KR102199166B1 - Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby - Google Patents

Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby Download PDF

Info

Publication number
KR102199166B1
KR102199166B1 KR1020180161483A KR20180161483A KR102199166B1 KR 102199166 B1 KR102199166 B1 KR 102199166B1 KR 1020180161483 A KR1020180161483 A KR 1020180161483A KR 20180161483 A KR20180161483 A KR 20180161483A KR 102199166 B1 KR102199166 B1 KR 102199166B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
electrode
solar cell
substrate
cell
Prior art date
Application number
KR1020180161483A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200074297A (en
Inventor
강호관
신현범
정상현
김창주
Original Assignee
(재)한국나노기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (재)한국나노기술원 filed Critical (재)한국나노기술원
Priority to KR1020180161483A priority Critical patent/KR102199166B1/en
Publication of KR20200074297A publication Critical patent/KR20200074297A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102199166B1 publication Critical patent/KR102199166B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0328—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, semiconductor materials provided for in two or more of groups H01L31/0272 - H01L31/032
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 에피성장용 기판 상부에 반도체층을 형성하는 제1단계와, 상기 반도체층에 메사 에칭을 진행하여 상기 반도체층을 복수개의 단위 반도체층 셀로 분리하는 제2단계와, 각 단위 반도체층 셀의 상부에 제1전극, 메사 영역에 제2전극을 형성하고, 상기 반도체층의 측면을 절연하기 위한 절연층을 형성하는 제3단계와, 상기 제1전극 및 제2전극, 상기 절연층이 형성된 단위 반도체층 셀 전면(total surface)에 유연기판을 형성하는 제4단계와, 상기 유연기판에 상기 제1전극 및 제2전극에 대응하는 영역에 상하로 관통하는 전극연결부를 형성하는 제5단계와, 상기 전극연결부에 전도성 재료를 충진시키는 제6단계와, 상기 에피성장용 기판을 상기 반도체층으로부터 박리시키고, 공정용 임시기판을 상기 유연기판에 부착시키는 제7단계와, 상기 단위 반도체층 셀의 캡 에칭(cap etching) 및 ARC(anti-reflection coating) 공정을 수행한 후 각 단위 반도체층 셀을 분리하고, 상기 공정용 임시기판을 분리하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 후면 전극 태양전지 그리고 이를 이용한 후면 전극 태양전지 모듈을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 태양전지의 후면에 제1전극 및 제2전극이 동시에 위치하는 후면 전극 태양전지를 제공하며, 와이어 본딩 공정 등이 전혀 필요치 않아 공정을 단순화시키고, 전극 간 연결부위가 안정적으로 이루어지도록 하여 생산성 및 내구성을 향상시키는 이점이 있다.The present invention relates to a solar cell, comprising: a first step of forming a semiconductor layer on an epi-growth substrate; a second step of separating the semiconductor layer into a plurality of unit semiconductor layer cells by performing mesa etching on the semiconductor layer; and , A third step of forming a first electrode on each unit semiconductor layer cell, a second electrode in the mesa region, and forming an insulating layer for insulating side surfaces of the semiconductor layer, and the first electrode and the second electrode , A fourth step of forming a flexible substrate on the total surface of the unit semiconductor layer cell on which the insulating layer is formed, and an electrode connection portion penetrating up and down in a region corresponding to the first electrode and the second electrode on the flexible substrate. A fifth step of forming, a sixth step of filling a conductive material to the electrode connection portion, a seventh step of peeling the epi-growth substrate from the semiconductor layer, and attaching a temporary substrate for processing to the flexible substrate, And an eighth step of separating each unit semiconductor layer cell after performing a cap etching and anti-reflection coating (ARC) process of the unit semiconductor layer cell, and separating the temporary substrate for the process. The technical gist of the manufacturing method of the rear electrode solar cell and the rear electrode solar cell manufactured thereby, and the rear electrode solar cell module using the same are described. This provides a rear electrode solar cell in which the first electrode and the second electrode are located at the same time on the rear surface of the solar cell, and the wire bonding process is not required at all, which simplifies the process and makes the connection between the electrodes stable, thereby providing productivity. And there is an advantage of improving the durability.

Figure R1020180161483
Figure R1020180161483

Description

후면 전극 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 후면 전극 태양전지 그리고 그 후면 전극 태양전지를 이용한 후면 전극 태양전지 모듈{Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby}Manufacturing method of a rear electrode solar cell, a rear electrode solar cell manufactured thereby, and a rear electrode solar cell module using the rear electrode solar cell TECHNICAL FIELD The manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby}

본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 태양전지의 후면에 제1전극 및 제2전극이 동시에 위치하는 후면 전극 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 후면 전극 태양전지 그리고 그 후면 전극 태양전지를 이용한 후면 전극 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, wherein a method of manufacturing a rear electrode solar cell in which a first electrode and a second electrode are simultaneously located on the rear surface of a solar cell, a rear electrode solar cell manufactured thereby, and a rear surface using the rear electrode solar cell It relates to an electrode solar cell module.

화석연료의 고갈과 환경오염, 지구온난화 문제로 인해 신재생에너지의 개발 필요성이 높아지고 있으며, 환경 친화적이고 무한 재생이 가능한 태양전지가 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.Due to the depletion of fossil fuels, environmental pollution, and global warming, the need to develop new and renewable energy is increasing, and environmentally friendly and infinitely renewable solar cells are drawing attention as the next-generation energy source.

일반적으로 태양전지는 태양전지 내부에 태양광이 입사되어 전자-정공 쌍이 형성되면, 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 pn접합부 사이에 광기전력이 발생되는 것으로, 이때 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르도록 하는 것이다.In general, in a solar cell, when sunlight is incident inside the solar cell to form an electron-hole pair, electrons move to the n-layer and holes move to the p-layer, and photovoltaic power is generated between the pn junctions. When a load or system is connected at both ends, current flows.

이러한 태양전지는 지상 발전용 분야뿐만 아니라 최근 소비자의 요구에 맞추어, 휴대하기 편하고 유연성이 뛰어나며, 안정적인 발전 효율을 나타내는 초경량 박막형 플렉시블 태양전지 및 그에 대한 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.These solar cells are not only in the field for terrestrial power generation, but also in accordance with the demands of recent consumers, there is a need to develop ultra-light thin film type flexible solar cells that are convenient to carry, excellent in flexibility, and exhibit stable power generation efficiency, and technologies therefor.

일반적으로 플렉시블 태양전지는 플렉시블 기판을 사용하게 되는데, 도 1은 종래의 플렉시블 태양전지 셀(5)의 구조를 나타낸 것으로서, 도 1(a)에 도시한 바와 같이 플렉시블 기판(4) 상에 후면 전극(3)이 형성되고, 그 상층에 반도체층(2)이 형성되며, 그 상층에 전면전극(1)을 포함한다.In general, a flexible solar cell uses a flexible substrate, and FIG. 1 shows the structure of a conventional flexible solar cell 5, and as shown in FIG. 1(a), the rear electrode on the flexible substrate 4 (3) is formed, a semiconductor layer 2 is formed on the upper layer, and a front electrode 1 is included on the upper layer.

