KR20110064985A - 태양 전지, 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름 및 이 필름을 이용한 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양 전지, 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름 및 이 필름을 이용한 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판; 상기 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부; 상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극; 상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부; 및 상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 집전부를 포함하며, 제1 전극 및 제1 집전부는 동일한 두께로 형성된다.

태양전지, 미세 폭, 균일 선폭, photolithography, lamination, 전사

Description

태양 전지, 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름 및 이 필름을 이용한 태양 전지의 제조 방법{SOLAR CELL, TRANSFER FILM FOR FORMING PATTERN OF SOLAR CELL AND FABRICATING METHOD SOLAR CELL BY USING THE FILM}

본 발명은 태양 전지, 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름 및 이 필름을 이용한 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.

일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer)를 구비한다. 이때, 에미터부는 기판의 수광면 쪽에 위치하며, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.

에미터부 위에는 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극이 위치하고, 수광면의 반대쪽으로 기판, 즉 기판의 후면에는 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극 및 제2 집전부가 위치한다.

이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.

이때, 에미터부와 기판 위에는 에미터부와 기판에 배치된 각각의 전극을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 집전부, 예를 들어 버스 바(bus bar)가 형성된다.

여기에서, 집전부는 에미터부 위에 위치하며 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 집전부와 기판의 후면에 위치하는 제2 집전부를 포함할 수 있으며, 제2 집전부는 기판의 후면에 위치하는 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 구성의 태양 전지를 제조할 때, 종래에는 제1 전극, 제1 집전부, 제2 전극 및 제2 집전부 등을 인쇄 공정을 이용하여 형성하였다.

예를 들면, 기판의 후면에 은 페이스트(Ag paste)를 복수의 라인 형상으로 인쇄한 후 건조하여 제2 집전부를 형성하고, 제2 집전부에 의해 덮여지지 않은 영역의 기판 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 건조하여 제2 전극을 형성하며, 기판의 수광면에 은 페이스트를 인쇄 및 건조하여 제1 전극 및 제1 집전부를 형성하고, 소성 공정을 실시하였다.

이와 같이 종래의 제조 방법은 몇 번의 인쇄 및 건조 공정을 필요로 하므로 태양 전지의 제조에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 인쇄 공정의 특성상 상기 전극 및 집전부의 선폭을 대략 80㎛ 이하로 줄이는 것이 어려우므로 수광면의 면적을 증가시키는 데 한계가 있고, 전극 및 집전부가 그의 길이 방향을 따라 불균일한 선폭으로 형성되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 선폭이 미세하며 길이 방향을 따라 균일한 선폭 및 두께를 갖는 전극을 포함하는 태양 전지를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 전사 필름을 이용한 태양 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는 제1 도전성 타입의 기판; 상기 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부; 상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극; 상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부; 및 상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 집전부를 포함하며, 제1 전극 및 제1 집전부는 동일한 두께로 형성된다.

상기 제1 전극 및 제1 집전부 중에서 적어도 하나는 80㎛ 이하의 미세 선폭으로 형성될 수 있으며, 제1 전극 및 제1 집전부는 각각 균일한 선폭 및 두께로 형 성될 수 있다.

제1 전극 및 제1 집전부는 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성된 감광성 도전 페이스트로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 태양 전지는 제1 전극 및 제1 집전부가 형성되지 않은 영역의 상기 에미터부 위에 위치하는 반사방지막을 더 포함할 수 있으며, 반사 방지막은 제1 전극 및 제1 집전부보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는 상기 제2 집전부가 형성되지 않은 영역의 상기 기판의 후면에 위치하는 제2 전극을 더 포함할 수 있으며, 제2 집전부와 상기 제2 전극은 서로 동일한 두께로 형성될 수 있고, 제2 집전부는 길이 방향을 따라 균일한 선폭 및 두께로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전사 필름은 제1 베이스 필름 및 이 필름의 한 면에 위치하는 제1 전사 패턴을 포함하며, 상기 제1 전사 패턴은 태양 전지의 수광면에 제1 전극 및 제1 집전부를 형성하기 위한 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 포함하는 제1 전사 필름; 및 제2 베이스 필름 및 이 필름의 한 면에 위치하는 제2 전사 패턴을 포함하며, 상기 제2 전사 패턴은 상기 태양 전지의 후면에 제2 전극 및 제2 집전부를 형성하기 위한 제2 전극 패턴 및 제2 집전부 패턴을 포함하는 제2 전사 필름을 포함한다.

상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴은 동일한 두께로 형성되며, 상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴 중에서 적어도 하나는 80㎛ 이하의 미세 선폭으로 형성된다.

상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴은 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성된 감광성 도전 페이스트로 이루어지며, 상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴은 각각 균일한 선폭 및 두께로 형성된다.

그리고 상기 제2 집전부 패턴과 제2 전극 패턴은 서로 동일한 두께로 형성된다.

전술한 구성의 태양 전지는, 제2 도전성 타입의 에미터부가 한 면에 위치하는 제1 도전성 타입의 기판을 제조하는 단계; 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 포함하는 제1 전사 패턴이 한 면에 위치하는 제1 전사 필름을 제조하는 단계; 제2 전극 패턴 및 제2 집전부 패턴을 포함하는 제2 전사 패턴이 한 면에 위치하는 제2 전사 필름을 제조하는 단계; 제1 전사 패턴을 상기 에미터부 위에 전사하고, 제2 전사 패턴을 기판의 후면에 전사하는 단계; 및 제1 전사 패턴 및 제2 전사 패턴을 소성하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

제1 전사 필름을 제조하는 단계는 제1 베이스 필름의 한 면에 감광성 도전 페이스트를 인쇄하는 단계; 포토레지스트 공정에 의해 상기 감광성 도전 페이스트를 패터닝 하여 복수의 제1 전사 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 제1 전사 패턴을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제1 전사 패턴의 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 서로 동일한 두께로 형성할 수 있으며, 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 80㎛ 이하의 미세 선폭으로 형성할 수 있다.

감광성 도전 페이스트는 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성할 수 있다.

제1 도전성 타입의 기판을 제조하는 단계는 상기 에미터부의 전체 표면에 반사방지막을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있고, 제1 전사 패턴을 소성하는 동안 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 에미터부와 전기적으로 연결할 수 있다.

제2 전사 필름을 제조하는 단계는 제2 전극 패턴을 형성하는 단계 및 상기 제2 전극 패턴이 형성되지 않은 영역의 상기 한 면에 제2 집전부 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 집전부 패턴과 제2 전극 패턴을 서로 동일한 두께로 형성할 수 있다. 여기에서, 제2 집전부 패턴을 형성한 후 제2 전극 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

이러한 특징에 따르면, 전사 필름의 전사 패턴, 예컨대 제1 전사 패턴을 포토레지스트 공정에 의해 형성하므로, 제1 전사 패턴을 미세 선폭으로 형성할 수 있고, 또한 제1 전사 패턴의 선폭 및 두께를 균일하게 형성할 수 있다. 따라서 상기 전사 패턴의 선폭 감소로 인해 태양 전지의 수광 면적을 증가시킬 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 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 부여하였다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 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.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지를 구비한 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 1을 참고로 하면, 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지(10)들, 인접한 태양 전지(10)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지(10)들을 보호하는 상부 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(30a) 및 하부 보호막(30b), 태양 전지(10)들의 수광면 쪽으로 상부 보호막(30a) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대쪽으로 하부 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50), 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(도시하지 않음)을 포함한다.

여기에서, 후면 시트(50)는 태양 전지 모듈의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지(10)들을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.

상부 보호막(30a) 및 하부 보호막(30b)은 태양 전지(10)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지(10)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지(10)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 상부 및 하부 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.

상부 보호막(30a) 위에 위치하는 투명 부재(40)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 일부 사시도이다. 도면을 참고로 하면, 태양 전지(10)는 기판(11), 기판(11)의 수광면, 즉 빛이 입사되는 면에 위치하는 에미터부(12), 에미터부(12) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(13), 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 에미터부(12) 위에 위치하는 적어도 한 개 이상의 제1 집전부(14), 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)가 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하는 반사방지막(15), 수광면의 반대쪽 면, 즉 기판(11)의 후면에 위치하는 제2 집전부(16) 및 제2 집전부(16)가 형성된 영역을 제외한 영역의 기판 후면에 위치하는 제2 전극(17)을 포함한다.

기판(11)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정 질 실리콘일 수 있다. 기판(11)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다.

기판(11)의 표면을 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 기판(11)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다.

기판(11)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(11)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양 전지의 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다.

따라서 태양 전지의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 기판(11)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.

에미터부(12)는 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 반도체 기판(11)과 p-n 접합을 이룬다.

에미터부(12)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.

이에 따라, 기판(11)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서 기판(11)이 p형이고 에미터부(12)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(11)쪽으로 이동하고, 분리된 전자는 에미터부(12)쪽으로 이동한다.

이와는 반대로, 기판(11)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(11)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.

에미터부(12)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(12)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(12)쪽으로 이동한다.

에미터부(12)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.

기판(11)의 에미터부(12) 위에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO₂) 등으로 이루어진 반사방지막(15)이 증착되어 있다. 반사방지막(15)은 태양 전지(10)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양 전지(10)의 효율을 높인다. 이러한 반사방지막(15)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.

복수의 제1 전극(13)은 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 제1 전극(13)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 제1 전극(13)은 에미터부(12) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 해당 제1 집전부(14)로 전달한다.

복수의 제1 전극(13)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 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 금속 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 복수의 제1 전극(13)은 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성한 감광성 도전 페이스트로 이루어진다.

에미터부(12) 위에는 적어도 하나의 제1 집전부(14)가 위치하고 있다. 버스 바(bus bar)라고도 불리는 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)는 에미터부(12) 위에 교차하는 형태로 배치되어 있다.

제1 집전부(14) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(12) 및 제1 전극(13)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.

제1 집전부(14)를 구성하는 도전성 금속 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 금속 물질로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서, 복수의 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)과 동일한 조성의 감광성 도전 페이스트로 이루어진다.

제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)가 상기한 감광성 도전 페이스트로 이루어지는 경우, 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)는 기판(11)을 약 900℃ 이하의 온도에서 소성(firing)하는 과정에서 에미터부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.

이때, 전술한 전기적 연결은 소성 과정에서 감광성 도전 페이스트에 포함된 납 성분이 반사방지막(15)을 식각하여 은(Ag) 입자가 에미터부(12)와 접촉하는 것에 따라 이루어진다.

여기에서, 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)는 서로 동일한 두께(T1)로 이루어진다. 그리고 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14) 중 적어도 하나는 80㎛ 이하의 미세 선폭(W1)으로 형성되며, 또한 길이 방향을 따라 균일한 선폭(W1) 및 균일한 두께(T1)로 형성된다.

제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)가 상기와 같이 형성되는 이유는 상기 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)가 전사 필름을 이용한 전사 공정에 의해 형성되기 때문이다. 이에 대해서는 추후에 상세히 설명한다.

기판(11)의 후면에는 복수의 제2 집전부(16)가 위치하고 있다. 제2 집전부(16)는 제1 전극(13)과 교차하는 방향, 즉 제1 집전부(14)와 평행한 방향으로 형성된다.

제2 집전부(16)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 따라서 제2 집전부(16)는 기판(11)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.

제2 집전부(16)를 구성하는 도전성 금속 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 금속 물질로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 제2 집전부(16)는 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)와 동일한 조성의 감광성 도전 페이스트로 이루어질 수 있다.

제2 집전부(16)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역의 기판(11) 후면에는 제2 전극(17)이 위치한다. 제2 전극(17)은 알루미늄으로 이루어지며, 소성 단계에서 기판(11)과의 계면에 후면전계부(back surface field, BSF)를 형성한다. 후면전계부는 기판(11)의 전위 장벽으로 작용하므로, 기판(11)의 후면부 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되어 태양 전지의 효율이 향상된다.

여기에서, 제2 집전부(16)는 제2 전극(17)과 서로 동일한 두께(T2)로 형성된다. 제2 집전부(16) 및 제2 전극(17)의 두께(T2)가 동일한 이유는 상기 제2 집전부(16) 및 제2 전극(17)이 전사 필름을 이용한 전사 공정에 의해 형성되기 때문이다.

이하, 도 3 내지 도 10을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 나타내는 블록도이고, 도 4는 도 4의 전사 단계를 나타내는 공정 사시도이다.

그리고 도 5는 제1 전사 필름의 제조 방법을 나타내는 블록도이고, 도 6 및 7은 제1 전사 필름의 평면도 및 "Ⅶ-Ⅶ" 단면도이다.

그리고 도 8은 제2 전사 필름의 제조 방법을 나타내는 블록도이고, 도 9 및 도 10은 제2 전사 필름의 평면도 및 "Ⅹ-Ⅹ" 단면도이다.

먼저 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제1 도전성 타입의 기판을 제조하는 단계(S10), 제1 전사 필름(110)을 제조하는 단계(S20), 제2 전사 필름(120)을 제조하는 단계(S30), 전사 단계(S40) 및 소성 단계(S50)를 포함한다.

제1 도전성 타입의 기판을 제조하는 단계(S10)는 기판(11)의 수광면에 에미터부(12)를 형성하고, 에미터부(12) 위에 반사방지막(15)을 형성하는 것을 포함한다.

여기에서, 에미터부(12)는 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입으로 이루어진다. 예를 들면, 반도체 기판(11)이 p형의 도전성 타입으로 이루어지는 경우 에미터부(12)는 n형의 도전성 타입으로 이루어진다.

그리고 반사방지막(15)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO₂)을 에미터부(12) 위에 순차적으로 증착하는 것에 따라 형성할 수 있다. 도 4는 에미터부(12) 및 반사방지막(15)이 형성된 기판(11)을 도시하고 있지만, 반사방지막(15)은 필요에 따라 생략할 수 있다.

계속하여 도 5 내지 도 7을 참조로 제1 전사 필름(110)을 제조하는 단계(S20)에 대해 설명하면, 이 단계(S20)는 제1 베이스 필름(112)의 한 면에 감광성 도전 페이스트를 인쇄하는 단계(S21), 포토레지스트 공정에 의해 감광성 도전 페이 스트를 패터닝 하여 복수의 제1 전사 패턴(114)을 형성하는 단계(S22) 및 복수의 제1 전사 패턴(114)을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 전사 패턴(114)은 제1 전극 패턴(114a) 및 제1 집전부 패턴(114b)을 포함한다.

제1 베이스 필름(112)은 실리콘 계열의 물질로 표면 처리를 실시한 이형 필름, 예컨대 피이티(PET) 필름으로 이루어질 수 있다. 여기에서, 제1 베이스 필름(112)의 표면을 처리하는 이유는 전사 단계(S40)에서 제1 전사 패턴(114)을 제1 베이스 필름(112)으로부터 효과적으로 박리시키기 위함이다. 물론, 상기한 표면 처리 대신에 별도의 박리층을 형성하는 것도 가능하다.

감광성 도전 페이스트는 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성할 수 있다. 이러한 구성의 감광성 도전 페이스트로 이루어진 제1 전사 패턴(114)은 상기 소성 단계(S40)에서 소성을 진행하는 동안 에미터부(12)와 전기적으로 연결된다.

전술한 방법에 의하면, 제1 전사 패턴(114)을 구성하는 제1 전극 패턴(114a) 및 제1 집전부 패턴(114b)은 감광성 도전 페이스트를 제1 베이스 필름(112)의 한쪽 전체 표면에 도포한 후, 포토레지스트 공정을 이용하여 패터닝 하는 것에 따라 동시에 형성된다.

따라서 제1 전극 패턴(114a) 및 제1 집전부 패턴(114b)은 서로 동일한 두께(T1)로 형성되고, 길이방향으로 선폭(W1) 및 두께(T1)가 균일하게 형성된다.

그리고 제1 전극 패턴(114a) 및 제1 집전부 패턴(114b) 중 적어도 하나의 패턴, 예를 들면 제1 전극 패턴(114a)은 80㎛ 이하, 바람직하게는 60㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 40㎛ 이하의 미세 선폭(W1)으로 형성된다. 이와 같이 제1 전극 패턴(114a)을 미세 선폭(W1)으로 형성할 수 있는 것은 포토레지스트 공정이 통상의 스크린 인쇄 공정에 비해 분해능(resolution)이 우수하기 때문이다.

한편, 전사 공정을 효율적으로 실시할 수 있도록 하기 위해, 제1 전사 필름(112)에는 복수의 제1 전사 패턴(114)들을 형성하며, 제1 전사 패턴(114) 사이의 간격(D)은 적절한 범위로 조절이 가능하다. 도 6 및 7은 제1 베이스 필름(112)에 3개의 제1 전사 패턴(114)이 형성된 것을 도시하였지만, 상기 제1 전사 패턴(114)의 개수는 제한되지 않는다.

다음으로 도 8 내지 10을 참조하여 제2 전사 필름 제조 단계를 설명하면, 이 단계(S30)는 제2 베이스 필름(122)의 한 면에 제2 전극 패턴(124a)을 형성하는 단계(S31) 및 제2 전극 패턴(124a)이 형성되지 않은 영역의 상기 한 면에 제2 집전부 패턴(124b)을 형성하는 단계(S32)를 포함한다. 여기에서, 제2 전극 패턴(124a) 및 제2 집전부 패턴(124b)은 제2 전사 패턴(124)을 구성한다.

제2 베이스 필름(122)은 제1 베이스 필름(112)과 마찬가지로 실리콘 계열의 물질로 표면 처리를 실시한 피이티(PET) 필름으로 이루어질 수 있다.

제2 전극 패턴(124a)은 제2 베이스 필름(122)의 한 면에 알루미늄을 도포하고, 포토레지스트 공정을 이용하여 일부 영역의 알루미늄을 제거하는 것에 따라 형성할 수 있다. 여기에서 상기 일부 영역은 제2 집전부 패턴(124b)이 형성될 영역이다.

다른 방법으로, 제2 전극 패턴(124a)은 제2 집전부 패턴(124b)이 형성될 영 역을 제외한 영역에 개구부를 구비한 인쇄 마스크를 사용하여 알루미늄을 인쇄하는 것에 따라 형성하는 것도 가능하다.

그리고 제2 집전부 패턴(124a)을 형성하는 단계(S32)는 제2 전극 패턴(124a)이 형성되지 않은 영역의 제2 전사 필름(122) 위에 상기 제2 전극 패턴(124a)과 동일한 두께(T2)로 도전 물질을 인쇄하여 형성할 수 있다. 여기에서, 제2 전극 패턴(124a)과 제2 집전부 패턴(124b)을 서로 동일한 두께(T2)로 형성하는 이유는 전사 단계(S40)에서 제2 전극 패턴(124a)과 제2 집전부 패턴(124b)이 기판(11)의 후면에 양호하게 전사될 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 전사 공정을 효율적으로 실시할 수 있도록 하기 위해, 제2 전사 필름(122)에는 복수의 제2 전사 패턴(124)을 형성하며, 각각의 제2 전사 패턴(124) 사이의 간격(D)은 제1 전사 패턴(112) 사이의 간격(D)과 동일하게 형성한다.

도 4에 도시한 공정 사시도를 참조하면, 전술한 구성의 제1 전사 필름(110)과 제2 전사 필름(120)은 일정 간격으로 이격된 제1 롤러(130a) 및 제2 롤러(130b)에 의해 이송되며, 제1 롤러(130a)와 제2 롤러(130b) 사이의 간격에 의해 형성된 공간으로는 에미터부(12) 및 반사방지막(15)이 형성된 기판(11)이 화살표 방향을 따라 공급된다.

이때, 제1 전사 필름(110)과 제2 전사 필름(120)은 제1 전사 패턴(114)과 제2 전사 패턴(124)이 기판(11)의 수광면과 후면의 정확한 위치에 전사될 수 있도록 위치 정렬될 수 있다.

제1 전사 패턴(114)과 제2 전사 패턴(124)이 양호하게 전사될 수 있도록 하 기 위해 제1 롤러(130a)와 제2 롤러(130b)는 일정한 온도, 예를 들면 100℃ 이하의 온도로 가열될 수 있다.

그리고 기판(11)은 일정한 시간 간격을 두고 지속적으로 공급되며, 이에 따라 전사 공정이 효율적으로 이루어지게 된다.

전사 단계(S40)가 완료되면, 소성 단계(S50)가 실시되어 제1 전사 패턴(114) 및 제2 전사 패턴(124)이 소성된다. 소성은 대략 900℃ 이하의 온도에서 실시되며, 소성 단계 이전에 건조 단계를 실시하는 것도 가능하다. 이때 건조 단계는 대략 200℃ 이하의 온도에서 실시될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 일부 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.

도 4는 도 4의 전사 단계를 나타내는 공정 사시도이다.

도 5는 제1 전사 필름의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.

도 6 및 도 7은 제1 전사 필름의 평면도 및 "Ⅶ-Ⅶ" 단면도이다.

도 8은 제2 전사 필름의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.

도 9 및 도 10은 제2 전사 필름의 평면도 및 "Ⅹ-Ⅹ" 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*

10: 태양 전지 11: 기판

12: 에미터부 13: 제1 전극

14: 제1 집전부 15: 반사방지막

16: 제2 집전부 17: 제2 전극

20: 인터커넥터 30a, 30b: 보호막

40: 투명 부재 50: 후면 시트

110: 제1 전사 필름 112: 제1 베이스 필름

114: 제1 전사 패턴 120: 제2 전사 필름

122: 제2 베이스 필름 124: 제2 전사 패턴

Claims (24)

1. 제1 도전성 타입의 기판;

   상기 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부;

   상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극;

   상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부; 및

   상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 집전부

   를 포함하며,

   상기 제1 전극 및 제1 집전부는 동일한 두께로 형성되는 태양 전지.
2. 제1항에서,

   상기 제1 전극 및 제1 집전부 중에서 적어도 하나는 80㎛ 이하의 미세 선폭으로 형성되는 태양 전지.
3. 제1항에서,

   상기 제1 전극 및 제1 집전부는 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성된 감광성 도전 페이스트로 이루어지는 태양 전지.
4. 제1항에서,

   상기 제1 전극 및 제1 집전부는 각각 균일한 선폭 및 두께로 형성되는 태양 전지.
5. 제1항에서,

   상기 제1 전극 및 제1 집전부가 형성되지 않은 영역의 상기 에미터부 위에 형성되는 반사방지막을 더 포함하는 태양 전지.
6. 제5항에서,

   상기 반사 방지막은 상기 제1 전극 및 제1 집전부보다 얇은 두께로 형성되는 태양 전지.
7. 제1항에서,

   상기 제2 집전부는 균일한 선폭 및 두께로 형성되는 태양 전지.
8. 제1항에서,

   상기 제2 집전부가 형성되지 않은 영역의 상기 기판의 후면에 위치하는 제2 전극을 더 포함하는 태양 전지.
9. 제8항에서,

   상기 제2 집전부와 제2 전극은 서로 동일한 두께로 형성되는 태양 전지.
10. 제1 베이스 필름 및 이 필름의 한 면에 위치하는 제1 전사 패턴을 포함하며, 상기 제1 전사 패턴은 태양 전지의 수광면에 제1 전극 및 제1 집전부를 형성하기 위한 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 포함하는 제1 전사 필름; 및

    제2 베이스 필름 및 이 필름의 한 면에 위치하는 제2 전사 패턴을 포함하며, 상기 제2 전사 패턴은 상기 태양 전지의 후면에 제2 전극 및 제2 집전부를 형성하기 위한 제2 전극 패턴 및 제2 집전부 패턴을 포함하는 제2 전사 필름

    을 포함하는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름.
11. 제10항에서,

    상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴은 동일한 두께로 형성되는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름.
12. 제10항에서,

    상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴 중에서 적어도 하나는 80㎛ 이하의 미세 선폭으로 형성되는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름.
13. 제10항에서,

    상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴은 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성된 감광성 도전 페이스트로 이루어지는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름.
14. 제10항에서,

    상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴은 각각 균일한 선폭 및 두께로 형성되는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름.
15. 제10항에서,

    상기 제2 집전부 패턴과 제2 전극 패턴은 서로 동일한 두께로 형성되는 태양 전지의 패턴 형성용 전사 필름.
16. 제2 도전성 타입의 에미터부가 한 면에 위치하는 제1 도전성 타입의 기판을 제조하는 단계;

    제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 포함하는 제1 전사 패턴이 한 면에 위치하는 제1 전사 필름을 제조하는 단계;

    제2 집전부 패턴을 포함하는 제2 전사 패턴이 한 면에 위치하는 제2 전사 필름을 제조하는 단계;

    상기 제1 전사 패턴을 상기 에미터부 위에 전사하고, 상기 제2 전사 패턴을 상기 기판의 후면에 전사하는 단계; 및

    상기 제1 전사 패턴 및 제2 전사 패턴을 소성하는 단계

    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
17. 제16항에서,

    상기 제1 전사 필름을 제조하는 단계는,

    제1 베이스 필름의 한 면에 감광성 도전 페이스트를 인쇄하는 단계;

    포토레지스트 공정에 의해 상기 감광성 도전 페이스트를 패터닝 하여 복수의 제1 전사 패턴을 형성하는 단계; 및

    상기 복수의 제1 전사 패턴을 건조하는 단계

    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
18. 제17항에서,

    상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 서로 동일한 두께로 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
19. 제17항에서,

    상기 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 80㎛ 이하의 미세 선폭으로 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
20. 제17항에서,

    상기 감광성 도전 페이스트는 납(Pb)을 포함하는 유리 분말과 은(Ag)을 포함하는 도전 입자를 혼합하여 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
21. 제20항에서,

    상기 제1 도전성 타입의 기판을 제조하는 단계는 상기 에미터부의 전체 표면에 반사방지막을 증착하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
22. 제21항에서,

    상기 제1 전사 패턴을 소성하는 동안 상기 제1 전사 패턴의 제1 전극 패턴 및 제1 집전부 패턴을 상기 에미터부와 전기적으로 연결하는 태양 전지의 제조 방법.
23. 제16항에서,

    상기 제2 전사 필름을 제조하는 단계는 제2 전극을 형성하는 단계 및 상기 제2 전극이 형성되지 않은 영역의 상기 한 면에 제2 집전부 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
24. 제23항에서,

    상기 제2 집전부 패턴과 상기 제2 전극 패턴을 서로 동일한 두께로 형성하는 태양 전지의 제조 방법.

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