KR102005571B1 - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
Solar cell and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102005571B1 KR102005571B1 KR1020190040063A KR20190040063A KR102005571B1 KR 102005571 B1 KR102005571 B1 KR 102005571B1 KR 1020190040063 A KR1020190040063 A KR 1020190040063A KR 20190040063 A KR20190040063 A KR 20190040063A KR 102005571 B1 KR102005571 B1 KR 102005571B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- region
- passivation film
- type region
- conductivity type
- control passivation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 88
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 287
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 242
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 164
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 125
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 63
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 52
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 18
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 hafnium nitride Chemical class 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
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
- H01L31/18—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
- H01L31/1868—Passivation
-
- 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
- H01L31/0248—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
- H01L31/036—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 their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0376—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 their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 일면 위에 형성되며, 비정질 구조를 포함하며 유전 물질로 구성되는 제어 패시베이션막; 상기 제어 패시베이션막 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역 및 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역을 포함하는 반도체층; 및 상기 제1 도전형 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 도전형 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 전극을 포함한다. 상기 반도체 기판에서 상기 제1 도전형 영역에 대응하는 부분에서 부분적으로 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되며 상기 제1 도전형 영역보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제1 확산 영역 및 상기 제2 도전형 영역에 대응하는 부분에서 부분적으로 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되는 제2 확산 영역 중 적어도 하나를 포함하는 확산 영역을 포함한다. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes: a semiconductor substrate; A control passivation film formed on one surface of the semiconductor substrate, the control passivation film comprising an amorphous structure and composed of a dielectric material; A semiconductor layer formed on the control passivation film and including a first conductive type region having a first conductivity type and a second conductive type region having a second conductive type opposite to the first conductive type; And an electrode including a first electrode connected to the first conductive type region and a second electrode connected to the second conductive type region. A first diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion corresponding to the first conductivity type region in the semiconductor substrate and having a doping concentration lower than that of the first conductivity type region, And a second diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion where the control passivation film is formed.
Description
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 효율을 향상할 수 있는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a solar cell capable of improving efficiency and a manufacturing method thereof.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as a next-generation battery that converts solar energy into electric energy.
이러한 태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 설계에 따라 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 이러한 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지 효율이 결정될 수 있다. 태양 전지의 상용화를 위해서는 낮은 효율을 극복하여야 하는바, 다양한 층 및 전극이 태양 전지의 효율을 최대화할 수 있도록 설계 및 제조되는 것이 요구된다. In such solar cells, various layers and electrodes can be fabricated by design. The solar cell efficiency can be determined by the design of these various layers and electrodes. In order to commercialize solar cells, it is required to overcome low efficiency, and various layers and electrodes are required to be designed and manufactured so as to maximize the efficiency of the solar cell.
일 예로, 수광 면적을 증가시키기 위하여 전면이 후면에 위치한 후면 전극형 태양 전지에서 광전 변환에 의하여 형성된 캐리어가 도전형 영역으로 이동하기 어려울 수 있었다. 이는 도전형 영역이 반도체 기판과 별개의 층으로 형성된 경우에 문제가 되었고, 특히, 도전형 영역과 반도체 기판 사이에 또 다른 층이 위치할 경우에 불연속적인 에너지 밴드 다이어그램에 의하여 더욱 심화될 수 있다. 이에 의하여 후면 전극형 태양 전지에서는 수광 면적을 넓혔음에도 이에 의한 효율 향상 효과가 크지 않은 문제가 있었다. For example, in order to increase the light receiving area, the carrier formed by the photoelectric conversion in the rear electrode type solar cell whose front surface is located on the rear surface may be difficult to move to the conductive type region. This has been a problem when the conductive region is formed as a separate layer from the semiconductor substrate and can be further enhanced by a discontinuous energy band diagram, especially where another layer is located between the conductive region and the semiconductor substrate. As a result, even though the area of the light receiving area is enlarged in the back electrode type solar cell, there is a problem in that the efficiency improvement effect is not large.
본 발명은 우수한 효율을 가지는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다. The present invention provides a solar cell having excellent efficiency and a manufacturing method thereof.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 일면 위에 형성되며, 비정질 구조를 포함하며 유전 물질로 구성되는 제어 패시베이션막; 상기 제어 패시베이션막 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역 및 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역을 포함하는 반도체층; 및 상기 제1 도전형 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 도전형 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 전극을 포함한다. 상기 반도체 기판에서 상기 제1 도전형 영역에 대응하는 부분에서 부분적으로 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되며 상기 제1 도전형 영역보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제1 확산 영역 및 상기 제2 도전형 영역에 대응하는 부분에서 부분적으로 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되는 제2 확산 영역 중 적어도 하나를 포함하는 확산 영역을 포함한다. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes: a semiconductor substrate; A control passivation film formed on one surface of the semiconductor substrate, the control passivation film comprising an amorphous structure and composed of a dielectric material; A semiconductor layer formed on the control passivation film and including a first conductive type region having a first conductivity type and a second conductive type region having a second conductive type opposite to the first conductive type; And an electrode including a first electrode connected to the first conductive type region and a second electrode connected to the second conductive type region. A first diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion corresponding to the first conductivity type region in the semiconductor substrate and having a doping concentration lower than that of the first conductivity type region, And a second diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion where the control passivation film is formed.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 반도체 기판의 일면 위에 비정질 구조를 가지는 제어 패시베이션막을 형성하는 단계; 상기 제어 패시베이션막 위에, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역 및 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 도전형 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 도전형 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 전극을 형성하는 단계을 포함한다. 상기 반도체층을 형성하는 단계에서, 상기 상기 제1 도전형 영역에 대응하는 부분에서 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되며 상기 제1 도전형 영역보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제1 확산 영역 및 상기 제2 도전형 영역에 대응하는 부분에서 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되는 제2 확산 영역 중 적어도 하나를 포함하는 확산 영역이 함께 형성된다. A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes: forming a control passivation film having an amorphous structure on one surface of a semiconductor substrate; Forming a semiconductor layer on the control passivation film, the semiconductor layer including a first conductive type region having a first conductivity type and a second conductive type region having a second conductive type opposite to the first conductive type; And forming an electrode including a first electrode connected to the first conductive type region and a second electrode connected to the second conductive type region. And a second diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion corresponding to the first conductivity type region and having a doping concentration lower than that of the first conductivity type region, And a second diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion corresponding to the first passivation film.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 반도체 기판의 일면 위에 제어 패시베이션막을 형성하는 단계; 상기 제어 패시베이션막 위에 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 반도체층에 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제어 패시베이션막을 형성하는 단계에서는, 상압 및 600℃ 내지 800℃의 온도에서 열적 산화 공정에 의하여 상기 제어 패시베이션막을 형성한다. A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes: forming a control passivation film on one surface of a semiconductor substrate; Forming a semiconductor layer on the control passivation film; And forming an electrode on the semiconductor layer. In the step of forming the control passivation film, the control passivation film is formed by a thermal oxidation process at a normal pressure and a temperature of 600 캜 to 800 캜.
본 실시예에 따르면, 도전형 영역이 제어 패시베이션막을 사이에 두고 반도체 기판 위에 형성되어 재결합에 의한 손실을 최소화할 수 있다. 이때, 제어 패시베이션막이 비정질 구조를 가져 도전형 영역에 대응하여 반도체 기판의 내부에 확산 영역을 쉽게 형성할 수 있다. 확산 영역에 의하여 태양 전지의 개방 전압 및 충밀도를 개선하여 태양 전지의 효율을 향상할 수 있다. According to this embodiment, the conductive type region is formed on the semiconductor substrate with the control passivation film interposed therebetween, so that the loss due to the recombination can be minimized. At this time, the control passivation film has an amorphous structure, and the diffusion region can be easily formed in the semiconductor substrate corresponding to the conductive type region. The open area and the density of the solar cell can be improved by the diffusion region, thereby improving the efficiency of the solar cell.
그리고 반도체층 또는 도전형 영역이 작은 결정립 크기를 가지는 다결정 부분을 포함하여 고온 열처리 공정 등이 수행되어도 결정성의 변화가 적어 패시베이션 특성을 우수하게 유지할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지의 개방 전압을 향상하여 태양 전지의 효율을 크게 향상할 수 있다. Also, the semiconductor layer or the conductive region includes a polycrystalline portion having a small grain size, so that even when a high-temperature heat treatment or the like is performed, the crystallinity is less changed and the passivation property can be maintained excellent. Thus, the open-circuit voltage of the solar cell can be improved and the efficiency of the solar cell can be greatly improved.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 부분 후면 평면도이다.
도 3의 (a)는 본 실시예에 따른 태양 전지의 에너지 밴드 다이어그램이고, (b)는 확산 영역을 구비하지 않는 태양 전지의 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 4은 도 1에 도시한 태양 전지에서 도전형 영역, 제어 패시베이션막 및 확산 영역의 도핑 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 태양 전지의 평면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a partial rear plan view of the solar cell shown in Fig.
FIG. 3 (a) is an energy band diagram of the solar cell according to the present embodiment, and FIG. 3 (b) is an energy band diagram of the solar cell having no diffusion region.
4 is a graph showing a doped profile of a conductive type region, a control passivation film and a diffusion region in the solar cell shown in Fig.
5A to 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to another embodiment of the present invention.
7 is a plan view of the solar cell shown in Fig.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified into various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to make the description more clear, and the thickness, width, etc. of the present invention are not limited to those shown in the drawings.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. Wherever certain parts of the specification are referred to as "comprising ", the description does not exclude other parts and may include other parts, unless specifically stated otherwise. Also, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it also includes the case where another portion is located in the middle as well as the other portion. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "directly on" another portion, it means that no other portion is located in the middle.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 부분 후면 평면도이다. FIG. 1 is a sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial rear plan view of the solar cell shown in FIG.