종래의 태양전지는 도 1(b)에 도시한 바와 같이 전면전극 및 후면 전극이 태양전지의 위와 아래에 위치하기 때문에 이를 전기적으로 연결하기 위해서는 wire-bonding 공정이 필요하게 된다.In the conventional solar cell, as shown in FIG. 1(b), since the front electrode and the rear electrode are located above and below the solar cell, a wire-bonding process is required in order to electrically connect them.

한편 기존의 태양전지는 정격 전압을 맞추기 위해서 태양전지 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 모듈화하여 사용하여 왔다.Meanwhile, in order to meet the rated voltage, conventional solar cells have been used as modules by connecting solar cells in series or in parallel.

종래의 플렉시블 태양전지에 사용되는 플렉시블 기판은 대부분 폴리이미드와 같은 유연성이 좋은 플라스틱을 사용한다. 이러한 플라스틱 기판은 부도체이기 때문에 모듈 제작 시 후면 전극의 연결방법이 다소 복잡하다.Flexible substrates used in conventional flexible solar cells mostly use plastics with good flexibility such as polyimide. Since such a plastic substrate is a non-conductor, the connection method of the rear electrode is somewhat complicated when manufacturing the module.

도 2와 같은 방법으로 플렉시블 기판 내부에 ECA(전도성 접착제, Electroconductive Adhesive)를 충진시키고, 모듈기판(module template)(6) 상에 후면 전극(3)과 이웃하는 태양전지 셀(5)의 전면전극(1)을 연결하여 모듈화하여 사용하여 왔다.Filling the flexible substrate with an ECA (electroconductive adhesive) in the same manner as in FIG. 2, and the front electrode of the solar cell 5 adjacent to the rear electrode 3 on the module substrate 6 (1) has been connected and used as a module.

이는 모듈기판(6)의 면적을 태양전지 셀(5)의 면적보다 넓게 설계하여 wire-bonding 또는 ribbon-bonding 공정을 통한 인터커넥션을 필요로 하는 것으로, 금속 전극선의 본딩 공정이 번거롭고 전체 태양전지 모듈의 크기를 증가시키는 단점이 있다.This requires interconnection through wire-bonding or ribbon-bonding process by designing the area of the module substrate 6 to be larger than that of the solar cell 5, and the bonding process of the metal electrode wire is cumbersome and the entire solar cell module There is a drawback of increasing the size of the.

또한 본딩 공정으로 전극을 연결할 경우 연결부로 인하여 향후 신뢰성에 문제를 일으킬 수 있고, 생산 자동화에 유리한 픽 앤 플레이스(pick-and place) 또는 전사 공정 기술에 적용시키기가 매우 어려워 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, when the electrodes are connected through the bonding process, there is a problem in that reliability may be caused in the future due to the connection part, and it is very difficult to apply it to a pick-and place or transfer process technology that is advantageous for production automation, resulting in a problem of lowering productivity.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유연기판에 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 전극연결부를 형성하여 태양전지의 후면에 제1전극 및 제2전극이 동시에 위치하는 후면 전극 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 후면 전극 태양전지 그리고 그 후면 전극 태양전지를 이용한 후면 전극 태양전지 모듈의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problem, by forming an electrode connection part electrically connected to the first electrode and the second electrode on a flexible substrate, so that the first electrode and the second electrode are simultaneously located on the rear surface of the solar cell. An object thereof is to provide a method of manufacturing a battery, a rear electrode solar cell manufactured thereby, and a rear electrode solar cell module using the rear electrode solar cell.

상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 에피성장용 기판 상부에 반도체층을 형성하는 제1단계와, 상기 반도체층에 메사 에칭을 진행하여 상기 반도체층을 복수개의 단위 반도체층 셀로 분리하는 제2단계와, 각 단위 반도체층 셀의 상부에 제1전극, 메사 영역에 제2전극을 형성하고, 상기 반도체층의 측면을 절연하기 위한 절연층을 형성하는 제3단계와, 상기 제1전극 및 제2전극, 상기 절연층이 형성된 단위 반도체층 셀 전면(total surface)에 유연기판을 형성하는 제4단계와, 상기 유연기판에 상기 제1전극 및 제2전극에 대응하는 영역에 상하로 관통하는 전극연결부를 형성하는 제5단계와, 상기 전극연결부에 전도성 재료를 충진시키는 제6단계와, 상기 에피성장용 기판을 상기 반도체층으로부터 박리시키고, 공정용 임시기판을 상기 유연기판에 부착시키는 제7단계와, 상기 단위 반도체층 셀의 캡 에칭(cap etching) 및 ARC(anti-reflection coating) 공정을 수행한 후 각 단위 반도체층 셀을 분리하고, 상기 공정용 임시기판을 분리하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 후면 전극 태양전지 그리고 이를 이용한 후면 전극 태양전지 모듈을 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first step of forming a semiconductor layer on an epi-growth substrate, a second step of separating the semiconductor layer into a plurality of unit semiconductor layer cells by performing mesa etching on the semiconductor layer, and , A third step of forming a first electrode on each unit semiconductor layer cell, a second electrode in the mesa region, and forming an insulating layer for insulating side surfaces of the semiconductor layer, and the first electrode and the second electrode , A fourth step of forming a flexible substrate on the total surface of the unit semiconductor layer cell on which the insulating layer is formed, and an electrode connection portion penetrating up and down in a region corresponding to the first electrode and the second electrode on the flexible substrate. A fifth step of forming, a sixth step of filling a conductive material to the electrode connection portion, a seventh step of peeling the epi-growth substrate from the semiconductor layer, and attaching a temporary substrate for processing to the flexible substrate, And an eighth step of separating each unit semiconductor layer cell after performing a cap etching and anti-reflection coating (ARC) process of the unit semiconductor layer cell, and separating the temporary substrate for the process. The technical gist of the manufacturing method of the rear electrode solar cell and the rear electrode solar cell manufactured thereby, and the rear electrode solar cell module using the same are described.

또한, 상기 제1단계의 반도체층을 형성하기 전에, 상기 에피성장용 기판 상부에 희생층을 먼저 형성하는 것이 바람직하다.In addition, before forming the semiconductor layer of the first step, it is preferable to first form a sacrificial layer on the substrate for epi-growth.

또한, 상기 반도체층은, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ족 원소들 중에서 둘 이상 선택된 화합물로 이루어진 것이 바람직하다.In addition, the semiconductor layer is preferably made of a compound selected from two or more group Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, and V group elements.

또한, 상기 제2단계의 메사 에칭 공정은, 상기 에피성장용 기판 상부에 상기 반도체층의 일부는 남겨두어 제2전극 에피층까지 메사 에칭 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, in the mesa etching process of the second step, it is preferable that a mesa etching process is performed up to the second electrode epitaxial layer by leaving a part of the semiconductor layer on the epi-growth substrate.

또한, 상기 제3단계의 절연층은, Si3N4, SiO2 및 Al2O3 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the insulating layer of the third step is preferably used in combination of any one or two or more of Si 3 N 4 , SiO 2 and Al 2 O 3 .

또한, 상기 유연기판은, 10~100㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 유연기판은, 플라스틱 재료로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the flexible substrate is preferably formed to a thickness of 10 ~ 100㎛, the flexible substrate is preferably formed of a plastic material.

