KR20190082991A - 태양전지 및 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 태양전지 및 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 핑거 전극(5)의 상부에 외부단자인 띠모양의 리본(7)을 직접적으로 접속하여 저항성분이 적어지게 하여, 태양전지의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 절연막(3) 위에 은 및 납을 포함하는 핑거 전극(5)을 형성함과 아울러, 핑거 전극(5)의 부분 혹은 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하여 절연막(3) 위에 고정바(6)를 형성한 후에 소성하고, 소성 시의 핑거 전극(5)에 포함되는 은 및 납의 작용에 의하여 그 핑거 전극(5)의 아래의 막인 절연막(3)을 관통하여, 기판 위에 광 등을 조사하였을 때에 고전자농도를 생성하는 영역과 핑거 전극(5)의 사이에 전기도전성 통로를 형성하고, 또한 소성 시에 동시에 고정바(6)에 포함되는 글라스 재료의 작용에 의하여 절연막(3)에 강고하게 고착 및 납땜이 양호한 고정바(6)를 형성한다.
Description
본 발명은, 기판 위에 광(光) 등을 조사(照射)하였을 때에 고전자농도(高電子濃度)를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 영역의 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 절연막의 위에, 영역으로부터 전자를 인출하는 취출구(取出口)를 형성하는 핑거 전극(finger 電極)을 형성하고, 또한 복수의 핑거 전극을 전기적으로 접속시켜서 전자(電子)를 외부로 인출하는, 종래의 버스바 전극(bus bar 電極)을 대신하여 고정바(固定bar)를 갖는 태양전지 및 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
종래에 있어서 태양전지셀(太陽電池cell)의 설계에서는, 태양전지셀 내에 생성된 전자를 효율적으로 접속된 외부회로로 흐르게 하는 것이 가장 중요하다. 이것을 달성하기 위하여 셀로부터 외부로 연속되는 부분의 저항성분을 작게 하는 것과, 생성된 전자가 소실되지 않도록 하는 것이 특히 중요하다.
그 때문에, 본 발명자들이 출원한, 도전성 글라스(導電性 glass)인 바나딘산염 글라스(vanadate glass)를 버스바 전극에 사용하여 핑거 전극과 외부로 인출된 리본(리드선(lead wire))의 접속간의 저항값을 작게 하고, 또한 버스바 전극에 모아진 전자의 소실을 적어지게 되도록 한 기술이 있다(일본국 특허출원 특원2016―015873, 일본국 특허출원 특원2015―180720).
그러나 상기에서 설명한 종래의 도전성 글라스를 버스바 전극에 사용하여 핑거 전극과 외부로 인출된 리본(리드선)의 접속간의 저항값을 작게 하고, 또한 버스바 전극에 모아진 전자의 소실을 적어지게 되도록 하고 있었던 것이 아직 충분하지 않으며, 또한 도전성 글라스의 소성공정(燒成工程)의 좋고 나쁨의 의존성을 적게 하고, 또한 일반적인 재료를 활용하여 더 개선하여 고효율을 달성하는 것이 필요하다는 과제가 있었다.
또한 저렴하고 고효율의 태양전지셀의 구조 및 그 제조방법이 필요하다는 과제도 있었다.
또한 종래의 고가의 은의 사용량을 없게 하거나 저감하고 및 납(납 글라스)의 사용량을 저감 또는 없게 하여, 태양전지의 제조 코스트의 더 저감 또한 무공해로 한다는 과제도 있었다.
또한 태양전지의 기판의 이면측의 단자를 간단하고 또한 확실하고 또한 저렴하고 강고(强固)하게 납땜이 충분히 실시되지 않는다는 과제도 있었다.
본 발명자들은, 핑거 전극의 상부가 절연막의 위에 노출되어 있는 것에 주목하고, 이 노출되어 있는 핑거 전극의 상부에 외부단자인 띠모양의 리본을 직접적으로 접속시키면 저항성분이 적어지게 됨과 아울러 전자의 누설이 적어지게 되는 구성 등을 발견하였다.
