KR101312278B1 - Electrode paste for solar cell and manufacturing method of solar cell using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지의 효율을 높일 수 있는 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.
일례로, 본 발명의 전극 페이스트는 은(Ag) 분말의 표면에 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 코팅되어 형성되는 코어쉘(core-shell) 구조의 전극 분말, 바인더 및 용매를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 반도체 기판 준비 단계; 상기 반도체 기판의 전면에 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계; 상기 에미터층에 반사 방지층을 형성하는 반사 방지층 형성 단계; 상기 반사 방지층에 상기 반도체 기판의 일부가 노출되도록 형성되는 트렌치에 전극 페이스트를 도포하여 전면 전극을 형성하는 전면 전극 형성 단계; 및 상기 반도체 기판의 후면에 후면 전극을 형성하는 후면전극 형성 단계를 포함하고, 상기 전극 페이스트는 은(Ag) 분말의 표면에 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 코팅되어 형성되는 코어쉘 구조의 전극 분말, 바인더 및 용매를 포함할 수 있다. The present invention relates to a solar cell electrode paste that can increase the efficiency of the solar cell and a method of manufacturing the solar cell using the same.
For example, the electrode paste of the present invention may include a core-shell electrode powder, a binder, and a solvent formed by coating aluminum powder and glass frit on a surface of silver (Ag) powder.
In addition, the manufacturing method of the solar cell of the present invention comprises the steps of preparing a semiconductor substrate; An emitter layer forming step of forming an emitter layer on the entire surface of the semiconductor substrate; An anti-reflection layer forming step of forming an anti-reflection layer on the emitter layer; Forming a front electrode by applying an electrode paste to a trench formed to expose a portion of the semiconductor substrate on the anti-reflection layer; And forming a rear electrode on a rear surface of the semiconductor substrate, wherein the electrode paste is formed of an electrode powder and a binder of a core shell structure formed by coating aluminum powder and glass frit on a surface of silver (Ag) powder. And solvents.

Description

태양전지용 전극 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법 {Electrode paste for solar cell and manufacturing method of solar cell using the same}Electrode paste for solar cell and manufacturing method of solar cell using same {Electrode paste for solar cell and manufacturing method of solar cell using the same}

본 발명은 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell electrode paste and a method of manufacturing a solar cell using the same.

일반적으로 실리콘 태양전지는 반도체 기판에 전면전극과 후면전극을 형성하여 제조된다. 이때, 수광되는 빛의 반사를 최소화하기 위해 실리콘 질화막 또는 산화막의 반사 방지층을 도포한 후 전극을 형성한다.In general, silicon solar cells are manufactured by forming a front electrode and a back electrode on a semiconductor substrate. In this case, in order to minimize reflection of the received light, an electrode is formed after applying the anti-reflection layer of the silicon nitride film or the oxide film.

상기 전면전극의 배선은 금속 페이스트를 스크린 프린팅하여 형성하는데, 이때 반도체 기판과 전면전극의 접촉 저항이 높다는 문제가 있다. 따라서, 반도체 기판의 표면과 전면전극의 접촉저항을 낮추기 위해 기판의 전면에 고농도의 에미터를 형성한 후 전면전극을 형성한다. 그러나, 상기 고농도의 에미터가 전면전극이 위치하지 않는 부분까지 형성되는 경우 표면에 존재하는 고농도의 불순물들이 기판 내에 과잉으로 존재함으로써 응집물이 형성되고, 이로 인해 전하의 수명이 감소되어 태양전지의 작동효율이 저하되는 문제점이 야기된다.The wiring of the front electrode is formed by screen printing a metal paste, and there is a problem in that the contact resistance between the semiconductor substrate and the front electrode is high. Therefore, in order to reduce the contact resistance between the surface of the semiconductor substrate and the front electrode, a high concentration of emitter is formed on the front of the substrate, and then the front electrode is formed. However, when the high concentration of the emitter is formed up to the portion where the front electrode is not located, a high concentration of impurities present on the surface are present in the substrate to form agglomerates, thereby reducing the life of the charge, thereby operating the solar cell. The problem that efficiency falls is caused.

이에 따라, 태양전지에서 전면전극이 형성되는 부분을 상대적으로 고농도의 에미터로 형성하는 선택적 에미터(selective emitter)의 방법이 요구된다.
Accordingly, there is a need for a method of a selective emitter (selective emitter) to form a portion where the front electrode is formed in the solar cell to a relatively high concentration of the emitter.

