KR101590228B1 - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도전성 분말; 유리 프릿; 유기 비히클; 및 열경화성 수지;를 포함하고, 전체 수지 조성물 중 상기 열경화성 수지를 0.5 내지 30 중량% 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 미세 선폭 및 고 종횡비를 갖는 전극을 제조할 수 있으며, 이로부터 제조된 태양전지 전극은 높은 단락전류(Isc)를 가지고 변환효율 및 Fill Factor 값이 우수하다.
Description
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
태양전지 전극의 변환효율을 향상시키기 위하여 웨이퍼와 접촉성을 향상하여 접촉저항(Rc)과 직렬저항(Rs)을 최소화시키거나 유기물로 스크린 마스크(Screen mask)의 패턴 선폭을 작게 조절함으로써 미세 선폭(Fine line)을 형성하여 단락전류(Isc)를 높임으로써 효율을 개선하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 종래 기술이 존재하나, 스크린 마스크를 이용하여 전극 선폭을 감소시키는 방법은 직렬저항(Rs)의 상승을 유발할 수 있고, 미세 패턴의 연속 인쇄성을 저하시킬 수 있다는 문제점이 존재한다.
본 발명의 목적은 미세 선폭 및 고 종횡비를 갖는 전극을 제조할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 단락전류(Isc)를 가지고 변환효율 및 Fill Factor 값이 우수한 태양전지 전극을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 일 관점인 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말; 유리 프릿; 유기 비히클; 및 열경화성 수지;를 포함하고, 전체 수지 조성물 중 상기 열경화성 수지를 0.5 내지 30 중량% 포함할 수 있다.
상기 조성물은 도전성 분말 60 내지 95 중량%; 유리 프릿 0.5 내지 20 중량%; 유기 비히클 1 내지 30 중량%; 및 열경화성 수지 0.5 내지 30 중량%;를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 경화제 0.1 내지 1 중량%; 및 환원제 0.1 내지 5 중량%;를 더 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 3관능성 에폭시 수지, 이소시아네이트, 비스말레이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 경화제는 MPDA(m-Phenylene Diamine), DDM(Diamino Diphenyl Methane), DDS(Diamino Diphenyl Sulfone), MNA(Methyl Nadic anhydride), DDSA(Dodecenyl succinicanhydride), MA(Maleic anhydride), SA(Succinic anhydride), MTHPA(Methyltetrahydrophthalic anhydride), HHPA(Hexahydrophthalic Anhydride), THPA(Tetrahydrophthalic anhydride), 및 PMDA(Pyromellitic anhydride)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 환원제는 글루타르산(glutaric acid), 말산(malic acid), 아젤레익산(azelaic acid), 아비에트산(abietic acid), 아디프산(adipic acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 아크릴산(acrylic acid), 또는 시트르산(citric acid)일 수 있다.
상기 유기 비히클은 바인더 수지 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 및 폴리메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 용매는 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸센로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 텍사놀(texanol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 및 에틸락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 도전성 분말은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 은(Ag) 분말일 수 있다.
상기 유리 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산비스무스계(Bi2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화납계(PbO), 산화납-산화텔루륨계(PbO-TeO2), 산화납-산화텔루륨-산화규소계(PbO-TeO2-SiO2), 산화납-산화텔루륨-산화리튬계(PbO-TeO2-Li2O) 산화비스무스-산화텔루륨계(Bi2O3-TeO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화규소계(Bi2O3-TeO2-SiO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화리튬계(Bi2O3-TeO2-Li2O), 산화텔루륨계(TeO2), 및 산화텔루륨-산화아연계(TeO2 -ZnO) 유리 프릿로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유리 프릿을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점인 태양전지 전극은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 미세 선폭 및 고 종횡비를 갖는 전극을 제조할 수 있으며, 이로부터 제조된 태양전지 전극은 높은 단락전류(Isc)를 가지고 변환효율 및 Fill Factor 값이 우수하다.
도 1은 실시예 1의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극의 전자 현미경 사진(a)과 전극의 단면도(b)를 각각 나타낸 것이다.
도 2는 비교예 1의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극의 전자 현미경 사진(a)과 전극의 단면도(b)를 각각 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
도 2는 비교예 1의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극의 전자 현미경 사진(a)과 전극의 단면도(b)를 각각 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
태양전지 전극용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말; 유리 프릿; 유기 비히클; 및 열경화성 수지;를 포함하고, 전체 수지 조성물 중 상기 열경화성 수지를 0.5 내지 30 중량% 포함한다. 이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
(A) 도전성 분말
본 발명의 도전성 분말은 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Nickel) 및 ITO(인듐틴옥사이드)로부터 선택되는 1종 이상의 금속분말을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 은(Ag) 분말 또는 은 (Ag) 분말을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 도전성 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있는데, 예를 들어 수십 내지 수백 nm 크기, 수 내지 수십 ㎛의 분말일 수 있으며, 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 도전성 분말을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 도전성 분말은 입자 형상이 구형, 판상, 무정형 형상을 가질 수 있다
상기 도전성 분말의 평균입경(D50)은 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛이 될 수 있다. 상기 평균입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
상기 도전성 분말은 조성물 전체 중량 대비 60 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 저항의 증가로 변환 효율이 낮아지는 것을 막을 수 있다. 바람직하게는 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.
(B) 유리
프릿
유리 프릿(glass frit)은 태양 전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 은 입자를 용융시켜 저항이 낮아질 수 있도록 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시키고, 전도성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
태양전지의 효율을 증가시키기 위하여 태양전지의 면적을 증가시키면 태양전지의 접촉저항이 높아질 수 있으므로 pn 접합(pn junction)에 대한 피해를 최소화함과 동시에 직렬저항을 최소화시켜야 한다. 또한, 다양한 면저항의 웨이퍼의 증가에 따라 소성 온도가 변동폭이 커지므로 넓은 소성 온도에서도 열안정성을 충분히 확보될 수 있는 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유리 프릿은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유연 유리 프릿 또는 무연 유리 프릿 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
일 구체예로서, 상기 유리 프릿은 산화납, 산화규소, 산화텔루륨, 산화비스무스, 산화아연, 산화붕소, 산화알루미늄, 산화텅스텐 등으로부터 선택된 금속 산화물을 단독으로 또는 이들 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산비스무스계(Bi2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화납계(PbO), 산화납-산화텔루륨계(PbO-TeO2), 산화납-산화텔루륨-산화규소계(PbO-TeO2-SiO2), 산화납-산화텔루륨-산화리튬계(PbO-TeO2-Li2O) 산화비스무스-산화텔루륨계(Bi2O3-TeO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화규소계(Bi2O3-TeO2-SiO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화리튬계(Bi2O3-TeO2-Li2O), 산화텔루륨계(TeO2), 및 산화텔루륨-산화아연계(TeO2 -ZnO) 유리 프릿로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유리 프릿을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있으며, 조성물 전체 중량 대비 0.5 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 상기 유리 프릿의 형상은 구형이어도 부정형상이어도 무방하다. 구체예에서는, 전이점이 상이한 2종의 유리 프릿을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 전이점이 200℃ 이상 350 ℃ 이하인 제1 유리 프릿과 전이점이 350℃ 초과 550℃ 이하인 제2 유리 프릿을 1 : 0.2 내지 1 : 1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 기술된 금속산화물의 조성으로 혼합한다. 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 혼합할 수 있다. 혼합된 조성물을 700℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한다. 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 유리 프릿을 얻을 수 있다.
(C) 유기
비히클
유기 비히클은 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 태양전지 전극 형성용 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸센로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 텍사놀(texanol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 비히클은 조성물 전체 중량 대비 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(D) 열경화성 수지
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물로 인쇄시 미세 패턴을 구현하고, 고 종횡비(aspect ratio: 전극 두께/ 전극 선폭)를 갖는 전극을 형성하기 위하여 열경화성 수지를 도입하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 수지를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극의 전자현미경 사진(a)과 전극의 단면도(b)를 나타낸 것이고, 도 2는 열경화성 수지를 포함하지 않는 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극의 현미경 사진(a)과 전극의 단면도(b)를 나타낸 것이다. 도 1 및 2를 참고하면, 열경화성 수지를 사용한 도 1의 전극의 종횡비가 열경화성 수지를 사용하지 않은 도 2의 전극보다 큰 것을 확인할 수 있다.
상기 열경화성 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 3관능성 에폭시 수지, 이소시아네이트. 비스말레이미드 등을 사용할 수 있으며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 조성물 전체 중량 대비 0.5 내지 30 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 20중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 전극 패턴 인쇄 후 건조 과정에서 전극의 선폭을 1차 수축시켜 미세 선폭의 구현이 가능하고, 수축시 기판의 인쇄 면에 잔사를 최소화하여 단락전류(Isc)가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
(E) 경화제
상기 경화제는 아민계 경화제 또는 무수물계 경화제가 사용될 수 있다. 상기 아민계 경화제로는 MPDA(m-Phenylene Diamine), DDM(Diamino Diphenyl Methane), DDS(Diamino Diphenyl Sulfone) 등이 사용될 수 있고, 상기 무수물계 경화제로는 MNA(methyl nadic anhydride), DDSA(Dodecenyl succinicanhydride), MA(Maleic anhydride), SA(Succinic anhydride), MTHPA(Methyltetrahydrophthalic anhydride), HHPA(Hexahydrophthalic Anhydride), THPA(Tetrahydrophthalic anhydride), PMDA(Pyromellitic anhydride) 등이 사용될 수 있으며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 경화제는 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 패턴 인쇄 및 건조 후 소정의 패턴 건조체를 얻을 수 있다.
