KR101371865B1 - Front electrode structure of solar cell and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 기술에 관한 것으로, 특히 태양전지의 전면전극 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to solar cell technology, and more particularly, to a front electrode structure of a solar cell and a method of manufacturing the same.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 광전 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 실리콘 재질의 태양전지 기판 내부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생된다. 이때, 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 directly converts sunlight into electricity and is basically a diode composed of a p-n junction. In the process of converting sunlight into electricity by solar cells, when solar light is incident on a silicon solar cell substrate, electron-hole pairs are generated, and electrons move to n layers and holes move to p layers by an electric field. Thus, photovoltaic power is generated between the pn junctions. At this time, if a load or a system is connected to both ends of the solar cell, a current flows to generate power.
일반적인 태양전지의 구조를 살펴보면, 기판 전면의 상층부에 일정 깊이의 도핑층이 형성되고, 전극영역을 제외한 도핑층의 영역을 덮도록 반사방지막이 구비되며, 기판 전면의 전극영역과 기판 후면 상에 전면전극 및 후면전극이 각각 구비되는 구조를 갖는다.Looking at the structure of a typical solar cell, a doping layer having a predetermined depth is formed on the upper layer of the front surface of the substrate, the anti-reflection film is provided to cover the region of the doped layer except the electrode region, the front surface on the electrode region of the substrate front and the back of the substrate The electrode and the back electrode are each provided with a structure.
이 중에서, 태양전지의 전면전극은 세부적으로 복수의 핑거라인(finger line)과, 이들을 서로 연결하는 버스바(bus bar)로 구성된다. 핑거라인은 태양전지의 전면 상에 고르게 배치되어 광전 변환된 전하를 수집하는 역할을 하며, 버스바는 핑거라인에 의해 수집된 캐리어들을 외부로 이송시키는 역할을 한다. 버스바 상에는 인접 태양전지와의 전기적 연결을 위한 도전성의 인터커넥터(interconnector), 즉 리본(ribbon)이 구비된다.Among them, the front electrode of the solar cell is configured in detail with a plurality of finger lines and a bus bar connecting them with each other. The fingerline is evenly disposed on the front surface of the solar cell to collect photoelectrically converted charges, and the busbar serves to transport the carriers collected by the fingerline to the outside. On the busbar is provided a conductive interconnector, or ribbon, for electrical connection with adjacent solar cells.
이와 같은 전면전극의 형성을 위하여 은(Ag) 페이스트를 사용할 수 있으나, 고가의 금속인 은(Ag)을 전면적으로 사용하게 되면 제조원가 상승이 불가피하다.Silver (Ag) paste may be used to form the front electrode. However, if the silver (Ag), which is an expensive metal, is used entirely, manufacturing cost increases are inevitable.
이에 따라, 최근에는, 비용 절감을 위해 값비싼 은(Ag) 전극을 대체하는 구리(Cu) 등의 금속을 사용한 도금전극을 적용시킨 태양전지가 개발되고 있다.Accordingly, in recent years, solar cells using a plating electrode using a metal such as copper (Cu), which replaces an expensive silver (Ag) electrode, have been developed for cost reduction.
그런데, 태양전지의 전면전극을 도금전극으로 형성하는 경우, 태양전지 기판 표면인 실리콘 계면과 도금전극의 접착력이 약해서, 리본을 솔더링(soldering)한 후 접착력 평가를 수행하면 기준치에 미달하게 되는 문제점이 있다.
However, when the front electrode of the solar cell is formed of a plating electrode, the adhesion between the silicon interface, which is the surface of the solar cell, and the plating electrode is weak, so that the adhesive strength evaluation after soldering the ribbon does not meet the standard value. have.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 저비용의 재료를 사용하여 원가절감 및 효율 향상을 이룸과 동시에, 안정적인 접착력 특성을 구현할 수 있는 태양전지의 전면전극 구조 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, using a low-cost material to achieve a cost reduction and efficiency, and at the same time, a front electrode structure of a solar cell and a stable adhesive property can be implemented The purpose is to provide a manufacturing method.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 실리콘 재질의 태양전지 기판; 상기 기판의 전면에 형성된 복수의 핑거라인 전극; 및 상기 기판의 전면에 형성되어 상기 복수의 핑거라인 전극을 서로 연결하는 버스바 전극을 포함하되, 상기 버스바 전극은 금속 페이스트층을 포함하고, 상기 복수의 핑거라인 전극은 도금층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The front electrode structure of the solar cell according to the present invention is a silicon solar cell substrate; A plurality of fingerline electrodes formed on the front surface of the substrate; And a busbar electrode formed on the front surface of the substrate to connect the plurality of fingerline electrodes to each other, wherein the busbar electrode includes a metal paste layer, and the plurality of fingerline electrodes include a plating layer. It is done.