그 때문에, 핑거 전극과 외부단자 사이의 저항성분을 적게 함과 아울러 종래의 버스바 전극의 재료인 은, 도전성 글라스 등의 고가의 재료를 대신하여, 저렴한 재료로 고정바를 형성하여 외부단자를 강고하게 고정함과 아울러, 낮은 저항으로 하고 또한 전자의 누설을 적게 하는 구조를 채용하여, 고효율이고 또한 저렴한 태양전지를 제조할 수 있도록 하였다.
또한 태양전지의 기판의 이면측에 접속단자를 강고하고 저렴한 재료로 확실하게 납땜할 수 있도록 하였다.
그 때문에 본 발명자들은, 기판 위에 광 등을 조사하였을 때에 고전자농도를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 영역의 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 절연막 위에 영역으로부터 전자를 인출하는 취출구인 핑거 전극을 형성하고 그 핑거 전극을 통하여 전자를 외부로 인출하는 태양전지에 있어서, 절연막 위에 은 및 납을 포함하는 핑거 전극을 형성함과 아울러, 핑거 전극의 부분 혹은 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하여 절연막 위에 고정바를 형성한 후에 소성하고, 소성 시의 상기 핑거 전극에 포함되는 은 및 납의 작용에 의하여 핑거 전극의 아래의 막인 절연막을 관통하여 영역과 그 핑거 전극의 사이에 전기도전성 통로를 형성하고, 또한 소성 시에 동시에 고정바에 포함되는 글라스 재료의 작용에 의하여 절연막에 강고하게 고착 및 납땜이 양호한 고정바를 형성하도록 하고 있다.
이때에 글라스 재료로서, 바나듐과 바륨, 및 주석과 아연 혹은 그 산화물 중 어느 1개 이상을 포함하는 바나딘산염 글라스로 하도록 하고 있다.
또한 소성은, 핑거 전극을 파이어링하는 온도와 고정바를 형성하는 온도 중 전자가 후자와 같거나 혹은 높고, 또한 전자의 온도에서 실시하도록 하고 있다.
또한 소성은, 1초 이상 60초 이하로 하도록 하고 있다.
또한 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하는 것으로서, 핑거 전극 및 고정바의 형성 시의 오차에 의한 영향이 작아지게 되는 소정 폭의 부분을 개구로 하도록 하고 있다.
또한 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하는 것으로서, 핑거 전극 및 고정바 위에 외부단자를 초음파 납땜할 때의 초음파 땜납 인두의 선단의 접촉부분과 같거나 혹은 약간 좁은 개구로 하여, 선단의 접촉부분이 절연막에 직접적으로 접촉되지 않도록 하고 있다.
또한 핑거 전극 및 고정바에 외부단자를 납땜하는 땜납 재료는, 주석, 주석의 산화물, 아연, 아연의 산화물 중 적어도 1개 이상을 포함하도록 하고 있다.
또한 땜납 재료는, 첨가물로서 구리, 은 중 1개 이상을 필요에 따라 첨가하도록 하고 있다.
또한 핑거 전극 및 고정바에 외부단자의 납땜은 초음파 납땜하도록 하고 있다.
또한 외부단자는 띠모양의 리본으로 하도록 하고 있다.
또한 기판의 영역, 절연막, 핑거 전극 및 고정바를 형성한 표면측과 반대인 이면측의 전체 면에 알루미늄을 형성하고 이것에 이면측의 외부단자를 납땜 혹은 초음파 납땜하도록 하고 있다.
또한 이면측의 외부단자는, 표면측의 고정바와 대략 동일한 위치에 대응하는 이면측의 알루미늄 위의 위치 혹은 임의의 위치에 고정바를 형성하여 소성하고, 이 위에 이면측의 외부단자를 납땜 혹은 초음파 납땜하도록 하고 있다.
본 발명은, 상기에서 설명한 바와 같이 핑거 전극의 상부가 산화막 위에 노출되어 있는 구성으로서 핑거 전극의 상부와 외부단자인 띠모양의 리본이 전기적으로 직접 접속되기 때문에, 저항성분이 적은 구성이 되어 고효율의 태양전지가 된다.
또한 주석(그 산화물)과 아연(그 산화물) 등을 땜납 재료로 하고, 산화막, 고정바, 리본의 3개를 납땜(초음파 납땜 등)한 경우에는 당해 고정바의 땜납 밀착성이 좋기 때문에, 핑거 전극과 리본의 접합성을 안정하게 하여 수명의 장기화를 부여한다는 효과가 생긴다.
또한 종래의 은재료나 도전성 글라스 등으로 이루어지는 버스바 전극의 구성(본 발명의 고정바에 상당)에 대하여, 저렴한 재료로 더 대폭적인 코스트 삭감이 가능하다.
또한 종래의 납 땜납(lead solder)이 주류를 차지하는 태양전지에 있어서의 납사용을 경감시킴으로써 환경에 적합한 프로세스의 구축이 이루어진다.
또한 태양전지의 기판의 이면측에 접속단자를 강고하고 저렴한 재료로 확실하게 납땜할 수 있도록 하였다.
도1은, 본 발명의 1실시예의 구성도(전체의 외관도)이다.
도2는, 본 발명의 1실시예의 구성도(웨이퍼의 상측에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6)의 부분 확대 모식도의 예)이다.
도3은, 본 발명의 1실시예의 구성도(웨이퍼의 측면에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6) 부분의 확대 모식 단면도의 예)이다.
도4는, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 1)이다.
도5는, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 2)이다.
도6은, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 3)이다.
도7은, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 4)이다.
도8은, 본 발명의 구체적인 예와 종래예이다.
도2는, 본 발명의 1실시예의 구성도(웨이퍼의 상측에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6)의 부분 확대 모식도의 예)이다.
도3은, 본 발명의 1실시예의 구성도(웨이퍼의 측면에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6) 부분의 확대 모식 단면도의 예)이다.
도4는, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 1)이다.
도5는, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 2)이다.
도6은, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 3)이다.
도7은, 본 발명의 공정 플로우(공정 플로우의 4)이다.
도8은, 본 발명의 구체적인 예와 종래예이다.
(실시예1)
도1부터 도3은 본 발명의 1실시예의 구성도를 나타낸다.
도1부터 도3에 있어서. 질화막(窒化膜)(3)은 기판(웨이퍼(wafer))(1) 위에 형성된 절연막(絶緣膜)이다.
핑거 전극(finger 電極)(5)은, 질화막(3) 위에 은, 납(납 글라스(lead glass))의 페이스트(paste)를 인쇄하여 소결(燒結)시킴으로써, 공지의 파이어링(firing)에 의하여 당해 질화막(3)을 돌파하여 고농도전자영역과의 사이에 전기도전성 경로(電氣導電性 經路)를 형성함으로써, 전자를 외부로 인출하도록 한 것이다(후술한다).
고정바(固定bar)(6)는, 본 발명에서 형성한 것으로서, 핑거 전극(5)의 부분을 개구로 하고, 질화막(3)에 강고하게 고정시킴과 아울러, 외부단자(띠모양의 리본(ribbon))의 납땜을 양호하게 하거나, 또한 핑거 전극(5)으로부터 인출된 전자(電子)의 누설을 저감시키는 등을 하기 위한 것이다(후술한다).
고정바 영역(61)은 고정바(6)를 형성하는 영역이다(후술한다).
도1은, 웨이퍼의 상측에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6)의 부분 확대 모식도의 예를 나타낸다.
도1에 있어서, 도면에 나타내는 직사각형 형상의 기판(실리콘 기판, 웨이퍼)은 실험에 사용한 것이다. 직사각형의 치수는 여기에서는 48mm의 것을 사용하였다(수치는 일례이다).
핑거 전극(5)은, 도면에 나타내는 바와 같이 여기에서는 가로방향으로 다수 소정의 간격마다 형성한 것으로서, 소결되어 파이어링에 의하여 고농도전자영역과의 사이에 전기도전성 경로를 형성한 것이다(후술한다).
고정바 영역(61)은, 도면에 점선으로 나타내는 바와 같이 핑거 전극(5)과 직각방향으로 소정의 폭으로 후술하는 고정바(6)를 형성하는 영역이다.
도2는, 웨이퍼의 상측에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6)의 부분 확대 모식도의 예를 나타낸다.
도2에 있어서 고정바(6)는, 도1의 고정바 영역(61)에 형성된 것으로서, 여기에서는 도면에 나타내는 바와 같이 핑거 전극(5)의 부분을 개구로 한 띠모양의 부분을 복수 형성한 것이다. 여기에서는, 예를 들면 도면에 나타내는 바와 같이 폭이 2.0mm, 길이가 1.2mm이고, 핑거 전극(5)과의 개구가 0.5mm 정도인 것을 복수 형성한 것이다. 이 고정바(6)의 형성은, 스크린 인쇄로 실시하고 그 후에 소결을 실시하여 질화막(3)에 강고하게 고착(固着)시킴과 아울러 납땜을 양호하게 한다(후술한다).
도3은, 웨이퍼의 측면에서, 핑거 전극(5)과 고정바(6) 부분의 확대 모식 단면도의 예를 나타낸다.
도3에 있어서 핑거 전극(5)은, 스크린 인쇄하여 소결시키고, 파이어링에 의하여 도면에 나타내는 바와 같이 하층의 질화막(3)을 뚫고 나가서 아래의 고농도전자영역과의 사이에 전기도전성 경로를 형성함과 아울러 도면에 나타내는 바와 같이 상측방향으로 상부(머리부)로서 보통 약 40nm의 돌출부를 형성한다(후술한다).
고정바(6)는, 본 발명에서 채용한 것으로서, 바나딘산염 글라스(vanadate glass)를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하여, 핑거 전극(5)의 소결 시에 동시 가열됨으로써 용융되어 질화막(3)에 강고하게 고착되고 또한 표면이 납땜되기 쉬운 상태로 형성되는 것이다(후술한다). 이 고정바(6)는, 전기적으로 높은 절연성인 것이 바람직하고, 이것은 리본을 흐르는 전자가 기판 등으로 누설되지 않도록 하기 위함이다. 고정바(6)는, 도면에 나타내는 바와 같이 핑거 전극(5)의 상부(머리부)의 높이(여기에서는 약 40nm)보다 낮은 높이(여기에서는 약 20nm)로 형성되도록 조정하는(스크린 인쇄 시의 바나딘산염 글라스를 포함하는 페이스트의 농도 등을 조정한다) 것이 바람직하다. 이에 따라 도면에 나타내는 리본(7)을 납땜(초음파 납땜이 바람직하다)할 때에 핑거 전극(5)의 상부(머리부)의 부분에 덮여서 씌워지도록 완전하게 납땜하여 접촉저항을 작고 또한 기계적 강도(리본(7)을 잡아당겨도 박리되지 않도록)를 강하게 하는 것이 가능하게 된다.
실험에서는
·고정바(6)의 폭 : 2mm
·초음파 땜납 인두의 인두팁의 길이 : 2mm
·초음파 땜납 인두의 인두팁의 폭 : 2mm
로 한 경우에, 핑거 전극(5)과 고정바(6)의 간격(길이방향의 간격)의
·상한은 인두팁의 동작방향의 길이(상기 예에서는 2mm)보다 지나치게 길지 않고, 인두팁이 하방의 질화막(3)에 접촉 등을 하여 손상시키지 않도록 한다(실험에 의하여 결정한다).
·하한은 도3에 나타내는 땜납경사부분이 지나치게 가파르지 않고, 또한 스크린 인쇄의 맞추기 정밀도 이내로서, 땜납 재료가 절단되지 않도록 한다(실험에 의하여 결정한다).
또한 핑거 전극(5)과 고정바(6) 폭의
·상한은 리본 폭(고정바(6)의 폭)으로 한다.
·하한은 상한의 0.8 정도로 한다.
또한 초음파 납땜은 2W 정도로 한다. 지나치게 크면 N＋이미터(고농도전자영역)에 손상을 준다. 작으면 땜납 밀착성이 얻어지지 않기(땜납 밀착성의 규정은 0.2N 이상, 본 발명에서는 0.5N 이상으로 하였다) 때문에, 실험에 의하여 최적의 W수를 결정한다(초음파 땜납 인두(인두팁의 길이, 폭 등)에 따라 다르기 때문에 실험에 의하여 결정한다).
여기에서 고정바(6) 및 핑거 전극(5)과, 리본(외부단자)을 납땜하는 요건은, 핑거 전극(5)(은(銀)), 고정바(6)(바나딘산염 글라스)와의 밀착성이 양호할 필요가 있다.
·그에 적합한 땜납 재료로서, 주석과 아연의 합금, 주석과 구리의 합금, 주석과 은의 합금 등을 사용한다.
·고정바(6) 및 핑거 전극(5)에 리본(예비 납땜 완료)을 초음파 납땜할 때의 초음파 출력은 상기에서 설명한 바와 같이 2W 정도가 좋다. 초음파 납땜함으로써 필요 이상으로 높은 온도를 필요로 하지 않는다. 또한 납땜 영역 이외의 무용한 부분의 온도를 높아지게 하지 않아서 좋으며, 주위의 필요 없는 온도상승에 의한 성능의 열화를 막을 수 있다.
또한 리본(외부단자)은, 중심에 구리를 재료로 한 선재(線材)로서, 외측을 땜납 재료로 덮고 있다(예비 납땜 완료).
·기판(웨이퍼)의 이면측의 납땜은, 당해 기판의 이면측의 전체 면에 알루미늄을 코팅하기 때문에, 이것에 직접 혹은 상기에서 설명한 고정바(6)와 동일하게 형성한 후에 리본을 초음파 납땜한다.
또한 땜납 재료로서, 주석, 아연 등을 주체로 하는 경우에 저온취성(低溫脆性)이 예상되는 경우에는, 이것을 회피하기 위하여 필요에 따라 첨가물(구리, 은 등)을 첨가한다(첨가하여 합금으로 한다).
또한 고정바(6)의 형성은, 실험에서는,
·바나딘산염 글라스를 주체로 한 페이스트를 사용하고, 스크린 인쇄하여 소결시킴으로써 형성하였다.
·재료예 : 바나듐, 바륨, (주석 또는 아연 또는 양자(또는 이들의 산화물))의 글라스 페이스트.
·개략 설명 : 전체 재료를 용융시켜서 급속냉각시킴으로써 바나딘산염 글라스를 생성하고, 분말로 하여 바나딘산염 글라스 페이스트를 제작한다. 이것을 스크린 인쇄하여 고정바(6)를 형성하여 소결시켜서, 최종적인 고정바(6)를 형성한다.
이 고정바(6)의 형성의 요건은,
(1)사용하는 땜납 재료와의 밀착성이 양호
(2)전기적 절연성이 양호
(3)질화막(3)과의 밀착성이 양호
를 충족시키도록 재료, 스크린 인쇄의 두께, 소결온도 등을 실험에 의하여 결정한다.
다음에, 도4부터 도7의 공정 플로우의 순서대로 도1부터 도3의 구성의 공정을 순차적으로 상세하게 설명한다.
도4부터 도7은, 본 발명의 공정 플로우를 나타낸다.
도4에 있어서 S1은, Si기판(4가)을 준비한다. 이것은 태양전지의 기판(4가)이 되는 웨이퍼를 준비한다.
S2는, P형(3가)의 기판(1)을 제작한다. 이것은 S1의 Si기판(4가)에 붕소 등을 확산시켜서 P형(3가)으로 한다.
S3은, 인(5가)을 확산시켜서 N＋형을 표면에 제작한다. 이에 따라 고농도전자영역(N＋형)이 제작될 수 있게 된다.
도5에 있어서 S4는, 기판(1)의 표면측의 N＋영역(고전자농도영역) 위에 질화막(3)을 형성한다. 질화막(3)은 보통 60nm 정도이다. 이에 따라 N＋영역(고전자농도영역)이 질화막(3)에 의하여 보호되게 된다.
또한 S4에서 기판(1)의 이면측에 알루미늄막(4)을 증착, 스퍼터(sputter) 등에 의하여 형성한다. 알루미늄막(4)은 태양전지의 이면측의 전극이 되는 부분이다.
S5는, 핑거 전극의 인쇄를 한다. 이것은 이미 기술한 도1부터 도3에 있어서의 핑거 전극(5)의 형상을, 은, 납 글라스로 이루어지는 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄를 실시한다.
S6은, 용제 제거를 실시한다. 이것은 100∼120℃에서 1시간 정도 가열을 하고, 스크린 인쇄한 페이스트에 포함되는 용제를 완전하게 제거한다.
도6의 S7은, 고정바(6)의 인쇄를 한다. 이것은 이미 기술한 도1부터 도3에 있어서의 고정바(6)의 형상을, 바나딘산염 글라스를 포함하는 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄를 실시한다.
S8은, 고정바의 용제 제거를 실시한다. 이것은 100∼120℃에서 1시간 정도 가열을 하고, 스크린 인쇄한 페이스트에 포함되는 용제를 완전하게 제거한다.
S9는, 소성을 실시한다. 이것은 핑거 전극(5)의 파이어 스루(fire through)를 발생시키는 조건에서 소성을 실시한다. 상세하게 설명하면, S5와 S6에서 질화막(3) 위에 핑거 전극(5)을 은, 납 글라스로 이루어지는 페이스트(은·납 글라스 페이스트)를 사용하여 스크린 인쇄하고, S7과 S8에서 마찬가지로 중복되지 않도록 질화막(3) 위에 고정바(6)를 바나딘산염 글라스를 포함하는 페이스트(바나딘산염 글라스 페이스트)를 사용하여 스크린 인쇄한 상태에서, 양자를 동시에 소성(가열)을 실시한다. 이 소성의 조건은, 전술한 바와 같이 전자(前者)(은·납 글라스 페이스트에 의한 파이어 스루)의 소성온도와 후자(後者)(바나딘산염 글라스 페이스트의 용해·고착)의 온도(일종의 용접온도)를 비교하여, 전자가 후자보다 높거나 혹은 같은 것이 요건이며, 여기에서는 전자의 소성온도(파이어 스루의 소성온도)를 채용하여 소성을 실시한다. 구체적으로는, 예를 들면 750℃∼850℃의 범위 내이고 1∼60초의 범위 내에서 소성을 실시한다(가열은 원적외선 램프를 사용하여 실시하는, 최적의 조건은 실험에 의하여 정한다).
이들에 의하여, (1)핑거 전극(5)이 질화막(3)을 파이어 스루하는 것과, (2)고정바(6)가 질화막(3)에 강고하게 고착되고 또한 표면이 납땜하기 쉬워지게 되는 것을 동시에 달성할 수 있다는 현저한 효과가 발생한다.
도7의 S10은, 예비 납땜을 실시한다. 이것은 이미 기술한 도3에 나타내는 바와 같이 S9에서 소성된 핑거 전극(5) 및 고정바(6) 위에서부터 초음파 땜납 인두로 땜납 재료의 예비 납땜을 실시한다.
S11은, 리본 부착을 한다. 이것은 S10에서 예비 납땜한 후에 리본을 납땜한다(상세한 것은 이미 기술한 도3의 설명을 참조). 또한 예비 납땜된 리본을 사용하여 핑거 전극(5) 및 고정바(6)에 직접적으로 초음파 납땜을 하여도 좋다.
S12는, 이면측의 리본 부착을 한다. 이것은, 도5의 S4에서 기판(1)의 이면측에 형성된 알루미늄막(4)에 리본을 초음파 납땜한다. 이 이면측의 리본 부착은, 예비 납땜된 리본을 도면의 S4의 알루미늄막(4)에 직접적으로 초음파 납땜하여도 좋으며, 고정바(6)와 마찬가지로 개구가 있는 이면측의 고정바를 스크린 인쇄하여 소성시켜서 강하게 고착시킨 후에, 리본과 그 고정바 및 알루미늄막(4)의 양자를 초음파 납땜하여 강도를 강하게 하도록 하여도 좋다.
도8은, 본 발명의 구체적인 예와 종래예를 나타낸다.
도8의 (a)는 본 발명의 스플릿형의 예를 나타내는 사진이다. 이것은, 고정바(6)가 핑거 전극(5)으로부터 떨어져 있고, 고정바(6)가 길이방향으로 분할되어 있는 예(스플릿형이라고 한다)를 나타낸다.
도8의 (b)는 본 발명의 터치바형의 예를 나타내는 사진이다. 이것은, 고정바(6)가 핑거 전극(5)에 접하고 있고, 고정바(6)가 길이방향으로 분할되어 있는 예(터치바형이라고 한다)를 나타낸다.
이상에 있어서 도8의 (b)의 터치바형은, 고정바(6)의 스크린 인쇄 시의 정밀도(위치맞춤 등)와, 핑거 전극(5)의 스크린 인쇄 시의 정밀도(위치맞춤 등)가 큰 경우에는 채용할 수 없으며, 이들 정밀도의 오차가 영향을 미치지 않도록 도8의 (a)의 스플릿측을 선택하는 것이 바람직하다.
또한 도8의 (a)의 스플릿형으로 한 경우에는, 전술한 바와 같이 초음파 납땜할 때에 인두팁의 사이즈(길이방향)보다 약간 작은 것이, 인두팁이 아래의 질화막(3)에 접촉하여 파괴되어 버리는 등의 사태를 방지할 수 있기 때문에, 양호한 납땜을 실시하는 것이 가능하게 된다.
도8의 (c)는, 종래의 버스바 전극의 밑에 핑거 전극이 있는 예를 나타낸다. 이와 같은 종래의 경우에는, 핑거 전극과 직교하도록 띠모양의 버스바 전극을 은, 납 글라스를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하여 소성시켜서 형성하고 있었기 때문에, 핑거 전극이 버스바 전극의 위로 돌출될 수 없어, 본 발명의 해당 핑거 전극에 리본을 직접적으로 납땜을 할 수 없으며, 결과로서 핑거 전극―버스바 전극―리본을 경유하여 외부로 전자를 인출하고 있었기 때문에, 경로의 저항을 작게 할 수 없어, 결과로서 태양전지의 효율을 저하시켜 버린다는 결점이 있었다.
1 : 기판(실리콘 기판)
3 : 질화막(절연막)
4 : 알루미늄막
5 : 핑거 전극
6 : 고정바
61 : 고정바 영역
7 : 리본(예비 납땜)
3 : 질화막(절연막)
4 : 알루미늄막
5 : 핑거 전극
6 : 고정바
61 : 고정바 영역
7 : 리본(예비 납땜)
Claims (15)
- 기판 위에 광(光) 등을 조사(照射)하였을 때에 고전자농도(高電子濃度)를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 그 영역 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 그 절연막 위에 상기 영역으로부터 전자(電子)를 인출하는 취출구(取出口)인 핑거 전극(finger 電極)을 형성하고 그 핑거 전극을 통하여 상기 전자를 외부로 인출하는 태양전지에 있어서,
상기 절연막 위에 은 및 납을 포함하는 핑거 전극을 형성함과 아울러, 그 핑거 전극의 부분 혹은 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하여 상기 절연막 위에 고정바(固定bar)를 형성한 후에 소성(燒成)하고,
그 소성 시의 상기 핑거 전극에 포함되는 은 및 납의 작용에 의하여 그 핑거 전극의 아래의 막인 상기 절연막을 관통하여 상기 영역과 그 핑거 전극의 사이에 전기도전성 통로(電氣導電性 通路)를 형성하고, 또한 그 소성 시에 동시에 상기 고정바에 포함되는 글라스 재료의 작용에 의하여 상기 절연막에 강고(强固)하게 고착(固着) 및 납땜이 양호한 상기 고정바를 형성한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,
상기 글라스 재료로서, 바나듐과 바륨, 및 주석과 아연 혹은 그 산화물 중 어느 1개 이상을 포함하는 바나딘산염 글라스(vanadate glass)로 한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 소성은, 핑거 전극을 파이어링(firing)하는 온도와 상기 고정바를 형성하는 온도 중 전자(前者)가 후자(後者)와 같거나 혹은 높고, 또한 전자의 온도로 실시하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 소성은, 1초 이상 60초 이하로 한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하는 것으로서, 상기 핑거 전극 및 고정바의 형성 시의 오차에 의한 영향이 작아지게 되는 소정 폭의 부분을 개구로 하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하는 것으로서, 상기 핑거 전극 및 상기 고정바 위에 외부단자를 초음파 납땜할 때의 그 초음파 땜납 인두의 선단(先端)의 접촉부분과 같거나 혹은 약간 좁은 개구로 하고, 그 선단의 접촉부분이 상기 절연막에 직접적으로 접촉되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 핑거 전극 및 상기 고정바에 외부단자를 납땜하는 땜납 재료는, 주석, 주석의 산화물, 아연, 아연의 산화물 중 적어도 1개 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제7항에 있어서,
상기 땜납 재료는, 첨가물로서 구리, 은 중 1개 이상을 필요에 따라 첨가한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 핑거 전극 및 상기 고정바에 외부단자의 납땜은, 초음파 납땜하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제9항에 있어서,
상기 외부단자는, 띠모양의 리본(ribbon)으로 한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 기판의 상기 영역, 절연막, 핑거 전극 및 고정바를 형성한 표면측과 반대인 이면측의 전체 면에 알루미늄을 형성하고 이것에 이면측의 외부단자를 납땜 혹은 초음파 납땜한 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제11항에 있어서,
상기 이면측의 외부단자는, 상기 표면측의 고정바와 대략 동일한 위치에 대응하는 그 이면측의 상기 알루미늄 위의 위치 혹은 임의의 위치에 상기 고정바를 형성하여 소성하고, 이 위에 그 이면측의 외부단자를 납땜 혹은 초음파 납땜하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 기판 위에 광 등을 조사하였을 때에 고전자농도를 생성하는 영역을 형성함과 아울러 그 영역 위에 광 등을 투과하는 절연막을 형성하고, 그 절연막 위에 상기 영역으로부터 전자를 인출하는 취출구인 핑거 전극을 형성하고 그 핑거 전극을 통하여 상기 전자를 외부로 인출하는 태양전지의 제조방법에 있어서,
상기 절연막 위에 은 및 납을 포함하는 핑거 전극을 형성함과 아울러, 그 핑거 전극의 부분 혹은 여유를 갖게 한 부분을 개구로 하여 상기 절연막 위에 고정바를 형성한 후에 소성하는 스텝과,
그 소성 시의 상기 핑거 전극에 포함되는 은 및 납의 작용에 의하여 그 핑거 전극의 아래의 막인 상기 절연막을 관통하여 상기 영역과 그 핑거 전극의 사이에 전기도전성 통로를 형성하고, 또한 그 소성 시에 동시에 상기 고정바에 포함되는 글라스 재료의 작용에 의하여 상기 절연막에 강고하게 고착 및 납땜이 양호한 상기 고정바를 형성하는 스텝을
갖는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 기판의 상기 영역, 절연막, 핑거 전극 및 고정바를 형성한 표면측과 반대인 이면측의 전체 면에 알루미늄을 형성하고 이것에 외부단자를 납땜 혹은 초음파 납땜한 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 이면측의 외부단자는, 상기 표면측의 고정바와 대략 동일한 위치에 대응하는 그 이면측의 상기 알루미늄 위의 위치 혹은 임의의 위치에 상기 고정바를 형성하여 소성하고, 이 위에 그 이면측의 외부단자를 납땜 혹은 초음파 납땜하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
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