KR20080091241A - 솔라셀의 금속 접촉구조의 제조방법 - Google Patents

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슈테판 글룬쯔
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Abstract

본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 솔라셀의 금속 접촉구조의 제조방법에 관한 것이다: - 솔라셀의 표면상에 금속 접촉구조를 도포하기, 상기 접촉구조를 전해조 안에서 강화하기. 본 발명에 따르면 상기 금속 접촉구조는 적어도 하나의 압력노즐을 수단으로 금속 함유 잉크가 솔라셀의 표면상에 도포됨으로써 도포된다.
솔라셀, 잉크, 압력노즐

Description

솔라셀의 금속 접촉구조의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING A METAL CONTACT STRUCTURE OF A SOLAR CELL}
본 발명은 솔라셀의 금속 접촉구조의 제조방법에 관한 것이다.
솔라셀은 납작한 반도체 소자를 말하며, 이 반도체 소자에서는 입사 전자기 방사를 수단으로 전하 캐리어 분리가 발생되고, 따라서 솔라셀의 적어도 2 개의 접촉부 사이에는 퍼텐셜(potential)이 생기고, 이 접촉부들과 연결된 외부 전기회로를 통해 솔라셀로부터 전력을 끌어올 수 있다.
이때 전하 캐리어는 금속 접촉구조들을 통해 모여지고, 따라서 하나 또는 여러 개의 접촉점들에서의 이 접촉구조들의 접촉을 통해 전하 캐리어는 외부 전기회로에서 공급될 수 있다.
이를 위해 전형적으로 격자 모양의 금속 접촉구조가 솔라셀의 표면상에 도포되며, 상기 접촉구조는 손가락 모양으로 솔라셀의 표면을 덮고, 따라서 솔라셀의 모든 영역으로부터 전하 캐리어는 접촉구조 안으로 들어가고, 접촉구조 안에서 접촉점으로, 그리고 그곳으로부터 외부 전기회로 안으로 흘러갈 수 있다.
손실을 피하기 위해 금속 접촉구조는 한편으론 솔라셀의 접촉된 반도체 영역에 대해 적은 접촉저항을 구비해야만 하고 다른 한편으론 접촉구조의 라인 저항이 적어야만 한다.
금속 접촉구조가 솔라셀의 앞면(상기 앞면을 통해 솔라셀의 조명도 시작된다)의 접촉에 쓰이는 한, 그늘에 의한 손실을 최소화하기 위해 접촉구조는 솔라셀의 앞면의 가능한 한 작은 표면 영역을 계속 덮어야 한다.
이러한 접촉구조의 제조를 위해 알려져 있는 것은 은 함유 페이스트의 스크린 프린팅을 수단으로 하나의 단계에서 전체 접촉 격자를 완전히 도포하는 것이다. 그러나 이때는 제한된 전도력 및 반도체에 대한 높은 전기 접촉저항을 갖는 넓은 접촉 핑거(contact finger)가 생긴다.
이 이외에, 우선 격자 모양의 금속 접촉구조를 스크린 프린팅을 수단으로 규소 솔라셀의 앞면에 도포하고, 이에 이어 전해조(electrolytic bath) 안에서 접촉구조를 강화하는 것이 알려져 있다. 이 갈바닉(전류 유도된) 강화에서 솔라셀 및 금속 전극은 전해조 안에 제공되며, 이때 접촉구조뿐만 아니라 상기 금속 전극도 접촉되고, 따라서 이것들 사이의 전위(퍼텐셜)는, 금속 전극으로부터 출발하여 금속 이온이 전해조를 통해 떠돌며 솔라셀의 금속 접촉구조에 축적되고, 그러므로 이것을 강화하도록 발생될 수 있다.
산업용 제조를 위해 본질적인 것은 선택된 제조방법에 의해 솔라셀의 효율이 본질적으로 침해되지 않으면서 솔라셀의 전체 제조공정, 특히 접촉구조의 제조가 간단하며 적절한 비용으로 실행될 수 있는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 적절한 비용으로 빠르게 실행될 수 있으며 다른 한편으론 상기 언급된 손실 가능성을 최소량으로 감소시키는 솔라셀의 접촉구조의 제조방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제 1 항에 따른 솔라셀의 금속 접촉구조의 제조방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 개선은 종속항 제 2 항 내지 제 17 항에 있다.
즉, 본 발명에 따른 방법은, 우선 금속 접촉구조가 금속 함유 잉크에 의해 제조되고, 상기 잉크는 적어도 하나의 압력노즐을 수단으로 솔라셀의 표면상에 도포되며, 이에 이어 전해조 안에서 상기 금속 접촉구조의 강화가 행해짐으로써 선행기술과 근본적으로 구별된다. 상기 강화는 상이한 화학적 전위들을 이용하며 공지의 무전류 강화로서 수행될 수 있거나, 또는 전해조 안에서 전기적으로 금속 전극과 상기 금속 접촉구조 사이의 전위차가 생기고, 이로 인해 갈바니식(전류 유도된) 강화가 행해짐으로써 수행될 수 있다.
스크린이 솔라셀의 표면상에 놓이고 독터 블레이더를 수단으로 스크린 프린팅 페이스트(screen-printing paste)가 상기 스크린을 통하여 솔라셀의 표면상에 눌려지는 스크린 프린팅 방법과는 달리, 본 발명에 따른 방법에서는 접촉구조는 압력노즐을 통한 금속 함유 잉크의 도포에 의해 생기며, 상기 압력노즐은 솔라셀 표면에 대해 상대적으로 및 솔라셀 표면에 대해 본질적으로 평행으로 움직여진다.
이로 인해 프린팅 스크린이 필요하지 않은데, 왜냐하면 접촉구조는 솔라셀 표면과 압력노즐 사이의 상대운동에서 생기기 때문이며, 따라서 비용이 절약될 수 있다.
압력노즐의 운동 패턴이 솔라셀 표면에 대해 상대적으로 솔라셀 크기에 맞춰짐으로써, 본 발명에 따른 방법은 상이한 솔라셀 크기들을 위해 이용될 수 있다.
이 이외에, 본 발명에 따른 방법과 함께 금속 접촉구조들의 상이한 형태들이 실현될 수 있다. 특히 모든 일반적인 접촉구조, 즉 격자 모양의, 빗 모양의 또는 별 모양의 접촉구조의 제조가 가능하다.
그러므로, 이를 위해 각기 하나의 특별한 프린팅 스크린이 제조될 필요 없이 접촉구조의 상이한 크기 및 형태가 만들어질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 그 밖의 장점은 금속 함유 잉크의 도포시 솔라셀은 통상적인 스크린 프린팅 방법과 비교하여 단지 적은 압력으로 가압된다는 데에 있다. 이로 인해 접촉구조의 제조시 부서지는 위험이 감소하고, 이 이외에 솔라셀의 표면에서의 비평탄부가 쉽게 보정될 수 있다: 한편으론 압력노즐과 솔라셀의 표면 사이의 간격으로 인해 솔라셀의 표면에서의 비평탄부는 경미하다. 다른 한편으론 압력노즐은 현저한 비평탄부에서 쉽게 이 비평탄부를 추적할 수 있고, 따라서 표면에 대해 거의 일정한 간격이 존재한다.
출원인의 조사에 따르면, 전형적인 규소 솔라셀을 위해서는 솔라셀의 표면에 대한 압력노즐의 최소 간격이 적어도 100 ㎛인 것이 전형적인 규소 솔라셀에서 본 발명에 따른 방법을 적용하는데 특히 적합하다.
바람직한 형태에서 금속 함유 잉크는 잉크 제트 프린팅(Ink-Jet printing) 방법을 수단으로 솔라셀 상에 도포된다. 잉크 제트 프린팅 방법은 색소를 가진 재료의 프린팅을 위해 이미 공지되어 있고, 특히 잉크 제트 프린터에서 많이 이용된다. 잉크 제트 프린팅 방법의 기술에 관한 개요는 J. Heinzl , C.H. Hertz , ' Ink - Jet Printing' , Advances in Electronics and Electron Physics , Vol . 65(1985), pp . 91-112에 있다.
