KR20110007499A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 상기 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층을 포함하고, 상기 보호막은 알루미늄 산화막으로 이루어진 보호층을 구비한다. 이로 인해, 보호막이 알루미늄을 함유한 하부막으로부터의 보호층을 구비하지 않고 알루미늄 산화막의 단일막 구조로 이루어져 있으므로, 태양 전지의 제조 공정과 제조 시간이 줄어들고 태양전지의 두께가 얇아진다.
태양전지, 보호막, 패시베이션, passivation, PERC
Description
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 제조 시간과 제조 공정을 줄이기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층을 포함하고, 상기 보호막은 알루미늄 산화막으로 이루어진 제1 보호층을 구비한다.
상기 제1 보호층의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 200㎚일 수 있다.
상기 보호막은 실리콘 질화막으로 이루어진 제2 보호층을 더 구비할 수 있다.
상기 제2 보호층의 적층 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚일 수 있다.
상기 제2 보호층의 굴절율은 약 2.3 내지 약 3.0인 것이 좋다
상기 제1 보호층의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 20㎚일 수 있다.
상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 제2 전극용 도전층, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기 판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층을 포함하고, 상기 보호막은 실리콘 산화막과 실리콘 질화막으로 이루어진 이중막 구조를 갖는다.
상기 실리콘 산화막의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 100㎚이고, 상기 실리콘 질화막의 적층 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚일 수 있다.
상기 실리콘 산화막의 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.6이고, 상기 실리콘 질화막의 굴절율은 약 2.3 내지 약 3.0일 수 있다.
상기 실리콘 산화막의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 20㎚일 수 있다.
상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 제2 전극용 도전층, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있을 수 있다.
상기 보호막은 상기 기판을 중심으로 상기 제1 전극의 반대편에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계, 상기 노출된 기판에 알루미늄 산화막을 적층하여 보호막을 형성하는 단계, 상기 에미터부와 상기 알루미늄 산화막 위에 스크린 인쇄법을 이용하여 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 알루미늄 산화막은 화학 기상 증착법, 스퍼터링, 스핀 코팅법, 스크린 인쇄법, 전자빔 기상법 중 적어도 하나로 적층될 수 있다.
상기 보호막 형성 단계는 상기 알루미늄 산화막 위에 실리콘 질화막을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계, 상기 노출된 기판에 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 순차적으로 적층하여 보호막을 형성하는 단계, 상기 에미터부와 상기 보호막 위에 스크린 인쇄법을 이용하여 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 산화막과 실리콘 질화막은 화학적 기상 증착(CVD)법으로 적층되는 것이 좋다.
상기 특징에서, 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는, 상기 에미터부 위에 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계, 상기 보호막 위에 스크린 인쇄법으로 제2 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부를 레이저 빔으로 조사하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 복수의 제2 전극부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제1 전극용 패턴은 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극으로 되고, 상기 제2 전극부는 상기 복수의 제2 전극이 되어 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 복수의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층으로 된다.
상기 특징에서, 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는, 상기 보호막의 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계, 상기 에미터부 위에 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막의 일부와 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 스크린 인쇄법으로 제2 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제1 전극용 패턴은 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극으로 되고, 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 상기 노출부를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층으로 된다.
이러한 특징에 따라, 보호막이 알루미늄(Al)을 함유한 하부막으로부터 보호를 위한 별도의 보호층을 구비하지 않고 알루미늄 산화막의 단일막 구조나 실리콘산화막/실리콘질화막 또는 알루미늄산화막/실리콘질화막의 이중막 구조를 갖고 있으므로, 태양전지의 제조 공정과 제조 시간이 줄어들고 태양전지의 두께가 얇아진다.
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. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 에미터부(120), 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 기판(110)의 전면과 대향하는 기판(110)의 후면에 위치하는 보호막(190), 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있는 복수의 전면 전극(front electrode)(141), 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있는 복수의 전면전극용 집전부(142), 보호막(190) 위에 위치하고 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면 전극(rear electrode)(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 보호막(190) 위에 위치하며, 후면전극 도전층(155)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면전극용 집전부(162), 복수의 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 위치하는 복수의 후면 전계(back surface field, BSF)부(170)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 기판 또 는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 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 불순물을 함유할 수 있다.
