WO2013105750A1 - 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

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조순행
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a silicon solar cell module, and more particularly to a silicon solar cell module using a conductive paste as an electrode.
  • photovoltaic power generation is spotlighted as the next generation energy source because the resources are infinite and semi-permanent.
  • solar cells used in photovoltaic power generation include crystalline silicon solar cells and thin film solar cells, thin film silicon solar cells, CdTe, CIGS, dye-sensitized solar cells, organic solar cells, and condensed solar cells.
  • silicon solar cells dominate most markets because of their reliability.
  • silicon solar cells use expensive silicon substrates and expensive silver and aluminum pastes, and in order to lower the price to achieve grid parity and expand the market, it is necessary to lower the expensive materials.
  • a solar cell is a semiconductor device that directly converts sunlight into electricity by using a photovoltaic effect in which electrons are generated when light is applied to a semiconductor diode forming a p-n junction.
  • a silicon solar cell forms an n-type layer on a silicon front substrate by thermally diffusing a pentavalent element on a p-type silicon substrate. As a result, a p-n junction is formed on the silicon substrate.
  • a silicon nitride film is deposited on the n-type layer to form an antireflection film.
  • the front electrode on the anti-reflection film of the silicon substrate is typically a finger line consisting of several parallel lines with a very narrow (70-100 micron) width and a few (1.5-2 m) wide at right angles to it. It consists of a busbar.
  • This front electrode is formed by printing a high temperature silver paste by screen printing.
  • the entire back side of the silicon substrate is coated with aluminum paste.
  • the aluminum back electrode may be formed by printing an aluminum / silver paste by screen printing on the back electrode with the rear busbar since the surface may be oxidized so that the electrical / mechanical contact between the cell and the metal ribbon for connecting the cell may be poor.
  • the electrode pastes on the front and back are fired at temperatures above 800 degrees Celsius. At this time, the silver paste of the front electrode penetrates the anti-reflection film and is connected to the n-type layer.
  • the voltage available in a unit silicon solar cell is less than 1V, which is very low compared to the practical level.
  • the silicon solar cell module using the solar cell to produce power is manufactured as a silicon solar cell module by interconnecting a plurality of solar cells in series and parallel to generate a predetermined voltage and current.
  • a typical silicon solar cell module connects the front electrode busbars and the rear electrode busbars of silicon solar cells with a metal ribbon to form a silicon solar cell array, which is EVA (Ethylene Vinyl Acetate) and PVB (Poly Vinyl).
  • Butyral) Encapsulation resin such as resin, covers the bottom and top, and is made by lamination with glass on the front and back sheet on the back.
  • Silver which is used for the front and rear electrode busbars of silicon solar cells, is an expensive rare metal, and the price is rising rapidly in recent years, so it is necessary to reduce the use of silver or switch to other low-cost materials.
  • the metal paste used for the front electrode In order to convert the front electrode into a low-cost metal paste such as copper or nickel, the metal paste used for the front electrode must satisfy the following characteristics.
  • Resistivity should be lower than that of high temperature silver paste, so it should not reduce the efficiency of solar cell conversion.
  • the solar cell module Since the solar cell module should be used outdoors for more than 20 years, it should not be corroded after long-term use in such an environment.
  • low-cost metal pastes such as copper and nickel, which are currently in use, form an oxide film of the metal during firing.
  • the oxide film is an insulator, and thus has good electrical or mechanical adhesion between the metal particles in the paste and between the front and rear electrode busbars and the metal ribbon. It does not have the problem.
  • the metal powder is surrounded by a polymer of the resin (Polymer) and is hardly bonded (Bonding), the soldering with the metal ribbon is not well.
  • a metal paste using copper powder may be corroded after prolonged exposure to air or moisture, thereby increasing the electric resistance value of the electrode, thereby reducing the light conversion efficiency of the solar cell module.
  • Korean Patent Publication No. 2010-75661 discloses electroconductivity of a solar cell element containing conductive particles, an organic binder, a solvent, a glass frit, an organic compound containing an alkaline earth metal, a low melting point metal or a low melting point metal compound.
  • a technique relating to paste is described, and the present invention uses alkali earth metal as a low melting point metal so that the conductive paste is printed and dried on the surface of a semiconductor substrate and does not cause micro cracks or increase in contact resistance during firing.
  • alkali earth metal as a low melting point metal
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-90249 discloses a technique related to an interconnect orthogonal to a finger electrode.
  • a bus bar electrode intersecting with the finger electrode and parallel to the interconnect may not be included.
  • the bar electrode typically uses an electrode paste made of an expensive material such as silver (Ag), but when the bus bar electrode is omitted, the amount of electrode paste forming the bus bar electrode can be reduced, and the process of forming the bus bar electrode is performed.
  • the interconnection is a conductive film or a conductive paste without busbar electrodes.
  • the conductive film is epoxy It is a structure that includes conductive particles of a plurality of metal materials (for example, nickel (Ni)) in the resin, and describes that the size of the conductive particles may be 3 to 10 ⁇ m, but the difference between the paste components of the finger electrode and the busbar There is no awareness of the fair or cost effects of the process.
  • metal materials for example, nickel (Ni)
  • the present invention relates to a silicon solar cell module using a conductive paste as an electrode, and in the present invention, the front electrode finger line and the busbar are separated, and the front electrode finger line is printed with a conventional silver paste and fired at a high temperature.
  • Busbars can be manufactured from low-cost, low-temperature conductive pastes containing reducing agents and buffers to reduce production costs by replacing expensive silver pastes with low-temperature, low-temperature conductive pastes. Since the front electrode busbar using the conductive paste according to the present invention does not contact the silicon substrate, the contact surface between the silicon and the front electrode is reduced, thereby reducing the current caused by the recombination of electrons and holes by the contact surface. To increase.
  • the front and rear busbars are fired at a low temperature, thereby reducing the occurrence of cracks in the silicon substrate, thereby preventing a decrease in the photoelectric conversion efficiency of the silicon solar cell and increasing the yield.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a silicon solar cell module using a conductive paste as an electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front plan view schematically showing a silicon solar cell using a conductive paste as an electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a rear plan view schematically illustrating a silicon solar cell using a conductive paste as an electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing a silicon substrate having a shallow p-n junction near the surface and having an antireflection film thereon.
  • FIG. 5 is a silicon substrate printed on the back of the silicon substrate of FIG. 4 with a rear electrode, an aluminum / silver paste is printed with a rear busbar, and a silver substrate is printed with a front electrode finger line along the front electrode finger line. It is a side view cut out.
  • FIG. 6 is a view illustrating cutting the silicon substrate of FIG. 5 printed with the front and rear electrode pastes at a high temperature to cut the silver paste of the front electrode finger line through the anti-reflection film and contacting the silicon substrate along the front electrode finger line.
  • FIG. 7 is a side view illustrating a conductive paste according to an embodiment of the present invention printed on the silicon substrate of FIG. 6 by using a front electrode busbar on a front electrode finger line and cutting a low-temperature fired silicon solar cell along a front electrode finger line. .
  • FIG. 8 is a side view of the silicon substrate of FIG. 4, printed with aluminum paste on the rear surface of the silicon substrate, and cut along the front electrode finger line of the silicon substrate on which the silver paste for high temperature is printed using the front electrode finger line and the busbar. .
  • FIG. 9 shows that the silicon substrate of FIG. 8 printed with the paste of the front electrode finger line, the busbar and the back electrode is baked at a high temperature, so that the silver paste of the front electrode finger line and the busbar penetrates the antireflection film and contacts the silicon substrate. It is a side view which cuts and shows along the front electrode finger line.
  • FIG. 10 is a side view illustrating a conductive paste according to an embodiment of the present invention printed on the silicon substrate of FIG. 9 as a rear electrode busbar on a rear electrode, and a low temperature fired silicon solar cell cut along a front electrode finger line.
  • FIG. 11 is a side view of the silicon substrate of FIG. 4, printed with aluminum paste on the rear surface of the silicon substrate, and cut with a front electrode finger line along the front electrode finger line.
  • FIG. 12 is a sintered silicon substrate of FIG. 11 printed with a front electrode finger line and a back electrode paste at high temperature so that the silver paste of the front electrode finger line penetrates the anti-reflection film and contacts the silicon substrate along the front electrode finger line. It is a side view shown.
  • FIG. 13 is a conductive paste according to an embodiment of the present invention printed on a silicon substrate of FIG. 12 as a rear electrode busbar on a rear electrode, and a conductive paste according to an embodiment of the present invention is printed on a front electrode finger line on a front electrode finger line; It is a side view which cut
  • the front electrode finger lines and busbars have different functions.
  • the front electrode finger line has the function of collecting the charge by electrically bonding to the silicon substrate, while the front electrode busbar has the function of collecting the charge from the front electrode finger line and transferring it to the metal ribbon connecting the cell. have.
  • the front electrode busbars also bond with the metal ribbons to mechanically support them.
  • the front electrode finger line and the busbar are separated, and the front electrode finger is printed with a conventional high temperature silver paste and fired at a high temperature, and the rear electrode and the front electrode busbar include a hardening agent having a reducing power and a buffer at a low temperature.
  • the rear electrode and the front electrode busbar By printing the rear electrode and the front electrode busbar with the conductive paste and firing it at low temperature (200 ⁇ 300 degrees Celsius), it replaces the expensive silver paste with low-temperature low-temperature conductive paste and lowers the production cost.
  • the contact surface between the silicon and the front electrode is reduced by 40% or more, thereby reducing the current caused by the recombination of electrons and holes by the contact surface. Reduction increases photoelectric conversion efficiency.
  • the conductive paste according to the present invention is used, the back electrode and the front electrode busbars are fired at a low temperature, thereby reducing stress to reduce the occurrence of cracks in the silicon substrate, thereby preventing a decrease in the photoelectric conversion efficiency of the silicon solar cell and increasing yield. To increase.
  • the present invention is a silicon solar cell module having the following parts:
  • a silicon substrate having a pn junction near the front surface (b) a first electrode electrically and mechanically bonded to the back of the silicon substrate, (c) a thin, electrically and mechanically bonded to the front surface of the silicon substrate, A long, parallel third electrode array, (d) a resin comprising a solder powder, a metal powder, and a curing agent having a reducing power, which are electrically and mechanically bonded to the third electrode and are not connected to the front surface of the silicon substrate.
  • At least one fourth electrode of the formed conductive paste (e) a plurality of silicon solar cells including an anti-reflection film layer containing the third electrodes on the front surface of the silicon substrate,
  • the present invention is a silicon solar cell module having the following parts:
  • a silicon substrate having a pn junction near the front surface thereof (b) a first electrode electrically and mechanically bonded to the back surface of the silicon substrate, and (c) a cell-cell connection on the first electrode rear surface of the silicon substrate
  • At least one second electrode electrically conductively and mechanically bonded to the first electrode, the conductive paste formed of a resin including a solder powder, a metal powder, and a curing agent having a reducing power so as to be electrically and mechanically bonded to the metal ribbon.
  • a thin, long, parallel third electrode finger line array electrically and mechanically bonded to the entire surface of the silicon substrate, and (e) at least one fourth electrically and mechanically bonded to the third electrode.
  • a silicon solar cell comprising an electrode, (f) an antireflection film layer bearing the third electrodes on the front surface of the silicon substrate and in contact with the silicon substrate;
  • the first electrode is used as the rear electrode
  • the second electrode is the rear electrode busbar
  • the third electrode is the front electrode finger line array
  • the fourth electrode is the front electrode busbar. List it.
  • the silicon solar cell module 1 includes the silicon solar cell 10 including the conductive paste according to the present invention as a front electrode and a rear electrode busbar, a metal ribbon 8 connecting the cells 10, and the cell ( 10) and a silicon solar cell array composed of metal ribbons 8, an encapsulation resin 4 covering them, a glass substrate 2 on the front side, and a back plate 6 on the back side.
  • the silicon solar cell module according to the present invention connects the front electrode and the rear electrode busbar (made of the conductive paste according to the present invention) of the silicon solar cells 10 with a metal ribbon 8 to make a silicon solar cell array.
  • an encapsulation resin (4) such as EVA (Ethylene Vinyl Acetate) or PVB (Poly Vinyl Butyral) resin
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate
  • PVB Poly Vinyl Butyral
  • FIG. 2 shows a front electrode finger line 100 and a front electrode busbar 130 over a silicon substrate as a front plan view of a silicon solar cell 10.
  • 3 is a back plan view of a silicon solar cell 10 showing a back electrode 50 and a back electrode busbar 60 over a silicon substrate.
  • silicon solar cell 10 includes a silicon substrate 15 having a shallow p-n junction 20 proximate to surface 30.
  • the anti-reflection film 40 is deposited on the silicon substrate 15, and the anti-reflection film may be silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, or the like.
  • FIG. 5 shows a front electrode and a rear electrode used for electrical connection on the silicon substrate 15.
  • the aluminum paste is usually printed on the rear surface of the silicon substrate 15 by the rear electrode 50.
  • an aluminum / silver paste used as the back electrode busbar 60 is usually printed and used.
  • a conductive silver paste is printed on the anti-reflection film on the front surface of the silicon substrate 15 with an elongated front electrode finger line array.
  • the front electrode busbar is not printed and fired separately in a later process.
  • the front electrode busbar is printed on the front electrode finger with the conductive paste according to the present invention and baked at a low temperature (200 ⁇ 300 degrees Celsius) to manufacture the silicon solar cell according to the present invention Complete
  • the conductive paste according to the present invention can also be used for silicon solar cell back electrode busbars.
  • 8 to 10 illustrate an example of a silicon solar cell including the conductive paste according to the present invention as a back electrode bus bar.
  • FIG. 8 shows a front electrode and a rear electrode used for electrical connection on the silicon substrate 15 shown in FIG. 4.
  • the aluminum paste is usually printed on the rear surface of the silicon substrate 15 by the rear electrode 50.
  • On the anti-reflection film on the front surface of the silicon substrate 15, a high-temperature silver paste having good conductivity is printed and used by the elongated front electrode finger line array 100 and the front electrode busbar 130.
  • the rear electrode busbar is not printed and is separately printed and fired in a later process.
  • the silicon substrate 10 including the front electrode finger line, the front electrode busbar, and the electrode paste printed on the back electrode shown in FIG. 8 is fired at a high temperature (over 800 degrees Celsius), and the front electrode finger line and the front electrode busbar are separated from each other.
  • the electrode paste of the rear electrode is changed to the front electrode finger line, the front electrode busbar, and the rear electrode as shown in FIG.
  • the silver paste of the front electrode finger line and the front electrode busbar penetrates the anti-reflection film to be in electrical contact with the silicon substrate.
  • the rear electrode bus bar 60 is printed on the rear electrode with the conductive paste according to the present invention and baked at low temperature (200 ⁇ 300 degrees Celsius) according to the present invention Complete solar cell manufacturing.
  • the conductive paste according to the present invention can be used simultaneously for the silicon solar cell front electrode and the rear electrode busbar.
  • 11 to 13 illustrate an example of a silicon solar cell including a conductive paste according to the present invention as a back electrode bus bar and a front electrode bus bar.
  • FIG. 11 shows a front electrode and a rear electrode used for electrical connection on the silicon substrate 15 shown in FIG.
  • the aluminum paste is usually printed on the rear surface of the silicon substrate 15 by the rear electrode 50.
  • On the anti-reflection film on the front surface of the silicon substrate 15, a high-temperature silver paste having good conductivity is printed and used as an array of elongated front electrode finger lines.
  • the rear electrode bus bar and the front electrode bus bar are not printed, and are separately printed and fired in a later process.
  • the silicon substrate 10 including the electrode paste printed with the front electrode finger line and the back electrode shown in FIG. 11 is fired at a high temperature (more than 800 degrees Celsius) so that the electrode paste of the front electrode finger line and the back electrode is shown in FIG. 8.
  • the front electrode is changed into a finger line and a rear electrode.
  • the silver paste of the front electrode finger line penetrates the anti-reflection film and is in electrical contact with the silicon substrate.
  • the rear electrode busbar is printed on the rear electrode
  • the front electrode busbar is printed with the conductive paste according to the present invention on the front electrode finger line and low temperature (200 ⁇ 300 degrees Celsius) It fires at and completes the manufacture of the silicon solar cell by this invention.
  • the conductive paste used for the silicon solar cell back electrode busbar and the front electrode busbar according to the present invention is conventional screen printing, stencil printing, ink-jet printing, and various processes. You can print using.
  • the conductive paste used in the present invention is used as a front electrode busbar of a silicon solar cell, and has a function of collecting charges from the front electrode finger lines and transferring them to a metal ribbon connecting the cells.
  • the front and rear electrode busbars also bond mechanically with the metal ribbons. Therefore, the conductive paste used in the present invention is formed of a curable resin containing a metal powder, a solder powder, a curing agent having a reducing power, and a buffer.
  • Metal powders used in conductive pastes are metal materials that have a high melting point and can form solder powders and intermetallic compounds. Copper, nickel, silver, gold, aluminum, platinum, iron, cobalt, molybdenum and their alloys are used. Can be used. Copper is most preferred in view of economics and low electrical resistance. Considering the electrical properties, the metal powder is suitable for the size of 5 to 20 microns, and the shape is preferably spherical.
  • the solder powder used in the conductive paste of the present invention is in contact with the metal powder to form a compound to form an electrically conductive matrix, and the resin between the matrix is cured by hardening the busbar of the front electrode, so that the cell between the cells It is mechanically supported by adhering to the metal ribbons connecting them.
  • the solder powder may be Sn, Pb, Bi, Zn, Ga, Hg, Sb and In and their alloys. Considering the economy and low electrical resistance, Sn63Pb37 is the most preferable solder powder.