도 1 및 도 2을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 반도체 기판(10)과, 반도체 기판(10)의 일면(이하 "후면") 위에 형성되는 도펀트 제어 패시베이션막(이하 "제어 패시베이션막")(20), 제어 패시베이션막(20) 위에 위치하는 반도체층(30) 또는 도전형 영역(32, 34)과, 반도체층(30) 또는 도전형 영역(32, 34)에 전기적으로 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 여기서, 도전형 영역(32, 34)은 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역(34)을 구비하고, 전극(32, 34)은 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(42)과 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(44)을 구비한다. 그 외에도 태양 전지(100)는 반도체 기판(10)의 전면 위에 위치하는 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26), 도전형 영역(32, 34)을 포함하는 반도체층(30) 위에 위치하는 후면 패시베이션막(40) 등을 더 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다. 1 and 2, a
반도체 기판(10)은 제1 또는 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 낮은 도핑 농도로 포함하여 제1 또는 제2 도전형을 가지는 베이스 영역(110)을 포함할 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(110)은 제2 도전형을 가질 수 있다. 베이스 영역(110)은 제1 또는 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘, 특히 단결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 베이스 영역(110) 또는 반도체 기판(10)을 기반으로 한 태양 전지(100)은 전기적 특성이 우수하다. The
본 실시예에서 반도체 기판(10)의 전면 쪽에 전면 전계 영역(130)이 위치한다. 전면 전계 영역(130)은 베이스 영역(110)과 동일한 제1 또는 제2 도전형(일 예로, 제2 도전형)을 가지면서 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가지는 도핑 영역으로, 반도체 기판(10)의 일부를 구성할 수 있다. In this embodiment, the front
그리고 반도체 기판(10)의 전면에는 반사를 최소화할 수 있는 반사 방지 구조가 형성될 수 있다. 일 예로, 반사 방지 구조로 피라미드 등의 형태의 요철을 가지는 텍스쳐링(texturing) 구조를 구비할 수 있다. 반도체 기판(10)에 형성된 텍스쳐링 구조는 반도체의 특정한 결정면(예를 들어, (111)면)을 따라 형성된 외면을 가지는 일정한 형상(일 예로, 피라미드 형상))을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(10)의 전면 등에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 반도체 기판(10)의 전면을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮춰 광 손실을 최소화할 수 있다.An anti-reflection structure capable of minimizing reflection can be formed on the front surface of the
그리고 반도체 기판(10)의 후면은 경면 연마 등에 의하여 전면보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 상대적으로 매끈하고 평탄한 면으로 이루어질 수 있다. 본 실시예와 같이 반도체 기판(10)의 후면 쪽에 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 함께 형성되는 경우에는 반도체 기판(10)의 후면의 특성에 따라 태양 전지(100)의 특성이 크게 달라질 수 있기 때문이다. 이에 따라 반도체 기판(10)의 후면에는 텍스쳐링에 의한 요철을 형성하지 않아 패시베이션 특성을 향상할 수 있고, 이에 의하여 태양 전지(100)의 특성을 향상할 수 있다. 그러나 경우에 따라 반도체 기판(10)의 후면에 텍스쳐링에 의한 요철을 형성할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형도 가능하다.The rear surface of the
반도체 기판(10)의 후면 위에는 제어 패시베이션막(20)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제어 패시베이션막(20)은 반도체 기판(10)의 후면에 접촉하여 전체적으로 형성될 수 있다. 그러면 제어 패시베이션막(20)을 패터닝 없이 쉽게 형성할 수 있고 구조를 단순화할 수 있으며 캐리어가 안정적으로 이동할 수 있도록 할 수 있다. A
반도체 기판(10)과 도전형 영역(32, 34) 사이에 위치한 제어 패시베이션막(20)은 도전형 영역(32, 34)의 도펀트가 반도체 기판(10)으로 지나치게 확산하는 것을 방지하는 도펀트 제어 역할 또는 확산 배리어로서의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 제어 패시베이션막(20)은 도펀트의 확산을 조절할 수 있으며 다수 캐리어를 전달할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 일례로, 산화물, 질화물, 반도체, 전도성 고분자 등을 포함할 수 있다. The
본 실시예에서는 반도체층(30) 또는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 중 적어도 하나의 성장 속도를 일정 수준 이하로 하여 특정한 결정 특성을 가지도록 한다. 이러한 특정한 결정 특성에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 이때, 제어 패시베이션막(20)이 존재하는 것에 의하여 반도체층(30)의 형성 시의 반응성이 조절되어 반도체층(30) 또는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 중 적어도 하나가 원하는 결정 특성을 가지도록 하는 것을 돕는다. 즉, 반도체층(30)이 제어 패시베이션막(20) 없이 반도체 기판(10) 위에 직접 접촉하여 형성되면, 반도체층(30)을 형성하기 위한 물질이 반도체 기판(10)과 높은 반응성을 가지기 때문에 반도체층(30)의 성장 속도가 커져서 성장 속도를 일정 수준 이하로 제어하기 어려울 수 있다. 이에 본 실시예에서는 패시베이션막(20)에 의하여 반도체층(30)이 반도체 기판(10) 위에 직접 접촉하는 것을 방지하여 반응성을 낮추어 반도체층(30)이 낮은 결정성 또는 결정도를 가지도록 한다. In this embodiment, the growth rate of at least one of the
일 예로, 제어 패시베이션막(20)은 일정 수준 이상의 유전율을 가져 캐리어의 이동을 가능하게 하는 유전 물질을 포함하는 유전막 또는 절연막일 수 있다. 이와 같이 일정 수준의 유전율을 가지면 전계가 인가될 때 분극 현상이 발생하므로 캐리어가 쉽게 이동 또는 통과할 수 있도록 한다. 이러한 제어 패시베이션막(20)으로는 산화막, 실리콘을 포함하는 유전막 또는 절연막, 질화 산화막, 탄화 산화막 등으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제어 패시베이션막(20)이 금속 산화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 질화 산화막, 금속 질화 산화막, 실리콘 탄화 산화막 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 금속 산화막 또는 금속 질화 산화막에 포함되는 금속은 알루미늄, 티타늄, 하프늄 등일 수 있다. 이와 같이 금속을 포함할 경우 제어 패시베이션막(20)은 알루미늄 산화막, 티타늄 산화막, 하프늄 산화막, 알루미늄 질화 산화막, 티타늄 질화 산화막, 하프늄 질화 산화막 등으로 이루어질 수 있다. In one example, the
일 예로, 제어 패시베이션막(20)이 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화막일 수 있다. 실리콘 산화막은 패시베이션 특성이 우수하며 캐리어의 전달이 원활한 막이기 때문이다. 또한, 실리콘 산화막은 다양한 공정에 의하여 반도체 기판(10)의 표면에 쉽게 형성될 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 실리콘 산화막으로 구성되는 제어 패시베이션막(20)을 특정 공정 조건에서 형성하여 제어 패시베이션막(20)을 통한 도펀트의 이동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 공정 조건은 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 이와 같이 특정 공정 조건에서 형성된 실리콘 산화막의 화학식이 SiOx이고, x가 1.1 이상(1.1 내지 2.0)일 수 있다. 그리고 제어 패시베이션막(20)을 구성하는 실리콘 산화막의 굴절률이 1.5 이상(일 예로, 1.5 내지 1.7)일 수 있다. 이때, 실리콘 산화막으로 구성되는 제어 패시베이션막(20)의 굴절률이 실리콘 산화막으로 구성되는 다른 절연막(반사 방지막(26), 또는 전면 및 후면 패시베이션막(24, 40))의 굴절률(일 예로, 1.4 이상, 1.5 미만)보다 클 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제어 패시베이션막(20)으로 사용되는 실리콘 산화막이 다양한 화학식 또는 굴절률을 가질 수 있다. In one example, the
이때, 제어 패시베이션막(20)은 비정질 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로는, 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조로만 이루어지는 비정질막일 수도 있고, 부분적으로 결정화된 부분을 포함하는 비정질막일 수도 있다. At this time, the
이와 같이 비정질 구조를 가지는 제어 패시베이션막(20)은 반도체 기판(10)의 내부에 위치하는 확산 부분(320, 340)을 형성하는 데 기여할 수 있다. 좀더 구체적으로는, 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조를 가지면, 도전형 영역(32, 34)에 포함되는 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 제어 패시베이션막(20)을 쉽게 통과할 수 있다. 이에 따라 도전형 영역(32, 34)에 포함되는 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 제어 패시베이션막(20)을 통과하여 반도체 기판(10)의 내부까지 확산되어 반도체 기판(10)의 내부에 확산 영역(320, 340)를 쉽게 형성할 수 있다. 그리고 제어 패시베이션막(20)은 제1 또는 제2 도전형 영역(32, 34)에 포함되는 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 포함되는 제1 도핑 부분(202) 및/또는 제2 도핑 부분(204)을 포함할 수 있다. 제1 도핑 부분(202) 및 제2 도핑 부분(204)에서는, 실질적으로 도펀트를 포함하지 않는 다른 절연막(반사 방지막(26), 전면 및 후면 패시베이션막(24, 40))보다 높은 도핑 농도를 가질 수 있다. 확산 영역(320, 340) 및 도핑 부분(202, 204)에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. The
이때, 상술한 바와 같이, 제어 패시베이션막(20)을 특정 공정 조건에서 형성하면 제1 및/또는 제2 도핑 부분(202, 204) 및 확산 영역(320, 340)을 좀더 쉽게 형성될 수 있다. 이러한 공정 조건에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. At this time, as described above, the first and / or second
또한, 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조를 구비하게 되면, 제어 패시베이션막(20) 위에 형성되는 반도체층(30)의 결정도를 낮추어 반도체층(30)이 원하는 결정 특성을 가지도록 할 수 있다. In addition, when the
상술한 바와 같은 제어 패시베이션막(20)을 통한 캐리어 이동, 도펀트의 확산 제어 등을 위하여 비정질 구조를 가지는 제어 패시베이션막(20)이 얇은 두께를 가질 수 있다. 이에 따라 제어 패시베이션막(20)의 두께가 다른 절연막(반사 방지막(26), 전면 및 후면 패시베이션막(24, 40), 특히, 산화막을 포함하는 다른 절연막)의 두께보다 작을 수 있다. 일 예로, 제어 패시베이션막(20)의 두께가 5nm 이하(좀더 구체적으로는, 2nm 이하, 일 예로, 0.5nm 내지 2nm)일 수 있다. 제어 패시베이션막(20)의 두께가 5nm를 초과하면 캐리어가 이동하기 어려워 태양 전지(100)가 작동하지 않을 수 있고, 제어 패시베이션막(20)의 두께가 0.5nm 미만이면 원하는 품질의 제어 패시베이션막(20)을 형성하기에 어려움이 있을 수 있다. 캐리어의 이동 및 도펀트 확산을 원활하게 하기 위하여 제어 패시베이션막(20)이 2nm 이하(좀더 구체적으로 0.5nm 내지 2nm)의 두께를 가질 수 있다. 이때, 캐리어의 이동 및 도펀트 확산을 좀더 원활하게 할 수 있도록 제어 패시베이션막(20)이 0.5nm 내지 1.5nm의 두께를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제어 패시베이션막(20)의 두께가 다양한 값을 가질 수 있다. The
제어 패시베이션막(20) 위에는 도전형 영역(32, 34)을 포함하는 반도체층(30)이 위치할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 반도체 기판(10) 위(좀더 명확하게는, 제어 패시베이션막(20) 위)에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성되며 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층(30)으로 구성된다. 일 예로, 반도체층(30)(또는 도전형 영역(32, 34))은 제어 패시베이션막(20)에 접촉하여 형성되어 구조를 단순화하고 캐리어가 쉽게 전달되도록 할 수 있다. On the
본 실시예에서 반도체층(30)은 반도체 기판(10)과 이격되어 반도체 기판(10)과 다른 공정에 의하여 형성되므로 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조 또는 결정성을 가진다. 일 예로, 반도체층(30)은 상대적으로 작은 결정립 크기를 가지는 다결정 구조를 가지는 다결정 부분(302)을 포함할 수 있는데, 이는 본 실시예에서 원하는 결정 특성을 가질 수 있는 성막 조건에서 반도체층(30)을 형성하였기 때문이다. 이때, 상술한 바와 같이 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조를 가지면, 반도체층(30)의 결정성을 조절하는 데 기여할 수 있다. 이와 같은 반도체층(30)의 제조 방법에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. Since the
좀더 구체적으로, 반도체층(30)은 나노미터 수준(1nm 이상, 1um 미만)의 결정립 크기(일 예로, 평균 결정립 크기)를 가지는 다결정 구조를 가지는 다결정 부분(302)을 포함할 수 있다. 이때, 결정립 크기는 투과 전자 현미경(TEM)으로 측정 또는 평가할 수 있다. 일 예로, 반도체층(30)은 300nm 이하(일 예로, 1nm 내지 300nm)의 결정립 크기를 가지는 다결정 반도체층으로 구성될 수 있다. 또는, 반도체층(30)이 반도체층(30)의 두께 이하의 결정립 크기를 가질 수 있다. 이와 같이 반도체층(30)의 결정립 크기를 300nm 이하 또는 반도체층(30)의 두께 이하로 하면 다결정 부분(302)에 의한 효과를 크게 증가시킬 수 있다. 참조로, 반도체층(30)의 두께는 100nm 내지 500nm(일 예로, 150nm 내지 500nm)일 수 있다. 이러한 두께 범위에서 반도체층(30)의 역할을 충분하게 수행하면서도 공정 시간을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. More specifically, the
이와 같이 상대적으로 작은 결정립 크기를 가지는 다결정 구조로 구성된 다결정 부분(302)을 포함하는 반도체층(30)은 온도 변화가 있더라도 반도체층(30)의 결정성의 변화가 최소화된다. 그리고, 태양 전지(100)의 제조 시에는 패시베이션 특성을 향상하기 위하여 전극(42, 44)의 형성 직전 또는 후에 수소를 이용한 패시베이션을 위한 고온 열처리 공정이 수행되는데, 반도체층(30)의 결정성이 크면(즉, 결정립 크기가 크면) 고온 열처리 공정 중에 딥 트랩 사이트(deep trap site)(일 예로, (111)면)가 많이 형성될 수 있다. 수소는 트랩 사이트를 통하여 침투하는데, 딥 트랩 사이트에 걸리게 되면 딥 트랩 사이트에서 나오지 못하고 딥 트랩 사이트에서 잔류하게 된다. 이에 따라 수소가 충분하게 침투되지 않아 수소 패시베이션이 충분하게 구현되기 어렵다. 이를 고려하여 본 실시예에서는 반도체층(30)의 결정립 크기를 작게 하여 딥 트랩 사이트의 형성을 최소화하여 수소 침투가 원활하게 이루어지도록 하는 것에 의하여 수소 패시베이션 효과를 최대화할 수 있다. The change in crystallinity of the
