制造前电极的方法和包含该前电极的太阳能电池的制作方法

制造前电极的方法和包含该前电极的太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明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，本发明能够制造具有优异效率的太阳能电池。
【专利说明】制造前电极的方法和包含该前电极的太阳能电池
[0001]本发明专利申请是基于2010年5月26日提交的发明名称为“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。

【技术领域】
[0002]本发明涉及一种用于制造太阳能电池用前电极的方法。更具体地，本发明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。

【背景技术】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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η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150 μ m的小宽度的栅极(还被称作“指状电极”)构成。
[0007]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η型半导体层23移动，这种电子流动形成电流。
[0008]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%。
[0009]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。
[0010]在这些原因中，由电极引起的功率损耗包括由η型半导体层上的光电流移动引起的电阻损耗、由η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。
[0011]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。
[0012]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。


【发明内容】

[0013]技术问题
[0014]因此，完成了本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
[0015]具体地，本发明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，本发明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。
[0016]技术方案
[0017]根据本发明的一个方面，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:
[0018](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；
[0019](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；
[0020](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
[0021](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。
[0022]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100 μ m的精度水平并因此由于不可能实现100 μ m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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]在这点上，由本发明的发明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。
[0027]然而，本发明人确认了，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。
[0028]在另一方面，根据本发明，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。
[0029]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。
[0030]因此，在用于本发明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。
[0031]用于可用于本发明的模具的材料可以是多样化的且优选是硅氧烷基橡胶。在一个优选实施方式中，所述模具可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具。
[0032]PDMS模具是高度柔性的并且易于拆离或附着。特别地，PDMS模具有助于进一步完全地将具有大纵横比的糊料从模具的凹陷图案转移到胶粘膜上。具体地，当糊料接触胶粘膜并向其施加压力时，其中在凹陷图案中填充糊料的PDMS模具使糊料朝向胶粘膜移动。另夕卜，当在转移糊料之后将其与胶粘膜分离时，PDMS模具由于挠性而易于脱模。
[0033]这种PDMS模具可以通过各种方法制造，例如，所述模具可通过如下制造:将PDMS溶液添加到其中压印了具有形状与前电极的图案相反的图案的主模中，随后进行固化。
[0034]所述主模例如通过在玻璃衬底上干法或湿法蚀刻具有相反形状的图案或者使用光致抗蚀剂图案化图案而制造。
[0035]可以通过如下来进行使用光致抗蚀剂的图案化方法:将光致抗蚀剂涂布到玻璃衬底上，使用掩模图案照射图案形式的光致抗蚀剂以诱发部分反应(例如，聚合反应)，移除未反应区域，并利用诸如HF的材料对向其暴露玻璃衬底的区域进行蚀刻。
[0036]PDMS模具因延展性高而难以操控。因此，与其中单独使用PDMS模具的情况相比，向其中添加硬膜的PDMS模具是更加优选的。
[0037]添加到PDMS模具中的膜可以是多样化的且例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PTE)膜。另外，用于将膜添加到PDMS模具中的方式可以是多样化的，并且其实例包括但不限于将膜粘附至模具的后表面，将膜嵌入到模具中等。
[0038]在根据本发明的用于制造前电极的方法中，糊料包含用于前电极的栅极和集电极的材料并且优选是Ag粉末。糊料进一步包含用于提供粘合力的粘合剂和用于提供流动性的预定溶剂。所述溶剂和粘合剂在本领域中是已知的并且因此省略其详细说明。
[0039]当填充在模具的凹陷图案中的糊料未被充分干燥时，在转移胶粘膜的过程中，其一部分可能残留在模具的凹陷图案上。因此，优选的是，干燥时间应该充分。
[0040]在一个优选实施方式中，糊料可以是可UV固化的导电糊料并且可以在干燥过程期间通过UV照射而固化。在这种情况下，在将糊料填充在模具的凹陷图案中之后，糊料能够仅通过UV照射I至2秒而容易地固化，由此有利地显著地减少干燥时间。
[0041]可以使用任何胶粘膜而无特别限制，只要其使得可以从模具的凹陷图案中转移糊料并将其转移到半导体衬底上即可。例如，胶粘膜可以具有其中胶粘层涂布到作为脱模纸的膜衬底上的结构。因此，使用具有脱模纸的胶粘层从模具的凹陷图案中转移糊料，然后将其转移到半导体衬底上，并且在固化之前除去脱模纸。因此，涂布到脱模纸上的胶粘层使得能够从模具的凹陷图案中转移糊料并将其转移到半导体衬底上，并且在糊料和半导体衬底之间赋予胶粘强度。
[0042]糊料所转移到的半导体衬底的区域可以是由晶体硅制成的η型半导体层并且如果必要可以进一步包含各种层。例如，可以对N+半导体层的杂质层涂布防反射膜并且防反射膜可以是氮化硅或二氧化硅。
[0043]当对转移到半导体衬底上的糊料进行焙烧时，形成了最终的前电极。这种焙烧过程可以例如包括:在150°C至200°C的温度下进行预干燥，在400°C至500°C下除去粘合剂，在750°C至850°C下进行烧结等。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，使得仅导电图案残留在半导体衬底上。
[0044]本发明提供一种包含通过所述方法制造的前电极的太阳能电池。
[0045]通过根据本发明的方法制造的前电极具有迄今在本领域中未知的大纵横比(高度对宽度之比)并且所述纵横比可以为0.3至1.0。考虑到通过常规印刷方法制造的前电极典型地具有0.1至0.15的纵横比的事实，这是相当高的纵横比。
[0046]根据本发明的太阳能电池的前电极的形状可以是多样化的，在一个优选实施方式中，所述前电极具有包含平行布置的多个栅极和与在半导体衬底上形成的所述栅极相交的一个或多个集电极的图案，其中在所述栅极中引入的电流移动至所述集电极并由此被收集，且所述栅极的宽度可以是20 μ m至100 μ m。在下文中，所述电极的结构可还被称作“第一前电极”。
[0047]常规的栅极由于约120 μ m至约150 μ m的相当大的宽度和被所述电极遮蔽的大区域(阴影)而造成巨大的电极损耗。
[0048]在这点上，本发明的发明人回顾了在电极损耗与栅极和集电极的尺寸之间的相互关系以开发使电极损耗最小化的结构。结果，能够通过将栅极的宽度调节为20μηι至100 μ m、特别优选地60 μ m至90 μ m而减小电极损耗。S卩，本发明的发明人确认了，虽然对阴影损耗进行类似地控制，但是与其中以大的距离布置具有大宽度的栅极的情况相比，其中以小的距离布置具有小宽度的栅极的情况显示低的电极损耗和更高的效率。
[0049]具体地，当栅极的宽度低于20 μ m时，电阻增加且损耗由此增加。当栅极的间隙降低以补偿这种增加时，阴影损耗不利地增加。另外，当栅极的宽度大于100 μ m时，阴影损耗增加。当栅极的间隙降低以补偿这种增加时，η型半导体层的损耗不利地增加。
[0050]另外，与常规电极相比，根据本发明的前电极使用细栅极，并且尽管约2.5mm至约3mm的栅极之间的间隙下降，但是不引起阴影损耗的任何增加，且导致电流的移动距离降低并因此导致效率提高。因此，优选地，栅极之间的间隙是0.5mm至2.2_。
