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KR20130004917A - 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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KR20130004917A
KR20130004917A KR1020127025955A KR20127025955A KR20130004917A KR 20130004917 A KR20130004917 A KR 20130004917A KR 1020127025955 A KR1020127025955 A KR 1020127025955A KR 20127025955 A KR20127025955 A KR 20127025955A KR 20130004917 A KR20130004917 A KR 20130004917A
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KR
South Korea
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type
layer
Prior art date
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보 리
데이비드 스미스
피터 코신스
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선파워 코포레이션
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Publication date
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Abstract

후면 전극형 태양 전지(back-contact solar cells)를 제조하는 방법 및 그 장치가 설명되어 있다. 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은 기판 위에 배치 된 재료층(material layer) 위에 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층을 형성하는 단계를 포함한다. N형 도펀트 소스층은 P형 도펀트 소스층으로부터 이격되어 있다. N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층은 가열된다. 그 후에, N형 및 P형 도펀트 소스층 사이의 재료층에 트렌치가 형성된다.

Description

후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법 및 그 장치{METHOD OF FABRICATING A BACK-CONTACT SOLAR CELL AND DEVICE THEREOF}
본 출원은 2010년 3월 4일 출원되고, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된 미국 가출원 번호 61/310,655의 이득을 주장한다.
여기에 설명된 본 발명은 미국 에너지부에 의해 수여된 계약 번호 DE-FC36-07GO17043 하에 정부 지원으로 만들어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 재생 가능 에너지 분야에 관한 것으로, 특히, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
보통 태양 전지로 알려진 광전지(photovoltaic cells)는 태양 복사(solar radiation)를 전기 에너지로 직접 변환하기 위한 장치로 잘 알려져 있다. 일반적으로, 태양 전지는 기판의 표면 근처에 p-n 접합을 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 이용하는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에 제조된다. 기판의 표면에 대한 태양 복사 충돌(solar radiation impinging)은 기판의 대부분에 전자 및 홀 쌍들을 생성하고, 이들은 기판에서 p-도핑 및 n-도핑된 영역으로 이동하여, 이로써 도핑된 영역들 사이에 전압차(voltage differential)를 생성한다. 도핑된 영역들은, 셀로부터 이에 연결된 외부 회로로 전류를 직접 전달하기 위해 태양 전지 상의 금속 전극(metal contacts)에 접속되어 있다.
효율은 전력을 생성하는 태양 전지의 성능과 직접적으로 관련되므로 태양 전지의 중요한 특징이다. 따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 기술은 일반적으로 가치있는 것이다. 본 발명의 실시예들은 신규의 태양 전지 구조를 제조하기 위한 프로세스들을 제공함으로써 증가된 태양 전지의 효율을 실현한다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지(back-contact solar cell)의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 1b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 1c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 2a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 2b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 2c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 2d는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 2e는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 단면도를 도시한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법에 있어서의 동작들을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 5a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4의 순서도의 동작(402)에 대응하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4의 순서도의 동작(404)에 대응하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 5c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4의 순서도의 동작(406)에 대응하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 한 단계의 단면도를 도시한다.
도 5d는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 추가 단계의 단면도를 도시한다.
도 5e는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 추가 단계의 단면도를 도시한다.
여기에 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법 및 그 장치가 설명되어 있다. 다음의 설명에서, 많은 구체적인 상세들은, 본 발명의 실시예들에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해, 이를테면 구체적인 프로세스 흐름 동작들로 명시되어 있다. 본 발명의 실시예들은 이러한 구체적인 상세들 없이도 실행될 수 있다는 것이 당업자들에게는 자명할 것이다. 경우에 따라, 잘 알려진 제조 기술, 이를테면 리소그래피 기술은, 본 발명의 실시예들이 불필요하게 모호해 지는 것을 막기 위해 상세히 설명되지 않는다. 또한, 도면들에 도시된 다양한 실시예들은 실례가 되는 표현들로서 반드시 일정한 비례로 그려진 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.