  • the metal powder is suitable for the size of 5 to 20 microns, and the shape is preferably spherical.
  • the curable resin used in the conductive paste of the present invention is a binder including a metal powder, a solder powder, a curing agent having a reducing power, and a buffer, so that the front electrode busbars adhere to the antireflection film when the conductive paste is cured and cured. It serves to mechanically support the matrix of metal compounds formed of powder and solder powder.
  • the curable resin becomes less viscous to act as a medium in which the reducing agent moves into the metal powder and the solder powder, and the reducing agent is a metal on the surface of the metal powder and the solder powder. It is possible to reduce the oxides.
  • curatives with reducing power generally reduce the adhesion of the curable resin when present in the curable resin by itself as a strong acid or alkali. In particular, it can reduce the adhesion to metal. Therefore, it is necessary to include a buffer in order to prevent the delamination of the conductive paste after firing by this decrease in adhesion.
  • the laxative prevents the reducing agent from reducing the adhesion of the curable resin, thereby preventing the conductive paste from falling off after firing.
  • an epoxy or a phenolics resin may be used as the curable resin.
  • Curing agents having a reducing power may be used anhydrides, carboxylic acids, amides, amines, phenols and the like.
  • Alcohols, glycols, and polyols may be used as buffers for buffering such reducing agents.
  • hardening agents having reducing power, and buffers and their composition ratios it should be determined in consideration of the reducing power to metal oxides, the adhesion to antireflective films, and the possibility of soldering metal ribbons.
  • the copper powder after the conductive paste is fired by using a composition ratio in which the copper powder is completely alloyed with the solder in order to prevent the copper of the front electrode busbar from being oxidized under outdoor environmental conditions and to increase reliability. It does not exist in this front electrode busbar, so that the oxidation of copper powder does not occur.
  • the tin (Sn) in the solder powder should be more than 83.3% of copper.
  • the present invention provides a method of manufacturing a silicon solar cell module that goes through the manufacturing steps as follows.
  • the method of manufacturing a solar cell of the method of manufacturing the silicon solar cell module of the present invention may also be manufactured through the following manufacturing steps.
  • the manufacturing method of the solar cell of the manufacturing method of the silicon solar cell module of the present invention can also be produced through the following manufacturing steps.
  • a silicon solar cell module according to the present invention was produced through the following manufacturing process.
  • the silicon solar cell uses a common p-type single crystal silicon substrate (165 x 165 mm, thickness 180 microns) and thermally diffuses POCl3 to form an n-type layer on the silicon front substrate. This forms a pn junction in the silicon substrate.
  • a silicon nitride film is deposited on the n-type layer to form an antireflection film.
  • the front electrode on the anti-reflection film of the silicon substrate is generally a finger line having a width of 100 microns is formed by printing a high temperature silver paste by screen printing.
  • the entire back side of the silicon substrate is coated with aluminum paste.
  • the front and back electrode pastes are baked at a temperature of 910 degrees Celsius.
  • the silver paste of the front electrode penetrates the anti-reflection film and is connected to the n-type layer.
  • Two busbars each having a width of 2 mm on the front electrode finger line and on the back electrode, were screen printed with the conductive paste of the present invention, dried, and fired at a low temperature of 220 degrees Celsius.
  • the conductive paste of the present invention was used by mixing copper powder as metal powder, Sn 63 Pb 37 solder as solder powder, epoxy resin as curable resin, phthalic acid as hardener, and butyl cabitol as buffer.
  • the metal ribbon that connects the cell is connected to the silicon solar cells fabricated above using a soldered copper ribbon to form a silicon solar cell array, which is covered with EVA resin on the top and bottom of the array with low iron tempered glass on the front. On the back, DuPont's Tedra was placed on the back panel and laminated.
  • the high temperature silver paste is used as the front electrode busbar and the aluminum / silver paste is used as the rear electrode busbar in the manufacturing step of the silicon solar cell module according to the present invention. Except for printing by screen printing and firing at a temperature of 910 degrees Celsius or more, a conventional silicon solar cell module was manufactured and compared in the same manner. Experimental results show that the conventional silicon solar cell module has a light conversion efficiency of 14.5% and the silicon solar cell module has a light conversion efficiency of 14.6%.
  • the increase in the light conversion efficiency of the silicon solar cell module according to the present invention reduces the contact surface of the silicon and the front electrode by separating the front electrode finger line and the busbar, thereby reducing the current caused by the recombination of electrons and holes by the contact surface. Reducing the photoelectric conversion efficiency was increased.
  • the present invention relates to a silicon solar cell module using a conductive paste as an electrode, in the present invention, the rear electrode busbar and the front electrode busbar are printed with a low-temperature low-temperature conductive paste containing a curing agent and a buffer having a reducing power and fired at a low temperature. It is possible to reduce the production cost by replacing the expensive silver paste by more than 60% low temperature low temperature conductive paste. Since the front electrode busbar using the conductive paste according to the present invention does not come into contact with the silicon substrate, the contact surface between the silicon and the front electrode is reduced by 40% or more, thereby reducing the current caused by the recombination of electrons and holes by the contact surface. Reduction increases photoelectric conversion efficiency.
  • the conductive paste according to the present invention bakes the rear electrode and the front electrode busbar at a low temperature, thereby reducing the occurrence of cracks in the silicon substrate, thereby preventing a decrease in the photoelectric conversion efficiency of the silicon solar cell and increasing yield. To increase.

Abstract

본 발명은 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에서는 전면 전극 핑거 라인과 버스바를 분리하여 전면 전극 핑거 라인은 기존의 은 페이스트로 인쇄하여 고온에서 소성하고 전면 및 후면 전극 버스바는 환원력을 가진 경화제와 완충제를 포함하는 저가 저온의 전도성 페이스트로 제조함을 가능케 하여 고가의 은 페이스트를 저가 저온의 전도성 페이스트로 대체하여 생산가를 낮춘다. 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓴 전면 전극 버스바는 실리콘 기판에 접촉하지 않기 때문에 실리콘과 전면 전극의 접촉면을 감소시킴으로 이 접촉면에 의한 전자와 전공의 recombination에 의한 전류의 감소를 줄임으로 광전변환 효율을 증가 시킨다. 또한 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓰면 전면 및 후면 버스바를 저온으로 소성하기 때문에 실리콘 기판에서 crack의 발생을 감소 시켜 실리콘 태양전지 셀의 광전변환 효율의 감소를 막고 수율(yield)을 증가시킨다.

Description

전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈 및 그 제조 방법
본 발명은 실리콘 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈과 사용에 따른 이산화탄소 등의 방출에 의한 지구의 온난화, 원자력 발전소의 사고 및 핵폐기물에 의한 방사능 오염 등과 같은 심각한 문제로 인해, 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증가하고 있다. 그 중에서 태양광을 이용한 발전 시스템(태양광 발전)은 자원이 무한적이고 반영구적이므로 차세대 에너지원으로 각광 받고 있다. 현재 태양광 발전에 쓰이는 태양전지는 결정형인 실리콘 태양전지와 박막 태양전지인, 박막 실리콘 태양전지, CdTe, CIGS, 염료 감응 태양전지, 유기물 태양전지와 집광형 태양전지 등이 있다. 지금은 실리콘 태양전지가 신뢰성이 보장 되어 대부분의 시장을 점유하고 있다. 그러나 실리콘 태양전지는 고가의 실리콘 기판과 고가의 은 및 알루미늄 페이스트를 사용하여서, 가격을 낮추어 그리드 패러티를 이루고 시장을 확대하기 위하여서는 고가의 소재들을 저가화 할 필요가 있다.
태양전지는 p-n junction을 이루는 반도체 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성되는 광기전효과(photovoltaic effect)를 이용하여 태양광을 직접 전기로 변환하는 반도체 소자이다. 일반적인 실리콘 태양전지 셀은 p-type 실리콘 기판에 5가의 원소를 열 확산 시켜 실리콘 전면 기판에 n-type 층을 형성한다. 이로서 실리콘 기판에 p-n junction을 형성하게 된다. n-type 층 위에 실리콘 질화막을 증착하여 반사 방지막을 형성한다. 실리콘 기판의 반사 방지막 위의 전면 전극은 일반적으로 아주 가는 (70~100 마이크론) 너비를 가지는 여러 가지의 평행선으로 이루어진 핑거 라인(Finger line)과 이에 직각인 넓은 (1.5~2m) 너비를 가진 몇 개의 버스바(Busbar)로 구성된다. 이 전면 전극은 고온의 은 페이스트를 스크린 프린팅으로 인쇄하여 형성한다. 실리콘 기판의 후면에는 전체를 알루미늄 페이스트로 도포한다. 알루미늄 후면 전극은 표면이 산화되어서 셀과 셀을 연결하기 위한 금속 리본과의 전기적/기계적 접촉이 좋지 않을 수가 있어서 후면 전극 위에 후면 버스바로 알루미늄/은 페이스트를 스크린 프린팅으로 인쇄하여 형성한다. 전면과 후면의 전극 페이스트는 섭씨 800 도 이상의 온도로 소성한다. 이 때 전면 전극의 은 페이스트는 반사 방지막을 뚫고 들어가 n-type 층과 연결되게 된다.