이에 따라 반도체층(30)을 형성한 이후에 고온 열처리 공정이 수행되어도 반도체층(30)은 우수한 패시베이션 특성을 나타낼 수 있다. 따라서 태양 전지(100)는 고온 열처리 공정의 유무와 관계 없이 높은 암시 개방 전압(implied Voc)를 가질 수 있다. Accordingly, even if the high-temperature heat treatment process is performed after the
반면, 반도체층(30)의 결정립 크기가 마이크로 미터 수준(즉, 1um 이상)인 경우에는 딥 트랩 사이트가 쉽게 생성되어 수소 침투를 저해할 수 있다. On the other hand, when the grain size of the
본 실시예에서 반도체층(30)은 상술한 다결정 부분(302)을 포함하고, 이에 더하여 비정질 구조를 가지는 비정질 부분(304)을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 상대적으로 작은 결정립 크기를 가지는 다결정 부분(302)을 포함하면서 비정질 부분(304)까지 포함하면, 상술한 작은 결정립 크기 또는 낮은 결정성에 의한 효과를 좀더 배가할 수 있다. 일 예로, 반도체층(30)의 다결정 부분(302)과 비정질 부분(304)은 투과 전자 현미경, X-선 회전 분석기(XRD), 라만 분광법 등으로 판별할 수 있다. In this embodiment, the
좀더 구체적으로, 반도체층(30)은, 비정질 부분(304)을 포함하지 않거나, 다결정 부분(302)을 비정질 부분(304)보다 많이 포함할 수 있다. 도핑 공정 중에 반도체층(30)에 추가적인 열처리(예를 들어, 레이저 도핑 중에 레이저 조사)에 의하여 반도체층(30)의 최종 구조에서 비정질 부분(304)의 비율이 더 작아질 수 있기 때문이다. 일 예로, 반도체층(30)에서 다결정 부분(302)이 60 내지 100 vol%, 비정질 부분(304)이 0 내지 40 vol% 일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. More specifically, the
본 실시예에서 반도체층(30)은, 제1 도전형 도펀트를 가져 제1 도전형을 나타내는 제1 도전형 영역(32)과, 제2 도전형 도펀트를 가져 제2 도전형을 나타내는 제2 도전형 영역(34)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)과 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 영역(일 예로, 제2 도전형 영역(34))은 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가진다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)이 제어 패시베이션막(20) 위에서 연속적으로 형성된 반도체층(30) 내에 함께 위치하여 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 이들과 동일 평면 상에 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. In this embodiment, the
제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 중 베이스 영역(110)과 다른 도전형을 가지는 하나의 영역은 에미터 영역의 적어도 일부를 구성한다. 에미터 영역은 베이스 영역(110)과 pn 접합(또는 pn 터널 접합)을 형성하여 광전 변환에 의하여 캐리어를 생성한다. 제1 및 제2 도전형 영역(34, 34) 중 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 다른 하나는 후면 전계(back surface field) 영역의 적어도 일부를 구성한다. 후면 전계 영역은 반도체 기판(10)의 후면에서 재결합에 의하여 캐리어가 손실되는 것을 방지하는 후면 전계를 형성한다. One of the first and second
반도체층(30)에 포함된 제1 또는 제2 도전형 도펀트는 반도체층(30)을 형성하는 공정에서 반도체층(30)에 함께 포함되거나, 또는, 반도체층(30)을 형성한 후에 열 확산법, 이온 주입법 등의 다양한 도핑 방법에 의하여 반도체층(30)에 포함될 수도 있다. 이때, 제1 또는 제2 도전형 도펀트로는 반도체층(30)에 도핑되어 n형 또는 p형을 나타낼 수 있는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 도전형 도펀트 중 하나가 보론(B)이고 다른 하나가 인(P)일 수 있다. The first or second conductivity type dopant included in the
그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)이 위치하여 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)을 서로 이격시킨다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)이 서로 접촉하는 경우에는 션트(shunt)가 발생하여 태양 전지(100)의 성능을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)을 위치시켜 불필요한 션트를 방지할 수 있다. A
배리어 영역(36)으로 도핑되지 않은(즉, 언도프트) 절연 물질(일례로, 산화물, 질화물) 등을 사용할 수 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 진성(intrinsic) 반도체를 포함할 수도 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 배리어 영역(36)은 서로 측면이 접촉되면서 연속적으로 형성되는 동일한 반도체(일례로, 다결정 부분(302)을 포함하는 반도체층(30))로 구성되되, 배리어 영역(36)은 실질적으로 도펀트를 포함하지 않는 i형(진성) 반도체 물질일 수 있다. 일 예로, 진성 반도체층을 형성한 다음, 진성 반도체층의 일부 영역에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 제1 도전형 영역(32)을 형성하고 다른 영역 중 일부에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 제2 도전형 영역(34)을 형성하면, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 형성되지 않은 영역이 배리어 영역(36)을 구성하게 될 수 있다. 이에 의하면 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 및 배리어 영역(36)의 제조 방법을 단순화할 수 있다. An undoped (i.e., unshown) insulating material (e.g., oxide, nitride) or the like may be used as the
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 배리어 영역(36)을 다양한 방법에 의하여 형성하여 다양한 두께를 가질 수 있으며 다양한 형상을 가질 수도 있다. 배리어 영역(36)이 빈 공간인 트렌치로 구성될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. 그리고 도면에서는 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이를 전체적으로 이격하는 것을 예시하였다. 그러나 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계 부분의 일부만을 이격시키도록 형성될 수도 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 형성되지 않아 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계가 서로 접촉할 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto. Thus, the
상술한 설명에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 또는 이를 구성하는 반도체층(30)이 다결정 부분(302)을 포함하고, 비정질 부분(304)을 더 포함할 수 있는 것을 예시로 설명하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 또는 반도체층(30)이 반도체 기판(10) 상에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 다결정 반도체를 가지면 높은 캐리어 이동도를 가질 수 있다. In the above description, it is exemplified that the first and second
이때, 본 실시예에서는 반도체 기판(10)에 확산 영역(320, 340)이 형성될 수 있다. 확산 영역(320, 340)은 반도체 기판(10)의 일부를 구성하여 베이스 영역(110)과 동일한 결정 구조를 가지며, 베이스 영역(110)과 도전형 또는 도핑 농도가 다를 수 있다. At this time,
확산 영역(320, 340)은, 제1 확산 영역(320) 및 제2 확산 영역(340) 중 하나를 포함하거나, 제1 확산 영역(320) 및 제2 확산 영역(340)을 각기 포함할 수 있다. 여기서, 제1 확산 영역(320)은 제1 도전형 영역(32)에 대응하는 위치에서 부분적으로 제어 패시베이션막(20)에 인접한 반도체 기판(10)의 영역에 형성되며, 제1 도전형 불순물의 도핑 농도가 제1 도전형 영역(32)보다 낮을 수 있다. 그리고 제2 확산 영역(340)은 제2 도전형 영역(34)에 대응하는 위치에서 부분적으로 제어 패시베이션막(20)에 인접한 반도체 기판(10)의 영역에 형성되며, 제2 도전형 불순물의 도핑 농도가 제2 도전형 영역(32)보다 낮을 수 있다. 이때, 제1 및 제2 확산 영역(320, 340) 중 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 영역(일 예로, 제2 확산 영역(340))은 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가질 수 있다. 이하에서는 편의를 위하여 베이스 영역(110)이 제2 도전형을 가지는 것을 예시로 설명한다. 이와 같이 후면 전극형 구조를 가지는 태양 전지(100)에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 함께 후면에 위치하므로 확산 영역(320, 340)이 반도체 기판(10)의 후면에서 전체적으로 형성되면 확산 영역(320, 340)이 오히려 필요한 캐리어의 이동을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 확산 영역(320)이 전체적으로 형성되면 제1 확산 영역(320)이 제2 도전형 영역(34)에 인접한 부분에서 제2 도전형 영역(34)으로 향하는 캐리어의 흐름을 방해한다. 또는, 제2 확산 영역(340)이 전체적으로 형성되면 제2 확산 영역(340)이 제1 도전형 영역(32)에 인접한 부분에서 제1 도전형 영역(32)으로 향하는 캐리어의 흐름을 방해한다. 특히, 확산 영역(320, 340)은 서로 이격되어 형성되어 확산 영역(320, 340) 사이에 이들을 이격하는 베이스 영역(110)이 위치할 수 있는데, 이에 의하여 반도체 기판(10) 내의 도핑 영역을 줄여 반도체 기판(10)의 특성 변화 등을 최소화할 수 있다. The
그리고 제1 및 제2 확산 영역(32, 34)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)에 대응하는 형상을 가지므로 제1 확산 영역(32)과 제2 확산 영역(34)이 서로 교번하여 위치할 수 있다. Since the first and
본 실시예에서 확산 영역(320, 340)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34), 제어 패시베이션막(20) 및 반도체 기판(10)이 접합되는 부분에서 제1 또는 제2 도전형 영역(32, 34)의 다수 캐리어가 쉽게 통과할 수 있도록 에너지 밴드를 변형하는 역할을 한다. 이에 의하여 개방 전압 및 충밀도를 향상할 수 있는데, 특히 충밀도를 크게 향상할 수 있다. 이를 도 3을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. In the present embodiment, the
도 3의 (a)는 본 실시예에 따른 태양 전지(100)의 에너지 밴드 다이어그램이고, (b)는 확산 영역(320, 340)을 구비하지 않는 태양 전지의 에너지 밴드 다이어 그램이다. 도 3에서는, 일 예로, 베이스 영역(110)이 n형을 가지고, 제1 확산 영역(320) 및 제1 도전형 영역(32)이 p형을 가지는 경우를 도시하였다. 참조로, 제1 확산 영역(320)의 도핑 농도는 제1 도전형 영역(32)의 도핑 농도보다 작다. 3 (a) is an energy band diagram of the
도 3의 (a)을 참조하면, 제1 확산 영역(320)은 제1 도전형 영역(32), 제어 패시베이션막(22) 및 베이스 영역(10)를 향하면서 전도대 및 가전도대 각각이 점진적이고 연속적으로 감소하도록 에너지 밴드를 변형한다. 이와 같은 에너지 밴드 다이어그램을 가지면, 전도대에 위치한 전자(e-)는 베이스 영역(10)과 제1 도전형 영역(32) 사이에서 에너지 밴드갭(△Ec)이 존재하여 도면의 실선 화살표처럼 제1 도전형 영역(32)으로 이동하지 못하게 되고, 가전도대에 위치한 정공은 베이스 영역(10)과 제1 도전형 영역(32) 사이에서 에너지 밴드갭(△Ev)이 존재하여 도면의 점선 화살표처럼 제1 도전형 영역(32)으로 쉽게 이동하게 된다. 반면, 제1 확산 영역(320)이 없는 경우에는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 제어 패시베이션막(22)을 기준으로 전도대 및 가전도대가 불연속적으로 위치하게 되고, 이에 의하여 캐리어가 원하는 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제어 패시베이션막(22) 부근에서 불연속적인 전도대 및 가전도대가 원하는 캐리어가 도전형 영역(32, 34)으로 이동하는 것을 방지하는 에너지 장벽이 된다. 이와 같이 본 실시예에서 확산 영역(320, 340)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)으로 원하는 캐리어가 쉽게 이동할 수 있도록 하는 에너지 밴드를 변형하여, 태양 전지(100)의 개방 전압 및 충밀도를 향상시킬 수 있다. 3 (a), the
그리고 제어 패시베이션막(20)은 제1 도전형 영역(32)과 제1 확산 영역(320) 사이에 위치하여 제1 도전형 도펀트를 포함하는 제1 도핑 부분(202) 및/또는 제2 도전형 영역(34)과 제2 확산 영역(340) 사이에 위치하여 제2 도전형 도펀트를 포함하는 제2 도핑 부분(204)을 포함할 수 있다. 즉, 제어 패시베이션막(20)에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)에 대응하도록 각기 부분적으로 형성되는 제1 및 제2 도핑 부분(202, 204)이 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로, 제어 패시베이션막(20)은 배리어 영역(36)에 대응하며 도핑되지 않는 미도핑 부분(206)을 사이에 두고 제1 및 제2 도핑 부분(202, 204)이 서로 이격하여 서로 교번적으로 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 제1 및 제2 도핑 부분(202, 204)에는 부분적으로 도펀트가 집중되어 다른 부분보다 더 높은 농도를 가지는 고농도 도핑 부분(202a, 204a)가 형성될 수 있다. 이러한 고농도 도핑 부분(202a, 204a)은 도펀트가 제어 패시베이션막(20)의 일부분에서 응집되어 잔류하여 형성된 부분일 수 있다. 고농도 도핑 부분(202a, 204a)은 다양하고 랜덤(random)한 형상을 가지면서 불규칙하게 위치할 수 있다. The
이에 따라 제어 패시베이션막(20)의 제1 및 제2 도핑 부분(202, 204)은 도핑이 되지 않은 다른 절연막(반사 방지막(26), 전면 및 후면 패시베이션막(24, 40), 특히, 산화막을 포함하는 다른 절연막)보다 제1 또는 제2 도전형 도펀트의 도핑 농도가 높다. The first and second
이러한 확산 영역(320, 340)은 상술한 바와 같이 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조를 가져 도전형 영역(32, 34)의 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 제어 패시베이션막(20)을 쉽게 통과하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 이에 의하여 특정한 도핑 프로파일을 가지게 되는데 이를 도 1 및 2와 함께 도 4을 참조하여 상세하게 설명한다. The
도 4은 도 1에 도시한 태양 전지에서 도전형 영역, 제어 패시베이션막 및 확산 영역의 도핑 프로파일을 도시한 그래프이다. 참조로, 도 4에 따른 도핑 프로파일은 이차 이온 질량 분석법(secondary ion mass spectrometry, SIMS) (SIMS)에 의하여 측정된 것을 도시하였다. 4 is a graph showing a doped profile of a conductive type region, a control passivation film and a diffusion region in the solar cell shown in Fig. By way of reference, the doping profiles according to FIG. 4 were measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) (SIMS).
