KR20120113548A - 식각 마스크 페이스트 및 이를 이용한 후면전극형 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각 마스크 페이스트 및 이를 이용한 후면전극형 태양전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 식각 마스크 페이스트는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴을 형성하기 위해 전극용 금속층 위에 도포되며, SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 식각 마스크 페이스트는 스크린 인쇄를 통해 간편하게 패턴 형성이 가능하며, 형성된 마스크 패턴은 물로 세정이 가능하여 경제적이며 친환경적이다.
Description
본 발명은 식각 마스크 페이스트 및 이를 이용한 후면전극형 태양전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 후면전극형 태양전지의 전극 형성시 사용되는 식각 마스크 페이스트 및 이를 이용한 후면전극형 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다.
태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, '태양전지'라 함)를 일컫는다.
태양전지는 원료 물질에 따라 크게 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell)로 구분된다. 이러한 3가지 종류의 태양전지 중 태양전지 시장에서는 실리콘 태양전지가 주류를 이루고 있다.
도 1은 실리콘 태양전지의 기본적인 구조를 보여주는 단면도이다. 도면을 참조하면, 실리콘 태양전지는 p형의 실리콘 반도체로 이루어진 기판(101)과 n형 실리콘 반도체로 이루어진 에미터층(102)을 포함하고, 기판(101)과 에미터층(102)의 계면에는 다이오드와 유사하게 p-n 접합이 형성되어 있다.
위와 같은 구조를 갖는 태양전지에 태양광이 입사되면, 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)에 의해 불순물이 도핑된 실리콘 반도체에서 전자와 정공이 발생한다. 참고로, n형 실리콘 반도체로 이루어진 에미터층(102)에서는 전자가 다수 캐리어로 발생되고, p형 실리콘 반도체로 이루어진 기판(101)에서는 정공이 다수 캐리어로 발생된다. 광기전력 효과에 의해 발생된 전자와 정공은 각각 n형 실리콘 반도체 및 p형 실리콘 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 기판(101) 하부 및 에미터층(102) 상부와 접합된 전극(103, 104)으로 이동하며, 이 전극(103, 104)들을 전선으로 연결하면 전류가 흐르게 된다.
이러한 실리콘 태양전지에 대해 효율을 높일 수 있도록 다양한 연구가 진행되고 있는데, 그 중 하나로서 모든 전극이 후면에 위치해 있는 구조의 후면전극형(back contact) 태양전지가 있다.
도 2는 후면전극형 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도면을 참조하면, 실리콘 기판(201)의 후면에는 n형 에미터(203)와 p형 에미터(204)가 교대로 형성되어 있고, 상기 각 에미터가 패시베이션층(205)을 사이에 두고 전극(208, 209)과 연결되어 있다.
후면전극형 태양전지는 후면에 모든 전극이 집적되어 있어 전면의 차광 손실(shading loss)을 없앨 수 있고, 후면 접합(junction)과 전극이 분리되어 shunt가 발생하지 않기 때문에 isolation의 추가 공정이 필요하지 않은 구조이다.
이러한 후면전극형 태양전지는 n형 및 p형 에미터 및 각 전극 패턴을 형성하기 위해 통상적으로 포토레지스트를 사용하는 포토리소그래피 법을 사용하는데, 이 경우 인쇄, 건조, 노광, 현상, 세척 등 여러 단계를 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고 경제적이지 않은 단점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스크린 인쇄 방식으로 간단히 전극 형성이 가능한 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 형성된 마스크 패턴이 물로 세정이 가능하여 경제적이고 친환경적인 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트는, SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전극은 알루미늄으로 형성될 수 있다.
본 발명의 상기 페이스트에 있어서, 상기 금속 산화물은 TiO2, P2O5, BaO, ZnO, ITO, Al2O3 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 페이스트에 있어서, 상기 바인더는 셀룰로오스계, 에폭시계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아크릴계 수지, 폴리프로필렌계 수지 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 페이스트에 있어서, 상기 유기 용매는 부틸 카르비톨 아세테이트, 부틸 카르비톨, 터피네올, 텍사놀 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 페이스트는 필요에 따라 가소제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법은, (S1) n형 에미터와 p형 에미터가 교대로 형성된 후면전극형 태양전지의 후면 상에 패시베이션층을 형성하는 단계; (S2) 상기 패시베이션층을 상기 n형 에미터 및 p형 에미터와 접속할 전극 패턴에 따라 식각하는 단계; (S3) 상기 식각된 패시베이션층에 전극용 금속층을 증착하는 단계; (S4) 상기 금속층 상의 전극 패턴이 형성될 위치에 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 식각 마스크 페이스트로 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계; (S5) 상기 식각 마스크 패턴을 마스크로 하여 전극용 금속층을 식각하는 단계; 및 (S6) 물을 포함하는 세정 용액으로 상기 식각 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트는 스크린 인쇄 방식으로 도포가 용이하며, 전극용 금속층과의 접착력이 우수하며 에천트에 대한 내구성이 뛰어나다.
또한, 본 발명의 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트는 마스크 패턴을 형성한 후에는 물로 세정이 가능하여 간단하게 제거될 수 있으므로 경제적이고 친환경적이다.
따라서, 본 발명의 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트를 사용하는 후면전극형 태양전지의 제조공정은 경제적이며 생산성이 높다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 실리콘 태양전지의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 후면전극형 태양전지의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 에미터 형성 방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 식각 마스크 페이스트로 형성된 마스크 패턴이 에천트에 노출된 후 상태를 나타낸 광학 현미경 사진이다.
도 1은 종래기술에 따른 실리콘 태양전지의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 후면전극형 태양전지의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 에미터 형성 방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 식각 마스크 페이스트로 형성된 마스크 패턴이 에천트에 노출된 후 상태를 나타낸 광학 현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트는, SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발명자들은 SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매로 제조된 식각 마스크 페이스트가 스크린 인쇄가 가능하며 후면전극형 태양전지의 제조 시에 전극으로 사용되는 금속과 접착력이 우수하고, 상기 금속을 식각하기 위한 에천트에 대한 내구성이 뛰어난 것을 많은 노력과 연구 끝에 알아내었다. 더욱이 본 발명의 식각 마스크 페이스트로 형성된 마스크 패턴은 식각 공정 후 물로 세정이 가능하다는 것도 알아내었다.
본 발명의 식각 마스크 페이스트는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴을 형성하기 위해 후면전극형 태양전지의 전극용 금속층 상에 전극 패턴에 대응되도록 도포된다. 본 발명에 따라 후면전극형 태양전지의 전극용 금속층은 후면전극형 태양전지의 전극에 통상적으로 사용되는 금속층이며, 예를 들면 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)로 형성된 금속층이고, 바람직하게는 알루미늄으로 형성된 금속층이다. 본 발명의 식각 마스크 페이스트가 상기 금속층 상에 전극 패턴대로 도포되고 건조되어 마스크 패턴을 형성한 후에는, 식각 공정을 수행하여 상기 금속층에서 마스크 패턴이 형성되지 않은 부분은 식각되고, 마스크 패턴이 형성된 부분은 남게 되어 전극 패턴을 형성하게 된다.
본 발명의 식각 마스크 페이스트에 있어서, SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말은 무기물 성분으로서 식각 공정에서 마스크 패턴을 유지시키는 주된 역할을 한다. 본 발명에 따른 상기 금속 산화물 분말은 식각 마스크 페이스트 전체 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 90 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만이면 인쇄된 패턴이 유지되지 못하고 퍼질 우려가 있고, 90 중량부 초과이면 인쇄 불량이 발생할 수 있고 건조 시 금속 산화물의 기판으로부터의 탈리가 발생할 수 있다.
선택적으로, 본 발명에 따른 SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말은 TiO2, P2O5, BaO, ZnO, ITO 및 Al2O3 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 식각 마스크 페이스트에 있어서, 상기 바인더는 셀룰로오스계, 에폭시계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아크릴계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 식각 마스크 페이스트에 있어서, 상기 유기용매는 부틸 카르비톨 아세테이트, 부틸 카르비톨, 터피네올 및 텍사놀로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 바인더는 상기 유기용매에 용해시킨 후 본 발명의 조성물에 첨가하게 되는데, 바인더가 용해되기만 하면 되므로, 바인더와 유기용매의 구체적인 종류에 따라 개별적인 용해도가 달라질 수 있기 때문에 바인더와 유기용매의 혼합비는 특별한 제한이 없다. 다만, 상기 바인더와 유기용매의 전체 함량은 식각 마스크 페이스트 전체 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 90 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만이면 금속 산화물이 바인더와 완전히 섞이지 못하고, 90 중량부 초과이면 과량의 바인더로 인해 인쇄된 패턴이 유지되지 못해 패턴의 정확도가 저하될 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 식각 마스크 페이스트는 가소제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 가소제로는 프탈레이트계, 벤조에이트계, 에스테르계, 에폭시계, 항염소계, 폴리에스테르계 등이 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다. 가소제가 첨가될 경우, 그 함량은 식각 마스크 페이스트 전체 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 식각 마스크 페이스트를 사용하여 후면전극형 태양전지의 전극 패턴을 형성하는 본 발명의 일 구현예를 도면을 참조하여 설명한다.
후면전극형 태양전지에 전극 패턴을 형성하기 위해서는 먼저 기판 후면에 n형 및 p형 에미터를 교대로 형성시킨다. n형 및 p형 에미터를 형성하는 방법은 당분야에서 통상적으로 사용하는 방법이 제한없이 사용될 수 있다. 그 일 구현예가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3을 참조하여, n형 및 p형 에미터의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 불순물이 도핑된 실리콘 반도체로 이루어진 기판(201)에 산화물층(202)을 증착시킨다(A1). 여기서, 상기 기판(201)은 단결정, 다결정 또는 비정질 실리콘 반도체이고, 5족 원소인 P, As, Sb 등의 n형 불순물이 도핑되어 있다. 반도체 기판(201)에 바로 식각 마스크 페이스트를 도포하고 식각 공정을 수행하게 되면 식각되는 정도의 파악이 어렵고, 에미터가 형성되는 부분이 에천트에 의해 식각될 수도 있으므로, 이를 막기 위해 산화물층(202)을 증착한다. 산화물층의 재료로는 SiO2가 바람직하다.
산화물층(202)을 형성한 후에는 n형 에미터가 형성될 부분을 식각한다(A2). 식각하는 방법은 통상적으로 포토리소그래피 등이 사용되나, 이에 제한되지 않고 당분야에서 사용되는 방법이 제한없이 사용될 수 있다.
산화물층(202)이 식각되어 n형 에미터가 형성될 부분이 노출된 웨이퍼를 확산로(diffusion furnace)에 로딩한다. 여기서, 확산로 내에 5족 원소인 P, As, Sb 등의 n형 불순물 소스를 산소 가스와 함께 주입하여 열산화 반응을 일으켜 기판(201)의 후면에 n형 불순물이 함유된 산화막을 일정한 두께로 형성한다. 그리고 나서, 확산로의 온도를 800 ~ 900 ℃로 상승시켜 산화막 내에 포함된 n형 불순물을 기판(201)의 후면의 n형 에미터가 형성될 부분으로 드라이브인(drive-in)시킨다. 이 때 충분한 양의 n형 불순물이 기판(201)으로 확산될 수 있도록 확산시간은 충분히 유지시킨다. 그러면, 산화막에 포함된 n형 불순물이 웨이퍼 표면을 통해 내부로 확산됨으로써, 기판(201) 후면의 산화물층(202)이 식각되어 웨이퍼가 노출된 부분에 일정한 두께로 n형 실리콘 반도체층으로 이루어진 n형 에미터(203)가 형성된다(A3).
이 후, 상기 산화물층(202)를 제거하고, 3족 원소인 B, Ga, In 등의 p형 불순물을 도핑하는 것을 제외하고는 상기 (A1) 내지 (A3)의 단계를 동일하게 거쳐 n형 에미터(203)가 형성되지 않은 영역에 p형 에미터(204)를 형성한다(A4).
상기와 같이 실리콘 기판(201)의 후면에 n형 에미터(203) 및 p형 에미터(204)가 형성된 후에 전극 패턴을 형성할 수 있다. 도 4에는 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 일 구현예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 일 구현예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, n형 에미터(203)와 p형 에미터(204)가 교대로 형성된 후면전극형 태양전지의 후면 상에 패시베이션층(205)을 형성한다(S1).
상기 패시베이션(passivation)층(205)은 후면 재결합(recombination) 손실을 줄여 태양전지의 효율을 높일 수 있다. 패시베이션(passivation)층(205)으로는 SiO2층이 바람직하다.
다음으로, 상기 패시베이션층(205)을 상기 n형 에미터(203) 및 p형 에미터(204)와 접속할 전극 패턴에 따라 식각한다(S2).
식각하는 방법은 통상적으로 포토리소그래피 방식을 사용하지만, 이에 제한되지 않고 당분야에서 사용가능한 방법이라면 어느 것이나 가능하다.
식각이 완료되면, 상기 패시베이션층(205)에 전극용 금속층(206)을 증착한다(S3).
전극용 금속으로는 알루미늄(Al)이나 은(Ag)이 통상적으로 사용된다. 이러한 전극용 금속층 증착을 통해 에미터와 금속 전극이 접속된다. 이하에서는 알루미늄이 증착되는 경우를 일 구현예로 설명하기로 한다.
알루미늄을 증착하는 경우에는, 알루미늄이 기판(201)의 하부를 통해 확산됨으로써 p형 에미터(204)와의 경계면에 후면 전계(Back Surface field: 미도시)층이 형성될 수도 있다. 후면 전계층이 형성되면 캐리어가 기판(201)의 하부로 이동하여 재결합되는 것을 방지할 수 있다. 캐리어의 재결합이 방지되면 개방전압과 충실도가 상승하여 태양전지의 변환효율이 향상된다.
금속층의 증착이 완료되면, 금속층 상의 전극 패턴이 형성될 위치에 SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 식각 마스크 페이스트로 식각 마스크 패턴(207)을 형성한다(S4).
전술한 바와 같이, p형 에미터(204)는 알루미늄(Al)을 접속시키고, n형 에미터(203)는 전극으로서 은(Ag)을 접속시킨다. 그러나, 도 4의 (S3)에 나타난 바와 같이 상기와 같은 금속(알루미늄) 증착은 1종의 금속을 n형 에미터(203)와 p형 에미터(204) 모두에 접속시키게 된다. 따라서 알루미늄을 증착한 경우에는 n형 에미터(203)에 접속된 부분(제1 전극 패턴)을 식각하여 제거하고 p형 에미터(204)에 접속된 부분(제2 전극 패턴)만을 남길 필요가 있다. 따라서, 제2 전극 패턴이 형성될 위치에 본 발명의 식각 마스크 페이스트를 도포하여 식각 마스크 패턴(207)을 형성한다. 이때, 전술한 바와 같이, 본 발명의 식각 마스크 페이스트는 스크린 인쇄 방식으로 용이하게 도포가 가능하다.
다음으로, 상기 식각 마스크 패턴(207)을 마스크로 하여 전극용 금속층을 식각한다(S5).
식각을 위한 에천트로는 습식 에천트와 건식 에천트를 모두 사용할 수 있는데, 식각 공정의 안정성과 재현성을 확보하기 위해서는 습식 에천트를 사용하는 것이 바람직하다. 습식 에천트로는 HNO3, HF, CH3COOH 등의 수용액을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄을 식각하기 위해서는 인산을 포함하는 에천트를 사용하고, 은을 식각하기 위해서는 질산을 포함하는 에천트를 사용할 수 있다.
식각이 완료되면 식각 마스크 패턴(207)으로 마스크 된 부분만 남아 전극패턴(208)을 형성한다. 본 발명의 일 구현예에서 알루미늄을 먼저 증착한 경우에는, p형 에미터(204)에 접속한 부분만 남아 전극 패턴(208)을 형성하게 된다.
다음으로, 물을 포함하는 세정 용액으로 상기 식각 마스크 패턴을 제거한다(S6).
본 발명에 따른 식각 마스크 패턴(207)은 물에 의해 swelling이 잘 되므로, 물로 용이하게 세정이 가능하다. 식각 마스크 패턴(207)이 제거되면 전극 패턴(208)만이 남게 된다.
상기와 같은 방법으로 하나의 전극 패턴(본 발명의 일 구현예에서 알루미늄을 증착한 경우에는 제2 전극 패턴)을 형성할 수 있다.
이 후 다른 전극 패턴(본 발명의 일 구현예에서 제1 전극패턴)은 통상적인 방법, 예를 들면 스크린 인쇄 등을 통해 형성할 수 있다(S7).
