KR20130059320A - 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지 및 그 생산 방법 - Google Patents

유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지 및 그 생산 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130059320A
KR20130059320A KR1020127025817A KR20127025817A KR20130059320A KR 20130059320 A KR20130059320 A KR 20130059320A KR 1020127025817 A KR1020127025817 A KR 1020127025817A KR 20127025817 A KR20127025817 A KR 20127025817A KR 20130059320 A KR20130059320 A KR 20130059320A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
layer
cell substrate
dielectric
silicon oxide
Prior art date
Application number
KR1020127025817A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101830775B1 (ko
Inventor
아돌프 무엔젤
안드레아스 테페
잔 쇤
라인홀트 슐로서
슈테펜 켈러
Original Assignee
센트로테에름 포토볼타익스 아게
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 센트로테에름 포토볼타익스 아게 filed Critical 센트로테에름 포토볼타익스 아게
Publication of KR20130059320A publication Critical patent/KR20130059320A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101830775B1 publication Critical patent/KR101830775B1/ko

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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • 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
    • H01L31/02—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
    • 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
    • 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
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • 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
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • 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
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • 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
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1864—Annealing
    • 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
    • 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
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

본 발명에 의하면 유전체층(74, 76)의 레이어 스택(74, 76)이 태양전지 기판(72)의 후면에 도포(14, 16; 54, 56)되며 레이어 스택(74, 76)이 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 유지되는 태양전지의 생산 방법이 제공된다. 한편, 본 발명은 이와 관련된 태양전지(70)를 제공한다.

Description

유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지 및 그 생산 방법{Solar cell with dielectric back reflective coating and method for the production thereof}
본 발명은 청구항 제1항에 따른 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지와 청구항 제1항에 따른 그 생산방법에 관한 것이다.
광전지의 영역에 있어서, 전류를 발생시키는 비용을 절감시키고자 노력하고 있다. 비용을 절감하기 위한 방법 중의 하나는 생산된 태양전지의 효율을 증가시키는 것이고, 다른 방법은 태양전지의 제조에 필요한 비용을 절감시키는 것이다. 효율의 개선은 조사된 광량의 보다 많은 부분이 전자와 홀의 쌍을 발생시키거나 이와 동시에 전자와 홀이 재결합하기 전에 발생된 전자와 홀의 쌍이 보다 많이 유도되어 나가는 것을 요한다. 그에 대한 결과는 양자 수율이나 양자 효율이라 알려진 개선을 가져온다.
상대적으로 긴 파장, 즉 적색 성분의 파장의 보다 큰 흡수로 인하여 적색 스펙트럼 영역에서 개선을 위한 특별한 잠재성이 있다. 박막의 태양전지 기판, 예를 들면 실리콘 디스크가 산업적 태양전지의 생산에 이용되기 때문에, 적색 스펙트럼 영역이 또한 중요하게 된다. 양자 효율을 개선하기 위하여 금속층이 광학 리플렉터로 태양전지 기판의 후면, 즉 입사광에 대향되는 태양전지 기판 상에 도포된다. 그 결과 태양전지 기판의 전면 상에 입사된 긴 파장의 빛이 태양전지 기판의 후면에서 반사된다. 이것은 태양전지 기판의 볼륨으로 흡수율을 증가시키며 그로 인하여 전자와 홀의 쌍을 발생시키는 가능성을 증가시킨다. 그러나 태양전지 기판의 후면상에 광학 리플렉터(optical reflector) 없을 경우, 입사광의 상당 부분이 흡수되지 않고 태양전지 기판을 통과한다. 하지만 이러한 종류의 금속성의 광학 리플렉터는 태양전지 기판과 금속의 경계에서 높은 전하 운반자의 재결합과 관련되어 있다. 이러한 문제점은 금속성의 백 리플렉터(back reflector) 대신에 태양전지 기판의 후백에 유전체의 반사막 코팅을 제공함으로써 해결될 수 있다. 이러한 목적을 위하여 태양전지의 후면에 하나 이상의 유전체층이 도포된다. 이러한 도포는 유전체층에 도달하는 광량이 전반사효과에 의하여 반사되는 방식으로 고안되어 있다. 이러한 효과는 금속성의 백 리플렉터를 광학적으로 밀한 매질에서 광량의 반사로 대신한다. 이러한 종류의 유전체의 후면 반사코팅의 경우 후면에서 전하 운반자의 재결합율을 현저히 감소시킬 수 있다. 이 때 재결합율은 500cm/s에 이를 수 있다. 지금까지 표준인 전면적인 알루미늄 후면 콘택트는 백 필드(종종 백서피스 필드라 불리움)를 가지며 1000cm/s의 크기로 재결합율을 가지고 있다. 백 필드 없이 후면 리플렉터로 이용되는 금속성의 후면 콘택트는 106cm/s의 재결합율을 가지고 있다.
발생된 전류를 유도하기 위하여 태양전지 기판의 후면에 대한 콘택트가 필요하다. 그러나 유전체층을 이용하여 실현될 수 없다. 따라서 유전체의 후면 리플렉터에 더하여 금속성의 콘택트가 제공되어야만 한다. 이것은 예를 들면 유전체층을 국소적으로 개구한 후에 형성된 개구에 금속성의 콘택트를 형성함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 유전체층이 레이저 빔에 의하여 국소적으로 개구될 수 있으며 금속성의 콘택트가 진공 증착된다. 그러나 이러한 방식의 후면 콘택트의 형성은 예를 들면 스크린 프린트나 스프레이 프린트 공정과 같은 산업적 태양전지의 생산에서 종종 사용하기에는 상대적으로 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 그러나 산업적 생산에서 이용되는 프린트 공정은 태양전지 기판의 후면 콘택트에 대하여 유전체층과 관련하여 바뀌지 않고는 사용될 수 없다. 이것은 이러한 프린트 공정에 이용되는 페이스트가 글래스 플릿(glass frit)라 알려진 유리 성분을 함유한다는 사실에 기인한다. 페이스트가 콘택트를 형성하기 위하여 필요한 소성 공정에서 유전체층을 통하여 페이스트가 소결되어 파괴된다. 이러한 페이스트로 생산되는 콘택트는 태양전지 기판의 접착제로 부적합하기 때문에 유리 성분을 함유하는 페이스트의 이용은 유사한 문제점을 가지고 있다.
