JP6185449B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6185449B2
JP6185449B2 JP2014239716A JP2014239716A JP6185449B2 JP 6185449 B2 JP6185449 B2 JP 6185449B2 JP 2014239716 A JP2014239716 A JP 2014239716A JP 2014239716 A JP2014239716 A JP 2014239716A JP 6185449 B2 JP6185449 B2 JP 6185449B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
electrodes
auxiliary electrode
solar cell
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014239716A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015106714A (ja
Inventor
テヘ チャン
テヘ チャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Publication of JP2015106714A publication Critical patent/JP2015106714A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6185449B2 publication Critical patent/JP6185449B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02002Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/02013Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising output lead wires elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0232Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0516Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module specially adapted for interconnection of back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068Semiconductor 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 characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682Semiconductor 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 characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Description

本発明は太陽電池及びその製造方法に関する。
一般的な太陽電池は、p型とn型のように、互いに異なる導電型(conductive type)の半導体からなる基板(substrate)とエミッタ部(emitter)、そして基板とエミッタ部にそれぞれ接続された電極を備える。この時、基板とエミッタ部の界面にはp−n接合が形成されている。
特に、太陽電池の効率を高めるために、シリコン基板の受光面に電極を形成せずに、シリコン基板の裏面だけでn電極及びp電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの研究開発が進められている。このような裏面電極型太陽電池セルを複数個接続して電気的に接続するモジュール化技術も進んでいる。
前記モジュールと技術には、複数の太陽電池セルを金属インターコネクタで電気的に接続する方法と、あらかじめ配線が形成された配線基板を用いて電気的に接続する方法が代表的である
本発明の目的は、太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
本発明に係る太陽電池は、半導体基板と半導体基板の背面に互いに離隔されて形成される複数の第1電極と複数の第2電極と、複数の第1電極と接続される第1補助電極と、複数の第2電極と接続される第2補助電極を含む絶縁性部材とを含み、複数の第1電極と第1補助電極及び複数の第2電極と第2補助電極は、絶縁性の樹脂層内に含まれる導電性金属粒子を含む導電性接着剤によって互に接続され、第1電極と第2電極との間、または第1補助電極と第2補助電極との間には、絶縁層によって絶縁され、ここで、導電性接着剤に含まれる樹脂層と絶縁層は、同じ樹脂材質を含む。
ここで、導電性接着剤の樹脂層と絶縁層は、エポキシ系の樹脂、アクリル系の樹脂、シリコン系の樹脂の内の少なくとも一つを含むことができる。
さらに、1つの絶縁性部材と1つの半導体基板が接続されて一つの一体型の個別素子(individual integrated type element)を形成することができる。
また、絶縁層は、入射される光を反射する光反射粒子を含むことができ、光反射粒子は、酸化チタン(TiO)の粒子または蛍光体(phosphor)粒子で形成することができる。
また、導電性金属粒子の大きさは、0.1μm〜15μmの間で有り得、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)の内の少なくとも一つを含んで形成することができる。
また、絶縁層内には、互いに離隔される複数の導電性金属粒子が位置することができる。
また、第1補助電極は、第1電極と接続される第1接続部と一端が第1接続部の端に接続される第1パッド部を含み、第2補助電極は、第2電極と接続される第2接続部と一端が第2接続部の終端に接続される第2パッド部を含むことができる。
ここで、第1パッド部と第2パッド部には、互いに隣接する太陽電池を接続するインターコネクタが接続され得る。
本発明に係る太陽電池の製造方法は、背面に、複数の第1電極と複数の第2電極が互いに離隔されて形成された半導体基板と、前面に第1補助電極と第2補助電極が互いに離隔されて形成された絶縁性部材を準備する段階、及び半導体基板と絶縁性部材を一回の熱処理工程で互に接続して、複数の第1電極と第1補助電極を互いに接続させ、複数の第2電極と第2補助電極を互いに接続させる接続ステップと、を含み、接続段階で、複数の第1電極、複数の第2電極のそれぞれと第1補助電極、第2補助電極のそれぞれは、複数の導電性金属粒子と樹脂層を含む導電性接着剤ペーストによって接続され、複数の第1電極、複数の第2電極間または第1補助電極、第2補助電極との間には樹脂材質を含む絶縁層ペーストによって接続され、導電性接着剤ペーストの樹脂層と絶縁層ペーストの樹脂材質は、一回の熱処理工程によって同時に硬化または半硬化される。
ここで、導電性接着剤ペーストに含まれる樹脂層の熱膨張率と絶縁層ペーストに含まれる樹脂材質の熱膨張率は互いに同じで有り得る。
さらに、導電性接着剤ペーストに含まれる樹脂層と絶縁層ペーストに含まれる樹脂材質は互いに同じで有り得る。
このように、本発明に係る太陽電池は、半導体基板と絶縁性部材をそれぞれ単品で接続する際に、導電性ペーストや導電性フィルムを用いることにより、製造工程をさらに単純化することができる。
本発明の一例に係る太陽電池を説明するための図である。 本発明の一例に係る太陽電池を説明するための図である。 図1及び図2で説明した太陽電池において、それぞれ単品で接続する半導体基板110と絶縁性部材200の電極パターンの一例を説明するための図である。 図3に図示された半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で相互に接続された状態を説明するための図である。 図4において5a−5aラインの断面を示したものである。 図4において5b‐5bラインの断面を示したものである。 図4において5c−5cラインの断面を示したものである。 図1〜図5に示された太陽電池を形成するために絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の一例を説明するための図である。 図1〜図5に示された太陽電池を形成するために絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の一例を説明するための図である。 図1〜図5に示された太陽電池を形成するために絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池において、絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の他の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池において、絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の他の一例を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池において、絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の他の一例を説明するための図である。 半導体基板110と絶縁性部材200が一体に接続されて一つの個別素子で形成された太陽電池が適用された太陽電池モジュールの一例について説明する 図である。
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形態に具現されることができここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を介して類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
以下において、前面とは、直射光が入射される太陽電池の一面で有り得、背面とは、直射光が入射されないか、または、直射光ではなく、反射光が入射することができる太陽電池の反対面で有り得る。
以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態に係る太陽電池及び太陽電池モジュールについて説明する。
図1乃至図3は本発明に係る太陽電池の一例を説明するための図である。
ここで、図1は、本発明の一例に係る太陽電池の一部斜視図の一例であり、図2の(a)は、図1に示した太陽電池をライン2−2に沿って切って図示した断面図であり、図2の(b)は、図2の(a)から電極部分を拡大図示した図である。
さらに、図3は、図1及び図2で説明した太陽電池において、それぞれ単品で接続する半導体基板110と絶縁性部材200の電極パターンの一例を説明するための図であり、ここで、図3の(a)は、半導体基板110の背面に配置される第1電極(C141)と第2電極(C142)のパターンの一例を説明するための図であり、図3の(b)は、図3の(a)において3(b)−3(b)ラインに沿った断面図であり、図3の(c)は、絶縁性部材200の前面に配置される第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)のパターンの一例を説明するための図であり、図3の(d)は、図3の(c)で3(d)−3(d)ラインに沿った断面図である。
図1及び図2を参考にすると、本発明に係る太陽電池の一例は、半導体基板110、反射防止膜130、エミッタ部121、背面電界部(back surface field; BSF、172)、複数の第1電極(C141)、複数の第2電極(C142)、第1補助電極(P141、一例として図3参照)と第2補助電極(P142、一例として図3参照)及び絶縁性部材200を含むことができる。
ここで、反射防止膜130と背面電界部172は省略されることもあり、さらに、反射防止膜130と、光が入射される半導体基板110との間に位置し、半導体基板110と同じ導電型の不純物が半導体基板110より高い濃度で含有された不純物部である前面電界部をさらに備えることも可能である。
以下では、図1及び図2に示すように、反射防止膜130と背面電界部172が含まれていることを一例として説明する。
半導体基板110は、第1導電型、例えば、n型導電型のシリコンからなるバルク型半導体基板110で有り得る。このような半導体基板110は、シリコン材質で形成されるウエハの第1導電型の不純物がドーピングされて形成され得る。
このような半導体基板110の前面は、テクスチャリングされて凹凸面のテクスチャリング表面(textured surface)を有することができる。反射防止膜130は、半導体基板110の入射面上部に位置し、一層または複数層からなり得、水素化されたシリコン窒化膜(SiNx:H)等からなり得る。さらに、半導体基板110の前面に前面電界部などがさらに形成されることも可能である。
エミッタ部121は、前面と向き合っている半導体基板110の背面の内に互いに離隔されて位置し、互いに並行する方向に伸びている。このようなエミッタ部121は、複数個で有り得、複数のエミッタ部121は、半導体基板110の導電型と反対の第2導電型で有り得る。
このような複数のエミッタ部121は、結晶シリコン半導体基板110の導電型と反対の第2導電型であるp型の不純物が拡散工程を介して高濃度で含有されて形成され得る。
複数の背面電界部172は、半導体基板110の背面内部に複数配置することができ、複数のエミッタ部121と並行する方向に離隔されて形成され、複数のエミッタ部121と同じ方向に伸びている。したがって、図1及び図2に示すように、半導体基板110の背面において複数のエミッタ部121と、複数の背面電界部172は、交互に位置する。
複数の背面電界部172は、半導体基板110と同じ導電型の不純物が半導体基板110より高濃度で含有した不純物、例えば、n++部である。このような複数の背面電界部172は、結晶シリコン半導体基板110と同じ導電型の不純物(n++)が拡散または蒸着工程を介して高濃度で含有されて形成され得る。
複数の第1電極(C141)は、エミッタ部121と、それぞれ物理的及び電気的に接続されエミッタ部121に沿って互いに離隔され延長される。したがって、エミッタ部121が第1方向(x)に延長された場合、第1電極(C141)も、第1方向(x)に延長され得、エミッタ部121が第2方向(y)に延長された場合、第1電極(C141)も、第2方向(y)に延長することができる。
また、複数の第2電極(C142)は、背面電界部172を介して、半導体基板110と、それぞれ物理的及び電気的に接続され、複数の背面電界部172に沿って延びる。
したがって、背面電界部172が第1方向(x)に延長された場合、第2電極(C142)も、第1方向(x)に延長することができ、背面電界部172が第2方向(y)に延長された場合、第2電極(C142)も、第2方向(y)に延長することができる。
ここで、半導体基板110の背面上で第1電極(C141)と第2電極(C142)は、互いに物理的に離隔され、電気的に隔離されている。
したがって、エミッタ部121上に形成された第1電極(C141)は、当該エミッタ部121の方向に移動した電荷、例えば、正孔を収集し、背面電界部172上に形成された第2電極(C142)は、該背面電界部172の方向に移動した電荷、例えば、電子を収集することができる。
第1補助電極(P141)は、図3に示すように、第1接続部(PC141)と第1パッド部(PP141)を含み、図1及び図2に示すように、第1接続部(PC141)は、複数の第1電極(C141)と接続され、第1パッド部(PP141)は、図3に示すように、一端が第1接続部(PC141)の終端に接続され、他端がインターコネクタ(IC)と接続することができる。第1接続部(PC141)は第1パッド部(PP141)と交差する方向に形成されることがある。一例として、第1接続部(PC141)は 第1パッド部(PP141)に垂直に形成されることがある。
このような第1接続部(PC141)は、複数に形成され、それぞれが複数の第1電極(C141)に接続されることもあり、これと違って一つのシート(sheet)電極に形成され、一つのシート電極に複数の第1電極(C141)が接続されることもある。
さらに、第1接続部(PC141)が複数に形成された場合、第1接続部(PC141)は、複数の第1電極(C141)と同じ方向に形成されることもあり、交差する方向に形成されることもある。この時、このような第1接続部(PC141)は、第1電極(C141)と重畳する部分で互いに電気的に接続することができる。
第2補助電極(P142)は、図3に示すように、第2接続部(PC142)と第2パッド部(PP142)を含むことができる。図1及び図2に示すように、第2接続部(PC142)は、複数の第2電極(C142)と接続され、第2パッド部(PP142)は、図3に示すように、一端が第2接続部(PC142)の終端に接続され、他端がインターコネクタ(IC)と接続することができる。第2接続部(PC142)は第2パッド部(PP142)と交差する方向に形成されることがある。一例として、 第2接続部(PC142)は第2パッド部(PP142)に垂直に形成されることがある。
このような第2接続部(PC142)も示されるように、複数に形成され、それぞれが複数の第2電極(C142)に接続されることもあり、しかし示されたものと違って一つのシート電極に形成され、一つのシート電極に複数の第2電極(C142)が接続されることもある。
ここで、第2接続部(PC142)が複数に形成された場合、第2接続部(PC142)は、複数の第2電極(C142)と同じ方向に形成されることもあり、交差する方向に形成されることもある。このとき、第2接続部(PC142)は、第2電極(C142)と重畳する部分で互いに電気的に接続することができる。
このような第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)の材質は、Cu、Au、Ag、Alの内の少なくともいずれか1つを含みから形成することができる。
さらに、図1及び図2の(a)に示すように、第1補助電極(P141)は、伝導性材質の導電性接着剤(ECA)を介して第1電極(C141)に電気的に接続することができ、第2補助電極(P142)は、伝導性材質の導電性接着剤(ECA)を介して第2電極(C142)に電気的に接続することができる。
また、図1及び図2の(a)に示すように、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)間には、短絡を防止する絶縁層(IL)が位置することができる。
具体的には、本発明に係る太陽電池の導電性接着剤(ECA)は、図2の(b)に示すように、複数の導電性金属粒子(ECA−CP)と絶縁性材質の樹脂層(ECA− I1)を含むことができ、絶縁層(IL)も絶縁性樹脂層(IL−I2)と絶縁性樹脂層((IL−I2)内に入射される光を反射する光反射粒子(IL−AP)を含むことができる。しかし、ここで光反射粒子(IL−AP)は、必須なものではなく、場合によっては省略することができる。
ここで、導電性接着剤(ECA)に含まれる導電性金属粒子(ECA−CP)と樹脂層(ECA−I1)は、複数の第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)との間、及び複数の第2電極(C142)と第2補助電極(P142)との間に位置し、複数の導電性金属粒子(ECA−CP)は、互いに電気的に接続されたり、直接接触して第1補助電極(P141)を第1電極(C141)に電気的に接続させ、第2補助電極(P142)を第2電極(C142)に電気的に接続させることができ、樹脂層(ECA−I1)は、第1、第2電極(C141、C142)と第1、2補助電極(P141、P142)との間の接着力を強化させることができる。
さらに、絶縁層(IL)は、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)との間に位置し、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)との間の短絡を防止する一方、半導体基板110と絶縁性部材200の密着性をさらに向上させることができる。
ここで、導電性金属粒子(ECA−CP)は、伝導性材質の金属であればどのような材質であっても無関係であり、一例として、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)などの金属の内の少なくとも一つで有り得る。
また、導電性金属粒子(ECA−CP)の直径は、少なくとも第1、第2電極(C141、C142)と、第1、第2補助電極(P141、P142)の幅よりも小さいことがあり、一例として、0.1μm〜15μmの間で有り得る。
さらに、導電性接着剤(ECA)の樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)に含まれる 絶縁性樹脂層(IL−I2)のそれぞれは、エポキシ系の樹脂、アクリル系の樹脂、シリコン系の樹脂の内の少なくとも一つを含むことができる。
ここで、第1、第2電極(C141、C142)と、第1、第2補助電極(P141、P142)をそれぞれ互に接続させるための導電性接着剤(ECA)と絶縁層(IL)の融点は130℃〜250℃の間で有り得るが、このような範囲内で導電性金属粒子(ECA−CP)の融点は、樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)の融点より高いことがある。
ここで、導電性接着剤(ECA)に含まれる樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)は、同じ樹脂材質を含むか、または互いに異なる樹脂材質を含むことができる。しかし、導電性接着剤(ECA)に含まれる樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)が互いに同じ樹脂材質を含む場合、整列の面でさらに有利で有り得る。
これは、半導体基板110の背面に絶縁性部材200を付着際に、導電性接着剤(ECA)に含まれる樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)が互いに同じ樹脂材質を含む場合、導電性接着剤(ECA)に含まれる樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)の融点と熱膨張係数が同一で有り得、これにより、樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)の熱膨張率と熱収縮率が同一であり、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)との間の整列及び第2電極(C142)と第2補助電極(P142)との間の整列を合わせることにさらに有利で有り得る。
さらに、半導体基板110の背面に絶縁性部材200を付着する際に、樹脂層(ECA−I1)と絶縁層(IL)の樹脂材質が互いに等しい場合、各樹脂材質との間に化学的反応をさらに減らすことができ、気泡発生のような現象をさらに減少させることができる。
また、絶縁層(IL)に含まれる光反射粒子(IL−AP)は、半導体基板110を透過して第1、第2電極(C141、C142)の間に入射される光を反射して戻って半導体基板110に入射されるようにする機能をすることができ、このような光反射粒子(IL−AP)は、チタン酸化物(TiO2)の粒子または蛍光体(phosphor)粒子に形成することができる。
さらに、図2の(b)においては、絶縁層(IL)の導電性金属粒子(ECA−CP)が含まない場合を一例として示したが、これとは違って絶縁層(IL)内にも複数の導電性金属粒子(ECA−CP)が含まれることがある。しかし、このような絶縁層(IL)内に含まれる導電性金属粒子(ECA−CP)は、互いに離隔され、実質的に第1、第2電極(C141、C142)と、第1、第2補助電極(P141、P142)を互に接続させる機能をすることができません。これについては、図7以下で具体的に説明する。
さらに、図1及び図2では、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)の第1接続部(PC141)が互いに重畳され、第2電極(C142)と第2補助電極(P142)の第2接続部(PC142)が重畳される場合のみ示しているが、これとは違って第1電極(C141)と第2接続部(PC142)を互いに重畳することができ、第2電極(C142)と、第1接続部(PC141)を互いに重畳することもできる。このような場合、第1電極(C141)と第2接続部(PC142)との間、及び第2電極(C142)と、第1接続部(PC141)との間には、短絡を防止するために絶縁層(IL)が位置することができる。
このような第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)は、半導体製造工程が用いられず、導電性接着剤(ECA)に130℃〜250℃の間の熱と圧力を加える熱処理工程によって形成することができる。
絶縁性部材200は、第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)の背面に配置することができる。
このような絶縁性部材200の材質は、絶縁性材質であれば特に制限はないが、相対的に融点が導電性接着剤(ECA)より高いことが望ましいことがあり、一例として、絶縁性部材200の融点は300℃以上となる絶縁性材質で形成することができる。さらに具体的には例えば、高温に対して耐熱性があるポリイミド (polyimide) 、ガラスエポキシ(epoxy-glass)、ポリエステル (polyester) 、BT(bismaleimide triazine)樹脂の内の少なくとも一つの材質を含みから形成することができる。
このような絶縁性部材200は、柔軟な(flexible)フィルム状に形成したり、柔軟性の乏しい硬いプレート(plate)状に形成することができる。
このような本発明に係る太陽電池は、絶縁性部材200の前面に第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)が予め形成され、半導体基板110の背面に複数の第1電極(C141)及び複数の第2電極(C142)が予め形成された状態で、1つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110が接続され一つの一体型の個別素子を形成することができる。
つまり、1つの絶縁性部材200に付着されて接続される半導体基板110は、一つで有り得、このような一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110は、互いに付着されて1つの一体型個別素子で形成されて1つの太陽電池セルを形成することができる。
さらに具体的に説明すると、一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110を互いに付着して1つの一体型個別素子に形成する工程により、1つの半導体基板110の背面に形成された複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)のそれぞれは、一つの絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)と付着されて電気的で互いに接続することができる。
このような本発明に係る太陽電池において、第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)それぞれの厚さ(T2)は、第1電極(C141)及び第2電極(C142)のそれぞれの厚さ(T1)より大きくなることがある。
このように、第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)のそれぞれの厚さ(T2)を第1電極(C141)及び第2電極(C142)のそれぞれの厚さ(T1)より大きくすることにより、太陽電池の製造工程の時間をさらに短縮することができ、第1電極(C141)と第2電極(C142)を半導体基板110の背面に直接形成するよりも、基板の熱膨張ストレスをさらに減少させることができ、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。
さらに具体的に説明すると、次の通りである。
半導体基板110の背面に形成されるエミッタ部121、背面電界部172、エミッタ部121に接続される第1電極(C141)及び背面電界部172に接続される第2電極(C142)は、半導体工程によって形成されることがあり、このような半導体工程中、第1電極(C141)と第2電極(C142)は、半導体基板110の背面に直接接触したり、非常に近接して主にメッキ、PVD蒸着または高温の熱処理過程で形成することができる。
このような場合、第1電極(C141)と第2電極(C142)の抵抗を十分に低く確保するためには、第1電極(C141)及び第2電極(C142)の厚さを十分に厚く形成しなければならない。
しかし、第1電極(C141)及び第2電極(C142)の厚さを厚く形成する場合、導電性金属物質を含む第1電極(C141)及び第2電極(C142)の熱膨張係数が半導体基板110の熱膨張係数より過度に大きくなることがある。
したがって、半導体基板110の背面に高温の熱処理過程で第1電極(C141)及び第2電極(C142)を形成する工程中に、第1電極(C141)及び第2電極(C142)が収縮する時、半導体基板110が熱膨張ストレスに耐えられず、半導体基板110に亀裂(fracture)やクラック(crack)が発生する可能性が大きくなり、これにより、太陽電池の製造工程の歩留まりが低下したり、太陽電池の効率が低下することがある。
さらに、第1電極(C141)や第2電極(C142)をメッキやPVD蒸着で形成する場合、第1電極(C141)や第2電極(C142)の成長速度が非常に小さく、太陽電池の製造工程の時間が過度に増えることがある。
しかし、本願発明に係る太陽電池は、半導体基板110の背面に相対的小さい厚さ(T1)で第1電極(C141)と第2電極(C142)を形成した状態で、絶縁性部材( 200)の前面に、相対的に大きな厚さ(T2)で形成された第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)を第1電極(C141)及び第2電極(C142)と重畳されるよう位置させた後に、導電性接着剤(ECA)に相対的に低い130℃〜250℃の間の熱と圧力を加える熱処理工程で一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110を互いに付着して1つの一体型個別素子に形成することができ、半導体基板110に亀裂(fracture)やクラック(crack)が発生することを防止することができ、同時に、半導体基板110の背面に形成される電極の抵抗を大幅に下げることができる。
さらに、本発明に係る太陽電池は、第1電極(C141)及び第2電極(C142)の厚さ(T1)を相対的に小さくして、相対的に工程時間が長い半導体製造工程の時間を最小にすることができ、一回の熱処理工程で、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)を、第2電極(C142)と第2補助電極(P142)を互いに接続させることができ、太陽電池の製造工程の時間をさらに短縮することができる。
このとき、絶縁性部材200は、第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)を半導体基板110の背面に形成された第1電極(C141)と第2電極(C142)に接着させる際に、工程をさらに容易に助ける役割をする。
すなわち、半導体製造工程で、第1電極(C141)と第2電極(C142)が形成された半導体基板110の背面に第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)が形成された絶縁性部材200の前面を付着させて接続させる際に、絶縁性部材200は、整列工程や接着工程をさらに容易に助けることができる。
このような構造で製造された本発明に係る太陽電池において第1補助電極(P141)を介して収集された正孔と第2補助電極(P142)を介して収集された電子は、外部の回路装置を介して外部装置の電力として用いることがある。
これまでは、半導体基板110が、結晶シリコン半導体基板110であり、エミッタ部121と背面電界部172が拡散工程を介して形成された場合を例に説明した。
しかし、これと違って非晶質シリコン材質で形成されたエミッタ部121と背面電界部172が結晶シリコン半導体基板と接合する異種接合太陽電池や、エミッタ部121が半導体基板110の前面に位置し、半導体基板110に形成された複数のビアホールを介して半導体基板110の背面に形成された第1電極(C141)と接続される構造の太陽電池でも、本発明が同様に適用することができる。
このような構造を有する太陽電池は、インターコネクタ(IC)によって互いに隣接する太陽電池を接続することができ、これにより、複数の太陽電池が直列に接続することができる。
一方、このような構造において、半導体基板110の背面に形成される第1電極(C141)及び第2電極(C142)のパターンと、絶縁性部材200の前面に形成される第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)のパターンにさらに具体的に説明すると、次の通りである。
図3の(a)及び(b)に示すような一つの半導体基板110の背面に図3の(c)及び(d)に示すような一つの絶縁性部材200の前面が付着されて接属されることにより、本発明に係る太陽電池は、一つの一体型個別素子を形成することができる。つまり、絶縁性部材200と半導体基板110は、1:1で結合または付着することができる。
このとき、図3の(a)及び(b)に示すように、図1及び図2で説明した太陽電池の半導体基板110の背面には、複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)が互いに離隔され、第1方向(x)に長く形成することができる。
さらに、図3の(c)及び(d)に示すように、本発明に係る絶縁性部材200の前面には、第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)が形成することができる。
ここで、前述したように、第1補助電極(P141)は、第1接続部(PC141)と第1パッド部(PP141)を含み、図3の(c)に示すように、第1接続部(PC141)は、第1方向(x)に長く形成されることがあり、第1パッド部(PP141)は、第2方向(y)に長く形成され、一端が第1接続部(PC141)の終端に接続され、 、他端はインターコネクタ(IC)に接続することができる。
さらに、第2補助電極(P142)も、第2接続部(PC142)と第2パッド部(PP142)を含み、図3の(c)に示すように、第2接続部(PC142)は、第1接続部(PC141)と離隔され、第1方向(x)に長く形成されることがあり、第2パッド部(PP142)は、第2方向(y)に長く形成され、一端が第2接続部(PC142)の終端に接続され、他端は、インターコネクタ(IC)に接続することができる。
ここで、第1接続部(PC141)と第2パッド部(PP142)は、互いに離隔され、第2接続部(PC142)と第1パッド部(PP141)も互いに離隔することができる。第1接続部(PC141)が複数形成され、第2接続部(PC142)も複数形成される時、第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)は互いに噛み合わされ互いに平行に形成することができる。
したがって、絶縁性部材200の前面において、第1方向(x)の両端のうち一端には、第1パッド部(PP141)が形成され、他端には、第2パッド部(PP142)が形成されることがある。
このように本発明に係る太陽電池は、一つの半導体基板110に1つの絶縁性部材200のみ結合され、一つの一体型個別素子を形成することにより、太陽電池モジュールの製造工程をさらに容易にすることができ、太陽電池モジュールの製造工程中のいずれか1つの太陽電池に含まれた半導体基板110が破損したり、欠陥が発生しても一つの一体型個別素子で形成される、その太陽電池のみを交換することができ、工程の歩留まりをさらに向上させることができる。
さらに、このように、一つの一体型個別素子で形成される太陽電池は、製造工程時に半導体基板110に加えられる熱膨張ストレスを最小化することができる。
ここで、絶縁性部材200の面積を半導体基板110の面積と同じか大きくすることにより、太陽電池と太陽電池を互に接続する際に、絶縁性部材200の前面にインターコネクタ(IC)が付着することができる領域を十分に確保することができる。このため、絶縁性部材200の面積は、半導体基板110の面積より大きくなることがある。
このため、絶縁性部材200の第1方向(x)への長さを、半導体基板110の第1方向(x)への長さより長くすることができる。
このような半導体基板110の背面と絶縁性部材200の前面は、互いに付着され、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)が互いに接続され、第2電極(C142)と第2補助電極(P142)が互いに接続することができる。
図4は、図3に示された半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で互に接続された状態を説明するための図であり、図5Aは、図4で5a−5aラインの断面を示したものであり、図5Bは、図4で5b−5bラインの断面を示すものであり、図5Cは、図4で5c−5cラインの断面を示したものである。
図4に示すように、一つの半導体基板110が一つの絶縁性部材200に完全に重畳され一つの太陽電池個別素子が形成され得る。
例えば、図5Aに示すように、半導体基板110の背面に形成された第1電極(C141)と絶縁性部材200の前面に形成された第1接続部(PC141)は、互いに重畳され、導電性接着剤(ECA)によって互いに電気的に接続することができる。
さらに、半導体基板110の背面に形成された第2電極(C142)と絶縁性部材200の前面に形成された第2接続部(PC142)も互いに重畳され、導電性接着剤(ECA)によって互いに電気的に接続することができる。
また、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間の互いに離隔された空間には、絶縁層(IL)が満たされることができ、第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)が満たされ得る。
さらに、図5Bに示すように、第2接続部(PC142)と第1パッド部(PP141)との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)が満たされることができ、図5Cに示すように、第1接続部(PC141)と第2パッド部(PP142)との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)が満たされ得る。
さらに、図4に示すように、第1パッド部(PP141)と第2パッド部(PP142)のそれぞれは、半導体基板110と重畳される第1領域(PP141−S1、PP142−S1)と、半導体基板110と重畳されない露出領域(PP141−S2、PP142−S2)を含むことができる。
このように、インターコネクタ(IC)と接続することができるスペースを確保するために設けられた第1パッド部(PP141)の露出領域(PP141−S2)と、第2パッド部(PP142)の露出領域(PP142−S2)にインターコネクタ(IC)が接続され得る。
本発明に係る第1パッド部(PP141)と第2パッド部(PP142)それぞれは、露出領域(PP141−S2、PP142−S2)を備えることにより、インターコネクタ(IC)をさらに容易に接続することができ、また、インターコネクタ(IC)を接続する際に、半導体基板110の熱膨張ストレスを最小化することができる。
さらに、前述したように、複数の太陽電池を接続するために、このような第1パッド部(PP141)または第2パッド部(PP142)にインターコネクタ(IC)が接続され得る。
これまでは、半導体基板110に形成された第1電極(C141)及び第2電極(C142)が絶縁性部材200に形成された第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)と並行する方向に重畳され接続される場合について説明したが、これとは違って、半導体基板110に形成された第1電極(C141)及び第2電極(C142)が絶縁性部材200に形成された第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)と交差する方向に重畳されて接続することもできる。
また、示されたところと違って第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)が複数に形成されず、一つのシート電極に形成されることがあり、一つのシート電極には、複数の第1電極(C141)または第2電極(C142)が接続され得る。
これまでは、第1パッド部(PP141)と第2パッド部(PP142)がそれぞれ一つだけに形成された場合を一例として説明したが、これとは違って、第1パッド部(PP141)と第2パッド部(PP142)がそれぞれ複数に形成することもできる。複数に形成された第1パッド部(PP141)または第2パッド部(PP142)それぞれに複数の第1接続部(PC141)または複数の第2接続部(PC142)が接続されることもある。
さらに、図1〜図5Cでは、本発明に係る太陽電池の絶縁性部材200が備えられた場合を一例として示して説明したが、これとは違って、絶縁性部材200は、半導体基板110の背面に絶縁性部材200が接続され、第1、第2電極(C141、C142)と、第1、第2補助電極(P141、P142)が互に接続された後に除去されることがあり、このように、絶縁性部材200が除去された状態でインターコネクタ(IC)が図1〜図5で説明したように、第1補助電極(P141)または第2補助電極(P142)に接続することができる。
これまでは本発明に係る太陽電池の構造についてのみ説明したが、以下では、前述した導電性接着剤(ECA)と絶縁層(IL)を用いて、半導体基板110と絶縁性部材200を互に接続させる方法について説明する。
図6A〜図6Cは、図1〜図5に示された太陽電池を形成するために絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の一例を説明するための図である。
まず、図3の(a)で前述したように、背面に複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)が互いに離隔され形成された半導体基板110を準備し、図3の(c)で前述したように、前面に第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)が互いに離隔され形成された絶縁性部材200を用意する。
さらに、半導体基板110と絶縁性部材200を互に接続するために、図6Aに示すように、絶縁性樹脂層(IL−I2)と光反射粒子(IL−AP)を含む絶縁層ペースト(IL−P)を塗布し、それぞれの第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)の上には複数の導電性金属粒子(ECA−CP)と樹脂層(ECA−I1)を含む導電性接着剤ペースト(ECA−P)を塗布することができる。しかし、図6Aと違って、半導体基板110の第1、第2電極(C141、C142)との間に絶縁層ペースト(IL−P)を塗布し、第1、第2電極(C141、C142)の上に導電性接着剤ペースト(ECA−P)を塗布することも可能である。
このとき、絶縁性部材200の上に塗布される絶縁層ペースト(IL−P)の塗布高さを導電性接着剤ペースト(ECA−P)の塗布高さより高くすることができる。
以降、図6Bに示すように、半導体基板110の背面に互いに離隔され形成された第1、第2電極(C141、C142)のそれぞれが、第1、第2補助電極(P141、P142)のそれぞれに互いに整列されるように、矢印の方向に配置することができる。
以後、130℃〜250℃の間の熱と圧力を加えた後、冷却させ、図6Cに示すように、絶縁性部材200と半導体基板110との間に導電性接着剤(ECA)と絶縁層(IL)を形成することができる。
これにより、絶縁性部材200を半導体基板110の背面に接続することができ、これにより、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)、及び第2電極(C142)と第2補助電極(P142)は、導電性接着剤(ECA)によって互に接続され、第1、第2電極(C141、C142)と、第1、第2補助電極(P141、P142)は、絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
ここで、導電性接着剤ペースト(ECA−P)に含まれる樹脂層(ECA−I1)の材質と絶縁層ペースト(IL−P)の絶縁性樹脂層(IL−I2)の材質は互いに同じにすることができる。したがって、130℃〜250℃の間の熱処理工程中に導電性接着剤ペースト(ECA−P)に含まれる樹脂層(ECA−I1)の熱膨張率と絶縁層ペースト(IL−P)の熱膨張率を互いに同一にすることができ、これにより、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)との間の整列及び第2電極(C142)と第2補助電極(P142)との間の整列をより正確に合わせることができる。
さらに、本発明に係る半導体基板110と絶縁性部材200の接続方法は、導電性接着剤ペースト(ECA−P)に含まれる樹脂層(ECA−I1)の材質と絶縁層(IL)の絶縁性樹脂層(IL−I2)は、互いに同一にすることにより、一回の熱処理工程で導電性接着剤ペースト(ECA−P)に含まれる樹脂層(ECA−I1)の材質と絶縁層(IL)の絶縁性樹脂層(IL−I2)を同時に硬化または半硬化させることができ、製造工程をさらに単純化することができる。
すなわち、導電性接着剤ペースト(ECA−P)に含まれる樹脂層(ECA−I1)の材質と絶縁層(IL)の絶縁性樹脂層(IL−I2)は、互いに異なるようにする場合、硬化工程を2段階に掛けて実行しなければならないが、本発明に係る製造方法は、一回の熱処理工程で導電性接着剤ペースト(ECA−P)に含まれる樹脂層(ECA−I1)の材質と絶縁層(IL)の絶縁性樹脂層(IL−I2)を同時に硬化または半硬化させることができる。
半導体基板110と絶縁性部材200を互に接続することができ、工程をさらに単純にすることができる。
また、図6Aでは、導電性接着剤ペースト(ECA−P)と絶縁層ペースト(IL−P)を絶縁性部材200に塗布することを一例として説明したが、これとは違って導電性接着剤ペースト(ECA −P)と絶縁層ペースト(IL−P)を第1、第2電極(C141、C142)が形成された半導体基板110の背面に塗布することも可能である。
図6A〜図6Cは、半導体基板110と絶縁性部材200を互に接続するために導電性ペースト(conductive paste)型の導電性接着剤(ECA)を用いる場合を一例として説明したが、これとは違って半導体基板110と絶縁性部材200を互に接続するために導電性金属粒子(ECA−CP)と樹脂層(ECA−I1)が一つのフィルム状に備えられる導電性接着フィルム(conductive adhesive film)が用いることもある。
以下の図7及び図8A〜図8Bは、本発明に係る太陽電池において、絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる方法の他の一例を説明するための図である。
具体的には図7は、導電性接着フィルムで絶縁性部材200と半導体基板110が互に接続された構造の一例であり、図8A〜図8Bは導電性接着フィルムで絶縁性部材200と、半導体基板110を互いに接続させる方法の他の一例である。
導電性金属粒子と樹脂層を含む導電性接着フィルムを使用して絶縁性部材200と半導体基板110を互いに接続させる場合にも、導電性接着フィルム型の導電性接着剤(ECA)は導電性金属粒子(CP1)と樹脂層(IP1)を含むことができる。
しかし、図2の(b)及び図6Cと違って、樹脂材質の絶縁層(IL)内に互いに離隔される複数の導電性金属粒子(CP1)が位置することができる。
具体的には、図7に示すように、本発明に係る太陽電池の第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)との間、及び第2電極(C142)と第2補助電極(P142)の間だけでなく、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)との間にも複数の導電性金属粒子(CP1)が形成されることがある。
ここで、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)との間、及び第2電極(C142)と第2補助電極(P142)との間に位置する複数の導電性金属粒子(CP1)は、互いに直接接触され電気的に互に接続され、複数の第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)及び、複数の第2電極(C142)と第2補助電極(P142)を互に接続することができる。
しかし、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)との間にある複数の導電性金属粒子(CP1)は、絶縁層(IL)内で互いに離隔されて位置するので、第1電極(C141)と第2電極(C142)、及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)が互いに短絡されず、絶縁することができる。
このとき、導電性接着剤(ECA)に含まれる樹脂層(IP1)と絶縁層(IL)に含まれる絶縁性樹脂層は、同じ導電性接着フィルムを使用して形成されるので、同じ材質で形成することができる。
このように、導電性金属粒子(ECA−CP)と樹脂層(ECA−I1)を含む導電性接着フィルム(conductive adhesive film)を使用して、絶縁性部材200と半導体基板110を互に接続させる方法は、次の通りである。
まず、図8Aに示すように、第1電極(C141)と第2電極(C142)が形成された半導体基板110の背面に導電性金属粒子(CP1)と樹脂層(IP1)を含む導電性接着フィルム(CF)を配置する。
以降、図8Bに示すように、第1、第2補助電極(P141、P142)が形成された絶縁性部材200を半導体基板110の背面に整列して矢印の方向に配置した後、圧力と熱を同時に加えながら絶縁性部材200を半導体基板110の背面に接続させることができる。
この時、第1電極(C141)と、第1補助電極(P141)との間、及び第2電極(C142)と第2補助電極(P142)との間は圧力によって複数の導電性金属粒子(CP1)は、互いに密着して電気的に互いに接続することができ、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)との間は、複数の導電性金属粒子(CP1)が互いに離隔された状態を維持して絶縁することができる。
このとき、熱処理工程で加えられる温度は、130℃〜250℃の間で有り得るか、これより低い場合もある。
このように、導電性接着フィルム(CF)を使用する場合は、絶縁性部材200と半導体基板110の接続工程をさらに単純化することができる。
このように、本発明に基づいて、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続されて一つの太陽電池を形成する場合、インターコネクタによって隣接する太陽電池と互いに接続することができる。
以下では、本発明に係る太陽電池によって形成される太陽電池モジュールの一例を説明する。
図9は、半導体基板110と絶縁性部材200が一体に接続されて一つの個別素子で形成された太陽電池が適用された太陽電池モジュールの一例について説明する。
図9に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、前面ガラス基板(FG)、上部封止材(EC1)、第1太陽電池(CE1)と第2太陽電池(CE2)を含む複数の太陽電池、第1太陽電池(CE1)と第2太陽電池(CE2)を電気的に互いに接続するインターコネクタ(IC)、下部封止材(EC2)、及び背面シート(BS)を含むことができる。
ここで、第1太陽電池(CE1)と第2太陽電池(CE2)を含む複数の太陽電池それぞれは、半導体基板110の背面に形成される複数の第1電極(C141)、半導体基板110の背面に形成される複数の第2電極(C142)、複数の第1電極(C141)に接続される第1補助電極(P141)、複数の第2電極(C142)に接続される第2補助電極(P142)、及び第1補助電極(P141)と第2補助電極(P142)の背面に配置される絶縁性部材200を含むことができる。このような太陽電池の具体的な説明は、前述したものと同じため、省略する。
インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池と第2太陽電池を互いに接続することができる。具体的には、図9に示すように、インターコネクタ(IC)は、各太陽電池の第1補助電極(P141)パッド(PP141)と第2補助電極(P142)パッド(PP142)に接続することができる。
図9においては、インターコネクタ(IC)と半導体基板110が離隔されていないことを示しているが、これと違って、インターコネクタ(IC)と半導体基板110との間の短絡を防止し、インターコネクタ(IC)による光学利得をさらに向上させるために、インターコネクタ(IC)と半導体基板110は、互いに離隔することができる。
さらに、図9においては、インターコネクタ(IC)の前面の表面が平らなものと示しているが、これと違って、インターコネクタ(IC)による光学利得をさらに向上させるために、インターコネクタ(IC)の前面表面は凹凸を備えることができる。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更、及び置換が可能である。したがって、本発明に開示された実施の形態及び添付の図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施の形態及び添付の図によって、本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、以下の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同様な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
110 半導体基板
121 エミッタ部
130 反射防止膜
172 背面電界部
200 絶縁性部材
C141 第1電極
C142 第2電極
ECA 導電性接着剤
ECA−CP 導電性金属粒子
ECA−P 導電性接着剤ペースト
IC インターコネクタ
IL 絶縁層
IL−P 絶縁層ペースト
P141 第1補助電極
P142 第2補助電極
PP141 第1パッド部
PP142 第2パッド部

Claims (15)

  1. 半導体基板、前記半導体基板の背面に互いに離隔されて形成される複数の第1電極と複数の第2電極、前記複数の第1電極と絶縁性樹脂層内に含まれる導電性金属粒子を含む電極接続材によって互いに接続され、接続される第1補助電極、前記複数の第2電極と絶縁性の樹脂層内に含まれる導電性金属粒子を含む電極接続材によって互いに接続され、接続される第2補助電極、及び前記第1、第2電極との間の離隔された空間に位置し、樹脂材質で形成された絶縁層を含む太陽電池と、
    前記複数の太陽電池を接続するために、前記複数の太陽電池の中で互いに隣接した第1、第2太陽電池との間に位置し、前記第1太陽電池の第1補助電極と前記第2太陽電池の第2補助電極を互いに電気的に接続するインターコネクタとを含み、
    前記電極接続材は、絶縁性の樹脂層内に含まれる導電性金属粒子を含み、
    前記電極接続材に含まれる樹脂層と、前記絶縁層は、同じ樹脂材質を含み、
    前記第1、第2補助電極は、前記第1、第2太陽電池との間の離隔された空間まで延長されて形成され、
    前記第1補助電極と前記インターコネクタが互いに接続された部分及び前記第2補助電極とインターコネクタが互いに接続された部分は、前記第1、第2太陽電池との間の離隔された空間に位置する、太陽電池モジュール。
  2. 前記電極接続材の樹脂層及び前記絶縁層は、エポキシ系の樹脂、アクリル系の樹脂、シリコン系の樹脂の内の少なくとも一つを含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記絶縁層は、入射される光を反射する光反射粒子を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記光反射粒子は、酸化チタン(TiO2)粒子または蛍光体(phosphor)粒子で形成される、請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記導電性金属粒子の大きさは、0.1μm〜15μmの間である、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記導電性金属粒子は、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)の内の少なくとも1つを含んで形成される、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記絶縁層内には、互いに離隔する複数の導電性金属粒子が位置する、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記第1補助電極は、
    前記第1電極と接続される第1接続部と、
    一端が第1接続部の終端に接続される第1パッド部を含み、
    前記第2補助電極は、
    前記第2電極と接続される第2接続部と、
    一端が前記第2接続部の終端に接続される第2パッド部を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第1パッド部と前記第2パッド部には、互いに隣接する太陽電池を接続する前記インターコネクタが接続される、請求項8に記載の太陽電池モジュール。
  10. 背面に複数の第1電極と複数の第2電極とを互いに離隔して形成した半導体基板と、前面に第1補助電極と第2補助電極とを互いに離隔して形成した絶縁性部材を準備する段階と、
    前記半導体基板と前記絶縁性部材とを一回の熱処理工程で相互に接続して、前記複数の第1電極と前記第1補助電極とを互いに接続させ、前記複数の第2電極と前記第2補助電極とを互いに接続させる接続段階とを含み、
    前記接続段階は、
    前記複数の第1電極と前記第1補助電極との間及び前記複数の第2電極と前記第2補助電極との間に複数の導電性金属粒子と樹脂を含む導電性接着剤ペーストを塗布する段階と、
    前記複数の第1電極と前記第1補助電極が互いに接着される領域と、前記複数の第2電極と前記第2補助電極が互いに接着される領域を除外した残りの領域において、前記複数の第1電極と前記第2補助電極との間及び前記複数の第2電極と前記第1補助電極との間の短絡を防止するために絶縁層ペーストを塗布する段階を含み、
    前記導電性接着剤ペーストの樹脂と前記絶縁層のペーストの樹脂は、互いに同一の材料であり、
    前記接続段階で、前記一回の熱処理工程によって、
    前記導電性接着剤ペーストと前記絶縁層のペーストが共に硬化されて、前記複数の第1電極と前記第1補助電極は、互いに接続され、前記複数の第2電極と前記第2補助電極は、互いに接続され、
    前記複数の第1電極と前記第2補助電極との間及び前記複数の第2電極と前記第1補助電極との間の短絡が防止される、太陽電池の製造方法。
  11. 前記導電性接着剤ペーストに含まれる樹脂層の熱膨張率と、前記絶縁層ペーストに含まれる絶縁性樹脂層の熱膨張率とは、互いに同一である、請求項10に記載の太陽電池の製造方法。
  12. 前記導電性接着剤ペーストに含まれる樹脂層と、前記絶縁層ペーストに含まれる絶縁性樹脂層とは、互いに同一の材質である、請求項10に記載の太陽電池の製造方法。
  13. 前記太陽電池の半導体基板、前記第1補助電極及び第2補助電極と一体に、個々に接続するが、
    前記第1、第2太陽電池との間の離隔された空間まで延長された前記第1補助電極及び第2補助電極下部に位する、絶縁性基材とをさらに含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記絶縁性基材上に位置する第1、第2補助電極のそれぞれの上に前記インターコネクタが接続された部分が位置する、請求項13に記載の太陽電池モジュール。
  15. 前記第1補助電極は、前記第1電極と同じ方向に形成され、
    前記第2補助電極は、前記第2電極と同じ方向に形成される、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
JP2014239716A 2013-11-29 2014-11-27 太陽電池及びその製造方法 Active JP6185449B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0147793 2013-11-29
KR1020130147793A KR102132940B1 (ko) 2013-11-29 2013-11-29 태양 전지 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015106714A JP2015106714A (ja) 2015-06-08
JP6185449B2 true JP6185449B2 (ja) 2017-08-23

Family

ID=51867988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014239716A Active JP6185449B2 (ja) 2013-11-29 2014-11-27 太陽電池及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10170647B2 (ja)
EP (1) EP2879188B1 (ja)
JP (1) JP6185449B2 (ja)
KR (1) KR102132940B1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101658733B1 (ko) * 2015-07-08 2016-09-21 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈
JP7046351B2 (ja) 2018-01-31 2022-04-04 三国電子有限会社 接続構造体の作製方法
JP7160302B2 (ja) 2018-01-31 2022-10-25 三国電子有限会社 接続構造体および接続構造体の作製方法
JP7185252B2 (ja) 2018-01-31 2022-12-07 三国電子有限会社 接続構造体の作製方法
CN111048499B (zh) * 2019-12-16 2022-05-13 业成科技(成都)有限公司 微发光二极管显示面板及其制备方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04115407A (ja) * 1990-09-03 1992-04-16 Soken Kagaku Kk 異方導電性接着剤組成物
JP4135565B2 (ja) * 2003-06-06 2008-08-20 松下電器産業株式会社 電子回路装置およびその製造方法
JP4290747B2 (ja) * 2006-06-23 2009-07-08 シャープ株式会社 光電変換素子およびインターコネクタ付き光電変換素子
JP2008026386A (ja) 2006-07-18 2008-02-07 Ricoh Co Ltd 定着ユニット及び画像形成装置
JP5252472B2 (ja) * 2007-09-28 2013-07-31 シャープ株式会社 太陽電池、太陽電池の製造方法、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュール
CN101855730A (zh) * 2007-11-09 2010-10-06 夏普株式会社 太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法
DE102008040332B4 (de) * 2008-07-10 2012-05-03 Q-Cells Ag Rückseitenkontaktierte Solarzelle und Solarmodul mit rückseitenkontaktierten Solarzellen
US20120097245A1 (en) * 2009-07-02 2012-04-26 Tomohiro Nishina Solar cell with interconnection sheet, solar cell module, and method for producing solar cell with internconnection sheet
JP4678698B2 (ja) * 2009-09-15 2011-04-27 シャープ株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2011114153A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Mitsubishi Electric Corp 光電変換装置およびその製造方法
JP5655206B2 (ja) * 2010-09-21 2015-01-21 株式会社ピーアイ技術研究所 太陽電池の裏面反射層形成用ポリイミド樹脂組成物及びそれを用いた太陽電池の裏面反射層形成方法
JP5445419B2 (ja) * 2010-09-27 2014-03-19 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP5140133B2 (ja) * 2010-10-29 2013-02-06 シャープ株式会社 配線シート付き太陽電池セルの製造方法、太陽電池モジュールの製造方法、配線シート付き太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP5231515B2 (ja) * 2010-12-17 2013-07-10 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
JP6145884B2 (ja) * 2011-07-04 2017-06-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池モジュール
JP2013026378A (ja) * 2011-07-20 2013-02-04 Sharp Corp 太陽電池、太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2013143426A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Nitto Denko Corp 導電性接着シートおよび太陽電池モジュール
JP2013214603A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Sharp Corp 配線シート付き太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法
JP5232944B1 (ja) * 2012-07-18 2013-07-10 東洋インキScホールディングス株式会社 太陽電池裏面保護シートおよび太陽電池モジュール。

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015106714A (ja) 2015-06-08
US10170647B2 (en) 2019-01-01
KR20150062789A (ko) 2015-06-08
EP2879188A1 (en) 2015-06-03
US20150155405A1 (en) 2015-06-04
KR102132940B1 (ko) 2020-07-10
EP2879188B1 (en) 2020-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11538952B2 (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
JP6139581B2 (ja) 太陽電池モジュール
JP6082039B2 (ja) 太陽電池モジュール
JP6276333B2 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP6185449B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP6291003B2 (ja) 太陽電池及び太陽電池モジュール
KR20160001227A (ko) 태양 전지 모듈
KR102233882B1 (ko) 태양 전지 및 태양 전지 모듈
KR102162718B1 (ko) 태양 전지 모듈
KR102162720B1 (ko) 태양 전지
KR102316782B1 (ko) 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR102132941B1 (ko) 태양 전지 및 태양 전지 모듈
KR102233873B1 (ko) 태양 전지 모듈
KR20150062792A (ko) 태양 전지 모듈 및 태양 전지
KR20150086121A (ko) 태양 전지 모듈
KR20160016303A (ko) 태양 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161025

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170627

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6185449

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350