KR101956734B1 - 태양 전지 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판; 기판의 제1 면에 배치되며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하고, 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부와 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 갖는 고농도 에미터부를 구비하는 에미터부; 에미터부 위에 배치되는 제1 유전층; 고농도 에미터부 위에 제1 방향으로 배치되는 제1 핑거 전극과 저농도 에미터부 위에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제1 버스바 전극을 포함하는 제1 전극; 및 기판의 제2 면에 형성되며, 기판과 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제1 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하고, 제1 핑거 전극은 고농도 에미터부와 접촉하는 시드층 및 시드층 위에 형성되는 도전성 금속층을 포함한다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판; 기판의 제1 면에 배치되며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하고, 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부와 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 갖는 고농도 에미터부를 구비하는 에미터부; 에미터부 위에 배치되는 제1 유전층; 고농도 에미터부 위에 제1 방향으로 배치되는 제1 핑거 전극과 저농도 에미터부 위에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제1 버스바 전극을 포함하는 제1 전극; 및 기판의 제2 면에 형성되며, 기판과 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제1 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하고, 제1 핑거 전극은 고농도 에미터부와 접촉하는 시드층 및 시드층 위에 형성되는 도전성 금속층을 포함한다.
Description
본 발명은 태양 전지 및 그의 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 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍의 전자와 정공은 p-n 접합에 의해 해당 방향으로, 즉, 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 향상시키고, 제조 공정을 단순화시키기 위한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판; 기판의 제1 면에 배치되며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하고, 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부와 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 갖는 고농도 에미터부를 구비하는 에미터부; 에미터부 위에 배치되는 제1 유전층; 고농도 에미터부 위에 제1 방향으로 배치되는 제1 핑거 전극과 저농도 에미터부 위에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제1 버스바 전극을 포함하는 제1 전극; 및 기판의 제2 면에 형성되며, 기판과 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 제1 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하고, 제1 핑거 전극은 고농도 에미터부와 접촉하는 시드층 및 시드층 위에 형성되는 도전성 금속층을 포함한다.
여기서, 제1 버스바 전극과 저농도 에미터부 사이에는 제1 유전층이 배치될 수 있다.
여기서, 금속 입자는 은(Ag)을 포함할 수 있고, 금속 입자의 크기는 1μm 이하일 수 있다.
아울러, 열 경화성 수지는 모노모 계열의 에폭시(epoxy) 수지 또는 아크릴(acrylic) 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 버스바 전극은 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않거나, 글래스 프릿(glass frit)을 상기 제1 버스바 전극의 단위 부피당 10% 이하의 부피비로 포함할 수 있고, 제1 버스바 전극은 에미터부와의 경계면에 재결정화된 금속층을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 제1 핑거 전극은 도금 방식에 의해 형성될 수 있고, 시드층은 니켈-실리사이드(Ni-Si)를 포함하고, 도전성 금속층은 주석(Sn), 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 저농도 에미터부는 제1 유전층과 직접 접촉하고, 제1 버스바 전극은 제1 유전층과 직접 접촉할 수 있다.
또한, 제2 전극은 제1 방향으로 배치되는 제2 핑거 전극과 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제2 버스바 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 제2 핑거 전극은 시드층; 및 시드층 위에 형성되는 도전성 금속층;을 포함할 수 있고, 제2 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법의 일례는 기판의 제1 면에 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부를 형성하는 단계; 저농도 에미터부 위에 제1 유전층을 형성하는 단계; 제1 유전층 위에 도펀트 페이스트를 도포하고, 도펀트 페이스트에 레이저 빔을 조사하여 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 갖는 고농도 에미터부를 형성하는 단계; 고농도 에미터부 위에 제1 방향으로 제1 핑거 전극을 형성하고 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 제1 버스바 전극을 형성하는 제1 전극 형성 단계; 및 기판의 제2 면에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 제1 전극 형성 단계에서, 제1 핑거 전극은 도금 방식으로 형성하고, 제1 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하는 버스바 페이스트(paste)를 도포하고 저온 열처리여 형성할 수 있다.
여기의 제1 전극 형성 단계에서, 버스바 페이스트를 저온 열처리하는 공정 온도는 300℃ ~ 350℃ 사이일 수 있다.
또한, 제1 전극 형성 단계에서, 버스바 페이스트를 저온 열처리할 때에, 버스바 페이스트(paste)는 제1 유전층을 뚫고 들어가지 않을 수 있다.
또한, 제1 전극 형성 단계에서, 버스바 페이스트를 저온 열처리할 때에, 에미터부와의 경계면에 재결정화된 금속층이 형성되지 않을 수 있다.
또한, 제1 전극 형성 단계에서, 저온 열처리 이후 금속 입자는 형태는 저온 열처리 이전 금속 입자의 형태를 유지할 수 있다.
또한, 버스바 페이스트는 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않거나, 글래스 프릿(glass frit)을 상기 버스바 페이스트의 단위 부피당 10% 이하의 부피비로 포함할 수 있다.
또한, 열 경화성 수지는 모노모 계열의 에폭시(epoxy) 수지 또는 아크릴(acrylic) 수지를 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 본 발명은 제1 핑거 전극과 제1 버스바 전극의 구조와 제조 방법을 다르게 하여, 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있고, 아울러, 제조 공정을 보다 단순화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시한 태양 전지를 IIA-IIA선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2b는 도 1에 도시한 태양 전지를 IIB-IIB선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 제1 핑거 전극 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 도 2에서 제1 버스바 전극 부분을 확대한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제1 버스바 전극의 구조와 비교 설명하기 위하여, 종래의 버스바 전극의 구조를 도시한 도이다.
도 6 내지 도 7b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 12a 내지 도 12g는 본 발명에 따른 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2a는 도 1에 도시한 태양 전지를 IIA-IIA선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2b는 도 1에 도시한 태양 전지를 IIB-IIB선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 제1 핑거 전극 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 도 2에서 제1 버스바 전극 부분을 확대한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제1 버스바 전극의 구조와 비교 설명하기 위하여, 종래의 버스바 전극의 구조를 도시한 도이다.
도 6 내지 도 7b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 12a 내지 도 12g는 본 발명에 따른 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
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 전지의 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시한 태양 전지를 IIA-IIA선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 1에 도시한 태양 전지를 IIB-IIB선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참고로 하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지는 기판(110), 기판(110)의 제1 면에 위치하는 에미터부(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 제1 유전층(130), 에미터부(121) 위에 위치하는 제1 전극(140), 제1 면의 반대면인 기판(110)의 제2 면에 위치하는 후면 전계부(172), 그리고 후면 전계부(172) 위와 기판(110) 위에 위치하는 제2 전극(150)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입의 불순물을 함유할 수 있다. 예를 들어 기판(110)은 p형 도전성 타입의 불순물을 함유할 수 있으며, 실리콘(silicon)과 같은 반도체로 이루어진 반도체 기판(110)일 수 있다. 이때, 반도체는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 결정질 반도체일 수 있다.
기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다.
이러한 기판(110)의 제1 면은 도 1에 도시된 바와 같이, 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 이로 인해 기판(110)의 제1 면 위에 위치한 제1 유전층(130) 역시 요철면을 가질 수 있다. 아울러, 기판(110)의 제1 면 뿐만 아니라 제2 면에도 텍스처링 표면을 형성할 수 있다.
복수의 요철을 갖고 있는 텍스처링 표면에 의해, 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 제1 면에 배치되며, 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 불순물, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 불순물을 함유할 수 있다. 이로 인해, 에미터부(121)는 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
기판(110)과 에미터부(121) 간에 형성된 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 전자는 에미터부(121)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 기판(110)의 제2 면 쪽으로 이동한다.
에미터부(121)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 이와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)의 제2 면 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.
이와 같은 에미터부(121)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부(121L)와 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 갖는 고농도 에미터부(121H)를 포함할 수 있다.
여기서, 저농도 에미터부(121L)는 제 2 도전성 타입의 불순물이 저농도로 도핑된 영역이며, 고농도 에미터부(121H)는 제 2 도전성 타입의 불순물이 저농도 에미터부(121L)보다 고농도로 도핑된 영역이다.