본 발명은 태양전지의 후면에 제1전극 및 제2전극이 동시에 위치하는 후면 전극 태양전지에 관한 것으로서, 유연기판에 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 전극연결부를 형성하여 전극을 모두 후면에 위치하도록 하여 후면 전극 태양전지를 제공하게 된다.The present invention relates to a rear electrode solar cell in which a first electrode and a second electrode are simultaneously positioned on a rear surface of a solar cell, and all electrodes are formed by forming an electrode connection part electrically connected to the first electrode and the second electrode on a flexible substrate. The rear electrode solar cell is provided by placing it on the rear side.

또한, 본 발명은 기존의 태양전지 셀에서 전면 전극, 후면 전극이 따로 형성됨에 필요한 와이어 본딩 공정 등이 전혀 필요치 않아 공정을 단순화시키고, 전극 간 연결부위가 안정적으로 이루어지도록 하여 생산성 및 내구성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the present invention simplifies the process because the wire bonding process required for the separate formation of the front electrode and the rear electrode in the existing solar cell is not required, thereby improving productivity and durability by making the connection between electrodes stably achieved. It works.

또한, 본 발명은 제1전극과 제2전극이 모두 후면에 위치하는 태양전지 셀을 제공함에 따라 모듈기판의 전극 연결 회선을 이용하여 직렬 또는 병렬 연결이 가능하므로 단순하게 모듈 및 시스템 제작을 할 수 있고, 또한 생산 자동화 공정을 위한 전사 또는 pick-and place 공정 등에 매우 적합하게 이용될 수 있어 생산성을 획기적으로 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention provides a solar cell in which both the first electrode and the second electrode are located on the rear surface, it is possible to connect in series or parallel using the electrode connection line of the module substrate, so that the module and system can be manufactured simply. In addition, since it can be very suitably used for transfer or pick-and-place processes for production automation processes, there is an effect that can dramatically increase productivity.

도 1 - 종래의 플렉시블 태양전지 셀의 구조를 나타낸 모식도.
도 2 - 종래의 플렉시블 태양전지 셀의 연결 모식도.
도 3 - 본 발명에 따른 후면 전극 태양전지의 제조방법에 대한 모식도.
도 4 - 본 발명의 일실시예에 따른 후면 전극 태양전지의 모식도.
도 5 - 본 발명의 일실시예로 후면 전극 태양전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 상태를 나타낸 모식도.1-A schematic diagram showing the structure of a conventional flexible solar cell.
Figure 2-Schematic diagram of the connection of a conventional flexible solar cell.
Figure 3-A schematic diagram of a method for manufacturing a rear electrode solar cell according to the present invention.
Figure 4-A schematic diagram of a rear electrode solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 5-A schematic diagram showing a state in which rear electrode solar cells are connected in series or in parallel according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 태양전지의 후면에 제1전극 및 제2전극이 동시에 위치하는 후면 전극 태양전지에 관한 것으로서, 유연기판에 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 전극연결부를 형성하여 전극을 모두 후면에 위치하도록 한 것이다.The present invention relates to a rear electrode solar cell in which a first electrode and a second electrode are simultaneously positioned on a rear surface of a solar cell, and all electrodes are formed by forming an electrode connection part electrically connected to the first electrode and the second electrode on a flexible substrate. It was placed in the rear.

이에 의해 기존의 태양전지 셀에서 전면 전극, 후면 전극이 따로 형성됨에 필요한 와이어 본딩 공정 등이 전혀 필요치 않아 공정을 단순화시키고, 전극 간 연결부위가 안정적으로 이루어지도록 하여 생산성 및 내구성을 향상시킨 것이다.This simplifies the process and improves productivity and durability by making the connection between the electrodes stably made because the wire bonding process, etc., required for the front electrode and the rear electrode are separately formed in the existing solar cell.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 3은 본 발명에 따른 후면 전극 태양전지의 제조방법에 대한 모식도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후면 전극 태양전지의 전체 및 정면 모식도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 일실시예로 후면 전극 태양전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 상태를 나타낸 모식도이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a rear electrode solar cell according to the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram showing the whole and front view of a rear electrode solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram showing a state in which rear electrode solar cells are connected in series or in parallel according to an embodiment of.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 후면 전극 태양전지의 제조방법은, 에피성장용 기판(100) 상부에 반도체층(200)을 형성하는 제1단계와, 상기 반도체층(200)에 메사 에칭을 진행하여 상기 반도체층(200)을 복수개의 단위 반도체층 셀(300)로 분리하는 제2단계와, 각 단위 반도체층 셀(300)의 상부에 제1전극(310), 메사 영역에 제2전극(320)을 형성하고, 상기 반도체층(200)의 측면을 절연하기 위한 절연층(330)을 형성하는 제3단계와, 상기 제1전극(310) 및 제2전극(320), 절연층(330)이 형성된 단위 반도체층 셀(300) 전면(total surface)에 유연기판(400)을 형성하는 제4단계와, 상기 유연기판(400)에 상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)에 대응하는 영역에 상하로 관통하는 전극연결부(410)를 형성하는 제5단계와, 상기 전극연결부(410)에 전도성 재료(411)를 충진시키는 제6단계와, 상기 에피성장용 기판(100)을 상기 반도체층(200)으로부터 박리시키고, 공정용 임시기판(500)을 상기 유연기판(400)에 부착시키는 제7단계와, 상기 단위 반도체층 셀(300)의 캡 에칭(cap etching) 및 ARC(anti-reflection coating) 공정을 수행한 후 각 단위 반도체층 셀(300)을 분리하고, 상기 공정용 임시기판(500)을 분리하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown, the method of manufacturing a rear electrode solar cell according to the present invention includes a first step of forming a semiconductor layer 200 on an epi-growth substrate 100, and mesa etching the semiconductor layer 200. A second step of separating the semiconductor layer 200 into a plurality of unit semiconductor layer cells 300, a first electrode 310 on top of each unit semiconductor layer cell 300, and a second electrode in the mesa region ( 320, the third step of forming an insulating layer 330 for insulating the side surface of the semiconductor layer 200, the first electrode 310, the second electrode 320, the insulating layer 330 A fourth step of forming the flexible substrate 400 on the total surface of the unit semiconductor layer cell 300 on which the) is formed, and the first electrode 310 and the second electrode 320 on the flexible substrate 400 A fifth step of forming an electrode connection part 410 penetrating vertically in a region corresponding to a, a sixth step of filling the electrode connection part 410 with a conductive material 411, and the epitaxial substrate 100 The seventh step of peeling off the semiconductor layer 200 from the semiconductor layer 200 and attaching the process temporary substrate 500 to the flexible substrate 400, and cap etching and ARC of the unit semiconductor layer cell 300 It characterized in that it comprises an eighth step of separating each unit semiconductor layer cell 300 after performing the (anti-reflection coating) process, and separating the temporary substrate 500 for the process.

본 발명에 따른 후면 전극 태양전지의 제조방법은 먼저 에피성장용 기판(100) 상부에 반도체층(200)을 형성한다(제1단계, 도 3(a)).In the method of manufacturing a rear electrode solar cell according to the present invention, first, a semiconductor layer 200 is formed on the epitaxial growth substrate 100 (first step, FIG. 3(a)).

