KR101765919B1 - Glass frit, paste compisition, and solar cell - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 유리 프릿은, 산화납(PbO)을 포함하면서 서로 다른 조성을 가지는 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 포함한다. The glass frit according to an embodiment includes a first glass frit and a second glass frit having different compositions including lead oxide (PbO).
Description
본 기재는 유리 프릿, 이를 포함하는 페이스트 조성물, 및 이 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다. The present disclosure relates to a glass frit, a paste composition comprising the same, and a solar cell comprising an electrode formed using the paste composition.
최근 화석 연료의 고갈 등으로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중 태양 전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며, 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다. Recently, the importance of developing next-generation clean energy is increasing due to depletion of fossil fuels. Among them, solar cells are expected to be an energy source capable of solving future energy problems because they have fewer pollution, have infinite resources, and have a semi-permanent lifetime.
이러한 태양 전지는 실리콘 기판에 형성되는 전극을 포함할 수 있다. 이러한 전극은 전도성 분말, 유리 프릿 등을 포함하는 페이스트 조성물을 인쇄한 후 소성하여 형성될 수 있다. 여기서, 유리 프릿은 페이스트 조성물을 소성하여 형성된 전극과 실리콘 기판의 접착력, 컨택 특성 등을 향상하기 위한 것이다. 이러한 유리 프릿을 최적화하여 태양 전지의 효율을 향상하는 것이 요구된다. Such a solar cell may include an electrode formed on a silicon substrate. Such an electrode may be formed by printing and then firing a paste composition including conductive powder, glass frit, and the like. Here, the glass frit is intended to improve the adhesion and contact characteristics between the electrode and the silicon substrate formed by baking the paste composition. It is required to optimize the glass frit to improve the efficiency of the solar cell.
실시예는 태양 전지의 효율을 향상할 수 있는 유리 프릿, 이를 포함하는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 이 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양 전지를 제공하고자 한다. Embodiments provide a glass frit capable of improving the efficiency of a solar cell, a paste composition for an electrode of a solar cell including the glass frit, and a solar cell including an electrode formed using the paste composition.
실시예에 따른 유리 프릿은, 산화납(PbO)을 포함하면서 서로 다른 조성을 가지는 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 포함한다. The glass frit according to an embodiment includes a first glass frit and a second glass frit having different compositions including lead oxide (PbO).
상기 제1 유리 프릿과 상기 제2 유리 프릿의 주요 성분이 동일할 수 있다. The main components of the first glass frit and the second glass frit may be the same.
상기 주요 성분이 PbO, SiO2 및 B2O3을 포함하여, 상기 제1 유리 프릿 및 상기 제2 유리 프릿이 PbO-SiO2-B2O3 계열일 수 있다. Is the major component, including PbO, SiO 2 and B 2 O 3, the glass frit may be the first and the second glass frit is PbO-SiO 2 -B 2 O 3 based.
상기 제1 및 상기 제2 유리 프릿이 각기, 71.8~90 중량%의 PbO, 4.9~12 중량%의 SiO2, 4.9~11 중량%의 B2O3, 0~5 중량%의 Al2O3, 0.5~5 중량%의 ZnO, 0~5 중량%의 TiO2, 0~5 중량%의 SrO, 0~5 중량%의 BaO, 0~5 중량%의 ZrO, 0.3~0.5 중량%의 Fe2O3, 0.2~0.5 중량%의 Cr2O3, 0.1~0.4 중량%의 Co2O3 또는 CoO, 0.3~0.5 중량%의 MnO2를 포함할 수 있다. Wherein said first and said second glass frit each comprise 71.8 to 90 wt% PbO, 4.9 to 12 wt% SiO 2 , 4.9 to 11 wt% B 2 O 3 , 0 to 5 wt% Al 2 O 3 0-5 wt% of ZnO, 0-5 wt% of TiO 2 , 0-5 wt% of SrO, 0-5 wt% of BaO, 0-5 wt% of ZrO, 0.3-0.5 wt% of Fe 2 O 3 , 0.2-0.5 wt% Cr 2 O 3 , 0.1-0.4 wt% Co 2 O 3 or CoO, and 0.3-0.5 wt% MnO 2 .
상기 제2 유리 프릿이 AgO, Ag2O, CaCO3 및 BaCO3 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. The second glass frit may further include at least one of AgO, Ag 2 O, CaCO 3 and BaCO 3 .
상기 AgO, Ag2O, CaCO3 및 BaCO3 중 적어도 어느 하나가 0.1~3 만큼 포함될 수 있다. At least one of AgO, Ag 2 O, CaCO 3 and BaCO 3 may be contained in an amount of 0.1 to 3%.
상기 제1 유리 프릿을 40~60 중량%, 상기 제2 유리 프릿을 40~60 중량%만큼 포함할 수 있다. 40 to 60 wt% of the first glass frit and 40 to 60 wt% of the second glass frit may be contained.
한편, 실시예에 따른 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물은, 상술한 유리 프릿; 전도성 분말; 및 유기 비히클을 포함한다. On the other hand, the paste composition for an electrode of a solar cell according to the embodiment includes the above glass frit; Conductive powder; And organic vehicles.
실시예에 따른 태양 전지는 상술한 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함한다. The solar cell according to the embodiment includes an electrode formed using the electrode paste composition of the solar cell described above.
실시예에 따르면, 주요 성분이 동일하면서 서로 다른 조성을 가지는 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 함께 사용하여 태양 전지의 충밀도(fill factor) 및 효율을 향상할 수 있다. 이때, 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿이 다양한 산화물을 포함하여 전극과 실리콘 기판의 컨택 특성을 향상할 수 있다. According to the embodiment, the fill factor and the efficiency of the solar cell can be improved by using the first glass frit and the second glass frit having the same composition and different compositions together. At this time, the first glass frit and the second glass frit include various oxides, so that the contact characteristics between the electrode and the silicon substrate can be improved.
도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a solar cell.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under / under" Quot; includes all that is formed directly or through another layer.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.
이하, 본 발명에 따른 태양 전지 및 이 태양 전지의 전극의 형성에 이용되는 전극용 페이스트 조성물(이하 “페이스트 조성물”)을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell according to the present invention and an electrode paste composition (hereinafter referred to as " paste composition ") used for forming an electrode of the solar cell will be described in detail.
도 1을 참조하여 본 발명의 페이스트 조성물이 적용될 수 있는 태양 전지의 일례를 설명한다. 도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.An example of a solar cell to which the paste composition of the present invention can be applied will be described with reference to FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a solar cell.
도 1을 참조하면, 태양 전지는 전면에 n형 반도체부(11)를 포함하는 p형의 실리콘 기판(10), n형 반도체부(11)에 전기적으로 연결되는 전면 전극(12) 및 p형 실리콘 기판(10)에 전기적으로 연결되는 후면 전극(13)을 포함한다. 전면 전극(12)을 제외한 n형 반도체부(11)의 상면에는 반사 방지막(14)이 형성될 수 있다. 그리고 후면 전극(13)이 형성된 실리콘 기판(10)에는 후면 전계층(back surface field, BSF)(15)이 형성될 수 있다. 1, a solar cell includes a p-
본 발명의 페이스트 조성물은 이러한 태양 전지의 전면 전극(12)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 페이스트 조성물이 후면 전극(13)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 이하에서는 전면 전극(12)을 형성하는 것을 기준으로 하여 설명한다. The paste composition of the present invention can be used to form the
본 발명의 페이스트 조성물을 실리콘 기판(10)에 도포한 후 건조 및 소성하여 전면 전극(12)을 형성할 수 있다. 이러한 페이스트의 조성물은 80~200℃에서 1~30분 동안 건조될 수 있으며, 700~900℃에서의 급속 열처리에 의하여 소성될 수 있다. The paste composition of the present invention may be applied to the
이러한 페이스트 조성물은 전도성 분말, 유기 비히클, 유리 프릿을 포함하고, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. Such a paste composition includes a conductive powder, an organic vehicle, a glass frit, and may further include additives and the like.
전도성 분말은 단일 입자로 형성될 수 있고, 또는 서로 다른 특성을 가지는 입자를 혼합하여 사용할 수도 있다. 전도성 분말로는 전면 전극(12)의 주성분을 이루는 은(Ag) 분말을 사용할 수 있다. The conductive powder may be formed as a single particle, or may be a mixture of particles having different characteristics. As the conductive powder, silver (Ag) powder which is a main component of the
이러한 전도성 분말은 구형의 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성 분말이 판형, 종형, 또는 플레이크형의 형상을 가지는 분말이 포함될 수도 있다. Such a conductive powder may have a spherical shape. However, the present invention is not limited thereto, and the conductive powder may include a powder having a shape of a plate shape, a vertical shape, or a flake shape.
