KR101655378B1 - 태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물, 이를 사용하여 형성된 n-형 태양 전지의 전면 전극, 및 상기 전면 전극을 포함하는 태양 전지 - Google Patents
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물, 이를 사용하여 형성된 n-형 태양 전지의 전면 전극, 및 상기 전면 전극을 포함하는 태양 전지 Download PDFInfo
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Abstract
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물, 이를 사용하여 형성된 태양 전지의 전면 전극, 및 상기 전면 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
구체적으로, 상기 페이스트 조성물은 전도성 분말; 무기 첨가제; 및 유기 비히클;을 포함하고, 상기 전도성 분말은, 은(Ag) 분말 및 알루미늄(Al) 분말의 혼합물을 포함하는 금속 분말이고, 상기 무기 첨가제는, 납(Pb)-아연(Zn)-붕소(B)-규소(Si)-텅스텐(W) 계 유리 프릿(glass frit)을 포함한다.
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Description
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물, 이를 사용하여 형성된 N-형 태양 전지의 전면 전극, 및 상기 전면 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
이러한 태양 전지의 효율을 높이기 위해서는, 태양 에너지로부터 가능한 많은 전기 에너지를 출력할 수 있도록 하는 것이 중요하며, 대면적화하는 것이 하나의 방법이 될 수 있다.
그러나, 태양 전지를 대면적화함에 따라, 반도체 기판과 전극 사이의 라인 저항 및 접촉 저항이 상승하여, 오히려 전지의 효율이 감소되는 문제가 될 수 있다.
본 발명의 구현예들에서는, 태양 전지의 전면 형성에 사용되는 페이스트 조성물과 관련하여, 그 성분 및 함량을 제어함으로써 전술한 문제를 해소하고자 한다.
태양 전지의 전면 전극 형성용
페이스트
조성물
본 발명의 일 구현예에서는, 전도성 분말; 무기 첨가제; 및 유기 비히클;을 포함하고, 상기 전도성 분말은, 은(Ag) 분말 및 알루미늄(Al) 분말의 혼합물을 포함하는 금속 분말이고, 상기 무기 첨가제는, 납(Pb)-아연(Zn)-붕소(B)-규소(Si)-텅스텐(W) 계 유리 프릿(glass frit)을 포함하며, 상기 유리 프릿의 총량(100 중량%)에 대해, 산화납(PbO)이 60 내지 80 중량% 포함되고, 산화아연(ZnO)이 15 내지 25 중량% 포함되고, 산화붕소(B2O3)가 1 내지 10 중량% 포함되고, 산화규소(SiO2)이 1 내지 5 중량%를 포함되고, 산화텅스텐(WO3)이 0.1 내지 1.0 중량% 포함되는 것인, 태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물을 제공한다.
상기 유리 프릿에 관한 설명은 다음과 같다.
상기 유리 프릿의 연화점(Tdsp)은, 300 ℃ 초과 450 ℃ 미만의 온도 범위를 만족하는 것일 수 있다.
상기 유리 프릿의 결정화 온도(Tc)는, 450 ℃ 초과 600 ℃ 미만의 온도 범위를 만족하는 것일 수 있다.
상기 전도성 분말에 관한 설명은 다음과 같다.
상기 전도성 분말은, 상기 은(Ag) 분말에 대한 상기 알루미늄(Al) 분말의 중량 비율이 0.01:0.99 내지 5:95인 것일 수 있다.
상기 은(Ag) 분말에 대한 상기 알루미늄(Al) 분말의 중량 비율이 0.5:99.5 내지 3:97인 것일 수 있다.
상기 전도성 분말의 D50 입경은, 10 ㎛ 이하(단, 0 ㎛ 제외)인 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 은 분말은, 입경이 서로 다른 2 종 이상의 은 입자를 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기 비히클에 관한 설명은 다음과 같다.
상기 유기 비히클은, 유기 바인더 및 유기 용매를 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기 바인더는, 셀룰로오즈계 바인더, 아크릴레이트계 바인더, 및 로진을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
상기 유기 용매는, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 터핀올(Terpineol), 텍사놀, 벤질알콜 및 페녹시 에탄올을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
한편, 상기 무기 첨가제는, 소결 억제제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 소결 억제제는, 규소(Si), 산화규소(SiO2), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 소결 억제제는, 상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 2 중량% 이하로 포함되는 것(단, 0 중량% 제외)일 수 있다.
상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 무기 첨가제는 1 내지 10 중량% 포함되고, 상기 유기 비히클은 0.1 내지 20 중량% 포함되고, 상기 전도성 분말은 잔부로 포함되는 것일 수 있다.
이때, 상기 페이스트 조성물은, 유기 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기 첨가제는, 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 산화방지제, 및 커플링제를 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 유기 첨가제는 0.01 내지 5 중량% 포함되는 것일 수 있다.
태양 전지의 전면 전극
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 태양 전지의 전면 전극을 제공한다.
태양 전지
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 전면에 위치하는, 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는, 후면 전극;을 포함하고, 상기 전면 전극은, 버스(Bus) 전극 및 핑거(Finer) 전극을 포함하고, 상기 버스 전극 및 상기 핑거 전극 중 적어도 하나의 전극은, 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 것인, 태양 전지를 제공한다.
상기 반도체 기판은, N형(N-type) 실리콘 기판인 것일 수 있다.
상기 반도체 기판 및 상기 전면 전극 사이의 접착력은, 4 N 이상인 것일 수 있다.
상기 전면 전극의 라인 저항(Line Resistivity)은, 3.5 uΩㆍ㎝ 미만인 것일 수 있다.
상기 전면 전극의 접촉 저항(Contact Resistivity)은, 5 mΩ㎠미만인 것일 수 있다.
상기 태양 전지의 충전율(Fill Factor)은, 80 % 이상인 것일 수 있다.