여기에는 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법이 개시된다. 하나의 실시예에서, 방법은 기판 위에 배치된 재료층 위에 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층을 형성하는 단계를 포함하고, N형 도펀트 소스층은 P형 도펀트 소스층으로부터 이격되어 있다. N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층은 가열된다. 그 후에, N형 및 P형 도펀트 소스층 사이의 재료층에 트렌치가 형성된다.
또한 여기에는 후면 전극형 태양 전지가 개시된다. 하나의 실시예에서, 후면 전극형 태양 전지는 기판 위에 배치된 재료층을 포함한다. 트렌치는 재료층에 배치되고, 트렌치는 재료층을 N형 영역과 P형 영역으로 분리한다. P형 영역에서, 트렌치에 바로 인접한 도펀트 농도는 P형 영역의 중앙에서의 도펀트 농도와 거의 동일하다.
본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따르면, 태양 전지는 N형 및 P형 영역의 흡수층들로 형성되고, 이 영역들은 도 2a-2e와 관련하여 아래 설명된 "레지(ledge)" 특성으로 인한 서명(signature)과 관련된 특성들로부터 자유롭다. 일부 실시예들에서는, 여기에 설명된 프로세스 흐름들을 사용함으로써, 종래의 프로세스 흐름들에 비해, 프로세스 동작들의 수(number)적인 감소가 달성된다. 일부 실시예들에서는, 여기에 설명된 프로세스 흐름들의 일부가 추가 가열 혹은 어닐링 동작을 포함하더라도 여기에 상세히 설명된 것과 같은 프로세스 흐름들을 사용하는 것이 종래의 흐름들에 비해 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 레지 특성들(ledge features)로 인한 서명이 없는 P형 및 N형 흡수층 영역들을 갖는 태양 전지를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 도 1a 내지 1c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 여러 단계의 단면도를 도시한다. 도 1a 내지 1c의 동작들은 어떤 종류의 프로세스 순서를 부과하기위한 것이 아니며, 오히려 몇 가지 높은 수준의 개념이 이 도면들의 다음 논의에서 얻어질 수 있다는 것이 이해되어야한다. 도 1a 내지 1c의 논의에 이어 더 상세한 접근법들이 뒤따른다.
도 1a를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은 기판(102A) 위에 배치된 재료층(104A) 위에 N형 도펀트 소스층(108) 및 P형 도펀트 소스층(106)을 형성하는 단계를 포함한다. N형 도펀트 소스층(108)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, P형 도펀트 소스층(106)으로부터 이격되어 있다. 또한 터널 산화물 장벽층막(tunnel oxide barrier layer film; 110)이 도시되어 있다.
도 1b를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은, N형 및 P형 도펀트 소스층(108 및 106) 사이의, 재료층(104A)을 통과해 기판(102A)의 일부분까지 트렌치(112)를 각각 형성하는 단계를 더 포함하여, 패턴화된 재료층(104B) 및 패턴화된 기판(102B)을 각각 제공한다.
도 1c를 참조하면, N형 및 P형 도펀트는, N형 및 P형 도펀트 소스층(108 및 106)으로부터, 패턴화된 재료층(104B)으로 각각 확산되어, 패턴화된 기판(102B) 위에, N형으로 도핑된 재료층 영역(104C) 및 P형으로 도핑된 재료층 영역(104D)을 각각 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, N형으로 도핑된 재료층 영역(104C) 및 P형으로 도핑된 재료층 영역(104D)은 균질하게(homogeneously), 즉, 트렌치(112)에 가장 가까운 N형으로 도핑된 재료층 영역(104C) 및 P형으로 도핑된 재료층 영역(104D) 각각에서의 도펀트 농도는 N형으로 도핑된 재료층 영역(104C) 및 P형으로 도핑된 재료층 영역(104D)의 중앙 근처의 도펀트 농도와 거의 동일하다.