본 발명에서의 반도체층(200)은 화합물 반도체로 이루어진 것으로서, 특히 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ족 원소들 중에서 둘 이상 선택된 화합물로 이루어진 것이 바람직하며, 후공정을 통해 invert 되므로 inverted 화합물 반도체층(200)을 형성한다.In the present invention, the semiconductor layer 200 is made of a compound semiconductor, and in particular, it is preferably made of a compound selected from two or more of the Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, and V group elements. Since it is inverted through a post process, the inverted compound semiconductor layer 200 ) To form.

본 발명에서 반도체층(200)은 태양전지를 이루는 베이스 및 에미터층의 쌍을 의미하며, 이들이 반복적으로 구현되어 다중 접합 태양전지 형태로 구현될 수도 있다.In the present invention, the semiconductor layer 200 refers to a pair of a base and an emitter layer constituting a solar cell, and these may be implemented repeatedly to be implemented in the form of a multi-junction solar cell.

또한 본 발명에서 반도체층 셀(300)은 이러한 베이스 및 에피터층을 이루는 단위체를 의미하고, 필요에 따라 제1전극(310) 및 제2전극(320), 절연층(330)이 형성된 반도체층(200)을 반도체층 셀(300)이라고 할 수도 있으며, 타겟기판(유연기판(400)) 상에 반사방지막(600)까지 형성된 경우에는 태양전지 셀(700)이라고 하되, 필요에 의해서는 상기의 용어가 혼용되어 사용되어 질 수도 있다.In addition, in the present invention, the semiconductor layer cell 300 refers to a unit constituting such a base and an epitaxial layer, and a semiconductor layer in which the first electrode 310 and the second electrode 320 and the insulating layer 330 are formed as necessary ( 200) may be referred to as a semiconductor layer cell 300, and in the case where the antireflection film 600 is formed on the target substrate (flexible substrate 400), it is referred to as a solar cell 700, but if necessary, the above term May be used interchangeably.

상기 에피성장용 기판(100)은 그 상층에 형성되는 반도체층(200)의 결함을 최소화하기 위해 반도체층(200)과 격자상수가 비슷한 기판을 사용하게 되며, 예컨대 상기 에피성장용 기판(100)은 GaAs, InP 등을 사용하는 경우 상기 반도체층(200)은 GaAs, InGaAs, AlInGaAs, InGaP, AlInGaP 등의 재료를 사용하게 된다. 광효율을 향상시키기 위해 이러한 반도체층(200)으로 이루어진 셀을 복수개로 적층하여 형성할 수도 있다.The epi-growth substrate 100 uses a substrate having a similar lattice constant as the semiconductor layer 200 in order to minimize defects in the semiconductor layer 200 formed thereon. For example, the epi-growth substrate 100 When silver GaAs, InP, or the like is used, the semiconductor layer 200 is made of a material such as GaAs, InGaAs, AlInGaAs, InGaP, and AlInGaP. In order to improve light efficiency, a plurality of cells made of the semiconductor layer 200 may be stacked to be formed.

여기에서 상기 에피성장용 기판(100) 상부에 반도체층(200)을 형성하기 전에 상기 에피성장용 기판(100) 상부에 희생층(110)을 먼저 형성할 수도 있다. 이는 후술할 에피성장용 기판(100) 제거시 효율적으로 제거하기 위한 것으로, 상기 희생층(110)은 에피성장용 기판(100) 상에 에픽탁셜하게 성장되며 특정 용매에 대하여 에피성장용 기판(100)보다 쉽게 식각되어야 하므로 상기 에피성장용 기판(100)과는 다른 재료 또는 격자상수가 다를 수도 있으며 격자 결합을 최소화하기 위해 희생층(110) 상에 버퍼층 등을 더 형성시킬 수 있다. 후 공정에서 식각 등을 통해 제거해야 하는 층이므로 상기 에피성장용 기판(100)과는 상이한 조성일 수도 있다.Here, before forming the semiconductor layer 200 on the epi-growth substrate 100, a sacrificial layer 110 may be first formed on the epi-growth substrate 100. This is to efficiently remove the epitaxial growth substrate 100 to be described later, and the sacrificial layer 110 is grown epitaxially on the epitaxial growth substrate 100, and the epitaxial growth substrate 100 is ). Since it must be etched more easily, a material or lattice constant different from that of the epi-growth substrate 100 may be different, and a buffer layer may be further formed on the sacrificial layer 110 to minimize lattice bonding. Since a layer to be removed through etching or the like in a subsequent process, it may have a composition different from that of the epitaxial substrate 100.

이와 같이 상기 에피성장용 기판(100) 상의 희생층(110) 및 반도체층(200)은 통상의 박막 증착 공정에 의해 형성되게 되며, 상기 에피성장용 기판(100)과 반도체층(200) 사이에 희생층(110)을 형성한 경우에는 에피성장용 기판(100)의 제거는 상기 희생층(110)의 제거를 통해 이루어지게 된다. 제거된 에피성자용 기판을 재사용될 수 있다.In this way, the sacrificial layer 110 and the semiconductor layer 200 on the epi-growth substrate 100 are formed by a conventional thin film deposition process, and between the epi-growth substrate 100 and the semiconductor layer 200 When the sacrificial layer 110 is formed, the epi-growth substrate 100 is removed through removal of the sacrificial layer 110. The removed epigenetic substrate can be reused.

그리고 상기 반도체층(200)에 메사 에칭(mesa etching)을 진행하여 상기 반도체층(200)을 복수개의 단위 반도체층 셀(300)로 분리한다(제2단계, 도 3(b)).Then, mesa etching is performed on the semiconductor layer 200 to separate the semiconductor layer 200 into a plurality of unit semiconductor layer cells 300 (second step, FIG. 3(b)).

메사 에칭 공정은 만들고자 하는 반도체층 셀(300)의 크기에 따라 소정 영역에 포토레지스트와 같은 보호막을 형성하고, 건식 또는 습식 식각을 통해 메사 구조를 형성하여 복수개의 단위 반도체층 셀(300)을 형성하는 것이다. 본 발명에서 이러한 메사 구조는 상측으로 돌출된 부분은 반도체층 셀(300) 부분을 구성하고, 에칭된 부분을 편의상 메사 영역이라고 한다.In the mesa etching process, a protective film such as a photoresist is formed in a predetermined area according to the size of the semiconductor layer cell 300 to be made, and a mesa structure is formed through dry or wet etching to form a plurality of unit semiconductor layer cells 300. Is to do. In the present invention, in the mesa structure, a portion protruding upward constitutes a portion of the semiconductor layer cell 300, and the etched portion is referred to as a mesa region for convenience.

여기에서 메사 에칭 공정은 상기 에피성장용 기판(100) 상부에 상기 반도체층(200)의일부는 남겨두어 제2전극 에피층(210)까지 진행되도록 한다.Here, in the mesa etching process, a portion of the semiconductor layer 200 is left on the epi-growth substrate 100 to proceed to the second electrode epitaxial layer 210.

즉, 상기 반도체층(200) 중 태양전지로 제조되었을 때 전면부에 대응되는 영역의 반도체층(200) 일부를 남겨둔 상태(제2전극 에피층(210))로 메사 에칭을 진행하게 되며, 이는 후술할 제2전극(320)과 오믹 접촉(ohmic contact)되어 반도체층(200)과 제2전극(320) 간을 전기적으로 연결하는 역할을 하게 되며, 일부 영역은 에칭(cap etching)되어 ARC(anti-reflection coating) 공정에 의한 코팅층이 형성되게 된다.That is, when the semiconductor layer 200 is manufactured as a solar cell, the mesa etching is performed in a state in which a part of the semiconductor layer 200 in the area corresponding to the front portion is left (the second electrode epitaxial layer 210), which is The second electrode 320 and the second electrode 320, which will be described later, are in ohmic contact to serve to electrically connect the semiconductor layer 200 and the second electrode 320, and some areas are etched to form ARC ( The coating layer is formed by the anti-reflection coating) process.

그리고 상기 각 단위 반도체층 셀(300)의 상부에 제1전극(310), 상기 메사 영역에 제2전극(320)을 형성하고 상기 반도체층(200)의 측면을 절연하기 위한 절연층(330)을 형성한다(제3단계, 도 3(c)).In addition, an insulating layer 330 for forming a first electrode 310 on top of each unit semiconductor layer cell 300 and a second electrode 320 on the mesa region, and insulating a side surface of the semiconductor layer 200. To form (the third step, Fig. 3(c)).

상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)은 태양전지에 있어서, +/- 전극을 의미하며, 제1도전형(또는 제2도전형)인 n형 전극, 제2도전형(또는 제1도전형)인 p형 전극 등과 동일한 의미이다.In the solar cell, the first electrode 310 and the second electrode 320 mean a +/- electrode, and an n-type electrode of a first conductivity type (or a second conductivity type), a second conductivity type (or It has the same meaning as a p-type electrode, which is a first conductivity type).

상기 제1전극(310)은 태양전지 셀에 있어서 후면 전극의 역할을 하는 것으로서, 반도체층 셀(300)이 invert되면 반도체층(200) 하부 즉 반도체층(200)과 타겟기판(본 발명에서는 유연기판(400))과의 사이에 형성되게 된다. 상기 제1전극(310)은 상기 반도체층 셀(300)의 상부에 접촉(ohmic contact)되도록 형성된다.The first electrode 310 serves as a rear electrode in a solar cell. When the semiconductor layer cell 300 is inverted, the lower portion of the semiconductor layer 200, that is, the semiconductor layer 200 and the target substrate (in the present invention, flexible It is formed between the substrate 400 and. The first electrode 310 is formed to be in ohmic contact with the upper portion of the semiconductor layer cell 300.

상기 제2전극(320)은 메사 영역 즉, 반도체층 셀(300)과 셀 사이에 반도체층(200)과 상기 절연층(330)을 사이에 두고 상기 반도체층 셀(300) 측면에 형성되며, 이는 기존 태양전지 셀에 있어서, 전면 전극의 역할을 하는 것이다.The second electrode 320 is formed in a mesa region, that is, on the side of the semiconductor layer cell 300 with the semiconductor layer 200 and the insulating layer 330 interposed between the semiconductor layer cell 300 and the cell, This serves as a front electrode in an existing solar cell.

이러한, 상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)은 여타의 물리적, 화학적 박막 증착 공정 또는 코팅 공정에 의해 형성된다.The first electrode 310 and the second electrode 320 are formed by other physical or chemical thin film deposition processes or coating processes.

상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)은 금(Au), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 은(Ag), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 등이 사용될 수 있으며, 전기전도도 및 열적 특성을 고려하여 적절한 재료를 선택하여 사용할 수 있다.The first electrode 310 and the second electrode 320 are gold (Au), titanium (Ti), chromium (Cr), silver (Ag), platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), and Indium Tin Oxide (ITO) or the like may be used, and an appropriate material may be selected and used in consideration of electrical conductivity and thermal properties.

상기 절연층(330)은 반도체층(200)의 측면을 절연(side wall passivation)하기 위한 것으로서, 반도체층(200)의 측면 및 상기 메사 영역의 일부 영역에 형성된다. 상기 절연층(330)은 상기 제2전극(320)과 연결되는 전극연결부(410)와 반도체층 셀(300) 간의 절연을 위한 것으로서, Si3N4, SiO2 및 Al2O3 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼용하여 사용할 수 있다.The insulating layer 330 is for side wall passivation of the semiconductor layer 200 and is formed on the side surface of the semiconductor layer 200 and a partial region of the mesa region. The insulating layer 330 is for insulation between the electrode connection part 410 connected to the second electrode 320 and the semiconductor layer cell 300, and any one of Si 3 N 4 , SiO 2 and Al 2 O 3 Or two or more can be used in combination.

그리고 상기 제1전극(310) 및 제2전극(320), 상기 절연층(330)이 형성된 단위 반도체층 셀(300) 전면(total surface)에 유연기판(400)을 형성한다(제4단계, 도 3(d)). Then, a flexible substrate 400 is formed on the total surface of the unit semiconductor layer cell 300 on which the first electrode 310 and the second electrode 320 and the insulating layer 330 are formed (step 4, Fig. 3(d)).

그리고 상기 유연기판(400)에 상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)에 대응하는 영역에 전극연결부(410)를 형성하고, 상기 전극연결부(410)에 전도성 재료(411)를 충진시킨다(제5단계, 제6단계, 도 3(e), 도 (f)).In addition, an electrode connection part 410 is formed on the flexible substrate 400 in regions corresponding to the first electrode 310 and the second electrode 320, and a conductive material 411 is filled in the electrode connection part 410. (Step 5, Step 6, Fig. 3(e), Fig. (f)).

상기 유연기판(400)은 플렉시블 태양전지 셀의 구동시 유연성과 전기전도성 그리고 열적 특성을 모두 만족할 수 있는 구성으로써, 플라스틱 재료를 기반으로 하여 상하로 관통하는 전극연결부(410)를 형성하고, 상기 전극연결부(410)에 전도성 재료(411)를 충진하여 구현한다.The flexible substrate 400 is a configuration capable of satisfying all of flexibility, electrical conductivity, and thermal characteristics when driving a flexible solar cell, and forms an electrode connection part 410 that penetrates up and down based on a plastic material, and the electrode It is implemented by filling the connection part 410 with a conductive material 411.

여기에서, 상기 전극연결부(410)에 충진되는 전도성 재료(411)는 전도성이 우수한 Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au 등과 같은 금속이 포함된 전도성 페이스트 또는 전도성 에폭시(epoxy)를 사용하거나, Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au 등과 같은 금속 재료가 될 수 있으며, 일반적인 충진 공정 또는 전해도금 공정, 금속 열 증착 공정 등에 의해 전극연결부(410) 내부에 전도성 재료(411)가 충진될 수 있다.Here, the conductive material 411 filled in the electrode connection part 410 is a conductive paste or conductive epoxy containing metals such as Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au, etc. having excellent conductivity. Or, it may be a metal material such as Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au, etc., and a conductive material 411 inside the electrode connection part 410 by a general filling process, electroplating process, metal thermal evaporation process, etc. Can be filled.

그리고, 플라스틱 재료로는 유연성이 좋은 플라스틱, 예컨대 폴리이미드(polyimide)를 사용하며, 상기 폴리이미드 필름의 상하부를 관통하는 전극연결부(410)를 리소그래피(lithography), 에칭(etching), 레이저 어블레이션(laser ablation) 및 레이저 드릴링(laser drilling), 임프린팅(imprinting) 공정에 의해 형성한다. 상기 전극연결부(410)는 제1전극(310)과 제2전극(320)과 전기적으로 연결되는 형태이면 어떠한 형태여도 무방하며, 그 크기, 개수, 배열 형태 등은 태양전지 셀의 사용 목적이나 환경에 따라 다양하게 변경하여 형성할 수 있다.In addition, a plastic material having good flexibility, such as polyimide, is used as the plastic material, and the electrode connection 410 penetrating the upper and lower portions of the polyimide film is lithography, etching, and laser ablation ( It is formed by laser ablation), laser drilling, and imprinting processes. The electrode connection part 410 may be of any shape as long as it is electrically connected to the first electrode 310 and the second electrode 320, and the size, number, and arrangement shape of the solar cell may be determined by the purpose or environment of the solar cell. It can be formed by changing variously according to.

이러한 상기 유연기판(400)은 상기 제1전극(310), 제2전극(320) 및 절연층(330)이 형성된 반도체층 셀(300) 전면(total surface)에 형성되게 되며, 경화성 수지를 이용하여 스핀 코팅(spin coationg), 드랍핑(dropping) 또는 스프레이 코팅(spray coating) 등의 방법에 의해 코팅층을 형성할 수 있고, 자외선 또는 열경화에 의한 경화공정에 의해 경화되는 수지를 사용할 수 있다. 예컨대 상술한 폴리이미드 같은 재료를 사용한다.The flexible substrate 400 is formed on the total surface of the semiconductor layer cell 300 on which the first electrode 310, the second electrode 320 and the insulating layer 330 are formed, and a curable resin is used. Thus, a coating layer may be formed by a method such as spin coating, dropping, or spray coating, and a resin cured by a curing process by ultraviolet rays or heat curing may be used. For example, a material such as the polyimide described above is used.

여기에서, 상기 유연기판(400)은 10~100㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 이 범위보다 얇게 형성되면 태양전지 셀의 기판으로의 역할을 하기 힘들거나, 더 두껍게 형성되면 유연성이 떨어져 플렉시블한 기능을 수행할 수 없게 된다.Here, the flexible substrate 400 is preferably formed to a thickness of 10 ~ 100㎛. If it is formed thinner than this range, it is difficult to serve as a substrate of the solar cell, or if it is formed thicker, the flexibility is decreased and the flexible function cannot be performed.

그리고 상기 에피성장용 기판(100)을 반도체층(200)으로부터 박리시키고, 공정용 임시기판(500)을 상기 유연기판(400)에 부착시킨다(제7단계, 도 3(g),(h)).Then, the epi-growth substrate 100 is peeled from the semiconductor layer 200, and the temporary substrate 500 for processing is attached to the flexible substrate 400 (step 7, FIGS. 3(g), (h)). ).

여기에서 상기 공정용 임시기판(500) 상에는 상기 반도체층(200)이 invert되어 전면부와 후면부의 위치가 바뀌게 되어, 전면부에 해당하는 부분이 상측으로 위치하게 된다.Here, on the temporary substrate 500 for processing, the semiconductor layer 200 is inverted to change the positions of the front and rear portions, so that a portion corresponding to the front portion is positioned upward.

상기 에피성장용 기판(100)은 희생층(110)이 형성되어 있지 않은 경우에는 반도체층(200)과 에피성장용 기판(100)과의 밴드갭 에너지 차이에 의한 레이저 리프트 오프(LLO), 에피텍셜 리프트 오프(ELO) 공정 등에 의해 상기 에피성장용 기판(100)을 반도체층(200)으로부터 분리시키거나, 상기 희생층(110)이 형성된 경우에는 희생층(110)의 식각 공정 등에 의해 에피성장용 기판(100)을 반도체층(200)으로부터 분리시킬 수 있으며, 제거된 상기 에피성장용 기판(100)은 다시 처음 공정으로 돌아가 재사용될 수 있다.In the case where the epi-growth substrate 100 is not formed with the sacrificial layer 110, the laser lift-off (LLO), epi-growth due to the difference in band gap energy between the semiconductor layer 200 and the epi-growth substrate 100 Separating the epi-growth substrate 100 from the semiconductor layer 200 by a tactical lift-off (ELO) process, or when the sacrificial layer 110 is formed, epi-growth by an etching process of the sacrificial layer 110 The substrate for epitaxial growth 100 may be separated from the semiconductor layer 200, and the removed substrate for epitaxial growth 100 may be reused by returning to the initial process.

상기 공정용 임시기판(500)은 공정의 편의를 위해 사용되는 것으로서, 그 종류에 상관없이 상기 반도체층 셀(300)을 지지할 수 있는 재료(글래스, 실리콘 등)이면 어떠한 것이든 사용이 무방하다.The temporary substrate 500 for the process is used for the convenience of the process, and any material (glass, silicon, etc.) capable of supporting the semiconductor layer cell 300 may be used regardless of its type. .

그리고, 상기 단위 반도체층 셀(300)의 캡 에칭(cap etching) 및 ARC(anti-reflection coating) 공정을 수행한 후 각 단위 반도체층 셀(300)을 분리하고, 상기 공정용 임시기판(500)을 분리하게 된다(제8단계, 도 3(i)).Further, after performing a cap etching and anti-reflection coating (ARC) process of the unit semiconductor layer cell 300, each unit semiconductor layer cell 300 is separated, and the temporary substrate 500 for the process is performed. Is separated (Step 8, Fig. 3(i)).

여기에서, 상기 공정용 임시기판(500) 상에 전도성 플렉시블 기판이 접하도록 상기 반도체층 셀(300)이 형성되므로, 최상부에는 반도체층(200)이 노출되게 된다.Here, since the semiconductor layer cell 300 is formed on the temporary substrate 500 for the process so that the conductive flexible substrate is in contact with the conductive flexible substrate, the semiconductor layer 200 is exposed at the top.

즉, 메사 구조인 반도체층 셀(300)의 상부가 노출되고, 메사 영역에는 잔존하는 반도체층(200)의 일부(제2전극 에피층(210))가 노출되게 된다.That is, the upper portion of the semiconductor layer cell 300 having a mesa structure is exposed, and a portion of the remaining semiconductor layer 200 (the second electrode epitaxial layer 210) is exposed in the mesa region.

반도체층 셀(300)의 상부 영역은 패터닝되어 캡 에칭이 이루어지고, 에칭된 부분에 ARC 공정에 의해 반사반지막이 코팅되게 되며, 에칭되지 않은 부분은 메사 영역의 제2전극 에피층(210)과 연결되어 제2전극(320)과 이의 하부에 형성된 전극연결부(410)와 통전되게 된다.The upper region of the semiconductor layer cell 300 is patterned to perform cap etching, and a reflective ring layer is coated on the etched portion by an ARC process, and the non-etched portion is formed with the second electrode epitaxial layer 210 of the mesa region. It is connected to be energized with the second electrode 320 and the electrode connector 410 formed under the second electrode 320.