상기 도 3 및 도 4에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
1 ~ 2
하기 표 1에 기재된 조성(단위는 중량부)으로 식각 마스크 페이스트를 제조하였다. 바인더로는 폴리아크릴 수지를 사용하였으며, 유기용매로는 부틸카르비톨과 터피네올의 혼합용매를 사용하였고, 가소제로는 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트를 사용하였다.
| SiO2 | 바인더 + 유기용매 | 가소제 | |
| 실시예 1 | 30 | 65 | 5 |
| 실시예 2 | 20 | 75 | 5 |
상기 제조된 식각 마스크 페이스를 웨이퍼 상에 증착된 알루미늄 박막 위에 일정한 패턴으로 도포하고, 100 내지 200 ℃로 건조하여 마스크 패턴을 형성하였다. 상기 마스크 패턴이 형성된 웨이퍼를 인산과 아세트산이 혼합된 에천트에 5분 동안 침지시키고, 온도는 40 ℃로 유지하였다. 식각이 완료되면 상기 웨이퍼를 꺼내어 물로 식각 마스크 패턴을 제거하였다.
식각된 패턴을 광학 현미경으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 5(a:실시예1, b:실시예 2)에 나타내었다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 식각 마스크 패턴을 사용하여 형성된 식각 패턴이 선명하게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 또한 물에 의해 식각 마스크 패턴이 완전히 제거된 것을 확인할 수 있다.
참고로, SiO2를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 방법으로 제조된 페이스트로 패턴을 인쇄한 경우에는, 에칭 도중 인쇄 패턴이 스웰링(swelling)되어 기판에서 완전히 탈리되는 현상이 발생하여 에칭 패턴 자체가 형성되지 않았음을 확인하였다.
Claims (15)
- SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트.
- 제1항에 있어서,
상기 전극은 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트. - 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물은 TiO2, P2O5, BaO, ZnO, ITO 및 Al2O3 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트. - 제1항에 있어서,
상기 바인더는 셀룰로오스계, 에폭시계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아크릴계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트. - 제1항에 있어서,
상기 유기 용매는 부틸 카르비톨 아세테이트, 부틸 카르비톨, 터피네올 및 텍사놀로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트. - 제1항에 있어서,
상기 식각 마스크 페이스트로 형성된 식각 마스크는 물로 세정되는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트. - 제1항에 있어서,
가소제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성용 식각 마스크 페이스트. - (S1) n형 에미터와 p형 에미터가 교대로 형성된 후면전극형 태양전지의 후면 상에 패시베이션층을 형성하는 단계;
(S2) 상기 패시베이션층을 상기 n형 에미터 및 p형 에미터와 접속할 전극 패턴에 따라 식각하는 단계;
(S3) 상기 식각된 패시베이션층에 전극용 금속층을 증착하는 단계;
(S4) 상기 금속층 상의 전극 패턴이 형성될 위치에 SiO2를 포함하는 금속 산화물 분말, 바인더 및 유기 용매를 포함하는 식각 마스크 페이스트로 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계;
(S5) 상기 식각 마스크 패턴을 마스크로 하여 전극용 금속층을 식각하는 단계; 및
(S6) 물을 포함하는 세정 용액으로 상기 식각 마스크 패턴을 제거하는 단계
를 포함하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 패시베이션층은 SiO2로 형성된 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 (S3) 단계의 전극용 금속층은 알루미늄층인 것을 특징으로 하는 후면전극 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 (S4) 단계의 식각 마스크 페이스트에 있어서 금속 산화물은 산화물은 TiO2, P2O5, BaO, ZnO, ITO 및 Al2O3 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 (S4) 단계의 식각 마스크 페이스트에 있어서 바인더는 셀룰로오스계, 에폭시계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아크릴계 수지, 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 (S4) 단계의 식각 마스크 페이스트에 있어서 유기 용매는 부틸 카르비톨 아세테이트, 부틸 카르비톨, 터피네올 및 텍사놀로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 (S4) 단계의 식각 마스크 페이스트는 가소제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전극 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - n형 에미터와 p형 에미터가 교대로 형성된 후면전극형 태양전지의 후면에 상기 n형 에미터 및 p형 에미터와 각각 접속된 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴을 구비하는 후면전극형 태양전지에 있어서,
상기 제1 전극 패턴과 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 제8항의 형성방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 후면전극형 태양전지.
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