그러나, 태양 전지를 형성하는 모든 접근법이 태양 전지의 흡수층의 P형 또는 N형 영역에서 레지 특성으로 인한 서명의 형성을 피하게 되는 것은 아님이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 다양한 단계의 단면도를 도시하는 도 2a-2e는, 아래의 도 3, 4 및 5a 내지 5e와 관련된 상세한 논의를 위한 비교로서 제공된다.
도 2a를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은 기판(208) 위에 배치된 재료층(206) 위의 노출된 부분 및 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204) 위에 N형 도펀트 소스층(202)을 형성하는 단계를 포함한다. 마스크(210)는 그 안에 트랜치 패턴(212)이 포함되도록 N형 도펀트 소스층(202) 위에 배치된다. 또한, 터널 산화물 장벽층막(214)이 도시된다.
도 2b를 참조하면, N형 도펀트 소스층(202) 및 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)이 마스크(210)와 일직선으로 에칭되어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)이 재료층(206) 바로 위에 있는 N형 도펀트 소스층(202) 부분으로부터 이격되어 있는 배열을 제공한다. 그러나, 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)은 테이퍼 측벽(tapered sidewall)(216)을 포함할 수 있어, 도 2b에 또한 도시된 바와 같이, 에칭 프로세스 동안 부분적인 마스크(210) 리프트-오프(lift-off; 218) 및/또는 마스크(206)의 언더컷(220)과 같은 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있다.
도 2c을 참조하면, 추가 처리는 마스크(210) 제거, 및 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204) 및 N형 도펀트 소스층(202)의 나머지 부분을 에칭 마스크로서 사용하는, 재료층(206)을 통과한 기판(208)의 일부까지의 트렌치(222)의 형성을 포함한다. 그러나, 도 2c에 도시된 바와 같이, 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)의 나머지 부분은 에칭 프로세스 동안 트렌치(222)에 바로 인접한 재료층(206)의 맨 끝(very edge) 부분으로부터 떨어져 리세스(recess)될 수 있다. 이는 결과적으로 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)의 나머지 부분에 의해 커버되지 않는 재료층(206)의 노출된 부분(224)의 형성을 야기할 수 있다. 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)의 나머지 부분에 의해 커버되지 않는 재료층(206)의 노출된 부분(224)은 여기서, 폭 X를 갖는, "레지(ledge)" 특성으로 불리는데, 이는 추가 처리를 위해 바람직하지 않은 특성일 수 있다.
도 2d를 참조하면, 도 2c의 구조가 가열 혹은 어닐링되어, 층들(202 및 204)로부터 도펀트들을 재료층(206)으로 확산시켜 N형으로 도핑된 재료 영역(226) 및 P형으로 도핑된 재료 영역(228)을 제공한다. 그러나, 패턴화된 P형 도펀트 소스층(204)의 나머지 부분에 의해 커버되지 않는 재료층(206)의 노출된 부분(224), 예컨대, 레지(ledge)는, 층(204)이 재료층(206)의 끝(edge)로부터 뒤로 리세스되었기 때문에, P형으로 도핑된 재료 영역(228)의 나머지 부분보다 낮은 도펀트의 농도를 가질 수 있다. 도핑에 있어서의 이러한 차이(variation), 즉, P형으로 도핑된 재료 영역(228)의 끝 부분이 P형으로 도핑된 재료 영역(228)의 나머지 부분보다 낮은 도펀트 농도를 갖는 것은 궁극적으로 이로부터 형성된 태양 전지의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 위에서 설명된 가열 혹은 어닐링 동안, N형으로 도핑된 영역(230)은, 도 2d에 도시된 바와 같이, 기체 도펀트 전구체(precursor)로부터 기판 (208)에 형성될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 2e를 참조하면, 층들(204 및 202)이 제거된 태양 전지(232) 부분은 레지 특성, 즉 P형으로 도핑된 재료 영역(228)의 부분(224)으로 인한 서명을 여전히 유지하고 있다. 일 실시예에서, 상기 부분(224)은 그렇게 제조되어 완성된 태양 전지에 부정적인 영향을 미친다.
