KR101732955B1 - 실리콘 광기전 전지 상의 금속의 광유도 도금 - Google Patents
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Abstract
광기전 태양 전지 상의 금속 접점들을 도금하기 위한 방법 및 조성물이 기재되어 있다. 상기 광기전 태양 전지는, 도금 가능한 금속 이온들을 함유하고, 또한 상기 광기전 태양 전지의 후면측으로부터의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 이온들에 대한 가용화제도 함유하는 수성 욕(bath)에 침지된다. 이후에, 상기 광기전 태양 전지는 광에 노출되고, 상기 광기전 태양 전지의 양측이 반대로 하전된다. 상기 금속 이온들은 외부 전기 접촉 필요 없이 도금된다.
Description
본 출원은 2009년 8월 28일에 출원되어 계류중인 미국 특허출원 제12/549,547호의 부분 계속 출원이다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로, 실리콘 태양 전지를 포함하는 광기전 전지 상의 금속 접점들(metal contacts)의 광유도 도금(light induced plating) 방법에 관한 것이다.
태양 전지는, 태양광을 직접 전기로 전환시키는 광기전 전지 또는 광기전 모듈(module)이다. 광기전(photovoltaic: PV) 전지는 반도체 재료로, 가장 통상적으로는 실리콘으로 제조된다. 광(자외선 방사선, 가시선 방사선, 및 적외선 방사선)이 상기 전지에 맞부딪칠(strike) 때, 상기 광의 일정 부분이 상기 반도체 재료 내로 흡수되어, 흡수된 광의 에너지가 상기 반도체로 전송되어 전류가 생성되게 된다. 상기 광기전 전지의 상부 및 저부 상에 금속 접점들(metal contacts)을 배치시킴으로써, 상기 전류는 외부적으로 사용하기 위해 취출(drawn off)될 수 있다. 상기 전류는, 상기 전지의 전압과 함께, 상기 태양 전지가 생산할 수 있는 전력(wattage)을 한정한다.
전형적인 반도체 광기전 전지는, 광의 흡수가 전자-정공 쌍(electron-hole pair)의 발생을 초래하는 곳인 대면적의 p-n 접합(p-n junction)을 포함한다. 상기 전자들 및 정공들은 상기 p-n 접합의 대향측들(opposite sides)로 이동하여, 과량의 음전하는 n-도핑된 측(side)에 축적되고 과량의 양전하는 p-도핑된 측에 축적되게 된다. 전력 발생을 위해 전류가 수집되도록 하기 위해, 외부 회로에 대한, 상기 p-n 접합의 양측들(both sides)의 전기 접촉이 형성되어야만 한다. 접점들(contacts)은 통상적으로, 두 개의 금속 패턴들로 구성되며, 각각의 측 상의 하나의 패턴이 상기 반도체 장치와 옴 접촉(ohmic contact)한다. 이상적인 접촉 패턴은, 저항 손실(resistive loss)을 최소화하기 위한 높은 전도도, 효율적으로 집전하기 위한 기판에 대한 양호한 전기 접촉, 및 기계적 안정성을 보장하기 위한 높은 부착력을 가질 것이다. 입사광에 노출되는 전지 측으로 정의되는 전지 전면측(front side) 상의 금속 패턴은, 상기 전지의 상기 표면 상의 임의의 위치에서 발생하는 전류를 수집하기 위한 저저항 경로(low resistance path)를 제공하도록, 그리고, 동시에, 전류 발생 목적을 위해, 금속에 의해 인터셉트되어(intercepted) 손실되는 입사 방사선의 양을 최소화하도록 설계된다.
실리콘, 특히 이의 결정성 형태의 실리콘은, 태양 전지 생성에 사용되는 통상적인 재료이다. 대부분의 태양 전지들은, p-타입/n-타입 접합을 생성하기 위해 붕소 및 인으로 도핑된 결정성 실리콘으로부터 제조된다. 제조 비용을 삭감하기 위해 태양 전지 제작에 다결정성 실리콘이 사용될 수 있지만, 생성된 전지는 단결정 실리콘 전지만큼 효율적이지 못할 수 있다. 역시 생산 비용을 감소시키기 위한 시도로, 결정성 구조를 갖지 않는 무정형 실리콘 또한 사용될 수 있다. 제작될 태양 전지에 사용되는 다른 재료들은, 갈륨 아세나이드, 구리 인듐 디셀레나이드 및 카드뮴 텔루라이드를 포함한다.
실리콘 태양 전지의 전형적인 배열(arrangement)은 다음을 포함한다:
(a) 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 층 및 은 또는 은-알루미늄 합금으로 구성되는 버스바(busbar)들을 통상적으로 포함하는 후면 접촉(back contact);
(b) P-타입 Si;
(c) N-타입 Si;
(d) 상기 전지의 전면측 상의 반사방지 코팅;
(e) 핑거(finger)들과 버스바들로 이루어지는 금속 그리드(metallic grid)를 통상적으로 포함하는 전면 접촉(front contact); 및
(f) 커버 글래스(cover glass).
실리콘은 극도로 반사성이기 때문에, 반사 손실을 감소시키기 위해 전지 상부에 반사방지 코팅이 통상적으로 도포된다. 이후, 상기 요소들로부터의 상기 전지를 보호하기 위해 반사방지층 위에 글래스 커버 플레이트가 통상적으로 도포된다.
통상적인 태양 전지는 결정성 실리콘 웨이퍼를 사용하여 제조될 수 있다. 상기 Si 웨이퍼는 붕소 도펀트(dopant)를 갖는 p-타입 반도체로서 출발한다. 광을 보다 잘 캡쳐(capture)하기 위해, 상기 웨이퍼는, 광이 실리콘 속으로 비스듬히 반사되도록 수산화물 또는 질산/불화수소산으로 텍스쳐드(texturized)될 수 있다. p-n 접합은, 증착 또는 확산을 사용하여, n-타입 도펀트, 통상적으로는 인을 확산시켜 형성된다. 전면측에, 통상적으로 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물인 유전체의 층이 도포되고; 이 층은 표면 부동태화(passivation) 층 및 반사방지 코팅(anti-reflective coating: ARC) 둘 다로서 작용한다.
실리콘 태양 전지 제작을 위한 하나의 표준 공정에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 전면측은, 실리콘 질화물을 통상적으로 포함하는 반사방지 부동태화 층으로 피복된다. 이러한 실리콘 질화물 층은 상기 전지에 의해 흡수되는 (반사되지 않는) 광의 퍼센티지(percentage)를 최대화하고, 또한 상기 표면에서의 전자-정공 재결합을 방지하여 전지 효율을 증가시키는, 표면의 부동태화라는 이중의 목적을 충족시킨다. 전자-정공 재결합을 최소화하기 위해, 전지 후면 표면 상에 다른 효과(effect)가 통상적으로 사용된다. 후방 표면(rear surface)에 가까운 실리콘에서 소위 p+-도핑된 층을 생성시킴에 의해 "후면 전계(back surface field: BSF)"가 성취되며, 여기서, 상기 p+-도핑된 층은 벌크(bulk) p-도핑된 기판보다 더 높은 농도의 p-도펀트를 함유한다. 이것은 상기 후방 표면으로의 소수(minority) 캐리어(전자) 유동(flow)에 대한 장벽(barrier)을 제공하는 계면(interface)에 가까운 전기장을 발생시킨다. 알루미늄 또는 붕소와 같은 임의의 p-도펀트가 사용될 수 있다. p-도펀트를 실리콘 속으로 확산시키기 위해 통상적으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 후면 표면에 침착되고 고온에서 소성된다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 스크린 인쇄 또는 증착에 의해 침착될 수 있다. 통상적으로, 실리콘 태양 전지 제작을 위한 표준 공정에 있어서, 은 또는 은-알루미늄 페이스트를 포함하는 납땜 가능한(solderable) 버스바들이 후방 표면 상에 스크린 인쇄되고, 이후에, 상기 버스바들에 의해 커버된 영역들을 제외한 전체 후면 표면 위에 알루미늄 페이스트가 스크린 인쇄되고, 이후에 소성되어 용매 바인더가 제거되고, 상기 페이스트 층들이 경화되어, 알루미늄 p-도펀트가 실리콘 속으로 확산된다.
태양 전지 접점들은 반드시 형성되어야만 하며, 이에 의해, 후면 표면 상에 상기한 바와 같은 p+-도핑된 BSF 및 용접 가능한 버스바들을 포함하는 풀 에어리어(full area) 금속 접촉이 형성되고, 미세한 "핑거들" 및 보다 큰 "버스바들"로 이루어지는 그리드형(grid-like) 금속 접촉이 전면 표면 상에 형성되며, 상기 그리드형 금속 접촉은 통상적으로, 은 페이스트를 상기 핑거들 및 버스바들로 이루어진 패턴으로 되도록 스크린 인쇄하고, 이후에 고온에서 소성시킴으로써 용매 바인더를 제거하고, 상기 패턴을 경화시키고 상기 전지에 대한 옴 접촉을 형성시켜 형성된다. 태양 전지 전도체들이 형성된 후에는, 복수의 태양 전지들을 평평한 와이어 또는 금속 리본에 의해 직렬로 (및/또는 병렬로) 상호연결하고 모듈 또는 "솔라 패널(solar panel)"로 되도록 조립한다. 최종 가공된(finished) 솔라 패널 제품은 통상적으로, 이것을 환경으로부터 보호하기 위해, 전면 상의 강화 글래스 시트 및 후면 상의 중합체 캡슐화(encapsulation)를 갖는다.
실리콘은 태양 전지 패널 제조를 위해 가장 통상적으로 사용되는 재료이다. 도 1은, 전형적인 실리콘 태양 전지의, 전면측 금속 버스바(12)들 및 금속 라인(14)들을 갖는 전면측(10), 및 후면측 금속 버스바(22)들을 갖는 후면측(20)을 도시한다. 상기 태양 전지의 전면측 상의 금속 버스바(12)들 및 금속 라인(14)들은 바람직하게는 인쇄된 은 페이스트를 포함하며, 이 위에 본 발명의 도금 조성물 및 도금 방법으로 도금이 시행된다. 후면측 금속 버스바(22)들은 바람직하게는, 실리콘과 접촉하는 은 페이스트 또는 알루미늄-은 페이스트를 포함한다. 전지 후면측의 나머지 부분은 바람직하게는, 소성된 알루미늄 층(38)으로 커버된다.
도 2는 반사방지 코팅 층(32), n-도핑된 실리콘 층(34) 및 p-도핑된 실리콘 층(36)을 갖는 전형적인 실리콘 태양 전지의 단면도를 도시한다. 실리콘은, 비제한적인 예로, 단결정성 또는 다결정성 실리콘일 수 있다. 전면측(10) 상의 금속 라인(14)들은 광유도된 전류를 수집한다. 전면측 버스바(12)들은 복수의 금속 라인(14)들 또는 "핑거들"로부터의 전류를 수집한다. 전지의 후면측(20)은 통상적으로, 전면측과 유사한 버스바(22)들의 세트를 갖는다; 그러나, 후면측(20)은 광 투과를 허용할 필요가 없다. 전면측 버스바(12)들 및 후면측 버스바(22)들은 모듈을 위해 전지들을 직렬로 연결하는 것을 허용한다. 후면측 버스바(22)들은 실리콘 기판과 접촉한다. 후면측의 나머지 부분은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 층(38)으로 커버된다. 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 층(38)은 일반적으로, 상기 태양 전지의 후면측 상에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 페이스트를 인쇄하고 이후에 상기 층을 베이킹함으로써 도포된다.
전면측 금속 패턴을 설계함에 있어서 경쟁 요소(competing factor)들을 고려해야만 한다. 상기 장치의 전면측은 광의 투과를 허용하여야만 하며, 따라서 쉐이딩 손실(shading loss)을 최소화하기 위해 금속 트레이스(metal trace)들이 최소 가능 면적을 커버하도록 해야 한다. 한편, 효율적인 집전은 금속 트레이스들의 가장 큰 가능 표면적의 커버리지(coverage)가 유리하며, 그 이유는 금속 트레이스들의 커버리지가 너무 낮을 경우, 전면측의 시트 저항(sheet resistance)이 비교적 높을(약 50 내지 100 Ω per square) 수 있어서 저항 손실을 초래할 수 있기 때문이다.
전면 금속 패턴을 형성하기 위해, 전도성 페이스트의 스크린 인쇄, 잉크 젯팅(ink jetting), 및 시드 층(seed layer) 상에의 전기도금을 포함한 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 사용되는 하나의 통상적인 방법은, 글래스 프릿(glass frit)을 함유하는 은 페이스트의 스크린 인쇄이며, 약 800℃에서의 소성 단계가 후속되고, 이 단계 동안 상기 페이스트가, 반사방지 코팅이 존재한다면, 반사방지 코팅을 통해 소성되어 금속 페이스트 라인들과 버스바들로 이루어지는 그리드를 형성한다. 이 방법은 합리적으로 양호한 전기 접촉, 전도성 및 부착력을 갖는 전도성 패턴을 제공하는 한편, 상기 그리드 상에 추가의 금속을 침착시킴에 의해 성능이 추가로 향상될 수 있으며, 그 이유는 상기 소성 후 페이스트(post-fired paste)가 필수적으로 공극(void) 및 비금속성 충전제를 함유하기 때문이다.
전면측 전도성 패턴을 형성하기 위해 사용되는 다른 방법에 있어서, 가용성 금속 이온들의 용액으로부터의 금속이, 반사방지 코팅에 형성된 라인들 및 버스바들로 이루어진 패턴 상에 침착된다. 상기 패턴을 형성하기 위해, 에칭이 뒤따르는 포토리소그래피(photolithography), 기계적 스크라이빙(scribing), 또는 레이저 이미징(laser imaging)과 같은 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 이러한 방법은 국제출원 공보 제WO 2005/083799호에 기재되어 있다.
가용성 금속 이온들의 용액으로부터의 금속의 침착은, 산화 및 환원 반응들이 일어나는 전기화학적 메커니즘에 의해 발생한다. 광범위하게 정의하자면, 용액으로부터 기판에 금속을 침착시키는 3가지의 상이한 메커니즘이 있다:
(1) 갈바닉(galvanic)으로도 알려진 치환 침착(displacement deposition)이 있으며, 여기서, 레스 노블(less noble) 금속 기판 상에의 금속의 침착은, 모아 노블(more noble) 금속의 침착 및 레스 노블 금속의 용해를 초래하는, 상기 레스 노블 금속으로부터 모아 노블(more noble) 금속으로의 전자 전달을 동반한다. 이 방법은, 레스 노블 금속 기판이 완전히 커버될 때 통상적으로 침착이 정지되기 때문에 상기 침착이 두께에 있어서 제한적인 점에서 제한적일 수 있다. 또한, 상기 기판의 일부가 소모될 것이다. 또한, 상기 침착된 금속 층은 비연속적일 수 있으며, 그 이유는 상기 모아 노블 금속의 침착이 아래쪽에 위치하는(underlying) 레스 노블 금속의 용해에 의해 수행되어 열등한 전도도 및 부착력을 초래하기 때문이다.
(2) 전해 도금이 있으며, 여기서, 전류의 외부 공급원을 사용하여 산화 및 환원이 유도된다. 이 방법은, 두께에 있어서 제한적이지 않은 빠른 침착 속도로, 밀집된 고품질의 금속 층을 제공한다. 그러나, 전기 회로를 완성하기 위해, 욕(bath)에 존재하는 애노드(anode)에 의해, 기판에 대해 전기 접속이 형성되어야 한다. 전지에 대한 양호한 전기 접촉을 형성하는 것은 문제를 유발할 수 있으며, 그 이유는 이것이 깨지기 쉬운(fragile) 실리콘 기판의 파손(breakage)을 초래할 수 있기 때문이다.
(3) 무전해 도금으로도 알려진, 자동촉매 침착(autocatalytic deposition)이 있으며, 여기서, 금속 이온들의 환원이, 용액 속의 환원제의 포함에 의에 화학적으로 수행되며, 여기서, 침착이 촉매적으로 활성인 표면들에서만 발생한다. 이 방법은 전기 접촉 및 외부 전력 공급원에 대한 필요성을 제거한다. 그러나, 실행에 있어서, 이 방법은 몇 가지 단점으로 인해 어려움을 겪는다. 첫째, 상기 용액이 본질적으로 열역학적으로 불안정하기 때문에 공정을 제어하기가 어려울 수 있고; 상기 시스템을 최적화하기 위해 크게 주의하지 않는 한, 금속의 침전에 의한 즉각적인 분해가 발생할 수 있다. 이것은 다시, 침착 속도를 제한할 수 있으며, 상기 침착 속도는 매우 느릴 수 있다. 특히, 자동촉매 은 도금 용액들은 매우 불안정한 것으로 당해 기술분야에 알려져 있다.
이들 문제점들 중 몇몇을 해결하기 위해, 선행 기술은, 금속 침착을 수행하기 위해, 예를 들면, 광유도 전압을 사용하는 광기전 장치 상에 전기도금하는 다양한 방법을 제안했다.
내용의 전문이 본원 명세서에 포함되는, 더키(Durkee)에게 허여된 미국 특허 제4,144,139호는, 태양 전지를 금속 이온들을 함유하는 전해질 용액에 침지시키고 상기 태양 전지의 표면을 광에 노출시켜 금속의 도금이 상기 장치의 애노드 표면에서 발생하게 함으로써, 태양 전지의 표면 상에 전기 접점들을 도금하는 방법을 기술한다. 후면(애노드)측은 은으로 된 두꺼운 희생층(sacrificial layer)에 의해 커버되어, 상기 장치에 광이 조사될 때 은이 상기 애노드성 후면측으로부터 용해되어 캐소드성(cathodic) 전면측에 침착되게 한다. 시아나이드-함유 은 도금 용액이 기재되어 있다. 시아나이드-함유 은 전해질은, 우수한 도금 결과를 제공하는 것으로 잘 알려져 있기는 하지만, 시아나이드의 사용은, 안전성 및 환경적 고려로 인해 바람직하지 않다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 그레논(Grenon)에게 허여된 미국 특허 제4,251,327호는, 미국 특허 제4,144,139호에 기재된 것과 유사한 전해도금 방법을 기술한다. 또한, 이 특허는, 상기 장치의 애노드성 후면측이 DC 전력 공급기의 네거티브 터미널(negative terminal)에 부착되고 상기 전력 공급기의 포지티브 터미널이 도금 용액 속의 은 전극에 부착되어, 상기 전지에 광이 조사되고 전류가 적당하게 조절될 때, 상기 후면측에서 침착 또는 부식이 발생하지 않게 되는 배열을 기술한다. 역시, 시아나이드-함유 은 도금 용액이 사용된다. 이 배열은 도 3에 도시되어 있다. 이 방법의 부정적인 측면은 상기 전지에 대한 전극의 부착을 필요로 하고, 이것이 깨지기 쉬운 실리콘 기판의 파손을 초래할 수 있다는 것이다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 홀더만(Holdermann)에게 허여된 미국 특허 제5,882,435호는, 광기전 전지 상의 인쇄된 금속성 전면측 패턴이 구리 또는 은과 같은 금속의 광유도 침착에 의해 강화되는(reinforced) 공정을 기술한다. 후면(애노드)측은 인쇄된 희생 금속 페이스트를 포함하여, 상기 장치에 광이 조사될 때 후면측으로부터의 금속의 용해와 전면측 상에의 침착이 동시에 일어남에 의해 전하 중화가 유지되게 한다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 알라디스(Allardyce)에게 허여된 미국 특허출원 공보 제2008/0035489호는, 광기전 장치가, 은 이온, 적어도 하나의 질소-함유 화합물, 계면활성제, 아미노 화합물 및 적어도 하나의 아미노산 또는 설폰산을 포함하는 은 도금 용액에 침지되어 있는 동안, 상기 장치를 광에 노출시키는, 광기전 장치 상의 전기 접점들의 도금 방법을 기술한다. 그러나, 광기전 장치의 금속화를 위한 이러한 전해 "광유도 도금 방법"은, 상기한 미국 특허 제4,251,327호에 기재된 방법과 동일하거나 유사하며, 동일한 결점으로 인해 어려움을 겪으며, 즉 전지에 대한, 전류 공급원 및 애노드에 접속되는 전극의 부착을 필요로 한다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 모리세이(Morrissey)의 미국 특허출원 공보 제2007/0151863호는, 하이단토인(hydantoin) 또는 치환된 하이단토인, 전해질, 및 2,2'-디피리딜과의 착체 형태인 은을 포함하는 비-시아나이드 은 전기도금 조성물을 기술한다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 아사카와(Asakawa)에게 허여된 미국 특허 제5,601,696호는, 하이단토인 또는 치환된 하이단토인과의 착체 형태인 은을 포함하는 시아나이드 비함유 은 전기도금 욕을 기술한다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 흐라딜(Hradil)에게 허여된 미국 특허 제4,126,524호는, 유기 디카복실산의 이미드, 예를 들면, 석신이미드로 착체화된 은을 포함하는 시아나이드 비함유 은 전기도금 용액을 기술한다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 흐라딜(Hradil)에게 허여된 미국 특허 제4,246,077호는, 피롤리딘-2,5-디온(석신이미드) 또는 3-피롤린-2,5-디온(말레이미드)로 착체화된 은을 포함하는 시아나이드 비함유 은 전기도금 용액을 기술한다.
내용의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함되는, 만디히(Mandich)에게 허여된 미국 특허 제5,322,553호는, 은 양이온, 티오설페이트, 및 설파이트를 포함하는 시아나이드 비함유 무전해 은 도금 용액을 기술한다.
무전해 은 도금 또한, 몇 가지 결점으로 인해 어려움을 겪는다. 예를 들면, 욕(bath)은 매우 불안정하여, 쉬운 분해 발생, 침전에 기인하는 은의 손실 초래, 제한된 욕 수명, 및 금속의 존재없이 유지되어야 하는 표면 영역들 상에의 원치 않는 침착을 갖는 것으로 잘 알려져 있다. 또한, 적절한 안정성을 위해 필요한 조건들 하에서 도금 속도가 일반적으로 매우 느리다.
보다 빠른 도금 속도는, 외부 전력 공급기가 상기 장치에 전류를 제공하는, 선행 기술에서 기술된 바와 같은, 광유도 도금을 포함하는, 전기도금에 의해 얻을 수 있다. 그러나, 전기 접속부의 부착은, 이것이 깨지기 쉬운 실리콘 태양 전지의 파손을 초래할 수 있다는 점에서 문제가 될 수 있다.
따라서, 전기 접속부의 부착으로부터의 실리콘 태양 전지의 파손 초래 없는 전기도금에 의해 실현되는 보다 빠른 도금 속도가 가능하고 또한 상기 논의된 무전해 은 도금의 결점들을 최소화하는 도금 방법을 제공하는 것이 요망될 것이다.
본 발명은, 특정되는 도금 용액 및 방법을 사용함에 의해 상기 결점들을 처리한다. 본 발명의 향상된 도금 용액은, 광기전 전지 상에 금속을 도금하기 위해 사용되는 때에 광에 의해 활성화된다. 상기 도금 용액은 시아나이드를 포함하지 않는다. 상기 장치에의 전기 접촉이 필요하지 않다.
알루미늄은, 비-귀금속(non-noble metal)이기는 하지만, 통상적으로, 수성 용액에서 매우 산성이거나 알칼리성인 pH인 경우를 제외하고는 산화 알루미늄에 의해 잘 부동태화된 상태로 유지되며, 그 이유는 산화 알루미늄이 산 및 염기에 의해 용해될 수 있기 때문이다. 더욱이, 알루미늄은 산성 또는 알칼리성 용액에서 물과의 반응에 의해 빠르고 제어될 수 없는 부식을 겪을 수 있다. 따라서, 제어할 수 없는 부식을 피하기 위해서는 중성 또는 중성 근처의 pH가 바람직하지만, 알루미늄이 중성 또는 중성 근처의 pH에서 잘 부동태화된 상태로 정상적으로 유지되어야 한다는 점에서 딜레마가 존재한다. 본 발명의 발명자들은, 광기전 전지의 후면 표면 상의 금속을 용해시키는 것을 보조하는 특정 시약(reagent)을 포함시킴에 의해, 보다 중성적인 pH에서 지속적이고 제어 가능한 용해를 발생시킬 수 있음을 밝혀냈다.
본 발명의 목적은, 접촉-부재 광-보조 자동촉매 또는 치환 공정(contact-free, light-assisted autocatalytic or displacement process)에 의해 광기전 장치 상에 금속 전도체를 도금하기 위한 방법 및 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 광에 의해 활성화되는 자동촉매 또는 치환 공정에 의해 광기전 장치 상에 금속 전도체를 도금하기 위한 방법 및 조성물을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 하나의 양태에서, 본 발명은 일반적으로, 광기전 태양 전지 상에 금속 접점들을 도금하기 위한 조성물에 관한 것이며, 상기 조성물은
a) 가용성 은 이온들의 공급원; 및
b) 광기전 태양 전지의 후면 표면 상의 금속(통상, 알루미늄 또는 알루미늄 합금)의 용해를 보조하기 위한 제제(agent)를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 일반적으로,
광기전 태양 전지 상에 두꺼운 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화(metallizing)하는 방법으로서,
상기 광기전 태양 전지는 전면측(front side) 및 후면측(backside)을 가지며, 상기 후면측은 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속으로 된 층을 포함하고, 상기 전면측은 당해 전면측 상의 금속 패턴을 가지며,
상기 방법은
a) 상기 광기전 태양 전지를
i) 가용성 은 이온들의 공급원; 및
ii) 상기 후면측 상의 상기 금속으로부터 용해되는 금속 이온들을 가용화시키는 제제(agent)인 가용화제를 포함하는 광유도 도금 조성물과
접촉시키는 단계; 및 이후에
b) 상기 광기전 태양 전지에 광원으로부터의 방사 에너지(radiant energy)로 광조사(illuminating)하는 단계를 포함하고,
여기서, 상기 태양 전지의 전면측 및 후면측은 반대로 하전되고, 도금 용액으로부터의 금속 이온들이 상기 태양 전지의 전면측 상의 금속 패턴 상에 도금되며, 이에 의해 금속 층이 상기 금속 패턴 상에 침착되고, 여기서 상기 후면측 상의 상기 금속 층의 이온들이 상기 도금 용액 속으로 용해되는,
광기전 태양 전지 상에 두꺼운 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법에 관한 것이다.
이 방법을 사용함에 의해, 금속의 이온들의 수성 용액으로부터의 임의의 금속이 태양 전지의 전면측 상에 침착될 수 있고, 단 상기 금속의 환원 전위는 물의 환원 전위보다 더 크다. 바람직한 금속은 구리 및 은을 포함하며, 높은 전도도에 기인하여 은이 특히 바람직하다.
도 1은 실리콘 태양 전지의 전면측 및 후면측을 도시한다.
도 2는 실리콘 태양 전지의 단면도를 도시한다.
도 3은 선행 기술의 광유도 전해 도금 공정의 양태를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 광유도 도금 공정의 양태를 도시한다.
도 2는 실리콘 태양 전지의 단면도를 도시한다.
도 3은 선행 기술의 광유도 전해 도금 공정의 양태를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 광유도 도금 공정의 양태를 도시한다.
본 발명은 일반적으로, 광에 의해 활성화되고 광기전 장치에 대한 전기 접촉을 필요로 하지 않는 공정에 의해 광기전 장치 상에 금속 전도체를 도금하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다.
한 양태에서 본 발명의 광유도 도금 조성물은
a) 가용성 은 이온들의 공급원; 및
b) 알루미늄 및 알루미늄에 대한 합금 구성 성분들을 포함하는 금속 이온들을 가용화시키는 제제인 가용화제를 포함한다.
상기 본 발명의 조성물에는 은(I)을 함유하는 거의 모든 화합물이 사용될 수 있다. 상기 가용성 은 이온들의 공급원은, 예를 들면, 산화은, 질산은, 메탄설폰산은, 아세트산은, 황산은, 시트르산은, 이들 중 하나 이상의 배합물, 또는 모든 다른 은염일 수 있고 이들로 한정되지 않는다. 하나의 양태에서, 상기 가용성 은 이온들의 공급원은 바람직하게는 황산은, 아세트산은, 또는 메탄설폰산은이다. 바람직한 양태에서, 상기 가용성 은 이온들의 공급원은 약 1 내지 35 grams/liter의 은 금속을 발생시키는 농도로 본 발명의 광유도 도금 조성물 중에 존재한다.
이론에 의해 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 발명의 발명자들은, 태양 전지의 전면측에서의 도금 반응이, 태양 전지의 광에 대한 노출에 의해 초래되는 전기 전위에 의해 유도되는 금속 양이온의 환원으로서 시작되고, 여기서, 음전하가 태양 전지의 전면(캐소드)측에 축적되고 양전하("정공")가 후면(애노드)측에 축적되는 것으로 생각한다. 상기 도금 반응이 진행됨에 따라, 광자들의 흡수가 벌크 실리콘 내의 전자-정공 쌍들을 발생시키는 것으로 이어지고; 상기 p-n 다이오드에 의해 초래되는 전압으로 인해, 음전하가 상기 태양 전지의 전면측으로 이동하고 양전하가 후면측으로 이동한다. 양전하들, 또는 정공들은, 알루미늄 이온들의 용해를 동반하며, 도금 반응이 진전되도록 유도하는, 상기 태양 전지의 후면측 상의 금속 알루미늄으로부터의 전자들의 이동에 의해 중화된다. 따라서, 상기 도금 반응의 원활한 지속을 위해서는, 상기 도금 용액이, 상기 태양 전지의 후면측으로부터의 알루미늄 이온들 (및 임의의 알루미늄 합금 구성 성분들의 이온들)을, 상기 후면측의 다른 금속들, 특히, 버스바들을 형성하는 경화된 은 페이스트 형태로 통상적으로 존재하는 은보다, 우세하게 가용화시키는 제제인 가용화제를 포함하는 것이 중요하다.
상기 도금 조성물은, 상기 태양 전지의 후면측으로부터 용해되는 알루미늄 이온들을 (직접적으로 또는 킬레이트화(chelation)를 통해) 가용화시킬 수 있는 화합물을 포함해야만 한다. 상기 가용화 화합물은, 알루미늄을 은보다 우세하게 가용화시킬 수 있어야만 한다. 이들 가용화 화합물은 글리옥실산, 글리콜산, 락트산, 모든 알파-하이드록시카복실산 또는 오르토-하이드록시카복실산, 지방족 디카복실산, 하이드록시-폴리카복실산(예를 들면, 시트르산, 타르타르산, 말산 또는 모든 다른 하이드록시-폴리카복실산), 또는 이들의 모든 배합물을 포함할 수 있다. 바람직한 가용화 화합물들은 시트르산, 타르타르산, 및 글리옥실산이다. 상기 도금 조성물 중의 상기 가용화 화합물의 농도는 중요하지 않지만, 바람직하게는 1 내지 150 grams/liter의 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는 10 내지 30 grams/liter이다.
상기 도금 조성물에 환원제가 첨가될 수 있지만, 이것이 요구되지는 않는다. 이론에 의해 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 발명의 발명자들은, 환원제로부터 상기 태양 전지의 전면측으로의 또는 후면측으로의 전자들의 직접적인 이동을 통해, 상기 도금 반응이, 환원제에 의해 보조될 수 있다고 생각한다. 만일 환원제가 사용된다면, 환원제는, 예를 들면, 포름알데하이드, 글루코오즈, 덱스트로즈, 글리옥살, 질산에 의해 반전된(inverted) 슈가, 하이드라진 또는 하이드라진 설페이트, 알돈산, 알돈산 락톤, 타르트레이트 염("로첼 염(Rochelle's salts)"으로도 알려짐), 코발트 이온, 설파이드 염, 설파이트 염, 티오설페이트 염, 하이포포스파이트 염, 보로하이드라이드 염, 디메틸아민 또는 다른 알킬아민 보란, 하이드라진보란, 시아노보로하이드라이드 염을 포함할 수 있으나 이들로 한정되지 않는다. 당해 기술분야에 공지되어 있는 다른 환원제들도 본 발명에 사용될 수 있다. 한 양태에서, 환원제는 글리옥실산 염, 로첼 염, 또는 글리옥살이다. 바람직한 양태에서, 환원제는 본 발명의 광유도 도금 조성물에 약 1 내지 약 60 grams/liter의 농도로 존재하지만, 가장 바람직하게는 15 내지 20 grams/liter이다.
은 양이온을 가용화시키고 안정화시키며, 존재할 수 있는 금속성 불순물들을 봉쇄하기 위해 임의의 착화제가 첨가될 수 있다. 은 착화제는, 예를 들면, 시아나이드, 석신이미드 또는 치환된 석신이미드, 하이단토인 또는 치환된 하이단토인, 우라실, 티오설페이트, 암모니아 또는 다른 아민을 포함하며 이들로 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 착화제는 시아나이드, 석신이미드 또는 치환된 석신이미드, 하이단토인 또는 치환된 하이단토인, 우라실, 티오설페이트, 아민, 및 이들 중 하나 이상의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 시아나이드의 사용은, 안전성 및 환경적 염려로 인해 바람직하지 않다. 암모니아의 사용 또한, 이의 휘발성 및 건조시 폭발성 은염을 형성하는 이의 능력으로 인해 바람직하지 않다. 바람직한 양태에서, 상기 착화제는 하이단토인 또는 5,5-디메틸하이단토인, 또는 다른 치환된 하이단토인이다. 사용되는 경우, 상기 착화제는 광유도 도금 조성물 중에 약 20 내지 약 150 grams/liter, 보다 바람직하게는 약 40 내지 80 grams/liter의 농도로 존재할 수 있다.
최종적으로, 본 발명의 조성물은 또한, 각종 표면활성제, 결정립 미세화제(grain refiner), 광택제, 또는 계면활성제를 포함할 수 있다. 예시하자면, 예를 들면, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌 글리콜, 2,2'-디피리딜, 히스티딘, 시스테인, 이미다졸 또는 이미다졸 유도체가 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있으며 이들로 한정되지 않는다. 바람직한 광택제는, 본 발명자들이, 백색 은 침착 층을 형성하기에 유익한 것으로 밝혀낸 히스티딘이다.
상기 용액의 pH는 바람직하게는, pH 조절제를 사용하여 약 7.0 내지 12.0, 보다 바람직하게는 약 8.8 내지 9.5로 조절된다. 상기 용액의 pH를 조절하기 위해, 예를 들면, 수산화 칼륨, 수산화 나트륨, 황산, 또는 아세트산이 사용될 수 있으며 이들로 한정되지 않는다.
도 4에 예시한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로, 광기전 태양 전지에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법으로서,
상기 광기전 태양 전지는 전면측 및 후면측을 가지며, 여기서, 상기 후면측은 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 층을 포함하고, 상기 전면측은 당해 전면측 위에 금속성 패턴을 가지며,
상기 방법은
a) 상기 광기전 태양 전지를
i) 가용성 은 이온들의 공급원; 및
ii) 상기 후면측 상의 금속으로부터 용해되는 금속 이온들을 가용화시키는 제제인 가용화제를 포함하는 광유도 도금 조성물과
접촉시키는 단계; 및 이후에
b) 상기 광기전 태양 전지에 광원으로부터의 방사 에너지로 광조사하는 단계를 포함하고,
여기서, 상기 태양 전지의 전면측 및 후면측은 반대로 하전되고, 광유도 도금 용액으로부터의 금속 이온들이 상기 태양 전지의 전면측 상의 금속 패턴 상에 도금되며, 이에 의해 금속 층이 상기 금속 패턴 상에 침착되고, 여기서 상기 후면측 상의 상기 금속 층의 이온들이 상기 광유도 도금 용액 속으로 용해되는,
광기전 태양 전지에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법에 관한 것이다.
위에서 논의한 바와 같이, 상기 태양 전지의 전면측 상의 금속 패턴은 일반적으로, 복수개의 집전 라인들 및 버스바들을 포함한다.
본 발명의 광원은 상기 광기전 태양 전지에 방사 에너지를 광조사하기 위해 배치된다. 예를 들면, 할로겐 램프, 백열 램프(incandescent lamp), 형광 램프, 발광 다이오드, 또는 수은 램프를 포함하는 각종 광원이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 파장이, 실리콘의 밴드 갭 에너지에 상응하는 파장인 약 1,150 nm 이하인 한, 어떠한 강도 또는 파장의 광도 사용될 수 있다.
상기 광기전 전지를 상기 광유도 도금 조성물과 접촉시키는 상기 단계는 통상적으로, 상기 광기전 전지를 상기 도금 조성물 속에 침지시킴을 포함한다. 본 발명의 실시에 있어서, 외부 전력 공급원에 대한 전기 접촉은 요구되지 않는다.
이론에 의해 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 발명의 발명자들은, 캐소드 상의 금속 이온의 환원에 의한 광-활성화 도금에 대한 두 가지의 가능한 메커니즘이 있다고 생각한다. 첫째, 캐소드로부터 직접적으로 금속 양이온에 전자들이 공여될 수 있어서 상기 금속 원자들의 침착이 일어나고; 양전하들이, 대향하는 애노드 측 상에 축적되기 때문에, 전자들이, 이러한 대향 측에, 상기 도금 용액에 존재하는 화학적 환원제의 산화에 의해, 또는 상기 대향하는 애노드측으로부터의 금속의 산화 및 용해에 의해, 공급된다. 또는, 캐소드는 상기 화학적 환원제로부터 상기 금속으로의 전자 공여를 촉매할 수 있어서, 캐소드 상에의 금속 이온의 침착을 일으킨다. 이들 두 메커니즘의 조합 또한 발생할 수 있다. 두 메커니즘의 결과는 동일하며, 즉, 금속의 광유도 침착이, 전지에 대한 외부 전기 접촉부들의 부착을 필요로 하지 않으면서 금속 캐소드 상에서 선택적으로 발생한다.
실시예
실시예 1 :
도금 용액은 다음과 같이 제조되었다:
72.6 grams/liter 5,5-디메틸하이단토인
20.2 grams/liter 아세트산은
14.0 grams/liter 메탄설폰산 칼륨
30.0 grams/liter 나트륨 칼륨 타르트레이트("로첼 염(Rochelle's salts)")
KOH를 pH=9.1로 되도록 첨가했다.
실시예 2:
도금 용액은 다음과 같이 제조되었다:
72.6 grams/liter 5,5-디메틸하이단토인
20.2 grams/liter 아세트산은
18.2 grams/liter 글리옥실산 하이드레이트
72.7 grams/liter 메탄설폰산 칼륨
NaOH를 pH=9.2로 되도록 첨가했다.
실시예 3:
도금 용액은 다음과 같이 제조되었다:
48.0 grams/liter 하이단토인
10.3 grams/liter 메탄설폰산
32.0 grams/liter 붕산
28.7 grams/liter 메탄설폰산은
54.0 grams/liter 글리옥실산 하이드레이트
KOH를 pH=8.8로 되도록 첨가했다.
비교 실시예 1:
비교를 위해, 도금 용액을 가용화제 또는 환원제 없이 다음과 같이 제조했다:
72.6 grams/liter 5,5'-디메틸하이단토인
20.2 grams/liter 아세트산은
NaOH를 pH=9.1로 되도록 첨가했다.
도 1 및 도 2에 예시한 바와 같은 태양 전지들을 이들 용액들로 도금했다. 전면측 상의 라인들은 인쇄된 은 페이스트로 구성되었고 상기 라인들은 톱-다운(top-down) 광학 현미경으로 측정하여 평균 약 82 마이크론(micron)의 폭을 가졌다. 후면측 상의 버스바들은 인쇄된 은 페이스트로 구성되었고 상기 버스바들은 X-선 형광(X-ray fluorescence: XRF)으로 측정하여 약 4.5 마이크론의 두께를 가졌다.
상기 도금 용액을 투명한 글래스 비이커 속에서 45℃로 가열하였다. 태양 전지 피스(piece)들을 도금 용액 속에 8분 동안 침지시키면서 250W 할로겐 램프를 사용하여 약 5 inch의 거리로부터 전면측에 광조사했다. 이후에, 상기 전지를 탈이온수로 세정하고 건조시켰다. 톱-다운 광학 현미경으로 가공 후 라인 폭(post-processing line width)들을 측정했고 XRF로 후면측 버스바 두께들을 측정했다.
표 1은, 각각 광학 현미경법 및 XRF를 사용한 전면측 라인 폭 및 후면측 버스바 두께 측정들에 대한 결과를 보여준다.
전면측 라인 폭들이, 실시예 1 내지 3에서는 크게 증가된 반면, 비교 실시예 1에서는 전혀 증가되지 않은 것으로 관찰되었다. 또한, 후면측 은 버스바 두께들에 있어서, 실시예 1 내지 3에서는 순증가(net increase)가 있는 반면, 비교 실시예 1에서는 버스바들의 애노드 부식이 발생함을 나타내는 순감소(net decrease)가 있었다.
실시예 4
시판중인 비-시아나이드 은 전기도금 용액(ΕPI E-Brite 50/50)으로부터의 은으로 도금한 전지와 본 발명으로부터의 은으로 도금한 전지를 비교했다.
본 발명의 용액은 다음과 같이 제조했다:
17.5 grams/liter 아세트산은
52.5 grams/liter 하이단토인
22.8 grams/liter 붕산
8.7 grams/liter 메탄설폰산
39.5 grams/liter 로첼 염
52.0 grams/liter 글리옥실산 하이드레이트
KOH를 pH가 8.8로 조절되도록 첨가했다.
태양 전지 피스들을 이들 용액들로 도금했다. 전면측 상의 라인들은 인쇄된 은 페이스트로 구성되었고 상기 라인들은 톱-다운 광학 현미경으로 측정하여 평균 약 82 마이크론의 폭을 가졌다. 전지 피스를 투명한 글래스 비이커 속에서 45℃에서 8분 동안 당해 실시예 4의 용액 속에서 도금하면서 250W 램프를 사용하여 약 5 inch의 거리로부터 전면측에 광조사했다. 비교를 위해, 전지 피스를 시판중인 은 도금욕 속에서, 은 와이어를 전면측 은 페이스트 그리드에 클램핑하고, 이후에 이것을 회로를 완성하기 위해 불활성 애노드에 의해 전력 공급기에 접속하고, 0.4 amps/dm2에 상당하는 전류를 180초 동안 통과시킴으로써, 전기도금했다. 이후에, 전지 피스들을 탈이온수로 세정하고 건조시켰다. 톱-다운 광학 현미경으로, 가공 후 라인 폭들을 측정했다.
톱-다운 광학 현미경으로 보면, 가공되지 않은 대조물에 대한 평균 핑거 폭은 약 120 마이크론이었다. 도금 후, 전기도금된 핑거들 및 광유도 도금된 핑거들 둘 다에 대한 평균 핑거 폭은 약 130 마이크론이었다. 본 발명을 사용하여 도금한 핑거의 표면 프로파일(surface profile)은 보다 더 매끄럽고 보다 더 균일하며, 본 발명에 있어서 조밀한 침착 층의 두께가 더 두껍다.
실시예 5:
로첼 염을 포함시킨 광유도 도금 및 로첼 염을 포함시키지 않은 광유도 도금에 의해 도금된 후면측 은 페이스트 버스바들에 대해 비교했다.
용액 5A는 다음과 같이 제조되었다:
13.5 grams/liter 황산은
89.6 grams/liter 5,5-디메틸하이단토인
36.3 grams/liter 아세트산나트륨
KOH를 pH가 9.3으로 조절되도록 첨가했다.
용액 5B는, 로첼 염을 10.75 grams/liter로 포함시키는 것을 제외하고는, 용액 5A와 동일하게 제조되었다.
태양 전지 피스들을 이들 용액들로 도금했다. 전지 피스들을 투명한 글래스 비이커 속에서 50℃에서 7분 동안 용액 5A 및 용액 5B 속에서 도금하면서 250W 램프를 사용하여 약 5 inch의 거리로부터 전면측에 광조사했다. 이후에, 전지 피스들을 탈이온수로 세정하고 건조시켰다.
로첼 염을 포함시키지 않은 용액 5A 속에서 도금하는 경우, 은 페이스트를 포함하는 후면측 버스바들의 심각한 부식이 용이하게 관찰될 수 있는 반면, 로첼 염을 포함시킨 용액 5B 속에서 도금하는 경우 부식이 육안으로 전혀 관찰될 수 없다. 버스바들에서의 은의 두께는 X-선 형광(XRF)으로 측정되었다. 용액 5A 속에서 도금된 피스의 경우, 약 0.1 내지 2.7 마이크론 범위의 불균일한 두께가 측정되었다. 용액 5B 속에서 도금된 피스의 경우, 3.5 마이크론의 균일한 두께가 측정되었다.
실시예 6:
시트르산 또는 로첼 염을 포함시킨 광유도 도금 후 및 시트르산 또는 로첼 염을 포함시키지 않은 광유도 도금 후의 전면측 은 페이스트 핑거들 및 후면측 은 페이스트 버스바들 둘 다에 대해 비교했다.
용액 6A는 다음과 같이 제조했다:
8.6 grams/liter 황산은
54.0 grams/liter 5,5-디메틸하이단토인
19.0 grams/liter 아세트산
KOH를 pH가 9.2로 조절되도록 첨가했다.
용액 6B 내지 용액 6H는, 표 2에 나타낸 가용화제를 포함하는 것을 제외하고는, 용액 6A와 동일하게 제조되었다.
태양 전지 피스들을 이들 용액들로 도금했다. 약 5 x 5 cm2의 전지 피스들을 투명한 글래스 비이커 속에서 50℃에서 6분 및 16분 동안 동안 용액 6A 내지 용액 6H 속에서 도금하면서 250W 램프를 사용하여 약 5 inch의 거리로부터 전면측에 광조사했다.
이후에, 전지 피스들을 탈이온수로 세정하고 건조시켰다. 질량 증가량을 측정하기 위해 도금 전 및 후에 전지들의 중량을 측정했다. 톱-다운 광학 현미경으로 가공 후 라인 폭들을 측정했고 XRF로 후면측 버스바 두께들을 측정했다. 가공되지 않은 (대조) 전지는 94 마이크론의 전면측 핑거 폭을 가졌고 7.7 마이크론의 후면측 은 버스바 두께를 가졌다.
각각 로첼 염 및 시트르산을 함유하는 광유도 도금 용액 6B 및 광유도 도금 용액 6C는 도금 후 가장 큰 중량 증가 및 핑거 폭들을 제공했다.
Claims (19)
- 광기전 태양 전지(photovoltaic solar cell) 상에 금속 층을 침착(deposit)하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화(metallizing)하는 방법으로서,
상기 광기전 태양 전지는 전면측(front side) 및 후면측(backside)을 가지며, 상기 후면측은 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속으로 된 층을 포함하고, 상기 전면측은 당해 전면측 상의 금속 포함 패턴을 포함하며,
상기 방법은
a) 상기 광기전 태양 전지를
i) 가용성 은 이온들의 공급원; 및
ii) 상기 후면측 상의 금속 층으로부터 용해되는 알루미늄 금속 이온들을 가용화시키는 제제(agent)인 가용화제를 포함하는 광유도 도금 조성물과 접촉시키고, 여기서, 상기 가용화제가, 글리옥실산, 글리콜산, 락트산, 모든 알파-하이드록시카복실산 또는 오르토-하이드록시카복실산, 지방족 디카복실산, 하이드록시-폴리카복실산, 또는 이들의 모든 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단계; 및 이후에
b) 상기 광기전 태양 전지에 광원으로부터의 방사 에너지(radiant energy)로 광조사(illuminating)하는 단계를 포함하고,
여기서, 광유도 도금 용액으로부터의 금속 이온들이, 상기 광기전 태양 전지의 전면측의 금속 패턴 상에 도금되고, 여기서, 상기 광기전 태양 전지는 상기 도금 동안 외부 전력 공급원에 전기적으로 접속되지 않고, 여기서 상기 후면측의 금속 층의 이온들이 상기 광유도 도금 조성물 속으로 용해되는,
광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 광유도 도금 조성물은 상기 은 이온들을 위한 착화제(complexing agent)를 포함하는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가용성 은 이온들의 공급원은, 산화은, 질산은, 메탄설폰산은, 아세트산은, 시트르산은, 황산은, 및 이들 중 하나 이상의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 가용성 은 이온들의 공급원은 아세트산은인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 가용성 은 이온들의 공급원은 메탄설폰산은인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 가용성 은 이온들의 공급원은 황산은인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가용성 은 이온들의 농도가 1 내지 35 grams/liter인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 가용화제는 타르타르산 또는 이의 염을 포함하는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가용화제는 시트르산 또는 이의 염을 포함하는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가용화제의 농도는, 1 내지 150 grams/liter인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 착화제는, 시아나이드, 석신이미드 또는 치환된 석신이미드, 하이단토인(hydantoin) 또는 치환된 하이단토인, 우라실, 티오설페이트, 아민 및 이들 중 하나 이상의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 착화제는, 하이단토인 또는 치환된 하이단토인인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 착화제의 농도는 20 내지 150 grams/liter인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 태양 전지의 전면측 상의 금속 포함 패턴은, 상기 태양 전지의 전면측 위에 인쇄된 집전 라인(current collection line)들 및 버스바(busbar)들을 포함하는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 금속 포함 패턴은 인쇄된 은 페이스트를 포함하는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 광원은, 할로겐 램프, 백열 램프(incandescent lamp), 형광 램프, 발광 다이오드, 또는 수은 램프로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 광기전 태양 전지를 상기 광유도 도금 조성물과 접촉시키는 단계가, 상기 광기전 태양 전지를 상기 광유도 도금 조성물에 침지(immersing)시킴을 포함하는, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 가용화제의 농도는 10 내지 30 grams/liter인, 광기전 태양 전지 상에 금속 층을 침착하기 위해 광기전 태양 전지를 금속화하는 방법.
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