JP2012060123A - 導電性電極構造物の形成方法及びこれを含む太陽電池の製造方法、並びにその製造方法により製造された太陽電池 - Google Patents

導電性電極構造物の形成方法及びこれを含む太陽電池の製造方法、並びにその製造方法により製造された太陽電池 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、導電性電極構造物の形成方法及びこれを含む太陽電池の製造方法、並びにその製造方法により製造された太陽電池を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態による導電性電極構造物の製造方法は、基板１１０上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペーストを熱処理して外部に向かって凸な形状を有する導電性パターン１４０を形成し、該導電性パターン１４０をコンフォーマルに覆うソルダ膜１５４を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電性電極構造物の形成方法及びこれを含む太陽電池の製造方法、並びにその製造方法により製造された太陽電池に関するもので、より詳細には、製造工程を単純化して製造費用を節減した導電性電極構造物の形成方法及びこれを含む太陽電池の製造方法、並びにその製造方法により製造された太陽電池に関するものである。
一般に、太陽電池の電極は、受光面を有するシリコン基板と、該シリコン基板の受光面上に配設される導電性電極構造物とを有する。該導電性電極構造物は、該シリコン基板のＰＮ不純物層に選択的に接合されるプラス電極及びマイナス電極を含む。該導電性電極構造物が受光面上に設けられる前面電極型太陽電池（ｆｒｏｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｙｐｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）の場合、該導電性電極構造物の線幅が減少するほど、相対的に該受光面への実際の光入射量が増加するようになる。しかし、該導電性電極構造物の線幅を減少させるほど、該導電性電極構造物の電気抵抗が高くなり、電極としての特性が低下することになる。そのため、最近は、該導電性電極構造物を該シリコン基板の非受光面に設ける後面電極型太陽電池（ｂａｃｋ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｙｐｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）が開発されている。
一般に、後面電極型太陽電池の導電性電極構造物は、シリコン基板に金属膜を設けた後、該金属膜をシード層（Ｓｅｅｄ Ｌａｙｅｒ）とするメッキ工程を行って、該基板の非受光面上にメッキ膜を形成する。続いて、該メッキ膜を選択的にエッチングして、該太陽電池のプラス及びマイナス電極のための導電性パターンを形成する。
特開２００８−２９４２０９号公報
しかし、導電性電極構造物をメッキ工程で形成する場合、該メッキ工程の他にも、メッキ膜形成のためのシード層形成工程と、メッキ工程時に該メッキパターンの非形成領域を画定するレジストパターン形成工程と、該レジストパターン除去工程とが別途に付加される。また、該シード層形成のための蒸着工程は、化学的気相蒸着装置または物理的気相蒸着装置のような高価な蒸着装置を用いるようになるため、その工程が複雑になり、費用が大きく増加することになる。そのため、一般的な後面電極型太陽電池の製造方法は、その製造過程が複雑で、製造費用が高いという問題がある。
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、製造工程を単純化して製造費用を節減した導電性電極構造物の形成方法を提供することに、その目的がある。
また、本発明の他の目的は、製造工程を単純化して製造費用を節減した太陽電池の製造方法及び該製造方法により製造された太陽電池を提供することにある。
上記目的を解決するために、本発明による導電性電極構造物の形成方法は、基板上に導電性ペーストを塗布するステップと、該導電性ペーストを熱処理して、外部に向かって凸な形状を有する導電性パターンを形成するステップと、該導電性パターンをコンフォーマルに覆うソルダ膜を形成するステップとを含むことができる。
本発明によると、該導電性ペーストを塗布するステップは、インクジェットプリンティング方法（ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）によって行われることができる。
本発明によると、該導電性ペーストとしては、銅（Ｃｕ）及び銀（Ａｇ）の中少なくともいずれか１つを含むペーストが用いられる。
本発明によると、該ソルダ膜を形成するステップは、該導電性パターン上にソルダペーストを塗布するステップと、該ソルダペーストを熱処理するステップとを含むことができる。
本発明によると、該ソルダペーストを熱処理するステップは、該ソルダペーストが溶けて該導電性パターンの上面に自己整列されて形成されるようにすることができる。
本発明によると、該ソルダペーストを塗布するステップは、スクリーン印刷方法（ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）によって行われ、該ソルダペーストを熱処理するステップは、該ソルダペーストをリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）するステップを含むことができる。
本発明によると、該基板と該導電性パターンとの間に金属積層パターンを形成するステップをさらに含み、該金属積層パターンを形成するステップは、該基板上に第１の金属膜を形成するステップ及び該第１の金属膜上に第２の金属膜を形成するステップを含むことができる。
本発明による太陽電池は、受光面と、該受光面の反対面である非受光面と、該非受光面に形成されたＰＮ不純物層を有する基板と、該非受光面を覆って、該ＰＮ不純物層を露出させるコンタクトホールを有する絶縁パターンと、該非受光面上に設けられた導電性電極構造物とを含み、該導電性電極構造物は、該コンタクトホールを介して該ＰＮ不純物層に接合された金属積層パターンと、該金属積層パターンを覆って、外部に向かって凸な形状を有する導電性パターンと、該導電性パターンをコンフォーマルに覆うソルダ膜とを含む。
本発明によると、該導電性パターンは、該基板に対して導電性ペーストを塗布して形成されることができる。
本発明によると、該ソルダ膜は、該導電性パターンの上面に自己整列（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ）されて形成されることができる。
本発明によると、該金属積層パターンは、該コンタクトホールを介して露出された該ＰＮ不純物層に接合された第１の金属膜と、該第１の金属パターンと該導電性パターンとの間に介在する第２の金属膜とを含むことができる。
本発明によると、該第１の金属膜は、該導電性パターンを該ＰＮ不純物層にオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）させるための膜であり、該第２の金属膜は、該導電性パターンの金属イオンが該基板に拡散されるのを防止する拡散防止膜であってもよい。
本発明によると、該不純物層は、Ｎ型不純物拡散領域と、該Ｎ型不純物拡散領域以外の領域に配設されるＰ型不純物拡散領域とを含み、該導電性電極構造物は、該コンタクトホールを介して該Ｎ型不純物拡散領域に電気的に接合された第１の電極と、該コンタクトホールを介して該Ｐ型不純物拡散領域に電気的に接合された第２の電極とを含むことができる。
また、上記目的を解決するために、本発明による太陽電池の製造方法は、受光面及び該受光面の反対面である非受光面を有する基板を準備するステップと、該基板の非受光面にＰＮ不純物層を形成するステップと、該基板の該非受光面を覆う絶縁パターンを形成するステップと、該非受光面上に導電性電極構造物を形成するステップとを含み、該導電性電極構造物を形成するステップは、該コンタクトホールを介して該ＰＮ不純物層に接合された金属積層パターンを形成するステップと、該金属積層パターンを覆って外部に向かって凸な形状を有する導電性パターンを形成するステップと、該導電性パターンをコンフォーマルに覆うソルダ膜を形成するステップとを含むことができる。
本発明によると、該導電性パターンを形成するステップは、該金属積層パターン上に導電性ペーストを塗布するステップ及び該導電性ペーストを熱処理するステップを含むことができる。
本発明によると、該導電性ペーストを塗布するステップは、インクジェットプリンティング方法によって行われることができる。
本発明によると、該導電性ペーストとしては、銅ペースト及び銀ペーストの中少なくともいずれか１つを用いることができる。
本発明によると、該ソルダ膜を形成するステップは、該導電性パターン上にソルダペーストを塗布するステップ及び該ソルダペーストを熱処理するステップを含むことができる。
本発明によると、該ソルダペーストを熱処理するステップは、該ソルダペーストが溶けて該導電性パターンの上面に自己整列されて形成されるようにすることができる。
本発明によると、該ソルダペーストを塗布するステップは、スクリーン印刷方法によって行われ、該ソルダペース卜を熱処理するステップは、該ソルダペーストをリフローするステップを含むことができる。
本発明によると、該ソルダペーストとしては、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）及びニッケル（Ｎｉ）の中少なくともいずれか１つを含むペーストが用いられる。
本発明によると、該金属積層パターンを形成するステップは、該コンタクトホールを満たすと共に該非受光面を覆う第１の金属膜を形成するステップと、該第１の金属膜上に第２の金属膜を形成するステップとを含むことができる。
本発明によると、該第１の金属膜を形成するステップは、該非受光面にアルミニウム膜（Ａｌ ｌａｙｅｒ）を蒸着するステップを含み、該第２の金属膜を形成するステップは、該非受光面にチタンタングステン膜（ＴｉＷ Ｌａｙｅｒ）を蒸着するステップを含むことができる。
本発明によると、該基板を準備するステップは、Ｎ型半導体基板を準備するステップを含み、該ＰＮ不純物層を形成するステップは、該Ｎ型半導体基板にＰ型半導体不純物イオンを注入するステップを含むことができる。
本発明によると、該基板を準備するステップは、光透過性を有する透明プレートを準備するステップを含むことができる。
本発明の導電性電極構造物の形成方法によれば、基板上にインクジェットプリンティング方式で導電性ペーストを塗布し、該導電性ペーストを熱処理してメッキパターンを形成することができる。これにより、インクジェットプリンティング方式で導電性電極構造物を形成するため、メッキ工程でメッキパターンを形成する場合に比べて、製造工程を単純化すると共に製造費用を節減することができる。
本発明の太陽電池によれば、基板の非受光面に形成された電極構造物を含み、該電極構造物は、インクジェットプリンティング方式で形成される導電性パターン及び該導電性パターンの上面に自己整列されて形成されたソルダ膜を備えることができる。これにより、本発明によれば、インクジェットプリンティング方法で形成された導電性パターン及び該導電性パターンに自己整列されて形成されたソルダ膜を備えて、メッキ工程で形成された導電性パターンを備える場合に比べて、製造工程を単純化すると共に製造費用を節減した構造を提供することができる。
本発明の太陽電池の製造方法によれば、基板の非受光面に接合された導電性電極構造物を含み、該導電性電極構造物の導電性パターンは、インクジェットプリンティング方式で形成されることができる。これにより、本発明によれば、インクジェットプリンティング方式で導電性電極構造物を形成するため、メッキ工程を行う場合に比べて、製造工程を単純化すると共に製造費用を節減することができる。
本発明の実施形態による太陽電池の一部構成を示す図面である。 本発明による太陽電池の製造方法を示す順序図である。 本発明による太陽電池の製造過程を説明するための図面である。 同じく、太陽電池の製造過程を説明するための図面である。 同じく、太陽電池の製造過程を説明するための図面である。 同じく、太陽電池の製造過程を説明するための図面である。 同じく、太陽電池の製造過程を説明するための図面である。
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下に示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
図１は、本発明の実施形態による太陽電池の一部構成を示す図面である。図１を参照すると、本発明の実施形態による太陽電池１００は、基板１１０及び該基板１１０上に接合された導電性電極構造物１６０を含むことができる。
該基板１１０は太陽電池の製造のためのプレートであってもよい。そのため、該基板１１０としては、光透過率の高い透明プレートを用いることが望ましい。一例として、該基板１１０はシリコンウエハであってもよい。他の例として、該基板１１０はガラス基板であってもよい。さらに他の例として、該基板１１０は透明プラスチック基板であってもよい。
該基板１１０は、受光面１１２及び非受光面１１４を有することができる。該受光面１１２は外部から光を入射される面であり、該非受光面１１４は該受光面１１２の反対側面である。
該受光面１１２は、凹凸構造を有することができる。該凹凸構造は、該受光面１１２に所定のテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）処理を行って形成されたものであってもよい。該凹凸構造は、該受光面１１２の表面積を増加させて、外部光の入射効率を増加させることができる。該受光面１１２上には、該凹凸構造の表面を覆う絶縁膜１１３が設けられる。該絶縁膜１１３は該凹凸構造を均一の厚さで覆うシリコン酸化膜１１３ａと、該シリコン酸化膜１１３ａを覆うシリコン窒化膜１１３ｂとを含むことができる。また、該受光面１１２上には、該凹凸構造を覆う光反射膜（図示せず）がさらに設けられてもよい。
該基板１１０は、ＰＮ不純物層１１６をさらに含むことができる。該ＰＮ不純物層１１６は、該非受光面１１４に形成されることができる。該ＰＮ不純物層１１６は、Ｎ型不純物拡散領域１１６ａ及びＮ型不純物拡散領域１１６ａ以外の領域に形成されたＰ型不純物拡散領域１１６ｂを含むことができる。
該基板１１０の非受光面１１４上には、絶縁パターン１２２が形成されることができる。該絶縁パターン１２２は、該非受光面１１４を覆う酸化膜または窒化膜の中少なくともいずれか１つであってもよい。一例として、該絶縁パターン１２２はシリコン酸化膜であってもよい。該絶縁パターン１２２は、該ＰＮ不純物層１１６を露出させるコンタクトホール１２４を含むことができる。例えば、該コンタクトホール１２４は、該Ｎ型不純物拡散領域１１６ａを露出させる第１のコンタクトホール１２４ａ及び該Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂを露出させる第２のコンタクトホール１２４ｂを含むことができる。
該導電性電極構造物１６０は、該基板１１０の該非受光面１１４上に設けられる。この場合、該導電性電極構造物１６０では、太陽電池のプラス及びマイナス電極が非受光面１１４に設けられる後面コンタクト型太陽電池(ｂａｃｋ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ)の電極であってもよい。
より詳しくは、該導電性電極構造物１６０は、該非受光面１１４に接合された第１の電極１６２及び第２の電極１６４を含むことができる。該第１の電極１６２は、該Ｎ型不純物拡散領域１１６ａに接合されて太陽電池１００のマイナス電極として用いられる。該第２の電極１６４は、該Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂに接合されて太陽電池１００のプラス電極として用いられる。このために、該第１の電極１６２は該第１のコンタクトホール１２４ａを通じて該Ｎ型不純物拡散領域１１６ａに接合され、該第２の電極１６４は該第２のコンタクトホール１２４ｂを通じて該Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂに接合される。
該第１の電極１６２と該第２の電極１６４とは、概ね類似な構造を有するが、その形成領域が異なることがある。例えば、該第１の電極１６２はＮ型不純物拡散領域１１６ａ上に配設され、該第２の電極１６４はＰ型不純物拡散領域１１６ｂ上に配設されることがある。これに加えて、該第１の電極１６２及び該第２の電極１６４は、該非受光面１１４上で交互に繰り返して配設されることができる。該第１の電極１６２及び該第２の電極１６４の各々は、該ＰＮ不純物層１１６上に順に積層される金属積層パターン１３０ａ、導電性パターン１４０及びソルダ膜１５４を含むことができる。
該金属積層パターン１３０ａは、第１の金属パターン１３２ａ及び該第１の金属パターン１３２ａ上に積層される第２の金属パターン１３４ａを含むことができる。該第１の金属パターン１３２ａは、該第１及び第２の電極１６２、１６４を該ＰＮ不純物層１１６にオーミックコンタクトさせるための膜であってもよい。このために、該第１の電極１６２の該第１の金属パターン１３２ａは、該第１のコンタクトホール１２４ａを満たすと共に該絶縁パターン１２２を覆うように構成されることができる。該第２の電極１６４の該第１の金属パターン１３２ａは、該第２のコンタクトホール１２４ｂを満たすと共に該絶縁パターン１２２を覆うように構成されることができる。これにより、該第１の電極１６２の該第１の金属パターン１３２ａは該Ｎ型不純物拡散領域１１６ａに電気的に接合され、該第２の電極１６４の該第１の金属パターン１３２ａは該Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂに電気的に接合されることができる。
該第２の金属パターン１３４ａは、該第１及び第２の電極１６２、１６４の金属材料が該基板１１０に拡散されるのを防止するための拡散防止膜であってもよい。このために、該第２の金属パターン１３４ａは該第１の金属パターン１３２ａと該導電性パターン１４０との間に介在し、該導電性パターン１４０から該基板１１０への金属イオンの拡散を防止することができる。
該導電性パターン１４０は該第２の金属パターン１３４ａと該ソルダ膜１５４との間に配設されることができる。該導電性パターン１４０は該導電性電極構造物１６０で電流の移動経路として用いられる主な構成である。
該ソルダ膜１５４は、該導電性パターン１４０を外部接合対象物（図示せず）との電気的な接続のための膜であってもよい。該導電性パ夕一ン１４０の上面１４２を均一の厚さで覆うことができる。
前述のような金属積層パターン１３０ａ、導電性パターン１４０及びソルダ膜１５４は、多様な種類の材料からなることができる。例えば、該第１の金属パターン１３２ａはアルミニウム（Ａｌ）からなり、該第２の金属パターン１３４ａはチタンタングステン(ＴｉＷ)からなることができる。該導電性パターン１４０は銅(Ｃｕ)または銀(Ａｇ)からなることができる。そして、該ソルダ１膜１５４はスズ(Ｓｎ)、銀(Ａｇ)及びニッケル(Ｎｉ)の中少なくともいずれか１つからなることができる。
一方、該導電性パターン１４０は、該基板１１０に対しインクジェットプリンティング方式を用いて形成されたものであってもよい。例えば、該導電性パターン１４０は、該基板１１０の金属積層パターン１３０ａ上に銅(Ｃｕ)及び銀(Ａｇ)の中少なくともいずれか１つを含む導電性ペースト(ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｓｔｅ)をインクジェットプリンタを用いて選択的に塗布して形成されることができる。続いて、該導電性ペーストを熱処理して、該導電性パターン１４０を形成することができる。この場合、該インクジェットプリンタの塗布特性上、該導電性パターン１４０は外部に向かって凸な形状を有することができる。これにより、該導電性パターン１４０の上面１４２を均一の厚さで覆うソルダ膜１５４も、凸な形状を有することができる。
また、該ソルダ膜１５４は、該導電性パターン１４０の上面１４２に対し自己整列されて形成されることができる。例えば、該ソルダ膜１５４は、該導電性パターン１４０の上面１４２上にソルダペースト（ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ）を塗布した後、該ソルダペーストを熱処理して形成されたものであってもよい。この場合、該ソルダペーストは、該導電性パターン１４０の上面１４２にのみ限定されてコンフォーマルに形成されることができる。これにより、該ソルダ膜１５４は、該導電性パターン１４０を取り囲む構造を有することになる。
前述のように、本発明の実施形態による太陽電池１００は、基板１１０の非受光面１１４に設けられる導電性電極構造物１６０を含み、該導電性電極構造物１６０の導電性パターン１４０は、インクジェットプリンティング方式で形成されることができる。これにより、本発明の実施形態による太陽電池１００は、インクジェットプリンティング方式で形成された導電性電極構造物１６０を備えるため、メッキ工程で導電性電極構造物を形成することに比べて、外部に向かって凸な形状の導電性電極構造物１６０を有することができる。また、該導電性電極構造物１６０は該導電性パターン１４０の上面１４２に自己整列して形成されたソルダ膜１５４を含むことができる。この場合、該太陽電池１００は凸な形状の導電性パターン１４０と、該導電性パターン１４０の上面１４２にコンフォーマルに形成されて凸な形状を有するソルダ膜１５０とを有することができる。
これにより、本発明による太陽電池は、インクジェットプリンティング方法で形成された導電性パターン１４０及び該導電性パターン１４０に自己整列されて形成されたソルダ膜１５４を備えて、メッキ工程で形成された導電性パターンを備える場合に比べて、製造工程を単純化すると共に製造費用を節減した構造を提供することができる。
以下、本発明の実施形態による太陽電池の製造方法について詳細に説明する。ここで、前述の本発明の実施形態による太陽電池１００に対し重複する内容は省略または簡略化する。また、太陽電池の製造方法は、導電性電極構造物の形成方法を含むため、該導電性電極構造物の形成方法に対しては別途に説明しない。
図２は、本発明による太陽電池の製造方法を示す順序図であり、図３〜図７は、本発明による太陽電池の製造過程を説明するための図面である。
図２及び図３を参照すると、まず、太陽電池製造用基板１１０を準備する（Ｓ１１０）。該基板１１０としては、太陽電池製造のための多様な種類のプレートの中いずれか１つが用いられる。一例として、該基板１１０としては、シリコンウエハが挙げられる。他の例として、該基板１１０としては、ガラス基板が挙げられる。さらに他の例として、該基板１１０としてはプラスチック基板が挙げられる。
該基板１１０は、受光面１１２及び非受光面１１４を有することができる。該受光面１１２は外部から光を入射される面であり、該非受光面１１４は該受光面１１２の反対側面であってもよい。
該基板１１０の受光面１１２にテクスチャリング(ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ)処理を行う。これにより、該基板１１０の該受光面１１２には凹凸構造が形成されることができる。該凹凸構造は、該受光面１１２の表面積を増加させることになる。これにより、該凹凸構造により、該基板１１０の受光面１１２に対する光入射率が増加することになる。
続いて、該凹凸構造の表面を覆う絶縁膜１１３を形成することができる。該絶縁膜１１３を形成するステップは、該凹凸構造をコンフォーマルに覆うシリコン酸化膜１１３ａを形成するステップと、該シリコン酸化膜１１３ａを覆うシリコン窒化膜１１３ｂを形成するステップとを含むことができる。
一方、該基板１１０の該非受光面１１４にＰＮ不純物層１１６を形成することができる。該ＰＮ不純物層１１６を形成するステップは、該シリコンウエハに不純物半導体を注入するステップを含むことができる。一例として、該基板１１０がＮ型半導体基板の場合、該ＰＮ不純物層１１６を形成するステップは、該Ｎ型半導体基板の一部領域にＰ型不純物イオンを選択的に注入して行われる。この時、該ＰＮ不純物層１１６を形成するステップは、該Ｐ型不純物イオンが注入される領域以外の領域に該Ｎ型半導体基板に比べて高い濃度のＮ型不純物イオンを注入するステップがさらに付加されることができる。これにより、該基板１１０の非受光面１１４には、Ｎ型不純物拡散領域１１６ａ及び該Ｎ型不純物拡散領域１１６ａ以外の領域に形成されたＰ型不純物拡散領域１１６ｂからなるＰＮ不純物層１１６が形成されることができる。
図２及び図４を参照すると、基板１１０の非受光面１１４上にＰＮ不純物層１１６を選択的に露出させる絶縁パターン１２２を形成する（Ｓ１２０）。まず、該基板１１０の非受光面１１４上に絶縁膜を形成することができる。該絶縁膜を形成するステップは、該非受光面１１４を均一の厚さで覆う酸化膜または窒化膜を形成するステップを含むことができる。一例として、該絶縁膜は、シリコン酸化膜であってもよい。
続いて、該絶縁膜にコンタクトホール１２４を形成する。該コンタクトホール１２４を形成するステップは、Ｎ型不純物拡散領域１１６ａを露出させる第１のコンタクトホール１２４ａを形成するステップと、Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂを露出させる第２のコンタクトホール１２４ｂを形成するステップとを含むことができる。ここで、該コンタクトホール１２４を形成するステップでは、多様な種類のエッチング工程が用いられる。一例として、該コンタクトホール１２４を形成するステップは、フォトリソグラフィ工程や湿式エッチング工程によって行われることができる。
続いて、該絶縁パターン１２２上に金属積層膜１３０を形成する（Ｓ１３０）。例えば、該コンタクトホール１２４を満たすと共に該絶縁パターン１２２を覆う第１の金属膜１３２を形成することができる。該第１の金属膜１３２は、該基板１１０に後続工程時に形成される導電性電極構造物（図７の１６０）をオーミックコンタクトさせるための膜であってもよい。一例として、該第１の金属膜１３２はアルミニウム（Ａｌ）からなることができる。そして、該第１の金属膜１３２を覆う第２の金属膜１３４を形成することができる。該第２の金属膜１３４は該導電性電極構造物１６０の金属イオンが該基板１１０に拡散されるのを防止することができる。一例として、該第２の金属膜１３４はチタンタングステン（ＴｉＷ）からなることができる。
一方、該金属積層膜１３０を形成するステップは、多様な種類の蒸着工程を行って行われる。例えば、該第１及び第２の金属膜１３２、１３４を形成するステップは、化学的気相蒸着工程（CVD）及び物理的気相蒸着工程（PVD）の中いずれか１つによって行われることができる。一例として、該第１及び第２の金属膜１３２、１３４は、スパッタリング工程（sputtering process）及び蒸発工程(ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ)の中少なくともいずれか１つによって形成されることができる。
続いて、該金属積層膜１３０上に導電性パターン１４０を形成する（Ｓ１４０）。一例として、該導電性パターン１４０を形成するステップは、該基板１１０の非受光面１１４上に導電性ペーストを塗布するステップを含むことができる。該導電性ペーストを塗布するステップは、該基板１１０に対しインクジェットプリンティング工程によって行われる。一例として、該導電性ペーストを塗布するステップは、インクジェットプリンタを用いて該基板１１０上に銅(Ｃｕ)及び銀(Ａｇ）の中少なくともいずれか１つのペーストを選択的にプリンティングするステップを含むことができる。
一方、該導電性パターン１４０は太陽電池の電極として用いられる。これにより、該導電性パターン１４０としては、電気伝導度の高い金属材料からなることが望ましい。一例として、該導電性パターン１４０としては、銅(Ｃｕ)を含む導電性ラインであってもよい。他の例として、該導電性パターン１４０としては、銀(Ａｇ)を含む導電性ラインであってもよい。しかし、該導電性パターン１４０の材料は、前述の材料に限定されるわけではなく、太陽電池の電極として活用可能な電気伝導度付き材料であれば、如何なるものであってもよい。
図２及び図５を参照すると、導電性パターン１４０上にソルダペースト１５２を形成する（Ｓ１５０）。該ソルダペースト１５２を形成するステップは、該導電性パターン１４０の上面１４２上に選択的に導電性ペーストを塗布して行われる。一例として、該ソルダペースト１５２を形成するステップは、スクリーンプリンティング(Ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）方法によって行われる。ここで、該導電性ペーストを塗布するステップは、スズ(Ｓｎ)、銀(Ａｇ)及びニッケル(Ｎｉ)の中少なくともいずれか１つを含む金属ペーストを該導電性パターン１４０上に塗布して行われる。
図２及び図６を参照すると、ソルダペースト１５２を熱処理して、金属パターン１５０上にソルダ膜１５４を形成する（Ｓ１６０）。例えば、該ソルダペースト１５２をリフローさせることができる。これにより、該ソルダペースト１５２は溶けて広がって、該金属パターン１５０の上面を選択的に覆うことができる。ここで、該ソルダペースト１５２は該導電性パターン１４０の上面１４２に自己整列されながら、該上面１４２に限定して形成されることができる。これにより、該導電性パ夕一ン１４０の上面１４２を選択的にコンフオ一マルに覆う該ソルダ膜１５４が形成されることができる。
図２及び図７を参照すると、ソルダ膜１５４をエッチング防止膜として、金属積層膜（図６の１３０）をエッチングするエッチング工程を行う（Ｓ１７０）。該エッチング工程では、所定のエッチング液を用いて該金属積層膜１３０の第２の金属膜（図６の１３４）及び第１の金属膜（図６の１３２）を順にエッチングする湿式エッチング工程が用いられる。また、導電性パターン１４０の形成のために、該金属積層膜１３０上に金属シード層（図示せず）が設けられる場合、該金属シード層をエッチングする工程が付加されてもよい。
一方、該エッチング液としては、多様な種類のケミカルが用いられることができる。例えば、該第２の金属膜１３４がチタンタングステンからなる場合、該第２の金属膜１３４のエッチングのためのエッチング液としては、過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)を含むエッチング液が用いられる。該第１の金属膜１３２がアルミニウムからなる場合、該第１の金属膜１３２のエッチングのためのエッチング液としては、水酸化カリウム(ＫＯＨ)を含むエッチング液が用いられる。また、該金属シード層が形成された場合、該金属シード層のエッチングのためのエッチング液としては、硫酸(Ｈ２ＳＯ４）、リン酸(Ｈ３ＰＯ４)及び過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)を含むエッチング液が用いられる。
前述のようなエッチング工程を通じて、基板１１０のＮ型不純物拡散領域１１６ａと電気的にコンタクトされるパターンと、Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂと電気的にコンタクトされるパターンとを含む金属積層パターン１３０ａが形成されることができる。各々の金属積層パターン１３０ａは、該第１の金属膜１３２がエッチングされて形成された第１の金属パターン１３２ａと、該第２の金属膜１３４がエッチングされて形成された第２の金属パターン１３４ａとが順に積層された構造を有することができる。
前述のような工程を通じて、該基板１１０の非受光面１１４上には、Ｎ型不純物拡散領域１１６ａに電気的にコンタクトされる第１の電極１６２と、Ｐ型不純物拡散領域１１６ｂに電気的にコンタクトされる第２の電極１６４とで構成された導電性電極構造物１６０が形成されることができる。ここで、該導電性電極構造物１６０は各々基板１１０の非受光面１１４上に順に積層された金属積層パターン１３０ａ、導電性パターン１４０及びソルダ膜１５４で構成されることができる。
前述のように、本発明の実施形態による太陽電池の製造方法は、基板１１０の非受光面１１４に接合された導電性電極構造物１６０を形成する。該導電性電極構造物１６０の導電性パターン１４０はインクジェットプリンティング方式で形成されることができる。そのため、本発明による太陽電池の製造方法によれば、インクジェットプリンティング方式で導電性電極構造物１６０を形成するため、メッキ工程で導電性電極構造物を形成する場合に比べて、製造工程を単純化すると共に製造費用を節減することができる。
また、本発明の実施形態による太陽電池の製造方法では、基板１１０の非受光面１１４上にインクジェットプリンテイング方式で導電性パターン１４０を形成し、該導電性パターン１４０の上面１４２上にソルダペースト１５２を設けた後、該ソルダペースト１５２を熱処理して該ソルダペースト１５２が該上面１４２に自己整列されながら、該上面１４２を選択的に覆うようにすることができる。そのため、本発明の実施形態による太陽電池の製造方法によれば、該導電性パターン１４０の上面１４２に自己整列させて該ソルダ膜１５４を形成するため、凸な構造の導電性パターン１４０の上面１４２に該ソルダ膜１５４を効果よく形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１００ 太陽電池
１１０ 基板
１１２ 受光面
１１４ 非受光面
１１６ ＰＮ不純物層
１２２ 絶縁パターン
１３０ａ 金属積層パターン
１３２ａ 第１の金属パターン
１３４ａ 第２の金属パターン
１４０ 導電性パターン
１５２ ソルダペースト
１５４ ソルダ膜
１６０ 導電性電極構造物
１６２ 第１の電極
１６４ 第２の電極

Claims (25)

  1. 基板上に導電性ペーストを塗布するステップと、
    前記導電性ペーストを熱処理して、外部に向かって凸な形状を有する導電性パターンを形成するステップと、
    前記導電性パターンをコンフォーマルに覆うソルダ膜を形成するステップと
    を含む導電性電極構造物の形成方法。
  2. 前記導電性ペーストを塗布するステップは、インクジェットプリンティング方法によって行われる請求項１に記載の導電性電極構造物の形成方法。
  3. 前記導電性ペーストとしては、銅（Ｃｕ）及び銀(Ａｇ）の中少なくともいずれか１つを含むペーストを用いる請求項１に記載の導電性電極構造物の形成方法。
  4. 前記ソルダ膜を形成するステップは、
    前記導電性パターン上にソルダペーストを塗布するステップと、
    前記ソルダペーストを熱処理するステップとを含む請求項１に記載の導電性電極構造物の形成方法。
  5. 前記ソルダペーストを熱処理するステップは、
    前記ソルダペーストが溶けて前記導電性パターンの上面に自己整列されて形成されるようにする請求項４に記載の導電性電極構造物の形成方法。
  6. 前記ソルダペーストを塗布するステップは、スクリーン印刷方法によって行われ、
    前記ソルダペーストを熱処理するステップは、前記ソルダペーストをリフローするステップを含む請求項４に記載の導電性電極構造物の形成方法。
  7. 前記基板と前記導電性パターンとの間に金属積層パターンを形成するステップをさらに含み、
    前記金属積層パターンを形成するステップは、
    前記基板上に第１の金属膜を形成するステップと、
    前記第１の金属膜上に第２の金属膜を形成するステップと
    を含む請求項１に記載の導電性電極構造物の形成方法。
  8. 受光面、該受光面の反対面である非受光面と、該非受光面に形成されるＰＮ不純物層を有する基板と、
    前記非受光面を覆って、前記ＰＮ不純物層を露出させるコンタクトホールを有する絶縁パターンと、
    前記非受光面上に設けられる導電性電極構造物とを含み、
    前記導電性電極構造物は、
    前記コンタクトホールを介して前記ＰＮ不純物層に接合された金属積層パターンと、
    前記金属積層パターンを覆って、外部に向かって凸な形状を有する導電性パターンと、
    前記導電性パターンをコンフォーマルに覆うソルダ膜と
    を含む太陽電池。
  9. 前記導電性パターンは、前記基板に対して導電性ペーストを塗布して形成される請求項８に記載の太陽電池。
  10. 前記ソルダ膜は、前記導電性パターンの上面に自己整列されて形成される請求項８に記載の太陽電池。
  11. 前記金属積層パターンは、
    前記コンタクトホールを介して露出された前記ＰＮ不純物層に接合された第１の金属膜と、
    前記第１の金属パターンと前記導電性パターンとの間に介在する第２の金属膜とを含む請求項８に記載の太陽電池。
  12. 前記第１の金属膜は、前記導電性パターンを前記ＰＮ不純物層にオーミックコンタクトさせるための膜であり、
    前記第２の金属膜は、前記導電性パターンの金属イオンが前記基板に拡散されるのを防止する拡散防止膜である請求項１１に記載の太陽電池。
  13. 前記不純物層は、
    Ｎ型不純物拡散領域と、
    前記Ｎ型不純物拡散領域以外の領域に配設されるＰ型不純物拡散領域とを含み、
    前記導電性電極構造物は、
    前記コンタクトホールを介して前記Ｎ型不純物拡散領域に電気的に接合される第１の電極と、
    前記コンタクトホールを介して前記Ｐ型不純物拡散領域に電気的に接合される第２の電極と
    を含む請求項８に記載の太陽電池。
  14. 受光面及び該受光面の反対面である非受光面を有する基板を準備するステップと、
    前記基板の非受光面にＰＮ不純物層を形成するステップと、
    前記基板の前記非受光面を覆う絶縁パターンを形成するステップと、
    前記非受光面上に導電性電極構造物を形成するステップとを含み、
    前記導電性電極構造物を形成するステップは、
    前記コンタクトホールを介して前記ＰＮ不純物層に接合された金属積層パターンを形成するステップと、
    前記金属積層パターンを覆って、外部に向かって凸な形状を有する導電性パターンを形成するステップと、
    前記導電性パターンをコンフォーマルに覆うソルダ膜を形成するステップと
    を含む太陽電池の製造方法。
  15. 前記導電性パターンを形成するステップは、
    前記金属積層パターン上に導電性ペーストを塗布するステップと、
    前記導電性ペーストを熱処理するステップと
    を含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  16. 前記導電性ペーストを塗布するステップは、
    インクジェットプリンティング方法によって行われる請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  17. 前記導電性ペーストとしては、銅ペースト及び銀ペーストの中少なくともいずれか１つを用いる請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  18. 前記ソルダ膜を形成するステップは、
    前記導電性パターン上にソルダペーストを塗布するステップと、
    前記ソルダペーストを熱処理するステップと
    を含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  19. 前記ソルダペーストを熱処理するステップは、
    前記ソルダペーストが溶けて前記導電性パターンの上面に自己整列されて形成されるようにする請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  20. 前記ソルダペーストを塗布するステップは、スクリーン印刷方法によって行われ、
    前記ソルダペーストを熱処理するステップは、前記ソルダペーストをリフローするステップを含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  21. 前記ソルダペーストとしては、スズ（Ｓｎ）、銀(Ａｇ）及びニッケル(Ｎｉ）の中少なくともいずれか１つを含むペーストが用いられる請求項２０に記載の太陽電池の製造方法。
  22. 前記金属積層パターンを形成するステップは、
    前記コンタクトホールを満たすと共に前記非受光面を覆う第１の金属膜を形成するステップと、
    前記第１の金属膜上に第２の金属膜を形成するステップと
    を含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  23. 前記第１の金属膜を形成するステップは、前記非受光面にアルミニウム膜（Ａｌ Ｌａｙｅｒ）を蒸着するステップを含み、
    前記第２の金属膜を形成するステップは、前記非受光面にチタンタングステン膜(ＴｉＷ Ｌａｙｅｒ）を蒸着するステップを含む請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
  24. 前記基板を準備するステップは、Ｎ型半導体基板を準備するステップを含み、
    前記ＰＮ不純物層を形成するステップは、前記Ｎ型半導体基板にＰ型半導体不純物イオンを注入するステップを含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
  25. 前記基板を準備するステップは、光透過性を有する透明プレートを準備するステップを含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
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