소개
태양전지 셀 표면의 집전 전극에서 은 사용량을 정하는 전극 본체를 구리로 바꾸는 구조를 다룬다. PDA 접착, 구리 배선, Ni계 확산방지막으로 역할을 나눈 전극 설계와 공정을 정리한 기술 자료다.
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요약
셀 표면의 은 전극은 프릿이 접착과 접촉을 돕지만, 은 소비량은 전극 본체가 결정한다. 접착은 PDA, 전류 운반은 무프릿 구리, 접점의 구리 확산 차단은 Ni계 층이 맡게 해 본체의 은을 구리로 바꾼다. 공정 순서와 단면 계산, 셀당 은 85~90% 절감 설계 시나리오를 다룬다.
결론
태양전지 셀 표면의 가는 은 선은 발전한 전기를 모은다. 원본은 2025년 태양광 전체 은 수요를 약 5,800톤으로 들되, 이 전부가 대체 대상은 아니라고 밝힌다. 기존 은 전극에서 유리 프릿은 소성 중 접착과 접촉 형성에 관여하고, 은 소비량은 전극 본체가 정한다. 쿨스의 구조는 세 역할을 나눈다. 바닥의 PDA가 기판과 구리 배선의 접착을, 구리 배선 본체가 주전류 운반을, 접점의 Ni계 층이 구리 확산 차단을 맡는다. PDA는 접착 영역에만 적용하고 금속 접촉면은 노출한다. 공정은 레이저 개구 후 금속 접점과 Ni계 확산방지막 형성, 접점을 가리지 않는 PDA 선택 도포, 무프릿 구리 인쇄, 보호 분위기 소결의 순서다. 소결에서는 산소 노출 억제와 환원 조건으로 구리 산화를 제어하고 표면 보호층을 만든다. 원본은 레이저 개구만으로 저저항 접점이 완성되지 않으며, 소결 후 PDA 접착 유지와 구리 산화 억제를 함께 평가한다고 밝힌다. 선 길이와 저항이 같다는 조건에서 필요한 단면적은 비저항에 비례한다(R = ρL/A). 원본은 문헌 은 시료 5.09 μΩ·cm와 구리 제조사 사례 5.00 μΩ·cm를 계산 기준으로 써서, 필요한 구리 단면을 기존 은 단면의 98.2%로 계산한다. 쿨스 PDA 구조의 실측값이 아니다. 원본은 셀당 은 사용량을 계산 기준량 100 mg 중 90 mg을 구리로 바꾸는 시나리오로 계산한다. 남는 은은 유지분 10 mg과 접점·보호용 추가 은의 합이며, 추가 은이 0 mg이면 10 mg(90% 절감), 5 mg이면 15 mg(85%), 10 mg이면 20 mg(80%)이다. 원본은 같은 기준으로 계산한 무프릿 은 전극안(47.8 mg)과 비교한다. 은 단가가 같으면 은 소재비도 사용량에 비례해 줄지만, 총제조원가에는 구리 페이스트·접점·PDA·소결·보호 공정비와 수율이 함께 들어간다. 외부 실증으로는 Fraunhofer의 Ni/Cu/Ag 도금 전극에서 1.1 mg Ag/Wp, 효율 24%가 보고돼 있으며, 쿨스의 PDA·인쇄·소결 구조는 개발안이다.
주제
- 태양광
- 인쇄전자