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 도전형 영역(32), 제어 패시베이션막(20) 및 제1 확산 영역(320), 및/또는 제2 도전형 영역(34), 제어 패시베이션막(20), 제2 확산 영역(340)을 두께 방향으로 볼 때, 제1 또는 제2 도전형 영역(32, 34)에서는 상대적으로 균일한 도핑 농도를 가지고 제어 패시베이션막(20) 및 제1 또는 제2 확산 영역(320, 340)에서 반도체 기판(10)의 내부로 향하면서 도핑 농도가 연속적이고 점진적으로 줄어드는 도핑 농도를 가지게 된다. 즉, 제1 도전형 영역(32)이 상대적으로 균일하며 높은 표면 도핑 농도(Cs)를 가지고, 제어 패시베이션막(20) 및 제1 확산 영역(320)을 지나면서 도핑 농도가 0이 될 때까지 도핑 농도가 점진적으로 감소한다. 그리고 제2 도전형 영역(34)이 상대적으로 균일하며 높은 표면 도핑 농도(Cs)를 가지고, 제어 패시베이션막(20) 및 제2 확산 영역(340)을 지나면서 도핑 농도가 베이스 영역(110)의 도핑 농도와 동일할 때까지 도핑 농도가 점진적으로 감소한다. 도 4에서는 편의를 위하여 제1 도전형 영역(32)의 표면 도핑 농도(Cs)와 제2 도전형 영역(34)의 표면 도핑 농도(Cs)가 서로 동일한 것으로 도시하였으나, 실제로 제1 도전형 영역(32)의 표면 도핑 농도(Cs)와 제2 도전형 영역(34)의 표면 도핑 농도(Cs)는 서로 다를 수 있다. 이러한 도핑 프로파일에 의하여 도전형 영역(32, 34)의 제1 및/또는 제2 도전형 도펀트가 제어 패시베이션막(20)을 통과하여 확산하여 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)이 형성되었음을 알 수 있다. 4, the first
두께 방향에서 제1 도전형 영역(32)의 도핑 농도의 차이(제어 패시베이션막(20)에 인접한 부분과 이의 반대 부분에서의 도핑 농도의 차이)보다 제1 확산 영역(320)의 도핑 농도의 차이(제어 패시베이션막(20)에 인접한 부분과 이의 반대 부분에서의 도핑 농도의 차이)가 크다. 이와 유사하게, 두께 방향에서 제2 도전형 영역(34)의 도핑 농도의 차이(제어 패시베이션막(20)에 인접한 부분과 이의 반대 부분에서의 도핑 농도의 차이)보다 제2 확산 영역(340)의 도핑 농도(제어 패시베이션막(20)에 인접한 부분과 이의 반대 부분에서의 도핑 농도의 차이)의 차이가 클 수 있다. 이에 따라 두께 방향으로 볼 때 도핑 프로파일에서 도핑 농도 구배(또는 기울기)의 절대값이 제1 도전형 영역(32)에서보다 제1 확산 영역(320)에서 크고 제2 도전형 영역(34)에서보다 제2 확산 영역(340)에서 클 수 있다. 이는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 쪽에서 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 주입되어 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)에서는 균일하게 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 분포되고, 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)에 포함된 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 확산되어 형성된 것이기 때문이다. The difference in doping concentration of the first
일 예로, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)의 도핑 농도가 각기 1X1019/cm3 이상일 수 있다. 이러한 범위 내에서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)의 효과를 충분히 구현하고 제1 및 제2 전극(42, 44)과의 접촉 저항을 최소화할 수 있다. 그리고, 일 예로, 제1 확산 영역(320)의 도핑 농도가 각기 1X1019/cm3 이하이면서 제1 도전형 영역(32)의 도핑 농도보다 작을 수 있고, 제2 확산 영역(340)의 도핑 농도가 각기 1X1019/cm3 이하이면서 제2 도전형 영역(34)의 도핑 농도보다 작을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)은 각기 전체 영역에서 상대적으로 균일한 도핑 농도를 가진다. For example, the doping concentrations of the first and second
확산 영역(320, 340)의 두께(T2, T3)는 도전형 영역(32, 34)의 두께(또는 반도체층(30)의 두께)(T1)와 같거나 그보다 클 수 있다. 좀더 구체적으로는, 제1 확산 영역(320)의 두께(T2)가 제1 도전형 영역(32) 또는 반도체층(30)의 두께(T1)와 같거나 그보다 크고, 제2 확산 영역(340)의 두께(T3)가 제2 도전형 영역(34) 또는 반도체층(30)의 두께(T1)와 같거나 그보다 크다. 이에 의하면 반도체층(30)의 형성 시의 공정 시간을 줄일 수 있고 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)에 의한 효과를 충분하게 구현할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 확산 영역(320, 340)의 두께(T2, T3)가 도전형 영역(32, 34)의 두께(또는 반도체층(30)의 두께)(T1)보다 작을 수도 있다. The thicknesses T2 and T3 of the
일 예로, 제1 또는 제2 확산 영역(320, 340)의 두께(T2, T3)는 반도체 기판(10)의 표면으로부터 실질적으로 도핑이 되어 있지 않다고 판단되는 기준 도핑 농도(Co)가 되는 부분까지의 거리를 기준으로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)의 도핑 농도가 앞서 설명한 바와 같이 이차 이온 질량 분석법에 의하여 측정될 경우에 기준 도핑 농도(Co)가 1X1015/cm3일 수 있다. 이는 이차 이온 질량 분석법에 의하면 실제로 도펀트가 도핑되지 않은 경우에도 노이즈(noise) 등에 의하여 도핑 농도가 있는 것으로 표시되는 것을 고려한것이다. 즉, 도핑 농도가 1X1015/cm3 미만인 경우에는 비록 도핑 농도가 있는 것으로 표시되더라도 실제로는 도핑이 되지 않은 경우이므로 이 부분은 제1 또는 제2 확산 영역(320, 340)의 두께 판단 시 고려하지 않는 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)의 도핑 농도를 측정할 수 있으며, 이를 고려한 다양한 방법에 의하여 제1 또는 제2 확산 영역(320, 340)의 두께를 측정 또는 판별할 수 있다. For example, the thicknesses T2 and T3 of the first or
일 예로, 두께 방향으로 볼 때 제1 확산 영역(320)의 도핑 농도 구배의 절대값보다 제2 확산 영역(340)의 도핑 농도 구배의 절대값보다 작을 수 있다. 그리고 베이스 영역(110)과 동일한 제2 도전형을 가지는 제2 확산 영역(340)의 두께(T3)가 제1 도전형을 가지는 제1 확산 영역(320)의 두께(T2)보다 클 수 있다. 베이스 영역(110)과 동일한 제2 도전형을 가지는 제2 확산 영역(340)이 베이스 영역(110)에서 상대적으로 큰 두께로 형성되어도 무방하기 때문이다. 그리고 제1 확산 영역(320)은 베이스 영역(110)과 동일한 제1 도전형을 가지도록 도핑해야 하므로, 상대적으로 두껍게 형성되면 패시베이션 특성을 저하시킬 수 있다. 일 예로, 공정을 단순화하기 위하여 제2 도전형 영역(34)과 전면 전계 영역(130)을 동일한 공정에서 형성할 수 있는 열 확산법에 의하면 제2 도전형 도펀트가 무한하므로 상대적으로 두꺼운 제2 확산 영역(340)을 쉽게 형성할 수 있다. 그리고 제1 도전형 영역(32)은 부분적인 도핑을 위한 레이저 도핑 등에 의하여 형성되면 제1 도전형 도펀트가 유한하므로 상대적으로 얇은 제1 확산 영역(320)을 쉽게 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 확산 영역(340)의 두께가 제1 확산 영역(320)보다 작은 것도 가능하다. The absolute value of the doping concentration gradient in the
또는, 제1 확산 영역(320)의 두께가 500nm 이하(일 예로, 50nm 내지 500nm)이고, 제2 확산 영역(340)의 두께가 800nm 이하(50nm 내지 800nm)일 수 있다. 이러한 두께 범위 내에서 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)에 의한 효과를 충분하게 구현할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Alternatively, the thickness of the
도면 및 상술한 설명에서는 제1 확산 영역(320) 및 제2 확산 영역(340)이 모두 구비된 것을 예시하였다. 이와 달리 제1 확산 영역(320) 및 제2 확산 영역(340) 중 하나만 구비될 수도 있다. 일 예로, 제1 및 제2 확산 영역(320, 340) 중에서 반도체 기판(10)과 반대되는 도전형을 가지는 도전형 영역(일 예로, 제1 도전형 영역(32))에 대응하는 제1 확산 영역(320)만이 구비되고, 반도체 기판(10)과 동일한 도전형을 가지는 도전형 영역(일 예로, 제2 도전형 영역(34))에 대응하는 제2 확산 영역(340)은 구비되지 않을 수 있다. 이는 반도체 기판(10)에 포함된 도전형 도펀트에 의한 캐리어를 다수 캐리어로 사용하는 도전형 영역으로는 반도체 기판(10)의 캐리어가 쌓이면서 형성된 전계에 의하여 캐리어가 제어 패시베이션막(20)을 통하여 쉽게 이동할 수 있어도, 이와 반대되는 캐리어를 다수 캐리어로 사용하는 도전형 영역으로는 캐리어가 제어 패시베이션막(20)을 통하여 쉽게 이동하기 어렵기 때문이다. 다른 실시예로 제2 확산 영역(340)만 구비되고 제1 확산 영역(320)이 구비되지 않을 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)이 모두 구비되지 않을 수도 있다. In the drawings and the above description, it is exemplified that both the
반도체 기판(10)의 후면에서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 배리어 영역(36) 위에 후면 패시베이션막(40)이 형성될 수 있다. 일 예로, 후면 패시베이션막(40)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 배리어 영역(36)에 접촉하여 형성되어 구조를 단순화할 수 있다. The
후면 패시베이션막(40)은, 도전형 영역(32, 34)과 전극(42, 42)의 전기적 연결을 위한 컨택홀(46)을 구비한다. 컨택홀(46)은, 제1 도전형 영역(32)과 제1 전극(42)의 연결을 위한 제1 컨택홀(461)과, 제2 도전형 영역(34)과 제2 전극(44)의 연결을 위한 제2 컨택홀(462)를 구비한다. 이에 의하여 후면 패시베이션막(40)은 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 연결되어야 하지 않을 전극(즉, 제1 도전형 영역(32)의 경우에는 제2 전극(44), 제2 도전형 영역(34)의 경우에는 제1 전극(42))과 연결되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 후면 패시베이션막(40)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및/또는 배리어 영역(36)을 패시베이션하는 효과를 가질 수 있다. The
그리고 반도체 기판(10)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 전면에 형성된 전면 전계 영역(130) 위)에 전면 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26)이 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전면 전계 영역(130) 위에 다른 적층 구조의 절연막이 형성될 수도 있다. The
전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)은 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면에 전체적으로 형성될 수 있다. 그리고 후면 패시베이션막(40)은 컨택홀(46)을 제외하고 반도체층(30)의 후면 위에 전체적으로 형성될 수 있다. The
전면 패시베이션막(24) 또는 후면 패시베이션막(40)은 반도체 기판(10) 또는 반도체층(30)에 접촉하여 형성되어 반도체 기판(10) 또는 반도체층(30)의 전면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(100)의 개방 전압을 증가시킬 수 있다. 반사 방지막(26)은 반도체 기판(10)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시켜 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지(100)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. The
전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 및 후면 패시베이션막(40)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 또는 패시베이션막(40)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, 실리콘 탄화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. The
일 예로, 본 실시예에서 전면 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26), 후면 패시베이션막(40)은 우수한 절연 특성, 패시베이션 특성 등을 가질 수 있도록 도펀트 등을 구비하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. For example, in the present embodiment, the
전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 및 후면 패시베이션막(40)은 제어 패시베이션막(20)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 이에 의하여 절연 특성 및 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. The
제1 전극(42)은 후면 패시베이션막(40)의 제1 컨택홀(461)의 적어도 일부를 채우면서 형성되어 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉 형성)되고, 제2 전극(44)은 후면 패시베이션막(40)의 제2 컨택홀(462)의 적어도 일부를 채우면서 형성되며 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉 형성)된다. The
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34), 배리어 영역(36), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)의 평면 형상의 일 예를 상세하게 설명한다. 1 and 2, the first
