KR20180000070A - 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버스바전극을 복수의 금속성와이어로 대체함으로써 수광면적을 증대시킴과 함께 전기저항을 최소화할 수 있는 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지는 기판; 상기 기판 내부의 하부측에 구비된 에미터층; 상기 기판 전면 상에 구비된 전면 패시베이션층; 상기 기판 후면 상에 구비된 후면 패시베이션층; 상기 전면 패시베이션층 상에 구비된 전면전극; 및 상기 후면 패시베이션층 상에 구비된 후면전극;을 포함하여 이루어지며, 상기 전면전극 및 후면전극 각각은, 이격하여 반복, 배치된 복수의 핑거전극과, 상기 복수의 핑거전극에 직교하는 방향으로 이격하여 반복, 배치된 복수의 금속성와이어와, 상기 핑거전극과 금속성와이어의 교차점 부위에 구비되어, 핑거전극과 금속성와이어의 전기적 연결을 매개하는 도전성패드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법{Back-junction bi-facial solar cell and method for fabricating the same}
본 발명은 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버스바전극을 복수의 금속성와이어로 대체함으로써 수광면적을 증대시킴과 함께 전기저항을 최소화할 수 있는 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 수광하여 광전변환시키는 소자이다. 일반적인 태양전지는 전면과 후면에 각각 전면전극과 후면전극이 구비되는 구조를 갖는다. 그러나, 수광면인 전면에 전면전극이 구비됨에 따라, 전면전극의 면적만큼 수광면적이 줄어들게 된다.
수광면적이 축소되는 문제를 해결하기 위해 후면전극형 태양전지가 제안되었다. 후면전극형 태양전지는 태양전지의 후면 상에 (+)전극과 (-)전극을 구비시켜 태양전지 전면의 수광면적을 극대화할 수 있다.
그러나, 후면전극형 태양전지를 포함한 종래의 태양전지는 전면과 후면 중 어느 한 면으로만 태양광이 수광됨에 따라, 태양광 수광에 있어 근본적인 한계가 있다. 이에, 최근에는 전면과 후면의 양면으로 수광이 가능한 양면수광형 태양전지에 대한 연구가 진행되고 있으며, 한국공개특허공보 제1998-20311호에 양면수광형 태양전지의 일 예가 개시되어 있다. 양면수광형 태양전지의 양면 각각에는 핑거전극과 버스바전극이 구비된다.
이와 같은 양면수광형 태양전지는 에미터층의 구비위치에 따라 전면접합형과 후면접합형으로 구분된다. 전면접합형은 기판 전면부에서 p-n 접합이 이루어지고, 후면접합형은 기판 후면부에서 p-n 접합이 이루어진다.
한편, 후면접합 n형 양면수광형 태양전지의 경우, 전면접합 n형 양면수광형 태양전지 및 p형 전면전극형 태양전지에 비해 발전 전류량이 큰 특성으로 인해 전기저항에 의한 에너지 손실이 증가되는 문제점이 있다. 이에, 버스바전극의 수를 늘릴 필요가 있으나, 버스바전극의 수가 증가되면 수광면적이 작아지는 문제가 발생한다.
한국공개특허공보 제1998-20311호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 버스바전극을 복수의 금속성와이어로 대체함으로써 수광면적을 증대시킴과 함께 전기저항을 최소화할 수 있는 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지는 기판; 상기 기판 내부의 하부측에 구비된 에미터층; 상기 기판 전면 상에 구비된 전면 패시베이션층; 상기 기판 후면 상에 구비된 후면 패시베이션층; 상기 전면 패시베이션층 상에 구비된 전면전극; 및 상기 후면 패시베이션층 상에 구비된 후면전극;을 포함하여 이루어지며, 상기 전면전극 및 후면전극 각각은, 이격하여 반복, 배치된 복수의 핑거전극과, 상기 복수의 핑거전극에 직교하는 방향으로 이격하여 반복, 배치된 복수의 금속성와이어와, 상기 핑거전극과 금속성와이어의 교차점 부위에 구비되어, 핑거전극과 금속성와이어의 전기적 연결을 매개하는 도전성패드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 금속성와이어는 도전성패드 상에 적층되어, 도전성패드와 전기적으로 연결된다. 상기 금속성와이어와 도전성패드는 납땜으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 금속성와이어의 일단은 외부의 캐패시터와 연결된다. 이와 함께, 상기 금속성와이어의 개수는 6개 이상 핑거전극의 개수 이하이다.