유전체층을 통한 소성으로부터 글래스 플릿을 함유한 페이스트를 보호하기 위하여 근본적으로 유전체층을 두껍게 할 수 있다. 그러나 이 경우 부가적으로 수반되는 제조 비용의 상승을 초래한다.
유전체층의 후면 반사 코팅을 이용하여 얻어지는 효율의 개선은 유전체층의 후면 반사 코팅과 관련된 부가적인 생산원가로 인하여 과보상된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 태양전지에 대하여 경제적인 유전체의 후면 코팅과 콘택트를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이러한 과제는 청구항 제1항에 의하여 해결될 수 있다.
또한 본 발명은 경제적으로 생산될 수 있는 유전체층의 후면 반사를 가진 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이러한 과제는 청구항 제9항에 따른 태양전지에 의하여 해결될 수 있다.
그 밖의 세부적은 효과는 각 종속항에 의하여 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의하면 유전체층의 레이어 스택(layer stack)가 태양전지 기판의 후면에 도포된다. 이러한 레이어 스택은 가열되어 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 유지된다. 첫 번째 제기된 문제점은 이러한 구성을 가진 방법에 의하여 해결된다.
놀랍게도 적어도 700℃의 온도로 기술된 바와 같이 레이어 스택을 가열 유지한 결과로 인하여 레이어 스택의 하나 이상의 유전체층의 저항이 글래스 성분을 함유하는 페이스트의 내화성까지 향상될 수 있게 된다는 것이 알려지게 되었다. 이러한 저항의 향상은 당분간 치밀화로 지칭하기로 한다. 지금까지 적어도 700℃의 온도로 가열 유지되는 동안에 하나 이상의 유전체층 내에서 어떤 과정이 일어나는지 그리고 어떤 과정이 하나 이상의 유전체층의 치밀화를 이끄는지 밝혀지지 않았다.
레이어 스택은 적어도 700℃의 온도로 적어도 10분 동안 유지되는 것이 바람직하다.
적어도 700℃의 온도로 레이어 스택이 가열되는 시간은 근본적으로 레이어 스택이 700℃ 이하의 온도인 상에 의하여 차단될 수 있다. 레이어 스택이 적어도 700℃의 온도의 온도로 유지되는 여러 횟수의 분할 시간으로 제공될 수도 있다.
누적하여 이러한 분할 시간은 적어도 5분 이상, 바람직하게는 적어도 10분 이상으로 연장된다.
실리콘 태양전지 기판이 태양전지 기판으로 이용되는 것이 바람직하다.
100nm 이하의 두께를 가진 산화실리콘을 가진 레이어 스택이 효과적으로 도포된다. 특히 실리콘 태양전지 기판이 이용될 때 이것은 양호한 표층 디펙트 상태의 패시베이션을 가능하게 한다. 산화실리콘층의 두께는 5 내지 100nm 사이일 때 바람직하며, 특히 10 내지 100nm일 때 보다 바람직하다. 상기 산화실리콘층은 근본적으로 주지된 방법에 의하여 도포될 수 있다. 예를 들면, 산화실리콘층은 기상의 화학적 증착에 의하여 도포될 수 있다. 실리콘 태양전지 기판이 이용될 경우, 산화실리콘층은 실리콘 태양전지 기판의 열산화에 의하여 형성될 수 있다.
실제로 200nm 이하의 두께를 가진 질화실리콘층을 가진 레이어 스택을 이용하는 것이 효과적임이 입증되었다. 질화실리콘층은 예를 들면 기상의 화학적 증착에 의하여 도포될 수 있다. 이 경우, 특히 플러즈마 화학적 증기 증착(PECVD)나 저압 화학적 증기 증착(LPCVD) 공정이 이용될 수 있다. 200nm 이하의 두께를 가진 질화실리콘층이 경제적으로 도포될 수 있다. 질화실리콘층의 두께는 50 내지 200nm 사이인 것이 바람직하며, 특히 70 내지 150nm 사이일 때 보다 바람직하다.
질화실리콘층은 700℃의 온도로 적어도 5분 동안 가열 유지되는 것에 의하여 치밀화될 수 있음이 나타났다. 질화실리콘층 뿐만 아니라 산화실리콘층, 실리콘탄화물, 알루미늄산화물, 티탄늄산화물이나 탄탈륨질화물이 이러한 방법으로 치밀화될 수 있다.
산화실리콘층과 질화실리콘층을 가진 레이어 스택이 도포되는 것이 효과적이다. 이 경우 먼저 태양전지 기판의 후면 상에 산화실리콘층을 도포한 후에 산화실리콘층 상에 질화실리콘층을 도포하는 것이 바람직하다. 산화실리콘층이 직접 태양전지 기판 상에 도포된 후에 산화실리콘층 상에 질화실리콘층이 도포되는 것이 보다 바람직하다. 이렇게 함으로써 태양전지 기판의 후면에 넓은 범위의 유전체 패시베이션을 가능하게 하여 매우 적은 전하 운반자의 재결합율이 태양전지 기판의 후면상에서 실현될 수 있다. 그와 동시에 질화실리콘층의 치밀화로 인하여 레이어 스택은 글래스 성분을 함유한 페이스트의 내화성을 향상시킨다.