[0051]另外，在一个单位图案(IcmXlcm)中形成的具有20 μ m至100 μ m宽度的栅极的数目是5至20。
[0052]具有预定宽度和间隙的栅极从η型半导体层接收电流并将其转移至集电极，且有效地从多个栅极接收电流，且集电极垂直于栅极并且布置在一系列栅极的两端或一端上。
[0053]同时，沿着栅极从电极的损耗水平开始流动的电流与栅极的长度成比例地一体地增加。栅极的宽度优选在初始阶段中是小的且其宽度因在预定长度以上的情况中的电阻而是大的。
[0054]在这点上，本发明提供一种太阳能电池用前电极，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半导体衬底上形成的所述栅极相交的一个或多个集电极，其中由所述栅极供应的电流移动至所述集电极并且由此被收集，其中所述图案包含其中所述栅极的宽度为150 μ m以下的第一图案部分和其中所述栅极的宽度小于所述第一图案部分的所述栅极的宽度的第二图案部分。在下文中，这种电极结构可以还被称作“第二前电极”。
[0055]在其中前电极具有包含其中栅极的宽度比较大的第一图案部分和其中栅极的宽度比较小的第二图案部分的复合结构的情况中，可以有效地处理沿栅极的长度累积地增加的电流并有利地使由增加的电阻造成的损耗最小化。
[0056]为此目的，具有预定长度的第一图案部分优选形成在布置在其中电流数量增加的集电极侧面处的栅极上。另外，就每单位面积的效率而言，第一图案部分优选垂直于集电极。同时，优选地，集电极的宽度是约1.5mm至约3mm，且两个集电极以预定距离隔开。
[0057]在一个优选实施方式中，第二图案部分可以具有其中两个以上栅极相互接合的结构。因此，因为将第二图案部分的比较窄的栅极接合并连接至第一图案部分的栅极，所以可以使在第一图案部分和第二图案部分之间移动期间的功率损耗最小化为可忽略的水平。
[0058]照这样，其中接合栅极的第二图案部分的结构可以优选为树枝状电极以将第一图案部分的栅极的端部连接至第二图案部分的栅极的端部。这种结构可以被称作“树枝状电极”。
[0059]对第一图案部分和第二图案部分中的栅极的宽度进行控制以使得栅极的阴影损耗最小化并且使得因电流积聚而造成的电阻增加最小化。
[0060]此时，第二图案部分是其中供给电流且积聚电流的数量低的区域。因此，优选的是，根据使阴影损耗最小化的观点来形成具有比较小宽度的栅极。然而，在其中栅极具有过小宽度的情况中，电极的形成不容易且不利地产生电阻。在这点上，在第二图案部分中的栅极的宽度优选为10 μ m至60 μ m,进一步优选为10 μ m至40 μ m。
[0061]另外，第一图案部分是其中将电流放电至集电极的区域(在一些情况中，第一图案部分可以用作向其供给电流的区域)。因此，第一图案部分优选具有大的宽度以使得因电流积聚而造成的电阻增加最小化。然而，当宽度过度增大时，不利地可能造成阴影损耗和材料浪费。因此，在第一图案部分中的栅极的宽度大于在第二图案部分中的栅极的宽度并且优选为50 μ m至150 μ m,更优选为60 μ m至100 μ m。
[0062]在一个实施方式中，在其中形成树枝状电极的情况中，树枝状电极的宽度等于或大于在第二图案部分中的栅极的宽度并且优选为10 μ m至80 μ m，更优选为10 μ m至50 μ m0
[0063]同时，当在栅极之间的距离大时，电流从η型半导体层到栅极的移动距离增加并且产生电流损耗，另一方面，当宽度过小时，阴影损耗不利地增加。
[0064]根据这些方面，在第二图案部分中的栅极之间的间隙是0.5mm至2mm并且在第一图案部分中的栅极之间的间隙等于或大于在第二图案部分中的栅极的宽度且可以为1.5mm至3mm。另外，树枝状电极相对于栅极的长度方向以约30度至约70度的角度倾斜。
[0065]另外，相对于所有栅极的总长度，第二图案部分的长度高于70%，或者第一图案部分的长度低于30%，电阻过度地增加，并且当第二图案部分的长度低于10%或者第一图案部分的长度大于90%时，阴影损耗增加。
[0066]因此，相对于所有栅极的总长度，在第二图案部分中的栅极的长度优选为10%至70%且在第一图案部分中的栅极的长度为30%至90%。当树枝状电极的长度大时，栅极的长度过度地增加。优选地，相对于所有图案的总长度，所述长度为0%至10%。
[0067]本发明提供上述太阳能电池，所述太阳能电池具有最佳的栅极结构，并由此伴随低于1.3mff/cm2的电极损耗，由此有利地显示相当优异的转换效率。
[0068]太阳能电池可以是松散材料并且在高效率方面优选为晶体硅太阳能电池。太阳能电池的总体构造在本领域中是众所周知的并且因此省略其详细说明。
[0069]有益效果
[0070]从前述显而易见，本发明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。另外，将前电极中的栅极的宽度和形状控制为预定水平和结构，从而使阴影损耗和电阻增加最小化并由此降低功率损耗。
[0071]结果，本发明使得能够制造具有优异效率的太阳能电池。

【专利附图】

【附图说明】
[0072]结合附图，根据以下详细说明，将更加清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和其它优点，其中:
[0073]图1是说明根据相关技术的太阳能电池的局部透视图；
[0074]图2至4是说明用于制造根据本发明一个实施方式的前电极的一系列过程的示意性视图；
[0075]图5是示意性地说明根据本发明一个实施方式的前电极(第一前电极)的局部俯视图；
[0076]图6是说明根据相关技术的前电极的俯视图；
[0077]图7和8是示意性地说明根据本发明一个实施方式的前电极(第二前电极)的局部俯视图；
[0078]图9是示意性地说明具有图7的前电极的太阳能电池的局部透视图；以及
[0079]图10是示意性地说明根据本发明一个实施方式的太阳能电池的前电极的前俯视图。

【具体实施方式】
[0080]现在，将参考以下实施例更详细地描述本发明。提供这些实施例仅为了说明本发明并且不应该将其理解为限制本发明的范围和主旨。
[0081]图2至4是说明用于制造根据本发明一个实施方式的前电极的一系列过程的示意图。
[0082]首先，参考图1，在过程(a)中，在半导体衬底上形成形状与要形成的前电极的图案相反的凹槽或图案110以制造主模100。所述主模100可以通过如下制造:通过干法或湿法蚀刻玻璃衬底，或者通过使用光致抗蚀剂图案化衬底而形成图案110。
[0083]在过程(b)中，将I3DMS溶液添加到主模100的图案110中并且然后固化。结果，在过程(c)中，形成了图案与主模100的图案相反的PDMS模具310，S卩，具有对应于前电极的图案的凹陷图案210的PDMS模具310。
[0084]在过程⑷中，将用于形成电极300的糊料填充在PDMS模具310的凹陷图案210中并干燥适当的时间。当糊料300的干燥不充分时，糊料320的一部分残留在PDMS模具200的凹陷图案210上。因此，要求充分的干燥。
[0085]然后，在图3的过程(e)中，以胶粘层410朝向糊料300的方式，将其中在作为膜衬底的脱模纸400的一个表面上涂覆胶粘层410的胶粘膜布置在PDMS模具200上，并且对胶粘膜进行加压以转移糊料300。
[0086]结果，通过粘合强度(胶粘强度)将胶粘层410粘合至糊料300，并且将具有糊料300的胶粘层410与PDMS模具200分离，如在过程(f)中所示出的。尽管糊料300具有大的纵横比，但是通过胶粘层410的胶粘强度，可以将糊料300与PDMS模具200完全分离。另夕卜，由于PDMS模具200的延展性，能够进一步促进糊料300与PDMS模具200的分离。
[0087]在过程(g)中，将胶粘膜布置在半导体衬底500上，使得其接触糊料300而形成与在图4的过程(h)中相同的结构。
[0088]然后，在过程(i)中，当将胶粘膜的脱模纸400除去时，将粘合至胶粘层410的糊料300布置在半导体衬底500上。
[0089]最后，在过程(j)中，当对所得结构进行烧结时，将存在与胶粘层410上的有机成分、糊料溶剂和粘合剂除去并且仅对存在于糊料上的导电无机成分进行烧结而形成前电极600。
[0090]在一些情况中，在不损害本发明的必要构造的范围内，可以进一步添加另外的过程，并且应该将这些过程理解为在本发明的范围内。
[0091]图5是示意性地说明根据本发明一个实施方式的前电极(第一前电极)的局部俯视图。
[0092]参考图5，前电极600包含多个细长的栅极610和与栅极610相交的集电极620。在一些情况中，可以与集电极620相对地布置另一个集电极(未示出)，使得其与栅极610相交。在具有这种结构的前电极600中，将电流从布置在前电极600下面的η型半导体层供应至栅极610并且沿栅极610转移至集电极620和外部I/O端子(未示出)。
[0093]栅极610的宽度是20μπι至10ym且其间的间隙是0.5mm至2.2mm。S卩，与常规栅极相比，栅极是薄且致密的。因此，使阴影损耗最小化，将电流从η型半导体层开始的移动距离缩短，并由此可降低当通过η型半导体层时所产生的损耗。此外，如图4中所示，栅极具有大的纵横比并由此可以使电阻损耗最小化。
[0094]在另一方面，将根据常规方法的前电极的俯视图示于图6中。从图5和6之间的比较可以看出，根据本发明第一实施方式的前电极(称作“第一前电极”)具有如下结构，其中以小的距离布置与常规前电极相比具有小的宽度的多个栅极。
[0095]将根据本发明另一个实施方式的前电极(第二前电极)的局部俯视图示于图7和8中。
[0096]参考图7和8，栅极610包含布置在集电极620侧面处的第一图案部分(A)、远离集电极620的第二图案部分(B)、以及在第一图案部分(A)和第二图案部分(B)之间的树枝状电极(C)。较宽的栅极稀疏地布置在第一图案部分(A)中，而较窄的栅极致密地布置在第二图案部分中。
[0097]可以因这种结构而使得从第二图案部分(B)供应的电流数量最大化并且可以因较宽的第一图案部分(A)而使得电阻和阴影损耗最小化。
[0098]在图7中所示的前电极601中，将第二图案部分的两个栅极偶联至各个树枝状电极(C)。在图8中所示的前电极602中，将第二图案部分的所有栅极偶联至树枝状电极(C)。在图8中所示的前电极602中，第一图案部分的栅极比较窄。考虑到阴影损耗，可以形成宽度比图7的第一图案部分中的栅极的宽度更小的栅极。
[0099]图9是说明具有图7的前电极的太阳能电池的局部示意图。
