KR20120094065A - 태양전지의 전면 전극 형성 방법 - Google Patents
태양전지의 전면 전극 형성 방법Info
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Abstract
태양전지에 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법이 개시된다. 본 발명의 방법은 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계; 상기 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 상기 태양전지를 건조하는 단계; 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 상부층과 상기 메인-그리드 라인을 동시에 형성하는 단계; 및 상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 서브-그리드 라인의 높이-폭 비가 증가하고, 메인-그리드 라인 위치에서 불필요한 전자-정공 재결합이 발생하지 않는다. 따라서, 페이스트의 비용을 효과적으로 줄일 수 있으며, 동시에 생산 중에 모듈을 납땜할 때 일어나는 전극에서의 내부 스트레스가 감소될 수 있다. 위에서 설명한 방법을 이용하여 태양전지를 제조하는 방법이 제공되고, 위에서 설명한 방법에 의해 제조된 태양전지가 제공된다.
Description
본 발명은 태양광 전지의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지의 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근, 대체 에너지 개발과 관련하여, 중요한 성과들이 태양전지 기술분야에서 이루어졌고, 태양전지의 응용분야는 더욱더 넓어지고 있다. 태양광 산업에서 성숙한 기술이며, 과정이 간단하고, 정확한 조작을 쉽게 할 수 있는 스크린 프린팅 과정이, 태양전지의 전면 전극 제조하는데 널리 사용되고 있다. 그러나, 태양전지의 높은 효율과 저비용을 요구하는 경향에 의해 스크린 프린팅 기술의 한계가 점차 드러나고 있다.
태양전지를 제조하는 과정에서 태양전지의 서브-그리드(sub-grid) 라인이 높아지면 서브-그리드 라인의 저항은 낮아지고, 서브-그리드 라인의 폭이 넓어지면, 이에 따라 서브-그리드 라인의 저항도 낮아지나, 유효하게 빛을 수집하는 영역이 줄어들게 되고, 이는 손실이 이득보다 커지는 것을 의미한다는 것은 잘 알려져 있다. 이와 반대로, 서브-그리드 라인의 폭이 좁아지면, 빛을 수집하는 영역이 늘어나게 되므로, 태양전지의 변환 효율이 개선된다. 그러므로 태양전지의 서브-그리드 라인을 좁고, 높게 만드는 것이 바람직하다. 즉, 서브-그리드 라인의 높이-폭 비가 커질 수록 효율이 좋아진다. 종래의 스크린 프린팅은 페이스트(paste)의 프린팅 높이가 높아지면, 사용하는 페이스트의 유동학적(rheological) 특성에 따른 영향에 의하여 페이스트의 폭이 넓어진다. 추가로, 사용되는 스크린 스텐실(stencil)의 필름의 두께에 영향에 의하여, 스크린 스텐실을 관통하는 프린팅 페이스트의 잉크의 양이 제한되어, 결과적으로 프린트된 페이스트의 높이가 제한된다. 더욱이, 태양전지에서 서브-그리드 라인의 기능과 메인-그리드 라인의 기능이 완전히 동일하지는 않다. 보다 상세하게는, 서브-그리드 라인은 태양전지에서 생성되는 광발전 전류를 수집하는데 주로 사용되나, 서브-그리드 라인과 전기적으로 연결되는 메인-그리드 라인은 서브-그리드 라인에 의해 수집된 전류를 모으고 출력하는데 주로 사용된다. 따라서, 서브-그리드 라인은 태양전지와 저항 접촉(ohmic contact)을 형성하는 것이 요구되나, 메인-그리드 라인은 태양전지와 저항 접촉을 형성하는 것이 요구되지 않는다.