본 발명은 태양전지의 효율을 높일 수 있는 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a solar cell electrode paste that can increase the efficiency of the solar cell and a method of manufacturing the solar cell using the same.

본 발명에 의한 태양전지용 전극 페이스트는 은(Ag) 분말의 표면에 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 코팅되어 형성되는 코어쉘(core-shell) 구조의 전극 분말, 바인더 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말의 전체 중량 대비 1 내지 7wt%로 포함되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성되며, 상기 유리 프릿은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성될 수 있다.The electrode paste for solar cells according to the present invention is characterized in that it comprises an electrode powder, a binder and a solvent having a core-shell structure formed by coating aluminum powder and glass frit on the surface of silver (Ag) powder. In this case, the aluminum powder may be formed to include 1 to 7wt% of the total weight of the silver powder. In addition, the aluminum powder may be formed of nano particles having a smaller size than the silver powder, and the glass frit may be formed of nano particles having a smaller size than the silver powder.

또한, 본 발명에 의한 태양전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 반도체 기판 준비 단계; 상기 반도체 기판의 전면에 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계; 상기 에미터층에 반사 방지층을 형성하는 반사 방지층 형성 단계; 상기 반사 방지층에 상기 반도체 기판의 일부가 노출되도록 형성되는 트렌치에 전극 페이스트를 도포하여 전면 전극을 형성하는 전면 전극 형성 단계; 및 상기 반도체 기판의 후면에 후면 전극을 형성하는 후면전극 형성 단계를 포함하고, 상기 전극 페이스트는 은(Ag) 분말의 표면에 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 코팅되어 형성되는 코어쉘 구조의 전극 분말, 바인더 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말의 전체 중량 대비 1 내지 7wt%로 포함되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성되며, 상기 유리 프릿은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성될 수 있다.In addition, the method for manufacturing a solar cell according to the present invention comprises the steps of preparing a semiconductor substrate; An emitter layer forming step of forming an emitter layer on the entire surface of the semiconductor substrate; An anti-reflection layer forming step of forming an anti-reflection layer on the emitter layer; Forming a front electrode by applying an electrode paste to a trench formed to expose a portion of the semiconductor substrate on the anti-reflection layer; And forming a rear electrode on a rear surface of the semiconductor substrate, wherein the electrode paste is formed of an electrode powder and a binder of a core shell structure formed by coating aluminum powder and glass frit on a surface of silver (Ag) powder. And a solvent. In this case, the aluminum powder may be formed to include 1 to 7wt% of the total weight of the silver powder. In addition, the aluminum powder may be formed of nano particles having a smaller size than the silver powder, and the glass frit may be formed of nano particles having a smaller size than the silver powder.

또한, 본 발명에서 상기 전면전극 형성 단계는 상기 알루미늄 분말이 상기 전면 전극의 하부에서 반도체 기판으로 확산되어, 상기 전면 전극과 상기 반도체 기판 사이에 선택적 에미터층이 형성되도록 이루어질 수 있다. 이때, 상기 선택적 에미터층은 상기 에미터층에 형성되며, 상기 에미터층보다 도핑농도가 높도록 형성될 수 있다.
In the present invention, the forming of the front electrode may be performed such that the aluminum powder is diffused from the lower portion of the front electrode to the semiconductor substrate to form a selective emitter layer between the front electrode and the semiconductor substrate. In this case, the selective emitter layer may be formed on the emitter layer, and may be formed to have a higher doping concentration than the emitter layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 전극 페이스트에 의하면, 은 분말의 표면에 알루미늄 분말과 유리 프릿을 미리 코팅한 코어쉘 구조의 분말을 이용하여 전극 페이스트를 제조함으로써 알루미늄이 전체적으로 균일하게 혼합될 수 있는 효과가 있다.According to an electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention, aluminum may be uniformly mixed as a whole by manufacturing an electrode paste using a core shell structure powder coated with aluminum powder and glass frit on a surface of silver powder. It has an effect.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조 방법에 따르면, 알루미늄이 은 분말의 표면에 코팅된 전극 페이스트에 의하여 전면 전극이 형성됨으로써, 알루미늄이 전면 전극의 하부에 선택적 에미터층을 균일하게 형성하게 되고, 전면전극과 반도체 기판 사이의 접촉저항을 줄여 태양전지의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the front electrode is formed by the electrode paste coated with aluminum on the surface of the silver powder, thereby forming a uniform emitter layer on the lower portion of the front electrode of aluminum uniformly The contact resistance between the front electrode and the semiconductor substrate is reduced, thereby increasing the efficiency of the solar cell.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 도시한 공정도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 공정도에 대응되는 태양전지의 제조 방법에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 페이스트를 구성하는 전극 분말의 코어쉘 구조를 나타내는 평면도이다.1 is a process chart showing a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2A through 2E are cross-sectional views of a method of manufacturing a solar cell corresponding to the process diagram of FIG. 1.
3 is a plan view showing the core shell structure of the electrode powder constituting the electrode paste according to the embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 도시한 공정도이다. 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 공정도에 대응되는 태양전지의 제조 방법에 대한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 페이스트를 구성하는 전극 분말의 코어쉘 구조를 나타내는 평면도이다.1 is a process chart showing a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention. 2A through 2E are cross-sectional views of a method of manufacturing a solar cell corresponding to the process diagram of FIG. 1. 3 is a plan view showing the core shell structure of the electrode powder constituting the electrode paste according to the embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법은 반도체 기판 준비 단계(S1), 에미터층 형성 단계(S2), 반사 방지층 형성 단계(S3), 전면전극 형성 단계(S4) 및 후면전극 형성 단계(S5)를 포함한다. 이하에서는 상기 도 1의 각 단계들을 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명하기로 한다.1, a method of manufacturing a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention may include preparing a semiconductor substrate (S1), forming an emitter layer (S2), forming an anti-reflection layer (S3), and forming a front electrode (S4). And back electrode forming step (S5). Hereinafter, each step of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2E.

상기 반도체 기판 준비 단계(S1)는 본 발명의 기본이 되는 반도체 기판(110)을 준비하는 단계이다. 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, n형 반도체 기판(110)을 준비한다. 물론, 상기 반도체 기판(110)은 p형 반도체 기판일 수도 있으나, 여기서는 n형 반도체 기판(110)을 일례로 설명하기로 한다. 상기 반도체 기판 준비 단계(S1)에서는 상기 반도체 기판(110)의 표면에 텍스처링(texturing) 공정을 실시하여, 상기 반도체 기판(110)의 광 반사율을 낮출 수 있다. 여기서, 텍스처링(texturing) 공정은 통상적으로 태양전지의 제조에 사용되는 습식 화학 에칭법, 건식 화학 에칭법, 전기 화학 에칭법, 기계적 에칭법 등이 모두 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 기판의 손상이나 결함을 방지하기 위해 화학적 에칭법을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 텍스처링(texturing) 공정 후에는 유기물과 무기물 제거를 위해 세척 공정을 거칠 수 있다.
The semiconductor substrate preparation step (S1) is a step of preparing the semiconductor substrate 110, which is the basis of the present invention. First, as shown in FIG. 2A, an n-type semiconductor substrate 110 is prepared. Of course, the semiconductor substrate 110 may be a p-type semiconductor substrate, but the n-type semiconductor substrate 110 will be described as an example. In the semiconductor substrate preparation step S1, a light reflectance of the semiconductor substrate 110 may be lowered by performing a texturing process on the surface of the semiconductor substrate 110. Here, the texturing process may include all of a wet chemical etching method, a dry chemical etching method, an electrochemical etching method, a mechanical etching method, and the like, which are typically used for manufacturing a solar cell. However, in the present invention, it is preferable to use a chemical etching method in order to prevent damage or defect of the substrate. After the texturing process, the cleaning process may be performed to remove organic and inorganic materials.

상기 에미터층 형성 단계(S2)는 상기 반도체 기판(110)의 표면에 에미터층(120)을 형성하는 단계이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 에미터층 형성 단계(S2)에서는 n형 반도체 기판(110)에 p형 불순물로 도핑하여 반도체 기판(110)의 표면에 p형 에미터층(120)을 형성한다. 여기서, 상기 p형 불순물은 붕소(Boron)를 도핑하여 형성될 수 있으나, 여기서 그 물질을 한정하는 것은 아니다. 반대로, p형 반도체 기판인 경우에는 n형 불순물인 인(phosphorus)을 도핑하여 n형 에미터를 형성할 수 있다. 상기 p형 에미터층(120)은 n형 반도체 기판(110)과 계면에서 pn접합을 이룬다. 상기 p형 에미터층(120)은 통상적으로 태양전지의 제조에 사용되는 반도체 불순물의 증착 공정인 열확산법, 기상 열확산법, 이온 주입법 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 p형 반도체 불순물은 반도체 기판(110)의 전면(111)과 후면(112) 및 양측면에도 도핑될 수 있다. 그러나, 측면의 도핑층은 나중에 에지 아이솔레이션 공정을 통해 제거되고, 후면(112)의 도핑층은 후면전극(160)을 형성하는 과정에서 후면(112)의 p형 반도체 불순물층이 보상되므로 여기서는 전면(111)의 p형 에미터층(120)만을 도시하였다.
The emitter layer forming step S2 is a step of forming the emitter layer 120 on the surface of the semiconductor substrate 110. As illustrated in FIG. 2B, in the emitter layer forming step S2, the n-type semiconductor substrate 110 is doped with p-type impurities to form the p-type emitter layer 120 on the surface of the semiconductor substrate 110. The p-type impurity may be formed by doping boron, but the material is not limited thereto. Conversely, in the case of a p-type semiconductor substrate, an n-type emitter may be formed by doping phosphorus, which is an n-type impurity. The p-type emitter layer 120 forms a pn junction at an interface with the n-type semiconductor substrate 110. The p-type emitter layer 120 may be formed by a thermal diffusion method, a vapor phase thermal diffusion method, an ion implantation method, or the like, which is a deposition process of semiconductor impurities typically used in manufacturing a solar cell. In addition, the p-type semiconductor impurity may be doped into the front surface 111, the rear surface 112, and both sides of the semiconductor substrate 110. However, the doped layer on the side is later removed through an edge isolation process, and the doped layer on the backside 112 is compensated for the p-type semiconductor impurity layer on the backside 112 in the process of forming the back electrode 160. Only p-type emitter layer 120 of 111 is shown.

상기 반사 방지층 형성 단계(S3)는 상기 에미터층(120)에 반사 방지층(130)을 형성하는 단계이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 반사 방지층 형성 단계(S3)에서는 상기 반도체 기판(110)의 전면(111)에 형성된 p형 에미터층(120)에 반사 방지층(130)을 형성한다. 상기 반사 방지층(130)은 수광된 빛이 다시 외부로 빠져나가지 못하도록 하는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 방지층(130)은 SiNx, TiO2, MgO, ITO, SnO2, ZnO 등과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 여기서 그 물질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 반사 방지층(130)은 플라즈마화학증착(PECVD), 침착, 스퍼터링 등에 의해 생성될 수 있으나, 여기서 그 방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 반사 방지층(130)은 태양전지의 반사율을 최소화하는 역할을 하는 동시에 패시베이션층의 역할도 한다.
The anti-reflection layer forming step S3 is a step of forming the anti-reflection layer 130 on the emitter layer 120. As shown in FIG. 2C, in the anti-reflection layer forming step S3, an anti-reflection layer 130 is formed on the p-type emitter layer 120 formed on the front surface 111 of the semiconductor substrate 110. The anti-reflection layer 130 may be made of a material that prevents the received light from escaping back to the outside. For example, the anti-reflection layer 130 may be made of a material such as SiNx, TiO 2 , MgO, ITO, SnO 2 , ZnO, but is not limited thereto. In addition, the anti-reflection layer 130 may be generated by plasma chemical vapor deposition (PECVD), deposition, sputtering, etc., but the method is not limited thereto. The anti-reflection layer 130 serves to minimize the reflectance of the solar cell and also serves as a passivation layer.

상기 전면전극 형성 단계(S4)는 상기 반도체 기판(110)에 전면전극(140)을 형성하는 단계이다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 전면전극 형성 단계(S4)에서는 반도체 기판(110)의 전면(111)에 전면전극(140)을 형성한다.
The front electrode forming step S4 is a step of forming the front electrode 140 on the semiconductor substrate 110. As shown in FIG. 2D, the front electrode 140 is formed on the front surface 111 of the semiconductor substrate 110 in the front electrode formation step S4.

상기 전면전극(140)은 전극 페이스트를 반사 방지층(130)의 상면에 인쇄하여 건조 및 소성하여 형성하게 된다. 상기 전극 페이스트는 소성 과정에서 반사 방지층(140)을 통과하여 p형 에미터층(120)과 접촉되는 전면전극을 형성하게 된다. 상기 전극 페이스트는 은(Ag)입자의 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자와 유리 프릿이 코팅된 코어쉘 구조로 전극 분말이 바인더 및 용매에 분산되어 형성된다. 상기 전극 페이스트에 함유된 알루미늄(Al)은 소성 과정에서 전면 전극의 하부로 이동하게 되며, 전면전극(140)과 반도체 기판(110) 사이에 선택적 에미터층(150)을 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 선택적 에미터층(150)은 반도체 기판(110)의 에미터층(120)에 형성된다. 상기 선택적 에미터층(150)은 에미터층(120)보다 상대적으로 도펀트의 도핑 농도가 높게 되며, 반도체 기판(110)과 전면전극(140)의 접촉저항을 낮추는 역할을 한다. 따라서, 상기 선택적 에미터층(150)은 수광된 빛에 의해 분리되어 이동하는 전자/정공쌍이 더욱 분리되도록 하여, 전하의 재결합을 줄이는 역할을 한다. 따라서, 태양전지의 효율을 높일 수 있게 된다.The front electrode 140 is formed by printing an electrode paste on the upper surface of the anti-reflection layer 130 and drying and baking the same. The electrode paste passes through the anti-reflection layer 140 to form a front electrode in contact with the p-type emitter layer 120 during the firing process. The electrode paste is formed by dispersing electrode powder in a binder and a solvent in a core-shell structure in which nano-sized aluminum particles and glass frits are coated on surfaces of silver (Ag) particles. The aluminum (Al) contained in the electrode paste moves to the lower portion of the front electrode during the firing process, and an optional emitter layer 150 is formed between the front electrode 140 and the semiconductor substrate 110. More specifically, the selective emitter layer 150 is formed on the emitter layer 120 of the semiconductor substrate 110. The selective emitter layer 150 has a higher doping concentration of the dopant than the emitter layer 120 and lowers the contact resistance between the semiconductor substrate 110 and the front electrode 140. Thus, the selective emitter layer 150 serves to further reduce the recombination of the charge by allowing the electron / hole pair separated and moved by the received light to be further separated. Therefore, the efficiency of the solar cell can be improved.

상기 전극 페이스트의 인쇄, 건조 및 소성은 통상적으로 태양전지의 제조에 사용되는 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 인쇄는 반도체 기판(110)의 표면에 일정한 압력과 속도로 인쇄되는 스크린 인쇄일 수 있고, 상기 건조는 80 내지 200℃에서 1 내지 30분 동안 건조될 수 있다. 또한, 상기 소성은 700 내지 900℃에서 이루어질 수 있으며 5초 내지 1분간 이루어지는 고온/고속 소성을 하는 것이 좋다.
Printing, drying and firing of the electrode paste may be used methods commonly used in the manufacture of solar cells. For example, the printing may be screen printing printed on the surface of the semiconductor substrate 110 at a constant pressure and speed, and the drying may be dried at 80 to 200 ° C. for 1 to 30 minutes. In addition, the firing may be performed at 700 to 900 ° C., and high temperature / high speed firing may be performed for 5 seconds to 1 minute.

이하에서는 전면전극을 형성하는 전극 페이스트에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the electrode paste for forming the front electrode will be described in more detail.

상기 전극 페이스트는 전극 분말, 바인더 및 용매가 혼합되어 형성된다. 또한, 상기 전극 분말은 첨가제(additives)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 전극 페이스트는 전극 분말과 바인더 및 용매가 혼합되어 페이스트 상태로 형성된다. The electrode paste is formed by mixing an electrode powder, a binder, and a solvent. In addition, the electrode powder may be formed by further including additives. The electrode paste is formed in a paste state by mixing an electrode powder, a binder, and a solvent.

상기 전극 분말은, 도 3을 참조하면, 코어쉘(core-shell) 구조로 형성되며, 전면 전극을 형성하는 은(Ag)분말의 표면에 알루미늄(Al) 분말 및 유리 프릿(glass frit)이 코팅되어 형성된다. 또한, 상기 전극 분말은 은 분말의 표면에 첨가제(additives)가 더 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 전극 분말은 전체적으로 나노 크기의 분말로 형성된다. 상기 전극 분말은 은 분말과 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 혼합되어 코어쉘 구조로 형성된다.Referring to FIG. 3, the electrode powder is formed in a core-shell structure and coated with aluminum powder and glass frit on the surface of silver powder forming the front electrode. It is formed. In addition, the electrode powder may be formed by further coating (additives) on the surface of the silver powder. The electrode powder is formed entirely of nano-sized powder. The electrode powder is formed of a core shell structure by mixing silver powder, aluminum powder and glass frit.

상기 은 분말은 나노(nm) 단위의 직경을 가지는 분말이며, 바람직하게는 구형 분말로 형성된다. 또한, 상기 은 분말은 비닐편(flake) 형상의 분말로 형성될 수 있다. The silver powder is a powder having a diameter in nano (nm) units, preferably formed of a spherical powder. In addition, the silver powder may be formed as a powder of a vinyl piece (flake) shape.

상기 알루미늄 분말은 나노(nm) 단위의 직경을 가지는 분말이며, 은 분말보다 작은 크기로 형성되며, 바람직하게는 은 분말보다 적어도 10배 작은 크기로 형성된다. 상기 알루미늄 분말은 은 분말의 표면에 전체적으로 코팅된다. 상기 알루미늄 분말은 소성 과정에서 전면전극의 하부로 이동하게 되며, 에미터층(120)과 전면전극(140) 사이에서 선택적 에미터층(150)을 형성하게 된다. 따라서, 상기 알루미늄 분말은 에미터층(120)과 전면전극(140)의 접촉저항을 낮춰서, 전하의 재결합을 줄이는 역할을 한다.The aluminum powder is a powder having a diameter in nano (nm) units, is formed in a size smaller than the silver powder, preferably is formed at least 10 times smaller than the silver powder. The aluminum powder is entirely coated on the surface of the silver powder. The aluminum powder moves to the lower part of the front electrode during the firing process, and forms an optional emitter layer 150 between the emitter layer 120 and the front electrode 140. Therefore, the aluminum powder lowers the contact resistance of the emitter layer 120 and the front electrode 140, thereby reducing the recombination of the charge.

상기 알루미늄 분말은 은 분말의 총 중량 대비 1 내지 7wt% 로 첨가된다. 상기 알루미늄 분말의 함량이 1wt% 보다 작은 경우에 선택적 에미터층이 충분하게 형성되지 않게 된다. 또한, 상기 알루미늄 분말은 은 분말의 표면에 전체적으로 균일하게 코팅되기 어려워, 선택적 에미터층이 불균일하게 형성될 수 있다. 상기 알루미늄 분말의 함량이 7wt%보다 큰 경우에는 알루미늄 함량이 증가되는데 따른 효과가 없게 된다.
The aluminum powder is added in an amount of 1 to 7 wt% based on the total weight of the silver powder. When the content of the aluminum powder is less than 1wt%, the selective emitter layer is not sufficiently formed. In addition, since the aluminum powder is difficult to be uniformly coated on the surface of the silver powder as a whole, a selective emitter layer may be formed nonuniformly. When the content of the aluminum powder is greater than 7wt%, there is no effect of increasing the aluminum content.

상기 유리 프릿은 PbO-SiO2계, PbO-SiO2-B2O3계, ZnO-B2O3-SiO2계 및 Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2계에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 유리 프릿은 무기 결합제로 작용하게 되며, 전극 페이스트가 소성되면서 반도체 기판에 접착될 수 있도록 한다. The glass frit is selected from PbO-SiO 2 based, PbO-SiO 2 -B 2 O 3 based, ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 based and Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO-SiO 2 based It can be made of any one or more combinations. The glass frit serves as an inorganic binder and allows the electrode paste to be bonded to the semiconductor substrate while firing.

상기 유리 프릿은 나노 크기의 입자로 형성되며, 은 분말보다 크기가 작은 분말로 형성된다. 따라서, 상기 유리 프릿은 은 분말의 표면에 코팅된다. 상기 유리 프릿은 은 분말의 총 중량 대비 1 내지 3wt%로 첨가된다. 상기 유리 프릿의 양이 작게 되면 전면 전극과 반도체 기판의 결합력이 충분하지 않게 된다. 또한, 상기 유리 프릿의 양이 많게 되면, 전면 전극의 소성과정에서 유리 성분이 전극 전극의 표면으로 용출되어 전면 전극과 연결되는 외부의 리드와의 연결 공정 및 연결 강도에 영향을 주게 된다.
The glass frit is formed of nano-sized particles, and is formed of a powder smaller in size than silver powder. Thus, the glass frit is coated on the surface of the silver powder. The glass frit is added in an amount of 1 to 3 wt% based on the total weight of the silver powder. When the amount of the glass frit is small, the bonding force between the front electrode and the semiconductor substrate is not sufficient. In addition, when the amount of the glass frit increases, the glass component is eluted to the surface of the electrode in the firing process of the front electrode, thereby affecting the connection process and the connection strength with an external lead connected to the front electrode.

상기 첨가제는 전극 페이스트에서 요구되는 특성을 조정하게 위한 다양한 첨가제일 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 증점제, 안정화제, 분산제, 점도 조절제와 같은 첨가제일 수 있다. 상기 첨가제는 첨가제의 특성에 따라 전극 페이스트의 특성을 조정하게 위한 소정 함량으로 첨가될 수 있으며, 당업자에 의하여 적정한 함량으로 첨가될 수 있다.
The additive may be various additives for adjusting the properties required in the electrode paste. For example, the additive may be an additive such as a thickener, a stabilizer, a dispersant, a viscosity modifier. The additive may be added in a predetermined amount for adjusting the properties of the electrode paste according to the properties of the additive, it may be added in an appropriate amount by those skilled in the art.

상기 전극 분말은 바인더 및 용매와 혼합되어 전극 페이스트로 형성된다. 또한, 상기 전극 페이스트는 분산제를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 전극 분말과 바인더와 용매 및 분산제는 일반적인 방법에 의하여 혼합될 수 있으며, 여기서 상세한 설명은 생략한다. The electrode powder is mixed with a binder and a solvent to form an electrode paste. In addition, the electrode paste may be formed by further including a dispersant. The electrode powder, the binder, the solvent and the dispersant may be mixed by a general method, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 바인더는 전극 페이스트의 제조에 사용되는 일반적인 바인더가 사용될 수 있다. 또한, 상기 바인더는 송유(pine oil), 에틸렌글리콜모노부틸에티르모노아세테이트, 폴리메타크릴레이트 및 에틸쉘룰로오스테르피네올에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 바인더는 전극 페이스트의 총 중량 대비 5 내지 30wt%로 포함될 수 있다.
The binder may be a general binder used in the preparation of the electrode paste. In addition, the binder may be composed of any one or more selected from pine oil, ethylene glycol monobutyl ethyryr monoacetate, polymethacrylate, and ethyl cellulose terpineol. The binder may be included in an amount of 5 to 30 wt% based on the total weight of the electrode paste.

상기 용매는 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 부틸쉘루솔브, 부틸쉘루솔브아세테이트, 프필렌글리콜모노메틸에티르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 테르피네올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에텔케톤, 감마 부티로락톤, 에틸락테이트 및 텍사놀에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 용매는 전극 페이스트의 형성에 필요한 범위에서 소정의 함량으로 첨가될 수 있다.
The solvent is butyl carbitol acetate, butyl carbitol, butyl shellusolve, butyl shellusolve acetate, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether propionate, ethyl ether pro Cationate, terpineol, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethylamino formaldehyde, methyl ether ketone, gamma butyrolactone, ethyl lactate and texanol. The solvent may be added in a predetermined content in a range necessary for forming the electrode paste.

상기 분산제는 페이스트의 제조에 사용되는 일반적인 분산제가 사용될 수 있다. 상기 분산제는 전극 분말이 전극 페이스트 내에서 균일하게 분산될 수 있도록 한다.
The dispersant may be a general dispersant used in the preparation of the paste. The dispersant allows the electrode powder to be uniformly dispersed in the electrode paste.

상기 후면전극 형성 단계(S5)는 상기 n형 반도체 기판(110)에 후면전극(160)을 형성하는 단계이다. 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극 형성 단계(S5)에서는 n형 반도체 기판(110)의 후면(112)에 후면전극(160)을 형성한다. 상기 후면전극(160)은 상기 n형 반도체 기판(110)의 후면(112)에 후면전극 페이스트를 인쇄하고, 건조 및 소성하여 형성한다. 상기 후면전극 페이스트는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄/은(Al/Ag) 합금으로 형성될 수 있다. The back electrode forming step S5 is a step of forming the back electrode 160 on the n-type semiconductor substrate 110. As shown in FIG. 2E, in the back electrode forming step S5, the back electrode 160 is formed on the back surface 112 of the n-type semiconductor substrate 110. The back electrode 160 is formed by printing a back electrode paste on the back surface 112 of the n-type semiconductor substrate 110, drying and firing the same. The back electrode paste may be formed of aluminum (Al) or aluminum / silver (Al / Ag) alloy.

상기와 같은 방법으로 형성된 태양전지(100)는 반도체 기판(110), 에미터층(120), 반사 방지층(130), 전면 전극(140), 선택적 에미터층(150) 및 후면 전극(160)을 포함한다.
The solar cell 100 formed by the above method includes a semiconductor substrate 110, an emitter layer 120, an antireflection layer 130, a front electrode 140, an optional emitter layer 150, and a rear electrode 160. do.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법은 전면전극 페이스트에 알루미늄(Al)을 첨가함으로써, 선택적 에미터(selective emitter)층(150)을 형성할 수 있게 된다. 이에 따라, 전면전극(140)과 반도체 기판(110) 사이의 접촉저항을 줄여 태양전지의 효율을 높일 수 있게 된다.
As described above, in the method of manufacturing the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention, by adding aluminum (Al) to the front electrode paste, the selective emitter layer 150 may be formed. Accordingly, the contact resistance between the front electrode 140 and the semiconductor substrate 110 can be reduced to increase the efficiency of the solar cell.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is just one embodiment for carrying out the solar cell electrode paste according to the present invention and a method for manufacturing a solar cell using the same, the present invention is not limited to the above embodiment, in the claims below As claimed, any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

