KR101252171B1 - Solar cell and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는 기판, 상기 기판의 일면에 형성된 에미터층, 상기 에미터층 상에 형성된 반사방지막, 상기 반사방지막을 관통해 상기 에미터층에 전기적으로 연결된 핑거 전극 및 상기 반사방지막 상에 형성되어 상기 에미터층과 전기적으로 연결되지 않고 상기 핑거전극과 전기적으로 연결된 버스바 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 태양전지의 전면 전극 프린팅 시 전극 간 간섭을 줄일 수 있고, 패시베이션 영역을 증가시킬 수 있다. The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same. A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate, an emitter layer formed on one surface of the substrate, an antireflection film formed on the emitter layer, a finger electrode electrically connected to the emitter layer through the antireflection film, and on the antireflection film. It may include a bus bar electrode formed in the electrically connected to the finger electrode and not electrically connected to the emitter layer. According to the exemplary embodiment of the present invention, the interference between the electrodes may be reduced and the passivation area may be increased when printing the front electrode of the solar cell.

Description

태양 전지 및 그 제조방법 {Solar cell and manufacturing method of the same}Solar cell and manufacturing method {Solar cell and manufacturing method of the same}

본 발명은 결정질 태양전지의 전극 및 전극 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지 전면부의 패시베이션(passivation)과도 관련된다. The present invention relates to an electrode and a method for forming an electrode of a crystalline solar cell, and more particularly to passivation of the solar cell front portion.

최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 또한 21세기에 접어들면서 재생에너지에 대한 요구가 급증하면서 태양 전지에 관심이 집중되고 있다. 태양 전지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.Recently, the importance of developing the next generation of clean energy is increasing due to serious environmental pollution and depletion of fossil energy. In addition, as the demand for renewable energy increases rapidly in the 21st century, attention is focused on solar cells. Solar cells are expected to be an energy source that can solve future energy problems due to their low pollution, infinite resources and a semi-permanent lifetime.

최근 주목 받고 있는 태양 전지를 크게 구분하면 결정질 실리콘 태양 전지, 박막형 태양 전지, 염료감응 태양 전지 등이 있다. The solar cells that are attracting attention recently are classified into crystalline silicon solar cells, thin film solar cells, dye-sensitized solar cells, and the like.

그런데 태양광 발전 시스템 증설이 급증하면서 실리콘 원자재 및 실리콘 기판의 공급 부족으로 인하여 태양 전지의 제조 단가가 증가하는 문제가 발생하였다. 이러한 이유로 단결정 실리콘 태양 전지보다 제조 단가가 낮고, 원자재 소모가 적고, 재료 공급이 원활한 박막 실리콘 태양 전지, 염료감응 태양 전지, 플라스틱 태양 전지 등이 각광받게 되었다. 그러나 낮은 제조 단가에도 불구하고 낮은 변환 효율과 짧은 수명이 산업화에 걸림돌이 되어 왔다. However, as the expansion of photovoltaic power generation systems increased rapidly, the manufacturing cost of solar cells increased due to a shortage of supply of silicon raw materials and silicon substrates. For this reason, thin-film silicon solar cells, dye-sensitized solar cells, plastic solar cells, etc., which are lower in manufacturing cost, consume less raw materials, and have a smooth supply of materials than single crystal silicon solar cells, have come into the spotlight. However, despite the low manufacturing cost, low conversion efficiency and short lifespan have hampered industrialization.

이 중 결정질 실리콘 태양전지, 즉 반도체 태양전지에서는 서로 다른 전도성 타입(conductive type)을 가지는 반도체 기판 및 이 반도체 기판의 전면에 형성되는 에미터에 의해 p-n 접합이 형성된다. 그리고 에미터 위에 전면 전극들이 형성되며, 반도체 기판의 후면에 후면 전극이 형성된다. 그리고 반도체 기판의 전면에서는 입사되는 태양광의 반사를 방지하는 반사 방지막이 형성된다. Among these, in a crystalline silicon solar cell, that is, a semiconductor solar cell, a p-n junction is formed by a semiconductor substrate having a different conductive type and an emitter formed on the front surface of the semiconductor substrate. Front electrodes are formed on the emitter, and rear electrodes are formed on the rear surface of the semiconductor substrate. An anti-reflection film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate to prevent reflection of incident sunlight.

