KR20100066390A - 동일 평면 상의 배면 금속화를 구비한 태양 전지 - Google Patents

동일 평면 상의 배면 금속화를 구비한 태양 전지 Download PDF

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KR20100066390A
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켄타 나카야시키
데이비드 케이. 포크
스콧 이. 솔베이지
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팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드
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Abstract

태양 전지는 배면 필드(BSF) 금속층(예를 들어, Al)와 납땜 패드 금속 구조(예를 들어, AgAl)가 동일 평면이고 중첩하지 않도록 반도체 기판 상에 동시에 압출 침착되고, 2개의 금속들은 기판의 배면 위에서 연장하는 연속적인 금속층을 형성하도록 서로 접한다. 하나의 실시예에서, 태양 전지 패드 금속은 연속적인 시트 형태로 2개의 물질을 공압출하는 것에 의하여, 또는 이격된 구조로 침착하고 그 후 공기젯 디바이스에 의해 서로 접촉하도록 평탄화되는 것에 의하여 기판의 배면 상에 직접 형성된다. 또 다른 실시예에서, 태양 전지 패드 금속은 공압출 헤드를 사용하여 BSF 금속의 박층 위에 배치된다(즉, BSF 금속에 직접 배치되거나, 또는 중간 장벽층 상에 배치된다).
Figure P1020090120931
태양 전지, 미세 압출, 공압출, 배면 금속화, 납땜 패드

Description

동일 평면 상의 배면 금속화를 구비한 태양 전지{SOLAR CELL WITH CO-PLANAR BACKSIDE METALLIZATION}
본 발명은 태양 전지의 제조에 관한 것이고, H-패턴 태양 전지 상에서 배면 금속화의 제조에 관한 것이다.
다음의 설명은 당업자가 특정 적용 및 그 필요 조건에 관련하여 제공되는 바와 같이 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 제공된다. 본원에 사용되는 바와 같이, "상부", "상면", "하부", "저면", "정면", "후면", 및 "측면"과 같은 방향성 용어들은 기술의 목적을 위한 상대 위치를 제공하도록 의도되며, 절대 기준 프레임을 지정하도록 의도되지 않는다. 바람직한 실시예에 대한 다양한 변경은 당업자에게 자명하며, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 태양 전지와 다른 적용물에 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 도시되고 기술된 특정 실시예에 제한되도록 의도되지 않지만, 본원에 개시된 원리 및 신규의 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따르도록 의도된다.
종래의 2단계 스크린 인쇄 제조 공정과 관련한 문제들을 피하는 태양 전지 상에서의 배면 금속화를 형성하기 위한 방법이 필요하다.
본 발명에 따라서, 배면을 가지는 반도체 기판; 상기 배면의 제 1 부분에 배치되며, 상기 배면으로부터 멀리 향하는 제 1 평탄면 부분, 및 상기 배면을 향하여 상기 제 1 평탄면으로부터 연장하는 제 1 가장자리 부분을 가지는 배면 필드 금속화층; 및 상기 배면의 제 2 부분에 배치되며, 상기 배면으로부터 멀리 향하는 제 2 평탄면 부분, 및 상기 배면을 향하여 상기 제 1 평탄면으로부터 연장하는 제 2 가장자리 부분을 가지는 납땜 패드 금속화층을 포함하며; 상기 배면 필드 금속화층과 상기 납땜 패드 금속화층은, 상기 배면 필드 금속화층의 제 1 가장자리 부분이 중첩하지 않는 방식으로 상기 납땜 패드 금속화층의 제 2 가장자리 부분과 접하여서, 상기 제 1 평탄면 부분이 상기 제 2 평탄면과 실질적으로 동일 평면이도록 배치되는 태양 전지가 제공된다.
본 발명에 따라서, 종래의 2단계 스크린 인쇄 제조 공정과 관련한 문제들을 피하는 태양 전지 상에서의 배면 금속화를 형성하기 위한 태양 전지 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일반화된 실시예에 따라서 형성된 태양 전지(40-1)의 배면 금속화를 도시하는 간략화된 단면도이다. 일반화된 실시예에 따라서, 태양 전지(40-1)의 정면측 금속화(도시되지 않음)는 도 10a를 참조하여 도시되고 기술된 것과 유사하다는 것을 유념하여야 한다. 배면 금속화는 반도체 기판(41, 예를 들어, 단결정 실리콘 웨이퍼)의 배면(43) 상에 형성되고, 배면 필드(BSF) 금속화층(46-1) 및 한 쌍의 납땜 패드 금속화층(48-1)을 포함한다. BSF 금속화층(46-1)은 배면(43)의 대응하는(제 1) 부분(43-1) 위에 형성되는 금속(예를 들어, Al)의 연속적인 시트이며, 배면(43)으로부터 멀리 향하는 실질적으로 평탄한 상부면(46-11, 제 1 상부 부분)을 가진다. BSF 금속화층(46-1)은 납땜 패드 금속화층(48-1)과의 각각의 인터페이스에 있는 가장자리 부분(46-12)을 포함하고, 각각의 가장자리 부분(46-12)은 제 1 평탄면 부분(46-11)으로부터 배면(43)을 향해 연장한다(즉, 가장자리 부분(46-12)은 표면(46-11)과 배면(43)에 대해 실질적으로 90°를 형성한다). 납땜 패드 금속화층(48-1)들은 배면(43)의 대응하는(제 2) 부분(43-2) 위에 배치된 가늘고 긴 구조물이며, 각각의 납땜 패드 금속화층(48-1)은 배면(43)으로부터 멀리 향하는 대응하는 (제 2) 평탄면 부분(48-11)과, 표면 부분(48-11)들과 배면(43) 사이에서 연장하는 (제 2) 주변 가장자리 부분(48-12)을 가진다.
본 발명의 양태에 따라서, BSF 금속화층(46-1)과 납땜 패드 금속화층(48-1)의 상부면들은 협동하여 실질적으로 모든 배면(43) 위에 실질적으로 평탄한 연속적인 시트를 한정한다. 즉, BSF 금속화층(46-1)과 납땜 패드 금속화층(48-1)들은 각각의 BSF 가장자리 부분(46-12)이 중첩하지 않는 방식으로 납땜 패드 금속화층(48- 1)의 대응하는 가장자리 부분(48-12)과 접하도록 배치되고, 이에 의해, 각각의 인터페이스에 인접한 제 1 평탄면 부분(46-11)(즉, 각각의 가장자리 부분(46-12)이 대응하는 가장자리 부분(48-12)을 접하는)은 관련된 납땜 패드 금속화층(48-1)의 인접한 평탄면 부분(48-11)과 실질적으로 동일 평면이다. 도 1에 도시된 중첩하지 않는 방식으로 BSF 금속화층(46-1)과 납땜 패드 금속화층(48-1)을 형성하는 것에 의하여, 본 발명은 종래의 중첩 방법(상기된 바와 같이)에 의해 제조된 태양 전지와 비교할 때, 태양 전지의 보다 용이한 취급(예를 들어 진공 척을 사용하여)을 용이하게 하는 평탄면을 가지는 배면 금속화 구조를 제공한다. 부가하여, 납땜 패드 금속의 중첩된 부분(예를 들어, 도 11을 참조하여 상기된 영역 xxx)을 제거하는 것에 의하여, 본 발명은 비싼 납땜 패드 물질(예를 들어, 은)의 양을 감소시키고, 태양 전지 패널의 제조시에 금속 리본에 대한 납땜을 위해 이용 가능한 납땜 패드 금속의 노출된 표면 부분(48-11)의 양을 최대화하는 한편, 배면(43)을 접촉하는 납땜 패드 금속의 양을 최소화하고, 이에 의해, 표면 재결합 속도에서의 감소를 통해 태양 전지(40-1)의 효율을 증가시킨다.
도 1에 도시되고 본 발명의 다양한 대안적인 실시예를 참조하여 다음에 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 각각의 납땜 패드 금속화층(48-1)은 0개 이상의 선택 층(49, 즉 존재할 때, 하나 이상의 선택층(49)들은 납땜 패드 금속화층(48-1)과 배면(43) 사이에 배치된다) 상에 배치된다. 예를 들어, 다음에 기술되는 실시예에 따라서, 선택층(49)은 납땜 패드 금속화를 포함하고(즉, 선택층(49)은 납땜 패드 금속화층(48-1)의 일부이며, 이것은 납땜 패드 금속화층(48-1)과 BSF 금속화층(46- 1)이 공통의 두께(T)를 가지도록 그 상부면(48-11)으로부터 배면(43)으로 연장한다), 또 다른 실시예에서, 선택층(49)은 납땜 패드 금속화층(48-1)과 배면(43) 사이에 배치된 BSF 금속(예를 들어, Al)의 박층에 의해 구체화된다. 다음에 기술된 또 다른 실시예에서, 선택층(49)은 BSF 금속의 박층과, BSF 금속과 납땜 패드 금속화층(48-1) 사이에 배치된 중간 장벽층에 의해 구체화된다. 각각의 이러한 실시예들의 이점은 다음에 기술된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 대안적인 실시예에 따라서 이용되는 일반적인 공압출(co-extrusion) 시스템(50)을 도시한다. 공압출 시스템(50)은 프린트헤드 조립체(100)로 2개의 압출 물질(즉, 납땜 패드와 BSF 금속화를 포함하는 잉크)을 공급하기 위한 물질 공급 시스템(60)을 포함하고, 프린트헤드 조립체(100)는 다음에 상세하게 설정된 바와 같은 방식으로 2개의 압출 물질을 공압출하기 위한 메커니즘과 특징부를 포함한다.
도 2를 참조하여, 물질 공급 시스템(60)은 소규모의 태양 전지를 제조하도록 이용되는 예시적인 실험적인 배열을 나타내고, 당업자는 다른 배열이 전형적으로 대규모로 태양 전지를 제조하도록 사용되는 것을 인식할 것이다. 도 2의 상부 부분을 참조하여, 물질 공급 시스템(60)은 각각 공압 실린더(64-1 및 64-2)를 지지하는 한 쌍의 하우징(62-1 및 62-2)을 포함하고, 공압 실린더는 카트리지(66-1 및 66-2)에 작동 가능하게 연결되어서, 물질은 카트리지로부터 공급 파이프(68-1 및 68-2)를 통해 프린트헤드 조립체(100) 내로 가압된다. 도 2의 하부 부분에 지시된 바와 같이, 미세 압출 시스템(50)은 공지된 기술을 사용하여 하우징/액추에이터(74, 부 분적으로 도시됨)에 의해 Z축(수직) 방향으로 가동 가능한 Z축 스테이지(72)를 포함하는 Z축 위치 선정 메커니즘(부분적으로 도시됨)을 추가로 포함한다. 장착 플레이트(76)는 Z축 스테이지(72)의 하단부에 견고하게 연결되고, 프린트헤드 조립체(100)를 지지하며, 장착 프레임(도시되지 않음)은 Z축 스테이지(72)에 견고하게 연결되고 이로부터 위로 연장하며, 공압 실린더(64-1 및 64-2)와 카트리지(66-1 및 66-2)를 지지한다.