상기 태양 전지의 변환 효율(Efficiency)은, 21.0 % 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 반도체 기판과 전면 전극 사이의 접착성이 향상됨에 따라, 라인 저항 및 접촉 저항이 최소화되어, 궁극적으로는 태양 전지의 충전율 및 변환 효율을 개선할 수 있다. 이와 동시에, 열 안정성도 확보될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 개략적으로 도식화한 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
일반적으로, 태양 전지의 전극은, 도전성 분말, 유리 프릿(glass), 및 유기 비히클을 혼합하고, 필요에 따라 첨가제를 더 첨가하여 페이스트(paste) 조성물을 제조하고, 이러한 페이스트 조성물을 반도체 기판의 일면 또는 양면에 도포하며 패터닝한 후, 도포된 페이스트 조성물을 소성하여 건조하는 일련의 공정에 따라 형성될 수 있다.
이때, 유리 프릿은, 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 금속 결정 입자를 생성시키며, 이를 통해 전극(특히, 금속 결정 입자) 및 반도체 기판 사이의 접착력을 향상시켜 라인 저항 및 접촉 저항이 낮추는 역할을 할 뿐만 아니라, 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
이러한 전극 형성 공정을 고려하면, 반도체 기판 및 그 위에 형성되는 전극 사이의 접촉성을 향상시킴으로써 라인 저항 및 접촉 저항을 낮추는 것이, 태양 전지의 효율을 높이는 중요한 요인이 됨을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예들에서는, 특히 태양 전지의 전면 전극을 형성하는 페이스트 조성물과 관련하여, 그 성분 및 함량을 제어함으로써, 태양 전지의 충전율 및 변환 효율을 개선함과 동시에 열 안정성을 확보하고자 한다.
태양 전지의 전면 전극 형성용
페이스트
조성물
본 발명의 일 구현예에서는, 전도성 분말; 무기 첨가제; 및 유기 비히클;을 포함하고, 상기 전도성 분말은, 은(Ag) 분말 및 알루미늄(Al) 분말의 혼합물을 포함하는 금속 분말이고, 상기 무기 첨가제는, 납(Pb)-아연(Zn)-붕소(B)-규소(Si)-텅스텐(W) 계 유리 프릿(glass frit)을 포함하며, 상기 유리 프릿의 총량(100 중량%)에 대해, 산화납(PbO)이 60 내지 80 중량% 포함되고, 산화아연(ZnO)이 15 내지 25 중량% 포함되고, 산화붕소(B2O3)가 1 내지 10 중량% 포함되고, 산화규소(SiO2)이 1 내지 5 중량%를 포함되고, 산화텅스텐(WO3)이 0.1 내지 1.0 중량% 포함되는 것인, 태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물을 제공한다.
상기 페이스트 조성물은, 은(Ag) 분말과 함께 알루미늄(Al) 분말이 혼합된 전도성 분말을 포함하면서, 상기 각 함량 범위를 만족하는 납(Pb)-아연(Zn)-붕소(B)-규소(Si)-텅스텐(W)계 유리 프릿을 포함함으로써, 전면 전극으로 형성될 경우 반도체 기판과의 접착성이 우수하게 발현될 수 있다.
구체적으로, 상기 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 전면 전극은, 라인 저항 및 접촉 저항이 최소화되어, 궁극적으로는 태양 전지의 충전율 및 변환 효율의 개선에 기여할 수 있다. 이와 동시에, 열 안정성도 확보할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 페이스트 조성물은, N형(N-type) 실리콘 기판의 전면 전극으로 형성될 수 있다. 상기 N형 실리콘 기판은, 고순도 기판의 일종으로서 불순물에 의한 표면 재결합이 억제되고, 이에 따른 개방 전압(Voc)의 저하가 최소화되는 이점이 있지만, 110 내지 130 Ω/sq 의 높은 면저항을 나타내는 단점도 있다고 알려져 있다.
이때, 상기 페이스트 조성물은 전극 및 반도체 기판 사이의 접착성을 향상시킴으로써, 라인 저항 및 접촉 저항을 낮출 수 있다. 구체적으로, 전극은 일반적으로 금속인 바, 반도체 기판과의 이종 접합에 따른 금속 일 함수(Metal work function)와 반도체 일 함수(Semiconductor work function) 간의 쇼트키 밴드 갭(Schottky barrier Gap)이 존재하는데, 이러한 쇼트키 밴드 갭이 상기 페이스트 조성물에 의해 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 페이스크 조성물은, 전극 및 반도체 기판 사이의 쇼트키 밴드 갭을 낮춤으로써 전자(electron)의 이동을 용이하게 하며, 그 결과 접촉 저항을 낮출 수 있어, 결과적으로는, 높은 면저항을 가진 N형(N-type) 실리콘 기판의 전면 전극으로 형성되기에 적합할 수 있다.
이러한 사실은, 후술되는 실시예 및 이에 대한 평가예를 통해 뒷받침된다.
상기 유리 프릿에 관한 설명은 다음과 같다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 유리 프릿은 상기 각 함량 범위를 만족하는 납(Pb)-아연(Zn)-붕소(B)-규소(Si)-텅스텐(W)계 유리 프릿으로서, 적정 연화점에서 연화하여 소성 온도를 낮추는 데 기여할 수 있으며, 이하에서 설명되는 연화점 및 결정화 온도의 각 범위를 만족할 수 있다,
구체적으로, 상기 유리 프릿의 연화점(Tdsp)은, 300 ℃ 초과 450 ℃ 미만의 온도 범위를 만족하는 것일 수 있다.
또한, 상기 유리 프릿의 결정화 온도(Tc)는, 450 ℃ 초과 600 ℃ 미만의 온도 범위를 만족하는 것일 수 있다.
이러한 각 온도 범위는 후술되는 실시예 및 이에 대한 평가예를 통해 뒷받침된다.
한편, 상기 유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 함량 범위를 만족하도록 하여, 산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 산화붕소(B2O3), 및 산화규소(SiO2)을 혼합한다. 이때의 혼합은, 볼 밀(ball mill), 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 수행될 수 있다.
이후, 혼합된 조성물을 900℃ 내지 1300℃의 온도 범위에서 용융시키고, 상온(25℃)에서 담금질(quenching)한 다음, 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등을 사용하여 분쇄함으로써, 최종적으로 입경이 조절된 유리 프릿을 수득할 수 있다.
구체적으로, 상기 최종적으로 수득되는 유리 프릿은, D50 입경이 4 ㎛ 이하(단, 0 ㎛ 제외), 구체적으로 1 내지 2 ㎛일 수 있고, 그 형상은 구형이거나 무정형이어도 무방하다.
한편, 일반적으로는 태양 전지의 전면 전극 형성 시, 도전성 분말로 은(Ag) 분말을 단독으로 사용한다. 이와 달리, 본 발명의 일 구현예에서는, 도전성 분말로 은(Ag) 분말과 알루미늄(Al) 분말의 혼합물을 포함하는 금속 분말을 사용한다.
상기 혼합물은, 기본적으로 도전성 분말로서 광생성된 전하를 수집하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 상기 혼합물 내 알루미늄(Al) 분말은, 전극의 접촉 저항(Contact resistivity)를 더욱 낮추는 데 기여한다.
상기 혼합물에서, 상기 은(Ag) 분말에 대한 상기 알루미늄(Al) 분말의 중량 비율이 0.01:0.99 내지 5:95, 구체적으로 0.5:99.5 내지 3:97 일 수 있다. 상기 중량 비율을 만족할 때, 우수한 전기 전도성을 발현하면서도, 전극의 접촉 저항(Contact resistivity)를 더욱 낮출 수 있다.
다만, 상기 범위를 초과하여 알루미늄(Al) 분말이 지나치게 과량 혼합될 경우, 시리즈 저항이(Series Resistance) 증가하거나 또는 션팅(Shunting) 현상이 발생하여 효율 저하의 문제가 발생할 수 있다. 이와 달리, 상기 범위 미만으로 알루미늄(Al) 분말을 소량 혼합될 경우, 그 실효성이 미미할 수 있다.
한편, 상기 전도성 분말의 D50 입경은, 10 ㎛ 이하(단, 0 ㎛ 제외), 구체적으로 1 내지 5 ㎛일 수 있다.
이때, 상기 은 분말은, 입경이 동일한 1종의 은 입자만을 포함할 수도 있지만, 서로 다른 2 종 이상의 은 입자를 포함하는 것일 수 있다. 이처럼, 입경이 서로 다른 2 종 이상의 은 분말을 사용할 경우, 치밀도의 향상하여 시리즈 저항을 개선하며, 균질도를 향상하여 션팅 현상의 마진폭을 높여주는 이점이 있다.
보다 구체적으로, 상기 은 분말 총량(100 몰%)에 대해, D50 입경이 3 ㎛ 이하(단, 0 ㎛ 제외)인 은 입자가 50 몰% 이하(단, 0 몰% 제외)로 포함되고, D50 입경이 3 ㎛ 초과 5 ㎛ 이하인 은 입자가 50 몰% 초과 100 몰% 미만으로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 은 분말 및 상기 알루미늄 분말에 포함된 각 입자들의 형상은, 구형, 판상, 및 무정형 중 어떠한 형상도 가능하다.
상기 유기 비히클은, 상기 도전성 분말과 혼합되어 적절한 점도를 부여함으로써 페이스트화 하는 것으로, 유기 바인더 및 이를 용해시키는 유기 용매를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 바인더는, 셀룰로오즈계 바인더, 아크릴레이트계 바인더, 및 로진을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 셀룰로오즈계 바인더의 일종인 에틸셀룰로오즈를 사용하되, 에톡실 함량(ethoxyl content, %)이 동일한 1종의 에틸 셀룰로오즈를 사용할 수도 있고, 서로 다른 2종 이상의 에틸 셀룰로오즈를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기 용매는, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 터핀올(Terpineol), 텍사놀, 벤질알콜 및 페녹시 에탄올을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
한편, 상기 무기 첨가제는, 소결 억제제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 소결 억제제는, 규소(Si), 산화규소(SiO2), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 소결 억제제는, 상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 2 중량% 이하로 포함되는 것(단, 0 중량% 제외)일 수 있다. 상기 소결 억제제가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 전극의 접합 전환(Junction shunting) 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.
상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 무기 첨가제는 1 내지 10 중량% 포함되고, 상기 유기 비히클은 0.1 내지 20 중량% 포함되고, 상기 전도성 분말은 잔부로 포함되는 것일 수 있다.
상기 각 함량 범위를 만족하는 페이스트 조성물은, 상기 무기 첨가제에 의하여 전극과의 접착성이 우수하고, 상기 유기 비히클에 의하여 적절한 점도를 가지며, 상기 전도성 분말에 의하여 전기 전도성이 우수한 것일 수 있다.
이때, 상기 페이스트 조성물은, 유기 첨가제를 더 포함하여, 인쇄 특성이 개선된 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 첨가제는, 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 산화방지제, 및 커플링제를 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 유기 첨가제는 0.01 내지 5 중량% 포함되는 것일 수 있다.
태양 전지의 전극
본 발명의 또 다른 구현예에서는, 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 태양 전지의 전면 전극을 제공한다.
전술한 페이스트 조성물에 관한 중복되는 설명은 생략하고, 상기 전면 전극 및 그 형성 방법에 대해서는 이하의 설명에 따른다.
태양 전지
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 전면에 위치하는, 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는, 후면 전극;을 포함하고, 상기 전면 전극은, 버스(Bus) 전극 및 핑거(Finer) 전극을 포함하고, 상기 버스 전극 및 상기 핑거 전극 중 적어도 하나의 전극은 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 것인, 태양 전지를 제공한다.
도 1은, 상기 태양 전지의 단면도를 예시한 것이다.
이하, 도 1을 참고하여 일 구현예에 따른 태양 전지를 설명한다. 다만, 이며, 이는 단지 예시에 불과할 뿐, 상기 태양 전지가 도 1에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 설명의 편의 상 상기 반도체 기판(10)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반도체 기판(10) 중 태양 에너지를 받는 면을 전면(front side)이라 하고, 상기 전면의 반대면을 후면(rear side)이라 한다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 태양 전지는 하부 반도체 층(10a) 및 상부 반도체 층(10b)을 포함하는 반도체 기판(10)을 포함한다.
상기 반도체 기판(10)은 반도체 물질로 만들어질 수 있다. 상기 반도체 물질은 구체적으로 결정질 규소 또는 화합물 반도체일 수 있고, 상기 결정질 규소로는 웨이퍼 형태의 N형 실리콘 기판이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체 기판(10)이 N형 실리콘 기판일 경우, 하부 반도체 층(10a) 및 상기 상부 반도체 층(10b) N형 불순물로 도핑 되었으며, 상기 상부 반도체 층(10b)는 P형 불순물로 도핑하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 반도체 기판(10)의 전면에는 반사방지막(12)이 형성될 수 있다. 상기 반사방지막(12)은 태양 에너지를 받는 반도체 기판(10)의 전면에 형성되어 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시킬 수 있다. 또한 상기 반도체 기판(10)의 표면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
이에, 상기 반사방지막(12)은 빛을 적게 흡수하고 절연성이 있는 물질로 만들어질 수 있다. 상기 반사방지막의 예를 들면, 질화규소(SiNx), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화세륨(CeO2) 및 이들의 조합일 수 있으며, 단일 층 또는 복수 층으로 형성될 수 있다.
상기 반사방지막(12)은 200 내지 1500Å의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사방지막(12) 위에는, 복수의 핑거(Finer) 전극을 포함하는 복수의 전면 전극(20)이 형성될 수 있다. 상기 전면 전극(20)은 상기 반도체 기판(10)의 일 방향을 따라 나란히 뻗어 있을 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
상기 핑거(Finer) 전극위에는 상기 버스(Bus bar) 전극(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 버스 전극은, 복수의 태양 전지 셀을 조립할 때 이웃하는 태양 전지 셀을 연결하기 위한 것이다.
이때, 상기 버스(Bus) 전극 및 핑거(Finer) 전극 중 적어도 하나의 전면 전극은, 은 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성될 수 있으며, 스크린 인쇄(screen printing) 방법으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성되는 전면 전극은, 상기 핑거(Finer) 전극이 될 수 있다. 이 경우, 상기 전면 전극의 라인 저항(Line Resistivity)은 3.5 uΩㆍ㎝ 미만일 수 있고, 접촉 저항(Contact Resistivity)은, 5 mΩ㎠미만일 수 있다. 이때, 상기 태양 전지의 충전율(Fill Factor)은 80 % 이상일 수 있고, 변환 효율(Efficiency)은 21.0 % 이상일 수 있다. 이러한 사실은, 후술되는 실시예 및 이에 대한 평가예를 통해 뒷받침된다.
한편, 상기 반도체 기판(10)의 하부에는 후면 전극(30)이 형성될 수 있다. 상기 후면 전극(30)은, 전술한 것과 상이한 페이스트 조성물을 사용하여, 스크린 인쇄 방법으로 형성될 수 있다. 이때의 조성물에 포함된 도전성 분말은, 알루미늄(Al) 등과 같은 불투명 금속을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들, 이에 대비되는 비교예들, 및 이들을 비교하여 평가한 평가예들을 기재한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부일 뿐, 본 발명이 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 내지 13
(1) 유리
프릿의
제조
하기 표 1의 실시예 1 내지 13을 각각 만족하도록, 산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 산화붕소(B2O3), 및 산화규소(SiO2)을 혼합하였다. 이때의 혼합은, 무중력 혼합기를 사용하여, 상기 유리 프릿 조성물 내 모든 성분들이 완전히 혼합이 되도록, 충분한 시간을 두고 수행되었다.
이후, 혼합 완료된 물질을 백금 도가니에 투입한 뒤, 950 내지 1,250℃의 온도에서 용융 작업을 진행하였다. 용융 시간은 30 분(min)이였다. 용융 단계에서 용융된 유리 조성물은 건식 및 습식 퀀칭(Quenching)을 통해 급냉시켰다. 급냉된 유리 용융물을 젯트 밀 사용하여 분말 상태로 분쇄하여, 최종적으로 D50 입경이 2.0±0.5 ㎛인 유리 프릿을 수득할 수 있다.
(2)
페이스트
조성물의 제조
실시예 1 내지 13의 각 유리 프릿에, 도전성 분말, 유기 비히클, 및 첨가제를 투입하고, 혼합하여 각각의 페이스트 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 각각의 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 유리 프릿은 4.0 중량%, 상기 도전성 분말은 88.82 중량%, 상기 유기 비히클은 2.10 중량%, 상기 첨가제는 5.08 중량%가 되도록 하였다.
이때, 상기 도전성 분말로는, 은(Ag) 분말 및 알루미늄(Al) 분말의 혼합 분말을 중량 비율이 2:98이 되도록 (기재 순서는, 알루미늄 분말: 은 분말)로 혼합하여 사용하였다. 여기서, 상기 은 분말으로는, D50 입경이 2.0㎛인 은 분말 및 4.0㎛인 은 분말이 30:70의 중량 비율(기재 순서는, D50 입경이 2.0㎛인 은 분말 : D50 입경이 4.0㎛인 분말)로 혼합하여 사용하였다. 또한, 상기 알루미늄(Al) 분말로는, D50 입경이 4.0㎛인 것을 사용하였다.의
상기 유기 비히클로는 유기 바인더인 (STD-300) 및 유기 용매인 (Butyl Carbitol acetate)가 7:93의 중량비로 혼합된 것을 사용하고, 상기 첨가제로는 증점제, 분산제, 레벨링제, 윤활제, 가소제, 및 점탄성 조정제를 적절히 혼합하여 사용하였다.
(3) 태양 전지의 전면 전극 형성
전면 전극을 형성하기 전에, 반도체 기판의 일종인 N형 실리콘 웨이퍼(면저항: 110 Ω/sq.)의 후면에, 알루미늄 페이스트 조성물을 도포한 후 건조하여 후면 전극을 형성하였다.
구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트 조성물로는 상용 제품인 DSCP-A151(동진쎄미켐) 페이스트를 사용하하였고, 상기 도포는 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하는 방법으로 수행되었으며, 상기 건조는 적외선 건조로 내에서 130 ℃ 에서 4min 유지 후 냉각시키는 방법으로 수행되었다.
이후, 상기 (2)에서 제조된 실시예 1 내지 8의 페이스트 조성물을 각각 사용하여, 전면 전극을 형성하였다.
구체적으로, 상기 후면 전극이 형성된 실리콘 웨이퍼 전면에, 상기 각각의 페이스트 조성물을 도포하였다. 상기 도포는, 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하는 방법으로 수행되었다.
상기 후면 전극 및 상기 전면이 모두 형성된 상태에서, 벨트형 소성로를 사용하여 185 inch/min의 속도로 740℃까지 승온하여 소성을 하였다.
비교예
1 내지 21
하기 표 1의 실시예 1 내지 13 대신, 비교예 1 내지 21의 조성으로 유리 프릿 조성물을 제조한 점을 제외하고, 모두 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물 및 전면 전극을 제조하고, 태양 전지를 제작하였다.
| 구분 | 유리 프릿 내 각 성분의 함량 (단위: 중량%, 유리 프릿 총량(100 중량%) 기준) |
|||||
| PbO | ZnO | B203 | SiO2 | WO3 | ||
| 실시예 | 1 | 73.2 | 22.9 | 1.4 | 2.3 | 0.3 |
| 실시예 | 2 | 75.5 | 14.2 | 7.5 | 2.4 | 0.5 |
| 실시예 | 3 | 67.6 | 21.1 | 8.5 | 2.1 | 0.7 |
| 실시예 | 4 | 75.8 | 18.9 | 1.3 | 3.8 | 0.3 |
| 실시예 | 5 | 71.0 | 22.2 | 2.0 | 4.4 | 0.4 |
| 실시예 | 6 | 72.2 | 13.5 | 9.0 | 4.5 | 0.7 |
| 실시예 | 7 | 66.2 | 20.7 | 8.3 | 4.1 | 0.7 |
| 실시예 | 8 | 72.7 | 22.7 | 2.0 | 2.3 | 0.3 |
| 실시예 | 9 | 74.1 | 13.9 | 9.3 | 2.3 | 0.5 |
| 실시예 | 10 | 67.6 | 21.1 | 8.5 | 2.1 | 0.7 |
| 실시예 | 11 | 71.2 | 22.2 | 2.0 | 4.4 | 0.2 |
| 실시예 | 12 | 73.7 | 13.8 | 7.4 | 4.6 | 0.5 |
| 실시예 | 13 | 66.2 | 20.7 | 8.3 | 4.1 | 0.7 |
| 청구범위 | 60-80 | 15-25 | 1-10 | 1-5 | 0.1-1.0 | |
| 비교예 | 1 | 77.92 | 8.66 | 12.99 | - | 0.43 |
| 비교예 | 2 | 60.61 | 25.97 | 12.99 | - | 0.43 |
| 비교예 | 3 | 86.96 | 9.66 | - | 2.42 | 0.97 |
| 비교예 | 4 | 81.63 | 13.61 | - | 3.40 | 1.36 |
| 비교예 | 5 | 75.95 | 21.10 | - | 2.11 | 0.84 |
| 비교예 | 6 | 64.78 | 20.24 | 12.15 | 2.02 | 0.81 |
| 비교예 | 7 | 56.60 | 23.58 | 14.15 | 4.72 | 0.94 |
| 비교예 | 8 | 84.51 | - | 7.04 | 7.04 | 1.41 |
| 비교예 | 9 | 79.21 | - | 9.90 | 9.90 | 0.99 |
| 비교예 | 10 | 66.33 | 30.61 | 0.51 | 2.04 | 0.51 |
| 비교예 | 11 | 70.27 | 10.81 | 16.22 | 2.16 | 0.54 |
| 비교예 | 12 | 77.42 | - | 19.35 | 2.58 | 0.65 |
| 비교예 | 13 | 82.30 | - | 15.43 | 2.06 | 0.21 |
| 비교예 | 14 | 59.70 | 24.88 | 4.98 | 9.95 | 0.50 |
| 비교예 | 15 | 74.07 | 21.16 | - | 4.23 | 0.53 |
| 비교예 | 16 | 60.30 | 35.18 | - | 4.02 | 0.50 |
| 비교예 | 17 | 78.74 | 15.75 | - | 4.72 | 0.79 |
| 비교예 | 18 | 56.28 | 30.30 | 8.66 | 4.33 | 0.43 |
| 비교예 | 19 | 74.29 | 11.43 | 9.14 | 4.57 | 0.57 |
| 비교예 | 20 | 71.43 | 16.48 | 8.79 | 3.30 | - |
| 비교예 | 21 | 72.22 | 22.22 | 4.44 | 1.11 | - |
평가예
1: 접착력, 라인 저항, 및 접촉 저항 평가
실시예 1 내지 13, 및 비교예 1 내지 21의 각 전극 또는 태양 전지에 대해, 접착력, 라인 저항, 및 접촉 저항을 평가하여, 각각의 평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.
접착력 : 상기 각 태양 전지의 전면 전극의 아일랜드 형(Island type) 버스 바(bus bar)에, 리본(폭 1.5 ㎜, 두께 0.2 ㎜)을 일직선으로 맞춘 후, 태빙(Tabbing) 기기를 사용하여 150 ℃의 뜨거운 공기(hot air)를 가하면서 본딩(bonding)을 실시하였다. 각 본딩(Bonding)된 웨이퍼에 대해, 만능재료시험기(NTS technology社)를 사용하여 박리 시험(peel test, 180도 조건)을 실시하였다. 이와 관련하여, 하기 표 3에 기록된 부착력은, 상기 박리 시험에서의 측정값의 최고점이다.
라인 비저항 : 길이 20000 ㎛ 및 폭 60 ㎛인 인쇄 제판에, 상기 각 은 분말이 포함된 전극 페이스트 조성물을 인쇄, 건조 및 소성한 후, 멀티미터(Tektronix DMM 4020 device)를 사용하여 라인 저항을 측정하였다. 이와 별도로, 레이저 현미경(laser microscope, KEYENCE VK-X100)을 사용하여, 면적을 측정하였다. 이후, 아래의 계산식 1에 각각의 측정값을 넣어 라인 비저항을 계산하고, 표 3에 기록하였다.
[계산식 1] 라인 비저항=(저항 x 면적)/길이
접촉 비저항 : 접촉 저항은 널리 알려진 방법 중 하나인 TLM (Transfer Length Method)을 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 우선 상기 각 은 분말이 포함된 전극 페이스트 조성물을, 웨이퍼에 바(Bar) 패턴(L*Z, 500㎛*3000㎛)으로 인쇄한 후, 건조, 및 소성 공정을 진행한다. 이때, 접촉 저항 측정 시 간섭 현상을 억제하기 위하여, 레이저 에칭 기기(Laser Etching Machine, hardram社)으로 진동수(Frequency) 200㎑ 조건, 펄스 폭(Pulse Width) 50% 조건의 레이저(Laser)를 2회 조사하여, 바(Bar) 패턴의 테두리를 절연(isolation)하였다. 이후에 멀티미터(Tektronix DMM 4020 device)로 저항을 측정하고 간격에 따른 저항의 기울기 및 절편을 측정하여, 접촉 저항을(Ri, Rtotal) 구하였다. 측정된 접촉 저항 및 면적을 아래의 계산식 2에 넣어, 접촉 비저항을 계산하고, 하기 표 3에 기록하였다.
[계산식 2] 접촉 비저항=접촉저항 x 면적
| 구분 | 라인 비저항 (단위: uΩㆍ㎝) |
접촉 비저항 (단위: mΩㆍ㎠) |
접착력 (단위: N) |
|
| 실시예 | 1 | 3.2 | 3.1 | 5.20 |
| 실시예 | 2 | 3.5 | 4.2 | 5.80 |
| 실시예 | 3 | 3.6 | 4.5 | 6.30 |
| 실시예 | 4 | 3.1 | 3.6 | 5.70 |
| 실시예 | 5 | 3.4 | 2.8 | 6.60 |
| 실시예 | 6 | 3.3 | 2.2 | 4.90 |
| 실시예 | 7 | 3.4 | 2.9 | 7.20 |
| 실시예 | 8 | 3.2 | 1.9 | 8.30 |
| 실시예 | 9 | 3.2 | 4.3 | 4.70 |
| 실시예 | 10 | 3.4 | 3.6 | 5.90 |
| 실시예 | 11 | 3.3 | 2.7 | 6.30 |
| 실시예 | 12 | 3.2 | 1.8 | 5.80 |
| 실시예 | 13 | 3.4 | 2.1 | 7.20 |
| 청구범위 | <3.5 | <5 |
>4 |
|
| 비교예 | 1 | 3.6 | 15.8 | 4.8 |
| 비교예 | 2 | 3.8 | 11.2 | 3.5 |
| 비교예 | 3 | 3.7 | 12.3 | 3.2 |
| 비교예 | 4 | 3.7 | 8.7 | 3.1 |
| 비교예 | 5 | 3.7 | 7.1 | 3.8 |
| 비교예 | 6 | 3.8 | 14.8 | 6.2 |
| 비교예 | 7 | 3.3 | 18.5 | 5.8 |
| 비교예 | 8 | 3.4 | 589.5 | 4.9 |
| 비교예 | 9 | 3.4 | 459.6 | 5.8 |
| 비교예 | 10 | 3.3 | 3.5 | 3.2 |
| 비교예 | 11 | 3.3 | 4.8 | 2.6 |
| 비교예 | 12 | 3.4 | 448.9 | 1.7 |
| 비교예 | 13 | 3.3 | 320.3 | 2.2 |
| 비교예 | 14 | 3.4 | 21.5 | 5.6 |
| 비교예 | 15 | 3.4 | 4.3 | 2.8 |
| 비교예 | 16 | 3.6 | 3.4 | 3.8 |
| 비교예 | 17 | 3.3 | 4.2 | 2.4 |
| 비교예 | 18 | 3.6 | 16.4 | 2.6 |
| 비교예 | 19 | 3.5 | 9.3 | 4.2 |
| 비교예 | 20 | 3.4 | 7.5 | 6.2 |
| 비교예 | 21 | 3.3 | 5.2 | 5.3 |
상기 표 2에 따르면, 비교예 1 내지 21의 경우, 실시예 1 내지 13에 미치지 못하는 낮은 접착성이 나타나거나, 라인 저항이 높거나, 접촉 저항이 높은 것으로 나타났다.
이와 달리, 실시예 1 내지 13의 경우, 모두 4 N을 초과하는 우수한 접착성이 나타나면서도, 3.5 uΩㆍ㎝ 미만의 낮은 라인 저항 및 5 mΩㆍ㎠ 미만의 낮은 접촉 저항이 나타나는 것으로 나타났다.
이는, 유리 프릿 조성의 차이에 기인한 것으로, 비교예 1 내지 21과 달리, 실시예 1 내지 13에서는 표 1을 만족함에 따라, 높은 면저항을 가진 N형 실리콘 기판과 전면 전극 사이에서도 접착성이 우수하게 나타나고, 라인 저항 및 접촉 저항이 낮아진 것을 의미한다.
평가예
2: 연화점 및 결정화 온도 평가
실시예 1 내지 13, 및 비교예 1 내지 21의 각 유리 프릿에 대해, 연화점 및 결정화 온도를 평가하여, 각각의 평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.
연화점 : 알루미늄 팬(pan)에 상기 각 유리 프릿을 도포하고, 시차주사열량계 (Differential Scanning Calorimeter, DSC, TA社)를 이용하여 10℃/min의 승온 속도로 580℃까지 온도를 증가시키면서 측정하였다. 측정 시 흡열 반응이 끝나는 피크점을 분석하여, Tdsp 온도를 확인하고, 하기 표 3에 기록하였다.
결정화 온도: 상기 연화점 측정시 사용된 것과 동일한 기기를 사용하고, 동일한 승온 속도 및 온도 조건을 부과하되, 측정 시 발열 반응이 끝나는 피크 점을 분석하여, Tc 온도를 확인하고, 하기 표 3에 기록하였다.
| 구분 | 연화점 (Tdsp, ℃) |
결정화 온도 (Tc, ℃) |
|
| 실시예 | 1 | 321.2 | 486.5 |
| 실시예 | 2 | 376.4 | 500.5 |
| 실시예 | 3 | 355.6 | 492.3 |
| 실시예 | 4 | 380.9 | 500.2 |
| 실시예 | 5 | 324.2 | 488.8 |
| 실시예 | 6 | 398.6 | 521.4 |
| 실시예 | 7 | 367.7 | 476.7 |
| 실시예 | 8 | 330.2 | 477.7 |
| 실시예 | 9 | 388.8 | 512.5 |
| 실시예 | 10 | 367.7 | 502.7 |
| 실시예 | 11 | 356.6 | 520.4 |
| 실시예 | 12 | 406.6 | 543.5 |
| 실시예 | 13 | 381.1 | 569.7 |
| 청구범위 | >300, <450 | >450, <600 | |
| 비교예 | 1 | 378.9 | 488.7 |
| 비교예 | 2 | 432.3 | 465.9 |
| 비교예 | 3 | 368.5 | 500.3 |
| 비교예 | 4 | 350.4 | 488,7 |
| 비교예 | 5 | 366.7 | 498.3 |
| 비교예 | 6 | 423,5 | 567.4 |
| 비교예 | 7 | 493.5 | 590.6 |
| 비교예 | 8 | 376.6 | - |
| 비교예 | 9 | 435.5 | - |
| 비교예 | 10 | 377.5 | 478.3 |
| 비교예 | 11 | 434.5 | 532.4 |
| 비교예 | 12 | 489.9 | - |
| 비교예 | 13 | 443.2 | - |
| 비교예 | 14 | 469.2 | 563.2 |
| 비교예 | 15 | 380.6 | 523.6 |
| 비교예 | 16 | 367.4 | 480.3 |
| 비교예 | 17 | 377.3 | 534.5 |
| 비교예 | 18 | 412.2 | 480.9 |
| 비교예 | 19 | 402.1 | 543.2 |
| 비교예 | 20 | 396.5 | 527.8 |
| 비교예 | 21 | 366.4 | 507.8 |
상기 표 3에 따르면, 비교예 1 내지 21의 경우, 300 ℃ 이하의 낮은 연화점 또는 450 ℃ 이상의 높은 연화점이 측정되거나, 450℃ 이하의 낮은 결정화 온도 또는 600℃ 이상의 높은 결정화 온도가 측정되었다.
이와 달리, 실시예 1 내지 13의 경우, 300 ℃ 초과 450 ℃ 미만의 적정 범위의 연화점이 측정되면서도, 450℃ 초과 600℃ 미만 특성의 결정화 온도가 측정되었다.
이 또한, 유리 프릿 조성의 차이에 기인한 것으로, 비교예 1 내지 21과 달리, 실시예 1 내지 13에서는 표 1을 만족함에 따라, 적정 연화점에서 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도하고, 우수한 열 안정성을 발현하는 효과가 있음을 의미한다.
평가예
3: 충전율 및 변환 효율 평가
실시예 1 내지 13, 및 비교예 1 내지 21의 각 태양 전지에 대해, 충전율 및 변환 효율을 평가하여, 각각의 평가 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 이때, 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.
| 구분 |
충전율
(Fill Factor) |
변환 효율(Efficiency) | |
| 실시예 | 1 | 80.52% | 21.89% |
| 실시예 | 2 | 80.12% | 21.81% |
| 실시예 | 3 | 80.33% | 21.80% |
| 실시예 | 4 | 80.51% | 21.69% |
| 실시예 | 5 | 80.87% | 21.92% |
| 실시예 | 6 | 81.02% | 21.99% |
| 실시예 | 7 | 80.66% | 21.86% |
| 실시예 | 8 | 81.32% | 22.04% |
| 실시예 | 9 | 80.31% | 21.89% |
| 실시예 | 10 | 80.75% | 21.98% |
| 실시예 | 11 | 81.06% | 22.03% |
| 실시예 | 12 | 81.24% | 22.12% |
| 실시예 | 13 | 81.16% | 22.06% |
| 청구범위 | >80% | >21% | |
| 비교예 | 1 | 78.89% | 20.46% |
| 비교예 | 2 | 78.92% | 20.68% |
| 비교예 | 3 | 78.67% | 19.66% |
| 비교예 | 4 | 79.14% | 21.21% |
| 비교예 | 5 | 79.66% | 21.03% |
| 비교예 | 6 | 79.42% | 20.61% |
| 비교예 | 7 | 78.34% | 19.98% |
| 비교예 | 8 | 72.65% | 15.97% |
| 비교예 | 9 | 73.12% | 17.39% |
| 비교예 | 10 | 80.45% | 21.13% |
| 비교예 | 11 | 80.18% | 21.06% |
| 비교예 | 12 | 73.21% | 17.41% |
| 비교예 | 13 | 74.89% | 18.50% |
| 비교예 | 14 | 76.34% | 19.84% |
| 비교예 | 15 | 80.25% | 21.28% |
| 비교예 | 16 | 80.65% | 21.39% |
| 비교예 | 17 | 80.49% | 21.35% |
| 비교예 | 18 | 78.02% | 19.69% |
| 비교예 | 19 | 79.39% | 19.98% |
| 비교예 | 20 | 79.89% | 20.19% |
| 비교예 | 21 | 80.05% | 20.63% |
상기 표 4에 따르면, 비교예 1 내지 21의 경우, 80% 이하의 낮은 충전율이 측정되거나, 21% 이하의 낮은 변환 효율이 측정되었다.
이와 달리, 실시예 1 내지 13의 경우, 80% 초과의 높은 충전율 및 21% 초과의 높은 변환율이 측정되었다.
