制造前电极的方法和包含该前电极的太阳能电池技术

本发明专利技术涉及一种用于制造太阳能电池用前电极的方法和包含该前电极的太阳能电池。所述方法包括以下步骤：在模具中填充用于形成电极的糊料，其中在所述模具中压印了对应于前电极的图案的凹陷图案；对所述糊料进行干燥，并使胶粘膜与所述糊料接触以从所述模具中转移所述糊料；以使得所述糊料朝向半导体衬底的方式将胶粘膜添加至所述半导体衬底；以及对从所述胶粘膜转移的所述糊料进行焙烧以在所述半导体衬底上形成前电极。本发明专利技术能够使由被前电极遮蔽而引起的损耗和由沿所述电极的光电流而引起的电阻损耗最小化。而且，本发明专利技术能够制造具有优异效率的太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
制造前电极的方法和包含该前电极的太阳能电池本专利技术专利申请是基于2010年5月26日提交的专利技术名称为“用于制造高效率太阳能电池用前电极的方法”的中国专利申请201080023219.3号的分案申请。
本专利技术涉及一种用于制造太阳能电池用前电极的方法。更具体地，本专利技术涉及一种用于制造太阳能电池用前电极的方法，所述方法包括：在于其中压印了对应于前电极的图案的凹陷图案的模具中填充用于形成电极的糊料，对所述糊料进行干燥，使胶粘膜与所述糊料接触以从所述模具中转移所述糊料，以使得所述糊料朝向半导体衬底的方式将所述胶粘膜添加至所述半导体衬底，以及对从所述胶粘膜转移的所述糊料进行焙烧以在所述半导体衬底上形成前电极。
技术介绍
近来与环境问题和能量枯竭相关联的增加的顾虑导致对于作为替代能量的太阳能电池的兴趣增加，所述太阳能电池在能源方面是充裕的、没有环境污染并且提供高能量效率。太阳能电池被分类成用于使用太阳热产生涡轮的旋转所需要的蒸汽的太阳热电池和使用半导体特性将太阳光(光子)转换成电能的太阳光电池。其中，正在积极研究将光能转换成电能的吸收光而产生电子和空穴的太阳光电池。在图1中示意性地示出了这种太阳光电池(在下文中，简称作“太阳能电池”)。参考图1，所述太阳能电池包含第一导电半导体层22、布置在其上的导电类型与第一导电半导体层22相反的第二导电半导体层23、在所述第一和所述第二导电半导体之间形成的P/N结，接触所述第一导电半导体层22的至少一部分的后电极21和接触所述第二导电半导体层23的至少一部分的前电极11。在一些情况中，所述太阳能电池可以进一步包含布置在所述第二导电半导体层23上的防反射膜24。第一导电半导体层22通常是p型硅衬底并且第二导电半导体层23通常是n型发射极层。另外，前电极11在发射极层23上形成有Ag图案，并且后电极21在硅衬底22的后表面上形成有Al层。前电极11和后电极21的形成通常利用丝网印刷方法实施。前电极通常由两个具有大宽度的集电极(还被称作“汇流条”)和具有约150μm的小宽度的栅极(还被称作“指状电极”)构成。在具有这种构造的这种太阳能电池中，当太阳光在前电极11上入射时，产生自由电子且所述自由电子基于PN结原理朝向n型半导体层23移动，这种电子流动形成电流。照这样，将光能直接地转换成电能的太阳能电池的性能由从太阳能电池发射的电能对入射太阳能的比率表示。该比率是太阳能电池的性能的指示器并且通常被称作“能量转换效率”，或者简单地称作“转换效率”。转换效率的理论极限取决于太阳能电池的构成部件并且受太阳光的光谱和太阳能电池的灵敏度光谱控制。例如，单晶硅太阳能电池具有约30％至35％的转换效率，无定形硅太阳能电池具有25％的转换效率且化合物半导体具有20％至40％的转换效率。然而，在实验室规模上，太阳能电池的实际效率目前为约25％。这之后的原因可能是表面反射光的损耗、由电极的表面或界面上的复合引起的载流子损耗、通过在光电池中的复合而引起的载流子损耗和由太阳能电池的内阻引起的损耗。在这些原因中，由电极引起的功率损耗包括由n型半导体层上的光电流移动引起的电阻损耗、由n型半导体层和栅极之间的接触电阻引起的损耗、由沿着栅极移动的光电流引起的电阻损耗和由被栅极遮蔽的区域引起的损耗。然而，与功率损耗相关联的一些因素是相互对立的。例如，电阻损耗与栅极的厚度成反比，但是入射光数量的损耗(吸收光的数量)与栅极的尺寸成正比。因此，当增加栅极的尺寸以使电阻损耗最小化时，入射光的损耗不利地增加。因此，越来越需要使由电极引起的功率损耗最小化且使光吸收量最大化从而实现高效率太阳能电池的方法。
技术实现思路
技术问题因此，完成了本专利技术以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。具体地，本专利技术的一个目的在于提供一种用于制造太阳能电池用前电极的方法，所述方法通过形成与常规的前电极相比实现具有大纵横比(前电极的宽度对其高度之比)的图案的前电极，能够使由被栅极遮蔽的区域引起的损耗和由沿着电极流动的光电流引起的电阻损耗最小化并由此提高太阳能电池的效率。即，本专利技术还提供一种用于印刷具有小的宽度和相当大的高度的前电极的方法。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于制造太阳能电池用前电极的方法，所述方法包括：(i)在于其中压印了对应于前电极的图案的凹陷图案的模具中填充用于形成电极的糊料；(ii)对所述糊料进行干燥并使胶粘膜与所述糊料接触以从所述模具中转移所述糊料；(iii)以使得所述糊料朝向半导体衬底的方式将胶粘膜添加至所述半导体衬底；以及(iv)对从所述胶粘膜转移的所述糊料进行焙烧以在所述半导体衬底上形成前电极。常规的前电极通过使用丝网印刷方法、胶版印刷方法等的工艺形成。丝网印刷方法是其中通过在丝网掩模之间挤出墨水而进行印刷的方法。这种方法具有约100μm的精度水平并因此由于不可能实现100μm以下的图案而具有高电极损耗的缺点。另外，应使用压挤机进行挤出并因此对于连续过程是不利的。在其中使用胶版印刷方法形成前电极的情况中，能够容易地制备具有精细尺寸的图案。这种方法使用印刷辊将糊料转移到衬底上并因此具有实现连续过程并显示相当高的过程效率的优点，在所述连续过程中，使用对应于期望区域的印刷辊，即使在大的区域中也能够通过单一转移过程而形成图案。然而，常规的丝网印刷方法或胶版印刷方法具有宽度对高度之比(即，纵横比)的增加限制并且典型地具有约0.1至0.15的纵横比。当前电极的纵横比低时，应增加前电极的宽度以减小电阻损耗。在这种情况下，光损耗(阴影损耗)不利地增加。因此，为了解决这些问题，要求形成具有大纵横比的前电极。当深深地形成模具的凹陷图案以制造具有大纵横比的前电极时，不利地，在将在这些凹陷图案中填充的糊料转移到半导体衬底上的过程中，不能将糊料与凹陷图案完全分离(脱模)。即，凹陷图案的大深度导致模具和糊料之间的界面间摩擦力或者粘合力高于糊料和半导体衬底之间的粘合力并且使得不能实现完全的转移。在这点上，由本专利技术的专利技术人提交的韩国专利公开2008-0050862公开了一种用于形成太阳能电池用电极的方法，所述方法包括：将用于形成电极的糊料注射到模具中，将所述糊料固化以形成电极线，将所述电极线附着至涂覆有胶粘剂的胶粘带，使用粘合强度比所述胶粘剂更强的粘合剂将附着至所述胶粘带的电极线附着至衬底，将所述胶粘带与所述电极线分离，和对在所述衬底上形成的电极线进行加热。