태양전지 기판의 후면상에 레이어 스택을 도포한 후에 도펀트가 확산 단계에서 태양전지 기판으로 확산되며 이 확산 단계 동안에 레이어 스택이 적어도 5분 동안 700℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 적어도 하나 이상의 유전체층이 어떤 필요한 확산 단계 동안에 치밀화될 수 있기 때문에, 적어도 하나의 유전체층의 치밀화가 태양전지 생산공정에서 경제적으로 집적될 수 있다.
확산 단계는 에미터 확산 단계인 것이 바람직하다. 이것은 근본적으로 종래 기술에 의하여 정렬될 수 있다. 예를 들면 가스 상태, 예를 들면 POCl3 확산이나 (선구물질의 확산으로 알려진)선구물질층으로부터 도펀트의 확산에 의하여 에미터 확산이 이루어질 수 있다. 이용되는 태양전지 기판에 따라 확산단계는 n-이나 p-확산 단계의 형태로 이루어질 수 있다.
확산단계 동안에 레이어 스택은 태양전지 기판의 후면에 대한 확산 마스크로 이용될 수 있다. 이렇게 함으로써 일측면의 에미터 확산이 경제적으로 실현될 수 있다. 이것은 종종 이용되는 기상의 확산, 예를 들면 상기 POCl3 확산에서 특히 효과적이다. 이것은 일측 에미터 확산의 결과로 인하여 풀 콘택트 에미터 확산에 필요한 에지 절연이 더 이상 필요 없게 되어 제조비용을 절감하기 때문이다.
국소적인 개구가 레이어 스택에 형성되는 것이 효과적이다. 이것은 예를 들면 레이저 빔에 의한 증발에 의하여 형성될 수 있다. 또는 적당한 에칭 페이스트가 레이어 스택 상에 국소적으로 도포된 후에 에칭에 의하여 국소적으로 개구될 수 있다.
레이저 빔에 의한 증발에 의하여 국소적인 개구가 형성될 경우 국소적인 리니어 개구로 국소적인 개구를 형성하는 것이 효과적임이 밝혀졌다. 국소적인 유사(quasi)의 점모양 개구와 비교할 때, 이러한 개구가 효과적이다. 이것은 레이저 빔에 의한 증발에서 태양전지 기판의 표면이 손상된다는 사실에 기인한다. 손상은 레이저 빔의 단부 영역에서 보다 심각하다. 그 결과 복수의 유사의 점모양 개구의 경우 리니어 개구의 경우보다 양호한 중간 영역에 대한 문제가 있는 단부 영역의 비율에서 보다 바람직하지 않다. 또한, 리니어 개구에 개입된 메탈라제이션은 완성된 태양전지의 충진 팩터에 대하여 효과를 가진 후면 트랜버스 전도도의 증가에 기여한다. 선택적으로 레이저 빔에 의한 증발에 의하여 야기된 손상을 감소시키기 위하여 개구가 예를 들면 알카리 에칭액이나 불소산을 함유한 에칭액으로 오버 에칭될 수 있다.
그러나 국소적인 개구가 국소적으로 도포된 에칭 페이스트에 의하여 형성될 경우, 유사 점모양의 개구로 개구를 형성하는 것이 효과적이다. 레이어 스택은 적어도 하나의 치밀화된 유전체층을 가지기 때문에 높은 글래스 성분과 열화처리의 과정이 필요하다. 이러한 변형예에 있어서, 국소적인 개구가 이미 금속성의 페이스트에 의하여 충진된다. 국소적인 개구에 정렬된 콘택트의 전기적인 접속을 형성하기 위하여 레이어 스택이 일반적인 금속성의 페이스트로 평탄하게 프린트될 수 있다. 이것은 보다 작은 글래스 성분을 가지기 때문에 평탄하게 도포된 페이스트의 열화가 적어도 하나의 치밀화된 유전체층의 레이어 스택을 통하여 방지된다.
레이어 스택 상에 광범위하게 금속성의 매질이 도포되어 국소적인 개구로 주입되는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들면 종래 기술의 프린트 공정, 예를 들면 스크린 프린트 공정에 의하여 이루어질 수 있다. 금속성의 매질에 의하여 태양전지 기판의 후면 영역이 적어도 80%가 커버될 경우 광범위하게 도포된다. 국소적인 개구에서 오옴 콘택을 형성하기 위하여 태양전지 기판은 소성된다. 소성 동안에 레이어 스택에 위치한 금속성 매질 부분의 열화가 레이어 스택을 통하여 방지된다. 온도와 시간과 같은 열처리 파라미터들이 선택될 수 있다. 예를 들면 금속 매질로서, 금속성의 페이스트 또는 프린트 페이스트나 금속성의 유체가 이용될 수 있다. 이러한 방법으로 국소적인 백 필드가 국소적인 개구의 영역에서 형성될 수 있기 때문에, 알루미늄계 페이스트나 유체를 이용하는 것이 바람직하다. 이것은 일반적으로 국소적인 백 서피스 필드라고 불리우며 국소적인 개구 영역 및/또는 콘택트에서 전하운반자의 재결합을 감소시킨다. 광범위한 후면 콘택트의 경우 태양전지의 래핑이 종종 발생한다. 국소적인 개구에서만 콘택트가 형성되며 그로 인하여 이곳에서만 금속성 매질이 태양전지 기판에 대하여 직접적인 콘택트가 이루어지기 때문에 전술한 변형예에 의하여 전하운반자의 재결합이 방지되거나 래핑이 적어도 감소된다.
태양전지 기판의 후면이 레이어 스택을 도포하기 전에 연화시키는 에칭액이나 연마 에칭액을 이용하여 에칭되는 것이 효과적이다. 이렇게 함으로써 부드러운 표면이 태양전지 기판의 후면상에 준비되어 태양전지 기판의 후면에 대한 반사를 보다 효과적으로 할 수 있다. 본 실시예에서 연화 에칭액은 태양전지 기판의 표면이 400nm 내지 1000nm 사이의 파장을 가진 입사광이 적어도 15% 내지 25%로 반사되도록 에칭되는 에칭액을 의미한다. 연마 에칭액은 태양전지 기판의 표면이 400nm 내지 1000nm 사이의 파장을 가진 입사광이 적어도 25% 반사되도록 에칭되는 에칭액을 의미한다.
