KR20100131203A - 태양전지의 전극 형성 방법 및 이를 이용한 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지의 전극 형성 방법 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것으로서, 태양전지의 전면전극 형성 방법과 이를 통한 태양전지의 제조방법 및 이로부터 제조되는 태양전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 태양전지의 전극 형성 방법으로서, p-n 접합면이 형성된 반도체 기판의 수광면에 금속전극 패턴을 형성하는 단계와, 상기 금속전극 패턴과 상기 반도체 기판 상에 반사방지막을 형성하는 단계와, 상기 금속전극 패턴의 상부에 형성된 반사방지막을 폴리싱(polishing)하여 금속전극의 상부를 노출하는 단계를 포함한다.
태양전지, 전극, p-n접합, 금속전극층, 반사방지막, 마스크, 폴리싱
Description
본 발명은 태양전지의 전극 형성 방법과 이를 포함하는 태양전지를 제조하는 방법, 및 이를 통해 제조되는 태양전지에 관한 것이다.
본 발명은 종래 태양전지의 전극 형성 공정을 개선하여, 재료 소모를 절감하고 환경친화적이며 셀 형성능이 우수한 태양전지의 전극을 제조하고, 나아가서 전체 태양전지의 공정을 개선하여 효율적이고 경제적인 태양전지의 생산성과 생산시간을 도모하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어서 특히 주목받고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛을 전기에너지로 변화시키는 태양광 전지가 있다. 일반적으로 태양전지라고 하면 태양광 전지를 일컫는 것이다.
앞으로 수십 년 후에 화석 연료의 고갈이 예상되어 지고 있고 동시에 많은 양의 화석 연료 사용에 따른 이산화탄소의 배출에 따른 지구 온난화와 같은 환경 문제가 대두됨에 따라서 무한한 에너지 원인 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양전지에 많은 관심과 이목이 집중되고 있다.
현재 태양전지의 개발은 전력 생산 W당 단가를 낮추는 방향으로 추진되고 있는데, 이를 위해서 태양전지의 생산 원가를 낮추거나 혹은 태양전지의 효율을 높이는 방향으로 연구가 진행되고 있다.
태양전지의 효율을 높이기 위해 단파장의 빛에 대한 감도 향승을 목적으로 하여 확산층을 얇게 하는 방향으로 하고 있으나, 확산층이 얇으면 확산층의 가로방향으로 전기저항이 높아져 직렬저항 성분의 영향에 의하여 효율이 저하된다.
이러한 직렬저항 성분을 감소시키기 위하여 표면에 다수의 미세한 전극, 이른바 그리드 전극을 설치하는데 본 발명은 이러한 미세 표면 전극을 형성하는 기존 방법을 개선한 새로운 전극 공정에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 종래 태양전지의 전극 형성 공정을 개선한 태양전지의 전극 형성 공정과 태양전지의 전극부에서 리본이 컨택되는 부분을 오픈시키는 공정을 제공하고 이를 통해 미세한 전극 형성 공정과 컨택부 오픈 공정을 간편하게 수행하는 데 있다.
또한 고비용 전극 재료의 소모를 줄이고 에미터층과의 면 컨택을 통한 저항이 감소되는 태양전지의 전극 형성 공정을 통해 고효율의 태양전지를 경제적인 생산단가로 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 공정이 간단하고 단순한 태양전지의 전극 형성 공정과, 용이한 전극의 리본 컨택부의 개방 공정을 통해 전체적인 태양전지의 제조공정을 단순화하고, 태양전지의 생산능력이 개선하는 것에 또다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일반 태양 전지는 빛을 흡수하여 전기 에너지를 생성하는 장치이다. 실리콘 태양전지의 동작원리는 표면에 입사되는 태양 빛이 태양전지 내부의 특정 위치에서 흡수되어 캐리어(carrier, 전자와 홀)를 생성하게 된다. 생성된 캐리어는 확산 (diffusion) 에 의하여 공핍층으로 이동한 후 태양전지 표면에 형성된 전극으로 수 집된다. 이 과정에서 전극은 생성된 캐리어를 수집하는 역할을 하며, 주로 전면에는 실버, 후면에는 알루미늄이 사용된다.
얇은 캐리어 확산층으로 전기저항이 높아져 태양전지의 효율이 감소되는 것을 개선하기 위해 전기저항이 높아짐으로 인해 상승된 직렬저항 성분을 감소시키기 위하여 표면에 다수의 미세한 전극, 이른바 그리드 전극을 설치한다. 이러한 전극형성은 p-n 접합 반도체 기판 위에 반사 방지막을 형성하고 부분적으로 개구하여 표면 전극을 형성하거나, 태양전지의 전면부에 전극 페이스트를 패터닝하고 고온에서 열 소성하여 전극이 하부 반도체층으로 침투되어 전기적으로 연결하는 방법 등이 있다.
상기 전극 페이스트를 패터닝 도포하여 열처리하는 방법에 있어서, 전극 페이스트는 주로 은(Ag) 페이스트를 사용하는데, 상기 페이스트에는 은 분말 이외에도 고온으로 소성하여 배선과 에미터층 사이의 절연층인 반사방지막을 뚫고 들어가서 전극부분이 에미터층에 접촉하도록 하는(이를 고온 fire through 공정으로 칭함) 에칭 성분인 납(Pb) 성분이 유기 바인더에 분산 함유 되어 있다.
이러한 은 페이스트을 이용한 전극 형성 공정은 재료적인 관점에서 유기 바인더에 분산된 은 분말이 재료비의 단가를 높여 전체 태양전지의 생산단가를 높이는 역할을 하고, 다른 분산 성분인 납 성분의 함유로 RoHS의 환경 규제라는 문제를 가지고 있다.
