KR20140087252A - Electro Plating Method for Grid Electrode of Sollar Cell - Google Patents
Electro Plating Method for Grid Electrode of Sollar CellInfo
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지의 자가 생성 전력을 이용하여, 태양 전지의 그리드 전극을 전해도금으로 형성하는 것으로서, 태양 전지가 전력을 생성하기 위해 필요한 에너지를 다양한 방식으로 전달함으로써, 태양 전지의 고품질 그리드 전극을 위한 전해 도금으로 형성하는 방법에 관한 것이다.A grid electrode of a solar cell is formed by electrolytic plating using the self-generated power of a solar cell. The solar cell transmits energy required for generating electric power in various manners, The present invention also relates to a method of forming a conductive film by electrolytic plating.
최근 자원 고갈, 환경 오염으로 인하여 에너지 절약 방법 및 신재생 에너지에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 신재생 에너지와 관련된 분야로 풍력, 조력, 지열, 태양열, 태양광 발전 등 자연에 존재하는 에너지원을 이용한 발전뿐만 아니라, 열전, 광전, 압전, 파전, 자전 소자 등 다양한 발전 소자를 이용한 에너지 활용 방법이 개발되고 있다.Recently, energy saving methods and renewable energy have been actively studied due to resource depletion and environmental pollution. In the field related to renewable energy, energy utilization methods using various power generation elements such as thermoelectric, photoelectric, piezoelectric, pumping, and rotating elements, as well as power generation using natural energy sources such as wind, tidal, Is being developed.
특히, 발전 소자를 이용한 방법들은 응용 분야가 다양하고 고부가가치 산업을 창출할 수 있다는 점에서 여러 국가 및 관련 업계의 높은 관심을 받고 있다.Particularly, the methods using the power generation devices have attracted high interest from various countries and related industries in terms of application fields and high value-added industries.
한편, 고전류, 고효율 발전 소자들은 전기 저항을 낮추어 소자의 효율을 향상시킬 수 있다. 전기 저항을 낮추는 대표적인 방법은 발전 소자의 전극의 부피를 크게 하여 전류가 원활하게 흐를 수 있도록 하는 것이다.On the other hand, high-current and high-efficiency power generation devices can improve the efficiency of the device by lowering the electric resistance. A typical method of lowering the electrical resistance is to increase the volume of the electrode of the power generation element so that current can flow smoothly.
이러한 전극의 부피는 전극을 넓게 설계하거나, 전극 패턴을 형성할 때 두껍게 증착하여 늘릴 수 있다. 그러나, 소자의 특성을 유지하면서 전극의 폭을 키우는 것은 한계가 있고, 두꺼운 증착은 공정 시간과 재료비 소모가 심하며, 전극 패터닝을 위한 후속 공정이 어려워지는 문제점이 있다.The volume of such an electrode can be increased by thickly depositing the electrode when designing the electrode or when forming the electrode pattern. However, there is a limitation in increasing the width of the electrode while maintaining the characteristics of the device, and a thick deposition requires a long process time and material cost, and a subsequent process for electrode patterning becomes difficult.
통상, 전기 저항을 낮추기 위해 전극을 두껍게 형성하는 것이 필요한데, 일반적으로 공정비용이 저렴하고, 좋은 품질을 얻을 수 있는 도금 공정을 많이 사용한다.Generally, it is necessary to form the electrode to be thick in order to lower the electric resistance. In general, the plating process which is inexpensive and obtains good quality is used in many cases.
기존의 도금 방법으로 외부 전원을 이용한 전해 도금, 또는 용액의 화학반응을 이용한 무전해 도금 등이 있다.Electroplating using an external power source or electroless plating using a chemical reaction of a solution may be used as a conventional plating method.
먼저, 전해 도금의 경우 증착 속도가 빠른 반면 seed-metal이 반드시 필요하며, seed-metal은 보통 고 진공이 요구되는 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 공정이나 스파터링(sputtering) 공정을 통하여 증착한다. 또한, 전해 도금 후 seed-metal 제거 공정이 필요하기 때문에, 소자 특성 감소나 공정 비용이 증가하게 된다.First, in the case of electrolytic plating, a seed-metal is required while a deposition rate is high, and a seed-metal is deposited through an E-beam evaporator process or a sputtering process which requires a high vacuum . In addition, since a seed-metal removing step is required after electrolytic plating, a reduction in device characteristics and an increase in process cost are required.
그리고, 무전해 도금은 seed-matal이 필요없고, 균일한 박막을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 용액 관리가 어렵고 증착 속도가 낮아 공정 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.Electroless plating does not require a seed-matal and has the advantage of obtaining a uniform thin film, but it has a disadvantage that it takes a long time because the solution is difficult to manage and the deposition rate is low.
이러한 발전 소자를 이용한 기술은 대한민국특허청 공개공보 공개번호 10-2010-0004053호 "반도체 상에서의 광 유도 플레이팅 방법", 대한민국특허청 등록공보 등록번호 101038967호 "태양 전지 및 그 제조 방법" 등이 있다.Techniques using such a power generation element are disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2010-0004053 entitled " Method of photoinduced plating on a semiconductor ", Korean Registered Patent Registration No. 101038967 "Solar cell and its manufacturing method ".
첫 번째 기술은 태양전지의 일반적인 광 유도 플레이팅법에 대한 특허이며, 니켈 도금 시 광원의 세기를 감소시키면서 도금하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 태양광 발전 소자 광 유도 도금을 진행함에 있어, 일반적인 램프 광원을 활용하고, 광원의 세기를 조절하기 때문에, 직류 특성을 갖는 광 유도 전력을 사용하여 공정을 진행하고 있다.The first technique is a patent for a general photovoltaic plating method of a solar cell and is characterized in that plating is performed while reducing the intensity of a light source when nickel plating is performed. In the process of photovoltaic induction plating of a photovoltaic device, In order to control the intensity of the light source, the process is carried out using the photoinduced power having the direct current characteristic.
그리고, 두 번째 기술은 태양전지 제작에 관한 전극 제조방법으로 전극 도금 시 광 유도 플레이팅을 사용하는 것이다.The second technique is to use a photo induction plating method in electrode plating as an electrode manufacturing method for manufacturing a solar cell.
그러나, 상기 종래 기술들은, 태양 전지가 발전을 하기 위해 필요한 에너지의 세기만을 조절 및 전달하여, 소자로부터 직류 특성의 전원을 생성하여 사용한 것으로서, 전극 보호를 위한 별도의 회로나 장비가 필요하며, 도금 물질의 구조, 밀도, 도금 속도 등의 특성을 제어할 수 없어, 전극의 특성이나 두께 제어가 어렵다.However, the above-described prior arts use only the intensity of energy required for the solar cell to generate electricity, and generate and supply a DC power source from the device, requiring a separate circuit or equipment for electrode protection, It is impossible to control the characteristics such as the structure, density, and plating rate of the material, and it is difficult to control the characteristics and the thickness of the electrode.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양 전지가 전력을 생성하기 위한 에너지를 다양한 방식으로 전달함으로써, 고품질의 그리드 전극 형성을 위한 태양 전지의 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법의 제공을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of forming an electrode of a solar cell by electrolytic plating for forming a high quality grid electrode by transferring energy for generating electric power in various ways, .
상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 태양 전지의 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법에 있어서, 에너지를 전달했을 때, 정공-전자쌍이 생성되는 태양 전지 기판을 도금 용액에 담그는 제1단계와, 상기 태양 전지가 전력을 생성하기 위해 필요한 에너지 전달 조건을 변경하여 에너지를 전달하는 제2단계 및 상기 태양 전지의 자가 생성 전력으로 상기 태양 전지 기판 상의 전극 영역에 상기 태양 전지의 전극 형성을 위한 도금을 진행하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법을 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming an electrode of a solar cell by electrolytic plating, comprising: a first step of immersing a solar cell substrate in which a hole-electron pair is generated when energy is transferred into a plating solution; A second step of transferring energy by changing an energy transfer condition necessary for a battery to generate electric power and a second step of performing plating for forming an electrode of the solar cell on an electrode region on the solar cell substrate with self generated power of the solar cell And a third step of forming an electrode of the solar cell by electrolytic plating.
또한, 상기 제2단계의 에너지 전달 조건은, 에너지 전달 주파수, 에너지 세기 및 에너지 전달 시간 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 변경하는 것이 바람직하며, 특히, 상기 에너지 전달 주파수 변경은, 상기 에너지의 On/Off 주기를 조절하여 상기 태양 전지에서 펄스(Pulse) 형태의 전력이 자가 생산되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the energy transfer condition of the second step is changed by combining any one or two or more of energy transfer frequency, energy intensity and energy transfer time. In particular, / Off period so as to produce a pulse-type power in the solar cell.
또한, 상기 전극 영역은, 상기 태양 전지 기판 상에 절연체층을 형성한 후, 패터닝하여 형성되는 것이 바람직하며, 상기 전극 영역 형성을 위한 절연체층의 패터닝은, 전자빔 리소그래피, 레이저 패터닝, 스크린 프린팅, 포토리소그래피, 임프린트 리소그래피, 나노입자 리소그래피 및 블록코폴리머 중에 어느 하나의 방법에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the electrode region is formed by forming an insulator layer on the solar cell substrate and then patterning. The patterning of the insulator layer for forming the electrode region may be performed by electron beam lithography, laser patterning, Lithography, imprint lithography, nanoparticle lithography, and block copolymer.
또한, 도금 공정시 전극 영역이 확대되는 것을 방지하기 위하여, 상기 전극 영역은, 상기 태양 전지의 전극 너비보다 더 작게 형성하거나, 절연체층의 패터닝시 패턴의 깊이가 태양 전지의 전극 높이보다 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.Further, in order to prevent the electrode area from being enlarged during the plating process, the electrode area may be formed to be smaller than the electrode width of the solar cell, or the pattern depth of the insulator layer may be larger than the electrode height of the solar cell .
또한, 상기 태양 전지 기판 상의 전극 영역에는, 상기 기판과 태양 전지의 전극 간에 저항접촉(Ohmic Contact)을 위한 전도층을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 전도층은, 패터닝 공정과 금속층 증착 후 리프트 오프 공정에 의해 형성되거나, 금속층 증착 후 패터닝 공정 및 식각 공정을 통해 형성되거나, 상기 기판과 저항접촉이 가능한 금속의 도금 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to form a conductive layer for ohmic contact between the substrate and the electrode of the solar cell in the electrode region on the solar cell substrate. The conductive layer may be formed by a patterning process, a lift- Or may be formed through a patterning process and an etching process after the deposition of the metal layer, or may be formed by a plating process of a metal capable of resistance contact with the substrate.
한편, 상기 제3단계는, 양극 쪽 전극에 태양 전지의 전극에 도금될 물질로 이루어진 희생 전극을 부착하여 도금을 진행하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the third step, it is preferable that the plating is performed by attaching a sacrificial electrode made of a material to be plated to the electrode of the solar cell on the anode side electrode.
또한, 상기 태양 전지의 전극 형성을 위한 도금은, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 사용하여, 단층 또는 다층으로 형성되는 것이 바람직하다.The plating for forming the electrode of the solar cell may be performed using a plating solution containing at least one of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, , Li and Zr, is preferably used as a single layer or a multi-layered structure.
또한, 상기 제3단계는, 상기 태양 전지의 자가 생성 전류를 측정하고 전류치에 따라 도금 용액의 농도를 조절하여 전류를 일정 수준으로 유지 또는 제어하는 것이 바람직하다.In the third step, it is preferable that the self-generated current of the solar cell is measured and the current is maintained or controlled by adjusting the concentration of the plating solution according to the current value.
또한, 상기 제3단계는, 상기 태양 전지의 자가 생성 전류에 따른 도금 용액의 온도를 측정하여 도금 용액의 온도를 일정 수준으로 유지 또는 제어하는 것이 바람직하다.In the third step, the temperature of the plating solution according to the self-generated current of the solar cell is measured to maintain or control the temperature of the plating solution to a certain level.
또한, 상기 태양 전지 기판은, PN 단일 접합 또는 PN 다중 접합이 형성된 반도체 기판이며, 상기 반도체 기판 배면부에는 양극 전극을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The solar cell substrate may be a semiconductor substrate having a PN single junction or a PN multiple junction formed therein, and the semiconductor substrate may include an anode electrode on a rear surface of the semiconductor substrate.
또한, 상기 제3단계 이후에, 상기 태양 전지의 전극의 열처리 공정 또는 이온 주입 공정(ion implantation)이 더 수행되는 것이 바람직하다.Further, after the third step, it is preferable that a heat treatment process or an ion implantation process of the electrode of the solar cell is further performed.
상기 과제의 해결 수단에 의해 본 발명은, 태양 전지의 발전 전류를 이용하여 특정 영역에 선택적으로 전해 도금이 가능한 공정이기 때문에, seed-metal이 필요없으므로, 공정 시간 및 비용을 절감시키며, 공정의 단순화에 따른 태양 전지의 특성을 향상시키는 효과가 있다.According to the solving means of the present invention, since seed-metal is not required since the present invention is a process capable of selectively performing electrolytic plating in a specific region by using the generated current of the solar cell, the process time and cost can be reduced, The characteristics of the solar cell according to the present invention can be improved.
또한, 태양 전지가 전력을 생성하기 위한 에너지 전달 조건을 다양하게 변경하여, 도금되는 전극의 도금 속도, 밀도, 구조 등 다양한 특성을 조절할 수 있어, 사용하고자 하는 태양 전지의 특성에 적합한 고품질의 전극을 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to control various characteristics such as the plating rate, density, and structure of the electrode to be plated by changing various energy transfer conditions for generating the electric power of the solar cell, so that a high quality electrode suitable for the characteristics of the solar cell to be used There is an effect that can be formed.
도 1 - 본 발명에 따른 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명의 일실시예에 따라 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성한 경우에 대한 두께에 대한 프로파일 그래프를 나타낸 도.
도 3 - 도금 전과 도금 후의 그리드 전극의 표면 사진을 나타낸 도.1 is a schematic view of a method of forming a grid electrode of a solar cell according to the present invention by electrolytic plating.
FIG. 2 is a graph showing a profile of a thickness of a grid electrode of a solar cell formed by electrolytic plating according to an embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 3 is a view showing a surface photograph of the grid electrode before plating and after plating. Fig.
본 발명은 태양 전지의 자가 생성 전력을 이용하여, 태양 전지의 그리드 전극을 전해도금으로 형성하는 것으로서 태양 전지가 발전을 하기 위한 광원을 공급하고, 태양 전지의 자가 생성 전류를 사용하여 태양 전지의 그리드 전극에 도금을 하는 것이다. 이에 의해, 태양 전지의 발전 전류를 이용하여 특정 영역에 선택적으로 전해 도금이 가능한 공정이기 때문에, 전해 도금시 seed-metal 증착 공정이 생략될 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 태양 전지의 특성 향상 및 공정비용의 절감을 가져올 수 있게 된다.
A grid electrode of a solar cell is formed by electrolytic plating using a self-generated power of a solar cell. The solar cell is provided with a light source for generating electric power, The electrode is plated. As a result, the seed-metal deposition process can be omitted at the time of electrolytic plating, and the process can be simplified, so that the characteristics of the solar cell can be improved and the process It is possible to reduce the cost.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법에 관한 것이다.1 is a view illustrating a method of forming a grid electrode of a solar cell according to the present invention by electrolytic plating.
도시된 바와 같이 본 발명은 태양 전지의 자가 생성 전력을 이용하여, 태양 전지의 그리드 전극(16)을 전해 도금으로 형성하는 방법에 있어서, 에너지를 전달했을 때, 정공-전자쌍이 생성되는 태양 전지 기판(10)을 도금 용액에 담그는 제1단계와, 상기 태양 전지가 전력을 생성하기 위해 필요한 에너지 전달 조건을 변경하여 에너지를 전달하는 제2단계 및 상기 태양 전지의 자가 생성 전력으로 상기 태양 전지 기판(10) 상의 전극 영역에 상기 태양 전지의 그리드 전극(16) 형성을 위한 도금을 진행하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.As shown in the drawings, the present invention provides a method of forming a
일반적으로 박막형 태양전지는, 하부 기판과, 배면 전극, n형 반도체 기판 또는 p형 반도체 기판이 형성되고, 음극 전극 및 상부 기판 등을 포함하여 구성되는 것이다.In general, a thin film solar cell includes a lower substrate, a back electrode, an n-type semiconductor substrate or a p-type semiconductor substrate, and includes a cathode electrode and an upper substrate.
이러한 태양 전지는, 빛을 비추면 정공-전자쌍이 발생하게 되고, 발생된 전하들은 p극 및 n극으로 이동하게 된다. 이 현상에 의해 p극과 n극 사이에 전위차(광기전력)가 발생하여, 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.In such a solar cell, when light is shined, a hole-electron pair is generated, and the generated charges move to the p-pole and the n-pole. Due to this phenomenon, a potential difference (photovoltaic power) is generated between the p-pole and the n-pole, and when a load is connected to the solar cell, current flows.
여기에서 부하는 도금 용액(100)이 되며, 도금되는 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하게 되므로, 도금 용액(100) 내에 상기 금속이 전해질 상태로 용해되어 있는 것이다. 시판되는 도금 용액(100)을 사용할 수 있으며, 금속 농축액 등의 형태로 제공된다.In this case, the load becomes the
상기 금속을 이용한 도금은 태양 전지의 적용 및 목적에 따라서 단층 또는 다층으로 형성할 수 있으며, 하나의 금속층의 도금이 완료되면 도금 용액을 바꿔 다른 종류의 금속층을 형성하여 다층으로 형성할 수도 있는 것이다.The plating using the metal may be formed as a single layer or a multi-layer depending on the application and purpose of the solar cell. Alternatively, when one metal layer is plated, the plating solution may be changed to form another layer of metal layer.
상기와 같이, 에너지를 전달했을 때, 정공-전자쌍이 생성되는 태양 전지 기판(10)을 도금 용액(100)에 담그게 된다. 상기 태양 전지 기판(10) 배면에는 양극 전극(상대전극, 배면 전극)(15)이 형성되어 있다.As described above, when the energy is transferred, the
본 발명에 따른 태양 전지 기판(10)이라 함은 PN 단일 접합 또는 PN 다중 접합이 형성된 반도체 기판(11)과, 상기 반도체 기판(11) 배면부에 형성된 양극 전극(15)을 포함하는 것을 말하며, 상기 반도체 기판(11) 상층에 음극 전극(편의상 "태양 전지의 그리드 전극"이라고 한다.)을 형성하는 것이다. 도 1에서는 편의상 양극 전극(15) 상에 반도체 기판(11)이 형성된 것을 도시한 것이다.The
그리고, 상기 태양 전지 기판(10)을 도금 용액(100)에 담근 후, 태양 전지에 따른 전력을 생성하기 위해 필요한 에너지를 전달하고, 상기 태양 전지의 자가 생성 전력으로 상기 태양 전지의 그리드 전극(16) 형성을 위한 도금을 진행하게 되는 것이다.Then, after the
상기 태양 전지가 전력을 생성하기 위해 필요한 에너지를 전달하는 과정에서, 에너지 전달 조건을 다양하게 변경하여 전달하게 된다.In the process of transferring the energy required for the solar cell to generate electric power, various energy transfer conditions are changed and transmitted.
구체적으로는 에너지 전달 주파수, 에너지 세기 및 에너지 전달 시간 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 에너지 전달 조건을 변경하여 태양 전지에 에너지를 전달할 수 있다. 특히, 에너지 전달 주파수 변경은 에너지의 On/Off 주기를 조절하여 상기 태양 전지에서 펄스(Pulse) 형태의 전력이 자가 생성되도록 한다.Specifically, energy can be transferred to the solar cell by changing energy transfer conditions by combining any one or more of energy transfer frequency, energy intensity, and energy transfer time. Particularly, the change of the energy transfer frequency controls the on / off cycle of the energy so that the pulse-type power is self-generated in the solar cell.
이와 같은 에너지의 On/Off 주기를 변경하게 되면, 물질에 따라 특성이 다르지만, 일반적으로 밀도가 높아지고 표면 거칠기가 낮아지게 된다.Such changes in the on / off cycle of the energy cause the density to increase and the surface roughness to be lowered, although the characteristics vary depending on the material.
한편, 직류 도금을 진행하게 되면 도금 금속뿐만 아니라, 수소 등 다른 원소도 금속 표면에 생성되며, 이온이 결핍되어 전류 밀도는 높이는 것에 한계가 있게 된다.On the other hand, when the direct current plating proceeds, not only the plating metal but also other elements such as hydrogen are generated on the surface of the metal, and there is a limitation in increasing the current density due to the lack of ions.
따라서, 본 발명에 따른 에너지 On/Off 제어를 통한 도금을 진행하는 경우, Off 시간 동안 생성되었던 수소가 도금 용액으로 해리될 수 있도록 하여 금속의 물리적 특성이 상승하게 된다.Therefore, when the plating is performed by the energy on / off control according to the present invention, the hydrogen generated during the off time can be dissociated into the plating solution, so that the physical properties of the metal are increased.
또한, Off 시간 동안 도금으로 인해 이온 결핍 상태의 금속 이온들이 용액으로부터 다시 확산되어 균일하게 혼합될 수 있는 여유를 주게 되고, 이는 전류 밀도를 상승시킬 수 있어, 도금 속도를 향상시키게 된다.In addition, during the Off time, the metal ions of the ion-deficient state are diffused again from the solution due to plating, thereby giving a margin to be uniformly mixed, which can increase the current density and improve the plating rate.
따라서, 다양한 에너지 전달 조건 변경은 도금되는 금속의 증착 속도, 밀도, 물질 구조 등 다양한 특성을 조절할 수 있는 것이다.Accordingly, various energy transfer conditions can be adjusted to various properties such as deposition rate, density, and material structure of the plated metal.
즉, 태양 전지의 특성에 따라 동일한 태양 전지의 그리드 전극 형성시, 에너지원의 전달 방식은 한 가지, 혹은 두 가지 이상 조합하여 사용할 수도 있으며, 에너지 전달 시 펄스 On/Off 비는 0.01~99.9까지 또는 1THz~1μHz 까지 다양하게 설정할 수 있다.That is, when forming the grid electrode of the same solar cell according to characteristics of the solar cell, the energy source may be used in combination of one or two or more, and the pulse on / off ratio may be 0.01 to 99.9 It can be set in various ways from 1THz to 1μHz.
특히, 에너지 전달 주파수 변화를 위해 On/Off응답 속도가 빠른 조명을 사용하는 것이 바람직하며, 일반적으로 LED를 사용할 수 있다.Particularly, it is preferable to use an illumination with a high on / off response speed in order to change the energy transfer frequency. In general, an LED can be used.
한편, 전해 도금을 진행하게 되면, 음극에 금속이 석출되어 태양 전지의 그리드 전극(16)을 형성하게 되고, 태양 전지의 자체 전력을 이용하여 도금을 진행하기 때문에 상황에 따라 양극 물질이 도금 용액(100)에 녹아 들어갈 수도 있다. 이때, 양극을 보호하기 위해 양극 쪽 전극에 태양 전지의 그리드 전극(16)에 도금될 물질로 이루어진 희생 전극(14)을 부착하여 도금 공정을 진행할 수도 있다.On the other hand, when the electrolytic plating proceeds, the metal is precipitated on the cathode to form the
또한, 태양 전지 기판(10) 상 즉, 반도체 기판(11) 상층에 아무런 패턴이 형성되지 않은 경우에는 도금에 의해 형성된 전극은 태양 전지 기판(10) 상층 전체에 박막의 형태로 형성되게 된다.In the case where no pattern is formed on the
또한, 특정한 패턴으로 이루어진 태양 전지의 그리드 전극(16)을 형성할 수도 있으며, 이를 위해서는 상기 태양 전지 기판(10) 상에 전극 영역을 형성할 수 있다.In addition, a
상기 전극 영역은 상기 태양 전지 기판(10) 상에 절연체층(13)을 형성한 후, 패터닝하여 형성할 수 있으며, 즉, 절연체층(13)의 패터닝 후 오픈된 영역을 말한다. 이는 전자빔 리소그래피, 레이저 패터닝, 스크린 프린팅, 포토리소그래피, 임프린트 리소그래피, 나노입자 리소그래피 및 블록코폴리머 중에 어느 하나의 방법에 의해 형성한다.The electrode region can be formed by forming an
한편, 전극 영역에 태양 전지의 자가 생성 전력을 이용한 도금 공정을 진행함에 있어, 태양 전지 기판(10) 위에 형성되어 있는 절연체층(13) 패턴 밖으로 넘쳐서 도금이 진행될 수 있다. 이 경우 전극 영역이 확대될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여, 상기 전극 영역을 원래 설계치보다 상기 태양 전지의 그리드 전극(16) 너비보다 더 작게 형성하여 크기를 보상하거나, 전극 영역을 형성하는 상기 절연체층(13)의 패터닝시 패턴의 깊이가 태양 전지의 그리드 전극(16) 높이보다 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the plating process using the self-generated power of the solar cell is performed on the electrode region, the plating may proceed over the pattern of the
또한, 통상적으로 태양 전지의 효율을 높이기 위해 상기 전극 영역에 태양 전지 기판(10)과 태양 전지의 그리드 전극(16) 간에 저항접촉(Ohmic Contact)을 위한 전도층(12)을 더 형성할 수 있다.In order to increase the efficiency of the solar cell, a
상기 전도층(12)은 고분자 물질의 패터닝 공정과 금속층 증착 후 리프트 오프 공정에 의해 형성되거나, 금속층 증착 후 패터닝 공정 및 식각 공정을 통해 형성되거나, 상기 기판과 저항접촉이 가능한 금속의 도금 공정에 의해 형성할 수 있다.The
즉, 상기 전도층(12) 패턴 사이에 도금 영역 보호를 위한 절연체층(13)을 더 형성하여 전도층(12) 상층에만 전극이 도금되도록 한 것이다. 즉, 미세 패턴의 전극을 형성할 경우 전도층(12) 또한 이에 대응되게 미세하게 형성되게 되는데, 도금 공정 중에 인접하는 전도층(12) 간에 서로 유착되는 현상을 방지하기 위한 것이다.That is, an
상기 절연체층(13)으로는 PVC(Polyvinyl Chloride), Neoprene, PVA(Polyvinyl Alcohol), PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), PBMA(Poly Benzyl Meta Acrylate), PolyStylene, PDMS(Polydimethylsiloxane), PVFM(Poly Vinyl formal), Parylene, Polyester, Epoxy, Polyether, Polyimide과 같은 물질 또는 일반적으로 사용되는 포토레지스트, 이빔레지스트 또는 임프린트레지스트 등이 사용될 수 있다.The
한편, 상기 태양 전지의 자가 생성 전력으로 상기 태양 전지의 그리드 전극(16)을 형성하는 중에, 상기 태양 전지의 자가 생성 전류를 측정하고, 전류치에 따라 도금 용액(100)의 농도를 조절하여 전류를 일정 수준으로 유지 또는 제어가 가능하도록 하며, 이는 전류측정수단을 통해 실현할 수 있다.Meanwhile, during the formation of the
상기 전류측정수단은 간단하게는 검류계 및 전류센서가 될 수 있으며, 전류가 일정 값 이하나 이상이 되면 경고음이 발생하거나, 에너지원 세기, 에너지원 On/Off 주기 제어를 하거나, 도금 용액(100)을 자동으로 공급할 수 있는 장치를 구비할 수도 있다.The current measuring means may be simply a galvanometer and a current sensor. When the current is less than or equal to a predetermined value, a warning sound may be generated, an energy source intensity, an energy source on / off period may be controlled, May be provided.
즉, 도금 진행 중에 도금 용액(100)의 농도가 묽어지는 경우, 도금 속도가 떨어지게 되고, 그 경우 도금 속도나 전극의 밀도 등의 다른 특성의 변화가 생기게 되어 균일한 밀도의 전극 형성에 방해가 될 수 있으며, 이 경우 도금 용액(100)의 농도를 일정하게 조절하여 이러한 점을 해소할 수 있도록 한 것이다. 필요에 따라서는 도금 용액(100)의 농도를 변화시킬 수도 있다.That is, when the concentration of the
또한, 상기 태양 전지의 자가 생성 전류로 상기 태양 전지의 그리드 전극(16)을 형성하는 중에, 상기 태양 전지의 자가 생성 전류에 따른 도금 용액(100)의 온도를 측정하여 도금 용액(100)의 온도를 일정 수준으로 유지 또는 제어가 가능하도록 하며, 이는 온도측정수단 및 냉각수단을 통해 실현할 수 있다.During the formation of the
상기 온도측정수단은 간단하게는 온도계 및 온도센서가 될 수 있으며, 일정 온도 이하나 이상이 되면 경고음이 발생하거나, 히터를 이용하여 도금 용액의 온도를 높일 수 있도록 하거나, 냉각수단은 냉매를 통해 도금 용액(100)의 온도를 낮출 수 있도록 하는 것이다.The temperature measuring means may be simply a thermometer and a temperature sensor. When the temperature is not more than a predetermined temperature, a warning sound may be generated, or the temperature of the plating solution may be increased by using a heater, So that the temperature of the
한편, 도금 공정을 통해 태양 전지의 그리드 전극(16) 형성이 완료되면, 상기 태양 전지의 그리드 전극(16)의 열처리 공정 또는 이온 주입 공정(ion implantation)이 더 수행할 수도 있다. 이는 도금된 태양 전지의 그리드 전극(16)의 물성 변화를 유도하기 위함이다.
When the formation of the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성한 경우에 대한 두께에 대한 프로파일 그래프를 나타낸 것으로서, 도금 후(After Plating)의 그리드 전극이 도금 전(Before Plating)의 그리드 전극에 비해 폭은 거의 비슷하나 두께가 훨씬 두꺼워졌음을 확인할 수 있었다. 이에 의해 태양 전지의 내부 저항을 낮추게 되어 고효율의 태양 전지를 제공할 수 있게 된다.FIG. 2 is a graph showing a profile of a thickness of a grid electrode of a solar cell formed by electrolytic plating according to an embodiment of the present invention. When a grid electrode of an after- The width of the grid electrode is almost the same as that of the grid electrode, but the thickness is much thicker. As a result, the internal resistance of the solar cell is lowered, thereby providing a highly efficient solar cell.
도 3은 도금 전과 도금 후의 그리드 전극의 표면 사진을 나타낸 것으로서, 도금 후에 그리드 전극의 두께가 두꺼워져 그리드 전극의 표면 상태가 균일하고 깨끗함을 확인할 수 있었다.FIG. 3 is a photograph of the surface of the grid electrode before and after plating. It is confirmed that the thickness of the grid electrode becomes thick after plating, and the surface state of the grid electrode is uniform and clean.
이와 같이, 태양 전지의 자가 발전 전류를 이용하여 특정 영역에 선택적으로 전해 도금이 가능한 공정이기 때문에, seed-metal이 필요없으므로, seed-metal 제거 공정과 고진공이 필요한 증착 공정이 필요없게 되고, 이에 따라 공정 시간 및 비용을 절감시키며, 공정의 단순화에 따른 태양 전지의 특성을 향상시키게 된다.Since seed-metal is not required because it is a process capable of selectively electrolytic plating in a specific region by using the self-generated current of the solar cell, a seed-metal removing step and a deposition step requiring high vacuum are not required, The process time and cost are reduced, and the characteristics of the solar cell according to the simplification of the process are improved.
또한, 태양 전지가 전류를 생성하기 위한 광원 전달 조건을 다양하게 변경하여, 도금되는 전극의 도금 속도, 밀도, 구조 등 다양한 특성을 조절할 수 있어, 사용하고자 하는 태양 전지의 특성에 적합한 고품질의 전극을 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, since various conditions such as plating speed, density, and structure of a plated electrode can be controlled by changing a light source delivery condition for generating a current, a high quality electrode suitable for the characteristics of a solar cell to be used There is an effect that can be formed.
본 발명은 태양 전지의 자가 생성 전류를 이용하여 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성시키는 것으로서, 고품질의 전극 형성을 위한 태양 전지 산업에 이용가능성이 있다.The present invention forms a grid electrode of a solar cell by electrolytic plating using a self-generated current of a solar cell, and is applicable to a solar cell industry for forming a high-quality electrode.
10 : 태양 전지 기판 11 : 반도체 기판
12 : 전도층 13 : 절연체층
14 : 희생 전극 15 : 양극 전극
16 : 태양 전지의 그리드 전극 100 : 도금 용액10: solar cell substrate 11: semiconductor substrate
12: conductive layer 13: insulator layer
14: sacrificial electrode 15: positive electrode
16: grid electrode of solar cell 100: plating solution
Claims (15)
에너지를 전달했을 때, 정공-전자쌍이 생성되는 태양 전지 기판을 도금 용액에 담그는 제1단계;
상기 태양 전지가 전력을 생성하기 위해 필요한 에너지 전달 조건을 변경하여 에너지를 전달하는 제2단계; 및
상기 태양 전지의 자가 생성 전력으로 상기 태양 전지 기판 상의 전극 영역에 상기 태양 전지의 그리드 전극 형성을 위한 도금을 진행하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.A method for forming a grid electrode of a solar cell by electrolytic plating,
A first step of immersing a solar cell substrate in which a hole-electron pair is generated when the energy is transferred, into a plating solution;
A second step of transferring energy by changing energy transfer conditions required for the solar cell to generate electric power; And
And a third step of performing plating for forming a grid electrode of the solar cell on the electrode area on the solar cell substrate by self-generated power of the solar cell. The grid electrode of the solar cell is formed by electrolytic plating Lt; / RTI >
에너지 전달 주파수, 에너지 세기 및 에너지 전달 시간 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 변경하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.The method according to claim 1,
The energy transfer frequency, the energy intensity, and the energy transfer time are changed in combination. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 에너지의 On/Off 주기를 조절하여 상기 태양 전지에서 펄스(Pulse) 형태의 전력이 자가 생산되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.3. The method of claim 2,
Wherein a pulse voltage is generated in the solar cell by controlling an on / off period of the energy by electrolytic plating.
상기 태양 전지 기판 상에 절연체층을 형성한 후, 패터닝하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.The plasma display apparatus according to claim 1,
Wherein the solar cell substrate is formed by forming an insulator layer on the solar cell substrate and then patterning the solar cell substrate by electrolytic plating.
전자빔 리소그래피, 레이저 패터닝, 스크린 프린팅, 포토리소그래피, 임프린트 리소그래피, 나노입자 리소그래피 및 블록코폴리머 중에 어느 하나의 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.5. The method of claim 4, wherein patterning of the insulator layer for forming the electrode regions comprises:
Wherein the electrode is formed by any one of electron beam lithography, laser patterning, screen printing, photolithography, imprint lithography, nanoparticle lithography and block copolymer.
상기 태양 전지의 그리드 전극 너비보다 더 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.The plasma display apparatus according to claim 4,
Wherein a width of the grid electrode of the solar cell is smaller than a width of the grid electrode of the solar cell.
절연체층의 패터닝시 패턴의 깊이가 태양 전지의 그리드 전극 높이보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.The plasma display apparatus according to claim 4,
Wherein the depth of the pattern when the insulator layer is patterned is larger than the height of the grid electrode of the solar cell.
상기 기판과 태양 전지의 그리드 전극 간에 저항접촉(Ohmic Contact)을 위한 전도층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.The solar cell module according to claim 1,
Wherein a conductive layer for ohmic contact is formed between the substrate and the grid electrode of the solar cell by electrolytic plating.
패터닝 공정과 금속층 증착 후 리프트 오프 공정에 의해 형성되거나, 금속층 증착 후 패터닝 공정 및 식각 공정을 통해 형성되거나, 상기 기판과 저항접촉이 가능한 금속의 도금 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.9. The semiconductor device according to claim 8,
Wherein the metal layer is formed by a patterning process and a lift-off process after the metal layer deposition, or is formed through a patterning process and an etching process after the metal layer is formed, or is formed by a metal plating process capable of making resistance contact with the substrate. Wherein the electrode is formed by electrolytic plating.
양극 쪽 전극에 태양 전지의 그리드 전극에 도금될 물질로 이루어진 희생 전극을 부착하여 도금을 진행하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.2. The method according to claim 1,
Wherein the plating is performed by attaching a sacrificial electrode made of a material to be plated to the grid electrode of the solar cell to the anode side electrode.
Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 사용하여, 단층 또는 다층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.The solar cell according to claim 1, wherein the plating for forming the grid electrode of the solar cell comprises:
At least one metal selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, Wherein the grid electrode is formed of a single layer or a multilayer.
상기 태양 전지의 자가 생성 전류를 측정하고 전류치에 따라 도금 용액의 농도를 조절하여 전류를 일정 수준으로 유지 또는 제어하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 전해 도금으로 형성하는 방법.2. The method according to claim 1,
Wherein the self-generated current of the solar cell is measured and the concentration of the plating solution is adjusted according to the current value to maintain or control the current to a predetermined level.
상기 태양 전지의 자가 생성 전류에 따른 도금 용액의 온도를 측정하여 도금 용액의 온도를 일정 수준으로 유지 또는 제어하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 도금으로 형성하는 방법.2. The method according to claim 1,
Wherein a temperature of the plating solution is measured according to a self-generated current of the solar cell to maintain or control the temperature of the plating solution to a predetermined level.
PN 단일 접합 또는 PN 다중 접합이 형성된 반도체 기판이며, 상기 반도체 기판 배면부에는 양극 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 도금으로 형성하는 방법.The solar cell module according to claim 1,
Wherein a PN junction or a PN multiple junction is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a cathode electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
상기 태양 전지의 그리드 전극의 열처리 공정 또는 이온 주입 공정(ion implantation)이 더 수행되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 그리드 전극을 도금으로 형성하는 방법.2. The method according to claim 1, wherein, after the third step,
Wherein the grid electrode of the solar cell is further subjected to a heat treatment process or an ion implantation process.
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