태양전지 기판의 전면은 조직화되는 것이 바람직하다. 이것은 에칭 매질에 의하여 이루어질 수 있다. 특히, 조직화 에칭액에 의하여 수행되는 것이 바람직하다. 조직화에 의하여 입사광은 태양전지 기판으로 비스듬하게 입사되는 것이 증가하게 되어 증가된 광량이 태양전지 기판의 후면상에서 전반사된다. 이것은 완성된 태양전지의 효율을 향상시킨다.
태양전지 기판의 전면은 레이어 스택을 도포한 후에 조직화되는 것이 바람직하다. 조직화하는 동안에 레이어 스택은 태양전지 기판의 후면에 대한 에칭 마스크로 이용된다. 이렇게 함으로써 태양전지 기판의 일측면 조직화가 경제적으로 실현될 수 있다.
레이어 스택이 적어도 700℃의 온도로 적어도 5분 동안 유지된 후에, 수소를 함유한 질화실리콘층이 태양전지 기판의 전면에 증착되는 것이 바람직하다. 따라서 수소를 함유한 질화실리콘층이 적어도 하나의 유전체층의 치밀화 후에 태양전지 기판의 전면상에 증착된다. 이것은 예를 들면 기상의 종래 화학적 증착법에 의하여 이루질 수 있다. 수소를 함유한 질화실리콘층을 이용하여 디펙트 패시베이션이 태양전지 기판 단위로 수행됨으로써 완성된 태양전지의 효율이 향상된다. 수소를 함유한 질화실리콘층에 의한 패시베이션 대신에 근본적으로 다른 종류의 수소를 함유한 패시베이션이 예를 들면 수소 플러즈마에 의하여 디펙트 패시베이션이 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지는 태양전지 후면상에 정렬된 유전체층의 레이어 스택를 가진다. 이러한 레이어 스택의 적어도 하나의 유전체층이 치밀화된다.
본 발명에 있어서 치밀화된 유전체층이란 글래스 성분을 함유한 페이스트의 열처리에 대한 내화성이 곧 이은 이후의 증착에서 내화성에 비할 때 향상되는 것을 말한다.
레이어 스택을 가열하고 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 레이어 스택을 유지함으로써 치밀화된 층이 얻어진다.
100nm 이하의 두께를 가진 산화실리콘층을 가진 레이어 스택을 이용하는 것이 효과적임이 입증되었다. 그 두께는 5 내지 100nm인 것이 바람직하며, 10 내지 100nm인 것이 보다 바람직하다.
레이어 스택은 200nm 이하의 두께를 가진 질화실리콘층인 것이 효과적이다. 그 두께는 50 내지 200nm인 것이 바람직하며, 70 내지 150nm인 것이 보다 바람직하다.
상기 두께를 가진 산화실리콘층과 질화실리콘층이 종래 기술, 예를 들면 기상의 화학적 증착에 의하여 경제적으로 증착될 수 있다. 태양전지 기판의 경우 산화실리콘층이 태양전지 기판의 열산화에 의하여 형성될 수 있다.
레이어 스택은 산화실리콘층과 질화실리콘층을 가지는 것이 효과적이다. 질화실리콘층이 산화실리콘층 상에 형성되는 것이 바람직하다. 보다 더 바람직하게는 산화실리콘층이 태양전지 기판 상에 직접 정렬되며 질화실리콘층이 산화실리콘층 상에 직접 정렬된다.
평탄한 후면 콘택트가 레이어 스택 상에 정렬되어 레이어 스택을 통하여 국소적으로 연장되며 태양전지 기판의 후면에 콘택트되는 것이 효과적이다. 이렇게 함으로써 여러개의 국소적인 개구가 레이어 스택 내에 제공되어 레이어 스택을 통하여 평탄한 후면 콘택트가 연장될 수 있다.
후면 콘택트가 금속성의 페이스트, 특히 알루미늄 페이스트로부터 형성되는 것이 효과적이다. 이것은 예를 들면 한 조각으로 실행되는 것이 바람직한 스크린 프린트 콘택트 콘택트일 수 있으며, 그에 따라 하나의 스크린 프린트 공정으로 도포될 수 있다.
후면 콘택트는 글래스 성분을 함유하는 것이 효과적이다. 이것은 예를 들면 스크린 프린트 페이스트에서 흔히 발견되는 글래스 플릿일 수 있다. 이 글래스 성분은 레이어 스택 상에 후면 콘택트의 신뢰 가능한 접착력을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 태양전지에 대하여 경제적인 유전체의 후면 코팅과 콘택트를 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 제3 실시예에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지의 개략도이다.
도 5는 도 4의 후면에 대한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에 대한 개략도이다. 제1 실시예에 의하면, 태양전지 기판이 먼저 텍스쳐 에칭액에 의하여 조직화된다(10). 이후, 태양전지 기판의 후면이 연마 에칭액으로 에칭된 후에 주지된 방법으로 세정된다(12). 이 후, 산화실리콘층이 태양전지 기판의 후면에 도포된다(14). 이것은 예를들면 기상의 화학적 증착에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 실리콘 태양전지 기판이 이용되며 산화실리콘층이 열산화에 의하여 성장되거나 플러즈마로 증착되는 것이 바람직하다.
이후, 질화실리콘층이 산화실리콘층에 도포된다(16). 질화실리콘층과 함께 산화실리콘층이 태양전지 기판의 후면에 대한 유전체 반사코팅에 영향을 주는 레이어 스택을 형성한다. 태양전지 기판의 전면에 존재하는 조직화와 함께, 상기 레이어 스택은 전술한 바와 같이 태양전지 기판의 후면으로 입사된 입사광에 대하여 효과적인 반사를 가지게 한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 이후에 태양전지 기판은 주지된 방법, 예를 들면 염산 및/또는 불소산을 함유하는 세정액으로 세정된다(18). 이후에 산화실리콘층과 질화실리콘층으로 이루어진 레이어 스택이 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 가열 유지되는 에미터 확산(20)이 이루어짐으로써 질화실리콘층이 치밀화된다(20). 에미터 확산(20)은 이용되는 태양전지 기판이 p형 볼륨 도핑을 가질 경우 포스포 확산으로 실행될 수 있다. 이 때, 모든 다른 실시예에서와 마찬가지로 n형 도핑 태양전지 기판도 이용될 수 있다. 에미터 확산은 예를 들면 보론 확산과 같은 p형 에미터 확산으로 실행된다.
이후, p형 도핑 실리콘 태양전지 기판에서 포스포 에미터 확산이 이루어진다. 상기 포스포 확산은 예를 들면 POCl3 확산의 형태로 될 수 있다. 그러나 도 1의 실시예는 선구물질 확산에 대하여도 적합하며, 연속적인 확산 공정과 배치 모드로 수행되는 확산에 비교될 수 있다.
에미터 확산(20) 동안에 산화실리콘층과 질화실리콘층으로 이루어진 레이어 스택은 태양전지 기판의 후면에 대한 확산 마스크로 작용한다. 따라서 에미터 확산(20) 동안에 도펀트가 태양전지 기판의 후면으로 확산되지 않는다. 이로 인하여 에지 절연에 대한 필요성이 생략된다.
에미터 확산(20) 후에, 레이저 확산(32)이 선택적으로 태양전지 기판의 전면상에 이루어질 수 있다. 이것은 전면의 콘택트 구조 상에 가이드되는 레이저 빔을 포함한다. 전면 콘택트가 이 후에 정렬될 영역에서 콘택트 구조가 형성된다. 레이저 빔이 콘택트 구조 상에 가이드되기 때문에 향상된 도펀트의 확산이 에미터 확산(20) 동안에 이용되는 실리콘 태양전지 기판의 표면 상에 형성된 실리케이트 글래스로부터 상기 영역으로 이루어진다. 에미터 확산(20)이 포스포 확산으로 이루어지는 경우 이것은 예를 들면 부가적인 도펀트가 태양전지 기판의 전면으로 국소적으로 확산되는 포스포 실리케이트 글래스인 것이 바람직하다. 따라서 전면 상의 레이저 확산(32)은 셀렉티브 에미터 구조의 형성을 가능하게 한다.
이 후, 국소적인 개구가 레이어 스택(22)에 형성된다. 전술한 바와 같이, 이것은 예를 들면 레이저 빔에 의한 증발이나 국소적으로 도포된 에칭 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다.
이 후, 에미터 확산(20) 동안 형성된 실리케이트 글래스가 에칭(24)됨으로써 제거된다. 포스포 에미터 확산의 경우, 이것은 포스포 실리케이트 글래스가 된다.
이 후, 수소를 함유한 질화실리콘층이 태양전지 기판의 전면 상에 증착(26)된다. 이것은 전술한 바와 같이 태양전지 기판의 볼륨으로 디펙트 상태의 패시베이션을 가능하게 한다.
이 후, 태양전지 기판의 전후면은 메탈라이제이션(28)된다. 이것은 스크린 프린트 공정에 의하여 수행되는 것이 바람직하다. 그러나 근본적으로 다른 방법이 다른 특별한 프린트 방법으로 수행될 수도 있다. 후면이 메탈라이제이션될 때, 금속성의 페이스트가 태양전지 기판의 후면 상에 광범위하게 도포되어 금속성의 페이스트의 일부가 국소적인 개구로 주입되는 것이 바람직하다.
메탈라이제이션(28) 동안에 도포되는 금속성의 페이스트는 글래스 성분을 함유한다. 이 후의 소성(30) 동안에 전면 상에 정렬된 금속성의 페이스트가 전면 상에서 질화실리콘층을 통하여 소성되어 태양전지 기판으로 소결됨으로써 전면의 오옴 콘택트가 형성된다. 글래스 성분을 함유하고 후면에 도포된 금속성의 페이스트는 소성(30) 동안에 후면의 질화실리콘층을 통하여 소성되지 않는다. 왜냐하면 이것은 치밀화(20)되어 소성에 대한 보다 내화성을 가졌기 때문이다. 글래스 성분으로 인하여, 소성된 페이스트가 레이어 스택(22)에 신뢰할 수 있을 정도로 고착된다. 페이스트가 삽입되는 국소적인 개구의 영역에서만 태양전지 기판의 후면에서 금속성의 페이스트가 소결되어 오음 콘택트가 형성된다. 알루미늄 페이스트가 후면에 대한 금속성의 페이스트로 이용되어 소성(30) 동안에 국소적인 후면 필드가 국소적인 개구의 영역에서 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 도 1의 실시예는 유전체의 후면 패시베이션과 국소적인 후면 필드를 가진 태양전지를 경제적으로 제조하는 방법을 나타낸다. 도 1의 실시예는 다결정 또는 단결정의 실리콘 디스크로부터 태양전지를 제조하는 데 보다 효과적임이 입증되었다.
도 2의 실시예에 있어서, 실리콘 태양전지 기판이 다시 이용된다. 먼저, 이것은 연화 에칭액으로 에칭(40)되어 태양전지 기판 상의 소잉 손상도 제거한다. 그렇게 함으로써 태양전지 기판은 전후면에서 부드럽게 에칭된다.
이 후, 도 1의 실시예와 마찬가지로 산화실리콘층이 태양전지 기판의 후면 상에 직접 도포(14)되며 질화실리콘층이 산화실리콘층 상에 도포(16)된다.
이 후, 텍스쳐 에칭액으로 조직화(42)된다.태양전지 기판의 후면 상에 형성되며 산화실리콘층과 질화실리콘층을 함유한 레이어 스택은 에칭 마스크로 작용함으로써 태양전지 기판의 전면만이 조직화(42)된다.
이후의 공정은 도 1의 실시예와 일치한다.
도 2의 실시예에 있어서, 따라서 질화실리콘층과 산화실리콘층으로 이루어진 레이어 스택은 에미터 확산(20) 동안에 확산 마스크뿐만 아니라 조직화(42) 동안에 에칭 마스크로 이용된다. 태양전지 기판의 후면의 연화 및/또는 연마 에칭에 대한 비용이 현저히 감소될 수 있다. 도 2의 실시예는 단결정 실리콘 디스크가 태양전지 기판으로 이용될 때 보다 효과적임이 입증되었다.
도 3의 실시예에 있어서, 먼저 실리콘 태양전지 기판이 텍스쳐 에칭액으로 조직화(10)된다. 이 후, 도 1과 마찬가지로 후면 에칭이 연마 에칭액으로 에칭된 후에 세정(12)된다.
이 후, 이 경우 실리콘 태양전지 기판으로 실행되는 태양전지 기판이 열산화(52)된다. 따라서 태양전지 기판의 모든 표면이 산화실리콘층으로 덮인다. 이 후, 질화실리콘층이 후면 상, 산화실리콘층 상에 도포(54)된다.
이 후, 도 1의 실시예에서 설명된 바와 같은 방법으로 국소적인 개구가 질화실리콘층과 산화실리콘층으로 이루어진 레이어 스택 내에 형성된다.
또한, 국소적인 콘택트 개구가 태양전지 기판(56)의 전면 상에서 산화실리콘층 내에 형성된다. 이 후 금속성의 전면 콘택트가 이러한 콘택트 개구 영역에 형성된다. 국소적인 콘택트 개구는 예를 들면 레이저 빔에 의한 증발에 의하여 형성될 수 있다. 선택적으로 에칭 페이스트의 도포나 다른 에칭 매질을 국소적으로 도포할 수도 있다.
레이어 스택 내의 전면 및/또는 국소적인 개구에서 국소적인 콘택트 개구가 레이저 빔에 의한 증발 수단으로 형성될 경우, 선택적인 단계(59)에 의하여 제공되는 바와 같이 에칭으로 결과적인 레이저에 의한 손상을 제거하는 것이 효과적일 수 있다. 이 경우 알카리 에칭액, 예를 들면 KOH용액이 이용될 수 있다.
이 후 태양전지 기판의 세정(58) 동안에 산화실리콘층이 유지된다. 따라서 불소산이 세정(58) 동안에 이용되지 않는다. 세정(58)은 그 대신에 염산을 이용하여 이루어진다.
이 후, 태양전지 기판이 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 가열 유지되는 도펀트의 확산(60)이 이루어짐으로써, 질화실리콘층이 치밀화된다. 상기 도펀트의 확산(60)에 있어서, 도 1과 도2의 실시예에 따른 에미터의 확산 경우와 마찬가지로 이것은 n형이나 p형 확산일 수 있다. 이것은 연속적인 확산이나 배치 모드의 확산으로 수행될 수도 있다. 확산(60) 동안에 태양전지 기판(56)의 후면 상에서 질화실리콘층과 산화실리콘층으로 이루어진 레이어 스택이 다시 확산 마스크로 작용한다. 태양전지 기판의 전면 상에서 도펀트가 국소적인 콘택트 개구를 통하여 태양전지 기판으로 방해받지 않고 침투하여 전면의 국소적인 도핑에 영향을 줄 수 있다. 전면에 평탄한 에미터 확산을 이미 가진 태양전지 기판이 이용될 경우, 도펀트의 확산(60)은 국소적인 콘택트 개구의 영역에서 강하게 도핑된 영역을 가진 셀렉티브 에미터를 용이하게 실현할 수 있다.
또한 선택적으로, 산화실리콘층을 매우 얇게 마스킹하여 확산 방지층으로 이용하는 옵션을 가짐으로써 도펀트의 확산(60) 동안에 도펀트가 전면의 산화실리콘층을 통하여 감소된 양으로 태양전지 기판으로 투과하여 약한 에미터 도핑을 형성하게 할 수도 있다. 그러나 국소적인 콘택트 개구의 영역에서 도펀트가 강하게 도핀된 영역을 형성하는 태양전지 기판으로 방해받지 않고 침투될 수 있다. 최종적인 결과는 한번의 도펀트 확산(60)로 실현될 수 있는 셀렉티브 에미터 구조를 얻게 된다.
나머지 공정은 도 1의 실시예와 동일하다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다. 본 실시예에 따른 태양전지는 텍스쳐라이제이션(73)이 전면에 구비된 태양전지 기판(72)을 가진다. 태양전지(70)의 후면에는 태양전지 기판(72) 상에 직접적으로 정렬되는 산화실리콘층(74)이 제공된다. 치밀화된 질화실리콘층(76)이 산화실리콘층(74) 상에 직접 정렬된다. 산화실리콘층(74)과 질화실리콘층은 광범위한 후면 콘택트(80)가 연장되어 태양전지 기판(72)의 후면에 콘택트되는 국소적인 개구(78)를 가진 레이어 스택을 함께 형성한다. 태양전지 기판(72)의 전면에는 다른 질화실리콘층(82)이 반사 방지 코팅으로 제공된다. 전면 콘택트(84)가 질화실리콘층(82)을 통하여 연장된다.
도 5는 도 4의 태양전지에 대한 후면을 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 5에 의하면, 광범위한 후면 콘택트(80)를 볼 수 있다. 이것은 통상 은으로 이루어지며 태양전지(70)에 대한 솔더 콘택트로 작용하는 버스 라인(88)에 대하여 부분적으로 오버랩된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 국소적인 개구(78)가 선형의 개구로 실행되어 버스 라인(88)에 수직하게 연장되는 메탈라이제이션 라인(86)이 개구에 나타난다. 광범위한 후면 콘택트(80)가 금속성의 페이스트로부터 형성되며 글래스 플릿을 함유한다. 이러한 글래스 플릿 성분으로 인하여 평탄한 후면 콘택트(80)가 질화실리콘층(76)에 대하여 신뢰할 수 있게 고착된다. 특별한 변형예에 있어서 버스 라인은 솔더 콘택트로 작용하는 위치에 차단될 수 있으며, 그에 따라 각 콜렉터 섹션이 생성된다.
10: 텍스쳐 에칭액에 의한 조직화
12: 연마 에칭액에서의 에칭백 및 세정
14: 후면에 산화실리콘층의 도포
16: 산화실리콘층으로 질화실리콘층의 도포
18: 세정
20: 에미터 확산 및 질화실리콘층의 치밀화
22: 레이어 스택에서 국소적인 개구의 형성
24: 실리케이트 글래스의 에칭
26: 전면에 수소를 함유한 질화실리콘층의 증착
28: 전후면의 메탈라이제이션
30: 소성
32: 전면 상에 레이저 확산
40: 연화 에칭액에서 소잉 손상의 에칭
42: 조직 에칭액에 의한 전면의 조직화
52: 태양전지 기판의 열산화
54: 후면 상에 질화실리콘층의 도포
56: 전면 상에 산화실리콘층 내에서 국소적인 콘택트 개구의 형성
58: 산화실리콘층을 유지하는 동안의 세정
59: 레이저 손상에 대한 에칭
60: 도펀트 확산 및 질화실리콘층의 치밀화
70: 태양전지
72: 태양전지 기판
73: 조직화
74: 산화실리콘층
76: 질화실리콘층의 치밀화
78: 개구
80: 후면 콘택트
82: 질화실리콘층
84: 전면 콘택트
86: 메탈라이제이션 라인
88: 버스 라인

Claims (12)

  1. 유전체층(74, 76)으로 이루어진 레이어 스택(74, 76)이 태양전지 기판(72)의 후면에 도포되는 단계;
    국소적인 개구(78)가 레이어 스택(74, 76) 내에 형성되는 단계;
    금속성의 매질이 레이어 스택(74, 76)에 대하여 광범위하게 도포되며, 금속성의 매질이 국소적인 개구(78)로 부분적으로 주입되는 단계;
    국소적인 개구(78)에서 오음 콘택트를 형성하기 위하여 태양전지 기판(72)이 소성(30)되는 단계; 및
    소성(30) 동안에 레이어 스택(74, 76) 상에 위치한 금속성의 매질 부분의 소성이 레이어 스택(74, 76)을 통하여 방지되는 단계를 포함하며,
    금속성의 매질이 레이어 스택(74, 76)에 도포되기 전에 레이어 스택(74, 76)이 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 가열 유지되며,
    레이어 스택(74, 76)을 도포(14, 16; 54, 56)하기 전에 연화 에칭액이나 연마 에칭액을 이용하여 태양전지 기판(72)의 후면이 에칭(14; 40)되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  2. 제1항에 있어서, 100nm 이하, 바람직하게는 5nm 내지 100nm, 보다 바람직하게는 10nm 내지 100nm의 두께를 가진 산화실리콘층(74)을 가진 레이어 스택(74, 76)이 도포되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중의 어느 한 항에 있어서, 200nm 이하, 바람직하게는 50nm 내지 200nm, 보다 바람직하게는 70nm 내지 150nm의 두께를 가진 질화실리콘층(76)을 가진 레이어 스택(74, 76)이 도포되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 레이어 스택(74, 76)은 산화실리콘층(74)과 질화실리콘층(76)을 가지며, 바람직하게는 먼저 태양전지 기판(72)의 후면에 산화실리콘층(74)이 도포된 후에 질화실리콘층(76)이 산화실리콘층(74)에 도포(14, 16; 54, 56)된 층을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 레이어 스택을 태양전지 기판(72)의 후면상에 도포한 후에, 도펀트가 확산단계에서 태양전지 기판(72)으로 확산되며, 확산 단계 동안 레이어 스택(74, 76)이 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 태양전지 기판(72)의 전면이 에칭매질, 바람직하게는 텍스쳐 에칭액에 의하여 조직화(10; 42)되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  7. 제6항에 있어서, 레이어 스택(74, 76)을 도포한 후에 태양전지 기판(72)의 전면이 조직화(42)되며, 조직화(42) 동안에 레이어 스택(74, 76)이 태양전지 기판(72)의 후면에 대한 에칭 마스크로 이용되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 레이어 스택(74, 76)이 적어도 5분 동안 적어도 700℃의 온도로 유지된 후에, 수소를 함유하는 질화실리콘층(82)이 태양전지 기판(72)의 전면 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지의 생산 방법.
  9. 글래스 성분을 가진 페이스트의 소성에 대한 내화성이 증착 직후의 내화성에 비하여 향상되도록 레이어 스택(74, 76)의 적어도 하나의 유전체층(76)이 치밀화되는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지.
  10. 제9항에 있어서, 레이어 스택(74, 76)은 100nm 이하, 바람직하게는 5nm 내지 100nm, 보다 바람직하게는 10nm 내지 100nm의 두께를 가진 산화실리콘층(74)을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 레이어 스택(74, 76)은 200nm 이하, 바람직하게는 50nm 내지 200nm, 보다 바람직하게는 70nm 내지 150nm의 두께를 가진 질화실리콘층(76)을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지.
  12. 제9항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 레이어 스택(74, 76)은 산화실리콘층(74)과 질화실리콘층(76), 바람직하게는 산화실리콘층(74) 상부에 정렬되는 질화실리콘층(76)을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지.
KR1020127025817A 2010-03-03 2011-03-03 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지 및 그 생산 방법 KR101830775B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010010221 2010-03-03
DE102010010221.0 2010-03-03
DE102010010561.9 2010-03-05
DE102010010561 2010-03-05
DE102010025983.7 2010-07-02
DE102010025983A DE102010025983A1 (de) 2010-03-03 2010-07-02 Solarzelle mit dielektrischer Rückseitenverspiegelung und Verfahren zu deren Herstellung
PCT/DE2011/075036 WO2011107094A2 (de) 2010-03-03 2011-03-03 Solarzelle mit dielektrischer rückseitenverspiegelung und verfahren zu deren herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130059320A true KR20130059320A (ko) 2013-06-05
KR101830775B1 KR101830775B1 (ko) 2018-02-21

Family

ID=44503057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127025817A KR101830775B1 (ko) 2010-03-03 2011-03-03 유전체의 후면 반사코팅을 가진 태양전지 및 그 생산 방법

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9276155B2 (ko)
EP (1) EP2543080A2 (ko)
KR (1) KR101830775B1 (ko)
CN (1) CN102947954B (ko)
DE (1) DE102010025983A1 (ko)
WO (1) WO2011107094A2 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010048437B4 (de) 2010-10-15 2014-06-05 Centrotherm Photovoltaics Ag Solarzelle mit dielektrischer Rückseitenbeschichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102013016331A1 (de) * 2013-10-05 2015-04-09 Micronas Gmbh Schichtsystem
DE102014105358A1 (de) * 2014-04-15 2015-10-15 Solarworld Innovations Gmbh Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
CN110854241A (zh) * 2019-12-13 2020-02-28 浙江晶科能源有限公司 一种表面选择性织构太阳能电池的制造方法及太阳能电池
GB202020727D0 (en) * 2020-12-30 2021-02-10 Rec Solar Pte Ltd Solar cell

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3459947B2 (ja) * 1996-06-18 2003-10-27 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
US7388147B2 (en) * 2003-04-10 2008-06-17 Sunpower Corporation Metal contact structure for solar cell and method of manufacture
JP2006073617A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
US7507629B2 (en) * 2004-09-10 2009-03-24 Gerald Lucovsky Semiconductor devices having an interfacial dielectric layer and related methods
DE102006046726A1 (de) * 2006-10-02 2008-04-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzelle mit strukturierter Rückseitenpassivierungsschicht aus SIOx und SINx sowie Verfahren zur Herstellung
JP2009152222A (ja) * 2006-10-27 2009-07-09 Kyocera Corp 太陽電池素子の製造方法
EP2087527A1 (en) * 2006-12-01 2009-08-12 Sharp Kabushiki Kaisha Solar cell and method for manufacturing the same
JP5226255B2 (ja) 2007-07-13 2013-07-03 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
DE102007041392A1 (de) * 2007-08-31 2009-03-05 Q-Cells Ag Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle mit einer doppellagigen Dielektrikumschicht
EP2068369A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-10 Interuniversitair Microelektronica Centrum (IMEC) Photovoltaic cells having metal wrap through and improved passivation
US8796066B2 (en) * 2008-11-07 2014-08-05 Sunpreme, Inc. Low-cost solar cells and methods for fabricating low cost substrates for solar cells
US20100275995A1 (en) * 2009-05-01 2010-11-04 Calisolar, Inc. Bifacial solar cells with back surface reflector

Also Published As

Publication number Publication date
KR101830775B1 (ko) 2018-02-21
US20130061924A1 (en) 2013-03-14
US9276155B2 (en) 2016-03-01
WO2011107094A2 (de) 2011-09-09
WO2011107094A3 (de) 2012-03-15
US20160133774A1 (en) 2016-05-12
EP2543080A2 (de) 2013-01-09
CN102947954A (zh) 2013-02-27
DE102010025983A1 (de) 2011-09-08
CN102947954B (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102598311B (zh) 太阳能电池及制造所述太阳能电池的方法
AU2006237110B2 (en) Rear contact solar cell and method for making same
EP1903617B1 (fr) Procédé de réalisation de régions dopées dans un substrat et de cellules photovoltaïques
JP4837662B2 (ja) 太陽電池素子の製造方法
TWI545787B (zh) A solar cell, a method for manufacturing the same, and a solar cell module
JP5414298B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP2007521669A (ja) セルフドーピングコンタクトを有した埋設コンタクト型太陽電池
JP2012525703A (ja) 裏面反射体を備える両面型太陽電池
US20160133774A1 (en) Solar cell with dielectric back reflective coating
CN103354954B (zh) 制作具有正面纹理和平滑背面表面的硅太阳能电池的方法
CN102893404B (zh) 用于局部高掺杂和接通是太阳能电池或太阳能电池前体的半导体结构的方法
TW201312779A (zh) 太陽能電池之製造方法及太陽能電池
NL2032067A (en) Back contact structure and selective contact region embedded solar cell comprising the same
TWI401810B (zh) 太陽能電池
JP2008244282A (ja) 光電変換素子およびその製造方法
JP5375414B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
CN110739357A (zh) 纳米倒金字塔-准微米金字塔背钝化太阳电池及制法
JP3652128B2 (ja) 太陽電池素子の製造方法
CN111524982A (zh) 太阳电池
JP2012094739A (ja) 製膜方法および半導体装置の製造方法
JP2024502932A (ja) バックコンタクト型太陽電池及びその製造
JP5754411B2 (ja) 太陽電池の製造方法
CN110311017A (zh) P型多晶硅双面太阳能电池的制作方法
CN102832264A (zh) 具有背电场结构的太阳能电池及其制造方法
CN102832263A (zh) 具有背电场结构的太阳能电池及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant