KR20120041437A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로서, 상기 복수의 돌출부를 갖는 텍스처링 표면을 갖는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 상기 기판의 제1 면에 위치하고 상기 에미터부와 연결되어 있으며 그라비아 오프셋 인쇄법(gravure offset printing)으로 형성된 복수의 제1 전극, 그리고 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하며, 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 복수의 제1 전극 각각은 40㎛ 내지 55㎛의 선폭을 갖는다. 이로 인해, 빛이 입사되는 기판의 면에 형성되는 전극의 폭을 감소시켜 전극간의 간격을 좁히므로, 텍스처링 표면으로 증가한 전하의 이동 거리를 보상하여 전극으로 출력되는 전하의 양이 증가되므로, 태양 전지의 효율이 향상된다.
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, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 복수의 돌출부를 갖는 텍스처링 표면을 갖는 제1 도전성 타입의 기판, 상기 1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 상기 기판의 제1 면에 위치하고 상기 에미터부와 연결되어 있으며 그라비아 오프셋 인쇄법(gravure offset printing)으로 형성된 복수의 제1 전극, 그리고 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하며, 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 복수의 제1 전극 각각은 40㎛ 내지 55㎛의 선폭을 갖는다.
상기 복수의 제1 전극 각각은 20㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 것이 좋다.
상기 복수의 돌출부 각각의 최대 지름과 높이는 각각 100㎚ 내지 800㎚인 것이 바람직하다.
상기 복수의 제1 전극의 개수는 100 내지 120개일 수 있다.
상기 복수의 제1 전극 중에서 인접한 두 제1 전극의 길이에 평행한 중심선간의 거리는 1.3㎜ 내지 1.6㎜인 것이 좋다.
상기 복수의 돌출부 각각의 종횡비는 1 내지 1.5일 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 기판의 상기 제1 면 위에 상기 복수의 제1 전극 및 상기 에미터부와 연결되어 있는 복수의 제1 버스바를 더 포함하고, 상기 복수의 제1 버스바는 스크린 인쇄법(screen printing)으로 형성될 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지는 상기 기판의 상기 제2 면 위에 상기 제2 전극과 연결되어 있는 복수의 제2 버스바를 더 포함할 수있고, 상기 제2 전극과 상기 복수의 제2 버스바는 스크린 인쇄법으로 형성될 수 있다.
상기 기판의 상기 제1 면은 입사면이고, 상기 기판의 상기 제2 면은 비입사면인 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 기판의 제1 면에 텍스처링 표면을 형성하는 단계, 상기 텍스처링 표면을 구비한 상기 기판에 에미터부를 형성하는 단계, 상기 기판의 상기 제1 면 위에 반사 방지부를 형성하는 단계, 상기 반사 방지부 위에 그라비아 오프셋 인쇄법(gravure offset printing)을 이용하여 복수의 제1 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 복수의 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 에미터부와 연결되는 복수의 제1 전극 그리고 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극 패턴 각각은 45㎛ 내지 60㎛의 선폭을 갖는다.
상기 복수의 제1 전극용 패턴 각각은 25㎛ 내지 55㎛의 두께를 갖는 것이 좋다.
상기 텍스처링 표면은 반응성 이온 식각법으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 텍스처링 표면은 복수의 돌출부를 구비하고, 상기 복수의 돌출부 각각의 최대 지름과 높이는 각각 100㎚ 내지 800㎚인 것이 좋다.
상기 복수의 돌출부 각각의 종횡비는 1 내지 1.5일 수 있다.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 반사 방지부 위에 위치하고 복수의 제1 전극 패턴과 연결되어 있는 복수의 제1 버스바 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하고 상기 제2 전극 패턴과 연결되어 있는 복수의 제2 버스 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 제1 버스바 패턴과 상기 복수의 제2 버스바 패턴은 상기 기판이 열처리되기 전에 스크린 인쇄법으로 형성되며, 상기 기판이 열처리된 후, 상기 복수의 제1 버스바 패턴은 상기 복수의 제1 전극 및 상기 에미터부와 연결되어 있는 복수의 제1 버스바를 형성하고 상기 복수의 제2 버스바 패턴은 상기 복수의 제2 전극 및 상기 기판과 연결되어 있는 복수의 제2 버스바를 형성할 수 있다.
이러한 특징에 따라, 빛이 입사되는 기판의 면에 형성되는 전극의 폭을 감소시켜 전극간의 간격을 좁히므로, 텍스처링 표면으로 증가한 전하의 이동 거리를 보상하여 전극으로 출력되는 전하의 양이 증가되므로, 태양 전지의 효율이 향상된다.
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 3f는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 그라비아 오프셋 인쇄법의 인쇄 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 본 실시예에 따른 각 돌출부의 크기에 따른 반사도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 그라비아 오프셋 인쇄법의 인쇄 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 본 실시예에 따른 각 돌출부의 크기에 따른 반사도의 변화를 도시한 그래프이다.
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. 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 전지 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 에미터부(emitter region)(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(130), 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 빛이 입사되지 않고 입사면의 반대 쪽에 위치한 기판(110)의 면인 비입사면[이하, '후면(rear surface)'이라 함]에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(BSF region)(172), 그리고 기판(110)의 후면 위에 위치하는 후면 전극부(150)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 본 실시예에서, 실리콘은 다결정 실리콘이지만, 단결정 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 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.
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 복수의 돌출부(21)를 구비한 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 갖는다.
본 실시예에서, 복수의 돌출부(21)는 각각 수백 나노미터 크기, 예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 800㎚, 좀더 바람직하게는 약 300㎚ 내지 약 600㎚의 최대 지름(a)과 높이(b)를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 각 돌출부(21)의 종횡부(aspect ratio)(b/a)는 약 1.0 내지 1.5이다.
이처럼, 수백 나노 미터(nanometer)와 같이 각 돌출부(21)의 크기가 작기 때문에, 서브마이크로(sub-micron) 크기의 각 돌출부(21) 내에서의 공기(외부)와 접해있는 부분에서부터 기판(110) 쪽으로 굴절률이 연속적으로 변하게 된다. 즉, 각 돌출부(21)의 상부 쪽은 공기의 굴절률과 가까운 굴절률을 갖게 되고 하부 쪽은 예를 들어 기판(110)의 재료인 실리콘(Si)의 굴절률과 가까운 굴절률을 갖게 되어, 굴절률이 연속적으로 변하는 복수의 막을 적층한 것과 같은 막 적층 효과(layer stack effect)가 발생한다.
따라서 각 돌출부(21)의 위치 변화에 따른 굴절률 변화에 의해 흡수되는 빛의 파장대도 변하게 되어, 기판(110)으로 입사되는 빛의 파장 범위가 증가한다. 따라서, 본 실시예에 따라 건식 식각법으로 기판(110)의 표면을 텍스처링한 텍스처링 표면에 의해 약 300㎚ 내지 1100㎚ 범위의 파장대의 빛의 반사도[예를 들어, 평균 가중 반사도(average weighted reflectance)]는 약 10% 이하의 낮은 반사도를 갖게 된다.
이를 좀더 구체적으로 살펴보면, 도 5에 도시한 것처럼, 텍스처링 표면을 형성하기 위해 인가되는 염소 가스(Cl2)의 공급량에 각 돌출부(21)의 크기가 변하여, 염소 가스(Cl2)의 공급량이 증가할수록 각 돌출부(21)의 크기는 증가하여 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 점점 커지고, 반대로 염소 가스(Cl2)의 공급량이 감소할수록 각 돌출부(21)의 크기는 감소하여 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 점점 작아진다. 도 5를 참고로 하면, 평균 가중 반사도가 약 10% 이하를 나타낼 때의 염소 가스(Cl2)의 공급량은 대략 250sccm 내지 1600sccm이고, 이때, 형성되는 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 대략 100㎚ 내지 800㎚가 된다. 또한, 평균 가중 반사도가 5% 이하로 최적화될 때 나타낼 때의 염소 가스(Cl2)의 공급량은 대략 400 sccm 내지 1400sccm이고, 이때, 형성되는 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 대략 300㎚ 내지 600㎚가 된다.
각 돌출부의 최대 지름과 높이가 약 100㎚ 미만일 경우, 텍스처링 표면은 평탄면에 가깝기 때문에 요철면을 이용한 반사 방지 효과를 효과적으로 얻을 수 없다. 따라서 각 돌출부의 최대 지름과 높이가 약 100㎚ 이상일 경우, 요철면을 이용한 반사 방지 효과를 좀더 안정적이고 효율적으로 얻게 된다. 또한, 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이가 약 800㎚ 초과일 경우, 기판(110)의 표면에 형성되는 돌출부(21)의 균일성(uniformity)이 떨어지고, 텍스처링 표면을 형성하기 위한 시간과 염소 가스(Cl2) 등과 같은 공정 가스의 소비량이 증가하며, 텍스처링 표면 형성 공정의 제어가 곤란해진다. 따라서, 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이가 약 800㎚이하일 경우, 불필요한 재료 낭비와 공정 시간의 증가 없이 복수의 돌출부(21)를 좀더 안정적이고 균일하게 형성하여 좀더 효율적인 반사 방지 효과가 얻어진다.
또한, 이미 도 5를 참고로 하여 설명한 것처럼, 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이가 대략 300㎚ 내지 600㎚일 경우, 좀더 바람직한 반사 방지 효과가 얻어진다.
