KR101743716B1 - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 상기 태양 전지의 한 예는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극막과 상기 제1 전극막 위에 위치하는 제2 전극막을 구비하며, 제1 방향으로 뻗어 있는 제1 전극, 그리고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극막과 상기 제2 전극막은 복수의 공극을 구비하고 있고, 단위 면적 당 제1 전극막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적은 상기 단위 면적 당 제2 전극막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적보다 크다. 이로 인해, 에미터부와 제1 전극간의 접촉력이 향상되고 제2 전극으로부터 외부 장치로의 전하 이동량이 증가하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD 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(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍의 전자와 정공은 p-n 접합에 의해 각각 해당 방향, 즉, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극막과 상기 제1 전극막 위에 위치하는 제2 전극막을 구비하며, 제1 방향으로 뻗어 있는 제1 전극, 그리고 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극막과 상기 제2 전극막은 복수의 공극을 구비하고 있고, 단위 면적 당 제1 전극막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적은 상기 단위 면적 당 제2 전극막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적보다 크다.
상기 에미터부와 접해 있는 상기 제1 전극막의 하부면의 폭은 상기 제2 전극막과 접해 있는 상기 제1 전극막의 상부면의 폭보다 클 수 있다.
상기 제2 전극막의 하부면의 폭은 상기 제2 전극막의 상기 하부면의 반대편에 위치하는 상기 제2 전극막의 상부면의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 전극막의 최대 폭은 상기 제2 전극막의 최대 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 전극막의 상기 최대 폭은 80㎛이고, 상기 제2 전극막의 상기 최대 폭은 60㎛일 수 있다.
상기 제1 전극막의 두께는 상기 제2 전극막의 두께보다 클 수 있다.
상기 제1 전극막의 두께는 17㎛ 내지 25㎛이고, 상기 제2 전극막의 두께는 13㎛ 내지 15㎛일 수 있다.
상기 제1 전극막의 전도도는 상기 제2 전극막의 전도도보다 작을 수 있다.
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있고, 상기 제1 전극과 연결되어 있는 버스바를 더 포함할 수 있다.
상기 버스바는 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 버스바막과 상기 제1 버스바막 위에 위치하는 제2 버스바막을 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바막과 상기 제2 버스바막은 복수의 공극을 구비하고 있고, 단위 면적 당 제1 버스바막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적은 상기 단위 면적 당 제2 버스바막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적보다 클 수 있다.
상기 제1 버스바막은 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있고, 상기 제2 버스바막은 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 버스바는 단일막으로 이루어질 수 있다.
상기 버스바는 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 버스바는 상기 제1 전극과 교차하는 부분에서 상기 제1 버스바막과 상기 제2 버스바막을 구비할 수 있다.
상기 제1 버스바막은 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있고, 상기 제2 버스바막은 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 버스바는 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 버스바는 상기 제1 전극과 교차하는 부분에서 상기 제1 버스바막과 상기 제2 버스바막을 구비할 수 있다.
상기 제1 버스바막은 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있고, 상기 제2 버스바막은 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 전극막은 상기 반사 방지부를 통과해 상기 에미터부와 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입의 기판에 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계, 상기 반사 방지부 바로 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 제1 전극막 패턴을 구비한 제1 전극부 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1 전극부 패턴 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 상기 제2 전극막 패턴 위에 위치하는 제2 전극막을 구비한 제2 전극부 패턴을 형성하는 단계, 상기 기판을 열처리하여, 상기 제1 전극부 패턴의 상기 제1 전극막 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 제1 전극막을 형성하고, 상기 제2 전극부 패턴의 상기 제2 전극막 패턴은 상기 제1 전극막 위에 위치하여 상기 제1 전극막과 연결되는 제2 전극막을 형성하여 제1 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 페이스트와 상기 제2 페이스트는 글래스 프릿(glass frit)을 함유하고 있고, 상기 제1 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 비율은 상기 제2 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 비율보다 크다.
상기 제1 전극부 패턴은 상기 반사 방지부 바로 위에 위치하고 상기 제1 전극막 패턴과 연결되어 있는 제1 버스바 패턴을 더 구비할 수 있, 상기 제2 전극부 패턴은 상기 제1 버스바 패턴 위에 위치하고 상기 제2 전극막 패턴과 연결되어 있는 제2 버스바 패턴을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 전극 형성 시, 상기 제1 전극부 패턴의 상기 제1 버스바막 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 제1 버스바막을 형성하고, 상기 제2 전극부 패턴의 상기 제2 버스바막 패턴은 상기 제1 버스바막 위에 위치하여 상기 제1 버스바막과 연결되는 제2 버스바막을 형성하여 버스바를 형성할 수 있다.
상기 제2 전극부 패턴은 상기 반사 방지부 위에 위치하고 상기 제2 전극막 패턴과 연결되어 있는 버스바 패턴을 더 구비할 수 있고, 상기 제1 전극 형성 시, 상기 버스바 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 버스바를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 버스바 패턴은 상기 제1 전극막 패턴과 중첩하는 부분에서 상기 제1 전극막 패턴 위에 추가로 위치할 수 있고, 상기 버스바 형성 시 상기 제1 전극막 패턴과 상기 버스바 패턴이 중첩하는 부분은 상기 제1 전극막 패턴에 의해 형성되는 제1 버스바막과 상기 버스바 패턴에 의해 형성되는 제2 버스바막으로 이루어진 버스바를 더 형성할 수 있다.
상기 제1 전극부 패턴은 상기 반사 방지부 위에 위치하고 상기 제1 전극막 패턴과 연결되어 있는 버스바 패턴을 더 구비할 수 있고, 상기 제1 전극 형성 시, 상기 버스바 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 버스바를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전극막 패턴은 상기 버스바 패턴과 중첩하는 부분에서 상기 버스바 패턴 위에 추가로 위치할 수 있고, 상기 버스바 형성 시, 상기 버스바 패턴과 제2 전극막 패턴이 중첩하는 부분은 상기 버스바 패턴에 의해 형성되는 제1 버스바막과 상기 제2 전극막 패턴에 의해 형성되는 제2 버스바막으로 이루어진 버스바를 더 형성할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 제1 전극이 공극의 수나 공극의 형성 면적이 서로 다른 이중막으로 이루어져 있으므로, 에미터부와 제1 전극간의 접촉력이 향상되고 제1 전극으로부터 외부 장치로의 전하 이동량이 증가하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 한 예에 대한 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 태양 전지의 전면 전극부 패턴을 형성하기 위해 사용되는 마스크를 도시한 도면이다.
도 5, 도 7 및 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 다른 예에 대한 일부 단면도이다.
도 6, 도 8 및 도 10은 각각 도 5, 도 7 및 도 9 각각에 도시한 태양 전지의 전면 전극부 패턴을 형성하기 위해 사용되는 마스크들을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 또 다른 예의 일부 단면도이다.
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 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
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), 전면의 반대쪽 에 위치하는 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 타입의 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 반도체는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 결정질 반도체이다.
기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. 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 도핑될 수 있다.
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다.
이 경우, 기판(110)의 전면에 위치하는 에미터부(121)와 반사 방지부(130) 역시 텍스처링 표면을 가질 수 있다.
이와 같이, 기판(110)의 전면이 텍스처링 표면을 가질 경우, 기판(110)의 표면적이 증가하여 빛의 입사 면적이 증가하고 기판(110)에 의해 반사되는 빛의 양이 감소하므로, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물을 갖는 불순물부로서, 기판(110)의 전면에 위치한다. 이로 인해, 에미터부(121)는 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
기판(110)과 에미터부(121)와의 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(121)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 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, 분리된 전자는 기판(110)의 후면 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.
에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)에는 5가 원소의 불순물이 도핑될 수 있고, 반대로 에미터부(121)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(121)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다.
에미터부(121) 위에 위치한 반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다.
이러한 반사 방지부(130)는 투명하고 수소화된 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있고, 약 70㎚ 내지 약 80㎚의 두께를 가지며, 약 2.0 내지 2.1의 굴절률을 가질 수 있다.
반사 방지부(130)의 굴절률이 2.0 이상일 경우, 빛의 반사도가 감소되면서 반사 방지부(130) 자체에서 흡수되는 빛의 양이 좀더 감소되고, 반사 방지부(130)의 굴절률이 2.1 이하일 경우, 반사 방지부(130)의 반사도가 좀더 감소한다.
또한, 본 예에서, 반사 방지부(130)의 굴절률(2.0 내지 2.1)은 공기의 굴절률(약 1)과 기판(110)의 굴절률(약 3.5) 사이의 값을 갖고 있다. 따라서, 공기에서부터 기판(110) 쪽으로의 굴절률 변화가 순차적으로 증가하므로, 이러한 굴절률 변화에 의해 빛의 반사도는 더욱 감소하여 기판(110)으로 입사하는 빛의 양은 더 증가한다.
또한, 반사 방지부(130)의 두께가 약 70㎚ 이상일 경우, 좀더 효율적인 빛의 반사 방지 효과가 얻어진다. 반사 방지부(130)의 두께가 약 80㎚ 이하일 경우, 반사 방지부(130) 자체에서 흡수되는 빛의 양을 감소시켜 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가되며, 태양 전지(11)의 제조 공정 시 전면 전극부(140)가 좀더 안정적이고 용이하게 반사 방지부(130)를 관통하여, 전면 전극부(140)와 에미터부(121)가 좀더 안정적으로 연결된다.
반사 방지부(130)는 또한 함유된 수소(H)를 이용하여 기판(110)의 표면 및 그 근처에 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸고, 이로 인해 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)을 실행한다. 따라서, 반사 방지부(130)의 패시베이션 기능에 의해 결함에 의한 손실되는 전하의 양이 줄어든다.
도 1 및 도 2에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있다. 또한 반사 방지부(130)는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하여 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy), 알루미늄 산화물(AlxOy) 및 티타늄 산화물(TiOx) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 반사 방지부(130)는 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.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)와 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.
각 전면 전극(141)은 에미터부(121)와 바로 접해있는 제1 전극막(1411)과 제1 전극막(1411) 위에 위치하여 제1 전극막(1411)과 연결되어 있는 제2 전극막(1412)을 구비한다.
따라서, 복수의 제1 전극막(1411)은 서로 이격되어 정해진 방향으로 에미터부(121)에서 나란히 뻗어 있고, 복수의 제2 전극막(1411)은 복수의 제1 전극막(1411) 위에서 제1 전극막(1411)을 따라 뻗어 있다.
제1 전극막(1411)의 폭은 제1 전극막(1411)의 상부 표면, 즉 제2 전극막(1412)과 접해 있는 표면에서부터 하부 표면, 즉, 에미터부(121)와 접해 있는 표면으로 갈수록 증가한다. 제2 전극막(1412)의 폭 역시 제2 전극막(1412)의 상부 표면에서부터 하부 표면, 즉, 제1 전극막(1411)과 접해 있는 표면으로 갈수록 증가한다. 따라서, 도 2에 도시한 것처럼, 제1 전극막(1411)의 폭은 제2 전극막(1412)의 폭보다 커, 제1 전극막(1411)의 최대 폭(w11)은 제2 전극막(1412)의 최대 폭(w12)보다 크다. 이때, 제1 전극막(1411)의 최대 폭(w11)은 약 80㎛ 내지 약 85㎛일 수 있고, 제2 전극막(1412)의 최대 폭(w12)은 약 60㎛ 내지 65㎛일 수 있다. 따라서 전면 전극(141)의 최대 폭은 약 80㎛ 내지 약 85㎛이다.
또한, 제1 전극막(1411)의 두께는 제2 전극막(1412)의 두께보다 크고, 예를 들어, 제1 전극막(1411의 약 17㎛ 내지 약 25㎛일 수 있고, 제2 전극막(1412)의 두께는 약 13㎛ 내지 15㎛일 수 있다. 이로 인해, 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)의 두께를 합친 전면 전극(141)의 총 두께는 약 30㎛ 내지 40㎛가 되어, 각 전면 전극(141)의 종횡비[(총두께/최대폭)ㅧ100]는 약 35.2% 내지 약 50%를 갖게 된다. 이와 같이, 각 전면 전극(141)의 최대 선폭은 약 80㎛ 내지 85㎛이므로, 이러한 선폭은 단일막으로 이루어지고 스크린 인쇄법으로 이루어진 비교예의 전면 전극의 선폭(예, 약 100㎛ 내지 120㎛)보다 감소한다. 이때, 감소된 선폭에 의한 각 전면 전극(141)의 배선 저항 증가를 방지하기 위해, 본 실시예의 전면 전극(141)은 제1 및 제2 전극막(1411, 1412)의 이중막 구조와 같은 다층 구조를 갖고 있다. 이로 인해, 본 예의 전면 전극(141)의 두께는 비교예에 따른 전면 전극의 두께인 약 15㎛ 내지 25㎛보다 증가한 약 30㎛ 내지 40㎛를 갖는다.
따라서, 각 전면 전극(141)의 폭이 줄어들어, 기판(110)의 전면에서 전면 전극(141)이 위치하는 면적은 감소하고 대신 각 전면 전극(141)의 두께는 증가함에 따라, 전면 전극(141)에 의한 입사량 감소량이 줄어들어 기판(110) 내로 입사되는 빛의 양이 증가하고, 두께의 증가로 인해 각 전면 전극(141)의 배선 저항 증가가 방지되므로, 안정적으로 전하의 이동이 행해진다.
각 전면 전극(141)의 최대폭이 약 80㎛ 내지 약 85㎛를 초과할 경우, 전면 전극(141)의 형성 면적이 증가하여 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 감소한다.
각 전면 전극(141)의 두께가 약 30㎛ 이상이고 종횡비가 약 35.2% 이상일 경우, 좀더 양호한 배선 저항이 얻어져 각 전면 전극(141)의 안정적인 전하 이동이 이루어지고, 각 전면 전극(141)의 두께가 약 40㎛ 이하이고 종횡비가 약 50% 이하일 경우, 불필요한 제조 비용의 증가를 방지하고 좀더 용이하게 전면 전극(141)이 형성된다.
위에 기재한 것처럼, 제1 전극막(1411)의 폭과 두께가 제2 전극막(1412)의 폭과 두께보다 크므로, 기판(110)의 전면에 형성된 제1 전극막(1411)의 전체 면적은 기판(110)의 전면에 형성된 제2 전극막(1412)의 전체 면적보다 크다.
이러한 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)은 도 2에 도시한 것처럼 복수의 공극(孔隙)(void)(h11, h12)을 구비하고 있다. 이때, 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)에 각각 위치한 공극(h11, h12)의 크기는 불규칙하고 형성 위치 역시 불규칙하다.
이때, 단위 면적 당 제1 전극막(1411)에 형성된 공극(h11)의 수와 공극(h11)의 형성 면적은 단위 면적당 제2 전극막(1412)에 형성된 공극(h12)의 수와 공극 형성 면적보다 각각 많다. 따라서, 단위 면적 당 공극(h11)의 형성 비율은 공극(h12)의 형성 비율보다 크기 때문에, 제1 전극막(1411)의 전체 면적에 대한 공극(h11)의 형성 비율(즉, 공극율)은 제2 전극막(1412)의 전체 면적에 대한 공극(h12)의 형성 비율, 즉, 제2 전극막(1412)의 전체 면적에서 공극(h12)이 차지하는 비율보다 크다.
이때, 제1 전극막(1411)의 전극 공극율이 제2 전극막(1412)의 전극 공극율보다 크기 때문에, 제2 전극막(1412)의 밀도가 제1 전극막(1411)의 밀도보다 크게 되고 이로 인해 제2 전극막(1412)의 전도도는 제1 전극막(1411)의 전도도보다 증가한다.
이때, 단위 면적의 크기는 5㎛ㅧ5㎛ 내지 10㎛ㅧ10㎛일 수 있고, 이때, 단위 면적 중 세로의 크기는 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)의 두께보다 작다.
또한, 단위 면적은 기판(110)의 표면에 대해 수직으로 전면 전극부(140)를 잘랐을 때 얻어지는 단면에서의 단위 면적이나 전면 전극부(140)에서부터 후면 전극부(150)로 전면 전극부(140)를 잘랐을 때 얻어지는 단면에서의 단위 면적일 수 있다. 하지만, 이외에도 동일한 크기를 갖는 면적에서, 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)의 각 공극(h11, h12)의 평균 수나 공극(h11, h12)의 평균 형성 비율을 측정할 수 있는 단위 면적이면 이용 가능하다.
이러한 제1 및 제2 전극막(1411, 1412) 중에서, 제1 전극막(1411)은 에미터부(121)와 직접 접해 있으므로, 에미터부(121)에 존재하는 전하(예, 전자)를 주로 수집한다. 제2 전극막(1412)은 제1 전극막(1411) 위에 위치하고 제1 전극막(1411)보다 높은 전도도를 갖고 있으므로, 제1 전극막(1411)으로 수집된 전하는 접해 있는 제2 전극막(1412)으로 이동한 후 제2 전극막(1412)을 따라 해당 방향으로 이동한다.
이처럼, 전하의 이동이 주로 이루어지는 제2 전극막(1412)의 전도도가 제1 전극막(1411)의 전도도보다 크므로, 제2 전극막(1412)은 좀더 용이하고 원활하게 전하의 이동을 수행하게 된다. 또한, 제1 전극막(1411)은 에미터부(121)와의 전기적인 연결 및 물리적인 결합이 이루어져 에미터부(121)로의 전하 수집이 용이하게 행해진다.
복수의 전면 버스바(142) 또한 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.
각 전면 전극(141)과 동일하게 각 전면 버스바(142) 역시 에미터부(121)와 바로 접해있는 제1 버스바막(1421)과 제1 버스바막(1421) 위에 위치하여 제1 버스바막(1421)과 연결되어 있는 제2 버스바막(1422)을 구비한다.
따라서, 복수의 제1 버스바막(1421)은 서로 이격되어 정해진 방향으로 에미터부(121)에서 나란히 뻗어 있고, 복수의 제2 버스바막(1421)은 복수의 제1 버스바막(1421) 위에서 제1 버스바막(1421)을 따라 뻗어 있다.
이때, 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)은 동일한 재료로 이루어져 있고 실질적으로 같은 두께를 가지며 동일층에 위치한다. 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422) 역시 동일한 재료로 이루어져 있고 실질적으로 동일한 두께를 가지며 동일층에 위치한다. 이로 인해, 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)은 서로 교차하는 지점에서 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 실질적으로 동일한 표면 높이를 유지하고, 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422) 역시 서로 교차하는 지점에서 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 실질적으로 동일한 표면 높이를 유지한다.
또한, 제1 버스바막(1421)의 폭 역시 제2 버스바막(1422)과 접해 있는 상부 표면에서부터 에미터부(121)와 접해 있는 하부 표면으로 갈수록 증가하고, 제2 버스바막(1422)의 폭 역시 제2 버스바막(1422)의 상부 표면에서부터 제1 버스바막(1421)과 접해 있는 하부 표면으로 갈수록 증가한다. 따라서, 제1 버스바막(1421)의 폭은 제2 버스바막(1422)의 폭보다 커, 제1 버스바막(1421)의 최대 폭(w21)은 제2 버스바막(1422)의 최대 폭(w22)보다 크다.
따라서, 전면 전극(141)과 동일하게, 제1 버스바막(1421)의 두께와 폭은 제2 버스바막(1422)의 두께와 폭보다 크므로, 기판(110)의 전면에 형성된 제1 버스바막(1421)의 전체 면적은 기판(110)의 전면에 형성된 제2 버스바막(1422)의 전체 면적보다 크다.
이미 설명한 것처럼, 제1 버스바막(1421)은 제1 전극막(1411)과 동일한 재료로 이루어져 있고, 제2 버스바막(1422)은 제2 전극막(1412)과 동일한 재료로 이루어져 있으므로, 제1 및 제2 버스바막(1421, 1422)에도 복수의 공극(h21, h22)이 위치한다. 또한, 단위 면적에서 제1 버스바막(1421)의 공극(h21)의 수, 공극(h21)의 형성 면적 및 형성 비율은 제2 버스바막(1422)의 공극(h22)의 수, 공극(h22)의 형성 면적 및 형성 비율보다 크다. 따라서, 제1 버스바막(1421)의 전체 면적에서 공극(h21)이 차지하는 비율은 제2 버스바막(1422)의 전체 면적에서 공극(h22)이 차지하는 비율보다 크고, 제3 버스바막(1422)의 전도도는 제1 버스바막(1421)의 전도도보다 크다. 이미 설명한 것처럼, 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)은 동일한 재료로 이루어져 있으므로, 제1 전극막(1411)의 전극 공극율과 제1 버스바막(1421)의 전극 공극율을 동일하고, 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422) 역시 동일한 재료로 이루어져 있으므로, 제2 전극막(1412)의 전극 공극율과 제2 버스바막(1422)의 전극 공극율은 동일하다. 또한 단위 면적에서, 제1 전극막(1411)의 공극 수, 공극 형성 면적 및 공급 형성 비율은 제1 버스바막(1421)의 공극 수, 공극 형성 면적 및 공급 형성 비율과 같고 제2 전극막(1412)의 공극 수, 공극 형성 면적 및 공급 형성 비율은 제2 버스바막(1422)의 공극 수, 공극 형성 면적 및 공급 형성 비율과 같다.
복수의 전면 버스바(142)는 접촉된 에미터부(121)의 부분으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다.
따라서, 제1 및 제2 전극막(1411, 1412)과 동일하게, 에미터부(121)와 바로 접해 있는 제1 버스바막(1421)은 에미터부(121)에 존재하는 전하(예, 전자)를 주로 수집하고, 제2 버스바막(1422)은 제1 버스바막(1421)에 의해 수집된 전하와 제2 전극막(1412)을 따라 이동하는 전하를 해당 방향으로 이동시킨다.
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 커 제1 버스바막(1421)의 폭은 제1 전극막(1411)의 폭보다 크고, 제2 버스바막(1422)의 폭은 제2 전극막(1412)의 폭보다 크다.
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)의 제2 버스바막(1422)은 외부 장치와 연결되어 수집된 전하(예, 전자)를 외부 장치로 출력된다. 본 실시예에서, 반사 방지부(130)가 양의 고정 전하(positive fixed charge)의 특성을 갖는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어지고 기판(110)이 p형 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)으로부터 전면 전극부(140)로의 전하 전송 효율이 향상된다. 즉, 반사 방지부(130)가 양 전하의 특성을 띄게 되므로, 반사 방지부(130)는 양 전하인 정공의 이동을 방해한다. 따라서, 반사 방지부(130)는 자신이 위치한 기판(110)의 전면 쪽으로 정공이 이동하는 것을 방해하는 반면, 자신과 반대로 음 전하 특성을 갖는 전자를 기판(110)의 전면 쪽으로, 즉, 반사 방지부(130)쪽으로 끌어 당긴다. 따라서 기판(110)으로부터 전면 전극부(140)로 전하(예, 전자)의 전송 효율이 향상되어 전면 전극부(140)에서 출력되는 전하(전자)의 양은 증가한다.
복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유하고 있다.
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 기판(110)뿐만 아니라 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다.
또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보고 있다.
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)를 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.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)과 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 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)과 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.
이때, 각 전면 전극(141)과 각 전면 버스바(142)는 제1 및 제2 전극막(1411, 1412)과 제1 및 제2 버스바막(1421, 1422)으로 각각 이루어져 있고 전하의 이동이 주로 행해지는 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422)의 전도도가 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)보다 크므로, 전하 이동이 좀더 양호하게 행해져 외부 장치로 전송되는 전하의 양이 증가한다.
또한, 각 전면 전극(141)의 최대 폭이 감소하므로, 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가하여, 태양 전지(11)의 효율은 더욱 향상된다.
다음, 도 3a 내지 도 3e를 참고로 하여 태양 전지(11)를 제조하는 방법의 한 예를 설명한다.
도 3a에 도시한 것처럼, 기판(110)에 5가 원소 또는 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질을 열 확산법 등으로 기판(110)에 도핑하여, 기판(110)에 에미터부(121)를 형성한다. 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 형성된다.
그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 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, 기판(110)의 전면에 텍스처링 공정을 수행하여, 요철면인 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 3b에 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)은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
도 3c를 참고로 하면, 반사 방지부(130) 위에 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여, 은(Ag) 및 글래스 프릿(glass frit)과 솔벨트(solvent) 및 바인더(binder) 등을 함유하고 있는 제1 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜, 제1 전극부 패턴(40a)을 형성한다. 이때, 글래스 프릿에는 PbO와 SiO2 등을 함유하고 있다. 페이스트의 성분 중에서 은(Ag)과 같은 금속 성분은 전도도에 영향을 미치고, 글래스 프릿은 반사 방지부(130)의 관통 동작과 에미터부(121)와의 접착력에 영향을 미친다. 솔벨트와 바인더는 건조 동작이 행해질 때 증발하거나 타버린다. 따라서, 제1 전극부 패턴(40a)은 은과 글래스 프릿으로 이루어져 있다.
제1 전극부 패턴(40a)을 형성하기 위해 사용되는 마스크(mask)는 도 4의 (a)에 도시한 것과 같은 형상의 개구부(1811, 1812)를 갖는 마스크(M11)이다. 따라서, 반사 방지부(130) 위에 마스크(M11)를 배치한 후 제1 페이스트를 스퀴지(squeegee)(도시하지 않음) 등으로 마스크(M11) 위에 인쇄한 후 건조시키면, 복수의 개구부(1811, 1812)를 통과한 제1 페이스트에 의해 개구부(1811, 1812)의 형상과 같은 제1 전극부 패턴(40a)이 형성된다.
제1 전극부 패턴(40a)은 개구부(1811)에 의해 형성된 제1 전극막 패턴(41a)과 개구부(1812)에 의해 형성된 제1 버스바막 패턴(42a)을 구비한다.
제1 전극부 패턴(40a)은 투명하고 매끄러운 반사 방지부(130) 위에 바로 인쇄되므로, 도 3c에 도시한 것처럼, 반사 방지부(130) 위에서 퍼짐 현상이 발생하여, 제1 전극막 패턴(41a)과 제1 버스바막 패턴(42a) 각각의 하부면이 상부면보다 큰 폭을 갖게 된다.
다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 제1 전극부 패턴(40a) 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜, 제2 전극부 패턴(40b)을 형성하여, 전면 전극부 패턴(40)을 완성한다. 이때, 제2 페이스트 역시 은(Ag) 및 PbO와 SiO2 등을 함유하는 글래스 프릿을 함유하고 있고, 또한 바인더와 솔벤트를 함유한다. 역시, 솔벤트와 바인더는 건조 동작 중에 증발하거나 타버리므로, 제2 전극부 패턴(40b)은 은과 글래스 프릿으로 이루어져 있다.
제2 전극부 패턴(40b)을 형성하기 위해 사용되는 마스크는 도 4의 (b)에 도시한 것과 같은 형상의 개구부(1813, 1814)를 갖는 마스크(M12)이다. 도 4를 통해 알 수 있듯이, 마스크(M12)는 마스크(M11)와 동일한 형상을 갖고 있다. 따라서 제1 전극부 패턴(40a) 위에 마스크(M12)를 배치시킨 후 제2 페이스트를 도포하면 제1 전극부 패턴(40a) 위에 하나의 막이 형성되어 제2 전극부 패턴(40b)을 형성하게 된다.
제2 전극부 패턴(40b) 역시 개구부(1813)에 의해 형성된 제2 전극막 패턴(41b)과 개구부(1814)에 의해 형성된 제2 버스바막 패턴(42b)을 구비한다.
이때, 반사 방지부(130) 위에 바로 인쇄되는 제1 페이스트는 반사 방지부(130)을 관통하여 에미터부(121)과 안전하고 견고하게 접촉해야 하고, 제1 전극부 패턴(40b) 위에 인쇄되는 제2 페이스트는 양호한 전하 이동을 위해 전도도가 좋아야 한다.
이를 위해, 제1 페이스트에 함유된 은과 글래스 프릿을 합한 고형물(solid)의 비율은 제2 페이스트에 함유된 고형물의 비율보다 크고, 또한, 제1 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 비율은 제2 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 비율보다 크다.
이미 설명한 것처럼, 마스크(M11, M12)를 각각 이용하여 제1 및 제2 페이스트를 인쇄한 후 건조시킬 경우 바인더와 솔벤트가 제거되므로, 마스크(M11)를 통해 반사 방지부(130) 위에 전사되어 형성된 제1 전극부 패턴(40a)의 양이 마스크(M12)를 통해 제1 전극부 패턴(40a) 위에 전사되어 형성된 제2 전극부 패턴(40b)의 양보다 크다. 이로 인해, 제1 전극부 패턴(40a)의 두께가 제2 전극부 패턴(40b)의 두께보다 크다.
또한, 제1 페이스트의 글래스 함량이 제2 페이스트보다 크므로, 제1 전극부 패턴(40a)의 퍼짐성은 제2 전극부 패턴(40b)의 퍼짐성보다 크고, 이미 설명한 것처럼, 제1 전극부 패턴(40a)은 매끄러운 표면에 바로 인쇄되는 반면, 제2 전극부 패턴(40b)은 반사 방지부(130)보다 큰 거칠기를 갖는 제1 전극부 패턴(40a) 위에 인쇄되므로 반사 방지부(130) 위에 도포되는 제1 전극부 패턴(40a)의 퍼짐성은 제2 전극부 패턴(40b)의 퍼짐성보다 더욱 커지게 된다.
이로 인해, 제2 전극부 패턴(40b)에도 퍼짐 현상은 발생하지만, 제2 전극부 패턴(40b)의 퍼짐 정도는 제1 전극부 패턴(40a)의 퍼짐 정도보다 적다.
제2 전극부 패턴(40b)의 퍼짐 현상으로 인해, 제2 전극막 패턴(41b)과 제2 버스바막 패턴(42b) 각각의 하부면이 상부면보다 큰 폭을 갖게 된다.
다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121) 위에 후면전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)을 형성하여 후면 전극부 패턴(50)을 완성한다.
후면전극 패턴(51)은 알루미늄(Al)과 글래스 프릿을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 형성되고, 후면 버스바 패턴(52)은 은(Ag) 및 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 전면 전극부 패턴(40)에 함유된 글래스 프릿과 다른 성분 또는 다른 조성을 갖고 있다.
이때, 이들 패턴(40, 51, 52)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(40, 51, 52)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극부 패턴(50)이 형성된 기판(110)에 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정이 시행되어, 에미터부(121)와 접촉하고 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 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 형성한다.
즉, 열처리 공정에 의해, 전면전극부 패턴(40)의 제1 전극부 패턴(40a)과 제2 전극부 패턴(40b)에 함유된 글래스 프릿이 녹게 되어, 제2 전극부 패턴(40b)에 함유된 글래스 프릿은 제1 전극부 패턴(40a) 쪽으로 이동하고 제1 전극부 패턴(40a)에 함유된 글래스 프릿은 반사 방지부(130) 쪽으로 이동한다. 이로 인해, 글래스 프릿에 함유된 PbO 등도 반사 방지부(130) 쪽으로 이동하여 반사 방지부(130)의 식각 동작이 이루어진다. 이러한 반사 방지부(130)의 식각 동작에 의해 반사 방지부(130)가 제거된 부분을 통과하여 글래스 프릿은 서서히 에미터부(121) 쪽으로 이동하며, 이때, 글래스 프릿의 이동에 의해 금속 성분인 은(Ag) 입자의 일부도 글래스 프릿의 이동에 따라 함께 식각된 반사 방지부(130)를 통과해 에미터부(121) 쪽으로 이동한다. 이때, 열처리 온도가 설정 온도 이상이 되면 은(Ag) 입자도 용해된다. 이러한 동작 중에 온도가 서서히 감소하게 되면, 글래스 프릿이 소결되어 에미터부(121)와 글래스 프릿의 경계면 및 그 부분에 얇은 유리층(glass layer)이 형성 되고 글래스 프릿 내의 은(Ag) 입자의 일부는 에미터부(121)의 물질인 실리콘(Si)과 결합하여 은(Ag)의 재결정화가 이루어져 유리층 내에 재결정화된 은(Ag)이 주로 입자(particle) 상태로 존재하게 되어, 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)이 형성한다. 이때, 재결정화가 행해지지 않은 은(Ag)은 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421) 내에 존재하여 전하의 이동을 실현한다.
이와 같이, 글래스 프릿은 반사 방지부(130)와의 관통 동작을 실현하고, 유리층 등을 형성하여 에미터부(121)과 제1 전극막(1411) 및 제1 버스바막(1421)과의 접촉력을 증가시키는 역할을 한다.
본 예의 경우, 이미 설명한 것처럼, 반사 방지부(130) 위에 직접 위치하는 제1 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 함량비가 제2 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 함량비보다 크므로, 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)은 안정적이고 용이하게 에미터부(121)와 연결되어 전하의 수집을 좀더 용이하게 하고 물리적인 결합력을 증가시킨다.
제2 전극부 패턴(40b) 역시 제1 전극부 패턴(40a)과 같이 글래스 프릿과 은(Ag)을 구비하고 있으므로 위와 같은 동작을 통해 그 하부막에 위치한 제1 전극부 패턴(40a)과 물리적 및 전기적인 연결이 이루어져 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422)을 형성한다. 이로 인해, 제1 및 제2 전극막(1411, 1412)으로 이루어진 복수의 전면 전극(141)과 제1 및 제2 버스바막(1421, 1422)으로 이루어진 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)가 완성된다.
제1 전극부 패턴(40a)과 제2 전극부 패턴(40b) 중, 제1 전극막 패턴(41a)과 제2 전극막 패턴(41b)은 각각 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)이 되고, 제1 버스바막 패턴(42a)과 제2 버스바막 패턴(42b)은 각각 제1 버스바막(1421)과 제2 버스바막(1422)이 된다.
이러한 과정을 통해 제1 및 제2 전극막(1411, 1412)과 제1 및 제2 버스바막(1421, 1422)이 형성될 때, 글래스 프릿이 존재했던 부분은 빈 구멍(공극)을 형성하게 된다.
이미 설명한 것처럼, 제2 페이스트보다 제1 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 함량비뿐만 아니라 함량의 양이 많으므로, 전면 전극부(140)의 하부막(1411, 1421)에 형성된 공극의 수 및 공극의 형성 면적은 그 상부막(1412, 1422)에 형성된 공극의 수 및 공극의 형성 면적보다 많고, 이로 인해, 하부막(1411, 1421)의 전체 면적 중 공극의 비율 역시 상부막(1412, 1422)의 전체 면적 중 공극의 비율보다 많다. 이로 인해, 제1 전극막(1411)의 전체 면적에 대한 공극의 비율은 제2 전극막(1412)의 전체 면적에 대한 공극의 비율보다 크고, 제1 버스바막(1421)의 전체 면적에 대한 공극의 비율은 제2 버스바막(1422)의 전체 면적에 대한 공극의 비율보다 크다. 단위 면적에서 공극의 수 및 공극의 형성 면적 역시 하부막(1411, 1421)이 상부막(1412, 1422)보다 크다.
이러한 공극의 비율 차이로 인해, 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422)의 밀도가 각각 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)보다 크므로, 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422)의 전도도가 각각 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421)보다 증가하여, 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422)을 따라 이동하는 전하의 이동이 좀더 용이해진다.
또한, 열처리 공정에 의해, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52) 역시 위에 기재한 것과 같은 글래스 프릿과 금속 입자의 동작에 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.
전면 전극부(140)와 달리 후면 전극부(150)의 경우, 반사 방지부(130)와 같은 별도의 막을 관통할 필요가 없고 단지 기판(110)과 양호한 물리적 및 전기적 연결을 수행하여 기판(110)으로부터 후면 전극부(150)로의 전하 이동을 용이하게 하면 된다. 따라서, 이미 기재한 것처럼, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면버스바 패턴(52)에 함유된 글래스 프릿은 전면 전극부 패턴(40)에 함유된 글래스 프릿과 다른 성분 또는 다른 조성을 갖고 있다.
그런 다음, 레이저빔이나 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 측면으로 확산되어 측면에 도핑된 에미터부(121)를 제거하는 측면 분리(edge isolation) 공정을 실시하여 태양 전지(11)를 완성한다. 하지만, 측면 분리 공정 시기는 필요에 따라 변경 가능하다.
본 실시예의 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)는 별도로 제거되지 않았지만, 대안적인 예에서, 후면전극부 패턴(50)을 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 위치하는 에미터부(121)를 제거하기 위한 별도의 공정이 행해질 수 있다.
이와 같은 전면 전극(141)이 하부막이고 에미터부(121)과 연결되어 있는 제1 전극막(1411)과 하부막 위에 위치하는 상부막인 제2 전극막(1412)으로 이루어지고, 전면 버스바(142)가 하부막이고 에미터부(121)과 연결되어 있는 제1 버스바막 (1421)과 하부막 위에 위치하는 상부막인 제2 버스바막(1422)으로 이루어져 있을 경우, 다른 예에서, 도 11에 도시한 것처럼, 하부막인 제1 전극막(1411)과 제1 버스바막(1421) 각각이 기판(110)과 이루는 각도(θ1)는 상부막인 제2 전극막(1412)과 제2 버스바막(1422) 각각이 기판(110)과 이루는 각도(θ2)는 서로 상이하다.
이때, 이미 설명한 것처럼, 제1 전극부 패턴(40a)과 제2 전극부 패턴(40b)의 퍼짐 정도가 서로 상이하므로, 하부막(1411, 1421)에 의해 형성되는 각도(θ1)와 상부막(1412, 1422)에 의해 형성되는 각도(θ2)는 서로 다르게 된다. 제1 전극부 패턴(40a)의 퍼짐성이 제2 전극부 패턴(40b)의 퍼짐성보다 크기 때문에, 도 11에 도시한 것처럼, 하부막(1411, 1421)에 의해 형성되는 각도(θ1)는 상부막(1412, 1422)에 의해 형성되는 각도(θ2)보다 작다.
다음, 도 5 내지 도 10을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 다양한 예를 설명한다.
본 예들에서, 도 1 내지 도 2와 비교할 때, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2의 태양 전지(11)와 비교할 때, 도 5, 도 7 및 도 9에 도시한 태양 전지(12-14)는 전면 전극부의 층상 구조(예를 들어, 층 수)만 상이하므로, 이들 태양 전지(12-14)에 대한 사시도는 생략한다. 도 5, 도 7 및 도 9에 도시한 단면도는 각 태양 전지(12-14)에서 도 1의 II-II선에 의해 표시된 부분을 잘랐을 때 얻어지는 단면도이다.
먼저, 도 5에 도시한 태양 전지(12)를 설명한다.
도 5에 도시한 태양 전지(12)는 에미터부(121)와 연결되어 있는 제1 전극막(1411)과 그 위에 위치한 제2 전극막(1412)을 각각 구비한 복수의 전면 전극(141)과 에미터부(121)와 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142a)를 구비하는 전면 전극부(140a)를 구비한다. 이때, 도 1 및 도 2와는 달리, 각 전면 버스바(142a)는 단일막으로 이루어진 부분(142a1)을 포함한다. 하지만, 전면 전극(141)과 전면 버스바(142a)가 중첩하는 부분, 즉 교차하는 지점에서는 전면 버스바(142a) 하부에 제1 전극막(1411)이 존재하므로, 이 교차 지점에서 전면 버스바(142a)는 제2 페이스트로 이루어진 부분(1422)뿐만 아니라 제1 페이스트로 이루어진 부분(1421)을 추가로 구비한 이중막 구조의 전면 버스바 부분(142a2)을 구비한다. 결국, 각 전면 버스바(142a)에서, 전면 전극(141)과 중첩하지 않은 전면 버스바 부분(142a)만 단일막 구조를 갖는다. 이때, 전면 버스바 부분(142a1)는 제2 페이스트로 형성되므로 제2 전극막(1412)과 동일한 재료로 이루어져 있다.
이러한 전면 전극부(140a)를 형성하기 위해 도 3a 내지 도 3e에 도시한 방법 중에서, 전면 전극부 패턴(40)을 형성하는 공정 즉, 도 3c 및 도 3d의 공정을 제외하면 모두 동일하다.
즉, 도 6의 (a)에 도시한 것과 같은 형상의 마스크(M21)를 이용하여 제1 전극부 패턴을 형성한다. 마스크(M21)는 복수의 전면 전극(141)과 같이 해당 부분으로 길게 뻗어 있는 복수의 개구부(182)를 구비하고 있다.
따라서, 반사 방지부(130) 위에 마스크(M21)를 배치한 후 스크린 인쇄법으로 이미 설명한 제1 페이스트를 인쇄한 후 건조시키면, 복수의 개구부(182)와 같이 같이 서로 이격되어 해당 방향으로 길게 뻗어 있는 제1 전극부 패턴이 형성된다. 제1 전극부 패턴은 개구부(182)에 의해 형성되고, 반사 방지부(130) 위에서 서로 이격되어 해당 방향(도 6의 경우 가로 방향)으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극막 패턴을 구비한다.
그런 다음, 다시 도 6의 (b)에 도시한 것과 같은 형상의 마스크(M22)를 이용하여 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 제1 전극부 패턴 위에 제2 전극부 패턴을 형성한다.
마스크(M22)는 각 전면 전극(141)에 대응하는 개구부(1821)과 각 전면 버스바(142a)에 대응하는 개구부(1822)를 구비하고 있다. 마스크(M21)에 개구부(1822)를 형성하면 마스크(M12)가 얻어질 수 있다.
이로 인해, 제2 전극부 패턴은 개구부(1821)에 의해 형성되고 제1 전극막 패턴 위에 위치하는 전극막 패턴과 개구부(1822)에 의해 형성되고 제1 전극막 패턴과 교차하는 방향으로 뻗어 있는 버스바 패턴을 구비한다.
이때, 버스바 패턴은 제1 전극부 패턴의 제1 전극막 패턴과 교차하여 중첩하는 부분에서는 제1 전극막 패턴 위에 위치하지만 다른 부분에서는 반사 방지부(130) 위에 바로 위치한다.
이로 인해, 복수의 전면 전극(141)이 형성되는 부분과 전면 전극(141)과 전면 버스바(142a)가 교차하는 부분에는 제1 전극부 패턴과 제2 전극부 패턴이 순차적으로 형성되고, 단일막으로 이루어진 전면 버스바 부분(142a1)에는 제2 전극부 패턴만 형성된다.
그런 다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 후면 전극부 패턴을 형성한 후 열처리하여, 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142a)를 구비한 전면 전극부(140a) 및 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150)를 형성한다.
이때, 동일한 재료로 이루어져 있는 부분은 같은 공극율을 갖고 있으므로, 단위 면적 당 제2 전극막(1412)에서의 공극의 수, 공극의 형성 면적 및 형성 비율은 제2 전면 버스바 부분(142a1)에서의 공극의 수, 공극의 형성 면적 및 형성 비율과 같다.
이미 설명한 것처럼, 제2 전극부 패턴에서 반사 방지부(130) 위에 바로 위치하는 부분은 단일막으로 이루어진 전면 버스바 부분(142a1)을 형성하고, 버스바 패턴은 제1 전극부 패턴의 제1 전극막 패턴과 중첩하는 전면 버스바 부분(142a2)은 제1 버스바막(1421)과 제2 버스바막(1422)으로 이루어진 이중막을 갖는다. 결국, 본 예의 태양 전지(12)에서, 전면 버스바(142)는 단일막 구조로 이루어진 부분(142a1)과 이중막 구조로 이루어진 부분(142a2)을 구비한다.
이러한 구조에 따른 태양 전지(12)는 각 전면 바스바(142a) 일부가 단일막으로 이루어져 있으므로, 태양 전지(12)의 제조 비용이 감소한다. 이때, 각 전면 전극(141)보다 폭이 훨씬 큰 전면 버스바(142a)가 제1 페이스트보다 상대적으로 비용이 저렴한 제2 페이스트를 이용하여 형성되므로, 태양 전지(12)의 제조 비용이 더욱 감소한다.
다음, 도 7에 도시한 태양 전지(13)는 에미터부(121)와 연결되어 있는 제1 전극막(1411)과 그 위에 위치한 제2 전극막(1412)을 각각 구비한 복수의 전면 전극(141)과 에미터부(121)와 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142b)를 갖는 전면 전극부(140b)를 구비한다. 이때, 도 5와 유사하게 각 전면 버스바(142b)는 단일막으로 이루어져 있다. 하지만, 도 5의 각 전면 버스바(142a)는 선택적으로 단일막으로 이루어져 있어, 일부는 이중막 구조를 갖고 일부는 단일막 구조는 갖고 있는 반면, 도 7의 태양 전지(13)는 전체가 단일막 구조로 되어 있다. 또한, 도 7에 도시한 것처럼, 각 전면 버스바(142b)는 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있으나 중첩한 부분을 구비하지 않는다.
이러한 전면 전극부(140b)를 형성하기 위해, 도 3c 및 도 3d의 공정 대신 다음과 같은 방법을 통해 전면 전극부 패턴을 형성한다.
즉, 도 8의 (a)에 도시한 것과 같이 복수의 개구부(183)를 구비한 마스크(M31)를 이용하여 제1 전극부 패턴을 형성한다. 각 개구부(183)는 각 전면 전극(141) 중에서 전면 버스바(142b)와 중첩되는 부분을 제외한 형상과 대응된다.
따라서 반사 방지부(130) 위에 마스크(M31)를 배치한 후 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 인쇄한 후 건조시키면, 복수의 개구부(183)의 형상과 같은 제1 전극부 패턴이 형성된다. 이때, 제1 전극부 패턴은 개구부(183)에 의해 형성되고, 반사 방지부(130) 바로 위에서 서로 이격되어 해당 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극막 패턴을 구비한다. 이때, 개구부(183)는 복수의 전면 버스바 형성 위치에 대응하는 마스크(31)의 부분에는 형성되지 않으므로, 복수의 제1 전극막 패턴은 Y 방향뿐만 아니라 X 방향으로도 이격되어 있다.
그런 다음, 다시 도 8의 (b)에 도시한 것과 같은 형상의 마스크(M32)를 이용하여 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 제1 전극부 패턴 위 그리고 반사 방지부(130) 바로 위에 제2 전극부 패턴을 형성한다.
마스크(M32)는 마스크(M31)의 개구부(183)에 대응하는 개구부(1831)와 각 전면 버스바(142b)에 대응하는 개구부(1832)를 구비하고 있다. 마스크(M31)에 개구부(1832)를 형성하면 마스크(M32)가 얻어질 수 있다. 따라서, 제2 전극부 패턴은 개구부(1832)에 형성되고 반사 방지부(130) 위에서 제1 전극막 패턴과 교차하는 방향으로 길게 뻗어 있는 버스바 패턴을 구비한다.
이로 인해, 복수의 전면 전극(141)이 형성되는 부분에는 제1 전극부 패턴과 제2 전극부 패턴이 순차적으로 형성되고, 복수의 전면 버스바(142b)가 형성되는 부분은 제2 전극부 패턴만 형성된다.
그런 다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 기판(110)의 후면에 후면 전극부 패턴을 형성한 후 열처리하여, 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142b)를 구비한 전면 전극부(140b) 및 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150)를 형성한다.
이때, 제2 전극부 패턴에 의해, 전면 버스바(142b) 각각은 에미터부(121)와 연결되어 있는 단일막 구조를 갖고 있다.
이때, 제2 도전막(1412)과 전면 버스바(142b)는 같은 재료(제2 페이스트)로 이루어져 있으므로, 단위 면적 당 제2 전극막(1412)에서의 공극의 수, 공극의 형성 면적 및 공극 비율은 제2 전면 버스바(142b)에서의 공극의 수, 공극의 형성 면적 및 공극 비율과 같다.
이러한 구조에 따른 태양 전지(13)는 각 전면 바스바(142b) 전체가 단일막으로 이루어져 있고 또한 제1 페이스트보다 가격이 저렴한 제2 페이스트를 이용하여 형성되므로 태양 전지(13)의 제조 비용은 감소한다.
다음, 도 9 및 도 10을 참고로 하여 태양 전지(14)를 설명한다.
도 9에 도시한 태양 전지(14)는 도 5에 도시한 태양 전지(12)와 유사한 구조를 갖고 있다.
전면 전극부(140c)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 교차하여 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142c)를 구비한다.
복수의 전면 전극(141) 각각은 에미터부(121)와 연결되어 있는 제1 전극막(1411)과 그 위에 위치한 제2 전극막(1412)을 구비하고, 복수의 전면 버스바(142c) 각각은 에미터부(121)와 연결되어 있고 단일막(142c1)으로 이루어져 있다. 하지만, 전면 버스바(142c)에서, 도 5의 태양 전지(12)과 같이 전면 전극(141)와 중첩되는 전면 버스바 부분(142c2)은 제1 페이스토로 형성되는 부분(1421)과 이 부분(1421) 위에 제2 페이스트로 형성되는 부분(1422)을 구비한 이중막 구조를 갖고 있고, 나머지 부분(142c1)에서는 제1 페이스트로 이루어진 단일막 구조를 갖고 있다. 따라서, 도 5와는 달리, 전면 버스바 부분(142c1)은 제1 전극막(1411)과 동일한 재료로 이루어져 있다.
이러한 전면 전극부 패턴을 형성하기 위해서 도 10의 (a)와 (b)에 도시한 마스크(M41, M41)를 순차적으로 사용한다.
도 6의 (a) 및 도 (b)에 도시한 마스크(M21, M22)와 비교해보면, 도 10의 (a)에 도시한 마스크(M41)는 도 6의 (b)에 도시한 마스크(M22)와 동일하고, 도 10의 (b)에 도시한 마스크(M42)는 도 6의 (a)에 도시한 마스크(M21)와 동일하다. 즉, 마스크(M41)에는 각 전면 전극(141)에 대응하는 개구부(1841)과 각 전면 버스바(142c)에 대응하는 개구부(1842)를 구비하고 있고, 마스크(M42)에는 전면 전극(141)의 스트라이프 형상에 대응하는 개구부(184)가 형성되어 있다.
이처럼, 태양 전지(14)의 형성을 위해, 도 6에 도시한 두 마스크(M21, M22)와 동일한 형태의 마스크(M42, M41)를 이용하지만, 이들 마스크(M21 및 M22, M41 및 M42)의 이용 순서는 서로 상이하다.
따라서, 먼저, 마스크(M41)를 이용하여 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 반사 방지부(130) 위에 인쇄한 후 건조시켜, 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142c)가 형성될 위치에 제1 전극부 패턴을 형성한 후, 다시 마스크(M42)를 이용하여 스크린 인쇄법으로 제2 페이스트를 제1 전극부 패턴 일부 위에 인쇄한 후 건조시켜 제2 전극부 패턴을 형성한다. 마스크(M42)의 형상을 통해 알 수 있듯이, 제2 전극부 패턴은 복수의 전면 전극(141)이 형성되는 제1 전극부 패턴 위에만 형성되고, 제2 전극부 패턴은 제1 전극부 패턴의 전면 버스바 형성 위치 중 일부 위(즉, 전면 전극(141)과 전면 버스바(142c)가 교차하는 위치와 대응하는 부분 위)에 위치한다.
이로 인해, 제1 전극부 패턴은 개구부(1841)에 의해 형성되고, 반사 방지부(130) 위에서 서로 이격되어 가로 방향으로 뻗어 있는 제1 전극막 패턴과 제1 전극막 패턴과 교차하는 방향으로 뻗어 있고 제1 전극막 패턴과 연결되어 있는 버스바 패턴을 구비한다. 또한 제2 전극부 패턴은 개구부(184)에 의해 형성되고 제1 전극부 패턴 위에 위치하는 제2 전극막 패턴을 구비하고, 이로 인해, 제1 전극막 패턴과 제2 전극막 패턴이 중첩하는 부분 그리고 버스바 패턴과 제2 전극막 패턴이 중첩하는 부분은 이중막 구조를 갖게 된다.
그런 다음, 이미 기재한 것처럼, 기판(110)의 후면에 후면 전극부 패턴을 형성한 후 열처리하여, 에미터부(121)와 연결되어 있고 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)을 구비한 복수의 전면 전극(141) 및 에미터부(121)와 연결되어 있고 부분적ㅇ르ㅗ 단일막으로 이루어져 있는 복수의 전면 버스바(142c)를 구비한 전면 전극부(140c)와 기판(110)과 연결되어 있는 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)를 형성한다.
이 경우에도, 복수의 전면 버스바(142c)를 위한 제1 전극부 패턴의 부분과 전면 전극(141)의 제1 전극막(1411)을 위한 제1 전극부 패턴의 부분이 동일한 페이스트로 반사 방지부(130) 위에 형성된다. 이로 인해, 단위 면적 당 제1 전극막(1411)에서의 공극의 수, 공극의 형성 면적 및 공극의 형성 비율은 전면 버스바(142c1)에서의 공극의 수, 공극의 형성 면적 및 공극의 형성 비율과 같다.
도 10의 (a) 및 (b)에 도시한 마스크(M41, M42)에 의해, 전면 전극(141)뿐만 아니라 버스바(142c)의 일부도 이중막으로 이루어져 있다. 즉, 제1 전극부 패턴의 버스바 패턴에서 제2 전극막 패턴과 중첩되는 부분은 제1 버스바막(1421)과 제2 제2 버스바막(1422)으로 이루어진 버스바 부분(142c2)을 이루고 나머지 버스바 패턴은 단일막으로 이루어진 전면 버스바 부분(142c1)을 형성한다.
이러한 태양 전지(14)에서도, 전면 버스바(142c)의 일부가 단일막을 갖고 있으므로 태양 전지(14)의 제조 비용이 감소한다.
이와 같은 다양한 예들에서, 복수의 전면 전극(141)는 에미터부(121)로부터의 전하 수집을 주로 수행하는 제1 전극막(1411)과 수집된 전하를 전면 버스바(142, 142a-142c)로 주로 이동시키는 제2 전극막(1412)을 구비한 이중막 구조를 갖고 있으므로, 전면 전극(141)에 의한 전하 수집과 전면 버스바(142, 142a-142c)로의 전하 이동이 좀더 원활하게 행해진다. 이때, 제1 전극막(1411)과 제2 전극막(1412)은 함유된 글래스 프릿의 양이 서로 다른 페이스트를 이용하여 형성되므로, 제1 전극막(1411)은 에미터부(121)와의 결합력이 좀더 향상되고, 제2 전극막(1411)은 좀더 향상된 전도도를 갖는다.
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.
11-14: 태양 전지 110: 기판
121: 에미터부 130: 반사 방지부
140, 140a-140c: 전면 전극부 141: 전면 전극
1411: 제1 전극막 1412: 제2 전극막
142, 142a-142c: 전면 버스바 1421: 제1 버스바막
1422: 제2 버스바막 후면 전극부
151: 후면 전극 152: 후면 버스바
171: 후면 전계부 M11, M12, M21, M22, M31, M32, M41, M42: 마스크
182, 183, 184, 1811, 1812, 1813, 1814, 1821, 1822, 1831, 1832, 1841, 1842: 개구부

Claims (26)

  1. 제1 도전성 타입의 기판,
    상기 기판의 전면에 위치하며 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,
    상기 에미터부에 연결되어 있는 제1 전극막과 상기 제1 전극막 위에 위치하는 제2 전극막을 구비하며, 제1 방향으로 뻗어 있는 제1 전극, 그리고
    상기 기판의 상기 전면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 후면과 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 전극막과 상기 제2 전극막은 복수의 공극을 구비하고 있고, 단위 면적 당 제1 전극막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적은 상기 단위 면적 당 제2 전극막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적보다 큰
    태양 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 에미터부와 접해 있는 상기 제1 전극막의 하부면의 폭은 상기 제2 전극막과 접해 있는 상기 제1 전극막의 상부면의 폭보다 큰 태양 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 제2 전극막의 하부면의 폭은 상기 제2 전극막의 상기 하부면의 반대편에 위치하는 상기 제2 전극막의 상부면의 폭보다 큰 태양 전지.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전극막의 최대 폭은 상기 제2 전극막의 최대 폭보다 큰 태양 전지.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 전극막의 상기 최대 폭은 80㎛이고, 상기 제2 전극막의 상기 최대 폭은 60㎛인 태양 전지.
  6. 제4항에서,
    상기 제1 전극막의 두께는 상기 제2 전극막의 두께보다 큰 태양 전지.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 전극막의 두께는 17㎛ 내지 25㎛이고, 상기 제2 전극막의 두께는 13㎛ 내지 15㎛인 태양 전지.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 전극막의 전도도는 상기 제2 전극막의 전도도보다 작은 태양 전지.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있고, 상기 제1 전극과 연결되어 있는 버스바를 더 포함하는 태양전지.
  10. 제9항에서,
    상기 버스바는 상기 에미터부와 연결되어 있는 제1 버스바막과 상기 제1 버스바막 위에 위치하는 제2 버스바막을 포함하는 태양 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 버스바막과 상기 제2 버스바막은 복수의 공극을 구비하고 있고, 단위 면적 당 제1 버스바막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적은 상기 단위 면적 당 제2 버스바막의 공극의 수 또는 공극의 형성 면적보다 큰 태양 전지.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 버스바막은 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있고, 상기 제2 버스바막은 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있는 태양 전지.
  13. 제9항에서,
    상기 버스바는 단일막으로 이루어져 있는 태양 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 버스바는 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있는 태양 전지.
  15. 제10항에서,
    상기 버스바는 상기 제1 전극과 교차하는 부분에서 상기 제1 버스바막과 상기 제2 버스바막을 구비하는 태양 전지.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 버스바막은 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있고, 상기 제2 버스바막은 상기 제2 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있는 태양 전지.
  17. 제13항에서,
    상기 버스바는 상기 제1 전극막과 동일한 재료로 이루어져 있는 태양 전지.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항에서,
    상기 에미터부 위에 위치하는 반사 방지부를 더 포함하고,
    상기 제1 전극막은 상기 반사 방지부를 통과해 상기 에미터부와 연결되어 있는 태양 전지.
  21. 제1 도전성 타입의 기판에 에미터부를 형성하는 단계,
    상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계,
    상기 반사 방지부 바로 위에 제1 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 제1 전극막 패턴을 구비한 제1 전극부 패턴을 형성하는 단계,
    상기 제1 전극부 패턴 위에 제2 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후 건조시켜 상기 제1 전극막 패턴 위에 위치하는 제2 전극막을 구비한 제2 전극부 패턴을 형성하는 단계,
    상기 기판을 열처리하여, 상기 제1 전극부 패턴의 상기 제1 전극막 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 제1 전극막을 형성하고, 상기 제2 전극부 패턴의 상기 제2 전극막 패턴은 상기 제1 전극막 위에 위치하여 상기 제1 전극막과 연결되는 제2 전극막을 형성하여 제1 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 페이스트와 상기 제2 페이스트는 글래스 프릿(glass frit)을 함유하고 있고, 상기 제1 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 비율은 상기 제2 페이스트에 함유된 글래스 프릿의 비율보다 큰
    태양 전지의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 제1 전극부 패턴은 상기 반사 방지부 바로 위에 위치하고 상기 제1 전극막 패턴과 연결되어 있는 제1 버스바 패턴을 더 구비하고, 상기 제2 전극부 패턴은 상기 제1 버스바 패턴 위에 위치하고 상기 제2 전극막 패턴과 연결되어 있는 제2 버스바 패턴을 더 구비하며,
    상기 제1 전극 형성 시, 상기 제1 전극부 패턴의 상기 제1 버스바 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 제1 버스바막을 형성하고, 상기 제2 전극부 패턴의 상기 제2 버스바 패턴은 상기 제1 버스바막 위에 위치하여 상기 제1 버스바막과 연결되는 제2 버스바막을 형성하여 버스바를 형성하는 단계를 더 포함하는
    태양 전지의 제조 방법.
  23. 제21항에서,
    상기 제2 전극부 패턴은 상기 반사 방지부 위에 위치하고 상기 제2 전극막 패턴과 연결되어 있는 버스바 패턴을 더 구비하며,
    상기 제1 전극 형성 시, 상기 버스바 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 버스바를 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 버스바 패턴은 상기 제1 전극막 패턴과 중첩하는 부분에서 상기 제1 전극막 패턴 위에 추가로 위치하고,
    상기 버스바 형성 시 상기 제1 전극막 패턴과 상기 버스바 패턴이 중첩하는 부분은 상기 제1 전극막 패턴에 의해 형성되는 제1 버스바막과 상기 버스바 패턴에 의해 형성되는 제2 버스바막으로 이루어진 버스바를 더 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  25. 제21항에서,
    상기 제1 전극부 패턴은 상기 반사 방지부 위에 위치하고 상기 제1 전극막 패턴과 연결되어 있는 버스바 패턴을 더 구비하며,
    상기 제1 전극 형성 시, 상기 버스바 패턴은 상기 반사 방지부를 관통하여 상기 에미터부와 연결되는 버스바를 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 제2 전극막 패턴은 상기 버스바 패턴과 중첩하는 부분에서 상기 버스바 패턴 위에 추가로 위치하고,
    상기 버스바 형성 시, 상기 버스바 패턴과 제2 전극막 패턴이 중첩하는 부분은 상기 버스바 패턴에 의해 형성되는 제1 버스바막과 상기 제2 전극막 패턴에 의해 형성되는 제2 버스바막으로 이루어진 버스바를 더 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
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