전도성 분말의 평균 입경은 1~10 ㎛일 수 있다. 평균 입경이 1㎛ 미만인 경우에는, 전도성 분말 사이에 유기 비히클 등이 들어갈 수 있는 공간이 적어 분산이 원활하지 않을 수 있다. 그리고 평균 입경이 10㎛를 초과하는 경우에는, 전도성 분말 사이에 공극이 많아서 치밀도가 떨어지고 저항이 높아질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 평균 입경을 가지는 전도성 분말을 사용할 수 있다. The average particle diameter of the conductive powder may be 1 to 10 mu m. When the average particle diameter is less than 1 占 퐉, the space for allowing the organic vehicle or the like to enter between the conductive powders may be insufficient and the dispersion may not be smooth. When the average particle diameter exceeds 10 탆, the number of voids is large between the conductive powders, and the density becomes low and the resistance can be increased. However, the present invention is not limited thereto, and conductive powder having various average particle diameters may be used.
이러한 전도성 분말은 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 50~90 중량부만큼 포함될 수 있다. 전도성 분말이 50 중량부를 초과하여 포함되면 조성물을 페이스트 상태로 형성하기 어려울 수 있다. 전도성 분말이 90 중량부 미만으로 포함되면 전도성 분말의 양이 줄어들어 제조된 전면 전극(12)의 전기 전도도가 낮을 수 있다. Such a conductive powder may be contained in an amount of 50 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the paste composition. If the conductive powder is contained in an amount exceeding 50 parts by weight, it may be difficult to form the composition into a paste state. If the conductive powder is contained in an amount of less than 90 parts by weight, the amount of the conductive powder may be reduced, so that the electrical conductivity of the
유기 비히클은 용매에 바인더가 용해된 것일 수 있으며, 소포제, 분산제 등을 더 포함할 수 있다. 용매로는 테르피네올, 카르비톨 등의 유기 용매를 사용할 수 있고, 바인더로는 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 알키드 수지 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 비히클을 사용할 수 있음은 물론이다. The organic vehicle may be one in which the binder is dissolved in a solvent, and may further contain a defoaming agent, a dispersant, and the like. As the solvent, organic solvents such as terpineol and carbitol can be used. As the binder, an acrylic resin, a cellulose resin, an alkyd resin and the like can be used. However, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various organic vehicles can be used.
이때, 유기 비히클은 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 10~50 중량부만큼 포함될 수 있다. 유기 비히클이 50 중량부를 초과하여 포함되면, 전도성 분말의 양이 작아 제조된 전면 전극(12)의 전기 전도도가 낮아질 수 있고 점도가 낮아져서 인쇄성이 떨어질 수 있다. 유기 비히클이 10 중량부 미만으로 포함되면, 실리콘 기판(10)과의 접합 특성이 저하될 수 있고 점도가 높아져서 인쇄성이 떨어질 수 있다. The organic vehicle may be included in an amount of 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the paste composition. When the organic vehicle is contained in an amount exceeding 50 parts by weight, the amount of the conductive powder is small, so that the electrical conductivity of the prepared
본 발명에서 유리 프릿은 산화납(PbO)을 포함하면서 서로 다른 조성을 가지는 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 포함한다. In the present invention, the glass frit includes a first glass frit and a second glass frit having different compositions including lead oxide (PbO).
이때, 제1 및 제2 유리 프릿은 각기 PbO, SiO2 및 B2O3을 주요 성분으로 하는 PbO-SiO2-B2O3 계열일 수 있다. 이와 함께, 제1 및 제2 유리 프릿 각각은, ZnO, Fe2O3, Cr2O3, Co2O3 또는 CoO, MnO2계 조성물을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 유리 프릿 각각은, Al2O3, MgO, TiO2, SrO, BaO, ZrO, AgO 또는 Ag2O, CaO, BaCO3 등을 선택적으로 더 포함할 수 있다.At this time, the first and second glass frit may be PbO-SiO 2 -B 2 O 3 series containing PbO, SiO 2 and B 2 O 3 as main components, respectively. In addition, each of the first and second glass frit may include ZnO, Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Co 2 O 3, or CoO, MnO 2 composition. Each of the first and second glass frit may further include Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , SrO, BaO, ZrO, AgO or Ag 2 O, CaO, BaCO 3 and the like.
