KR102186500B1 - 백컨택트형 태양전지 셀 - Google Patents

백컨택트형 태양전지 셀 Download PDF

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Abstract

전력 손실이 적고, 버스바의 포지셔닝이 자유롭고, 제조 공정이 간단하고 쉬운 백컨택트형 태양전지를 제공한다. 반도체 기판과, 반도체 기판의 수광면측과는 반대측의 이면측에 형성된 제1의 도전형 영역과, 반도체 기판의 이면측에 형성된 제2의 도전형 영역과, 제1의 도전형 영역 상에 직선상으로 형성된 제1의 도전형 집전 전극과, 제2의 도전형 영역 상에 직선상으로 형성된 제2의 도전형 집전 전극을 구비하고, 제1의 도전형 영역과 제2의 도전형 영역은 교대로 배열되고, 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극은 불연속 개소를 가지고, 당해 불연속 개소는 제1의 도전형 영역과 제2의 도전형 영역이 교대로 배열되는 배열 방향에 있어서, 도전형마다 대략 일직선 상에 늘어서도록 설치된다.

Description

백컨택트형 태양전지 셀{BACK CONTACT TYPE SOLAR BATTERY CELL}
본 발명은 백컨택트형 태양전지에 관한 것이다.
종래부터 주류의 태양전지는 예를 들어 단결정 또는 다결정의 실리콘 기판의 수광면에 실리콘 기판의 도전형과 반대의 도전형으로 되는 불순물을 확산시킴으로써 p－n 접합을 형성하고, 실리콘 기판의 수광면과 그 반대측에 있는 이면에 각각 전극을 형성하여 제조되어 왔다.
이 주류의 실리콘 태양전지는 모두 수광면에 금속으로 이루어지는 겉전극(보통은 버스바(bus bar) 및 핑거(finger)로 불리는 금속 전극으로 이루어진다)을 가지고 있다. 이들 겉전극은 입사하는 태양광을 차단하기 때문에 태양전지의 출력을 손실시킨다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 실리콘 기판의 수광면에는 전극을 형성하지 않고, 실리콘 기판의 이면에만 전극을 형성하는 이른바 백컨택트(back contact)형 태양전지가 개발되고 있다. 수광면에 전극이 없는 백컨택트형 태양전지는 전극에 의한 쉐도우 로스(shadow loss)가 없고, 입사해 오는 태양광을 100% 태양전지에 취해넣을 수가 있기 때문에 원리적으로 고효율이 실현 가능하다.
이 백컨택트형 태양전지의 수광면에 태양광이 입사하면, 실리콘 기판의 수광면 근방에서 생긴 캐리어가 백컨택트형 태양전지의 이면에 형성된 p－n 접합까지 도달하고, 핑거 p형 전극 및 핑거 n형 전극에 수집되어 외부로 인출된다.
도 1에 일반적인 태양전지의 전극 구조를 나타낸다. 전극에는 핑거부(102)와 버스바부(103)가 있다. 핑거부(102)는 태양전지로부터 발생한 광전류를 저항 손실 없고 효율 좋게 수집하는 것을 목적으로 하여 형성되어 있는 집전 전극이다. 버스바부(103)는 핑거부(102)를 통해 전류를 모으고, 탭선(tab line)의 그라운드(ground)로 되는 역할을 한다. 도 2는 일반적인 태양전지 셀의 수광면에 탭선을 붙인 경우의 전류의 흐름을 나타내고 있다. 도 2에 나타내듯이 실리콘 기판(201) 내에서 발생한 전자는 근접의 핑거(202)에 집전되고, 또한 근접의 버스바(203)에 전류가 흐르고, 탭선(204)을 통하여 전력으로서 인출된다. 전술과 같이 버스바는 핑거에 집전된 전류를 모으는 역할이 있기 때문에, 가능한 한 많은 핑거와 접속되는 것이 바람직하다. 또, 도 3 (a)에 나타내듯이 핑거(301)로부터 버스바(302)의 전류(303)와 평행하게, 상기 핑거(301) 바로 아래의 확산층(304)에도 적잖이 전류가 흐르고 있다. 만일 도 3 (b)에 나타내듯이 핑거(301)가 극소 영역에서 단선되어 있었다고 해도, 전류는 확산층을 지나기 때문에, 전류가 발생한 개소로부터 버스바까지의 저항 손실은 작다.
핑거 전극은 단면적이 작아지면, 직렬 저항이 커져 출력이 많이 손실되기 때문에, 단면적은 커지도록 설계된다. 즉 전극 높이를 높게, 혹은 전극 폭을 넓게 하도록 설계된다. 그러나, 전자에는 복수회의 공정이나 장시간 처리를 요할 뿐만 아니라 한도가 있고, 후자는 직렬 저항치를 저감할 수 있는 대신에 수광 면적 감소나 표면 패시베이션(surface passivation) 악화를 초래하여, 결과적으로 태양전지의 출력을 저하시켜 버리는 경우가 많아, 각각 현재의 기술에서는 태양전지의 고출력화 방법으로서 한계점에 달해 있다.
직렬 저항을 저감하는 방법으로서는 핑거의 단면적을 크게 하는 것 외에도 핑거 길이를 단축하는 것을 들 수 있다. 도 4에 일반적인 백컨택트 셀의 이면 전극 구조를 나타낸다. 백컨택트형 태양전지는 양면에 전극이 형성되어 있는 일반적인 태양전지와 비교하여 핑거 길이가 길어 충분히 개량의 여지가 있다.
핑거 길이를 단축하기 위해 도전형 영역과 그 위에 형성되는 도전형 전극을 단편화시킴으로써 기판 영역 내부에도 버스바를 형성할 수 있는 백컨택트형 태양전지가 개시되어 있다(특허문헌 1).
일본국 재공표 2009－025147호 공보
그렇지만, 특허문헌 1의 백컨택트형 태양전지에 있어서는, 단편화된 버스바 중 적어도 2개는 당해 버스바의 길이 방향에 있어서의 기판의 양단 부근에 설치되어 있고, 이러한 기판단의 버스바는 핑거와 일측밖에 접속되어 있지 않기 때문에, 버스바를 많이 설치할 수 있는 구성임에도 불구하고, 버스바 1개에 대해 집전할 수 있는 핑거의 수는 적어 버스바가 충분히 활용되고 있지 않았다.
상기의 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은 특성을 향상시킬 수가 있음과 아울러, 버스바의 포지셔닝(positioning)에 자유도가 있고, 비교적 용이하게 제조 가능한 백컨택트형 태양전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 태양전지는 반도체 기판과, 반도체 기판의 수광면측과는 반대측의 이면측에 형성된 제1의 도전형 영역과, 반도체 기판의 이면측에 형성된 제2의 도전형 영역과, 제1의 도전형 영역 상에 대략 직선상으로 형성된 제1의 도전형 집전 전극과, 제2의 도전형 영역 상에 대략 직선상으로 형성된 제2의 도전형 집전 전극을 구비하고, 제1의 도전형 영역과 제2의 도전형 영역은 교대로 배열되고, 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극은 불연속 개소를 가지고, 당해 불연속 개소는 제1의 도전형 영역과 제2의 도전형 영역이 교대로 배열되는 배열 방향에 있어서, 도전형마다 대략 일직선 상에 늘어서도록 설치된다.
제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극에 있어서의 불연속 개소에 인접하는 부분은, 당해 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극의 다른 부분보다 굵은 소(小)버스바로서 형성되면 좋다. 또, 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극에 있어서의 소버스바의 선폭은 200~2000㎛로 하면 좋고, 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극에 있어서의 소버스바 이외의 부분의 선폭은 50~500㎛로 하면 좋다.
소버스바는 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극의 길이 방향에 있어서의 반도체 기판의 단부에 인접하지 않는 위치에 설치되면 좋다. 또, 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극 중 어느 하나의 불연속 개소는, 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극 중 다른 하나의 소버스바와 배열 방향에 있어서 인접하면 좋다.
불연속 개소는 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극의 길이 방향에 있어서 1~4개소인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 특성을 향상시킬 수가 있는 백컨택트형 태양전지를 제공할 수가 있다.
도 1은 일반적인 태양전지 셀의 전극 구조의 개요도이다.
도 2는 일반적인 태양전지 셀의 수광면에 탭선을 붙인 경우의 전류 흐름의 개요도이다.
도 3 (a)는 일반적인 태양전지 셀 내의 전류 흐름의 단면도이다. 도 3 (b)는 국소적으로 전극이 단선된 태양전지 셀 내의 전류 흐름의 단면도이다.
