KR20120020824A - 태양 전지용 기판의 텍스처링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 기판의 표면을 텍스처링하는 방법에 관한 것으로 기판에 식각 방지막을 도포하는 단계, 복수의 홀이 형성될 부분의 상기 식각 방지막 일부를 제거하여 복수의 오목부를 형성하는 단계, 상기 복수의 오목부가 형성된 식각 방지막의 나머지 부분을 제거하여 상기 복수의 홀을 형성하는 단계, 상기 복수의 홀이 형성된 식각 방지막을 마스크로 하여 상기 기판의 표면을 식각하는 단계, 그리고, 상기 식각 방지막을 제거하는 단계를 포함한다. 따라서, 기판 표면의 손상을 최소화할 수 있으며, 낮은 반사도를 갖도록 텍스처링 표면을 형성할 수 있으므로 높은 효율을 갖는 태양 전지를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 기판의 텍스처링 방법 및 이를 이용한 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 각각 이동하고, 기판과 에미터부와 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 효율을 갖는 태양 전지를 제조하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지 텍스처링 과정에서 표면 손상을 최소화하고, 수명이 긴 태양 전지를 제조하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지 기판의 표면을 텍스처링하는 방법은 기판에 식각 방지막을 도포하는 단계, 복수의 홀이 형성될 부분의 식각 방지막 일부를 제거하여 복수의 오목부를 형성하는 단계, 복수의 오목부가 형성된 식각 방지막의 나머지 부분을 제거하여 복수의 홀을 형성하는 단계, 복수의 홀을 가진 식각 방지막을 마스크로 하여 기판의 표면을 식각하는 단계, 그리고, 식각 방지막을 제거하는 단계를 포함한다.
이때, 기판은 다결정 기판일 수 있다.
기판의 표면을 식각하는 단계는 습식 에천트를 이용하여 습식 식각하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이러한 경우 습식 에천트는 불산, 질산 및 초산이 혼합된 에천트를 사용할 수 있다.
또한, 습식 에천트의 조성비를 조절하여 습식 식각되는 함몰부의 깊이를 조정할 수 있다.
반면, 기판의 표면을 식각하는 단계는 건식 식각에 의해서 이루어질 수 있다.
복수의 오목부를 형성하는 단계에서, 복수의 오목부의 깊이는 최초로 도포된 식각 방지막의 두께의 75% 내지 85%일 수 있다.
복수의 오목부를 형성하는 단계 및 복수의 홀을 형성하는 단계는 레이저 빔을 이용하여 이루어질 수 있다.
이때, 복수의 홀을 형성하는 단계에서 이용하는 레이저 빔의 에너지의 크기는 복수의 오목부를 형성하는 단계에서 이용하는 레이저 빔의 에너지의 크기보다 작을 수 있다.
이와는 달리, 복수의 오목부가 형성된 식각 방지막에 디포커스된 레이저 빔을 이용하여 복수의 홀을 형성할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 기판의 표면에 손상을 최소화할 수 있으므로, 수명이 긴 태양 전지의 제조가 가능하다.
또한, 낮은 반사도를 갖도록 텍스처링 표면을 형성할 수 있으므로 높은 효율을 갖는 태양 전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 텍스처링 방법을 포함한 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 레이저 빔을 이용하여 형성한 식각 방지 마스크의 일부 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 텍스처링 방법을 포함한 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 레이저 빔을 이용하여 형성한 식각 방지 마스크의 일부 평면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'이라 함]에 위치한 에미터부(120), 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 기판(110)의 전면과 대향하는 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 전계부(170), 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있는 복수의 전면 전극(front electrode)(141), 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있는 복수의 전면전극용 집전부(142), 후면 전계부(170)의 후면에 위치하며 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있는 후면 전극(rear electrode)(150)을 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 기판 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
또한, 기판(110)은 텍스처링(texturing)되어 복수의 함몰부를 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)을 가진다.
에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부로서, 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동하여, 기판(110)에서 정공은 다수 캐리어가 되며, 에미터부(120)에서 전자는 다수 캐리어가 된다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
에미터부(120) 위에 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘산화질화막(SiOxNy) 등으로 이루어진 반사 방지막(130)이 형성되어 있다. 반사 방지막(130)은 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 반사 방지막(130)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120) 위에 위치하여 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 서로 이격되게 정해진 방향으로 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면전극용 집전부(142)는 에미터부(120) 위에서 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하며, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 복수의 전면전극용 집전부(142)는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집하여 외부 장치로 출력한다.