제1 및/또는 제2 유리 프릿을 구성하는 물질로 2 이상의 물질이 존재하는 경우, 이들의 조성 및 비율이 전면 전극(12)과 실리콘 기판(10)의 컨택 성질에 영향을 줄 수 있는바, 본 발명에서는 다양한 산화물을 포함하도록 한 것이다.When two or more materials are present as the material constituting the first and / or second glass frit, their composition and ratio can affect the contact properties of the
일례로, 제1 및 상기 제2 유리 프릿이 각기, 71.8~88.8 중량%의 PbO, 4.9~12 중량%의 SiO2, 4.9~11 중량%의 B2O3, 0~5 중량%의 Al2O3, 0.5~5 중량%의 ZnO, 0~5 중량%의 TiO2, 0~5 중량%의 SrO, 0~5 중량%의 BaO, 0~5 중량%의 ZrO, 0.3~0.5 중량%의 Fe2O3, 0.2~0.5 중량%의 Cr2O3, 0.1~0.4 중량%의 Co2O3 또는 CoO, 0.3~0.5 중량%의 MnO2를 포함할 수 있다. For example, the first and second glass frits may each contain 71.8-88.8 wt% PbO, 4.9-12 wt% SiO 2 , 4.9-11 wt% B 2 O 3 , 0-5 wt% Al 2 O 3 , 0.5-5 wt% ZnO, 0-5 wt% TiO 2 , 0-5 wt% SrO, 0-5 wt% BaO, 0-5 wt% ZrO, 0.3-0.5 wt% Fe 2 O 3 , 0.2-0.5 wt% Cr 2 O 3 , 0.1-0.4 wt% Co 2 O 3 or CoO, and 0.3-0.5 wt% MnO 2 .
여기서, 71.8~88.8 중량%의 PbO, 4.9~12 중량%의 SiO2, 4.9~11 중량%의 B2O3는 페이스트 조성물이 반사 방지막(14)(일례로, SiN막)을 에칭하여 관통할 수 있도록 하면서 실리콘 기판(10)으로 침투되는 은의 양을 조절하기 위하여 선택된 것이다. 이에 의하여 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전면 전극(12)과 실리콘 기판(10)과의 컨택 특성을 향상할 수 있다. Here, the paste composition penetrates through the antireflection film 14 (for example, the SiN film) through the paste composition in such a manner that 71.8 to 88.8 wt% of PbO, 4.9 to 12 wt% of SiO 2 , and 4.9 to 11 wt% of B 2 O 3 So as to control the amount of silver penetrated into the
ZnO는 광흡수 계수를 향상하기 위하여 첨가되는 것이다. ZnO는 상술한 바와 같이 0.5~5 중량%로 포함될 수 있는데, 이러한 범위에서 유리 전이 온도 및 특성 변화에 영향을 최소화하면서 효율을 개선할 수 있다. ZnO is added to improve the light absorption coefficient. As described above, ZnO may be contained in an amount of 0.5 to 5% by weight. In this range, the efficiency can be improved while minimizing the influence on the glass transition temperature and the characteristic change.
Fe2O3, Cr2O3, Co2O3 또는 CoO, MnO2 등은 여기 전압을 낮추어 여기 전압 효과(excitation voltage effect)를 향상하기 위하여 첨가되는 것이다. 여기서, 여기 전압이라 함은 기저 상태의 원자나 분자가 충돌에 의하여 여기되는데 필요한 최소 에너지를 공급하기 위하여 필요한 최소 전압을 의미한다. 이와 같이 본 발명에서는 Fe2O3, Cr2O3, Co2O3 또는 CoO, MnO2 등을 포함하여, 여기 전압을 낮출 수 있고 이에 의하여 태양 전지 효율을 향상할 수 있다. Fe2O3, Cr2O3, Co2O3, or CoO, MnO2, etc. are added to improve the excitation voltage effect by lowering the excitation voltage. Here, the term "excitation voltage" means a minimum voltage necessary to supply the minimum energy necessary for excitation of atoms or molecules in a ground state by collision. As described above, the present invention can reduce the excitation voltage, including Fe2O3, Cr2O3, Co2O3, CoO, MnO2, etc., thereby improving the solar cell efficiency.
