KR101115399B1 - Method for Forming Metal Grid Line of Solar Cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 금속그리드 라인 형성 방법에 관한 것으로서, 특히, 인쇄법 혹은 포토리소그라피 공정을 통해 금속 그리드 라인을 제조할 경우 발생하는 금속 그리드 라인의 가장자리에서의 패턴 들뜸 현상을 방지하고 표면의 접촉면의 품질을 향상시키는 고정밀 태양전지용 금속그리드 라인 형성 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal grid line for a solar cell, and in particular, to prevent pattern lifting at the edge of a metal grid line, which is generated when a metal grid line is manufactured by a printing method or a photolithography process, The present invention relates to a method for forming a metal grid line for high precision solar cells.
태양전지(solar cell)는 태양에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 반도체 소자로서 p형의 반도체와 n형의 반도체의 접합형태를 가지며 그 기본구조는 다이오드와 동일하다. 외부에서 빛이 태양전지에 입사 되었을 때 p-형 반도체의 전도대(conduction band) 전자(electron)는 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valence band)로 여기된다. 이렇게 여기된 전자는 p-형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(EHP: electron hole pair)을 생성하게 된다. 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 pn 접합 사이에 존재하는 전기장(electirc field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다. 태양전지에 사용되는 반도체의 재료에 따라 태양전지의 종류를 분류할 수 있다. 반도체의 재료로서는 실리콘, 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이것들을 복합한 것이 있으나, 보통 실리콘을 사용하는 실리콘계 태양전지가 대표적이다. 실리콘계 태양전지는 실리콘의 상(phase)에 따라 크게 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지로 분류할 수 있다. 단결정 실리콘 태양전지와 다결정 실리콘 태양전지는 묶어서 결정질 실리콘 태양전지라고도 한다. 태양전지의 구조는 단결정 실리콘 태양전지의 경우 실리콘에 5가원소 인, 비소, 안티몬 등을 첨가시킨 n형 반도체와 3가원소 붕소, 칼륨들을 침투시켜 만든 p형 반도체로 이루어진 pn접합 구조를 가지고 있고 기본 구조는 다이오드와 동일하다.A solar cell is a semiconductor device that converts solar energy into electrical energy and has a junction between a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. The basic structure is the same as that of a diode. When light is incident on the solar cell from outside, the conduction band electrons of the p-type semiconductor are excited to the valence band by the incident light energy. The excited electrons generate one electron hole pair (EHP) inside the p-type semiconductor. The electrons of the generated electron-hole pairs are transferred to the n-type semiconductor by an electric field existing between the pn junctions to supply current to the outside. The types of solar cells can be classified according to the materials of the semiconductors used in the solar cells. Examples of the semiconductor material include silicon, gallium arsenide, cadmium tellurium, cadmium sulfide, indium phosphorus, or a combination thereof, but silicon-based solar cells using silicon are typical. Silicon-based solar cells can be classified into monocrystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, and amorphous silicon solar cells according to the phase of silicon. Monocrystalline silicon solar cells and polycrystalline silicon solar cells are collectively referred to as crystalline silicon solar cells. The structure of the solar cell has a pn junction structure consisting of an n-type semiconductor in which pentavalent element phosphorus, arsenic, and antimony are added to silicon, and a p-type semiconductor made by penetrating boron and potassium trivalent element. The basic structure is the same as the diode.
일 예로 실리콘 태양전지의 구조를 살펴보면, 도 1과 같이 전지패널 하부는 p형 반도체에서 포집된 홀을 이동시키기 위한 금속 전극(후면 전극)이 있고 이의 상부는 p 형 반도체로 구성되어 있으며, 이의 상부에는 전자를 포집하는 n 형 반도체가 형성된다. n형 반도체의 상부에는 포집된 전자를 이동시키기 위한 금속전극(혹은 그리드)이 패턴 형태로 형성되어 있고, 빛의 반사를 방지하기 위하여 방사 방지막이 최종적으로 형성된다. 박막형 태양전지의 경우 재료 및 구조적으로 다른 구조를 가지게 되나 최종적으로 표면에 금속 그리드 혹은 금속전극을 가지는 구조는 동일하다.As an example, referring to the structure of a silicon solar cell, as shown in FIG. 1, a lower part of a panel includes a metal electrode (rear electrode) for moving holes collected in a p-type semiconductor, and an upper part thereof is composed of a p-type semiconductor. An n-type semiconductor is formed in which electrons are collected. On top of the n-type semiconductor, a metal electrode (or grid) for moving the collected electrons is formed in a pattern form, and a radiation prevention film is finally formed to prevent reflection of light. In the case of a thin-film solar cell, the material and the structure are different, but the structure having the metal grid or the metal electrode on the surface is the same.
위와 같은 예에서 보여지듯이 태양전지 패널의 상부와 하부에 금속 전극 배선이 형성됨을 알 수 있다. 특히, 태양전지의 빛이 입사되는 상부 측의 금속 그리드를 인쇄하거나 포토리소그래피로 금속 그리드 혹은 금속 접합부(이하; 금속 그리드로 통합)를 만드는 방법을 이용하여 태양전지의 양극에서부터 흐르는 전자를 효율적으로 포집하도록 구성된다. 이와 같은 금속 그리드의 배선 간격, 면적, 하부 구조와의 접촉밀도 등이 들어오는 빛의 양 및 포집된 전자의 이동도를 결정하게 되어 고품질의 금속 그리드 라인의 패턴이 필요하다. 따라서 금속 그리드는 좁은 면적을 가지면서 입사하는 빛을 가능한 적게 차단하고, 전도특성이 우수하며, 표면과 밀착 특성이 좋아 포집된 전자들이 원활히 흐르도록 하여야한다. 그러나, 스크린 인쇄법을 이용한 대량생산 시 인쇄 패턴한계가 존재하여 대략 0.1mm 이하의 패턴을 얻기 힘들다. 또한, 감광성 금속 페이스트를 이용하여 금속 그리드를 형성할 경우, 종래의 방법으로 형성하고자하는 패턴을 얻기 위하여 고가의 감광성 재료를 전면적에 인쇄 후 포토리소법으로 원하는 패턴을 얻는 방법을 이용한다. 이때, 전면적으로 패턴하는 경우 패턴된 라인의 가장자리 부분이 들뜨는 현상이 발생하고, 접촉부분과의 밀착성이 떨어지는 문제로 인해 고품질의 금속 그리드를 형성하기 어렵다. 또한, 전면적의 인쇄로 인해서 공정 비용이 매우 높은 문제점이 있다. As shown in the above example, it can be seen that metal electrode wirings are formed on the top and bottom of the solar cell panel. Particularly, the electrons flowing from the anode of the solar cell can be efficiently collected by printing a metal grid on the upper side where the light of the solar cell is incident or by forming a metal grid or a metal junction (hereinafter referred to as a metal grid) by photolithography. It is configured to. Such wiring spacing, area, and contact density with the underlying structure of the metal grid determine the amount of incoming light and the mobility of the collected electrons, thereby requiring a pattern of high quality metal grid lines. Therefore, the metal grid should have a small area to block the incident light as much as possible, have excellent conduction characteristics and good adhesion to the surface, so that the collected electrons can flow smoothly. However, there is a print pattern limit in mass production using the screen printing method, so it is difficult to obtain a pattern of about 0.1 mm or less. In addition, in the case of forming a metal grid using a photosensitive metal paste, a method of obtaining a desired pattern by photolithography after printing an expensive photosensitive material over the entire area in order to obtain a pattern to be formed by a conventional method. In this case, when the entire pattern is formed, the edge portion of the patterned line is lifted, and it is difficult to form a high quality metal grid due to the problem of poor adhesion with the contact portion. In addition, there is a problem that the process cost is very high due to the printing of the entire area.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 금속 그리드가 가져야할 배선 간격, 면적, 하부 구조와의 접촉밀도 등의 특징을 충분히 만족하는 고정밀 및 고품질의 금속 그리드 라인의 패턴을 저비용으로 확보할 수 있는 태양전지용 금속 그리드 라인 형성 방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is a high-precision and high-quality metal grid line that satisfactorily satisfies characteristics such as wiring spacing, area, and contact density with underlying structures. The present invention provides a method for forming a metal grid line for a solar cell that can secure a low-cost pattern.
그리고, 이를 위하여 스크린 인쇄법을 이용하여 목적하는 수치의 넓이 보다 넓게 감광성 페이스트를 인쇄한 후 다시 포토리소그라피 방법을 이용하여 정밀한 패턴을 형성하도록 하여, 종래의 감광성 페이스트를 이용한 전면인쇄 후 포토리소그래피법을 이용하여 패턴을 얻는 방법에 비해서 공정비용이 매우 낮으며 접촉면의 품질을 향상시켜 패턴의 가장자리가 들뜨는 현상을 방지할 수 있는 고효율의 태양전지를 제공하는 데 있다. For this purpose, the photosensitive paste is printed using a screen printing method to a wider range of the desired value, and then a photolithography method is used to form a precise pattern. Then, the photolithography method after the front printing using the conventional photosensitive paste is performed. Compared to a method of obtaining a pattern by using a very low process cost and to improve the quality of the contact surface to provide a high efficiency solar cell that can prevent the edge of the pattern is lifted.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 태양 전지 제조 방법은, p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극이 형성된 기판 상에 인쇄법을 이용하여 감광성 전극 페이스트로 예정 금속 그리드 라인을 형성하는 단계; 및 상기 예정 금속 그리드 라인을 감광 물질로 이용하여 포토리소그래피 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인에 대응되는 목표 금속 그리드 라인을 형성하되, 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작은 상기 목표 금속 그리드 라인을 형성하는 단계를 포함한다.First, to summarize the features of the present invention, a solar cell manufacturing method according to an aspect of the present invention for achieving the above object of the present invention, the back electrode is a lower portion of the structure comprising a p-type semiconductor and an n-type semiconductor Forming a predetermined metal grid line with the photosensitive electrode paste on the formed substrate using a printing method; And forming a target metal grid line corresponding to the predetermined metal grid line by a photolithography process using the predetermined metal grid line as a photosensitive material, wherein the target metal grid line having a width smaller than the predetermined metal grid line is formed. It includes.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른 태양 전지 제조 방법은, p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극이 형성된 기판 상에 인쇄법을 이용하여 예정 금속 그리드 라인을 형성하는 단계; 및 포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인에 대응되는 목표 금속 그리드 라인을 형성하되, 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작은 상기 목표 금속 그리드 라인을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the solar cell manufacturing method according to another aspect of the present invention, forming a predetermined metal grid line using a printing method on a substrate having a back electrode formed on the lower portion of the structure comprising a p-type semiconductor and an n-type semiconductor; And forming a target metal grid line corresponding to the predetermined metal grid line by a photolithography process and an etching process using a photoresist, and forming the target metal grid line having a width smaller than that of the predetermined metal grid line.
상기 예정 금속 그리드 라인의 폭은 상기 목표 금속 그리드 라인의 폭 보다 100㎛ 내지 200㎛ 더 클 수 있다.The width of the predetermined metal grid line may be 100 μm to 200 μm larger than the width of the target metal grid line.
상기 인쇄법은 스크린 인쇄법 또는 잉크젯 인쇄법이다.The printing method is screen printing or inkjet printing.
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 태양 전지는, p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극을 포함하고, 상기 구조물의 상부에 형성된 금속 그리드 라인을 포함하며, 상기 금속 그리드 라인은, 상기 구조물의 상부에 인쇄법을 이용하여 감광성 전극 페이스트로 예정 금속 그리드 라인을 형성한 후, 상기 예정 금속 그리드 라인을 감광 물질로 이용하여 포토리소그래피 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작게 형성된 금속 전극인 것을 특징으로 한다.In addition, the solar cell according to another aspect of the present invention, including a back electrode on the lower portion of the structure including a p-type semiconductor and n-type semiconductor, and includes a metal grid line formed on the upper portion of the structure, the metal grid The line is formed on the upper portion of the structure by using a printing method to form a predetermined metal grid line using a photosensitive electrode paste, and then, using the predetermined metal grid line as a photosensitive material, the width is smaller than the predetermined metal grid line by a photolithography process. It is characterized in that the metal electrode formed.
그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 태양 전지는, p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극을 포함하고, 상기 구조물의 상부에 형성된 금속 그리드 라인을 포함하며, 상기 금속 그리드 라인은, 상기 구조물의 상부에 인쇄법을 이용하여 예정 금속 그리드 라인을 형성한 후, 포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작게 형성된 금속 전극인 것을 특징으로 한다.In addition, the solar cell according to another aspect of the present invention includes a back electrode at a lower portion of a structure including a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and includes a metal grid line formed at an upper portion of the structure, wherein the metal grid The line is a metal electrode formed on the upper portion of the structure by using a printing method, the metal electrode formed smaller in width than the predetermined metal grid line by a photolithography process and an etching process using a photoresist. .
본 발명에 따른 태양전지용 금속 그리드 라인 형성 방법에 따르면, 감광성 페이스트를 패턴 인쇄와 포토리소그라피법에 의한 정밀 패턴 형성을 복합적으로 적용함으로써, 종래의 인쇄법의 패턴 정밀도의 한계를 극복하여 태양광이 들어오는 부분의 가시면적을 최대한 늘릴 수 있으며, 정밀한 패턴을 얻기 위한 포토리소그라피 공정을 통해 패턴을 형성하는 경우 발생하는 가장자리에서의 패턴 뭉개짐을 방지할 수 있고, 금속 그리드가 가져야할 배선 간격, 면적, 하부 구조와의 접촉밀도 등의 특징을 충분히 만족하는 고정밀 및 고품질의 금속 그리드 라인의 패턴을 저비용으로 확보할 수 있다.According to the method for forming a metal grid line for a solar cell according to the present invention, by applying the photosensitive paste in combination of pattern printing and photolithography precision pattern formation in combination, the solar light enters by overcoming the limitation of the pattern precision of the conventional printing method. The maximum visible area of the part can be maximized, the pattern lithography can be prevented from forming at the edges when the pattern is formed through the photolithography process to obtain a precise pattern, and the wiring spacing, area, and substructure that the metal grid should have A pattern of high precision and high quality metal grid lines sufficiently satisfying characteristics such as contact density can be secured at low cost.
또한, 종래의 포토 페이스트를 이용한 공정인, 전극 페이스트의 전면적인 인쇄 후 이에 대하여 노광 및 현상 그리고 소성을 통하여 전극을 형성하는 포토리소그래피 공정에 비하여, 스크린 인쇄법(또는 잉크젯)을 통하여 형성하고자 하는 전극보다는 폭이 넓지만 전면적이지는 않는 전극 패턴을 형성하므로 그 만큼 필요한 전극 페이스트 량이 감소되어 재료비를 절감할 수 있으며, 일차적으로 인쇄법에 의하여 충분한 폭을 가지고 전극이 인쇄됨으로, 패턴 인쇄 시 발생하는 전극라인의 오픈 문제 및 패턴인쇄 공정으로 전극라인을 형성할 때 발생할 수 있는 전극의 합선은 이후 포토공정에서 해결 되어 생산성을 매우 높일 수 있다. 또한, 일반적으로 포토공정이 가지는 접착 특성에 있어서도 패턴 라인이 인쇄법으로 일차적으로 형성 되어 지기 때문에 접착력 또한 강화되어 200도 이하의 저온 공정에서 매우 유리한 장점을 지닌다. In addition, the electrode to be formed through screen printing (or inkjet) is compared with the photolithography process in which the electrode is formed by exposing, developing, and baking the entire surface of the electrode paste, which is a process using a conventional photo paste. Rather, it forms an electrode pattern that is wider but not wider, so the required amount of electrode paste is reduced, thereby reducing material costs.Firstly, the electrode is printed with a sufficient width by the printing method. The problem of opening of the line and short circuit of the electrode, which may occur when forming the electrode line by the pattern printing process, can be solved in a later photo process, thereby greatly increasing productivity. In addition, since the pattern line is formed primarily by the printing method in the adhesive properties of the photo process, the adhesive force is also strengthened, which is very advantageous in the low temperature process of 200 degrees or less.
도 1은 일반적인 태양전지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 포토리소그래피 공정에 의한 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure of a typical solar cell.
2 is a view for explaining a method of forming a metal grid line of a solar cell by a conventional photolithography process.
3 is a view for explaining a method of forming a metal grid line of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of forming a metal grid line of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 2는 종래의 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의한 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of forming a metal grid line of a solar cell by a conventional photolithography process.
먼저, 종래에는, 도 2와 같이, 기판이 준비되면(S10), 기판상의 전면에 스핀 코팅(spin coating) 혹은 인쇄 방법을 통하여 Ag와 같은 도전 물질과 포토레지스트(photoresist)가 함유된 감광성 전극 페이스트(paste)를 도포한다(S11). 다음에, 기판상에 전면 도포된 감광성 전극 전극페이스트 상부에 포토 마스크를 올려 놓고 그 위에서 자외선 광원으로 자외선을 조사하는 노광 공정을 수행한다(S12). 이후 노광된 감광성 전극페이스트를 현상하고(S13), 남아있는 감광성 전극페이스트를 건조하기 위한 소성 공정을 수행함으로써 원하는 금속 그리드의 패턴이 완성된다(S14).First, conventionally, as shown in FIG. 2, when a substrate is prepared (S10), a photosensitive electrode paste containing a conductive material such as Ag and a photoresist is formed on the entire surface of the substrate by spin coating or printing. (paste) is applied (S11). Next, a photomask is placed on the photosensitive electrode electrode paste coated on the entire surface of the substrate, and an exposure process of irradiating ultraviolet rays with an ultraviolet light source is performed thereon (S12). Thereafter, the exposed photosensitive electrode paste is developed (S13), and a pattern of a desired metal grid is completed by performing a baking process for drying the remaining photosensitive electrode paste (S14).
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of forming a metal grid line of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법에서는, 먼저, 금속 그리드 라인을 형성하기 위한 기판을 준비한다(S20). 여기서 준비되는 기판은 도 1과 같이 p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극이 형성된 기판일 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물에서 각 형의 반도체는 박막 형태로 형성될 수도 있으며, 또는 실리콘 웨이퍼에 형성된 형태일 수도 있다. 또한, 후면전극 위에 형성되는 광흡수층으로서의 p형 반도체와 n형 반도체의 적층 순서는, p형 반도체 먼저 형성 후 그 위에 n형 반도체를 형성할 수도 있으며, 또는 n형 반도체 먼저 형성 후 그 위에 p형 반도체를 형성할 수도 있다. Referring to FIG. 3, in the method of forming a metal grid line of a solar cell according to an embodiment of the present invention, first, a substrate for forming a metal grid line is prepared (S20). The substrate prepared herein may be a substrate having a back electrode formed under the structure including the p-type semiconductor and the n-type semiconductor as shown in FIG. 1. In a structure including a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, each type of semiconductor may be formed in a thin film form or may be formed in a silicon wafer. In addition, the stacking order of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor as the light absorbing layer formed on the back electrode may be formed by forming the p-type semiconductor first and then forming the n-type semiconductor thereon, or forming the n-type semiconductor first and then forming the p-type semiconductor thereon. A semiconductor can also be formed.
이 후, 준비된 기판 상에 스크린 인쇄법 혹은 잉크젯 인쇄법을 이용하여 Ag와 같은 도전 물질과 포토레지스트(photoresist)가 함유된 감광성 전극 페이스트로 예정 금속 그리드 라인을 형성하고 건조한다(S21). Thereafter, a predetermined metal grid line is formed and dried on the prepared substrate using a photosensitive electrode paste containing a conductive material such as Ag and a photoresist using screen printing or inkjet printing (S21).
이때 스크린 인쇄법은 원하는 스크린의 구멍 패턴으로 액상 금속 물질(감광성 전극 페이스트)을 통과시키는 방법이고, 잉크젯 인쇄법은 잉크젯 프린트와 같이 패턴에 대한 프로그램에 따라 필요한 위치에 잉크 형태의 금속 물질(감광성 전극 페이스트)을 토출시켜 프린트하는 방법이다. 스크린 인쇄법 혹은 잉크젯 방법을 통하여 형성되는 예정 금속 그리드 라인의 폭은 목표 금속 그리드 라인의 폭 보다 100㎛ 내지 200㎛ 정도 더 넓게 형성될 수 있다. 즉, 스크린 인쇄법의 스크린이나 잉크젯 인쇄법을 위한 인쇄 패턴(예정 금속 그리드 라인의 패턴)은 목표 금속 그리드 라인의 폭 보다 100㎛ 내지 200㎛ 정도 더 넓은 폭을 갖도록 형성되거나 프로그램될 수 있다. In this case, the screen printing method is a method of passing a liquid metal material (photosensitive electrode paste) through a hole pattern of a desired screen, and the inkjet printing method is an ink type metal material (photosensitive electrode) at a required position according to a program for a pattern, such as inkjet printing. Printing by discharging paste). The width of the predetermined metal grid line formed through the screen printing method or the inkjet method may be formed to be 100 µm to 200 µm wider than the width of the target metal grid line. That is, the printing pattern for the screen printing method or the inkjet printing method (the pattern of the expected metal grid line) may be formed or programmed to have a width of about 100 μm to about 200 μm wider than the width of the target metal grid line.
다음에, 위와 같이 형성된 예정 금속 그리드 라인 상에 포토 마스크를 올려 놓고 그 위에서 자외선 광원으로 자외선을 조사하는 노광 공정(또는 포토리소그래피 공정)을 수행한다(S22). 포토 마스크에는 목표 금속 그리드 라인의 패턴이 형성되어 있다. 이후 노광된 감광성 전극페이스트를 현상한다(S23). 여기서 네거티브(negative) 방식의 감광성 전극 페이스트인 경우에 포토 마스크에 의해 자외선이 조사되지 않는 부분의 페이스트가 남게된다. 감광성 전극 페이스트를 포지티브(positive) 방식으로 사용할 수도 있으며, 이때에는 포토 마스크에 의해 자외선이 조사된 부분의 페이스트가 남게된다. 현상 후에 남아있는 감광성 전극페이스트를 건조하기 위한 소성 공정을 수행함으로써 목표 금속 그리드 라인의 패턴이 완성된다(S24).Next, the photomask is placed on the predetermined metal grid line formed as described above, and an exposure process (or a photolithography process) of irradiating ultraviolet rays with an ultraviolet light source is performed thereon (S22). The pattern of the target metal grid lines is formed in the photo mask. Thereafter, the exposed photosensitive electrode paste is developed (S23). Here, in the case of a negative photosensitive electrode paste, a paste of a portion where ultraviolet light is not irradiated by the photomask is left. The photosensitive electrode paste may be used in a positive manner, in which case the paste of the portion irradiated with ultraviolet rays by the photo mask remains. The pattern of the target metal grid line is completed by performing a firing process for drying the photosensitive electrode paste remaining after the development (S24).
이와 같이 본 발명에서는 인쇄법(스크린 인쇄법 혹은 잉크젯 인쇄법)에 의하여 형성하고자 하는 목표 금속 그리드 라인 보다 폭이 넓은 예정 금속 그리드 라인 전극 패턴이 형성되고 다음 포토리소그래피 공정에 의하여 최종적으로 목표 금속 그리드 라인의 패턴이 형성된다. 이때, 인쇄법에 의하여 형성된 전극 패턴의 형상은 그 중심부가 그 가장자리보다 두껍게 되어 있고, 이러한 형상의 전극 패턴에 대하여 포토리소그래피 공정을 통하여 그 보다 좁은 폭을 갖는 목표 전극을 완성하므로 그 중심부와 가장자리의 수축율의 차이로 전극의 가장자리가 뜨는 에지 커얼(edge curl)의 문제도 발생하지 않는다. 또한, 일반적으로 포토공정이 가지는 접착 특성에 있어서도 패턴 라인이 인쇄법으로 일차적으로 형성 되어 지기 때문에 접착력 또한 강화되며, 또한, 종래와 같이 감광성 전극 페이스트(paste) 재료를 전면 인쇄하지 않고, 패턴 인쇄하므로 재료비가 크게 절감되는 효과도 있다. As described above, in the present invention, a predetermined metal grid line electrode pattern having a width wider than a target metal grid line to be formed by a printing method (screen printing method or inkjet printing method) is formed, and finally the target metal grid line is formed by the next photolithography process. Pattern is formed. At this time, the shape of the electrode pattern formed by the printing method is thicker than the edge thereof, and the target electrode having a narrower width is completed through the photolithography process with respect to the electrode pattern of this shape. The difference in shrinkage does not cause a problem of edge curl in which the edge of the electrode floats. In addition, since the pattern lines are formed primarily by the printing method in the adhesive properties of the photo process, the adhesive strength is also enhanced, and the pattern printing is performed without printing the entire photosensitive electrode paste material as before. Material costs are also greatly reduced.
도 3과 같은 방법 이외에, 도 4와 같이 태양전지의 금속 그리드 라인을 형성할 수도 있다. In addition to the method of FIG. 3, a metal grid line of the solar cell may be formed as shown in FIG. 4.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 금속 그리드 라인의 형성 방법에서는, 먼저, 금속 그리드 라인을 형성하기 위한 기판을 준비한다(S30). 여기서 준비되는 기판도 p형 반도체와 n형 반도체를 포함하는 구조물의 하부에 후면전극이 형성된 기판일 수 있다. 여기서도, 후면전극 위에 형성되는 광흡수층으로서의 p형 반도체와 n형 반도체의 적층 순서는, p형 반도체 먼저 형성 후 그 위에 n형 반도체를 형성할 수도 있으며, 또는 n형 반도체 먼저 형성 후 그 위에 p형 반도체를 형성할 수도 있다. Referring to FIG. 4, in the method for forming a metal grid line of a solar cell according to another embodiment of the present invention, first, a substrate for forming a metal grid line is prepared (S30). The substrate prepared herein may also be a substrate having a back electrode formed under the structure including the p-type semiconductor and the n-type semiconductor. Here, the stacking order of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor as the light absorption layer formed on the back electrode may be formed by forming the p-type semiconductor first and then forming the n-type semiconductor thereon, or forming the n-type semiconductor first and then forming the p-type semiconductor thereon. A semiconductor can also be formed.
이 후, 준비된 기판 상에 스크린 인쇄법 혹은 잉크젯 인쇄법을 이용하여 비감광성인 일반적인 금속 물질로 예정 금속 그리드 라인을 형성한다(S21). Thereafter, a predetermined metal grid line is formed of a non-photosensitive general metal material using a screen printing method or an inkjet printing method on the prepared substrate (S21).
이때 스크린 인쇄법은 원하는 스크린의 구멍 패턴으로 액상 금속 물질(예를, 들어, Cu, Al, W, Au, Ag 등 일반적인 금속물질을 액상화 한 물질)을 통과시키는 방법이고, 잉크젯 인쇄법은 잉크젯 프린트와 같이 패턴에 대한 프로그램에 따라 필요한 위치에 잉크 형태의 금속 물질(예를, 들어, Cu, Al, W, Au, Ag 등 일반적인 금속물질을 액상화 한 물질)을 토출시켜 프린트하는 방법이다. 여기서도 스크린 인쇄법 혹은 잉크젯 인쇄법을 통하여 형성되는 예정 금속 그리드 라인의 폭은 목표 금속 그리드 라인의 폭 보다 100㎛ 내지 200㎛ 정도 더 넓게 형성될 수 있다. 즉, 스크린 인쇄법의 스크린이나 잉크젯 인쇄법을 위한 인쇄 패턴(예정 금속 그리드 라인의 패턴)은 목표 금속 그리드 라인의 폭 보다 100㎛ 내지 200㎛ 정도 더 넓은 폭을 갖도록 형성되거나 프로그램될 수 있다. In this case, the screen printing method is a method of passing a liquid metal material (eg, a material that liquefies a general metal material such as Cu, Al, W, Au, Ag) in a hole pattern of a desired screen, and inkjet printing is inkjet printing. As shown in FIG. 1, a metal material in the form of ink (eg, a material in which a general metal material such as Cu, Al, W, Au, and Ag is liquefied) is discharged and printed in a required position according to a program for a pattern. Herein, the width of the predetermined metal grid line formed through the screen printing method or the inkjet printing method may be formed to be 100 µm to 200 µm wider than the width of the target metal grid line. That is, the printing pattern for the screen printing method or the inkjet printing method (the pattern of the expected metal grid line) may be formed or programmed to have a width of about 100 μm to about 200 μm wider than the width of the target metal grid line.
다음에, 위와 같이 형성된 예정 금속 그리드 라인 상에 포토레지스트를 도포한 후 포토 마스크를 올려 놓고 그 위에서 자외선 광원으로 자외선을 조사하는 노광 공정(또는 포토리소그래피 공정)을 수행한다(S32). 포토 마스크에는 목표 금속 그리드 라인의 패턴이 형성되어 있다. 이후 노광된 감광액인 포토레지스트를 현상한다(S33). 여기서 네거티브(negative) 방식의 포토레지스트인 경우에 포토 마스크에 의해 자외선이 조사되지 않는 부분의 포토레지스트가 남게된다. 포토레지스트를 포지티브(positive) 방식으로 사용할 수도 있으며, 이때에는 포토 마스크에 의해 자외선이 조사된 부분의 포토레지스트가 남게된다. 현상 후에 남아있는 포토레지스트를 이용해 건식, 습식 등의 식각 방식을 이용하여 식각하고 남아있는 포토레지스트를 제거함으로써 목표 금속 그리드 라인의 패턴이 완성된다(S34).Next, after the photoresist is applied on the predetermined metal grid line formed as described above, an exposure process (or photolithography process) of irradiating ultraviolet rays with an ultraviolet light source is performed on the photo mask (S32). The pattern of the target metal grid lines is formed in the photo mask. Thereafter, the exposed photoresist, which is an exposed photoresist, is developed (S33). Here, in the case of a negative photoresist, a photoresist in a portion where ultraviolet light is not irradiated by the photo mask is left. The photoresist may be used in a positive manner, in which case the photoresist of the portion irradiated with ultraviolet rays by the photo mask remains. The pattern of the target metal grid line is completed by etching using dry or wet etching methods using the photoresist remaining after the development and removing the remaining photoresist (S34).
이와 같은 본 발명에 따른 태양전지용 금속 그리드 라인 형성 방법에 따라, 감광성 페이스트이 패턴 인쇄와 포토리소그라피법에 의한 정밀 패턴 형성을 복합적으로 적용함으로써, 종래의 인쇄법의 패턴 정밀도의 한계를 극복하여 태양광이 들어오는 부분의 가시면적을 최대한 늘릴 수 있으며, 정밀한 패턴을 얻기 위한 포토리소그라피 공정을 통해 패턴을 형성하는 경우 발생하는 가장자리에서의 패턴 뭉개짐을 방지할 수 있고, 금속 그리드가 가져야할 배선 간격, 면적, 하부 구조와의 접촉밀도 등의 특징을 충분히 만족하는 고정밀 및 고품질의 금속 그리드 라인의 패턴을 저비용으로 확보할 수 있다. 또한, 종래에는 포토 페이스트를 이용한 공정인, 전극 페이스트의 전면적인 인쇄 후 이에 대하여 노광 및 현상 그리고 소성을 통하여 전극을 형성하는 포토리소그래피 공정을 이용하였으나, 이에 비하여, 스크린 인쇄법(또는 잉크젯)을 통하여 형성하고자 하는 전극보다는 폭이 넓지만 전면적이지는 않는 전극 패턴을 형성하므로 그 만큼 필요한 전극 페이스트 량이 감소되어 재료비를 절감할 수 있으며, 일차적으로 인쇄법에 의하여 충분한 폭을 가지고 전극이 인쇄됨으로, 패턴 인쇄 시 발생하는 전극라인의 오픈 문제 및 패턴인쇄 공정으로 전극라인을 형성할 때 발생할 수 있는 전극의 합선은 이후 포토공정에서 해결 되어 생산성을 매우 높일 수 있다. 또한, 일반적으로 포토공정이 가지는 접착 특성에 있어서도 패턴 라인이 인쇄법으로 일차적으로 형성 되어 지기 때문에 접착력 또한 강화되어 200도 이하의 저온 공정에서 매우 유리한 장점을 지닌다. According to the method for forming a metal grid line for solar cells according to the present invention, the photosensitive paste is a combination of pattern printing and photolithography precision pattern formation, thereby overcoming the limitations of the pattern precision of the conventional printing method, the solar light The visible area of the incoming part can be increased as much as possible, and the photolithography process to obtain a precise pattern can be prevented from pattern crushing at the edges formed when the pattern is formed, and the wiring spacing, area, and substructure that the metal grid should have A pattern of high precision and high quality metal grid lines that satisfies characteristics such as contact density with each other can be secured at low cost. In addition, conventionally, a photolithography process in which an electrode is formed by exposing, developing, and baking the entire surface of the electrode paste, which is a process using a photo paste, is used. However, the screen printing method (or inkjet) is used. Forming an electrode pattern that is wider than the electrode to be formed, but not entirely, reduces the required amount of electrode paste, thereby reducing the material cost.First, the electrode is printed with a sufficient width by the printing method, thereby printing the pattern. The problem of opening of the electrode line and the short circuit of the electrode, which may occur when the electrode line is formed by the pattern printing process, may be solved in the photo process, thereby greatly increasing productivity. In addition, since the pattern line is formed primarily by the printing method in the adhesive properties of the photo process, the adhesive force is also strengthened, which is very advantageous in the low temperature process of 200 degrees or less.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
포토레지스트(photoresist)
포토리소그래피(photolithography)Photoresist
Photolithography
Claims (6)
상기 예정 금속 그리드 라인을 감광 물질로 이용하여 포토리소그래피 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인에 대응되는 목표 금속 그리드 라인을 형성하되, 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작은 상기 목표 금속 그리드 라인을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.forming a predetermined metal grid line from the photosensitive electrode paste by using a printing method on a substrate having a back electrode formed under the structure including the p-type semiconductor and the n-type semiconductor; And
Forming a target metal grid line corresponding to the predetermined metal grid line by a photolithography process using the predetermined metal grid line as a photosensitive material, and forming the target metal grid line having a width smaller than that of the predetermined metal grid line.
Solar cell manufacturing method comprising a.
포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인에 대응되는 목표 금속 그리드 라인을 형성하되, 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작은 상기 목표 금속 그리드 라인을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.forming a predetermined metal grid line by a printing method on a substrate having a back electrode formed under the structure including the p-type semiconductor and the n-type semiconductor; And
Forming a target metal grid line corresponding to the predetermined metal grid line by a photolithography process and an etching process using a photoresist, and forming the target metal grid line having a width smaller than that of the predetermined metal grid line
Solar cell manufacturing method comprising a.
상기 예정 금속 그리드 라인의 폭은 상기 목표 금속 그리드 라인의 폭 보다 100㎛ 내지 200㎛ 더 큰 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
And the width of the predetermined metal grid line is 100 μm to 200 μm larger than the width of the target metal grid line.
상기 인쇄법은 스크린 인쇄법 또는 잉크젯 인쇄법인 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
The printing method is a solar cell manufacturing method, characterized in that the screen printing method or inkjet printing method.
상기 금속 그리드 라인은, 상기 구조물의 상부에 인쇄법을 이용하여 감광성 전극 페이스트로 예정 금속 그리드 라인을 형성한 후, 상기 예정 금속 그리드 라인을 감광 물질로 이용하여 포토리소그래피 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작게 형성된 금속 전극인 것을 특징으로 하는 태양 전지.Including a back electrode in the lower portion of the structure including a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and includes a metal grid line formed on the top of the structure,
The metal grid line may be formed on the structure by using a printing method on the upper surface of the structure, and the predetermined metal grid line may be formed by photosensitive electrode paste, and then the predetermined metal grid line may be used as a photosensitive material. A solar cell, characterized in that the metal electrode formed small in width.
상기 금속 그리드 라인은, 상기 구조물의 상부에 인쇄법을 이용하여 예정 금속 그리드 라인을 형성한 후, 포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 상기 예정 금속 그리드 라인 보다 폭이 작게 형성된 금속 전극인 것을 특징으로 하는 태양 전지.Including a back electrode in the lower portion of the structure including a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and includes a metal grid line formed on the top of the structure,
The metal grid line is a metal electrode formed to have a width smaller than the predetermined metal grid line by a photolithography process and an etching process using a photoresist after forming a predetermined metal grid line using a printing method on the upper portion of the structure. Featured solar cell.
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| KR1020110019499A KR101115399B1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Method for Forming Metal Grid Line of Solar Cell |
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Citations (3)
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| KR20100031469A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-22 | 주식회사 엘지화학 | Front electrode for solar cell having minimized power loss and solar cell containing the same |
| KR20100127721A (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-06 | 주식회사 엘지화학 | Method for preparation of front electrode for solar cell of high efficiency |
| KR20110112615A (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | 한국과학기술원 | Electrode forming method for a touch panel |
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2011
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