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KR102413639B1 - Front electrode structure of solar cell and method for fabricating the same - Google Patents

Front electrode structure of solar cell and method for fabricating the same Download PDF

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KR102413639B1
KR102413639B1 KR1020160079999A KR20160079999A KR102413639B1 KR 102413639 B1 KR102413639 B1 KR 102413639B1 KR 1020160079999 A KR1020160079999 A KR 1020160079999A KR 20160079999 A KR20160079999 A KR 20160079999A KR 102413639 B1 KR102413639 B1 KR 102413639B1
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solar cell
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Abstract

본 발명은 스크린 인쇄법을 통해 태양전지의 전면전극을 형성함에 있어서, 전면전극과 에미터층의 접촉면적을 최소화함으로써 전면전극과 에미터층의 접촉특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 태양전지 기판 상에 구비되어 기판 내부의 에미터층과 접촉하며, 핑거전극이 구비되는 영역 및 버스바전극이 구비되는 영역 내에 이격, 배치된 복수의 에미터층 접촉전극; 핑거전극이 구비되는 영역 내에 구비된 복수의 에미터층 접촉전극을 덮는 형태로 구비되는 핑거전극; 및 버스바전극이 구비되는 영역 내에 구비된 복수의 에미터층 접촉전극을 덮는 형태로 구비되는 버스바전극;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a front electrode structure of a solar cell capable of improving the contact characteristics between the front electrode and the emitter layer by minimizing the contact area between the front electrode and the emitter layer in forming the front electrode of the solar cell through the screen printing method, and a structure thereof A method for forming a solar cell according to the present invention, wherein the front electrode structure of the solar cell is provided on a solar cell substrate and is in contact with the emitter layer inside the substrate, and spaced apart in a region in which a finger electrode is provided and a region in which a bus bar electrode is provided; a plurality of emitter layer contact electrodes disposed; a finger electrode provided in the form of covering a plurality of emitter layer contact electrodes provided in a region provided with the finger electrode; and a bus bar electrode provided to cover the plurality of emitter layer contact electrodes provided in the region where the bus bar electrode is provided.

Description

태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법{Front electrode structure of solar cell and method for fabricating the same}Front electrode structure of solar cell and method for fabricating the same

본 발명은 태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크린 인쇄법을 통해 태양전지의 전면전극을 형성함에 있어서, 전면전극과 에미터층의 접촉면적을 최소화함으로써 전면전극과 에미터층의 접촉특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a front electrode of a solar cell and a method for forming the same, and more particularly, in forming the front electrode of a solar cell through a screen printing method, by minimizing the contact area between the front electrode and the emitter layer, the front electrode and the The present invention relates to a structure of a front electrode of a solar cell capable of improving the contact characteristics of an emitter layer and a method for forming the same.

태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 실리콘 기판 내부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.A solar cell is a core element of photovoltaic power generation that directly converts sunlight into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction. Looking at the process in which sunlight is converted into electricity by the solar cell, when sunlight is incident on the silicon substrate of the solar cell, electron-hole pairs are created, and the electric field causes electrons to move to the n-layer and holes to the p-layer. Photovoltaic power is generated between the p-n junctions, and when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows and power can be produced.

태양전지의 구조를 살펴보면, 도 1b에 도시한 바와 같이 p형 실리콘 기판(110)의 표면부에 n형의 에미터층(120)이 구비되며, 기판(110) 전면에는 표면 반사를 줄이기 위한 반사방지막(130)이 구비된다. 또한, 반사방지막(130) 상에는 에미터층(120)과 전기적으로 연결되는 전면전극(141)(142)이 구비된다. 후면전극은 도시하지 않았다.Looking at the structure of the solar cell, as shown in FIG. 1B , an n-type emitter layer 120 is provided on the surface of the p-type silicon substrate 110 , and an anti-reflection film for reducing surface reflection on the front surface of the substrate 110 . 130 is provided. In addition, front electrodes 141 and 142 electrically connected to the emitter layer 120 are provided on the anti-reflection film 130 . The rear electrode is not shown.

한편, 태양전지의 전면전극은 세부적으로 핑거전극(finger line)(141)과 버스바전극(busbar electrode)(142)으로 구분된다(도 1a 참조). 핑거전극(141)은 기판(110) 전면 상에 일정 간격으로 배치되어 에미터층(120)의 캐리어(carrier)를 수집하는 역할을 하며, 상기 버스바전극(142)은 핑거전극(141)에 의해 수집된 캐리어를 인터커넥터(interconnector)(도시하지 않음)를 통해 외부의 캐패시터 등으로 전달하는 역할을 한다.Meanwhile, the front electrode of the solar cell is divided into a finger line 141 and a busbar electrode 142 in detail (refer to FIG. 1A ). The finger electrodes 141 are disposed at regular intervals on the entire surface of the substrate 110 to collect carriers of the emitter layer 120 , and the bus bar electrodes 142 are formed by the finger electrodes 141 . It serves to transfer the collected carriers to an external capacitor or the like through an interconnector (not shown).