이때, 0.3~0.5 중량%의 Fe2O3, 0.2~0.5 중량%의 Cr2O3, 0.1~0.4 중량%의 Co2O3 또는 CoO, 0.3~0.5 중량%의 MnO2를 포함할 수 있는데, 이러한 범위에서 유리 전이 온도 및 특성 변화에 영향을 최소화하면서 효율을 개선할 수 있다. In this case, it may include 0.3 to 0.5 wt% of Fe 2 O 3 , 0.2 to 0.5 wt% of Cr 2 O 3 , 0.1 to 0.4 wt% of Co 2 O 3 or CoO, and 0.3 to 0.5 wt% of MnO 2 , The efficiency can be improved while minimizing the influence on the glass transition temperature and the characteristic change in this range.
그리고, 본 발명의 제1 및/또는 제2 유리 프릿은 Al2O3를 더 포함할 수 있다. Al2O3은 유리 프릿과 전도성 분말의 컨택 효과(contact effect)를 향상시키기 위하여 첨가된다. 이때, Al2O3은 제1 또는 제2 유리 프릿 전체에 대하여 0.1~5 중량% 포함될 수 있다. Al2O3가 0.1 중량% 미만을 포함될 경우에는 상기 콘택 효과가 충분히 발휘되기 어려우며, 5 중량%를 초과하여 포함될 경우에는 유리 전이온도가 상승되어 유리 용융이 어려울 수 있다. And, the first and / or second glass frit of the present invention may further comprise Al2O3. Al2O3 is added to improve the contact effect of the glass frit and the conductive powder. At this time, Al 2 O 3 may be contained in an amount of 0.1 to 5 wt% with respect to the entire first or second glass frit. If Al2O3 is contained in an amount of less than 0.1% by weight, the contact effect is difficult to exhibit sufficiently. If the Al2O3 content is more than 5% by weight, the glass transition temperature may increase and glass melting may be difficult.
그리고, 본 발명의 제1 및/또는 제2 유리 프릿은 TiO2를 더 포함할 수 있다. TiO2를 첨가하면, 유리 전이 온도를 높일 수 있으며 이에 따라 유리 전이 온도를 제어할 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 위하여 TiO2는 0.1~5 중량%만큼 포함될 수 있다. And, the first and / or second glass frit of the present invention may further comprise TiO2. When TiO 2 is added, the glass transition temperature can be increased and thus the glass transition temperature can be controlled. For this effect, TiO 2 may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight.
또한, 본 발명에 따른 제1 및/또는 제2 유리 프릿은 광흡수 계수의 향상 효과 및 션트 저항(Rsh)을 높이고 직렬 저항(Rs)를 낮추기 위하여 SrO, BaO, ZrO 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 태양 전지의 전기적 특성은 직렬저항(Rs) 및 션트 저항(Rsh)에 의해 특징되는데, 전면 전극(12)의 계면의 조성 및 미세 구조는 직렬 저항을 좌우한다. SrO, BaO 또는 ZrO는 광흡수 계수를 향상할 수 있는 재료로서 제1 및/또는 제2 유리 프릿에 포함된다. 그리고 직렬 저항(Rs)을 낮추는 효과 및 션트 저항(Rsh)을 높이는 효과를 발휘하도록 하여, 태양전지의 효율 향상에 기여한다. 상기 SrO, BaO, ZrO는 5 중량% 이하로 포함될 수 있다. In addition, the first and / or second glass frit according to the present invention may include SrO, BaO, ZrO and the like in order to enhance the light absorption coefficient and to increase the shunt resistance Rsh and lower the series resistance Rs. In general, the electrical characteristics of a solar cell are characterized by a series resistance (Rs) and a shunt resistance (Rsh), wherein the composition and microstructure of the interface of the front electrode (12) dominate the series resistance. SrO, BaO, or ZrO is contained in the first and / or second glass frit as a material capable of improving the light absorption coefficient. The effect of lowering the series resistance Rs and the effect of raising the shunt resistor Rsh are exerted, contributing to the improvement of the efficiency of the solar cell. The SrO, BaO, and ZrO may be included in an amount of 5 wt% or less.