然而，本专利技术人确认了，在这种方法中，尽管在胶粘剂和胶粘带之间以及在粘合剂和衬底之间存在粘合强度差异(在粘附能力和粘合能力之间的差异)，但是电极线的一部分未与胶粘带分离且最终电极因此具有缺陷。在另一方面，根据本专利技术，使用胶粘膜转移在模具的凹陷图案中填充的糊料，并且尽管纵横比高，但是通过在糊料和胶粘膜之间的高粘合力(具体地，胶粘强度)，能够由此将糊料与模具的凹陷图案完全分离，并且将糊料转移至的胶粘膜直接转移到半导体衬底上，由此能够防止如上所述的缺陷。此外，这使得能够完全地制造具有大纵横比的前电极。通常，太阳能电池用前电极包含半导体衬底、在所述衬底上平行地布置的多个栅极和与所述栅极相交的集电极。因此，在用于本专利技术的制造方法的模具的表面上压印了对应于电极图案的凹陷图案。用于可用于本专利技术的模具的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造太阳能电池用前电极的方法，所述方法包括：在模具中填充用于形成电极的糊料，其中在所述模具中压印了对应于前电极的图案的凹陷图案；对所述糊料进行干燥，并使胶粘膜与所述糊料接触以从所述模具中转移所述糊料；以使得所述糊料朝向半导体衬底的方式将胶粘膜添加至所述半导体衬底；以及对从所述胶粘膜转移的所述糊料进行焙烧以在所述半导体衬底上形成前电极。

【技术特征摘要】
2009.05.26 KR 10-2009-00461181.一种用于制造太阳能电池用前电极的方法，所述方法包括：在模具中填充用于形成电极的糊料，其中在所述模具中压印了对应于前电极的图案的凹陷图案；对所述糊料进行干燥，并使胶粘膜与所述糊料接触以从所述模具中转移所述糊料；以使得所述糊料朝向半导体衬底的方式将胶粘膜添加至所述半导体衬底；以及对从所述胶粘膜转移的所述糊料进行焙烧以在所述半导体衬底上形成前电极，其中所述胶粘膜具有如下结构，其中胶粘层涂布到作为脱模纸的膜衬底上，在将所述糊料转移到所述半导体衬底之后并在对所述糊料进行焙烧之前将所述脱模纸除去，其中所述胶粘膜由有机成分制成，且在焙烧过程期间将与糊料一起转移的胶粘膜降解并除去。2.根据权利要求1的方法，其中所述模具由硅橡胶制成。3.根据权利要求2的方法，其中所述模具是聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具。4.根据权利要求3的方法，其中所述PDMS模具通过如下制得：将PDMS溶液添加到主模中，其中在所述主模中压印的图案具有与所述前电极的图案相反的形状，随后进行固化。5.根据权利要求4的方法，其中通过在玻璃衬底上干法蚀刻或湿法蚀刻所述具有相反形状的图案，或者使用光致抗蚀剂对所述图案进行图案化，从而制造所述主模。6.根据权利要求3的方法，其中将硬膜添加至所述PDMS模具中。7.根据权利要求1的方法，其中所述糊料包含Ag粉末。8.根据权利要求1的方法，其中所述糊料是可UV固化的导电糊料，并且在干燥过程期间通过UV照射而固化。9.根据权利要求1的方法，其中所述糊料所转移到的所述半导体衬底的区域是由晶体硅制成的n型半导体层。10.一种太阳能电池，其包含通过通过权利要求1的方法制造的前电极。11.根据权利要求10的方法，其中所述前电极具有0.3至1.0的纵横比(高度对宽度之比)。12.根据权利要求10的方法，其中所述前电极具有如下图案，该图案包含平行布置的多个栅极和与在所述半导体衬底上布置的所述栅极相交的一个或多个集电极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东郁，黄仁皙，尹锡炫，全相起，黄智泳，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR