KR101172632B1 - Method for densification of front electrode in solar cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크린 인쇄 및 소성을 통해 전면전극을 형성한 후, 전면전극에 대해 국부적으로 레이저를 조사함으로써 전면전극 내의 기공을 최소화하여 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 치밀화 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 치밀화 방법은 태양전지 기판 상에 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 반사방지막 상에 금속 페이스트를 스크린 인쇄한 다음, 소성하여 전면전극을 형성하는 단계 및 상기 전면전극에 레이저를 조사하여 전면전극 내의 금속을 재배열함과 함께 전면전극 내의 기공을 외부로 배출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to the present invention, after forming the front electrode through screen printing and firing, by minimizing pores in the front electrode by locally irradiating a laser to the front electrode, the solar cell front electrode densification method can improve the electrical characteristics of the solar cell. The method for densifying a front electrode of a solar cell according to the present invention comprises the steps of laminating an antireflection film on a solar cell substrate, and screen printing a metal paste on the antireflection film, followed by baking to form a front electrode. And irradiating a laser to the front electrode to rearrange metal in the front electrode and to discharge pores in the front electrode to the outside.

Description

태양전지의 전면전극 치밀화 방법{Method for densification of front electrode in solar cell}Densification method of solar cell {Method for densification of front electrode in solar cell}

본 발명은 태양전지의 전면전극 치밀화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크린 인쇄 및 소성을 통해 전면전극을 형성한 후, 전면전극에 대해 국부적으로 레이저를 조사함으로써 전면전극 내의 기공을 최소화하여 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 치밀화 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for densifying a front electrode of a solar cell, and more particularly, after forming the front electrode through screen printing and firing, by minimizing pores in the front electrode by irradiating a laser to the front electrode locally, the solar cell is minimized. The present invention relates to a method for densifying the front electrode of a solar cell that can improve the electrical characteristics of the solar cell.

태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 실리콘 기판 내부에 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. A solar cell is a key element of photovoltaic power generation that converts sunlight directly into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction. In the process of converting sunlight into electricity by solar cell, when solar light is incident on the silicon substrate of solar cell, electron-hole pair is generated, and electrons move to n layer and hole moves to p layer by electric field. Thus, photovoltaic power is generated between the pn junctions, and when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows to generate power.

또한, 태양전지의 상부에는 외부회로와 연결되는 전면전극이 구비되는데, 전면전극은 통상, 도전성 페이스트(paste)를 스크린 인쇄한 후 일정 온도에서 소성(firing)하여 형성한다. 도전성 페이스트는 금속분말, 유리 프릿(glass frit)과 솔벤트(solvent) 및 바인더(binder)와 같은 유기혼합물들이 혼합된 형태로 구성되며, 소성 공정 중 burn-out 과정에서 유기혼합물들이 제거됨으로 인해서 소성 후 전면전극 내에는 많은 기공이 형성된다(도 1 참조). 이와 같은 기공은 전기 저항으로 작용하여 리본과 전면전극 사이의 접촉 저항을 증가시켜, 궁극적으로 태양전지의 전기적 특성이 악화된다.
In addition, the top of the solar cell is provided with a front electrode connected to an external circuit, the front electrode is usually formed by screen printing a conductive paste (firing) at a predetermined temperature after screen printing. The conductive paste is composed of a mixture of metal powder, glass frit and organic mixtures such as solvent and binder. Many pores are formed in the front electrode (see FIG. 1). These pores act as an electrical resistance to increase the contact resistance between the ribbon and the front electrode, ultimately deteriorate the electrical characteristics of the solar cell.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 스크린 인쇄 및 소성을 통해 전면전극을 형성한 후, 전면전극에 대해 국부적으로 레이저를 조사함으로써 전면전극 내의 기공을 최소화하여 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 치밀화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, and after forming the front electrode through the screen printing and firing, by irradiating the laser to the front electrode locally to minimize the pores in the front electrode electrical characteristics of the solar cell It is an object of the present invention to provide a method for densifying the front electrode of a solar cell that can improve the efficiency of the solar cell.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 치밀화 방법은 태양전지 기판 상에 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 반사방지막 상에 금속 페이스트를 스크린 인쇄한 다음, 소성하여 전면전극을 형성하는 단계 및 상기 전면전극에 레이저를 조사하여 전면전극 내의 금속을 재배열함과 함께 전면전극 내의 기공을 외부로 배출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method for densifying a front electrode of a solar cell, by stacking an antireflection film on a solar cell substrate, screen printing a metal paste on the antireflection film, and then firing the front electrode. Forming and rearranging the metal in the front electrode by irradiating the laser to the front electrode, and discharge the pores in the front electrode to the outside.

본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 치밀화 방법은 다음과 같은 효과가 있다. The method for densifying the front electrode of the solar cell according to the present invention has the following effects.

스크린 인쇄 방법을 통해 전면전극을 형성한 후, 전면전극에 대해 국부적으로 레이저를 조사함으로써 전면전극을 치밀화하여 전기 저항을 개선할 수 있게 된다. 또한, 레이저를 사용하여 금속 전극에만 국부적으로 가열함에 따라 실리콘 기판 및 반사방지막 등에 열적 손상을 주지 않는다.
After the front electrode is formed through the screen printing method, the front electrode can be densified by locally irradiating a laser to the front electrode, thereby improving electrical resistance. In addition, since the laser is locally heated only on the metal electrode, thermal damage to the silicon substrate, the antireflection film, and the like is not performed.

도 1은 종래 기술에 따라 형성된 전면전극의 구조를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 치밀화 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 치밀화 방법을 설명하기 위한 순서도. 1 is a photograph showing the structure of a front electrode formed according to the prior art.
2 is a flowchart illustrating a method for densifying the front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3A to 3E are flowcharts illustrating a method for densifying the front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 치밀화 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for densifying the front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

먼저, 반도체층(303) 및 반사방지막(304)이 형성된 태양전지 기판(301)을 준비한다. 상기 반도체층(303) 및 반사방지막(304)이 형성된 태양전지 기판(301)은 다음의 공정을 통해 형성할 수 있다. First, the solar cell substrate 301 on which the semiconductor layer 303 and the anti-reflection film 304 are formed is prepared. The solar cell substrate 301 on which the semiconductor layer 303 and the anti-reflection film 304 are formed may be formed through the following process.

제 1 도전형(예를 들어, p형) 기판(301)의 표면에 텍스쳐링 공정을 통해 요철(302)을 형성(S201)(도 3a 참조)한 다음, 확산 공정을 통해 p형 기판(301)의 둘레를 따라 일정 깊이의 반도체층(303)을 형성한다(S202)(도 3b 참조). 이어, 기판(301) 전면 상에 실리콘 질화막 등의 재질로 반사방지막(304)을 형성한다(S203)(도 3c 참조). The concave-convex 302 is formed on the surface of the first conductive type (eg, p-type) substrate 301 through a texturing process (S201) (see FIG. 3A), and then through the diffusion process, the p-type substrate 301. A semiconductor layer 303 having a predetermined depth is formed along the perimeter of S202 (see FIG. 3B). Subsequently, an antireflection film 304 is formed on the entire surface of the substrate 301 using a material such as a silicon nitride film (S203) (see FIG. 3C).

이와 같은 상태에서, 상기 반사방지막(304) 상에 전면전극(305) 형성을 위한 금속 페이스트를 선택적으로 도포한다. 이 때, 상기 금속 페이스트는 은(Ag)과 유리 프릿으로 구성될 수 있다. 이어, 도 3d에 도시한 바와 같이 일정 온도에서 금속 페이스트를 소성하여 전면전극(305)을 형성한다(S204). 상기 소성을 통해 형성된 전면전극(305)은 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 다수의 기공(305a)이 형성된 상태를 이루며, 이와 같은 기공(305a)은 전기 저항으로 작용한다. In this state, a metal paste for forming the front electrode 305 is selectively coated on the antireflection film 304. In this case, the metal paste may be composed of silver (Ag) and glass frit. Subsequently, as illustrated in FIG. 3D, the metal paste is baked at a predetermined temperature to form the front electrode 305 (S204). As described in the related art, the front electrode 305 formed through the firing forms a state in which a plurality of pores 305a are formed, and the pores 305a act as an electrical resistance.

상기 기공(305a)에 의한 전기 저항을 최소화하기 위해, 본 발명에서는 레이저를 이용한 국부적 가열 공정을 적용한다. 구체적으로, 도 3e에 도시한 바와 같이 상기 전면전극(305)에 레이저를 조사하여 전면전극(305)을 가열함으로써 전면전극(305) 내의 금속이 재배열되어 치밀화되도록 유도한다(S205). 이 과정에서, 전면전극(305) 내의 기공(305a)은 전면전극(305) 표면 및 전면전극(305)과 반사방지막(304) 사이의 계면을 통해 배출된다. 이와 같은 국부적 레이저 조사에 의해 전면전극(305) 내의 기공(305a)이 최소화되며 이에 따라, 전면전극(305) 자체의 저항이 작아지게 된다.
In order to minimize the electrical resistance caused by the pores 305a, the present invention applies a local heating process using a laser. Specifically, as shown in FIG. 3E, the front electrode 305 is irradiated with a laser to heat the front electrode 305 to induce rearrangement and densification of the metal in the front electrode 305 (S205). In this process, the pores 305a in the front electrode 305 are discharged through the front electrode 305 surface and the interface between the front electrode 305 and the anti-reflection film 304. By the local laser irradiation, the pores 305a in the front electrode 305 are minimized, thereby reducing the resistance of the front electrode 305 itself.

301 : 기판 302 : 요철
303 : 반도체층 304 : 반사방지막
305 : 전면전극 305a : 기공301: substrate 302: irregularities
303 semiconductor layer 304 antireflection film
305: front electrode 305a: pore

Claims (1)

태양전지 기판 상에 반사방지막을 적층하는 단계;
상기 반사방지막 상에 은(Ag)과 유리 프릿으로 구성되는 금속 페이스트를 스크린 인쇄한 다음, 소성하여 전면전극을 형성하는 단계; 및
상기 전면전극에 레이저를 조사하여 전면전극 내의 금속을 재배열함과 함께 전면전극 내의 기공을 외부로 배출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 치밀화 방법. Stacking an anti-reflection film on the solar cell substrate;
Screen-printing a metal paste composed of silver (Ag) and glass frit on the anti-reflection film and then firing to form a front electrode; And
And irradiating the front electrode with a laser to rearrange the metals in the front electrode and to discharge pores in the front electrode to the outside.
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