이와 같이 본 발명에서 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿은 그 주요 성분이 유사한데, 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿의 조성 차이를 위하여 일정 물질을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. In the present invention, the first glass frit and the second glass frit are similar in their main components. The first glass frit and the second glass frit may or may not include a certain material for the difference in the composition of the first glass frit and the second glass frit.
일례로, 제2 유리 프릿에는 AgO, Ag2O, CaCO3 및 BaCO3 중 적어도 어느 하나가 더 포함되고, 제1 유리 프릿에는 이러한 물질이 포함되지 않을 수 있다. For example, the second glass frit may further include at least one of AgO, Ag 2 O, CaCO 3 and BaCO 3 , and the first glass frit may not contain such a substance.
AgO 또는 Ag2O를 첨가하면, 금속화(metallization) 이후에도 은이 석출될 수 있도록 하여 은의 결정화 효과를 향상할 수 있다. 이러한 효과를 위하여 AgO 또는 Ag2O는 0.1~5 중량%만큼 포함될 수 있다. When AgO or Ag 2 O is added, silver can be precipitated even after metallization, so that the crystallization effect of silver can be improved. For this effect, AgO or Ag 2 O may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight.
CaCO3를 첨가하면, 유리 전이 온도를 낮출 수 있으며 이에 따라 유리 전이 온도를 제어할 수 있는 효과가 있다. When CaCO 3 is added, the glass transition temperature can be lowered and thus the glass transition temperature can be controlled.
BaCO3를 첨가하면, 유리 전이 온도를 낮출 수 있으며 이에 따라 유리 전이 온도를 제어할 수 있는 효과가 있다. When BaCO 3 is added, the glass transition temperature can be lowered, and thus the glass transition temperature can be controlled.
이와 같이 본 발명에서는 우수한 특성을 가지는 제1 유리 프릿 및 제2 유리 프릿을 조성을 조금 달리 하여 사용함으로써, 태양 전지의 충밀도(fill factor) 및 효율을 향상할 수 있다. 이는 유리 프릿의 조성을 금속화가 잘 일어날 수 있도록 최적화함으로써 션트 저항과 직렬 저항을 향상하였기 때문이다.As described above, in the present invention, the fill factor and efficiency of the solar cell can be improved by using the first glass frit and the second glass frit having different properties in a slightly different manner. This is because the composition of the glass frit is optimized for metallization to improve shunt resistance and series resistance.
이때, 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 서로 유사한 양만큼 포함하여, 예를 들어, 제1 및 2 유리 프릿을 각기 40~60 중량% 포함하여, 태양 전지의 충밀도 및 효율을 좀 더 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿이 각기 10~90 중량%로 포함될 수 있다. At this time, the first glass frit and the second glass frit are included in a similar amount to each other, for example, 40 to 60 wt% of the first and second glass frit are each further improved in the filling density and efficiency of the solar cell can do. However, the present invention is not limited thereto, and the first glass frit and the second glass frit may each be contained in an amount of 10 to 90% by weight.
상술한 설명에서는 유리 프릿이 제1 및 제2 유리 프릿을 포함하여 두 가지 종류의 유리 프릿을 포함하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 유리 프릿이 서로 다른 조성을 가지는 세 가지 이상의 종류의 유리 프릿을 포함하는 것도 가능하고, 주요 성분이 다른 유리 프릿을 더 포함하는 것도 가능하다. In the above description, it is illustrated that the glass frit includes two kinds of glass frit including the first and second glass frit, but the present invention is not limited thereto. Accordingly, it is also possible that the glass frit includes three or more kinds of glass frit having different compositions, and it is also possible that the main components further include other glass frit.
이러한 유리 프릿(즉, 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿의 합)은, 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 1~20 중량부만큼 포함될 수 있다. 이러한 범위 내에서 유리 프릿은 접착력 및 소결성을 향상할 수 있다. The glass frit (i.e., the sum of the first glass frit and the second glass frit) may be included in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the paste composition. Within this range, the glass frit can improve the adhesion and sinterability.
그리고 첨가제로 분산제, 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 소포제 등을 더 포함할 수도 있다. 칙소제는 우레아계, 아마이드계, 우레탄계 등의 고분자/유기물이 사용되거나 무기계의 실리카 등이 사용될 수 있다. The additive may further include a dispersing agent, a thixotropic agent, a leveling agent, a defoaming agent, and the like. As the plasticizer, a polymer / organic material such as urea type, amide type or urethane type may be used, or inorganic type silica may be used.
첨가제는 페이스트 조성물 100 중량부 대하여 0.1~10 중량부만큼 포함될 수 있다. 이 범위에서 전도성 분말이 충분한 양으로 첨가되어 전기 전도도를 높은 수준으로 유지할 수 있으며, 첨가제에 의한 효과를 발휘할 수 있다. The additive may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the paste composition. In this range, a sufficient amount of conductive powder can be added to maintain a high level of electrical conductivity, and the effect of the additive can be exhibited.
이러한 페이스트 조성물은 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.Such a paste composition can be prepared by the following method.
바인더를 용매에 용해한 후 프리 믹싱(pre-mixing)하여 유기 비히클을 형성한다. 전도성 분말과 첨가제를 유기 비히클에 첨가하여 1~12시간 동안 숙성(aging) 시킨다. 이때, 유리 프릿을 함께 첨가할 수도 있다. 숙성된 혼합물을 3롤밀(3 roll mill)을 통해 기계적으로 혼합 및 분산시킨다. 혼합물을 여과 및 탈포하여 페이스트 조성물을 제조한다. 그러나 이러한 방법은 일례로 제시한 것에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
The binder is dissolved in a solvent and then pre-mixed to form an organic vehicle. The conductive powder and additives are added to the organic vehicle and aged for 1 to 12 hours. At this time, glass frit may be added together. The aged mixture is mechanically mixed and dispersed through a 3 roll mill. The mixture is filtered and defoamed to prepare a paste composition. However, this method is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 One
용매에 바인더를 용해하여 유기 비히클을 준비하였다. 용매로는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트와 α-테르피네올의 혼합 용매를 사용하였으며, 바인더로는 에틸 셀룰로오스를 사용하였다. The organic vehicle was prepared by dissolving the binder in the solvent. As a solvent, a mixed solvent of diethylene glycol monobutyl ether acetate and? -Terpineol was used, and ethyl cellulose was used as a binder.
유기 비히클에 은 분말, 유리 프릿 및 첨가제를 첨가한 후 혼합하였다. 이를 12 시간 동안 숙성한 후 3롤밀을 이용하여 2차로 혼합 및 분산하였다. 이를 여과 및 탈포하여 페이스트 조성물을 형성하였다. 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 은 분말이 81.89 중량부, 유리 프릿이 4.05 중량부, 유기 비히클이 10.3 중량부, 첨가제가 3.76 중량부였다. 첨가제로는 약 0.8 중량부의 V2O5, 약 1.48 중량부의 칙소제, 그리고 약 1.48 중량부의 분산제를 사용하였다.Silver powder, glass frit and additives were added to the organic vehicle and mixed. The mixture was aged for 12 hours and then mixed and dispersed in a second mill using a three-roll mill. This was filtered and defoamed to form a paste composition. 81.89 parts by weight of silver powder, 4.05 parts by weight of glass frit, 10.3 parts by weight of organic vehicle and 3.76 parts by weight of additives were added to 100 parts by weight of the paste composition. About 0.8 parts by weight of V 2 O 5 , about 1.48 parts by weight of a shaving agent, and about 1.48 parts by weight of a dispersing agent were used as an additive.
유리 프릿으로는 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 함께 사용하였다. 제1 유리 프릿은, 77.9 중량%의 PbO, 11.6 중량%의 SiO2, 7.6 중량%의 B2O3, 0.4 중량%의 Al2O3, 1.2 중량%의 ZnO, 0.4 중량%의 Fe2O3, 0.4 Cr2O3, 0.1 중량%의 Co2O3, 0.4 중량%의 MnO2를 포함하였다. 제2 유리 프릿은, 77 중량%의 PbO, 9.575 중량%의 SiO2, 4.525중량%의 B2O3, 0.4 중량%의 Al2O3, 1.2 중량%의 ZnO, 1 중량%의 Ag2O, 2 중량%의 CaCO3, 3 중량%의 BaCO3, 0.4 중량%의 Fe2O3, 0.4 Cr2O3, 0.1 중량%의 Co2O3, 0.4 중량%의 MnO2를 포함하였다. 유리 프릿에는, 제1 유리 프릿이 20 중량%, 제2 유리 프릿이 80 중량% 포함되었다. As the glass frit, a first glass frit and a second glass frit were used together. The first glass frit comprises 77.9 wt% PbO, 11.6 wt% SiO 2 , 7.6 wt% B 2 O 3 , 0.4 wt% Al 2 O 3 , 1.2 wt% ZnO, 0.4 wt% Fe 2 O 3 , 0.4 Cr 2 O 3 , 0.1 wt% Co 2 O 3 , and 0.4 wt% MnO 2 . The second glass frit has a composition of 77 wt% PbO, 9.575 wt% SiO 2 , 4.525 wt% B 2 O 3 , 0.4 wt% Al 2 O 3 , 1.2 wt% ZnO, 1 wt% Ag 2 O , 2 wt% CaCO 3 , 3 wt% BaCO 3 , 0.4 wt% Fe 2 O 3 , 0.4 Cr 2 O 3 , 0.1 wt% Co 2 O 3 , and 0.4 wt% MnO 2 . The glass frit contained 20 wt% of the first glass frit and 80 wt% of the second glass frit.
