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초고효율을 나타내는 이종접합 실리콘 태양전지 및 이의 제조방법

  • 기술번호 : KST2014053899
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 표면에 텍스처가 다수 형성된 결정질 실리콘 기판 상기 결정질 실리콘 기판의 상면에 형성된 에미터층 상기 에미터층의 상면에 형성된 패시베이션층 상기 패시베이션층의 상면에 형성된 비정질 박막 적층체 상기 비정질 박막 적층체의 상면에 형성된 전면전극 및 상기 결정질 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함하는 이종접합 실리콘 태양전지를 제공한다. 본 발명에 따른 이종접합 실리콘 태양전지는 표면 텍스처링된 결정질 실리콘 기판 상에 비정질 박막 적층체를 형성함으로써 기존의 평면구조의 태양전지에 비해 면적을 향상시키고 단락전류의 일치를 통해 초고효율을 나타낼 수 있다.
Int. CL H01L 31/075 (2014.01) H01L 31/072 (2014.01) H01L 31/04 (2014.01)
CPC H01L 31/02363(2013.01) H01L 31/02363(2013.01) H01L 31/02363(2013.01) H01L 31/02363(2013.01)
출원번호/일자 1020110122524 (2011.11.22)
출원인 성균관대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1318326-0000 (2013.10.08)
공개번호/일자 10-2012-0059372 (2012.06.08) 문서열기
공고번호/일자 (20131015) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보 대한민국  |   1020100120514   |   2010.11.30
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2011.11.22)
심사청구항수 28

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 성균관대학교산학협력단 대한민국 경기도 수원시 장안구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이준신 대한민국 서울특별시 서초구
2 신종훈 대한민국 경기도 시흥시 은행로**번길
3 안시현 대한민국 경기도 수원시 장안구
4 박진주 대한민국 경기도 수원시 팔달구
5 조재현 대한민국 경상북도 경산시
6 장주연 대한민국 서울특별시 영등포구
7 박형식 대한민국 경기도 수원시 장안구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인다울 대한민국 서울 강남구 봉은사로 ***, ***호(역삼동, 혜전빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 성균관대학교산학협력단 경기도 수원시 장안구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2011.11.22 수리 (Accepted) 1-1-2011-0925880-19
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.04.26 수리 (Accepted) 4-1-2012-5090770-53
3 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.06.20 수리 (Accepted) 4-1-2012-5131828-19
4 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.06.27 수리 (Accepted) 4-1-2012-5137236-29
5 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2013.03.13 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
6 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2013.04.09 수리 (Accepted) 9-1-2013-0024611-33
7 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.04.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0296577-17
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.05.07 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0400739-34
9 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.05.07 수리 (Accepted) 1-1-2013-0400740-81
10 등록결정서
Decision to grant		 2013.09.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0673074-52
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.02.23 수리 (Accepted) 4-1-2017-5028829-43
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
표면에 텍스처가 다수 형성된 결정질 실리콘 기판;상기 결정질 실리콘 기판의 상면에 형성된 에미터층;상기 에미터층의 상면에 형성된 패시베이션층;상기 패시베이션층의 상면에 형성된 비정질 박막 적층체;상기 비정질 실리콘층의 상면에 형성된 전면전극; 및상기 결정질 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극;을 포함하는 이종접합 실리콘 태양전지
2 2
청구항 1에 있어서,상기 결정질 실리콘 기판의 표면에 형성된 텍스처는 사각형 육면체, 사다리꼴 육면체 또는 이들의 상단부에 오목부가 형성된 텍스처인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
3 3
청구항 1에 있어서,상기 결정질 실리콘 기판의 텍스처는 결정실 실리콘 기판에 대해 리소그래피법을 사용한 에칭공정을 수행하여 형성된 것임을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
4 4
청구항 1에 있어서,상기 에미터층은 p-타입의 결정질 실리콘 기판을 사용하는 경우 n+ 도핑층으로 형성되며, n-타입의 결정질 실리콘 기판을 사용하는 경우 p+ 도핑층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
5 5
청구항 1에 있어서,상기 패시베이션층은 ZnO:Al 박막 및 ITO 박막으로 이루어진 군으로부터 선택된 박막인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
6 6
청구항 1에 있어서,상기 비정질 박막 적층체는 n-i-p구조 또는 p-i-n구조의 비정질 박막 적층체인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
7 7
청구항 6에 있어서,상기 n-i-p구조의 비정질 박막 적층체는 n형 반도체층, i형 반도체층 및 p형 반도체층이 순차적으로 형성된 비정질 박막 적층체이며, p-i-n구조의 비정질 박막 적층체는 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층이 순차적으로 형성된 비정질 박막 적층체인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
8 8