일반적으로 반사 방지막은 우수한 굴절률을 가지는 실리콘 질화물(SiN)로 이루어진다. 그러나 실리콘 질화막으로 이루어지는 반사 방지막은 전도성을 구비하지 않으므로, 이 반사 방지막을 형성하게 되면 전면 전극과 반도체 기판을 전기적으로 연결하기 위하여 파이어 스루(fire through)를 수행하여야 한다. In general, the antireflection film is made of silicon nitride (SiN) having an excellent refractive index. However, since the anti-reflection film made of the silicon nitride film has no conductivity, when the anti-reflection film is formed, fire through must be performed to electrically connect the front electrode and the semiconductor substrate.

좀더 상세하게 설명하면, 일반적인 태양 전지 제조 방법에 따르면, 에미터가 형성된 반도체 기판의 전면에 반사 방지막을 형성한 다음 전면 전극용 페이스트를 형성하므로, 전면 전극용 페이스트가 반사 방지막을 식각하는 파이어 스루 공정에 의해 전면 전극이 에미터에 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.파이어 스루가 지나치게 많이 일어나면 션트(shunt)가 발생할 수 있으며, 파이어 스루가 제대로 일어나지 않으면 전면 전극이 에미터에 전기적으로 연결될 수 없다. In more detail, according to the general solar cell manufacturing method, since the anti-reflection film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the emitter is formed, and then the front electrode paste is formed, the fire-through process in which the front electrode paste etches the anti-reflection film This allows the front electrode to be electrically connected to the emitter. If too much fire through occurs, a shunt may occur, and if the fire through does not occur properly, the front electrode cannot be electrically connected to the emitter.

또한 전면 전극과 에미터가 맞닿은 부분은 전자와 정공이 재결합함으로써 태양전지의 효율을 저하시키는 요인이 되기도 한다. 태양전지의 효율 향상을 위해, 태양전지의 수광면에 있는 전면 전극의 구조나 성분 조성, 패시베이션 등에 대한 연구가 진행 중에 있다. In addition, the part where the front electrode and the emitter contact each other may be a factor to reduce the efficiency of the solar cell by recombination of electrons and holes. In order to improve the efficiency of solar cells, research on the structure, composition, passivation, etc. of the front electrode on the light receiving surface of the solar cell is in progress.

본 발명의 실시예는 버스바 전극이 반도체 기판과 직접 접촉하지 않고 패시베이션(passivation) 역할을 하는 층이 생길 수 있도록 하여 전자와 정공의 재결합이 발생되는 영역을 최소화하는 태양전지를 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a solar cell that minimizes the area where the recombination of electrons and holes is generated by allowing the busbar electrode to form a layer that acts as a passivation without directly contacting the semiconductor substrate.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지는 기판, 상기 기판의 일면에 형성된 에미터층 ,상기 에미터층 상에 형성된 반사방지막, 상기 반사방지막을 관통해 상기 에미터층에 전기적으로 연결된 핑거 전극 및 상기 반사방지막 상에 형성되어 상기 에미터층과 전기적으로 연결되지 않고 상기 핑거전극과 전기적으로 연결된 버스바 전극을 포함한다. A solar cell according to the present invention for achieving the above object is a substrate, an emitter layer formed on one surface of the substrate, an antireflection film formed on the emitter layer, a finger electrode electrically connected to the emitter layer through the antireflection film; And a bus bar electrode formed on the anti-reflection film and electrically connected to the finger electrode without being electrically connected to the emitter layer.

또한 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지는 기판, 상기 기판과 반대로 도핑된 에미터층, 상기 에미터층 상에 형성된 반사방지막, 상기 반사방지막 상에 제1 금속 페이스트를 사용하여 형성된 핑거 전극, 상기 반사방지막 상에 상기 핑거 전극과 별도의 공정에 의하여 형성되며, 유리 프릿을 포함하지 않는 제2 금속 페이스트로 소성된 버스바 전극을 포함할 수 있다. In addition, a solar cell according to the present invention for achieving the above object is a substrate, an emitter layer doped opposite to the substrate, an antireflection film formed on the emitter layer, a finger electrode formed using a first metal paste on the antireflection film And a bus bar electrode formed on the anti-reflection film by a separate process from the finger electrode and baked with a second metal paste that does not include glass frit.

여기서 상기 핑거 전극은 상기 에미터층과 접촉된다. Wherein the finger electrode is in contact with the emitter layer.

여기서 상기 제1 금속 페이스트는 유리 프릿을 포함하며, 소성 시 파이어 스루 현상에 의해 상기 에미터층과 직접 접촉된다. Wherein the first metal paste comprises a glass frit and is in direct contact with the emitter layer by fire through phenomenon upon firing.