일반적으로 단위 실리콘 태양전지 셀에서 얻을 수 있는 전압은 1V 이하여서 실용적인 수준에 비해 매우 낮다. 이에 따라, 태양전지를 사용하여 전력을 생산하는 실리콘 태양전지 모듈은 소정의 전압과 전류를 발생시키도록 복수 개의 태양전지 셀들을 직렬 및 병렬로 상호 연결하여 실리콘 태양전지 모듈로 제작된다. 도 1에 도시 되어 있는 바와 같이 일반적인 실리콘 태양전지 모듈은 실리콘 태양전지 셀들의 전면 전극 버스바와 후면 전극 버스바를 금속 리본으로 연결하여 실리콘 태양전지 어레이를 만들고 이것을 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 및 PVB(Poly Vinyl Butyral) 수지 등의 Encapsulation 수지로 아래와 위를 덮고 전면에는 유리와 후면에는 후면판(Back sheet)을 놓고 라미네이션(Lamination)을 함으로 제작된다.
실리콘 태양전지 셀의 전면 전극과 후면 전극 버스바에 쓰이는 은은 고가의 희귀 금속으로 최근에는 급속히 가격이 상승되고 있어 은의 사용량을 줄이거나 다른 저가 소재로 전환할 필요가 있다. 전면 전극을 구리나 니켈 등의 저가 금속 페이스트로 전환하기 위하여 전면 전극에 쓰이는 금속 페이스트는 아래와 같은 특성을 만족하여야 한다.
1) 비저항(Resistivity)이 고온의 은 페이스트와 대등하게 낮아서 태양전지 변환 효율을 저하 시키지 말아야 한다.
2) 셀과 셀을 연결하는 금속 리본과 납땜이 잘 접착되어서 전기적이나 기계적으로 금속 리본과 잘 연결이 되어야 한다.
3) 태양전지 모듈은 야외에서 20년 이상 사용해야 하기 때문에 이러한 환경에서 장기간 사용 시 산화 부식(Corrosion) 되지 말아야 한다.
그러나 지금 현재 쓰이고 있는 구리나 니켈 등의 저가 금속 페이스트는 소성 때 금속의 산화막이 생성되는데 이 산화막은 부도체이어서 페이스트 내의 금속 입자간, 및 전면 및 후면 전극 버스바와 금속리본 간의 전기적이나 기계적인 접착이 잘 되지 않는 문제점을 가지고 있다. 또 금속 분말이 수지의 폴리머(Polymer)에 의하여 둘러 쌓여 단단하게 본딩(Bonding) 됨으로 금속 리본과의 납땜이 잘 되지 않고 있다. 특히 구리 분말을 쓰는 금속 페이스트는 공기나 수분에 장기간 노출되면 산화(Corrosion) 되어 전극의 전기 저항 값이 증가하여 태양전지 모듈의 광변환 효율을 저하 시킬 수 있다.
종래 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제2010-75661호에는 도전성 입자, 유기 바인더, 용제, 유리 프리트, 알칼리 토류 금속을 포함하는 유기 화합물, 저융점 금속 또는 저융점 금속계 화합물을 함유하는 태양전지 소자의 도전성 페이스트에 관한 기술이 기재되어 있으며, 이 발명은 알칼리 토류 금속을 저융점 금속으로 사용함으로써 반도체 기판 표면에 도전성 페이스트를 인쇄 건조한 후 소성시에 있어서 마이크로 크랙의 발생이나 접촉 저항의 증대를 초래하지 않는 기술이 기재되어 있으나, 핑거와 버스를 구별하여 성분을 달리하는 기술은 기재되어 있지 아니한다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2012-90249호에는 핑거전극과 직교하는 인터커넥트에 관한 기술이 기재되어 있으며, 이 발명에서는 핑거 전극과 교차하고 인터커넥트와 나란한 버스바 전극을 포함하지 않을 수 있다고 기재하면서, 버스바 전극은 통상적으로 은(Ag)과 같이 고가의 물질로 이루어지는 전극 페이스트를 사용하는데 버스바 전극을 생략한 경우 버스바 전극을 형성하는 전극 페이스트의 사용량을 줄일 수 있고, 버스바 전극을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다는 기재를 하고 있다고 기재하면서, 인터커넥션의 소재에 대하여, 인터커넥션은 버스바 전극없이 도전성 필름(conductive film) 또는 도전성 페이스트(conductive paste)로 다수의 핑거 전극과 연결되어 질 수 있으며, 도전성 필름(conductive film)은 에폭시 수지 내에 다수의 금속 재질(예를 들면 니켈(Ni))의 전도성입자가 포함된 구조이며, 전도성 입자의 크기는 3~10㎛일 수 있다고 기재하고 있으나, 핑거전극과 버스바의 페이스트 성분의 차이에 따른 공정상 또는 비용상의 효과에 대한 인식을 하고 있지 않다.
발명의 요약
본 발명은 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에서는 전면 전극 핑거 라인과 버스바를 분리하여 전면 전극 핑거 라인은 기존의 은 페이스트로 인쇄하여 고온에서 소성하고 전면 및 후면 전극 버스바는 환원력을 가진 경화제와 완충제를 포함하는 저가 저온의 전도성 페이스트로 제조함을 가능케 하여 고가의 은 페이스트를 저가 저온의 전도성 페이스트로 대체하여 생산가를 낮춘다. 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓴 전면 전극 버스바는 실리콘 기판에 접촉하지 않기 때문에 실리콘과 전면 전극의 접촉면을 감소시킴으로 이 접촉면에 의한 전자와 전공의 recombination에 의한 전류의 감소를 줄임으로 광전변환 효율을 증가 시킨다. 또한 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓰면 전면 및 후면 버스바를 저온으로 소성하기 때문에 실리콘 기판에서 crack의 발생을 감소 시켜 실리콘 태양전지 셀의 광전변환 효율의 감소를 막고 수율(yield)을 증가시킨다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 셀을 개략적으로 도시한 전면 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 셀을 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 4는 표면 가까운 곳에 얕은 p-n junction을 가지고 있고 그 위에 반사 방지막을 가진 실리콘 기판을 도시한 측면도이다.
도 5는 도 4의 실리콘 기판에 후면에는 알루미늄 페이스트를 후면 전극으로 인쇄하고, 후면 버스바로 알루미늄/은 페이스트를 인쇄하고 전면 전극 핑거 라인으로는 은 페이스트를 인쇄한 실리콘 기판을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 6은 전면과 후면의 전극 페이스트를 인쇄한 도 5의 실리콘 기판을 고온에서 소성하여 전면 전극 핑거 라인의 은 페이스트가 반사 방지막을 뚫고 들어가 실리콘 기판과 접촉된 것을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 7은 도 6의 실리콘 기판에 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 전면 전극 핑거 라인 위에 전면 전극 버스바로 인쇄하고 저온 소성한 실리콘 태양전지 셀을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 8은 도 4의 실리콘 기판에 후면에는 알루미늄 페이스트를 후면 전극으로 인쇄하고, 전면 전극 핑거 라인과 버스바로 고온용의 은 페이스트를 인쇄한 실리콘기판을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 9는 전면 전극 핑거 라인과 버스바 및 후면 전극을 페이스트로 인쇄한 도 8의 실리콘 기판을 고온에서 소성하여 전면 전극 핑거 라인과 버스바의 은 페이스트가 반사 방지막을 뚫고 들어가 실리콘 기판과 접촉된 것을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 10은 도 9의 실리콘 기판에 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 후면 전극 위에 후면 전극 버스바로 인쇄하고 저온 소성한 실리콘 태양전지 셀을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 11은 도 4의 실리콘 기판에 후면에는 알루미늄 페이스트를 후면 전극으로 인쇄하고, 전면 전극 핑거 라인으로는 고온용 은 페이스트를 인쇄한 실리콘 기판을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 12는 전면 전극 핑거 라인과 후면 전극 페이스트를 인쇄한 도 11의 실리콘 기판을 고온에서 소성하여 전면 전극 핑거 라인의 은 페이스트가 반사 방지막을 뚫고 들어가 실리콘 기판과 접촉된 것을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
도 13은 도 12의 실리콘 기판에 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 후면 전극 위에 후면 전극 버스바로 인쇄하고 또 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 페이스트를 전면 전극 핑거 라인 위에 전면 전극 버스바로 인쇄하고 저온 소성한 실리콘 태양전지 셀을 전면 전극 핑거 라인을 따라 절단하여 도시한 측면도이다.