또한 은 페이스트를 이용한 전극 형성은, 반사방지막을 통한 에미터층과 전극의 연결을 위한 소성과정 및 반사방지막의 조성 강화를 위해 필수적인 고온 공정 이 필요하다. 고온으로 firing시 패시베이션층의 수소 결합이 부분적으로 깨지면서 전극 라인이 예비적으로 형성되고, 그 후에 은 페이스트의 글래스 프릿이 전극 라인의 반사방지막을 부분적으로 에칭하여 은 입자가 확산되고 전극 하부면을 미결정 상태로 형성하여 포인트 컨택하게 된다. 따라서 이러한 종래 공정을 통한 전극은 에미터층과 포인트 컨택을 하게 되어 접촉 저항이 증가하여 소자의 효율성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 기존의 전극 페이스트를 직접 프린팅하여 패터닝한 후 고온 fire through 공정을 통하여 형성되는 전극 공정이 아닌 신규한 전극 형성 공정의 연구가 필요하다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 태양전지 전극 형성 방법은 p-n 접합면이 형성된 반도체 기판의 수광면에 금속전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 금속전극 패턴과 상기 반도체 기판 상에 반사방지막을 형성하는 단계, 및 상기 금속전극 패턴의 상부에 형성된 반사방지막을 폴리싱하여 금속전극의 상부를 노출하는 단계를 포함한다.
상기 금속전극의 상부를 노출하는 것은 태양전지 모듈의 조립시 도전성 리본이 부착되어 전기적으로 태양전지 셀이 연결될 수 있도록 컨택부를 개구(open)하는 것이다.
본 발명의 일 실시예로서 상기 금속전극 패턴을 형성하는 단계는, 반도체 기판 상에 금속전극층을 형성하는 단계와, 상기 금속전극층 상에 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크가 형성되지 않은 부분의 금속전극층을 제거하는 단계를 포함 할 수 있다.
상기 마스크는 특별히 제한되지 않지만 바람직하게는 포토레지스트일 수 있다. 즉, 반도체 기판의 수광면에 형성된 금속전극층 상에 적어도 하나 이상의 마스크를 패터닝하여 적층한 후, 마스크가 형성되지 않은 금속전극층을 제거하면 금속전극 패턴이 형성되는데, 이후에 상기 금속전극층이 제거된 반도체 기판의 수광면위쪽과 마스크 위에 반사방지막을 형성하고 상기 마스크 및 마스크 상에 형성된 반사방지막을 제거하면 금속전극의 상부가 노출되어 리본 컨택부가 오픈되는 것이다.
상기 금속전극층의 형성공정은 특별히 제한되지 않으나, 증착법, 스퍼터링법, 또는 스프레이법 등에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 금속전극 패턴은 금속전극 위에 마스크로 패턴한 것으로서, 상기 반사방지막을 폴리싱할 때 상기 마스크를 포함하여 폴리싱하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서 상기 금속전극 패턴은, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어지는 하부 금속전극을 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 직접인쇄법(direct printing)으로 1차 패터닝하고, 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 상부 금속전극을 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 직접인쇄법(direct printing)으로 2차 패터닝한 이중 금속전극 패턴일 수 있다.
이 방법을 통한 금속전극 패턴은 포토레지스트의 적용없이도 금속전극을 패터닝할 수 있는 공정이어서 전반적으로 공정이 단순화되고 재료의 소모가 줄어드는 장점이 있다. 즉 기존의 리프트 오프 방식은 포토레지스트를 패터닝하고 습식에칭법 등으로 하부의 금속전극층을 언더컷(undercut)하여 제거하고 반사방지막을 코팅한 후 포토레지스트를 제거하는 방법이다. 그러나 상기 실시형태의 본 발명은 금속전극을 포토레지스트 없이 이중적인 프린팅방법으로 금속전극이 적층된 패턴을 형성하고 반사방지막을 코팅한 후 폴리싱하여 모듈 형성용 리본이 연결되는 컨택부를 오픈하는 것이어서 공정이 훨씬 단순해지고 재료의 소모가 절약된다.
이중의 프린팅법으로 금속전극 패턴을 형성하는 경우 하부 금속전극은 제 2 도전형 반도체층과 직접 접촉하므로 낮은 오믹 접촉저항을 가지는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상부 금속전극은 배선 저항이 감소되는 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 마스크는 포토레지시트를 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 다이렉트 프린팅(direct printing)법으로 형성될 수 있으나 특별히 이에 제한되는 것은 아니며 후에 전극이 형성되는 패턴대로 포토레지스트를 형성하는 방법이면 족하다.
본 발명의 다른 일 실시예로서 상기 금속전극 패턴을 형성하는 단계는, 반도체 기판 상에 제 1 금속전극층을 형성하는 단계와, 및 상기 제 1 금속전극층 상에, 상기 제 1 금속전극층의 두께보다 두꺼운 두께를 가진 적어도 하나 이상의 제 2 금속전극층을 패터닝하여 적층한 후, 제 2 금속전극층이 형성되지 않은 제 1 금속전극층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방식으로 금속전극 패턴이 형성되면 상기 제 1 금속전극층이 제거된 반도체 기판의 수광면 상부와 제 2 금속전극층 위에 반사방지막을 형성하고, 상기 제 2 금속전극층의 상부에 형성된 반사방지막을 제거하여 제 2 금속전극층의 상부를 외부에 노출시켜 태양전지 모듈 형성을 위한 리본 컨택부를 오픈하는 것이다.
상기 제 1 금속전극층은, 증착법, 스퍼터링법, 도금법, 프린팅법 중 어느 하나의 방법으로 형성되지만 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 제 2 금속전극층은, 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 직접인쇄법(direct printing)으로 적층될 수 있으나 마찬가지로 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 상기 제 2 금속전극층은 제 1 금속전극층 위에 그 두께보다 두꺼운 두께로 부분적으로 형성되는 것이기 때문에 라인 형태로 형성될 수도 있고 아일랜드(island)로 형성될 수 있으나 그 형태에 특별히 제한되지 않고 패터닝될 수 있다.
한편 상기 제 1 금속전극층은 크롬(Cr), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제 2 금속전극층은 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 금속전극층이 형성되지 않은 제 1 금속전극층을 제거하는 것은, 건식화학에칭법, 습식화학에칭법, 기계적 에칭법, 레이저 스크라이빙법 중 어느 하나의 방법으로 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서는 반도체 기판의 표면은 텍스처링 공정을 통해 요철구조를 가질 수 있는데, 반도체 기판의 수광면이 텍스처링 구조일 경우에는 상기 금속전극층 또는 제 1 금속전극층을 형성한 후, 마스크가 형성되지 않은 금속전극층 또는 상기 제 2 금속전극층이 형성되지 않은 제 1 금속전극층을 제거하는 방법은 텍스처링 구조를 그대로 보존하기 위하여 건식화학에칭법, 습식화학에칭법 등의 화학적 에칭법을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 형성되는 금속전극의 두께는 반사방지막의 두께보다 1.5배 내지 3배 더 두꺼운 것을 특징으로 한다.
상기 금속전극의 두께는 특별히 제한되지 않으나 1㎛ 내지 3㎛일 수 있다.
상기 본 발명의 실시예들에 따를 경우 반도체 기판에 적층되는 금속전극층이나 혹은 제 1 금속전극층의 두께가 반사방지막의 두께보다 1.5배 내지 3배 더 두꺼울 수 있음을 의미하며, 또한 특별히 제한되지 않으나 상기 금속전극층 또는 상기 제 1 금속전극층의 두께는 1㎛ 내지 3㎛일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 반사방지층은 수광면으로 입사하는 태양광의 재반사를 방지하여 광 포획(light trapping)을 개선시키는데, Si3N4, TiO2, SiO2, MgO, ITO(INDIUM TIN OXIDE), SnO2, ZnO, Ta2O5, MgF2, CeO2, Cr2O3 및 ZnS 등의 물질 중에서 하나 이상 선택하여 구성될 수 있다.
본 발명에서 금속전극 패턴 위에 형성된 반사방지막을 제거하기 위한 방법은 폴리싱 방법에 의해 수행된다. 즉, 화학적 폴리싱법(chemical polishing), 기계적 폴리싱법(mechanical polishing), CMP법(Chemical mechanical Polishing), 및 선택적 에칭법 중 어느 하나의 방법으로 제거할 수 있으나, 바람직하게는 기계적 폴리 싱법으로 반사방지막을 제거하여 금속전극과 리본과의 컨택을 위한 노출부를 오픈시킨다.
본 발명에서 상기 금속전극 패턴은 납(Pb) 또는 납을 포함한 화합물을 포함하지 않은 것을 특징으로 한다. 즉, 일반적인 전극 페이스트로 도포하고 열 소성하여 반사방지막이나 패시베이션층을 통과하여 에미터층과 접촉하도록 하는 글래스프릿의 납 성분은 상기 본 발명과 같은 공정에서는 사용되지 않으므로 납 성분이 금속전극에 포함되지 않을 것이다. 따라서, 환경 문제를 일으키는 납 성분의 물질을 사용하지 않아 친환경적으로 태양전지 셀을 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에서 금속전극 패턴의 형성방법은 기존의 금속전극 형성방법을 대체하여 적용할 수도 있는데, 진공 증착으로 시드층을 패터닝하여 형성하고, 그 위에 메탈(metal)을 추가로 도금하는 방식이나, 금속전극의 진공증착법 역시 적용 가능하다.
이러한 폴리싱 과정은 전극에서 리본 컨택을 위한 새로운 컨택부의 오픈 공정이므로 태양전지 셀의 품질 특성과 신뢰성을 훼손하지 않으면서도 태양전지 모듈을 생산을 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기의 어느 하나의 태양전지 전극 형성 방법으로 제조된 전면전극을 포함하는 태양전지를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 상기의 어느 하나의 태양전지 전극 형성 방법이 포함된 태양전지의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 상기의 제조방법에 따라 생산된 태양전지를 제공할 수 있다.
본 발명의 전극 형성 방법을 이용한 일 실시예에 따른 태양전지는 제 1 도전형을 가지는 반도체 기판과, 제 1 도전형과 반대 도전형을 가지고 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성되고 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 반사방지막과, 상기 개구부의 폭보다 좁은 폭으로서, 상기 반사방지막의 개구부를 통해 상기 제 2 도전형 반도체층과 접촉하는 금속전극, 및 상기 반도체 기판의 후면의 적어도 일부분과 접촉하도록 형성된 후면전극을 포함한다.
이 경우 상기 금속전극의 폭이 반사방지막의 개구부의 폭보다 좁으므로 반사방지막의 개구부를 통해 구비되는 금속전극은 양 측면이 개구부의 측면과 이격될 수 있다.
또한 다른 일 실시예에 따른 태양전지는 제 1 도전형을 가지는 반도체 기판과, 제 1 도전형과 반대 도전형을 가지고 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성되고 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 반사방지막과, 양측면에 반사방지막을 구비하고, 상기 반사방지막의 개구부를 통해 상기 제 2 도전형 반도체층과 접촉하는 금속전극, 및 상기 반도체 기판의 후면의 적어도 일부분과 접촉하도록 형성된 후면전극을 포함한다.
상기 양측면에 반사방지막을 구비한 금속전극의 전체 폭은 상기 개구부의 폭과 동일하거나 혹은 상기 개구부의 폭보다 좁을 수 있다.
만일 상기 개구부의 폭보다 좁은 경우에는, 양측면에 반사방지막이 구비된 금속전극은 반사방지막의 개구부의 측면과 이격되어 형성되지만, 상기 개구부의 폭 과 동일하다면 이격되지 않고 개구부의 폭에 맞추어 형성된다.
또한, 상기 금속전극의 양측면에 구비되는 반사방지막은 금속전극의 측면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있으나 측면의 일부분에만 구비될 수도 있다. 즉, 금속전극의 상부 측면부에서부터 반사방지막이 구비되어 금속전극의 중간 또는 그 이상의 지점에 이르기까지 구비될 수 있으며, 반드시 금속전극의 하부 측면부까지 반사방지막이 구비되는 것은 아니다.
이는 금속전극의 패턴이 형성되는 공정에 따라 금속전극이 이중적으로 프린팅되어 반사방지막의 두께보다 더 두껍게 형성되고 그 후에 반사방지막이 이를 포함하여 전체적으로 형성될 수 있기 때문에, 금속전극의 측면부에 형성되는 반사방지막과 기판의 수광면 상에 형성되는 반사방지막의 단절이 일어나서 결국 금속전극의 측면부에 형성되는 반사방지막이 그 하부면에 이르기까지는 형성되지 않을 수 있는 것이다.
상기 실시예에서 금속전극은, 상기 제 2 도전형 반도체층과 접촉하는 제 1 금속전극층, 및 상기 제 1 금속전극층 상에 형성된 제 2 금속전극층을 포함할 수 있다. 이때 상기 제 1 금속전극층의 두께는 상기 제 2 금속전극층의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 상기 금속전극은 얇은 제 1 금속전극층 위에 라인형태나 아일랜드 형태로 형성된 두꺼운 제 2 금속전극층으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 금속전극층은, 크롬(Cr), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제 2 금속전극층은 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나 로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 금속전극층은 에미터층과 직접 접촉하는 영역이므로 오믹 컨택 저항이 낮은 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 제 2 금속전극층은 상부를 노출시켜 도전성 리본과 컨택되므로 배선 저항이 감소되는 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 태양전지에 있어서 상기 금속전극의 두께는 상기 반사방지막의 두께보다 1.5배 내지 3배 더 두꺼울 수 있으며, 특히 금속전극의 두께는 1㎛ 내지 3㎛일 수 있다.
또한, 상기 금속전극은 본 발명의 전극 형성 방법과 리본과의 연결을 위한 컨택부를 오픈하는 방법에 의해 형성되므로 전극 페이스트의 글래스 프릿의 일 성분에 해당하는 납(Pb) 또는 납을 포함한 화합물을 사용하지 않아 금속전극 내부에 납 또는 납 화합물을 포함하지 않는 특징이 있다.
본 발명의 태양전지에 있어서, 금속전극의 폭과 반사방지막의 개구부의 폭의 차이는 특별히 제한되지 않으나 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있으므로, 개구부의 일 측면과 금속전극의 일 측면이 이격된 거리는 0.05㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
본 발명의 태양전지에 있어서 상기 제 1 도전형 반도체 기판은 p형 실리콘 기판이고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 n형 반도체층일 수 있으며 그 역 또한 가능하다.
또한 상기 제 1 도전형의 반도체 기판의 후면과 후면전극의 계면에는, 제 1 도전형의 반도체 불순물의 농도가 상기 반도체 기판보다 더 높은 농도로 도핑되어 있는 후면전계층이 형성될 수 있다.
또한 상기 후면전극이 형성되지 않은 반도체 기판의 후면 상에는 SiO2, SiNx, SiC, 인트린식 비정질 실리콘 중 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진 패시베이션층이 더 포함될 수 있다.
본 발명은 태양전지의 금속 전극의 형성 방법을 간략화하고 재료 및 공정을 개선함으로써 저저항의 금속전극 형성과 저온 공정을 가능하게 하여 태양전지의 완성 품질의 신뢰성을 유지하여 고품질 고효율의 태양전지를 제공하는 효과가 있다.
또한 재료면에서 생산단가가 높은 은 페이스트의 사용을 지양하고 납 성분을 사용하지 않음으로써, 환경오염을 방지할 수 있고, 태양전지의 생산단가를 낮추어 태양전지의 대중화에 기여할 수 있는 저비용의 경제적인 효과를 제공할 수 있다.
또한 태양전지의 전극을 은 이외에 다른 전도성 금속으로 용이하게 대체할 수 있고 전극 형성 공정을 단순화하고 제작 공정이 간편해지고, 간단하게 도전성 리본이 컨택하는 부분을 오픈시킬 수 있으므로 고효율 저비용의 태양전지를 제공할 수 있다.
또한 종래 전극 페이스트의 도포 및 에미터층으로의 침투를 위한 fire through 공정에 의한 포인트 컨택으로 인한 컨택 저항의 증가를 면 컨택으로 처리할 수 있어 금속전극의 저항이 감소되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 금속전극 패턴 위에 형성된 반사방지막을 폴리싱하여 제거하 여 리본 컨택부를 노출시키므로 기존의 리프트 오프 공정에 비하여 공정이 단순화되고 재료 소모적인 부분에서 절약되는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 다양한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 형성 방법의 공정순서를 나타낸 단면도이다.
상기 도 1a 내지 도 1f에 따른 본 발명의 일 실시예의 전극 형성방법은 먼저 도 1a와 같이 p형 실리콘 웨이퍼 기판(100)에 n형 반도체 불순물을 도핑하여 기판의 가장자리 쪽으로 n형 반도체층(102) 혹은 n형 에미터이 형성되도록 준비한다. p형 실리콘 기판의 수광면에 해당하는 n형 반도체층 상부에는 금속전극층(104)을 형성한다.
상기 금속전극층은 크롬(Cr), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나 이상으로 금속원소가 함유된 물질을 증착법, 스퍼터링법, LIP법과 같은 코팅법, 도금법, 프린팅법 중 어느 하나의 방법으로 적층한 것이다. 이들 공정은 저온에서 프로세스가 가능하기 때문에 소자의 품질 특성을 저해하지 않으면서 치밀한 금속막 구조를 형성하므로 면 컨택으로 인한 저항의 감소 효과가 있다.
p형 기판의 수광면 쪽의 n형 반도체층 상부에 전반적으로 단일층으로 형성되도록 한다.
경우에 따라서 p형 실리콘 기판의 전면부 또는 전면부와 후면부는 텍스처링 공정으로 요철구조를 가질 수 있다.
다음으로 도 1b에서는 상기 금속전극층(104) 위에 소정의 부분에 전극 배선이 될 부분을 포토레지스트(106)로 패터닝한다. 포토레지시트를 마스크로 하여 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 다이렉트 프린팅(direct printing)법으로 미세한 전극으로 배선될 수 있도록 패터닝하여 형성한다.
포토레지스트는 특별히 제한되지 않으며 하부 금속전극층(104)에 에칭 선택비를 갖는 포토레지스트재료이면 족할 것이다.
다음으로 도 1c에서와 같이 하부 금속전극층(104)을 포토레지스트(106)이 패턴되어 형성된 부분의 하부 금속전극층 부분만을 남기고 에칭한다.
하부 금속전극층의 에칭은 건식화학에칭법, 습식화학에칭법, 기계적 에칭법, 레이저 스크라이빙법 등으로 수행할 수 있으며, 특히 p형 실리콘 기판(100)의 표면이 텍스처링되는 경우에는 이를 유지하기 위하여 화학에칭법을 사용하는 것이 바람직하다.
화학적에칭법으로 금속전극층을 식각하는 경우에 포토레지스트가 형성된 부 분보다 더 안쪽의 영역까지 식각될 수 있으므로 포토레지스트의 패터닝시 금속전극의 기대 배선 폭보다 적어도 넓은 폭이 되도록 형성해야 한다.
포토레지스트의 하부에 위치하는 금속전극층에서 언더컷되는 부분은 적어도 수 ㎛ 여야 하며 1㎛ 이상인 것이 바람직하다.
다음으로 도 1d와 같이 포토레지스트가 형성된 하부 금속전극층 부분을 제외한 나머지 금속전극층을 제거한 수광면에 반사방지막(108)을 형성한다.
반사방지막(108)은 Si3N4, TiO2, SiO2, MgO, ITO(INDIUM TIN OXIDE), SnO2, ZnO, Ta2O5, MgF2, CeO2, Cr2O3 및 ZnS 등의 물질로 이루어지는데 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 이들 물질을 코팅법, 용액도포법 등으로 적층시키는 것이 바람직하다.
도 1d에서 알 수 있듯이, 금속전극층은 그 두께가 적어도 반사방지막의 두께보다는 두꺼워야 한다. 바람직하게는 금속전극층의 두께가 반사방지막 두께의 1.5배 내지 3배인 것이며, 1㎛ 내지 3㎛로 형성될 수 있다.
금속전극층의 두께가 소정의 두께 이상으로 두꺼워야 상기 포토레지스트의 하부에서의 언더컷을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 반사방지막이 포토레지스트 상부면까지 덮으면서 형성될 때 금속전극층의 두께로 인해 n형 반도체층 상부에 형성되는 반사방지막과 단절될 수 있다.
따라서, 이러한 방식으로 형성되는 반사방지막은 남아있는 금속전극층(104)와 언더컷된 부분의 간격만큼 이격되어 n형 반도체층 위에 형성된다.
도 1e는 폴리싱 기법에 의해 포토레지스트(106)와 그 위에 형성된 반사방지막(108)을 제거하는 과정이다. 이 과정은 공지된 폴리싱 기법을 사용하면 족할 것이고 특별히 제한되지 않으나 소정의 부분을 선택적으로 폴리싱해야하므로 기계적 폴리싱법이나 화학적 기계적 폴리싱법이 사용되는 것이 바람직하다.
특히 화학적 기계적 폴리싱법(chemical mechanical polishing, CMP)은 알루미나, 실리카, 세리아 등의 고체입자와 암모니움 하이드로사이드(ammoniun hydroxide), 아세틱/니트릭 산(acetic/nitric acid), 하이드로진 퍼록사이드(hydrogen peroxide) 등 산성 또는 알칼리성 수용액을 포함하는 슬러리(slurry)를 이용하여 화학적 방법과 기계적 방법을 함께 사용하여 보다 정밀하게 표면을 식각하는 방법이다.
폴리싱 방법으로 포토레지스트(106)와 그 위에 형성된 반사방지막(108)을 리프트 오프하면 미세한 배선으로 형성된 금속전극층(104) 부분이 반사방지막(108)과 소정의 간격을 두고 이격되면서 n형 반도체층(102) 상에 형성된 구조를 가지게 된다.
상기 폴리싱 방법으로 외부와 전기적으로 접속되는 금속전극을 오픈하는 것이므로 전극형성에 있어서의 기존의 고온 열처리 소성과정이 생략될 수 있어 소자의 품질 특성의 신뢰성이 유지된다.
상기 과정을 통해 완성된 전극 구조를 가지는 태양전지 셀의 구조는 도 1f에 제시된 바와 같다.
도 1f의 태양전지는 측면에 형성된 n형 반도체층이 에지 아이솔레이션에 의 해 제거되고 p형 반도체 기판(100)의 하부면에 형성된 n형 반도체층은 후면전극(112)의 형성과정에서 보상되었다.
이 과정에서 후면전극(112)과 p형 반도체 기판(100)의 계면에는 p형 반도체 불순물이 기판보다 더 고농도로 도핑된 영역인 후면전계층(110)이 형성될 수 있다.
상기의 과정에서 설명한 본 발명의 태양전지의 전극 형성 공정은 기존의 리프트 오프 공정의 문제점을 개선하고 희생층인 포토레지스트층을 소모할 필요가 없기 때문에 전극의 재료 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.
즉, 공지의 리프트 오프 공정에 의한 전극 형성 과정은 pn 접합이 형성된 반도체 기판 상에 반사방지막을 형성하고 그 위에 감광수지층을 형성한 후 표면전극의 패턴에 대응하는 개구를 패터닝하여 상기 개구를 통해 반사방지막을 에칭해서 반도체 기판을 노출시킨다. 이어서 노출된 부분을 포함한 기판 상면 전체에 금속재료를 증착하고 기판을 박리액에 침지하여 감광수지층까지 용해시켜내어 최종적으로 반도체 기판 상면에 반사방지막과 표면전극을 남기게 된다.
그러나 이러한 리프트오프 공정은 반도체 기판의 전면에 형성된 감광수지층과 개구를 통해 노출된 부분을 포함하여 감광수지층 상면에 증착된 금속재료를 모두 리프트 오프하여 제거하기 때문에 재료 소모적인 문제가 발생된다.
상기 과정을 통한 본 발명의 전극 형성 공정은 패터닝된 포토레지스트와 그 위에 형성된 반사방지막만을 기계적으로 폴리싱하여 제거하기 때문에 상기 리프트 오프 공정의 문제점이 개선되고 재료비가 절감되는 효과가 있다.
또한 전극 페이스트를 사용하여 패터닝하고 이를 고온에서 소성하는 기존의 공정과 대비하여 볼 경우에도 은 페이스트의 글래스 프릿(glass frit)이 반사방지막을 뚫고 n형 에미터와 연결되도록 소성시키는 과정을 거치지 않기 때문에 소자의 고온으로 인한 품질 저하를 막을 수 있다.
또한 글래스 프릿에 포함되는 납 성분 물질을 이용하지 않아 친환경적이고 은 분말 대신 다양한 전도성의 금속으로 표면전극을 형성할 수 있어 공정 개선에 효율적이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 형성 방법의 공정순서를 나타낸 단면도이다.
도 2a는 p형 반도체 기판(200)에 n형 반도체 불순물을 도핑하여 표면에 pn 접합을 형성하고 수광면 방향의 n형 반도체층(202) 상에 부분적으로 금속전극층(204)을 패터닝하여 형성한 것을 도시한 도면이다.
상기 도 1a 내지 도 1f에서의 실시예와 달리 도 2a의 실시예의 경우 금속전극층(204)은 미세 금속 전극 배선의 라인 형태로 패터닝될 수 있다.
금속전극층의 증착은 프린팅법에 의하면 이중 프린팅법을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 하나의 금속전극층(204)을 형성함에 있어서 하부의 일차적인 금속 전극층은 몰리브덴(Mo)이나 은(Ag) 등으로 프린팅하여 컨택 저항을 감소시키도록 하고 그 위에 다시 이차적인 금속전극층으로서 구리(Cu)나 은(Ag) 등으로 프린팅하여 배선 저항성을 감소하는 용도로 나누어 이중적 금속재료로서 금속전극층을 형성할 수 있다.
다음으로 도 2b에서 도시한 바와 같이 반사방지막(208)을 코팅하여 증착하고 금속전극층(204)와 그 위에 증착된 반사방지막 부분만을 폴리싱하여 금속전극층의 상부면을 노출시켜 리본과의 컨택부를 오픈한다.
상기 반사방지막의 코팅방법과 폴리싱 방법은 이미 앞서 기술한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
폴리싱하여 리프트오프하는 두께는 특별히 제한되지는 않으나 금속전극층이 외부에 노출되기에 충분한 두께만큼 폴리싱하여 제거해야 한다.
최소한 반사방지막의 두께 이상으로 폴리싱하여야 금속전극층(204)의 상부면이 노출되어 전기적으로 컨택할 수 있다.
도 2a 과 2b의 과정을 통해 형성된 전극을 포함하는 태양전지의 구조는 도 2c에 도시하였다.
도 2c를 참조하면 p형 반도체 기판(200)의 하부 구조는 이미 앞서 상술한 구조와 유사하며, 상부면의 구조는 pn 접합구조를 이루는 n형 반도체층(202)이 형성되고 그 위에 반사방지막(208)이 형성되되 반사방지막은 개구부가 있으며 이를 통해 금속전극층(204)이 형성되어 있다.
상기 도 1f와 달리 도 2a 내지 2b의 과정을 통해 형성된 전극은 반사방지막(208)과 이격된 것이 아니라 전극의 측면부까지 반사방지막이 형성된 구조임을 알 수 있다.
폴리싱하여 제거된 상부면으로 금속전극층이 노출되고 이를 통해 전기적으로 컨택되며 나머지 부분은 절연층인 반사방지막이 형성된 구조이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 형성 방법의 공정순서를 나타낸 단면도이다.
먼저 도 3a에서 보는 바와 같이, 도 1a과 같은 형태로서 p형 실리콘 웨이퍼 기판(300)에 n형 반도체 불순물을 도핑하여 기판의 가장자리 쪽으로 n형 반도체층(302)을 형성하여 pn 접합구조의 기판을 준비한다. p형 실리콘 기판의 수광면에 해당하는 n형 반도체층 상부에 전면적으로 제 1 금속전극층(304)을 형성한다.
상기 제 1 금속전극층(304)은 크롬(Cr), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 물질을 스퍼어터링법 또는 LIP와 같은 용액도포법 등의 방법을 사용하여 박막 금속층으로서 증착함으로써 형성된다.
다음으로 도 3b에서 도시된 것처럼 제 1 금속전극층(304) 상의 소정 부분에 제 2 금속전극층(306)을 부분적으로 패터닝하여 형성한다.
제 2 금속전극층은 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 물질을 프린팅법에 의해 패터닝하여 형성하는데, 그 두께는 상기 제 1 금속전극층의 증착 두께보다는 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
일실시예에 따라서 제 1 금속전극층은 후에 적층될 반사방지막의 두께보다 두꺼운 두께로 형성되는 것이 좋은데, 1㎛ 내지 3㎛의 두께로 형성될 수 있다.
따라서 그 위에 부분적으로 패터닝되는 제 2 금속전극층의 두께는 이보다 더 두꺼운 것이 바람직하다.
소정의 부분에 패터닝되어야 하므로 프린팅법에 의해 제 2 금속전극층을 형성하는 것이 좋지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 3c에서는 제 2 금속전극층이 형성되지 않은 제 1 금속전극층 부분을 제거한다. 이를 제거하는 방법은 건식화학에칭법, 습식화학에칭법, 기계적 에칭법, 레이저 스크라이빙법 중 어느 하나의 방법이 사용될 수 있다.
도 3c에서처럼 제 2 금속전극층(305)의 하부에 위치하는 제 1 금속전극층(304)은 제 2 금속전극층의 폭보다 더 좁게 제거되는 것이 바람직하다. 이러한 제거되는 부분, 즉 언더컷 부분은 적어도 수 ㎛ 일 수 있으며 바람직하게는 1㎛ 이상이다.
다음으로 도 3d는 이들 이중의 금속전극층이 형성된 기판의 상부면에 반사방지막(308)을 도포하여 형성하고, 제 2 금속전극층(305)의 상부면에 형성된 반사방지막과 일부 제 2 금속전극층의 상부면을 폴리싱하여 제2 금속전극층의 상부가 외부에 노출된 것을 도시한 것이다.
마찬가지로 반사방지막의 형성방법과 폴리싱 방법은 상술한 바와 같으므로 생략한다.
폴리싱하여 제거되는 두께는 적어도 반사방지막의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
폴리싱하여 외부에 노출된 제 2 금속전극층(305)의 상부면이 전기적으로 태양전지 셀과 컨택하는 부분이 된다.
상기 도 3a 내지 3d의 과정을 통해 형성되는 전극을 포함하는 태양전지의 구 조는 도 3e와 같다.
도 3e를 참조하면 역시 기판의 하부 구조는 유사하며 상부 구조가 차별된다. 즉, p형 반도체 기판(300) 위에 pn 접합을 형성하면서 n형 반도체층(302)이 형성되고 그 위에 반사방지막(308)이 형성되어 있다. 상기 반사방지막은 개구부를 가지고 있으며 이 개구부를 통해 제 1 금속전극층(304)이 n형 반도체층과 접촉하고 있으며 제 1 금속전극층(304)은 반사방지막(308)과는 소정의 간격을 두고 이격되어 있다.
상기 소정의 이격 거리는 앞서의 과정을 통해 제 1 금속전극층이 식각될 때 제 2 금속전극층 바로 하부에서 언터컷된 폭 이상의 간격일 수 있다.
이처럼 소정의 간격을 두고 반사방지막의 개구분에 형성된 제 1 금속전극층(304)의 상부에는 제 1 금속전극층의 폭보다 더 넓은 폭을 가진 제 2 금속전극층(305)이 형성되어 있다. 제 2 금속전극층의 측면부에는 반사방지막이 형성되어 있다.
이는 상기 도 3d의 과정에서 반사방지막이 형성될 때 제 1 금속전극층의 두께로 인해 n형 반도체층 위에 형성된 반사방지막과 단절된 반사방지막이다.
제 2 금속전극층의 상부면은 폴리싱되어 개구되었으므로 이를 통해 태양전지 셀이 전기적으로 컨택되는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법의 공정순서를 나타낸 흐름도이다.
특히 도 4는 상기 도 1a 내지 도 1f의 전극 형성 방법을 포함하는 태양전지 의 제조방법을 나타낸 것이다.
먼저 S100에서는 p형 반도체 기판을 텍스처링 공정을 수행하여 요철구조로 만든다.
다음으로 S110에서는 n형 반도체 불순물을 도핑하여 p형 기판 위에 에미터를 형성한다.
p형 기판의 상부면에 금속전극층을 적층하고(S120) 그 위에 포토레지스트를 패터닝한 후 하부의 금속전극층을 에칭하는 언터컷 공정을 수행한다(S130).
S140 과정에서는 그 위에 반사방지막을 형성한다.
다음의 S150 과정에서 포토레지스트와 반사방지막층을 폴리싱하여 제거해낸다.
다음으로 S160에서는 반도체 기판의 후면에 형성된 에미터층을 제거하고, 후면 패시베이션층을 형성하고 후면전계층을 형성한다(S170).
S180의 과정에서 후면전극을 형성하는데 상기 후면전극은 알루미늄 페이스트를 도포하고 열처리하여 반도체 기판의 후면부와 접촉하는 것이므로 그 계면에 상기 후면전계층이 형성되는 것이다.
S190에서는 양 측면을 에지아이솔레이션하여 절단하는 것이며 이 과정을 통해 최종적인 태양전지 소자를 생산한다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법의 공정순서를 나타낸 흐름도이다.
도 5의 공정은 기본적인 태양전지의 제조과정은 상술한 도 4의 과정과 차이가 없으며 다만 전극 형성 공정이 상기 도 2a 내지 2c의 과정이거나 혹은 도 3a 내지 3e의 과정이다.
즉 일 실시형태에 따르면, p형 반도체 기판을 텍스처링 공정을 수행하여 요철구조로 만든 후 n형 반도체 불순물을 도핑하여 p형 기판 위에 에미터를 형성하고 나서 금속전극층을 수광면에 형성한다(S220).
다음으로 S221에서 상기 금속전극층을 포함한 기판의 상부면에 반사방지막을 형성한다.
금속전극층과 그 위에 형성된 반사방지막 부분을 상부면을 폴리싱하여 제거하면 본 발명의 일 실시형태에 따른 전면전극이 형성된다(S222).
다음의 과정은 도 4에 설명한 S160 내지 S190과정과 동일하므로 생략한다.
또하나의 실시형태에 따르면, p형 반도체 기판을 텍스처링 공정을 수행하여 요철구조로 만든 후 n형 반도체 불순물을 도핑하여 p형 기판 위에 에미터를 형성하고 나서 박막의 금속전극층을 수광면에 형성한다(S230).
그 위에 라인 형태로 부분적으로 상기 금속전극층보다 두꺼운 다른 금속전극층을 형성한다(S231).