또한, 저농도 에미터부(121L) 위에는 제1 유전층(130)가 위치할 수 있으며, 고농도 에미터부(121H) 위에는 제1 전극(140) 중 제1 핑거 전극(141)이 위치할 수 있다. 따라서, 고농도 에미터부(121H)는 제1 핑거 전극(141)과 중첩하는 위치에 제1 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
또한, 저농도 에미터부(121L) 및 고농도 에미터부(121H)에 도핑된 불순물의 농도 차이로 인해, 저농도 에미터부(121L) 및 고농도 에미터부(121H)의 면저항값(sheet resistance) 역시 서로 상이하여, 저농도 에미터부(121L)의 면저항값은 고농도 에미터부(121H)의 면저항값보다 클 수 있다.
예를 들어, 저농도 에미터부(121L)의 면저항값은 약 100Ω/sq. 내지 120Ω/sq. 이고, 고농도 에미터부(121H)의 면저항값은 약 30Ω/sq. 내지 50Ω/sq. 일 수 있다.
저농도 에미터부(121L)의 면저항값이 100Ω/sq. 내지 120Ω/sq.일 경우, 저농도 에미터부(121L) 자체에서 흡수되는 빛의 양을 좀더 감소시켜 기판(110)으로 입사되는 빛의 양을 증가시키고, 불순물에 의한 전하 손실을 좀더 감소시킨다.
또한, 고농도 에미터부(121H)의 면저항값이 30Ω/sq. 내지 50Ω/sq. 일 경우, 고농도 에미터부(121H)과 제1 전극(140)과의 접촉 저항이 줄어 전하의 이동 중 저항에 의한 전하 손실이 줄어든다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 서로 다른 면저항값을 갖는 저농도 에미터부(121L) 및 고농도 에미터부(121H)을 구비한 선택적 에미터 구조(selective emitter structure)를 가질 수 있다.
여기서, 저농도 에미터부(121L) 및 고농도 에미터부(121H)의 불순물 도핑 두께가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 저농도 에미터부(121L)의 두께는 고농도 에미터부(121H)의 두께보다 얇을 수 있다.
제1 유전층(130)는 에미터부(121) 위에 배치될 수 있으며, 수소를 함유하는 투명한 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), 또는 실리콘 산화 질화막(SiOxNy) 등으로 이루어질 수 있다. 도 1에서는 제1 유전층(130)가 하나의 층으로 형성된 경우를 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게, 제1 유전층(130)는 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
이와 같은 제1 유전층(130)는 태양 전지로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지의 효율을 높인다. 또한 제1 유전층(130)를 형성할 때 주입된 수소(H) 등을 통해 제1 유전층(130)는 기판(110)의 표면 및 그 근처에 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 수행할 수 있다. 따라서 결함에 의해 기판(110)의 표면 및 그 부근에서 손실되는 전하의 양이 감소하므로, 태양 전지의 효율은 향상된다.
제1 전극(140)은 에미터부(121) 위에 배치되며, 복수의 제1 핑거 전극(141)과 복수의 제1 버스바 전극(142)을 구비할 수 있다.
여기서, 제1 핑거 전극(141)은 고농도 에미터부(121H)의 패턴과 동일한 패턴으로 제1 방향으로 형성될 수 있으며, 고농도 에미터부(121H) 위에 접촉하여 배치될 수 있다.
따라서, 복수의 제1 핑거 전극(141)은 에미터부(121)의 고농도 에미터부(121H)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 형성될 수 있다. 이에 따라 복수의 제1 핑거 전극(141)은 고농도 에미터부(121H) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집할 수 있다.
복수의 제1 버스바 전극(142)은 제1 핑거 전극(141)과 교차하는 제2 방향으로 배치될 수 있다.
여기서, 제1 버스바 전극(142)은 제1 핑거 전극(141)과 달리, 제1 유전층(130) 위에 접촉하여 배치될 수 있다. 즉, 제1 버스바 전극(142)과 에미터부(121) 사이에는 제1 유전층(130)가 배치될 수 있고, 아울러, 제1 버스바 전극(142)의 아래에는 저농도 에미터부(121L)가 배치될 수 있다.
이때, 복수의 제1 버스바 전극(142)은 복수의 제1 핑거 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 제1 핑거 전극(141)과 교차하는 지점(CR)에서 해당 제1 핑거 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결된다.
여기서, 제1 핑거 전극(141)은 도 1 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 버스바 전극(142)과 교차하는 지점(CR)에서 이격되어 형성될 수 있다. 즉, 제1 핑거 전극(141)은 제1 버스바 전극(142)을 사이에 두고, 이격되어 형성될 수 있다. 그러나, 이는 일례에 불과하고, 이와 다르게 형성될 수도 있다.
따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 제1 핑거 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 제1 버스바 전극(142)은 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 제1 전극(140)은 기판(110)의 제1 면에 격자 형태로 위치한다.
아울러, 도 1 내지 도 2a에서는 제1 핑거 전극(141)의 두께와 제1 버스바 전극(142)의 두께가 동일한 경우를 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게, 제1 버스바 전극(142)의 두께가 제1 핑거 전극(141)의 두께보다 두꺼울 수 있다.
이와 같은 복수의 제1 버스바 전극(142)은 복수의 제1 핑거 전극(141)에 의해 수집되어 이동되는 전하를 수집한 후 해당 방향으로 수집된 전하를 외부 장치, 예를 들어 인접한 다른 태양 전지 또는 졍션 박스(junction box)로 전송할 수 있다.
이때, 각 제1 버스바 전극(142)은 교차하는 복수의 제1 핑거 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 저항을 최소화하기 위해 각 제1 버스바 전극(142)의 폭(W142)은 각 제1 핑거 전극(141)의 폭(W141)보다 크게 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 버스바 전극(142)의 폭(W142)은 제1 핑거 전극(141)의 폭(W141)의 50 ~ 600 배로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 핑거 전극(141)의 폭(W141)은 5μm ~ 20 μm 사이로 형성될 수 있으며, 제1 버스바 전극(142)의 폭(W142)은 1mm ~ 3mm 사이로 형성될 수 있다.
도 1에서, 기판(110)에 위치하는 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 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 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동을 용이하게 한다. 따라서, 기판(110)의 제2 면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 제2 전극(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
제2 전극(150)는 후면 전극층(151)과 후면 전극층(151)과 연결되어 있는 복수의 제2 버스바 전극(152)을 구비한다.
후면 전극층(151)은 기판(110)의 제2 면에 위치한 후면 전계부(172)와 접촉하고 있고, 기판(110)의 제2 면 중에서 제2 버스바 전극(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 제2 면 전체에 위치할 수 있다.
후면 전극층(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유할 수 있다. 이러한 후면 전극층(151)은 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.
이때, 후면 전극층(151)은 기판(110)보다 높은 농도로 불순물을 함유하는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 후면 전계부(172)와 후면 전극층(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극층(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
복수의 제2 버스바 전극(152)은 후면 전극층(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 제2 면 위에 위치하며 인접한 후면 전극층(151)과 연결되어 있다.
이와 같은 복수의 제2 버스바 전극(152)은 도 1 내지 도 2a에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 버스바 전극(142)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.
복수의 제2 버스바 전극(152)은 복수의 제1 버스바 전극(142)와 유사하게, 후면 전극층(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.
복수의 제2 버스바 전극(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 제2 버스바 전극(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다.
이러한 복수의 제2 버스바 전극(152)은 후면 전극층(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유할 수 있다.
아울러, 도시되어 있지는 않지만, 이와 같은 구조를 갖는 태양 전지는 제1 버스바 전극(142)과 제2 버스바 전극(152) 위에 도전성 필름(CF)과 같은 인터커넥터가 배치되어, 인접한 다른 태양 전지와 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지의 동작은 다음과 같다.