이로 인해, 복수의 돌출부(21)를 구비한 텍스처링 표면에 의해, 빛에 대한 태양 전지(11)의 반사 방지 효율이 크게 향상되어, 태양 전지(11) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된 영역으로, 입사면인 기판(110)의 전면에 위치한다. 따라서 제2 도전성 타입의 에미터부(121)는 기판(110) 중 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
이미 설명한 것처럼, 기판(110)의 전면이 복수의 돌출부(21)를 구비한 텍스처링 표면이므로, 기판(110)에 도핑된 에미터부(121)의 표면 역시 복수의 돌출부(21)를 구비한 요철면이고, 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 에미터부(121) 간의 경계면, 즉, 기판(110)과 에미터부(121)의 접합면(즉, p-n 접합면) 역시 기판(110)의 표면 형상에 영향을 받아 기판(110)의 표면과 유사하게 요철면을 갖는다.
기판(110)과 에미터부(121)와의 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(121)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110) 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.
에미터부(121)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110) 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(121) 쪽으로 이동한다.
에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
에미터부(121) 위에 반사 방지부(130)는 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 이루어질 수 있다. 반사 방지부(130)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다. 본 실시예에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.
전면 전극부(140)는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다.
본 실시예에서, 각 전면 전극(141)는 약 40㎛ 내지 50㎛의 선폭(W1)을 갖고 있고, 두께는 약 20㎛ 내지 50㎛이며, 인접한 두 전면 전극(141) 간의 간격(P1)은 약 1.3㎜ 내지 1.7㎜이다. 이때, 간격(P1)은 전면 전극(141)의 길이에 평행한 각 전면 전극(141)의 중심선 간의 거리이다. 이로 인해, 하나의 태양 전지(11)에 형성되는 전면 전극(141)의 총 개수는 약 100 내지 120개일 수 있다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
이러한 전면 전극(141)은 약 60㎛ 내지 100㎛의 선폭과 약 15㎛ 내지 25㎛의 두께를 갖는 비교예의 태양 전지에 위치한 전면 전극보다 훨씬 작은 크기의 선폭을 갖고 있음을 알 수 있다. 비교예의 경우, 각 전면 전극의 선폭이 본 실시예의 경우보다 크기 때문에 전면 전극의 개수는 본 실시예보다 적은 약 80 내기 90개이고, 전면 전극의 길이에 평행한 각 전면 전극의 중심선 간의 거리는 약 1.8㎜ 내지 2.3㎜이다.
본 실시예에 따르면, 텍스처링 표면으로 인해 증가한 전하의 이동 거리를 보상하기 위해, 전면 전극(141)간 거리가 줄어들기 때문에 에미터부(121)를 통해 인접한 전면 전극(141)으로 이동하는 전하의 이동 거리가 감소하여, 에미터부(121)에서 전면 전극(141)으로의 전하 전송량이 크게 증가한다.
즉, 본 실시예의 경우, 텍스처링 표면에 형성된 돌출부(21)의 폭과 높이가 나노미터 단위를 갖기 때문에, 텍스처링 표면의 표면적이 크게 증가한다. 일반적으로 전하는 주로 기판(110)의 표면을 따라 이동하기 때문에, 이와 같이 텍스처링 표면의 표면적이 증가하면 전하의 이동 거리가 크게 증가한다.
따라서 비교예와 같이, 전면 전극의 간격이 넓을 경우, 텍스처링 표면으로 증가한 표면적으로 인해 전하의 이동 거리가 크게 증가하여 텍스처링 표면을 따라 전면 전극 쪽으로 이동하는 전하는 이동 중에 불순물, 댕글링 본드(dangling bond)와 같은 결함, 또는 다른 전하 등에 의해 손실되어 전면 전극에 의해 수집되는 전하의 양은 크게 감소하고, 이로 인해, 태양 전지의 효율이 감소한다. 이를 해결하기 위해서는 전면 전극 간의 간격을 감소시켜, 전하의 이동 거리를 감소시키는 것이다.
하지만, 전면 전극의 선폭을 줄이지 않고 전면 전극 간의 간격만을 좁힐 경우, 태양 전지의 수광 면적이 크게 감소하여 태양 전지의 효율은 감소한다.
따라서, 본 실시예는 전면 전극(141)의 선폭(W1)과 전면 전극(141)간의 간격(P1)을 모두 감소시켜. 전면 전극(141)의 개수가 증가하더라도 수광 면적의 감소 없이 전면 전극(141)으로 이동하는 전하의 이동 거리를 감소시킨다. 이로 인해, 전면 전극(141)에 의해 수집되는 전하의 양은 증가한다.
이때, 전면 전극(141)의 선폭만을 감소시킬 경우, 각 전면 전극(141)의 배선 저항이 증가하게 되므로, 비교예의 경우보다 각 전면 전극(141)의 두께 또한 증가시킨다. 이로 인해, 각 전면 전극(141)의 선폭 감소로 인해 배선 저항의 증가 없이 좀더 안정적이고 효율적으로 전면 전극(141)으로 전하의 이동이 이루어진다.
각 전면 전극(141)의 선폭과 두께가 하한치 이상일 경우, 전면 전극(141)의 기능이 좀더 안정적으로 이루어지고, 반대로 상한치 이하일 경우 불필요하게 전면 전극(141)의 폭이 증가하여 입사 면적을 감소시키고 재료의 낭비를 초래한다. 특히 각 전면 전극(141)의 두께가 상한치 이하일 경우, 해당 두께를 갖는 전면 전극(141)이 좀더 안정적으로 형성된다.
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
각 전면 버스바(142)는 약 1.5㎜ 내지 2㎜의 선폭(W2)을 갖는다. 각 전면 버스바(142)의 두께는 각 전면 전극(141)와 동일하지만 그보다 클 수 있다.
따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.
이러한 복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)의 부분으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다.
각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.
복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어 있으므로, 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집된 전하(예, 전자)는 외부 장치로 출력된다.
복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다.
도 1 및 도 2에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.
이처럼, 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있는 전면 전극부(140)로 인해, 반사 방지부(130)는 전면 전극부(140)가 위치하지 않는 에미터부(121) 위에 위치한다.
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 기판(110)에 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역과 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동은 방해되는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 후면 전계부(172)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극부(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
후면 전극부(150)는 후면 전극(151)과 후면 전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다.
후면 전극(151)은 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)와 접촉하고 있고, 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 후면 전체에 위치한다. 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 기판(110)의 후면 가장자리 부분에 위치하지 않을 수 있다.
후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다.
이러한 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
이때, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉, 후면 전계부(172)와 후면 전극(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 후면 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다.
또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.
복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.
복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다.
이러한 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)으로부터 전달된 전하를 외부 장치로 출력해야 하므로, 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.
대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 후면 버스바(152)가 위치한 기판(110)의 후면 부분에도 위치할 수 있고, 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보며 후면 전극(151) 위에 위치한다. 이때, 경우에 따라 후면 전극(151)은 후면 전체면 또는 후면의 가장 자리 부분을 제외한 실질적인 후면 전체 면에 위치할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130)를 통해 반도체부인 에미터부(121)와 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 텍스처링 표면과 반사 방지부(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(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)와 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 복수의 전면 버스바(142)를 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)와 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집되어 복수의 후면 버스바(152)를 따라 이동한다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이때, 텍스처링 표면의 각 돌출부(21)의 종횡비가 약 1.0 내지 1.5이므로, 기판(110)의 표면 및 그 부근에서 발생하는 전하의 재결합 손실량과 전면 전극부(140)와 에미터부(121)와의 접촉 불량 등의 문제가 감소한다. 즉, 각 돌출부(21)가 종횡비가 약 1.0 이상일 경우, 전면 전극부(140)와 접촉하는 에미터부(121)의 접촉 두께가 안정적으로 확보되어 전면 전극부(140)의 접촉 마진이 증가하므로, 전면 전극부(140)가 에미터부(121)를 통과해 기판(110)과 접촉하는 션트(shunt) 불량의 발생을 좀더 감소시키며, 각 돌출부(21)의 높이가 너무 낮지 않기 때문에, 요철면을 이용한 반사 방지 효과를 좀더 효율적이고 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 각 돌출부(21)의 종횡비가 약 1.5 이하일 경우, 에미터부(121)의 도핑 두께가 불필요하게 증가하는 것이 방지되어 기판(110)의 실리콘과 정상적으로 결합하지 못한 비활성 불순물의 증가로 인해 에미터부(121)의 표면 및 그 근처에서 이들 비활성 불순물에 의한 전하의 재결합 손실을 좀더 방지할 수 있다.
다음, 도 3a 내지 도 3f를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, 반응성 이온 식각법(reaction ion etching, RIE) 등과 같은 건식 식각법을 이용하여 노출된 기판(110)의 한 면, 예를 들어 입사면인 기판(110)의 전면을 식각하여 복수의 돌출부(21)를 갖는 텍스처링 표면을 형성한다.
이때, 기판(110)은 p형 다결정 실리콘으로 이루어진 기판이지만, 이에 한정되지 않고, 단결정 또는 비정질 실리콘으로 이루어진 기판일 수 있고, 기판(110)의 도전성 타입 역시 n형일 수 있다.
이러한, 반응성 이온 식각법을 통해 형성된 돌출부(21)의 각 최대 지름과 높이는 각각 약 100㎚ 내지 800㎚이고, 각 돌출부(21)의 종횡비는 약 1.0 내지 1.5이다.
그런 다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 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(121)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) 전체면에 p형의 에미터부(121)를 형성할 수 있다. 그런 다음, p형 불순물 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 불산(HF) 등을 이용하여 제거한다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 등을 이용하여 기판(110)의 전면에 형성된 에미터부(121) 위에 반사 방지부(130)를 형성한다.
다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 기판(110)의 전면에 위치한 반사 방지부(130) 위에 은(Ag)과 같은 도전성 물질을 함유한 물질을 이용하여 그라비아 오프셋 인쇄법(gravure offset printing)으로 약 45㎛ 내지 60㎛의 선폭과 약 25㎛ 내지 55㎛의 두께를 갖는 복수의 전면전극 패턴(41)을 형성한다. 이때, 복수의 전면전극 패턴(41)은 서로 이격되어 있고, 정해진 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고 있다. 인접한 두 패턴(41)간의 간격은 약 1.3㎜ 내지 1.6㎜일 수 있고, 패턴(41)의 개수는 약 100 내지 120개일 수 있다. 이때, 이후에 행하는 전면전극 패턴(41)의 열처리 동작에 의해 전면전극 패턴(41)의 폭과 높이가 수축되므로, 수축되는 정도를 감안하여 전면전극 패턴(41)의 선폭과 두께를 최종 전면전극의 선폭(40㎛ 내지 55㎛)과 두께(약 20㎛ 내지 50㎛)보다 좀더 크게 정한다.
일반적으로 스크린 인쇄법을 이용하여 복수의 전면전극 패턴을 형성할 경우, 각 전면전극 패턴은 약 65㎛ 이하의 선폭을 형성하기 곤란하다. 즉, 스크린 인쇄법으로 전면전극 패턴을 형성할 때, 스크린 인쇄를 위해 사용되는 마스크(mask)의 메쉬(mesh)를 형성하기 위해 요구되는 메쉬의 최소 가로 크기와 최소 세로 크기 등에 따라 약 65㎛ 이하의 선폭을 갖는 전면전극 패턴의 형성이 어려워진다.
하지만, 이미 텍스처링 표면에 의해 에미터부(121)의 표면적이 증가하였고, 이로 인해, 에미터부(121)의 표면을 따라 이동하는 전하의 이동 거리가 증가하게 된다.
이 경우, 종래와 같이 스크린 인쇄법으로 전면전극 패턴을 형성할 경우, 증가한 전하의 이동 거리를 보상하기 위해, 인접한 두 전면전극 패턴간의 거리를 좁혀 전면전극 패턴의 개수를 증가시켜야 하지만, 증가된 전면전극 패턴의 개수만큼 빛이 입사되는 면적이 감소하게 된다. 이로 인해, 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 감소하여 태양 전지(11)의 효율은 감소한다.
또한, 스크린 인쇄법으로 패턴을 형성할 경우, 패턴의 폭이 작을수록 형성되는 두께가 낮아지므로, 전면 전극의 최종 두께를 위한 적정 두께를 갖는 전면전극 패턴을 형성하기 위해서는 2번 이상의 인쇄 동작이 행해져야 하는 불편함이 존재한다.
하지만, 본 실시예의 경우, 입사 면적을 감소시키지 않고 복수의 전면전극 패턴(41) 간의 간격을 감소시켜 전하의 이동 거리를 줄이기 위해, 복수의 전면전극 패턴(41)의 선폭을 감소시키면서 전면전극 패턴(41)의 개수를 종래보다 증가시킨다. 이를 위해, 한번의 인쇄 동작으로 원하는 선폭(약 45㎛ 내지 60㎛)과 원하는 두께(약 25㎛ 내지 55㎛)를 갖는 패턴 형성이 가능한 그라비아 오프셋 인쇄법을 사용하여 복수의 전면전극 패턴(41)을 형성한다.
그라비아 오프셋 인쇄법은 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시한 것과 같은 공정을 통해 기판(110) 위에 원하는 전면전극 패턴(41)을 형성한다.
그라비이 오프셋 장비는 도 4에 도시한 것처럼, 일정한 간격으로 형성된 복수의 홈(211)을 구비한 그라비아 롤(gravure roll)(210)와 공정 상태에 따라 이 그라비아 롤(210)과 서로 맞물려 있거나 이격되는 블랭킷 롤(blanket roll)(220), 즉 블랭킷 러버(blanket rubber)을 구비한다. 이때, 블랭킷 롤(220)은 실리콘 고무(silicon rubber) 재질로 이루어질 수 있다.
따라서, 그라비아 오프셋 장비를 이용하여 원하는 선폭을 갖는 패턴을 형성할 경우, 먼저, 닥터 블레이드(doctor blade)(230)를 이용하여 패턴 형성을 위한 페이스트(paste), 예를 들어, 전면 전극용 페이스트[예, 은(Ag)을 함유한 은 페이스트]를 회전하고 있는 그라비아 롤(210)의 복수의 홈(211)에 채워 넣는다[도 4의 (a)]. 따라서, 그라비아 롤(210)의 회전 동작에 따라 복수의 홈(211)에 원하는 페이스트가 모두 채워진다.
원하는 페이스트가 모든 복수의 홈(211)에 채워지면, 도 4의 (b)에 도시한 것처럼, 그라비아 롤(210)과 블랭킷 롤(220) 중 적어도 하나가 이동하여, 그라비아 롤(210)과 블랭킷 롤(220)은 서로 맞물리게 되고, 서로 반대 방향으로 회전하는 그라비아 롤(210)과 블랭킷 롤(220)의 회전 동작에 의해, 그라비아 롤(210)의 홈(211) 내에 채워져있던 전면 전극용 페이스트는 블랭킷 홀(220)의 표면에 전사된다.
그런 다음, 도 4의 (c)에 도시한 것처럼, 그라비아 오프셋 장치의 하부로 이동하는 기판(110) 위에 블랭킷 홀(220)의 표면에 전사된 전면전극용 페이스트가 인쇄되어, 복수의 전면 전극 패턴(41)이 형성된다.
결국, 그라비아 롤(210)에 형성된 복수의 홈(211) 각각의 폭은 인쇄를 원하는 복수의 전면 전극 패턴(41)의 각 선폭에 따라 정해진다.
이와 같은 공정을 통해 원하는 패턴을 형성하는 그라비아 오프셋 방법을 이용하여 본 실시예에 따른 복수의 전면 전극 패턴(41)을 형성한다.다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 반사 방지부(130)의 해당 부분에 전면 버스바용 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜, 전면 버스바 패턴(42)을 형성한다. 이때, 각 전면 버스바 패턴(42)은 복수의 전면 전극 패턴(41)과 교차하는 방향으로 연장하고 있고 복수의 전면 전극 패턴(41)과 연결되어 있다.
이로 인해, 기판(110)의 전면에 위치한 반사 방지부(130) 위에 복수의 전면 전극 패턴(41)과 전면 버스바 패턴(42)을 구비한 전면전극부 패턴(40)이 완성된다.
전면 전극 패턴(41)과 전면 버스바 패턴(42)을 위한 페이스트는 은(Ag)과 글래스 프릿(glass frit) 등을 함유할 수 있다. 이때, 글래스 프릿은 납(Pb) 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
다음, 도 3f에 도시한 것처럼, 알루미늄(Al)을 함유하는 후면전극용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121) 위에 후면전극 패턴(51)을 형성하고 은(Ag)을 함유한 후면 버스바용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 후면 버스바 패턴(52)을 형성하여, 후면전극부 패턴(50)을 완성한다. 이때, 복수의 후면 버스바 패턴(52)은 복수의 전면 버스바 패턴(42)과 각각 대향하는 곳에 위치하여 전면 버스바 패턴(42)과 같은 방향으로 연장되어 있다. 이러한 복수의 후면 버스바 패턴(52)은 인접한 후면 전극 패턴(51)과 연결되어 있다.
이때, 이들 패턴(41, 42, 51, 52)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(41, 42, 51, 52)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극부 패턴(50)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정을 시행하여, 에미터부(121)의 일부와 접촉하고 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150), 그리고 후면 전극(151)와 접하는 기판(110) 내에 후면 전계부(172)를 형성한다.
즉, 열처리 공정에 의해, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 납(Pb) 등에 의해, 전면전극부 패턴(40)은 접촉 부위의 반사 방지부(130)를 관통하여 하부에 위치하는 에미터부(121)와 접촉하는 복수의 전면전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(142)가 형성되어 전면 전극부(140)가 완성된다. 이때, 전면전극부 패턴(40)의 전면전극 패턴(41)은 복수의 전면 전극(141)이 되고, 전면버스바 패턴(42)은 복수의 전면전극용 버스바(142)가 된다. 본 실시예에서, 기판(110)의 텍스처링 표면의 각 돌출부(21)의 종횡비가 약 1 내지 1.5이므로, 에미터부(121)와 접촉하는 전면 전극부(140) 형성 시, 전면 전극부(140)와 접촉하는 에미터부(121)의 접촉 두께가 안정적으로 확보되어, 전면 전극부(140)의 션트 불량이 감소한다.
또한, 열처리 공정에 의해, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면버스바 패턴(52)은 각각 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)로 형성되고, 후면전극부 패턴(50)의 후면전극 패턴(51)에 포함된 알루미늄(Al)이 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)뿐만 아니라 그 넘어서까지 기판(110)으로 확산되어 기판(110) 내부에 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 불순물부인 후면 전계부(172)가 형성된다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)와 접촉하여 기판(110)과 전기적으로 연결된다.
열처리 공정 시, 패턴(40, 50)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(121, 110)과의 화학적 결합으로 접촉 저항이 감소하여 전하의 전송 효율이 향상되어 전류 흐름이 증가된다.
그런 다음, 레이저빔이나 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 측면으로 확산되어 측면에 도핑된 에미터부(121)를 제거하는 측면 분리(edge isolation) 공정을 실시하여 태양 전지(11)를 완성한다. 하지만, 측면 분리 공정 시기는 필요에 따라 변경 가능하다.
본 실시예의 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)는 별도로 제거되지 않았지만, 대안적인 예에서, 후면전극부 패턴(50)을 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 위치하는 에미터부(121)를 제거하기 위한 별도의 공정이 행해질 수 있다.
이와 같이, 텍스처링 표면으로 인해 기판(110)의 표면적이 증가할 때, 기판(110)의 표면을 따라 이동하여 인접한 전면 전극(141)으로 이동하는 전하의 이동 거리를 줄이기 위해, 전면 전극(141) 간의 거리를 감소시켜 전면 전극(141)의 개수를 증가시킨다. 이때, 증가된 전면 전극(141)으로 인한 빛의 입사 면적 감소를 방지하기 위해 각 전면 전극(141)의 선폭을 감소시킨다.
위에 설명한 실시예에서, 약 40㎛ 내지 55㎛의 선폭을 갖는 복수의 전면 전극(141)을 형성하기 위해, 그라비아 오프셋 인쇄법을 이용하였지만, 대안적인 예에서, 다른 인쇄법을 이용하여 복수의 전면 전극(141)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 잉크젯 인쇄법(ink jet printing), 에어졸 젯 인쇄법(aerosol jet printing), 증착법(evaporation) 또는 전기 도금이나 LIP(light induced plating)법의 도금법 등을 이용할 수 있다.
이 경우, 복수의 전면 전극(141)이 형성되는 위치의 반사 방지부(130)의 일부를 에칭 페이스트(etching paste)나 사진 시각 공정 등을 통해 제거하여 에미터부(121)의 일부를 노출한 후, 노출된 에미터부(121) 위에 잉크젯 인쇄법, 에어졸 젯 인쇄법, 증착법 또는 도금법을 실시하여 복수의 전면 전극(141)을 형성한다. 이때, 전면 전극(141)의 원하는 두께에 따라 잉크젯 인쇄법이나 에어졸 젯 인쇄법의 인쇄 회수 또는 증착 시간이나 도금 시간은 조정 가능하다.
또한, 도금법으로 복수의 전면 전극(141)을 형성할 경우, 실리콘으로 이루어진 에미터부(121)와 복수의 전면 전극(141) 사이의 접착력이나 도전성 등을 향상시키기 위해, 전면 전극(141)을 위한 도금을 행하기 전에 티타늄(Ti)과 납(Pb) 등을 이용한 별도의 도금 또는 증착 동작을 실시하여 시드층(seed layer)을 추가로 형성할 수 있다.
이와 같이 그라비아 오프셋 인쇄법 이외의 다른 방법을 이용한 복수의 전면 전극(141) 형성 공정은 복수의 전면 버스바(142)와 복수의 후면 전극(150)을 형성한 후 또는 형성하기 전에 행해질 수 있다.
이와 같이 그라비아 오프셋 인쇄법 이외의 다른 방법을 통해 약 20㎛ 내지 50㎛의 선폭을 갖는 복수의 전면 전극(141)을 형성할 경우에도, 입사 면적의 감소 없이 전면 전극(141) 간의 간격이 감소하여, 전하의 이동 거리가 줄어든다. 이로 인해, 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
하지만, 그라비아 오프셋 인쇄법으로 복수의 전면 전극(141)을 형성할 경우, 반사 방지부(130)의 일부를 제거해야 하는 공정이나 별도의 시드층을 형성하는 공정이 불필요하므로, 입사면의 감소 없이 전면 전극(141) 간의 간격을 감소시키면서 태양 전지(11)의 제조 시간과 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
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.
11: 태양 전지 21: 돌출부
41: 전면전극 패턴 42: 전면 버스바 패턴
51: 후면전극 패턴 52: 후면 버스바 패턴
110: 기판 121: 에미터부
130: 반사 방지부 140: 전면 전극부
141: 전면 전극 142: 전면 버스바
150: 후면 전극부 151: 후면 전극
152: 후면 버스바 172: 후면 전계부
W1: 전면 전극의 선폭 W2: 전면 버스바 선폭
P1: 전면 전극간 간격
41: 전면전극 패턴 42: 전면 버스바 패턴
51: 후면전극 패턴 52: 후면 버스바 패턴
110: 기판 121: 에미터부
130: 반사 방지부 140: 전면 전극부
141: 전면 전극 142: 전면 버스바
150: 후면 전극부 151: 후면 전극
152: 후면 버스바 172: 후면 전계부
W1: 전면 전극의 선폭 W2: 전면 버스바 선폭
P1: 전면 전극간 간격
Claims (15)
- 복수의 돌출부를 갖는 텍스처링 표면을 갖는 제1 도전성 타입의 기판,
상기 1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입을 갖고 상기 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부,
상기 기판의 제1 면에 위치하고 상기 에미터부와 연결되어 있으며 그라비아오프셋 인쇄법(gravure offset printing)으로 형성된 복수의 제1 전극, 그리고
상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 위치하며, 상기 기판과 연결되어 있는 제2 전극
을 포함하고,
상기 복수의 제1 전극 각각은 40㎛ 내지 55㎛의 선폭을 갖는
태양 전지. - 제1항에서,
상기 복수의 제1 전극 각각은 20㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 태양 전지. - 제1항에서,
상기 복수의 돌출부 각각의 최대 지름과 높이는 각각 100㎚ 내지 800㎚인 태양 전지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 복수의 제1 전극의 개수는 100 내지 120개인 태양 전지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 복수의 제1 전극 중에서 인접한 두 제1 전극의 길이에 평행한 중심선간의 거리는 1.3㎜ 내지 1.6㎜인 태양 전지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 복수의 돌출부 각각의 종횡비는 1 내지 1.5인 태양 전지. - 제1항에서,
상기 기판의 상기 제1 면 위에 상기 복수의 제1 전극 및 상기 에미터부와 연결되어 있는 복수의 제1 버스바를 더 포함하고,
상기 복수의 제1 버스바는 스크린 인쇄법(screen printing)으로 형성된
태양 전지. - 제1항에서,
상기 기판의 상기 제2 면 위에 상기 제2 전극과 연결되어 있는 복수의 제2 버스바를 더 포함하고,
상기 제2 전극과 상기 복수의 제2 버스바는 스크린 인쇄법으로 형성된
태양 전지. - 제1항에서,
상기 기판의 상기 제1 면은 입사면이고, 상기 기판의 상기 제2 면은 비입사면인 태양 전지. - 상기 기판의 제1 면에 텍스처링 표면을 형성하는 단계,
상기 텍스처링 표면을 구비한 상기 기판에 에미터부를 형성하는 단계,
상기 기판의 상기 제1 면 위에 반사 방지부를 형성하는 단계,
상기 반사 방지부 위에 그라비아 오프셋 인쇄법(gravure offset printing)을 이용하여 복수의 제1 전극 패턴을 형성하는 단계,
상기 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 기판의 제2 면 위에 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여 제2 전극 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 복수의 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴을 구비한 상기 기판을 열처리하여, 상기 에미터부와 연결되는 복수의 제1 전극 그리고 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 제1 전극 패턴 각각은 45㎛ 내지 60㎛의 선폭을 갖는
태양 전지의 제조 방법. - 제10항에서,
상기 복수의 제1 전극용 패턴 각각은 25㎛ 내지 55㎛의 두께를 갖는 태양 전지의 제조 방법. - 제10항 또는 제11항에서,
상기 텍스처링 표면은 반응성 이온 식각법으로 형성되는 태양 전지의 제조 방법. - 제12항에서,
상기 텍스처링 표면은 복수의 돌출부를 구비하고, 상기 복수의 돌출부 각각의 최대 지름과 높이는 각각 100㎚ 내지 800㎚인 태양 전지의 제조 방법. . - 제13항에서,
상기 복수의 돌출부 각각의 종횡비는 1 내지 1.5인 태양 전지의 제조 방법. - 제10항에서,
상기 반사 방지부 위에 위치하고 복수의 제1 전극 패턴과 연결되어 있는 복수의 제1 버스바 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 기판의 상기 제2 면 위에 위치하고 상기 제2 전극 패턴과 연결되어 있는 복수의 제2 버스 패턴을 형성하는 단계
를 더 포함하고,
상기 복수의 제1 버스바 패턴과 상기 복수의 제2 버스바 패턴은 상기 기판이 열처리되기 전에 스크린 인쇄법으로 형성되며
상기 기판이 열처리된 후, 상기 복수의 제1 버스바 패턴은 상기 복수의 제1 전극 및 상기 에미터부와 연결되어 있는 복수의 제1 버스바를 형성하고 상기 복수의 제2 버스바 패턴은 상기 복수의 제2 전극 및 상기 기판과 연결되어 있는 복수의 제2 버스바를 형성하는
태양 전지의 제조 방법.
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| KR101449336B1 (ko) * | 2013-10-25 | 2014-10-13 | 희성전자 주식회사 | 그리드 전극 구조 및 이를 포함하는 화합물 반도체 태양전지의 제조방법 |
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2010
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|---|---|---|---|---|
| WO2014117216A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | Newsouth Innovations Pty Limited | Solar cell metallisation and interconnection method |
| US9508884B2 (en) | 2013-01-31 | 2016-11-29 | Newsouth Innovations Pty Limited | Solar cell metallisation and interconnection method |
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