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)은 각기 스트라이프 형상을 이루도록 길게 형성되면서, 길이 방향과 교차하는 방향에서 서로 교번하여 위치하고 있다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 이들을 이격하는 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 서로 이격된 복수의 제1 도전형 영역(32)이 일측 가장자리에서 서로 연결될 수 있고, 서로 이격된 복수의 제2 도전형 영역(34)이 타측 가장자리에서 서로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 1 and 2, in the present embodiment, the first
이때, 베이스 영역(110)이 제2 도전형을 가질 때, 제1 도전형 영역(32)의 면적이 제2 도전형 영역(34)의 면적보다 클 수 있다. 일 예로, 제2 도전형 영역(34) 및 베이스 영역(110)이 n형을 가지면, 베이스 영역(110)과 광전 변환에 의하여 캐리어를 형성하는 접합(일 예로, 제어 패시베이션막(20)을 사이에 둔 pn 접합)을 형성하는 제1 도전형 영역(32)을 넓게 형성하여 광전 변환 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는 넓은 면적을 가지는 에미터 영역이 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집하여 광전 변환 효율 향상에 좀더 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. At this time, when the
일례로, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 면적은 이들의 폭을 다르게 하는 것에 의하여 조절될 수 있다. 즉, 제1 도전형 영역(32)의 폭(W1)이 제2 도전형 영역(34)의 폭(W2)보다 클 수 있다. In one example, the areas of the first
그리고 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32)에 대응하여 스트라이프 형상으로 형성되고, 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다. 컨택홀(도 1의 참조부호 46, 이하 동일)이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 일부만을 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)에 각기 연결하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 컨택홀(46)이 복수 개의 컨택홀로 구성될 수 있다. 또는, 컨택홀(46) 각각이 제1 및 제2 전극(42, 44)에 대응하여 제1 및 제2 전극(42, 44)의 전체 길이에 형성될 수도 있다. 이에 의하면 제1 및 제2 전극(42, 44)과 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 접촉 면적을 최대화하여 캐리어 수집 효율을 향상할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 전극(42)이 일측 가장자리에서 서로 연결되어 형성되고, 제2 전극(44)이 타측 가장자리에서 서로 연결되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
본 실시예에 따른 태양 전지(100)에 광이 입사되면 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32) 사이에 형성된 pn 접합에서의 광전 변환에 의하여 전자와 정공이 생성되고, 생성된 정공 및 전자는 제어 패시베이션막(20)을 통과하여 각기 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)로 이동한 후에 제1 및 제2 전극(42, 44)으로 이동한다. 이에 의하여 전기 에너지를 생성하게 된다. When light is incident on the
본 실시예에와 같이 반도체 기판(10)의 후면에 전극(42, 44)이 형성되고 반도체 기판(10)의 전면에는 전극이 형성되지 않는 후면 전극 구조의 태양 전지(100)에서는 반도체 기판(10)의 전면에서 쉐이딩 손실(shading loss)을 최소화할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 구조의 태양 전지(100)를 추후에 도 6 및 도 7를 참조하여 상세하게 설명한다. In the
그리고 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 제어 패시베이션막(20)을 사이에 두고 반도체 기판(10) 위에 형성되므로 반도체 기판(10)과 다른 별개의 층으로 구성된다. 이에 의하여 반도체 기판(10)에 도펀트를 도핑하여 형성된 도핑 영역을 도전형 영역으로 사용하는 경우보다 재결합에 의한 손실을 최소화할 수 있다.Since the first and second
이때, 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조를 가져 도전형 영역(32, 34)에 대응하여 반도체 기판(10)의 내부에 확산 영역(320, 340)을 쉽게 형성할 수 있다. 확산 영역(320, 340)에 의하여 태양 전지(100)의 개방 전압 및 충밀도를 개선하여 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. At this time, the
그리고 반도체층(30) 또는 도전형 영역(32, 34)이 작은 결정립 크기를 가지는 다결정 부분(302)을 포함하여 고온 열처리 공정 등이 수행되어도 결정성의 변화가 적어 패시베이션 특성을 우수하게 유지할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 개방 전압을 향상하여 태양 전지(100)의 효율을 크게 향상할 수 있다. Also, the
상술한 제어 패시베이션막(20) 및 반도체층(30)은 특정한 조건에서 형성되어 상술한 바와 같은 특성을 가질 수 있다. 이하에서는 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 원하는 특성을 가지는 제어 패시베이션막(20) 및 반도체층(30)을 형성하는 구체적인 태양 전지(100)의 제조 방법을 상세하게 설명한다. The above-described
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 5A to 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 베이스 영역(110)으로 구성되는 반도체 기판(10)의 후면에 제어 패시베이션막(20)을 형성한다. 제어 패시베이션막(20)은 반도체 기판(10)의 후면에 접촉하여 전체적으로 형성될 수 있다. First, as shown in FIG. 5A, the
본 실시예에서는 상술한 바와 같이 확산 영역(도 5d의 참조부호 320, 340)을 쉽게 형성할 수 있도록 제어 패시베이션막(20)이 비정질 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 제어 패시베이션막(20)은 상압 및 600℃ 내지 800℃의 공정 온도에서 열적 산화 공정을 수행하는 것에 의하여 쉽게 형성될 수 있다. 좀더 구체적으로는, 상압의 조건에서, 500℃ 이하의 온도에서부터 600℃ 내지 800℃의 공정 온도까지 가열하여 열적 산화 공정을 수행하고 그 후에 500℃ 내지 550℃의 온도로 냉각하여, 제어 패시베이션막(20)을 형성할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 상술한 열적 산화 공정에 의하여 제어 패시베이션막(20)은 만든 후에 반도체층(30)을 형성하기 전에 제어 패시베이션막(20)을 치밀하게 하기 위한 별도의 열처리를 수행하지 않을 수 있다. 그러면 간단한 공정에 의하여 상술한 바와 같이 비정질 구조를 가지는 제어 패시베이션막(20)을 형성할 수 있다. In this embodiment, as described above, the
상술한 열적 산화 공정에서 기체 분위기가 원료 기체로 산소 기체(O2)를 포함하고, 할로겐 기체를 더 포함할 수 있다. 할로겐 기체는 제어 패시베이션막(20)의 순도 및 품질을 높이는 역할을 할 수 있다. 할로겐 기체로는 쉽게 구할 수 있으며 상대적으로 안정성이 우수한 염소 기체를 사용할 수 있다. 다른 예로, 열적 산화 공정에서 기체 분위기가 비활성 기체 또는 질소 기체를 포함하여 제어 패시베이션막(20)을 형성할 수 있다. 일 예로, 비활성 기체 또는 질소 기체만을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 열적 산화 공정에서 상압 하에서 오존이 포함된 기체를 자외선(UV)로 분해하여 제어 패시베이션막(20)을 형성할 수 있다. In the thermal oxidation process described above, the gas atmosphere may contain an oxygen gas (O 2 ) as a raw material gas and further include a halogen gas. The halogen gas can serve to enhance the purity and quality of the
이어서, 도 5b 내지 도 5d에 도시한 바와 같이, 제어 패시베이션막(20) 위에 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)을 형성하고, 반도체 기판(10)의 전면에 전계 영역(130)을 형성한다. 실시예에 따라 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)을 형성하는 공정에서 또는 형성한 후에 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)을 형성할 수 있다. 그리고 반도체 기판(10)의 전면에 반사 방지 구조(예를 들어, 텍스쳐링 구조)를 형성할 수 있다. 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 5B to 5D, a first
도 5b에 도시한 바와 같이, 제어 패시베이션막(20) 위에 반도체층(30)을 형성한다. 이때, 반도체층(30)은 진성(intrinsic)일 수 있다. The
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 반도체층(30)이 나노미터 수준(일 예로, 300nm 이하)의 결정립 크기 또는 반도체층(30)의 두께보다 작은 결정립 크기를 가지는 다결정 구조를 가지는 다결정 부분(도 1의 참조부호 302, 이하 동일)을 포함하고, 비정질 구조를 가지는 비정질 부분(도 1의 참조부호 304, 이하 동일)을 더 포함할 수 있다. 이러한 반도체층(30)은 제어 패시베이션막(20)을 형성하는 단계의 압력보다 낮은 압력, 700℃ 이하의 공정 온도 및 반도체 포함 기체를 포함하는 기체 분위기에서 증착에 의하여 형성된다. As described above, in the present embodiment, the
이와 같이 반도체층(30)의 증착 압력을 제어 패시베이션막(20)을 형성하는 단계의 압력보다 낮은 압력 또는 상압보다 낮은 압력으로 하면, 반도체층(30)이 빠른 속도로 성장되어 결정립 크기가 커지거나 결정도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 좀더 구체적으로, 반도체층(30)의 증착 시에 압력은 10 mtorr 내지 10 torr 일 수 있다. 이와 같은 압력 범위는 반도체층(30)의 형성이 원활하게 일어나면서도 결정립 크기가 커지는 것을 방지하는 범위로 한정된 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. If the deposition pressure of the
그리고 반도체층(30)의 증착 시의 공정 온도를 700℃ 이하로 하여 높은 온도에서 반도체층(30)이 빠른 속도로 성장되어 결정립 크기가 커지거나 결정도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 반도체층(30)은 580 내지 700℃의 공정 온도에서 증착될 수 있다. 580℃ 미만에서는 반도체층(30)이 비정질 구조만을 구비하여, 다결정 구조에 의한 높은 전기적 특성을 구현하기 어려울 수 있다. Also, the
좀더 구체적으로, 500 내지 600℃의 온도에서부터 700℃ 이하의 공정 온도까지 온도를 올려서 증착을 수행한 후에 다시 500 내지 600℃의 온도로 낮추는 것에 의하여 반도체층(30)을 형성할 수 있다. 이에 의하면 반도체 기판(10), 제어 패시베이션막(20) 등에 온도의 급격한 변화에 따른 부담을 크게 주지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. More specifically, the
이와 같이 본 실시예에서는 반도체층(30)을 형성 또는 증착하는 공정의 압력 및 공정 온도를 한정하여 반도체층(30)의 빠른 성장을 억제하여 결정립 크기가 크지 않은 반도체층(30)을 쉽게 형성할 수 있다. 이는 반도체 물질이 뭉치지 않고 흩어지면서 성장되는 것으로 예측된다. 이와 달리 고압(일 예로, 상압 또는 이보다 높은 압력) 및 700℃를 초과하는 공정 온도에서 반도체층을 형성하면, 반도체층의 성장 속도가 커서 나노미터 수준의 결정립 크기를 가지는 다결정 구조를 가지는 다결정 부분을 형성하기 어려울 수 있다. 이와 같이 반도체층의 결정립 크기가 커지면, 이후에 수행되는 고온 열처리 공정에서 반도체층의 결정성이 쉽게 변화될 수 있고 패시베이션 특성이 저하될 수 있다. As described above, in this embodiment, the pressure and the process temperature in the process of forming or depositing the
반도체층(30)의 증착 공정에서 사용되는 기체 분위기에 포함되는 반도체 포함 기체는 실리콘 및 수소의 화합물(일 예로, 실란(SiH4))을 포함할 수 있다. 그리고 기체 분위기가 반도체 포함 기체와 함께 질소 기체를 포함할 수 있다. 질소 기체는 반도체층(30)의 증착 공정에서 분압을 조절하는 역할을 할 수 있다. 다만, 질소 기체의 양이 많아지면 반도체층(30)의 결정립 크기를 증가시킬 수 있으므로, 질소 기체는 20 vol% 이하로 포함될 수 있다. 반도체층(30)의 결정립 크기 등을 효과적으로 조절하기 위하여 질소 기체가 10 vol% 이하(좀더 구체적으로는, 5 vol% 이하)로 포함될 수 있다. 또는, 반도체층(30)의 결정립 크기가 커지는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 기체 분위기가 질소 기체를 포함하지 않는 것도 가능하다. 또한, 기체 분위기는 상술한 반도체 포함 기체 이외에 화합물 형태가 아닌 수소로 구성된 수소 기체(일 예로, H2)를 포함하지 않거나 수소 기체를 45 vol% 이하로 포함할 수 있다. 수소 기체가 45 vol %를 초과하여 포함하면, 반도체층(30)의 다결정 부분(302)의 결정립 크기를 상술한 바와 같이 작은 범위로 유지하기 어려울 수 있다. The semiconductor containing gas contained in the gas atmosphere used in the deposition process of the
이와 같이 본 실시예에서는 반도체층(30)의 증착 공정에서의 온도, 압력 및 기체 분위기를 함게 조절하여 원하는 결정립 크기를 가지는 다결정 부분(302)을 포함하는 반도체층(30)을 형성할 수 있다. As described above, the