복수의 전면 전극(141)과 전면전극용 집전부(142)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
기판(110)의 후면에 위치한 후면 전극(150)은 기판(110) 쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
후면 전극(150)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
도시하지는 않았으나, 후면전계부(170) 위에 위치하며, 전면전극용 집전부(142)과 동일한 방향으로 뻗어 있는 복수의 후면전극용 집전부를 더 포함할 수 있다. 이때, 복수의 후면전극용 집전부는 전면전극용 집전부(142)과 마주보는 위치에 위치할 수 있다. 복수의 후면전극용 집전부는 후면 전극(150)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부 장치로 출력한다.
복수의 후면전극용 집전부는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
후면 전극(150)과 기판(110) 사이에 후면 전계부(170)가 위치한다. 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, n+ 영역이다.
기판(110)과 후면 전계부(170)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 기판(110) 후면 쪽으로의 정공 이동이 방해되어 기판(110)의 후면부에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸하는 것을 감소시킨다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지막(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)와 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전자는 전면 전극(141)에 의해 수집되어 전면전극용 집전부(142)로 전달되어 수집되고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(150)으로 전달된 후 후면전극용 집전부에 의해 수집된다. 이러한 전면전극용 집전부(142)와 후면전극용 집전부를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
다음, 도 3a 내지 3h 및 도 4를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법에 대한 한 예를 설명한다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 텍스처링 방법을 포함한 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 레이저 빔에 의하여 패터닝된 식각 방지 마스크의 일부 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 기판(110)의 전면을 텍스처링하기 위한 식각 방지 마스크(230)를 형성하는 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면을 텍스처링하기 위하여 식각 방지막(210)을 기판(110)의 전면에 도포한다. 본 실시예에서는 실리콘 질화막을 이용하여 식각 방지막(210)을 형성하며, 그 두께(W1)는 90nm 내지 110nm로 형성한다. 본 실시예와 달리 실리콘 산화막 등으로 식각 방지막(210)을 형성할 수 있으며, 레이저 및 식각 용액(텍스처링 용액)의 종류의 따라 식각 방지막(210)의 두께(W1)를 달리 할 수 있다.
본 실시예에서 기판(110)은 다결정 실리콘 기판을 이용하나, 이와는 달리 단결정 또는 비정질 실리콘 기판을 이용할 수도 있다.
다음, 도 3b 및 도 3c에 도시한 것처럼, 식각 방지막(210)을 패터닝하여 식각 방지 마스크(230)를 형성한다. 식각 방지 마스크(230)는 도 4에 도시한 것처럼 텍스처링 표면을 형성할 위치 즉, 기판(110)의 전면이 텍스처링되어 함몰부가 형성될 위치에 복수의 홀(231)을 갖도록 형성한다.
도 4에 도시한 것처럼, 본 실시예에서는 가로 방향으로 평행하게 복수의 홀(231)을 갖도록 형성하고, 세로 방향으로는 지그재그로 복수의 홀(231)을 갖도록 형성한다. 즉, 복수의 홀(231)이 가로 방향으로 동일 선상에 놓이도록 식각 방지 마스크(230)를 형성한다. 이때, 인접한 홀 사이의 간격은 실질적으로 동일하다.
본 실시예와는 달리, 가로 방향은 물론 세로 방향으로도 동일 선상에 놓이도록 복수의 홀(231)을 형성할 수 있으며, 또는 인접한 홀 사이의 간격이 서로 다르도록 형성할 수도 있다.
본 실시예에서는 식각 방지 마스크(230)를 형성하기 위하여, 즉, 복수의 홀(231)을 형성하기 위하여 레이저를 사용하며, 레이저를 이용한 식각 방지 마스크(230) 형성 방법은 아래에서 자세히 설명한다.
먼저, 도 3b에 도시한 것처럼, 식각 방지막(210) 중 복수의 홀(231)이 형성될 부분의 식각 방지막(210)이 최초 두께(W1)의 약 15% 내지 25%가 남도록 레이저 빔을 해당 부분에 조사하여, 복수의 홀(231)이 형성될 부분의 식각 방지막(210)을 약 75% 내지 85%를 제거하여 복수의 오목부(221)를 구비한 식각 방지막(220)을 형성한다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 복수의 오목부(221)가 형성된 부분에 두 번째 레이저 빔을 조사하여, 최초 두께(W1)의 약 15% 내지 25%에 해당하는 나머지 부분(222)을 제거하여, 기판(110)의 일부분을 노출하고, 복수의 홀(231)을 구비하는 식각 방지 마스크(230)를 완성한다.
