KR20210085057A - 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법은. 비정질 실리콘층을 포함하는 양면 수광형 태양전지의 투명 도전층 상에 전극을 형성하는 태양전지의 전극 제조 방법에 있어서, (a) 스크린 프린팅 방법을 이용하여 투명 도전층 상에 도전성 페이스트를 도포하는 단계; (b) 투명 도전층 상에 도포된 도전성 페이스트를 건조하는 단계; (c) 도전성 페이스트를 건조한 후 도전성 페이스트를 반응 챔버에서 저온 열처리하여 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 저온 소성 전도성 페이스트를 이용하여 저온 환경에서 전극 형성함으로써 비정질 실리콘층을 포함하는 양면수광형 태양전지의 생산단가를 낮추고 수율을 향상할 수 있는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법에 관한 것이다.
양면수광형 태양전지는 전면뿐만 아니라 후면에서도 빛을 흡수하여 동시에 발전할 수 있는 태양전지 구조를 말하며, 기존의 일반적인 태양전지(단면수광형)는 후면에 금속 전극을 전체 면에 형성하여 지면 반사에 의한 빛을 흡수할 수 없는 구조인 반면에, 양면수광형 태양전지는 후면의 금속 전극도 전면의 금속 전극과 같은 그리드(grid) 형태의 구조로 형성하여 후면에서도 태양광을 흡수할 수 있도록 설계된 구조이다. 양면수광형 태양전지의 성능 지표로는 전면 효율(또는 출력) 대비 후면 효율(또는 출력)로 정의된다. 추가적인 공정으로 인해 상승되는 비용대비 후면의 태양광 흡수를 통해 얻을 수 있는 이득이 고효율 태양전지일수록 크기 때문에 고효율 태양전지를 양면수광형으로 제작하려는 노력을 많이 하고 있다. 대표적인 고효율 양면수광형 태양전지로는 PERC(passivated emitter rear contact) 형태의 양면수광형 태양전지인 PRRC+와 PERT 및 실리콘 이종접합 태양전지인 SHJ(silicon hetero junction) 형태의 양면수광형 태양전지가 있다.
특허문헌 1에 비정질 실리콘 박막과 투명 도전막을 적용하여 태양전지의 변환효율을 높이고자 하는 이종접합 태양전지의 일예가 개시되어 있다.
종래기술에서 열진공 증착장비를 이용하여 태양전지의 금속 전극을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이종접합 태양전지에 포함된 비정질 실리콘 박막과 진성 비정질 실리콘 박막은 고온 환경(200℃ 초과)에서는 변성되는 특성이 있고, 더욱이 비정질 실리콘 박막의 두께가 더욱 얇아지는 추세이기 때문에 진공 장비를 동원하여 증착하는 기술을 적용하기 어렵다. 뿐만 아니라, 양면수광형 태양전지는 전면과 후면에 전극 배선이 형성되는데, 전극 배선을 구성하는 핑거 전극과 버스바 전극을 개별적으로 증착공정을 이용하여 형성한다. 이렇게 전극 형성시 증착 공정수가 늘어나기 때문에 생산단가가 증가하고 수율이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서 태양전지를 제조시 선행적으로 형성되는 비정질 실리콘 박막 등 다른 박막의 특성을 저하시키지 않는 저온 환경 예를 들어 200℃ 이하에서 금속 전극을 형성하는 새로운 태양전지의 전극 제조방법이 요구되고 있다.
없음
본 발명의 목적은 양면수광형 태양전지를 제조시 선행적으로 형성된 비정질 실리콘 박막 등 다른 박막의 특성을 저하시키지 않도록 저온 열처리 공정을 통해 도전성 페이스트를 소성하여 금속 전극을 형성하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법은, 비정질 실리콘층을 포함하는 양면 수광형 태양전지의 투명 도전층 상에 전극을 형성하는 태양전지의 전극 제조 방법에 있어서, (a) 스크린 프린팅 방법을 이용하여 투명 도전층 상에 도전성 페이스트를 도포하는 단계; (b) 투명 도전층 상에 도포된 도전성 페이스트를 건조하는 단계; (c) 도전성 페이스트를 건조한 후 도전성 페이스트를 반응 챔버에서 저온 열처리하여 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서 건조 온도는 150℃인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서 건조 공정은 10분 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (c) 단계에서 저온 열처리 온도는 180~200℃인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (c) 단계에서 저온 열처리 공정은 30분 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 도전성 페이스트는 분말 형태의 은(Ag), 바인더 및 솔벤트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (c) 단계에서 태양전지의 핑거 전극과 버스바 전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 저온 환경에서 금속 전극을 형성하므로 앞서 형성된 비정질 실리콘층이 변성되는 악영향을 배제시킬 수 있어 양면수광형 태양전지의 변환효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 종래기술에서와 같이 전극 배선을 구성하는 핑거 전극과 버스바 전극을 개별적으로 증착하지 않는 대신에 저온 소성 페이스트를 스크린 프린팅 방법으로 도포한 후 일괄적으로 소성하여 핑거 전극과 버스바 전극을 동시에 형성하므로 태양전지의 생산단가를 줄이고 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 모식도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 시험 제작한 태양전지 전극에 대한 주사전자현미경을 통해 얻은 이미지로서, (a)는 열진공 증착장비를 통해 얻은 전극의 이미지이고, (b)는 도전성 페이스트를 저온 열처리하여 얻은 전극의 이미지,
도 4 내지 도 7은 도 3에서 시험 제작한 전극의 특성을 분석하기 위한 태양전지의 개방전압, 단락전류밀도, 곡선인자, 효율을 각기 나타내는 그래프,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 시험 제작한 태양전지 전극에 대한 주사전자현미경을 통해 얻은 이미지로서, (a)는 열진공 증착장비를 통해 얻은 전극의 이미지이고, (b)는 도전성 페이스트를 저온 열처리하여 얻은 전극의 이미지,
도 4 내지 도 7은 도 3에서 시험 제작한 전극의 특성을 분석하기 위한 태양전지의 개방전압, 단락전류밀도, 곡선인자, 효율을 각기 나타내는 그래프,
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다.
본 발명에 적용되는 HIT(Heterostructure with Intrinsic Thin Layer) 태양전지에 대해 도 1에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명에 적용되는 HIT 태양전지의 모식도이다.
본 발명에 적용되는 HIT 태양전지는 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(c-Si(n))(110)의 양쪽 표면을 습식 또는 건식 식각하여 표면 텍스처를 형성한 뒤에, 양면에 진성 비정질 실리콘층(a-Si:H(i))(120, 130)을 형성하고, 두 개의 진성 비정질 실리콘층(120, 130) 상에 제1 도전형 비정질 실리콘층(a-Si:H(n+))(140)과 제2 도전형 비정질 실리콘층(a-Si:H(p+))(150)을 형성하며, 그 표면에 투명전도층(160,170)을 형성한 뒤에 상부 전극(180)과 하부 전극(190)을 형성하여 제조된다.
제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110)은 대략 평평한 상면과 이의 반대면으로서 대략 평평한 하면을 포함하는 반도체 기판으로 형성될 수 있다. 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110)은 n형 불순물을 포함하는 결정질 실리콘 기판이며 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110)은 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110)은 180 내지 200 nm 두께로 형성할 수 있다. 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110)은 반사율을 감소시키고 광 포집 효율을 향상시키기 위하여 상면과 하면에 미세한 텍스처 구조가 적용될 수 있다. 텍스처 구조는 산성 에칭과 같은 습식 에칭으로 형성될 수 있다. 또한 상기 도전형 실리콘 기판(110)의 상면 또는 하면이 텍스처 구조로 형성되는 경우에, 상면 또는 하면에 추가로 형성되는 박막들도 동일하게 텍스처 구조로 형성될 수 있다.
진성 비정질 실리콘층(120)(130)은 전자-정공의 개수가 현저히 적으므로 전자-정공의 재결합이 억제되어 열의 발생을 감소시키고, 전류의 손실을 감소시킬 수 있다.
상부 진성 비정질 실리콘층(120)은 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110) 상면에 형성되고, 하부 진성 비정질 실리콘층(130)은 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110) 하면에 형성됨으로써 전자-정공의 재결합을 억제하는 패시베이션층 역할을 할 수 있다. 상부 진성 비정질 실리콘층(120)과 하부 진성 비정질 실리콘층(130)은 각각 5 내지 8 nm 두께로 형성할 수 있다.
제2 도전형 비정질 실리콘층(150)은 상부 진성 비정질 실리콘층(120)에 형성되고, 제1 도전형 비정질 실리콘층(140)은 하부 진성 비정질 실리콘층(130)에 형성된다. 여기서, 제2도전형은 예를 들면 한정하는 것은 아니지만 p형 불순물을 포함할 수 있다. 제2 도전형 비정질 실리콘층(150)과 제1 도전형 비정질 실리콘층(140)은 각기 5 내지 10 nm 두께로 형성할 수 있다.
이러한 구조에 의해 제2 도전형 비정질 실리콘층(150)은 에미터층으로서 기능을 수행하도록 하고, 제1 도전형 비정질 실리콘층(140)은 후면 전계층으로서 기능을 수행하도록 한다. 즉, 효율이 더 높은 것으로 알려진 n형의 결정질 실리콘 기판을 사용하는 경우에는, 비정질 실리콘층(에미터층)이 p형으로 도핑된 비정질 실리콘 재질로서 결정질 기판과 p-n 접합을 구성하고, 또 다른 비정질 실리콘층(후면 전계층)은 n형으로 도핑된 비정질 실리콘 재질로서 후면 전계(back surface field)를 형성하도록 한다. 반대로 p형의 결정질 실리콘 기판을 사용하는 경우에는 비정질 실리콘층(에미터층)이 n형으로 도핑된 비정질 실리콘 재질이고, 또 다른 비정질 실리콘층은 p형으로 도핑된 비정질 실리콘 재질이 될 수 있다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이 제2 도전형 비정질 실리콘층(에미터층)(150)이 상부에 위치하고 제1 도전형 비정질 실리콘층(후면 전계층)(140)이 하부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 상하 양면에서 입사되는 빛을 이용하기 때문에 그 위치가 바뀔 수 있다.
상부 투명 전도층(160)은 제2 도전형 비정질 실리콘층(150)에 형성되고, 하부 투명 전도층(170)은 제1 도전형 비정질 실리콘층(140)에 형성됨으로서 반사 방지 역할을 하는 동시에 전극 역할을 수행하도록 한다.
또한 상부 투명 전도층(160)과 하부 투명 전도층(170)은 예를 들면 한정하는 것은 아니지만 ITO(indium tin oxide) 재질 또는 ZnO 박막으로 형성될 수 있다.
상부 전극(180)은 상부 투명 전도층(160)에 형성되고, 하부 전극(190)은 하부 투명 전도층(170)에 형성된다. 본 발명의 실시예에 따른 이종접합 태양전지(100)에서는 상부 및 하부에서 입사되는 태양광을 모두 발전에 이용할 수 있도록 상부 전극(180)과 하부 전극(190)이 그리드 형태로 형성될 수 있다. 상부 전극(180) 및 하부 전극(190)은, 예를 들면 한정하는 것은 아니지만 저온 소성 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다.
도 2을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 전극 제조 방법은, 제1 도전형 결정질 실리콘 기판(110)의 상면과 하면에 진성 비정질 실리콘층(120)(130)을 형성하는 단계(200), 진성 비정질 실리콘층(120)의 상면에 제2 도전형 비정질 실리콘층(150)을 형성하고 진성 비정질 실리콘층(130)의 하면에 제1 도전형 비정질 실리콘층(140)을 형성하는 단계(210), 제2 도전형 비정질 실리콘층(150)에 상부 투명 전도층(160)을 형성하고 제1 도전형 비정질 실리콘층(140)에 하부 투명 전도층(170)을 형성하는 단계(220), 상부 투명 전도층(160) 상에 상부 전극(180)을 형성하고 하부 투명 전도층(170) 상에 하부 전극(190)을 형성하는 단계(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전극(180)(190)은 태양전지(100)의 전면과 후면에 전극 배선을 구성하는 핑거 전극과 버스바 전극을 형성하며, 전극 재질은 저온 환경에서 제조가 용이한 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한다. 도전성 페이스트는 분말 형태의 은(Ag), 바인더 및 솔벤트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 스크린 프린팅을 통해 전극 배선을 형성하게 되며, 태양전지(110)의 전면과 후면에 핑거 전극과 버스바 전극을 동시에 형성할 수 있다.
본 발명자가 반복 시험한 결과, 전극 배선을 구성하는 핑거 전극과 버스바 전극에 대응하는 전극 패턴에 따라 투명 도전층(160)(170) 상에 도전성 페이스트를 도포하고, 소정 온도 예를 들면 150℃에서 10분 동안 건조 후 도전성 페이스트를 반응 챔버에서 180~200℃에서 30분 동안 저온 열처리함으로써 생산단가를 낮추고 변환 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
도 3은 시험 제작한 태양전지 전극의 이미지로서, (a)는 열진공 증착장비를 이용하여 제조된 전극의 이미지이고, (b)는 도전성 페이스트를 저온 열처리하여 제조된 전극의 이미지이며, 도 4 내지 도 7은 도 3에서 시험 제작한 전극의 특성을 분석하기 위한 태양전지의 개방전압, 단락전류밀도, 곡선인자, 효율을 각기 나타내는 그래프이다.
도 3 (a)에서 종래기술의 열진공 증착장비를 이용하여 제조한 전극은 선폭 19㎛ 및 높이 15㎛ 이며, 도 3 (b)에서 본 발명에 따른 도전성 페이스트를 저온 열처리한 전극은 선폭 39㎛ 및 높이 19㎛ 로서, 선폭과 높이가 다소 증가하였지만, 종래기술의 전극의 효율은 8.58%인 반면 본 발명의 실시예에 따른 전극의 효율은 9.51%로 향상되었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 저온 소성 페이스트를 180 내지 200℃에서 저온 열처리할 때 우수한 전극 특성을 발휘할 수 있다. 도 4를 참고하면, 개방전압(Voc)은 180℃에서 저온 열처리시 종래기술에 따른 개방전압(□)보다 높게 나타났고, 도 5를 참고하면 단락전류밀도(Jsc)는 180℃ 및 200℃에서 각기 저온 열처리할 때 종래기술에 따른 개방전압(□)보다 모두 높게 나타났다.
도 6을 참고하면 곡선인자(FF)는 160℃, 180℃ 및 200℃에서 저온 열처리시 종래기술에 따른 곡선인자(□)보다 모두 낮게 나타났으나 180℃ 및 200℃에서 저온 열처리한 곡선 인자(FF)가 160℃에서 저온 열처리한 경우보다 상대적으로 높게 나타났다. 또한 도 7을 참고하면 태양전지의 변환 효율(Efficiency)은 180℃ 및 200℃에서 저온 열처리시 종래기술에 따른 변환 효율(□)보다 높게 나타났다.
이상 본 발명의 실시예에 따르면 저온 환경에 적합한 도전성 페이스트를 이용하여 전극을 형성하고, 특히 비정질 실리콘층이 형성된 양면수광형 태양전지의 투명 전도층 상에 전극 배선을 구성하는 핑거 전극과 버스바 전극을 동시에 형성함과 아울러 최적의 온도 범위(180~200℃)에서 저온 열처리를 수행함으로써 태양전지의 생산단가를 낮추고 효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 양면 수광형 태양전지
110 : 제1 도전형 결정질 실리콘 기판
120, 130 : 진성 비정질 실리콘층
140 : 제1 도전형 비정질 실리콘층
150 : 제2 도전형 비정질 실리콘층
160, 170 : 투명 전도층
180, 190 : 전극
110 : 제1 도전형 결정질 실리콘 기판
120, 130 : 진성 비정질 실리콘층
140 : 제1 도전형 비정질 실리콘층
150 : 제2 도전형 비정질 실리콘층
160, 170 : 투명 전도층
180, 190 : 전극
Claims (7)
- 비정질 실리콘층을 포함하는 양면 수광형 태양전지의 투명 도전층 상에 전극을 형성하는 태양전지의 전극 제조 방법에 있어서,
(a) 스크린 프린팅 방법을 이용하여 투명 도전층 상에 도전성 페이스트를 도포하는 단계;
(b) 투명 도전층 상에 도포된 도전성 페이스트를 건조하는 단계;
(c) 도전성 페이스트를 건조한 후 도전성 페이스트를 반응 챔버에서 저온 열처리하여 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 건조 온도는 150℃인 것을 특징으로 하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 건조 공정은 10분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 저온 열처리 온도는 180~200℃인 것을 특징으로 하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 저온 열처리 공정은 30분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 도전성 페이스트는 분말 형태의 은(Ag), 바인더 및 솔벤트를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 태양전지의 핑거 전극과 버스바 전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법.
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| KR20230143005A (ko) | 2022-04-04 | 2023-10-11 | 현대자동차주식회사 | 듀얼 로터 모터 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120122002A (ko) * | 2011-04-28 | 2012-11-07 | 현대중공업 주식회사 | 이종접합형 태양전지 |
| KR20130013993A (ko) * | 2011-07-29 | 2013-02-06 | 주식회사 동진쎄미켐 | 저온경화형 태양전지용 전극 조성물 및 이를 이용한 태양전지 모듈 |
| JP2015050349A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池素子およびその製造方法並びにファイヤースルー用アルミニウムペースト |
| KR101799580B1 (ko) | 2016-12-16 | 2017-11-20 | 엘지전자 주식회사 | 이종 접합 태양전지 |
| KR20200067545A (ko) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 제조 방법 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120122002A (ko) * | 2011-04-28 | 2012-11-07 | 현대중공업 주식회사 | 이종접합형 태양전지 |
| KR20130013993A (ko) * | 2011-07-29 | 2013-02-06 | 주식회사 동진쎄미켐 | 저온경화형 태양전지용 전극 조성물 및 이를 이용한 태양전지 모듈 |
| JP2015050349A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池素子およびその製造方法並びにファイヤースルー用アルミニウムペースト |
| KR101799580B1 (ko) | 2016-12-16 | 2017-11-20 | 엘지전자 주식회사 | 이종 접합 태양전지 |
| KR20200067545A (ko) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 제조 방법 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230140804A (ko) | 2022-03-30 | 2023-10-10 | 현대자동차주식회사 | 듀얼 로터 모터 |
| KR20230143005A (ko) | 2022-04-04 | 2023-10-11 | 현대자동차주식회사 | 듀얼 로터 모터 |
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