도 1 및 도 2와는 달리, 대안적인 실시예에서, 기판(110)은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다.
에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부로서, 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 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(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동하여, 기판(110)에서 정공은 다수 캐리어가 되며, 에미터부(120)에서 전자는 다수 캐리어가 된다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
에미터부(120) 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 이루어진 반사 방지막(130)이 형성되어 있다. 반사 방지막(130)은 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(130)은 약 70㎚ 내지 80㎚의 두께를 가질 수 있다. 반사 방지막(130)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
보호막(passivation layer)(190)은 기판(110)의 후면에 위치하며, 기판(110) 표면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키고, 기판(110)을 통과한 빛의 내부 반사율을 향샹시켜 기판(110)을 통과한 빛의 재입사율을 높인다.
이러한 보호막(190)은 단일막 또는 이층막 구조를 가진다.
보호막(190)이 단일막 구조를 가질 경우, 보호막(190)은 알루미늄 산화막(Al2O3)으로 이루어진다.
또한, 본 실시예에서, 이중막 구조를 가질 경우, 보호막(190)은 기판(110)으로부터 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx)이 순차적으로 위치한 구조를 가지거나 알루미늄 산화막(Al2O3)과 실리콘 질화막(SiNx)이 순차적으로 위치한 구조를 가진다.
이때, 실리콘 산화막(SiOx)의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 100㎚일 수 있고, 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.6일 수 있으며, 실리콘 질화막(SiNx)의 적층 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚일 수 있고, 굴절율은 약 2.3 내지 약 3.0일 수 있다. 또한, 알루미늄 산화막(Al2O3)의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 200㎚일 수 있다.
보호막(190)이 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx)의 이중막으로 이루어져 있을 경우, 실리콘 산화막(SiOx)에 의해 기판(110) 표면에 위치하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 불안정한 결합의 일부를 안정화된 결합으로 바꿔주고, 실리콘 산화막(SiOx)에 의해 안정화된 결합으로 변하지 못한 불안정한 결합은 실리콘 질화막(SiNx)에 의해 안정화된 결합으로 바뀌게 된다. 따라서 이들 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx)에 의해 불안정한 결합이 안정화된 결합으로 바뀌게 되므로, 불안정환 결합에 의해 기판(110)쪽으로 이동한 전하(예, 정공)가 소멸되는 현상이 줄어든다. 이때, 전하의 재결합율을 증가시키는 실리콘 산화막(SiOx)에 함유된 양전하(positive charge)량은 굴절율이 증가함에 따라 감소하므로, 본 실시예와 같이, 굴절율의 크기를, 예를 들어, 약 2.3 내지 약 3.0으로 증가시켜 실리콘 산화막(SiOx)의 두께를, 예를 들어, 약 10㎚ 내지 약 20㎚와 같이 얇게 할 수 있다. 또한, 알루미늄(Al)을 함유한 하부층인 후면전극용 도전층(155)으로부터의 보호를 위해 실리콘 산화막(SiOx)의 두께를, 예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚로 증가시키므로 실리콘 산화 질화막(SiOxNy)과 같은 별도의 보호층(barrier layer)이 불필요하다. 따라서, 보호막(190)의 층 수가 줄어들어 태양 전지(1)의 공정 시간이 줄어들며, 보호막(190)의 총 두께가 줄어든다.
보호막(190)이 알루미늄 산화막(Al2O3)의 단일막으로 이루어져 있을 경우, 기판(110)의 불안정한 결합으로 인한 전하의 소멸이 감소하는 동시에, 보호막(190)의 두께가 줄어들어 태양 전지(1)의 두께가 얇아진다. 즉, 알루미늄 산화막(Al2O3)은 음전하(negative charge)를 갖고 있으므로, 기판(110)의 후면쪽으로의 전자 이동을 방해하여, 양전하를 갖고 있는 실리콘 산화막(SiOx)과 달리 안정화 효율이 좋다. 따라서, 실리콘 질화막(SiNx)과 같이 안정화 효율을 높이기 위한 별도의 막과 알루미늄(Al)을 함유한 하부층으로부터 실리콘 산화막(SiOx)을 보호할 필요가 없으므로 별도의 보호층이 필요 없다. 따라서, 보호막(190)의 층 수가 줄어들어 태양 전지(1)의 공정 시간이 줄어들며, 보호막(190)의 총 두께가 줄어든다.
이와는 달리, 보호막(190)이 알루미늄 산화막(Al2O3)과 실리콘 질화막(SiNx)의 이중막으로 이루어질 경우, 안정화 효율이 좋은 알루미늄 산화막(Al2O3) 이외에 안정화 효율을 높이기 위한 별도의 막(SiNx)이 형성되어 있다. 따라서, 알루미늄 산화막(Al2O3)의 단일막 구조보다 보호막(190)의 안정화 효율이 크게 증가하고, 알루미늄 산화막(Al2O3)의 두께를, 예를 들어, 약 10㎚ 내지 약 20㎚와 같이 얇게 할 수 있다. 따라서, 알루미늄(Al)을 함유한 하부층으로부터 실리콘 산화막(SiOx)을 보호할 별도의 보호층이 필요 없으므로, 보호막(190)의 층 수가 줄어들어 태양 전지(1)의 공정 시간이 줄어들고, 보호막(190)의 총 두께가 줄어든다.
또한, 기판(110)을 통과한 빛은 단일막 또는 이중막 구조를 갖는 보호막(190)에 의해 반사되어 기판(110)쪽으로 재입사된다. 이때, 보호막(190)을 이루는 막의 굴절율을 조절하여 빛의 재반사율을 향상시킬 수 있다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120) 위에 위치하여 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 서로 이격되게 정해진 방향으로 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면전극용 집전부(142)는 에미터부(120) 위에서 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하며, 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 뻗어 있다. 복수의 전면전극용 집전부(142)는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집하여 외부 장치로 출력한다.
복수의 전면 전극(141)과 전면전극용 집전부(142)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 복수의 전면 전극(141)과 전면전극용 집전부(142)의 두께는 최소 약 20㎛ 이상, 예를 들어 20㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
후면전극용 도전층(155)은 도전성 물질로 이루어져 있고, 실질적으로 복수의 후면전극용 집전부(162)를 제외한 보호막(190) 위에 주로 위치한다.
후면전극용 도전층(155)은 보호막(190)을 통과하여 기판(110)의 일부와 접촉한 복수의 후면 전극(151)을 구비한다.
복수의 후면 전극(151)은 일정한 간격, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜ 간격으로 원형, 타원형 또는 다각형 형성과 같은 다양한 형상으로 기판(110)과 접촉한다. 이러한 후면 전극(151)은 기판(110)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 후면전극용 도전층(155)으로 전달한다.
후면전극용 도전층(155)의 두께는 최소 약 20㎛ 이상, 예를 들어 20㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 기판(110)과 접촉하는 복수의 후면 전극(151)의 부분은 후면전극용 도전층(155)의 성분만 함유하거나 또는 후면전극용 도전층(155)의 성분뿐만 아니라 보호막(190)과 기판(110)의 성분이 혼합되어 있다.
보호막(190) 위에는 전면전극용 집전부(142)과 동일한 방향으로 뻗어 있는 복수의 후면전극용 집전부(162)가 위치한다. 이때, 복수의 후면전극용 집전부(162)는 전면전극용 집전부(142)과 마주보는 위치에 위치할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 후면전극용 집전부(162)는 일정한 간격으로 배치된 원형 또는 다각형 형상의 복수의 도전체로 이루어질 수 있다.
복수의 후면전극용 집전부(162)는 후면전극용 도전층(155)을 통해 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부 장치로 출력한다.
복수의 후면전극용 집전부(162)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 복수의 후면 전계부(170)가 위치한다. 복수의 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
기판(110)과 후면 전계부(170)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 기판(110) 후면쪽으로의 전자 이동이 방해되어 기판(110)의 후면 근처에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시킨다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)는 기판(110)의 후면에 보호막(190)을 형성하여 기판(110)의 표면에 존재하는 불안정 결합으로 인한 전하의 재결합을 감소시킨 태양 전지(1)로서 그 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지막(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(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)과 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽 으로 이동한 전자는 전면 전극(141)에 의해 수집되어 전면전극용 집전부(142)로 전달되고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)에 의해 수집된 후 후면전극용 집전부(162)로 전달된다. 이러한 전면전극용 집전부(161)와 후면전극용 집전부(162)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
기판(110)과 후면전극용 도전층(155) 사이에 단일막 또는 이중막 구조를 갖는 보호막(190)이 위치하므로, 기판(110) 표면의 불안정한 결합에 의한 전하의 재결함율이 크게 줄어들어 태양 전지의 효율이 향상된다.
다음, 도 3a 내지 도 3h를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법에 대한 한 예를 설명한다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, p형 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 기판(110)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl3이나 H3PO4 등을 고온에서 열처리하여 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 확산시켜 기판(110) 전체면, 즉, 전면, 후면 및 측면에 에미터부(120)를 형성한다. 본 실시예와 달리, 기판(110)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, B2H6를 고온에서 열처리하거나 적층하여 기판(110) 전면에 p형의 에미터부를 형성할 수 있다. 그런 다음, p형 불순 물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 식각 공정을 통해 제거한다.
필요할 경우, 에미터부(120)를 형성하기 전에, 기판(110)의 전면을 테스처링하여, 요철면인 텍스처링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기판(110)이 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, KOH, NaOH 등의 염기 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링하고, 기판(110)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, HF나 HNO3와 같은 산 용액을 사용하여 기판(110)의 표면을 텍스처링한다.
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)와 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하여 기판(110) 위에 반사 방지막(130)을 형성한다.
다음, 도 3c 도시한 것처럼, 습식 식각 또는 건식 식각 등으로 기판(110)의 후면 일부를 제거하여, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)를 제거한다.
도3d에 도시한 것처럼, 플라즈마 기상 증착법(PECVD)과 같은 화학 기상 증착법이나 스퍼터링법(sputtering) 등과 같은 다양한 막 형상 방법을 사용하여 기판(110)의 후면에 보호막(190)을 형성한다.
예를 들어, 보호막(190)이 단일막 구조를 가질 경우, 본 실시예에서, 알루미늄 산화막(Al2O3)을 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD)법, 스퍼터링법, 스핀 코팅법(spin coating)법, 스프레이법(spraying), 스크린 인쇄법(screen printing), 전자빔 기상(e-beam evaporation)법 등으로 기판(110) 위에 적층하여 형성한다. 이때, 알루미늄 산화막(Al2O3)의 두께는 약 10㎚내지 약 200㎚일 수 있다.
보호막(190)이 이중막 구조를 가질 경우, PECVD를 이용하여 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx)을 순차적으로 적층한다. 이때, 실리콘 산화막(SiOx)의 두께는 약 10㎚내지 약 100㎚일 수 있고, 실리콘 질화막(SiNx)의 적층 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚일 수 있다. 또한, 이중막 구조의 다른 예는 PECVD를 이용하여 알루미늄 산화막(Al2O3)과 실리콘 질화막(SiNx)을 형성하는 것이다. 이때, 알루미늄 산화막(Al2O3)의 두께는 약 10㎚내지 약 200㎚일 수 있고, 실리콘 질화막(SiNx)의 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚일 수 있다.
이때, 실리콘 산화막(SiOx)의 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.6 일 수 있고, 실리콘 질화막(SiNx)의 굴절율은 약 2.3 내지 약 3.0일 수 있다
그런 다음, 다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 해당 부분에 알루미늄(Al)을 포함한 페이스트를 도포한 후 약 120℃ 내지 약 200℃에서 건조시켜 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성한다.
다음, 도 3f에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 은(Ag)을 포함한 페이스트를 보호막(190) 위에 도포한 후 건조시켜 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)을 형성한다. 본 실시예에서, 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)은 서로 분리되어 있고 한 방향으로 뻗어 있지만, 원형이나 다각형 형상의 패턴이 한 방향 으로 일정 간격으로 배치될 수 있다.
다음, 도 3g에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 해당 부분에 은(Ag)을 포함한 페이스트를 도포한 후 건조시켜, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성한다. 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)은 서로 교차하는 방향으로 뻗어 있는 전면전극 패턴부와 전면전극용 집전부 패턴부를 구비하고 있다. 즉, 각 교차부에서, 전면전극 패턴부와 전면전극용 집전부 패턴부는 서로 다른 방향을 뻗어 있다. 본 실시예에서, 전면전극 패턴부의 폭보다 전면전극용 집전부 패턴부의 폭이 더 넓지만, 이에 한정되지 않는다.
이때, 후면 후면전극용 도전층 패턴(150), 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160) 및 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)의 형성 순서는 변경 가능하다. 예를 들어, 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)을 먼저 형성한 후 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성하고, 그 다음, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성하거나, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 먼저 형성한 후 후면 후면전극용 도전층 패턴(150)과 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160)을 순차적으로 형성할 수 있다.
이들 후면 후면전극용 도전층 패턴(150), 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160) 및 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)의 두께는 최소 약 20㎛이상, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 40 ㎛일 수 있다.
다음, 도 3h에 도시한 것처럼, 레이저 빔을 후면전극용 도전층 패턴(150)의정해진 부분에 조사하면, 후면전극용 도전층 패턴(150), 그 하부의 보호막(190) 및 기판(110)이 서로 혼합된 부분(molten mixture)(153)이 형성된다.
이때, 레이저 빔의 파장과 세기는 후면전극용 도전층 패턴(150) 및 그 하부의 보호막(190)의 재료나 두께 등에 따라 정해진다.
그런 다음, 후면전극용 도전층 패턴(150), 복수의 후면전극용 집전부 패턴(160) 및 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 800℃의 온도에서 소성하여(firing), 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 후면 전극(151)을 구비하는 후면전극용 도전층(155), 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전계부(170)를 형성하여 태양 전지(1)을 완성한다(도 1 및 도 2).
즉, 열처리가 시행되면, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)에 함유된 납(Pb) 등에 의해 접촉 부위의 반사 방지막(130)이 관통되어 에미터부(120)과 접촉하는 복수의 전면 전극(141)과 전면전극용 집전부(142)가 형성되고, 후면전극용 도전층 패턴(150), 그 하부의 보호막(190) 및 기판(110)이 서로 혼합된 부분 (153)은 기판(110)과 접촉하는 복수의 후면 전극(151)이 된다. 또한, 각 패턴(140, 150, 160)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(120, 110, 190)과의 화학적 결합으로 접촉 저항이 감소하여 전류 흐름이 향상된다.
또한, 열처리 공정으로, 후면전극(151)의 함유물인 알루미늄(Al)이 후면 전극용 도전층 패턴(150)과 접촉한 기판(110)쪽으로 확산되어 후면 전극(151)과 기판(110) 사이에 복수의 후면 전계부(170)가 형성된다. 이때, 복수의 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전형인 p형 도전형을 갖고 있고, 후면 전계 부(170)의 불순물 농도는 기판(110)보다 높아 p+의 도전성 타입을 갖는다.
다음, 도 3a 내지 도 3d뿐만 아니라 도 4a 내지 도 4d를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대한 다른 예를 설명한다. 본 예에서, 도 3a 내지 도 3h와 비교하여, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 다른 예를 순차적으로 나타낸 일부 도면이다.
이미 도 3a 내지 도 3d에 도시한 것과 같이, 기판(110) 위에 순차적으로 에미터부(120), 반사 방지막(130)을 형성한 후, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(120)를 제거한 후, 알루미늄 산화막(Al2O3)으로 이루어진 단일막 구조의 보호막(190)이나 실리콘산화막(SiOx)/실리콘질화막(SiNx) 또는 알루미늄산화막(Al2O3)/ 실리콘질화막(SiNx)으로 이루어진 이중막 구조의 보호막(190)을 형성한다.
그런 다음, 도 4a에 도시한 것처럼, 레이저 빔을 보호막(190)의 해당 부위에 조사하여, 보호막(190)에 기판(110)의 일부를 드러내는 복수의 노출부(181)을 형성한다. 이때, 레이저 빔의 세기와 파장은 보호막(190)의 재료나 두께와 따라 정해진다.