핑거전극(141)과 버스바전극(142)은 통상, 스크린 인쇄법을 통해 형성된다.구체적으로, 도전성 페이스트(예를 들어, Ag 페이스트)를 스크린 인쇄한 후 소성하여 형성한다. Ag 페이스트 내에는 Ag 성분 이외에 유리프릿(glass frit) 성분이 포함되어 있어, 소성시 유리프릿은 용융되며 용융된 유리프릿과 함께 Ag 성분이 반사방지막(130)을 관통하여 에미터층(120)과 접촉하게 된다. 즉, Ag 페이스트의 소성(fire-through)에 의해 에미터층(120)과 전기적으로 접촉하는 핑거전극(141)과 버스바전극(142)이 형성된다.The finger electrode 141 and the bus bar electrode 142 are generally formed through a screen printing method. Specifically, a conductive paste (eg, Ag paste) is screen-printed and then fired. Since the Ag paste contains a glass frit component in addition to the Ag component, the glass frit is melted during firing. will do That is, the finger electrode 141 and the bus bar electrode 142 in electrical contact with the emitter layer 120 are formed by fire-through of the Ag paste.

전술한 바와 같이, 에미터층의 캐리어는 핑거전극에 의해 수집되어 버스바전극으로 전달되는데, 캐리어의 손실 즉, 캐리어의 재결합(recombination)을 줄이기 위해서는 에미터층과 핑거전극의 접촉저항, 에미터층과 버스바전극의 접촉저항이 낮아야 한다.As described above, carriers of the emitter layer are collected by the finger electrodes and transferred to the bus bar electrodes. In order to reduce carrier loss, that is, recombination of carriers, contact resistance between the emitter layer and the finger electrodes, The contact resistance of the bar electrode should be low.

그러나, 상술한 바와 같은 스크린 인쇄법을 통해 핑거전극과 버스바전극을 형성하는 경우, Ag 페이스트에 도전성 물질인 Ag 성분 이외에 유리프릿, 유기화합물 등의 성분이 포함되어 있어 소성 과정에서 기공 등의 결함이 발생된다. 이와 같은 결함은 에미터층과 전면전극의 접촉특성을 저하시키는 역할을 한다.However, in the case of forming the finger electrode and the bus bar electrode through the screen printing method as described above, the Ag paste contains components such as glass frit and organic compounds in addition to the Ag component, which is a conductive material. This happens. Such a defect serves to deteriorate the contact characteristics between the emitter layer and the front electrode.

이러한 문제를 개선하기 위해, 유리프릿이 포함된 Ag 페이스트를 이용하여 핑거전극을 형성하고 이어, 유리프릿이 포함되지 않은 Ag 페이스트를 이용하여 버스바전극을 형성하는 방법이 제시된 바 있다. 이 경우, 핑거전극은 에미터층과 접촉하고 버스바전극은 에미터층과 접촉하지 않는 구조임에 따라, 유리프릿 사용에 따른 결함을 일정 부분 줄일 수 있게 된다. 태양전지의 전면 전체면적 대비 핑거전극의 면적이 대략 4%, 버스바전극의 면적이 대략 3% 정도라 할 수 있는데, 버스바전극의 면적만큼 유리프릿을 사용하지 않음에 따라 유리프릿 사용에 따른 재결합 손실을 줄일 수 있게 된다.In order to solve this problem, a method of forming a finger electrode using an Ag paste containing a glass frit and then forming a bus bar electrode using an Ag paste not containing a glass frit has been proposed. In this case, since the finger electrode is in contact with the emitter layer and the bus bar electrode is not in contact with the emitter layer, defects due to the use of the glass frit can be partially reduced. It can be said that the area of the finger electrode is approximately 4% and the area of the bus bar electrode is approximately 3% relative to the total area of the front surface of the solar cell. It is possible to reduce the recombination loss.

한국등록특허공보 제1172632호Korean Patent Publication No. 1172632

본 발명은 스크린 인쇄법을 통해 태양전지의 전면전극을 형성함에 있어서, 전면전극과 에미터층의 접촉면적을 최소화함으로써 전면전극과 에미터층의 접촉특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a front electrode structure of a solar cell capable of improving the contact characteristics between the front electrode and the emitter layer by minimizing the contact area between the front electrode and the emitter layer in forming the front electrode of the solar cell through the screen printing method, and a structure thereof An object of the present invention is to provide a forming method.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 태양전지 기판 상에 구비되어 기판 내부의 에미터층과 접촉하며, 핑거전극이 구비되는 영역 및 버스바전극이 구비되는 영역 내에 이격, 배치된 복수의 에미터층 접촉전극; 핑거전극이 구비되는 영역 내에 구비된 복수의 에미터층 접촉전극을 덮는 형태로 구비되는 핑거전극; 및 버스바전극이 구비되는 영역 내에 구비된 복수의 에미터층 접촉전극을 덮는 형태로 구비되는 버스바전극;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The front electrode structure of the solar cell according to the present invention for achieving the above object is provided on the solar cell substrate and in contact with the emitter layer inside the substrate, and spaced apart in the region where the finger electrode is provided and the region where the bus bar electrode is provided. , a plurality of emitter layer contact electrodes disposed; a finger electrode provided in the form of covering a plurality of emitter layer contact electrodes provided in a region provided with the finger electrode; and a bus bar electrode provided to cover the plurality of emitter layer contact electrodes provided in the region where the bus bar electrode is provided.

상기 복수의 에미터층 접촉전극이 구비된 영역의 총 면적은 상기 핑거전극이 구비된 영역의 총 면적보다 작다.The total area of the region in which the plurality of emitter layer contact electrodes are provided is smaller than the total area of the region in which the finger electrodes are provided.

상기 기판 상에 절연층이 구비되며, 상기 에미터층 접촉전극은 절연층 상에서 절연층을 관통하여 에미터층과 접촉하는 형태로 구비되며, 상기 핑거전극과 버스바전극은 에미터층과 접촉하지 않는다.An insulating layer is provided on the substrate, the emitter layer contact electrode penetrates the insulating layer on the insulating layer and is provided in contact with the emitter layer, and the finger electrode and the bus bar electrode do not contact the emitter layer.

상기 절연층은 반사방지막 또는 패시베이션층이다.The insulating layer is an antireflection film or a passivation layer.

본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법은 기판 내부에 에미터층이 구비됨과 함께 기판 상부에 절연층이 구비된 태양전지 기판을 준비하는 단계; 상기 절연층 상에 에미터층 접촉전극을 형성하기 위한 복수의 제 1 도전성 페이스트를 이격하여 도포하며, 복수의 제 1 도전성 페이스트는 핑거전극이 구비되는 영역 및 버스바전극이 구비되는 영역 내에 도포되는 단계; 핑거전극이 구비되는 영역 내에 이격, 도포된 복수의 제 1 도전성 페이스트를 덮는 형태로, 핑거전극을 형성하기 위한 제 2 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 버스바전극이 구비되는 영역 내에 이격, 도포된 복수의 제 1 도전성 페이스트를 덮는 형태로, 버스바전극을 형성하기 위한 제 3 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 및 기판을 소성하여 에미터층 접촉전극, 핑거전극 및 버스바전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 에미터층 접촉전극은 상기 절연층을 관통하여 에미터층과 접촉하며, 상기 핑거전극과 버스바전극은 에미터층과 접촉하지 않는 것을 특징으로 한다.The method for forming a front electrode of a solar cell according to the present invention comprises the steps of: preparing a solar cell substrate having an emitter layer inside the substrate and an insulating layer on the substrate; applying a plurality of first conductive pastes to be spaced apart from each other for forming an emitter layer contact electrode on the insulating layer, and applying the plurality of first conductive pastes in a region in which a finger electrode is provided and a region in which a bus bar electrode is provided; ; applying a second conductive paste for forming a finger electrode in a form to cover a plurality of first conductive pastes spaced apart and applied in a region where the finger electrodes are provided; applying a third conductive paste for forming the bus bar electrodes in a form to cover the plurality of first conductive pastes that are spaced apart and applied in a region where the bus bar electrodes are provided; and forming an emitter layer contact electrode, a finger electrode, and a bus bar electrode by firing the substrate, wherein the emitter layer contact electrode penetrates the insulating layer to contact the emitter layer, and the finger electrode and the bus bar The electrode is characterized in that it does not contact the emitter layer.

상기 제 1 도전성 페이스트 내에는 소성시 절연층을 관통할 수 있는 유리프릿이 포함된다. 또한, 상기 제 1 도전성 페이스트가 도포된 영역의 총 면적은 제 2 도전성 페이스트가 도포된 영역의 총 면적보다 작다.A glass frit capable of penetrating the insulating layer during firing is included in the first conductive paste. In addition, the total area of the region to which the first conductive paste is applied is smaller than the total area of the region to which the second conductive paste is applied.

본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.The structure of the front electrode of the solar cell and the method for forming the same according to the present invention have the following effects.

핑거전극과 버스바전극 하부에 구비되는 에미터층 접촉전극이 에미터층과 접촉하도록 하고, 에미터층 접촉전극의 총 면적이 핑거전극의 총 면적보다 작도록 설계함으로써 유리프릿에 의한 결함 및 그에 따른 전기적특성 저하를 방지할 수 있다.Defects caused by glass frit and its electrical properties by designing the finger electrode and the emitter layer contact electrode provided under the bus bar electrode to contact the emitter layer, and to make the total area of the emitter layer contact electrode smaller than the total area of the finger electrode deterioration can be prevented.

또한, 에미터층 접촉전극의 총 면적이 핑거전극의 총 면적보다 작게 함과 함께 에미터층 접촉전극 간의 거리를 짧게 함으로써 오믹콘택 면적 축소에 따른 전기저항 증가현상을 억제할 수 있다.In addition, by making the total area of the emitter layer contact electrodes smaller than the total area of the finger electrodes and shortening the distance between the emitter layer contact electrodes, it is possible to suppress an increase in electrical resistance due to a reduction in the ohmic contact area.

도 1a는 종래 기술에 따른 태양전지의 평면도.
도 1b는 도 1a의 A-A`선에 따른 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 정단면도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법을 설명하기 위한 공정 참고도.1A is a plan view of a solar cell according to the prior art;
1B is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1A;
2 is a perspective view illustrating a structure of a front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a front sectional view of Figure 2;
4A to 4E are process reference views for explaining a method of forming a front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 도전성 페이스트를 인쇄하고 이를 소성하여 전면전극을 형성함이 전제된다. 소성에 의해 형성된 전면전극이 에미터층과 접촉하기 위해서는 도전성 페이스트에 유리프릿(glass frit) 성분이 포함되어야 하는데, '발명의 배경이 되는 기술'에서 설명한 바와 같이, 유리프릿은 소성시 결함을 유발하는 인자로 작용한다.The present invention is premised on forming a front electrode by printing a conductive paste and firing it. In order for the front electrode formed by firing to contact the emitter layer, a glass frit component must be included in the conductive paste. acts as a factor

본 발명은 전면전극과 에미터층의 접촉면적을 최소화하는 기술을 제시한다. 이는 달리 표현하여, 유리프릿이 포함된 도전성 페이스트의 사용을 최소화함을 의미한다. 전면전극과 에미터층의 접촉면적을 최소화하여 즉, 유리프릿의 사용을 최소화하여 유리프릿에 의한 결함 발생을 억제함으로써 전면전극과 에미터층의 접촉특성을 향상시키는 기술을 제시한다.The present invention proposes a technique for minimizing the contact area between the front electrode and the emitter layer. In other words, it means that the use of a conductive paste including a glass frit is minimized. We present a technique for improving the contact characteristics between the front electrode and the emitter layer by minimizing the contact area between the front electrode and the emitter layer, that is, by minimizing the use of glass frit to suppress the occurrence of defects caused by the glass frit.

태양전지의 전면 전체면적에서 핑거전극의 면적은 대략 4%, 버스바전극의 면적은 대략 3%를 차지하는데, 본 발명은 전면전극과 에미터층의 접촉면적이 태양전지의 전면 전체면적 대비 4% 미만으로 설계할 수 있는 기술을 제시한다. 즉, 본 발명은 전면전극과 에미터층의 접촉면적이 핑거전극의 면적보다 작도록 하는 기술을 제시한다.In the total area of the front surface of the solar cell, the area of the finger electrode is approximately 4% and the area of the bus bar electrode is approximately 3%. In the present invention, the contact area between the front electrode and the emitter layer is 4% of the total area of the front surface of the solar cell We present the technology that can design less than. That is, the present invention proposes a technique for making the contact area between the front electrode and the emitter layer smaller than the area of the finger electrode.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조 및 그 형성방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a structure of a front electrode of a solar cell and a method of forming the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 에미터층 접촉전극(241), 핑거전극(242) 및 버스바전극(243)을 포함하여 이루어진다.2 and 3 , the front electrode structure of the solar cell according to an embodiment of the present invention includes an emitter layer contact electrode 241 , a finger electrode 242 , and a bus bar electrode 243 .

상기 에미터층 접촉전극(241)은 기판(210)에 구비된 에미터층(220)과 접촉하는 전극으로서, 광전변환에 의해 에미터층(220)에 생성된 캐리어(carrier)를 수집하는 역할을 한다.The emitter layer contact electrode 241 is an electrode in contact with the emitter layer 220 provided on the substrate 210 , and serves to collect carriers generated in the emitter layer 220 by photoelectric conversion.

상기 기판(210)은 제 1 도전형(예를 들어, p형)의 실리콘 기판이며, 상기 기판(210)의 표면부에는 제 2 도전형(예를 들어, n형)의 에미터층(220)이 구비된다. 또한, 상기 기판(210)의 전면 상에는 절연층(230)이 구비되며, 상기 절연층(230)은 반사방지막 또는 패시베이션층을 의미한다.The substrate 210 is a silicon substrate of a first conductivity type (eg, p-type), and an emitter layer 220 of a second conductivity type (eg, n-type) is provided on the surface of the substrate 210 . this is provided In addition, an insulating layer 230 is provided on the entire surface of the substrate 210 , and the insulating layer 230 means an anti-reflection film or a passivation layer.

상기 에미터층 접촉전극(241)은 상기 절연층(230) 상에서 절연층(230)을 관통하여 상기 에미터층(220)과 접촉하는 형태로 구비된다.The emitter layer contact electrode 241 is provided on the insulating layer 230 to pass through the insulating layer 230 and contact the emitter layer 220 .

기판(210)의 에미터층(220)과 전기적으로 연결되는 상기 에미터층 접촉전극(241)은 기판(210)의 평면 기준으로 점(dot) 또는 원형, 다각형 등의 2차원 형상을 이루며, 이러한 점 또는 2차원 형상의 에미터층 접촉전극(241)은 기판(210)의 평면 상에 상하좌우 방면으로 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 즉, 복수의 에미터층 접촉전극(241)이 기판(210)의 평면 상에 일정 간격으로 이격, 배치되는 형태를 이룬다.The emitter layer contact electrode 241 electrically connected to the emitter layer 220 of the substrate 210 forms a two-dimensional shape such as a dot, a circle, or a polygon based on the plane of the substrate 210, and this point Alternatively, the emitter layer contact electrodes 241 having a two-dimensional shape are disposed on the plane of the substrate 210 to be spaced apart from each other at regular intervals in up, down, left, and right directions. That is, the plurality of emitter layer contact electrodes 241 are spaced apart and disposed at regular intervals on the plane of the substrate 210 .

복수의 에미터층 접촉전극(241)을 배치함에 있어서, 복수의 에미터층 접촉전극(241)이 구비된 영역의 총 면적은 상기 핑거전극(242)이 구비된 영역의 총 면적보다 작도록 설계한다. 복수의 에미터층 접촉전극(241)이 구비된 영역의 총 면적은 상기 핑거전극(242)이 구비된 영역의 총 면적보다 작도록 설계하는 이유는, 에미터층 접촉전극(241)과 에미터층(220) 사이의 접촉면적을 줄여 접촉저항을 줄이기 위함이다.In disposing the plurality of emitter layer contact electrodes 241 , the total area of the region in which the plurality of emitter layer contact electrodes 241 is provided is designed to be smaller than the total area of the region in which the finger electrodes 242 are provided. The reason that the total area of the region in which the plurality of emitter layer contact electrodes 241 are provided is smaller than the total area of the region in which the finger electrodes 242 are provided is that the emitter layer contact electrode 241 and the emitter layer 220 are ) to reduce contact resistance by reducing the contact area between them.

한편, 복수의 에미터층 접촉전극(241)의 총 면적을 핑거전극(242)의 총 면적보다 작게 하여 에미터층 접촉전극(241)과 에미터층(220) 사이의 접촉면적을 줄이게 되면, 오믹콘택(ohmic contact) 면적이 줄어들게 되어 그에 따라 전기저항이 증가될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 각 에미터층 접촉전극(241)의 면적은 줄이되 에미터층 접촉전극(241)의 총 개수를 늘리는 것이 바람직하다. 작은 면적의 에미터층 접촉전극(241)을 짧은 간격으로 배치시키면 캐리어의 이동거리를 감소시킬 수 있어 오믹콘택 면적 축소에 따른 전기저항 증가현상을 상쇄시킬 수 있다.On the other hand, if the contact area between the emitter layer contact electrode 241 and the emitter layer 220 is reduced by making the total area of the plurality of emitter layer contact electrodes 241 smaller than the total area of the finger electrodes 242, the ohmic contact ( ohmic contact) area is reduced, and thus electrical resistance may be increased. In consideration of this point, it is preferable to decrease the area of each emitter layer contact electrode 241 but to increase the total number of emitter layer contact electrodes 241 . When the emitter layer contact electrodes 241 having a small area are arranged at short intervals, the moving distance of carriers can be reduced, thereby offsetting the increase in electrical resistance caused by the reduction of the ohmic contact area.

에미터층 접촉전극(241)의 총 개수는, 에미터층 접촉전극(241)의 총 면적이 핑거전극(242)의 총 면적보다 작도록 함과 함께 오믹콘택 면적 축소에 따른 전기저항 증가현상을 억제시키기 위한 에미터층 접촉전극(241) 간의 임계거리를 만족하는 조건 하에 다양하게 설계할 수 있다. 에미터층 접촉전극(241) 간의 임계거리는 광전변환효율 등을 고려하여 설정할 수 있다. 일 실시예로, 에미터층 접촉전극(241)의 총 개수는 600개 이상으로 설계할 수 있으며, 상한은 특별히 제한되지 않는다.에미터층 접촉전극(241)의 총 면적 기준으로 보면, 태양전지의 전면 전체면적 대비 4% 미만으로 에미터층 접촉전극(241)의 총 면적을 설계하는 것이 바람직하다.The total number of emitter layer contact electrodes 241 is such that the total area of the emitter layer contact electrodes 241 is smaller than the total area of the finger electrodes 242 and suppresses the increase in electrical resistance due to the reduction of the ohmic contact area. Various designs can be made under a condition that satisfies the critical distance between the emitter layer contact electrodes 241 for this purpose. The critical distance between the emitter layer contact electrodes 241 may be set in consideration of photoelectric conversion efficiency and the like. In an embodiment, the total number of emitter layer contact electrodes 241 may be designed to be 600 or more, and the upper limit is not particularly limited. It is preferable to design the total area of the emitter layer contact electrode 241 to be less than 4% of the total area.

한편, 에미터층 접촉전극(241)이 구비되는 위치는 핑거전극(242)과 버스바전극(243)이 구비되는 영역에 포함된다. 즉, 에미터층 접촉전극(241)은 핑거전극(242)이 구비되는 영역내에서 일정 간격을 두고 이격, 배치되거나, 버스바전극(243)이 구비되는 영역 내에서 일정 간격을 두고 이격, 배치된다.Meanwhile, the position where the emitter layer contact electrode 241 is provided is included in the region where the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 are provided. That is, the emitter layer contact electrodes 241 are spaced apart and arranged at regular intervals within the region where the finger electrodes 242 are provided, or are spaced apart and arranged at regular intervals within the region where the bus bar electrodes 243 are provided. .

이와 같은 구조 하에서, 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 상기 복수의 에미터층 접촉전극(241)을 덮는 형태로 구비된다. 주지하다시피 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 태양전지 기판(210) 상에서 교차하는 형태로 구비되는 바, 핑거전극(242)은 가로 방향을 따라 이격, 배치된 복수의 에미터층 접촉전극(241)을 덮는 형태로 구비되며, 버스바전극(243)은 세로 방향을 따라 이격, 배치된 복수의 에미터층 접촉전극(241)을 덮는 형태로 구비된다.Under this structure, the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 are provided to cover the plurality of emitter layer contact electrodes 241 . As is well known, the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 are provided in a form that intersects on the solar cell substrate 210, and the finger electrodes 242 are spaced apart from each other in the horizontal direction and arranged to contact a plurality of emitter layers. It is provided in a form to cover the electrode 241 , and the bus bar electrode 243 is provided in a form to cover a plurality of emitter layer contact electrodes 241 spaced apart from each other in the vertical direction.

상기 핑거전극(242)과 버스바전극(243)의 개수는 제한되지 않는다. 통상, 핑거전극(242)을 100개, 버스바전극(243)을 2∼3개로 설계하나, 본 발명에서는 핑거전극(242)의 개수 및 버스바전극(243)의 개수가 제한되지 않는다. 에미터층 접촉전극(241)의 총 면적이 핑거전극(242)의 면적보다 작도록 함과 함께 오믹콘택 면적 축소에 따른 전기저항 증가현상을 억제시키기 위한 에미터층 접촉전극(241) 간의 임계거리를 만족하는 조건 하에서 에미터층 접촉전극(241)의 총 개수가 증가되는 측면에서는 핑거전극(242)의 개수 및 버스바전극(243)의 개수가 기존의 태양전지에 비해서 증가될 수 있다.The number of the finger electrodes 242 and the bus bar electrodes 243 is not limited. In general, 100 finger electrodes 242 and 2 to 3 bus bar electrodes 243 are designed. However, in the present invention, the number of finger electrodes 242 and the number of bus bar electrodes 243 are not limited. The total area of the emitter layer contact electrodes 241 is smaller than the area of the finger electrodes 242 and the critical distance between the emitter layer contact electrodes 241 is satisfied to suppress an increase in electrical resistance due to a reduction in the ohmic contact area. In terms of an increase in the total number of the emitter layer contact electrodes 241 under

한편, 에미터층 접촉전극(241)이 에미터층(220)과 접촉하는 반면, 상기 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 에미터층(220)과 접촉하지 않는다. 전술한 바와 같이 에미터층 접촉전극(241)은 절연층(230)을 관통하여 에미터층(220)과 접촉하는 형태를 이루나, 상기 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 절연층(230) 상에서 에미터층 접촉전극(241)을 덮는 형태로 구비된다.On the other hand, while the emitter layer contact electrode 241 is in contact with the emitter layer 220 , the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 do not contact the emitter layer 220 . As described above, the emitter layer contact electrode 241 penetrates the insulating layer 230 to make contact with the emitter layer 220 . However, the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 are connected to the insulating layer 230 . ) on which the emitter layer contact electrode 241 is covered.

에미터층 접촉전극(241), 핑거전극(242) 및 버스바전극(243)은 모두 스크린 인쇄법을 통해 형성되는데, 에미터층 접촉전극(241)을 형성하기 위한 도전성 페이스트에는 절연층(230)을 관통할 수 있는 충분한 유리프릿 성분이 포함되어 있는 반면, 핑거전극(242)과 버스바전극(243)을 형성하기 위한 도전성 페이스트에는 유리프릿 성분이 없거나 미량의 유리프릿만이 포함된다. 따라서, 도전성 페이스트의 소성시 에미터층 접촉전극(241)만이 에미터층(220)과 접촉하며, 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 에미터층(220)과 접촉하지 않는 구조를 이룬다. 이에 대해서는 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법에 대한 설명에서 상세히 설명하기로 한다.The emitter layer contact electrode 241 , the finger electrode 242 , and the bus bar electrode 243 are all formed through a screen printing method. The conductive paste for forming the emitter layer contact electrode 241 includes an insulating layer 230 . While sufficient penetrating glass frit component is included, the conductive paste for forming the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 has no glass frit component or contains only a small amount of glass frit. Accordingly, during firing of the conductive paste, only the emitter layer contact electrode 241 contacts the emitter layer 220 , and the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 do not contact the emitter layer 220 . This will be described in detail later in the description of the method for forming the front electrode of the solar cell according to an embodiment of the present invention.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조에 대해 설명하였다. 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법에 대해 설명하기로 한다.In the above, the structure of the front electrode of the solar cell according to an embodiment of the present invention has been described. Next, a method of forming a front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 태양전지 기판(210)을 준비한다.First, as shown in FIG. 4A , a solar cell substrate 210 is prepared.

상기 기판(210)은 제 1 도전형(예를 들어, p형)의 실리콘 기판(210)이며, 상기 기판(210)의 표면부에는 제 2 도전형(예를 들어, n형)의 에미터층(220)이 구비된다. 또한, 상기 기판(210)의 전면 상에는 절연층(230)이 구비되며, 상기 절연층(230)은 반사방지막 또는 패시베이션층을 의미한다.The substrate 210 is a silicon substrate 210 of a first conductivity type (eg, p-type), and an emitter layer of a second conductivity type (eg, n-type) on the surface of the substrate 210 . 220 is provided. In addition, an insulating layer 230 is provided on the entire surface of the substrate 210 , and the insulating layer 230 means an anti-reflection film or a passivation layer.

태양전지 기판(210)이 준비된 상태에서, 상기 절연층(230) 상에 에미터층 접촉전극(241) 형성을 위한 제 1 도전성 페이스트(241a)를 도포한다(도 4b 참조). 상기 제 1 도전성 페이스트(241a)는 상기 절연층(230) 상에 일정 간격을 두고 이격되어 반복 도포된다. 이에 따라, 점 또는 2차원 형상의 복수의 제 1 도전성 페이스트(241a)가 절연층(230) 상에 이격되어 반복 배치된 형태를 이룬다.In a state in which the solar cell substrate 210 is prepared, the first conductive paste 241a for forming the emitter layer contact electrode 241 is applied on the insulating layer 230 (refer to FIG. 4B ). The first conductive paste 241a is repeatedly applied on the insulating layer 230 with a predetermined interval therebetween. Accordingly, a plurality of first conductive pastes 241a having a dot or two-dimensional shape are spaced apart from each other on the insulating layer 230 to form a repeated arrangement.

상기 복수의 제 1 도전성 페이스트(241a)가 도포되는 영역은 핑거전극(242)과 버스바전극(243)이 구비되는 영역에 포함된다. 즉, 복수의 제 1 도전성 페이스트(241a)는 핑거전극(242)이 형성되는 영역 내에서 일정 간격을 두고 이격, 도포되거나 버스바전극(243)이 구비되는 영역 내에서 일정 간격을 두고 이격, 도포된다.The region where the plurality of first conductive pastes 241a are applied is included in the region where the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 are provided. That is, the plurality of first conductive pastes 241a are spaced apart and applied at regular intervals within the region where the finger electrodes 242 are formed, or spaced apart and applied at regular intervals within the region where the bus bar electrodes 243 are provided. do.

상기 제 1 도전성 페이스트(241a)는 스크린 인쇄법을 통해 도포될 수 있으며, 상기 제 1 도전성 페이스트(241a)는 도전성 물질과 유리프릿(glass frit)을 포함하여 이루어진다. 상기 도전성 물질은 Ag 등의 금속성분이며, 상기 유리프릿은 후속의 소성 공정시 용융되는 특성을 갖는다.The first conductive paste 241a may be applied through a screen printing method, and the first conductive paste 241a includes a conductive material and glass frit. The conductive material is a metal component such as Ag, and the glass frit has a property of being melted during a subsequent firing process.

복수의 제 1 도전성 페이스트(241a)가 도포된 상태에서, 핑거전극(242) 형성을 위한 제 2 도전성 페이스트(242a)를 도포한다(도 4c 참조). 상기 제 2 도전성 페이스트(242a)는, 핑거전극(242)이 구비되는 영역 내에 도포된 복수의 제 1 도전성 페이스트(241a)를 모두 덮는 형태로 도포된다.In a state in which the plurality of first conductive pastes 241a are applied, the second conductive paste 242a for forming the finger electrodes 242 is applied (refer to FIG. 4C ). The second conductive paste 242a is applied to cover all of the plurality of first conductive pastes 241a applied in the region where the finger electrodes 242 are provided.

이어, 버스바전극(243) 형성을 위한 제 3 도전성 페이스트(243a)를 도포한다(도 4d 참조). 상기 제 3 도전성 페이스트(243a)는, 버스바전극(243)이 구비되는 영역 내에 도포된 복수의 제 1 도전성 페이스트(241a)를 모두 덮는 형태로 도포된다. 핑거전극(242)이 구비되는 영역과 버스바전극(243)이 구비되는 영역은 직교하는 형태를 이루는데, 상기 제 3 도전성 페이스트(243a) 도포시 제 2 도전성 페이스트(242a)와 중첩되는 면적은 최소화되도록 하는 것이 바람직하다.Next, a third conductive paste 243a for forming the bus bar electrode 243 is applied (refer to FIG. 4D ). The third conductive paste 243a is applied to cover all of the plurality of first conductive pastes 241a applied in the region where the bus bar electrode 243 is provided. The area provided with the finger electrode 242 and the area provided with the bus bar electrode 243 form an orthogonal shape. When the third conductive paste 243a is applied, the area overlapped with the second conductive paste 242a is It is desirable to minimize it.

제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a) 모두 제 1 도전성 페이스트(241a)와 마찬가지로 스크린 인쇄법을 통해 인쇄할 수 있다. 또한, 제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a)에는 제 1 도전성 페이스트(241a)와 마찬가지로 Ag와 같은 도전성 물질이 포함되어 있다. 반면, 제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a)에는 제 1 도전성 페이스트(241a)와는 달리 유리프릿 성분이 포함되어 있지 않거나 미량의 유리프릿 성분만이 포함된다. 이와 함께, 제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a)는 각각 제 1 도전성 페이스트(241a)를 덮는 형태로 인쇄됨에 따라, 인쇄 품질을 위해 제 1 도전성 페이스트(241a)의 두께는 제 2 도전성 페이스트(242a) 및 제 3 도전성 페이스트(243a)의 두께보다 작게 하는 것이 바람직하다.Both the second conductive paste 242a and the third conductive paste 243a may be printed through a screen printing method like the first conductive paste 241a. In addition, the second conductive paste 242a and the third conductive paste 243a contain a conductive material such as Ag as in the first conductive paste 241a. On the other hand, the second conductive paste 242a and the third conductive paste 243a do not contain a glass frit component or contain only a small amount of the glass frit component, unlike the first conductive paste 241a. At the same time, since the second conductive paste 242a and the third conductive paste 243a are printed to cover the first conductive paste 241a, respectively, the thickness of the first conductive paste 241a is the first for print quality. It is preferable to make it smaller than the thickness of the 2nd conductive paste 242a and the 3rd conductive paste 243a.

앞서 설명한 바와 같이, 제 1 도전성 페이스트(241a)에 의해 형성되는 에미터층 접촉전극(241)은 절연층(230)을 관통하여 기판(210)의 에미터층(220)과 접촉하는 반면, 제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a)에 의해 형성되는 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 절연층(230)을 관통할 필요가 없기 때문이다.As described above, the emitter layer contact electrode 241 formed of the first conductive paste 241a penetrates through the insulating layer 230 and comes into contact with the emitter layer 220 of the substrate 210 , while the second conductive electrode 241 is in contact with the emitter layer 220 of the substrate 210 . This is because the finger electrode 242 and the bus bar electrode 243 formed by the paste 242a and the third conductive paste 243a do not need to pass through the insulating layer 230 .

제 1 내지 제 3 도전성 페이스트(241a)(242a)(243a)의 도포가 완료된 상태에서, 소성 공정을 진행한다. 소성에 의해 제 1 도전성 페이스트(241a)에 포함되어 있는 유리프릿은 용융되며, 제 1 도전성 페이스트(241a)의 도전성 물질은 용융된 유리프릿과 함께 절연층(230)을 관통하여 에미터층(220)과 접촉하게 되며, 이와 같은 소성을 통해 에미터층(220)과 접촉하는 에미터층 접촉전극(241)이 완성된다(도 4e 참조).In a state in which the application of the first to third conductive pastes 241a, 242a, and 243a is completed, a firing process is performed. The glass frit included in the first conductive paste 241a is melted by firing, and the conductive material of the first conductive paste 241a passes through the insulating layer 230 together with the molten glass frit to the emitter layer 220. and the emitter layer contact electrode 241 in contact with the emitter layer 220 is completed through this firing (refer to FIG. 4E ).

한편, 제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a)는 소성에 의해 각각 핑거전극(242), 버스바전극(243)으로 전환된다. 이 때, 제 2 도전성 페이스트(242a)와 제 3 도전성 페이스트(243a)에는 제 1 도전성 페이스트(241a)와는 달리 유리프릿 성분이 포함되어 있지 않거나 미량의 유리프릿 성분만이 포함되어 있어, 형성된 핑거전극(242)과 버스바전극(243)은 절연층(230)을 관통하지 않고 절연층(230) 상에 구비되는 형태를 이룬다.Meanwhile, the second conductive paste 242a and the third conductive paste 243a are converted into a finger electrode 242 and a bus bar electrode 243 by firing, respectively. At this time, unlike the first conductive paste 241a, the second conductive paste 242a and the third conductive paste 243a do not contain a glass frit component or contain only a small amount of the glass frit component. 242 and the bus bar electrode 243 are provided on the insulating layer 230 without penetrating the insulating layer 230 .

210 : 기판 220 : 에미터층
230 : 절연층 241 : 에미터층 접촉전극
242 : 핑거전극 243 : 버스바전극
241a : 제 1 도전성 페이스트
242a : 제 2 도전성 페이스트
243a : 제 1 도전성 페이스트210: substrate 220: emitter layer
230: insulating layer 241: emitter layer contact electrode
242: finger electrode 243: bus bar electrode
241a: first conductive paste
242a: second conductive paste
243a: first conductive paste

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판 내부에 에미터층이 구비됨과 함께 기판 상부에 절연층이 구비된 태양전지 기판을 준비하는 단계;
상기 절연층 상에 에미터층 접촉전극을 형성하기 위한 복수의 제 1 도전성 페이스트를 이격하여 도포하는 단계;
복수의 제 1 도전성 페이스트를 덮는 형태로, 핑거전극을 형성하기 위한 제 2 도전성 페이스트를 도포하는 단계;
복수의 제 1 도전성 페이스트를 덮는 형태로, 버스바전극을 형성하기 위한 제 3 도전성 페이스트를 도포하는 단계;
기판을 소성하여, 제 1 도전성 페이스트를 에미터층 접촉전극으로 변환시키고, 제 2 도전성 페이스트를 핑거전극으로 변환시키며, 제 3 도전성 페이스트를 버스바전극으로 변환시키며,
상기 복수의 제 1 도전성 페이스트는 제 2 도전성 페이스트 및 제 3 도전성 페이스트에 의해 모두 덮여지며,
상기 에미터층 접촉전극은 상기 절연층을 관통하여 에미터층과 접촉하며, 상기 핑거전극과 버스바전극은 에미터층과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법.
preparing a solar cell substrate having an insulating layer on the substrate while having an emitter layer inside the substrate;
spacedly applying a plurality of first conductive pastes for forming an emitter layer contact electrode on the insulating layer;
applying a second conductive paste for forming a finger electrode to cover the plurality of first conductive pastes;
applying a third conductive paste for forming a bus bar electrode to cover the plurality of first conductive pastes;
By firing the substrate, the first conductive paste is converted into an emitter layer contact electrode, the second conductive paste is converted into a finger electrode, and the third conductive paste is converted into a bus bar electrode,
The plurality of first conductive pastes are all covered by the second conductive paste and the third conductive paste,
The method for forming a front electrode of a solar cell, characterized in that the emitter layer contact electrode penetrates the insulating layer and contacts the emitter layer, and the finger electrode and the bus bar electrode do not contact the emitter layer.
 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 도전성 페이스트 내에는 소성시 절연층을 관통할 수 있는 유리프릿이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법.
The method of claim 5, wherein a glass frit capable of penetrating the insulating layer during firing is included in the first conductive paste.
 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 도전성 페이스트가 도포된 영역의 총 면적은 제 2 도전성 페이스트가 도포된 영역의 총 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법.
The method of claim 5 , wherein the total area of the region to which the first conductive paste is applied is smaller than the total area of the region to which the second conductive paste is applied.
 제 5 항에 있어서, 상기 절연층은 반사방지막 또는 패시베이션층인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법. The method of claim 5, wherein the insulating layer is an anti-reflection film or a passivation layer.
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