본 발명에 따른 방법의 이 형태에 있어 본질적인 것은, 이미 개발된 잉크 제트 프린팅 방법이 적용되며 전해조 안에서의 접촉구조의 강화와 조합된다는 것이고, 따라서 한편으론 비용이 적절하며 금속 접촉구조의 형태와 관련하여 유연한 잉크 제트 기술에 의지할 수 있고 다른 한편으론 전해조 안에서의 강화의 장점이 이용된다.
이 이외에, 잉크 제트 프린팅을 수단으로 한 접촉구조의 완전한 제조시 나타나는 단점들이 피해진다. 이 경우 주요 단점으로는 관통부당 도포되는 비교적 적은 금속량으로 인해, 꼭 필요한 강도 또는 전도력에서 접촉구조를 생성하기 위해서는 여러 개의 관통부가 꼭 필요하다는 것을 언급할 수 있다.
이 이외에, 순수한 잉크 제트 방법에서는 접촉구조의 손가락 모양의 구조들의 선 폭에 대한 선 높이의 보다 적은 달성 가능한 종횡비만이 달성될 수 있는데, 이에 반해 잉크 제트 프린팅 및 이에 이어지는 전해조 안의 강화를 조합함으로써 동일한 라인 저항에서 보다 적은 선 폭이 만들어질 수 있고, 따라서 광선 조사시 솔라셀의 그늘짐이 보다 적으며, 이로써 솔라셀의 보다 높은 효율이 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 그 밖의 바람직한 형태에서 금속 접촉구조는 에어로졸(aerosol) 프린팅 방법을 수단으로 솔라셀 상에 도포된다. 이 방법에서도 금속 함유 잉크는 적어도 하나의 압력노즐을 수단으로 솔라셀의 표면상에 도포된다.
잉크 제트 프린팅 방법과는 달리 에어로졸 방법에서는 우선 프린팅 잉크의 에어로졸이 제조된다. 이 에어로졸은 압력노즐을 수단으로 솔라셀 상에 안내되고, 이때 압력노즐은, 포커싱 가스(focusing gas)를 수단으로 에어로졸이 묶음이 되어 초점이 맞춰진 형태로 압력노즐에 공급되도록 압력헤드에 설치되어 있다.
이로 인해 압력노즐과 잉크 사이의 접촉이 피해지고, 따라서 압력노즐이 막히는 위험은 잉크 제트 프린팅 방법과 비교하여 현저히 더 적다.
이 이외에, 포커싱 가스를 수단으로 한 포커싱에 의해 잉크 제트 프린팅 방법과 비교하여 보다 미세한 선의 프린팅이 가능하고, 따라서 전해조 안에서의 강화 후 통틀어 다시 한번 보다 미세한 접촉구조 및 보다 큰 종횡비가 가능하며, 이로 인해 그늘에 의한 손실이 감소할 수 있다.
출원인의 조사에 따르면, 포커싱 가스를 수단으로 한 에어로졸의 포커싱에 의해 프린팅 잉크의 번짐이 생기지 않으면서 잉크 제트 프린팅 방법에서보다 압력노즐과 솔라셀 표면 사이의 보다 큰 간격이 가능하다. 특히, 에어로졸 방법에서는 압력노즐과 솔라셀의 표면 사이의 1 mm의 간격이 존재할 수 있고, 따라서 솔라셀 표면의 보다 큰 비평탄부도 압력노즐의 추적을 필요로 하지 않는다.
본 발명에 따른 방법에서 금속성 구조의 도포 및 전해조를 수단으로 한 강화가 2 가지 단계에서 행해짐으로써, 각 단계에서 각기 하나의 금속을 사용하는 것이 가능하다. 즉, 제 1 금속은 금속 함유 잉크 안에 포함될 수 있고, 그러므로 솔라셀의 표면상에서 금속 접촉구조를 형성할 수 있다. 제 2 금속은 전해조 안에서의 강화를 위해, 예컨대 갈바닉(galvanic) 강화시 금속 전극을 위해 선택될 수 있고, 따라서 강화는 이 제 2 금속을 수단으로 시작된다.