도 4는 일반적인 백컨택트형 태양전지 셀의 이면 전극 구조의 개요도이다.
도 5는 본 발명의 백컨택트형 태양전지 셀의 확산 영역 및 이면 전극 구조의 일예이다.
도 6은 본 발명의 백컨택트형 태양전지 셀의 이면 전극 구조 및 탭선 위치의 일예이다.
도 7은 본 발명의 백컨택트형 태양전지 셀의 확산 패턴의 일예이다.
도 8은 본 발명의 백컨택트형 태양전지 셀의 이면 전극 패턴의 일예이다.
이하, 본 발명의 일실시형태에 있어서의 백컨택트형 태양전지 셀에 대해 도를 참조하면서 설명한다. 또한, 도시의 편의를 위해 부재의 크기 및 형상은 변형 혹은 과장하여 모식적으로 나타내고 있다.
도 5에 나타내듯이 본 발명의 태양전지는 실리콘 기판(501)의 이면측에 있어서, 제1의 도전형 확산 영역(502)과 기판보다도 고농도의 제2의 도전형 확산 영역(503)이 교대로 소정의 간격을 두어 연속적으로 대략 직선상으로 형성되고, 복수의 선상의 제1의 도전형 집전 전극(504) 혹은 제2의 도전형 집전 전극(505)이 각각의 제1의 도전형 확산 영역(502) 혹은 제2의 도전형 확산 영역(503) 상에 불연속으로 형성되어 있는 태양전지의 구조를 특징으로 한다. 실리콘 기판(501)은 제2의 도전형이다. 또한, 본원에 있어서, 제1의 도전형 확산 영역(502) 및 제2의 도전형 확산 영역(503)이 선상으로 뻗어 있는 방향을 「길이 방향」, 제1의 도전형 확산 영역(502) 및 제2의 도전형 확산 영역(503)이 교대로 배열되는 방향을 「배열 방향」이라고 부른다.
도 5에 나타나 있듯이, 전극 불연속 개소(506 및 507)는 각각 배열 방향에 있어서 대략 일직선 상에 늘어서서 설치되어 있다. 즉, 제1의 도전형 집전 전극(504) 혹은 제2의 도전형 집전 전극(505)의 길이 방향은 도 5에 있어서 좌우 방향으로 되어 있는 바, 전극 불연속 개소(506 및 507)는 각각 도 5 중의 상하 방향에 있어서 대략 일직선 상에 늘어서서 설치된다.
제1의 도전형 집전 전극(504) 혹은 제2의 도전형 집전 전극(505)에는 길이 방향에 있어서의 반도체 기판의 양단간에 각각 불연속 개소(506 혹은 507)가 1~4개소 형성된다.
제1의 도전형 집전 전극(504) 혹은 제2의 도전형 집전 전극(505)에 있어서의 버스바부에 상당하는 부분(508)의 선폭은 그 외의 부분보다 굵게 형성해도 좋다. 또, 버스바부에 상당하는 부분(508)은 동일 도전형의 불연속 개소(506 혹은 507)에 인접해 있는 것이 바람직하다. 금후, 편의상 버스바부에 상당하는 부분(508)을 소(小)버스바라고 부른다.
불연속 개소(506)가 배열 방향으로 늘어서서 설치되는 것과 거의 동일 직선 상에 제2의 도전형의 소버스바 부분(508)이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기 제2의 불연속 개소(507)가 배열 방향으로 늘어서서 설치되는 것과 거의 동일 직선 상에 제1의 도전형의 소버스바 부분(508)이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
소버스바(508)의 선폭(509)은 200~2000㎛이고, 그 이외의 개소의 집전 전극의 선폭(510)은 50~500㎛로 형성되는 것이 좋다. 여기서, 소버스바(508)의 길이(511)는 200~5000㎛인 것이 바람직하다. 또, 전극 불연속 개소(506 및 507)의 길이는 300~6000㎛인 것이 바람직하고, 전극 불연속 개소(506 및 507)의 길이는 소버스바(508)의 길이보다 100~1000㎛ 정도 긴 것이 바람직하다.
제1의 도전형 확산 영역(502)의 폭(512)은 500~5000㎛, 제2의 도전형 확산 영역(503)의 폭(513)은 50~1000㎛인 것이 바람직하다. 또, 제1의 도전형 확산 영역(502)의 폭(512)이 제2의 도전형 확산 영역(503)의 폭(513)보다도 넓은 것이 바람직하다. 제1의 도전형 집전 전극(504)과 제2의 도전형 집전 전극(505)의 간격(514)은 300~5000㎛인 것이 바람직하다.
상기의 셀 구조로 함으로써, 도 6에 나타내듯이 모듈 제작시의 제1의 도전형 탭선(601)은 제1의 도전형의 소버스바(602) 상 및 제2의 도전형 집전 전극(608)의 불연속 개소(603) 상에 설치되고, 제2의 도전형 탭선(604)은 제2의 도전형의 소버스바(605) 상 및 제1의 도전형 집전 전극(607)의 불연속 개소(606) 상에 설치된다.
탭선(601 및 604)은 도전성이면 그 재질 및 형상은 특히 한정되지 않지만, 예를 들어 박(foil)상 또는 판상 등의 띠상으로 형성된 도전체로 이루어지는 것이 바람직하다. 탭선이 띠상인 경우에는 탭선의 폭은 200~5000㎛ 정도인 것이 바람직하고, 두께는 50~500㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또, 탭선의 폭은 불연속 개소의 길이보다 100~1000㎛ 정도 짧은 것이 바람직하다. 이에 의해 다른 도전형의 집전 전극에 있어서의 불연속 개소 상에 배치되는 탭선과의 사이에 충분한 클리어런스(clearance)를 확보할 수가 있다.
탭선에는 여러 가지의 금속, 합금 등이 포함되고, 예를 들어, Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Ti 등의 금속 또는 이들의 합금이 포함되고, 그중에서도 Cu를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 탭선에는 Sn, Pb, Cu의 합금으로 이루어지는 땜납 도금이 되어 있는 것이 바람직하다.
소버스바(602 또는 605)와 그 위에 설치되는 탭선(601 또는 604)을 전기적으로 접착시키기 위해 납땜이 사용된다. 여기서 「납땜」은 소버스바(602 또는 605) 상에 플럭스(flux)를 도포하고, 그 위에 탭선을 설치하고, 셀 전체를 가열하여 소버스바(602 또는 605)와 탭선(601 또는 604)을 접합하는 것을 가리킨다.
소버스바(602 또는 605)는 길이 방향에 있어서의 기판단 부근에 없고 기판의 내측에 설치된다. 여기서, 길이 방향에 있어서 동일 직선 상에 있는 제1의 도전형 집전 전극(607)은 불연속이지만, 불연속 개소(606)에는 확산층이 있고 극소 영역이기 때문에, 불연속 개소(606)에서의 저항 손실은 작다. 한편, 제2의 도전형 탭선(604)은 불연속 개소(606)와는 납땜되지 않기 때문에 전기적으로 분리되어 있는 상태이다. 또, 길이 방향에 있어서 동일 직선 상에 있는 제2의 도전형 집전 전극(608)은 서로 불연속이지만, 불연속 개소(603)에는 확산층이 있고 극소 영역이기 때문에, 불연속 개소(603)에서의 저항 손실은 작다. 한편, 제1의 도전형 탭선(601)은 불연속 개소(603)와는 납땜되지 않기 때문에 전기적으로 분리되어 있는 상태이다. 따라서, 본원에서는 모든 소버스바(602 또는 605)에 대해 핑거를 양측에 구비시킬 수가 있어, 1개의 소버스바(602 또는 605)에 대해 실효적으로 집전할 수 있는 핑거의 수가 많다. 이에 의해 직렬 저항을 경감할 수 있어 태양전지의 고효율화가 가능하다.
소버스바 위치는 대략 직선상으로 늘어서 있고, 제1의 도전형 소버스바와 제2의 도전형 소버스바는 서로 근접해 있기 때문에, 탭선 접착시에 플럭스가 도포되기 쉬워, 일반적인 백컨택트형 태양전지와 비교하여 모듈의 제조가 용이하다.
이하, 본 발명의 태양전지의 제작 방법의 일예를 기술한다. 단, 본 발명은 이 방법으로 제작된 태양전지에 한정되는 것은 아니다.
고순도 실리콘에 붕소 혹은 갈륨과 같은 III족 원소를 도프(dope)하고, 비저항 0.1~5Ω·cm로 한 아즈컷(Ascut) 단결정｛100｝p형 실리콘 기판 표면의 슬라이스 데미지(slice damage)를, 농도 5~60질량%의 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 고농도의 알칼리, 혹은 산과 질산의 혼산 등을 이용하여 에칭한다. 단결정 실리콘 기판은 CZ법, FZ법 어느 방법에 따라 제작되어도 좋다.
이어서, 기판 표면에 텍스쳐(texture)라고 불리는 미소한 요철 형성을 행한다. 텍스쳐는 태양전지의 반사율을 저하시키기 위한 유효한 방법이다. 텍스쳐는 가열한 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등의 알칼리 용액(농도 1~10질량%, 온도 60~100℃) 중에 10~30분 정도 침지함으로써 용이하게 제작된다. 상기 용액 중에 소정량의 2－프로판올을 용해시켜 반응을 촉진시키는 경우가 많다.
텍스쳐 형성 후 염산, 황산, 질산, 불산 등, 혹은 이들의 혼합액의 산성 수용액 중에서 세정한다. 경제적 및 효율적 견지에서 염산 중에서의 세정이 바람직하다. 청정도를 향상시키기 위해 염산 용액 중에 0.5~5%의 과산화수소를 혼합시키고 60~90℃로 가온하여 세정해도 좋다.
상기 실리콘 기판의 이면측에 이미터층 및 BSF를 형성한다. 본원의 백컨택트형 태양전지는 p－n 접합을 이면의 소망의 영역에만 형성할 필요가 있고, 이것을 달성하기 위해 패터닝에 의해 확산층을 형성하거나, 확산 전에 소망의 확산 영역 이외에 산화규소막이나 질화규소막 등을 확산 마스크로서 형성하거나 하여, 소망의 확산 영역 이외에 p－n 접합이 생기지 않게 할 궁리를 할 필요가 있다.
도 7에 나타내듯이, 소망의 확산 영역이란, 예를 들어 p형 실리콘 기판(701)을 사용하는 경우, n형 확산 영역(702)과 기판보다도 고농도의 p형 확산 영역(703)이 교대로 띠상으로 형성되어 있는 패턴이 좋다. n형 확산 영역(702)의 폭(704)은 500~5000㎛, p형 확산 영역(703)의 폭(705)은 50~2000㎛인 것이 바람직하다. 또, n형 확산 영역(702)의 폭(704)이 p형 확산 영역(703)의 폭(705)보다 넓은 것이 바람직하다. n형 확산 영역(702)과 p형 확산 영역(703)의 스페이스(706)는 50~500㎛인 것이 바람직하다. 기판단에 가장 가까운 확산층단과 기판단간의 스페이스(707)는 200~2000㎛인 것이 바람직하다.
산화막의 형성 방법에 있어서는, 플라즈마 CVD에 의한 데포지션(deposition)(퇴적), 혹은 실리콘을 포함하는 고분자를 도포 후 가열하여 경화시키는 등 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다. 확산 마스크로서 사용하는 산화막의 막두께는 100~200nm로 하는 것이 바람직하다.
여기서 나타내는 사례는 먼저 p형 확산층을 형성한다. 예를 들면 플라즈마 CVD를 이용한다면, 소망의 p형 확산 영역 상에 산화막의 퇴적을 방지할 수 있는 패턴식의 판을 기판 상에 얹고, 소망의 p형 확산 영역 이외(예를 들면 수광면측 전체도)에 산화막을 제막한다. 또, 실리콘을 포함하는 고분자를 사용한다면, 실리콘을 포함하는 고분자를 스크린 인쇄에 의해 소망의 p형 확산 영역 이외(예를 들면 수광면측 전체도)에 도포하고, 핫플레이트(hot plate) 등에 의해 가열 경화시켜, 소망의 p형 확산 영역 이외에 산화막을 형성한다. 이면에 도펀트(dopant)를 포함하는 도포제를 도포 후, 900~1000℃에서 열처리를 행함으로써 p형 확산 영역을 이면에 형성한다. 이 도포 확산은 BBr3를 이용한 기상 확산으로 행해도 좋다. 열처리 후 실리콘 기판에 붙은 유리 성분은 유리 에칭 등에 의해 세정한다. 이때 동시에 p형 확산 영역 이외의 산화막도 제거된다. 도펀트는 p형이면 어느 것이라도 좋지만, 특히 붕소를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 시트 저항은 1~100Ω／□이고, 바람직하게는 3~40Ω／□이다.
다음에 n형 확산층을 형성한다. 마찬가지 처리에 의해 소망의 n형 확산 영역 이외(수광면측 전체도)에 산화막을 형성하고, 이면에 도펀트를 포함하는 도포제를 도포 후, 900~1000℃에서 열처리를 행함으로써 n형 확산 영역을 이면에 형성한다. 이 도포 확산은 POCl3를 이용한 기상 확산이어도 좋다. 열처리 후 실리콘 기판에 붙은 유리 성분은 유리 에칭 등에 의해 세정한다. 또한, 이때 동시에 n형 확산 영역 이외의 산화막도 제거된다. 도펀트는 n형이면 어느 것이라도 좋지만, 특히 인을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 시트 저항은 20~200Ω／□이고, 바람직하게는 40~100Ω／□이다.
이어서, 재결합 사이트의 하나로 되는 댕글링 본드(dangling bond)를 줄이기 위해 실리콘 기판 상에 산화막을 형성한다. 확산층을 형성한 실리콘 기판을 산소 분위기하에서 800~1000℃에서 0.5~2시간 처리하여, 패시베이션막으로 되는 실리콘 산화막을 형성한다. 실리콘 산화막의 막두께는 3~30nm가 바람직하다.
다음에, 표리 양면의 반사 방지막 형성을 행한다. 플라즈마 CVD법에 의해 기판의 표리 양면에 유전체막인 질화규소막을 퇴적한다. 이 막두께는 70~100nm가 바람직하다. 반응 가스로서 모노실란(SiH4) 및 암모니아(NH3)를 혼합하여 이용하는 경우가 많지만, NH3 대신에 질소를 이용하는 것도 가능하고, 또 프로세스 압력의 조정, 반응 가스의 희석, 또한 기판에 다결정 실리콘을 이용한 경우에는 기판의 벌크 패시베이션(bulk passivation) 효과를 촉진하기 위해 반응 가스에 수소를 혼합하는 경우도 있다. CVD의 반응 가스의 여기 방법으로서는 전술의 플라즈마에 의하는 것 외에 열 CVD나 광 CVD 등을 이용해도 좋다. 다른 반사 방지막으로서 산화규소, 이산화티탄막, 산화아연막, 산화주석막, 산화탄탈막, 산화니오브막, 불화마그네슘막, 산화알루미늄막 등이 있고, 대체(代替)가 가능하다. 또, 형성 방법도 상기 이외에 코팅법, 진공 증착법 등이 있지만, 경제적인 관점에서 상기, 질화규소막을 플라즈마 CVD법에 따라 형성하는 것이 매우 적합하다.
다음에 전극을 형성한다. 스크린 인쇄 장치 등을 이용하여 상기 기판의 이면에, 예를 들면 은을 주성분으로 하는 페이스트(paste)를, 스크린 인쇄 장치를 이용하여 p형 확산층 및 n형 확산층 상에 소정의 패턴으로 인쇄하고 건조시킨다.
도 8은 본 발명의 백컨택트형 태양전지 셀의 이면 전극 패턴의 일예이다. 도 8에 나타내듯이 이면 전극의 패턴은 핑거(801)에 상당하는 복수의 선이 대략 평행하게 설치되고, 길이 방향에 있어서 동일 선 상에 있는 선에는 1~4개 핑거 불연속 개소(802)가 있고, 핑거 불연속 개소(802)에 인접하여 소버스바(803)가 있다. 핑거 불연속 개소(802)는 선마다 대략 일직선 상에 늘어서서 형성되어 있다. 핑거(801)의 선폭(804)은 50~500㎛이고, 소버스바(803)의 선폭(805)은 200~2000㎛, 길이(806)는 200~5000㎛인 것이 바람직하다. 핑거(801)간의 간격(807)은 300~5000㎛인 것이 바람직하다.
페이스트 중에는 글래스 프릿(glass frit)으로 불리는 실리콘 기판과 전극의 접착 강도를 향상시키기 위한 성분이 함유된다. p형 확산층과 n형 확산층에서 필요한 글래스 프릿의 종류 및 양은 다르기 때문에, p형 전극과 n형 전극에서는 페이스트를 나누어 인쇄해도 좋다. 이 경우 첫번째의 인쇄시에 예를 들어 p형 전극을 인쇄할 때의 패턴과, 두번째의 인쇄시에 n형 전극을 인쇄할 때의 패턴을 별도로 준비해 둘 필요가 있다. 또, 소버스바 부분에는 글래스 프릿 성분이 거의 불요하기 때문에 핑거 부분과 페이스트를 나누어 인쇄해도 좋다.
이들 인쇄 후, 소성로에 있어서 500~900℃에서 1~30분간 소성을 행하고, 질화규소막에 은분말을 관통시켜(fire through), 전극과 실리콘을 도통시킨다.
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에 다양한 변경 또는 개량을 할 수 있다는 것이 당업자에게 분명하다. 그 같은 변경 또는 개량을 한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 청구의 범위의 기재로부터 분명하다. 예를 들면, 상술의 예에서는 p형 기판을 사용했지만 n형 기판을 사용해도 좋다.
101, 201, 305, 401, 501 실리콘 기판
102, 202, 301, 402, 801 핑거
103, 203, 302, 403 버스바
204 탭선
205, 303 전류
304 핑거 바로 아래의 확산층
502 제1의 도전형 확산 영역
503 제2의 도전형 확산 영역
504, 607 제1의 도전형 집전 전극
505, 608 제2의 도전형 집전 전극
506, 606 제1의 도전형 집전 전극의 불연속 개소
507, 603 제2의 도전형 집전 전극의 불연속 개소
508, 803 소버스바
509, 805 소버스바 선폭
510, 804 핑거 선폭
511, 806 소버스바 길이
512 제1의 도전형 확산 영역의 폭
513 제2의 도전형 확산 영역의 폭
514 제1의 도전형 전극과 제2의 도전형 전극의 간격
601 제1의 도전형 탭선
602 제1의 도전형의 소버스바
604 제2의 도전형 탭선
605 제2의 도전형의 소버스바
701 p형 실리콘 기판
702 n형 확산 영역
703 p형 확산 영역
704 n형 확산 영역의 폭
705 p형 확산 영역의 폭
706 n형 확산 영역과 p형 확산 영역의 스페이스
707 기판단에 가장 가까운 확산층단과 기판단간의 스페이스
802 핑거 불연속 개소
807 핑거간의 간격

Claims (6)

  1. 반도체 기판과,
    상기 반도체 기판의 수광면측과는 반대측의 이면측에 형성된 제1의 도전형 영역과,
    상기 반도체 기판의 상기 이면측에 형성된 제2의 도전형 영역과,
    상기 제1의 도전형 영역 상에 대략 직선상으로 형성된 제1의 도전형 집전 전극과,
    상기 제2의 도전형 영역 상에 대략 직선상으로 형성된 제2의 도전형 집전 전극을 구비하고,
    상기 제1의 도전형 영역과 상기 제2의 도전형 영역은 교대로 배열되고,
    상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극은 불연속 개소를 가지고,
    당해 불연속 개소는 상기 제1의 도전형 영역과 상기 제2의 도전형 영역이 교대로 배열되는 배열 방향에 있어서, 도전형마다 대략 일직선 상에 늘어서도록 설치되고,
    상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극에 있어서의 상기 불연속 개소에 인접하는 부분은, 당해 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극의 다른 부분보다 굵은 소(小)버스바로서 형성되고,
    상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극 중 어느 하나의 상기 불연속 개소는, 상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극 중 다른 하나의 상기 소버스바와 배열 방향에 있어서 인접하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극에 있어서의 상기 소버스바의 선폭은 200~2000㎛이고, 상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극에 있어서의 상기 소버스바 이외의 부분의 선폭은 50~500㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 소버스바는 상기 제1의 도전형 집전 전극 및 상기 제2의 도전형 집전 전극의 길이 방향에 있어서의 상기 반도체 기판의 단부에 인접하지 않는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 불연속 개소는 상기 제1의 도전형 집전 전극 및 제2의 도전형 집전 전극의 길이 방향에 있어서 1~4개소인 것을 특징으로 하는 태양전지.
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