또한 상기 제1 금속 페이스트는 상기 유리 프릿을 포함하는 은 페이스트이고, 상기 제2 금속 페이스트는 상기 유리 프릿을 포함하지 않는 은 페이스트일 수 있다. In addition, the first metal paste may be a silver paste including the glass frit, and the second metal paste may be a silver paste not containing the glass frit.

본 발명의 다른 양태에 따르면 태양전지 제조 방법은 기판 상에 에미터 층과 반사방지막이 형성된 태양전지의 전면부에 제1 금속 페이스트를 사용하여 핑거 전극을 프린팅하는 단계 및 유리 프릿을 포함하지 않는 제2 금속 페이스트를 사용하여 버스바 전극을 프린팅하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a solar cell includes printing a finger electrode using a first metal paste on a front surface of a solar cell in which an emitter layer and an antireflection film are formed on a substrate, and including a glass frit. Printing the busbar electrodes using the two metal pastes.

여기서 상기 제1 금속 페이스트는 상기 유리 프릿을 포함한다. Wherein the first metal paste comprises the glass frit.

또한 상기 제1 금속 페이스트는 상기 유리 프릿을 포함하는 은 페이스트이고, 상기 제2 금속 페이스트는 상기 유리 프릿을 포함하지 않는 은 페이스트일 수 있다. In addition, the first metal paste may be a silver paste including the glass frit, and the second metal paste may be a silver paste not containing the glass frit.

본 발명에 따르면, 전면 전극 형성 시 핑거 전극과 버스바 전극을 따로 프린팅함으로써 인쇄 적성(Printability)를 높일 수 있다. 또한 전면 전극 중 버스바 전극이 에미터층에 직접 접촉되지 않게 함으로써 패시베이션 영역을 늘릴 수 있고, 이에 따라 전자와 정공의 재결합 현상을 줄일 수 있다. According to the present invention, printability can be enhanced by printing the finger electrode and the busbar electrode separately when the front electrode is formed. In addition, since the busbar electrode of the front electrode does not directly contact the emitter layer, the passivation region can be increased, thereby reducing the recombination of electrons and holes.

도 1은 태양전지의 단면도이다.
도 2는 태양 전지의 전면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 전면부 전극의 형성 순서를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제1 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제2 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 입체 사시도이다. 1 is a cross-sectional view of a solar cell.
2 is a view showing a front side of a solar cell.
3 is a view showing a forming procedure of the solar cell front electrode according to an embodiment of the present invention.
4 is a first cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a second cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a three-dimensional perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

이하의 도면에서, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 도번을 사용하여 설명하기로 한다.In the drawings, each component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size. In addition, the same components will be described using the same drawings.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.

도 1 및 도 2는 태양전지의 구조를 도시한 도면으로서, 도 1은 태양전지의 단면도이고 도 2는 태양 전지의 전면을 나타낸 도면이다. 도 2에는 태양전지의 전면 전극의 패턴이 도시되어 있다. 1 and 2 are views showing the structure of a solar cell, Figure 1 is a cross-sectional view of the solar cell and Figure 2 is a view showing the front of the solar cell. 2 shows a pattern of a front electrode of a solar cell.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지(100)는, 실리콘 반도체 기판(110), 기판(110)의 일면 상의 에미터층(120), 기판(110)의 일면과 대향하는 기판(110)의 타면 상의 후면 전극(150)을 포함할 수 있으며, 에미터층(120) 상의 반사방지막(130)과 반사방지막(130)을 관통하여 에미터층(120)과 접속하는 전면 전극(140)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the solar cell 100 according to the present invention includes a silicon semiconductor substrate 110, an emitter layer 120 on one surface of the substrate 110, and a substrate 110 facing one surface of the substrate 110. It may include a rear electrode 150 on the other side of the, and include a front electrode 140 penetrating the anti-reflection film 130 and the anti-reflection film 130 on the emitter layer 120 and connected to the emitter layer 120. Can be.

기판(110)은 실리콘으로 형성될 수 있으며, P형 불순물로서 3족 원소인 B, Ga, In 등이 불순물로 도핑되어 P형으로 구현될 수 있다. 에미터층(120)은 N형 불순물로서 5족 원소인 P, As, Sb 등이 불순물로 도핑될 수 있다.The substrate 110 may be formed of silicon, and as a P-type impurity, a group III element, such as B, Ga, or In, may be doped with an impurity to form a P-type. The emitter layer 120 may be doped with impurities including P, As, and Sb, which are Group 5 elements, as N-type impurities.

