KR101285864B1 - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 이러한 태양 전지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부, 상기 반사 방지부 및 상기 반사 방지부 하부에 위치하는 에미터부의 일부 속에 매립되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 에미터부 위에 위치하고 제1 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제1 층, 상기 제1전극용 제1 층 위에 위치하고 제2 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제2 층, 그리고 상기 제1 전극용 제2 층 위에 위치하고 상기 제3 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제3층을 구비한다. 이로 인해, 반사 방지부 위로 도출되는 제1 전극의 두께가 감소하므로, 제1 전극으로 인해 발생하는 그늘로 인한 빛 흡수 손실이 감소하여 태양 전지의 효율이 향상된다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND MEHTOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
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, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductivity type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 전자-정공 쌍이 생성되고 생성된 전하는 p-n 접합에 의해 n형 반도체부와 p형 반도체부로 각각 이동하므로, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지의 제조 비용을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부, 상기 반사 방지부 및 상기 반사 방지부 하부에 위치하는 에미터부의 일부 속에 매립되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 에미터부 위에 위치하고 제1 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제1 층, 상기 제1전극용 제1 층 위에 위치하고 제2 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제2 층, 그리고 상기 제1 전극용 제2 층 위에 위치하고 상기 제3 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제3층을 구비하고 있다.
상기 에미터부는 제1 두께를 갖는 제1 부분과 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하며, 상기 반사 방지부는 상기 제1 부분 위에 위치하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 부분 위에 위치하는 것이 좋다.
상기 제1 전극용 제1 층은 상기 제1 부분과의 접하는 부분에서부터 상기 제1 부분과 상기 반사 방지부와의 접합 면인 상기 반사 방지부의 하부 면까지 형성되고, 상기 제1 전극용 제2 층은 상기 반사 방지부의 상기 하부 면에서부터 상기 하부 면의 반대편에 위치하는 상기 반사 방지부의 상부 면까지 위치하며, 상기 제1 전극용 제3 층은 상기 반사 방지부의 상기 상부 면으로부터 돌출되어 있는 것이 좋다.
상기 제1 전극용 제1 층의 두께는 상기 제1 전극의 총 두께의 10% 내지 20%이고, 상기 제1 전극용 제2 층의 두께는 상기 제1 전극의 총 두께의 60% 내지 80%이며, 상기 제1 전극용 제3 층의 두께는 상기 제1 전극의 총 두께의 10% 내지 20%일 수 있다.
상기 제1 도전성 물질로 상기 제3 도전성 물질은 동일하고, 상기 제2 도전성 물질은 상기 제1 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질과 다를 수 있다.
상기 제1 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질은 은(Ag)으로 이루어져 있고, 상기 제2 도전성 물질은 구리(Cu)일 수 있다.
상기 제2 도전성 물질과 상기 제3 도전성 물질은 동일하고, 상기 제1 도전성 물질은 상기 제2 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질과 다를 수 있다.
상기 제2 도전성 물질 및 제3 도전성 물질은 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조(Cu-Ag core shell)의 금속 입자로 이루어져 있고, 상기 제1 도전성 물질은 은(Ag)일 수 있다.
상기 제1 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질은 은(Ag)이고, 상기 제2 도전성 물질은 구리(Cu)일 수 있다.
상기 제1 도전성 물질은 은(Ag)이고, 상기 제2 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질 중 적어도 하나는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극용 제1 층 및 제1 전극용 제3층은 은(Ag)으로 이루어질 수 있고 상기 제1 전극용 제2 층은 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극용 제1 층은 은(Ag)으로 이루어져 있고, 상기 제1 전극용 제2 층 및 제3 층 중 적어도 하나는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조(Cu-Ag core shell)의 금속 입자로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극용 제2 층의 두께는 상기 제1 전극용 제1 층 및 상기 제1 전극용 제3 층의 두께보다 두꺼운 것이 좋다.
상기 제1 전극용 제1 층과 상기 제1 전극용 제3 층의 두께는 서로 동일할 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 에미터부 및 상기 제1 전극과 연결되어 있는 버스바를 더 포함할 수 있고, 상기 버스바는 상기 에미터부 위에 위치하고 상기 제1 전극용 제1 층과 연결된 버스바용 제1 층, 상기 버스바용 제1 층 위에 위치하고 상기 제1 전극용 제2 층과 연결된 버스바용 제2 층 및 상기 버스바용 제2 층 위에 위치하고 상기 제1 전극용 제3 층과 연결된 버스바용 제3층을 포함할 수 있다.
상기 에미터부는 제1 두께를 갖는 제1 부분과 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함할 수 있고, 상기 반사 방지부는 상기 제1 부분 위에 위치하고, 상기 제1 전극과 상기 버스바는 상기 제2 부분 위에 위치하는 것이 좋다.
상기 제1 전극용 제1 층과 상기 버스바용 제1 층은 서로 동일한 두께를 갖고, 상기 제1 전극용 제2 층과 상기 버스바용 제2 층은 서로 동일한 두께를 가지며, 상기 제1 전극용 제3 층과 상기 버스바용 제3 층은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 전극용 제1 층과 상기 버스바용 제1 층은 상기 제1 부분과의 접하는 부분에서부터 상기 제1 부분과 상기 반사 방지부와의 접합 면인 상기 반사 방지부의 하부 면까지 형성되고, 상기 제1 전극용 제2 층과 상기 버스바용 제2 층은 상기 반사 방지부의 상기 하부 면에서부터 상기 하부 면의 반대편에 위치하는 상기 반사 방지부의 상부 면까지 위치하며, 상기 제1 전극용 제3 층과 상기 버스바용 제3 층은 상기 반사 방지부의 상기 상부 면으로부터 돌출될 수 있다.
상기 제1 전극용 제1 층과 상기 버스바용 제1 층의 두께 각각 상기 제1 전극 및 버스바의 총 두께의 10% 내지 20%이고, 상기 제1 전극용 제2 층과 상기 버스바용 제2 층의 두께는 각각 상기 제1 전극 및 버스바의 총 두께의 60% 내지 80%이며, 상기 제1 전극용 제3 층과 상기 버스바용 제3 층의 두께는 각각 상기 제1 전극 및 버스바의 총 두께의 10% 내지 20%일 수 있다.
상기 버스바용 제1 층은 상기 제1 도전성 물질로 이루어져 있고, 상기 버스바용 제2 층은 상기 제2 도전성 물질로 이루어져 있으며, 상기 버스바용 제3 층은 상기 제3 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 도전성 물질은 은(Ag)이고, 상기 제2 도전성 물질은 구리(Cu)이며, 상기 제3 도전성 물질은 은(Ag)일 수 있다.