(F) 환원제
상기 환원제로는 글루타르산(glutaric acid), 말산(malic acid), 아젤레익산(azelaic acid), 아비에트산(abietic acid), 아디프산(adipic acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 아크릴산(acrylic acid), 시트르산(citric acid) 등이 사용될 수 있으며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 환원제는 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 패턴 인쇄 후 양호한 건조 수축 특성을 가질 수 있다.
(G) 기타 첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기에서 기술한 구성 요소 외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 첨가될 수 있으며, 필요에 따라 변경할 수 있다.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(102)을 포함하는 웨이퍼(100) 또는 기판 상에, 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다. 예컨대, 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 60초 정도 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400℃ 내지 950℃, 바람직하게는 750℃ 내지 950℃에서 약 30초 내지 180초 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
실시예
1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 0.2 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 0.8 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 87 중량%, 평균 입경이 1.0 ㎛이고 전이점이 341℃인 저융점 유연 유리 분말(유연 Glass, (주)파티클로지, CI-124) 4 중량%, 열경화성 수지(국도화학社 YD136) 6.3 중량%, 경화제(국도화학社 KH620) 0.7 중량%, 및 환원제(Aldrich社 Meta Phenylene Diamine) 0.5 중량%, 첨가제로서 분산제 BYK102(BYK-chemie) 0.2 중량% 및 요변제 Thixatrol ST (Elementis co.) 0.3 중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
준비된 태양전지 전극 형성용 조성물을 면 저항 90Ω인 폴리 P 타입 실리콘 웨이퍼(Wafer) 전면에 스크린 마스크 1과 2을 이용하여 각각 스크린 프린팅하여 전극 패턴(finger bar)을 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 웨이퍼의 후면에 알루미늄을 포함하는 전극 형성용 조성물을 후면 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 400 내지 950 ℃사이로 30 초에서 50 초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율 측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 Fill Factor (FF, %) 변환효율(%), 단락전류(Isc), 개방전압(Voc), 및 직렬저항(Rs)를 측정하였다. 제조된 전극(finger bar)의 단선 여부를 확인하기 위하여 EL tester(MV tech 社)를 이용하여 Line open 개수를 측정하였으며, 전극 라인의 선폭 및 두께는 VK 장비(KEYENCE社 VK9710)를 이용하여 측정하였다.
* 스크린 마스크 1 : SUS325 type / Emulsion 두께 15um / 핑거바 선폭 45um, 핑거바 개수 80개
* 스크린 마스크 2 : SUS325 type / Emulsion 두께 15um / 핑거바 선폭 35um, 핑거바 개수 90개
실시예
2 내지 5 및
비교예
1 내지 2
하기 표 1의 함량으로 조성물을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극을 제조하였으며 물성을 측정한 후 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
상기 표 1에서 보듯이, 열경화성 수지를 포함하는 실시예 1 내지 5는 비교예 1 및 2에 비하여 전극 패턴 인쇄 후 건조 과정에서 전극의 선폭을 1차 수축시켜 미세 선폭의 구현이 가능하고, 수축시 기판의 인쇄 면에 잔사를 최소화하여 높은 단락전류(Isc)를 나타내며 변환효율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (11)
- 도전성 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 경화제, 환원제, 및 열경화성 수지를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물이고,
전체 조성물 중 상기 열경화성 수지를 0.5 내지 30 중량%, 상기 경화제를 0.1 내지 1중량%, 상기 환원제를 0.1 내지 5중량% 포함하는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 도전성 분말 60 내지 95 중량%;
상기 유리 프릿 0.5 내지 20 중량%;
상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 열경화성 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 3관능성 에폭시 수지, 이소시아네이트, 비스말레이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 경화제는 MPDA(m-Phenylene Diamine), DDM(Diamino Diphenyl Methane), DDS(Diamino Diphenyl Sulfone), MNA(methyl nadic anhydride), DDSA(Dodecenyl succinicanhydride), MA(Maleic anhydride), SA(Succinic anhydride), MTHPA(Methyltetrahydrophthalic anhydride), HHPA(Hexahydrophthalic Anhydride), THPA(Tetrahydrophthalic anhydride), 및 PMDA(Pyromellitic anhydride)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 환원제는 글루타르산(glutaric acid), 말산(malic acid), 아젤레익산(azelaic acid), 아비에트산(abietic acid), 아디프산(adipic acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 아크릴산(acrylic acid), 또는 시트르산(citric acid)인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 도전성 분말은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 은(Ag) 분말인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산비스무스계(Bi2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화납계(PbO), 산화납-산화텔루륨계(PbO-TeO2), 산화납-산화텔루륨-산화규소계(PbO-TeO2-SiO2), 산화납-산화텔루륨-산화리튬계(PbO-TeO2-Li2O) 산화비스무스-산화텔루륨계(Bi2O3-TeO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화규소계(Bi2O3-TeO2-SiO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화리튬계(Bi2O3-TeO2-Li2O), 산화텔루륨계(TeO2), 및 산화텔루륨-산화아연계(TeO2 -ZnO) 유리 프릿로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유리 프릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항 내지 제2항, 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항의 조성물로 제조된 태양전지 전극.
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