[논문]Buried Contact Cell 제작을 위한 잉크젯 프린팅 전극 형성

류한희; 배소익

Buried Contact Cell 제작을 위한 잉크젯 프린팅 전극 형성
The formation of electrode using inkjet print for buried contact cell 원문보기

류한희 (미리넷솔라 기술연구소) , 배소익 (미리넷솔라 기술연구소)

결정질 태양전지 제작 시 실리콘 기판 표면의 전극형성은 주로 스크린 프린트를 이용하여 형성되고 있다. 이는 squeeze 와 실리콘 기판과의 직접 접촉으로 인하여 기판의 파손이 야기 될 수 있으며, 보다 미세한 전극 형성이 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 비접촉식 잉크젯 프린팅을 이용한 태양전지의 전극형성에 관하여 기술하였으며, 고효율 태양전지를 제작하기 위해 레이저를 이용한 grooving 형성과 전극의 패턴에 따른 반사방지막층 제거를 통하여 Buried contact cell 제작을 연구하였다. 이를 통해 전극의 선 폭을 $45{\mu}m$로 구현하였으며, 나노 크기의 입자 형태를 띤 Ag 잉크를 이용하여 인쇄하였다.

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문제 정의

네 번째, 미세 패턴 구현에 한계를 지닌다. 이러한 문제를 개선하기 위해 전극 형성 방식을 잉크젯 프린트로 대체하고자 연구를 진행하였으며, 동시에 태양전지의 구조를 변화시켜 고효율 태양전지 연구를 진행하였다.

제안 방법

Laser를 이용한 실리콘 표면의 홈 형성을 통하여 전극의 high aspect ratio를 구현함으로써 낮은 grid resistance를 구현 할 수 있었다.
6 : 2 의 비율로 교반시켜 진행하였으며, n-type의 junction layer를 형성하기 위해 H₃PO₄를 도포하고 열처리를 통해 기판 표면에 diffusion 공정을 진행하였다. 입사된 태양광의 반사를 최소화 시키고 캐리어의 표면재결합을 저감시키기 위해 PECVD로 SiNx를 증착시켰으며, 이를 통해 ARC (Anti Reflection Layer)를 형성하였다. BSG(Back Side Grid)와 BSF(Back Surface Field) 전극 형성은 Al paste 와 screen print를 이용하였다.
전극을 형성하기 위해 의 잉크젯 프린트를 제작하였으며 이를 통해 전면 전극을 형성하였다.
표면의 반사율을 저감시키기 위해 texturing을 하였으며, HF, HNO₃, H₂O를 1 : 2.6 : 2 의 비율로 교반시켜 진행하였으며, n-type의 junction layer를 형성하기 위해 H₃PO₄를 도포하고 열처리를 통해 기판 표면에 diffusion 공정을 진행하였다. 입사된 태양광의 반사를 최소화 시키고 캐리어의 표면재결합을 저감시키기 위해 PECVD로 SiNx를 증착시켰으며, 이를 통해 ARC (Anti Reflection Layer)를 형성하였다.

대상 데이터

156㎜ × 156㎜ 크기의 다결정 p-type 실리콘 기판을 사용하였으며, resist는 0.5 ∼ 3.0 Ω㎝ 이다.
입사된 태양광의 반사를 최소화 시키고 캐리어의 표면재결합을 저감시키기 위해 PECVD로 SiNx를 증착시켰으며, 이를 통해 ARC (Anti Reflection Layer)를 형성하였다. BSG(Back Side Grid)와 BSF(Back Surface Field) 전극 형성은 Al paste 와 screen print를 이용하였다.

성능/효과

두 번째, 스크린 제판 등의 소모성 부품을 필요로 한다. 세 번째, 상대적으로 전극 재료의 소모량이 많다. 네 번째, 미세 패턴 구현에 한계를 지닌다.
스크린 프린트를 이용한 전극 형성보다 약 60% 정도의 미세 선폭을 구현함으로써 수광 면적을 확보하였으며, 이를 통해 실리콘 기판의 박형화에 따른 비접촉식 전극 형성을 구현 할 기반을 마련하였고 전극의 전도도를 향상시킬 수 있는 가능성을 확인하였다. 다만, 소성 후 실리콘계면과 ink와의 adhesion 문제로 ohmic contact이 되지 않는 문제점이 발견되어 이를 해결해야 할 과제가 남아있다.
첫 번째, 결정질 실리콘 기판이 점차 박형화 되어감에 따라 파손율 증가로 인한 생산수율 하락이 야기된다. 두 번째, 스크린 제판 등의 소모성 부품을 필요로 한다.

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