청구항 7에 있어서,상기 n형 반도체층은 두께가 15~35 nm인 n-타입 포스핀(P) 억셉터 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 박막인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
9 9
청구항 7에 있어서,상기 i형 반도체층은 두께가 250~450 nm인 수소화된 진성 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
10 10
청구항 7에 있어서,상기 p형 반도체층은 두께가 10~20 nm인 p-타입 보론(B) 억셉터 불순물이 도핑된 수소화된 비정질 실리콘 박막인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
11 11
청구항 1에 있어서,상기 전면전극은 투명전도성 산화물 박막인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
12 12
청구항 11에 있어서,상기 투명전도성 산화물 박막은 불소가 도핑된 틴 옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO)로 이루어진 군으로부터 선택된 투명전도성 산화물을 사용하여 형성된 박막인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
13 13
청구항 1에 있어서,상기 후면전극은 결정질 실리콘 기판의 후면에 알루미늄 페이스트 또는 은 페이스트를 도포한 후 열처리하여 형성된 것임을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지
14 14
결정질 실리콘 기판의 표면 상에 텍스처가 다수 형성되도록 결정질 실리콘 기판을 표면 텍스처링하는 단계(단계 1);상기 표면 텍스처링된 결정질 실리콘 기판의 상면에 전계형성을 위한 에미터층을 형성하는 단계(단계 2);상기 에미터층의 상면에 패시베이션층을 형성하는 단계(단계 3);상기 패시베이션층의 상면에 비정질 박막 적층체를 형성하는 단계(단계 4); 상기 비정질 박막 적층체의 상면에 전면전극을 형성하는 단계(단계 5); 및상기 결정질 실리콘 기판의 후면에 후면전극을 형성하는 단계(단계 6);를 포함하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
15 15
청구항 14에 있어서,상기 결정질 실리콘 기판을 표면 텍스처링하는 단계는 p-타입 또는 n-타입의 결정질 실리콘 기판 상에 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 또는 탄화 실리콘(SiCx)을 증착시켜 경질 마스크를 형성하는 단계, 상기 경질 마스크 상에 포토 레지스트를 형성하는 단계 및 상기 결정질 실리콘 기판 상에 텍스처를 형성할 부분에 증착된 경질 마스크를 제거하고 상기 포토레지스트를 제거한 후 습식 에칭법을 수행하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
16 16
청구항 15에 있어서,상기 경질 마스크를 제거하기 위하여 완충 불화수소산(buffered hydrofluoric acid)에 경질 마스크가 증착된 결정질 실리콘 기판을 침지시키는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
17 17
청구항 15에 있어서,상기 결정질 실리콘 기판으로부터 포토 레지스트를 제거하기 위하여 황산과 과산화수소를 2:1 내지 10:1 중량비로 혼합한 후, 이에 결정질 실리콘 기판을 침지시켜 포토 레지스트를 제거하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
18 18
청구항 15에 있어서,상기 결정질 실리콘 기판에 대해 수행하는 습식 에칭법은 결정질 실리콘 기판을 수산화나트륨, 과산화수소 및 탈이온수의 혼합용액에 침지시켜 등방성 에칭을 수행한 후, 비등방성 에칭을 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
19 19
청구항 18에 있어서,상기 등방성 에칭은 수산화나트륨 5∼10 중량%를 과산화수소와 탈이온수의 혼합용액 90∼95%에 용해시켜 제조된 용액에 상기 결정질 실리콘 기판을 침지시켜 수행되며, 상기 비등방성 에칭은 수산화나트륨 1∼4 중량%를 과산화수소와 탈이온수의 혼합용액 96∼99%에 용해시켜 제조된 용액에 상기 결정질 실리콘 기판을 침지시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
20 20
청구항 14에 있어서,상기 단계 2에서 상기 표면 텍스처링된 결정질 실리콘 기판으로서 p-타입의 결정질 실리콘 기판을 사용하는 경우 p-타입의 결정질 실리콘 기판의 상면에 n+ 도핑층을 형성하여 에미터층을 형성하고, 상기 표면 텍스처링된 결정질 실리콘 기판으로서 n-타입의 결정질 실리콘 기판을 사용하는 경우 n-타입의 실리콘 웨이퍼 상면에 p+ 도핑층을 형성하여 에미터층을 형성하는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
21 21
청구항 14에 있어서,상기 에미터층은 n형 불순물 또는 p형 불순물을 상기 표면 텍스처링된 결정질 실리콘 기판의 상면에 500∼700 nm의 두께로 증착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
22 22
청구항 14에 있어서,상기 패시베이션층은 알루미늄 산화아연(AZO) 또는 인듐 산화주석(ITO)을 상기 에미터층의 상면에 스퍼터링하여 50∼200 nm의 두께로 증착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
23 23
청구항 14에 있어서,상기 비정질 박막 적층체는 상기 패시베이션층의 상면에 n형 반도체층, i형 반도체층 및 p형 반도체층을 순차적으로 증착시켜 형성된 n-i-p 구조의 비정질 박막 적층체이거나 상기 패시베이션층의 상면에 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 순차적으로 증착시켜 형성된 p-i-n 구조의 비정질 박막 적층체인 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
24 24
청구항 23에 있어서,상기 n형 반도체층은 SiH4, H2, PH3을 가스 주입하여 PECVD에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
25 25
청구항 23에 있어서,상기 i형 반도체층은 SiH4, H2를 주입하여 PECVD에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
26 26
청구항 23에 있어서,상기 p형 반도체층은 SiH4, H2, B2H6를 주입하여 PECVD에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
27 27
청구항 14에 있어서,상기 전면전극은 불소가 도핑된 틴 옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO)로 이루어진 군으로부터 선택된 투명전도성 산화물을 상기 비정질 실리콘층의 상면에 50∼200 nm의 두께로 증착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
28 28
청구항 14에 있어서,상기 후면전극은 결정질 실리콘 기판의 후면에 알루미늄 페이스트 또는 은 페이스트를 도포한 후 900∼1000℃에서 열처리하여 20∼30 nm의 두께로 형성된 것임을 특징으로 하는 이종접합 실리콘 태양전지의 제조방법
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