본 발명의 일 측면에서, 후면 전극형 태양 전지는 레지 특성으로 인한 서명을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 단면도를 도시한다.
도 3을 참조하면, 후면 전극형 태양 전지(300)는 기판(304) 위에 배치된 재료층(302)을 포함한다. 재료층(302)에는 트렌치(306)가 배치된다. 트렌치(306)는 재료층(302)을 N형 영역(308) 및 P형 영역(310)으로 분리한다. P형 영역(310)에서, 트렌치(306)에 바로 인접한 부분의 도펀트 농도(312)는 P형 영역(310)의 중앙에서의 도펀트 농도(314)와 거의 동일하다. 즉, P형 영역(310)에는 레지 특성이 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 후면 전극형 태양 전지(300)의 재료층(302)은 다결정 실리콘층이고, 기판(304)은 단결정 실리콘 기판이고, P형 영역(310)은 붕소 도펀트 불순물 원자를 포함하고, N형 영역은 인 도펀트 불순물 원자를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 다결정 재료층(302)을 형성하는 대신, 비정질 층, 폴리머 층, 또는 다결정 층과 같은, 비-다결정(non-poly-crystalline) 흡수 재료가 형성된다(이에 한정되지 않음). 또 다른 대안적인 실시예에서, 단결정 기판(304)을 사용하는 대신, 그 위치에 다결정 기판이 사용된다.
일 실시예에서, 후면 전극형 태양 전지(300)의 트렌치(306)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 재료층(302) 전체를 통과하고 기판(304)에 부분적으로 배치된다. 하나의 실시예에서, 도 3에 또한 도시된 바와 같이, 재료층(302)에 의해 커버되지 않는 기판(304)의 표면은 텍스처 표면(textured surface)(316)을 포함한다. 일 실시예에서, 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 후면 전극형 태양 전지(300)의 기판(304)은 재료층(302)에 의해 커버되지 않는 기판(304)의 표면 또는 그 근처에 N형 도펀트(318)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 전극형 태양 전지(300)는 재료층(302)과 기판(304) 사이에 바로 배치된 유전체막(320)을 더 포함한다. 하나의 실시예에서, 유전체막(320)은 이산화 규소로 구성되고 거의 1-2 ㎚ 범위의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 유전체막(320)은 터널 산화물 장벽층막이다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 후면 전극형 태양 전지는 레지 특성을 포함하지 않도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법에 있어서의 동작들을 나타내는 순서도(400)를 도시한다. 도 5a 내지 5c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 순서도(400)의 동작들에 대응하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 여러 단계의 단면도들을 도시한다. 도 5d 및 5e는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후면 전극형 태양 전지의 제조에 있어서의 다양한 추가 단계의 단면도들을 도시한다.
순서도(400)의 동작(402) 및 그에 대응하는 도 5a를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은 기판(508) 위에 배치된 재료층(506) 위에 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 형성하는 단계를 포함한다. N형 도펀트 소스층(502)은, 도 5a에 도시된 바와 같이, P형 도펀트 소스층(504)으로부터 이격되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 형성하는 단계는 잉크-젯 성막 기술을 사용하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 잉크-젯 성막 기술을 사용하는 단계는 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 동시에 형성하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 잉크-젯 성막 기술을 사용하는 단계는 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 서로 다른 시간에 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 기판(508) 위에 배치된 재료층(506) 위에 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 형성하는 단계는 단결정 실리콘 기판 위에 배치된 다결정 실리콘층 바로 위에 인으로 도핑된 규산염 유리층 및 붕소로 도핑된 규산염 유리층을 각각 형성하는 단계를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 다결정 재료층(506)을 형성하는 단계 대신, 비정질 층, 폴리머 층 또는 다결정 층과 같은 비 다결정 흡수 재료가 대신 형성된다(이에 한정되지 않음). 또 다른 대안적인 실시예에서, 단결정 기판(508)를 사용하는 대신, 그 위치에 다결정 기판이 사용된다.