다음, 도 4b에 도시한 것처럼, 알루미늄(Al)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 보호막(190)과 노출구(181)를 통해 드러난 기판(110) 위에 후면전극용 도전층 패턴(150)을 형성한 후 건조시키고, 도 4c에 도시한 것처럼, 은(Ag)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 후면전극용 도전층 패턴(150)이 형성된 부분을 제외한 보호막(190) 전면에 인쇄하여, 후면전극용 집전부 패턴(160)을 형성한 후 건조시킨다.
그런 다음, 도 4d에 도시한 것처럼, 은(Ag)을 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 반사 방지막(130)의 해당 부분에 인쇄하여, 전면전극 및 전면전극용 집전부 패턴(140)을 형성한 후 건조시킨다.
이때, 이들 패턴(140, 150, 160)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 이들 패턴(140. 150, 160)이 형성된 기판(110)을 소성하여 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면전극용 집전부(142), 복수의 후면전극(151)을 구비한 후면전극용 도전층(155), 복수의 후면전극용 집전부(162), 그리고 복수의 후면 전계부(170)를 형성하여 태양 전지(1)를 완성한다(도 1 및 도 2).
이러한 본 실시예에 의하면, 보호막(190)이 알루미늄(Al)을 함유한 하부막으로부터 보호를 위한 별도의 보호층을 구비하지 않고 알루미늄 산화막(Al2O3)의 단일막 구조나 실리콘산화막(SiOx)/실리콘질화막(SiNx) 또는 알루미늄산화막(Al2O3)/실리콘질화막(SiNx)의 이중막 구조를 갖고 있으므로, 제조 공정과 제조 시간이 줄어들고 태양전지의 두께가 얇아진다.
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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 한 예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법의 다른 예를 순차적으로 나타낸 일부 도면이다.
Claims (23)
- 제1 도전성 타입의 기판,상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제1 전극,상기 기판 위에 위치하는 보호막, 그리고상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층을 포함하고,상기 보호막은 알루미늄 산화막으로 이루어진 제1 보호층을 구비하는태양 전지.
- 제1항에서,상기 제1 보호층의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 200㎚인 태양 전지.
- 제1항에서,상기 보호막은 실리콘 질화막으로 이루어진 제2 보호층을 더 구비하는 태양 전지.
- 제3항에서,상기 제2 보호층의 적층 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚인 태양 전지.
- 제4항에서,상기 제2 보호층의 굴절율은 약 2.3 내지 약 3.0인 태양 전지.
- 제5항에서,상기 제1 보호층의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 20㎚인 태양 전지.
- 제1항에서,상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 제2 전극용 도전층, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 보호막은 상기 기판을 중심으로 상기 제1 전극의 반대편에 위치하는 태양 전지.
- 제1 도전성 타입의 기판,상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖는 에미터부,상기 에미터부와 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제1 전극,상기 기판을 중심으로 상기 제1 전극의 반대편에 위치하고, 상기 기판 위에 위치하는 보호막, 그리고상기 보호막 위에 위치하고, 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층을 포함하고,상기 보호막은 실리콘 산화막과 실리콘 질화막으로 이루어진 이중막 구조를 갖는태양 전지.
- 제9항에서,상기 실리콘 산화막의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 100㎚이고, 상기 실리콘 질화막의 적층 두께는 약 100㎚내지 약 300㎚인 태양 전지.
- 제10항에서,상기 실리콘 산화막의 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.6이고, 상기 실리콘 질화막의 굴절율은 약 2.3 내지 약 3.0인 태양 전지.
- 제11항에서,상기 실리콘 산화막의 적층 두께는 약 10㎚내지 약 20㎚인 태양 전지.
- 제9항에서,상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 제2 전극용 도전층, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 태양 전지.
- 제9항에서,상기 보호막은 상기 기판을 중심으로 상기 제1 전극의 반대편에 위치하는 태양 전지.
- 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계,상기 노출된 기판에 알루미늄 산화막을 적층하여 보호막을 형성하는 단계,상기 에미터부와 상기 알루미늄 산화막 위에 스크린 인쇄법을 이용하여 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층을 형성하는 단계를 포함하는태양 전지의 제조 방법.
- 제14항에서,상기 알루미늄 산화막은 화학 기상 증착법, 스퍼터링, 스핀 코팅법, 스크린 인쇄법, 전자빔 기상법 중 적어도 하나로 적층되는 태양 전지의 제조 방법.
- 제15항에서,상기 보호막 형성 단계는 상기 알루미늄 산화막 위에 실리콘 질화막을 적층하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제15항에서,제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는,상기 에미터부 위에 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계,상기 보호막 위에 스크린 인쇄법으로 제2 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부를 레이저 빔으로 조사하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 복수의 제2 전극부를 형성하는 단계를 포함하고,상기 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제 1 전극용 패턴은 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극으로 되고, 상기 제2 전극부는 상기 복수의 제2 전극이 되어 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 복수의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층으로 되는태양 전지의 제조 방법.
- 제15항에서,제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 패턴 형성 단계는,상기 보호막의 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계,상기 에미터부 위에 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 보호막의 일부와 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 스크린 인쇄법으로 제2 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,상기 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제1 전극용 패턴은 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극으로 되고,상기 제2 전극용 도전층 패턴은 상기 노출부를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층으로 되는태양 전지의 제조 방법.
- 제1 도전성 타입을 갖는 기판에 상기 제1 도전성과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계,상기 에미터부의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계,상기 노출된 기판에 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 순차적으로 적층하여 보호막을 형성하는 단계,상기 에미터부와 상기 보호막 위에 스크린 인쇄법을 이용하여 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제1 전극용 패턴과 제2 전극용 도전층 패턴을 열처리하여, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극 도전층을 형성하는 단계를 포함하는태양 전지의 제조 방법.
- 제20항에서,상기 실리콘 산화막과 실리콘 질화막은 화학적 기상 증착(CVD)법으로 적층되는 태양 전지의 제조 방법.
- 제20항에서,제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는,상기 에미터부 위에 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계,상기 보호막 위에 스크린 인쇄법으로 제2 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 제2 전극용 도전층 패턴의 일부를 레이저 빔으로 조사하여 상기 제2 전극용 도전층 패턴, 상기 보호막 및 상기 기판의 성분이 혼합되어 있는 복수의 제2 전극부를 형성하는 단계를 포함하고,상기 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제1 전극용 패턴은 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극으로 되고, 상기 제2 전극부는 상기 복수의 제2 전극이 되어 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 복수의 제2 전극을 구비하는 제2 전극용 도전층으로 되는태양 전지의 제조 방법.
- 제20항에서,제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴 형성 단계는,상기 보호막의 일부에 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일부를 노출하는 복수의 노출부를 형성하는 단계,상기 에미터부 위에 스크린 인쇄법으로 제1 페이스트를 도포하여 제1 전극용 패턴을 형성하는 단계, 그리고상기 보호막의 일부와 상기 노출부를 통해 노출된 상기 기판 위에 스크린 인 쇄법으로 제2 페이스트를 도포하여 제2 전극용 도전층 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,상기 제1 전극용 패턴 및 제2 전극용 도전층 패턴의 열처리에 의해, 상기 제1 전극용 패턴은 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극으로 되고, 상기 제2 전극용 도전층 패턴은 상기 노출부를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 구비한 제2 전극용 도전층으로 되는태양 전지의 제조 방법.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20130082066A (ko) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광기전력소자 및 제조 방법 |
| KR101879364B1 (ko) * | 2012-02-08 | 2018-07-18 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| KR20190025429A (ko) * | 2017-09-01 | 2019-03-11 | 주식회사 한화 | 계면 특성이 향상된 perc 솔라셀, 솔라셀 제조 방법 및 제조 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020059187A (ko) * | 2001-01-03 | 2002-07-12 | 김순택 | 태양 전지 및 그의 제조 방법 |
| JP2009076546A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
-
2009
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020059187A (ko) * | 2001-01-03 | 2002-07-12 | 김순택 | 태양 전지 및 그의 제조 방법 |
| JP2009076546A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130082066A (ko) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광기전력소자 및 제조 방법 |
| US8637948B2 (en) | 2012-01-10 | 2014-01-28 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| KR101879364B1 (ko) * | 2012-02-08 | 2018-07-18 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| KR20190025429A (ko) * | 2017-09-01 | 2019-03-11 | 주식회사 한화 | 계면 특성이 향상된 perc 솔라셀, 솔라셀 제조 방법 및 제조 장치 |
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