상기 버스바 전극의 금속 페이스트층은 은(Ag) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성되거나, 구리(Cu) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성될 수 있다.The metal paste layer of the busbar electrode may be formed by applying and firing silver (Ag) paste or by applying and firing copper (Cu) paste.
구리(Cu) 페이스트를 사용하는 경우, 상기 버스바 전극은 구리(Cu) 페이스트층 상에 표면 도금층을 더 포함할 수 있다.When using a copper (Cu) paste, the busbar electrode may further include a surface plating layer on the copper (Cu) paste layer.
상기 복수의 핑거라인 전극의 도금층은 상기 태양전지 기판의 실리콘 계면으로부터 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag)을 순차적으로 도금하여 형성할 수 있다.The plating layers of the plurality of fingerline electrodes sequentially form nickel (Ni) / copper (Cu) / tin (Sn), or nickel (Ni) / copper (Cu) / silver (Ag) from the silicon interface of the solar cell substrate. It can be formed by plating.
본 발명에 따른 태양전지 전면전극 구조의 제조방법은 태양전지 기판을 준비하는 단계; 도금 공정을 통해 태양전지 기판의 전면에 도금층을 포함하는 복수의 핑거라인 전극을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 핑거라인 전극이 형성된 상기 기판의 전면에 버스바 전극 형성을 위한 금속 페이스트를 도포 및 소성함으로써, 상기 복수의 핑거라인 전극을 서로 연결하는 금속 페이스트층이 포함된 버스바 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for manufacturing a solar cell front electrode structure according to the present invention comprises the steps of preparing a solar cell substrate; Forming a plurality of fingerline electrodes including a plating layer on a front surface of the solar cell substrate through a plating process; And forming a busbar electrode including a metal paste layer connecting the plurality of fingerline electrodes to each other by applying and firing a metal paste for forming a busbar electrode on a front surface of the substrate on which the plurality of fingerline electrodes are formed. Characterized in that it comprises a step.
상기 버스바 전극의 금속 페이스트층은 은(Ag) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성하거나, 구리(Cu) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성할 수 있다.The metal paste layer of the busbar electrode may be formed by applying and firing silver (Ag) paste or by applying and firing copper (Cu) paste.
구리(Cu) 페이스트를 사용하는 경우, 상기 버스바 전극의 구리(Cu) 페이스트층 상에 표면 도금처리를 진행하여 상기 버스바 전극이 구리(Cu) 페이스트층 및 솔더링을 위한 표면 도금층을 포함하도록 형성할 수 있다.In the case of using a copper (Cu) paste, a surface plating process is performed on the copper (Cu) paste layer of the busbar electrode so that the busbar electrode includes a copper (Cu) paste layer and a surface plating layer for soldering. can do.
상기 복수의 핑거라인 전극은 상기 태양전지 기판의 실리콘 계면으로부터 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag)을 순차적으로 도금하여 형성할 수 있다.The plurality of fingerline electrodes are sequentially plated with nickel (Ni) / copper (Cu) / tin (Sn) or nickel (Ni) / copper (Cu) / silver (Ag) from the silicon interface of the solar cell substrate. Can be formed.
상기 버스바 전극의 형성 단계에서, 금속 페이스트의 소성은 250° 내지 350° 범위의 온도조건에서 이루어질 수 있다.
In the forming of the busbar electrode, firing of the metal paste may be performed at a temperature condition in the range of 250 ° to 350 °.
본 발명에 의한 태양전지의 전면전극 구조 및 그 제조방법에 따르면, 후속 솔더링 공정이 없는 핑거라인 영역에는 저비용의 도금전극을 사용하되, 리본을 솔더링하여야 하는 버스바 영역에만 솔더링 특성 및 실리콘 계면과의 접착력 특성이 우수한 금속 페이스트를 제한적으로 사용함으로써, 고가의 은(Ag) 사용량을 줄여 제조비용의 절감 및 고효율을 이룸과 동시에 접착력 특성을 개선할 수 있게 된다.
According to a solar cell front electrode structure and a method of manufacturing the same, a low cost plating electrode is used in a fingerline region without a subsequent soldering process, and soldering characteristics and a silicon interface are used only in a busbar region in which a ribbon should be soldered. By limiting the use of a metal paste having excellent adhesive properties, the use of expensive silver (Ag) can be reduced, resulting in a reduction in manufacturing cost and high efficiency, and at the same time improving the adhesive properties.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 전면전극 구조의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 일부 단계를 세부적으로 나타낸 공정 단면도.1 is a block diagram of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell front electrode structure according to an embodiment of the present invention.
3A-3D are process cross-sectional views detailing some of the steps of FIG.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조 및 그 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a front electrode structure of a solar cell and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 핑거라인 전극 및 버스바 전극을 포함하는 태양전지의 전면전극 구조에 있어서, 고가의 은(Ag) 사용량을 저감하기 위하여, 리본이 솔더링되지 않는 핑거라인 전극을 구리(Cu)를 주성분으로 하는 도금전극, 구체적으로, 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag)의 합금으로 구성한다.According to the present invention, in order to reduce expensive silver (Ag) usage in a solar cell front electrode structure including a fingerline electrode and a busbar electrode, a fingerline electrode on which a ribbon is not soldered is mainly composed of copper (Cu). The plating electrode is formed of an alloy of nickel (Ni) / copper (Cu) / tin (Sn) or nickel (Ni) / copper (Cu) / silver (Ag).
이러한 핑거라인 전극은 태양전지 기판의 실리콘 계면으로부터 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag)을 순차적으로 도금하여 형성할 수 있다.The fingerline electrode may be formed by sequentially plating nickel (Ni) / copper (Cu) / tin (Sn) or nickel (Ni) / copper (Cu) / silver (Ag) from the silicon interface of the solar cell substrate. have.
아울러, 리본의 솔더링으로 인해 상대적으로 강한 접착력이 요구되는 버스바 전극에는, 도금전극과 비교할 때 실리콘 계면과의 접착특성이 우수한 은(Ag) 페이스트를 소성시켜 적용한다. 즉, 전면전극층 상의 버스바 전극이 형성될 영역에 은(Ag) 페이스트를 도포한 후, 이를 소성시켜 버스바 전극으로 이용한다.In addition, a bus bar electrode requiring relatively strong adhesive strength due to soldering of a ribbon is applied by firing a silver (Ag) paste having excellent adhesion to a silicon interface as compared with a plating electrode. That is, silver (Ag) paste is applied to a region where a busbar electrode on the front electrode layer is to be formed, and then fired to use it as a busbar electrode.
이에 따라, 도금전극을 전면전극으로 채용하여 은(Ag) 사용량을 줄이면서도, 리본 솔더링을 고려한 안정적인 접착력 특성을 구현할 수 있게 된다.Accordingly, by adopting the plated electrode as the front electrode, it is possible to implement stable adhesion characteristics in consideration of ribbon soldering while reducing the amount of silver (Ag).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구성도이다.1 is a block diagram of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 먼저 실리콘 재질의 태양전지 기판(100)을 구비한다. 태양전지 기판(100)은 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판일 수 있다. 여기서, 제1 도전형은 p형 또는 n형이고, 후술하는 제2 도전형은 제1 도전형의 반대 도전형이다. 이하의 설명에서는, 제1 도전형이 p형, 제2 도전형이 n형인 것을 기준으로 한다.Referring to FIG. 1, a solar cell according to an embodiment of the present invention first includes a
기판(100)의 표면은 빛의 반사를 최소화하기 위해 요철 형태로 가공되어 있으며, 기판(100) 표면을 따라 일정 깊이로 제2 도전형인 n형의 반도체층(120)이 형성되어 있다.The surface of the
여기서, 실리콘 재질인 태양전지 기판(100)의 표면, 즉, n형 반도체층(120)과 전면전극(110)은 비교적 높은 접촉 저항을 가지는 바, 일 실시예는 이들 사이의 접촉 저항을 개선하기 위해, n형 반도체층(120)의 영역 중 전면전극(110)이 형성될 부위에 국부적으로 고농도의 불순물 이온을 주입하여 고농도로 도핑된 에미터(n++)를 형성하는 이른바, 선택적 에미터(selective emitter) 구조를 적용할 수 있다.Here, the surface of the silicon
또한, n형 반도체층(120) 상에는 표면 반사를 최소화하기 위한 반사방지막(130)이 구비된다.In addition, an
기판(100)의 전면에 형성된 반사방지막(130) 상의 전극영역에는 전면전극(110)이 형성된다.The
기판(100)의 전면에 형성되는 전면전극(110)은 세부적으로, 핑거라인 전극(112)과 버스바 전극(114)으로 구분된다. 복수의 핑거라인 전극(112)은 태양전지 기판(100)의 전면 상에 고르게 배치되어 n형 반도체층(120)에 집적되는 캐리어를 이송하는 역할을 한다. 버스바 전극(114)은 기판(100)의 전면에 핑거라인 전극(112)과 교차되는 방향으로 형성되어, 이러한 복수의 핑거라인 전극(112)을 서로 연결해 주는 역할을 한다.The
복수의 태양전지를 서로 연결하는 차후의 모듈 공정에서, 하나의 태양전지를 인접하는 다른 태양전지와 전기적으로 연결하기 위하여 리본(도시되지 않음)을 버스바 전극(114) 상에 솔더링하여 사용하게 된다.In a subsequent module process of connecting a plurality of solar cells to each other, a ribbon (not shown) is soldered onto the
한편, 기판(100) 후면의 하부에는 후면전극(140)이 형성된다.On the other hand, the
일 실시예에서, 후면전극(140)은 기판(100)의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄(Al) 페이스트를 도포한 후 소성하여 형성할 수 있다.In one embodiment, the
이와 함께, 후면전극(140)과 접하는 기판(100)의 내부에는 p형 후면전계층(BSF: back surface field)(142)이 구비된다. p형 후면전계층(142)은 기판(100) 후면에 전계를 유도하여 캐리어의 수집률을 높이고, 광전 변환 효율을 향상시키는 역할을 한다.In addition, a p-type back surface field (BSF) 142 is provided inside the
본 발명에 있어서, 버스바 전극(114)은 금속 페이스트층을 포함하고, 복수의 핑거라인 전극(112)은 도금층을 포함하도록 구성된다.In the present invention, the
구체적으로, 버스바 전극(114)은 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 주성분으로 하는 금속 페이스트층을 포함하며, 이는 은(Ag) 또는 구리(Cu) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성될 수 있다.Specifically, the
그리고, 복수의 핑거라인 전극(112)은 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 도금전극으로 형성된다. 여기서, 핑거라인 전극(112)을 구성하는 도금층은 태양전지 기판(100)의 실리콘 계면으로부터 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag) 을 순차적으로 도금하여 형성할 수 있다.The plurality of
이와 같이, 핑거라인 전극(112)을 구리(Cu)를 포함하는 도금전극으로 형성하여 은(Ag) 사용량을 줄임으로써 원가절감 및 효율 향상을 이룰 수 있다.As such, the
한편, 버스바 전극(114)의 경우, 후속 진행될 리본 솔더링으로 인하여 기판(100)의 표면, 즉 실리콘 계면과의 접착력이 보다 강하게 요구된다. 그리고, 도금전극은 금속 페이스트를 사용한 페이스트 전극과 비교하여 실리콘 계면과의 접착력이 상대적으로 낮아 요구되는 접착력 정도를 만족하지 못한다.Meanwhile, in the case of the
그러므로, 버스바 전극(114)은 은(Ag) 또는 구리(Cu)가 주성분인 금속 페이스트를 이용하여 페이스트 전극으로 형성함으로써, 리본 접착에 대비한 솔더링 특성 및 안정적인 접착력을 담보할 수 있도록 한다. 이러한 경우, 버스바 전극(114)은 스크린 인쇄 공정으로 은(Ag) 또는 구리(Cu)의 금속 페이스트를 도포한 후 적정 온도로 소성하여 형성할 수 있다.Therefore, the
단, 구리(Cu)는 리본 솔더링이 불가능하기 때문에, 구리(Cu) 페이스트를 사용하여 버스바 전극(114)을 형성하는 경우, 구리(Sn) 또는 은(Ag)을 이용한 표면 도금처리를 추가로 진행하여 리본 솔더링이 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 버스바 전극(114)은 기판(100) 전면의 구리(Cu) 페이스트층과, 주석(Sn) 또는 은(Ag)을 포함하도록 구성된 구리(Cu) 페이스트층 상의 표면 도금층을 더 포함하게 된다.However, since copper (Cu) cannot be ribbon soldered, when the
금속 페이스트는 은(Ag) 또는 구리(Cu)의 금속 분말, 유리 프릿(glass frit), 유기물(binder), 용제(solvent), 그리고 비휘발성 폴리머나 송진 등의 물질이 섞인 혼합물이며, 버스바 전극(114)을 구성하는 금속 페이스트는 약 70 중량% 이상이 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 구성된다.The metal paste is a mixture of metal powders of silver (Ag) or copper (Cu), glass frit, organics, solvents, and materials such as nonvolatile polymers and rosin. At least about 70% by weight of the metal paste constituting 114 is composed of silver (Ag) or copper (Cu).
이와 같이, 전면전극(110)에서 가장 많은 면적을 차지하는 핑거라인 전극(112)은 도금층을 포함하는 도금전극으로 형성하여 은(Ag) 사용량을 저감하고, 상대적으로 높은 접착력 특성이 요구되는 버스바 전극(114)은 금속 페이스트층을 포함하는 페이스트 전극으로 형성함으로써, 원가절감, 효율향상 및 안정적인 접착력 특성을 동시에 구현할 수 있다.As such, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 전면전극 구조의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell front electrode structure according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이 먼저, 태양전지 기판(100)의 표면에 요철이 형성되도록 텍스쳐링(texturing) 공정을 진행한다(S110). 여기서, 태양전기 기판(100)은 제1 도전형의 결정질 실리콘 기판일 수 있다. 제1 도전형은 p형 또는 n형이고, 후술하는 제2 도전형은 제1 도전형의 반대 도전형이다. 이하의 설명에서는, 제1 도전형이 p형, 제2 도전형이 n형인 것을 기준으로 한다.As shown in FIG. 2, first, a texturing process is performed to form irregularities on the surface of the solar cell substrate 100 (S110). Here, the
텍스쳐링 공정은 기판(100) 표면에서의 빛 반사를 줄이기 위한 것이며, 습식식각방법 또는 반응성이온식각(reactive ion etching) 등의 건식식각방법을 이용하여 진행할 수 있다.The texturing process is to reduce light reflection on the surface of the
이와 같은 상태에서, 확산(diffusion) 공정을 실시하여 n형 반도체층(120)을 형성한다(S120). 구체적으로, 챔버 내에 태양전지 기판(100)을 구비시키고, 제2 도전형 불순물 이온, 즉 n형 불순물 이온을 포함하는 가스(예를 들어, POCl3)를 공급하여 인(P) 이온이 확산되도록 한다. 이를 통해, 기판(301)의 상층부에 일정 깊이의 n형 반도체층(120)이 형성된다.In this state, the n-
확산 공정에서, 기판(100) 표면에는 인(P) 이온과 태양전지 기판(100)의 실리콘(Si) 등이 반응하여 PSG(phosphor-silicate glass)막이 형성되므로, 식각을 통해 이를 제거한다.In the diffusion process, a phosphor-silicate glass (PSG) film is formed on the surface of the
이어서, 기판(100) 전면 상에 반사방지막(130)을 증착하고, 레이저를 이용해 반사방지막(130) 상의 일부 영역을 제거, 이에 상응하는 n형 반도체층(120)의 영역을 노출시킴으로써 핑거라인 전극(112)이 형성될 전극영역을 패터닝한다(S130). 여기서, 반사방지막(130)은 실리콘 질화막(SiNx)일 수 있다.Subsequently, the
그런 다음, 스크린 인쇄 공정으로 기판(100) 후면 상에 후면전극(140)의 형성을 위한 알루미늄(Al) 페이스트를 도포한 후 소성하여, 기판(100) 후면의 전체면 상에 일정 두께를 갖는 후면전극(140)을 형성한다(S150). 이때, 소성 공정에 의해 후면전극(140)이 형성됨과 함께, 기판(100) 후면의 내부에 후면전계층(142)이 형성된다.Then, by applying a aluminum (Al) paste for forming the
이와 같이 태양전지 기판(100)이 준비된 상태에서, 도금 공정을 통해 반사방지막(130)이 형성된 태양전지 기판(100) 전면의 패터닝된 전극영역 상에 도금층을 포함하는 복수의 핑거라인 전극(112)을 형성한다(S160).As described above, in the state where the
일 실시예에서, 복수의 핑거라인 전극(112)은 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 도금전극으로 형성된다.In one embodiment, the plurality of
구리(Cu)는 실리콘 재질의 기판(100)에 대한 도금 특성이 좋지 않으므로, 이점을 감안하여 기판(100)의 핑거라인 영역에 니켈(Ni)을 먼저 도금한 후 구리(Cu)의 도금 공정을 진행할 수 있다. 또한, 구리(Cu)의 표면에 주석(Sn) 또는 은(Ag)을 얇게 도금하면, 리본과의 솔더링 특성을 개선할 수 있다.Since copper (Cu) has poor plating characteristics on the
즉, 복수의 핑거라인 전극(112)은 태양전지 기판(100)의 실리콘 계면으로부터 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag)을 순차적으로 도금하여 형성할 수 있으며, 이에 따라 솔더링 및 접착력 특성을 향상시킬 수 있다.That is, the plurality of
이와 같이 핑거라인 전극(112)의 형성이 완료된 다음, 스크린 인쇄 공정을 진행하여 복수의 핑거라인 전극(112)이 형성된 기판(100)의 전면 상에 버스바 전극(114)의 형성을 위한 금속 페이스트를 도포한다(S170).After the formation of the
그런 다음, 소성 공정을 진행하면, 복수의 핑거라인 전극(112)을 서로 연결하는 금속 페이스트층이 포함된 버스바 전극(114)의 형성이 완료된다(S170).Thereafter, when the firing process is performed, the formation of the
이때, 버스바 전극(114)은 은(Ag) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성하거나, 구리(Cu) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성할 수 있다.In this case, the
단, 구리(Cu)는 리본과의 솔더링 특성이 불가능하므로, 구리(Cu) 페이스트를 사용하는 경우 버스바 전극(114)을 형성하는 구리(Cu) 페이스트층 상에 주석(Sn) 또는 은(Ag)을 표면 도금하여 버스바 전극(114)이 구리(Cu) 페이스트층 및 솔더링을 위한 표면 도금층을 포함하도록 형성하는 것이 바람직하다.However, since copper (Cu) cannot be soldered with a ribbon, tin (Sn) or silver (Ag) on a copper (Cu) paste layer forming the
금속 페이스트의 경우 통상 약 900° 정도의 고온 소성을 기본으로 하나, 본 발명에서와 같이 도금전극을 사용하면 이러한 온도조건을 적용할 수 없다.In the case of the metal paste, it is usually based on high-temperature firing of about 900 °, but such a temperature condition cannot be applied using a plating electrode as in the present invention.
즉, 본 발명에서는 핑거라인 전극(112)이 도금전극으로 형성된 상태에서 핑거라인 전극(112) 상에 버스바 전극(114)을 형성하기 위한 금속 페이스트의 도포 및 소성을 진행하므로, 기 형성된 도금전극에 영향을 주지 않는 저온 소성 공정이 적용되어야 한다.That is, in the present invention, since the coating and firing of the metal paste for forming the
따라서, 본 발명에서는, 버스바 전극(114)의 형성을 위해 저온용 금속 페이스트를 사용하고, 약 300° 정도, 구체적으로 250° 내지 350° 범위의 온도조건을 적용하여 소성 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 기 형성된 도금전극에의 영향을 최소화하면서, 금속 페이스트를 이용한 버스바 전극(114)의 접착력 유지와 솔더링 특성의 개선을 기대할 수 있다.Therefore, in the present invention, it is preferable to use a low-temperature metal paste for forming the
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 일부 단계를 세부적으로 나타낸 공정 단면도로서, 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn)으로 이루어지는 핑거라인 전극(112)의 형성 과정을 예시하고 있다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating some steps of FIG. 2 in detail, illustrating a process of forming a
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 전면전극 구조를 형성하기 위한 실리콘 재질의 태양전지 기판(100)을 준비한다.First, as shown in FIG. 3A, a
여기서, 태양전지 기판(100)은 제1 도전형인 p형의 결정질 실리콘 기판일 수 있으며, 태양전지 기판(100)의 후면에는 후면전계층(142) 및 후면전극(140)이 미리 구비될 수 있다.Here, the
또한, 태양전지 기판(100)의 전면에는 선택적 에미터 구조가 적용된 일정 깊이의 n형 반도체층(120)과, 핑거라인 전극(112)의 형성을 위한 일부 영역이 노출되어 있는 상태의 반사방지막(130)이 미리 구비될 수 있다. 이때, 노출되는 영역은 핑거라인 전극(112)의 형성을 위한 도금이 이루어지는 영역으로서, 그 위치는 n형 반도체층(120)의 고농도 도핑영역(n++)에 상응한다.In addition, an n-
이와 같이 태양전지 기판(100)이 준비된 상태에서, 도 3b의 니켈(Ni) 도금, 도 3c의 구리(Cu) 도금, 도 3d의 주석(Sn) 도금을 순차적으로 진행하여, 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn)을 포함하는 도금층(112a, 112b, 112c)으로 이루어진 핑거라인 전극(112)을 형성할 수 있다.
As described above, in the state where the
본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조 및 그 제조방법의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
The structure of the front electrode structure of the solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified within the range allowed by the technical idea of the present invention.
100: 기판
110: 전면전극
112: 핑거라인 전극
114: 버스바 전극
120: 반도체층
130: 반사방지막
140: 후면전극
142: 후면전계층100: substrate
110: front electrode
112: fingerline electrode
114: busbar electrode
120: semiconductor layer
130: antireflection film
140: rear electrode
142: rear layer
Claims (11)
도금 공정을 통해 태양전지 기판의 전면에 도금층을 포함하는 복수의 핑거라인 전극을 형성하는 단계; 및
상기 복수의 핑거라인 전극이 형성된 상기 기판의 전면에 버스바 전극 형성을 위한 금속 페이스트를 도포 및 소성함으로써, 상기 복수의 핑거라인 전극을 서로 연결하는 금속 페이스트층이 포함된 버스바 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전면전극 구조의 제조방법.
Preparing a solar cell substrate;
Forming a plurality of fingerline electrodes including a plating layer on a front surface of the solar cell substrate through a plating process; And
Forming a busbar electrode including a metal paste layer connecting the plurality of fingerline electrodes to each other by applying and firing a metal paste for forming a busbar electrode on a front surface of the substrate on which the plurality of fingerline electrodes are formed; Method for manufacturing a solar cell front electrode structure comprising a.
은(Ag) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전면전극 구조의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the metal paste layer of the bus bar electrode,
A method of manufacturing a solar cell front electrode structure, which is formed by applying and firing silver (Ag) paste.
구리(Cu) 페이스트의 도포 및 소성에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전면전극 구조의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the metal paste layer of the bus bar electrode,
A method of manufacturing a solar cell front electrode structure, which is formed by coating and firing a copper (Cu) paste.
상기 버스바 전극의 구리(Cu) 페이스트층 상에 표면 도금처리를 진행하여 상기 버스바 전극이 구리(Cu) 페이스트층 및 솔더링을 위한 표면 도금층을 포함하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전면전극 구조의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Surface plating treatment is performed on the copper (Cu) paste layer of the busbar electrode, so that the busbar electrode includes a copper (Cu) paste layer and a surface plating layer for soldering. Manufacturing method.
상기 태양전지 기판의 실리콘 계면으로부터 니켈(Ni)/구리(Cu)/주석(Sn), 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)/은(Ag)을 순차적으로 도금하여 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전면전극 구조의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the plating layer of the plurality of finger line electrodes,
The solar cell substrate is formed by sequentially plating nickel (Ni) / copper (Cu) / tin (Sn) or nickel (Ni) / copper (Cu) / silver (Ag) from the silicon interface of the solar cell substrate. Method for manufacturing a battery front electrode structure.
금속 페이스트의 소성은 250° 내지 350° 범위의 온도조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 전면전극 구조의 제조방법.The method of claim 6, wherein in the forming of the busbar electrode,
Firing of the metal paste is a method of manufacturing a solar cell front electrode structure, characterized in that the temperature is performed in the range of 250 ° to 350 °.
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