그 밖의 바람직한 형태에서는 금속 접촉구조의 도포를 위해 및 전해조 안에서의 강화를 위해 상이한 금속들이 사용된다. 이는 상이한 기능들을 위해 금속 선택이 최적화될 수 있다는 장점을 갖는다.
즉, 1 단계에서 금속 접촉구조로서 도포되는 금속 함유 잉크의 금속은 적은 전기적 접촉저항(contact resistance) 및 솔라셀의 표면과의 우수한 기계적 부착이 생기도록 선택되는 것이 바람직하다.
이에 반해, 전해조 안에서의 강화시에는 적은 특수 라인 저항(line resistance)을 구비하는 금속을 선택하는 것이 보다 바람직하고, 따라서 접촉구조의 라인 저항이 최소화된다.
전형적인 규소 솔라셀에서 금속 접촉구조가 도포되어야 하는 쪽에는 n 도핑된 영역을 구비한다. 이 경우, 보다 바람직하게는 접촉구조와 n 도핑된 영역 사이의 특수 접촉저항은 1 x 10-3 Ω㎠보다 적어야만 한다.
그렇기 때문에 특히 니켈이 잉크의 금속 몫으로 적합한데, 왜냐하면 니켈에 의해 낮은 특수 접촉저항들이 유지되기 때문이다. 니켈은 이 이외에 규소 표면과의 우수한 부착성을 구비하고, 따라서 접촉구조가 추후 찢어내지는 것이 피해질 수 있다.
접촉 격자의 라인 저항으로 인한 줄(Joule) 손실을 피하기 위해, 전해 강화를 위해서는 < 3 x 10-8 Ω m의 특수 라인 저항을 가진 금속의 이용이 바람직하다. 특히 은 또는 구리의 사용이 바람직한데, 왜냐하면 이 금속들은 적은 특수 라인 저항을 구비하기 때문이다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 방법과 함께 모든 공지의 금속 함유 잉크가 사용될 수 있다. 그러나 출원인의 조사에 따르면 일종의 금속 함유 잉크가 특별히 선호된다.
본 발명에 따른 방법을 위해 보다 바람직하게는 금속 함유 잉크로서 공지의 은(silver) 스크린 프린팅 페이스트가 이용될 수 있고, 이 은 스크린 프린팅 페이스트는 1 ㎛ 내지 5 ㎛의 크기를 갖는 대략 60 중량% 은 입자를 구비하도록 용매로 희석된다. 이러한 희석된 스크린 프린팅 페이스트의 사용은, 이러한 페이스트가 스크린 프린팅 방법에서 널리 사용되고, 그렇기 때문에 이미 많이 연구되었고, 상업적으로 구입 가능하고, 추가적인 희석에 의해 압력노즐이 막히는 위험이 감소되는 장점을 갖는다.
출원인의 조사에 따르면, 잉크 제트 프린팅 방법을 위한 스크린 프린팅 페이스트의 사용은 스크린 프린팅 페이스트 안의 금속 입자의 입자 크기로 인해 자주 압력노즐의 막힘을 초래하며, 따라서 스크린 프린팅 페이스트를 에어로졸 프린팅을 수단으로 도포하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 여기에서는 페이스트와 압력노즐과의 접촉이 시작되지 않기 때문이고, 그렇기 때문에 막힐 수 있는 확률이 현저히 감소하기 때문이다.
마찬가지로, 나노입자를 구비하는 금속 함유 잉크의 사용이 바람직하며, 이때 나노입자로서 존재하는 금속 입자의 크기는 20 nm와 1000 nm 사이에 있다. 금속 입자 및 페이스트의 중량 몫은 의미가 있게는 10 중량% 내지 20 중량%의 범위에 있다.
출원인의 조사에 따르면, 이러한 잉크와 함께, 적은 입자크기로 인해 특히 에어로졸 프린팅 방법과 관련하여 10 ㎛ 미만의 폭을 가진 매우 미세한 선의 프린팅이 가능하다.
이 이외에, 이 프린팅 잉크는 잉크 제트 프린팅 방법의 사용을 위해서도 적합한데, 왜냐하면 보다 적은 입자크기로 인해 압력노즐이 막히는 위험이 보다 적기 때문이다.
게다가, 금속이 용해된 형태, 즉 이온으로 존재하는, 금속 함유 잉크를 본 발명에 따른 방법을 위해 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 잉크는 금속 유기(metal organic) 잉크라고도 불리운다. 이 잉크에서의 금속 몫은 대략 20 중량%이다.
출원인의 조사에 따르면, 이 잉크의 사용은 특히 잉크 제트 프린팅을 위해 적합한데, 왜냐하면 금속은 입자로서 프린팅 잉크 안에 존재하지 않고, 그러므로 압력노즐의 막힘이 거의 배제될 수 있기 때문이다. 이 이외에, 이온 형태로(금속 입자로서가 아니라) 금속이 존재하기 때문에 매우 미세한 선의 프린팅이 가능하다.
금속 접촉구조가 도포되어야 하는 솔라셀의 표면은 일반적으로 유전층(dielectric layer)을 구비하며, 이 유전층은 표면의 산화로 인해 생겼거나, 또는 표면의 반사 특성을 개선하고, 그리고 이렇게 하여 솔라셀 상에 부딪히는 빛의 높아진 몫을 솔라셀 안으로 커플링하기 위해 고의로 도포되었다.
기능을 하는 접촉을 위해, 접촉구조는 유전층을 관통하여 그 아래에 놓인 솔라셀의 영역과 접촉해야만 한다.
이를 위해, 스크린 프린팅 페이스트에 유리 프릿(glass frit)을 첨가하고, 접촉구조의 프린팅 후 온도 단계를 통해(솔라셀의 가열) 유리 프릿의 도움을 받아 금속구조를 유전층을 관통하여 불태우는 것(즉, 에칭하여 구멍을 뚫음)이 스크린 프린팅 방법으로부터 알려져 있다.
그러나 유리 프릿의 사용은 단점이 있는데, 왜냐하면 유전층을 관통하는 유리 프릿의 에칭 과정은 온도 단계의 온도 및 기간의 선택을 통해 단지 근사적으로만 제어될 수 있고, 따라서 솔라셀의 유전층의 아래에 놓인 영역들, 특히 n 도핑된 영역의 손상이 가능하기 때문이다
그렇기 때문에, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 형태에서는, 접촉구조가 도포되어야만 하는 솔라셀의 표면상의 유전층은 금속 함유 잉크를 도포하기 전에 레이저를 수단으로 제거된다. 이때, 유전층은 금속 접촉구조와 솔라셀 간의 접촉이 시작되어야 하는 영역들에서만 제거된다.
유전층을 제거한 후 이 영역에서의 솔라셀의 표면의 산화 또는 오염을 피하기 위해서는, 솔라셀의 표면상에 금속 함유 잉크를 도포하기 바로 전에 유전층을 레이저를 수단으로 제거하는 것이 바람직하다.
이때, 레이저 또는 상기 레이저의 적어도 출구 개구부, 예컨대 플렉시블 광 도관이 장소 고정적으로 압력노즐과 연결되어 있는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식으로, 레이저와 압력노즐은, 솔라셀과 압력노즐의 상대운동시 우선 레이저를 수단으로 유전층이 제거되고, 곧장 이에 이어 압력노즐을 수단으로 금속 접촉구조의 도포가 행해지도록 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 유전층 제거의 단계와 금속 접촉구조의 도포 사이의 조정이 필요하지 않으며, 오히려 유전층은 금속 함유 잉크도 도포되면서 동일한 단계에서 제거된다.
본 발명에 따른 방법에서는 우선 금속 접촉구조가 도포되고, 이 금속 접촉구조는 이에 이어 전해조 안에서 강화된다. 금속 접촉구조와 상기 강화의 접촉을 개선하기 위해, 전해조 안에서의 강화의 전에 및/또는 후에 솔라셀이 1초와 30분 사이의 기간 동안 100℃와 900℃ 사이의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
전해조 안에서의 강화 전에 솔라셀을 가열함은, 잉크 안에 포함된 용매가 전해조 안에 솔라셀을 적시기 전에 기화하는 장점을 갖는다. 온도 처리 및 스며들기의 단계는 추적한 레이저 광선과 함께 금속층의 도포 후 곧장 실행될 수도 있다.
전형적으로, 솔라셀의 앞면에 금속 접촉구조를 도포하기 위해 본 발명에 따른 방법이 이용된다. 솔라셀의 뒷면에는 전형적으로 전면 금속화가 제공되고, 이 금속화는 솔라셀의 뒷면 접촉부를 나타낸다.
그렇기 때문에, 빛의 조사시 전하 캐리어의 분리를 만들어낼 수 있는 솔라셀의 특성은, 솔라셀이 갈바닉 배스(bath) 안에서 접촉될 필요 없이 갈바닉(전류 유도된) 강화를 수행하기 위해 이용될 수 있다.
이를 위해 보다 바람직하게는 솔라셀은 갈바닉 배스 안에 제공되어 빛으로 조사되며, 따라서 솔라셀의 앞면과 뒷면 사이의 전위차가 생긴다. 금속 전극의 전위는 이제, 금속 전극과 솔라셀의 앞면, 그리고 이와 함께 프린팅 방법을 수단으로 도포된 금속 접촉구조 사이의 전위차가 생기고, 따라서 전해조 안에서 금속 접촉구조의 강화가 시작되도록 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 그 밖의 바람직한 실시형태에서, 솔라셀의 뒷면은 갈바닉 강화 동안 접촉된다. 상기에서 기술된 바와 같이 솔라셀은 갈바닉 강화 동안 광선으로 조사되고, 따라서 앞면 접촉부와 뒷면 접촉부 사이의 전위차가 존재한다. 전해조 안에서 솔라셀의 접촉된 뒷면과 금속 전극 사이에서 전위차는 이제, 전해조 안에서 솔라셀의 뒷면 금속화의 용해가 행해지지 않도록 선택된다. 이러한 방식으로, 갈바닉 강화는 단지 솔라셀의 앞면 접촉부만 관여하고 전해조 안에서 금속 전극만이(솔라셀의 뒷면 접촉부가 아니라) 용해됨이 달성된다.
이하, 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도면을 근거로 상세히 설명한다.
도 1은 레이저를 수단으로 솔라셀의 유전층이 열리고, 에어로졸 프린팅을 수단으로 금속 함유 프린팅 잉크가 솔라셀의 표면상에 도포되는, 본 발명에 따른 방법의 단계이며,
도 2는 이에 이어지는 본 발명에 따른 방법의 단계이며, 이 단계에서 솔라셀의 앞면상의 접촉구조는 갈바니식으로 강화된다.
도 1에는 압력노즐(1a)을 구비한 압력헤드(1)가 도시되어 있으며, 이 압력헤드는 솔라셀의 표면(5)상에 에어로졸(2)을 도포하는데 쓰인다. 압력헤드(1)는 포커싱 가스가 도입되는 유입부(3a, 3b)를 구비하며, 따라서 에어로졸(2)은 포커싱 가스의 환상 흐름에 의해 압력노즐을 스치지 않고 압력노즐(1a) 밖으로 나가도록 초점이 맞춰진다.
상기 압력헤드에는 게다가 광 도관(4)이 설치되어 있고, 이 광 도관은 (도시되어 있지 않은) 레이저와 연결되어 있다. 광 도관(4)을 통해 솔라셀의 표면(5)은 레이저 방사의 작용을 받고, 따라서 상기 작용을 받은 영역들에서 솔라셀의 표면상의 유전층은 기화에 의해 제거된다. 이때, 압력노즐(1a)과 광 도관(4)은, 방향(A)에 따른 솔라셀의 운동시 에어로졸이 레이저 방사를 수단으로 열린 솔라셀의 표면(5)상의 유전층의 영역에서 도포되도록 조정된다.
에어로졸(2)은 스크린 프린팅 페이스트로부터 제조되며, 이 스크린 프린팅 페이스트는 1 내지 5 ㎛의 지름을 갖는 대략 60 중량% 니켈 입자를 구비한다. 솔라셀의 유전층은 레이저를 수단으로 열리기 때문에, 에어로졸(2)이 획득되는 스크린 프린팅 페이스트는 유리 프릿을 포함하지 않는데, 왜냐하면 유전층을 에칭하여 구멍을 뚫는 것이 필요하지 않기 때문이다. 상기 스크린 프린팅 페이스트의 100 중 량%에 대해 나머지 중량 몫은 결합 수단 및 용매로 구성된다.
프린팅 과정은 보통 대기하에서 상온에서 시작된다.
솔라셀의 표면(5)과, 압력노즐(1a) 및 광 도관(4)을 구비한 압력헤드(1) 사이의 상대운동은, 솔라셀이 XY 테이블 상에 설치되고, 이 XY 테이블은 상기 솔라셀을 압력노즐의 분출 방향에 대해 수직으로(즉, 도 1에서 오른쪽으로 및 왼쪽으로, 그리고 그림 평면 안으로 및 상기 그림 평면 밖으로) 이동시킬 수 있음으로써 달성된다. 이에 이어, 반도체에 대한 도포된 금속 페이스트의 접촉형성을 실행하기 위해 약 400℃에서 온도 단계가 행해진다.
그러므로, 이 단계의 종료 후 표면(5)상에는 에어로졸을 수단으로 금속 접촉구조가 도포되어 있고, 이 금속 접촉구조는 적은 선 폭을 갖는다. 스크린 프린팅 페이스트를 위해 니켈이 금속 입자를 위한 금속으로 선택되었고, 따라서 에어로졸 프린팅을 수단으로 도포된 접촉구조는 한편으론 솔라셀에서의 표면(5)에 있는 규소 솔라셀의 n 도핑을 갖는 적은 접촉저항을 구비하며, 또한 이 이외에 접촉구조와 솔라셀의 표면(5) 사이에 좋은 부착이 제공된다.
이 단계가 종료된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 솔라셀은 갈바닉 강화를 위해 전해조 안에 제공된다.
용기(6a) 안에 전해조(6)가 있고, 이 전해조 안에 은 전극(7) 및 솔라셀(8)이 - 그 표면(5)은 상기 도포된 금속 접촉구조를 구비하고 있다 - 담가진다. 도면에서 아래에 놓여 있는 솔라셀의 뒷면 접촉부는 전압원의 네거티브 접촉부와 연결되어 있고, 상기 전압원의 포지티브 접촉부는 은 전극(7)과 연결되어 있다. 광 원(9)은 솔라셀(8)의 앞면에 빛을 조사하고, 따라서 에어로졸 프린팅을 수단으로 도포된 접촉구조를 가지며 도면에서 위쪽에 놓여 있는 앞면 접촉부와 뒷면 접촉부 사이에는 전위가 형성된다. 은 전극(7), 솔라셀(8)의 앞면 접촉부 및 뒷면 접촉부 사이의 전위 비율은 이제, 은 이온이 은 전극(7)으로부터 출발하여 전해조(6) 를 통해 솔라셀(8)의 앞면(5)상의 접촉구조에 축적되고, 따라서 상기 접촉구조가 갈바니식으로 강화되도록 선택된다.
게다가, 솔라셀(8)의 뒷면의 전위는, 솔라셀의 뒷면으로부터 금속 이온이 전해조 안으로 넘어가지 않고, 따라서 솔라셀(8)의 뒷면 접촉부가 용해되지 않도록 선택된다. 이때, 솔라셀의 앞면의 전위는 솔라셀의 뒷면의 전위보다 작고, 뒷면의 전위는 전극의 전위보다 작다.

Claims (17)

  1. 솔라셀(8)의 금속 접촉구조의 제조방법에 있어서:
    - 솔라셀(8)의 표면(5)상에 금속 접촉구조를 도포하는 단계와,
    - 상기 금속 접촉구조를 전해조(6) 안에서 강화하는 단계를 포함하고,
    상기 금속 접촉구조는 금속 함유 잉크(2)가 적어도 하나의 압력노즐(1a)에 의해 솔라셀(8)의 표면(5)상에 도포됨으로써 도포되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력노즐(1a)은 상기 금속 함유 잉크의 도포시 솔라셀(8)의 표면(5)을 스치지 않으며, 솔라셀(8)의 표면(5)으로부터 압력노즐(1a)의 간격은 상기 금속 함유 잉크의 도포시 100 ㎛이상인 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 접촉구조는 잉크 제트 프린팅 방법에 의해 솔라셀(8)상에 도포되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 접촉구조는 에어로졸 프린팅 방법에 의해 솔라셀(8)상에 도포되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 함유 잉크는 제 1 금속을 구비하고, 갈바닉 강화를 위해서는 제 2 금속이 사용되며, 이때 상기 제 1 금속과 상기 제 2 금속은 상이한 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 금속은 솔라셀의 표면에서의 n 도핑된 규소층에 대해 1 x 10-3 Ω㎠보다 작은 특수 접촉저항을 구비하며, 특히 상기 제 1 금속은 니켈인 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제 2 금속은 특수 라인 저항 < 3 x 108-8Ωm을 구비하며, 상기 제 2 금속은 은 또는 구리인 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 함유 잉크는 은(silver) 스크린 프린팅 페이스트이며, 상기 은 스 크린 프린팅 페이스트는 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 사이의 크기를 갖는 대략 60 중량% 은 입자를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 은 스크린 프린팅 페이스트는 에어로졸 프린팅에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 함유 잉크는 나노입자를 포함하는 페이스트이며, 상기 페이스트는 20 nm 와 1000 nm 사이의 크기를 갖는 금속 입자를 포함하고, 이때 상기 페이스트에서 상기 금속 입자의 중량 몫은 10 중량% 내지 30 중량%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 함유 잉크는 금속이 용해된 이온 형태로 존재하는 금속 유기 잉크인 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 금속 함유 잉크는 잉크 제트 프린팅을 수단으로 도포되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 접촉구조를 도포하기 전에 솔라셀(8)의 표면(5)상의 유전층은 적어도 부분적으로, 상기 금속 접촉구조가 솔라셀(8)의 표면(5)상에 도포되는 영역들에서 제거되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    솔라셀(8)의 표면(5)상의 상기 유전층은 레이저를 수단으로 제거되며, 특히 금속 함유 잉크를 솔라셀(8)의 표면(5)상에 도포하기 바로 전에 상기 유전층은 레이저를 수단으로 제거되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해조 안에서의 상기 금속 접촉구조의 강화 전에 및/또는 후에 솔라셀은 1초와 30분 사이의 기간 동안 100℃ 내지 900℃ 사이의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 접촉구조는 솔라셀(8)의 앞면(5)에 도포되며, 상기 강화는 전류 유도식 갈바닉 강화이고, 상기 갈바닉 강화시 솔라셀(8)의 앞면과 뒷면 사이에서 전위차는 솔라셀(8)이 빛으로 조사됨으로써 발생되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 솔라셀(8)의 뒷면은 전해조 안에 있는 금속 전극(7)에 대한 전위차를 발생시키기 위해 전기적으로 접촉되고, 솔라셀(8)의 뒷면과 금속 전극(7) 사이의 상기 전위차는, 전해조 안에서 솔라셀(8)의 뒷면 금속화의 용해가 행해지지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는 솔라셀(8)의 접촉구조의 제조방법.
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