110: 반도체 기판 120: 에미터층
130: 반사 방지층 140: 전면전극
150: 선택적 에미터층 160: 후면전극110: semiconductor substrate 120: emitter layer
130: antireflection layer 140: front electrode
150: optional emitter layer 160: rear electrode

Claims (10)

은(Ag) 분말의 표면에 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 코팅되어 형성되는 코어쉘(core-shell) 구조의 전극 분말, 바인더 및 용매를 포함하며,
상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 전극 페이스트.It includes a core-shell electrode powder, a binder and a solvent formed by coating aluminum powder and glass frit on the surface of silver (Ag) powder,
The aluminum powder is an electrode paste for a solar cell, characterized in that formed of nanoparticles smaller in size than the silver powder. 제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말의 전체 중량 대비 1 내지 7wt%인 것을 특징으로 하는 태양전지용 전극 페이스트.The method of claim 1,
The aluminum powder is a solar cell electrode paste, characterized in that 1 to 7wt% relative to the total weight of the silver powder. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 유리 프릿은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 전극 페이스트.The method of claim 1,
The glass frit is formed of nanoparticles having a smaller size than the silver powder electrode paste for solar cells. 반도체 기판을 준비하는 반도체 기판 준비 단계;
상기 반도체 기판의 전면에 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계;
상기 에미터층에 반사 방지층을 형성하는 반사 방지층 형성 단계;
상기 반사 방지층에 상기 반도체 기판의 일부가 노출되도록 형성되는 트렌치에 전극 페이스트를 도포하여 전면 전극을 형성하는 전면 전극 형성 단계; 및
상기 반도체 기판의 후면에 후면 전극을 형성하는 후면전극 형성 단계를 포함하고,
상기 전극 페이스트는 은(Ag) 분말의 표면에 알루미늄 분말 및 유리 프릿이 코팅되어 형성되는 코어쉘 구조의 전극 분말, 바인더 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.A semiconductor substrate preparing step of preparing a semiconductor substrate;
An emitter layer forming step of forming an emitter layer on the entire surface of the semiconductor substrate;
An anti-reflection layer forming step of forming an anti-reflection layer on the emitter layer;
Forming a front electrode by applying an electrode paste to a trench formed to expose a portion of the semiconductor substrate on the anti-reflection layer; And
And forming a rear electrode on the rear surface of the semiconductor substrate,
The electrode paste is a method of manufacturing a solar cell, characterized in that the electrode powder, a binder and a solvent having a core shell structure formed by coating the aluminum powder and glass frit on the surface of the silver (Ag) powder. 제 5 항에 있어서,
상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말의 전체 중량 대비 1 내지 7wt%인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.The method of claim 5, wherein
The aluminum powder is a manufacturing method of a solar cell, characterized in that 1 to 7wt% relative to the total weight of the silver powder. 제 5 항에 있어서,
상기 알루미늄 분말은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.The method of claim 5, wherein
The aluminum powder is a method of manufacturing a solar cell, characterized in that formed of nanoparticles smaller in size than the silver powder. 제 5 항에 있어서,
상기 유리 프릿은 상기 은 분말보다 크기가 작은 나노 입자로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.The method of claim 5, wherein
The glass frit is a method of manufacturing a solar cell, characterized in that formed of nanoparticles smaller in size than the silver powder. 제 5 항에 있어서,
상기 전면전극 형성 단계는 상기 알루미늄 분말이 상기 전면 전극의 하부에서 반도체 기판으로 확산되어, 상기 전면 전극과 상기 반도체 기판 사이에 선택적 에미터층이 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.The method of claim 5, wherein
In the forming of the front electrode, the aluminum powder is diffused from the lower portion of the front electrode to the semiconductor substrate, so that the selective emitter layer is formed between the front electrode and the semiconductor substrate. 제 9 항에 있어서,
상기 선택적 에미터층은 상기 에미터층에 형성되며, 상기 에미터층보다 상대적으로 도펀트의 도핑농도가 높은 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.The method of claim 9,
The selective emitter layer is formed on the emitter layer, characterized in that the doping concentration of the dopant relatively higher than the emitter layer.
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