상기 제1 도전성 물질은 은(Ag)이고, 상기 제2 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질 중 적어도 하나는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 반도체 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계, 상기 반사 방지부의 일부 및 상기 반사 방지부의 상기 일부 하부에 위치하는 상기 에미터부의 일부를 제거하여, 상기 반사 방지부에 상기 에미터부를 드러내는 복수의 개구부를 형성하는 단계, 상기 복수의 개구부 내에 제1 도전성 물질로 이루어진 제1 층을 형성하는 단계, 상기 복수의 개구부 내의 상기 제1 층 위에 제2 도전성 물질로 이루어진 제2 층을 형성하는 단계, 상기 복수의 개구부 내의 상기 제2 층 위에 제3 도전성 물질로 이루어진 제3 층을 형성하는 단계, 상기 제1 층 내지 제3 층을 열처리 하여, 상기 복수의 개구부 내에 위치한 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 전극부를 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 반도체 기판의 제2 면 위에 전극용 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 전극용 패턴을 열처리하여, 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결된 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 개구부 형성 단계는 상기 반사 방지부 위에 레이저 빔을 조사하여, 상기 레이저 빔이 조사된 상기 반사 방지부 전체와 상기 레이저 빔이 조사된 상기 반사 방지부 하부에 위치하는 상기 에미터부 일부를 제거할 수 있다.
상기 복수의 개구부 형성 단계는 상기 반사 방지부 위에 반사 방지부의 일부를 드러내는 식각 방지막을 형성하는 단계, 상기 식각 방지막을 마스크로 하여 드러난 상기 반사 방지부 전체와 그 하부에 위치하는 에미터부의 일부를 제거하는 단계, 그리고 상기 식각 방지막을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 층 형성 단계는 상기 복수의 개구부 내에 제1 도전성 잉크를 도포하는 단계, 그리고 상기 제1 도전성 잉크를 건조하여 상기 제1 도전성 물질로 이루어진 상기 제1 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 도전성 잉크는 은(Ag)을 함유할 수 있다.
상기 제2 층 형성 단계는 상기 복수의 개구부 내에 상기 제1 층 위에 제2 도전성 잉크를 도포하는 단계, 그리고 상기 제2 도전성 잉크를 건조하여 상기 제2 도전성 물질로 이루어진 상기 제2층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 도전성 잉크는 구리(Cu)를 함유할 수 있다.
상기 제2 도전성 잉크는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조(Cu-Ag core shell)의 금속 입자를 함유할 수 있다.
상기 제3 층 형성 단계는, 상기 복수의 개구부 내에 상기 제2 층 위에 제3 도전성 잉크를 도포하는 단계, 그리고 상기 제3 도전성 잉크를 건조하여 상기 제3 도전성 물질로 이루어진 상기 제3 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 도전성 잉크는 은(Ag)을 함유할 수 있다.
상기 제3 도전성 잉크는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자를 함유할 수 있다.
상기 제2 전극 형성 단계는 상기 전극용 패턴을 열처리할 때, 상기 전극용 패턴과 접해 있는 상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 전계부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 전극은 상기 전계부를 통해 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결된다.
이러한 특징에 따르면, 태양 전지의 입사 면에 위치하는 반사 방지부 위로 도출되는 제1 전극의 두께가 감소하므로, 제1 전극으로 인해 발생하는 그늘로 인한 빛 흡수 손실이 감소하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.
또한 제1 전극이 구리로 이루어져 있으므로 제1 전극의 제조 비용이 감소하므로, 태양 전지의 제조 비용이 줄어든다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정도이다.
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. 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 면에 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.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 에미터부(emitter region)(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 입사 면의 반대쪽 면인 기판(110)의 면[이하, '후면(back surface)'이라 함]에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(BSF region)(172), 그리고 기판(110)의 후면 위에 위치하는 후면 전극부(150)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어, p형 도전성 타입을 갖고 있고 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘과 같은 결정질 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)되어 기판(110)에 함유될 수 있다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑되어 기판(110)에 함유될 수 있다.
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링 공정(texturing process)을 통해 불규칙한 요철 면(uneven surface)인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 이때, 텍스처링 공정은 실질적으로 평탄한 기판(110)의 전면 전체에 행해진다.
기판(110)의 전면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 기판(110)의 전면 표면에서의 빛 반사도가 감소하고, 요철 면에서 복수 번의 입사와 반사 동작이 행해져 태양 전지(11) 내부에 빛이 갇히게 되고 이로 인해 빛의 흡수율이 증가되므로, 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑된 영역으로, 빛이 입사되는 면, 즉, 기판(110)의 전면에 위치한다. 따라서 제2 도전성 타입의 에미터부(121)는 기판(110) 중 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 에미터부(121)는 위치에 따라 두께가 서로 다른 두께를 갖고 있다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 전면 전극부(140)가 위치하지 않은 에미터부(121)의 제1 부분은 제1 두께(D1)를 갖고 있고, 전면 전극부(140)가 위치한 에미터부(121)의 제2 부분은 제2 두께(D2)를 갖고 있다. 이때, 기판(110)의 전면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 텍스처링 표면의 각 요철의 높이 차이로 인한 오차 범위 내에 존재하는 서로 다른 두께는 동일한 두께로 간주한다.
본 예에서, 제1 부분의 두께는 약 0.4㎛ 내지 0.7㎛일 수 있고, 제2 부분의 두께는 약 0.1㎛ 내지 0.3㎛일 수 있다.
이때, 제1 부분의 두께는 약 0.4㎛ 내지 0.7㎛일 때, 안정적으로 에미터부(121)의 기능이 행해지고, 제2 부분의 두께는 약 0.1㎛ 내지 0.3㎛일 때, 전면 전극부(140)가 에미터부(121)의 제2 부분을 관통하는 것을 방지하며, 안정적인 두께를 갖는 전면 전극부(140)가 형성되어 안정적인 전도도를 갖는 전면 전극부(140)가 형성된다.
이때, 에미터부(121)의 제1 부분에서의 p-n 접합 면과 제2 부분에서의 p-n 접합 면은 동일선 상에 위치하므로, 기판(110)의 후면에서부터 제1 부분의 접합 면까지의 최단 거리와 기판(110)의 후면에서부터 제2 부분의 접합 면까지의 최단 거리는 동일하다. 기판(110)의 후면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 텍스처링 표면의 각 요철의 높이 차이로 인한 오차 범위 내에 존재하는 서로 다른 최단 거리는 동일한 것으로 간주한다.
본 실시예에서, 에미터부(121)의 면저항(sheet resistance)은 약 50Ω/sq. 내지 70Ω/sq.이고, 이때 에미터부(121)의 제1 부분과 제2 부분에서의 면저항값은 실질적으로 동일하다.
에미터부(121)의 면저항값을 p-n 접합 부분에서의 전류 손실량과 전면 전극부(140)와의 접촉 저항 등을 고려하여 변할수 있다.
기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(121)와의 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, n형 반도체부와 p형 반도체부로 각각 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(121)가 n형일 경우, 정공은 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 전자는 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.
에미터부(121)는 기판(110), 즉, 기판(110)의 제1 도전성 부분과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 전자는 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 정공은 에미터부(121)쪽으로 이동한다.
에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
에미터부(121) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)이나 수소화된 실리콘 산화물(SiOx:H) 등과 같이, 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있고, 약 70㎚ 내지 90㎚의 두께를 가질 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130)는 전면 전극부(140) 위에 존재하지 않는다.
이러한 반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다
반사 방지부(130)는 이 두께 범위 내에서 좀더 양호한 빛의 투과도를 가질 수 있어, 기판(110) 쪽으로 입사되는 빛의 양을 좀더 증가시킬 수 있다.
방사 방지부(130)는 또한 반사 방지부(130)에 함유된 수소(H)를 이용하여 기판(110)의 표면 및 그 근처에 주로 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)을 수행하여 결함에 의해 기판(110)의 표면 및 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다.
본 실시예에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.
전면 전극부(140)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.
본 예에 따른 전면 전극부(140)는, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 제1 부분보다 두께가 얇은 에미터부(121)의 제2 부분에 위치하여, 에미터부(121) 속에 매립된 형상을 갖고 있다. 또한, 전면 전극부(140)는 반사 방지부(130)에 의해 에워싸여져 있어, 반사 방지부(130) 속에 또한 매립된 형상을 갖는다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)의 제1 부분과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.
복수의 전면 버스바(142)는 접촉된 에미터부(121)의 부분으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다.
각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.
예를 들어, 전면 전극(141) 각각의 폭(W1)은 약 10㎛ 내지 40㎛일 수 있고, 전면 버스바(142) 각각의 폭(W2)은 약 1.5㎜ 내지 2㎜ 일 수 있다.
복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어 수집된 전하(예, 전자)를 외부 장치로 출력된다.
이러한 전면 전극부(140)의 각 전면 전극(141)과 각 전면 버스바(142) 각각은 3층 구조를 갖고 있다.
즉, 각 전면 전극(141)은 에미터부(121)의 제2 부분 위에 바로 위치하는 제1 층(411), 제1 층(411) 위에 위치하는 제2 층(412) 그리고 제2 층(412) 위에 위치하는 제3 층(413)을 구비하고 있고, 각 전면 버스바(142) 역시 에미터부(121)의 제2 부분 위에 바로 위치하는 제1 층(421), 제1 층(421) 위에 위치하는 제2 층(422) 그리고 제2 층(422) 위에 위치하는 제3 층(423)을 구비하고 있다.
본 예에서, 각 전면 전극(141)과 각 전면 버스바(142)의 제1 층(411, 421)은 접해있는 에미터부(121)의 제1 부분과의 접촉 저항을 감소시켜 접촉 특성을 향상시키기 위한 것이다. 따라서, 제1 층(411, 421) 각각은 반도체인 에미터부(121)와의 접촉 특성이 양호하고 전도도가 좋은 재료, 예를 들어, 은(Ag)으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 층(411, 421) 각각은 에미터부(121)의 제2 부분과 접하는 부분(제1 층의 하부 면)에서부터 에미터부(121)의 제1 부분과 반사 방지부(130)의 접합 면(경계면)[즉, 반사 방지부(130)의 하부 면]까지 위치할 수 있다.
각 전면 전극(141)과 각 전면 버스바(142)의 제2 층(412, 422)은 제1 층(411, 421)보다 가격이 저렴하면서 전하의 이동에 유리한 재료로 이루어져 있으며, 제2 층(412, 422)을 통해 주로 전면 전극(141)와 전면 버스바(142)의 전하 이동이 이루어진다. 따라서, 제2 층(412, 422)의 재료는 은(Ag)보다 저렴하고 은(Ag)과 유사한 전도도를 갖는 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.
이러한 제2 층(412, 422) 각각의 두께는 반사 방지부(130)의 하부 면에서 하부 면의 반대편에 위치하고 있는 반사 방지부(130)의 상부 면, 즉, 외부와 접해 있는 반사 방지부(130)의 면까지 위치할 수 있다.
또한, 제2 층(412, 422)의 하부에 구리(Cu)와 다른 재료로 이루어진 제1 층(411, 412)이 존재하므로, 제2 층(412, 422)의 구리(Cu)가 실리콘으로 이루어진 에미터부(121)속으로 침투(흡수)하여 전하의 이동을 방해하는 불순물로서 작용하는 것을 방지한다.
각 전면 전극(141)과 각 전면 버스바(142)의 제3 층(413, 423) 각각은 제2 층(412, 422)이 공기로 인해 산화되는 것을 보호하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 제3 층(413, 423)은 제1 층(411, 421)과 같은 재료인 은(Ag)으로 이루어질 수 있다.
이때, 전면 전극(141)과 각 전면 버스바(142)의 제3 층(413, 423) 각각은 반사 방지부(130)의 상부 면 위로 돌출되어 있고, 반사 방지부(130)의 상부 면 위로 돌출된 제3 층(413, 423)의 상부 면은 곡면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제3 층(413, 423)의 가운데 부분의 두께가 가장 두꺼울 수 있고, 제3 층(413, 423)의 가장 자리 부분으로 갈수록 제3 층(413 423)의 두께는 감소할 수 있다.
이와 같이, 전면 버스바(142)의 제3 층(423)의 상부 면이 반사 방지부(130)로부터 돌출되어 있으므로, 리본(ribbon)과 같은 도전성 테이프를 전면 버스바(142) 위에 부착하여 복수의 태양 전지(11)를 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결하여 태양 전지 모듈을 형성할 때, 전면 버스바(142)의 제3 층(423) 위에 도전성 테이프의 접착 동작이 용이하게 행해진다. 또한, 전면 버스바(142)의 제3 층(423)이 완만한 곡면을 갖고 있으므로 제3 층(423)과 도전성 테이프 간의 접촉 면적이 증가한다.
본 예에서, 전면 전극용 제1 층(411) 및 전면 버스바용 제1 층(421)의 두께와 전면 전극용 제3 층(413) 및 전면 버스바용 제3 층(423)의 두께는 서로 동일할 수 있고, 전면 전극 및 전면 버스바용 제1 및 제3층(411, 421, 413, 423)의 두께는 전면 전극 및 전면 버스바용 제2 층(412, 422)의 두께보다 얇을 수 있다.
예를 들어, 각 전면 전극(141)의 총 두께 중에서, 제1 층(411)의 두께 비율은 약 10% 내지 20%이고, 제2 층(412)의 두께 비율은 약 60% 내지 80%이며, 제3 층(413)의 두께 비율은 약 10% 내지 20%일 수 있다.
동일하게, 각 전면 버스바(142)의 총 두께 중에서, 제1 층(421)의 두께 비율은 약 10% 내지 20%이고, 제2 층(422)의 두께 비율은 약 60% 내지 80%이며, 제3 층(423)의 두께 비율은 약 10% 내지 20%일 수 있다.
제1층(411, 421)과 제3 층(413, 423)의 두께 비율이 각각 10% 내지 20%일 때, 제1층(411, 421)과 제3 층(413, 423)의 기능을 안정적이고 원활하게 수행하며, 제2층(411, 421)의 두께 비율이 60% 내지 80%일 때, 안정적으로 전하의 이동이 행해진다.
따라서, 각 전면 전극(141)의 제1 층(411)과 각 전면 버스바(142)의 제1 층(421)은 실리콘(Si)으로 이루어진 에미터부(121)과 구리(Cu)로 이루어진 제2 층(412, 422)과의 나쁜 접촉력을 보안하여 실리콘(Si)과 전면 전극(141) 및 전면 버스바(142)와의 접촉력을 향상시키며, 제2 층(412, 422)의 구리(Cu)가 에미터부(121) 속으로 침투하는 것을 방지하는 방지막(barrier layer)으로 기능하다.
각 전면 전극(141)의 제1 층(411)은 각 전면 버스바(142)의 제1 층(421)과 접해 있어 연결되고, 각 전면 전극(141)의 제2 층(412)은 각 전면 버스바(142)의 제2 층(422)과 접해 있어 연결되며, 각 전면 전극(141)의 제3 층(413)은 각 전면 버스바(142)의 제3 층(423)과 접해 있어 연결된다. 이로 인해, 복수의 전면 전극(141)은 각 전면 버스바(142)과 전기적 및 물리적으로 연결된다.
또한, 각 전면 전극(141)의 제2 층(412)과 각 전면 버스바(142)의 제2 층(422)은 다른 층(411, 412, 413, 413)보다 저렴한 재료를 이용하여 전하의 이동을 양호하기 수행하기 위한 것이며, 각 전면 전극(141)의 제3 층(413)과 각 전면 버스바(142)의 제3 층(423)은 전하의 이동을 수행하는 제2층(412, 422)의 산화를 방지하여 제2 층(412, 422)를 보호하기 위한 것이다.
또한, 전면 전극(141)의 제1 층(411)과 전면 버스바(142)의 제1 층(421)은 서로 동일한 재료로 이루어져 있고, 전면 전극(141)의 제2 층(422)과 전면 버스바(142)의 제2 층(422)은 서로 동일한 재료로 이루어져 있으며, 전면 전극(141)의 제3 층(413)과 전면 버스바(142)의 제3 층(423)은 서로 동일한 재료로 이루어져 있다.
다른 예에서, 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 제2 층(412, 422)과 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 제3 층(413, 423)은 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 층(412, 422)과 제3 층(413, 423)에 함유된 금속 입자는 구리(Cu) 입자에 은(Ag)이 코팅된 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 전면 전극부(140)가 에미터부(121)와 반사 방지부(130) 속에 매립되어 있어 반사 방지부(130)의 상부 면 위로 도출되는 두께가 크게 감소하므로, 전면 전극부(140)로 인해 발생하는 그늘로 인한 빛 흡수 손실(shadowing loss)의 양이 크게 줄어든다. 이로 인해, 태양 전지(11)의 수광 면적이 증가하여, 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
또한, 전하의 이동을 수행하고 다른 층(411, 421, 413, 423)보다 훨씬 두꺼운 두께를 갖고 전하의 이동을 주로 수행하는 전면 전극부(140)의 제2 층(412, 422)이 은(Ag)보다 저렴한 구리(Cu)로 이루어져 있으므로, 전면 전극부(140) 전체가 은(Ag)으로 이루어지는 경우보다 전면 전극부(140)의 제조 비용이 크게 감소한다. 이로 인해, 태양 전지(11)의 제조 비용이 절감된다.
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역과 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동은 방해되는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 후면 전계부(172)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극부(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
후면 전극부(150)는 후면 전극(151)과 후면 전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다.
후면 전극(151)은 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)와 접촉하고 있고, 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 후면 전체에 위치한다. 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 기판(110) 후면의 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.
후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다.
이러한 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
이때, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉 후면 전계부(172)와 후면 전극(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 후면 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다.
또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.
복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.
복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다.
이러한 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.
대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 후면 버스바(152)가 위치한 기판(110)의 후면 부분에도 위치할 수 있고, 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보며 후면 전극(151) 위에 위치한다. 이때, 경우에 따라 후면 전극(151)은 후면의 가장 자리 부분을 제외한 실질적인 후면 전체 면에 위치할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130)를 통해 반도체부인 에미터부(121)와 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지부(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 반도체부로 이동하고, 전자는 n형 도전성 타입을 갖는 반도체부로 이동하므로, 본 실시예에서, 전자는 에미터부(121) 쪽으로 이동하고, 정공은 후면 전계부(172) 쪽으로 이동한다.
이처럼, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 복수의 전면 버스바(142)를 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)와 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집되어 복수의 후면 버스바(152)를 따라 이동한다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
다음, 도 3a 내지 도 3h를 참고로 하여 본 실시예의 태양 전지(11)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면과 후면이 평탄 면인 기판(110)에 5가 원소 또는 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질을 열 확산법이나 이온 주입법 등으로 기판(110)에 도핑하여, 기판(110)에 에미터부(121)를 형성한다(도 3b). 이때, 기판(110)이 n형일 경우, 인(P) 등을 포함하는 물질(예, POCl3이나 H3PO4)을 이용하고, 기판(110)이 p형일 경우, 붕소(B) 등을 포함하는 물질(예, B2H6)을 이용하여 기판(110)에 에미터부(121)를 형성한다. 또한, 열 확산법으로 에미터부(121)를 형성할 경우, 기판(110)의 전면, 후면 및 측면에 에미터부(121)가 형성될 수 있다.
그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물을 기판(110) 내부로 확산시킬 때 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)은 식각 공정을 통해 제거된다.
필요할 경우, 에미터부(121)를 형성하기 전에, 평탄 면인 기판(110)의 전면에 텍스처링 공정을 수행하여, 요철 면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있고, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링할 수 있다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 등을 이용하여 기판(110)의 전면에 형성된 에미터부(121) 위에 반사 방지부(130)를 형성한다. 한 예로서, 반사 방지부(130)는 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H)로 이루어질 수 있다.
그런 다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130)의 일부와 그 하부에 위치에 에미터부(121)의 일부를 제거하여, 반사 방지부(130)에 에미터부(121)의 일부를 드러내는 복수의 개구부(181)를 형성한다. 이로 인해, 에미터부(121)는 위치에 따라 서로 다른 크기의 제1 두께(D1)와 제2 두께(D2)를 각각 갖는 제1 부분과 제2 부분을 구비한다. 복수의 개구부(181)는 전면 전극이 형성될 위치에 형성된 전면 전극용 개구부(181a)와 전면 버스바가 형성될 위치에 형성된 전면 버스바용 개구부(181b)를 구비한다.
이때, 복수의 개구부(181)는 원하는 위치에 정해진 방향으로 레이저 빔을 조사하여 형성되거나 식각을 원치 않는 부분에 식각 방지막을 형성한 후, 습식 식각법이나 건식 식각법을 이용하여 원하는 위치에 존재하는 반사 방지부(130)와 그 하부에 위치한 에미터부(121)의 일부를 제거한 후, 반사 방지부(130) 위에 위치하는 식각 방지막을 제거하여 형성될 수 있다. 습식 식각법으로 복수의 개구부(181)를 형성할 경우, 불화수소 수용액(Diluted HF:DHF)을 식각액으로 사용할 수 있다.
레이저 빔을 이용하여 복수의 개구부(181)를 형성할 때, 레이저 빔의 세기를 이용하여 식각되는 에미터부(121)의 두께를 제어한다. 또한, 레이저 빔을 이용하여 복수의 개구부(181)를 형성할 때, 전면 전극용 개구부(181a)를 형성할 때의 레이저 빔 세기와 전면 버스바용 개구부(181b)를 형성할 때의 레이저 빔 세기는 서로 다를 수 있다. 이미 설명한 것처럼, 전면 버스바와 폭이 전면 전극의 폭보다 크기 때문에, 전면 버스바용 개구부(181b)를 형성할 때의 레이저 빔 세기가 전면 전극용 개구부(181a)를 형성할 때의 레이저 빔 세기보다 클 수 있다.
또한, 식각법을 이용하여 복수의 개구부(181)를 형성할 때, 식각 시간이나 식각 물질들의 비율을 제어하여 식각되는 에미터부(121)의 두께를 제어할 수 있다.
그런 다음, 도 3e에 도시한 대로, 은(Ag)을 함유한 도전성 잉크(ink)를 복수의 개구부(181) 내로 주입한 후 건조시켜 전면 전극용 제1 층(411)과 전면 버스바용 제1 층(421)을 형성하고, 도 3f에 도시한 것처럼, 전면 전극용 제1 층(411)과 전면 버스바용 제1 층(421) 위에 각각 전면 전극용 제2 층(412)과 전면 버스바용 제2 층(422)를 형성한다. 이때, 제2 층(412, 422)은 구리(Cu)를 함유한 도전성 잉크를 복수의 개구부(181) 내의 제1 층(411, 421) 위에 주입한 후 건조시켜 형성한다.
그런 다음, 도 3g에 도시한 것처럼, 전면 전극용 제2 층(412)과 전면 버스바용 제2 층(422) 위에 각각 전면 전극용 제3 층(413)과 전면 버스바용 제3 층(423)을 형성한다.
이때 제1 층(411, 421)을 위한 도전성 잉크와 제3 층(413, 423)을 위한 도전성 잉크는 서로 동일할 수 있으므로, 제3 층(413, 423)은 은(Ag)을 함유한 도전성 잉크를 복수의 개구부(181) 내의 제2 층(412, 422) 위에 주입한 후 건조시켜 형성한다.
본 예에서, 제1 내지 제3층(411-413, 421-423)을 형성하기 위한 건조 시간은 150℃ 내지 200℃일 수 있다. 이러한 열처리 동작에 의해, 제1 내지 제3 층(411-413, 421-423)을 위한 도전성 잉크를 일부 건조시키고, 도전성 잉크 속에 함유된 유기물의 일부가 제거된다.
이와 같이 복수의 개구부(181) 내에 전면 전극용 제1층 내지 제3층(411-413)과 전면 버스바용 제1층 내지 제3층(421-423)이 형성된 후, 잉크의 건조 온도보다 높은 약 200℃ 내지 300℃의 온도에서 전면 전극용 제1층 내지 제3층(411-413)과 전면 버스바와 제1층 내지 제3층(421-423)을 열처리한다. 이러한 열처리 동작에 의해, 각 층(411-413, 421-423)은 완전히 건조되며 은(Ag)이나 구리(cu)를 함유한 도전성 잉크 속에 남아있는 유기물 등이 완전히 제거하여, 에미터부(121)와 제1층(411, 421)간의 전기적인 연결 및 접촉 그리고 각 층(411-413, 421-423)간의 전기적인 연결 및 접촉이 이루어질 수 있도록 한다. 이로 인해, 각각 제1층 내지 제3층(411-413)을 구비한 복수의 전면 전극(141)과 각각 제1층 내지 제3층(421-423)을 구비한 복수의 전면 버스바(142)이 형성된다.
이때, 은(Ag)이나 구리(Cu)와 같은 도전성 물질을 사용하는 도전성 잉크를 원하는 부분[예, 복수의 개구부(181) 속]에 도포(또는 주입)하는 잉크젯 인쇄법을 이용하여 전면 전극부(140)를 형성하므로, 전면 전극용 개구부(181a)는 전면 전극(141)의 제1 내지 제3 층(411-413)으로 완전히 채워지고, 전면 버스바용 개구부(181b)는 전면 버스바(142)의 제1 내지 제3 층(421-423)으로 완전히 채워진다.
이처럼, 약 200℃ 내지 300℃에서의 소성 공정에 의해, 에미터부(121)와 전면 전극부(140)의 제1 층(411, 421) 간 그리고 각 층411-413, 421, 423)간의 화학적 물리적인 연결 관계가 형성되어 에미터부(121)와 전면 전극(141)과의 전기적인 연결과 에미터부(121)와 전면 버스바(142)와의 전기적인 연결이 좀더 확실하고 안정적으로 이루어진다.
이와 같이, 전면 전극부(140)의 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)가 잉크젯 인쇄법(inkjet printing)으로 형성됨에 따라 스크린 인쇄법(screen printing)으로 전면 전극 및 전면 버스바를 형성할 때 보다 전면 전극(141)와 전면 버스바(142)의 선폭을 좁게 형성할 수 있다.
특히, 반사 방지부(130)와 에미터부(121) 내에 복수의 개구부(181)를 형성한 후 그 속에 도전성 잉크를 주입하여 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)를 형성하므로, 각 개구부(181)가 도전성 잉크의 장벽 역할을 수행한다. 이로 인해, 도전성 잉크의 퍼짐 현상으로 인해 원치 않은 부분까지 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)가 형성되거나 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 두께가 감소하는 문제가 발생하지 않는다.
예를 들어, 스크린 인쇄법으로 전면 전극을 형성할 경우, 각 전면 전극은 약 80㎛ 내지 120㎛의 선폭을 갖고 있지만, 본 예와 같이, 잉크젯 인쇄법으로 전면 전극(141)을 형성할 경우, 각 전면 전극(141)은 약 10㎛ 내지40㎛의 선폭을 갖게 된다.
이로 인해, 입사면인 기판(110)의 전면에 위치하고 불투명한 금속 물질을 함유하고 있으므로 태양 전지(11)의 입사 영역의 감소요인으로 작용하는 전면 전극(141)의 형성 면적이 감소하여, 태양 전지(11)의 입사 면적이 증가한다. 따라서, 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 양이 증가하여 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
또한, 전면 전극부(140)가 반사 방지부(130)과 에미터부(121) 속에 매립된 형상을 갖고 있으므로, 반사 방지부(130) 위로 도출되는 전면 전극부(140)의 두께가 크게 감소한다. 이로 인해, 기판(110)의 전면에 빛이 입사될 때, 반사 방지부(130) 위로 돌출되는 전면 전극부(140)의 부분에 의해 그림자가 형성되는 부분이 감소하므로, 태양 전지(11)의 빛 흡수 손실(shadowing loss)의 양이 크게 줄어든다. 따라서, 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가하여 태양 전지(11)의 효율은 더욱 향상된다.
추가로 기판(110) 전면의 원하는 위치에 원하는 폭과 두께를 갖는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 형성이 가능하므로, 태양 전지(11)의 제조가 용이하며 태양 전지(11)의 동작 신뢰도가 향상된다.
전면 전극(141) 및 전면 버스바(142)의 제1 층 내지 제3 층(411-413, 421, 423)을 형성하기 위한 도전성 잉크는 다음과 같이 제조할 수 있다.
먼저, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 함유한 금속 전구체(예, AgNO3나 CuSO4 등)와 카보닉 애시드(carbonic acid)이나 카보닐 아민(carbonyl amine)과 같은 안정제(stabilizer)를 혼합하여 메탈 카복실레이트(metal carboxylate)나 메탈 카보닐 아민(metal carbonyl amine)과 같은 금속 파우더(metal power)를 형성한다.
그런 다음, 이 금속 파우더를 유기 용액에 분산시키고 NaBH4나 하이드라진(hydrazine)과 같은 환원제(reduction agent)를 이용하여 은 입자(Ag particle)나 구리 입자(Cu particle)과 같은 금속 입자(metal particle)를 형성한다.
마지막으로, 금속 입자를 유기 용매(organic solvent)에 분산시키고 분산 안정제를 첨가하여 은 입자나 구리 입자와 같은 금속 입자를 함유한 도전성 잉크를 제조한다.
이때, 구리 입자를 함유한 도전성 잉크는 산화 안정제를 위해 질소(N2) 분위기에서 제조될 수 있다.
다음, 전면 전극(141) 및 전면 버스바(142)의 제2 층(412, 422) 및 제3 층(413, 423) 중 적어도 하나에 사용될 수 있는 구리(Cu) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조(Cu-Ag core shell)의 금속 입자를 갖는 도전성 잉크를 제조하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 구리(Cu)를 함유한 금속 전구체(예, CuSO4 등)와 카보닉 엑시드(carbonic acid)이나 카보닐 아민(carbonyl amine)과 같은 안정제를 혼합하여 구리 카복실레이트(Cu carboxylate)나 구리 카보닐 아민(Cu carbonyl amine)과 같은 구리 파우더를 형성한다.
다음, 구리 파우더를 유기 용액에 분산시키고 환원제(예, NaBH4나 하이드라진)를 이용하여 구리 입자(Cu particle)를 형성한다.
다음, 구리(Cu) 입자를 유기 용매에 분산시키고 AgNO3를 첨가하여 구리(Cu) 입자에 은(Ag)을 코팅하여, Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자를 제조한다. 이때, AgNO3의 첨가량이나 코팅 시간에 따라 구리(Cu) 입자에 코팅되는 은(Ag) 두께는 가변된다.
마지막으로, Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자를 유기 용매에 분산시키고 분산 안정제를 첨가하여 Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자를 함유한 도전성 잉크를 제조한다.
이와 같이, 반사 방지부(130) 및 그 하부의 에미터부(121) 일부를 제거한 후 형성된 복수의 개구부(181) 속에 도전성 잉크를 주입하여 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)를 형성하므로, 반사 방지부(130)는 에미터부(121) 위에만 존재하고 전면 전극부(140) 위에는 존재하지 않는다.
다음, 도 3h에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면에 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)을 형성하여 후면 전극부 패턴(50)을 완성한다.
후면전극 패턴(51)은 알루미늄(Al)과 글래스 프릿(glass frit)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성되고, 후면 버스바 패턴(52)은 은(Ag)과 글래스 프릿을 함유한 후면 버스바 페이스트를 스크린 인쇄법으로 후면전극 패턴(51)이 위치하지 않은 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성된다. 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)의 형성 순서는 변경 가능하다. 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)에 함유된 글래스 프릿은 식각 특성을 갖는 납(PbO)은 함유하지 않거나 식각 동작을 유발하지 않은 정도의 설정량 이하로 함유되어 있으므로, 후면 전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)에 함유된 글래스 프릿에 인해 후면 전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)에 하부에 위치하는 기판(110)의 후면 식각 동작은 이루어지지 않는다.
이때, 이들 패턴(51, 52)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(51, 52)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 후면전극부 패턴(50)이 형성된 기판(110)에 약 700℃ 이하의 온도, 예를 들어, 약 500℃ 내지 600℃의 온도에서 열처리 공정을 실시하여, 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150), 그리고 후면 전극(151)과 접하는 기판(110) 내에 후면 전계부(172)를 형성하여, 태양 전지(11)가 완성된다(도 1 및 도 2).
즉, 열처리 공정에 의해, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)은 기판(110)과 그리고 인접한 후면전극부 패턴(50) 간의 전기적인 연결 및 접촉이 행해져, 기판(110)에 접해 있는 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)로 형성되고, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)에 포함된 알루미늄(Al)이 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121) 뿐만 아니라 그 넘어서까지 기판(110)으로 확산되어 기판(110) 내부에 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 불순물부인 후면 전계부(172)가 형성된다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)와 접촉하여 기판(110)과 전기적으로 연결된다.
본 예에서, 반사 방지부(130)의 일부를 제거한 후 그 속에 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140)가 형성되므로, 후면 전극부(150)의 열처리 시 전면 전극부(140)가 반사 방지부(130)를 관통하여 에미터부(121)와 연결되는 동작을 불필요하다. 따라서, 후면 전극부(150)의 열처리 온도는 안정적으로 전면 전극부(150)와 후면 전계부(172)를 형성할 정도이면 충분하므로, 후면 전극부(150)의 열처리 온도는 전면 전극부가 반사 방지부(130)을 관통하기 위한 온도 예, 약 700℃ 내지 800℃의 온도보다 훨씬 낮은 온도이다. 이로 인해, 약 700℃ 내지 800℃와 같은 고온으로 인한 기판의 열화 현상이 방지되므로, 열처리로 인한 태양 전지(11)의 특성 변화가 방지된다.
본 예와 달리, 기판(110)의 후면에도 에미터부(121)가 형성될 경우, 후면 버스바(152)와 접해 있는 기판(110)의 후면 부분에는 에미터부(121)의 일부가 존재할 수 있다.
또한, 열 확산법으로 인해, 기판(110)이 전면뿐 아니라 후면 및 측면에도 에미터부(121)가 형성될 경우, 레이저빔이나 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 측면으로 확산되어 측면에 도핑된 에미터부(121)를 제거하는 측면 분리(edge isolation) 공정이 실시될 수 있다. 이러한 측면 분리 공정에 의해, 기판(110)의 전면에 위치한 에미터부(121)와 기판(110)의 후면에 위치한 에미터부(121)와의 전기적인 연결이 차단되어, 태양 전지(11)의 효율 감소를 방지한다.
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.
11: 태양 전지 110: 기판
121: 에미터부 130: 반사 방지부
140: 전면 전극부 141: 전면 전극
142: 전면 버스바 150: 후면 전극부
151: 후면 전극 152: 후면 버스바
172: 후면 전계부 411-413: 전면 전극의 층
421-423: 전면 버스바의 층

Claims (32)

  1. 반도체 기판,
    상기 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하고, 제1 두께를 갖는 제1 부분과 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하는 에미터부,
    상기 제1 부분 위에 위치하며, 상기 제2 부분을 노출하는 개구부를 포함하는 반사 방지부,
    상기 개구부를 통해 노출된 상기 제2 부분 위에 위치하는 제1 전극, 그리고
    상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 전극은 제1 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제1 층, 상기 제1전극용 제1 층 위에 위치하고 제2 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제2 층, 그리고 상기 제1 전극용 제2 층 위에 위치하고 제3 도전성 물질로 이루어진 제1 전극용 제3층을 구비하고 있는
    태양 전지.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 전극용 제1 층은 상기 제2 부분과의 접하는 부분에서부터 상기 제1 부분과 상기 반사 방지부와의 접합 면인 상기 반사 방지부의 하부 면까지 형성되고,
    상기 제1 전극용 제2 층은 상기 반사 방지부의 상기 하부 면에서부터 상기 하부 면의 반대편에 위치하는 상기 반사 방지부의 상부 면까지 위치하며,
    상기 제1 전극용 제3 층은 상기 반사 방지부의 상기 상부 면으로부터 돌출되어 있는
    태양 전지.
  4. 제1항 또는 제3항에서,
    상기 제1 전극용 제1 층의 두께는 상기 제1 전극의 총 두께의 10% 내지 20%이고,
    상기 제1 전극용 제2 층의 두께는 상기 제1 전극의 총 두께의 60% 내지 80%이며,
    상기 제1 전극용 제3 층의 두께는 상기 제1 전극의 총 두께의 10% 내지 20%인
    태양 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 도전성 물질과 상기 제3 도전성 물질은 동일하고,
    상기 제2 도전성 물질은 상기 제1 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질과 다른 태양 전지.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질은 은(Ag)으로 이루어져 있고, 상기 제2 도전성 물질은 구리(Cu)인 태양 전지.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 제1 도전성 물질 및 상기 제3 도전성 물질은 은(Ag)이고, 상기 제2 도전성 물질은 구리(Cu)인 태양 전지.
  10. 삭제
  11. 제1항에서,
    상기 제1 전극용 제2 층의 두께는 상기 제1 전극용 제1 층 및 상기 제1 전극용 제3 층의 두께보다 두꺼운 태양 전지.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 전극용 제1 층과 상기 제1 전극용 제3 층의 두께는 서로 동일한 태양 전지
  13. 제1항에서,
    상기 에미터부 및 상기 제1 전극과 연결되어 있는 버스바를 더 포함하고,
    상기 버스바는,
    상기 에미터부 위에 위치하고 상기 제1 전극용 제1 층과 연결된 버스바용 제1 층, 상기 버스바용 제1 층 위에 위치하고 상기 제1 전극용 제2 층과 연결된 버스바용 제2 층 및 상기 버스바용 제2 층 위에 위치하고 상기 제1 전극용 제3 층과 연결된 버스바용 제3층
    을 포함하는 태양 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 에미터부는 제1 두께를 갖는 제1 부분과 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하며,
    상기 반사 방지부는 상기 제1 부분 위에 위치하고, 상기 제1 전극과 상기 버스바는 상기 제2 부분 위에 위치하는
    태양 전지.
  15. 제13항에서,
    상기 제1 전극용 제1 층과 상기 버스바용 제1 층은 서로 동일한 두께를 갖고, 상기 제1 전극용 제2 층과 상기 버스바용 제2 층은 서로 동일한 두께를 가지며, 상기 제1 전극용 제3 층과 상기 버스바용 제3 층은 서로 동일한 두께를 갖는 태양 전지.
  16. 제14항 또는 제15항에서,
    상기 제1 전극용 제1 층과 상기 버스바용 제1 층은 상기 제1 부분과의 접하는 부분에서부터 상기 제1 부분과 상기 반사 방지부와의 접합 면인 상기 반사 방지부의 하부 면까지 형성되고,
    상기 제1 전극용 제2 층과 상기 버스바용 제2 층은 상기 반사 방지부의 상기 하부 면에서부터 상기 하부 면의 반대편에 위치하는 상기 반사 방지부의 상부 면까지 위치하며,
    상기 제1 전극용 제3 층과 상기 버스바용 제3 층은 상기 반사 방지부의 상기 상부 면으로부터 돌출되어 있는
    태양 전지.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 전극용 제1 층과 상기 버스바용 제1 층의 두께 각각 상기 제1 전극 및 버스바의 총 두께의 10% 내지 20%이고,
    상기 제1 전극용 제2 층과 상기 버스바용 제2 층의 두께는 각각 상기 제1 전극 및 버스바의 총 두께의 60% 내지 80%이며,
    상기 제1 전극용 제3 층과 상기 버스바용 제3 층의 두께는 각각 상기 제1 전극 및 버스바의 총 두께의 10% 내지 20% 인
    태양 전지.
  18. 제13항에서,
    상기 버스바용 제1 층은 상기 제1 도전성 물질로 이루어져 있고,
    상기 버스바용 제2 층은 상기 제2 도전성 물질로 이루어져 있으며,
    상기 버스바용 제3 층은 상기 제3 도전성 물질로 이루어져 있는
    태양 전지.
  19. 제13항 또는 제18항에서,
    상기 제1 도전성 물질은 은(Ag)이고,
    상기 제2 도전성 물질은 구리(Cu)이며,
    상기 제3 도전성 물질은 은(Ag)인
    태양 전지.
  20. 삭제
  21. 제1 도전성 타입을 갖는 반도체 기판의 제1 면에 상기 제1 도전성 타입과 다른 제2 도전성 타입을 갖고 제1 두께를 갖는 에미터부를 형성하는 단계,
    상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계,
    상기 반사 방지부에 상기 에미터부를 드러내는 복수의 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 통해 노출된 상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 제거된 부분의 에미터부가 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖도록 하여, 상기 에미터부를 상기 제1 두께를 갖는 제1 부분 및 상기 제2 두께를 갖는 제2 부분으로 형성하는 단계,
    상기 복수의 개구부 내의 상기 제2 부분 위에 제1 도전성 물질로 이루어진 제1 층을 형성하는 단계,
    상기 복수의 개구부 내의 상기 제1 층 위에 제2 도전성 물질로 이루어진 제2 층을 형성하는 단계,
    상기 복수의 개구부 내의 상기 제2 층 위에 제3 도전성 물질로 이루어진 제3 층을 형성하는 단계,
    상기 제1 층 내지 제3 층을 열처리 하여, 상기 복수의 개구부 내에 위치한 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 전극부를 형성하는 단계,
    상기 반도체 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 반도체 기판의 제2 면 위에 전극용 패턴을 형성하는 단계, 그리고
    상기 전극용 패턴을 열처리하여, 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결된 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 복수의 개구부 형성 단계는 상기 반사 방지부 위에 레이저 빔을 조사하여, 상기 레이저 빔이 조사된 상기 반사 방지부 전체와 상기 레이저 빔이 조사된 상기 반사 방지부 하부에 위치하는 상기 에미터부 일부를 제거하는 태양 전지의 제조 방법.
  23. 제21항에서,
    상기 복수의 개구부 형성 단계는
    상기 반사 방지부 위에 반사 방지부의 일부를 드러내는 식각 방지막을 형성하는 단계,
    상기 식각 방지막을 마스크로 하여 드러난 상기 반사 방지부 전체와 그 하부에 위치하는 에미터부의 일부를 제거하는 단계, 그리고
    상기 식각 방지막을 제어하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  24. 제21항에서,
    상기 제1 층 형성 단계는
    상기 복수의 개구부 내에 제1 도전성 잉크를 도포하는 단계, 그리고
    상기 제1 도전성 잉크를 건조하여 상기 제1 도전성 물질로 이루어진 상기 제1 층을 형성하는 단계를 포함하는
    태양 전지의 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 제1 도전성 잉크는 은(Ag)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
  26. 제21항에서,
    상기 제2 층 형성 단계는
    상기 복수의 개구부 내에 상기 제1 층 위에 제2 도전성 잉크를 도포하는 단계, 그리고
    상기 제2 도전성 잉크를 건조하여 상기 제2 도전성 물질로 이루어진 상기 제2층을 형성하는 단계를 포함하는
    태양 전지의 제조 방법.
  27. 제26항에서,
    상기 제2 도전성 잉크는 구리(Cu)를 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
  28. 제26항에서,
    상기 제2 도전성 잉크는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조(Cu-Ag core shell)의 금속 입자를 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
  29. 제21항에서,
    상기 제3 층 형성 단계는,
    상기 복수의 개구부 내에 상기 제2 층 위에 제3 도전성 잉크를 도포하는 단계, 그리고
    상기 제3 도전성 잉크를 건조하여 상기 제3 도전성 물질로 이루어진 상기 제3 층을 형성하는 단계를 포함하는
    태양 전지의 제조 방법.
  30. 제29항에서,
    상기 제3 도전성 잉크는 은(Ag)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
  31. 제30항에서,
    상기 제3 도전성 잉크는 구리(Ag) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 있는 Cu-Ag 코어 셀 구조의 금속 입자를 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
  32. 제21항에서,
    상기 전극 형성 단계는 상기 전극용 패턴을 열처리할 때, 상기 전극용 패턴과 접해 있는 상기 반도체 기판의 상기 제2 면에 전계부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전극은 상기 전계부를 통해 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결되는
    태양 전지의 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020059189A (ko) * 2001-01-03 2002-07-12 김순택 실리콘 태양 전지의 제조 방법
KR100989322B1 (ko) 2009-02-05 2010-10-25 에스에스씨피 주식회사 선택적 에미터 구조를 가지는 태양 전지 기판의 제조 방법 및 태양 전지
KR20110003803A (ko) * 2009-07-06 2011-01-13 엘지전자 주식회사 태양전지용 전극 페이스트, 이를 이용한 태양전지, 및 태양전지의 제조방법
US20110220194A1 (en) 2009-07-14 2011-09-15 Spectrawatt, Inc. Light conversion efficiency-enhanced solar cell fabricated with downshifting nanomaterial

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020059189A (ko) * 2001-01-03 2002-07-12 김순택 실리콘 태양 전지의 제조 방법
KR100989322B1 (ko) 2009-02-05 2010-10-25 에스에스씨피 주식회사 선택적 에미터 구조를 가지는 태양 전지 기판의 제조 방법 및 태양 전지
KR20110003803A (ko) * 2009-07-06 2011-01-13 엘지전자 주식회사 태양전지용 전극 페이스트, 이를 이용한 태양전지, 및 태양전지의 제조방법
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