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KR20110018659A - Mask for front electrode of solar cell - Google Patents

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KR20110018659A
KR20110018659A KR1020090076238A KR20090076238A KR20110018659A KR 20110018659 A KR20110018659 A KR 20110018659A KR 1020090076238 A KR1020090076238 A KR 1020090076238A KR 20090076238 A KR20090076238 A KR 20090076238A KR 20110018659 A KR20110018659 A KR 20110018659A
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이상섭
송석현
강길주
박준영
신종수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A mask for forming a front electrode of a solar cell is provided to improve photoelectric conversion efficiency by preventing the reduction of a local area at the intersection of the bus bar and the finger line. CONSTITUTION: An opening is formed on a body(510). The opening has a shape corresponding to a circuit line on a front electrode of a solar cell. The front electrode is comprised of a bus bar and a finger line. A plurality of finger lines are horizontally connected to the bus bar. An opening unit includes a bus bar pattern(501) and a finger line pattern(502). The opening is extended in a diagonal direction between the bus bar pattern and the finger line pattern on the vertical intersection of the bus bar pattern and the finger line pattern.

Description

태양전지의 전면전극 형성용 마스크{Mask for front electrode of solar cell}Mask for forming front electrode of solar cell

본 발명은 태양전지의 전면전극 형성용 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지의 전면전극을 형성함에 있어서 버스바와 핑거라인의 교차 부위에서의 국부적 면적 감소 현상을 방지함으로써 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 형성용 마스크에 관한 것이다. The present invention relates to a mask for forming a front electrode of a solar cell, and more particularly, to form a front electrode of a solar cell, thereby improving photoelectric conversion efficiency by preventing a local area reduction phenomenon at an intersection of a bus bar and a finger line. The present invention relates to a mask for forming a front electrode of a solar cell.

태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. A solar cell is a key element of photovoltaic power generation that converts sunlight directly into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction.

태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 이 때 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다. In the process of converting sunlight into electricity by solar cells, when solar light is incident on the pn junction of solar cells, electron-hole pairs are generated, and electrons move to n layers and holes move to p layers by the electric field. Photovoltaic power is generated between the pn junctions, and when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows to generate power.

한편, 태양전지는 p-n 접합층인 광흡수층의 물질, 형태에 따라 다양하게 구 분되는데 광흡수층으로는 대표적으로 실리콘(Si)을 들 수 있으며, 이와 같은 실리콘계 태양전지는 형태에 따라 실리콘 웨이퍼를 광흡수층으로 이용하는 기판형과, 실리콘을 박막 형태로 증착하여 광흡수층을 형성하는 박막형으로 구분된다. On the other hand, the solar cell is classified in various ways depending on the material, the shape of the light absorption layer, which is a pn junction layer, and the light absorption layer is typically silicon (Si), such a silicon-based solar cell is a silicon wafer light depending on the shape The substrate type used as the absorption layer and the thin film type which form a light absorption layer by depositing silicon in the form of a thin film are divided.

실리콘계 태양전지 중 기판형의 구조를 살펴보면 다음과 같다. 도 1에 도시한 바와 같이 p형 반도체층(101) 상에 n형 반도체층(102)이 구비되며, 상기 n형 반도체층(102)의 상부 및 p형 반도체층의 하부에 각각 전면전극(105)과 후면전극(106)이 구비된다. 이 때, 상기 p형 반도체층(101) 및 n형 반도체층(102)은 하나의 기판에 구현되는 것으로서, 기판의 하부는 p형 반도체층(101), 기판의 상부는 n형 반도체층(102)이라 할 수 있으며, 일반적으로 p형 실리콘 기판이 준비된 상태에서 p형 실리콘 기판의 상층부에 n형 불순물 이온을 주입, 확산(diffusion)시켜 n형 반도체층(102)을 형성한다. 또한, 상기 n형 반도체층(102) 상에는 표면 반사를 최소화하기 위한 반사방지막(104)이 구비된다.The structure of the substrate type of the silicon-based solar cell is as follows. As shown in FIG. 1, an n-type semiconductor layer 102 is provided on the p-type semiconductor layer 101, and the front electrode 105 is disposed above the n-type semiconductor layer 102 and below the p-type semiconductor layer, respectively. ) And a back electrode 106 is provided. In this case, the p-type semiconductor layer 101 and the n-type semiconductor layer 102 is implemented in one substrate, the lower portion of the substrate is a p-type semiconductor layer 101, the upper portion of the substrate is an n-type semiconductor layer 102 In general, an n-type semiconductor layer 102 is formed by implanting and diffusing n-type impurity ions into an upper layer of a p-type silicon substrate in a state where a p-type silicon substrate is prepared. In addition, an anti-reflection film 104 is provided on the n-type semiconductor layer 102 to minimize surface reflection.

한편, 태양전지의 광전변환효율을 향상시키기 위한 조건 중 하나는 반도체층에서 발생된 전기가 큰 손실 없이 외부회로에 전달되는 것이며, 이를 위해 전면전극과 후면전극의 저항이 최소화되어야 한다. On the other hand, one of the conditions for improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is that the electricity generated in the semiconductor layer is transferred to the external circuit without a large loss, for this purpose, the resistance of the front electrode and the rear electrode should be minimized.

특히, 전면전극은 도 2에 도시한 바와 같이 태양전지를 가로지르는 형태로 구비되는 버스바(bus bar)(201)와, 상기 버스바(201)에 수직 방향으로 연결되는 핑거라인(finger)(202)으로 이루어지는데, 버스바(201)와 핑거라인(202)이 교차되는 부위에서 저항이 증가하는 문제점이 있다. 구체적으로, 버스바(201)와 핑거라인(202)의 교차 부위에서 버스바(201) 또는 핑거라인(202)의 폭이 줄어들어 버스바 또는 핑거라인의 면적이 국부적으로 감소되는 현상이 야기되어 저항이 증가되는 문제가 발생하고 있다. In particular, the front electrode is a bus bar (201) provided in a form that crosses the solar cell as shown in Figure 2, and a finger line (finger) connected in a vertical direction to the bus bar (201) ( 202, there is a problem that the resistance is increased at the intersection of the bus bar 201 and the finger line 202. Specifically, at the intersection of the busbar 201 and the fingerline 202, the width of the busbar 201 or the fingerline 202 is reduced, causing a phenomenon in which the area of the busbar or the fingerline is locally reduced, thereby causing a resistance. This increasing problem is occurring.

통상, 페이스트 상태의 금속 물질을 버스바 패턴(301) 및 핑거라인 패턴(302)이 구비된 마스크(도 3a 참조) 상에 프린팅하여 버스바 및 핑거라인을 형성하는데, 이 때 핑거라인이 통상 40∼90㎛의 폭으로 이루어지고 버스바와 핑거라인의 교차 부위는 서브 마이크로미터(sub-㎛)의 기하학적 크기를 갖는 바, 페이스트 상태의 금속 물질이 버스바와 핑거라인의 교차 부위에서 고르게 프린팅되지 않게 되어 상술한 바와 같은 국부적 면적 감소 현상(도 3b 참조)이 발생하게 되는 것이다. Typically, a paste-like metal material is printed on a mask (see FIG. 3A) provided with a busbar pattern 301 and a fingerline pattern 302 to form a busbar and a fingerline, wherein the fingerline is generally 40 It has a width of ˜90 μm and the intersection of the busbar and the fingerline has a geometric size of sub-micrometer (sub-μm), so that the paste-like metal material is not evenly printed at the intersection of the busbar and the fingerline. The local area reduction phenomenon as described above (see FIG. 3B) occurs.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 태양전지의 전면전극을 형성함에 있어서 버스바와 핑거라인의 교차 부위에서의 국부적 면적 감소 현상을 방지함으로써 광전변환효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극 형성용 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the solar cell which can improve the photoelectric conversion efficiency by preventing the local area reduction phenomenon at the intersection of the bus bar and the finger line in forming the front electrode of the solar cell It is an object of the present invention to provide a mask for forming a front electrode.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크는 태양전지의 평면에 상응하는 면적을 갖는 본체와, 상기 본체에 구비되며, 태양전지의 전면전극의 회로 라인에 상응하는 형상을 갖는 개구부를 포함하여 이루어지며, 상기 전면전극은 버스바와 핑거라인으로 구성되고, 수직 배치되는 버스바에 복수의 핑거라인이 상기 버스바에 수평적으로 연결되며, 상기 개구부는 상기 버스바 및 핑거라인에 상응하는 형상을 갖는 버스바 패턴과 핑거라인 패턴을 구비하며, 상기 버스바 패턴과 핑거라인 패턴이 수직 교차하는 부위에서, 버스바 패턴과 핑거라인 패턴 사이의 대각선 방향으로 상기 개구부가 연장된 것을 특징으로 한다. Mask for forming the front electrode of the solar cell according to the present invention for achieving the above object is provided in the main body having an area corresponding to the plane of the solar cell, and the circuit line of the front electrode of the solar cell The front electrode includes a bus bar and a finger line, and a plurality of finger lines are horizontally connected to the bus bar, and the opening is connected to the bus bar and the finger line. And a bus bar pattern and a finger line pattern having a shape corresponding to the shape, wherein the opening extends in a diagonal direction between the bus bar pattern and the finger line pattern at a portion where the bus bar pattern and the finger line pattern vertically intersect. It features.

버스바 패턴과 핑거라인 패턴 사이의 대각선 방향으로 연장되는 개구부의 형태는 구형, 사각형, 삼각형 중 어느 하나일 수 있다. The shape of the opening extending in a diagonal direction between the busbar pattern and the fingerline pattern may be one of a sphere, a rectangle, and a triangle.

본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크는 다음과 같은 효과가 있다. The mask for forming a front electrode of a solar cell according to the present invention has the following effects.

마스크의 회로 라인을 구성함에 있어서 버스바와 핑거라인이 교차되는 부위에서 개구부를 연장시킴으로써, 버스바와 핑거라인이 교차되는 부위에서 국부적으로 전면전극의 면적이 축소되는 것을 방지할 수 있으며, 궁극적으로 이를 통해 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있게 된다. In constructing the circuit line of the mask, by extending the opening at the intersection of the busbar and the fingerline, the area of the front electrode can be prevented from being reduced locally at the intersection of the busbar and the fingerline. It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크를 상세히 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크의 평면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크의 평면도이다. Hereinafter, a mask for forming a front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 5 is a plan view of a mask for forming a front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6A and 6B are plan views of a mask for forming a front electrode of a solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크(500)는 태양전지의 평면에 상응하는 면적을 갖는 본체(510)를 구비하며, 상기 본체 내에 전면전극(도시하지 않음)의 회로 라인에 상응하는 형상을 갖는 개구부가 구비된다. 상기 전면전극은 버스바와 핑거라인으로 구성되고, 수직 배치되는 버스바에 복수의 핑거라인이 상기 버스바에 수평적으로 연결되는 형태를 갖는다. 상기 마스크의 개구부는 기본적으로 상기 버스바 및 핑거라인에 상응하는 형상을 갖는 버스바 패턴(501)과 핑거라인 패턴(502)을 구비한다. As shown in FIG. 5, the mask 500 for forming a front electrode of a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention includes a main body 510 having an area corresponding to a plane of the solar cell, and includes a front electrode in the main body. An opening having a shape corresponding to the circuit line (not shown) is provided. The front electrode includes a bus bar and a finger line, and a plurality of finger lines are horizontally connected to the bus bar in a vertically arranged bus bar. The opening of the mask basically includes a bus bar pattern 501 and a finger line pattern 502 having shapes corresponding to the bus bars and finger lines.

이와 함께, 상기 버스바 패턴(501)과 핑거라인 패턴(502)이 수직 교차하는 부위에서, 상기 버스바 패턴(501) 방향의 벡터(벡터 A)와 핑거라인 패턴(502) 방향의 벡터(벡터 B)의 합이 이루는 벡터(벡터 C) 방향으로 개구부가 연장(도 5의 P 부분)된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 버스바 패턴(501)과 핑거라인 패턴(502)이 수직 교차하는 부위에서, 버스바 패턴(501)과 핑거라인 패턴(502) 사이의 대각선 방향으로 상기 개구부가 연장된다. In addition, a vector (vector A) in the direction of the busbar pattern 501 and a vector (vector) in the direction of the fingerline pattern 502 at a portion where the busbar pattern 501 and the fingerline pattern 502 vertically intersect. The opening is extended in the direction of the vector (vector C) formed by the sum of B) (the portion P of FIG. 5). That is, the opening is extended in a diagonal direction between the busbar pattern 501 and the fingerline pattern 502 at a portion where the busbar pattern 501 and the fingerline pattern 502 vertically intersect.

이와 같이, 버스바 패턴(501)과 핑거라인 패턴(502) 사이의 대각선 방향으로 개구부가 연장됨에 따라, 상기 교차 부위가 서브 마이크로 단위의 기하학적 크기를 가짐으로 인해 프린팅되는 페이스트 상태의 금속 물질이 응집되어 국부적으로 면적이 축소되더라도, 정상적인 상태의 버스바의 폭 및 핑거라인의 폭을 구현할 수 있게 된다. As such, as the opening extends in a diagonal direction between the busbar pattern 501 and the fingerline pattern 502, the paste-like metal material printed on the cross section has agglomerated due to the geometric size of the sub-micro unit. Therefore, even if the area is reduced locally, it is possible to realize the width of the busbar and the width of the finger line in a normal state.

한편, 버스바 패턴(501)과 핑거라인 패턴(502) 사이의 대각선 방향으로 연장되는 개구부의 형태는 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 구형, 사각형, 삼각형 등 다양하게 변형, 실시할 수 있다. On the other hand, the shape of the opening extending in the diagonal direction between the busbar pattern 501 and the finger line pattern 502 may be variously modified and implemented, such as a sphere, a square, a triangle, as shown in Figs. 6a and 6b. .

도 1은 종래 기술에 따른 태양전지의 단면도. 1 is a cross-sectional view of a solar cell according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 태양전지 전면전극의 평면도. 2 is a plan view of a solar cell front electrode according to the prior art.

도 3a는 종래 기술에 따른 태양전지 전면전극 형성용 마스크의 평면도. Figure 3a is a plan view of a mask for forming a solar cell front electrode according to the prior art.

도 3b는 종래 기술에 따라 형성된 전면전극의 평면도. 3b is a plan view of a front electrode formed according to the prior art;

도 4a는 종래 기술에 따른 태양전지 전면전극 형성용 마스크의 사진. Figure 4a is a photograph of a mask for forming a solar cell front electrode according to the prior art.

도 4b는 종래 기술에 따라 형성된 전면전극의 사진. Figure 4b is a photograph of the front electrode formed according to the prior art.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크의 평면도. 5 is a plan view of a mask for forming a front electrode of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성용 마스크의 평면도. 6A and 6B are plan views of a mask for forming a front electrode of a solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

501 : 버스바 패턴 502 : 핑거라인 패턴501: busbar pattern 502: fingerline pattern

Claims (2)

태양전지의 평면에 상응하는 면적을 갖는 본체; A main body having an area corresponding to the plane of the solar cell; 상기 본체에 구비되며, 태양전지의 전면전극의 회로 라인에 상응하는 형상을 갖는 개구부를 포함하여 이루어지며, It is provided in the main body, and comprises an opening having a shape corresponding to the circuit line of the front electrode of the solar cell, 상기 전면전극은 버스바와 핑거라인으로 구성되고, 수직 배치되는 버스바에 복수의 핑거라인이 상기 버스바에 수평적으로 연결되며, The front electrode includes a bus bar and a finger line, and a plurality of finger lines are horizontally connected to the bus bar in a vertically arranged bus bar. 상기 개구부는 상기 버스바 및 핑거라인에 상응하는 형상을 갖는 버스바 패턴과 핑거라인 패턴을 구비하며, The opening has a bus bar pattern and a finger line pattern having a shape corresponding to the bus bar and the finger line, 상기 버스바 패턴과 핑거라인 패턴이 수직 교차하는 부위에서, 버스바 패턴과 핑거라인 패턴 사이의 대각선 방향으로 상기 개구부가 연장된 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성용 마스크. A mask for forming a front electrode of a solar cell, wherein the opening extends in a diagonal direction between the bus bar pattern and the finger line pattern at a portion where the bus bar pattern and the finger line pattern vertically intersect. 제 1 항에 있어서, 버스바 패턴과 핑거라인 패턴 사이의 대각선 방향으로 연장되는 개구부의 형태는 구형, 사각형, 삼각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성용 마스크. The mask for forming a front electrode of a solar cell according to claim 1, wherein a shape of an opening extending in a diagonal direction between the busbar pattern and the fingerline pattern is one of a sphere, a rectangle, and a triangle.
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