상기 전면전극의 핑거전극과 도전성패드는 동일 재질로 이루어지며, 상기 후면전극의 핑거전극과 도전성패드는 서로 다른 재질로 이루어진다. 상기 전면전극의 핑거전극과 도전성패드는 Ag로 이루어지며, 상기 후면전극의 핑거전극은 Al로 이루어지고, 상기 후면전극의 도전성패드는 Ag로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법은 전면 패시베이션층 및 후면 패시베이션층이 구비된 기판을 준비하는 단계; 상기 전면 패시베이션층 상에 핑거전극 형성을 위한 제 1 도전성 페이스트 및 도전성패드 형성을 위한 패드 페이스트를 도포하는 단계; 상기 후면 패시베이션층 상에 핑거전극 형성을 위한 제 2 도전성 페이스트 및 도전성패드 형성을 위한 패드 페이스트를 도포하는 단계; 기판을 소성하여, 전면 패시베이션층 상에 핑거전극 및 도전성패드를 형성함과 함께 후면 패시베이션층 상에 핑거전극 및 도전성패드를 형성하는 단계; 전면전극의 핑거전극, 후면전극의 핑거전극 각각에 직교하는 방향으로 복수의 금속층와이어를 적층하며, 핑거전극과 금속층와이어의 교차점에 상기 도전성패드가 위치하는 단계; 및 상기 도전성패드와 금속층와이어를 결합하여, 금속성와이어를 고정시킴과 함께 도전성패드를 매개로 금속성와이어와 핑거전극을 전기적으로 연결시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
버스바전극을 금속성와이어로 대체함에 따라 수광면적을 증대시킬 수 있다. 또한, 수광면적의 감소를 최소화하는 수준에서 금속성와이어의 개수를 늘릴 수 있으며, 이를 통해 전기저항을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지의 구성도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 참고도.
본 발명은 후면접합 양면수광형 태양전지의 전면전극 및 후면전극을 핑거전극과 금속성와이어의 조합으로 구성한다.
본 발명의 금속성와이어는 종래 기술의 버스바전극 및 인터커넥터(interconnector)를 대체한다. 종래의 경우, 핑거전극에 의해 수집된 캐리어(carrier)는 버스바전극을 거쳐 인터커넥터를 통해 외부의 캐패시터 등으로 전달된다. 본 발명의 경우, 금속성와이어가 핑거전극과 전기적으로 연결되어 핑거전극에 의해 수집된 캐리어를 외부의 캐패시터 등으로 전달하는 역할을 한다. 즉, 금속성와이어가 버스바전극 및 인터커넥터의 역할을 담당한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지는 전면전극과 후면전극을 구비한다.
상기 전면전극은 기판(110) 전면 상에 구비된 전면 패시베이션층(150) 상에 구비되며, 상기 후면전극은 기판(110) 후면 상에 구비된 후면 패시베이션층(130) 상에 구비되어 에미터층(120)과 전기적으로 연결된다.
상기 전면전극과 후면전극의 상세 구성에 대한 설명에 앞서, 기판(110) 구조에 살펴보면 다음과 같다. 상기 기판(110)은 제 1 도전형(예를 들어, n형)의 실리콘 기판(110)이며, 상기 기판(110) 내부의 하부측에는 제 2 도전형(예를 들어, p형)의 에미터층(120)이 구비된다. 상기 에미터층(120) 상에는 후면 패시베이션층(130)이 구비되며, 상기 후면 패시베이션층(130) 상에는 에미터층(120)과 전기적으로 연결되는 후면전극이 구비된다. 또한, 상기 기판(110) 내부의 상부측에는 전면전계층(n+)(140)이 구비되고, 상기 전면전계층(n+)(140) 상에는 전면 패시베이션층(150)이 구비되며, 상기 전면 패시베이션층(150) 상에는 전면전계층(n+)(140)과 전기적으로 연결되는 전면전극이 구비된다.
이와 같은 구조 하에, 태양광이 수광되면 기판(110) 내부에서 광전변환이 발생되어 전자(-), 정공(+)가 생성되며, 전자(-)는 전면전계층(n+)(140)을 거쳐 전면전극으로 이동되고 정공(+)은 에미터층(120)을 거쳐 후면전극으로 이동된다.
상기 전면전극 및 후면전극의 구조는 다음과 같다.
먼저, 상기 전면전극은 핑거전극(161), 도전성패드(162) 및 금속성와이어(180)를 포함하여 이루어진다.
상기 핑거전극(161)은 광전변환에 의해 생성된 캐리어(carrier)를 수집하며, 기판(110)의 일 방향을 따라 이격하여 반복 배치된다. 즉, 복수의 핑거전극(161)이 상기 전면 패시베이션층(150) 상에서 평행하여 이격, 배치되는 형태를 이룬다.
상기 금속성와이어(180)는 상기 핑거전극(161)에 의해 수집된 캐리어를 외부의 캐패시터(도시하지 않음) 등으로 전달하며, 상기 핑거전극(161)에 직교하는 방향으로 이격하여 반복 배치된다. 복수의 핑거전극(161)은 제 1 방향(예를 들어, 가로 방향)을 따라 이격, 배치되며, 복수의 금속성와이어(180)는 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향(예를 들어, 세로 방향)을 따라 이격, 배치되는 형태를 이룬다. 상기 금속성와이어(180)의 수는 제한되지는 않으나, 6개 이상이고 핑거전극(161)의 개수 이하로 구성하는 것이 바람직하다.
복수의 핑거전극(161)과 복수의 금속성와이어(180)가 직교하는 형태로 배치됨에 따라, 핑거전극(161)과 금속성와이어(180)의 교차점이 존재하게 되는데, 상기 교차점에는 도전성패드(162)가 구비된다.
상기 도전성패드(162)는 핑거전극(161)과 금속성와이어(180) 사이에 구비되어, 핑거전극(161)과 금속성와이어(180)의 전기저항을 낮추는 역할을 한다. 상기 도전성패드(162)는 핑거전극(161)과 금속성와이어(180)의 모든 교차점에 구비되거나, 전체 교차점 중 일부 교차점에 선택적으로 구비될 수 있다.
한편, 상기 핑거전극(161) 및 도전성패드(162)는 Ag를 주성분으로 구성할 수 있으며, 상기 금속성와이어(180)는 철(Fe)과 주석(Sn) 기반의 금속화합물로 이루어질 수 있다.
이상, 전면전극의 상세 구성에 대해 설명하였다. 후면전극의 구조는 다음과 같다. 상기 후면전극은 상기 전면전극과 마찬가지로 핑거전극(171), 도전성패드(172) 및 금속성와이어(180)를 포함하여 이루어진다.
또한, 후면전극을 구성하는 복수의 핑거전극(171), 도전성패드(172) 및 복수의 금속성와이어(180)는 전면전극의 형태와 동일하다. 즉, 복수의 핑거전극(171)이 제 1 방향(예를 들어, 가로 방향)을 따라 이격, 배치되고, 복수의 금속성와이어(180)는 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향(예를 들어, 세로 방향)을 따라 이격, 배치되며, 핑거전극(171)과 금속성와이어(180)의 교차점에는 핑거전극(171)과 금속성와이어(180) 사이에 도전성패드(172)가 구비된다.
다만, 전면전극과 후면전극은 핑거전극(171)을 구성하는 재료에서 차이가 있다. 전면전극의 핑거전극(171)이 Ag를 주성분으로 함에 반해, 후면전극의 핑거전극(171)은 제 2 도전형(p형)의 금속 예를 들어, Al을 주성분으로 한다. 후면전극의 핑거전극(171)이 Al을 주성분으로 하여 구성되는 이유는, 기판(110) 후면의 BSF(back surface field)층 형성을 위해서이다. Al을 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 소성하면 핑거전극(171)이 형성됨과 함께 Al 성분이 기판(110) 후면의 내부로 확산되어 BSF층이 형성된다.
한편, 상기 후면전극의 금속성와이어(180)는 전면전극의 금속성와이어(180)와 마찬가지로 개수에 제한되지는 않으나, 6개 이상이고 핑거전극(171)의 개수 이하로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 후면전극의 도전성패드(172)는 핑거전극(171)과 금속성와이어(180)의 모든 교차점에 구비되거나, 전체 교차점 중 일부 교차점에 선택적으로 구비될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지에 대해 설명하였다. 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 전면 패시베이션층(150) 및 후면 패시베이션층(130)이 구비된 기판(110)을 준비한다.
상기 기판(110)은 제 1 도전형(예를 들어, n형)의 실리콘 기판(110)이다. 상기 기판(110) 내부의 상부측에는 전면전계층(n+)(140)이 구비되고, 상기 전면전계층(n+)(140)의 상부 즉, 기판(110) 전면 상에 상기 전면 패시베이션층(150)이 구비된다. 또한, 상기 기판(110) 내부의 하부측에는 제 2 도전형(예를 들어, p형)의 에미터층(120)이 구비된다. 상기 에미터층(120)의 상부 즉, 기판(110) 후면 상에 상기 후면 패시베이션층(130)이 구비된다.
상기 전면 패시베이션층(150) 및 후면 패시베이션층(130)이 구비된 기판(110)이 준비된 상태에서, 전면전극 및 후면전극 형성공정을 진행한다. 전면전극 형성공정과 후면전극 형성공정은 순차적으로 진행하며, 순서에 무관하다.
전면전극 형성공정을 살펴보면, 먼저 핑거전극 형성을 위한 제 1 도전성 페이스트(10)를 상기 전면 패시베이션층(150) 상에 도포한다(도 2b 참조).
상기 제 1 도전성 페이스트(10)는 제 1 방향(예를 들어, 가로 방향)을 따라 이격하여 반복되는 형태로 도포된다. 즉, 전면 패시베이션층(150) 상에 복수의 제 1 도전성 페이스트(10)가 제 1 방향을 따라 평행하게 이격, 배치된 형태로 도포된다.
이어, 핑거전극과 금속성와이어(180)의 교차점에 해당하는 전면 패시베이션층(150) 상에 도전성패드 형성을 위한 패드 페이스트(20)를 도포한다. 상기 패드 페이스트(20)는 핑거전극과 금속성와이어(180)의 모든 교차점 부위에 도포되거나 일부 교차점 부위에만 선택적으로 도포될 수 있다.
상기 제 1 도전성 페이스트(10)와 패드 페이스트는 Ag를 주성분으로 하며, 상기 제 1 도전성 페이스트(10)와 패드 페이스트(20)는 스크린 인쇄법을 통해 도포할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전성 페이스트(10)와 패드 페이스트(20)는 한 번의 공정을 통해 동시에 도포될 수도 있다.
전면전극 형성을 위한 제 1 도전성 페이스트(10)와 패드 페이스트(20)의 도포가 완료된 상태에서, 후면전극 형성을 위한 제 2 도전성 페이스트(40)와 패드 페이스트(30)의 도포 공정을 진행한다.
구체적으로, 후면 패시베이션층(130) 상에 도전성패드 형성을 위한 패드 페이스트(30)를 도포한다(도 2c 참조). 상기 패드 페이스트(30)가 도포되는 영역은 핑거전극과 금속성와이어(180)가 교차되는 부위에 해당된다. 전면전극의 패드 페이스트(20)와 마찬가지로 핑거전극과 금속성와이어(180)의 모든 교차점 부위에 도포되거나 일부 교차점 부위에만 선택적으로 도포될 수 있다.
이어, 핑거전극 형성을 위한 제 2 도전성 페이스트(40)를 도포한다(도 2d 참조). 상기 제 2 도전성 페이스트(40)는 제 1 도전성 페이스트(10)와 마찬가지로, 제 1 방향(예를 들어, 가로 방향)을 따라 이격하여 반복되는 형태로 도포된다.
상기 패드 페이스트(30)는 Ag를 주성분으로 하며, 상기 제 2 도전성 페이스트(40)는 제 2 도전형(예를 들어, p형)의 금속 일 실시예로, Al을 주성분으로 한다. 제 2 도전성 페이스트(40)를 Al을 주성분으로 구성하는 이유는, 후속의 소성공정시 Al의 기판(110) 내부로의 확산을 통해 BSF층을 형성하기 위함이다. 상기 패드 페이스트 및 제 2 도전성 페이스트(40)는 스크린 인쇄법을 통해 도포될 수 있다.
전면전극 형성을 위한 제 1 도전성 페이스트(10)와 패드 페이스트(20)의 도포, 후면전극 형성을 위한 제 2 도전성 페이스트(40)와 패드 페이스트(30)의 도포가 완료된 상태에서, 기판(110)을 일정 온도에서 소성한다.
소성에 의해, 도 2e에 도시한 바와 같이 기판(110) 전면측의 제 1 도전성 페이스트(10)는 핑거전극으로, 패드 페이스트(20)는 도전성패드로 변환된다. 또한, 기판(110) 후면측의 제 2 도전성 페이스트(40)는 핑거전극으로, 패드 페이스트(30)는 도전성패드로 각각 변환된다. 제 2 도전성 페이스트(40)가 핑거전극으로 변환되는 과정에서 제 2 도전성 페이스트(40)의 Al 성분이 기판(110) 후면의 내부로 확산되어 BSF층이 형성된다.
기판(110) 전면측과 후면측에 핑거전극 및 도전성패드가 형성된 상태에서, 금속성와이어(180) 적층공정을 진행한다. 금속성와이어(180) 적층공정은 금속성와이어(180)와 도전성패드의 전기적 연결공정을 의미하며, 금속성와이어(180)와 도전성패드의 전기적 연결공정의 일 실시예로 납땜공정을 이용할 수 있다.
구체적으로, 도 2f에 도시한 바와 같이 복수의 금속성와이어(180)를 복수의 핑거전극에 직교하는 방향으로 이격하여 반복 배치한다. 금속성와이어(180)와 핑거전극의 교차점에 도전성 패드가 구비됨을 전술한 바 있다. 이어, 금속성와이어(180)와 도전성패드를 결합하여 금속성와이어(180)를 고정시킴과 함께 도전성패드를 매개로 금속성와이어(180)와 핑거전극을 전기적으로 연결시킨다. 상기 금속성와이어(180)와 도전성패드의 전기적 연결공정은 기판(110) 전면측과 후면측 모두 실시한다. 상술한 바와 같이, 금속성와이어(180)와 도전성패드의 전기적 연결공정의 일 실시예로 납땜공정을 이용할 수 있다.
금속성와이어(180)와 도전성패드의 결합이 완성되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법은 완료된다.
10 : 제 1 도전성 페이스트 20, 30 : 패드 페이스트
40 : 제 2 도전성 페이스트 110 : 기판
120 : 에미터층 130 : 후면 패시베이션층
140 : 전면전계층(n+) 150 : 전면 패시베이션층
161, 171 : 핑거전극 162, 172 : 도전성패드
180 : 금속성와이어

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 내부의 하부측에 구비된 에미터층;
    상기 기판 전면 상에 구비된 전면 패시베이션층;
    상기 기판 후면 상에 구비된 후면 패시베이션층;
    상기 전면 패시베이션층 상에 구비된 전면전극; 및
    상기 후면 패시베이션층 상에 구비된 후면전극;을 포함하여 이루어지며,
    상기 전면전극 및 후면전극 각각은,
    이격하여 반복, 배치된 복수의 핑거전극과,
    상기 복수의 핑거전극에 직교하는 방향으로 이격하여 반복, 배치된 복수의 금속성와이어와,
    상기 핑거전극과 금속성와이어의 교차점 부위에 구비되어, 핑거전극과 금속성와이어의 전기적 연결을 매개하는 도전성패드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속성와이어는 도전성패드 상에 적층되어, 도전성패드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속성와이어와 도전성패드는 납땜으로 연결된 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속성와이어의 일단은 외부의 캐패시터와 연결되는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 금속성와이어의 개수는 6개 이상 핑거전극의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전면전극의 핑거전극과 도전성패드는 동일 재질로 이루어지며, 상기 후면전극의 핑거전극과 도전성패드는 서로 다른 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전면전극의 핑거전극과 도전성패드는 Ag로 이루어지며, 상기 후면전극의 핑거전극은 Al로 이루어지고, 상기 후면전극의 도전성패드는 Ag로 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지.
  8. 전면 패시베이션층 및 후면 패시베이션층이 구비된 기판을 준비하는 단계;
    상기 전면 패시베이션층 상에 핑거전극 형성을 위한 제 1 도전성 페이스트 및 도전성패드 형성을 위한 패드 페이스트를 도포하는 단계;
    상기 후면 패시베이션층 상에 핑거전극 형성을 위한 제 2 도전성 페이스트 및 도전성패드 형성을 위한 패드 페이스트를 도포하는 단계;
    기판을 소성하여, 전면 패시베이션층 상에 핑거전극 및 도전성패드를 형성함과 함께 후면 패시베이션층 상에 핑거전극 및 도전성패드를 형성하는 단계;
    전면전극의 핑거전극, 후면전극의 핑거전극 각각에 직교하는 방향으로 복수의 금속층와이어를 적층하며, 핑거전극과 금속층와이어의 교차점에 상기 도전성패드가 위치하는 단계; 및
    상기 도전성패드와 금속층와이어를 결합하여, 금속성와이어를 고정시킴과 함께 도전성패드를 매개로 금속성와이어와 핑거전극을 전기적으로 연결시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 도전성패드와 금속층와이어의 결합은 납땜을 이용하는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 제 1 도전성 페이스트 및 제 2 도전성 페이스트 각각은 이격하여 반복, 도포되는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 패드 페이스트는 핑거전극과 금속층와이어의 교차점에 도포되는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 제 1 도전성 페이스트는 Ag를 주성분으로 하고, 제 2 도전성 페이스트는 Al을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 금속성와이어의 일단은 외부의 캐패시터와 연결되는 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 금속성와이어의 개수는 6개 이상 핑거전극의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 후면접합 양면수광형 태양전지의 제조방법.
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KR101614190B1 (ko) * 2013-12-24 2016-04-20 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이의 제조 방법
KR102175893B1 (ko) * 2014-02-24 2020-11-06 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈의 제조 방법
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