다음으로 S232에서는 하부에 형성된 박막형의 금속전극층을 에칭하여 제거한다. 이때 두꺼운 금속전극층의 하부에는 박막형 금속전극층이 남아있게 된다.
그 다음에 S233에서 기판의 상부면에 반사방지막을 형성한다.
S234에서는 두꺼운 두께의 금속전극층과 그 위에 형성된 반사방지막의 상부 면을 폴리싱하여 제거해서 금속전극층이 노출되도록 하여 전면전극을 형성한다.
마찬가지로 그 후의 과정은 도 4의 S160 내지 S190과정과 동일하므로 생략한다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 형성 방법의 공정순서를 나타낸 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 형성 방법의 공정순서를 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 형성 방법의 공정순서를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법의 공정순서를 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법의 공정순서를 나타낸 흐름도.
{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}
100,200,300: p형 실리콘 반도체 기판 102,202,302: n형 에미터층
104,204: 금속전극층
106: 포토레지스트 108,208,308:반사방지막
304: 제 1 금속전극층 305: 제 2 금속전극층
110,210,310: p+형 BSF층 112,212,312: 후면전극
Claims (26)
- p-n 접합면이 형성된 반도체 기판의 수광면에 금속전극 패턴을 형성하는 단계;상기 금속전극 패턴과 상기 반도체 기판 상에 반사방지막을 형성하는 단계; 및상기 금속전극 패턴의 상부에 형성된 반사방지막을 폴리싱하여 금속전극의 상부를 노출하는 단계를 포함하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 금속전극 패턴을 형성하는 단계는,반도체 기판 상에 금속전극층을 형성하는 단계;상기 금속전극층 상에 마스크를 형성하는 단계; 및상기 마스크가 형성되지 않은 부분의 금속전극층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 2항에 있어서,상기 마스크는 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 2항에 있어서,상기 금속전극층은 증착법, 스퍼터링법, 또는 스프레이법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 금속전극 패턴은 금속전극 위에 마스크로 패턴한 것으로서, 상기 반사방지막을 폴리싱할 때 상기 마스크를 포함하여 폴리싱하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 금속전극 패턴은, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어지는 하부 금속전극을 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 직접인쇄법(direct printing)으로 1차 패터닝하고, 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 상부 금속전극을 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 직접인쇄법(direct printing)으로 2차 패터닝한 이중 금속전극 패턴인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 금속전극 패턴을 형성하는 단계는,반도체 기판 상에 제 1 금속전극층을 형성하는 단계; 및상기 제 1 금속전극층 상에, 상기 제 1 금속전극층의 두께보다 두꺼운 두께를 가진 적어도 하나 이상의 제 2 금속전극층을 패터닝하여 적층한 후, 제 2 금속전극층이 형성되지 않은 제 1 금속전극층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 1 금속전극층은, 증착법, 스퍼터링법, 도금법, 프린팅법 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 2 금속전극층은, 스크린 프린팅(screen printing)법 또는 직접인쇄법(direct printing)으로 적층되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 1 금속전극층은 크롬(Cr), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제 2 금속전극층은 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 2 금속전극층이 형성되지 않은 제 1 금속전극층을 제거하는 것은, 건식화학에칭법, 습식화학에칭법, 기계적 에칭법, 레이저 스크라이빙법 중 어느 하나의 방법으로 제거하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 금속전극의 두께는 상기 반사방지막의 두께보다 1.5배 내지 3배 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 12항에 있어서,상기 금속전극의 두께는 1㎛ 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 반사방지막의 폴리싱은 화학적 폴리싱법(chemical polishing), 기계적 폴리싱법(mechanical polishing), CMP법(Chemical mechanical Polishing), 및 선택적 에칭법 중 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 금속전극 패턴은 납(Pb) 또는 납을 포함한 화합물을 포함하지 않은 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법.
- 제 1 도전형을 가지는 반도체 기판;제 1 도전형과 반대 도전형을 가지고 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 제 2 도전형 반도체층;상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성되고 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 반사방지막;상기 개구부의 폭보다 좁은 폭으로서, 상기 반사방지막의 개구부를 통해 상기 제 2 도전형 반도체층과 접촉하는 금속전극; 및상기 반도체 기판의 후면의 적어도 일부분과 접촉하도록 형성된 후면전극을 포함하는 태양전지.
- 제 1 도전형을 가지는 반도체 기판;제 1 도전형과 반대 도전형을 가지고 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 제 2 도전형 반도체층;상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성되고 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 반사방지막;양측면에 반사방지막을 구비하고, 상기 반사방지막의 개구부를 통해 상기 제 2 도전형 반도체층과 접촉하는 금속전극; 및상기 반도체 기판의 후면의 적어도 일부분과 접촉하도록 형성된 후면전극을 포함하는 태양전지.
- 제 17항에 있어서,상기 양측면에 반사방지막을 구비한 금속전극의 전체 폭이 상기 개구부의 폭과 동일하거나 혹은 상기 개구부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 17항에 있어서,상기 금속전극은, 상기 제 2 도전형 반도체층과 접촉하는 제 1 금속전극층, 및 상기 제 1 금속전극층 상에 형성된 제 2 금속전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 19항에 있어서,상기 제 1 금속전극층의 두께는 상기 제 2 금속전극층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 19항에 있어서,상기 제 1 금속전극층은, 크롬(Cr), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제 2 금속전극층은 구리(Cu), 은(Ag), 또는 이들의 화합물 중 어느 하나 로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 16항 또는 제 17항에 있어서,상기 금속전극의 두께는 상기 반사방지막의 두께보다 1.5배 내지 3배 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 22항에 있어서,상기 금속전극의 두께는 1㎛ 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 16항 또는 제 17항에 있어서,상기 금속전극은 납(Pb) 또는 납을 포함한 화합물을 포함하지 않은 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 16항 또는 제 18항에 있어서,상기 개구부의 폭과 상기 금속전극의 폭의 차이는 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 1항 내지 제 15항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조된 전면전극을 포함하는 태양전지.
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