[0100]参考图9，所述太阳能电池包含P型半导体层502、布置在P型半导体层502上的导电类型与P型半导体层502相反的η型半导体层503以及在其间的界面处形成的ρ/η结。在P型半导体层502下面形成后电极501。在η型半导体层503上形成具有用于阻碍光反射的蜂窝结构的防反射膜504，在防反射膜504上形成包含栅极和集电极620的前电极且所述前电极至少部分地接触η型半导体层503。
[0101]P型半导体层502通常是P型硅衬底且η型半导体层503通常是磷(P)掺杂的η型发射极层。另外，前电极500通常为Ag图案的形式，且后电极501在P型半导体层502的后表面上形成为Al层。
[0102]前电极垂直地连接至具有大宽度的集电极620且包含:包含具有150 μ m以下宽度的栅极的第一图案部分610A、包含宽度小于第一图案部分610A的栅极宽度的栅极的第二图案部分610B以及包含接触并连接这些图案部分的栅极的树枝状电极610C。
[0103]基于这种结构，能够通过第一图案部分A而使电阻的增加最小化，因为从η型半导体层503供应至第二图案部分B的电流沿栅极610移动并积聚，并且使阴影损耗最小化且由此能够使总体功率损耗最小化，因为在第一图案部分610Α之间的间隙大且在第二图案部分610Β之间的间隙小。
[0104]图10是示意性地说明太阳能电池的前电极的前俯视图。
[0105]参考图10，所述前电极包含两个集电极620和布置在集电极620之间的垂直于集电极620的栅极。此时，厚度大的第一图案部分610A连接至集电极620并垂直于其。另外，第二图案部分610B连接至第一图案部分610A且第二和第一图案部分通过两个集电极620之间的中心而相互连接。
[0106]本领域的技术人员应理解，在不背离所附权利要求书中所公开的本发明的范围和主旨的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。
【权利要求】
1.一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。
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。
10.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娃制成的η型半导体层。
11.一种太阳能电池，其包含通过通过权利要求1的方法制造的前电极。
12.根据权利要求11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)。
13.根据权利要求11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，其中在所述栅极中引入的电流移动至所述集电极并由此被收集，其中所述栅极的宽度是20μπι至100 μ m0
14.根据权利要求13的方法，其中在单位图案(IcmXlcm)中形成的所述栅极的数目是5至20,且在所述栅极之间的距离为0.5mm至2.2mm。
15.根据权利要求13的方法，其中所述栅极垂直于所述集电极，并且所述集电极布置在所述一系列栅极的两个侧端或者一个侧端处。
16.根据权利要求11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，其中由所述栅极供应的电流移动至所述集电极并且由此被收集，其中所述图案包含第一图案部分和第二图案部分，在所述第一图案部分中所述栅极的宽度为150 μ m以下，在所述第二图案部分中所述栅极的宽度小于所述第一图案部分的所述栅极的宽度。
17.根据权利要求16的方法，其中所述第一图案部分布置在所述集电极的侧面处，并且垂直于所述集电极。
18.根据权利要求16的方法，其中所述第二图案部分具有其中两个以上栅极相互接合的结构。
19.根据权利要求16的方法，其中用于将所述第一图案部分的栅极的端部连接至所述第二图案部分的栅极的端部的树枝状电极布置在所述第一图案部分的所述栅极和所述第二图案部分的所述栅极之间。
20.根据权利要求19的方法，其中所述第二图案部分的栅极的宽度为10μ m至60 μ m，所述第一图案部分的栅极的宽度大于所述第二图案部分的栅极的宽度并且为50μπ?至150 μ m,并且所述树枝状电极等于或大于所述第二图案部分的栅极的宽度并且为10 μ m至60 μ m0
21.根据权利要求16的方法，其中所述第二图案部分的所述栅极之间的距离是0.5mm至2mm，在所述第一图案部分的所述栅极之间的距离等于或大于在所述第二图案部分的所述栅极之间的距离并且为1.5mm至3mm。
22.根据权利要求19的方法，其中相对于栅极的总长度，所述第二图案部分中的栅极的长度为10%至70%，所述第一图案部分中的栅极的长度为30%至90%，且所述树枝状电极的长度为0%至10%。
【文档编号】H01L31/0224GK104241445SQ201410408743
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2010年5月26日 优先权日:2009年5月26日
【发明者】李东郁, 黄仁皙, 尹锡炫, 全相起, 黄智泳 申请人:株式会社Lg化学