그러나, 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인이 동시에 하나의 페이스트 타입을 사용하여 프린트되는 종래의 스크린 프린팅 과정에서, 서브-그리드 라인의 높이를 가능한 증가시키기 위하여, 메인-그리드 라인의 높이도 필연적으로 증가하게 된다. 그러나 메인-그리드 라인의 높이의 증가는 태양전지의 전기적 특성에 기여하는 정도가 적을 뿐만 아니라, 페이스트의 손실과 비용증가를 가져온다. 반면에, 과도히 높은 메인-그리드 라인은 태양전지 모듈에 납땜파편(soldering debris)을 증가시켜, 태양전지를 버리는 결과를 가져온다. 따라서, 태양전지의 서브-그리드 라인의 높이-폭 비는 종래 스크린 프린팅 과정을 통해서는 거의 개선 되지 않는다. 더욱이 종래의 스크린 프린팅 과정에서는 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 프린팅을 위하여 동일한 페이스트를 사용하므로, 금속 소결(sintering)과정 중에 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인 모두 무반사(패시베이션; passivation) 코팅을 관통할 수 있고, 메인-그리드 라인의 위치에서 불필요한 정공-전자 재결합(recombination)이 발생하여, 태양전지의 전기적 특성을 감소시킬 수 있다.
종래의 스크린 프린팅 과정에서 한 가지 타입의 페이스트를 사용하여 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인을 동시에 프린팅하는 결과, 태양전지의 전면 전극은, 특히 서브-그리드 라인은, 기능적인 박리(delamination)가 불가능하다. 예를 들면 그리드 라인의 하부층(lower layer)은 전류를 모으기 위해 태양전지와 저항 접촉을 하고 그리드 라인의 상부층은 단순히 전기를 전도한다. 일반적으로, 종래의 스크린 프린팅 과정은 단지 한번의 프린팅을 포함하며, 다시 말하면, 단지 한가지 타입의 페이스트를 사용하여 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 프린팅이 동시에 이루어진다. 전면 전극과 실리콘 사이의 저항 접촉의 의한 영향을 고려해야 하기 때문에, 그 위에 확산층이 있는 실리콘 웨이퍼의 시트저항(sheet resistance)은 낮은 레벨로만 제어될 수 있으므로, 이는 불가피하게 전류의 손실을 가져온다. 그리고 태양전지마스크 또는 에치 윈도윙(etch windowing)으로 부분적으로 강한 도핑을 수행하려면 추가적인 공정이 부가되어야 하므로, 생산과정이 복잡해지고 생산비용이 증가하게 된다.
본 발명의 일면은, 메인-그리드 라인의 높이는 변하지 않는 상태에서 서브-그리드 라인의 높이-폭 비(height-width ratio)가 증가될 수 있는 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일면은, 메인-그리드 라인의 위치에서 발생하는 불필요한 전자-정공 재결합을 방지하여, 태양전지의 전기적 특성이 개선될 수 있는 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일면은, 태양전지의 전면 전극, 특히 서브-그리드 라인이 기능적으로 박리될 수 있는 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일면은, 소결(sintering)중에 전극의 위치에 강한 도핑을 수행할 수 있어, 전극의 위치에서 접촉저항을 개선하여, 전체적인 실리콘 웨이퍼의 시트저항이 증가하여도 전류를 효율적으로 증가시킬 수 있는 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일면은 위에서 설명한 방법에 의하여 태양전지의 전면 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일면은 위에서 설명한 방법에 의하여 형성되는 태양전지의 전면 전극을 포함하는 태양전지를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 태양전지 위에 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인을 형성하는 단계로 구성된 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법에 있어서,
제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계;
상기 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 상기 태양전지를 건조하는 단계;
제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 메인-그리드 라인과 상기 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계; 및
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계를 포함한다.
상기 제2스크린에 의해 상기 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 메인-그리드 라인과 상기 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계 이후에, 상기 제1스크린에 의해 상기 상부 페이스트를 이용하여 상기 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 상기 태양전지의 위치에 적어도 한번 프린팅을 수행하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계는 상기 상부 페이스트가 상기 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하지 않는 것이 바람직하다.
상기 상부 페이스트는 강화된 전도 특성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 하부 페이스트는 5족 원소가 추가되는 것이 바람직하다.
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계는 실리콘과 함께 5족 원소를 상기 태양전지 소결 과정을 통해 결합을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 서브-그리드 라인의 폭이 상기 하부층으로부터 올라갈수록 층마다 좁아지는 것이 바람직하다.
본 발명이 제공하는 또 다른 일면은 태양전지에 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인을 형성하는 단계를 포함하는, 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법에 있어서,
제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계;
상기 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 상기 태양전지에 제1소결을 수행하여 상기 하부 페이스트가 상기 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하고, 상기 태양전지의 베이스 실리콘층과 저항접촉을 형성하는 단계;
제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 메인-그리드 라인과 상기 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계; 및
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지에 제2소결을 수행하고, 상기 제2소결 중에 상기 메인-그리드 라인이 상기 메인-그리드 라인 위치에서 태양전지의 베이스 실리콘층과 저항접촉을 형성하지 않는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 태양전지의 메인-그리드 라인으로부터 분리하여 서브-그리드 라인이 형성될 수 있다. 그러므로, 메인-그리드 라인의 높이가 변화되지 않는 것을 보장하는 조건에서 서브-그리드 라인은 여러 번 프린트 될 수 있다. 따라서, 서브-그리드 라인의 높이-폭 비는 증가하고, 동일한 음영지역 조건에서 최적화된 필팩터(fill factor)를 얻을 수 있으므로, 광전 변환 효율의 증가 및 태양전지 모듈의 전기적 특성의 증가를 가져올 수 있다.
더욱이, 서브-그리드 라인만이 실리콘과 저항 접촉되므로, 메인-그리드 라인의 위치에서 발생하는 불필요한 정공-전자 재결합을 방지할 수 있다. 따라서, 전기적 특성에 영향을 주지 않고 페이스트 비용이 효과적으로 줄이고, 동시에 생산 중에 태양전지 모듈을 납땜(soldering)할 때 전극에서 발생하는 내부 스트레스가 감소될 수 있어, 태양전지의 신뢰성이 증가할 수 있다.
하부 페이스트와 상부 페이스트의 성분의 차이로 인하여, 소결한 후 하부 페이스트는 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하여 태양전지의 실리콘층과 저항접촉을 형성하고, 상부 페이스트는 패시베이션 코팅을 관통하지 않으면서 좋은 전도 특성을 가진다. 따라서, 태양전지의 전면 전극은, 특히 서브-그리드 라인의 위치의 전극은, 다른 기능을 가진 두 개의 층으로 형성될 수 있어, 기능적으로 구분을 할 수 있다.
종래의 기술에서 메인-그리드 라인 위치에서 일어나는 전자-정공 재결합 문제는 메인-그리드 라인과 태양전지간에 저항 접촉을 하지 않음으로써, 피할 수 있다. 따라서, 태양전지의 전기적 특성이 개선될 수 있다.
하부 페이스트에 5족 원소를 추가하는 것은 소결 중에 전극 위치에서 강한 도핑이 가능하게 한다. 이것은 전극 위치에서의 저항 접촉을 개선할 수 있고, 전체 실리콘 웨이퍼의 증가한 시트 저항과 함께, 태양전지 출력의 전기적 특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 다른 실시예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 다른 실시예의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 다른 실시예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 다른 실시예의 흐름도이다.
본 발명의 실시예의 기술적인 일면을 본 발명의 일실시예를 위해 첨부한 도면을 참조로아래에서 명백하고 완전하게 설명할 것이다. 기술된 예는 본 발명의 일실시예의 일부로서, 실시예의 전부가 아님은 명백하다. 본 발명의 일실시예를 기초로 기술부분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의해 얻을 수 있는 다른 모든 실시예가 본 발명의 보호범위 안에 속한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하는 일실시예의 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법은:
S01 : 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 사용하여 태양전지에 서브-그리드 라인의 하부층(lower layer)을 형성하는 단계;
S02 : 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 태양전지를 건조하는 단계;
S03 : 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 태양전지에 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층(upper layer)을 형성하는 단계; 및
S04 : 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인이 형성된 태양전지를 소결하는 단계를 포함한다.
이 실시예에서, 우선, 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 서브-그리드 라인의 하부층을 태양전지에 형성한다. 제1스크린은 요구에 따라 미리 설정할 수 있고, 서브-그리드 라인의 패턴만을 가질 수 있고, 서브-그리드 라인의 위치에서 프린트하기 위해서만 사용한다. 따라서, S01 단계에서 서브-그리드 라인의 하부층만 프린트된다. 반면에 메인-그리드 라인 위치는 프린트 되지 않는다. 그리고 태양전지를 건조하고, 그 후에 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층을 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 동시에 태양전지에 형성한다. 제2스크린은 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인의 패턴을 가지고 있다. 다음으로, 태양전지는 소결되고, 소결과정 후에는, 서브-그리드 라인의 하부층만이 태양전지 표면의 패시베이션 코팅을 관통하여 서브-그리드 라인의 위치에서 실리콘 베이스와 저항 접촉을 형성한다.
따라서, 서브-그리드 라인의 높이-폭 비는 효율적으로 증가하고, 메인-그리드 라인의 높이는 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인이 함께 한번에 프린트 되는 종래 기술과 비교하여도 변하지 않고 유지된다. 왜냐하면 서브-그리드 라인의 전극이 두 번 프린트 되고, 메인-그리드 라인 위치의 전극은 한번만 프린트되기 때문이다. 게다가 소결 과정 후에, 서브-그리드 라인의 하부층만이 태양전지 표면 위의 패시베이션 코팅을 관통하여 실리콘 베이스와 저항 접촉을 형성하는 반면, 메인-그리드 라인 위치에서는 저항 접촉을 형성하지 않으므로, 메인-그리드 라인 위치에서의 전자-정공 재결합을 방지할 수 있고, 또한 태양전지 모듈의 출력 전기적 특성이 개선된다. 뿐만 아니라, 태양전지의 출력 전기적 특성에 영향을 주지 않는 조건에서, 페이스트의 비용이 효과적으로 감소하고, 생산시 모듈을 납땜할 때, 전극에서 발생하는 내부 스트레스 또한 감소한다. 그러므로, 태양전지의 신뢰성이 증가 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하는 다른 실시예의 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따라 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법은:
S11 : 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 태양전지에 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계;
S12 : 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 태양전지를 건조하는 단계;
S13 : 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 태양전지에 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계;
S130 : 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층이 형성된 태양전지를 건조하는 단계;
S131 : 제1스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 태양전지의 위치에 적어도 한번 프린팅을 수행하는 단계; 및
S14 : 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 태양전지를 소결하는 단계를 포함한다.
이 실시예에서, 우선, 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 서브-그리드 라인의 하부층을 태양전지에 형성한다. 제1스크린은 요구에 따라 미리 설정할 수 있고, 서브-그리드 라인의 패턴만을 가질 수 있고, 메인-그리드 라인 위치에서보다는 서브-그리드 라인의 위치에서 프린트하는데에만 사용한다. 이후 태양전지를 건조하고 난 후에, 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 태양전지에 형성한다. 제2스크린은 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인의 패턴을 가진다. 다음으로, 제1스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 태양전지의 위치에서 복수번의 프린팅이 수행된다. 다음으로, 태양전지는 소결되고, 소결과정 후에는, 서브-그리드 라인의 하부층만이 태양전지 표면의 패시베이션 코팅을 관통하여 서브-그리드 라인의 위치에서 실리콘 베이스와 저항 접촉을 형성한다.
제1스크린이 미리 설정되고, 서브-그리드 라인 위치에서 프린트하는데에만 사용되기 때문에, 서브-그리드 라인의 위치는 S13 단계를 거친 후 제1스크린에 의하여 복수번 프린트될 수 있으므로, 서브-그리드 라인의 전극의 높이-폭 비가 현저히 증가할 수 있는 반면, 메인-그리드 라인의 전극의 높이는 변화하지 않고, 메인-그리드 라인의 위치에서 실리콘 베이스와 저항 접촉을 하지 않는다. 그 결과, 서브-그리드 라인의 높이-폭 비가 효율적으로 증가하고, 메인-그리드 라인 위치에서 전자-정공 재결합을 방지할 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 출력 전기적 특성이 향상되고, 생산시 모듈을 납땜할 때, 전극에서 발생하는 내부 스트레스가 감소한다. 그러므로 태양전지의 신뢰성이 증가할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법을 설명하는 또다른 실시예의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법은:
S21 : 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 사용하여 태양전지에 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계;
S22 : 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 태양전지에 제1소결을 수행하여, 하부 페이스트가 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하여 태양전지의 하부 실리콘층과 접촉 저항을 형성하는 단계;
S23 : 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층을 태양전지에 동시에 형성하는 단계;
S230 : 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층이 형성된 태양전지를 건조하는 단계;
S231 : 제1스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 태양전지의 위치에 적어도 한번 프린팅을 수행하는 단계; 및
S24: 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인이 형성된 태양전지에 제2소결을 수행하는 단계;를 포함한다.
본 실시예에서는, 우선, 제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 서브-그리드 라인의 하부층을 태양전지에 형성한다. 제1스크린은 요구에 따라 미리 설정할 수 있고, 메인-그리드 라인 위치 보다는 서브-그리드 라인 위치에서 프린트하는데만 사용될 수 있다. 소결한 후의 하부 페이스트는 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하여 태양전지의 실리콘층과 접촉저항을 형성한다. 다음으로, 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층이 제2스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 태양전지에 동시에 형성된다.
건조 과정을 거친 후, 제1스크린에 의해 상부 페이스트를 사용하여 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 태양전지의 위치에서 복수번 프린팅이 수행되고, 그 다음으로 소결 과정이 이루어진다.
위에서 설명한 방법에서 사용되는 하부 페이스트의 성분은 상부 페이스트의 성분과 다른 것이 바람직하다. 특히, 페이스트가 무반사(패시베이션) 코팅을 관통할 수 있고, 태양전지의 실리콘층과 좋은 저항 접촉을 가지도록 하부 페이스트가 선택되어, 낮은 접촉저항을 얻을 수 있다. 하부 페이스트와는 대조적으로, 무반사(패시베이션) 코팅을 관통하는 것이 요구되지 않으나 좋은 전도성을 가지는 페이스트가 상부 페이스트로 선택된다. 예를 들면, 상부 페이스트에서, 무반사 코팅을 관통하기 위한 주로 유리한 유리 재질 등과 같은 첨가물과, 저항 접촉을 형성하는데 유리한 첨가물은 줄이고, 전도성에 기여하는 특정 첨가물의 중량은 늘린다. 따라서, 태양전지의 전면 전극, 특히 서브-그리드 라인 위치에서의 전극은 기능적으로 나눌어 질 수 있다. 그리고 메인-그리드 라인 위치에서 불필요한 전자-정공 재결합이 일어나지 않는다. 예를 들면, S01, S11 및 S21 단계에서 서브-그리드 라인 위치에서 하부층에 프린트되는 하부 페이스트는 소결후 무반사(패시베이션) 코팅을 관통하여 태양전지의 실리콘층과 저항접촉을 형성하고 하부 접촉저항을 형성한다. 따라서, 서브-그리드 라인 위치에서 하부층은 실리콘-저항접촉층으로써 형성되고, 그 주요한 기능은 태양전지의 실리콘층과 좋은 저항접촉을 하고, 또한 낮은 접촉저항을 형성하는 것이다. 다음으로, S03, S13, S23, S131 및 S231 단계에서, 상부 페이스트를 사용하는 것에 의하여 서브-그리드 라인 위치에서 복수번의 프린팅이 수행된다. 이에 의해, 한편으로는 서브-그리드 라인 위치에서 높이-폭 비가 증가한다.
다른 한편으로는 무반사(패시베이션) 코팅을 관통할 필요는 없지만 좋은 전도성을 가지는 페이스트가 상부 페이스트로 선택될 수 있다. 그 결과 서브-그리드 라인 위치에서 상부층은 좋은 특성을 가지는 전류전달층으로 형성되어, 태양전지의 전면 전극은, 특히 서브-그리드 라인 위치의 전극은, 기능적으로 박리될 수 있다.
더욱이, S01, S11 및 S21 단계에서 서브-그리드 라인 위치만이 프린트 되고, S03, S13, S23, S131 및 S231 단계에서 사용되는 상부 페이스트의 성분은 주로 전기적 전도에 유리하고, 무반사(패시베이션) 코팅을 관통하지 않을 수 있다. 따라서, 메인-그리드 라인과 태양전지의 실리콘층간에 아무런 접촉이 업기 때문에 불필요한 전자-정공 재결합은 일어나지 않을 수 있어, 태양전지의 전기적 특성을 개선할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 하부 페이스트에 대한 소결온도가 상부 페이스트에 대한 소결온도와 다르다. 예를 들면, 제1소결의 소결온도가 제2소결의 소결온도보다 높다. 그 결과 서브-그리드 라인의 하부층만이 태양전지의 베이스 실리콘층과 접촉을 형성할 수 있는 반면, 메인-그리드 라인과 서브-그리드 라인의 상부층은 태양전지의 베이스 실리콘층과 접촉을 형성하지 않을 수 있다. 따라서 위의 목적이 달성된다.
위 방법을 따르면, 서브-그리드 라인의 상부층의 폭이 하부층의 폭보다 좁은 것이 바람직하다. 즉, 서브-그리드 라인의 폭은 하부층에서 위로 올라갈수록 층마다 서브-그리드 라인의 폭이 감소하게 된다.
위 방법에서는 5족 원소가 하부 페이스트에 추가될 수 있는 것이 바람직하다. 특히, 소결과정인 S04, S14 및 S22 단계에서 서브-그리드 라인 위치의 전극 영역에서 부분적으로 강한 도핑이 수행된다. 소결하는 중에 서브-그리드 라인 위치의 전극영역에서 5족 원소와 실리콘은 높은 온도에서 결합이 이루어진다. 그리고 P 확산(P diffusion)이 이루어지는 것과 유사한 효과가 일어난다.
장비 비용은 더 증가하지 않는다. 왜냐하면 소결하는 중에 강한 도핑을 할 수 있는 가장 간단하고 빠른 방법이기 때문이며, 이는 시트 저항이 증가하는 경우에 태양전지의 출력 전기적 특성을 효과적으로 향상할 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양전지를 제조하는 방법이 제공되며, 이는 위의 실시예에서에서 구체적으로 설명한 방법에 의하여 태양전지의 전면 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 태양전지가 또한 제공되며, 이는 위의 실시예에서 설명한 방법에 의하여 형성된 전면 전극을 포함한다.
이상과 같이 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명을 설명하기 위함이며, 발명의 보호범의를 정하는 것은 아니다. 본 발명의 착상과 원리 안에서의 이루어지는 모든 수정, 균등물 치환, 변환은 발명의 보호범위 내에 포함된다.
Claims (15)
- 태양전지에 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인을 형성하는 단계를 포함하는, 태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법에 있어서,
제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계;
상기 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 상기 태양전지를 건조하는 단계;
제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 메인-그리드 라인과 상기 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계; 및
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1스크린에 의해 상기 상부 페이스트를 이용하여 상기 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 상기 태양전지의 위치에 적어도 한번 프린팅을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2스크린에 의해 상기 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 상부층과 상기 메인-그리드 라인을 동시에 형성하는 단계 이후에 수행되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계에서, 상기 하부 페이스트가 상기 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하여 상기 태양전지의 베이스 실리콘층과 저항접촉을 형성하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지를 소결하는 단계에서, 상기 상부 페이스트는 상기 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하지 않는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 페이스트는 강화된 전도 특성을 가지는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하부 페이스트는 5족 원소가 추가되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 서브-그리드 라인의 폭이 상기 하부층으로부터 올라갈수록 층마다 좁아지는 방법.
- 태양전지에 서브-그리드 라인과 메인-그리드 라인을 형성하는 단계를 포함하는,태양전지의 전면 전극을 형성하는 방법에 있어서,
제1스크린에 의해 하부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 서브-그리드 라인의 하부층을 형성하는 단계;
상기 서브-그리드 라인의 하부층이 형성된 상기 태양전지에 제1소결을 수행하여 상기 하부 페이스트가 상기 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하고, 상기 태양전지의 베이스 실리콘층과 저항접촉을 형성하는 단계;
제2스크린에 의해 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 메인-그리드 라인과 상기 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계; 및
상기 서브-그리드 라인과 상기 메인-그리드 라인이 형성된 상기 태양전지에 제2소결을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제2소결 중에 상기 상부 페이스트가 상기 태양전지의 패시베이션 코팅을 관통하지 않는 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제1스크린에 의해 상기 상부 페이스트를 사용하여 상기 서브-그리드 라인이 제공될 필요가 있는 상기 태양전지의 위치에 적어도 한번 프린팅을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2스크린에 의해 상기 상부 페이스트를 이용하여 상기 태양전지에 상기 메인-그리드 라인과 상기 서브-그리드 라인의 상부층을 동시에 형성하는 단계 이후에 수행되는 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1소결의 소결온도는 상기 제2소결의 소결온도보다 높은 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 상부 페이스트는 강화된 전도 특성을 가지는 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 하부 페이스트는 5족 원소가 추가되는 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 서브-그리드 라인의 폭이 상기 하부층으로부터 올라갈수록 층마다 좁아지는 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 상기 태양전지에 전면 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지를 제조하는 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 형성되는 전면 전극을 포함하는 태양전지.
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