발명의 상세한 설명 및 구체적인 구현예
고가의 실리콘 태양전지의 은 전면과 후면 전극을 저가의 구리나 니켈 등의 전도성 페이스트로 대체하려 하나 이들 전도성 페이스트는 금속 산화물을 제거하는 환원제를 필요로 하고 이들 환원제는 섭씨 500 도 이상에서는 휘발하여 환원 작용을 못하기 때문에 반사 방지막을 뚫고 들어가기 위하여 섭씨 800 도 이상의 고온에서 소성하는 전면 전극으로 쓰기에는 부적합하다. 그러나 전면 전극 핑거 라인과 버스바는 서로 다른 기능을 갖고 있다. 전면 전극 핑거 라인은 실리콘 기판에 전기적으로 접착해서 전하를 포집하는 기능을 갖고 있는 반면 전면 전극 버스바는 전면 전극 핑거 라인으로부터 전하를 포집하여, 셀과 셀을 연결하는 금속 리본에 전달하는 기능을 갖고 있다. 또한 전면 전극 버스바는 금속 리본과 접착하여 기계적으로 지탱하는 역할도 한다. 따라서, 본 발명에서는 전면 전극 핑거 라인과 버스바를 분리하여 전면 전극 핑거는 기존의 고온의 은 페이스트로 인쇄하여 고온에서 소성하고 후면 전극 및 전면 전극 버스바는 환원력을 가진 경화제와 완충제를 포함하는 저가 저온의 전도성 페이스트로 후면 전극 및 전면 전극 버스바를 인쇄하고 저온(섭씨 200~300도)에서 소성하여 제조함으로 고가의 은 페이스트를 60% 이상 저가저온의 전도성 페이스트로 대체하여 생산가를 낮춘다. 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓴 전면 전극 버스바는 실리콘 기판에 접촉하지 않기 때문에 실리콘과 전면전극의 접촉면을 40% 이상 감소시킴으로 이 접촉면에 의한 전자와 전공의 재결합(recombination)에 의한 전류의 감소를 줄임으로 광전변환 효율을 증가 시킨다. 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓰면 후면 전극 및 전면 전극 버스바를 저온으로 소성하기 때문에 스트레스를 감소하여 실리콘 기판에서 crack의 발생을 감소 시켜 실리콘 태양전지 셀의 광전변환 효율의 감소를 막고 수율(yield)을 증가 시킨다.
본 발명은 아래와 같은 부분을 가진 실리콘 태양전지 모듈:
(1) (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판, (b)상기 실리콘 기판 후면에 전기적 및 기계적으로 접합된 제 1전극, (c)상기 실리콘 기판 전면에 전기적 및 기계적으로 접합된 가늘고, 길고, 평행인 제 3전극 array, (d)상기 제 3전극에 전기적 및 기계적으로 접합되고 상기 실리콘 기판의 전면에는 연결되지 않고 떨어져 있고 솔더 분말, 금속 분말, 및 환원력을 가진 경화제를 포함하는 수지로 형성된 전도성 페이스트로 된 적어도 하나의 제 4전극, (e)상기 실리콘 기판 전면에 있는 상기 제 3전극들을 품고 있는 반사 방지막 층을 포함하는 복수의 실리콘 태양전지 셀,
(2) 상기 복수의 실리콘 태양전지들을 연결하는 복수의 금속 리본,
(3) 상기 복수의 실리콘 태양전지들과 이들을 연결하는 상기 복수의 금속 리본들을 아래 위로 덮고 있는 Encapsulation 수지,
(4) 상기 Encapsulation 수지 위에 놓여진 전면 유리 기판,
(5) 상기 Encapsulation 수지 밑에 놓여진 후면판(Back sheet).
을 제공한다.
또한 본 발명은 아래와 같은 부분을 가진 실리콘 태양전지 모듈:
(1) (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판, (b)상기 실리콘 기판 후면에 전기적 및 기계적으로 접합된 제 1전극, (c)상기 실리콘 기판 후면 제 1전극 위에 셀과 셀을 연결하는 금속 리본과 전기적 및 기계적으로 잘 접합하도록 솔더 분말, 금속 분말, 및 환원력을 가진 경화제를 포함하는 수지로 형성된 전도성 페이스트로 되고 제 1전극에 전기적 및 기계적으로 접합된, 적어도 하나의 제 2전극, (d)상기 실리콘 기판 전면에 전기적 및 기계적으로 접합된 가늘고, 길고, 평행인 제 3전극 핑거 라인 어레이(array), (e)상기 제 3전극에 전기적 및 기계적으로 접합된, 적어도 하나의 제 4전극, (f)상기 실리콘 기판 전면에 있는 상기 제 3전극들을 품고 실리콘 기판과 접촉하고 있는 반사 방지막 층을 포함하는 실리콘 태양전지 셀,
(2) 상기 복수의 실리콘 태양전지들을 연결하는 복수의 금속 리본,
(3) 상기 복수의 실리콘 태양전지들과 이들을 연결하는 상기 복수의 금속 리본들을 아래 위로 덮고 있는 Encapsulation 수지,
(4) 상기 Encapsulation 수지 위에 놓여진 전면 유리 기판,
(5) 상기 Encapsulation 수지 밑에 놓여진 후면판(Back sheet)
을 제공한다.
상기 기재와 동일한 의미로서 이하 통상 사용하는 의미를 사용하여 제 1전극은 후면 전극으로, 제 2전극은 후면 전극 버스바, 제 3전극은 전면 전극 핑거 라인 어레이, 제 4전극은 전면 전극 버스바로서 기재한다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명에 의하여 개선된 실리콘 태양전지 모듈(1)을 도시하고 있다. 실리콘 태양전지 모듈(1)은 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 전면 전극 및 후면 전극 버스바로 포함하는 실리콘 태양전지 셀(10)들과 이 셀(10)들을 연결하는 금속 리본(8)과 이 셀(10)과 금속 리본(8)로 이루어진 실리콘 태양전지 어레이와 이들을 덮고 있는 Encapsulation 수지(4)와 전면의 유리 기판(2)와 후면의 후면판(6)으로 되어 있다. 본 발명에 의한 실리콘 태양전지 모듈은 실리콘 태양전지 셀(10)들의 전면 전극 및 후면 전극 버스바(본 발명에 의한 전도성 페이스트로 제조됨)를 금속 리본(8)로 연결하여 실리콘 태양전지 어레이를 만들고 이들을 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)나 PVB(Poly Vinyl Butyral) 수지 등의 Encapsulation 수지(4)로 아래와 위를 덮고 전면에는 유리 기판(2)로 후면에는 후면판(6)을 놓고 라미네이션(Lamination)을 함으로 제작된다.
도 2는 실리콘 태양전지 셀(10)의 전면 평면도로서 실리콘 기판 위에 있는 전면 전극 핑거 라인(100)과 전면 전극 버스바(130)을 도시하고 있다. 도 3은 실리콘 태양전지 셀(10)의 후면 평면도로서 실리콘 기판 위에 있는 후면 전극(50)과 후면 전극 버스바(60)을 도시하고 있다.
도 4에서 도 6까지는 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 전면 전극 버스바로 포함하는 실리콘 태양전지 셀 일 예를 도시하고 있다. 도 4에 도시 되어 있고, 이 분야에 잘 알려 있는 바와 같이, 실리콘 태양전지 셀(10)은 표면(30)의 가까운 곳에 얕은 p-n junction(20)을 갖고 있는 실리콘 기판(15)를 포함하고 있다. 반사 방지막(40)은 실리콘 기판(15) 위에 증착 되어 있으며, 반사 방지막은 실리콘 질화물 이나 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물 등이 사용될 수 있다.
도 5에서는 실리콘 기판(15) 위에 전기적인 연결을 위하여 쓰이는 전면 전극과 후면 전극을 보여 주고 있다. 실리콘 기판(15)의 후면에는 후면 전극(50)으로 알루미늄 페이스트가 통상적으로 인쇄되어 쓰인다. 이 후면 전극(50)을 금속 리본(8)과 전기적 및 기계적으로 연결하기 위하여 후면 전극 버스바(60)으로 쓰이는 알루미늄/은 페이스트가 통상적으로 인쇄되어 쓰인다. 실리콘 기판(15)의 전면의 반사 방지막 위에 가늘고 긴 전면 전극 핑거 라인 어레이로 전도성이 좋은 은 페이스트가 인쇄 되어 쓰인다. 이때 기존의 실리콘 태양전지와 달리 본 발명에서는 전면 전극 버스바는 인쇄 되지 않고 후 공정에서 따로 인쇄되고 소성된다. 도 5에 도시된 전면 전극 핑거 라인과 후면 전극과 후면 전극 버스바로 인쇄된 전극 페이스트를 포함하는 실리콘 기판(10)는 고온(섭씨 800 도 이상)으로 소성되어 전면 전극 핑거와 후면 전극과 후면 버스바의 전극 페이스트는 도 6에 도시된 바와 같이 전면 전극 핑거와 후면 전극과 후면 버스바로 변환 된다. 이때 전면 전극 핑거의 은 페이스트는 반사 방지막을 뚫고 들어가 실리콘 기판에 전기적으로 접속하게 된다. 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이 고온 소성 공정 후에 전면 전극 버스바를 전면 전극 핑거 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 인쇄하고 저온(섭씨 200~300도)에서 소성하여 본 발명에 의한 실리콘 태양전지 제조을 완성한다.
본 발명에 따른 전도성 페이스트는 실리콘 태양전지 후면 전극 버스바 용으로도 사용될 수 있다. 도 8에서 도 10까지는 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 후면 전극 버스바로 포함하는 실리콘 태양전지 셀 일 예를 도시하고 있다. 도 8에서 는 도 4에 도시된 실리콘 기판(15) 위에 전기적인 연결을 위하여 쓰이는 전면 전극과 후면 전극을 보여 주고 있다. 실리콘 기판(15)의 후면에는 후면 전극(50)으로 알루미늄 페이스트가 통상적으로 인쇄되어 쓰인다. 실리콘 기판 (15)의 전면의 반사 방지막 위에 가늘고 긴 전면 전극 핑거 라인 어레이(100)과 전면 전극 버스바(130)으로 전도성이 좋은 고온의 은 페이스트가 인쇄되어 쓰인다. 이때 기존의 실리콘 태양전지와 달리 본 발명에서는 후면 전극 버스바는 인쇄되지 않고 후 공정에서 따로 인쇄되고 소성된다. 도 8에 도시된 전면 전극 핑거 라인과 전면 전극 버스바 및 후면 전극으로 인쇄된 전극 페이스트를 포함하는 실리콘 기판(10)는 고온(섭씨 800도 이상)으로 소성되어 전면 전극 핑거 라인과 전면 전극 버스바와 후면 전극의 전극 페이스트는 도 9에 도시된 바와 같이 전면 전극 핑거 라인과 전면 전극 버스바와 후면 전극으로 변화 된다. 이때 전면 전극 핑거라인과 전면 전극 버스바의 은 페이스트는 반사 방지막을 뚫고 들어가 실리콘 기판에 전기적으로 접촉하게 된다. 본 발명에서는 도 10에 도시된 바와 같이 고온 소성 공정 후에 후면 전극 버스바(60)을 후면 전극 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 인쇄하고 저온(섭씨 200~300도)에서 소성하여 본 발명에 의한 실리콘 태양전지 제조을 완성한다.
본 발명에 따른 전도성 페이스트는 실리콘 태양전지 전면 전극과 후면 전극 버스바 용으로 동시에 사용 될 수 있다. 도 11에서 도 13까지는 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 후면 전극 버스바와 전면 전극 버스바로 포함하는 실리콘 태양전지 셀 일 예를 도시하고 있다. 도 11에서는 도 4에 도시된 실리콘 기판 (15)위에 전기적인 연결을 위하여 쓰이는 전면 전극과 후면 전극을 보여 주고 있다. 실리콘 기판(15)의 후면에는 후면 전극(50)으로 알루미늄 페이스트가 통상적으로 인쇄되어 쓰인다. 실리콘 기판(15)의 전면의 반사 방지막 위에 가늘고 긴 전면 전극 핑거 라인 어레이로 전도성이 좋은 고온의 은 페이스트가 인쇄 되어 쓰인다. 이때 기존의 실리콘 태양전지와 달리 본 발명에서는 후면 전극 버스바와 전면 전극 버스바는 인쇄 되지 않고 후 공정에서 따로 인쇄되고 소성된다. 도 11에 도시된 전면 전극 핑거 라인과 후면 전극으로 인쇄된 전극 페이스트를 포함하는 실리콘 기판(10)는 고온(섭씨 800도 이상)으로 소성되어 전면 전극 핑거 라인과 후면 전극의 전극 페이스트는 도 8에 도시된 바와 같이 전면 전극 핑거 라인과 후면 전극으로 변화 된다. 이때 전면 전극 핑거 라인의 은 페이스트는 반사 방지막을 뚫고 들어가 실리콘 기판에 전기적으로 접촉하게 된다. 본 발명에서는 도 13에 도시된 바와 같이 고온 소성 공정 후에 후면 전극 버스바는 후면 전극 위에, 전면 전극 버스바는 전면 전극 핑거 라인 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 인쇄하고 저온(섭씨 200~300도)에서 소성하여 본 발명에 의한 실리콘 태양전지 제조을 완성한다.
본 발명에 따른 실리콘 태양전지 후면 전극 버스바와 전면 전극 버스바 용으로 쓰이는 전도성 페이스트는 기존의 스크린 프린팅(screen printing), 스텐실 프린팅(stencil printing), 잉크제트 프린팅(ink-jet printing) 등의 다양한 공정을 이용하여 인쇄할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 전도성 페이스트는 실리콘 태양전지 셀의 전면 전극 버스바로 사용되어 전면 전극 핑거 라인으로부터 전하를 포집하여 셀과 셀을 연결하는 금속 리본에 전달하는 기능을 갖고 있다. 또한 전면 전극과 후면 전극 버스바 는 금속 리본과 접착하여 기계적으로 지탱하는 역할도 한다. 따라서 본 발명에서 쓰이는 전도성 페이스트는 금속 분말, 솔더 분말, 환원력을 가진 경화제 및 완충제를 포함하는 경화성 수지로 형성된다. 전도성 페이스트에 쓰이는 금속 분말은 고온의 융점을 가지고 있고 솔더 분말과 금속간 화합물을 잘 형성할 수 있는 금속 물질로서 구리, 니켈, 은, 금, 알루미늄, 백금, 철, 코발트, 몰리브덴과 그들의 합금등이 사용될 수 있다. 경제성과 낮은 전기 저항을 고려할 때 구리가 가장 바람직하다. 전기적 특성을 고려할 때 금속 분말의 사이즈는 5~20 마이크론이 적합하며 형태는 구형이 바람직하다.
본 발명의 전도성 페이스트에 사용되는 솔더 분말은 금속 분말과 접촉하여 화합물을 만들어 전기가 통하는 매트릭스를 만들고 이 매트릭스 사이에 수지가 채워져서 경화되면 전면 전극의 버스바가 기계적으로 단단하여져서, 셀과 셀 사이를 연결하는 금속 리본과 접착하여 기계적으로 지탱하는 역할을 한다. 솔더 분말은 Sn, Pb, Bi, Zn, Ga, Hg, Sb 및 In과 그들의 합금 등이 사용 될 수 있다. 경제성과 낮은 전기 저항을 고려할 때 솔더 분말은 Sn63Pb37이 가장 바람직하다. 전기적 특성을 고려할 때 금속 분말의 사이즈는 5~20 마이크론이 적합하며 형태는 구형이 바람직하다.
본 발명의 전도성 페이스트에 사용되는 경화성 수지는 금속 분말, 솔더 분말, 환원력을 가진 경화제 및 완충제를 포함하는 바인더(binder)로써 전도성 페이스트가 소성 되어 경화될 때 전면 전극 버스바가 반사 방지막에 접착되게 하고 금속 분말과 솔더 분말로 형성된 금속 화합물의 매트릭스를 채워서 기계적으로 지탱하는 역할을 한다. 전도성 페이스트가 소성 때 온도가 가열되기 시작하면 경화성 수지는 점도가 낮아져서 환원력을 가진 경화제가 금속 분말과 솔더 분말에 이동하는 매체 역할을 하게 되어 환원력을 가진 경화제가 금속 분말과 솔더 분말의 표면에 있는 금속 산화물을 환원하는 것을 가능하게 한다. 그러나 환원력을 가진 경화제는 일반적으로 강한 산이거나 알칼리로서 그 자체만으로 경화성 수지에 존재할 때는 경화성 수지의 접착력을 감소시킨다. 특히 금속과의 접착력을 감소 시킬 수있다. 따라서 이러한 접착력 감소에 의하여 전도성 페이스트가 소성 후에 떨어져 나가는 것(delamination)을 방지하기 위하여 완충제를 포함시킬 필요가 있다. 이완충제는 환원력을 가진 경화제가 경화성 수지의 접착력을 감소 시키는 것을 방지하여 전도성 페이스트가 소성 후에 떨어져 나가는 것(delamination)을 방지 한다. 경화성 수지로써는 에폭시(epoxies)나 페놀(phenolics) 수지 등이 사용될 수 있다. 환원력을 가진 경화제는 무수물(anhydrides), 카르복실산(carboxylic acids), 아미드(amides), 아민(amines), 및 페놀(phenols) 등이 사용될 수 있다. 이러한 환원력을 가진 경화제를 완충하기 위한 완충제로는 알콜(alcohols), 글리콜(glycols), 및 폴리올(polyols) 들이 사용될 수 있다. 그러나, 이들 경화성 수지, 환원력을 가진 경화제, 및 완충제와 그들의 조성 비율을 정할 때는 금속 산화물에 대한 환원력과 반사 방지막에 대한 접착력과 금속 리본과의 납땜 가능성을 고려하여 결정하여야 한다.
금속 분말을 구리로 사용하였을 경우에는 전면 전극 버스바의 구리가 야외 환경 조건에서 산화되는 것을 방지하여 신뢰성을 높이기 위하여 구리 분말이 솔더와 완전히 합금을 이루게 하는 조성 비율을 사용하여 전도성 페이스트 소성 후에 구리 분말이 전면 전극 버스바에 존재하지 않게 하여 구리 분말의 산화(Corrosion)가 일어나지 않게 한다. 이 때 mole 비로 솔더 분말 안의 주석(Sn)은 구리의 83.3% 보다 많아야 한다.
본 발명은 아래와 같은 제작단계를 거치는 실리콘 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.
(1) 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 셀의 제조 방법: (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판을 제조하는 제작 단계, (b)상기 실리콘 기판 위에 반사 방지막을 제조하는 제작 단계, (c)상기 실리콘 기판 후면에 금속 페이스트로 제 1전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계, (d)상기 실리콘 기판 전면에 glass frit을 포함하는 금속 페이스트로 제 3전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계, (e)상기 제 3전극 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 제 4전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계,
(2) 상기 복수의 실리콘 태양전지 셀들을 복수의 금속 리본으로 연결하여 실리콘 태양전지 셀 어레이를 제조하는 제작 단계,
(3) 상기 실리콘 태양전지 셀 어레이를 Encapsulation 수지로 아래 위로 덮고 Encapsulation 수지 전면 위에는 유리 기판을 놓고 Encapsulation 수지 밑에는 후면판을 놓고 라미네이션하여 실리콘 태양전지 모듈을 제작하는 단계.
본 발명의 상기 실리콘 태양전지 모듈의 제조 방법 중 태양전지 셀의 제조방법은 아래와 같은 제작단계를 통해서도 제작될 수 있다.
(1) 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 셀의 제조 방법: (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판을 제조하는 제작 단계, (b) 상기 실리콘 기판 위에 반사 방지막을 제조하는 제작 단계, (c) 상기 실리콘 기판 후면에 전도성 페이스트로 제 1전극을 인쇄하는 제작 단계, (d) 상기 실리콘 기판 전면에 전도성 페이스트로 제 3전극과 제 4전극을 인쇄하는 제작 단계, (e) 상기 실리콘 기판과 반사 방지막, 제 1전극, 제 3전극, 제 4전극을 소성하여 제조하는 제작단계, (f) 상기 제 1전극 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 제 2전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계.
또한, 본 발명의 실리콘 태양전지 모듈의 제조 방법 중 태양전지 셀의 제조방법은 아래와 같은 제작단계를 통해서도 제작될 수 있다.
(1) 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 셀의 제조 방법: (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판을 제조하는 제작 단계, (b) 상기 실리콘 기판 위에 반사 방지막을 제조하는 제작 단계, (c) 상기 실리콘 기판 후면에 전도성 페이스트로 제 1전극을 인쇄하는 제작 단계, (d) 상기 실리콘 기판 전면에 전도성 페이스트로 제 3전극을 인쇄하는 제작 단계, (e) 상기 실리콘 기판과 반사 방지막, 제 1전극, 제 3전극을 소성하여 제조하는 제작 단계, (f) 상기 제 1전극 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 제 2전극을 인쇄하고 또 상기 제 3전극 위에 본 발명에 의한 전도성 페이스트로 제 4전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명에 의한 실리콘 태양전지 모듈을 아래와 같은 제조 공정을 통하여 제작하였다.
실리콘 태양전지 셀은 일반적인 p-type 단결정 실리콘 기판(165X165 mm, 두께 180 마이크론)을 사용하고 POCl3를 열 확산 시켜 실리콘 전면 기판에 n-type 층을 형성한다. 이로서 실리콘 기판에 p-n junction을 형성하게 된다. n-type 층 위에 실리콘 질화막을 증착하여 반사 방지막을 형성한다. 실리콘 기판의 반사 방지막위의 전면 전극은 일반적으로 100 마이크론 너비를 가지는 핑거 라인(Finger line)은 고온의 은 페이스트를 스크린 프린팅으로 인쇄하여 형성한다. 실리콘 기판의 후면에는 전체를 알루미늄 페이스트로 도포한다. 전면과 후면의 전극 페이스트는 섭씨 910 도 온도로 소성한다. 이 때 전면 전극의 은 페이스트는 반사 방지막을 뚫고 들어가 n-type 층과 연결되게 된다. 전면 전극 핑거 라인 위에 또 후면 전극 위에 각각 너비가 2mm 인 두 개의 버스바를 본 발명의 전도성 페이스트로 스크린 프린팅 인쇄하고 건조시킨 다음 섭씨 220도의 저온에서 소성하였다. 본 발명의 전도성 페이스트는 금속 분말로는 구리 분말을, 솔더 분말로는 Sn63Pb37 솔더를, 경화성 수지로서는 에폭시 수지를, 경화제로는 phthalic acid 를, 완충제로서는 Butyl cabitol를 혼합하여 사용하였다.
셀과 셀을 연결하는 금속 리본은 솔더를 입힌 구리 리본을 사용하여 상기 제작한 실리콘 태양전지 셀들을 연결하여 실리콘 태양전지 어레이를 형성하고 이 어레이 위와 아래를 EVA 수지로 덮고 전면에는 저 철분 강화 유리로 후면에는 듀퐁의 테드라를 후면판으로 놓고 라미네이션을 하여 제작하였다.
본 발명에 의한 실리콘 태양전지 모듈의 광전환 효율의 변화를 비교하기 위하여 본 발명에 의한 상기 실리콘 태양전지 모듈의 제조단계에서 상기 전면 전극 버스바로 고온 은 페이스트를, 후면 전극 버스바로 알루미늄/은 페이스트를 스크린 프린팅으로 인쇄하고 섭씨 910 도 이상의 온도로 소성하였다는 점을 제외하고는 동일한 방식으로 통상적인 실리콘 태양전지 모듈을 제조하여 비교 하였다. 실험 결과 통상적인 실리콘 태양전지 모듈은 광변환 효율이 14.5% 이었고 본 발명에 의한 실리콘 태양전지 모듈의 광전환 효율은 14.6% 이었다. 본 발명에 의한 실리콘 태양전지 모듈의 광전환 효율이 증가한 것은 본 발명에서는 전면 전극 핑거 라인과 버스바를 분리하여 실리콘과 전면 전극의 접촉면을 감소시킴으로 이 접촉면에 의한 전자와 전공의 recombination에 의한 전류의 감소를 줄임으로 광전변환 효율을 증가시켰다.
본 발명은 전도성 페이스트를 전극으로 사용하는 실리콘 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에서는 후면 전극 버스바와 전면 전극 버스바는 환원력을 가진 경화제와 완충제를 포함하는 저가 저온의 전도성 페이스트로 인쇄하고 저온에서 소성하여 제조함으로 고가의 은 페이스트를 60% 이상 저가 저온의 전도성 페이스트로 대체하여 생산가를 낮춘다. 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓴 전면 전극 버스바는 실리콘 기판에 접촉하지 않기 때문에 실리콘과 전면 전극의 접촉면을 40% 이상 감소시킴으로 이 접촉면에 의한 전자와 전공의 재결합(recombination)에 의한 전류의 감소를 줄임으로 광전변환 효율을 증가시킨다. 또한 본 발명에 의한 전도성 페이스트를 쓰면 후면 전극 및 전면 전극 버스바를 저온으로 소성하기 때문에 실리콘 기판에서 크랙(crack)의 발생을 감소시켜 실리콘 태양전지 셀의 광전변환 효율의 감소를 막고 수율(yield)을 증가 시킨다.

Claims (38)

  1. 아래와 같은 부분을 가진 실리콘 태양전지 모듈:
    (1) (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판, (b)상기 실리콘 기판 후면에 전기적 및 기계적으로 접합된 제 1전극, (c)상기 실리콘 기판 전면에 전기적 및 기계적으로 접합된 가늘고, 길고, 평행인 제 3전극 array, (d)상기 제 3전극에 전기적 및 기계적으로 접합되고 상기 실리콘 기판의 전면에는 연결되지 않고 떨어져 있고 솔더 분말, 금속 분말, 및 환원력을 가진 경화제를 포함하는 수지로 형성된 전도성 페이스트로 된 적어도 하나의 제 4전극, (e)상기 실리콘 기판 전면에 있는 상기 제 3 전극들을 품고 있는 반사 방지막 층을 포함하는 복수의 실리콘 태양전지 셀,
    (2) 상기 복수의 실리콘 태양전지들을 연결하는 복수의 금속 리본,
    (3) 상기 복수의 실리콘 태양전지들과 이들을 연결하는 상기 복수의 금속 리본들을 아래 위로 덮고 있는 Encapsulation 수지,
    (4) 상기 Encapsulation 수지 위에 놓여진 전면 유리 기판,
    (5) 상기 Encapsulation 수지 밑에 놓여진 후면판(Back sheet).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 분말은 Sn, Pb, Bi, Zn, Ga, Hg, Sb 및 In과 그들의 합금으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 분말은 Sn63Pb37인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 분말은 구리, 니켈, 은, 금, 알루미늄, 백금, 철, 코발트, 몰리브덴과 그들의 합금으로 구성된 군으로부터 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 분말은 구리인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구리 분말과 솔더 분말의 조성 비율은 소성 후에 구리 분말이 단독으로 남지 않게 조성하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 환원력을 가진 경화제는 무수물(anhydrides), 카르복실 산(carboxylic acids), 아미드(amides), 아민(amines), 및 페놀(phenols) 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 환원력을 가진 경화제는 프탈산(phthalic acids), 프탈산 무수물(phthalic anhydrides), 카르복실산 무수물(carboxylic anhydrides)인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 완충제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 완충제는 알콜(alcohols), 글리콜(glycols), 및 폴리올(polyols) 중에 적어도 하나를 포함하는 물질인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 수지는 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 경화성 수지는 에폭시(epoxies), 및 페놀(phenolics) 수지 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트로 된 상기 제 4전극을 포함하는 실리콘 태양전지 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 방지막은 실리콘 질화물인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 리본은 솔더 분말을 입힌 구리 리본인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 Encapsulation 수지는 EVA(Ethylene Vynyl Acetate), 및 PVB(Poly Vinyl Butyral) 수지 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 유리 기판은 강화 유리인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 후면판은 강화 유리이거나 FP/PE/FP (Floropolymer-Polyeaster-Floropolymer)인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 리본과 상기 실리콘 태양전지 셀 전면 전극 버스바 사이에 전도성 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  19. 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 모듈 제조 방법:
    (1) 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 셀의 제조 방법: (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판을 제조하는 제작 단계, (b)상기 실리콘 기판 위에 반사 방지막을 제조하는 제작 단계, (c)상기 실리콘 기판 후면에 금속 페이스트로 제 1전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계, (d)상기 실리콘 기판 전면에 glass frit을 포함하는 금속 페이스트로 제 3전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계, (e)상기 제 3전극 위에 2 항에서 10항의 어느 한 항에 따른 전도성 페이스트로 제 4전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계,
    (2) 상기 복수의 실리콘 태양전지 셀들을 복수의 금속 리본으로 연결하여 실리콘 태양전지 셀 어레이를 제조하는 제작 단계,
    (3) 상기 실리콘 태양전지 셀 어레이를 Encapsulation 수지로 아래 위로 덮고 Encapsulation 수지 전면 위에는 유리 기판을 놓고 Encapsulation 수지 밑에는 후면판을 놓고 라미네이션하여 실리콘 태양전지 모듈을 제작하는 단계.
  20. 아래와 같은 부분을 가진 실리콘 태양전지 모듈:
    (1) (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판, (b)상기 실리콘 기판 후면에 전기적 및 기계적으로 접합된 제 1전극, (c)상기 실리콘 기판 후면 제 1전극 위에 셀과 셀을 연결하는 금속 리본과 전기적 및 기계적으로 잘 접합하도록 솔더 분말, 금속 분말, 및 환원력을 가진 경화제를 포함하는 수지로 형성된 전도성 페이스트로 되고 제 1전극에 전기적 및 기계적으로 접합된, 적어도 하나의 제 2전극, (d)상기 실리콘 기판 전면에 전기적 및 기계적으로 접합된 가늘고, 길고, 평행인 제 3전극 핑거 라인 어레이(array), (e)상기 제 3전극에 전기적 및 기계적으로 접합된, 적어도 하나의 제 4전극, (f)상기 실리콘 기판 전면에 있는 상기 제 3전극들을 품고 실리콘 기판과 접촉하고 있는 반사 방지막 층을 포함하는 실리콘 태양전지 셀,
    (2) 상기 복수의 실리콘 태양전지들을 연결하는 복수의 금속 리본,
    (3) 상기 복수의 실리콘 태양전지들과 이들을 연결하는 상기 복수의 금속 리본들을 아래 위로 덮고 있는 Encapsulation 수지,
    (4) 상기 Encapsulation 수지 위에 놓여진 전면 유리 기판,
    (5) 상기 Encapsulation 수지 밑에 놓여진 후면판(Back sheet).
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 솔더 분말은 중량비로 1-60%를 차지하며 Sn, Pb, Bi, Zn, Ga, Hg, Sb 및 In과 그들의 합금으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 솔더 분말은 SnPb 인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 금속 분말은 중량비로 0-60%를 차지하며 구리, 니켈, 은, 금, 알루미늄, 백금, 철, 코발트, 몰리브덴과 그들의 합금으로 구성된 군으로부터 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 금속 분말은 구리인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 구리 분말과 솔더 분말의 조성 비율은 소성 후에 구리 분말이 단독으로 남지 않게 조성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 환원력을 가진 경화제는 중량비로 1-50%를 차지하며 무수물(anhydrides), 카르복실산(carboxylic acids), 아미드(amides), 아민(amines), 및 페놀(phenols) 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  27. 제 20 항에 있어서, 상기 환원력을 가진 경화제는 프탈산(phthalic acids), 프탈산 무수물(phthalic anhydrides), 카르복실산 무수물(carboxylic anhydrides)중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 환원력을 가진 경화제 대신에 경화제와 환원제를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 환원제는 중량비로 1-50%를 차지하며 카르복실기(-COOH)를 포함한 산인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 경화제는 중량비로 1-50%를 차지하며 아민(amines) 경화제 및 무수물(anhydrides) 경화제로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  31. 제 20 항에 있어서, 완충제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 완충제는 중량비로 0-50%를 차지하며 알콜(alcohols), 글리콜(glycols), 및 폴리올(polyols) 중에 적어도 하나를 포함하는 물질인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  33. 제 20 항에 있어서, 상기 수지는 중량비로 1-50%를 차지하며 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 경화성 수지는 에폭시(epoxies), 및 페놀(phenolics) 수지 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  35. 제 20 항에 있어서, 상기 반사 방지막은 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  36. 제 20 항에 있어서, 상기 제 4전극은 21 항에서 34 항의 어느 한 항에 따른 전도성 페이스트로 된 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지 모듈.
  37. 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 모듈의 제조방법:
    (1) 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 셀의 제조 방법: (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판을 제조하는 제작 단계, (b) 상기 실리콘 기판 위에 반사 방지막을 제조하는 제작 단계, (c) 상기 실리콘 기판 후면에 전도성 페이스트로 제 1전극을 인쇄하는 제작 단계, (d) 상기 실리콘 기판 전면에 전도성 페이스트로 제 3전극과 제 4전극을 인쇄하는 제작 단계, (e) 상기 실리콘 기판과 반사 방지막, 제 1전극, 제 3전극, 제 4전극을 소성하여 제조하는 제작단계, (f) 상기 제 1전극 위에 21 항에서 34 항의 어느 한 항에 따른 전도성 페이스트로 제 2전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계,
    (2) 상기 복수의 실리콘 태양전지 셀들을 복수의 금속 리본으로 연결하여 실리콘 태양전지 셀 어레이를 제조하는 제작 단계,
    (3) 상기 실리콘 태양전지 셀 어레이를 Encapsulation 수지로 아래 위로 덮고 Encapsulation 수지 전면 위에는 유리 기판을 놓고 Encapsulation 수지 밑에는 후면판을 놓고 라미네이션하여 실리콘 태양전지 모듈을 제작하는 단계.
  38. 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 모듈의 제조방법:
    (1) 아래와 같은 제작 단계를 거치는 실리콘 태양전지 셀의 제조 방법: (a)전면 가까이에 p-n junction이 있는 실리콘 기판을 제조하는 제작 단계, (b) 상기 실리콘 기판 위에 반사 방지막을 제조하는 제작 단계, (c) 상기 실리콘 기판 후면에 전도성 페이스트로 제 1전극을 인쇄하는 제작 단계, (d) 상기 실리콘 기판 전면에 전도성 페이스트로 제 3전극을 인쇄하는 제작 단계, (e) 상기 실리콘 기판과 반사 방지막, 제 1전극, 제 3전극을 소성하여 제조하는 제작 단계, (f) 상기 제 1전극 위에 21 항에서 34 항의 어느 한 항에 따른 전도성 페이스트로 제 2전극을 인쇄하고 또 상기 제 3전극 위에 2 항에서 15 항의 어느 한 항에 따른 전도성 페이스트로 제 4전극을 인쇄하고 소성하여 제조하는 제작 단계,
    (2) 상기 복수의 실리콘 태양전지 셀들을 복수의 금속 리본으로 연결하여 실리콘 태양전지 셀 어레이를 제조하는 제작 단계,
    (3) 상기 실리콘 태양전지 셀 어레이를 Encapsulation 수지로 아래 위로 덮고 Encapsulation 수지 전면 위에는 유리 기판을 놓고 Encapsulation 수지 밑에는 후면판을 놓고 라미네이션하여 실리콘 태양전지 모듈을 제작하는 단계.
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