on one surface of the substrate by a process of cutting the semiconductor ingot, A first reactive ion etching equipment for forming a second concavo-convex structure on the surface of the substrate, and a second reactive ion etching equipment for simultaneously forming the second concavo- Reactive ion etching equipment.
상기 반응성 이온 에칭 장비는, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하기 위한 제1 반응성 이온 에칭 장비, 및 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성함과 더불어 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 제2 반응성 이온 에칭 장비를 포함하여 이루어질 수 있다. The reactive ion etching equipment includes a first reactive ion etching equipment for forming a first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing damage generated on one surface of the substrate by a process of cutting the semiconductor ingot, A second concavo-convex structure is formed on the surface of the first concavo-convex structure to etch the second concavo-convex structure, and the second concavo-convex structure is deformed into a third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and reactant on one surface of the substrate. Reactive ion etching equipment.
상기 반응성 이온 에칭 장비는, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하고, 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하며, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 제1 반응성 이온 에칭 장비를 포함하여 이루어질 수 있다. The reactive ion etching equipment may include a step of forming a first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing damage to the first surface of the substrate by cutting the semiconductor ingot, etching one surface of the substrate, And a first reactive ion etching equipment for forming a second concavo-convex structure on the surface and deforming the second concavo-convex structure to a third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and reactant on one surface of the substrate have.
상기 반응성 이온 에칭 장비는 인라인 구조 또는 클러스터 구조로 배열될 수 있다. The reactive ion etching equipment may be arranged in an inline structure or a cluster structure.
상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하기 위한 반응성 이온 에칭 장비는, SF6, NF3, 또는 이들의 혼합가스를 이용할 수 있고, 15 ~ 30 kw 범위로 RF 파워를 설정할 수 있고, 0.15 ~ 0.5 torr 범위로 챔버 내 압력을 설정할 수 있도록 구성될 수 있다. The reactive ion etching equipment for forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing damage generated on one surface of the substrate by the process of cutting the semiconductor ingot may use SF 6 , NF 3 , The RF power can be set in the range of 15 to 30 kW and the chamber pressure can be set in the range of 0.15 to 0.5 torr.
상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하기 위한 반응성 이온 에칭 장비는, SF6, O2, 및 Cl2의 혼합가스를 이용할 수 있고, 15 ~ 30 kw 범위로 RF 파워를 설정할 수 있고, 0.15 ~ 0.5 torr 범위로 챔버 내 압력을 설정할 수 있도록 구성될 수 있다. The reactive ion etching equipment for forming the second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure by etching one surface of the substrate may use a mixed gas of SF 6 , O 2 , and Cl 2 , The RF power can be set in the range and can be configured to set the pressure in the chamber in the range of 0.15 to 0.5 torr.
상기 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 반응성 이온 에칭 장비는, SF6 및 Cl2의 혼합가스를 이용할 수 있고, 7 ~ 15 kw 범위로 RF 파워를 설정할 수 있고, 0.2 ~ 0.5 torr 범위로 챔버 내 압력을 설정할 수 있도록 구성될 수 있다. The reactive ion etching equipment for deforming the second concavo-convex structure to the third concavo-convex structure while simultaneously removing the damage layer and the reactant may use a mixed gas of SF 6 and Cl 2 , And can be configured to set the chamber pressure within the range of 0.2 to 0.5 torr.
상기 태양전지 제조 시스템은 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비를 추가로 포함하여 이루어질 수 있고, 이때, 상기 태양전지 제조 시스템은 패터닝(Patterning) 장비 및 도금(Plating) 장비를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다. The solar cell manufacturing system may further include a doping device, an anti-reflection coating (ARC) device, a printing device, and a firing device, wherein the solar cell manufacturing system includes patterning A patterning device and a plating device may be further included.
상기 태양전지 제조 시스템은, 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비를 추가로 포함하여 이루어질 수 있고, 이때, 상기 태양전지 제조 시스템은, 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트 및 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다. The solar cell manufacturing system may further include a first thin film deposition equipment set and a first electrode forming equipment, wherein the solar cell manufacturing system includes a second thin film deposition system, A second thin film deposition equipment set and a second electrode forming equipment may be further included.
본 발명은 또한, 반응성 이온 에칭법을 이용하여, 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정; 반응성 이온 에칭법을 이용하여, 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정; 및 반응성 이온 에칭법을 이용하여, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a first concavo-convex structure on one surface of a substrate by removing a damage occurring on one surface of the substrate by a process of cutting a semiconductor ingot using reactive ion etching; Forming a second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure by etching one surface of the substrate using a reactive ion etching method; And deforming the second concavo-convex structure to a third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and reactant on one surface of the substrate by using a reactive ion etching method and a reactive ion etching method. ≪ / RTI >
상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하고, 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은 제2 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하고, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정은 제3 반응성 이온 에칭 장비에서 수행할 수 있다. The step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate by removing the damage caused on one surface of the substrate by the step of cutting the semiconductor ingot is performed in a first reactive ion etching equipment, The step of forming the second concavo-convex structure on the surface of the concave-convex structure is performed in the second reactive ion etching equipment, and the second concavo-convex structure is formed on the third concavo-convex structure May be performed in the third reactive ion etching equipment.
상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정 및 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 연속 공정으로 수행하고, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정은 제2 반응성 이온 에칭 장비에서 수행할 수 있다. A step of forming a first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing damage generated on one surface of the substrate by a step of cutting the semiconductor ingot, and a step of etching a surface of the substrate to form a second concavo- Is performed in a continuous process in the first reactive ion etching equipment and the step of deforming the second concavo-convex structure to the third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate is performed in the second Reactive ion etching equipment.
상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하고, 상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정 및 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정은 제2 반응성 이온 에칭 장비에서 연속 공정으로 수행할 수 있다. The step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate by removing the damage caused on one surface of the substrate by the step of cutting the semiconductor ingot is performed in a first reactive ion etching equipment, A step of forming a second concavo-convex structure on the surface of the concavo-convex structure, and a step of deforming the second concavo-convex structure to the third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and reactant on the one surface of the substrate, It can be carried out continuously in equipment.
상기 반응성 이온 에칭법을 이용하여, 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정, 상기 반응성 이온 에칭법을 이용하여, 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정, 및 반응성 이온 에칭법을 이용하여, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 연속 공정으로 수행할 수 있다. Forming a first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing damage generated on one surface of the substrate by a process of cutting the semiconductor ingot using the reactive ion etching method; Forming a second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure by etching the first concavo-convex structure, and removing the generated damage layer and reactant on one surface of the substrate using the reactive ion etching method, To the third concavo-convex structure can be performed in a continuous process in the first reactive ion etching equipment.
상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해서 기판의 일면에 발생한 손상을 제거하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은, SF6, NF3, 또는 이들의 혼합가스를 이용하여, 15 ~ 30 kw 범위의 RF 파워로, 0.15 ~ 0.5 torr 범위의 챔버 내 압력하에 수행할 수 있다. Wherein the step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate while removing the damage caused on one surface of the substrate by the step of cutting the semiconductor ingot is performed by using SF 6 , NF 3 , kW of RF power at a pressure in the chamber ranging from 0.15 to 0.5 torr.
상기 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은, SF6, O2, 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여, 15 ~ 30 kw 범위의 RF 파워로, 0.15 ~ 0.5 torr 범위의 챔버 내 압력하에 수행할 수 있다. The step of forming a second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure by etching one surface of the substrate is performed by using a mixed gas of SF 6 , O 2 , and Cl 2 at an RF power ranging from 15 to 30 kW , In a chamber pressure ranging from 0.15 to 0.5 torr.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하기 위한 공정은, SF6 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여, 7 ~ 15 kw 범위의 RF 파워로, 0.2 ~ 0.5 torr 범위의 챔버 내 압력하에 수행할 수 있다. Wherein the step of deforming the second concavo-convex structure into the third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate is performed by using a mixed gas of SF 6 and Cl 2 , RF power at a pressure in the chamber ranging from 0.2 to 0.5 torr.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정 이후에, 상기 기판의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층 및 제2 반도체층으로 이루어진 PN접합층을 형성하는 공정; 상기 제2 반도체층 상에 반사방지층을 형성하는 공정; 상기 반사방지층 상에 제1 전극 물질을 코팅하고 상기 제1 반도체층 상에 제2 전극 물질을 코팅하는 공정; 및 상기 제1 전극 물질 및 제2 전극 물질에 대해서 열처리를 수행하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. A step of deforming the second concavo-convex structure to a third concave-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate, doping a first surface of the substrate to form a first semiconductor layer and a second semiconductor layer A step of forming a PN junction layer composed of a p-type cladding layer; Forming an anti-reflection layer on the second semiconductor layer; Coating a first electrode material on the antireflective layer and coating a second electrode material on the first semiconductor layer; And performing a heat treatment on the first electrode material and the second electrode material.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정 이후에, 상기 기판의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층 및 제2 반도체층으로 이루어진 PN접합층을 형성하는 공정; 상기 제2 반도체층 상에 반사방지층을 형성하는 공정; 상기 제1 반도체층 상에 제2 전극 물질을 코팅하는 공정; 상기 제2 전극 물질에 대해서 열처리를 수행하는 공정; 상기 반사방지층의 소정 영역을 제거하여 콘택부를 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해서 상기 제2 반도체층과 연결되는 제1 전극을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. A step of deforming the second concavo-convex structure to a third concave-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate, doping a first surface of the substrate to form a first semiconductor layer and a second semiconductor layer A step of forming a PN junction layer composed of a p-type cladding layer; Forming an anti-reflection layer on the second semiconductor layer; Coating a second electrode material on the first semiconductor layer; Performing a heat treatment on the second electrode material; Removing a predetermined region of the antireflection layer to form a contact portion; And forming a first electrode connected to the second semiconductor layer through the contact portion.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정 이후에, 상기 기판의 일면에 제1 버퍼층, 제2 반도체층, 제1 투명도전층, 및 제1 전극을 차례로 형성하는 공정; 및 상기 기판의 타면에 제2 버퍼층, 제3 반도체층, 제2 투명도전층, 및 제2 전극을 차례로 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.A step of deforming the second concavo-convex structure to a third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate, the first buffer layer, the second semiconductor layer, , And a first electrode in this order; And a step of sequentially forming a second buffer layer, a third semiconductor layer, a second transparent conductive layer, and a second electrode on the other surface of the substrate.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.
본 발명에 따르면, 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상을 제거(Saw Damage Removal:SDR)하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정, 기판의 일면을 식각하여 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성(Texturing)하는 공정, 및 기판의 일면에 형성된 데미지층 및 반응물을 제거(Damage Removal Etching)하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정을 모두 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 수행할 수 있기 때문에, 종래와 같이 진공상태와 대기압상태 사이에서 기판을 이동할 필요가 없어 공정이 단순해질 수 있다. According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a first concavo-convex structure on one surface of a substrate while removing damage caused by a step of cutting a semiconductor ingot (SDR) A step of forming a second concavo-convex structure on the first surface of the substrate, and a step of removing the damage layer and the reaction material formed on the first surface of the substrate, and the step of deforming the second concavo- (RIE), it is not necessary to move the substrate between the vacuum state and the atmospheric pressure state as in the conventional method, and the process can be simplified.
도 1은 종래의 기판형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 기판형 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 이들 각각은 전술한 도 3a 내지 도 3g에 따른 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템이다.
도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정단면도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 이들 각각은 전술한 도 9a 내지 도 9i에 따른 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템이다.
도 15a 내지 도 15g는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정단면도이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 이들 각각은 전술한 도 15a 내지 도 15g에 따른 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional substrate-type solar cell.
2A to 2G are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional substrate-type solar cell.
3A to 3G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4-8 illustrate a manufacturing system for a solar cell according to various embodiments of the present invention, each of which is a fabrication system for implementing the fabrication process according to FIGS. 3A-3G.
9A to 9I are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
Figs. 10 to 14 show a manufacturing system of a solar cell according to various embodiments of the present invention, each of which is a manufacturing system for implementing the manufacturing process according to Figs. 9A to 9I described above.
15A to 15G are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
Figs. 16-20 illustrate a manufacturing system for a solar cell according to various embodiments of the present invention, each of which is a manufacturing system for implementing the manufacturing process according to Figs. 15A to 15G described above.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정단면도이다. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(100a)을 준비한다. First, as can be seen from FIG. 3A, a
상기 반도체 기판(100a)은 실리콘 기판, 예로서 P형 실리콘 기판을 이용할 수 있다. The
상기 실리콘 기판으로는 단결정실리콘 또는 다결정실리콘을 이용할 수 있는데, 단결정실리콘은 순도가 높고 결정결함밀도가 낮기 때문에 태양전지의 효율이 높으나 가격이 너무 높아 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 다결정실리콘은 상대적으로 효율은 떨어지지만 저가의 재료와 공정을 이용하기 때문에 생산비가 적게 들어 대량생산에 적합하다. As the silicon substrate, monocrystalline silicon or polycrystalline silicon can be used. Since monocrystalline silicon has high purity and low crystal defect density, the efficiency of the solar cell is high, but the price is too high and the economical efficiency is low. Polycrystalline silicon has a relatively high efficiency But because it uses low-cost materials and processes, the production cost is low and it is suitable for mass production.
상기 반도체 기판(100a)을 준비하는 공정은, 반도체 잉곳(ingot)을 잘라서(saw) 기판을 제조하는 공정 및 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상(damage)을 제거하는 공정을 포함하여 이루어진다. The step of preparing the
이때, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상을 제거하는 공정(Saw Damage Removal:SDR)은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용한다. At this time, Reactive Ion Etching (RIE) is used for the process of removing damage caused by the process of cutting the semiconductor ingot (Saw Damage Removal (SDR)).
이와 같은 반응성 이온 에칭법은 SF6, NF3, 또는 이들의 혼합가스를 이용하여 수행할 수 있다. 이 경우, RF 파워는 15 ~ 30 kw 범위가 바람직하고, 챔버 내 압력은 0.15 ~ 0.5 torr 범위가 바람직하다. Such a reactive ion etching method can be performed using SF 6 , NF 3 , or a mixed gas thereof. In this case, the RF power is preferably in the range of 15 to 30 kW, and the pressure in the chamber is preferably in the range of 0.15 to 0.5 torr.
이와 같은 반응성 이온 에칭법에 의해서 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 제1 요철구조가 형성된다. 도시하지는 않았지만, 상기 반도체 기판(100a)의 타면에도 상기 반응성 이온 에칭법을 적용할 수 있고 이 경우 상기 반도체 기판(100a)의 타면에도 상기 제1 요철구조가 형성된다. A first irregular structure is formed on one surface of the
다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면, 보다 구체적으로는 상기 제1 요철구조가 형성된 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성한다. 상기 제2 요철구조는 상기 제1 요철구조에 비하여 그 크기가 작게 형성된다. 3B, one surface of the
도시하지는 않았지만, 상기 반도체 기판(100a)의 타면도 함께 식각하여 상기 반도체 기판(100a)의 일면 및 타면 모두에 상기 제2 요철구조를 형성하는 것도 가능하다. Although not shown, the second surface of the
상기 제1 요철구조가 형성된 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하는 공정(Texuring)은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용한다. The step of etching the first surface of the
상기 반응성 이온 에칭법은 Cl2, SF6, NF3, HBr, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 주 가스로 이용하고, Ar, O2, N2, He, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 첨가 가스로 이용하여 수행할 수 있다. 특히, 상기 반응성 이온 에칭법은 SF6, O2, 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여 수행할 수 있다. The reactive ion etching is a Cl 2, SF 6, NF 3 , HBr, or the use of these two or more of a mixture of a main gas, Ar, O 2, N 2 , He, or the addition of gas to these two or more of a mixture of . ≪ / RTI > In particular, the reactive ion etching method may be performed using a mixed gas of SF 6 , O 2 , and Cl 2 .
상기 반응성 이온 에칭법을 이용할 경우, RF 파워는 15 ~ 30 kw 범위가 바람직하고, 챔버 내 압력은 0.15 ~ 0.5 torr 범위가 바람직하다. When the reactive ion etching method is used, the RF power is preferably in the range of 15 to 30 kW, and the pressure in the chamber is preferably in the range of 0.15 to 0.5 torr.
상기 RF 파워가 15 kw 미만일 경우에는 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 식각이 이루어지지 않을 수 있고, 상기 RF 파워가 30 kw를 초과할 경우에는 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 과도한 식각으로 원하는 제2 요철구조가 형성되지 않을 수 있다. If the RF power is less than 15 kW, etching may not be performed on one surface of the
상기 챔버 내 압력이 0.15 torr 미만일 경우에는 플라즈마 상태가 불안정하게 되는 문제가 있고, 상기 챔버 내 압력이 0.5 torr를 초과할 경우에는 식각 속도가 느려지는 문제가 있다. When the pressure in the chamber is less than 0.15 torr, the plasma state becomes unstable. When the pressure in the chamber exceeds 0.5 torr, the etching rate is slowed down.
또한, 상기 SF6, O2, 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여 반응성 이온 에칭법을 수행할 경우, 가스의 조성비(sccm)는 SF6 : O2 : Cl2 = (0.5 ~ 1.5) : 1 : (0.5 ~ 1)의 범위가 바람직하다. When the reactive ion etching method is performed using a mixed gas of SF 6 , O 2 , and Cl 2 , the gas composition ratio (sccm) is SF 6 : O 2 : Cl 2 = (0.5 to 1.5): 1: (0.5 to 1).
상기 SF6는 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 식각을 수행하는 주 식각 가스로 기능한다. 상기 SF6의 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 식각이 원활히 이루어지지 않을 수 있고, 상기 SF6 의 함량이 상기 범위를 초과할 경우에는 원하는 제2 요철구조를 얻지 못할 수 있다. The SF 6 functions as a main etch gas for performing etching on one surface of the
상기 O2는 식각 공정시 식각을 방해하는 마스크(mask)로 기능하여 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 선택적인 식각이 이루어지게 한다. 상기 O2의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 원하는 제2 요철구조를 얻지 못할 수 있다. The O 2 functions as a mask that hinders etching during the etching process, thereby selectively etching the one surface of the
상기 Cl2는 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 식각을 보조하는 기능을 하는 것으로서, 상기 Cl2의 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 식각 진행이 느려져 너무 날카로운 형상의 제2 요철구조가 생길 수 있고, 상기 Cl2의 함량이 상기 범위를 초과할 경우에는 과도한 식각으로 인해 제2 요철구조를 얻지 못할 수도 있다. Wherein Cl 2 has as a function to assist the etching of one surface of a semiconductor substrate (100a), if the content of the Cl 2 is less than the above range, and the etching proceeds slowed can lead to the second concave-convex structure is too sharp shape, If the content of Cl 2 exceeds the above range, the second concavo-convex structure may not be obtained due to excessive etching.
한편, 이와 같이, 반응성 이온 에칭법을 이용하여 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하게 되면, 플라즈마로 인해서 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 데미지층(damaged layer)(120)이 형성되고 또한 상기 O2와 Si가 반응하여 SiOx와 같은 반응물(140)이 생성된다. When a surface of the
이상과 같은 반응 조건 하에서 반응성 이온 에칭법을 이용하여 상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하게 되면 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 제2 요철구조가 형성되는데, 이때, 상기 제2 요철구조는 피크가 뾰족한 형태로 형성되며, 제2 요철구조의 폭은 대략 100 내지 500 nm 범위가 될 수 있다. 또한, 상기 제2 요철구조의 높이는 상기 폭(L)의 0.8 내지 1.2 배의 값 범위가 될 수 있다. When the first surface of the
다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 생성된 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거한다. Next, as shown in FIG. 3C, the generated
상기 반도체 기판(100a)의 일면에 생성된 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거하는 공정(Damage Removal Etching:DRE)은 전술한 도 3b 공정과 마찬가지로 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용한다. The Damage Removal Etching (DRE) process for simultaneously removing the generated
이때, 반응성 이온 에칭법은 SF6 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여 수행할 수 있다. At this time, the reactive ion etching method can be performed using a mixed gas of SF 6 and Cl 2 .
이 경우, RF 파워는 7 ~ 15 kw 범위가 바람직하고, 챔버 내 압력은 0.2 ~ 0.5 torr 범위가 바람직하다. In this case, the RF power is preferably in the range of 7 to 15 kW, and the pressure in the chamber is preferably in the range of 0.2 to 0.5 torr.
상기 RF 파워가 7 kw 미만일 경우에는 상기 데미지층(120) 및 반응물(140)에 대한 식각이 이루어지지 않을 수 있고, 상기 RF 파워가 15 kw를 초과할 경우에는 반도체 기판(100a)의 일면에 대한 과도한 식각이 이루어질 수 있다. If the RF power is lower than 7 kW, the
상기 챔버 내 압력이 0.2 torr 미만일 경우에는 플라즈마 상태가 불안정하게 되는 문제가 있고, 상기 챔버 내 압력이 0.5 torr를 초과할 경우에는 식각 속도가 느려지는 문제가 있다. When the pressure in the chamber is less than 0.2 torr, the plasma state becomes unstable. When the pressure in the chamber exceeds 0.5 torr, the etching rate is slowed down.
또한, 상기 SF6 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여 반응성 이온 에칭법을 수행할 경우, 가스의 조성비(sccm)는 SF6 : Cl2 = 3 : (1 ~ 3)의 범위가 바람직하다. When the reactive ion etching method is performed using the mixed gas of SF 6 and Cl 2 , the composition ratio (sccm) of the gas is SF 6 : Cl 2 = 3: (1 to 3).
상기 SF6의 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 상기 데미지층(120) 및 반응물(140)에 대한 식각이 원활히 이루어지지 않을 수 있고, 상기 SF6의 함량이 상기 범위를 초과할 경우에는 형성된 제2 요철구조가 심하게 변형될 수 있다. If the content of SF 6 is less than the above range, the damage to the
상기 Cl2의 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 식각 진행이 느려지고, 상기 Cl2의 함량이 상기 범위를 초과할 경우에는 과도한 식각으로 인해 원하는 요철구조를 얻지 못할 수 있다. If the content of Cl 2 is less than the above range, the etching progresses slowly. If the content of Cl 2 exceeds the above range, the desired concavo-convex structure may not be obtained due to excessive etching.
이상과 같은 반응 조건 하에서 반응성 이온 에칭법을 이용하여 상기 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거하게 되면, 전술한 도 3b 공정에서 생성된 제2 요철구조에 변화가 발생하여 제3 요철구조가 얻어진다. If the
즉, 제2 요철구조는 그 피크가 뾰족한 단면 형태로 이루어진 반면에, 제3 요철구조는 그 피크가 라운드(rounded) 형태의 단면을 갖게 된다. 최종적으로 얻어진 제3 요철구조의 폭(L)은 대략 100 내지 500 nm 범위가 될 수 있고, 상기 제3 요철구조의 높이(H)는 대략 50 내지 400 nm 범위가 될 수 있다. That is, the second concavo-convex structure has a sharp-pointed cross-section, while the third concavo-convex structure has a rounded-shaped cross-section. The width L of the finally obtained third concavoconvex structure may be in the range of approximately 100 to 500 nm and the height H of the third concavoconvex structure may be in the range of approximately 50 to 400 nm.
한편, 이상과 같은 도 3a 내지 도 3c 공정은 하나의 RIE 장비 내에서 공정 가스 등의 공정 조건만을 변경하면서 연속 공정을 수행할 수 있다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 도 3a 공정은 제1 RIE 장비에서 수행하고, 도 3b 공정은 제2 RIE 장비에서 수행하고, 도 3c 공정은 제3 RIE 장비에서 수행할 수도 있다. 3A to 3C can perform a continuous process while changing only process conditions such as a process gas in one RIE equipment. However, the present invention is not limited thereto. The process of FIG. 3a may be performed in the first RIE equipment, the process of FIG. 3b may be performed in the second RIE equipment, and the process of FIG. 3c may be performed in the third RIE equipment.
또한, 도 3a 및 도 3b 공정은 제1 RIE 장비에서 수행하고 도 3c 공정은 제2 RIE 장비에서 수행할 수도 있고, 도 3a 공정은 제1 RIE 장비에서 수행하고 도 3b 및 도 3c 공정은 제2 RIE 장비에서 수행할 수도 있다. 3A and 3B may be performed in the first RIE equipment, and the process of FIG. 3C may be performed in the second RIE equipment, the process of FIG. 3A may be performed in the first RIE equipment, RIE equipment.
다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층(100) 및 제2 반도체층(200)으로 이루어진 PN접합층을 형성한다. 즉, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 도펀트를 도핑하면, 도펀트에 의해 도핑되지 않은 제1 반도체층(100) 및 도펀트에 의해 도핑된 제2 반도체층(200)이 차례로 형성되어 PN접합을 이루게 된다. Next, as shown in FIG. 3D, a PN junction layer including the
예로서, 상기 반도체 기판(100a)이 P형 반도체층으로 이루어진 경우에는 N형 도펀트를 도핑함으로써, P형 반도체층으로 이루어진 제1 반도체층(100) 및 상기 제1 반도체층(100)의 일면에 N형 반도체층으로 이루어진 제2 반도체층(200)을 형성할 수 있다. For example, when the
상기 제2 반도체층(200)의 일면, 구체적으로, 상기 제2 반도체층(200)의 상면은 전술한 바와 같은 제3 요철구조를 구비하게 되며, 상기 제1 반도체층(100)의 일면, 구체적으로, 상기 제1 반도체층(100)의 상면도 유사한 요철구조를 구비하게 된다. 다만, 상기 제1 반도체층(100)의 상면은 도핑되는 도펀트의 확산 정도에 따라 상기 제2 반도체층(200)에 구비된 제3 요철구조와는 상이한 요철구조가 형성될 수 있다. The
상기 도펀트를 도핑하는 공정은 고온확산법 또는 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 수행할 수 있다. The doping of the dopant may be performed using a high temperature diffusion method or a plasma ion doping method.
상기 고온확산법을 이용하여 N형 도펀트를 도핑하는 공정은, 상기 반도체 기판(100a)를 대략 800℃이상의 고온의 확산로에 안치시킨 상태에서 POCl3 또는 PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하여 N형 도펀트를 상기 반도체 기판(100a)의 표면으로 확산시키는 공정으로 이루어질 수 있다. In the step of doping the N-type dopant using the high-temperature diffusion method, the
상기 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 N형 도펀트를 도핑하는 공정은, 상기 반도체 기판(100a)을 플라즈마 발생장치에 안치시킨 상태에서 POCl3 또는 PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시키는 공정으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 플라즈마를 발생시키면 플라즈마 내부의 인(P) 이온이 RF전기장에 의해 가속되어 상기 반도체 기판(100a)의 일면으로 입사하여 이온 도핑된다. In the step of doping the N-type dopant using the plasma ion doping method, the
상기 플라즈마 이온도핑 공정 후에는 적절한 온도로 가열하는 어닐링 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 어닐링 공정을 수행하지 않을 경우에는 도핑된 이온이 단순한 불순물로 작용할 수 있지만, 상기 어닐링 공정을 수행하게 되면 도핑된 이온이 Si와 결합하여 활성화되기 때문이다. After the plasma ion doping process, it is preferable to perform an annealing process for heating to an appropriate temperature. The reason for this is that when the annealing process is not performed, the doped ions can act as simple impurities, but when the annealing process is performed, the doped ions are activated by bonding with Si.
한편, 상기 N형 도펀트를 도핑하는 공정은 고온에서 수행되는데, 이와 같은 도핑 공정시 상기 제2 반도체층(200) 상에 PSG(Phosphor-Silicate Glass)와 같은 부산물층이 형성될 수 있고, 따라서, 상기 부산물층을 제거하기 위해서 습식 식각공정과 같은 식각 공정을 추가로 수행할 수 있다. The doping of the N-type dopant is performed at a high temperature. In such a doping process, a by-product layer such as a PSG (Phosphor-Silicate Glass) may be formed on the
다음, 도 3e에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 반사방지층(300)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3E, the
상기 제2 반도체층(200)의 상면이 제3 요철구조로 형성됨에 따라 상기 반사방지층(300)도 유사한 요철구조로 형성된다. Since the upper surface of the
상기 반사방지층(300)은 플라즈마 CVD법을 이용하여 실리콘질화물 또는 실리콘산화물로 형성할 수 있다. The
다음, 도 3f에서 알 수 있듯이, 상기 반사방지층(300) 상에 제1 전극 물질(400a)을 코팅하고, 상기 제1 반도체층(100) 상에 제2 전극 물질(600a)을 코팅한다. 보다 구체적으로는, 상기 제2 반도체층(200)과 접하지 않는 상기 반사방지층(300)의 상면에 제1 전극 물질(400a)을 코팅하고, 상기 제2 반도체층(200)과 접하지 않는 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제2 전극 물질(600a)을 코팅한다. 3F, a
상기 제1 전극 물질(400a) 및 제2 전극 물질(600a)의 코팅 공정은 Ag, Al, Ti, Mo, Ni, Cu, 이들의 2 이상의 혼합물, 또는 이들의 2 이상의 합금 페이스트(paste)를 이용한 인쇄 공정으로 이루어질 수 있다. The
상기 제1 전극 물질(400a)은 태양광이 입사되는 면에 형성되므로, 상기 반사방지층(300)의 전면(全面)에 형성하지 않고 소정 패턴으로 형성하게 된다. Since the
상기 제2 전극 물질(600a)은 태양광이 입사되는 면의 반대면에 형성되므로, 상기 제1 반도체층(100)의 전면(全面)에 형성할 수 있다. 다만, 경우에 따라서, 반사되는 태양광이 태양전지 내부로 입사될 수 있도록 하기 위해서, 상기 제2 전극 물질(600a)을 소정 패턴으로 형성할 수도 있다. The
다음, 도 3g에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리(firing)를 수행하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조를 완성한다. Next, as shown in FIG. 3G, firing is performed at a high temperature to complete the manufacture of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
고온에서 열처리를 수행하게 되면, 상기 제1 전극 물질(400a)이 상기 반사방지층(300)을 뚫고 상기 제2 반도체층(200)까지 침투함으로써, 상기 제2 반도체층(200)과 접촉하는 제1 전극(400)이 형성될 수 있다. The
또한, 고온에서 열처리를 수행하게 되면, 상기 제2 전극 물질(600a)이 상기 제1 반도체층(100)의 하면으로 침투함으로써 상기 제1 반도체층(100)의 도펀트 농도보다 높은 도펀트 농도를 가지는 제3 반도체층(500)이 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 형성되고, 상기 제3 반도체층(500)의 하면에 제2 전극(600)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(100)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제3 반도체층(500)은 P+형 반도체층으로 이루어지게 된다. In addition, when the heat treatment is performed at a high temperature, the
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템을 설명하면 다음과 같다. A manufacturing system for implementing the manufacturing process of the solar cell according to one embodiment of the present invention will be described as follows.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 이들 각각은 전술한 도 3a 내지 도 3g에 따른 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템이다. FIGS. 4-8 illustrate a manufacturing system for a solar cell according to various embodiments of the present invention, each of which is a fabrication system for implementing the fabrication process according to FIGS. 3A-3G.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 4 shows a manufacturing system of a solar cell according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, a solar cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (1st (RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), a third reactive ion etching equipment (3rd RIE), a doping equipment, an antireflection coating (ARC) equipment, a printing equipment, Equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 3a 공정, 즉, 반도체 잉곳을 자르는 공정시 발생한 손상을 제거(Saw Damage Removal:SDR)하면서 상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정을 수행하기 위한 장비이다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) forms a first concave-convex structure on one surface of the substrate while performing the above-described step of FIG. 3A, that is, performing a saw damage removal (SDR) It is equipment for carrying out the process.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 3b 공정, 즉, 반도체 기판의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정(Texuring)을 수행하기 위한 장비이다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is a process for forming a second concave-convex structure on the surface of the first concave-convex structure by etching the first surface of the semiconductor substrate, Equipment.
상기 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE)은 전술한 도 3c 공정, 즉, 데미지층 및 반응물을 동시에 제거(Damage Removal Etching:DRE)하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정을 수행하기 위한 장비이다. The third reactive ion etching equipment (3rd RIE) is a process of transforming the second concavo-convex structure into the third concavo-convex structure while removing the damage layer and the reactant simultaneously (Damage Removal Etching: DRE) It is equipment to perform.
이와 같은 제1 내지 제3 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching:RIE) 장비(710)는 플라즈마 분위기에서 반응가스를 이용하여 식각을 수행할 수 있는 당업계에 공지된 다양한 장비를 이용할 수 있다. The first to third reactive ion etching (RIE) equipment 710 may use various equipment known in the art capable of performing etching using a reactive gas in a plasma atmosphere.
상기 도핑(Doping) 장비는 전술한 도 3d 공정, 즉, 도펀트 도핑 공정을 수행하기 위한 장비이다. 이와 같은 도핑(Doping) 장비는 플라즈마 분위기에서 도펀트 가스를 공급하여 도핑할 수 있는 당업계에 공지된 장비를 이용할 수도 있고 고온의 확산로에 도펀트 가스를 공급하여 도핑할 수 있는 당업계에 공지된 장비를 이용할 수도 있다. The doping apparatus is a device for performing the doping process of FIG. 3d, that is, the dopant doping process. Such a doping apparatus may be a device known in the art capable of doping by supplying a dopant gas in a plasma atmosphere, a device known in the art capable of doping by supplying a dopant gas to a high temperature diffusion furnace May be used.
상기 반사방지층 코팅(ARC) 장비는 전술한 도 3e 공정, 즉, 반사방지층을 코팅하기 위한 장비이다. 이와 같은 반사방지층 코팅(ARC) 장비는 당업계에 공지된 PECVD 장비를 이용할 수 있다. The anti-reflection layer coating (ARC) equipment is a process for coating the anti-reflection layer in the process of FIG. 3E described above. Such an anti-reflection coating (ARC) equipment can use PECVD equipment known in the art.
상기 인쇄(Printing) 장비는 전술한 도 3f 공정, 즉, 전극 물질을 인쇄하는 장비로서, 스크린 인쇄장비 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 인쇄 장비를 이용할 수 있다. The printing equipment can use various printing equipment known in the art such as the above-described process of FIG. 3F, that is, equipment for printing electrode material, screen printing equipment and the like.
상기 열처리(Firing) 장비는 전술한 도 3g 공정을 수행하기 위한 장비로서, 당업계에 공지된 다양한 열처리 장비를 이용할 수 있다. The above-described firing equipment is equipment for performing the above-described process of FIG. 3G, and various heat treatment equipment known in the art can be used.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 5 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (1st (RIE), a second reactive ion etching (RIE) apparatus, a doping apparatus, an anti-reflection coating (ARC) apparatus, a printing apparatus, and a heating apparatus.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 3a 공정 및 도 3b 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 3a 공정 및 도 3b 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) is an apparatus for performing the steps of FIG. 3A and FIG. 3B. In the first reactive ion etching equipment (first RIE), while changing process conditions such as reaction gas and the like 3a and 3b are successively performed.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 3c 공정을 수행하기 위한 장비이다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is a device for performing the process of FIG. 3C.
그 외에, 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비는 전술한 도 4와 동일하다. In addition, the Doping equipment, the anti-reflection coating (ARC) equipment, the printing equipment, and the heating equipment are the same as those of FIG. 4 described above.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 6 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), a second reactive ion etching (RIE) apparatus, a doping apparatus, an anti-reflection coating (ARC) apparatus, a printing apparatus, and a heating apparatus.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 3a 공정을 수행하기 위한 장비이다. The first reactive ion etching equipment (1st RIE) is a device for performing the process of FIG. 3A.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 3b 공정 및 도 3c 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 3b 공정 및 도 3c 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is an apparatus for performing the processes of FIG. 3B and FIG. 3C. In the second reactive ion etching equipment (2nd RIE) The step 3b and the step of Fig. 3c are successively performed.
그 외에, 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비는 전술한 도 4와 동일하다. In addition, the Doping equipment, the anti-reflection coating (ARC) equipment, the printing equipment, and the heating equipment are the same as those of FIG. 4 described above.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 7 illustrates a manufacturing system for a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), doping equipment, antireflection coating (ARC) equipment, printing equipment, and firing equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 3a 공정, 도 3b 공정 및 도 3c 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 3a 공정, 도 3b 공정 및 도 3c 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) is an equipment for performing the steps of FIG. 3A, FIG. 3B and FIG. 3C. In the first reactive ion etching equipment (first RIE) The process of FIG. 3A, the process of FIG. 3B, and the process of FIG. 3C are continuously performed.
그 외에, 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비는 전술한 도 4와 동일하다. In addition, the Doping equipment, the anti-reflection coating (ARC) equipment, the printing equipment, and the heating equipment are the same as those of FIG. 4 described above.
이상과 같은 도 4 내지 도 7에 따른 제조 시스템은 장비들이 인라인(in-line)으로 배열되어 있는 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제조 시스템이 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 예로서 후술하는 바와 같이 소정 장비들이 클러스터(Cluster) 구조로 배열될 수 있다. The manufacturing system according to FIGS. 4 through 7 as described above is related to a structure in which the devices are arranged in-line, and the manufacturing system according to the present invention is not necessarily limited thereto. For example, The predetermined devices may be arranged in a cluster structure.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 이는 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 및 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE)가 클러스터(Cluster) 구조로 이루어진 점을 제외하고, 전술한 도 4와 동일하다. 도 8에서 LRC는 로드락 챔버이다. FIG. 8 shows a manufacturing system for a solar cell according to another embodiment of the present invention, which includes a first reactive ion etching equipment (1st RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), and a third reactive ion etching 4 except that the equipment (3rd RIE) has a cluster structure. 8, LRC is a load lock chamber.
한편, 도시하지는 않았지만, 도 5 또는 도 6에 따른 장비 구조에서, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE) 및 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)가 클러스터 구조로 배열될 수도 있고, 도 7에 따른 장비 구조에서, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)가 클러스터 구조로 배열될 수도 있다. 5 and 6, the first reactive ion etching equipment (first RIE) and the second reactive ion etching equipment (second RIE) may be arranged in a cluster structure, and in FIG. 7 , The first reactive ion etching equipment (1st RIE) may be arranged in a cluster structure.
도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정단면도이다. 이하에서는, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다. 9A to 9I are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, repetitive description of the same configuration as the above-described embodiment will be omitted.
우선, 도 9a에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(100a)을 준비한다. First, as can be seen from Fig. 9A, a
상기 반도체 기판(100a)을 준비하는 공정은, 반도체 잉곳(ingot)을 잘라서(saw) 기판을 제조하는 공정 및 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상(damage)을 제거하는 공정을 포함하여 이루어진다. The step of preparing the
이때, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상을 제거하는 공정(Saw Damage Removal:SDR)은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용하며, 이에 의해, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 제1 요철구조가 형성된다. At this time, a reactive ion etching (RIE) process is used for the step of removing damage caused by the process of cutting the semiconductor ingot (Saw Damage Removal: SDR) The first concavo-convex structure is formed.
다음, 도 9b에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성한다(Texturing). 9B, a first surface of the
상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하는 공정은 전술한 실시예와 동일하게 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 수행하고, 그에 따라, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 데미지층(damaged layer)(120)이 형성되고 SiOx와 같은 반응물(140)이 잔존할 수 있다. The process of etching one surface of the
다음, 도 9c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 생성된 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거(Damage Removal Etching)하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형한다. Next, as shown in FIG. 9C, while the
상기 반도체 기판(100a)의 일면에 생성된 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정도 전술한 실시예와 동일하게 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 수행한다.The process of deforming the second concavo-convex structure to the third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated
다음, 도 9d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층(100) 및 제2 반도체층(200)으로 이루어진 PN접합층을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9D, a PN junction layer including the
다음, 도 9e에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 반사방지층(300)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9E, an
다음, 도 9f에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100) 상에 제2 전극 물질(600a)을 코팅한다. 보다 구체적으로는, 상기 제2 반도체층(200)과 접촉하지 않는 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제2 전극 물질(600a)을 코팅한다. Next, as shown in FIG. 9F, the
상기 제2 전극 물질(600a)의 코팅 공정은 Ag, Al, Ti, Mo, Ni, Cu, 이들의 2 이상의 혼합물, 또는 이들의 2 이상의 합금 페이스트(paste)를 이용한 인쇄 공정으로 이루어질 수 있다. The
상기 제2 전극 물질(600a)은 태양광이 입사되는 면의 반대면에 형성되므로, 상기 제1 반도체층(100)의 전면(全面)에 형성할 수 있다. 다만, 경우에 따라서, 반사되는 태양광이 태양전지 내부로 입사될 수 있도록 하기 위해서, 상기 제2 전극 물질(600a)을 소정 패턴으로 형성할 수도 있다. The
다음, 도 9g에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리(firing)를 수행하여, 제3 반도체층(500) 및 제2 전극(600)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9G, the
고온에서 열처리를 수행하게 되면, 상기 제2 전극 물질(600a)이 상기 제1 반도체층(100)의 하면으로 침투함으로써 상기 제1 반도체층(100)의 도펀트 농도보다 높은 도펀트 농도를 가지는 제3 반도체층(500)이 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 형성되고, 상기 제3 반도체층(500)의 하면에 제2 전극(600)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(100)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제3 반도체층(500)은 P+형 반도체층으로 이루어지게 된다. When the
다음, 도 9h에서 알 수 있듯이, 상기 반사방지층(300)의 소정 영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 9 (h), a predetermined region of the
상기 콘택부(350)를 형성하는 공정은 레이저 공정 또는 포토리소그라피(photolithography) 공정과 같은 당업계에 공지된 패터닝(Patterning) 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming the
다음, 도 9i에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해서 상기 제2 반도체층(200)과 연결되는 제1 전극(400)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9I, a
상기 제1 전극(400)을 형성하는 공정은 전해 도금 또는 무전해 도금과 같은 도금(Plating) 공정으로 이루어질 수 있다. The process of forming the
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템을 설명하면 다음과 같다. The manufacturing system for implementing the manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention will be described as follows.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 이들 각각은 전술한 도 9a 내지 도 9i에 따른 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템이다. Figs. 10 to 14 show a manufacturing system of a solar cell according to various embodiments of the present invention, each of which is a manufacturing system for implementing the manufacturing process according to Figs. 9A to 9I described above.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 10에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 및 열처리(Firing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 10 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a solar cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), a third reactive ion etching equipment (3rd RIE), a doping equipment, an antireflection coating (ARC) equipment, a printing equipment, ) Equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 9a 공정을 수행하기 위한 장비이다. The first reactive ion etching equipment (1st RIE) is a device for performing the process of FIG. 9A.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 9b 공정을 수행하기 위한 장비이다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is a device for performing the process shown in FIG. 9B.
상기 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE)은 전술한 도 9c 공정을 수행하기 위한 장비이다. The third reactive ion etching equipment (3rd RIE) is a device for performing the process shown in FIG. 9C.
상기 도핑(Doping) 장비는 전술한 도 9d 공정, 즉, 도펀트 도핑 공정을 수행하기 위한 장비이다. The doping apparatus is a device for performing the doping process of FIG. 9D, that is, the dopant doping process.
상기 반사방지층 코팅(ARC) 장비는 전술한 도 9e 공정, 즉, 반사방지층을 코팅하기 위한 장비이다. The anti-reflection layer coating (ARC) equipment is a process for coating the anti-reflection layer in the process of FIG. 9E described above.
상기 인쇄(Printing) 장비는 전술한 도 9f 공정, 즉, 전극 물질을 인쇄하는 장비이다. The printing equipment is the process of FIG. 9f, that is, the printing of the electrode material.
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비를 추가로 포함할 수 있다. Although not shown, the apparatus may further include a firing apparatus, a patterning apparatus, and a plating apparatus.
상기 열처리(Firing) 장비는 전술한 도 9g 공정을 수행하기 위한 장비이다. The firing apparatus is a device for performing the process of FIG. 9G described above.
상기 패터닝(Patterning) 장비는 전술한 도 9h 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 패터닝(Patterning) 장비는 당업계에 공지된 레이저 장비 또는 포토리소그라피(photolithography) 장비로 이루어질 수 있다. The patterning apparatus is an apparatus for performing the process of FIG. 9H. The patterning apparatus may be a laser apparatus or a photolithography apparatus known in the art.
상기 도금(Plating) 장비는 전술한 도 9i 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 도금(Plating) 장비는 당업계에 공지된 전해 또는 무전해 도금 장비로 이루어질 수 있다. The plating apparatus is an apparatus for performing the above-described process of FIG. 9I, and the plating apparatus may be made of electrolytic or electroless plating equipment known in the art.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 11에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 및 인쇄(Printing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 11 shows a manufacturing system for a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), a second reactive ion etching (RIE) apparatus, a doping apparatus, an antireflection coating (ARC) apparatus, and a printing apparatus.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 9a 공정 및 도 9b 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 9a 공정 및 도 9b 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) is an apparatus for performing the processes of FIG. 9A and FIG. 9B. In the first reactive ion etching equipment (1st RIE) 9a and 9b are continuously performed.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 9c 공정을 수행하기 위한 장비이다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is a device for performing the process shown in FIG. 9C.
그 외에, 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비는 전술한 도 10과 동일하다. Doping equipment, antireflection coating (ARC) equipment, printing equipment, firing equipment, patterning equipment, and plating equipment are the same as those of FIG. 10 described above.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비를 추가로 포함할 수 있다. Also, as described above, it is possible to further include a firing apparatus, a patterning apparatus, and a plating apparatus.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 12에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 및 인쇄(Printing) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 12 shows a manufacturing system for a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, a solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), a second reactive ion etching (RIE) apparatus, a doping apparatus, an antireflection coating (ARC) apparatus, and a printing apparatus.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 9a 공정을 수행하기 위한 장비이다. The first reactive ion etching equipment (1st RIE) is a device for performing the process of FIG. 9A.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 9b 공정 및 도 9c 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 9b 공정 및 도 9c 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is an apparatus for performing the processes of FIG. 9B and FIG. 9C. In the second reactive ion etching equipment (2nd RIE), process conditions such as a reaction gas and the like are changed The step 9b and the step of FIG. 9c are successively performed.
그 외에, 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비는 전술한 도 10과 동일하다. Doping equipment, antireflection coating (ARC) equipment, printing equipment, firing equipment, patterning equipment, and plating equipment are the same as those of FIG. 10 described above.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비를 추가로 포함할 수 있다. Also, as described above, it is possible to further include a firing apparatus, a patterning apparatus, and a plating apparatus.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 13에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 13 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), doping equipment, antireflection coating (ARC) equipment, printing equipment, firing equipment, patterning equipment, and plating equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 9a 공정, 도 9b 공정 및 도 9c 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 9a 공정, 도 9b 공정 및 도 9c 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) is a device for performing the process of FIG. 9A, FIG. 9B and FIG. 9C. In the first reactive ion etching equipment (first RIE) 9A, 9B, and 9C are successively performed while changing the state of FIG. 9A.
그 외에, 도핑(Doping) 장비, 반사방지층 코팅(ARC) 장비, 인쇄(Printing) 장비, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비는 전술한 도 10과 동일하다. Doping equipment, antireflection coating (ARC) equipment, printing equipment, firing equipment, patterning equipment, and plating equipment are the same as those of FIG. 10 described above.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비를 추가로 포함할 수 있다. Also, as described above, it is possible to further include a firing apparatus, a patterning apparatus, and a plating apparatus.
이상과 같은 도 10 내지 도 13에 따른 제조 시스템은 장비들이 인라인(in-line)으로 배열되어 있는 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제조 시스템은 후술하는 바와 같이 소정 장비들이 클러스터(Cluster) 구조로 배열될 수 있다. The manufacturing system according to FIGS. 10 to 13 relates to a structure in which the devices are arranged in-line, and the manufacturing system according to the present invention has a structure in which predetermined devices are arranged in a cluster structure Lt; / RTI >
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 이는 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 및 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE)가 클러스터(Cluster) 구조로 이루어진 점을 제외하고, 전술한 도 10과 동일하다. 도 14에서 LRC는 로드락 챔버이다. FIG. 14 illustrates a manufacturing system for a solar cell according to another embodiment of the present invention, which includes a first reactive ion etching equipment (1st RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), and a third
한편, 도시하지는 않았지만, 도 11 또는 도 12에 따른 장비 구조에서, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE) 및 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)가 클러스터 구조로 배열될 수도 있고, 도 13에 따른 장비 구조에서, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)가 클러스터 구조로 배열될 수도 있다. 11 and 12, the first reactive ion etching equipment (1st RIE) and the second reactive ion etching equipment (2nd RIE) may be arranged in a cluster structure, and in FIG. 13 , The first reactive ion etching equipment (1st RIE) may be arranged in a cluster structure.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 열처리(Firing) 장비, 패터닝(Patterning) 장비, 및 도금(Plating) 장비를 추가로 포함할 수 있다. Also, as described above, it is possible to further include a firing apparatus, a patterning apparatus, and a plating apparatus.
도 15a 내지 도 15g는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 이는 기판형과 박막형이 결합된 구조의 태양전지에 관한 것이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다. FIGS. 15A to 15G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relates to a solar cell having a structure in which a substrate and a thin film are combined. Hereinafter, repetitive description of the same configuration as that of the above-described embodiment will be omitted.
우선, 도 15a에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(100a)을 준비한다. First, as can be seen from Fig. 15A, a
상기 반도체 기판(100a)을 준비하는 공정은, 반도체 잉곳(ingot)을 잘라서(saw) 기판을 제조하는 공정 및 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상(damage)을 제거하는 공정을 포함하여 이루어진다. The step of preparing the
이때, 상기 반도체 잉곳을 자르는 공정에 의해 발생한 손상을 제거하는 공정(Saw Damage Removal:SDR)은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용하며, 이에 의해, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 제1 요철구조가 형성된다. At this time, a reactive ion etching (RIE) process is used for the step of removing damage caused by the process of cutting the semiconductor ingot (Saw Damage Removal: SDR) The first concavo-convex structure is formed.
다음, 도 15b에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하여 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성한다(Texturing). 15B, a first surface of the
상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하는 공정은 전술한 실시예와 동일하게 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 수행하고, 그에 따라, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 데미지층(damaged layer)(120)이 형성되고 SiOx와 같은 반응물(140)이 잔존할 수 있다. The process of etching one surface of the
다음, 도 15c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 생성된 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거하면서(DRE) 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형시킨다. 15C, the second concave-convex structure is deformed into a third concave-convex structure while simultaneously removing the generated
상기 반도체 기판(100a)의 일면에 생성된 데미지층(120) 및 반응물(140)을 동시에 제거하면서 상기 제2 요철구조를 제3 요철구조로 변형하는 공정도 전술한 실시예와 동일하게 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 수행한다.The process of deforming the second concavo-convex structure to the third concavo-convex structure while simultaneously removing the generated
이와 같은 데미지층(120) 및 반응물(140)이 제거됨으로써, 소정 극성의 제1 반도체층(100)이 얻어진다. 특히, 상기 제1 반도체층(100)의 일면은 전술한 바와 같은, 라운드 형태의 피크를 구비한 제3 요철구조가 형성된다. By removing the
다음, 도 15d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100)의 일면에 제1 버퍼층(150), 제2 반도체층(200), 및 제1 투명도전층(250)을 차례로 형성한다. 15D, a
상기 제1 버퍼층(150)은 상기 제1 반도체층(100)의 상면 상에 박막의 형태로 형성한다. 상기 제1 버퍼층(150)은 진성 반도체층으로 이루어질 수도 있고, 상기 제2 반도체층(200)과 동일한 극성을 갖는 도펀트가 저농도로 도핑된 반도체층으로 이루어질 수도 있다. 이와 같은 제1 버퍼층(150)은 PECVD법을 이용하여 증착할 수 있다. The
상기 제2 반도체층(200)은 상기 제1 버퍼층(150)의 상면 상에 박막의 형태로 형성하며, 상기 제1 반도체층(100)과 상이한 극성을 갖는 반도체층으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(100)이 N형 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우 상기 제2 반도체층(200)은 P형 반도체층, 특히, 붕소(B)와 같은 3족 원소로 도핑된 P형 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 제2 반도체층(200)은 PECVD법을 이용하여 증착할 수 있다. The
상기 제1 투명도전층(250)은 상기 제2 반도체층(200)의 상면 상에 박막의 형태로 형성한다. 상기 제1 투명도전층(250)은 상기 제1 반도체층(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 정공을 수집하고 상기 수집한 캐리어를 후술하는 제1 전극(400)으로 이동시키는 역할을 한다. 이와 같은 제1 투명도전층(250)은 MOCVD 또는 스퍼터링법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질로 형성할 수 있다. The first transparent
다음, 도 15e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 투명도전층(250) 상에, 구체적으로는, 상기 제1 투명도전층(250)의 상면 상에 제1 전극(400)을 형성한다. 15E, the
상기 제1 전극(400)은 태양전지 내로 태양광이 투과될 수 있도록 패턴 형성할 수 있다. 상기 제1 전극(400)은 스퍼터링(Sputtering)법, 프린팅(Printing)법, 또는 도금법 등을 이용하여, Ag, Al, Ti, Mo, Ni, Cu, 이들의 2 이상의 혼합물, 또는 이들의 2 이상의 합금으로 형성할 수 있다. The
상기 제1 전극(400)은 단일층으로 형성할 수도 있지만, 스퍼터링(Sputtering)법, 프린팅(Printing)법, 또는 도금법 등을 적절히 조합하여 복수층으로 형성할 수도 있다. The
다음, 도 15f에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100)의 타면에 제2 버퍼층(450), 제3 반도체층(500), 및 제2 투명도전층(550)을 차례로 형성한다. 15F, a
상기 제2 버퍼층(450)은 상기 제1 반도체층(100) 하면 상에 박막의 형태로 형성한다. 상기 제2 버퍼층(450)은 진성 반도체층으로 이루어질 수도 있고, 상기 제3 반도체층(500)과 동일한 극성을 갖는 도펀트가 저농도로 도핑된 반도체층으로 이루어질 수도 있다. 이와 같은 제2 버퍼층(450)은 PECVD법을 이용하여 증착할 수 있다. The
상기 제3 반도체층(500)은 상기 제2 버퍼층(450)의 하면 상에 박막의 형태로 형성하며, 상기 제1 반도체층(100)과 동일한 극성을 갖는 반도체층으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(100)이 N형 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우 상기 제3 반도체층(500)은 N형 반도체층, 특히, 인(P)과 같은 5족 원소로 도핑된 N형 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 제3 반도체층(500)은 PECVD법을 이용하여 증착할 수 있다. The
상기 제2 투명도전층(550)은 상기 제3 반도체층(500)의 하면 상에 박막의 형태로 형성한다. 상기 제2 투명도전층(550)은 상기 제1 반도체층(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 전자를 수집하고 상기 수집한 캐리어를 후술하는 제2 전극(600)으로 이동시키는 역할을 한다. 이와 같은 제2 투명도전층(550)은 MOCVD 또는 스퍼터링법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질로 형성할 수 있다. The second transparent
다음, 도 15g에서 알 수 있듯이, 상기 제2 투명도전층(550) 상에, 구체적으로는, 상기 제2 투명도전층(550)의 하면 상에 제2 전극(600)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 15G, the
상기 제2 전극(600)은 스퍼터링(Sputtering)법, 프린팅(Printing)법, 또는 도금법 등을 이용하여, Ag, Al, Ti, Ni, Cu, 이들의 2 이상의 혼합물, 또는 이들의 2 이상의 합금으로 형성할 수 있다. The
상기 제2 전극(600)은 단일층으로 형성할 수도 있지만, 스퍼터링(Sputtering)법, 프린팅(Printing)법, 또는 도금법 등을 적절히 조합하여 복수층으로 형성할 수도 있다. The
이와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템을 설명하면 다음과 같다. A manufacturing system for implementing the manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention will be described as follows.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 이들 각각은 전술한 도 15a 내지 도 15g에 따른 제조공정을 구현하기 위한 제조 시스템이다. Figs. 16-20 illustrate a manufacturing system for a solar cell according to various embodiments of the present invention, each of which is a manufacturing system for implementing the manufacturing process according to Figs. 15A to 15G described above.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 16에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE), 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 16 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, a solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (1st RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), a third reactive ion etching equipment (3rd RIE), a first thin film deposition equipment set and a first electrode forming equipment .
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 15a 공정을 수행하기 위한 장비이다. The first reactive ion etching equipment (1st RIE) is a device for performing the process of FIG. 15A.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 15b 공정을 수행하기 위한 장비이다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is a device for performing the process of FIG. 15B.
상기 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE)은 전술한 도 15c 공정을 수행하기 위한 장비이다. The third reactive ion etching equipment (3rd RIE) is a device for performing the process of FIG. 15C.
상기 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트는 전술한 도 15d 공정, 즉, 제1 버퍼층(150), 제2 반도체층(200), 및 제1 투명도전층(250)을 형성하는 공정을 수행하기 위한 장비 세트이다. The first thin film deposition equipment set includes a process of forming the
상기 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트는 상기 제1 버퍼층(150)을 형성하기 위한 제1 PECVD 장비, 상기 제2 반도체층(200)을 형성하기 위한 제2 PEVCD 장비, 및 상기 제1 투명도전층(250)을 형성하기 위한 MOCVD 또는 스퍼터링 장비의 조합으로 이루어질 수 있다. The first set of first thin film deposition equipment includes a first PECVD equipment for forming the
또는, 상기 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트는 상기 제1 버퍼층(150) 및 상기 제2 반도체층(200)을 연속공정으로 형성하기 위한 PEVCD 장비 및 상기 제1 투명도전층(250)을 형성하기 위한 MOCVD 또는 스퍼터링 장비의 조합으로 이루어질 수 있다. Alternatively, the first thin film deposition equipment set may include PEVCD equipment for forming the
상기 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비는 전술한 도 15e 공정, 즉, 제1 전극(400)을 형성하는 공정을 수행하기 위한 장비로서, 스퍼터링 장비, 인쇄 장비, 또는 도금 장비로 이루어질 수 있다. The first electrode forming equipment may be a sputtering equipment, a printing equipment, or a plating equipment for performing the process of forming the
한편, 도시하지는 않았지만, 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트 및 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비를 추가로 포함할 수 있다. Although not shown, the apparatus may further include a second thin film deposition equipment set and a second electrode forming equipment.
상기 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트는 전술한 도 15f 공정, 즉, 제2 버퍼층(450), 제3 반도체층(500), 및 제2 투명도전층(550)을 형성하는 공정을 수행하기 위한 장비 세트이다. The second thin film deposition equipment set includes a process of forming the
상기 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트는 상기 제2 버퍼층(450)을 형성하기 위한 제1 PECVD 장비, 상기 제3 반도체층(500)을 형성하기 위한 제2 PEVCD 장비, 및 상기 제2 투명도전층(550)을 형성하기 위한 MOCVD 또는 스퍼터링 장비의 조합으로 이루어질 수 있다. The second set of second thin film deposition equipment includes a first PECVD device for forming the
또는, 상기 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트는 상기 제2 버퍼층(450) 및 상기 제3 반도체층(500)을 연속공정으로 형성하기 위한 PEVCD 장비 및 상기 제2 투명도전층(550)을 형성하기 위한 MOCVD 또는 스퍼터링 장비의 조합으로 이루어질 수 있다. Alternatively, the second set of second thin film deposition equipment may include PEVCD equipment for forming the
상기 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비는 전술한 도 15f 공정, 즉, 제2 전극(600)을 형성하는 공정을 수행하기 위한 장비로서, 스퍼터링 장비, 인쇄 장비, 또는 도금 장비로 이루어질 수 있다. The second electrode forming equipment may be a sputtering equipment, a printing equipment, or a plating equipment for performing the process of forming the
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 17에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트, 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 17 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (1st (RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), a first thin film deposition equipment set, and a first electrode forming equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 15a 공정 및 도 15b 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 15a 공정 및 도 15b 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) is an apparatus for performing the processes of FIG. 15A and FIG. 15B. In the first reactive ion etching equipment (first RIE), while changing process conditions such as reaction gas and the like 15a and 15b are successively performed.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 15c 공정을 수행하기 위한 장비이다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is a device for performing the process of FIG. 15C.
그 외에, 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비는 전술한 도 16과 동일하다. In addition, the first thin film deposition equipment set and the first electrode forming equipment are the same as those of FIG. 16 described above.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트 및 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비를 추가로 포함할 수 있다. In addition, as described above, a second thin film deposition equipment set and a second electrode forming equipment may be further included.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 18에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트, 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 18 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 18, a solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment (RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), a first thin film deposition equipment set, and a first electrode forming equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 15a 공정을 수행하기 위한 장비이다. The first reactive ion etching equipment (1st RIE) is a device for performing the process of FIG. 15A.
상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)는 전술한 도 15b 공정 및 도 15c 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 15b 공정 및 도 15c 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The second reactive ion etching equipment (2nd RIE) is an apparatus for performing the processes of FIG. 15B and FIG. 15C. In the second reactive ion etching equipment (2nd RIE), process conditions such as reaction gas and the like are changed 15b and 15c are successively performed.
그 외에, 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트, 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비는 전술한 도 16과 동일하다. In addition, the first thin film deposition equipment set and the first electrode forming equipment are the same as those of FIG. 16 described above.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트 및 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비를 추가로 포함할 수 있다. In addition, as described above, a second thin film deposition equipment set and a second electrode forming equipment may be further included.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 도 19에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템은, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트, 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비를 포함하여 이루어진다. FIG. 19 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 19, a solar cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention includes a first reactive ion etching equipment A first RIE, a first thin film deposition (RIE) equipment set, and a first electrode forming equipment.
상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)는 전술한 도 15a 공정, 도 15b 공정 및 도 15c 공정을 수행하기 위한 장비로서, 상기 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)에서 반응가스 등과 같은 공정 조건을 변경하면서 도 15a 공정, 도 15b 공정 및 도 15c 공정을 연속적으로 수행하게 된다. The first reactive ion etching equipment (first RIE) is an apparatus for performing the processes of FIG. 15A, FIG. 15B and FIG. 15C. In the first reactive ion etching equipment (first RIE) The step of Fig. 15A, the step of Fig. 15B, and the step of Fig.
그 외에, 제1 박막 증착(1st Thin film Deposition) 장비 세트, 및 제1 전극(1st Electrode) 형성 장비는 전술한 도 16과 동일하다. In addition, the first thin film deposition equipment set and the first electrode forming equipment are the same as those of FIG. 16 described above.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트 및 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비를 추가로 포함할 수 있다. In addition, as described above, a second thin film deposition equipment set and a second electrode forming equipment may be further included.
이상과 같은 도 16 내지 도 19에 따른 제조 시스템은 장비들이 인라인(in-line)으로 배열되어 있는 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제조 시스템은 후술하는 바와 같이 소정 장비들이 클러스터(Cluster) 구조로 배열될 수 있다. The manufacturing system according to the above-described manufacturing systems according to the above-described FIGS. 16 to 19 relates to a structure in which the devices are arranged in-line, and the manufacturing system according to the present invention has a structure in which the predetermined devices are arranged in a cluster structure Lt; / RTI >
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조 시스템에 관한 것으로서, 이는 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE), 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE), 및 제3 반응성 이온 에칭 장비(3rd RIE)가 클러스터(Cluster) 구조로 이루어진 점을 제외하고, 전술한 도 16과 동일하다. 도 20에서 LRC는 로드락 챔버이다. FIG. 20 shows a manufacturing system of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which includes a first reactive ion etching equipment (1st RIE), a second reactive ion etching equipment (2nd RIE), and a third reactive ion etching 16 is the same as that of Fig. 16 described above, except that the equipment (3rd RIE) has a cluster structure. 20, LRC is a load lock chamber.
한편, 도시하지는 않았지만, 도 17 또는 도 18에 따른 장비 구조에서, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE) 및 제2 반응성 이온 에칭 장비(2nd RIE)가 클러스터 구조로 배열될 수도 있고, 도 19에 따른 장비 구조에서, 제1 반응성 이온 에칭 장비(1st RIE)가 클러스터 구조로 배열될 수도 있다. 17 and 18, the first reactive ion etching equipment (1st RIE) and the second reactive ion etching equipment (2nd RIE) may be arranged in a cluster structure, and in FIG. 19 , The first reactive ion etching equipment (1st RIE) may be arranged in a cluster structure.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 제2 박막 증착(2nd Thin film Deposition) 장비 세트 및 제2 전극(2nd Electrode) 형성 장비를 추가로 포함할 수 있다. In addition, as described above, a second thin film deposition equipment set and a second electrode forming equipment may be further included.
100a: 반도체 기판 100: 제1 반도체층
120: 데미지층 140: 반응물
150: 제1 버퍼층 200: 제2 반도체층
250: 제1 투명도전층 300: 반사방지층
350: 콘택부 400a, 400: 제1 전극 물질, 제1 전극
450: 제2 버퍼층 500: 제3 반도체층
550: 제2 투명도전층 600a, 600: 제2 전극 물질, 제2 전극100a: semiconductor substrate 100: first semiconductor layer
120: Damage layer 140: Reactant
150: first buffer layer 200: second semiconductor layer
250: first transparent conductive layer 300: antireflection layer
350:
450: second buffer layer 500: third semiconductor layer
550: second transparent
Claims (24)
상기 제1 요철구조의 표면에 상기 제1 요철구조보다 작은 제2 요철구조를 형성하여 하나의 상기 제1 요철구조의 표면에 복수의 상기 제2 요철구조를 형성하기 위해서 산소를 포함한 제2 식각가스로 식각공정을 수행하는 공정; 및
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하기 위해서 제3 식각가스로 식각공정을 수행하는 공정을 포함하여 이루어지고,
상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은, SF6, NF3, 또는 이들의 혼합가스를 이용하여 수행하고,
상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은, SF6, O2, 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여 수행하고,
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정은, SF6 및 Cl2의 혼합가스를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. Performing an etching process with a first etching gas not containing oxygen to form a first concavo-convex structure on one surface of the substrate;
A second concave-convex structure smaller than the first concave-convex structure is formed on the surface of the first concave-convex structure to form a plurality of second concave-convex structures on the surface of one first concave- A step of performing an etching process on the substrate; And
And a step of performing an etching process with a third etching gas to simultaneously remove the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate,
Wherein the step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate is performed using SF 6 , NF 3 , or a mixed gas thereof,
The step of forming the second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure is carried out using a mixed gas of SF 6 , O 2 , and Cl 2 ,
Wherein the step of simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate is performed using a mixed gas of SF 6 and Cl 2 .
상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하고, 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은 제2 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하고, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정은 제3 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
The step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate is performed in the first reactive ion etching equipment, and the step of forming the second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure is performed in the second reactive ion etching equipment Wherein the step of simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate is performed in a third reactive ion etching equipment.
상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정 및 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 연속 공정으로 수행하고, 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정은 제2 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate and the step of forming the second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure are performed in a continuous process in the first reactive ion etching equipment, Wherein the step of simultaneously removing the damaged layer and the reactant is performed in a second reactive ion etching equipment.
상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 수행하고, 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정 및 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정은 제2 반응성 이온 에칭 장비에서 연속 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate includes the steps of forming a second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure and a step of forming a second concavo-convex structure on the surface of the substrate, And the step of simultaneously removing the reactants are carried out in a continuous process in a second reactive ion etching equipment.
상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정, 상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정, 및 상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정은 제1 반응성 이온 에칭 장비에서 연속 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
A step of forming a first concavo-convex structure on one surface of the substrate, a step of forming a second concavo-convex structure on a surface of the first concavo-convex structure, and a step of simultaneously removing the generated damage layer and reactant on one surface of the substrate, 1 < / RTI > reactive ion etching equipment.
상기 기판의 일면에 제1 요철구조를 형성하는 공정은, 15 ~ 30 kw 범위의 RF 파워로, 0.15 ~ 0.5 torr 범위의 챔버 내 압력하에 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step of forming the first concavo-convex structure on one surface of the substrate is performed under an in-chamber pressure of 0.15 to 0.5 torr at an RF power in a range of 15 to 30 kW.
상기 제1 요철구조의 표면에 제2 요철구조를 형성하는 공정은, 15 ~ 30 kw 범위의 RF 파워로, 0.15 ~ 0.5 torr 범위의 챔버 내 압력하에 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step of forming the second concavo-convex structure on the surface of the first concavo-convex structure is performed under a pressure in the chamber of 0.15 to 0.5 torr at an RF power in the range of 15 to 30 kW.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정은, 7 ~ 15 kw 범위의 RF 파워로, 0.2 ~ 0.5 torr 범위의 챔버 내 압력하에 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step of simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate is performed under an in-chamber pressure of 0.2 to 0.5 torr at an RF power in the range of 7 to 15 kW.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정 이후에,
상기 기판의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층 및 제2 반도체층으로 이루어진 PN접합층을 형성하는 공정을 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. 15. The method of claim 14,
After the step of simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate,
Further comprising the step of forming a PN junction layer including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer by doping a surface of the substrate with a dopant.
상기 기판의 일면에 생성된 데미지층 및 반응물을 동시에 제거하는 공정 이후에,
상기 기판의 일면에 제1 버퍼층, 제2 반도체층, 제1 투명도전층, 및 제1 전극을 차례로 형성하는 공정을 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
15. The method of claim 14,
After the step of simultaneously removing the generated damage layer and the reactant on one surface of the substrate,
Further comprising the step of forming a first buffer layer, a second semiconductor layer, a first transparent conductive layer, and a first electrode on one surface of the substrate in order.
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