이에 의해 제1전극(310), 제2전극(320)의 구성이 모두 유연기판(400) 하부로 통전되게 되며, 전기적 연결점이 유연기판(400) 하부로 빠지게 되어 모든 전극이 태양전지 셀의 후면으로 위치한 형태를 구현할 수 있는 것이다. 즉, 전면 전극을 연결하기 위한 와이어 본딩 공정 등이 필요없게 되는 것이다.Accordingly, the configurations of the first electrode 310 and the second electrode 320 are both energized under the flexible substrate 400, and the electrical connection point falls under the flexible substrate 400, so that all the electrodes are at the rear of the solar cell. It is possible to implement the form located as. That is, there is no need for a wire bonding process for connecting the front electrode.

이와 같이 반사방지막(600)의 형성이 완료되게 되면, 각 단위 반도체층 셀(300)을 메사에칭 공정 등에 의해 분리하게 되며, 공정용 임시기판(500) 상에는 복수개의 단위 반도체층 셀(300), 즉 태양전지 셀(700)이 구현되게 된다.When the anti-reflection film 600 is formed in this way, each unit semiconductor layer cell 300 is separated by a mesa etching process, etc., and a plurality of unit semiconductor layer cells 300 on the temporary substrate 500 for the process, That is, the solar cell 700 is implemented.

이렇게 제조된 태양전지 셀(700)은 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체층(200)과, 상기 반도체층(200)의 하부에 형성된 제1전극(310), 상기 반도체층(200)의 전면 일측에 형성된 제2전극(320)과, 상기 반도체층(200)의 측면에 형성된 절연층(330)과, 상기 제1전극(310), 제2전극(320) 및 절연층(330)이 형성된 반도체층 셀(300) 하측에 형성된 유연기판(400)과, 상기 유연기판(400) 내부에 상하로 관통되게 형성되며, 상기 제1전극(310) 및 상기 제2전극(320)과 전기적으로 연결되고, 상기 절연층(330)에 의해 반도체층(200)과 측면 절연되며, 내부에 전도성 재료(411)가 충진된 전극연결부(410)를 포함하게 된다.As shown in FIG. 4, the solar cell 700 manufactured in this way includes a semiconductor layer 200, a first electrode 310 formed under the semiconductor layer 200, and a front surface of the semiconductor layer 200. The second electrode 320 formed on one side, the insulating layer 330 formed on the side of the semiconductor layer 200, the first electrode 310, the second electrode 320, and the insulating layer 330 are formed. The flexible substrate 400 formed under the semiconductor layer cell 300 and the flexible substrate 400 are formed to penetrate up and down inside the flexible substrate 400, and are electrically connected to the first electrode 310 and the second electrode 320 Then, the insulating layer 330 is side-insulated from the semiconductor layer 200 and includes an electrode connection part 410 filled with a conductive material 411 therein.

이렇게 임시기판 상에 복수개의 태양전지 셀(700)이 구현되게 되면, 이송 수단을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀(700)을 상기 공정용 임시기판(500)으로부터 분리하게 된다.When the plurality of solar cell 700 is implemented on the temporary substrate, the plurality of solar cell 700 is separated from the temporary substrate 500 for the process using a transfer means.

여기에서 상기 이송수단은 반도체 소자 제조 공정 중에 일반적으로 사용되는 진공척(vacuum chuck) 또는 정전척 장치 등을 이용하여 점착 또는 이송하여 구현될 수 있으며(pick-and place), 또한, 본 발명에 따른 태양전지 셀(700)은 박막형으로 매우 얇은 특징이 있어 이에 유용한 전사용 스탬프를 이용하여 점착 또는 이송하여 구현될 수 있다. 여기에서 상기 전사용 스탬프는 얇은 태양전지 셀(700)에 손상을 주지 않고 원활한 점착 또는 이송을 위해 폴리머로 이루어진 유연한 재질로 형성될 수 있다.Here, the transfer means may be implemented by sticking or transferring using a vacuum chuck or an electrostatic chuck device, etc., which are generally used during the semiconductor device manufacturing process (pick-and place), and also according to the present invention. The solar cell 700 is a thin film type and has a very thin characteristic, and thus can be implemented by sticking or transferring using a useful transfer stamp. Here, the transfer stamp may be formed of a flexible material made of a polymer for smooth adhesion or transport without damaging the thin solar cell 700.

이러한, 상기 이송 수단을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀(700)을 상기 임시기판으로부터 분리한 후, 전극 연결 회선(IL)이 형성된 모듈기판(module template)(800) 상부에 전달되게 된다. 상기 모듈기판(800) 상의 전극 연결 회선(IL)은 전도성 접착제 등으로 구현되거나 상기 전극 연결 회선(IL) 상에는 전도성 접착제 등이 더 형성될 수 있다.After separating the plurality of solar cells 700 from the temporary substrate by using the transfer means, they are transferred to the top of the module template 800 on which the electrode connection line IL is formed. The electrode connection line IL on the module substrate 800 may be implemented with a conductive adhesive, or a conductive adhesive or the like may be further formed on the electrode connection line IL.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 모듈기판(800)에 형성된 전극 연결 회선(IL)에 따라 상기 태양전지 셀(700)은 직렬 또는 병렬로 연결되게 되며, 모듈기판(800) 상에 전사 또는 pick-and place 공정에 의해 전달되어 태양전지 모듈의 제조가 이루어지게 되므로, 자동화 공정에 매우 적합하여 공정을 획기적으로 단순화시킬 수 있다.As shown in FIG. 5, the solar cell 700 is connected in series or in parallel according to the electrode connection line IL formed on the module substrate 800, and transfer or picking on the module substrate 800 Since it is delivered by the -and place process and the solar cell module is manufactured, it is very suitable for an automated process, and the process can be dramatically simplified.

100 : 에피성장용 기판 110 : 희생층
200 : 반도체층 210 : 제2전극 에피층
300 : 반도체층 셀 310 : 제1전극
320 : 제2전극 330 : 절연층
400 : 유연기판 410 : 전극연결부
411 : 전도성 재료 500 : 공정용 임시기판
600 : 반사방지막 700 : 태양전지 셀
800 : 모듈기판100: epi-growth substrate 110: sacrificial layer
200: semiconductor layer 210: second electrode epitaxial layer
300: semiconductor layer cell 310: first electrode
320: second electrode 330: insulating layer
400: flexible substrate 410: electrode connection
411: conductive material 500: temporary substrate for process
600: anti-reflection film 700: solar cell
800: module substrate

Claims (13)

