KR20110028347A - 규소 태양 전지 형성 방법 - Google Patents

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라우디시오 지오바나
리차드 미케스카 커트
알리스테어 프린스
리차드 존 셰필드 영
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

규소 태양 전지 제조 방법은 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 또 후방측이 질화규소로 오염되어 있는 규소 웨이퍼의 후방측에 마그네슘 산화물 및/또는 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물을 포함하는 알루미늄 페이스트를 도포하고 소성하는 단계, 및 알루미늄 페이스트의 도포 후에 알루미늄 페이스트를 소성하는 단계를 포함한다.

Description

규소 태양 전지 형성 방법{A PROCESS OF FORMING A SILICON SOLAR CELL}
본 발명은 규소 태양 전지의 p-형 알루미늄 후방 전극을 형성하는 방법, 즉 규소 태양 전지를 형성하는 방법에 관한 것이다.
p-형 기부를 갖는 종래의 태양 전지 구조물은 통상적으로 전지의 전방측("태양"측)에 있는 마이너스 전극과 후방에 있는 플러스 전극을 갖는다. 반도체 본체의 p-n 접합부에 들어오는 적절한 파장의 방사가 전자-정공 쌍을 발생하는 외부 에너지원으로서 역할한다는 것은 잘 알려져 있다. p-n 접합부에 존재하는 전위차로 인해, 정공 및 전자가 접합부를 가로질러 반대 방향으로 이동함으로써, 외부 회로에 전력을 전달할 수 있는 전류의 흐름을 야기한다. 대부분의 태양 전지는 금속화되어 있는, 즉 전기 전도성인 금속 접점을 구비하고 있는 규소 웨이퍼 형태로 되어 있다.
규소 태양 전지의 형성 동안에, 알루미늄 페이스트가 일반적으로 규소 웨이퍼의 후방측 상에 스크린 인쇄되고 건조된다. 이 웨이퍼는 이어서 알루미늄-규소 멜트(aluminum-silicon melt)를 형성하기 위해 알루미늄의 용융점보다 높은 온도에서 소성되고, 그 후 냉각 단계 동안에, 알루미늄으로 도핑되어 있는 에피택셜 성장된 규소층이 형성된다. 이 층은 일반적으로 BSF(back surface field) 층이라고 하며, 태양 전지의 에너지 변환 효율을 향상시키는 데 도움이 된다.
현재 사용되는 대부분의 전력 발생 태양 전지는 규소 태양 전지이다. 대량 생산에서의 공정 흐름은 일반적으로 최대한 단순화시키고 제조 비용을 최소화하는 것을 목표로 한다. 상세하게는, 전극은 스크린 인쇄와 같은 방법을 사용하여 금속 페이스트로 제조된다.
이 제조 방법의 일례가 도 1과 관련하여 이하에 기술되어 있다. 도 1a는 p-형 규소 기판(10)을 나타낸 것이다.
도 1b에서, 인(P) 등의 열 확산에 의해 반대 전도성 유형의 n-형 확산층(20)이 형성된다. 인 옥시염화물(POCl3)은 통상적으로 기체 인 확산 소스(gaseous phosphorus diffusion source)로서 사용되고, 다른 액체 소스들은 인산 등이다. 어떤 특정의 수정이 없는 경우, 확산층(20)이 규소 기판(10)의 전 표면 상에 형성된다. p-형 도펀트의 농도가 n-형 도펀트의 농도와 같은 p-n 접합부가 형성되고, 태양측 가까이에 p-n 접합부를 갖는 종래의 전지는 0.05 내지 0.5 ㎛의 접합부 깊이를 갖는다.
이 확산층의 형성 후에, 플루오르화 수소산과 같은 산에 의한 에칭에 의해 나머지 표면들로부터 과도한 표면 유리가 제거된다.
그 다음에, 예를 들어, 스퍼터링 또는 CVD(chemical vapor deposition),예를 들면, LPCVD(low pressure CVD) 또는 PECVD(plasma enhanced CVD)와 같은 공정에 의해 도 1d에 나타낸 방식으로 규소 웨이퍼의 전방측 n-형 확산층(20) 상에 0.05 내지 0.1 ㎛의 두께로 반사방지 코팅(ARC)(30)이 형성된다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 전방 전극에 대한 전방측 은 페이스트(전방 전극-형성 은 페이스트)(500)가 반사 방지 코팅(30) 상에 스크린 인쇄된 다음에 건조된다. 게다가, 후방측 은 또는 은/알루미늄 페이스트(70) 및 알루미늄 페이스트(60)가 이어서 기판의 후방측 상에 스크린 인쇄(또는 어떤 다른 도포 방법)되고 나서 건조된다. 보통, 후방측 은 또는 은/알루미늄 페이스트가 먼저 규소 상에 2개의 평행 스트립(버스바)으로서 또는 직사각형(탭)으로서 스크린 인쇄되어 상호접속 스트링(사전 솔더링된 구리 리본)을 솔더링할 준비가 되고, 이어서 알루미늄 페이스트가 후방측 은 또는 은/알루미늄과 약간 중복되게 노출된 영역에 인쇄된다. 어떤 경우들에, 알루미늄 페이스트가 인쇄된 후에, 은 또는 은/알루미늄 페이스트가 인쇄된다. 이어서, 통상적으로 웨이퍼가 700 내지 900℃ 범위의 피크 온도에 도달한 상태에서 벨트 노(belt furnace)에서 1 내지 5분의 기간 동안 소성이 수행된다. 전방 전극 및 후방 전극이 순차적으로 소성되거나 동시 소성될 수 있다.
그 결과, 도 1f에 도시된 바와 같이, 페이스트로부터 용융된 알루미늄이 소성 공정 동안에 규소를 용해시키고 이어서 냉각 시에 규소 기부(10)로부터 에피택셜 성장하는 공융층(eutectic layer)을 형성하여 높은 농도의 알루미늄 도펀트를 함유하는 p+ 층(40)을 형성한다. 이 층은 일반적으로 BSF(back surface field) 층이라고 불리우며, 태양 전지의 에너지 변환 효율을 향상시키는 데 도움이 된다. 이 에피택셜 층의 표면에 얇은 알루미늄 층이 일반적으로 존재한다.
알루미늄 페이스트가 소성에 의해 건조된 상태(60)로부터 알루미늄 후방 전극(61)으로 변형된다. 후방측 은 또는 은/알루미늄 페이스트(70)가 동시에 소성되어 은 또는 은/알루미늄 후방 전극(71)으로 된다. 소성 동안에, 후방측 알루미늄과 후방측 은 또는 은/알루미늄 사이의 경계가 합금 상태를 띠고, 역시 전기적으로 접속된다. 알루미늄 전극은, 부분적으로는 p+ 층(40)을 형성할 필요성으로 인해, 후방 전극의 대부분의 영역을 차지한다. 알루미늄 전극에 솔더링하는 것이 불가능하기 때문에, 은 또는 은/알루미늄 후방 전극이 사전-솔더링된 구리 리본 등에 의해 태양 전지들을 상호접속시키는 전극으로서 후방측의 부분들 상에 (종종 2 내지 6 ㎜ 폭의 버스바로서) 형성된다. 게다가, 전방측 은 페이스트(500)는 소성 동안에 소결되어 반사 방지 코팅(30)을 관통하며, 그로써 n-형 층(20)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 이러한 유형의 공정은 일반적으로 "파이어 쓰루(firing through)"라고 한다. 이러한 파이어 쓰루된 상태가 도 1f의 층(501)에서 명백하다.
앞서 이미 언급한 바와 같이, 규소 태양 전지는 통상적으로 CVD 공정, 상세하게는 LPCVD에 의해 도포되는 반사 방지 코팅을 포함한다.. 최근의 규소 태양 전지의 반사 방지 코팅은 통상적으로 질화규소(SiNx) 층의 형태로 되어 있다. 규소 웨이퍼의 전방측에 CVD에 의해 상기 질화규소 반사 방지 코팅을 형성하는 동안 특수 후방측 커버 수단을 사용하는 것과 관련하여 특별한 노력이 제공되지 않는 경우, 불가피하게도 어떤 원하지 않는 질화규소가 규소 웨이퍼의 후방측에도 증착된다.. 이러한 시각적으로 인지가능한 질화규소 과잉은 규소 웨이퍼의 후방측에서 가장자리를 따라 있는 솔기의 형태를 가지며, 예를 들어, 규소 웨이퍼의 후방측의 5 내지 20 면적%(area%)를 덮고 있다. 이러한 질화규소 후방측 오염은 규소 웨이퍼의 후방측과 소성 후에 얻어진 알루미늄 후방 전극 사이의 점착력을 약화시키는 것은 물론, 상기한 특수 후방 커버를 이용하여 제조된 규소 태양 전지, 즉 질화규소 후방측 오염을 나타내지 않는 규소 태양 전지와 비교하여, 완성된 규소 태양 전지의 전기적 성능(전기적 수율)을 악화시킨다. 규소 태양 전지의 긴 서비스 수명을 고려하여, 규소 웨이퍼의 후방측과 소성 후에 얻어진 알루미늄 후방 전극 사이의 양호한 점착력이 중요하다.
규소 태양 전지의 후방측 전극의 제조에 적합한, 마그네슘 산화물을 함유하는 알루미늄 페이스트가 JP-A-2004152827에 공개되어 있다.
전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소 과잉으로 오염된 규소 웨이퍼로부터 제조되는 규소 태양 전지의 전기적 성능이, 특정의 Mg-함유 첨가제를 함유하는 알루미늄 페이스트가 규소 태양 전지의 후방측 전극의 제조에 사용될 때, 향상될 수 있다는 것을 이제 알았다. 게다가, 규소 웨이퍼의 후방측과 소성 후에 얻어진 알루미늄 후방 전극 사이의 점착력이 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명은 규소 태양 전지를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은,
(i) p-형 영역, n-형 영역 및 p-n 접합부를 갖고 또 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소로 오염되어 있는 규소 웨이퍼의 후방측 상에 알루미늄 페이스트를 도포하는 단계, 및
(ii) 웨이퍼가 700 내지 900℃의 피크 온도에 도달하도록 알루미늄 페이스트를 구비하는 표면을 소성하는 단계를 포함하며,
알루미늄 페이스트는 미립자 알루미늄; 마그네슘 산화물, 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물 및 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 Mg-함유 첨가제; 및 유기 용매(들)를 포함하는 유기 비히클(유기 매질)을 함유한다.
본 발명의 방법에 의해 얻어진 규소 태양 전지는, 동일한 조건 하에서 이러한 Mg-함유 첨가제가 없는 알루미늄 페이스트를 사용하여 제조된 규소 태양 전지와 비교하여, 향상된 전기적 성능(전기적 수율)에 의해 구별된다. 또한, 규소 태양 전지가 포함하고 있는 알루미늄 후방 전극과 규소 웨이퍼의 후방측 간의 점착력이 향상될 수 있다. 유익하게도, 규소 웨이퍼의 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 제조할 때 어떤 특수 후방측 커버도 이용할 필요가 없다.
본 발명은 또한 규소 태양 전지의 전기적 성능(전기적 수율)을 향상시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은,
(i') p-형 영역, n-형 영역 및 p-n 접합부를 갖고 또 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소로 오염되어 있는 규소 웨이퍼를 제공하는 단계,
(i) 규소 웨이퍼의 후방측에 알루미늄 페이스트를 도포하는 단계, 및
(ii) 웨이퍼가 700 내지 900℃의 피크 온도에 도달하도록 알루미늄 페이스트를 구비하는 표면을 소성하는 단계를 포함하며,
알루미늄 페이스트는 미립자 알루미늄; 마그네슘 산화물, 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물 및 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 Mg-함유 첨가제; 및 유기 용매(들)를 포함하는 유기 비히클을 함유한다.
<도 1>
도 1은 질화규소 반사 방지 코팅을 구비한 규소 웨이퍼를 포함하는 규소 태양 전지의 예시적인 제조를 나타낸 공정 흐름도.
도 1에 도시된 도면 부호는 아래에 설명되어 있다.
10: p-형 규소 웨이퍼
20: n형 확산층
30: SiNx 반사 방지 코팅
40: p+ 층(후면 전계, BSF)
60: 후방측에 형성된 알루미늄 페이스트
61: 알루미늄 후방 전극(후방측 알루미늄 페이스트를 소성하여 얻어짐)
70: 후방측에 형성된 은 또는 은/알루미늄 페이스트
71: 은 또는 은/알루미늄 후방 전극(후방측 은 또는 은/알루미늄 페이스트를 소성하여 얻어짐)
500: 전방측에 형성된 은 페이스트
501: 은 전방 전극(전방측 은 페이스트를 소성하여 얻어짐)
<도 2a 내지 도 2d>
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 규소 태양 전지 제조 공정을 설명한다. 도 2에 도시된 도면 부호는 아래에 설명되어 있다.
102 규소 기판(전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소로 오염된 규소 웨이퍼)
104 수광면측 전극
106 제1 전극의 페이스트 조성물
108 제2 전극의 전기전도성 페이스트
110 제1 전극
112 제2 전극
본 발명의 방법의 단계 (i')에서, p-형 영역, n-형 영역 및 p-n 접합부를 갖고 또 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소로 오염되어 있는 규소 웨이퍼가 제공된다. 이러한 규소 웨이퍼 및 그의 제조는 당업자에게 공지되어 있으며, 불필요한 반복 설명을 필요로 하지 않고, 따라서 "배경 기술" 부분을 참조하기 바란다. 규소 웨이퍼는 단결정 또는 다결정 규소를 함유할 수 있고, 예를 들어, 100 내지 250 ㎠ 범위의 면적과, 예를 들어, 180 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 방법의 단계 (i)에서, p-형 영역, n-형 영역 및 p-n 접합부를 갖고 또 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소 잉여로 오염되어 있는 규소 웨이퍼의 후방측에 알루미늄 페이스트가 도포된다.
본 발명의 방법의 단계 (i)에서 이용되는 알루미늄 페이스트는 미립자 알루미늄; 마그네슘 산화물 및/또는 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 Mg-함유 첨가제; 유기 비히클 및, 일 실시예에서, 또한 하나 이상의 유리 프릿 조성물을 함유한다.
미립자 알루미늄은 알루미늄 또는, 예를 들어, 아연, 주석, 은 및 마그네슘과 같은 하나 이상의 다른 금속을 갖는 알루미늄 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 알루미늄 합금의 경우에, 알루미늄 함유량은, 예를 들어, 99.7 내지 100 wt.% 미만이다. 미립자 알루미늄은 다양한 형상의 알루미늄 입자, 예를 들어, 알루미늄 파편, 구-형상의 알루미늄 분말, 결절-형상의(불규칙 형상의) 알루미늄 분말 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 미립자 알루미늄은, 일 실시예에서, 알루미늄 분말의 형태이다. 알루미늄 분말은, 예를 들어, 4 내지 10 ㎛의 평균 입자 크기를 나타낸다. 미립자 알루미늄이 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 50 내지 80 wt.%, 또는 일 실시예에서, 70 내지 75 wt.%의 비율로 알루미늄 페이스트에 존재할 수 있다.
이 설명 및 특허청구범위에서, "평균 입자 크기"라는 용어가 사용된다. 이는 레이저 산란(laser scattering)에 의해 측정되는 평균 입자 크기(평균 입자 직경, d50)를 의미한다.
평균 입자 크기와 관련하여 본 설명 및 특허청구범위에서 행해지는 모든 언급들은 알루미늄 페이스트 조성물에 존재하는 관련 물질들의 평균 입자 크기에 관련되어 있다.
알루미늄 페이스트에 존재하는 미립자 알루미늄은, 예를 들어, 은 또는 은 합금 분말과 같은 다른 미립자 금속(들)과 함께 있을 수 있다. 이러한 다른 미립자 금속(들)의 비율은, 미립자 알루미늄과 미립자 금속(들)의 총합에 기초하여, 예를 들어, 0 내지 10 wt.%이다.
알루미늄 페이스트는 마그네슘 산화물 및/또는 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 Mg-함유 첨가제를 함유한다. 하나, 둘 또는 그 이상의 Mg-함유 첨가제가 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 0.1 내지 5 wt.%, 또는 일 실시예에서, 0.2 내지 1 wt.%의 총 마그네슘 기여분에 대응하는 총 비율로 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 마그네슘 산화물이 알루미늄 페이스트에 Mg-함유 첨가제로서 함유되어 있다. 다른 실시예에서, 마그네슘 산화물이 유일한 Mg-함유 첨가제로서 함유되어 있다. 마그네슘 산화물은, 예를 들어, 10 ㎚ 내지 10 ㎛, 또는, 일 실시예에서, 40 ㎚ 내지 5 ㎛ 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
마그네슘 산화물 자체가 포함되어 있는 경우, 이것이 알루미늄 페이스트에 선택적으로 함유되어 있을 수 있는 하나 이상의 유리 프릿의 성분을 형성할 수 있는 마그네슘 산화물과 혼동되어서는 안된다.
단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물은, 알루미늄 페이스트의 유기 비히클에서 불용성인 경우에, 알루미늄 페이스트에 미립자 형태로 존재하는 고체 화합물일 수 있다. 후자의 경우에, 마그네슘 산화물은, 예를 들어, 10 ㎚ 내지 10 ㎛, 또는, 일 실시예에서, 40 ㎚ 내지 5 ㎛ 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
알루미늄 페이스트에 함유될 수 있는, 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물의 일례는 특정의 열분해가능(thermodecomposable) 무기 마그네슘 화합물, 즉 열의 작용 하에서 마그네슘 산화물과 기체 분해 생성물로 분해되는 무기 마그네슘 화합물을 포함한다. 이러한 열분해가능 무기 마그네슘 화합물의 일례는 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 및 질산마그네슘을 포함한다. 알루미늄 페이스트에 함유될 수 있는 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물의 추가의 일례는 마그네슘-유기 화합물을 포함한다. "마그네슘-유기 화합물"이라는 용어는 분자에 적어도 하나의 유기 부분(organic moiety)을 포함하는 마그네슘 화합물을 의미한다. 마그네슘-유기 화합물은 알루미늄 페이스트의 조제, 보관 및 도포 동안의 보편적인 조건 하에서, 예를 들어, 대기 산소 또는 공기 습도의 존재 시에 안정적이거나 본질적으로 안정적이다. 도포 조건 하에서, 특히 알루미늄 페이스트를 규소 웨이퍼의 질화규소 오염된 후방측에 스크린 인쇄하는 동안에 보편적인 조건 하에서도 마찬가지이다. 그렇지만, 알루미늄 페이스트의 소성 동안에, 마그네슘-유기 화합물의 유기 부분이 제거되거나 본질적으로 제거, 예를 들어, 연소 및/또는 탄화될 것이다. 마그네슘-유기 화합물이 알루미늄 페이스트의 조제 동안에 그 자체로서 또는 용액으로서 유기 용매(들)에 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 마그네슘-유기 화합물은 마그네슘-유기 염 화합물을 포함한다. 적합한 마그네슘-유기 화합물의 일례는 특히 수지산 마그네슘(산성 수지, 특히 카르복실기를 갖는 수지의 마그네슘 염) 및 마그네슘 카르복실레이트(마그네슘 카르복실산 염)(마그네슘 아세테이트, 마그네슘 옥토에이트, 마그네슘 네오데카노에이트, 마그네슘 올레에이트 및 마그네슘 스테아레이트 등)를 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 페이스트는 적어도 하나의 유리 프릿 조성물을 무기 결합제로서 포함한다. 유리 프릿 조성물은 PbO를 함유할 수 있고, 일 실시예에서, 유리 프릿 조성물은 무연(leadfree)일 수 있다. 유리 프릿 조성물은 소성 시에 재결정 또는 상분리를 겪고 원래의 연화점보다 낮은 연화점을 갖는 상분리된 프릿을 유리시키는 것들을 포함할 수 있다.
유리 프릿 조성물의 (원래의) 연화점[10 K/min의 가열 속도에서 DTA(differential thermal analysis)에 의해 측정되는 유리 전이 온도]은 325 내지 600℃의 범위에 있을 수 있다.
유리 프릿은, 예를 들어, 2 내지 20 ㎛의 평균 입자 크기(평균 입자 직경)(레이저 산란에 의해 측정됨)를 나타낸다. 유리-프릿(들)을 함유하는 알루미늄 페이스트의 경우에, 유리 프릿(들) 함유량은, 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로, 0.01 내지 5 wt.%, 또는, 일 실시예에서, 0.1 내지 2 wt.%, 또는, 다른 실시예에서, 0.2 내지 1.25 wt.%일 수 있다.
알루미늄 페이스트에 유용한 유리 프릿들 중 몇몇은 종래의 것이다. 몇몇 일레들은 붕규산염 및 알루미노규산염 유리를 포함한다. 일례들은 또한 다음과 같은 산화물들의 조합을 포함한다: 유리 결합제를 형성하는 데 독립적으로 또는 결합되어 사용될 수 있는 B2O3, SiO2, Al2O3, CdO, CaO, BaO, ZnO, Na2O, Li2O, PbO, 및 ZrO2.
종래의 유리 프릿은 납 붕규산염 프릿, 비스무트, 카드뮴, 바륨, 칼슘, 또는 기타 알칼리 토류 붕규산염 프릿 등의 붕규산염 프릿일 수 있다. 이러한 유리 프릿의 조제는 공지되어 있으며, 예를 들어, 성분들의 산화물 형태로 되어 있는 유리의 성분들을 함께 용융시키고 이러한 용융된 조성물을 물에 부어 프릿을 형성하는 것으로 이루어져 있다. 배치 성분(batch ingredient)은 물론 보통의 프릿 제조 조건 하에서 원하는 산화물을 산출하게 될 어떤 화합물이라도 될 수 있다. 예를 들어, 붕소 산화물이 붕산으로부터 얻어질 것이고, 이산화규소가 플린트(flint)로부터 생성될 것이며, 바륨 산화물이 탄산바륨으로부터 생성될 것이고, 기타 등등이다.
프릿의 입자 크기를 감소시키고 실질적으로 균일한 크기의 프릿을 얻기 위해, 유리가 볼밀(ball mill)에서 물 또는 낮은 점도, 낮은 끓는점의 불활성 유기 액체로 밀링될 수 있다. 이어서, 유리가 미세 가루(fine)를 분리시키기 위해 물 또는 상기 유기 액체에서 침전될 수 있고, 미세 가루를 포함하는 상청액 액체가 제거될 수 있다. 다른 분류 방법들도 역시 사용될 수 있다.
종래의 유리 제조 기법들에 의해, 원하는 성분들을 원하는 비율로 혼합하고 혼합물을 가열하여 멜트를 형성함으로써 유리가 조제된다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 멜트가 완전히 액체로 되어 균질해도록 가열이 피크 온도까지 수행될 수 있다.
알루미늄 페이스트는 유기 비히클을 함유한다. 아주 다양한 불활성 점성 물질이 유기 비히클로서 사용될 수 있다. 유기 비히클은 미립자 성분들[미립자 알루미늄, 불용성 미립자 Mg-함유 첨가제(들), 유리 프릿(있는 경우)]이 적절한 안정도로 분산될 수 있는 것일 수 있다. 유기 비히클의 특성들, 특히 유동학적 특성들은 불용성 고체의 안정적 분산, 도포, 특히 스크린 인쇄에 적절한 점도 및 요변성(thixotropy), 규소 웨이퍼 기판 및 페이스트 고체의 적절한 습윤성, 양호한 건조 속도, 및 양호한 소성 특성들을 비롯한 양호한 도포 특성들을 알루미늄 페이스트 조성물에 제공하도록 되어 있을 수 있다. 알루미늄 페이스트에 사용되는 유기 비히클은 비수용성의 불활성 액체일 수 있다. 유기 비히클은 유기 용매 또는 유기 용매 혼합물일 수 있으며, 일 실시예에서, 유기 비히클은 유기 중합체(들)이 유기 용매(들)에 들어 있는 용액일 수 있다. 일 실시예에서, 이 목적으로 사용되는 중합체는 에틸 셀룰로오스일 수 있다. 단독으로 또는 결합하여 사용될 수 있는 중합체의 다른 일례들은 에틸하이드록시에틸 셀룰로오스, 나무 로진, 페놀 수지 및 저급 알코올의 폴리(메트)아크릴레이트를 포함한다. 적합한 유기 용매의 일례는 알파- 또는 베타-터핀올 또는 그와 다른 용매들(등유, 다이부틸프탈레이트, 다이에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 헥실렌 글리콜 및 끓는점이 높은 알코올 등)의 혼합물과 같은 터펜 및 에스테르 알코올을 포함한다. 그에 부가하여, 규소 웨이퍼의 후방측에 알루미늄 페이스트를 도포한 후에 빠른 경화를 촉진시키기 위한 휘발성 유기 용매가 유기 비히클에 포함될 수 있다. 원하는 점도 및 휘발성 요건을 달성하기 위해 이들 및 기타 용매의 다양한 조합들이 조제될 수 있다.
알루미늄 페이스트 내의 유기 용매 함유량이 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 5 내지 25 wt.%, 또는 일 실시예에서, 10 내지 20 wt.%의 범위일 수 있다.
유기 중합체(들)이 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 0 내지 20 wt.%, 또는 일 실시예에서, 5 내지 10 wt.% 범위의 비율로 유기 비히클에 존재할 수 있다.
알루미늄 페이스트는 하나 이상의 유기 첨가제, 예를 들어, 계면활성제, 증점제, 유동성 변경제(rheology modifier) 및 안정제를 포함할 수 있다. 유기 첨가제(들)가 유기 비히클의 일부일 수 있다. 그렇지만, 알루미늄 페이스트를 조제할 때 유기 첨가제(들)를 별도로 부가하는 것도 가능하다. 유기 첨가제(들)가 알루미늄 페이스트에, 예를 들어, 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 0 내지 10 wt.%의 총 비율로 존재할 수 있다.
알루미늄 페이스트 내의 유기 비히클 함유량이 페이스트를 도포하는 방법 및 사용되는 유기 비히클의 종류에 의존할 수 있고, 그 함유량이 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 함유량이 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 20 내지 45 wt.%일 수 있거나, 또는 일 실시예에서, 22 내지 35 wt.%의 범위에 있을 수 있다. 20 내지 45 wt.%의 숫자는 유기 용매(들), 있을 수 있는 유기 중합체(들) 및 있을 수 있는 유기 첨가제(들)를 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 페이스트는
70 내지 75 wt.%의 미립자 알루미늄,
0.2 내지 1 wt.%의 총 마그네슘 기여분에 대응하는 총 비율로 있는 Mg-함유 첨가제(들),
0.2 내지 1.25 wt.%의 하나 이상의 유리 프릿,
10 내지 20 wt.%의 하나 이상의 유기 용매,
5 내지 10 wt.%의 하나 이상의 유기 중합체, 및
0 내지 5 wt.%의 하나 이상의 유기 첨가제를 함유하고 있다.
알루미늄 페이스트는 미립자 알루미늄, Mg-함유 첨가제(들) 및 선택적인 유리 프릿 조성물(들)을 유기 비히클과 기계적으로 혼합하여 조제될 수 있는 점성 조성물이다. 일 실시예에서, 종래의 롤 밀링과 동등한 분산 기법인, 파워 믹싱(power mixing)이라는 제조 방법이 사용될 수 있으며, 롤 밀링 또는 기타 혼합 기법도 사용될 수 있다.
알루미늄 페이스트가 그 자체로서 사용될 수 있거나, 예를 들어, 부가적인 유기 용매(들)의 부가에 의해 희석될 수 있으며, 따라서 알루미늄 페이스트의 다른 성분들 모두의 중량 퍼센트가 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 단계 (i)에서, 알루미늄 페이스트가 규소 웨이퍼의 질화규소 오염된 후방측에, 즉 특히 후방측 은 또는 은/알루미늄 페이스트와 같은 다른 후방측 금속 페이스트에 의해 덮여 있거나 덮여 있지 않을 후방측의 표면 부분들에 도포된다. 알루미늄 페이스트가, 예를 들어, 15 내지 60 ㎛의 건조 필름 두께로 도포될 수 있다. 알루미늄 페이스트 도포 방법은 인쇄, 예를 들어, 실리콘 패드 인쇄, 또는, 일 실시예에서, 스크린 인쇄일 수 있다. 다용도 컵(utility cup)에 의해 Brookfield HBT 점도계 및 #14 스핀들(spindle)을 사용하여 10 rpm의 스핀들 속도 및 25℃에서 측정될 때, 알루미늄 페이스트의 도포 점도는 20 내지 200 ㎩·s일 수 있다.
규소 웨이퍼의 질화규소 오염된 후방측에 알루미늄 페이스트를 도포한 후에, 웨이퍼가 100 내지 300℃ 범위의 피크 온도에 도달한 상태에서, 예를 들어, 1 내지 100분의 기간 동안 규소 웨이퍼가 건조될 수 있다. 예를 들어, 벨트, 회전식 또는 고정식 건조기, 특히 IR(적외선) 벨트 건조기를 사용하여 건조가 수행될 수 있다.
도포 후에, 또는 일 실시예에서 도포 및 건조 후에, 알루미늄 페이스트가 본 발명에 따른 방법의 단계 (ii)에서 소성되어 알루미늄 후방 전극을 형성한다. 예를 들어, 규소 웨이퍼가 700 내지 900℃ 범위의 피크 온도에 도달한 상태에서 1 내지 5분의 기간 동안 소성이 수행될 수 있다. 예를 들어, 단일 또는 다중-구역 벨트 노(belt furnace), 특히 다중-구역 IR 벨트 노를 사용하여 소성이 수행될 수 있다. 소성은 산소의 존재 시에, 특히 공기의 존재 시에 일어난다. 소성 동안에, 비휘발성 유기 물질 및 있을 수 있는 건조 단계 동안에 증발되지 않는 유기 부분을 포함하는 유기 물질이 제거, 즉 연소 및/또는 탄화, 특히 연소될 수 있다. 소성 동안에 제거되는 유기 물질은 유기 용매(들), 있을 수 있는 유기 중합체(들), 있을 수 있는 유기 첨가제(들) 및 있을 수 있는 마그네슘-유기 화합물의 유기 부분을 포함한다. 알루미늄 페이스트가 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물(들)을 함유하고 있는 경우에, 상기 마그네슘 화합물(들)에 의해 제공되는 마그네슘이 소성 후에 마그네슘 산화물로서 남아 있거나 본질적으로 남아 있다. 알루미늄 페이스트가 유리 프릿(들)을 함유하고 있는 경우, 소성 동안에, 즉 유리 프릿(들)의 소결 동안에 행해지는 추가적인 공정이 있을 수 있다. 규소 웨이퍼에 도포되어 있는 추가적인 금속 페이스트, 즉 소성 공정 동안에 웨이퍼의 표면에 전방측 및/또는 후방측 전극을 형성하기 위해 도포되어 있는 전방측 및/또는 후방측 금속 페이스트와 함께 소위 동시 소성(cofiring)으로서 소성이 수행될 수 있다. 일 실시예는 전방측 은 페이스트와 후방측 은 또는 후방측 은/알루미늄 페이스트를 포함하고 있다.
그 다음에, 규소 태양 전지가 본 발명의 방법에 따라 제조되는 비제한적인 일례가 도 2를 참조하여 설명된다.
먼저, 규소 웨이퍼 기판(102)이 제조된다. 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하는 규소 웨이퍼의 수광측 면(전방측 표면)(보통 p-n 접합부가 전방측 표면에 가까이 있음)에, 전방측 전극(예를 들어, 주로 은으로 이루어진 전극)(104)이 설치된다(도 2a). 규소 웨이퍼의 질화규소 오염된 후방측에, 은 또는 은/알루미늄 전도성 페이스트(예를 들어, PV202 또는 PV502 또는 PV583 또는 PV581, E.I. Du Pont de Nemours and Company로부터 상업적으로 이용가능함)가 병렬 전기 구성으로 설정된 다른 태양 전지들과의 상호접속을 가능하게 해주기 위해 버스바 또는 탭을 형성하도록 확산된다. 규소 웨이퍼의 질화규소 오염된 후방측에, Mg-함유 첨가제(들)를 함유하고 태양 전지(106)의 후방측(또는 p-형 접촉) 전극으로서 사용되는 알루미늄 페이스트가 이상에서 언급한 은 또는 은/알루미늄 페이스트, 기타와 약간 중복할 수 있게 해주는 패턴을 사용하여 스크린 인쇄에 의해 확산된 다음에 건조된다(도 2b). 예를 들어, 웨이퍼가 100 내지 300℃의 피크 온도에 도달한 상태에서 1 내지 10분의 기간 동안 IR 벨트 건조기에서 페이스트의 건조가 수행된다. 또한, 알루미늄 페이스트가 15 내지 60 ㎛의 건조된 필름 두께를 가질 수 있고, 은 또는 은/알루미늄 페이스트의 두께가 15 내지 30 ㎛일 수 있다. 또한, 알루미늄 페이스트와 은 또는 은/알루미늄 페이스트의 중복된 부분은 약 0.5 내지 2.5 ㎜일 수 있다.
그 다음에, 원하는 규소 태양 전지가 얻어지도록, 예를 들어, 웨이퍼가 700 내지 900℃의 피크 온도에 도달한 상태에서 1 내지 5분의 기간 동안 벨트 노에서, 얻어진 기판이 소성된다(도 2d). 알루미늄 페이스트로부터 전극(110)이 형성되고, 이 때 알루미늄 페이스트가 마그네슘 산화물을 형성하기 위해 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물(들)을 함유하는 경우에 또 알루미늄 페이스트가 알루미늄 산화물을 소결하기 위해 유리 프릿을 함유하는 경우에, 상기 페이스트가 유기 물질을 제거하도록 소성되어 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 알루미늄 페이스트를 사용하여 얻어진 규소 태양 전지는 전극(104)을 규소 기판(102)의 수광면(표면)에, 주로 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 전극(110) 및 주로 은 또는 은 및 알루미늄으로 이루어진[은 또는 은/알루미늄 페이스트(108)를 소성하여 형성되는] 은 또는 은/알루미늄 전극(112)을 후방측에 갖는다.
[실시예]
(1) 양 전지의 제조
태양 전지가 다음과 같이 형성되었다:
(i) Si 기판[면적이 243 ㎠인 200 ㎛ 두께의 다결정 규소 웨이퍼, n-형 확산된 POCl3 이미터를 갖는 p-형(붕소) 벌크 규소, 산으로 텍스처 처리된 표면, CVD로 도포된 웨이퍼의 이미터 상의 SiNx 반사 방지 코팅(ARC), 규소 웨이퍼의 후방면의 15 면적%가 SiNx 오염을 시뮬레이트하기 위해 CVD에 의해 인위적으로 도포된 대략 50 ㎚ 두께의 직사각형 형상의 SiNx 층으로 덮여 있고, 20 ㎛ 두께의 은 전극(E. I. Du Pont de Nemours and Company로부터 상업적으로 이용가능한 Ag 조성물인 PV145 )을 전방 표면에 가짐]의 후방면에, Ag/Al 페이스트(E. I. Du Pont de Nemours and Company로부터 상업적으로 이용가능한 Ag/Al 조성물인 PV202)가 5 ㎜ 폭의 버스 바로서 인쇄되고 건조되었다. 이어서, 전기적 연속성을 보장하기 위해 양쪽 가장자리에서 1㎜만큼 알루미늄 필름과 Ag/Al 버스바의 중복을 제공하도록, 태양 전지의 후방면 전극용의 알루미늄 페이스트가 30 ㎛의 건조된 필름 두께로 스크린 인쇄되었다. 스크린 인쇄된 알루미늄 페이스트가 소성 전에 건조되었다.
예시적인 알루미늄 페이스트가 72 wt.% 공기-원자화된(air-atomized) 알루미늄 분말(평균 입자 크기 6㎛), 중합체 수지 및 유기 용매의 6 wt.% 유기 비히클, 및 0.5 wt.% 유리 프릿을 함유하였다. (본 발명에 따른) 예시적인 알루미늄 페이스트 B 및 C는 마그네슘 산화물(평균 입자 크기 8㎛)을 함유한 반면, 제어 실시예 A 알루미늄 페이스트(비교 실시예)는 마그네슘 산화물을 함유하지 않았다.
(ii) 인쇄된 웨이퍼가 이어서 Centrotherm 노에서 구역 1 = 450℃, 구역 2 = 520℃, 구역 3 = 570℃ 및 마지막 구역 = 950℃으로서 정의된 구역 온도를 사용하여 3000 ㎜/min의 벨트 속도로 소성되었으며, 따라서 웨이퍼가 850℃의 피크 온도에 도달하였다. 소성 후에, 금속화된 웨이퍼가 작동하는 광기전력 소자로 되었다.
SiNx 오염 구역에서의 전기적 성능 및 소성된 점착력의 측정이 행해졌다.
(2) 테스트 절차
효율
이상에서 기술한 방법에 따라 형성된 태양 전지가 광변환 효율을 측정하기 위해 상용 I-V 테스터(EETS Ltd.에 의해 제공됨)에 위치되었다. I-V 테스터에 있는 램프가 기지의 세기(대략 1000 W/㎡)의 태양광을 시뮬레이트하였고 전지의 이미터를 조명하였다. 소성된 전지 상에 인쇄된 금속 배선들이 이어서 4개의 전기 탐침과 접촉되었다. I-V 응답 곡선을 계산하기 위해, 태양 전지에 의해 발생된 광전류(Voc, 개방 회로 전압; Isc, 단락 회로 전류)가 일정 범위의 저항에 걸쳐 측정되었다. 이어서, 필 팩터(FF) 및 효율(Eff) 값이 I-V 응답 곡선으로부터 도출되었다.
소성된 점착력
Al 금속 배선의 응집 강도(cohesive strength)를 측정하기 위해, 소성된 웨이퍼의 후방면의 SiNx 오염된 부분으로부터 제거되는 물질의 양이 박리 시험(peel test)을 사용하여 구해졌다. 이를 위해, 투명한 접착 테이프 층을 부착하였다가 떼어내었다. 표 1에서 점착력 수치는 조성물의 마그네슘 산화물 함유량의 대응하는 증가에서와 같이 페이스트의 점착력의 증가를 나타내고 있다.
표 1의 실시예 A 내지 실시예 C는, 마그네슘 산화물(제어)을 갖지 않는 표준의 조성물과 비교하여, 마그네슘 산화물 함유량의 함수로서 알루미늄 페이스트의 전기적 특성들을 나타내고 있다. 표 1의 데이터는 실시예 B 및 실시예 C에 따른 알루미늄 페이스트를 사용하여 제조된 태양 전지의 전기적 성능이, 제어 실시예 A에 따른 페이스트로 제조된 태양 전지와 비교할 때, 상당히 향상된다는 것을 확인해준다. 전지의 후방면의 SiNx 오염된 영역에 대한 Al-BSF 후막층의 점착력도 향상되는 것으로 나타난다.
[표 1]
Figure pct00001

Claims (10)

  1. 규소 태양 전지 제조 방법으로서,
    (i) p-형 영역, n-형 영역 및 p-n 접합부를 갖고 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소로 오염되어 있는 규소 웨이퍼의 후방측 상에 알루미늄 페이스트를 도포하는 단계, 및
    (ii) 웨이퍼가 700 내지 900℃의 피크 온도에 도달하도록 알루미늄 페이스트를 구비하는 표면을 소성하는 단계를 포함하며,
    알루미늄 페이스트가 미립자 알루미늄; 마그네슘 산화물, 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물 및 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 Mg-함유 첨가제; 및 유기 용매(들)를 포함하는 유기 비히클을 포함하는 것인 방법.
  2. 규소 태양 전지의 전기적 성능을 향상시키는 방법으로서,
    (i') p-형 영역, n-형 영역 및 p-n 접합부를 갖고 전방측에 질화규소 반사 방지 코팅을 구비하고 후방측이 질화규소로 오염되어 있는 규소 웨이퍼를 제공하는 단계,
    (i) 규소 웨이퍼의 후방측에 알루미늄 페이스트를 도포하는 단계, 및
    (ii) 웨이퍼가 700 내지 900℃의 피크 온도에 도달하도록, 알루미늄 페이스트를 구비하는 표면을 소성하는 단계를 포함하며,
    알루미늄 페이스트가 미립자 알루미늄; 마그네슘 산화물, 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물 및 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 Mg-함유 첨가제; 및 유기 용매(들)를 포함하는 유기 비히클을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미늄 페이스트가 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 0.01 내지 5 wt.%의 총 비율로 하나 이상의 유리 프릿을 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미립자 알루미늄이 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 50 내지 80 wt.%의 비율로 존재하는 것인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나, 둘 또는 그 이상의 Mg-함유 첨가제가 전체 알루미늄 페이스트 조성물을 기준으로 0.1 내지 5 wt.%의 총 마그네슘 기여분에 대응하는 총 비율로 존재하는 것인 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미늄 페이스트가 마그네슘 산화물인 단지 하나의 Mg-함유 첨가제를 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (ii)에서 소성 시에 마그네슘 산화물을 형성할 수 있는 마그네슘 화합물이 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 질산마그네슘, 수지산 마그네슘 및 마그네슘 카르복실레이트 중에서 선택되는 것인 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 비히클이 유기 중합체(들) 및/또는 유기 첨가제(들)를 더 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미늄 페이스트의 도포가 인쇄에 의해 수행되는 것인 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소성 동안에 규소 웨이퍼 상에 전방측 및/또는 후방측 전극을 형성하기 위해 규소 웨이퍼에 도포되어 있는 다른 전방측 및/또는 후방측 금속 페이스트와 함께 동시 소성(cofiring)으로서 소성이 수행되는 것인 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4754655B2 (ja) * 2008-08-07 2011-08-24 京都エレックス株式会社 太陽電池素子の電極形成用導電性ペースト及び太陽電池素子並びにその太陽電池素子の製造方法
KR101198930B1 (ko) 2010-02-05 2012-11-07 성균관대학교산학협력단 질화규소 반사방지막의 제조 방법 및 이를 이용한 실리콘 태양전지
US8535971B2 (en) 2010-02-12 2013-09-17 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Method for applying full back surface field and silver busbar to solar cell
TWI455329B (zh) * 2010-10-26 2014-10-01 Au Optronics Corp 太陽能電池及其製作方法
US20120152341A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 E.I. Du Pont De Nemours And Company Low bow aluminum paste with an alkaline earth metal salt additive for solar cells
US20120152343A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aluminum paste compositions comprising siloxanes and their use in manufacturing solar cells
US20120152344A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 E.I. Du Pont De Nemours And Company Aluminum paste compositions comprising calcium oxide and their use in manufacturing solar cells
US20120152342A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 E.I. Du Pont De Nemours And Company Aluminum paste compositions comprising metal phosphates and their use in manufacturing solar cells
US20120255605A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of manufacturing solar cell electrode
JP2015050349A (ja) * 2013-09-02 2015-03-16 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 太陽電池素子およびその製造方法並びにファイヤースルー用アルミニウムペースト
RU2690091C1 (ru) * 2018-11-08 2019-05-30 Общество с ограниченной ответственностью "Научное Предприятие Монокристалл Пасты" Алюминиевая паста для изготовления тыльного контакта кремниевых солнечных элементов c тыльной диэлектрической пассивацией

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4272405B2 (ja) * 2002-10-29 2009-06-03 京セラ株式会社 太陽電池素子の製造方法
US7718092B2 (en) * 2005-10-11 2010-05-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Aluminum thick film composition(s), electrode(s), semiconductor device(s) and methods of making thereof
US8309844B2 (en) * 2007-08-29 2012-11-13 Ferro Corporation Thick film pastes for fire through applications in solar cells

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