본 발명의 일 실시예에서, 유전체막(510)은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 재료층(506)의 바로 아래 그리고 기판(508)의 바로 위에 형성된다. 하나의 실시예에서, 유전체막(510)은 이산화 규소로 구성되고 거의 1-2㎚ 범위의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 유전체막(510)은 터널 산화물 장벽층막이다.
순서도(400)의 동작(404) 및 그에 대응하는 도 5b를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 가열하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 가열하는 단계는, 도 5b에 도시된 바와 같이, N형 도펀트 및 P형 도펀트를 각각 재료층(506)의 부분들(512 및 514)로 각각 이동시키는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 가열하는 단계는 거의 950℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층를 가열하는 단계는 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504) 양측을 경화하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504) 양측을 경화하는 단계는 후속하는 트렌치 형성, 이를테면 아래 설명된 트렌치 형성 동안 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)의 에칭 저항을 증가시킨다.
순서도(400)의 동작(406) 및 그에 대응하는 도 5c를 참고하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은, 가열 동작(404)에 후속하여 N형 및 P형 도펀트 소스층(502 및 504) 사이의 재료층(506)에 트렌치(516)를 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 재료층(506)에 트렌치(516)를 형성하는 단계는 재료층(506) 전체를 통과하고 기판(508)에 부분적으로 트렌치를 형성하는 단계를 포함하고, 트렌치(516)는 도 5c에 도시된 바와 같이 N형 및 P형 도펀트 소스층(502 및 504)의 간격과 거의 동일한 폭을 갖는다. 하나의 실시예에서, 트렌치(516)를 형성하는 단계는, 도 5c에 또한 도시된 바와 같이, 재료층(506)에 의해 커버되지 않는 기판(508)의 표면을 텍스처 표면(518)으로 텍스처링하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 텍스처링하는 단계는 수산화물 기반의 습식 에천트를 포함하는 습식 에칭 기술을 사용하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 도 5d를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은, 트렌치(516)를 형성하는 단계에 후속하여 N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 제거하는 단계를 더 포함한다. 하나의 실시예에서, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 제거하는 단계는 플루오르화 수소산(hydrofluoric acid) 습식 에칭 기술을 사용하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 도 5e를 참조하면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은, N형 도펀트 소스층(502) 및 P형 도펀트 소스층(504)을 제거하는 단계에 후속하여 기판(508)을 가열하는 단계를 더 포함한다. 하나의 실시예에서, 기판(508)을 가열하는 단계는 기체 N형 도펀트 소스가 존재할 때 가열하는 단계 및 도 5e의 도펀트 영역(520)으로 도시된 바와 같이, 재료층(506)에 의해 커버되지 않는 기판(508)의 표면 또는 그 근처에서 기판(508)을 기체 N형 도펀트 소스로 도핑하는 단계를 포함한다.
이와 같이, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법 및 그 장치가 개시되었다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 후면 전극형 태양 전지를 제조하는 방법은 기판 위에 배치된 재료층 위에 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층을 형성하는 단계를 포함한다. N형 도펀트 소스층은 P형 도펀트 소스층으로부터 이격되어 있다. N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층은 가열된다. 그 후에, N형 및 P형 도펀트 소스층 사이의 재료층에 트렌치가 형성된다. 추가 실시예에서, 트렌치를 형성하는 단계에 후속하여 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층이 제거된다. 또 다른 추가 실시예에서, N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층을 제거하는 단계에 후속하여 기판이 가열된다.

Claims (20)

  1. 후면 전극형 태양 전지(back-contact solar cell)를 제조하는 방법으로서,
    기판 위에 배치된 재료층(material layer) 위에 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층을 형성하는 단계 - 상기 N형 도펀트 소스층은 상기 P형 도펀트 소스층으로부터 이격되어 있음 - ;
    상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 가열하는 단계; 및, 그 후에,
    상기 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층 사이의 상기 재료층에 트렌치를 형성하는 단계
    를 포함하는 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치를 형성하는 단계에 후속하여, 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 제거하는 단계에 후속하여, 상기 기판을 가열하는 단계
    를 더 포함하는 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 형성하는 단계는 잉크-젯 성막 기술을 사용하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 잉크-젯 성막 기술을 사용하는 단계는 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 동시에 형성하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 잉크-젯 성막 기술을 사용하는 단계는 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 다른 시간에 형성하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판 위에 배치된 상기 재료층 위에 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 형성하는 단계는 단결정 실리콘 기판(single-crystalline silicon substrate) 위에 배치된 다결정 실리콘층(poly-crystalline silicon layer) 바로 위에, 인으로 도핑된 규산염 유리층(phosphorous-doped silicate glass layer) 및 붕소로 도핑된 규산염 유리층(boron-doped silicate glass layer)을 각각 형성하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 가열하는 단계는 상기 재료층의 부분들(portions)로 N형 도펀트들 및 P형 도펀트들을 각각 이동시키는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 가열하는 단계는 950℃ 또는 그에 실질적으로 가까운 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 가열하는 단계는 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층 양측을 경화하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 재료층에 트렌치를 형성하는 단계는 상기 재료층을 전체적으로 통과하고 상기 기판에 부분적으로 트렌치를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 트렌치는 상기 N형 도펀트 소스층 및 P형 도펀트 소스층의 간격과 실질적으로 동일한 폭을 갖는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 트렌치를 형성하는 단계는 상기 재료층에 의해 커버되지 않는 상기 기판의 표면들을 텍스처 표면(textured surface)으로 텍스처링하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  13. 제2항에 있어서, 상기 N형 도펀트 소스층 및 상기 P형 도펀트 소스층을 제거하는 단계는 플루오르화 수소산(hydrofluoric acid) 습식 에칭 기술을 사용하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  14. 제3항에 있어서, 상기 기판을 가열하는 단계는 기체 N형 도펀트 소스가 존재할 때 가열하는 단계 및 상기 재료층에 의해 커버되지 않는 상기 기판의 표면들 또는 그 근처에서 상기 기판을 상기 기체 N형 도펀트 소스로 도핑하는 단계를 포함하는, 후면 전극형 태양 전지의 제조 방법.
  15. 후면 전극형 태양 전지로서,
    기판 위에 배치된 재료층; 및
    상기 재료층에 배치된 트렌치 - 상기 트렌치는 상기 재료층을 N형 영역 및 P형 영역으로 분리하고, 상기 P형 영역에서 상기 트렌치에 바로 인접한 도펀트 농도는 상기 P형 영역의 중앙에서의 도펀트 농도와 실질적으로 동일함 -
    를 포함하는 후면 전극형 태양 전지.
  16. 제15항에 있어서, 상기 재료층은 다결정 실리콘층이고, 상기 기판은 단결정 실리콘 기판이며, 상기 P형 영역은 붕소 도펀트 불순물 원자들을 포함하고, 상기 N형 영역은 인 도펀트 불순물 원자들을 포함하는, 후면 전극형 태양 전지.
  17. 제15항에 있어서, 상기 트렌치는 상기 재료층을 전체적으로 통과하고 상기 기판에 부분적으로 배치되는, 후면 전극형 태양 전지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 재료층에 의해 커버되지 않는 상기 기판의 표면들은 텍스처 표면을 포함하는, 후면 전극형 태양 전지.
  19. 제15항에 있어서, 상기 기판은 상기 재료층에 의해 커버되지 않는 상기 기판의 표면들 또는 그 근처에 N형 도펀트들을 포함하는, 후면 전극형 태양 전지.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 재료층과 상기 기판 사이에 바로 배치된 유전체막
    을 더 포함하는 후면 전극형 태양 전지.
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