에피성장용 기판 상부에 반도체층을 형성하는 제1단계;
상기 반도체층에 메사 에칭을 진행하여 상기 반도체층을 복수개의 단위 반도체층 셀로 분리하는 제2단계;
각 단위 반도체층 셀의 상부에 제1전극, 메사 영역에 제2전극을 형성하고, 상기 반도체층의 측면을 절연하기 위한 절연층을 형성하는 제3단계;
상기 제1전극 및 제2전극, 상기 절연층이 형성된 단위 반도체층 셀 전면(total surface)에 유연기판을 형성하는 제4단계;
상기 유연기판에 상기 제1전극 및 제2전극에 대응하는 영역에 상하로 관통하는 전극연결부를 형성하는 제5단계;
상기 전극연결부에 전도성 재료를 충진시키는 제6단계;
상기 에피성장용 기판을 상기 반도체층으로부터 박리시키고, 공정용 임시기판을 상기 유연기판에 부착시키는 제7단계;
상기 단위 반도체층 셀의 캡 에칭(cap etching) 및 ARC(anti-reflection coating) 공정을 수행한 후 각 단위 반도체층 셀을 분리하고, 상기 공정용 임시기판을 분리하는 제8단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.A first step of forming a semiconductor layer on an epi-growth substrate;
A second step of separating the semiconductor layer into a plurality of unit semiconductor layer cells by performing mesa etching on the semiconductor layer;
A third step of forming a first electrode on an upper portion of each unit semiconductor layer cell and a second electrode in the mesa region, and forming an insulating layer to insulate a side surface of the semiconductor layer;
A fourth step of forming a flexible substrate on a total surface of the cell of the unit semiconductor layer on which the first and second electrodes and the insulating layer are formed;
A fifth step of forming an electrode connection part penetrating vertically on the flexible substrate in regions corresponding to the first and second electrodes;
A sixth step of filling the electrode connection with a conductive material;
A seventh step of peeling the epi-growth substrate from the semiconductor layer and attaching the process temporary substrate to the flexible substrate;
And an eighth step of separating each unit semiconductor layer cell after performing a cap etching and anti-reflection coating (ARC) process of the unit semiconductor layer cell, and separating the temporary substrate for the process. Method for manufacturing a rear electrode solar cell, characterized in that. 제 1항에 있어서, 상기 제1단계의 반도체층을 형성하기 전에,
상기 에피성장용 기판 상부에 희생층을 먼저 형성하는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein before forming the semiconductor layer of the first step,
A method of manufacturing a rear electrode solar cell, comprising first forming a sacrificial layer on the epi-growth substrate. 제 1항에 있어서, 상기 반도체층은,
Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ족 원소들 중에서 둘 이상 선택된 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the semiconductor layer,
A method of manufacturing a back electrode solar cell, comprising a compound selected from at least two of the elements of Group II, III, IV, and V. 제 1항에 있어서, 상기 제2단계의 메사 에칭 공정은,
상기 에피성장용 기판 상부에 상기 반도체층의 일부는 남겨두어 제2전극 에피층까지 메사 에칭 공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the mesa etching process of the second step,
A method of manufacturing a rear electrode solar cell, characterized in that a mesa etching process is performed up to the second electrode epi layer by leaving a part of the semiconductor layer on the epitaxial growth substrate. 제 1항에 있어서, 상기 제3단계의 절연층은,
Si3N4, SiO2 및 Al2O3 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼용하는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the insulating layer of the third step,
Si 3 N 4 , SiO 2 and Al 2 O 3 Any one or two or more of the method of manufacturing a rear electrode solar cell, characterized in that a mixture. 제 1항에 있어서, 상기 유연기판은,
10~100㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the flexible substrate,
Method for manufacturing a rear electrode solar cell, characterized in that formed to a thickness of 10 ~ 100㎛. 제 1항에 있어서, 상기 유연기판은,
플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the flexible substrate,
Method for manufacturing a rear electrode solar cell, characterized in that formed of a plastic material. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 상기 후면 전극 태양전지는,
전극 연결 회선이 형성된 모듈기판(module template) 상부에 전사 공정 또는 pick-and place 공정을 통해 직렬 또는 병렬로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 후면 전극 태양전지 모듈.The rear electrode solar cell of any one of claims 1 to 7,
A rear electrode solar cell module, characterized in that it is formed by being connected in series or parallel through a transfer process or a pick-and place process on an upper part of a module template on which an electrode connection line is formed.
KR1020180161483A 2018-12-14 2018-12-14 Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby KR102199166B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161483A KR102199166B1 (en) 2018-12-14 2018-12-14 Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161483A KR102199166B1 (en) 2018-12-14 2018-12-14 Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200074297A KR20200074297A (en) 2020-06-25
KR102199166B1 true KR102199166B1 (en) 2021-01-08

Family

ID=71400209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180161483A KR102199166B1 (en) 2018-12-14 2018-12-14 Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102199166B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101039149B1 (en) * 2010-03-31 2011-06-07 주식회사 티지솔라 Solar cell and method for fabricating the same
JP2011528511A (en) 2008-07-16 2011-11-17 コナルカ テクノロジーズ インコーポレイテッド Photovoltaic module creation method
KR101731540B1 (en) 2015-12-28 2017-05-02 (재)한국나노기술원 Method for manufacturing solar cell fiber
WO2017098790A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 株式会社カネカ Photoelectric conversion device and method for manufacturing same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011528511A (en) 2008-07-16 2011-11-17 コナルカ テクノロジーズ インコーポレイテッド Photovoltaic module creation method
KR101039149B1 (en) * 2010-03-31 2011-06-07 주식회사 티지솔라 Solar cell and method for fabricating the same
WO2017098790A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 株式会社カネカ Photoelectric conversion device and method for manufacturing same
KR101731540B1 (en) 2015-12-28 2017-05-02 (재)한국나노기술원 Method for manufacturing solar cell fiber

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200074297A (en) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI660520B (en) Integration of epitaxial lift-off solar cells with mini-parabolic concentrator arrays via printing method
KR101775977B1 (en) Manufacturing method of flexible solar cell module and flexible solar cell module thereby
US20060180198A1 (en) Solar cell, solar cell string and method of manufacturing solar cell string
US20120060911A1 (en) Solar cell with electroplated metal grid
US9147783B2 (en) Apparatus and method for hybrid photovoltaic device having multiple, stacked, heterogeneous, semiconductor junctions
EP3552242B1 (en) High performance solar cells, arrays and manufacturing processes therefor
CN110574170B (en) Flexible thin film solar cell and manufacturing method thereof
JP2016526304A (en) Solar cell structure and manufacturing method thereof
KR20130125114A (en) Solar cell and manufacturing method thereof
Lochtefeld et al. 15%, 20 Micron thin, silicon solar cells on steel
EP3329520A1 (en) Back contact photovoltaic cells with induced junctions
KR102199166B1 (en) Manufacturing method of back-contact solar cell, back-contact solar cell and back-contact solar cell module thereby
US11398575B2 (en) Back-contact thin film semiconductor device structures and methods for their production
KR101241467B1 (en) Solar cell and preparing method of the same
CN107546293B (en) Double-junction solar cell, preparation method thereof and solar cell epitaxial structure
De Lafontaine et al. III-V/Ge multijunction solar cell with through cell vias contacts fabrication
US20120291864A1 (en) Solar cell and solar cell fabrication method
EP4174957A1 (en) Semiconductor devices with electrically conductive adhesive
US20180248054A1 (en) Photoelectric conversion element
CN111599881B (en) Single crystal cuprous oxide composite semiconductor nano generator and manufacturing method thereof
KR102396820B1 (en) Solar cell module and method of fabricating the same
KR101172619B1 (en) Solar cell having AlN passivation layer
WO2022047098A1 (en) Bifacial optoelectronic device with transparent conductive layer
EP2610921A1 (en) Solar cell and solar cell module including same
KR20200081543A (en) Manufacturing Method of Multi-Junction Solar Cell and Multi-Junction Solar Cell thereby

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant