KR20110138615A - 도전성 전극 패턴 및 이를 구비하는 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지의 전극으로 사용되는 도전성 전극 패턴에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 도전성 전극 패턴은 기판 상에 서로 상하로 배치된 하부 금속막 및 상부 금속막을 포함하되, 하부 금속막 및 상부 금속막 중 어느 하나는 은(Ag)을 포함하고, 하부 금속막 및 상부 금속막 중 다른 하나는 전이금속들 중 하부 금속막과 상이한 금속을 포함한다.
Description
본 발명은 도전성 전극 패턴 및 이를 구비하는 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지의 전극 배선으로 사용되는 도전성 전극 패턴 및 이를 구비하는 태양전지에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지의 전극은 수광면을 갖는 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 수광면 상에 배치되는 도전성 전극 패턴을 구비한다. 상기 도전성 전극 패턴은 수광면에 배치되므로, 상기 도전성 전극 패턴의 선폭을 감소시킬수록, 상대적으로 상기 수광면으로의 실제 광 입사량이 증가하게 된다. 따라서, 상기 도전성 전극 패턴의 선폭 감소는 태양 전지의 에너지 변환 효율 향상을 위한 중요 이슈이다. 그러나, 상기 도전성 전극 패턴의 선폭을 감소시킬수록, 상기 도전성 전극 패턴의 전기 저항이 높아져, 전극으로서의 특성이 저하된다. 따라서, 태양 전지의 도전성 전극 패턴은 미세한 선폭 및 높은 전기 전도성의 특성을 함께 만족하여야 한다.
현재, 태양 전지의 도전성 전극 패턴의 형성 방법으로는 스크린 인쇄법을 이용하여, 실리콘 기판 상의 전극 형성 영역에 은 페이스트(Ag paste)를 인쇄하는 방법이 가장 널리 사용되고 있다.
그러나, 상기와 같은 은 페이스트를 이용한 스크린 인쇄 방법은 상대적으로 고가의 금속 이온인 은(Ag)를 이용하므로, 태양 전지의 제작 비용이 증가하는 문제점이 있다. 특히, 태양전지의 도전성 전극 패턴은 미세 선폭으로 제공되는 것이 요구되므로, 도전성 전극 패턴의 전기 전도성 확보를 위해, 상기 도전성 전극 패턴의 두께를 상대적으로 증가시켜야 한다. 이를 위해, 현재, 은 페이스트를 실리콘 기판의 동일한 영역에 반복 인쇄하여, 상기 도전성 전극 패턴의 두께를 증가시키고 있다. 따라서, 종래의 태양 전지의 도전성 전극 패턴의 형성을 위해서는 많은 양의 은 페이스트를 사용하게 되므로, 태양 전지의 제작 비용이 크다.
또한, 상기와 같은 스크린 인쇄 방법은 상기 실리콘 기판에 물리적인 압력을 가하게 되므로, 상기 실리콘 기판에 손상이 발생될 가능성이 크다. 특히, 최근 태양 전지의 집적화 및 비용 절감에 대한 요구가 증가하고 있어, 태양 전지의 제작 비용에 큰 비중을 차지하는 상기 실리콘 기판의 단가를 줄이는 노력이 진행되고 있다. 상기 실리콘 기판의 단가를 줄이기 위해서는, 실질적으로 상기 실리콘 기판의 두께를 감소시켜야 한다. 그러나, 상기 실리콘 기판의 두께를 얇게 하는 경우, 상술한 스크린 인쇄 공정 진행시, 물리적 압력에 의해 상기 실리콘 기판이 파손되는 현상이 발생되므로, 상기 실리콘 기판의 두께를 줄이는데 기술적 한계가 있다. 현재, 상기 스크린 인쇄 방법으로 상기 도전성 전극 패턴을 형성하는 경우, 상기 물리적 압력에 의한 손상을 막을 수 있는 상기 실리콘 기판의 최소한 두께는 대략 180㎛로 알려져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양 전지의 전극 특성을 향상시킨 도전성 전극 패턴 및 이를 구비하는 태양전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제작 비용을 감소시킨 도전성 전극 패턴 및 이를 구비하는 태양전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도전성 전극 패턴의 형성시 기판의 손상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 도전성 전극 패턴 및 이를 구비하는 태양전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 도전성 전극 패턴은 기판 상에 서로 상하로 배치된 하부 금속막 및 상부 금속막을 포함하되, 상기 하부 금속막 및 상기 상부 금속막 중 어느 하나는 은(Ag)을 포함하고, 상기 하부 금속막 및 상기 상부 금속막 중 다른 하나는 상기 상기 하부 금속막 및 상기 상부 금속막 중 어느 하나에 비해, 상이한 전이금속을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하부 금속막은 은을 포함하고, 상기 상부 금속막은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 그리고 철(Fe) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 금속막은 상기 하부 금속막을 시드층(seed layer)으로 하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하부 금속막과 상기 상부 금속막 사이에 개재된 유기화합물 박막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유기화합물 박막은 유기산을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유기화합물 박막은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 도전성 전극 패턴은 상기 하부 금속막과 상기 상부 금속막 사이에 개재된 베리어 막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베리어 막은 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베리어 막은 상기 하부 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 도전성 전극 패턴은 상기 상부 금속막 상에 적층된 최상부 금속막을 더 포함하되, 상기 최상부 금속막은 상기 도전성 전극 패턴을 외부 전자 장치에 연결시키기 위한 매개체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 최상부 금속막은 주석(Sn)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 최상부 금속막은 상기 상부 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막일 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 전극 패턴은 태양전지의 전극으로 사용되는 도전성 전극 패턴에 있어서, 상기 도전성 전극 패턴은 서로 상이한 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조를 가진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이종 금속막 적층 구조는 전이금속들 중 서로 상이한 금속으로 이루어진 금속막들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이종 금속막 적층 구조는 상기 실리콘 기판에 인접하게 배치되는 실버막(Ag layer) 및 상기 실버막 상에 적층된 구리막(Cu layer)을 포함하되, 상기 실버막의 두께는 상기 구리막의 두께에 비해 얇을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 실버막과 상기 구리박 사이에 개재된 니켈막을 더 포함하되, 상기 니켈막의 두께는 상기 실버막의 두께에 비해 두껍고, 상기 구리막의 두께에 비해 얇을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 구리막을 덮는 주석막을 더 포함하되, 상기 주석막의 두께는 상기 실버막의 두께에 비해 두껍고, 상기 구리막의 두께에 비해 얇을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이종 금속막 적층 구조는 서로 상이한 금속으로 이루어지며, 서로 적층된 금속막들을 포함하되, 상기 금속막들 중 가장 아래에 배치되는 하부 금속막은 도전성 잉크를 도포하여 형성된 금속막이고, 상기 금속막들 중 상기 하부 금속막 상에 배치되는 금속막들은 그 아래에 배치되는 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이종 금속막 적층 구조는 서로 상이한 금속으로 이루어진 금속막들 및 상기 금속막들 사이에 개재된 유기화합물 박막을 포함하되, 상기 유기화합물 박막은 유기산을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유기산은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 다른 태양 전지는 외부광이 입사되는 수광면을 갖는 기판 및 상기 기판의 상기 수광면에 배치된 도전성 전극 패턴을 포함하되, 상기 도전성 전극 패턴은 서로 상이한 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조를 가진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 금속막들 중 어느 하나의 금속막은 은(Ag)을 포함하고, 상기 금속막들 중 다른 금속막들은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 주석(Sn), 납(Pb), 그리고 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 금속막들은 상기 실리콘 기판에 인접하게 배치되는 실버막(Ag layer) 및 상기 실버막 상에 적층된 구리막(Cu layer)을 포함하되, 상기 실버막의 두께는 0.1㎛ 내지 3㎛이고, 상기 구리막의 두께는 25㎛ 내지 29㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 금속막들은 상기 실버막과 상기 구리박 사이에 개재된 니켈막을 더 포함하되, 상기 니켈막의 두께는 2㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 금속막들은 상기 구리막을 덮는 주석막을 더 포함하되, 상기 주석막의 두께는 0.5㎛ 내지 2.5㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 금속막들 중 가장 아래에 배치되는 금속막은 상기 기판 상에 도전성 잉크를 도포하여 형성된 금속막이고, 상기 금속막들 중 상기 하부 금속막 상에 적층되는 금속막들은 그 아래에 배치되는 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판의 두께는 180㎛ 이하이고, 상기 도전성 전극 패턴의 선폭은 80㎛ 이하이며, 상기 도전성 전극 패턴의 두께는 30㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이종 금속막 적층 구조는 상기 금속막들 사이에 개재된 유기화합물 박막을 포함하되, 상기 유기화합물 박막은 유기산을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유기산은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 전극 패턴은 서로 상이한 종류의 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조를 가지며, 상기 금속막 적층 구조는 전극 특성은 유지시키되, 고가인 실버막의 함량을 감소시키고, 상대적으로 저가이면서도 전기 전도성이 우수한 구리막의 함량을 증가된 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 도전성 전극 패턴은 전극 특성은 유지되거나 향상되되, 그 제작 비용은 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지는 기판 및 상기 기판 상에 배치되어 태양 전지의 전극 배선으로 사용되는 도전성 전극 패턴을 구비하되, 상기 도전성 전극 패턴은 서로 상이한 종류의 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 금속막 적층 구조는 전극 특성은 유지시키되, 고가인 실버막의 함량을 감소시키고, 상대적으로 저가이면서도 전기 전도성이 우수한 구리막의 함량을 증가된 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지는 상기 도전성 전극 패턴의 형성 비용을 감소시켜, 그 제작 비용이 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지는 태양 전지 제조를 위한 기판의 두께를 180㎛ 이하로 감소시킨 구조를 가질 수 있어, 상기 기판의 재료인 실리콘의 사용량을 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지는 상기 도전성 전극 패턴의 형성이 가능이 가능한 최소한의 두께로 상기 기판을 구비함으로써, 집적도를 증가시키고, 그 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 일부 구성을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는(10)는 기판(100) 및 상기 기판(100) 상에 배치되는 도전성 전극 패턴(200)을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 상기 태양 전지(10)의 제조를 위한 플레이트일 수 있다. 일 예로서, 상기 기판(100)은 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 상기 기판(100)은 외부광이 입사되는 수광면(110)을 가질 수 있다. 상기 수광면(110)은 텍스처링(texturing) 처리되어, 소정의 요철 구조를 가질 수 있다. 상기 수광면(110)에는 PN 접합층(120) 및 투명 전극막(130)이 차례로 형성될 수 있다. 상기 PN 접합층(120)은 P형 실리콘 웨이퍼 상에 N형 반도체층을 주입하여 형성된 것일 수 있다.
상기 투명 전극막(130)은 상기 PN 접합층(120)을 덮는 투명 전도성 산화막(Transparent Conductive Oxide:TCO)을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극막(130)은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO), 아이티오(Indium Tin Oxide:ITO), 그리고 아이더블유오(Indium Tungsten Oxide:IWO) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 기판(100)은 상기 도전성 전극 패턴(200) 형성 공정의 효율을 저하시키지 않는 조건에서, 상기 기판(100)의 제작 비용이 최소화되도록, 최소화된 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 기판(100)이 실리콘 웨이퍼인 경우, 상기 기판(100)의 두께는 180㎛ 이하로 조절될 수 있다. 상기 기판(100)의 두께가 180㎛ 이상인 경우, 상기 기판(100)의 두께가 두꺼워져, 실리콘의 사용량이 증가하게 되어, 상기 기판(100)의 제작 비용이 증가할 수 있다. 또한, 상기 기판(100)의 두께가 증가할수록, 상기 태양 전지(10)의 집적도가 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 기판(100)의 두께는 180㎛ 이하로 조절되는 것이 상기 태양 전지(10)의 비용 절감 및 집적도 향상에 바람직할 수 있다.
상기 도전성 전극 패턴(200)은 상기 태양 전지(10)의 전극 배선으로 사용되는 구성일 수 있다. 상기 도전성 전극 패턴(200)은 서로 상이한 종류의 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조(202)를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 이종 금속막 적층 구조(202)는 전이금속들(transtion metals) 및 기타 금속이온들 중에서 선택된 서로 상이한 금속막들로 이루어진 다층 구조를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이종 금속막 적층 구조(202)는 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 그리고 철(Fe) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속막들을 포함할 수 있다. 그 밖에도, 상기 이종 금속막 적층 구조(202)는 주석(Sn), 납(Pb), 그리고 아연(Zn)과 같은 비전이금속으로 이루어진 금속막들을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 이종 금속막 적층 구조(202)는 상기 기판(100) 상에 차례로 적층된 제1 내지 제4 금속막들(210, 220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속막(210)은 상기 제2 내지 제4 금속막들(220, 230, 240)에 비해, 상기 기판(100)에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 금속막(210)은 최하부 금속막일 수 있다. 상기 제1 금속막(210)은 상기 제2 내지 제4 금속막들(220, 230, 240)에 비해, 원재료 가격이 가장 비싼 금속 이온을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 금속막(210)은 은(Ag)을 포함하는 도전막일 수 있다. 상기 제1 금속막(210)은 상기 제2 금속막(220)을 형성하기 위한 시드층(seed layer)으로 사용될 수 있다.
상기 제2 금속막(220)은 상기 제1 금속막(210)을 덮을 수 있다. 상기 제2 금속막(220)은 은(Ag)을 제외한 나머지 전이금속들 중 어느 하나를 포함하는 도전막일 수 있다. 일 예로서, 상기 제2 금속막(220)은 니켈(Ni)을 포함하는 도금막일 수 있다. 상기 제2 금속막(220)은 상기 제1 금속막(210)과 상기 제3 금속막(230) 사이에 개재되어, 상기 제1 및 제2 금속막들(210, 230) 간의 전기적인 영향력을 감소시키는 베리어 막으로 사용될 수 있다.
상기 제3 금속막(230)은 상기 제2 금속막(220)을 덮을 수 있다. 상기 제3 금속막(230)은 은(Ag)을 제외한 나머지 전이금속들 중 어느 하나를 포함하는 도전막일 수 있다. 일 예로서, 상기 제3 금속막(230)은 구리(Cu)를 포함하는 도금막일 수 있다. 상기 제3 금속막(230)은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 전극으로서의 기능적인 측면에서, 가장 높은 기여를 할 수 있다. 즉, 상기 제3 금속막(230)은 상기 제1 내지 제4 금속막들(210, 220, 230, 240) 중 전극 배선으로서의 기여도가 가장 큰 금속막일 수 있으며, 이에 따라, 상기 제3 금속막(230)은 상기 도전성 전극 패턴(200) 내에서 가장 큰 부피를 차지할 수 있다.
상기 제4 금속막(240)은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 최상층에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제4 금속막(240)은 최상부 금속막일 수 있다. 상기 제4 금속막(240)은 상기 제3 금속막(230)을 덮을 수 있다. 상기 제4 금속막(240)은 은(Ag)을 제외한 나머지 전이금속들 중 어느 하나의 도전막일 수 있다. 일 예로서, 상기 제4 금속막(240)은 주석(Sn)을 포함하는 도전막일 수 있다. 이 경우, 상기 제4 금속막(240)은 상기 도전성 전극 패턴(200)을 솔더볼(solder ball) 및 본딩 와이어(bonding wire)와 같은 연결 수단과의 전기적 연결을 위한 매개체로 사용될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 금속막들(210, 220, 230, 240) 사이에는 소정의 유기화합물 박막이 개재될 수 있다. 예컨대, 상기 도전성 전극 패턴(200)은 상기 제1 및 제2 금속막들(210, 220) 사이에 개재된 제1 유기화합물 박막(212), 상기 제2 및 제3 금속막들(220, 230) 사이에 개재된 제2 유기화합물 박막(222), 그리고 상기 제3 및 제4 금속막들(230, 240) 사이에 개재된 제3 유기화합물 박막(232)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 유기화합물 박막들(212, 222, 232)은 카르복시산 계열의 유기화합물일 수 있다. 예컨대, 상기 제1 내지 제3 유기화합물 박막들(212, 222, 232)은 다양한 종류의 유기산들 중 어느 하나일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 내지 제3 유기화합물 박막들(212, 222, 232) 각각은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1 내지 제3 유기화합물 박막들(212, 222, 232)은 상기 유기산 이외에 암모니아 화합물 또는 물 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 내지 제3 유기화합물 박막들(212, 222, 232)은 서로 동일한 유기산 박막으로 제공될 수 있다. 또는, 상기 제1 내지 제3 유기화합물 박막들(212, 222, 232)은 상기 제1 내지 제4 금속막들(210, 220, 230, 240)의 물질 특성을 고려하여, 그 종류를 서로 달리할 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제4 금속막들(210, 220, 230, 240)의 상대적인 두께는 각각의 기능에 맞게 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 금속막(210)은 상기 제2 내지 제4 금속막들(220, 230, 240)의 두께에 비해 얇을 수 있다. 일 예로서, 상기 도전성 전극 패턴(200)의 총두께가 대략 30㎛이고, 선폭이 대략 80㎛인 경우, 상기 제1 금속막(210)의 두께는 대략 0.1㎛ 내지 3㎛로 조절될 수 있다. 상기 제1 금속막(210)의 두께가 0.1㎛에 비해 얇은 경우, 상기 제2 금속막(220)의 형성을 위한 시드층으로서의 기능이 저하될 수 있다. 이에 반해, 상기 제1 금속막(210)의 두께가 3㎛을 초과하는 경우, 상기 제1 금속막(210)의 사용량이 증가하여, 상기 도전성 전극 패턴(200)의 제조를 위한 비용이 증가할 수 있다. 본 발명은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 제조 비용을 줄이기 위한 목적을 가지므로, 상대적으로 가장 고가인 상기 제1 금속막(210)의 사용량을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 금속막(210)의 두께는 상기 시드층의 기능을 확보할 수 있는 최소한의 두께로 제공될 수 있다.
상기 제2 금속막(220)의 두께는 상기 베리어 막의 기능을 수행할 수 있는 최소한의 두께로 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 금속막(220)의 두께는 대략 2㎛ 내지 5㎛로 조절될 수 있다. 상기 제2 금속막(220)의 두께가 2㎛에 비해 얇은 경우, 상기 베리어 막으로서의 기능이 저하될 수 있다. 이에 반해, 상기 제2 금속막(220)의 두께가 5㎛를 초과하는 경우는 상기 제2 금속막(220)의 두께가 불필요하게 두꺼워질 수 있으며, 이로 인해 상기 도전성 전극 패턴(200)의 총 두께가 증가될 수 있다.
상기 제3 금속막(230)은 상기 도전성 전극 패턴(200)에서 전극 배선으로서의 기여가 가장 크므로, 상기 제3 금속막(230)은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 총 두께에서 가장 큰 부피를 차지할 수 있다. 예컨대, 상기 제3 금속막(230)의 두께는 대략 25㎛ 내지 29㎛로 조절될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전성 전극 패턴(200)은 실버막(제1 금속막:210)에 비해, 구리막(제3 금속막:230)의 부피가 현저하게 증가된 구조를 가질 수 있다.
상기 제4 금속막(240)은 상기 도전성 전극 패턴(200)을 외부에 연결하기 위한 매개체로 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 제4 금속막(240)은 실제 전극으로서의 기여도는 매우 적을 수 있으므로, 상기 제4 금속막(240)의 두께는 상기 매개체로서의 기능을 수행할 수 있는 최소한의 두께로 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 제4 금속막(240)은 대략 0.5㎛ 내지 2.5㎛의 두께로 조절될 수 있다. 상기 제4 금속막(240)의 두께가 0.5㎛에 비해 얇은 경우, 상기 외부 연결 매개체로서의 기능이 저하될 수 있다. 이에 반해, 상기 제4 금속막(240)의 두께가 2.5㎛에 비해 두꺼운 경우는 상기 제4 금속막(240)의 두께가 불필요하게 두꺼워져, 상기 도전성 전극 패턴(200)의 총 두께가 증가될 수 있다.
상기와 같은 구조의 도전성 전극 패턴(200)은 상기 제1 내지 제4 금속막들(210, 220, 230, 240)의 두께비가 대략 1 : 10 : 100 : 5에 가깝게 조절될 수 있다. 이러한 구조의 도전성 전극 패턴(200)은 상대적으로 고가인 은(Ag)의 함량을 최소화할 수 있다. 이에 더하여, 상기 도전성 전극 패턴(200)은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 전극 특성을 확보하는 것을 조건으로, 최소한의 두께를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지(10)는 기판(100) 상에 구비된 도전성 전극 패턴(200)을 포함하되, 상기 도전성 전극 패턴(200)은 서로 상이한 종류의 금속막들(210, 220, 230, 240)로 이루어진 이종 금속막 적층 구조(202)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 금속막 적층 구조(202)는 전극 특성은 유지시키되, 고가인 실버막(즉, 제1 금속막(210))의 함량을 감소시키고, 상대적으로 저가이면서도 전기 전도성이 우수한 구리막(즉, 제3 금속막(230))의 함량을 증가시킨 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지(10)는 도전성 전극 패턴(200)의 전극 특성은 유지시키거나 더 향상시키되, 그 제작 비용은 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지(10)는 기판(100)의 두께를 감소시킨 구조를 가질 수 있다. 특히, 본 발명은 태양 전지(10)의 제조를 위한 실리콘 웨이퍼의 두께를 180㎛ 이하로 감소시킨 구조를 가짐으로써, 실리콘의 사용량을 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지(10)는 상기 도전성 전극 패턴(200)의 형성이 가능이 가능한 최소한의 두께를 갖는 상기 기판(100)을 구비함으로써, 집적도를 증가시키고, 그 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
이하, 상술한 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 앞서 살펴본 태양 전지(10)에 대해 중복되는 내용은 생략하거나 간소화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에에 따른 태양 전지의 제조 방법을 보여주는 순서도이다. 도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 태양전지 제조용 기판(100)을 준비할 수 있다(S110). 예컨대, 상기 기판(100)을 준비하는 단계는 실리콘 웨이퍼를 준비할 수 있다. 상기 실리콘 웨이퍼는 도전성 전극 패턴(도7의 200)이 형성되는 제1 영역(102) 및 상기 제1 영역(102) 이외의 제2 영역(104)을 포함할 수 있다. 상기 제2 영역(104)은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 선폭을 정의하는 영역일 수 있다. 예컨대, 상기 제2 영역(104)은 대략 80㎛ 이하의 폭으로 조절될 수 있다.
상기 실리콘 웨이퍼의 수광면(110)에 텍스처링 처리를 할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100)의 수광면(110)은 소정의 요철 구조를 가질 수 있다. 여기서, 상기 실리콘 웨이퍼는 그 제작 비용을 줄이기 위해, 최소한의 두께로 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 실리콘 웨이퍼의 두께는 180㎛ 이하로 조절될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 기판(100)이 실리콘 웨이퍼인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 기판(100)은 다양한 종류의 기판이 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 기판(100)으로는 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수도 있다.
상기 기판(100)의 수광면에 PN 접합층(120)을 형성하는 단계 및 상기 PN 접합층(120) 상에 투명 전극막(130)을 형성하는 단계를 차례로 수행할 수 있다. 상기 PN 접합층(120)을 형성하는 단계는 상기 실리콘 웨이퍼에 불순물 반도체를 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 반도체 기판이고, 상기 PN 접합층(120)은 상기 P형 반도체 기판에 N형 불순물 이온을 주입함으로써 형성될 수 있다. 상기 투명 전극막(130)을 형성하는 단계는 상기 PN 접합층(120) 상에 투명 전도성 산화막(Transparent Conductive Oxide:TCO)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 금속막(210)을 형성할 수 있다(S120). 일 예로서, 상기 제1 금속막(210)을 형성하는 단계는 상기 기판(100)의 제1 영역(102)에 잉크젯 프린팅 방법으로 제1 도전성 잉크를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전성 잉크는 전이금속들 중 어느 하나의 금속 이온을 포함하는 잉크일 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 도전성 잉크로는 은(Ag)을 포함하는 잉크젯 프린트용 잉크가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 잉크젯 프린팅 방법은 상기 기판(100) 상에 비접촉 방식으로 금속 배선을 형성하게 되므로, 상기 제1 금속막(210)의 형성시 상기 기판(100)에 물리적 압력을 가해지지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 상기 잉크젯 프린팅 방법으로 상기 기판(100)에 상기 제1 도전성 잉크를 도포하여, 상기 기판(100)에 대해 물리적인 손상 없이, 상기 제1 영역(102)에 상기 제1 금속막(210)을 형성할 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 기판(100)에 대해 물리적인 압력이 가해지지 않으므로, 스크린 인쇄법과 같은 상기 기판(100)에 물리적인 압력이 가해지는 기술에 비해, 상기 기판(100)의 두께를 180㎛ 이하로 조절하여도, 상기 기판(100)의 손상이 방지될 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제1 금속막(210)을 시드층(seed layer)로 하여, 상기 제1 금속막(210) 상에 제2 금속막(220)을 형성할 수 있다(S130). 일 예로서, 상기 제2 금속막(220)을 형성하는 단계는 상기 기판(100) 전반에 제1 도금률 저감막(211)을 형성하는 단계 및 상기 제1 금속막(210) 상에 제2 금속막(220)을 도금하는 도금 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 도금률 저감막(211)을 형성하는 단계는 상기 기판(100) 전반에 소정의 카르복시산 계열의 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 도금률 저감막(211)을 형성하는 단계는 상기 기판(100) 전반에 유기산을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 도포된 상기 유기산은 상기 기판(100)의 상기 제1 금속막(210) 상에 잔류하는 불순물들을 제거시킬 수 있다. 상기 제1 도금률 저감막(211)을 형성하는 단계는 스프레이 코팅 방법, 브러쉬 이용 방법, 디핑 방법, 스핀 코팅 방법, 잉크젯 프린팅 방법, 그리고 롤투롤 프린팅 방법 중 적어도 어느 하나를 수행하여 이루어질 수 있다.
상기 유기산으로는 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 제1 금속막(210)을 시드층(seed layer)로 하여, 상기 제1 금속막(210) 상에 전이금속들 중 어느 하나를 포함하는 상기 제2 금속막(220)을 형성시키는 제1 도금 공정을 수행할 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 도금 공정은 상기 제1 금속막(210) 상에 니켈(Ni)을 포함하는 니켈 도금막을 형성하는 공정일 수 있다. 상기 니켈 도금막은 상기 실버막을 시드층(seed layer)으로 하여 성장된 도금막일 수 있다.
한편, 상기 유기산은 상기 제1 도금 공정 수행시, 상기 제2 영역(104)에 대한 도금 공정 효율을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 상기 도금 공정은 도금 공정의 촉진을 위해 다양한 종류의 촉매가 사용될 수 있다. 이때, 상기 유기산은 상기 촉매의 작용을 감소시켜, 상기 기판(100)에 대한 도금 공정 효율을 감소시킬 수 있다. 이 경우, 상기 도금률 저감막(211)은 상기 제2 영역(104) 뿐 아니라, 상기 제1 영역(102)에서조차, 상기 도금 공정 효율을 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 제1 금속막(210)에 대한 도금 속도는 상기 제2 영역(104)에 대한 도금 속도에 비해 매우 크므로, 상기 유기산에 의해 상기 제1 금속막(210) 상에 상기 제2 금속막(220)의 형성 효율이 저하되는 효과는 미비할 수 있다. 따라서, 상기 유기산은 상기 제1 금속막(210) 상의 이물질들을 제거하여 상기 제1 금속막(210)과 상기 제2 금속막(220) 간의 접합 신뢰성을 향상시킴과 더불어, 상기 기판(100)의 제2 영역(104)에서의 도금막 형성을 방지할 수 있다.
상술한 도금 공정을 통해, 상기 기판(100) 상에는 상기 제1 영역(102)에 한정되어 서로 적층된 제1 금속막(210)과 제2 금속막(220)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 기판(100)의 제1 영역(102) 상에는 차례로 적층된 실버막 및 니켈막이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 금속막(210)과 상기 제2 금속막(220) 사이에는 상기 유기산이 잔류되어, 소정의 제1 유기화합물 박막(도6의 212)이 형성될 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 제2 금속막(220) 상에 제3 금속막(230) 및 제4 금속막(240)을 차례로 형성할 수 있다(S140). 상기 제3 금속막(230) 및 상기 제4 금속막(240)을 형성하는 단계들은 앞서 살펴본 제2 금속막(220)을 형성하는 공정과 대체로 유사한 방식으로 이루어질 수 있다.
예컨대, 상기 제3 금속막(230)을 형성하는 단계는 기판(100) 전반에 제2 도금률 저감막(미도시됨)을 형성하는 단계 및 상기 제2 금속막(220)을 시드층으로 하여 상기 제2 금속막(220) 상에 제3 금속막(230)을 형성하는 제2 도금 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 도금률 저감막으로는 소정의 유기산이 사용될 수 있다. 상기 제3 금속막(230)은 전이금속 중 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 제3 금속막(230)은 구리(Cu)를 포함하는 구리막일 수 있다. 이 경우, 상기 제3 금속막(230)은 상기 도전성 전극 패턴(200)의 전체 용적 중에서 가장 큰 용적을 차지하도록, 형성될 수 있다.
상기 제4 금속막(240)을 형성하는 단계는 기판(100) 전반에 제3 도금률 저감막(미도시됨)을 형성하는 단계 및 상기 제3 금속막(230)을 시드층으로 하여, 상기 제3 금속막(230) 상에 상기 제4 금속막(240)을 형성하는 제3 도금 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제3 도금률 저감막으로는 소정의 유기산이 사용될 수 있다. 상기 제4 금속막(240)은 전이금속들 중 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있으며, 일 예로서, 상기 제4 금속막(240)은 주석(Sn)을 포함하는 주석막일 수 있다.
상술한 제2 및 제3 도금 공정을 통해, 상기 제2 및 제3 금속막들(220, 230) 사이에는 상기 제2 도금률 저감막의 잔류로 인해 제2 유기화합물 박막(222)이 형성되고, 상기 제3 및 제4 금속막들(230, 240) 사이에는 상기 제3 도금률 저감막의 잔류로 인해 제3 유기화합물 박막(232)이 형성될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 도금 공정을 수행하여, 상기 제2 내지 제4 도금막들(220, 230, 240)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 제2 내지 제4 도금막들(220, 230, 240)은 상기 제1 도금막(210)의 형성 방법과 동일하게, 잉크젯 프린트 방법으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제1 내지 제4 도금막들(210, 220, 230, 240)은 상기 기판(100)의 제1 영역(102)에 대해, 잉크젯 프린팅 공정을 반복적으로 수행하여, 상기 도전성 전극 패턴(200)을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 잉크젯 프린팅 방법으로 상술한 이종 금속막 적층 구조(202)를 갖는 상기 도전성 전극 패턴(200)의 형성을 완료할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 잉크젯 프린팅 방법 및 도금 공정을 선택적으로 수행하여, 기판(100) 상에 이종 금속막 다층 구조(202)를 갖는 도전성 전극 패턴(200)을 형성시킬 수 있다. 여기서, 상기 도전성 전극 패턴(200)은 전극 특성은 유지하되, 상대적으로 고가의 은(Ag)의 함량을 줄인 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 도전성 전극 패턴(200)에서의 은 사용량을 감소시켜, 제작 비용을 절감시킨 태양 전지(10)를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 잉크젯 프린팅 방법으로 기판(100) 상에 태양전지의 전극으로 사용되는 도전성 전극 패턴(200)을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 기판(100)에 물리적인 압력을 가하지 않고, 상기 도전성 전극 패턴(200)을 형성시킬 수 있으므로, 상기 기판(100)의 두께를 얇게 할 수 있어, 제작 비용을 줄이고 집적도를 향상시킨 태양 전지(10)를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 기판(100) 상에 서로 상이한 금속막들(210, 220, 230, 240)로 이루어진 도전성 전극 패턴(202)을 형성시키되, 상기 금속막들(220, 230, 240)을 형성하는 도금 공정시, 소정의 유기산 처리 공정을 수행할 수 있다. 상기 유기산 처리 공정은 상기 금속막들(210, 220, 230, 240) 상의 이물질들을 제거함과 더불어, 상기 기판(100)의 전극 비형성 영역(즉, 제2 영역:104)에서의 도금층 형성을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 금속막들(210, 220, 230, 240) 사이의 이물질들이 개재되는 것을 방지하여, 상기 금속막들(210, 220, 230, 240) 간의 접합 신뢰성을 향상시킴으로써, 전극 특성을 향상시킨 태양 전지(10)를 제조할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 태양 전지
100 : 기판
102 : 제1 영역
104 : 제2 영역
110 : 수광면
120 : PN 접합층
130 : 투명 전극막
200 : 도전성 전극 패턴
202 : 이종 금속막 적층 구조
210 : 제1 금속막
212 : 제1 유기화합물 박막
220 : 제2 금속막
222 : 제2 유기화합물 박막
230 : 제3 금속막
232 : 제3 유기화합물 박막
240 : 제4 금속막
100 : 기판
102 : 제1 영역
104 : 제2 영역
110 : 수광면
120 : PN 접합층
130 : 투명 전극막
200 : 도전성 전극 패턴
202 : 이종 금속막 적층 구조
210 : 제1 금속막
212 : 제1 유기화합물 박막
220 : 제2 금속막
222 : 제2 유기화합물 박막
230 : 제3 금속막
232 : 제3 유기화합물 박막
240 : 제4 금속막
Claims (29)
- 기판 상에 서로 상하로 배치된 하부 금속막 및 상부 금속막을 포함하되,
상기 하부 금속막 및 상기 상부 금속막 중 어느 하나는 은(Ag)을 포함하고,
상기 하부 금속막 및 상기 상부 금속막 중 다른 하나는 상기 상기 하부 금속막 및 상기 상부 금속막 중 어느 하나에 비해 상이한 전이금속을 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부 금속막은 은을 포함하고,
상기 상부 금속막은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 그리고 철(Fe) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부 금속막은 상기 하부 금속막을 시드층(seed layer)으로 하여 형성된 도전성 전극 패턴.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부 금속막과 상기 상부 금속막 사이에 개재된 유기화합물 박막을 더 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 4 항에 있어서,
상기 유기화합물 박막은 유기산을 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 4 항에 있어서,
상기 유기화합물 박막은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극 패턴은 상기 하부 금속막과 상기 상부 금속막 사이에 개재된 베리어 막을 더 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 7 항에 있어서,
상기 베리어 막은 니켈(Ni)을 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 7 항에 있어서,
상기 베리어 막은 상기 하부 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막인 도전성 전극 패턴.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극 패턴은 상기 상부 금속막 상에 적층된 최상부 금속막을 더 포함하되, 상기 최상부 금속막은 상기 도전성 전극 패턴을 외부 전자 장치에 연결시키기 위한 매개체로 사용되는 도전성 전극 패턴.
- 제 10 항에 있어서,
상기 최상부 금속막은 주석(Sn)을 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 10 항에 있어서,
상기 최상부 금속막은 상기 상부 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막인 도전성 전극 패턴.
- 태양전지의 전극으로 사용되는 도전성 전극 패턴에 있어서,
상기 도전성 전극 패턴은 서로 상이한 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조를 갖는 도전성 전극 패턴.
- 제 13 항에 있어서,
상기 이종 금속막 적층 구조는 전이금속들 중 서로 상이한 금속으로 이루어진 금속막들을 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 13 항에 있어서,
상기 이종 금속막 적층 구조는:
상기 실리콘 기판에 인접하게 배치되는 실버막(Ag layer); 및
상기 실버막 상에 적층된 구리막(Cu layer)을 포함하되,
상기 실버막의 두께는 상기 구리막의 두께에 비해 얇은 도전성 전극 패턴.
- 제 15 항에 있어서,
상기 실버막과 상기 구리박 사이에 개재된 니켈막을 더 포함하되,
상기 니켈막의 두께는 상기 실버막의 두께에 비해 두껍고, 상기 구리막의 두께에 비해 얇은 도전성 전극 패턴.
- 제 15 항에 있어서,
상기 구리막을 덮는 주석막을 더 포함하되,
상기 주석막의 두께는 상기 실버막의 두께에 비해 두껍고, 상기 구리막의 두께에 비해 얇은 도전성 전극 패턴.
- 제 13 항에 있어서,
상기 이종 금속막 적층 구조는 서로 상이한 금속으로 이루어지며, 서로 적층된 금속막들을 포함하되,
상기 금속막들 중 가장 아래에 배치되는 하부 금속막은 도전성 잉크를 도포하여 형성된 금속막이고,
상기 금속막들 중 상기 하부 금속막 상에 배치되는 금속막들은 그 아래에 배치되는 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막인 도전성 전극 패턴.
- 제 13 항에 있어서,
상기 이종 금속막 적층 구조는:
서로 상이한 금속으로 이루어진 금속막들; 및
상기 금속막들 사이에 개재된 유기화합물 박막을 포함하되,
상기 유기화합물 박막은 유기산을 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 제 19 항에 있어서,
상기 유기산은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 도전성 전극 패턴.
- 외부광이 입사되는 수광면을 갖는 기판; 및
상기 기판의 상기 수광면에 배치된 도전성 전극 패턴을 포함하되,
상기 도전성 전극 패턴은 서로 상이한 금속막들로 이루어진 이종 금속막 적층 구조를 갖는 태양 전지.
- 제 21 항에 있어서,
상기 금속막들 중 어느 하나의 금속막은 은(Ag)을 포함하고,
상기 금속막들 중 다른 금속막들은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 주석(Sn), 납(Pb), 그리고 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함하는 금속막인 태양 전지.
- 제 21 항에 있어서,
상기 금속막들은:
상기 실리콘 기판에 인접하게 배치되는 실버막(Ag layer); 및
상기 실버막 상에 적층된 구리막(Cu layer)을 포함하되,
상기 실버막의 두께는 0.1㎛ 내지 3㎛이고,
상기 구리막의 두께는 25㎛ 내지 29㎛인 태양 전지.
- 제 23 항에 있어서,
상기 금속막들은 상기 실버막과 상기 구리박 사이에 개재된 니켈막을 더 포함하되,
상기 니켈막의 두께는 2㎛ 내지 5㎛인 태양 전지.
- 제 23 항에 있어서,
상기 금속막들은 상기 구리막을 덮는 주석막을 더 포함하되,
상기 주석막의 두께는 0.5㎛ 내지 2.5㎛인 태양 전지.
- 제 21 항에 있어서,
상기 금속막들 중 가장 아래에 배치되는 금속막은 상기 기판 상에 도전성 잉크를 도포하여 형성된 금속막이고,
상기 금속막들 중 상기 하부 금속막 상에 적층되는 금속막들은 그 아래에 배치되는 금속막을 시드층으로 하여 형성된 도금막인 태양 전지.
- 제 21 항에 있어서,
상기 기판의 두께는 180㎛ 이하이고,
상기 도전성 전극 패턴의 선폭은 80㎛ 이하이며,
상기 도전성 전극 패턴의 두께는 30㎛ 이하인 태양 전지.
- 제 21 항에 있어서,
상기 이종 금속막 적층 구조는 상기 금속막들 사이에 개재된 유기화합물 박막을 포함하되,
상기 유기화합물 박막은 유기산을 포함하는 태양 전지.
- 제 28 항에 있어서,
상기 유기산은 옥살산(oxalic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid), 뷰티르산(butyric acid), 팔미트산(palmitic acid), 타타르산(tartaric acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid), 술폰산(sulfonic acid), 술핀산(sulfinic acid), 페놀(phenol), 포름산(formic acid), 시트르산(citric aicd), 아이소시트르산(isocitric acid), 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid), 석신산(succinic acid), 그리고 핵산(nucleic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양 전지.
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