태양 전지로 빛이 조사되어 제1 유전층(130)를 통해 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 텍스처링 표면과 제1 유전층(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)와 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 제1 핑거 전극(141)과 복수의 제1 버스바 전극(142)에 의해 수집되어 복수의 제1 버스바 전극(142)을 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극층(151)와 복수의 제2 버스바 전극(152)에 의해 수집되어 복수의 제2 버스바 전극(152)을 따라 이동한다. 이러한 제1 버스바 전극(142)와 제2 버스바 전극(152)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이때, 에미터부(121)가 선택적 에미터 구조를 갖는 에미터부(121)에 의해, 전하의 손실량은 감소하여, 제1 전극(140)으로 이동하는 전하의 양은 증가하여, 태양 전지의 효율은 크게 향상된다.
한편, 이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 태양 전지에서, 제1 버스바 전극(142)은 제1 핑거 전극(141)에 포함되는 물질과 다른 물질을 포함한다.
예를 들어, 제1 핑거 전극(141)은 도금 방식으로 형성될 수 있는데, 이에 따라, 제1 핑거 전극(141)은 고농도 에미터부(121H) 위에 형성되는 시드층(141S) 및 시드층(141S) 위에 형성되는 도전성 금속층(141M)을 포함하여 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 핑거 전극(141)은 주석(Sn)층, 구리(Cu)층, 은(Ag)층, 니켈(Ni)층, 니켈(Ni)과 실리콘(Si)이 화학적으로 결합한 니켈-실리콘(Ni-Si)층 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
아울러, 제1 버스바 전극(142)은 도전성 물질을 포함하는 페이스트를 도포한 이후, 건조하여 형성될 수 있는데, 이와 같이 제1 버스바 전극(142)은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 버스바 전극(142)에는 제1 핑거 전극(141)에는 포함하지 않는 다른 물질을 포함할 수 있다.
이와 같이, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)은 서로 다른 제조 방법으로 인하여, 서로 다른 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)의 제조 방법을 서로 다르게 하여 태양 전지의 효율 및 생산성 향상을 시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 핑거 전극(141)은 전술한 바와 같이, 도금 방식으로 형성될 수 있다.
이와 같은 도금 방식으로 제1 핑거 전극(141)을 형성하는 경우, (1) 얼라인을 맞추는 별도의 공정이 필요 없어지므로, 제1 핑거 전극(141)의 제조 공정을 보다 단순화할 수 있고, (2) 열이 가해지는 영역을 최소화할 수 있어, 에미터부(121)나 기판(110)이 높은 열을 받아 손상되는 것을 최소화할 수 있다. (3) 뿐만 아니라, 제1 핑거 전극(141)을 제조할 때에, 제1 핑거 전극(141)이 에미터부(121)를 뚫고 기판(110)과 접촉하는 션트(shunt)를 염려할 필요가 없다.
그러나, 제1 버스바 전극(142)을 형성할 때, 도금 방식을 이용하는 것은 무리가 있다. 그 이유는 다음과 같다.
도금 방식을 수행하기 위해서는 먼저, 레이저 빔을 이용하여, 에미터부(121) 위에 배치되는 제1 유전층(130)를 제거하여야 한다. 이때, 레이저 빔에 의해 제1 유전층(130)가 제거될 때에, 기판(110)과 에미터부(121)는 레이저 빔의 열에 의해 손상을 받게 되므로, 레이저 빔의 조사 범위를 최소화하는 것이 중요하다.
그러나, 제1 버스바 전극(142)의 폭(W142)은 제1 핑거 전극(141)의 폭(W141)에 비하여 작게는 50배, 많게는 600배 정도로 크게 형성되는데, 이와 같이 큰 폭을 가지는 제1 버스바 전극(142)을 형성할 때에, 도금 방식으로 형성하려면, 제조 공정 시간이 매우 길어질 뿐만 아니라, 레이저 빔이 기판(110)과 에미터부(121)에 조사되는 시간과 양이 많아지게 되어, 기판(110)과 에미터부(121)의 광전 변환 효율이 상당히 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 제1 버스바 전극(142)을 형성할 때에, 전술한 바와 같이, 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하는 버스바 페이스트를 사용한다. 이와 같은 버스바 페이스트는 고온 공정(예를 들어, 800℃ ~ 900℃)을 요구하는 종래의 페이스트와 다르게, 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에서도 제1 버스바 전극(142)을 형성할 수 있어, 온도에 의해 기판(110)과 에미터부(121)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 버스바 페이스트에 의해 형성되는 제1 버스바 전극(142)의 구조는 종래의 버스바 페이스트에 의해 형성되는 제1 버스바 전극(142)의 구조와도 다르게 형성된다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5에서 보다 자세히 설명한다.
이하의 도 3에서는 전술한 제1 핑거 전극(141)의 구조에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 제1 핑거 전극(141)의 구조를 설명하기 위하여, 도 2에서 제1 핑거 전극 부분을 확대한 확대도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 핑거 전극(141)은 시드층(141S)과 도전성 금속층(141M)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 핑거 전극(141)의 아래에는 도 3에 도시된 바와 같이, 고농도 에미터부(121H)가 형성될 수 있고, 일부에는 제1 유전층(130)의 잔여물(130R)이 남아 있을 수 있다. 이와 같은 제1 유전층(130)의 잔여물(130R)은 제1 유전층(130)의 물질과 동일할 수 있다. 그러나, 도 3과 다르게 제1 유전층(130)의 잔여물(130R)이 잔존하지 않을 수도 있다.
이는 제1 핑거 전극(141)을 형성하기 위해, 에미터부(121) 위에 있는 제1 유전층(130)를 제거하는 과정에서, 조사되는 레이저 빔의 전력 크기 또는 이동 속도에 따라 달라질 수 있기 때문이다.
즉, 조사되는 레이저 빔의 전력 크기가 상대적으로 작거나 이동 속도가 상대적으로 빠른 경우, 도 3과 같이, 제1 유전층(130)의 잔여물(130R)이 제1 핑거 전극(141) 아래에 형성될 수 있으며, 반대로, 조사되는 레이저 빔의 전력 크기가 상대적으로 크거나 이동 속도가 상대적으로 느린 경우, 도 3과 다르게, 제1 핑거 전극(141)의 아래에는 제1 유전층(130)의 잔여물(130R)이 형성되지 않을 수도 있다.
제1 핑거 전극(141)의 시드층(141S)은 도 3에 도시된 바와 같이, 고농도 에미터부(121H) 위에 배치되고, 도전성 금속층(141M)은 시드층(141S) 위에 형성될 수 있다.
이때, 시드층(141S)은 일례로, 니켈(Ni)을 포함할 수 있으며, 도전성 금속층(141M)은 주석(Sn), 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 도전성 금속층(141M)은 일례로, 은(Ag)을 포함하는 층으로만 형성되거나, 구리(Cu)를 포함하는 층 위에 주석(Sn)을 포함하는 층이 적층되어 형성될 수 있다.
아울러, 도 3에서는 니켈(Ni)을 포함하는 시드층(141S)이 고농도 에미터부(121H)에 직접 접촉하는 것으로 도시하고 있으나, 이와 다르게, 시드층(141S)에서 고농도 에미터부(121H)와 접하는 경계면에는 니켈(Ni)과 실리콘(Si)이 화학적으로 결합하여 실리사이드화(silicidation)된 니켈- 실리사이드(Ni-Si)층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 니켈-실리사이드(Ni-Si)층(미도시)은 도전성 금속층(141M)이 구리(Cu)를 포함하는 경우, 구리(Cu) 물질이 고농도 에미터부(121H) 방향으로 확산되어 고농도 에미터부(121H)의 기능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 이와 같은 니켈-실리사이드(Ni-Si)층(미도시)은 제1 버스바 전극(142)을 형성하기 위해, 본 발명의 버스바 페이스트를 저온 열처리하는 과정에서 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 핑거 전극(141)의 구조는 도금 방식에 의해 형성될 수 있는 특유한 구조로, 레이저 빔 조사에 의해 제거된 제1 유전층(130) 사이로 노출된 고농도 에미터부(121H) 위에, 도금 방식으로 제1 핑거 전극(141)을 성장시켜 형성된다.
따라서, 종래와 다르게, (1) 얼라인을 맞추는 별도의 공정이 필요 없어지므로, 제1 핑거 전극(141)의 제조 공정을 보다 단순화할 수 있고, (2) 최소한의 영역에 대해서만 레이저 빔을 조사하므로 에미터부(121)나 기판(110)의 열 손상을 최소화할 수 있고, (3) 더불어, 제1 핑거 전극(141)을 제조할 때에, 제1 핑거 전극(141)이 에미터부(121)를 뚫고 기판(110)과 접촉하는 션트(shunt)가 발생될 가능성이 없어, 태양 전지의 제조 공정 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하의 도 4 및 도 5에서는 전술한 제1 버스바 전극(142)의 구조 및 종래의 버스바 전극 구조와의 차이점에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 제1 버스바 전극의 구조를 설명하기 위하여, 도 2에서 제1 버스바 전극 부분을 확대한 확대도이고, 도 5는 본 발명의 제1 버스바 전극의 구조와 비교 설명하기 위하여, 종래의 버스바 전극의 구조를 도시한 도이다.
도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 에미터부(121)가 아닌 제1 유전층(130)에 접하여 배치되며, 전기 전도성을 갖는 복수의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함한다.
여기서, 금속 입자(MB1)은 전기 전도성 금속 물질을 포함할 수 있으며, 일례로, 전기 전도성이 매우 양호한 은(Ag)을 포함할 수 있다. 이와 같은 금속 입자(MB1)은 제1 버스바 전극(142)에 저온 공정을 수행하기 이전의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 금속 입자(MB1)가 저온 공정을 수행하기 이전에 원형이나 타원형 형상을 하고 있는 경우, 저온 공정을 수행한 이후에도 원형이나 타원형 형상을 그대로 유지할 수 있다.
아울러, 복수의 금속 입자(MB1)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 금속 입자(MB1)의 배열은 도 4의 (a)와 같이, 격자 형상으로 배열될 수 있으나, 이와 다르게, 각 금속 입자(MB1)의 행이 서로 엇갈리게 배열될 수도 있으며, 또는 각 금속 입자(MB1)의 배열이 특별한 배열 규칙없이 비정형 형태로 랜덤하게 배열될 수도 있다.
이와 같은 제1 버스바 전극(142)의 금속 입자(MB1)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 크기가 균일할 수 있다. 이때 금속 입자(MB1)의 크기는 1μm 이하일 수 있다. 따라서, 일례로, 금속 입자(MB1)가 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 원형을 갖는 경우, 금속 입자(MB1)의 직경은 1μm 이하일 수 있다.
그러나, 이와 다르게, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 금속 입자(MB1)은 1μm 이하의 균일한 제1 직경(RMB1)을 갖는 금속 입자(MB1)와 제1 직경(RMB1)보다 크고, 균일한 제2 직경(RMB2)을 갖는 금속 입자(MB2)이 혼합되어 구성될 수도 있다. 이와 같은 경우, 제2 직경(RMB2)은 1μm 초과 ~ 10μm 이하일 수 있다.
또한, 열 경화성 수지(RS)는 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 금속 입자(MB1) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같은 열 경화성 수지(RS)는 복수의 금속 입자(MB1)을 서로 응집시키고, 저온 열처리 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에 의해 경화되어, 제1 버스바 전극(142)의 강도를 강화시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 열 경화성 수지(RS)는 제1 버스바 전극(142)을 형성하는 버스바 페이스트가 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에 의해 열처리되더라도, 증발되지 않고, 제1 버스바 전극(142)에 그대로 잔존하게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 중합 반응을 발생시키는 개시재(initiator)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 개시재는 버스바 페이스트를 열처리 할 때에, 중합 반응을 일으켜, 초기에 복수의 금속 입자(MB1)을 응집시키고, 제1 버스바 전극(142)의 강도를 강화시키는 역할을 한다.
따라서, 본 발명과 같은 제1 버스바 전극(142)을 형성하는 버스바 페이스트에 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS) 이외에 다른 물질(예를 들어 개시재)이 포함되더라도, 금속 입자(MB1)를 제외한 상태에서, 열 경화성 수지(RS)가 차지하는 부피 비율이 90% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 복수의 금속 입자(MB1)을 응집시키는 비휘발성 물질의 열 경화성 수지(RS)를 포함하고 있으므로, 전기 전도성의 금속 물질을 응집시키기 위한 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않거나 포함하더라도 글래스 프릿(glass frit)을 상기 제1 버스바 전극의 단위 부피당 10% 이하의 부피비만큼 포함할 수 있다.
여기서, 글래스 프릿은 비전도성 물질로, 제1 버스바 전극(142)에 포함되는 경우, 제1 버스바 전극(142)의 저항이 증가하게 된다. 따라서, 글래스 프릿은 포함되더라도 최소한으로 포함되는 것이 가장 바람직하므로, 이하에서는 제1 버스바 전극(142)에 글래스 프릿이 포함되지 않는 경우를 일례로 설명한다.
이와 같은 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)을 도 5에 도시된 종래의 버스바 전극과 비교하면 다음과 같다.
먼저, (1) 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에 의해 열처리되고, 도 5의 글래스 프릿(GF)을 포함하고 있지 않아, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 버스바 전극(142)이 제1 유전층(130) 위에 접하여 배치된다.
그러나, 종래의 버스바 전극은 도 5에 도시된 바와 같이, 고온 공정(예를 들어, 800℃ ~ 900℃)에 의해 열처리되고, 글래스 프릿(GF)을 포함하므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바 전극이 열처리되면서, 제1 유전층(130)를 뚫고 들어가 에미터부(121)와 접촉하여 배치된다.
(2) 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 비휘발성 열 경화성 수지(RS)를 포함하므로, 저온 열처리 공정을 수행하더라도, 최종적으로 완성되는 제1 버스바 전극(142)에 열 경화성 수지(RS)가 그대로 남아 있게 된다.
그러나, 종래의 버스바 전극을 형성하는 페이스트는 바인더의 역할을 하는 수지(미도시)를 포함하더라도, 도 5에 도시된 바와 같이, 800℃ ~ 900℃의 고온 열처리 공정에 의해 모두 제거되어, 최종적으로 완성되는 버스바 전극에는 수지(미도시)가 존재하지 않게 된다.
(3) 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에 의해 열처리되므로, 버스바 페이스트에 있던 금속 입자(MB1)의 형태가 원래의 형태 그래로 유지되어, 최종적으로 완성되는 제1 버스바 전극(142)에 원형 또는 타원형 형상을 갖는 금속 입자(MB1)의 형태가 그대로 유지된다.
그러나, 종래의 버스바 전극은 열처리 이전의 페이스트 상태에서 금속 물질(MP)이 원형 또는 타원형 형상을 갖고 있더라도, 열처리 공정의 온도가 예를 들어, 800℃ ~ 900℃ 정도로 상대적으로 높기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이, 최종적으로 완성되는 버스바 전극에서의 금속 물질(MP)은 원형 또는 타원형의 형상을 갖지 않고, 열에 의해 금속 물질의 일부 또는 전부가 녹은 형태를 가지게 된다. 따라서, 최종적으로 완성되는 버스바 전극에서의 금속 물질(MP)은 원형 또는 타원형의 형상과 다르게, 일부 또는 전부가 녹은 형상을 갖게 된다.
아울러, (4) 종래의 버스바 전극은 전술한 바와 같이, 열처리 공정의 온도가 예를 들어, 800℃ ~ 900℃ 정도로 상대적으로 높기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이, 최종적으로 완성되는 버스바 전극에서의 금속 물질(MP) 중 일부는 원래의 형태를 알아볼 수 없을 정도로 완전히 녹은 이후, 버스바 전극의 바닥으로 흘러내린 이후, 건조 과정에서 에미터부(121)와의 경계면에서 에미터부(121)에 함유된 실리콘(Si)과 반응하여 재결정화된 금속층(RMP)이 형성되는데, 본 발명에 따른 제1 버스바 전극(142)은 도 4에 도시된 바와 같이, 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에 의해 열처리되기 때문에, 이와 같은 재결정화된 금속층(RMP)을 포함하지 않는다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지의 제1 버스바 전극(142)은 글래스 프릿(GF)을 포함하지 않고, 저온 공정에서 열처리를 수행이 가능한 페이스트를 도포하여 형성되므로, 에미터부(121) 및 기판(110)에 가해지는 열 손상을 최소화할 수 있어, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 제1 핑거 전극(141)이 제1 버스바 전극(142)을 중심으로 이격된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 같은 구조는 변경이 가능하다.
다음의 도 6 내지 도 7b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지의 사시도이고, 도 7a는 도 6에서 ⅦA-ⅦA에 따른 단측면을 도시한 도이고, 도 7b는 도 6에서 ⅦB-ⅦB에 따른 단측면을 도시한 도이다.
도 1 및 도 2에서는 제1 핑거 전극(141)이 제1 버스바 전극(142)을 중심으로 이격된 경우를 일례로 설명하였으나, 도 6 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 제1 핑거 전극(141)이 제1 버스바 전극(142)과 교차하는 영역(CR)에서 제1 버스바 전극(142)을 중심으로 이격되지 않을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 태양 전지의 제2 실시예에서는 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)과 교차하는 영역(CR)에서도, 제1 핑거 전극(141)이 이격되지 않고, 그대로 연장되도록 형성될 수 있다.
따라서, 도 7a에서는 도 2a와 동일하게 형성되고, 제1 버스바 전극(142)의 단측면을 도시한 도 7b에서는 도 2b와 다르게, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)과 교차하는 영역(CR)의 아래에는 고농도 에미부가 배치될 수 있다.
또한, 이때에도, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 버스바 전극(142)은 고농도 에미터부(121H) 또는 저농도 에미터부(121L)와 직접 접촉하지 않고, 고농도 에미터부(121H) 및 저농도 에미터부(121L)를 포함하는 에미터부(121)와 제1 버스바 전극(142) 사이에 제1 유전층(130)가 배치될 수 있다.
아울러, 도 6 내지 도 7b에서는 제1 핑거 전극(141)의 끝단 높이가 제1 버스바 전극(142)의 끝단 높이와 동일한 경우를 일례로 도시하고 있지만, 이와 다르게, 제1 버스바 전극(142)의 끝단 높이가 제1 핑거 전극(141)의 끝단 높이보다 더 높을 수 있다.
따라서, 도 7b와 다르게, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)과 교차하는 영역(CR)에서는 제1 버스바 전극(142)이 제1 핑거 전극(141)을 덮도록 형성될 수도 있다.
지금까지는 제1 전극(140)에서 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)의 제조 방법이 서로 달라, 제1 핑거 전극(141)이 시드층(141S)과 도전성 금속층(141M)을 포함하고, 제1 버스바 전극(142)이 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 경우만을 일례로 설명하고, 제2 전극(150)은 이와 같이 한정되지 않는 경우만 설명하였다.
그러나, 제2 전극(150)도, 제1 전극(140)과 마찬가지로, 제1 방향으로 배치되는 제2 핑거 전극과 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제2 버스바 전극(152)을 포함할 수 있다.
아울러, 이때에, 제2 핑거 전극은 시드층(141S) 및 도전성 금속층(141M)을 포함하는 구조를 가지며, 제2 버스바 전극(152)은 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 제2 전극(150)이 시드층(141S) 및 도전성 금속층(141M)을 포함하는 제2 핑거 전극과 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 제2 버스바 전극(152)을 포함하는 경우, 태양 전지는 양면 접합형 태양 전지일 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 양면 접합형 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 9는 도 8에서 Ⅸ-Ⅸ 라인에 따른 단측면을 도시한 도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제 3 실시에에 따른 태양 전지는 기판(110), 기판(110)의 제1 면에 배치되며, 고농도 에미터부(121H)와 저농도 에미터부(121L)를 구비하는 에미터부(121), 에미터부(121) 위에 배치되는 제1 유전층(130), 에미터부(121) 위에 배치되며, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)을 구비하는 제1 전극(140), 기판(110)의 제2 면에 배치되며, 저농도 전계부(172L)와 고농도 전계부(172H)를 구비하는 후면 전계부(172), 후면 전계부(172) 위에 배치되는 제2 유전층(160), 후면 전계부(172) 위에 배치되며, 제2 핑거 전극(151’)과 제2 버스바 전극(152’)을 구비하는 제2 전극(150’)을 포함할 수 있으며, 양면 접합형 태양 전지의 구조를 가질 수 있다.
여기서, 기판(110), 에미터부(121), 제1 전극(140)은 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 아울러, 제1 유전층(130)는 도 1 내지 도 7에서 설명한 제1 유전층(130)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있다.
따라서, 기판(110), 에미터부(121), 제1 전극(140) 및 제1 유전층(130)에 대한 설명은 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용과 동일하므로, 생략한다.
아울러, 후면 전계부(172), 제2 유전층(160) 및 제2 전극(150’)에 대해서도, 앞선 도 1 내지 도 2b에서 설명한 바와 동일한 기능을 하므로, 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 구조적으로 차이가 있는 부분을 주로 설명한다.
여기서, 제2 유전층(160)은 후면 전계부(172) 위에 배치될 수 있으며, 제2 유전층(160)의 재료는 제1 유전층(130)의 재료, 즉, 도 1 내지 도 2b에서 설명한 제1 유전층(130)의 재료와 동일하게 형성될 수 있다.
후면 전계부(172)는 기판(110)의 제2 면에 형성될 수 있으며, 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역을 포함할 수 있다.
여기서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 이와 같은 후면 전계부(172)는 저농도 전계부(172L)와 고농도 전계부(172H)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성은 필수적인 것은 아니고, 선택적으로 적용될 수 있다.
여기서, 저농도 전계부(172L)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 제1 농도, 예를 들면, p+ 로 도핑된 부분이고, 고농도 전계부(172H)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 제1 농도보다 높은 제2 농도, 예를 들면, p++로 도핑된 부분이다. 여기서, 고농도 에미터부(121H)는 제2 핑거 전극(151’)과 동일한 제1 방향으로 형성될 수 있고, 제2 핑거 전극(151’)과 직접 접촉할 수 있다.
제2 전극(150’)은 후면 전계부(172) 위에 배치될 수 있으며, 제1 방향으로 배치되는 제2 핑거 전극(151’)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제2 버스바 전극(152’)을 포함할 수 있다.
여기서, 제2 핑거 전극(151’)은 고농도 에미터부(121H)의 패턴과 동일한 패턴으로 제1 방향으로 형성될 수 있으며, 고농도 에미터부(121H) 위에 접촉하여 배치될 수 있다.
따라서, 복수의 제2 핑거 전극(151’)은 고농도 후면 전계부(172H)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 형성될 수 있다.
복수의 제2 버스바 전극(152’)은 제1 핑거 전극(141)과 교차하는 제2 방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 제2 버스바 전극(152’)은 제2 유전층(160) 위에 접촉하여 배치될 수 있다. 즉, 제2 버스바 전극(152’)과 후면 전계부(172)부 사이에는 제2 유전층(160)가 배치될 수 있고, 아울러, 제2 버스바 전극(152’)의 아래에는 저농도 후면 전계부(172L)가 배치될 수 있다.
여기서, 제2 핑거 전극(151’)은 도 3에 도시된 제1 핑거 전극(141)과 동일하게, 시드층(미도시) 및 도전성 금속층(미도시)을 포함하는 구조를 가지며, 제2 버스바 전극(152’)은 도 4에 도시된 제1 버스바 전극(142)과 동일하게, 전기 전도성의 금속 입자(미도시)과 열 경화성 수지(미도시)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
여기서, 시드층(미도시) 및 도전성 금속층(미도시)을 포함하는 제2 핑거 전극(151’)에 대한 내부 구조는 앞선 도 3에서 설명한 제1 핑거 전극(141)에 대한 내부 구조와 동일할 수 있으며, 이에 대한 모든 내용이 적용될 수 있다.
아울러, 전기 전도성의 금속 입자(미도시)과 열 경화성 수지(미도시)를 포함하는 제2 버스바 전극(152’)에 대한 내부 구조는 도 4에서 설명한 제1 버스바 전극(142)에 대한 내부 구조와 동일할 수 있으며, 이에 대한 모든 내용이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 시드층(141S)과 도전성 금속층(141M)을 포함하는 제1 핑거 전극(141)과 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 제1 버스바 전극(142)을 구비하는 제1 전극(140)은 PERC(Passivated Emitter and Rear Cell) 구조의 태양 전지에도 그대로 적용될 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 PERC 구조의 태양 전지를 도시한 일부 사시도이고, 도 11은 도 10에서 ⅩⅠ-ⅩⅠ 라인에 따른 단측면을 도시한 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지는 기판(110), 기판(110)의 제1 면에 배치되며, 고농도 에미터부(121H)와 저농도 에미터부(121L)를 구비하는 에미터부(121), 에미터부(121) 위에 배치되는 제1 유전층(130), 에미터부(121) 위에 배치되며, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)을 구비하는 제1 전극(140), 기판(110)의 제2 면에 부분적으로 형성되는 복수의 후면 전계부(172), 기판(110)의 제2 면 위에 배치되는 후면 보호막(190), 기판(110)의 제2 면 위에 배치되며, 후면 전극층(151)과 제2 버스바 전극(152)을 구비하는 제2 전극(150)을 포함할 수 있다.
여기서, 기판(110), 에미터부(121), 제1 유전층(130) 및 제1 전극(140)은 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용이 그대로 적용될 수 있다.
따라서, 기판(110), 에미터부(121), 제1 전극(140) 및 제1 유전층(130)에 대한 설명은 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용과 동일하므로, 생략한다.
여기서, 복수의 후면 전계부(172)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 전극(150)과 기판(110) 사이에 위치한다. 복수의 후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
이와 같은 복수의 후면 전계부(172)는 제2 전극(150)과 기판(110) 사이에 위치하되, 후면 보호막(190)에 형성되는 복수의 홀을 통하여, 제2 전극(150)과 기판(110)이 서로 연결되는 부분에만 부분적으로 형성된다.
다음, 후면 보호막(190)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 제2 면 위에 배치되며, 적어도 하나의 홀이 형성된다.
이와 같은 후면 보호막(190)은 기판(110) 제2 면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키고, 기판(110)을 통과한 빛의 내부 반사율을 향상시켜 기판(110)을 통과한 빛의 재입사율을 높인다. 이러한 후면 보호막(190)은 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 일례로 다층 구조로 형성하는 경우, 3층 구조로 형성할 수 있으며, 이와 같은 경우, 기판(110)으로부터 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 및 실리콘 산화질화막(SiOxNy)의 3층 구조로 형성할 수 있다.
제2 전극(150)은 앞서 언급한 바와 같이, 후면 전극층(151)과 제2 버스바 전극(152)을 구비할 수 있다.
여기서, 후면 전극층(151)은 전술한 후면 보호막(190) 전체를 덮도록 후면 보호막(190) 위에 배치되며, 이와 같은 후면 전극층(151)은 일부가 후면 보호막(190)에 형성된 홀을 통하여 기판(110)과 전기적으로 연결되는 연결 부분(151C)을 구비할 수 있다.
이와 같은 후면 전극층(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질로 이루어져 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이거나, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수도 있다.
그리고, 제2 버스바 전극(152)은 후면 보호막(190) 위에 위치하며, 후면 전극층(151)과 전기적으로 연결되어 있다. 이와 같은 제2 버스바 전극(152)은 제1 버스바 전극(142)와 동일한 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상일 수 있다. 이때, 복수의 제2 버스바 전극(152)은 제1 버스바 전극(142)과 마주보는 위치에 위치할 수 있다.
아울러, 이와 같은 제2 버스바 전극(152)은 제1 버스바 전극(142)과 동일한 재질과 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 제2 버스바 전극(152)도, 전기 전도성의 금속 입자(미도시)과 열 경화성 수지(미도시)를 포함할 수 있다. 아울러, 앞선 도 4에서 설명한 제1 버스바 전극(142)의 구조와 재질이 그래로 제2 버스바 전극(152)에 적용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 도 4에 대한 설명으로 대체한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)을 서로 다른 제조 방법으로 형성하여, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)이 서로 다른 전극 구조와 물질을 포함할 수 있다. 이와 같이, 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)의 제조 방법을 서로 다르게 하여 태양 전지의 효율 및 생산성 향상을 시킬 수 있다.
지금까지는 제1 핑거 전극(141)이 시드층(141S) 및 도전성 금속층(141M)을 포함하여 형성되고, 제1 버스바 전극(142)이 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 태양 전지의 구조에 대해서만 설명하였으나, 이하에서는 이와 같은 구조를 갖는 태양 전지를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
도 12a 내지 도 12g는 본 발명에 따른 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 12a 내지 도 12g에서 설명하는 태양 전지 제조 방법은 앞선 태양 전지의 다양한 실시예 중에서 도 6에 도시된 태양 전지를 제조하는 방법을 일례로 설명하지만, 이와 같은 태양 전지 제조 방법은 제1 전극(140)이 제1 핑거 전극(141)과 제1 버스바 전극(142)을 구비하는 경우의 태양 전지에는 모두 적용될 수 있다.
이때에, 제1 핑거 전극(141)이 도금 방식으로 형성되어, 제1 핑거 전극(141)이 시드층(141S) 및 도전성 금속층(141M)을 구비하고, 제1 버스바 전극(142)이 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 버스바 페이스트(P142)를 도포하여 형성되어, 제1 버스바 전극(142)이 전기 전도성의 금속 입자(MB1)와 열 경화성 수지(RS)를 갖는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 12a에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판(110)의 제1 면에 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하고, 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부(121L)를 형성한다.
이때에, 비록 도시되지는 않았지만, 기판(110)의 제1 면은 전처리 단계에 의해, 텍스처링 처리가 될 수 있으며, 이에 따라 기판(110)의 제1 면에는 복수의 요철이 형성될 수 있다. 따라서, 기판(110)의 제1 면에 형성되는 저농도 에미터부(121L)도 복수의 요철을 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 저농도 에미터부(121L)는 챔버 내에서, 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 가스를 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판(110)의 제1 면에 확산시켜 형성될 수 있다.
다음, 도 12b에 도시된 바와 같이, 저농도 에미터부(121L) 위에 제1 유전층(130)를 형성할 수 있다. 이와 같은 제1 유전층(130)는 예를 들어, CVD 또는 PECVD 챔버 내에서, 필요에 따라 공정 가스 및 압력을 변화시키면서 증착시켜 형성될 수 있으며, 단층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 이때의 공정 가스의 증착에 의해 저농도 에미터부(121L) 위에는 수소를 함유하는 투명한 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), 또는 실리콘 산화 질화막(SiOxNy) 중 적어도 하나를 함유하는 제1 유전층(130)가 형성될 수 있다.
다음, 도 12c 내지 도 12e에 도시된 바와 같이, 제1 유전층(130)를 부분적으로 식각하여, 제1 유전층(130)가 부분적으로 식각되어 노출된 저농도 에미터부(121L)에 제1 방향으로 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 갖는 고농도 에미터부(121H)를 형성한다.
이를 위하여, 먼저, 도 12c에 도시된 바와 같이, 제1 유전층(130)의 일부분 위에 제1 핑거 전극(141)의 패턴과 동일한 패턴을 갖는 제1 방향으로 제2 도전성 타입의 불순물을 포함하는 도펀트 페이스트(DP)를 도포한다.
이와 같은 도펀트 페이스트(DP)는 잉크젯 프린팅법(ink jetting), 스핀 코팅법(spin coating), 또는 스크린 인쇄법 등을 이용하여 도포될 수 있다.
여기서, 도펀트 페이스트(DP)가 제1 유전층(130)의 일부분 위에 제1 핑거 전극(141)의 패턴과 동일한 패턴을 갖는 제1 방향으로 도포되는 경우를 일례로 도시하고 설명하였지만, 이와 다르게, 도펀트 페이스트(DP)는 제1 유전층(130)의 전체면 위에 도포될 수도 있다. 이와 같은 경우, 별도의 마스크 등을 사용할 필요가 없어 공정이 보다 단순해질 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우 도펀트 페이스트(DP)의 소모량이 많아, 제조 비용이 증가할 수 있다.
이와 같이, 제1 유전층(130)의 위에 도펀트 페이스트(DP)가 제1 방향으로 부분적으로 도포되면, 도 12d에 도시된 바와 같이, 레이저 조사 장치(LB)가 제1 방향으로 이동하면서 도펀트 페이스트(DP)에 레이저 빔을 선택적으로 조사한다.
즉, 기판(110)의 전체면 중에서 도펀트 페이스트(DP)가 도포된 부분에만 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있다.
이는 도펀트 페이스트(DP)가 제1 유전층(130)의 전체면 위에 도포된 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉 도펀트 페이스트(DP)가 제1 유전층(130)의 전체면 위에 도포된 경우에는, 기판(110)의 전체면 중에서 제1 핑거 전극(141)이 형성될 부분의 도펀트 페이스트(DP)가 도포된 부분에만 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있다.
이와 같은 레이저 조사 장치(LB)는 도 12d에 도시된 바와 같이, 복수 개를 이용할 수도 있지만, 하나의 레이저 조사 장치(LB)를 복수 번 반복적으로 사용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 제1 유전층(130) 위의 도펀트 페이스트(DP)에 레이저 빔이 조사되면, 도 12e에 도시된 바와 같이, 제1 유전층(130)의 일부분이 식각되면서 동시에 도펀트 페이스트(DP)의 불순물이 저농도 에미터부(121L) 내부로 확산되어, 저농도 에미터부(121L)의 일부분에는 고농도 에미터부(121H)가 형성될 수 있다.
여기서, 고농도 에미터부(121H)는 제1 핑거 전극(141)의 패턴과 동일한 패턴, 즉 제1 방향으로 길게 뻗은 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.
이때, 제1 유전층(130)의 일부분은 도 12e에 도시된 바와 같이, 스트라이프 형상으로 식각될 수도 있지만, 이와 다르게, 스트라이프 배열을 갖는 복수 개의 개구홀이 포함되는 형태로 식각될 수도 있다.
이와 같이, 제1 유전층(130)의 일부분이 식각되는 형태는 레이저 빔의 이동 속도 또는 출력 전력을 조절하여 제어될 수 있다.
일례로, 레이저 빔의 이동 속도를 상대적으로 낮추고, 출력되는 레이저 빔의 전력을 상대적으로 높이는 경우, 도 12e에 도시된 바와 같이, 식각되는 제1 유전층(130)의 일부분이 스트라이프 형상을 가질 수 있다.
반대로, 레이저 빔의 이동 속도를 상대적으로 높이고, 출력되는 레이저 빔의 전력을 상대적으로 낮추는 경우, 도 12e에 도시된 바와 다르게, 식각되는 제1 유전층(130)의 일부분은 스트라이프 배열을 갖는 복수 개의 개구홀이 포함되는 형태로 식각될 수도 있다.
이때, 레이저 빔에 의해 식각되는 제1 유전층(130)의 폭은 제1 핑거 전극(141)의 폭(W141)보다 작을 수 있다.
다음, 비록 도시되지는 않았지만, 레이저 빔에 의해 식각된 제1 유전층(130)의 잔여물과 도펀트 페이스트(DP)의 잔여물을 제거할 수 있다.
다음, 도 12f에 도시된 바와 같이, 고농도 에미터부(121H) 위에 제1 방향으로 제1 핑거 전극(141)을 형성할 수 있다. 이와 같은 제1 핑거 전극(141)은 도금 방식으로 형성될 수 있다.
따라서, 제1 핑거 전극(141)을 형성하는 단계는 고농도 에미터부(121H) 위에 시드층(141S)을 형성하는 단계 및 시드층(141S) 위에 도전성 금속층(141M)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 핑거 전극(141)은 시드층(141S)과 도전성 금속층(141M)을 구비할 수 있다.
이때의 시드층(141S)과 도전성 금속층(141M)의 재료는 앞선 도 3에서 설명한 바와 동일하며, 이에 대한 구체적인 설명은 도 3에서의 설명과 중복되므로, 생략한다.
이와 같이, 제1 핑거 전극(141)을 도금 방식으로 형성하는 경우, (1) 얼라인을 맞추는 별도의 공정이 필요 없어지므로, 제1 핑거 전극(141)의 제조 공정을 보다 단순화할 수 있고, (2) 최소한의 영역에 대해서만 레이저 빔을 조사하므로 에미터부(121)나 기판(110)의 열 손상을 최소화할 수 있고, (3) 더불어, 제1 핑거 전극(141)을 제조할 때에, 제1 핑거 전극(141)이 에미터부(121)를 뚫고 기판(110)과 접촉하는 션트(shunt)가 발생될 가능성이 없어, 태양 전지의 제조 공정 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음, 도 12g에 도시된 바와 같이, 제1 핑거 전극(141)의 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 전기 전도성의 금속 입자(MB)과 열 경화성 수지(RS)를 포함하는 버스바 페이스트(P142)를 도포하고, 버스바 페이스트(P142)를 저온 열처리하여 제1 버스바 전극(142)을 형성한다.
아울러, 이와 같은 버스바 페이스트(P142)의 저온 열처리 공정에 의해, 제1 핑거 전극(141)의 시드층(141S)에서 고농도 에미터부(121H)와 접하는 경계면에는 니켈(Ni)과 실리콘(Si)이 화학적으로 결합하여 실리사이드화(silicidation)된 니켈- 실리사이드(Ni-Si)층(미도시)이 형성될 수 있다.
여기서, 버스바 페이스트(P142)의 금속 입자(MB)는 도전성 금속, 예를 들어 은(Ag)을 포함할 수 있으며, 이때의 금속 입자(MB)는 예를 들어, 원형 또는 타원형 형상을 가질 수 있다.
여기서 금속 입자(MB)의 직경은 최대 1μm 이하일 수 있으며, 이와 같은 버스바 페이스트(P142)는 글래스 프릿(GF)을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 버스바 페이스트(P142)의 열 경화성 수지(RS)는 열 경화성 수지는 모노모 계열의 에폭시(epoxy) 수지 또는 아크릴(acrylic) 수지를 포함할 수 있다.
아울러, 버스바 페이스트(P142)는 중합 반응을 발생시키는 개시재(initiator)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 열 경화성 수지(RS)는 복수의 금속 입자(MB)을 응집시키고, 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에 열처리되어 경화되는 특성이 있으며, 개시재는 버스바 페이스트(P142)를 열처리 할 때에, 중합 반응을 일으켜, 초기에 복수의 금속 입자(MB)을 응집시키고, 제1 버스바 전극(142)의 강도를 강화시키는 역할을 한다.
아울러, 본 발명의 버스바 페이스트(P142)는 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않거나 포함하더라도 버스바 페이스트(P142)의 단위 부피당 10% 이하의 부피비를 가질 수 있다. 이와 같은 글래스 프릿(glass frit)은 비전도성 물질로, 많이 포함될수록 저항이 증가되므로, 본 실시예에서는 버스바 페이스트(P142)가 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않는 경우를 일례로 설명한다.
여기서, 버스바 페이스트(P142)를 저온 열처리하는 단계에서의 공정 온도는 300℃ ~ 350℃ 사이일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 버스바 페이스트(P142)의 열처리 공정 온도는, 종래의 버스바 전극 형성시의 공정 온도(예를 들어, 800℃ ~ 900℃)와 비교하여 상대적으로 낮고, 본 발명의 버스바 페이스트(P142)가 글래스 프릿(GF)을 포함하지 않고, 열 경화성 수지(RS)가 저온 공정(예를 들어, 300℃ ~ 350℃)에서 열처리되기 때문에, 버스바 페이스트(P142)가 열처리되더라도, 버스바 페이스트(P142)가 제1 유전층(130)를 뚫고 들어가지 않고, 도 4에 도시된 바와 같이, 버스바 페이스트(P142)의 열 경화성 수지(RS)가 최종적으로 완성되는 제1 버스바 전극(142)에 그대로 남아 있게 된다.
아울러, 버스바 페이스트(P142)의 열처리 공정 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 버스바 페이스트(P142)에 있던 금속 입자(MB)의 형태가 원래의 형태 그래로 유지되어, 저온 열처리 이전에, 금속 입자(MB)의 형태가 원형 또는 타원형 형상인 경우, 최종적으로 완성되는 제1 버스바 전극(142)에도 금속 입자(MB)의 형태가 그대로 유지되어 원형 또는 타원형 형상을 가질 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 버스바 페이스트(P142)의 열처리 공정은 공정 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 에미터부(121)의 경계면에 금속 입자(MB)와 에미터부(121)의 실리콘(Si)이 반응하여 재결정화되는 금속층(RMP)을 형성하지 않는다.
또한, 본 발명의 버스바 페이스트(P142)의 열처리 공정은, 300℃ ~ 350℃ 사이의 저온 공정에서 열처리를 수행이 가능한 버스바 페이스트(P142)를 도포하여 형성되므로, 에미터부(121) 및 기판(110)에 가해지는 열 손상을 최소화할 수 있어, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이후, 기판(110)의 제2 면에 후면 전계부(172)와 제2 전극(150)을 형성하여, 도 6에 도시된 바와 같은 태양 전지를 제조할 수 있다.
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.
Claims (21)
- 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 기판;
상기 기판의 제1 면에 배치되며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하고, 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부와 상기 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 가지며, 상기 저농도 에미터부보다 높은 농도의 고농도 에미터부를 구비하는 에미터부;
상기 에미터부 위에 배치되는 제1 유전층;
상기 고농도 에미터부 위에 제1 방향으로 배치되는 제1 핑거 전극과 상기 저농도 에미터부 위에 제2 방향으로 배치되는 제1 버스바 전극을 포함하는 제1 전극; 및
상기 기판의 제2 면에 형성되며, 상기 기판과 연결되는 제2 전극;을 포함하고,
상기 제1 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하고, 상기 제1 핑거 전극은 상기 고농도 에미터부와 접촉하는 시드층 및 상기 시드층 위에 형성되는 도전성 금속층을 포함하는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 버스바 전극과 상기 저농도 에미터부 사이에는 상기 제1 유전층이 배치되는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 금속 입자는 은(Ag)을 포함하는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 금속 입자의 크기는 1μm 이하인 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 버스바 전극은 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않거나 글래스 프릿(glass frit)을 상기 제1 버스바 전극의 단위 부피당 10% 이하의 부피비로 포함하는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 버스바 전극은 상기 에미터부와의 경계면에 재결정화된 금속층을 포함하지 않는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 열 경화성 수지는 모노모 계열의 에폭시(epoxy) 수지 또는 아크릴(acrylic) 수지를 포함하는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 핑거 전극은 도금 방식에 의해 형성되는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 시드층은 니켈-실리사이드(Ni-Si)를 포함하고,
상기 도전성 금속층은 주석(Sn), 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함하는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 저농도 에미터부는 상기 제1 유전층과 직접 접촉하고, 상기 제1 버스바 전극은 상기 제1 유전층과 직접 접촉하는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 전극은
제1 방향으로 배치되는 제2 핑거 전극과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제2 버스바 전극을 포함하는 태양 전지. - 제11 항에 있어서,
상기 제2 핑거 전극은 시드층; 및 상기 시드층 위에 형성되는 도전성 금속층;을 포함하는 태양 전지. - 제11 항에 있어서,
상기 제2 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하는 태양 전지. - 기판의 제1 면에 제1 면저항을 갖는 저농도 에미터부를 형성하는 단계;
상기 저농도 에미터부 위에 제1 유전층을 형성하는 단계;
상기 제1 유전층 위에 도펀트 페이스트를 도포하고, 상기 도펀트 페이스트에 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 면저항보다 낮은 제2 면저항을 가지며, 상기 저농도 에미터부보다 높은 농도의 고농도 에미터부를 형성하는 단계;
상기 고농도 에미터부 위에 제1 방향으로 제1 핑거 전극을 형성하고 제2 방향으로 제1 버스바 전극을 형성하는 제1 전극 형성 단계; 및
상기 기판의 제2 면에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 전극 형성 단계에서, 상기 제1 핑거 전극은 도금 방식으로 형성하고, 상기 제1 버스바 전극은 전기 전도성의 금속 입자와 열 경화성 수지(resin)를 포함하는 버스바 페이스트(paste)를 도포하고 300℃ ~ 350℃ 사이로 저온 열처리여 형성하는 태양 전지 제조 방법.
- 삭제
- 제14 항에 있어서,
상기 제1 전극 형성 단계에서, 상기 버스바 페이스트를 저온 열처리할 때에, 상기 버스바 페이스트(paste)는 상기 제1 유전층을 뚫고 들어가지 않는 태양 전지 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 제1 전극 형성 단계에서, 상기 버스바 페이스트를 저온 열처리할 때에, 상기 에미터부와의 경계면에 재결정화된 금속층이 형성되지 않는 태양 전지 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 제1 전극 형성 단계에서, 상기 저온 열처리 이후 상기 금속 입자는 형태는 상기 저온 열처리 이전 상기 금속 입자의 형태를 유지하는 태양 전지 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 버스바 페이스트는 글래스 프릿(glass frit)을 포함하지 않거나 글래스 프릿(glass frit)을 상기 버스바 페이스트의 단위 부피당 10% 이하의 부피비로 포함하는 태양 전지 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 열 경화성 수지는 모노모 계열의 에폭시(epoxy) 수지 또는 아크릴(acrylic) 수지를 포함하는 태양 전지 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 제1 전극 형성 단계에서,
상기 제1 핑거 전극은 상기 고농도 에미터부 위에 니켈을 포함하는 시드층과 상기 시드층 위에 도전성 금속층으로 형성되고,
상기 버스바 페이스트를 저온 열처리할 때에, 상기 제1 핑거 전극의 시드층에는 니켈(Ni)과 상기 고농도 에미터부의 실리콘(Si)이 화학적으로 결합한 니켈-실리사이드(Ni-Si)층이 형성되는 태양 전지 제조 방법.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120103802A KR101956734B1 (ko) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | 태양 전지 및 그의 제조 방법 |
| US13/857,806 US20140076394A1 (en) | 2012-09-19 | 2013-04-05 | Solar cell and method for manufacturing the same |
| CN201310155837.9A CN103681930B (zh) | 2012-09-19 | 2013-04-28 | 太阳能电池及其制造方法 |
| EP13002313.8A EP2711988B1 (en) | 2012-09-19 | 2013-04-30 | Solar cell and method for manufacturing the same |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5380371A (en) | 1991-08-30 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and fabrication method thereof |
| US20090188556A1 (en) | 2008-01-30 | 2009-07-30 | Imelda Castillo | Conductive inks |
| US20110253209A1 (en) | 2008-04-17 | 2011-10-20 | You Jaesung | Solar cell, method of forming emitter layer of solar cell, and method of manufacturing solar cell |
| US20120060917A1 (en) | 2011-02-09 | 2012-03-15 | Yoonsil Jin | Solar cell |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1734589B1 (en) * | 2005-06-16 | 2019-12-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for manufacturing photovoltaic module |
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| US20110240124A1 (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Metal pastes and use thereof in the production of silicon solar cells |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5380371A (en) | 1991-08-30 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and fabrication method thereof |
| US20090188556A1 (en) | 2008-01-30 | 2009-07-30 | Imelda Castillo | Conductive inks |
| US20110253209A1 (en) | 2008-04-17 | 2011-10-20 | You Jaesung | Solar cell, method of forming emitter layer of solar cell, and method of manufacturing solar cell |
| JP2012074288A (ja) | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 導電性組成物および太陽電池セル |
| US20120180862A1 (en) | 2011-01-13 | 2012-07-19 | Henry Hieslmair | Non-contacting bus bars for solar cells and methods of making non-contacting bus bars |
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