이때, 나머지 부분(222)을 제거하는데 있어서 본 실시예에서는 디포커스된 레이저 빔을 사용한다. 다시 말해, 레이저 빔 자체의 에너지는 변화시키지 아니하고 기판을 위로 15㎛ 내지 25㎛ 또는 아래로 15㎛ 내지 25㎛ 이동한 후, 동일한 에너지의 레이저 빔을 다시 한번 조사한다. 이때 기판의 이동 정도는 나머지 부분(222)의 두께 내지 조사하는 레이저 빔의 에너지의 크기에 따라 달라질 수 있다.
본 실시예와 달리, 기판의 위치는 그대로 두고 조사하는 레이저 빔의 위치를 상하로 이동하여 디포커스 시킬 수도 있다.
또한, 본 실시예와 달리, 기판 및 레이저 빔 자체의 위치는 변화시키지 아니하고, 레이저 빔의 에너지를 조절하여 나머지 부분(222)을 제거할 수 있다. 즉, 첫 번째 조사한 레이저 빔이 가지는 에너지보다 작은 에너지를 가지는 레이저 빔을 한 번 더 조사하여 나머지 부분(222)을 제거하고 식각 방지 마스크(230)를 완성할 수 있다. 이때 두 번째 조사되는 레이저 빔의 에너지의 크기는 나머지 부분(222)의 두께에 따라 달라진다.
이처럼, 레이저 빔을 두 번 조사하여 식각 방지 마스크(230)를 형성하는 경우, 레이저 빔을 한 번 조사하여 식각 방지 마스크를 형성하는 경우에 비하여, 레이저 빔에 의한 기판(110)의 표면 손상을 줄일 수 있다.
레이저 빔을 한 번만 조사하여 식각 방지 마스크를 형성하는 경우, 두 번에 나누어 레이저 빔을 조사하여 마스크를 형성하는 경우에 비하여 높은 에너지를 갖는 레이저 빔을 사용하여야 하므로, 복수의 홀(231)을 형성하면서 노출된 기판(110)의 부분이 레이저에 의하여 손상을 입게 된다.
반면, 레이저 빔을 두 번 이상 조사하여 식각 방지 마스크(230)를 형성하는 경우, 즉 첫 번째 레이저 빔 조사에 의하여 복수의 오목부(221)를 형성하고, 두 번째 레이저 빔 조사에 의하여 복수의 홀(231)을 형성하는 경우, 두 번째 조사되는 레이저 빔의 에너지의 크기를 줄이거나, 레이저 빔이 디포커스되도록 레이저 빔과 기판(110)과의 간격을 조절하여, 복수의 홀(231)을 형성하는 과정에서 노출되는 기판(110)의 표면 손상을 최소화할 수 있다. 이로 인하여 태양 전지의 효율이 높아지며, 그 수명 또한 길어진다.
다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 식각 용액을 이용하여 텍스처링 표면을 형성한다. 이때, 불산(HF)이나 질산(HNO3)과 같은 산 용액을 에천트로 사용하여 기판(110)의 표면을 습식 식각하여 복수의 함몰부를 갖는 텍스처링 표면을 형성한다. 본 실시예와 달리, 건식 식각법을 이용하여 텍스처링 표면을 형성할 수 있다.
다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 식각 방지 마스크(230)를 제거한다. 본 실시예에서는 희석 불산(DHF)을 이용하여 식각 방지 마스크(230)를 제거하나, 이에 한정되지 아니하며, 식각 방지 마스크(230)의 재료 등에 따라 다양한 마스크 제거 용액을 사용할 수 있다.
그런 다음, 도 3f에 도시한 것처럼, p형 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 기판(110)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl3이나 H3PO4 등을 고온에서 열처리하여 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 확산시켜 기판(110)의 전체면에 에미터부(120)를 형성한다.
본 실시예와 달리, 기판(110)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, B2H6를 고온에서 열처리하거나 적층하여 기판(110) 전면에 p형의 에미터부를 형성할 수 있다.
그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 식각 공정을 통해 제거할 수 있다.
다음, 도 3g에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하여 기판(110)의 전면에 반사 방지막(130)을 형성한다.
다음, 도 3h에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여 반사 방지막(130)의 해당 부분에 전면전극용 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜, 전면전극부 패턴(40)을 형성한다. 이때, 전면전극부 패턴(40)은 복수의 전면 전극을 위한 부분과 복수의 전면전극용 집전부를 위한 부분을 구비하고 있다.
다음, 알루미늄(Al)을 함유하는 후면전극용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120) 위에 후면전극 패턴(50)을 형성한다. 후면전극용 페이스트는 알루미늄(Al) 대신 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 이들 패턴(40, 50)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(40, 50)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극 패턴(50)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정을 시행하여, 에미터부(121)의 일부와 접촉하는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(150), 그리고 후면 전극(150)과 기판(110) 사이의 후면 전계부(170)를 형성하여 태양 전지(1)를 완성한다(도 1 및 도 2).
