KR101275576B1

KR101275576B1 - 태양전지 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101275576B1
Application number: KR1020100136877A
Authority: KR
Inventors: 곽계영; 조해종; 권태영; 김성진; 이성은
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-06-14
Also published as: US8993876B2; KR20120074894A; US20120199190A1

Abstract

본 발명은 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 태양전지는 실리콘 반도체 기판, 기판의 일면 상의 에미터층, 에미터층 상의 반사방지막 및 반사방지막을 관통하여 에미터층과 접속하는 전면전극을 포함하고, 전면전극은 핑거라인과 핑거라인과 전기적으로 접하는 버스바전극을 포함하며, 버스바전극은 적어도 제1 전극라인과 제2 전극라인을 포함하고, 제1 전극라인과 제2 전극라인은 서로 교차하며 패턴을 이룰 수 있다. 이에 의해, 전면전극은 큰 종횡비(Aspect ratio)를 가질 수 있으며, 오프셋 인쇄 공정에 의해 핑거라인과 버스바전극을 동시에 형성함으로써, 태양전지의 제조공정이 단순해지며, 양산성이 향상될 수 있다.

Description

태양전지 및 이의 제조 방법{Solar cell and manufacturing method thereof}

본 발명은 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지의 전면전극 중 버스바 전극이 패턴을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.

태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지, 염료감응형 태양전지 및 유기고분자형 태양전지 등으로 구분될 수 있으며, 그 중 실리콘 태양전지가 주류를 이루고 있다. 이러한 태양전지에서는, 입사되는 태양 광을 전기 에너지로 변환시키는 비율과 관계된 변환효율(Efficiency)을 높이는 것이 매우 중요하다.

한편, 종래 실리콘 태양전지의 전면전극은 페이스트를 스크린 인쇄하여 형성하였는데, 스크린 인쇄에 의해 형성된 전면전극은 미세패턴을 구현하기 어려우며, 이에 따라 큰 종횡비(Aspect ratio)를 가지기 어려운 점이 있다. 또한, 그라비아 오프셋 인쇄 방식은 스크린 인쇄에 비해 미세패턴의 구현은 용이하나, 100㎛ 보다 큰 폭을 가지는 버스바 전극에 대한 인쇄 능력은 낮은 경향을 가진다. 따라서, 그라비아 오프셋 인쇄 방식을 이용하여 전면전극을 형성하면, 핑거라인은 그라비아 오프셋 인쇄 공정에 의해 인쇄한 후, 버스바 전극을 인쇄하기 위해 추가 공정을 수행하여야 하는바, 제조공정이 복잡하고 양산성이 저하될 수 있다.

본 발명의 목적은 오프셋 인쇄 공정에 의해 동시에 형성된 핑거라인과 버스바전극을 포함하는 태양전지 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는, 실리콘 반도체 기판, 기판의 일면 상의 에미터층, 에미터층 상의 반사방지막 및 반사방지막을 관통하여 에미터층과 접속하는 전면전극을 포함하고, 전면전극은 핑거라인과 핑거라인과 전기적으로 접하는 버스바전극을 포함하며, 버스바전극은 적어도 제1 전극라인과 제2 전극라인을 포함하고, 제1 전극라인과 제2 전극라인은 서로 교차하며 패턴을 이룰 수 있다.

또한, 패턴은 격자 패턴일 수 있다.

또한, 패턴의 공극률은 50% 이하일 수 있다.

또한, 전면전극은 적어도 두 층으로 형성될 수 있다.

이때, 전면전극의 상부로 갈수록 유리프릿의 함량이 감소할 수 있다.

또한, 핑거라인, 제1 전극라인 및 제2 전극라인의 폭은 동일할 수 있다.

또한, 핑거라인, 제1 전극라인 및 제2 전극라인의 폭은 30 내지 100㎛일 수 있다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법은, 실리콘 반도체 기판 상에 에미터층을 형성하는 단계, 에미터층 상에 반사방지막을 형성하는 단계 및 반사방지막 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하고, 전면전극은 핑거라인과 핑거라인과 전기적으로 접하는 버스바 전극을 포함하고, 핑거라인 및 버스바 전극은 오프셋 인쇄(Off-set printing) 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.

또한, 오프셋 인쇄 공정은 그라비아 오프셋 인쇄(Gravure off-set printing) 공정일 수 있다.

또한, 버스바전극은 적어도 제1 전극라인과 제2 전극라인을 포함하고, 제1 전극라인과 제2 전극라인은 서로 교차하며 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 패턴은 격자 패턴일 수 있다.

또한, 패턴의 공극률은 50% 이하일 수 있다.

또한, 전면 전극은 상기 오프셋 인쇄 공정을 적어도 2회 반복하여 형성할 수 있다.

또한, 전면 전극은 적어도 두 개의 층으로 형성될 수 있다.

또한, 전면 전극의 상부로 갈수록 유리프릿의 함량이 감소할 수 있다.

또한, 핑거라인, 제1 전극라인 및 제2 전극라인은 동일한 폭을 가지고 형성될 수 있다.

또한, 핑거라인, 제1 전극라인 및 제2 전극라인의 폭은 30 내지 100㎛로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전면전극은 큰 종횡비(Aspect ratio)를 가질 수 있다.

또한, 오프셋 인쇄 공정에 의해 핑거라인과 버스바전극을 동시에 형성함으로써, 태양전지의 제조공정이 단순해지며, 양산성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도,
도 2는 도 1의 태양전지의 A단면을 도시한 단면도,
도 3은 도 1의 태양전지의 B단면을 도시한 단면도,
도 4는 도 1의 태양전지의 C를 확대한 확대도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 포함되는 전면전극을 형성하는 방법을 도시한 도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 포함되는 전면전극의 단면을 도시한 단면도, 그리고
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 도이다.

이하의 도면에서, 각 구성요소의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함하며, 각 구성요소의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도, 도 2는 도 1의 태양전지의 A단면을 도시한 단면도, 도 3은 도 1의 태양전지의 B단면을 도시한 단면도, 그리고 도 4는 도 1의 태양전지의 C를 확대한 확대도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(100)는 실리콘 반도체 기판(110), 기판(110)의 일면 상의 에미터층(120), 에미터층(120) 상의 반사방지막(130) 및 반사방지막(130)을 관통하여 에미터층(120)과 접속하는 전면전극(140)을 포함할 수 있다.

기판(110)은 실리콘으로 형성될 수 있으며, P형 불순물로서 3족 원소인 B, Ga, In 등이 불순물로 도핑 되어 P형으로 구현될 수 있다.

에미터층(120)은 N형 불순물로서 5족 원소인 P, As, Sb 등이 불순물로 도핑 될 수 있다. 에미터층(120)은 확산법, 스프레이법, 또는 프린팅 공정법 등에 의한 방법에 의해 형성될 수 있다. 일 예로, 에미터층(120)은 P형 반도체 기판(110)에 N형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다.

이와 같이, 에미터층(120)과 기판(110)에 반대 도전형의 불순물이 도핑 되면, 에미터층(120)과 기판(110)의 계면에는 P-N접합(junction)이 형성되고, P-N접합에 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.

반사방지막(130)은 에미터층(120) 상에 형성되어 기판(110)의 전면으로 입사되는 태양광의 반사율을 감소시키고, 에미터층(120)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화한다.

태양광의 반사율이 감소되면 P-N 접합까지 도달되는 광량이 증대되어 태양전지(100)의 단락전류(Isc)가 증가한다. 그리고, 에미터층(120)에 존재하는 결함이 부동화되면 소수 캐리어의 재결합 사이트가 제거되어 태양전지(100)의 개방전압(Voc)이 증가한다. 이처럼 반사방지막(130)에 의해 태양전지(100)의 단락전류와 개방전압이 증가하면 그만큼 태양전지(100)의 변환효율이 향상될 수 있다.

이러한 방사방지막(130)은 예를 들어, 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, MgF₂, ZnS, TiO₂ 및 CeO₂로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다.

한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 태양광이 입사되는 기판(110)의 일면은 텍스쳐링(texturing)된 표면을 가질 수 있다. 텍스쳐링(texturing)이란 기판(110)의 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미하는바, 기판(110)이 텍스쳐링된 표면을 가지면, 기판(110) 상에 순차적으로 위치하는 에미터층(120) 및 반사방지막(130) 역시 기판(110)의 텍스쳐링된 일면의 형상을 따라 형성될 수 있다. 이에 의해 입사된 태양광의 반사율이 저감되어 광학적 손실이 감소할 수 있다.

전면전극(140)은 반사방지막(130)을 관통하여 에미터층(120)과 접속하며, 핑거라인(142)과 핑거라인(142)과 전기적으로 접속하는 버스바 전극(144)을 포함할 수 있다.

핑거라인(142)은 주로 태양전지(100)에서 발생한 전자를 수집하며, 핑거라인(142)에 전기적으로 연결되는 버스바 전극(144)은 복수의 태양전지(100)를 모듈화할 때, 리본(미도시)을 부착하기 위한 것으로, 이를 통해 전자를 외부로 공급할 수 있다.

이러한 핑거라인(142)과 버스바 전극(144)은 오프셋 인쇄 공정, 특히 도 5에 도시한 그라비아 오프셋 인쇄 공정에 의해 동시에 형성할 수 있는데, 이를 위해 버스바 전극(144)은 패턴을 포함하여 형성될 수 있다.

보통 버스바 전극(144)의 폭은 1 내지 3mm로 이루어지므로, 미세 패턴을 구현하기 알맞은 오프셋 인쇄 공정, 특히 그라비아 오프셋 인쇄 공정을 이용하여 이를 형성하기에는 곤란한 바 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 버스바 전극(144)이 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)에 의해 구현되는 패턴을 포함하여 형성됨으로써, 그라비아 오프셋 인쇄 공정에 의해 핑거라인(142)과 동시에 버스바 전극(144)을 형성할 수 있다.

도 4는 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)에 의해 형성되는 패턴의 다양한 실시예를 도시한다.

먼저, 도 4의 (a)를 참조하면, 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)은 서로 교차하여 패턴을 형성하며, 전류가 흐를 수 있는 통로를 마련한다. 이때, 제1 전극라인(172)은 서로 이격되고, 나란한 수 개의 전극으로 형성되고, 제2 전극라인(174)이 브릿지 전극으로 수 개의 제1 전극라인(172)을 연결할 수 있다.

한편, 도 4의 (a)에는 제2 전극라인(174)과 제1 전극라인(172)이 서로 수직인 형태를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않으며, 제2 전극라인(174)은 특정한 방향성을 가지지 않고, 제1 전극라인(172)을 연결할 수 있다. 즉, 제2 전극라인(174)은 'V'자 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 4의 (b) 및 (c)를 참조하면, 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)에 의해 형성되는 패턴은 격자 패턴일 수 있다. 도 4의 (b)는 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)이 서로 수직 방향으로 교차하여 형성하는 격자 패턴을 도시하고, 도 4의 (c)는 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)이 빗살 무늬를 가지고 교차하는 것을 도시하나, 이에 한정하지 않으며, 삼각형 등의 다양한 격자 패턴의 구현이 가능하다. 이와 같이, 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)이 일정 패턴이 반복하는 격자 패턴을 형성하는 경우는 이의 제조 공정을 단순화할 수 있다.

한편, 제1 전극라인(172)과 제2 전극라인(174)은 핑거라인(142)의 폭과 동일한 폭을 가질 수 있고, 그 폭은 그라비아 오프셋 인쇄 공정의 효율이 우수한 30 내지 100㎛일 수 있다.

따라서, 핑거라인(142)과 버스바전극(144)을 그라비아 오프셋 인쇄 공정에 의해 동시에 형성할 수 있으므로, 제조공정이 단순해 지며, 이에 따라 태양전지(100)의 생산수율이 증가할 수 있다.

또한, 형성되는 전면전극(140)은 미세 패턴으로 구현될 수 있으므로, 큰 종횡비를 가질 수 있어, 태양전지(100)의 효율이 향상될 수 있다. 그라이바 오프셋 공정에 의해 구현되는 핑거라인(142), 및 버스바 전극(144)을 이루는 제1 패턴(174)과 제2 패턴(174)은, 일 예로 30 내지 100㎛의 폭과 30 내지 50㎛의 높이를 가질 수 있는바, 종횡비는 0.3 내지 1.6 으로 형성될 수 있다. 다만, 종횡비가 1.0보다 큰 경우는 이를 구현하기 어려운 점이 있으므로, 바람직한 종횡비는 0.3 내지 1.0일 수 있다.

한편, 다시 도 4를 참조하면, 버스바전극(144)의 격자패턴을 이루는 제1 패턴(172) 및 제2 패턴(174)은 서로 교차하여 전류가 흐를 수 있는 통로를 마련함과 동시에 공극(180)을 형성한다. 이와 같이 공극(180)이 형성되면, 버스바전극(144)을 형성하기 위한 페이스트의 사용량이 감소하여 제조비용이 절감될 수 있다.

그러나, 공극(180)이 차지하는 비율인 공극률은 50% 이하로 형성되는 것이 바람직한데, 공극률이 50%보다 큰 경우는, 버스바전극(144)의 저항이 증가하여 필 팩터(Fill Factor)가 감소할 수 있기 때문이다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(100)는 기판(110)의 타면에 위치하는 후면전극(160)과 기판(110)과 후면전극(160) 사이의 후면전계층(165)을 포함할 수 있다.

후면전극(160)은 후면 전극용 페이스트를 기판(110)의 후면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다. 인쇄된 후면 전극용 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 기판(110)의 후면을 통해 확산 됨으로써 후면전극(160)과 기판(110)의 경계면에 후면전계층(Back surfacefield, 165)이 형성될 수 있다.

후면전계층(165)은 캐리어가 기판(110)의 배면으로 이동하여 재결합되는 것을 방지할 수 있으며, 캐리어의 재결합이 방지되면 개방전압이 상승하여 태양전지(100)의 효율이 향상될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 포함되는 전면전극을 형성하는 방법을 도시한 도이다.

도 5는 그라비아 오프셋 인쇄 공정을 도시하는데, 도 5를 참조하여 이를 설명한다. 도 5의 (a)를 참조하면, 그라비아 실린더(210)의 원통 표면에는 전면전극(140)의 형상과 반대로 형성된 오목부(212)가 형성되어 있는데, 먼저, 이 오목부(212)에 전면전극(140)을 형성하기 위한 페이스트(214)를 충진한다.

페이스트(214)는 은 분말, 유리 프릿(Glass frit), 바인더, 용매 등을 포함할 수 있는데, 일 예로 은 분말 60 내지 85wt%, 유리 프릿 3 내지 20wt%, 바인더 2 내지 15wt%, 용매 5 내지 20wt% 일 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 본 기술 분야에서 알려진 페이스트를 사용할 수 있다. 다만, 종래 스크린 프린트에 비해, 그라비아 오프셋 인쇄 공정은 높은 점성을 유지할 필요가 있는바, 유리전이온도(Tg)가 높은 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 오목부(212)에 충진된 페이스트(214)는 블랭킷(220)과 접촉하며 블랭킷(220) 표면에 전사된다. 그라비아 실린더(210)와 블랭킷(230)은 서로 접한 상태에서 회전을 하여 연속적으로 오목부(212)에 충진된 페이스트(214)를 블랭킷(220) 표면에 전사할 수 있다. 따라서, 블랭킷(220) 표면에 전사된 패턴(214)은 전면전극(140)의 핑거라인(142)과 격자 패턴을 포함하는 버스바 전극(144)의 형상을 가진다.

이어서, (b)에 도시된 바와 같이, 블랭킷(220) 표면에 전사된 패턴(214)을 반사방지막(230) 상에 인쇄하는데, 블랭킷(220)을 전면전극(140)을 형성하고자 하는 반사방지막(230)과 접촉한 후, 블랭킷(220)을 회전시키면서 반사방지막(230)이 형성된 기판(미도시)을 이동하거나, 블랭킷(220)을 이동하여 전면전극(140)의 형상의 페이스트(214)를 반사방지막(230)상에 전사할 수 있다.

이와 같은 그라비아 오프셋 인쇄 공정은 미세 선폭을 구현하기 용이하기 때문에 큰 종횡비를 가진 전면전극(140)을 형성할 수 있다. 또한, 버스바 전극(144)도 동시에 형성할 수 있으므로, 제조공정이 단순화되어 제조수율이 향상될 수 있다.

한편, 도 5는 그라비아 오프셋 인쇄 공정을 도시하고 설명하였으나, 본 발명에 따른 전면전극(140)의 형성은, 상기 그라비아 실린더(210)의 오목부(212)에 충진된 페이스트(214)를 직접 반사방지막(230)상에 전사하는 오프셋 인쇄 공정에 의할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 포함되는 전면전극의 단면을 도시한 단면도이다.

도 6의 전면전극(300)은 도 1의 핑거라인(142) 또는 버스바 전극(144)일 수 있다. 본 발명에 따르면 핑거라인(142)과 버스바 전극(144)은 동시에 형성되기 때문에 단면이 모두 동일한 형태를 가질 수 있으므로, 이하에서는 이를 구분하지 않고 전면전극(300)이라 지칭하기로 한다.

도 6을 참조하면, 전면전극(300)은 적어도 두 개의 층(310~340)을 포함할 수 있는데, 이는 도 5에서 도시한 그라비아 오프셋 인쇄 공정을 두 번 이상 수행하여 형성할 수 있다.

한편, 전면전극(300)의 맨 위에 위치하는 층(340)은 맨 아래에 위치하는 층(310)에 비해 반사방지막(130)을 관통하기 위한 파이어 스루(fire through) 현상의 필요성이 적으므로, 전면전극(300)의 맨 위에 위치하는 층(340)에 포함된 유리 프릿의 함량은, 맨 아래에 위치하는 층(310)에 포함된 유리 프릿의 함량보다 작을 수 있다. 즉, 전면전극(300)의 하부에서 상부로 갈수록 유리프릿의 함량이 감소할 수 있으며, 반대로 은의 함량은 증가할 수 있다.

이에 의해, 전면전극(300)의 전체적인 저항이 감소하여 태양전지(미도시)의 필 팩터(Fill Factor)가 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 도로, 도 7은 도 2에 도시된 태양전지(100)의 A 단면을 기준으로 설명하나, 도 1에 도시된 태양전지(100)의 구성요소를 함께 지칭하여 설명하기로 한다.

도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(100)의 제조방법을 설명하면, 우선, (a)와 같이, 실리콘 반도체 기판(110) 상에 에미터층(120) 및 반사방지막(130)을 순차적으로 형성한다.

에미터층(120)은 확산법, 스프레이법, 또는 프린팅 공정법 등에 의한 방법에 의해 형성될 수 있다. 일 예로, 에미터층(120)은 P형 반도체 기판(110)에 N형 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다.

반사방지막(130)은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 에미터층(120) 및 반사방지막(130)이 순차적으로 형성되는 기판(110)의 일면에는 요철 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 요철 형상의 패턴은 기판(110)을 에칭액 등에 담그는 공정, 레이저 에칭, 반응성이온식각(Reactive Ion Etching) 등에 의해 형성할 수 있으며, 요철 형상은 피라미드, 정사각형, 삼각형 등 다양한 형태일 수 있다.

다음으로, (b)와 같이 반사방지막(130) 상에 전면전극(140) 형성을 위한 페이스트(214)를 인쇄한다.

페이스트(214)의 인쇄는 오프셋 인쇄 공정, 특히 도 5에서 도시하고 설명한 그라비아 오프셋 인쇄 공정에 의할 수 있으며, 버스바 전극(144)은 격자패턴을 포함하여 형성되기 때문에 오프셋 인쇄 공정에 의해 전면전극(140)의 핑거라인(142) 뿐 아니라, 버스바 전극(144)도 동시에 인쇄할 수 있다.

따라서, 큰 종횡비를 가진 전면전극(140)을 구현할 수 있으며, 제조공정이 단순화되어 제조수율이 향상될 수 있다.

또한, 격자패턴은 공극(180)을 포함하므로, 버스바 전극(144)을 형성하기 위한 페이스트의 사용량이 감소할 수 있다. 다만, 버스바 전극(144)의 저항을 고려하여 공극률은 50% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 오프셋 인쇄 공정은 2회 이상 반복하여 수행할 수 있는데, 이에 의해 형성되는 전면전극(140)은 두 개 이상의 층을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 전면전극(140)의 오프셋 공정에 사용되는 페이스트(214)는 서로 같을 수도 있고 다르게 할 수도 있다. 일 예로 전면전극(140)의 상부로 갈수록 유리프릿의 함량은 감소할 수 있다. 따라서, 전면전극(140)의 저항이 감소하고, 전면전극(140)의 종횡비의 값은 더욱 증가할 수 있다.

한편, 기판(110)의 후면에는 후면전극(150) 형성을 위해, 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면전극 페이스트(152)를 인쇄한다.

이어서, (c)와 같이, 열처리 과정을 거쳐 전면전극(140)과 후면전극(150)을 형성한다.

열처리 과정시 전면전극(140)은 페이스트(214)에 포함된 은이 고온에서 액상이 되었다가 다시 고상으로 재결정되면서, 유리 프릿을 매개로 하여 반사방지막(130)을 관통하는 파이어 스루(fire through) 현상에 의해 에미터층(120)과 접속하게 된다.

후면전극 페이스트(152)는 열처리시 포함된 알루미늄이 기판(110)의 후면을 통해 확산함으로써, 후면전극(150)와 기판(110)의 계면에 후면전계층(160)을 형성한다. 후면전계층(160)은 태양광에 의해 생성된 전자의 후면 재결합을 최소화하여 태양전지의 효율 향상에 기여한다.

본 발명에 따른 태양전지는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 태양전지 110 : 실리콘 반도체 기판
120 : 에미터 층 130 : 반사방지막
140, 300 : 전면전극 142 : 핑거라인
144 : 버스바 전극 150 : 후면전극
160 : 후면 전계층 172 : 제1 전극라인
174 : 제2 전극라인 180 : 공극

Claims

실리콘 반도체 기판:
상기 기판의 일면 상의 에미터층:
상기 에미터층 상의 반사방지막: 및
상기 반사방지막을 관통하여 상기 에미터층과 접속하는 전면전극;을 포함하고,
상기 전면전극은 핑거라인과 상기 핑거라인과 전기적으로 접하는 버스바전극을 포함하며, 상기 버스바전극은 적어도 제1 전극라인과 제2 전극라인을 복수 개로 포함하고,
상기 제1 전극라인과 상기 제2 전극라인은 서로 교차하며 패턴을 이루고,
상기 제1 전극라인의 일측에 연결되는 상기 제2 전극라인과 상기 제1 전극라인의 타측에 연결되는 상기 제2 전극라인이 상기 제1 전극라인에서 서로 어긋나게 위치하며,
상기 전면전극의 상부로 갈수록 유리프릿의 함량이 감소하는 태양전지.
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제1항에 있어서,
상기 전면전극은 적어도 두 층으로 형성된 태양전지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 핑거라인, 상기 제1 전극라인 및 상기 제2 전극라인의 폭은 동일한 태양전지.
제1항에 있어서,
상기 핑거라인, 상기 제1 전극라인 및 상기 제2 전극라인의 폭은 30 내지 100㎛인 태양전지.
제1항에 있어서,
상기 기판의 일면은 텍스쳐링되어 요철구조를 포함하는 태양전지.
제8항에 있어서,
상기 기판의 후면의 후면전극과 상기 기판과 상기 후면전극 사이의 후면전계층을 포함하는 태양전지.
실리콘 반도체 기판 상에 에미터층을 형성하는 단계;
상기 에미터층 상에 반사방지막을 형성하는 단계; 및
상기 반사방지막 상에 전면 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 전면 전극은 핑거라인과 상기 핑거라인과 전기적으로 접하는 버스바전극을 포함하고, 상기 버스바전극은 적어도 제1 전극라인과 제2 전극라인을 복수 개로 포함하고,
상기 제1 전극라인과 상기 제2 전극라인은 서로 교차하며 패턴을 이루고,
상기 제1 전극라인의 일측에 연결되는 상기 제2 전극라인과 상기 제1 전극라인의 타측에 연결되는 상기 제2 전극라인이 상기 제1 전극라인에서 서로 어긋나게 위치하며,
상기 전면 전극의 상부로 갈수록 유리프릿의 함량이 감소하는 태양전지 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 핑거라인 및 상기 버스바 전극은 오프셋 인쇄(Off-set printing) 공정에 의해 동시에 형성되는 태양전지 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 오프셋 인쇄 공정은 그라비아 오프셋 인쇄(Gravure off-set printing) 공정인 태양전지 제조방법.
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제11항에 있어서,
상기 전면 전극은 상기 오프셋 인쇄 공정을 적어도 2회 반복하여 형성하는 태양전지 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 전면 전극은 적어도 두 개의 층으로 형성되는 태양전지 제조방법.
삭제
제10항에 있어서,
상기 핑거라인, 상기 제1 전극라인 및 상기 제2 전극라인은 동일한 폭을 가지고 형성되는 태양전지 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 핑거라인, 상기 제1 전극라인 및 상기 제2 전극라인의 폭은 30 내지 100㎛로 형성되는 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 기판의 후면에 후면 전극과 상기 기판과 상기 후면 전극 사이에 후면 전계층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법.