이와 같이, 기판(110)과 에미터층(120)에 반대 도전형의 불순물이 도핑 되면, 기판(110)과 에미터층(120)의 계면에는 P-N접합(junction)이 형성되고, P-N접합에 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.As described above, when impurities of the opposite conductivity type are doped to the substrate 110 and the emitter layer 120, a PN junction is formed at the interface between the substrate 110 and the emitter layer 120, and light is applied to the PN junction. When irradiated, photovoltaic power may be generated by the photoelectric effect.

한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 에미터층(120)이 형성되는 기판(110)의 일면은 텍스쳐링(texturing)된 표면을 가질 수 있다. 텍스쳐링(texturing)이란 기판(110)의 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 텍스쳐링(texturing)으로 기판(110)의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감될 수 있다.Although not shown in the drawings, one surface of the substrate 110 on which the emitter layer 120 is formed may have a textured surface. Texturing refers to forming an uneven pattern on the surface of the substrate 110. When the surface of the substrate 110 is roughened by texturing, the reflectance of incident light is reduced, so that the amount of light trapped. This can increase. Therefore, optical loss can be reduced.

에미터층(120) 상에는 반사방지막(130)이 형성될 수 있다. 반사방지막(130)은 에미터층(120)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화하고 기판(110)의 전면으로 입사되는 태양광의 반사율을 감소시킨다.An anti-reflection film 130 may be formed on the emitter layer 120. The antireflection coating 130 immobilizes defects present in the surface or bulk of the emitter layer 120 and reduces the reflectivity of sunlight incident on the front surface of the substrate 110.

에미터층(120)에 존재하는 결함이 부동화되면 소수 캐리어의 재결합 사이트가 제거되어 태양전지(100)의 개방전압(Voc)이 증가한다. 그리고 태양광의 반사율이 감소되면 P-N 접합까지 도달되는 광량이 증대되어 태양전지(100)의 단락전류(Isc)가 증가한다.When the defect present in the emitter layer 120 is immobilized, the recombination site of the minority carriers is removed to increase the open voltage Voc of the solar cell 100. When the reflectance of the solar light is reduced, the amount of light reaching the P-N junction is increased to increase the short-circuit current Isc of the solar cell 100.

이처럼 반사방지막(130)에 의해 태양전지(100)의 개방전압과 단락전류가 증가되면 그만큼 태양전지(100)의 변환효율이 향상될 수 있다.As such, when the open voltage and the short-circuit current of the solar cell 100 are increased by the anti-reflection film 130, the conversion efficiency of the solar cell 100 may be improved.

방사방지막(130)은 예를 들면, 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 있으며, 반사방지막(130)은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The anti-radiation film 130 is, for example, a silicon nitride film, a silicon nitride film including hydrogen, a silicon oxide film, a silicon oxide nitride film, any one single film selected from the group consisting of MgF 2 , ZnS, TiO 2 and CeO 2 or two or more. The film may have a combined multilayer structure, and the anti-reflection film 130 may be formed by vacuum deposition, chemical vapor deposition, spin coating, screen printing, or spray coating, but is not limited thereto.

태양 전지의 전면에는, 입사된 태양광에 의해 생성된 전하를 수집하기 위하여 금속성분을 가진 전면 전극(140)이 형성된다. 전면 전극(140)은 일 예로, 전면 전극용 페이스트를 마스크를 사용하여 전면 전극(140) 형성 지점에 스크린 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다. In front of the solar cell, a front electrode 140 having a metal component is formed to collect electric charges generated by incident sunlight. For example, the front electrode 140 may be formed by screen printing the front electrode paste on the front electrode 140 forming point using a mask and then performing heat treatment.

여기서 전면 전극용 페이스트에 유리 프릿이 함유되어 있는 경우, 전극의 소정과정을 통해 페이스트에 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.Here, when the front electrode paste contains glass frit, the silver contained in the paste becomes liquid at high temperature and recrystallizes into a solid phase through a predetermined process of the electrode, and penetrates the antireflection film 130 through the glass frit. It is connected to the emitter layer 120 by a fire through phenomenon.

한편, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 전면 전극(140)은 태양전지(100)의 가장 상부에 위치하여 입사되는 태양광을 가리게 되어 빛 흡수 손실(Shadowing Loss)이 증가할 수 있다. 이에, 전면 전극(140)의 기능을 저하시키지 않으면서 빛 흡수 손실을 최소화하기 위해 전면 전극(140)의 면적을 최소화하는 것이 중요한바, 본 발명에 따른 전면 전극(140)용 페이스트는 광개시제를 포함하여, 페이스트의 스크린 인쇄 후 표면 경화를 통해 페이스트의 퍼짐성을 방지할 수 있다. 따라서 전면 전극(140)의 형상을 용이하게 유지시킬 수 있다. On the other hand, as can be seen in Figure 1, the front electrode 140 is located on the top of the solar cell 100 to cover the incident sunlight can increase the light loss (Shadowing Loss). Accordingly, it is important to minimize the area of the front electrode 140 in order to minimize the light absorption loss without degrading the function of the front electrode 140. The paste for the front electrode 140 according to the present invention includes a photoinitiator. Thus, spreading of the paste can be prevented through surface curing after screen printing of the paste. Therefore, the shape of the front electrode 140 can be easily maintained.

또한, 전면 전극(140)의 종횡비(높이/폭)가 향상되어 전면 전극(140)의 저항이 감소되고, 광을 흡수할 수 있는 면적이 넓어져 태양전지(100)의 효율이 향상될 수 있다. In addition, the aspect ratio (height / width) of the front electrode 140 is improved, so that the resistance of the front electrode 140 is reduced, and the area capable of absorbing light is widened, thereby improving efficiency of the solar cell 100. .

후면 전극(150)은, 일 예로 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 기판(110)의 타면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다. 인쇄된 후면 전극(150)용 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 기판(110)의 배면을 통해 확산 됨으로써 후면 전극(150)과 기판(110)의 경계면에 후면 전계(Back Surfacefield)층(160)이 형성될 수 있다.The back electrode 150 may be formed by, for example, printing a back electrode paste to which aluminum, quartz silica, a binder, and the like are added to the other surface of the substrate 110, and then performing heat treatment. In the heat treatment of the printed paste for the back electrode 150, aluminum, an electrode constituent material, is diffused through the back surface of the substrate 110 to form a back surface field layer on the interface between the back electrode 150 and the substrate 110. 160 may be formed.

후면 전계층(160)은 캐리어가 기판(110)의 배면으로 이동하여 재결합되는 것을 방지할 수 있으며, 캐리어의 재결합이 방지되면 개방전압이 상승하여 태양전지(100)의 효율이 향상될 수 있다.The rear whole layer 160 can prevent the carrier from moving to the rear surface of the substrate 110 and recombine. If the recombination of the carriers is prevented, the open voltage increases and the efficiency of the solar cell 100 can be improved.

도 2에는 태양전지의 전면부의 모습이 도시되어, 태양전지의 전면 전극을 나타내고 있다. 이하에서 전면 전극은 핑거 전극(141)과 버스바 전극으로 구분하여 설명하도록 한다. 도 2는 조밀한 핑거 전극(141)과 이에 접속되어 있는 버스바 전극(145)으로 구성된 패턴을 도시한다. 2 shows the front part of the solar cell, showing the front electrode of the solar cell. Hereinafter, the front electrode will be described by dividing it into a finger electrode 141 and a bus bar electrode. 2 shows a pattern composed of a dense finger electrode 141 and a busbar electrode 145 connected thereto.

전면 전극은 일반적으로 핑거(Finger) 전극(141) 또는 핑거 메탈 라인 등으로 지칭되는 그리드와, 상기 그리드에 전기적으로 연결되는 막대 형태의 주전극인 버스바(Bus bar) 전극(145)으로 구성된다. 태양전지에서 전기를 발전함에 따라 핑거 전극(141)으로 이동한 전자는 버스바 전극(145)에서 수집된다. The front electrode is composed of a grid generally referred to as a finger electrode 141 or a finger metal line, and a bus bar electrode 145 which is a rod-shaped main electrode electrically connected to the grid. . As electricity is generated in the solar cell, electrons moved to the finger electrode 141 are collected at the bus bar electrode 145.

태양전지의 전면 전극(140) 중 핑거 전극(141)은 전자와 정공의 외부 이동 통로로서의 역할을, 버스바 전극(145)은 핑거 전극(141)을 통해 나온 전자와 정공을 수집하는 역할을 주로 담당한다. 핑거 전극(141)은 핑거 메탈 라인(finger metal line)이라고도 지칭된다. 핑거 전극(141)과 버스바 전극(145)은 소성 과정 중 SiN로 이루어진 반사방지막(130)을 관통하여 에미터층(120)과 직접 접촉된다.Among the front electrodes 140 of the solar cell, the finger electrode 141 serves as an external movement path of electrons and holes, and the busbar electrode 145 collects electrons and holes from the finger electrode 141. In charge. Finger electrode 141 is also referred to as a finger metal line. The finger electrode 141 and the busbar electrode 145 are in direct contact with the emitter layer 120 through the antireflection film 130 made of SiN during the firing process.

일반적인 태양전지의 전면 전극(140)의 메탈 라인(metal line)들은 금속 페이스트와 스크린 프린팅(creen printing) 공정을 이용하여 형성된다. 이때 금속 페이스트로는 은 페이스트(Ag paste)가 사용될 수 있으며, 일반적으로 태양전지의 전면 전극용 은 페이스트에는 유리 프릿(glass frit) 성분이 함유되어 있다. 따라서 은 페이스트로 프린팅 된 전극은 소성 공정을 거치면 파이어 스루 현상에 의해 에미터층(Si-wafer)과 직접 접촉된다. 그 결과 일반적인 태양전지의 전면 전극(140)은 모두 에미터층과 맞닿게 된다.Metal lines of the front electrode 140 of a typical solar cell are formed using a metal paste and a screen printing process. In this case, silver paste may be used as the metal paste, and in general, the silver paste for the front electrode of the solar cell contains a glass frit component. Therefore, the electrode printed with silver paste is in direct contact with the emitter layer (Si-wafer) by the fire through phenomenon after the firing process. As a result, the front electrode 140 of the general solar cell is in contact with the emitter layer.

앞서 설명한 바와 같이, 핑거 전극(141)과 버스바 전극(145)을 포함하는 전면 전극(140)의 역할은 태양전지 안에서 형성된 전자와 정공이 외부로 나올 수 있게 하는 통로를 제공하는 것이다. 그러나 핑거 전극(141)과 버스바 전극(145)이 에미터층(120)과 직접 접촉하는 영역이 발생함으로 인해 전자와 정공이 재결합하는 영역이 발생된다. 따라서 태양전지의 전면 전극(140)의 면적은 적정 수준으로 유지될 필요가 있다. As described above, the role of the front electrode 140 including the finger electrode 141 and the busbar electrode 145 is to provide a passage for allowing electrons and holes formed in the solar cell to come out. However, an area where the finger electrode 141 and the busbar electrode 145 are in direct contact with the emitter layer 120 is generated, thereby generating an area where electrons and holes recombine. Therefore, the area of the front electrode 140 of the solar cell needs to be maintained at an appropriate level.

따라서 본 발명의 실시예에서는 버스바 전극(145)은 기판(110) 상에 형성된 에미터층(120)과 직접 접촉하지 않고 패시베이션(passivation) 역할을 하는 층이 생길 수 있도록 하여 전자와 정공의 재결합이 발생 가능한 영역을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the busbar electrode 145 may have a layer that performs passivation without directly contacting the emitter layer 120 formed on the substrate 110, thereby recombining electrons and holes. It is aimed to minimize the possible area.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 전면부 전극의 형성 순서를 나타낸 도면이다. 3 is a view showing a forming procedure of the solar cell front electrode according to an embodiment of the present invention.

도 3의 (a)는 전면 전극 형성 시 먼저 핑거 전극(141)이 프린팅된 모습을 나타내며, 도 3의 (b)는 핑거 전극(141)의 프린팅 후 버스바 전극(145)을 프린팅한 모습을 나타낸다. 이와 같이 핑거 전극(141)과 버스바 전극(145)을 별도로 프린팅하여 소성하면 상호 전극의 프린팅 간에 간섭이 없고, 인쇄 적성(printability)이 좋아질 수 있다. Figure 3 (a) shows the first state that the finger electrode 141 is printed when the front electrode is formed, Figure 3 (b) shows the state of printing the bus bar electrode 145 after printing the finger electrode 141. Indicates. As such, when the finger electrode 141 and the bus bar electrode 145 are separately printed and fired, there is no interference between the printing of the mutual electrodes, and printability may be improved.

태양전지의 반사방지막 상에 전면 전극을 형성함에 있어, 우선 제1 금속 페이스트를 이용하여 핑거 전극(145)을 먼저 프린팅한다. 그리고 제2 금속 페이스트를 이용하여 버스바 전극(145)을 프린팅한다. 여기서 제1 금속 페이스트는 유리 프릿을 포함하며, 제2 금속 페이스트는 유리 프릿을 포함하지 않는다. 그리고 제1 금속 페이스트와 제2 금속 페이스트는 은 페이스트일 수 있다. In forming the front electrode on the anti-reflection film of the solar cell, first, the finger electrode 145 is first printed using the first metal paste. The bus bar electrode 145 is printed using the second metal paste. Wherein the first metal paste comprises a glass frit and the second metal paste does not comprise a glass frit. The first metal paste and the second metal paste may be silver pastes.

전극 프린팅 후 열처리 공정은 핑거 전극(141)과 버스바 전극에 대하여 각각 따로 수행되거나, 함께 수행될 수 있다. 핑거 전극(141)과 버스바 전극(145)을 따로 열처리하는 경우, 핑거 전극(141)은 파이어 스루가 일어나는 고온에서, 버스바 전극(145)은 핑거 전극에 비하여 낮은 온도에서 열처리가 될 수 있다. After the electrode printing, the heat treatment process may be performed separately for the finger electrode 141 and the busbar electrode, or may be performed together. When the finger electrode 141 and the busbar electrode 145 are heat treated separately, the finger electrode 141 may be heat treated at a high temperature where fire through occurs, and the busbar electrode 145 may be heat treated at a lower temperature than the finger electrode. .

핑거 전극(141)과 버스바 전극에 대한 열처리 공정이 함께 수행된다고 해도, 핑거 전극(141)과 버스바 전극의 성분이 상이하므로 핑거 전극(141)의 파이어 스루 현상은 버스바 전극에 영향을 끼치지 않는다. Although the heat treatment process for the finger electrode 141 and the busbar electrode is performed together, the fire-through phenomenon of the finger electrode 141 affects the busbar electrode because the components of the finger electrode 141 and the busbar electrode are different. Don't.

즉, 버스바 전극(145)은 유리 프릿을 함유하지 않은 금속 페이스트를 사용함으로써 소성 시 파이어 스루 현상이 일어나지 않아 버스바 전극(145)이 에미터에 직접 접촉되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라 전자와 정공이 재결합되는 영역을 줄일 수 있다.
That is, since the fire bar phenomenon does not occur when firing by using a metal paste containing no glass frit, the bus bar electrode 145 may prevent the bus bar electrode 145 from directly contacting the emitter. Accordingly, the area where electrons and holes are recombined can be reduced.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 절단 방향 별 단면도이다. 또한 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 입체 사시도이다. 4 and 5 are cross-sectional views of cutting solar cells according to an embodiment of the present invention. 6 is a three-dimensional perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 제1 방향(도 3의 310 참조)으로 절단한 경우를 가정하여 도시한 제1 단면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 제2 방향(도 3의 320 참조)으로 절단한 경우를 가정하여 도시한 제2 단면도이다. 제1 단면도에는 핑거 전극(141)이, 제2 단면도에는 버스바 전극(145)이 도시된다. 4 is a first cross-sectional view illustrating a case in which a solar cell according to an embodiment of the present invention is cut in a first direction (see 310 in FIG. 3), and FIG. 5 is a view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a second cross-sectional view assuming a case cut in two directions (see 320 of FIG. 3). A finger electrode 141 is shown in the first sectional view and a busbar electrode 145 is shown in the second sectional view.

도 4 내지 도 6에서 도시된 바와 같이, 태양전지는 기판(110) 상에 에미터층(120), 반사방지막(130)이 형성되어 있다. 그리고 다른 면에는 후면 전극(150), 후면 전계층(160)이 형성되어 있다. 전면 전극(140)은 반사방지막(130) 상에 프린팅되는데, 핑거 전극(141)은 반사방지막(130)을 거쳐 에미터층(120)에 직접 접촉되어 있다. 반면, 버스바 전극(145)은 반사방지막(130) 상에 형성되어 있으며, 에미터층(120)과는 연결되지 않는다. 4 to 6, in the solar cell, the emitter layer 120 and the anti-reflection film 130 are formed on the substrate 110. On the other side, the back electrode 150 and the back electric field layer 160 are formed. The front electrode 140 is printed on the antireflection film 130, and the finger electrode 141 is in direct contact with the emitter layer 120 via the antireflection film 130. On the other hand, the bus bar electrode 145 is formed on the anti-reflection film 130 and is not connected to the emitter layer 120.

버스바 전극(145)의 면적만큼 종래에는 에미터층(120)에 전면 전극(140)이 직접 접촉되었으나, 본 발명의 실시예에서는 핑거 전극(141)만이 에미터층(120)에 접촉된다 따라서 버스바 전극(145)의 면적만큼 패시베이션 영역이 증가될 수 있다. Conventionally, the front electrode 140 is in direct contact with the emitter layer 120 by the area of the busbar electrode 145. However, in the embodiment of the present invention, only the finger electrode 141 is in contact with the emitter layer 120. The passivation area may be increased by the area of the electrode 145.

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.
While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, it is usually in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

100 : 태양전지 110 : 기판
120 : 에미터층 130 : 반사방지막
140 : 전면 전극 141 : 핑거 전극
145 : 버스바 전극 150 : 후면 전극
160 : 후면전계층 100: solar cell 110: substrate
120: emitter layer 130: antireflection film
140: front electrode 141: finger electrode
145: busbar electrode 150: rear electrode
160: rear electric layer

Claims (11)

태양전지의 제조방법에 있어서,
기판의 일면에 에미터층과 반사방지막이 형성된 태양전지의 전면부에 제1 금속 페이스트를 사용하여 핑거 전극을 프린팅하는 단계; 및
상기 제1 페이스트와 다른 제2 금속 페이스트를 사용하여 버스바 전극을 프린팅하는 단계; 및
상기 핑거 전극과 상기 버스바 전극을 열처리하는 단계
를 포함하고,
상기 열처리하는 단계 이후에, 상기 핑거 전극은 파이어스루에 의하여 상기 반사방지막을 관통하여 상기 에미터층에 접촉하여 전기적으로 연결되고, 상기 버스바 전극은 상기 반사방지막 위에서 상기 핑거 전극과 전기적으로 연결되는 태양전지 제조방법. A method of manufacturing a solar cell,
Printing a finger electrode using a first metal paste on a front surface of a solar cell having an emitter layer and an anti-reflection film formed on one surface of a substrate; And
Printing a busbar electrode using a second metal paste different from the first paste; And
Heat-treating the finger electrode and the busbar electrode
Including,
After the heat treatment step, the finger electrode is electrically connected to the emitter layer through the anti-reflection film by fire-through, the bus bar electrode is electrically connected to the finger electrode on the anti-reflection film Battery manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 제1 금속 페이스트는 유리 프릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.The method of claim 1,
The first metal paste is a solar cell manufacturing method comprising a glass frit. 제1항에 있어서,
상기 제1 금속 페이스트는 유리 프릿을 포함하는 은 페이스트이고, 상기 제2 금속 페이스트는 은 페이스트인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법. The method of claim 1,
The first metal paste is a silver paste containing a glass frit, and the second metal paste is a silver paste, characterized in that the silver paste. 제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계에서는, 상기 핑거 전극과 상기 버스바 전극을 동시에 열처리하는 태양전지 제조 방법. The method of claim 1,
In the heat treatment step, the heat treatment of the finger electrode and the bus bar electrode at the same time. 태양전지의 제조방법에 있어서,
기판의 일면에 에미터층과 반사방지막이 형성된 태양전지의 전면부에 유리 프릿을 포함하는 제1 금속 페이스트를 사용하여 핑거 전극을 프린팅하는 단계;
상기 제1 금속 페이스트에 파이어 스루가 일어나는 온도에서 상기 핑거 전극을 열처리하는 단계;
상기 제1 페이스트와 다른 제2 금속 페이스트를 사용하여 버스바 전극을 프린팅하는 단계; 및
상기 버스바 전극을 상기 핑거 전극보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계
를 포함하고,
상기 핑거 전극은 상기 반사방지막을 관통하여 상기 에미터층에 접촉하여 전기적으로 연결되고, 상기 버스바 전극은 상기 반사방지막 위에서 상기 핑거 전극과 전기적으로 연결되는 태양전지 제조방법. A method of manufacturing a solar cell,
Printing a finger electrode using a first metal paste including a glass frit on a front surface of a solar cell having an emitter layer and an antireflection film formed on one surface of a substrate;
Heat treating the finger electrode at a temperature at which fire through occurs in the first metal paste;
Printing a busbar electrode using a second metal paste different from the first paste; And
Heat-treating the busbar electrode at a lower temperature than the finger electrode
Including,
And the finger electrode is electrically connected to the emitter layer through the antireflection film, and the busbar electrode is electrically connected to the finger electrode on the antireflection film. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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