즉, 열처리가 시행되면, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 납(Pb) 등에 의해 접촉 부위의 반사 방지막(130)이 관통되어 에미터부(120)와 접촉하는 복수의 전면 전극(141) 및 전면전극용 집전부(142)가 형성되고, 후면전극 패턴(50)은 후면 전극(150)이 된다. 또한, 각 패턴(40, 50)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(120, 110)과의 화학적 결합으로 접촉 저항이 감소하여 전류 흐름이 향상된다.
본 실시예의 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)는 별도로 제거되지 않았지만, 대안적인 예에서, 후면전극 패턴(50)을 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 위치하는 에미터부(120)를 제거하는 별도의 공정이 행해질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 태양 전지
40: 전면 전극부 패턴 50: 후면 전극 패턴
110: 기판 120: 에미터부
130: 반사 방지막 141: 전면 전극
142: 전면전극용 집전부 150: 후면 전극
170: 후면전계부 210, 220, 230: 식각 방지막
221: 식각 방지막의 오목부 231: 식각 방지막의 홀
40: 전면 전극부 패턴 50: 후면 전극 패턴
110: 기판 120: 에미터부
130: 반사 방지막 141: 전면 전극
142: 전면전극용 집전부 150: 후면 전극
170: 후면전계부 210, 220, 230: 식각 방지막
221: 식각 방지막의 오목부 231: 식각 방지막의 홀
Claims (12)
- 기판에 식각 방지막을 도포하는 단계,
복수의 홀이 형성될 부분의 상기 식각 방지막 일부를 제거하여 복수의 오목부를 형성하는 단계,
상기 복수의 오목부가 형성된 식각 방지막의 나머지 부분을 제거하여 상기 복수의 홀을 형성하는 단계,
상기 복수의 홀이 형성된 식각 방지막을 마스크로 하여 상기 기판의 표면을 식각하는 단계, 그리고,
상기 식각 방지막을 제거하는 단계를 포함하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제1항에서,
상기 기판은 다결정 기판인 기판의 텍스쳐링 방법. - 제1항에서,
상기 기판의 표면을 식각하는 단계는 습식 에천트를 이용하여 습식 식각하는 것을 특징으로 하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제3항에서,
상기 습식 에천트는 불산, 질산 및 초산이 혼합된 에천트인 기판의 텍스쳐링 방법. - 제4항에서,
상기 습식 에천트의 조성비를 조절하여 식각되는 함몰부의 깊이를 조정하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제1항에서,
상기 기판의 표면을 식각하는 단계는 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제1항에서,
상기 복수의 오목부를 형성하는 단계에서,
상기 복수의 오목부의 깊이는 최초로 도포된 상기 식각 방지막의 두께의 75% 내지 85%인 기판의 텍스쳐링 방법. - 제1항에서,
상기 복수의 오목부를 형성하는 단계는 레이저 빔을 이용하는 것을 특징으로 하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제8항에서,
상기 복수의 홀을 형성하는 단계는 레이저 빔을 이용하는 것을 특징으로 하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제9항에서,
상기 복수의 홀을 형성하는 단계에서 이용하는 레이저 빔의 에너지의 크기는 상기 복수의 오목부를 형성하는 단계에서 이용하는 레이저 빔의 에너지의 크기보다 작은 기판의 텍스쳐링 방법. - 제8항에서,
상기 복수의 홀을 형성하는 단계는 디포커스된 레이저 빔을 이용하는 기판의 텍스쳐링 방법. - 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 식각 방지막을 도포하는 단계,
복수의 홀이 형성될 부분의 상기 식각 방지막 일부를 제거하여 복수의 오목부를 형성하는 단계,
상기 복수의 오목부가 형성된 식각 방지막의 나머지 부분을 제거하여 상기 복수의 홀을 형성하는 단계,
상기 복수의 홀이 형성된 식각 방지막을 마스크로 하여 상기 기판의 표면을 텍스처링하는 단계,
상기 식각 방지막을 제거하는 단계,
상기 텍스처링된 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 그리고,
상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100084691A KR20120020824A (ko) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | 태양 전지용 기판의 텍스처링 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100084691A KR20120020824A (ko) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | 태양 전지용 기판의 텍스처링 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120020824A true KR20120020824A (ko) | 2012-03-08 |
Family
ID=46129349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100084691A KR20120020824A (ko) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | 태양 전지용 기판의 텍스처링 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120020824A (ko) |
-
2010
- 2010-08-31 KR KR1020100084691A patent/KR20120020824A/ko not_active Application Discontinuation
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