Efficiency Improvement of $N^+NPP^+$ Si Solar Cell with High Low Junction Emitter Structure

고저 접합 에미터 구조를 갖는 $N^+NPP^+$ Si 태양전지의 효율 개선

N+NPP+ HLEBSF (high low emitter back surface field) solar cells which have N+N high low junction in the emitter as well as N+PP+ BSF cells were designed and fabricated by using <111> oriented P type Si wafers with the resistivity of 10$\Omega$/$\textrm{cm}^2$ and the thickness of 13-15 mil. Physical parameters (impurity concentration, thickness) at each region of N+PP+ and N+NPP+ cell were made equally through same masks and simultaneous process except N region of HLEBSF cell to investigate the high low emitter junction effect for efficiency improvement. Under the light intensity of 100 mW/$\textrm{cm}^2$, total area (active area) conversion efficiency were typically 10.94% (12.16%) for N+PP+ BSF cells and 12.07% (13.41%) for N+N PP+ cells. Efficiency improvement of N+NPP+ cell which has high low emitter Junction structure is resulted from the suppression of emitter recombination current and the increasement of open circuit voltage (Voc) and short circuit current (Ish) by removing heavy doping effects occurring in N+ emitter region.

비저항이 10Ω-cm, 두께가 13∼15mi1인 <111> oriented, p형 Si기판을 이용하여 N+PP+ BSF 전지와 에미터 영역이 N+N 고저 접합으로 이루어진 N+NPP+ HELEBSF(high low emitter bach surface field) 전지를 설계 제작하였다. 접합형 태양전지의 에미터 영역에서 고저 접합구조가 효율 개선에 미치는 영향을 검토하기 위해 HLEBSF 전지의 N영역을 제외하고는 같은 마스크와 동시 공정을 통해 N+PP-전지와 N+NPP+ 전지의 가영역에서 물리적 파라미터들(불순물 농도, 두께)을 동일하게 만들었다. 100mW/㎠의 인공조명에서 측정한 결과 N+PP+ 전지들의 전면적 (유효 수광면적) 평균 변환효율이 10.94%(12.16%)이었고, N+NPP+ 전지들의 평균 변환효율은 12.07% (13.41%)로 나타났다. N+NPP+ 전지의 효율개선은 N+N-고저 접합 에미터 구조가 N+ 에미터 영역에서 나타나는 heavy doping effects를 제거함으로써 에미터 재결합 전류의 증가를 억제하고 나아가 개방전압(Voc)과 단락전류(Ish)의 값을 증가시켜 준 결과로 볼 수 있다.