이 또한, 유리 프릿 조성의 차이에 기인한 것으로, 비교예 1 내지 21과 달리, 실시예 1 내지 13에서는 표 1을 만족함에 따라, 전극과 반도체 기판 사이의 접착성이 우수하게 나타나고, 라인 저항 및 접촉 저항이 낮아진 결과, 충전율 및 변환율이 향상되는 효과가 있음을 의미한다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 반도체 기판 10a: 하부 반도체 층 10b: 상부 반도체 층
12: 반사방지막 20: 전면 전극 30: 후면 전극
12: 반사방지막 20: 전면 전극 30: 후면 전극
Claims (25)
- 전도성 분말; 무기 첨가제; 및 유기 비히클;을 포함하고,
상기 전도성 분말은, 은(Ag) 분말 및 알루미늄(Al) 분말의 혼합물을 포함하는 금속 분말이고,
상기 무기 첨가제는, 납(Pb)-아연(Zn)-붕소(B)-규소(Si)-텅스텐(W) 계 유리 프릿(glass frit)을 포함하며,
상기 유리 프릿의 총량(100 중량%)에 대해, 산화납(PbO)이 60 내지 80 중량% 포함되고, 산화아연(ZnO)이 15 내지 25 중량% 포함되고, 산화붕소(B2O3)가 1 내지 10 중량% 포함되고, 산화규소(SiO2)이 1 내지 5 중량%를 포함되고, 산화텅스텐(WO3)이 0.1 내지 1.0 중량% 포함되는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿의 연화점(Tdsp)은,
300 ℃ 초과 450 ℃ 미만의 온도 범위를 만족하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿의 결정화 온도(Tc)는,
450 ℃ 초과 600 ℃ 미만의 온도 범위를 만족하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 분말은,
상기 은(Ag) 분말에 대한 상기 알루미늄(Al) 분말의 중량 비율이 0.01:0.99 내지 5:95인 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 분말에서,
상기 은(Ag) 분말에 대한 상기 알루미늄(Al) 분말의 중량 비율이 0.5:99.5 내지 3:97인 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 분말의 D50 입경은,
10 ㎛ 이하(단, 0 ㎛ 제외)인 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 분말에서,
상기 은 분말은, 입경이 서로 다른 2 종 이상의 은 입자를 포함하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유기 비히클은,
유기 바인더 및 유기 용매를 포함하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제8항에 있어서,
상기 유기 바인더는,
셀룰로오즈계 바인더, 아크릴레이트계 바인더, 및 로진을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제8항에 있어서,
상기 유기 용매는,
디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 터핀올(Terpineol), 텍사놀, 벤질알콜 및 페녹시 에탄올을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 무기 첨가제는,
소결 억제제를 더 포함하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제11항에 있어서,
상기 소결 억제제는,
규소(Si), 산화규소(SiO2), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제11항에 있어서,
상기 소결 억제제는,
상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해,
2 중량% 이하로 포함되는 것인(단, 0 중량% 제외),
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해,
상기 무기 첨가제는 1 내지 10 중량% 포함되고, 상기 유기 비히클은 0.1 내지 20 중량% 포함되고, 상기 전도성 분말은 잔부로 포함되는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 페이스트 조성물은,
유기 첨가제를 더 포함하는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제15항에 있어서,
상기 유기 첨가제는,
분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 산화방지제, 및 커플링제를 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제15항에 있어서,
상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해,
상기 유기 첨가제는 0.01 내지 5 중량% 포함되는 것인,
태양 전지의 전면 전극 형성용 페이스트 조성물.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 태양 전지의 전면 전극.
- 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 전면에 위치하는, 전면 전극; 및
상기 반도체 기판의 후면에 위치하는, 후면 전극;을 포함하고,
상기 전면 전극은, 버스(Bus) 전극 및 핑거(Finer) 전극을 포함하고,
상기 버스 전극 및 상기 핑거 전극 중 적어도 하나의 전극은, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 것인,
태양 전지.
- 제19항에 있어서,
상기 반도체 기판은,
N형(N-type) 실리콘 기판인 것인,
태양 전지.
- 제19항에 있어서,
상기 반도체 기판 및 상기 전면 전극 사이의 접착력은,
4 N 이상인 것인,
태양 전지.
- 제19항에 있어서,
상기 전면 전극의 라인 저항(Line Resistivity)은,
3.5 uΩㆍ㎝ 미만(단, 0 uΩㆍ㎝ 제외)인 것인,
태양 전지.
- 제19항에 있어서,
상기 전면 전극의 접촉 저항(Contact Resistivity)은,
5 mΩ㎠미만(단, 0 mΩ㎠ 제외)인 것인,
태양 전지.
- 제19항에 있어서,
상기 태양 전지의 충전율(Fill Factor)은,
80 % 이상인 것인,
태양 전지.
- 제19항에 있어서,
상기 태양 전지의 효율(Efficiency)은,
21.0 % 이상인 것인,
태양 전지.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107919401A (zh) * | 2016-10-10 | 2018-04-17 | 三星Sdi株式会社 | 用于太阳能电池电极的组合物及使用此组合物制造的电极 |
| CN117174357A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-05 | 江苏索特电子材料有限公司 | 导电浆料组合物、太阳能电池的制备方法及太阳能电池 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109427429A (zh) * | 2017-09-01 | 2019-03-05 | 苏州晶银新材料股份有限公司 | 适合高速印刷的导电浆料 |
| US10883002B2 (en) * | 2018-12-20 | 2021-01-05 | Pancolour Ink Co., Ltd. | Conductive paste composition and solar cell using the conductive paste composition |
| KR102539382B1 (ko) * | 2020-03-25 | 2023-06-05 | 엘에스엠앤엠 주식회사 | 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지 |
| WO2024077359A1 (en) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | Avalon Solar Technologies Pty. Ltd. | Bifacial perc solar cells and methods for the production thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130234271A1 (en) * | 2005-04-14 | 2013-09-12 | E I Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices |
| KR20140119248A (ko) * | 2013-03-27 | 2014-10-10 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| KR20150045831A (ko) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조된 전극 및 태양전지 |
| KR20150071632A (ko) * | 2013-12-17 | 2015-06-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
-
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-
2016
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130234271A1 (en) * | 2005-04-14 | 2013-09-12 | E I Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices |
| KR20140119248A (ko) * | 2013-03-27 | 2014-10-10 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| KR20150045831A (ko) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조된 전극 및 태양전지 |
| KR20150071632A (ko) * | 2013-12-17 | 2015-06-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107919401A (zh) * | 2016-10-10 | 2018-04-17 | 三星Sdi株式会社 | 用于太阳能电池电极的组合物及使用此组合物制造的电极 |
| KR20180039523A (ko) * | 2016-10-10 | 2018-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| KR101943711B1 (ko) * | 2016-10-10 | 2019-01-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| US10211350B2 (en) | 2016-10-10 | 2019-02-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composition for solar cell electrodes and electrode fabricated using the same |
| CN107919401B (zh) * | 2016-10-10 | 2019-08-13 | 三星Sdi株式会社 | 用于太阳能电池电极的组合物及使用此组合物制造的电极 |
| CN117174357A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-05 | 江苏索特电子材料有限公司 | 导电浆料组合物、太阳能电池的制备方法及太阳能电池 |
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