본 실시예에서는 반도체층(30)의 증착 공정과 도핑 공정 사이에 반도체층(30)의 결정 특성을 변화시키기 위한 별도의 열처리를 수행하지 않을 수 있다. 이에 의하면 공정을 단순화하면서도 반도체층(30)이 원하는 결정 특성을 가지도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체층(30)을 형성한 이후에 비정질 부분(304)을 재결정화하는 별도의 열처리를 수행하여 패시베이션 효과를 우수하게 유지할 수도 있다. 일 예로, 반도체층(30)을 형성한 이후에 상온에서 레이저를 조사하여 비정질 부분(304)을 재결정화할 수 있다. In this embodiment, a separate heat treatment for changing the crystal characteristics of the
상술한 설명에서는 반도체층(30)이 특정한 결정 구조를 가지는 것을 일 예로 하여 설명하였다. 그러나 반도체층(30)이 상술한 바와 다른 결정 구조를 가질 수도 있다. 일 예로, 반도체층(30)이 미세 결정질, 비정질, 또는 다결정 반도체로 구성될 수 있다. 이때, 반도체층(30)은, 일례로, 열적 성장법, 증착법(예를 들어, 저압 화학 기상 증착법(LPCVD)) 등에 의하여 형성될 수 있다. 그 외 다양한 방법이 적용될 수 있다. In the above description, the
도면에서는 반도체 기판(10)의 후면에만 반도체층(30)이 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체층(30)의 제조 방법에 따라 반도체 기판(10)의 전면 및/또는 측면에도 반도체층(30)이 추가적으로 형성될 수 있다. 이렇게 반도체 기판(10)의 전면 등에 형성된 반도체층(30)은 추후에 별도의 단계에서 제거될 수 있다. Although the
이어서, 도 5c에 도시한 바와 같이 반도체층(30)의 일부에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 제1 도전형 영역(32)을 형성하고 반도체 기판(10)의 전면을 텍스처링하여 반사 방지 구조를 형성하고, 도 5d에 도시한 바와 같이 반도체 기판(10)의 전면 및 반도체층(30)의 다른 일부에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 전계 영역(130) 및 제2 도전형 영역(34)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 도펀트가 도핑되지 않은 언도프트 영역이 위치할 수 있으며 이 영역이 배리어 영역(36)을 구성할 수 있다. 5C, a first conductive type dopant is doped in a part of the
이때, 본 실시예에서는 도전형 영역(32, 34)을 형성하는 공정에서 또는 그 이후에 확산 영역(320, 340)을 형성할 수 있다. 일 예로, 도면에서는 제1 도전형 영역(32) 및 제1 확산 영역(320)을 형성한 다음, 제2 도전형 영역(34) 및 제2 확산 영역(340)을 형성하는 것을 예시하였다. At this time, in this embodiment, the
즉, 도 5c에 도시한 바와 같이, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 확산 영역(320)을 먼저 형성할 수 있다. 일 예로, 반도체층(30) 위에 제1 도전형 영역(32)이 형성될 영역에 대응하는 위치에 제1 도전형 도펀트를 포함하는 제1 도펀트층(도시하지 않음)을 형성한 다음 이에 열처리(일 예로, 레이저 조사)를 하여 제1 도전형 영역(32) 및 제1 확산 영역(320)을 형성할 수 있다. 그러면, 제1 도전형 영역(32)이 형성될 때 제1 도전형 도펀트가 제1 도전형 영역(32)(또는 반도체층(30)) 및 제어 패시베이션막(20)을 지나 반도체 기판(10)까지 도달하여 제1 확산 영역(320)을 형성한다. 또 다른 예로, 반도체층(30)에 제1 도전형 영역(32)을 형성한 다음, 그 후에 제1 도전형 영역(32)에 열처리를 하여 제1 도전형 영역(32) 내의 제1 도전형 도펀트를 확산시킬 수도 있다. 그러면, 제1 도전형 영역(32) 내에 포함된 제1 도전형 도펀트가 제어 패시베이션막(20)을 지나 반도체 기판(10)까지 도달하여 제1 확산 영역(320)을 형성한다. 이때, 제1 도전형 영역(32)에 열처리를 하는 방법으로 다양한 방법이 적용될 수 있는데, 일 예로, 레이저가 사용될 수 있다.That is, as shown in FIG. 5C, the first
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 도전형 영역(32) 및 제1 확산 영역(320)은 이온 주입법, 도펀트를 포함하는 기체를 사용하는 상태에서 열처리하는 것에 의하는 열 확산법, 도핑층을 형성한 후에 수행되는 열처리법 등의 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto. The first
반도체 기판(10)의 표면의 텍스처링으로는 습식 또는 건식 텍스처링을 사용할 수 있다. 습식 텍스처링은 텍스처링 용액에 반도체 기판(10)을 침지하는 것에 의해 수행될 수 있으며, 공정 시간이 짧은 장점이 있다. 건식 텍스처링은 다이아몬드 그릴 또는 레이저 등을 이용하여 반도체 기판(10)의 표면을 깍는 것으로, 요철을 균일하게 형성할 수 있는 반면 공정 시간이 길고 반도체 기판(10)에 손상이 발생할 수 있다. 그 외에 반응성 이온 식각(RIE) 등에 의하여 반도체 기판(10)을 텍스쳐링 할 수도 있다. 이와 같이 본 발명에서는 다양한 방법으로 반도체 기판(10)을 텍스쳐링 할 수 있다. Wet or dry texturing may be used for texturing the surface of the
이어서, 도 5d에 도시한 바와 같이, 제2 도전형 영역(34), 제2 확산 영역(340) 및 전계 영역(130)을 형성할 수 있다. 5D, the second
일 예로, 반도체층(30) 위에 제2 도전형 영역(34)이 형성될 영역에 대응하는 위치에 제2 도전형 도펀트를 포함하는 제2 도펀트층(도시하지 않음)을 형성한 다음 이에 열처리(일 예로, 레이저 조사)를 하여 제2 도전형 영역(34) 및 제2 확산 영역(340)을 형성할 수 있다. 그러면, 제2 도전형 영역(34)이 형성될 때 제2 도전형 도펀트가 제2 도전형 영역(34)(또는 반도체층(30)) 및 제어 패시베이션막(20)을 지나 반도체 기판(10)까지 도달하여 제2 확산 영역(340)을 형성한다. 또 다른 예로, 반도체층(30)에 제2 도전형 영역(34)을 형성한 다음, 그 후에 제2 도전형 영역(34)에 열처리를 하여 제2 도전형 영역(34) 내의 제2 도전형 도펀트를 확산시킬 수도 있다. 그러면, 제2 도전형 영역(34) 내에 포함된 제2 도전형 도펀트가 제어 패시베이션막(20)을 지나 반도체 기판(10)까지 도달하여 제2 확산 영역(340)을 형성한다. 이때, 제2 도전형 영역(34)에 열처리를 하는 방법으로 다양한 방법이 적용될 수 있는데, 일 예로, 레이저가 사용될 수 있다.For example, a second dopant layer (not shown) including a second conductive dopant may be formed on the
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 도전형 영역(34) 및 제2 확산 영역(340)은 이온 주입법, 도펀트를 포함하는 기체를 사용하는 상태에서 열처리하는 것에 의하는 열 확산법, 도핑층을 형성한 후에 수행되는 열처리법 등의 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto. The second
그리고 전계 영역(130)은 이온 주입법, 도펀트를 포함하는 기체를 사용하는 상태에서 열처리하는 것에 의하는 열 확산법, 도핑층을 형성한 후에 수행되는 열처리법, 레이저 도핑법 등의 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. The
특히, 제2 도전형 영역(34), 제2 확산 영역(340) 및 전계 영역(130)을 제2 도전형 도펀트를 포함하는 기체를 이용한 열 확산법에 의하여 동시에 형성될 수 있다. 이에 의하면 공정을 크게 단순화할 수 있다. In particular, the second
본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32) 및 제1 확산 영역(320)을 형성한 후에, 제2 도전형 영역(34) 및 제2 확산 영역(340)을 형성하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)을 형성한 다음 열처리를 하여 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)을 동시에 또는 별개로 형성할 수도 있다. 그리고 본 실시예에서는 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)을 모두 구비하는 것을 예시하였으나, 제1 및 제2 확산 영역(320, 340) 중 하나만을 구비할 수도 있고, 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)이 구비되지 않을 수도 있다. The second
또한, 전면 전계 영역(130)이 제2 도전형 영역(34) 및/또는 제2 확산 영역(340)과 동일한 도핑 공정에 의하여 형성된 것을 예시하였으나, 전면 전계 영역(130)이 이와 다른 공정에서 형성될 수도 있다. The front
즉, 제1 도전형 영역(32), 제2 도전형 영역(34), 전면 전계 영역(130), 제1 및 제2 확산 영역(320, 340) 및 텍스쳐링 구조의 형성 순서는 다양하게 변형이 가능하다. That is, the formation order of the first
이어서, 도 5e에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에 또 다른 절연막을 형성한다. 즉, 반도체 기판(10)의 전면에 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)을 형성하고, 반도체 기판(10)의 후면에 후면 패시베이션막(40)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5E, another insulating film is formed on the front and rear surfaces of the
좀더 구체적으로, 반도체 기판(10)의 전면 위에 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)을 전체적으로 형성하고, 반도체 기판(10)의 후면 위에 후면 패시베이션막(40)을 전체적으로 형성한다. 전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26), 또는 후면 패시베이션막(40)은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 및 후면 패시베이션막(40)의 형성 순서가 한정되는 것은 아니다. More specifically, the
이어서, 도 5f에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)에 각기 연결되는 제1 및 제2 전극(42, 44)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5F, first and
*일 예로, 패터닝 공정에 의하여 후면 패시베이션막(40)에 컨택홀(46)을 형성하고, 그 이후에 컨택홀(46) 내를 채우면서 제1 및 제2 전극(42, 44)을 형성한다. 이때, 컨택홀(46)은 레이저를 이용한 레이저 어블레이션, 또는 식각 용액 또는 식각 페이스트 등을 이용한 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)은 스퍼터링, 도금법, 증착법 등의 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 특히 본 실시예에서는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 스퍼터링 방법에 의하여 형성될 수 있다.For example, the
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 및 제2 전극 형성용 페이스트를 후면 패시베이션막(40) 상에 각기 스크린 인쇄 등으로 도포한 후에 파이어 스루(fire through) 또는 레이저 소성 컨택(laser firing contact) 등을 하여 상술한 형상의 제1 및 제2 전극(42, 44)을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 제1 및 제2 전극(42, 44)을 형성할 때 컨택홀(46)이 형성되므로, 별도로 컨택홀(46)를 형성하는 공정을 추가하지 않아도 된다.However, the present invention is not limited thereto. Alternatively, the first and second electrode forming pastes may be applied on the
본 실시예에 따르면 공정 조건을 한정하여 원하는 특성을 가지는 제어 패시베이션막(20) 및 반도체층(30)을 쉽게 형성할 수 있다. 이러한 제어 패시베이션막(20)에 의하여 도전형 영역(32, 34)에 대응하여 반도체 기판(10)의 내부에 확산 영역(320, 340)을 쉽게 형성할 수 있다. 그리고 반도체층(30)은 낮은 결정성 또는 작은 결정립 크기에 의하여 고온 열처리 공정 등이 수행되어도 반도체층(30)의 결정성의 변화를 줄일 수 있다. 이에 의하여 우수한 효율을 가지는 태양 전지(100)의 제조 방법을 단순화할 수 있다. According to the present embodiment, it is possible to easily form the
상술한 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 제1 및 제2 전극(42, 44)이 모두 반도체 기판(10)의 후면에 위치하는 구조를 예시로 하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 구조의 태양 전지(100)에 상술한 제어 패시베이션막(20), 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34), 그리고 확산 영역(320, 340)이 적용될 수 있다. The structure in which the first and second
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.Hereinafter, a solar cell according to another embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail. Detailed descriptions will be omitted for the same or extremely similar parts as those described above, and only different parts will be described in detail. It is also within the scope of the present invention to combine the above-described embodiments or variations thereof with the following embodiments or modifications thereof.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시한 태양 전지의 평면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of the solar cell shown in FIG.
도 6 및 도 7를 참조하면, 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)이 반도체 기판(10)의 일면 위에 제1 제어 패시베이션막(20a) 위에 위치하고, 제2 도전형 영역(34)이 반도체 기판(10)의 다른 일면 위에 위치하는 제2 제어 패시베이션막(20b) 위에 위치한다. 이때, 제1 제어 패시베이션막(20a) 및 제1 도전형 영역(32)이 반도체 기판(10)의 일면 위에서 전체적으로 형성되고, 제2 제어 패시베이션막(20b)이 제2 도전형 영역(34)이 반도체 기판(10)의 타면 위에서 전체적으로 형성될 수 있다. 그리고 본 실시예에서는 도 1 내지 도 5을 참조한 실시예와 달리 전면 전계 영역(130)을 구비하지 않는다. 6 and 7, in this embodiment, the first
일 예로, 제1 제어 패시베이션막(20a)이 반도체 기판(10)에 접촉하고, 제1 도전형 영역(32)이 제1 제어 패시베이션막(20a)에 접촉하여 위치할 수 있다. 일 예로, 제2 제어 패시베이션막(20b)이 반도체 기판(10)에 접촉하고, 제2 도전형 영역(34)이 제2 제어 패시베이션막(20b)에 접촉하여 위치할 수 있다.For example, the first
이때, 제1 및 제2 패시베이션막(20a, 20b)이 상술한 실시예의 제어 패시베이션막(20)과 동일 또는 극히 유사할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 제어 패시베이션막(20a, 20b)이 상술한 실시예의 제어 패시베이션막(20)과 동일한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제어 패시베이션막(20)을 형성하는 공정에서 반도체 기판(10)의 전면 위에 형성되는 제1 제어패시베이션막(20a) 및 반도체 기판(10)의 후면 위에 형성되는 제2 제어 패시베이션막(20b)을 동일한 공정에 의하여 동시에 함께 형성될 수 있다. 이때, 제1 패시베이션막(20a)은 제1 도전형 도펀트를 포함한 제1 도핑 부분(도 1의 참조부호 202)으로 구성될 수 있고, 제2 패시베이션막(20b)은 전체적으로 제2 도전형 도펀트를 포함한 제2 도핑 부분(도 1의 참조부호 204)으로 구성될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 패시베이션막(20a, 20b)은 고농도 도핑 부분(도 1의 참조부호 202a, 204a)를 구비할 수 있다. At this time, the first and
그리고 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 형상 및/또는 위치를 제외하고는 상술한 실시예의 제1 또는 제2 도전형 영역(32, 34)과 동일 또는 극히 유사할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)을 구성하는 제1 및 제2 반도체층(30a, 30b)이 상술한 실시예에서의 반도체층(도 1의 참조부호 30, 이하 동일)의 결정 특성을 가질 수 있다. 그리고 제1 및 제2 반도체층(30a, 30b)이 상술한 실시예의 반도체층(30)를 형성하는 공정과 동일한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 일 예로, 반도체층(30)을 형성하는 공정에서 반도체 기판(10)의 전면 위의 제1 제어 패시이션막(20a) 위에 위치하는 제1 반도체층(30a) 및 반도체 기판(10)의 후면 위의 제2 제어 패시이션막(20b) 위에 위치하는 제2 반도체층(30b)이 동일한 공정에 의하여 동시에 함께 형성될 수 있다. And the first and second
그리고 본 실시예에서 제1 도전형 영역(32)의 하부에서 제1 제어 패시베이션막(20a)에 인접한 반도체 기판(10)의 부분에 전체적으로 제1 확산 영역(320)이 형성되고, 제2 도전형 영역(34) 하부에서 제2 제어 패시베이션막(20b)에 인접한 반도체 기판(10)의 부분에 전체적으로 제2 확산 영역(340)이 형성될 수 있다. In this embodiment, a
본 실시예에서는 제1 및 제2 제어 패시베이션막(20a, 20b) 및 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 상술한 실시예의 특성을 가지고 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)이 모두 형성된 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 제어 패시베이션막(20a, 20b) 중 적어도 하나, 및/또는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 중 적어도 하나가 상술한 실시예에서의 특성을 가질 수 있다. 그리고 제1 및 제2 제어 패시베이션막(20a, 20b) 중 하나만 구비될 수도 있고, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 중 하나가 반도체 기판(10) 위에 접촉하여 위치하거나 반도체 기판(10)의 일부를 구성하는 것도 가능하다. 그리고 제1 및 제2 확산 영역(320, 340) 중 하나만 형성되거나 제1 및 제2 확산 영역(320, 340)이 모두 형성되지 않는 것도 가능하다. In this embodiment, the first and second
전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)이 제1 전극(42)에 대응하는 제1 컨택홀(461)를 제외하고 제1 도전형 영역(32) 위에서 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면 전체에 형성될 수 있다. 일 예로, 전면 패시베이션막(24)이 제1 도전형 영역(32)에 접촉하고, 반사 방지막(26)이 전면 패시베이션막(24)에 접촉할 수 있다. 후면 패시베이션막(40)이 제2 전극(44)에 대응하는 제2 컨택홀(462)를 제외하고 제2 도전형 영역(34) 위에서 실질적으로 반도체 기판(10)의 후면 전체에 형성될 수 있다. 일 예로, 후면 패시베이션막(40)이 제2 도전형 영역(34)에 접촉하여 형성될 수 있다. The
제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(32) 위에 위치(일 예로, 접촉)하여 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(44)은 제2 도전형 영역(34) 위에 위치(일 예로, 접촉)하여 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(42)은 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)에 형성된 제1 컨택홀(461)를 통하여(즉, 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)을 관통하여) 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(44)은 후면 패시베이션막(40)에 형성된 제2 컨택홀(462)를 통하여(즉, 후면 패시베이션막(40)을 관통하여) 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결될 수 있다. The
도면에서는 반도체 기판(10)의 전면 및 후면에 각기 반사 방지 구조가 형성된 것을 예시하였으나, 전면 및 후면 중 어느 하나에만 반사 방지 구조가 형성되거나, 전면 및 후면에 반사 방지 구조가 형성되지 않을 수도 있다. In the drawings, the anti-reflection structures are formed on the front and rear surfaces of the
도 7를 참조하여 제1 및 제2 전극(42, 44)의 평면 형상을 상세하게 설명한다. The planar shape of the first and
도 7를 참조하면, 제1 및 제2 전극(42, 44)은 일정한 피치를 가지면서 서로 이격되는 복수의 핑거 전극(42a, 44a)을 포함할 수 있다. 도면에서는 핑거 전극(42a, 44a)이 서로 평행하며 반도체 기판(10)의 가장자리에 평행한 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)은 핑거 전극들(42a, 44a)과 교차하는 방향으로 형성되어 핑거 전극(42a, 44a)을 연결하는 버스바 전극(42b, 44b)을 포함할 수 있다. 이러한 버스바 전극(42b, 44b)은 하나만 구비될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 핑거 전극(42a, 44a)의 피치보다 더 큰 피치를 가지면서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이때, 핑거 전극(42a, 44a)의 폭보다 버스바 전극(42b, 44b)의 폭이 클 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 버스바 전극(42b, 44b)의 폭이 핑거 전극(42a, 44a)의 폭과 동일하거나 그보다 작은 폭을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7, the first and
단면에서 볼 때, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)은 모두 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 제1 컨택홀(461)이 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)에 모두 대응하여 형성될 수 있다. 그리고 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)은 모두 후면 패시베이션막(40)을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 제2 컨택홀(462)이 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)에 모두 대응하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a)이 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)을 관통하여 형성되고, 버스바 전극(42b)이 전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26) 위에 형성될 수 있다. 이 경우에는 제1 컨택홀(461)이 핑거 전극(42a)에 대응하는 형상으로 형성되고, 버스바 전극(42b)만 위치한 부분에는 형성되지 않을 수 있다. 그리고 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a)이 후면 패시베이션막(40)을 관통하여 형성되고, 버스바 전극(44b)은 후면 패시베이션막(40) 위에 형성될 수 있다. 이 경우에는 제2 컨택홀(462)이 핑거 전극(44a)에 대응하는 형상으로 형성되고, 버스바 전극(44b)만 위치한 부분에는 형성되지 않을 수 있다.The
도면에서는 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 동일한 평면 형상을 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(42)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)의 폭, 피치 등은 제2 전극(44)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)의 폭, 피치 등과 서로 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 제1 전극(42)과 제2 전극(44)의 평면 형상이 서로 다른 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다. In the drawing, the
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(100)의 제1 및 제2 전극(42, 44)이 일정한 패턴을 가져 태양 전지(100)가 반도체 기판(10)의 전면 및 후면으로 광이 입사될 수 있는 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가진다. 이에 의하여 태양 전지(100)에서 사용되는 광량을 증가시켜 태양 전지(100)의 효율 향상에 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극(44)이 반도체 기판(10)의 후면 쪽에서 전체적으로 형성되는 구조를 가지는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. As described above, in this embodiment, the first and
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects and the like according to the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
100: 태양 전지
10: 반도체 기판
20: 제어 패시베이션막
202: 제1 도핑 부분
204: 제2 도핑 부분
32: 제1 도전형 영역
34: 제2 도전형 영역
36: 배리어 영역
320: 제1 확산 영역
340: 제2 확산 영역
42: 제1 전극
44: 제2 전극 100: Solar cell
10: semiconductor substrate
20: Control passivation film
202: first doping portion
204: second doping portion
32: first conductivity type region
34: second conductivity type region
36: Barrier area
320: first diffusion region
340: second diffusion region
42: first electrode
44: Second electrode
Claims (18)
상기 반도체 기판의 일면 위에 형성되며, 산화막으로 구성되는 제어 패시베이션막;
상기 제어 패시베이션막 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역 및 상기 제1 도전형과 반대되며 상기 베이스 영역과 동일한 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역을 포함하는 반도체층; 및
상기 제1 도전형 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 도전형 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 전극
을 포함하고,
상기 제1 및 제2 도전형 영역이 각기 다결정 구조를 가지는 다결정 실리콘층을 포함하고,
상기 반도체 기판에서 상기 제1 도전형 영역에 대응하는 부분에서 부분적으로 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되며 상기 제1 도전형 영역보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제1 확산 영역 및 상기 제2 도전형 영역에 대응하는 부분에서 부분적으로 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되는 제2 확산 영역을 포함하는 확산 영역을 포함하고,
상기 제2 확산 영역의 두께가 상기 제1 확산 영역의 두께보다 크고,
상기 제1 확산 영역과 상기 제2 확산 영역이 서로의 사이에 간격을 두고 이격되며,
상기 제어 패시베이션막은 상기 제1 도전형 영역과 상기 제1 확산 영역 사이, 또는 상기 제2 도전형 영역과 상기 제2 확산 영역 사이에서 부분적으로 위치하는 도핑 부분을 가지는 태양 전지. A semiconductor substrate including a base region;
A control passivation film formed on one surface of the semiconductor substrate and composed of an oxide film;
A semiconductor layer formed on the control passivation film and including a first conductive type region having a first conductivity type and a second conductive type region having a second conductive type opposite to the first conductive type, And
A first electrode coupled to the first conductivity type region, and a second electrode coupled to the second conductivity type region,
/ RTI >
Wherein the first and second conductivity type regions each comprise a polycrystalline silicon layer having a polycrystalline structure,
A first diffusion region formed adjacent to the control passivation film at a portion corresponding to the first conductivity type region in the semiconductor substrate and having a doping concentration lower than that of the first conductivity type region, And a second diffusion region that is formed adjacent to the control passivation film in part,
The thickness of the second diffusion region is larger than the thickness of the first diffusion region,
Wherein the first diffusion region and the second diffusion region are spaced apart from each other,
Wherein the control passivation film has a doped portion that is partially located between the first conductive type region and the first diffusion type region or between the second conductive type region and the second diffusion type region.
상기 제1 도전형 영역과 상기 제2 도전형 영역 사이에 진성 다결정 실리콘층으로 구성된 배리어 영역이 구비되는 태양 전지. The method according to claim 1,
And a barrier region composed of an intrinsic polycrystalline silicon layer is provided between the first conductive type region and the second conductive type region.
상기 제어 패시베이션막이 비정질 구조만으로 이루어진 비정질막이거나, 부분적으로 결정화된 부분을 포함하는 비정질막인 태양 전지. The method according to claim 1,
Wherein the control passivation film is an amorphous film composed only of an amorphous structure or an amorphous film including a partially crystallized portion.
상기 반도체 기판 또는 상기 반도체층 위에 위치하는 절연막을 더 포함하고,
상기 제어 패시베이션막이 상기 절연막보다 얇은 두께를 가지고,
상기 제어 패시베이션막이 상기 절연막보다 높은 도핑 농도를 가지는 부분을 포함하는 태양 전지. The method according to claim 1,
Further comprising an insulating film located on the semiconductor substrate or the semiconductor layer,
Wherein the control passivation film has a thickness smaller than that of the insulating film,
Wherein the control passivation film includes a portion having a higher doping concentration than the insulating film.
상기 도핑 부분은 상기 제1 도전형 영역과 상기 제1 확산 영역 사이에 부분적으로 위치하는 제1 도핑 부분 및 상기 제2 도전형 영역과 상기 제2 확산 영역 사이에 부분적으로 위치하는 제2 도핑 부분을 포함하는 태양 전지. The method according to claim 1,
Wherein the doped portion includes a first doped portion that is partially located between the first conductive type region and the first diffusion type region and a second doped portion that is partially located between the second conductive type region and the second diffusion type region Including solar cells.
상기 제1 도핑 부분 또는 상기 제2 도핑 부분이 부분적으로 다른 부분보다 높은 도핑 농도를 가지는 고농도 도핑 부분을 포함하는 태양 전지. 6. The method of claim 5,
Wherein the first doped portion or the second doped portion partially contains a heavily doped portion having a higher doping concentration than the other portion.
상기 제1 또는 제2 도전형 영역, 상기 제어 패시베이션막, 그리고 상기 확산 영역을 이들의 두께 방향으로 볼 때, 상기 반도체 기판을 향하면서 도핑 농도가 연속적으로 줄어드는 도핑 농도를 가지고, 상기 제1 또는 제2 도전형 영역의 도핑 농도 구배의 절대값보다 상기 확산 영역의 도핑 농도 구배의 절대값이 더 큰 태양 전지. The method according to claim 1,
And a doping concentration at which the doping concentration continuously decreases toward the semiconductor substrate when the first or second conductivity type region, the control passivation film, and the diffusion region are viewed in their thickness direction, Wherein the absolute value of the doping concentration gradient of the diffusion region is larger than the absolute value of the doping concentration gradient of the second conductivity type region.
상기 확산 영역의 두께가 상기 제1 도전형 영역 및 상기 제2 도전형 영역의 두께보다 큰 태양 전지. The method according to claim 1,
Wherein a thickness of the diffusion region is larger than a thickness of the first conductivity type region and the second conductivity type region.
상기 제1 확산 영역과 상기 제2 확산 영역이 서로 이격되어 상기 제1 확산 영역과 상기 제2 확산 영역 사이에 상기 베이스 영역이 위치하고,
상기 제1 도전형 영역과 상기 제2 도전형 영역 사이에 진성 다결정 실리콘층으로 구성된 배리어 영역이 구비되고,
상기 제어 패시베이션막에서 상기 반도체 기판과 상기 배리어 영역 사이에 도핑되지 않은 미도핑 부분이 위치하는 태양 전지. 6. The method of claim 5,
The first diffusion region and the second diffusion region being spaced from each other such that the base region is located between the first diffusion region and the second diffusion region,
A barrier region composed of an intrinsic polycrystalline silicon layer is provided between the first conductive type region and the second conductive type region,
Wherein an undoped undoped portion is located between the semiconductor substrate and the barrier region in the control passivation film.
상기 제1 및 제2 확산 영역을 이들의 두께 방향으로 볼 때, 상기 제1 확산 영역의 도핑 농도 구배의 절대값보다 상기 제2 확산 영역의 도핑 농도 구배의 절대값이 더 작은 태양 전지. The method according to claim 1,
The absolute value of the doping concentration gradient of the second diffusion region is smaller than the absolute value of the doping concentration gradient of the first diffusion region when viewing the first and second diffusion regions in their thickness direction.
상기 제어 패시베이션막 위에, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역 및 상기 제1 도전형과 반대되며 상기 베이스 영역과 동일한 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 도전형 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 도전형 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 및 제2 도전형 영역이 각기 다결정 구조를 가지는 다결정 실리콘층을 포함하고,
상기 반도체층을 형성하는 단계에서, 상기 반도체 기판에서 상기 제1 도전형 영역에 대응하는 부분에서 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되며 상기 제1 도전형 영역보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제1 확산 영역 및 상기 제2 도전형 영역에 대응하는 부분에서 상기 제어 패시베이션막에 인접 형성되는 제2 확산 영역을 포함하는 확산 영역이 함께 형성되고, 상기 제어 패시베이션막에서 상기 제1 도전형 영역과 상기 제1 확산 영역 사이, 또는 상기 제2 도전형 영역과 상기 제2 확산 영역 사이에 부분적으로 위치하는 도핑 부분이 형성되며,
상기 제2 확산 영역의 두께가 상기 제1 확산 영역의 두께보다 크고,
상기 제1 확산 영역과 상기 제2 확산 영역이 서로의 사이에 간격을 두고 이격되는 태양 전지의 제조 방법. Forming a control passivation film composed of an oxide film on one surface of a semiconductor substrate including a base region;
Forming a semiconductor layer on the control passivation film including a first conductive type region having a first conductivity type and a second conductive type region having a second conductive type opposite to the first conductive type, step; And
Forming an electrode including a first electrode connected to the first conductive type region and a second electrode connected to the second conductive type region;
Lt; / RTI >
Wherein the first and second conductivity type regions each comprise a polycrystalline silicon layer having a polycrystalline structure,
A first diffusion region formed adjacent to the control passivation film in a portion of the semiconductor substrate corresponding to the first conductivity type region and having a doping concentration lower than that of the first conductivity type region, And a diffusion region including a second diffusion region formed adjacent to the control passivation film in a portion corresponding to the second conductivity type region are formed together, and in the control passivation film, between the first conductivity type region and the first diffusion region Or a doped portion that is partially located between the second conductivity type region and the second diffusion region is formed,
The thickness of the second diffusion region is larger than the thickness of the first diffusion region,
Wherein the first diffusion region and the second diffusion region are spaced apart from each other with an interval therebetween.
상기 반도체층을 형성하는 단계에서, 상기 반도체층은 상기 제1 도전형 영역과 상기 제2 도전형 영역 사이에 진성 다결정 실리콘층으로 구성된 배리어 영역을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein, in the step of forming the semiconductor layer, the semiconductor layer includes a barrier region composed of an intrinsic polycrystalline silicon layer between the first conductive type region and the second conductive type region.
상기 제어 패시베이션막이 비정질 구조만으로 이루어진 비정질막이거나, 부분적으로 결정화된 부분을 포함하는 비정질막인 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the control passivation film is an amorphous film composed only of an amorphous structure or an amorphous film including a partially crystallized portion.
상기 반도체 기판 또는 상기 반도체층 위에 위치하는 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제어 패시베이션막이 상기 절연막보다 얇은 두께를 가지고,
상기 제어 패시베이션막이 상기 절연막보다 높은 도핑 농도를 가지는 부분을 포함하는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
Further comprising forming an insulating film on the semiconductor substrate or the semiconductor layer,
Wherein the control passivation film has a thickness smaller than that of the insulating film,
Wherein the control passivation film includes a portion having a higher doping concentration than the insulating film.
상기 제어 패시베이션막을 형성하는 단계는, 산소 기체와 염소 기체를 포함하는 기체 분위기에서 수행되거나, 비활성 기체 또는 질소 기체를 포함하는 기체 분위기에서 수행되거나, 오존이 포함된 기체를 자외선으로 분해하여 수행되는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
The step of forming the control passivation film may be performed in a gas atmosphere containing oxygen gas and chlorine gas, or in a gas atmosphere containing an inert gas or nitrogen gas, or may be carried out by decomposing gas containing ozone into ultraviolet rays Gt;
상기 제어 패시베이션막을 형성하는 단계와 상기 반도체층을 형성하는 단계 사이에 상기 제어 패시베이션막에 열처리하는 단계를 별도로 수행하지 않는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the step of forming the control passivation film and the step of forming the semiconductor layer do not separately perform heat treatment on the control passivation film.
상기 제어 패시베이션막을 형성하는 단계에서는, 상압 및 600℃ 내지 800℃의 온도에서 열적 산화 공정에 의하여 상기 제어 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein forming the control passivation film comprises forming the control passivation film by a thermal oxidation process at a normal pressure and a temperature of 600 캜 to 800 캜.
상기 반도체층을 형성하는 단계는,
진성 실리콘층을 형성하는 단계;
상기 진성 실리콘층에 제1 도전형 도펀트 및 제2 도전형 도펀트를 각기 확산하여 상기 제1 도전형 영역 및 상기 제2 도전형 영역을 형성하는, 도핑 단계
를 포함하고,
상기 도핑 단계에서 또는 상기 도핑 단계 이후에 상기 제1 도전형 도펀트 및 상기 제2 도전형 도펀트가 상기 제어 패시베이션막을 통과하면서 상기 제1 및 제2 확산 영역을 각기 형성하고, 이에 각기 대응하는 상기 제어 패시베이션막의 부분에 제1 및 제2 도핑 부분을 포함하는 상기 도핑 부분을 형성하는 태양 전지의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein forming the semiconductor layer comprises:
Forming an intrinsic silicon layer;
And doping the first conductive dopant and the second conductive dopant to the intrinsic silicon layer to form the first conductive type region and the second conductive type region,
Lt; / RTI >
Wherein the first and second conductive dopants pass through the control passivation film to form the first and second diffusion regions in the doping step or after the doping step, And forming the doped portion including the first and second doped portions in a portion of the film.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160119425 | 2016-09-19 | ||
KR20160119425 | 2016-09-19 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170006183A Division KR20180031543A (en) | 2016-09-19 | 2017-01-13 | Solar cell and method for manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190039899A KR20190039899A (en) | 2019-04-16 |
KR102005571B1 true KR102005571B1 (en) | 2019-07-30 |
Family
ID=61901786
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170006183A KR20180031543A (en) | 2016-09-19 | 2017-01-13 | Solar cell and method for manufacturing the same |
KR1020190040063A KR102005571B1 (en) | 2016-09-19 | 2019-04-05 | Solar cell and method for manufacturing the same |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170006183A KR20180031543A (en) | 2016-09-19 | 2017-01-13 | Solar cell and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (2) | KR20180031543A (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102053140B1 (en) * | 2013-09-09 | 2019-12-06 | 엘지전자 주식회사 | Solar cell |
KR102286289B1 (en) * | 2014-11-26 | 2021-08-04 | 엘지전자 주식회사 | Solar cell |
-
2017
- 2017-01-13 KR KR1020170006183A patent/KR20180031543A/en active Search and Examination
-
2019
- 2019-04-05 KR KR1020190040063A patent/KR102005571B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180031543A (en) | 2018-03-28 |
KR20190039899A (en) | 2019-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10910502B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR102397970B1 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
EP3193376B1 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
US10686087B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR101846444B1 (en) | Solar cell | |
JP6692865B2 (en) | Method of manufacturing solar cell | |
KR20180081268A (en) | Method for manufacturing solar cell | |
JP2018186278A (en) | Method of manufacturing solar cell | |
US20240030364A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR20150084305A (en) | Method for manufacturing solar cell | |
KR101625876B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR102005571B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR20160122467A (en) | Method for manufacturing solar cell | |
KR101828422B1 (en) | Method for manufacturing solar cell | |
KR20160063010A (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR102005439B1 (en) | Method of manufacturing solar cell | |
KR102024084B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR20180087875A (en) | Solar cell and method for manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |