KR101138174B1 - 태양전지의 후면전극 형성방법 - Google Patents

태양전지의 후면전극 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 한 번의 공정을 통해 후면전극을 완성함으로써 공정효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 후면전극 형성방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법은 태양전지 기판을 준비하는 단계와, 표면에 금속 페이스트가 구비된 롤러를 이용하여, 상기 태양전지 기판의 후면 상에 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 동시에 형성하는 단계 및 상기 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 소성하여 BSF 금속전극 및 버스바를 완성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지의 후면전극 형성방법{Method for fabricating back electrodes of solar cell}
본 발명은 태양전지의 후면전극 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 번의 공정을 통해 후면전극을 완성함으로써 공정효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 후면전극 형성방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 광전변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.
일반적인 태양전지의 구조를 살펴보면, 기판 전면 상에 반사방지막이 구비되고, 상기 반사방지막과 기판 후면 상에 각각 전면전극, 후면전극이 구비되는 구조를 갖는다.
한편, 태양전지의 전면전극과 후면전극은 통상 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 이용하여 형성한다. 이 중, 후면전극의 형성방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 후면전극은 BSF(back surface field) 형성을 위한 Al층(102)과, 리본과의 접속을 위한 버스바(103)로 구성된다(도 1b 참조).
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 기판(101) 후면 상의 일부분에 Al/Ag 페이스트를 스크린 프린팅하여 버스바(103)를 형성한다. 그런 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이 상기 버스바(103)가 형성되지 않은 기판 후면 상에 Al 페이스트를 도포하여 Al층(102)을 형성한다. 이어, 소정 온도에서 기판(101)을 소성(firing)하면 Al층(102)과 버스바(103)로 구성되는 후면전극이 완성된다.
종래의 후면전극 형성방법에 있어서, Al층과 버스바를 형성하기 위해 2번의 스크린 프린팅이 요구됨에 따라, 각각의 스크린 프린팅을 수행하기 위해 2대의 장비가 적용되어 제조원가가 상승되고 공정시간이 길어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 한 번의 공정을 통해 후면전극을 완성함으로써 공정효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 후면전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법은 태양전지 기판을 준비하는 단계와, 표면에 금속 페이스트가 구비된 롤러를 이용하여, 상기 태양전지 기판의 후면 상에 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 동시에 형성하는 단계 및 상기 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 소성하여 BSF 금속전극 및 버스바를 완성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 롤러의 표면 상에 상기 BSF 형성용 금속층을 위한 페이스트 및 버스바 형성용 금속층을 위한 페이스트가 구비되는 위치는, 각각 태양전지 기판의 BSF 형성용 금속층과 버스바 형성용 금속층이 형성되는 위치에 상응할 수 있다. 또한, 상기 BSF 형성용 금속층을 위한 페이스트는 Al 페이스트이며, 상기 버스바 형성용 금속층을 위한 페이스트는 Al과 Ag가 혼합된 Al/Ag 페이스트일 수 있다.
상기 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 소성하여 BSF 금속전극 및 버스바를 완성하는 단계에서, 상기 BSF 금속전극의 하부에 BSF층이 동시에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.
한 번의 공정을 통해 후면전극을 구성하는 BSF 금속전극 및 버스바를 동시에 형성할 수 있음에 따라, 공정효율을 극대화할 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 후면전극 형성방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 태양전지 기판(201)을 준비한다. 상기 태양전지 기판(201)은 p형 결정질 실리콘 웨이퍼일 수 있으며, 상기 태양전지 기판(201)의 둘레를 따라 일정 깊이로 n형 반도체층(도시하지 않음)이 미리 형성될 수 있다. 또한, 상기 태양전지 기판(201)의 전면 상에는 반사방지막 및 전면전극(도시하지 않음)이 미리 구비될 수 있다.
이와 같은 태양전지 기판(201)이 준비된 상태에서, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 태양전지 기판(201)의 후면 상에 롤러(220)를 이용하여 BSF(Back Surface Field) 형성용 금속층(211) 및 버스바 형성용 금속층(212)을 동시에 도포한다. 상기 롤러(220)의 길이는 태양전지 기판(201)의 폭에 상응하며, 롤러(220)의 표면 상에는 BSF 형성용 금속층(211)을 위한 페이스트(221)와 버스바 형성용 금속층(212)을 위한 페이스트(222)가 구비된다. 이 때, 상기 롤러(220)의 표면 상에서 상기 BSF 형성용 금속층(211)을 위한 페이스트(221) 및 버스바 형성용 금속층(212)을 위한 페이스트(222)가 구비되는 위치는 각각 태양전지 기판(201)의 BSF 형성용 금속층(211)과 버스바 형성용 금속층(212)이 형성되는 위치에 상응한다. 이에 따라, 태양전지 기판(201) 후면의 일단에서 다른 일단까지 상기 롤러(220)를 밀어주게 되면 태양전지 기판(201) 후면 전면 상에 BSF 형성용 금속층(211) 및 버스바 형성용 금속층(212)이 동시에 도포된다. 한편, 상기 BSF 형성용 금속층(211)을 위한 페이스트(221)로는 Al 페이스트를 이용할 수 있고, 버스바 형성용 금속층(212)을 위한 페이스트(222)로는 Al과 Ag가 혼합된 Al/Ag 페이스트를 이용할 수 있다.
상기 태양전지 기판(201) 후면 상에 BSF 형성용 금속층(211) 및 버스바 형성용 금속층(212)이 도포된 상태에서, 도 2c에 도시한 바와 같이 소정 온도에서 BSF 형성용 금속층(211) 및 버스바 형성용 금속층(212)을 소성(firing)하여 BSF 금속전극 및 버스바를 완성한다. 또한, 상기 소성에 의해 상기 BSF 형성용 금속층(211)(Al 페이스트)의 알루미늄 원자가 기판 내부로 확산되어, 상기 BSF 금속전극의 하부에는 BSF층(213)이 형성된다.
참고로, BSF 형성용 금속층(211)의 알루미늄 원자가 기판 내부로 확산되어 BSF층(213)이 형성되는 원리는, 한국등록특허 825880호의 배경기술에 개시된 기술적 원리 즉, 알루미늄 분말을 포함한 페이스트 조성물을 스크린 인쇄한 후, 알루미늄의 융점 이상의 온도로 소성하여 페이스트 조성물 내의 알루미늄 원자를 기판 내부로 확산시킴으로써 BSF(Back surface Field) 효과를 발휘하는 p+층(7)을 형성하는 원리와 동일하다.
201 : 태양전지 기판 211 : BSF 형성용 금속층
212 : 버스바 형성용 금속층 213 : BSF층
220 : 롤러
221 : BSF 형성용 금속층을 위한 페이스트
222 : 버스바 형성용 금속층을 위한 페이스트

Claims (4)

  1. 태양전지 기판을 준비하는 단계;
    표면에 금속 페이스트가 구비된 롤러를 이용하여, 상기 태양전지 기판의 후면 상에 BSF(BakcSurface Field) 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 동시에 형성하는 단계; 및
    상기 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 소성하여 BSF 금속전극 및 버스바를 완성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    표면에 금속 페이스트가 구비된 롤러를 이용하여, 상기 태양전지 기판의 후면 상에 BSF(Back Surface Field) 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 동시에 형성하는 단계는,
    상기 롤러의 표면 상에 BSF 형성용 금속층을 위한 페이스트와 버스바 형성용 금속층을 위한 페이스트를 구비시킨 상태에서, 태양전지 기판 후면의 일단에서 다른 일단까지 상기 롤러를 밀어주어 태양전지 기판 후면 전면 상에 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 동시에 도포하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 후면전극 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러의 표면 상에 상기 BSF 형성용 금속층을 위한 페이스트 및 버스바 형성용 금속층을 위한 페이스트가 구비되는 위치는, 각각 태양전지 기판의 BSF 형성용 금속층과 버스바 형성용 금속층이 형성되는 위치에 상응한 것을 특징으로 하는 태양전지의 후면전극 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 BSF 형성용 금속층을 위한 페이스트는 Al 페이스트이며, 상기 버스바 형성용 금속층을 위한 페이스트는 Al과 Ag가 혼합된 Al/Ag 페이스트인 것을 특징으로 하는 태양전지의 후면전극 형성방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 BSF 형성용 금속층 및 버스바 형성용 금속층을 소성하여 BSF 금속전극 및 버스바를 완성하는 단계에서,
    상기 BSF 형성용 금속층의 Al 원자가 기판 내부로 확산되어, 상기 BSF 금속전극의 하부에 BSF층이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 후면전극 형성방법.
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