KR101092468B1 - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 상기 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층, 그리고 상기 전극용 도전층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극용 집전부를 포함한다. 이때, 상기 전극용 도전층은 상기 제2 전극용 집전부와 일부 중첩되어 있다. 이로 인해, 제2 전극용 집전부에서 외부 장치로의 전하 전송 능력이나 제2 전극으로부터 제2 전극용 집전부로의 전하 전송 능력이 향상되어, 태양 전지의 동작 효율이 증가한다.
태양전지, 보호막, 패시베이션, passivation, PERC
Description
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 동작 효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 제조 시간과 제조 공정을 줄이기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층, 그리고 상기 제2 전극용 도전층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극용 집전부를 포함하다.
제2 전극용 도전층과 상기 제2 전극용 집전부는 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극용 도전층은 상기 제2 전극용 집전부와 일부 중첩되어 있는 것이 좋다.
상기 제2 전극용 도전층와 상기 제2 전극용 집전부의 중첩 크기는 약 0.1㎜ 내지 약 1㎜인 것이 좋다.
상기 제2 전극용 집전부는 상기 제2 전극용 도전층의 일부 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극용 도전층은 상기 제2 전극용 집전부의 일부 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극용 도전층은 알루미늄을 함유할 수 있고, 상기 제2 전극용 집전부는 은(Ag)을 함유할 수 있다.
상기 제2 전극용 도전층은 납(Pb)을 포함하지 않는 것이 좋다.
상기 보호막은 상기 기판을 중심으로 상기 제1 전극과 대향하게 위치할 수 있다.
상기 보호막은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극과 상기 기판에 형성된 적어도 하나의 후면 전계부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전극용 집전부는 상기 보호막 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극용 집전부는 상기 보호막 위의 상기 제2 도전용 도전층 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극용 집전부는 상기 제2 전극이 위치하지 않는 보호막 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극용 집전부는 스트라이프 형상으로 이루어져 있는 태양 전지.
상기 제2 전극용 집전부의 개수는 2개 이상일 수 있다.
상기 제2 전극용 집전부의 폭은 상기 제2 전극의 폭보다 큰 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지 모듈은 기판에 위치하고 상기 기판과 반대의 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극용 집전부, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층, 그리고 상기 전극용 도전층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극용 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지, 그리고 상기 복수의 태양 전지 중 인접한 태양 전지에 각각 위치하는 제1 전극용 집전부와 제2 전극용 집전부 위에 위치하여 상기 제1 전극용 집전부와 상기 제2 전극용 집전부를 전기적으로 연결하는 복수의 도전성 연결부를 포함한다.
상기 도전성 연결부는 도전성 테이프일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계, 상기 노출된 기판에 보호막을 적층하는 단계, 상기 에미터부 위에 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 보호막 위에 제2 페이스트와 제3 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴과 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부를 열처리하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부와 상기 기판의 일부를 접촉시키는 단계, 그리고 상기 제1 전극 패턴, 상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되 는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전극용 도전층 패턴과 상기 제2 전극용 집전부 패턴은 서로 중첩되어 있다.
상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는 상기 보호막의 일부 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막의 일부 위와 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 은(Ag)을 함유할 수 있다.
상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는 상기 보호막의 일부 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막의 일부 위와 상기 제2 전극용 집전부 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 페이스트는 은(Ag)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 알루미늄 (Al)을 함유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계, 상기 노출된 기판에 보호막을 적층하는 단계, 상기 보호막의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 보호막과 상기 노출된 기판 위에 제2 페이스트와 제3 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴과 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극 패턴, 상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전극용 도전층 패턴과 상기 제2 전극용 집전부 패턴은 서로 중첩되어 있다.
상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는 상기 보호막의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 드러내는 복수의 노출부를 형성하는 단계, 상기 보호막의 일부 및 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막의 일부 위와 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 은(Ag)을 함유할 수 있다.
상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는 상기 보호막의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 드러내는 복수의 노출부를 형성하는 단계, 상기 보호막의 일부 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막의 일부, 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위 및 상기 제2 전극용 집전부 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 페이스트는 은(Ag)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 알루미늄 (Al)을 함유할 수 있다.
상기 노출부 형성 단계는 상기 보호막의 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부를 구비한 상기 기판에 보호막을 형성하는 단계, 상기 기판의 후면에 위치하는 상기 보호막 위에 보조 보호막을 형성하는 단계, 상기 기판의 전면에 위치하는 상기 보호막 위에 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계, 상기 보조 보호막 위에 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 에미터부 형성 단계는 스프레이법 또는 스핀 코팅법을 이용하여 상기 에미터부를 형성하는 것이 좋다.
상기 에미터부 형성 단계는 상기 기판의 전면과 측면에 상기 에미터부를 형 성할 수 있다.
상기 보호막 형성 단계는 열적 산화법으로 상기 보호막을 형성하는 것이 좋다.
상기 보호막은 실리콘 산화막일 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 기판의 전면에 위치하는 상기 보호막 위에 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반사 방지막 형성 단계는 플라즈마 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 상기 반사 방지막을 형성할 수 있다.
상기 반사 방지막은 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다.
상기 보조 보호막 형성 단계는 플라즈마 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 상기 보조 보호막을 형성할 수 있다.
상기 보조 보호막은 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다.
제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는 상기 보조 보호막 위에 스크린 인쇄법으로 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 적어도 일부를 레이저 빔으로 조사하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴, 상기 보조 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 복수의 제2 전극부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해 상기 복수의 제2 전극부는 상기 복수의 제2 전극이 되어, 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 복수의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층으로 되는 것이 좋다.
제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는 상기 보조 보호막 및 상기 보호막의 적 어도 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계, 그리고 상기 보조 보호막의 일부와 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 스크린 인쇄법으로 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 상기 노출부를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층으로 되는 것이 좋다.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판의 적어도 일부에 주입하여 상기 제1 도전성 타입의 농도보다 높은 농도를 갖는 복수의 불순물 영역을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 제2 전극은 상기 복수의 불순물 영역을 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 것이 좋다.
상기 복수의 불순물 영역 형성 단계는 상기 복수의 노출부를 형성한 후 상기 보호막을 마스크로 하여 상기 복수의 노출부를 통해 상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판의 적어도 일부에 주입할 수 있다.
이러한 특징에 따라, 상기 제2 전극용 도전층과 상기 제2 전극용 집전부의 일부분이 서로 중첩되어 있으므로, 제2 전극용 집전부로부터 외부 장치로의 전하 전송 능력이나 제2 전극용 도전층으로부터 제2 전극용 집전부로의 전하 전송 능력이 향상되어, 태양 전지의 동작 효율이 증가한다.
또한, 기판의 전면과 후면에 열적 산화막을 구비한 이중막 구조의 보호막이 위치하므로, 불안정한 결합으로 인한 전하의 재결합율이 크게 감소하여 태양 전지의 효율이 향상된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 한 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 한 예에 대한 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)의 한 예는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 에미터부(120), 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 기판(110)의 전면과 대향하는 기판(110)의 후면에 위치하는 보호막(190), 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있는 복수의 전면 전극(front electrode)(141), 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있는 복수의 전면전극용 집전부(142), 보호막(190) 위에 위치하고 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면 전극(rear electrode)(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 보호막(190) 위에 위치하며, 후면전극용 도전층(155)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면전극용 집전부(162), 복수의 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 위치하는 복수의 후면 전계(back surface field, BSF)부(170)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어 질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
도 1 및 도 2와는 달리, 대안적인 실시예에서, 기판(110)은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)을 가질 수 있다.
에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부로서, 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동하여, 기판(110)에서 정공은 다수 캐리어가 되며, 에미터부(120)에서 전자는 다수 캐리어가 된다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같 은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
에미터부(120) 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 이루어진 반사 방지막(130)이 형성되어 있다. 반사 방지막(130)은 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(130)은 약 80㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다. 반사 방지막(130)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
보호막(passivation layer)(190)은 기판(110)의 후면에 위치하며, 기판(110) 표면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키고, 기판(110)을 통과한 빛의 내부 반사율을 향상시켜 기판(110)을 통과한 빛의 재입사율을 높인다.
이러한 보호막(190)은 단일막 또는 다중막 구조를 가진다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120) 위에 위치하여 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 서로 이격되게 정해진 방향으로 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면전극용 집전부(142)는 에미터부(120) 위에서 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하며, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 복수의 전면전극용 집전부(142)는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집하여 외부 장치로 출력한다.
복수의 전면 전극(141)과 전면전극용 집전부(142)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
후면전극용 도전층(155)은 실질적으로 복수의 후면전극용 집전부(162)를 제외한 보호막(190) 위에 위치한다. 후면전극용 도전층(155)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질로 이루어져 있지만, 이에 한정되지 않는다.
후면전극용 도전층(155)은 보호막(190)을 통과하여 기판(110)의 일부와 전기적으로 연결된 복수의 후면 전극(151)을 구비한다.
도 1에 도시한 것처럼, 복수의 후면 전극(151)은 일정한 간격, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜ 간격으로 원형, 타원형 또는 다각형과 같은 다양한 형상으로 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있다. 하지만, 대안적인 실시예에서, 각 후면 전극(151)은 전면 전극(141)과 같이 기판(110)과 전기적으로 연결되면서 한 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 후면 전극의 개수는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 갖는 후면 전극의 개수보다 훨씬 적다.
이러한 후면 전극(151)은 기판(110)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 후면 전극용 도전층(155)으로 전달한다.
대안적인 실시예에서, 후면전극용 도전층(155)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이거나, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 기판(110)과 접촉하는 복수의 후면 전극(151)의 부분은 후면전극용 도전층(155)의 성분만 함유하거나 후면전극용 도전층(155)의 성분뿐만 아니라 보호막(190)과 기판(110)의 성분이 혼합되어 있다.
보호막(190) 위에는 전면전극용 집전부(142)과 동일한 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상의 복수의 후면전극용 집전부(162)가 위치한다. 이때, 복수의 후면전극용 집전부(162)는 전면전극용 집전부(142)과 마주보는 위치에 위치할 수 있다.
본 실시예에서, 복수의 후면전극용 집전부(162)는 복수의 후면 전극(151)과 중첩되지 않게 보호막(190) 위에 형성되어 있다. 이로 인해, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 복수의 후면전극용 집전부(162)는 복수의 후면 전극(151)이 위치하지 않는 보호막(190) 위에 위치하지만, 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 실시예에서, 복수의 후면전극용 집전부(162)의 개수는 3개이지만 이에 한정되지 않고 2개 이하 또는 4개 이상일 수 있다. 후면전극용 집전부(162)의 개수는 기판(110)의 크기 등에 따라 가변된다.
대안적인 실시예에서, 후면전극용 집전부(162)는 일정한 간격으로 배치된 원형 또는 다각형 형상의 복수의 도전체로 이루어질 수 있다.
복수의 후면전극용 집전부(162)는 후면전극용 도전층(155)을 통해 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부 장치로 출력한다. 이로 인해, 각 후면전극용 집전부(162)의 폭은 각 후면 전극(151)의 폭보다 넓게 설계되어 전하의 전송 효율을 향상시켜 태양 전지(1)의 동작 효율을 높일 수 있도록 한다.
복수의 후면전극용 집전부(162)는 은(Ag)과 같은 하나의 도전성 물질로 이루어져 있지만, 이에 한정되지 않는다.
복수의 후면전극용 집전부(162)는 인접한 후면전극용 도전층(150)의 일부 위에 위치하여, 인접한 후면전극용 도전층(155)과 중첩한다. 본 실시예에서, 후면전극용 집전부(162)와 하부층인 후면전극용 도전층(155)의 중첩 크기는 약 0.1㎜ 내지 약 1㎜이다. 따라서, 후면전극용 도전층(155)과의 접촉 저항이 감소하여 접촉 효율이 높아지고, 이로 인해, 후면전극용 도전층(155)으로부터의 전하 전송율이 향상된다.
본 실시예에서, 후면 전극용 집전부(162)는 외부 장치와의 전송 효율을 높이기 위해, 후면전극용 도전층(155)보다 전송력이 좋은 은(Ag)을 함유하고 있다. 따라서, 후면전극용 집전부(162)와 하부층인 후면전극용 도전층(155)의 중첩 크기는 약 1㎜를 넘어설 경우, 알루미늄(Al)보다 고가의 은(Ag) 소모량이 증가하여 태양 전지(1)의 제조 비용이 증가하는 문제가 발생한다.
대안적인 실시예에서, 후면전극용 집전부(162)는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이거나 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 복수의 후면 전계부(170)가 위치한다. 복수의 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기 판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
기판(110)과 후면 전계부(170)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 기판(110) 후면쪽으로의 전자 이동이 방해되어 기판(110)의 후면부에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시킨다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)는 기판(110)의 후면에 보호막(190)을 형성하여 기판(110)의 표면에 존재하는 불안정 결합으로 인한 전하의 재결합을 감소시킨 태양 전지(1)로서 그 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지막(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)과 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽으로 이동한 전자는 전면 전극(141)에 의해 수집되어 전면전극용 집전부(142)로 전달되어 수집되고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)으로 전달된 후 후면전극용 집전부(162)에 의해 수집된다. 이러한 전면전극용 집전부(161)와 후면전극용 집전부(162)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
기판(110)과 후면전극용 도전층(155) 사이에 보호막(190)이 위치하므로, 기 판(110) 표면의 불안정한 결합에 의한 전하의 재결함율이 크게 줄어들어 태양 전지의 효율이 향상된다.
다음, 도 3a 내지 도 3h를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법에 대한 한 예를 설명한다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, p형 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 기판(110)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl3이나 H3PO4 등을 고온에서 열처리하여 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 확산시켜 기판(110) 전체면, 즉, 전면, 후면 및 측면에 에미터부(120)를 형성한다. 본 실시예와 달리, 기판(110)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, B2H6를 고온에서 열처리하거나 적층하여 기판(110) 전면에 p형의 에미터부를 형성할 수 있다. 그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 식각 공정을 통해 제거한다.
필요할 경우, 에미터부(120)를 형성하기 전에, 기판(110)의 전면을 테스처링하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링하고, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링한다.
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)와 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하여 기판(110) 위에 반사 방지막(130)을 형성한다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 습식 식각 또는 건식 식각 등으로 기판(110)의 후면 일부를 제거하여, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)를 제거한다.
도3d에 도시한 것처럼, 플라즈마 기상 증착법(PECVD)와 같은 화학 기상 증착법이나 스퍼터링법(sputtering) 등과 같은 다양한 막 형상 방법을 사용하여 기판(110)의 후면에 보호막(190)을 형성한다. 이때, 보호막(190)는 실리콘 산화막(SiOx)과 같은 단일막 구조나 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx)과 같은 다층막 구조를 가질 수 있다.
그런 다음, 다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 반사 방지막(130)의 해당 부분에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 약 120℃ 내지 약 200℃에서 건조시켜, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성한다. 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)은 서로 교차하는 방향으로 뻗어 있는 전면전극 패턴부와 전면전극용 집전부 패턴부를 구비하고 있다. 즉, 각 교차부에서, 전면전극 패턴부와 전면전극용 집전부 패턴부는 서로 다른 방향으로 뻗어 있다. 본 실시예에서, 전면전극 패턴부의 폭보다 전면전극용 집전부 패턴부의 폭이 더 넓 지만, 이에 한정되지 않는다.
다음, 도 3f에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 보호막(190)의 해당 부분에 알루미늄(Al)을 포함한 페이스트를 도포한 후 약 120℃ 내지 약 200℃에서 건조시켜 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성한다. 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)은 납(Pb)을 함유하고 있는 반면, 후면전극용 도전층 패턴(150)은 납을 함유하고 있지 않다.
다음, 도 3g에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 해당 부분에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 건조시켜 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)을 형성한다. 이때, 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)은 인접한 후면 전극용 도전층 패턴(150)과 일부 위에 위치하여, 후면전극용 도전층 패턴(150)과 일부 중첩되어 있다.
본 실시예에서, 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)은 서로 이격되어 있고 한 방향으로 뻗어 있지만, 원형이나 다각형 형상의 패턴이 한 방향으로 일정 간격으로 배치될 수 있다.
이때, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)보다 후면 후면전극용 도전층 패턴(150)가 먼저 형성될 수 있다.
다음, 도 3h에 도시한 것처럼, 레이저 빔을 후면전극용 도전층 패턴(150)의정해진 부분에 조사하면, 후면전극용 도전층 패턴(150), 그 하부의 보호막(190) 및 기판(110)이 서로 혼합된 부분(molten mixture)(153)이 형성된다. 대안적인 실시예에서, 복수의 후면 전극(151)이 스트라이프 형상을 가질 경우, 레이저 빔의 조사 영역 역시 정해진 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상을 가진다.
이때, 레이저 빔의 파장과 세기는 후면전극용 도전층 패턴(150) 및 그 하부의 보호막(190)의 재료나 두께 등에 따라 정해진다.
그런 다음, 후면전극용 도전층 패턴(150), 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160) 및 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 소성하여(firing), 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 후면 전극(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전계부(170)를 형성하여 태양 전지(1)를 완성한다(도 1 및 도 2).
즉, 열처리가 시행되면, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)에 함유된 납(Pb) 등에 의해 접촉 부위의 반사 방지막(130)이 관통되어 에미터부(120)와 접촉하는 복수의 전면 전극(141) 및 전면전극용 집전부(142)가 형성된다. 또한, 후면전극용 도전층 패턴(150), 그 하부의 보호막(190) 및 기판(110)이 서로 혼합된 부분(153)은 기판(110)과 접촉하여 복수의 후면 전극(151)이 되어, 후면전극용 도전층(155)이 완성된다. 더욱이, 각 패턴(140, 150, 160)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(120, 110, 190)과의 화학적 결합으로 접촉 저항이 감소하여 전류 흐름이 향상된다. 이미 설명한 것처럼, 후면전극용 도전층 패턴(150)은 납을 함유하고 있지 않으므로, 후면전극용 도전층 패턴(150)의 하부막인 보호막(190)을 관통하는 현상을 발생하지 않고, 전면 전극(1541) 및 전면전극용 집전부(142)는 납을 함유하고 있는 반면, 후면전극용 도전층(155)은 납을 함유하고 있지 않다.
이미 설명한 것처럼, 후면전극용 집전부 패턴(160)의 일부가 인접한 후면전극용 도전층 패턴(150) 위에 위치하므로, 형성된 후면전극용 집전부(162)는 하부층인 후면전극용 도전층(155) 위에 위치한다. 이로 인해, 후면 전극용 집전부(162)의 면적 증가로 외부 장치와의 접촉 면적 또한 증가한다. 따라서 외부 장치로의 전하 전송 효율이 향상된다.
본 실시예에서, 후면전극용 도전층 패턴(150)과의 중첩으로 인해, 후면전극용 도전층 패턴(150) 간의 거리보다 크게 후면전극용 집전부 패턴(160)의 선폭을 설계할 수 있다. 따라서, 후면전극용 도전층 패턴(150)과의 중첩 크기를 조절하여, 보호막(190)과 접촉되는 후면전극용 집전부 패턴(160)의 면적을 줄이면서 외부 장치와의 원하는 접촉 면적을 갖는 후면전극용 집전부 패턴(160)의 설계가 가능하다. 이로 인해, 보호막(190)과 후면전극용 집전부 패턴(160)과의 접촉 면적이 줄어들어, 열처리 공정시 후면전극용 집전부(160)에 포함된 글래스 프릿(glass frit) 등으로 인한 하부막인 보호막(190)의 손상 면적이 줄어들어 보호막(190)의 동작 특성이 향상된다.
또한, 열처리 공정으로, 후면전극(151)의 함유물인 알루미늄(Al)이 후면 전극(151)과 접촉한 기판(110)쪽으로 확산되어 후면 전극(151)과 기판(110)의 사이에 복수의 후면 전계부(170)가 형성된다. 이때, 복수의 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입인 p형 도전성 타입을 갖고 있고, 후면 전계부(170)의 불순물 농도는 기판(110)보다 높아 p+의 도전성 타입을 갖는다.
다음, 도 3a 내지 도 3e뿐만 아니라 도 4a 내지 도 4c를 참고로 하여 본 발 명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대한 다른 예를 설명한다. 본 예에서, 도 3a 내지 도 3h와 비교하여, 동일한 내용의 설명은 생략한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 다른 예를 순차적으로 나타낸 일부 도면이다.
이미 도 3a 내지 도 3e에 도시한 것과 같이, 기판(110) 위에 순차적으로 에미터부(120), 반사 방지막(130)을 형성한 후, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)를 제거한 후, 단일막 또는 다층막 구조의 보호막(190)을 형성하고, 반사 방지막(130) 위에 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성한다.
그런 다음, 도 4a에 도시한 것처럼, 레이저 빔을 보호막(190)의 해당 부위에 조사하여, 보호막(190)에 기판(110)의 일부를 드러내는 복수의 노출부(181)를 형성한다. 이때, 레이저 빔의 세기와 파장은 보호막(190)의 재료나 두께와 따라 정해진다.
대안적인 실시예에서, 복수의 후면 전극(151)이 스트라이프 형상을 가질 경우, 노출부(181)의 형성을 정해진 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상을 가진다. 또한 복수의 노출부(181)는 레이저 빔 대신 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
다음, 도 4b에 도시한 것처럼, 알루미늄(Al)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 보호막(190)과 노출부(181)를 통해 드러난 기판(110) 위에 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성한 후 건조시키고, 도 4c에 도시한 것처럼, 은(Ag)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 후면전극용 도전층 패턴(150)이 형성된 부분을 제외한 보호막(190) 전면에 인쇄하여, 후면전극용 집전부 패턴(160) 을 형성한 후 건조시킨다. 이때, 후면전극용 집전부 패턴(160)은 인접한 후면전극용 도전층(150)과 일부 중첩한다.
이미 설명한 것처럼, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성하기 전에 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성할 수 있다.
그런 다음, 이들 패턴(140, 150, 160)이 형성된 기판(110)을 소성하여 복수의 전면 전극(141)와 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 노출부(181)를 통해 기판(110)과 전기적으로 연결되는 복수의 후면전극(151)을 구비한 후면전극용 도전층(155), 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전계부(170)를 형성하여 태양 전지(1)를 완성한다(도 1 및 도 2).
또한 대안적인 실시예에서, 기판(110) 위에 순차적으로 에미터부(120), 반사 방지막(130)을 형성하고, 기판(110) 후면의 에미터부(120)를 제거하여 보호막(190)을 형성하고 보호막(190)에 복수의 노출부(181)를 형성한 후에, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140), 후면전극용 도전층 패턴(150), 그리고 후면전극용 집전부 패턴(160)을 적절한 순서로 형성하고 기판(110)을 열처리하여 태양 전지(1)를 완성할 수 있다. 이미 설명한 것처럼, 패턴(140, 150, 160)의 형성 순서를 변경 가능하다.
다음, 도 5 및 도 6을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 다른 예에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고 도 6은 도 5에 도시한 태양 전지를 VI-VI선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2와 비교하여, 동일한 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하였고, 그에 대한 상세한 설명 또한 생략한다.
도 1 및 도 2와 비교할 때, 본 예에 따른 태양 전지(1a)는 도 1과 동일한 구성 요소를 갖고 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시한 태양 전지(1a)는 기판(110)의 전면에 위치한 에미터부(120), 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 기판(110)의 후면에 위치하는 보호막(190), 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있는 복수의 전면 전극(141), 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면전극용 집전부(142), 보호막(190) 위에 위치하고 복수의 후면 전극(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 보호막(190) 위에 위치하며 후면전극용 도전층(155)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면전극용 집전부(162), 복수의 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 위치하는 복수의 후면 전계부(170)를 구비한다.
하지만, 도 1 및 도 2와는 달리, 본 실시예에서, 후면전극용 도전층(155)의 일부가 후면전극용 집전부(162) 위에 위치하여, 후면전극용 도전층(155)의 일부가 그 하부막인 후면전극용 집전부(162)와 중첩한다. 이때, 후면전극용 도전층(155)과 하부층인 후면전극용 집전부(162)의 중첩 크기는 약 0.1㎜ 내지 약 1㎜이다. 따라서, 전하를 전달하는 후면전극용 도전층(155)과 후면전극용 집전부(162)와의 접촉 면적이 증가하여, 후면전극용 집전부(162)로의 전하 전송율이 향상된다.
또한, 후면 전극용 도전층(155) 하부에 후면전극용 집전부(162)가 존재하므로, 후면전극용 집전부(162)가 후면전극용 도전층(155)에 의해 보호되어 후면전극용 집전부(162)의 접착력이 증가하다.
본 실시예에서, 후면전극용 도전층(155)과 후면전극용 집전부(162)의 중첩 크기가 약 1㎜를 초과하면, 후면전극용 집전부(162)의 노출 면적이 크게 줄어들어, 외부 장치와의 접촉 면적이 감소하여, 외부 장치로의 전하 전송 효율이 감소한다.
이러한 태양 전지(1a)를 제조하기 위한 방법은 후면전극용 도전층 패턴(150)과 후면전극용 집전부 패턴(160)의 형성 순서를 제외하면 도 3a 내지 도 3h 및 도 4a 내지 도 4c와 동일하다.
즉, 도 3a 내지 도 3h 및 도 4a 내지 도 4c와는 달리, 본 실시예에서, 후면전극용 집전부 패턴(160)을 먼저 형성한 후, 후면전극용 도전층 패턴(150)을 후면전극용 집전부 패턴(160)과 일부 중첩되게 형성한다. 그 후 전면 전극용 패턴(140)을 형성하고, 기판(110)을 소성하여, 복수의 전면 전극(141)와 복수의 전면전극용 집전부(142), 후면전극용 집전부(162) 및 복수의 후면전극(151)을 구비하고 후면전극용 집전부(161)와 일부 중첩하는 후면전극용 도전층(155)을 형성한다.
본 실시예에서, 별도의 공정을 행하지 않고 기판(110)을 열처리할 때, 후면전극(151)과 기판(110)과의 접촉 영역에 후면 전계부(170)가 형성되었지만, 대안적인 실시예에서, 별도의 공정을 이용하여, 기판(110)의 후면에 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 복수의 불순물층을 기판(110)의 농도보다 높게 형성할 수 있다. 이 경우 불순물층은 후면 전계부로서 기능한다. 이러한 별도의 복수의 불순물층은 다음과 같은 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시한 것처럼, 보호막(190)에 복수의 노출부(181)를 형성한 후, 보호막(190)을 마스크로 하여 기판(110)과 동일한 도전성 타입, 예를 들어 P형의 불순물을 CVD 등으로 기판(110)의 후면에 주입하여 복수의 불순물층을 형성한다. 이때, 복수의 불순물층의 불순물 농도는 기판(110)의 불순물 농도보다 높은 P+이다. 그런 다음, 후면전극용 도전층 패턴과 후면전극용 집전부 패턴 등을 형성한 후 소성 공정을 실시하여 태양 전지를 완성한다.
다음, 도 7을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 또 다른 예에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 또 다른 예에 대한 일부 단면도이다.
도 7에 도시한 것처럼, 태양 전지(1b)는, 도1 및 도 2와 비교하면, 후면전극용 집전부(162) 전체가 후면전극용 도전층(155) 위에 위치한다는 것을 제외하면 동일하다.
즉, 도 1 및 도 2의 경우, 기판(110)의 일부에, 즉, 보호막(190) 일부 위에 후면전극용 집전부(162)가 존재하는 반면, 본 예의 경우는 기판(110)의 전체면에, 즉 보호막(190)의 전체면 또는 보호막(190)과 노출부(181)를 통해 노출된 기판(110) 일부 위에 후면전극용 도전층(155)이 위치하고, 후면전극용 도전층(155) 일부 위에 후면전극용 집전부(162)가 존재한다.
이러한 태양 전지(1b)를 형성하기 위해, 후면전극용 도전층 패턴을 형성한 후, 그 위에 후면전극용 집전부 패턴을 형성하면 되므로, 후면전극용 도전층 패턴과 후면전극용 집전부 패턴 간의 위치 정렬에 대한 어려움없이 후면전극용 집전부 패턴이 형성이 가능하다. 이로 인해, 태양 전지(1b)의 제조 시간이 줄어든다.
이와 같이 다양한 방법으로 제조되는 태양 전지(1, 1a, 1b)는 단독으로도 이용 가능하지만, 좀더 효율적인 사용을 위해 동일한 구조를 갖는 복수의 태양 전지(1, 1a, 1b)를 직렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
다음, 도 8 및 도 9를 참고로 하여 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 한 예를 설명한다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 개략적인 태양 전지 모듈을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지간의 연결 상태를 도시한 단면도이다.
도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(20)은 후면 시트(back sheet)(210), 후면 시트(210) 위에 위치하는 하부 충전재(220), 하부 충진재(220) 위에 위치하는 태양 전지 어레이(10), 태양 전지 어레이(10) 위에 위치하는 상부 충진재(230), 상부 충진재(230) 위에 위치하는 투명 부재(240), 그리고 이들의 구성요소를 수납하는 프레임(250)을 구비한다.
후면 시트(210)는 태양 전지 모듈(20)의 후면에서 침투하는 습기를 방지하여 내장된 태양 전지(1, 1a, 1b)를 외부 환경으로부터 보호한다.
이러한 후면 시트(210)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
하부 및 상부 충진재(220, 230)는 습기 침투로 인한 금속의 부식을 방지하고 태양 전지 모듈(20)을 충격으로부터 보호하기 위한 밀봉재(encapsulate material)이다. 이러한 충진재(220, 230)는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상부 충진재(230) 위에 위치하는 투명 부재(230)는 투과율이 높고 파손을 방지하기 위해 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(230)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면은 엠보싱(embossing)처리가 행해질 수 있다.
태양 전지 어레이(10)는 행렬 구조로 배열된 복수의 태양 전지(1, 1a, 1b)를 구비하고 있다. 태양 전지(1, 1a, 1b)는 인접한 태양 전지(1, 1a, 1b)와 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결되어 있다. 이때, 도 9에 도시한 것처럼, 도전성 연결부(31)를 이용하여 인접한 태양 전지(1, 1a, 1b)에 각각 위치하는 전면 전극용 집전부(142)와 후면 전극용 집전부(162)를 전기적인 연결을 실시한다. 즉, 서로 다른 태양 전지(1, 1a, 1b)에 위치하는 전면 전극용 집전부(142)와 후면 전극용 집전부(162) 위에 도전성 연결부(31)를 위치시킨 후 고정하여 두 집전부(142, 162) 간의 전기적인 연결을 실시한다. 이때, 도전성 연결부(31)는 리본(ribbon)으로 불리는, 도전성 물질을 구비하고 스트링(string) 형상을 갖는 얇은 금속판 띠인 도전성 테이프일 수 있다. 도전성 연결부(31)과 각 집전부(142, 162)와의 접착 효율을 높이기 위해, 집전부(142, 162) 위에 접착제를 도포한 후 도전성 연결부(31)를 부착할 수 있다.
이때, 이미 설명한 것처럼, 후면전극용 집전부(162)의 일부가 인접한 후면 전극용 도전층(155) 위에 중첩되어 있어, 외부로 노출된 후면전극용 집전부(162)의 면적이 증가한다. 따라서, 후면전극용 접전부(162)와 도전성 연결부(31)의 접촉 동작이 용이하며 접촉 저항이 감소하여 접촉 효율이 향상되고, 전하의 전송 효율이 향상된다.
다음, 도 10 및 도 11을 참고로 하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1과 도 2, 도 5와 도 6 및 도 9와 비교하여 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하였고 그에 대한 자세한 설명 또한 생략한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시한 태양 전지를 XI-XI선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1과 2, 도 5와 도 6 및 도 9와 비교하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(1c)는 유사한 구조를 갖고 있다.
즉, 도 10 및 도 11에 도시한 태양 전지(1b)는 기판(110), 기판(110)의 입사면에 위치한 에미터부(120), 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있는 복수의 전면 전극(141), 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 후면 전극(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 후면전극 도전층(155)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 위치하는 복수의 후면 전계부(170)를 구비한다.
하지만, 도 1과 2, 도 5와 도 6 및 도 9와는 달리, 도 10 및 도 11에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면뿐만 아니라 기판(110)의 전면 및 측면에 위치하는 에미 터부(120) 위에 보호막(191)이 위치한다. 즉, 기판(110)의 전체면에 보호막(191)이 위치하여, 에미터부(120)와 반사 방지막(130) 사이에 보호막(191)이 위치한다.
이러한 보호막(191)은 기판(110) 표면 근처뿐만 아니라 에미터부(120)의 표면 근처에서도 전하의 재결합율을 감소시킨다.
이러한 보호막(191)은 열적 산화막(thermal oxide)인 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어지고, 약 10 내지 50㎚의 적층 두께를 갖는다.
따라서 우수한 특성을 갖는 열적 산화막으로 이루어진 보호막(191)에 의해 기판(110) 표면에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 불안정한 결합이 안정화된 결합으로 바뀌게 되어, 불안정한 결합에 의해 기판(110)쪽으로 이동한 전하(예, 정공)가 소멸되는 현상이 줄어든다.
또한, 본 실시예의 태양 전지(1c)는 기판(110) 후면의 보호막(191) 위에 위치하는 보조 보호막(192)을 더 구비하고 있고 있다. 이로 인해, 본 실시예에서 후면전극용 도전층(155)과 후면전극용 집전부(162)는 보조 보호막(192) 위에 위치한다.
보조 보호막(192)은 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어져 있고, 보호막(191)에 의해 안정화된 결합으로 변하지 못한 불안정한 결합을 안정화된 결합으로 바꾸어 기판(110)의 표면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키므로 보호막(191)의 기능을 보조한다. 또한 보조 보호막(192)은 기판(110)을 통과한 빛의 내부 반사율을 향상시켜 기판(110)을 통과한 빛의 재입사율을 높인다. 따라서, 본 실시예에서, 기 판(110)의 후면에 위치하는 보호막(191)과 보조 보호막(192)은 후면 보호막으로서 동작한다.
이와 같이, 기판(110)의 후면에 보호막(191)과 보조 보호막(192)이 위치하면, 본 실시예에서, 후면전극용 도전층(155)의 후면 전극(151)은 보호막(191)과 보조 보호막(192)을 통과하여 기판(110)의 일부와 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 본 실시예에서, 기판(110)과 접촉하는 복수의 후면 전극(151)의 부분은 후면전극용 도전층(155)의 성분만 함유하거나 또는 후면전극용 도전층(155)의 성분뿐만 아니라 보호막(191) 및 보조 보호막(192)과 기판(110)의 성분이 혼합되어 있다.
또한, 도 10 및 도 11에 도시한 것처럼, 후면 전극용 도전층(155)과 후면전극용 집전부(162)는 서로 중첩하는 부분없이 동일층에 위치한다. 이로 인해, 후면 전극용 도전층(155) 또는 후면전극용 집전부(162)의 재료 비용을 절감할 수 있다. 이러한 후면 전극용 도전층(155)과 후면전극용 집전부(162)의 위치 관계는 도 1과 2 및 도 5와 도 6에 도시한 실시예에도 적용된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 태양 전지(1c)가 기판(110)의 전면과 후면에 이중막 구조의 전면 보호막과 후면 보호막을 구비하므로, 에미터부(120)과 기판(110) 표면 근처에 존재하는 댕글링 결합과 같은 많은 불안정한 결합이 안정화된 결합으로 바뀌게 되어, 에미터부(120)와 기판(110)의 표면 상태는 비활성 상태로 된다. 따라서 에미터부(120)와 기판(110)쪽으로 이동한 전자와 전공이 불안정한 결합과 결합하여 소멸되는 재결합율이 현저하게 줄어들게 되어, 태양 전지(1)의 동 작 효율이 크게 향상된다.
다음, 도 12a 내지 도 12h 및 도 14를 참고로 하여, 본 실시예에 따른 태양 전지(1c)의 제조 방법에 대한 한 예를 설명한다.
도 12a 내지 도 12h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다. 또한 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 보호막을 형성한 후 기판의 단면도이다.
먼저, 도 12a에 도시한 것처럼, 예를 들어, p형의 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 기판(110)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl3이나 H3PO4 등을 스핀 코팅(spin coating)법이나 스프레이(spraying)법으로 기판(110) 위에 도포한 후, 약 800℃ 내지 1000℃의 고온에서 열처리하여 기판(110)의 전면과 측면에 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 확산시켜 기판(110)의 전면과 측면에 에미터부(120)를 형성한다. 본 실시예와 달리, 기판(110)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, B2H6를 스핀 코팅법이나 스프레이법으로 도포한 후 열처리하여 기판(110)의 전면과 측면에 p형의 에미터부를 형성할 수 있다. 그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(BSG)을 식각 공정을 통해 제거한다.
이미 설명한 것처럼, 필요할 경우, 에미터부(120)를 형성하기 전에, 기판(110)의 전면을 텍스처링하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다.
다음, 도 12b에 도시한 것처럼, 반응실에 산소(O2)를 주입한 후 고온 처리하여 에미터부(120) 위와 에미터부(120)가 존재하지 않은 기판(110)의 후면에 열적 산화법으로 열적 산화막(SiO2)을 성장시켜 보호막(191)을 형성한다. 즉, 도 14에 도시한 것처럼, 보호막(191)는 실질적으로 기판(110)의 전체면에 형성된다. 이때, 열적 산화막(SiO2)의 두께는 약 10㎚ 내지 약 50㎚이다. 이미 설명한 것처럼, 기판(110)의 후면을 제외한 기판(110)의 전면과 측면에만 에미터부(120)가 형성되어 있으므로, 기판(110)의 후면에 형성되는 에미터부(120)의 제거 공정없이 바로 기판(110)의 전체면에 보호막(191)의 형성이 가능해진다. 이로 인해, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)의 제거 공정이 불필요하고, 또한 기판(110)의 전면과 후면에 동시에 보호막(191) 형성이 가능하므로 태양 전지의 제조 공정이 간소화되고 공정 시간이 단축된다.
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)와 같은 화학 기상 증착법(CVD)을 이용하여 기판(110) 전면의 보호막(191) 위에 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 반사 방지막(130)을 형성한다(도 12c).
다음, 도 12d에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(CVD)을 이용하여 기판(110) 후면의 보호막(191) 위에 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 보조 보호막(192)을 형성한다.
본 실시예에서, 반사 방지막(130)과 보조 보호막(192)의 적층 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 도 12e에 도시한 것처럼, 도 3e 내지 도 3g와 같이, 반사 방지막(130)의 해당 부분에 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성하고, 보조 보호막(192)의 해당 부분에 후면전극용 도전층 패턴(150)와 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)을 형성한다.
이미 설명한 것처럼, 이들 패턴(140, 150, 160)의 형성 순서는 변경 가능하다.
다음, 도 3h에 도시한 것처럼, 레이저 빔을 후면전극용 도전층 패턴(150)의정해진 부분에 조사하여, 후면전극용 도전층 패턴(150), 그 하부의 보호막(191)과 보조 보호막(192) 및 기판(110)이 서로 혼합된 부분인 후면 전극부(153)를 형성하고(도 12h), 기판(110)을 소성하여 보호막(191), 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 후면 전극(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전계부(170)를 형성하여 태양 전지(1)을 완성한다(도 10 및 도 11).
이때, 레이저 빔의 파장과 세기는 후면전극용 도전층 패턴(150) 및 그 하부의 보호막(191)과 보조 보호막(192)의 재료나 두께 등에 따라 정해진다.
이러한 본 실시예에 따른 태양 전지(1c)의 제조 방법에 의해, 기판(110)의 전면과 측면에만 에미터부(120)가 형성되므로, 기판(110) 후면에 형성되는 에미터부를 제거하기 위한 별도의 에지 분리(edge isolation) 공정이 불필요하다.
또한, 특성이 좋은 열적 산화막(SiO2)를 이용하여 보호막(191)을 형성하므 로, 불안정한 결합이 안정한 결합으로 변환하는 안정화 효율이 매우 좋다. 더욱이, 약 10㎚ 내지 약 50㎚의 얇은 두께로 인하여, 미쳐 안정한 결합으로 바뀌지 못한 불안정한 결합은 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 반사 방지막(130)이나 보조 보호막(192)에 의해 2차적으로 안정화 결합으로 바뀌게 된다. 즉, 보호막(191)과 반사 방지막(130) 또는 보호막(191)과 보조 보호막(192)으로 이루어진 이중막 구조의 전면 보호막과 후면 보호막에 의해 불안정한 결합으로 인한 전하의 재결합율이 크게 감소하고, 기판(110)의 후면뿐만 아니라 전면에도 보호막이 위치하므로, 전하의 재결합으로 인한 태양 전지(1b)의 효율 감소가 크게 줄어든다. 또한, 열적 산화막(191)의 두께가 약 10㎚ 내지 약 50㎚로 매우 얇기 때문에 열적 산화막 성장을 위해 많은 시간이 필요하지 않아, 태양 전지(1)의 생산 효율을 감소시키지 않는다.
이러한 태양 전지(1c)는 도 12a 내지 도 12d뿐만 아니라 이미 설명한 도 4a 내지 도 4c에 도시한 방법을 적용하여 제조할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 다른 예를 순차적으로 나타낸 일부 도면이다.
이미 도 3a 내지 도 3e에 도시한 것과 같이, 기판(110)의 전면과 측면에 에미터부(120)를 형성하고, 기판(110) 전면의 에미터부(120)와 기판(110)의 후면 위에 열적 산화막으로 이루어진 보호막(191)을 형성한 후, 기판(110) 전면과 후면의 보호막(191) 위에 실리콘 질화막으로 이루어진 반사 방지막(130)과 보조 보호막(192)을 형성하고, 기판 전면의 반사 방지막(130) 위에 은(Ag)을 함유하는 페이스트를 이용하여 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성한다.
그런 다음, 도 4a에 도시한 것과 같이, 레이저 빔을 보호막(191)과 보조 보호막(192)의 해당 부위에 조사하여, 보호막(191)과 보조 보호막(192)에 기판(110)의 일부를 드러내는 복수의 노출부(182)를 형성한다(도 13a). 이때, 레이저 빔의 세기와 파장은 보호막(191)과 보조 보호막(191)의 두께 등에 따라 정해진다.
이미 설명한 것과 유사하게, 대안적인 실시예에서, 복수의 후면 전극(151)이 스트라이프 형상을 가질 경우, 노출부(182)는 정해진 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상을 가진다. 또한 복수의 노출부(182)는 레이저 빔 대신 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
다음, 도 4b에 도시한 것과 같이, 알루미늄(Al)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 보조 보호막(192)과 노출부(182)를 통해 드러난 기판(110) 위에 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성한 후 건조시키고(도 13b), 도 4c에 도시한 것처럼, 은(Ag)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 후면전극용 도전층 패턴(150)이 형성된 부분을 제외한 보조 보호막(192) 위에 인쇄하여, 후면전극용 집전부 패턴(160)을 형성한 후 건조시킨다(도 13c).
이미 설명한 것처럼, 이들 패턴(140, 150, 160)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 이들 패턴(140, 150, 160)이 형성된 기판(110)을 소성하여, 복수의 전면 전극(141)와 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 노출부(181)를 통해 기판(110)과 전기적으로 연결되는 복수의 후면전극(151)을 구비한 후면전극용 도전층(155), 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전계부(170)를 형성 하여 태양 전지(1c)를 완성한다(도 10 및 도 11).
이러한 본 실시예에 따르면, 안정화 효율이 좋은 열적 산화막(SiO2)을 이용하여 보호막(191)을 형성하므로 불안정한 결합으로 인한 전하의 재결합율이 크게 감소하고, 기판(110)의 후면뿐만 아니라 기판(110)의 전면에도 보호막(191)이 위치하므로, 전하의 재결합율이 더욱더 감소한다. 이에 더하여, 기판(110)의 전면에 위치한 반사 방지막(120)과 기판(110)의 후면에 위치하는 보조 보호막(192)이 불안정한 결합을 안정화 결합으로 바꾸는 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어져 있으므로, 전하의 재결합율이 더욱 낮아져, 태양 전지(1)의 효율이 크게 향상된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 한 예에 대한 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도의한 예이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 다른 예를 순차적으로 나타낸 일부 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 다른 예에 대한 일부 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 태양 전지를 VI-VI선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 또 다른 예에 대한 일부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 개략적인 태양 전지 모듈을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지간의 연결 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 11는 도 10에 도시한 태양 전지를 XI-XI선을 따라 잘라 도시한 단면도의 한 예이다.
도 12a 내지 도 12h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 다른 예를 순차적으로 나타낸 일부 도면이다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따라 보호막을 형성한 후 기판의 단면도이다.
Claims (45)
- 제1 도전성 타입의 기판,상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극,상기 기판 위에 위치하는 보호막,상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층, 그리고상기 제2 전극용 도전층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극용 집전부를 포함하는 태양 전지.
- 제1항에서,제2 전극용 도전층과 상기 제2 전극용 집전부는 동일한 층에 위치하는 태양 전지.
- 제2항에서,상기 제2 전극용 도전층은 상기 제2 전극용 집전부와 일부 중첩되어 있는 태양 전지.
- 제2항에서,상기 제2 전극용 도전층와 상기 제2 전극용 집전부의 중첩 크기는 0.1㎜ 내지 1㎜인 태양 전지.
- 제3항에서,상기 제2 전극용 집전부는 상기 제2 전극용 도전층의 일부 위에 위치하는 태양 전지.
- 제3항에서,상기 제2 전극용 도전층은 상기 제2 전극용 집전부의 일부 위에 위치하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 제2 전극용 도전층은 알루미늄을 함유하는 태양 전지.
- 제7항에서,상기 제2 전극용 도전층은 납(Pb)을 포함하지 않는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 제2 전극용 집전부는 은(Ag)을 함유하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 보호막은 상기 기판을 중심으로 상기 제1 전극과 대향하게 위치하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 보호막은 적어도 하나의 층을 포함하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 제2 전극과 상기 기판에 형성된 적어도 하나의 후면 전계부를 더 포함하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 제2 전극용 집전부는 상기 보호막 위에 위치하는 태양 전지.
- 제13항에서,상기 제2 전극용 집전부는 상기 보호막 위의 상기 제2 도전용 도전층 위에 위치하는 태양 전지.
- 제13항 또는 제14항에서,상기 제2 전극용 집전부는 상기 제2 전극이 위치하지 않는 보호막 위에 위치하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 제2 전극용 집전부는 스트라이프 형상으로 이루어져 있는 태양 전지.
- 제16항에서,상기 제2 전극용 집전부의 개수는 2개 이상인 태양 전지.
- 제1항에서,상기 제2 전극용 집전부의 폭은 상기 제2 전극의 폭보다 큰 태양 전지.
- 기판에 위치하고 상기 기판과 반대의 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극용 집전부, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층, 그리고 상기 전극용 도전층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극용 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지, 그리고상기 복수의 태양 전지 중 인접한 태양 전지에 각각 위치하는 제1 전극용 집전부와 제2 전극용 집전부 위에 위치하여 상기 제1 전극용 집전부와 상기 제2 전극 용 집전부를 전기적으로 연결하는 복수의 도전성 연결부를 포함하는 태양 전지 모듈.
- 제19항에서,상기 도전성 연결부는 도전성 테이프인 태양 전지 모듈.
- 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계,상기 노출된 기판에 보호막을 적층하는 단계,상기 에미터부 위에 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극 패턴을 형성하는 단계,상기 보호막 위에 제2 페이스트와 제3 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴과 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계,상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부를 열처리하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부와 상기 기판의 일부를 접촉시키는 단계, 그리고상기 제1 전극 패턴, 상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,상기 제2 전극용 도전층 패턴과 상기 제2 전극용 집전부 패턴은 서로 중첩되어 있는태양 전지의 제조 방법.
- 제21항에서,상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는,상기 보호막의 일부 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 보호막의 일부 위와 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제22항에서,상기 제1 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 은(Ag)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제21항에서,상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는,상기 보호막의 일부 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 보호막의 일부 위와 상기 제2 전극용 집전부 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제24항에서,상기 제1 페이스트는 은(Ag)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 알루미늄 (Al)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계,상기 노출된 기판에 보호막을 적층하는 단계,상기 보호막의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계,상기 에미터부 위에 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극 패턴을 형성하는 단계,상기 보호막과 상기 노출된 기판 위에 제2 페이스트와 제3 페이스트를 도포 하여 제2 전극용 도전층 패턴과 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제1 전극 패턴, 상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,상기 제2 전극용 도전층 패턴과 상기 제2 전극용 집전부 패턴은 서로 중첩되어 있는태양 전지의 제조 방법.
- 제26항에서,상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는,상기 보호막의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 드러내는 복수의 노출부를 형성하는 단계,상기 보호막의 일부 및 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 보호막의 일부 위와 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제27항에서,상기 제1 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 은(Ag)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제26항에서,상기 제2 전극용 도전층 패턴 및 제2 전극용 집전부 패턴 형성 단계는,상기 보호막의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 드러내는 복수의 노출부를 형성하는 단계,상기 보호막의 일부 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 집전부 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 보호막의 일부, 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위 및 상기 제2 전극용 집전부 패턴의 일부 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제26항에서,상기 제1 페이스트는 은(Ag)을 함유하고, 상기 제2 페이스트는 알루미늄 (Al)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제27항 또는 제29항에서,상기 노출부 형성 단계는 상기 보호막의 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,상기 에미터부를 구비한 상기 기판에 보호막을 형성하는 단계,상기 기판의 후면에 위치하는 상기 보호막 위에 보조 보호막을 형성하는 단계,상기 기판의 전면에 위치하는 상기 보호막 위에 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계,상기 보조 보호막 위에 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함하는태양 전지의 제조 방법.
- 제32항에서,상기 에미터부 형성 단계는 스프레이법 또는 스핀 코팅법을 이용하여 상기 에미터부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제33항에서,상기 에미터부 형성 단계는 상기 기판의 전면과 측면에 상기 에미터부를 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제32항에서,상기 보호막 형성 단계는 열적 산화법으로 상기 보호막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제35항에서,상기 보호막은 실리콘 산화막인 태양 전지의 제조 방법.
- 제35항에서,상기 기판의 전면에 위치하는 상기 보호막 위에 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제37항에서,상기 반사 방지막 형성 단계는 플라즈마 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 상 기 반사 방지막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제38항에서,상기 반사 방지막은 실리콘 질화막으로 이루어진 태양 전지의 제조 방법.
- 제32항에서,상기 보조 보호막 형성 단계는 플라즈마 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 상기 보조 보호막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제40항에서,상기 보조 보호막은 실리콘 질화막으로 이루어진 태양 전지의 제조 방법.
- 제32항에서,제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는,상기 보조 보호막 위에 스크린 인쇄법으로 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제2 전극용 도전층 패턴의 적어도 일부를 레이저 빔으로 조사하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴, 상기 보조 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 복수의 제2 전극부를 형성하는 단계를 포함하고,상기 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해 상기 복수의 제2 전극부는 상기 복수의 제2 전극이 되어, 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 복수의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층으로 되는태양 전지의 제조 방법.
- 제32항에서,제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는,상기 보조 보호막 및 상기 보호막의 적어도 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계, 그리고상기 보조 보호막의 일부와 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 스크린 인쇄법으로 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,상기 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 상기 노출부를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층으로 되는태양 전지의 제조 방법.
- 제43항에서,상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판의 적어도 일부에 주입하여 상기 제1 도전성 타입의 농도보다 높은 농도를 갖는 복수의 불순물 영역을 형성하는 단 계를 더 포함하고,상기 복수의 제2 전극은 상기 복수의 불순물 영역을 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는태양 전지의 제조 방법.
- 제44항에서,상기 복수의 불순물 영역 형성 단계는 상기 복수의 노출부를 형성한 후 상기 보호막을 마스크로 하여 상기 복수의 노출부를 통해 상기 제1 도전성 타입의 불순물을 상기 기판의 적어도 일부에 주입하는 태양 전지의 제조 방법.
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