KR20110081677A - 태양전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

태양전지가 제공된단. 태양전지는 제1 도전형의 기판, 기판 상에 형성되되 다수의 도전 입자가 부착된 도전 필름, 및 도전 필름 상에 형성된 반사 방지 필름을 포함하되, 도전 입자는 코어부와 도전부를 포함한다.

Description

태양전지 및 그 제조 방법{Solar cell and method for fabricating the same}
본 발명은 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산하는 장치이다.
이러한 태양전지의 전극 형성 공정에는 스크린 프린팅(Screen　Printing), 잉크젯(Ink-jet), 옵셋(Off-set) 방법 등이 사용될 수 있다. 그 중에서 스크린 프린팅 방법이 공정이 간단하고 저가의 장비로 공정을 구현할 수 있는 장점이 있어 현재 널리 사용되고 있다.
하지만, 스크린 프린팅 방법의 경우 원하는 패턴을 정확히 구현하기 어려우며, 얇은 웨이퍼를 사용하는 태양전지의 경우 전극 형성 공정과정에서 단위 셀(cell)이 파손될 가능성이 커질 수 있다. 따라서 공정을 보다 단순화시키고 태양전지의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 제조 방법이 연구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전극 형성 공정이 단순화된 태양전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양전지의 일 태양(aspect)은, 제1 도전형의 기판, 기판 상에 형성되되 다수의 도전 입자가 부착된 도전 필름, 및 도전 필름 상에 형성된 반사 방지 필름을 포함하되, 도전 입자는 코어부와 도전부를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양전지의 제조 방법의 일 태양은, 제2 도전형의 도전층이 형성된 제1 도전형의 기판을 준비하고, 기판의 일면 상에 복합 필름을 부착하는 것을 포함하되, 복합 필름은 코어부와 도전부를 포함하는 다수의 도전 입자가 부착된 도전 필름과 반사 방지 필름을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 도전 입자를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 복합 필름 제작 형태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 도전 입자를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 태양전지는 기판(10), 도전층(20), 복합 필름(100) 및 타면 전극(60)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 예를 들어 제1 도전형(예를 들어 P형)의 단결정, 다결정 또는 비정질 실리콘(Si) 기판(10)일 수 있다. 이러한 기판(10)의 일면은 도시하지는 않았으나 요철구조를 가지도록 텍스처링될 수 있다. 그리고 요철구조는 규칙적으로 역 피라미드 패턴과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 이러한 요철구조를 형성하는 것은 평평한 구조에 비해 입사하는 빛의 흡수율을 향상시키기 위함일 수 있다.
기판(10)의 일면 상에는 도전층(20)이 형성될 수 있다. 여기서 도전층(20)은 예를 들어 제2 도전형(예를 들어 N형)의 확산층, 금속층 또는 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층일 수 있다. 이러한 도전층(20)은 기판(10)의 전면 또는 후면 중 어느 일면에 형성되는 것일 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나 도전층(20)이 제2 도전형(예를 들어 N형)의 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층일 경우, 기판(10)과 도전층(20) 사이에는 내부 비정질 실리콘층(미도시)가 추가적으로 형성될 수도 있다
복합 필름(100)은 도전층(20) 상에 형성될 수 있다. 복합 필름(100)은 접착성을 갖되, 다수의 도전 입자(30)가 부착된 도전 필름(40) 및 도전 필름(40) 상에 형성된 반사 방지 필름(50)을 포함할 수 있다.
도전 필름(40)은 전도성이 높은 금속이나 상기 금속의 합금을 포함하는 금속 테잎(tape)일 수 있다. 그리고 이러한 도전 필름(40)에는 도 1에 도시된 바와 같이 도전 입자(30)가 부착될 수 있다.
도 2를 참조하면 도전 입자(30)는 코어부(32) 및 도전부(34)를 포함할 수 있다. 구체적으로 도전 입자(30)는 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 도전부(34)가 코어부(32)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로 도전부(34)는 도 2에 도시된 바와 같이 코어부(32)를 동심원 형태로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 비록 도 2에는 도전부(34)가 코어부(32)를 동심원 형태로 둘러싸도록 형성된 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한받지 않는다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예에서는 도전부(34)가 코어부(32)를 사각형 형상으로 둘러싸도록 형성될 수도 있다.
도전부(34)는 도전층(20)과 도전 필름(40)에 접속할 수 있다. 구체적으로 도전부(34)는 도전층(20)과 도전 필름(40)에 접속되어 도전층(20)과 도전 필름(40)을 전기적으로 연결하는 역할을 할 수 있다.
코어부(32)는 레진(resin)일 수 있다. 구체적으로 코어부(32)는 열경화성 또는 광경화성 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 레진(resin)일 수 있다. 이러한 코어부(32)는 외부 압력 등에 의해 형상 변경이 용이하고, 열 또는 UV 등에의해 잘 경화되는 물질로 이루어 질 수 있다. 특히 코어부(32)는 저온에서도 잘 경화되는 물질로 이루어질 수 있다.
도전부(34)는 전기 전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로 도전부(34)는 전기 전도도가 높은 Ag, Cu, Al 중 적어도 어느 하나로 이루어지거나 상기 금속의 합금일 수 있다.
도 3을 참조하면, 도전 입자(30) 및 도전 필름(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 소정의 전극 패턴을 형성할 수 있다. 구체적으로 도전 입자(30) 및 도전 필름(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 버스(bus) 전극 및 다수의 핑거(finger) 전극을 형성할 수 있다.
도전 입자(30) 및 도전 필름(40) 상에는 투명 재질의 반사 방지 필름(50)이 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지 필름(50)은 투면 재질의 광학 필름일 수 있다.
도 1을 참조하면 기판(10)의 타면 상에는 타면 전극(60)이 형성될 수 있다. 이러한 타면 전극(60)은 제2 도전형(예를 들어 N형)의 불순물이 고농도로 도핑된층이거나 알루미늄 등을 포함하는 금속층일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 경우 복합 필름에 의해 태양전지 단위셀의 기계적 강도가 향상될 수 있다. 따라서 전극 형성 공정 과정에서 단위셀이 파손될 가능성을 줄일 수 있다. 또한 복합 필름을 사용함으로써 원하는 패턴을 정확히 구현할 수 있다. 따라서 태양전지의 제품 신뢰성이 향상될 수 있다.
다음 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 복합 필름 제작 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 먼저 제2 도전형(예를 들어 N형)의 도전층(20)이 형성된 제1 도전형(예를 들어 P형)의 기판(10)을 준비하고, 기판(10)의 일면 상에 형성된 도전층(20)에 복합 필름(100)을 부착하는 것을 포함할 수 있다.
여기서 도전층(20) 상에 복합 필름(100)을 부착하는 것은 예를 들어, 래미네이션(lamination) 공정을 통해 복합 필름(100)을 도전층(20) 상에 부착하는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 부착 공정을 통해 도전 입자(30)의 도전부(34)는 도전층(20)에 접속될 수 있다. 즉, 도전부(34)는 도전층(20)과 도전 필름(40)에 동시에 접속되어 도전층(20)과 도전 필름(40)을 전기적으로 연결할 수 있다.
여기서 복합 필름(100)의 도전 필름(40)과 반사 방지 필름(50)은 일체로 형성되어 있을 수 있으므로, 부착 공정은 도전 필름(40)과 반사 방지 필름(50)을 차례로 부착하지 않고, 한 번의 부착공정으로 도전 필름(40)과 반사 방지 필름(50)을 모두 부착하는 것일 수 있다. 이러한 복합 필름(100)은 도 5에 도시된 바와 같이 릴(reel) 타입으로 제작되어 상기 부착공정에 이용될 수 있다.
복합 필름(100)의 구조 및 재질은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지를 설명하면서 자세히 설명한바 중복된 자세한 설명은 생략한다.
위에서 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법에 따를 경우 반사방지막 형성공정이 따로 필요없고, 장비와 직접적인 접촉이 없어서 단위셀의 파손 우려가 작아질 수 있다. 또한, 낮은 온도에서도 압착공정이 가능하고, 후속 모듈 공정에서도 필름을 압착할 수 있는 공정의 사용이 가능하여 공정 순서를 유동적으로 설계할 수 있다. 마지막으로 전극 형성 공정이 단순해져 공정단가 및 공정시간을 줄일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 20: 도전층
30: 도전 입자 32: 코어부
34: 도전부 40: 도전 필름
50: 반사 방지 필름 60: 타면 전극
100: 복합 필름

Claims (10)

  1. 제1 도전형의 기판;
    상기 기판 상에 형성되되 다수의 도전 입자가 부착된 도전 필름; 및
    상기 도전 필름 상에 형성된 반사 방지 필름을 포함하되,
    상기 도전 입자는 코어부와 도전부를 포함하는 태양전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 제2 도전형의 도전층을 더 포함하고,
    상기 도전부는 상기 도전 필름 및 상기 도전층과 접속하는 태양전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 코어부를 둘러싸도록 형성된 태양전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코어부는 열경화성 또는 광경화성 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도전부는 Ag, Cu, Al 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양전지.
  6. 제2 도전형의 도전층이 형성된 제1 도전형의 기판을 준비하고,
    상기 기판의 일면 상에 복합 필름을 부착하는 것을 포함하되,
    상기 복합 필름은 코어부와 도전부를 포함하는 다수의 도전 입자가 부착된 도전 필름과 반사 방지 필름을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기판의 일면 상에 상기 복합 필름을 부착하는 것은 래미네이션(lamination) 공정을 통해 상기 복합 필름을 부착하는 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 래미네이션을 통해 상기 도전층에 접속되는 태양전지의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 코어부를 둘러싸도록 형성된 태양전지의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 반사 방지 필름은 투명 재질의 광학 필름을 포함하는 태양전지의 제조방법.
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