도 3은 BSF 금속화층(46-1)과 납땜 패드 금속화층(48-1)을 형성하도록 기판(41)의 배면(43) 상에서 BSF와 납땜 패드 금속화층(46-1, 48-1)들을 압출하기 위한 미세 압출 시스템(50)의 일반적인 부분을 도시한 측면도이다. 프린트헤드 조립체(100)는 공급 파이프(68-1/2, 상기된)와 관련 체결구(69)들에 의해 물질 공급 시스템(60)에 작동 가능하게 결합된다. 압출된 물질(잉크)은 물질이 압출 프린트헤드 조립체(100)를 통하여 프린트헤드 조립체(100)의 하부 부분에 각각 한정된 하나 이상의 출구 오리피스(169, 배출 포트)의 외측으로 가압(예를 들어, 스퀴즈 등) 및/또는 흡인(예를 들어 진공 등을 통해)되는 가압 및/또는 흡인 기술(예를 들어, 열간 및 냉간)을 통해 적용된다. X-Y-Z-축 위치 선정 메커니즘(70)의 장착 플레이트(76)는 프린트헤드 조립체(100)를 견고하게 지지하여 기판(41)에 대해 상대적으로 위치시키고, 프린트헤드 조립체(100)가 기판(41) 위에서 사전 결정된(예를 들어, Y-축) 방향으로 움직임으로써 정지 위치에서 기판(41)을 지지하기 위한 플랫폼(82)을 포함하는 베이스(80)가 제공된다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 프린트헤드 조립체(100)는 움직이지 않으며, 베이스(80)는 프린트헤드 조립체(100) 아래에서 기판(41)을 움직이기 위한 X-Y 축 위치 선정 메커니즘을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 조립체(100)는 배면 플레이트 구조물(110), 정면 플레이트 구조물(130), 및 그 사이에 연결된 적층된 노즐 구조물(150)을 포함한다. 배면 플레이트 구조물(110)과 정면 플레이트 구조물(130)이 각각 유동 채널(115, 125)들에 의해 입구 포트(116-1 및 116-2)로부터 적층된 노즐 구조물(150) 내로 BSF 및 납땜 패드 압출 물질을 안내하도록 작용하여서, 압출 노즐(163) 아래로 진행하는 압출된 물질은 사전 결정된 경사 각도(θ1, 예를 들어 45°)로 기판(41)을 향해 보내진다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 미세 압출 프린트헤드(100A)를 도시한 분해 사시도이다. 미세 압출 프린트헤드(100A)는 배면 플레이트 구조물(110A), 정면 플레이트 구조물(130A), 및 그 사이에 연결되는 적층된 노즐 구조물(150A)을 포함한다. 배면 플레이트 구조물(110A)과 정면 플레이트 구조물(130A)이, 대응하는 입구 포트(116-1 및 116-2)로부터 적층된 노즐 구조물(150A)로 압출 물질을 안내하도록 그리고 적층된 노즐 구조물(150A)을 견고하게 지지하도록 작용하여서, 적층된 노즐 구조물(150A)에서 한정된 압출 노즐(162-1 및 162-2)이 사전 결정된 경사 각도(예를 들어, 45°)로 기판(51)을 향해 겨누어지고, 이에 의해, 그 대응하는 노즐 오리피스(169)를 항하여 각각의 압출 노즐(162-1 및 162-2) 아래로 진행하는 압출 물질은 목표 기판(51)을 향해 보내진다.
도 4의 상부 부분을 참조하여, 배면 플레이트 구조물(110a)는 성형 또는 가공된 금속(예를 들어, 알루미늄)의 각이진 배면 플레이트(111), 배면 플러넘(120, back plenum), 및 그 사이에 배치된 배면 가스킷(121)을 포함한다. 각이진 배면 플레이트(111)는 나사형 카운터 싱크 보어 입구(116-1 및 116-2)로부터 하부면(114)에 한정된 대응하는 보어 출구로 각각 연장하는 한 쌍의 보어(도시되지 않음)를 한정한다. 배면 플러넘(120)은 평행한 정면(122)과 배면(124)을 포함하고, 정면(122)을 통해 한정된 대응하는 입구(126-1 및 126-2)로부터 배면(124)에 한정된 대응하는 출구(도시되지 않음)로 연장하는 한 쌍의 도관(도시되지 않음)을 한정한다. 상기된 것과 유사하게, 배면 플레이트 구조물(110A)을 통하여 한정된 보어/도관들은 압출 물질을 적층된 노즐 구조물(150)에 공급한다.
도 4의 하부 부분을 참조하여, 정면 플레이트 구조물(130A)은 성형 또는 가공된 금속(예를 들어, 알루미늄)의 정면 플레이트(131), 정면 플러넘(140), 및 그 사이에 배치된 정면 가스킷(141)을 포함한다. 정면 플레이트(131)는 정면(132), 및 비스듬한 배면(134)을 포함하고, 정면(132)과 배면(134)은 사전 결정된 각도를 형성한다. 정면 플레이트(131)는 프린트헤드 조립체(100A)의 다른 영역들에 부착하기 위한 다수의 구멍들을 한정하지만, 압출 물질을 전달하지는 않는다. 정면 플러넘(140)은 평행한 정면(142)과 배면(144)을 포함하고, 대응하는 입구(148)로부터 대응하는 출구(149)로 연장하는 도관(도시되지 않음)을 한정하며, 입구와 출구는 정면(142)을 통해 한정된다. 아래에 기술되는 바와 같이, 정면 플러넘(140)에서 한정된 도관은 적층된 노즐 구조물(150A)로 BSF(Al) 금속화 잉크를 공급하도록 작용한다.
도 4에 도시되고 도 5에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 적층된 노즐 구조 물(150A)은 상부 공급층(151), 상부 노즐 플레이트(152), 저부 노즐 플레이트(153), 저부 공급층(154), 및 상부 노즐 플레이트(152)와 저부 노즐 플레이트(153) 사이에 샌드위치된 노즐 출구 플레이트(160)를 포함한다. 상부 공급층(151)은 상부 노즐 플레이트(152)에서 한정된 2개의 채널(155-2)들로 납땜 패드 물질을 공급하는 가늘고 긴 상부 플러넘 개구(155-1)을 포함하고, 상부 노즐 플레이트는 순차적으로 비교적 좁은 노즐(162-1)로 납땜 패드 물질을 공급하고, 좁은 노즐은 노즐 출구 플레이트(160)의 정면 가장자리(168)를 통해 한정된 대응하는 슬릿 개구들을 통해 상기 물질을 보낸다. 슬릿 개구들 사이에 배치된 삼각형 디바이더(167)들이 각각의 슬릿 오리피스의 단부를 향하여 연장하지만 그 단부까지는 연장하지 않고, 이에 의해 2개의 상이한 잉크들이 프린트헤드 조립체(100)를 빠져 나감으로써 필요한 형태로 접경하도록 허용하는 것을 유념하여야 한다. 도 4에서 점선 화살표에 의해 지시된 바와 같이, BSF 물질은 정면 플러넘(140) 내로 일련의 개구(126-1, 159-1, 159-2, 159-3, 159-4, 159-5 및 148)들을 통해 공급되고, 정면 플러넘은 출구(149)를 통해 저부 공급층(154)에 한정된 저부 플러넘 개구(156-1) 내로, 및 BSF 물질을 노즐(162-2) 내로 통과시키는 저부 공급 채널(156-2) 내로 다시 보내며, 상기 노즐들은 노즐 출구 플레이트(160)의 정면 가장자리를 통해 한정된 대응하는 슬릿 개구를 통해 상기 물질을 보낸다. 프린트헤드 조립체(100A)가 물질 조성을 갑자기 변경하는 것에 의해 금속화 잉크의 연속 시트에서 Al 및 Ag 잉크를 침착시키는 층류 공압출 인쇄 디바이스인 것을 유념하여야 한다. 연속적인 금속화는, 전지의 전체 영역으로부터 태양 전지의 기본 전류를 수집하고, 전지로부터 전류를 태양 전지 패널 또는 모듈로 운반하는 납땜된 리본 금속에 수집된 전류를 운반하기 위하여 필수적이다.
도 6은 실리콘 기판(41A) 상에 프린트헤드 조립체(100A)에 의해 형성된 배면 금속화 구조를 도시하는 태양 전지(40-1A)의 일부를 도시한다. 특정 실시예에 따라서, Al 잉크와 AgAl 잉크는 BSF 금속화층(46-1A)과 납땜 패드 금속화층(48-1A)을 형성하도록 연속 시트에서 실리콘 웨이퍼(41)의 배면(43)의 각각의 표면 부분(43-1, 43-2) 상에 동시에 직접 침착되고, AgAl 및 Al 금속화는 공통의 가장자리를 형성한다(즉, 납땜 패드 금속화층(46-1)의 반대편 측부 가장자리(48-12)들은 납땜 패드 금속화층(48-1)의 대응하는 측부 가장자리(48-12)를 접한다). BSF 금속화층(46-1A)과 납땜 패드 금속화층(48-1A)의 상부면(46-11, 48-11)들은 배면(43)으로부터 멀리 향하고, 측부 가장자리(46-12, 48-12)들은 상부면(46-11, 48-11)들과 배녈(43) 사이에서 연장한다. 이러한 구조에서, 배면(43)에서의 캐리어 재결합 속도는 AgAl 접촉 면적이 최소화되기 때문에 종래의 중첩 스크린 인쇄된 구조(상기된)에 대해 상대적으로 감소된다(즉, 종래의 구조에서 존재하는 중첩 부분이 생략된다). Al 잉크는, AgAl 트레이스의 필요한 폭이 제거된 중첩 영역의 면적만큼 감소되기 때문에 보다 큰 웨이퍼 면적에 걸쳐서 캐리어 재결합 속도를 감소시키기 위하여 알루미늄 배면 필드(Al-BSF) 금속화를 형성하도록 구워지는 것에 의해 실리콘 내로 용융된다. 비싼 Ag의 양이 감소되기 때문에 이러한 구조와 관련된 비용이 감소된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 압출 시스템(50B)을 각각 도시하는 부분 측면도 및 간략화된 부분 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 미세 압출 시스템(50B)은 상기된 것과 유사한 Z-축 위치 선정 메커니즘(70B) 및 프린트헤드 조립체(100B), 및 다른 특징부를 포함하지만, 프린트헤드 조립체(100B)의 노즐(169B)이 이격된 비드(46B-2A 및 48B-2A, 즉 도 8을 참조하여 다음에 기술되는 것과 같은)로서 압출 물질을 침착시키도록 분리되는 것에서 상이하고, 시스템(50B)은 또한, 압출된 비드들이 목표 기판(41)의 배면(43)을 접촉한 후 즉시(즉, 압출 물질이 여전히 "습한"), 가스 젯 어레이(90)가 압축 가스(95, 예를 들어, 공기, 건조 질소, 또는 다른 가스상 유체)를 압출된 비드(46B-2A 및 48B-2A) 아래로 보내도록 Z-축 위치 선정 메커니즘(70B) 상에 장착되는 가스 젯 어레이(90)를 포함한다. 가스 젯 어레이(90)는, 하나 이상의 금속 공기 젯 플레이트(98-3)의 양측부에 배치되고 스크루(99)에 의해 Z-축 위치 선정 메커니즘(70B)에 고정되는 클램프 부분(98-1 및 98-2)들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 배면 클램프 부분(98-2)은 파이프(91)에 의해 압축 가스를 받는 나사 입구(93)를 포함한다. 압축 가스는 하나 이상의 가늘고 긴 노즐 출구(96)들과 통하여 채널(도시되지 않음)을 통과한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 비드(46B-2A 및 48B-2A) 상으로 압축 가스(95)를 하향하여 보내는 것은 비드들이 평탄화되고 함께 유동하도록 하여, 도 6을 참조하여 기술된 것과 유사한 단면을 가지는 배면(43) 상에서의 물질의 연속 시트를 형성한다. 즉, 압축 가스(95)는 기판 표면(43)을 향하여 비드(46B-2A 및 48B-2A)들을 평탄화(슬럼프)하도록 충분한 힘을 가하는 것에 의해, 비교적 좁고 키가 큰 압출 노즐을 사용하여 넓고 평탄한 구조의 형성을 용이하게 한다. 이러한 기술 로, 단일 비드는 그 침착된 폭의 다수 배로 확장될 수 있다. 예를 들어, 이러한 배열에 의해, 발명자들은 약 0.4㎜의 폭으로부터 2㎜보다 큰 폭으로 그리고 0.010㎜ 내지 0.020㎜의 습한 두께의 압출된 물질 라인을 평탄화(슬럼프(slump))하는 것이 가능하다는 것을 알았다. 압출 인쇄를 위해 사용된 적재 및 점성으로, 심지어 잉크를 중력 및 습한 힘(wetting force) 하에서 평탄화하도록 많은 시간을 허용하는 것에 의해서도 이러한 치수의 라인들을 제조하는 것이 불가능하게 된다.
도 7 및 도 8을 참조하여 기술된 접근이 스크린 인쇄를 위해 의도된 종래의 잉크(즉 비교적 높은 요변성(thixotropic))으로 작업할 수 없지만, 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합된 "작은 단면 채널/다이/노즐을 통한 압출을 위하여 잉크를 용이하게 유동시키는 것"이라는 명칭으로 2008년 11월 18일자 출원된, 공동 소유되고 동시 계류중인 미국 특허 출원 제12/273,113호(대리인 관리 번호 20080173-US-NP)에 개시된 것과 같이, 용이하게 유동하도록 변경된 잉크로 작업할 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 아울러, 다수의 보다 작은 비드로 Al 잉크를 분리하는 것에 의하여, 배면(43) 상에 침착된 잉크의 양은 감소되고, 이러한 것은 차례로 구워진 Al 두께를 감소시키며, 이에 의해, 웨이퍼 랩핑(warping)을 유발하는 응력을 감소시킨다. 바람직한 실시예에서, 노즐들은 과도한 폐색을 피하도록 50 미크론 이상의 높이를 가진다. 구워진 두께를 감소시키도록, Ag의 경우에, 제조 비용을 감소시키도록 낮은 금속-입자 적재(loading)를 가지는 배면 금속화를 위한 잉크를 이용하는 것이 더욱 필요하다. 단지 중력과 표면 장력만이 채택되면, 밀접하게 이격된 라인들의 슬럼핑 및 연결은 대략 10 내지 30초가 걸리며(합병의 완성 정도 에 따라서), 이러한 것은 배면 인쇄가 단일 단계로 행해지고, 웨이퍼가 연속하여 프린터로부터 건조기로 컨베이어 아래로 진행하고 필요하면 웨이퍼 버퍼가 사용됨으로써 인쇄된 웨이퍼들이 여하튼 지연되기 때문에 문제가 되지 않는다. 상기된 바와 같이, 가스 젯은 슬럼핑 공정의 크게 촉진하고 웨이퍼를 버퍼링할 필요성을 감소시킬 수 있다.
비록 본 발명이 특정 실시예들에 대해 기술되었을지라도, 본 발명의 특징이 다른 실시예들에 마찬가지로 적용 가능하고, 그 모두는 본 발명의 범위 내에 의도되는 것이 당업자에게는 자명한 것이다. 예를 들어, 본 발명은 n- 및 p-도핑된 영역들과 금속 접점들을 형성하도록 2개의 상이한 종류의 도핑 잉크 및/또는 전극을 침착시키는 것에 의하여 서로 맞물린 배면 접촉 전지들의 제작에 적용할 수 있다. 부가하여, Al 잉크를 사용한 BSF 금속화 및 AgAl 잉크를 사용한 납땜 접촉 금속화의 형성은 예시적인 목적을 위해 의도된다. 별도의 실시예에서, 프린트헤드는 Al 및 Ag 잉크를 위한 별개의 슬릿 오리피스로 구성될 수 있으며, 이러한 오리피스들은 약간 중첩한다. 이러한 구조는 도 12의 종래 기술을 예시하도록 도시된 스크린 인쇄된 구조물에 대해 거의 일치하는 중첩된 구조를 만들게 된다. 잉크의 비드는 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되고 공동 소유되고 공동 계류중인 "방향성 압출된 비드 제어"라는 명칭으로 2008년 11월 7일자 출원되어 미국 특허 출원 제12/267,069호와, "비드 편향 메커니즘을 구비한 미세 압출 시스템"이라는 명칭으로 2008년 11월 7일자 출원된 미국 특허 출원 제12/267,223호에 개시된 방향 제어 구조를 채택하는 것에 의해 기판을 향해 보내질 수 있다. Ag 외의 다른 물질이 사 용될 수 있다. 예를 들어, Cu가 납땜될 수 있으며, 니켈과 같은 적절한 장벽 금속이 적절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일반적인 실시예에 따라서 제조된 태양 전지의 배면 금속화를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 이용된 공압출 프린트헤드 조립체를 포함하는 미세 압출 시스템을 도시한 정면도.
도 3은 작동 동안 도 2의 미세 압출 시스템의 일부분을 도시한 간략 측면도.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따라서 도 2의 미세 압출 시스템과 관련하여 이용된 공압출 프린트헤드 조립체를 도시한 분해 사시도.
도 5는 도 4의 공압출 프린트헤드 조립체의 적층된 노즐 층을 도시한 개략도.
도 6은 도 45의 공압출 프린트헤드 조립체에 의해 형성된 예시적인 배면 금속화층의 단부 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 미세 압출 시스템의 일부분을 도시한 측면도.
도 8은 도 7의 미세 압출 시스템을 이용한 배면 금속화의 형성을 도시하는 간략 사시도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 대안적인 실시예들에 따라서 형성된 예시적인 배면 금속화층들을 도시한 단부 단면도.
도 10은 종래의 태양 전지를 도시한 간략 측단면도.
도 11a 및 도 11b는 종래의 H-패턴 태양 전지를 각각 도시한 평면 사시도 및 저면 사시도.
도 12는 도 11a 및 도 11b의 종래의 H-패턴 태양 전지와 관련된 배면 금속화를 도시한 간략 측단면도.

Claims (3)

  1. 배면을 가지는 반도체 기판;
    상기 배면의 제 1 부분에 배치되며, 상기 배면으로부터 멀리 향하는 제 1 평탄면 부분, 및 상기 배면을 향하여 상기 제 1 평탄면으로부터 연장하는 제 1 가장자리 부분을 가지는 배면 필드 금속화층; 및
    상기 배면의 제 2 부분에 배치되며, 상기 배면으로부터 멀리 향하는 제 2 평탄면 부분, 및 상기 배면을 향하여 상기 제 1 평탄면으로부터 연장하는 제 2 가장자리 부분을 가지는 납땜 패드 금속화층을 포함하며;
    상기 배면 필드 금속화층과 상기 납땜 패드 금속화층은, 상기 배면 필드 금속화층의 제 1 가장자리 부분이 중첩하지 않는 방식으로 상기 납땜 패드 금속화층의 제 2 가장자리 부분과 접하여서, 상기 제 1 평탄면 부분이 상기 제 2 평탄면과 실질적으로 동일 평면이도록 배치되는 태양 전지.
  2. 배면을 가지는 반도체 기판;
    상기 배면의 연속 영역을 실질적으로 덮는 배면 필드 금속화층; 및
    상기 배면 필드 금속화층과 실질적으로 동일한 평면에 있는 표면들을 가지도록, 납땜 패드 금속화층이 상기 배면 필드 금속화층 내에 매립되는 상기 납땜 패드 금속화층을 포함하는 태양 전지.
  3. 반도체 기판 상에서의 배면 금속화 구조를 제조하는 방법으로서,
    적어도 하나의 노즐 오리피스를 가지는 프린트헤드를 상기 반도체 기판에 대해 상대적으로 움직이는 단계; 및
    상기 프린트헤드를 통해 Al 패시베이션 층 잉크와 AgAl 납땜 패드 잉크를 공급하여, 상기 Al 패시베이션 층 잉크와 AgAl 납땜 패드 잉크가 상기 적어도 하나의 노즐 오리피스로부터 동시에 압출되어, 상기 반도체 기판 상으로 침착되는 단계를 포함하는 배면 금속화 구조 제조 방법.
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