이 페이스트 조성물을 스크린 프린팅법에 의하여 200㎛의 두께의 실리콘 기판에 도포한 다음 200℃에서 2분 동안 건조하였다. 그리고 900℃에서 30초 동안 급속 열처리하여 전면 전극을 제조하였다. This paste composition was applied to a silicon substrate having a thickness of 200 mu m by a screen printing method and dried at 200 DEG C for 2 minutes. The front electrode was fabricated by rapid thermal annealing at 900 ℃ for 30 seconds.
실시예Example 2 2
유리 프릿에 제1 유리 프릿 30 중량%, 제2 유리 프릿이 70 중량% 포함되었다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 전면 전극을 제조하였다. A front electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that 30% by weight of the first glass frit and 70% by weight of the second glass frit were contained in the glass frit.
실시예Example 3 3
유리 프릿에 제1 유리 프릿 50 중량%, 제2 유리 프릿이 50 중량% 포함되었다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 전면 전극을 제조하였다. A front electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the glass frit contained 50 wt% of the first glass frit and 50 wt% of the second glass frit.
비교예Comparative Example
유리 프릿으로 제2 유리 프릿을 100 중량%로 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 전면 전극을 제조하였다.
The front electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the glass frit used as the second glass frit was used in an amount of 100% by weight.
실시예 1 내지 3, 비교예에 따라 제조된 전면 전극을 가지는 태양 전지의 단락 전류(Isc), 개방 전압(Voc), 충밀도(Fill Factor, FF), 효율(Eff)을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.The short circuit current Isc, the open-circuit voltage (Voc), the fill factor (FF), and the efficiency (Eff) of the solar cell having the front electrodes manufactured according to Examples 1 to 3 and Comparative Example were measured, Table 1 shows the results.
[A]Short-circuit current
[A]
[V]Open-circuit voltage
[V]
[%]efficiency
[%]
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 3에 따른 태양 전지의 충밀도 및 효율이 비교예에 따른 태양 전지의 충밀도 및 효율보다 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 각기 40~60중량%로 포함하는 실시예 3이 가장 우수한 충밀도 및 효율을 지님을 알 수 있다. 이로부터 서로 다른 조성을 가지는 제1 및 제2 유리 프릿을 사용하여 태양 전지의 충밀도 및 효율을 향상할 수 있음을 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the density and efficiency of the solar cells according to Examples 1 to 3 are superior to those of the solar cell according to the comparative example. In particular, it can be seen that Example 3 containing 40 to 60% by weight of each of the first glass frit and the second glass frit has the highest fill density and efficiency. From this, it can be seen that the density and efficiency of the solar cell can be improved by using the first and second glass frit having different compositions.
상술한 설명에서의 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like in the above description are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
Claims (9)
상기 제1 유리 프릿 및 상기 제2 유리 프릿은 PbO-SiO2-B2O3 계열인, 유리 프릿.The method according to claim 1,
The first glass frit and the second frit glass is PbO-SiO 2 -B 2 O 3 series is, the glass frit.
상기 제1 및 상기 제2 유리 프릿이 각기, 71.8~88.8 중량%의 PbO, 4.9~12 중량%의 SiO2, 4.9~11 중량%의 B2O3, 0~5 중량%의 Al2O3, 0.5~5 중량%의 ZnO, 0~5 중량%의 TiO2, 0~5 중량%의 SrO, 0~5 중량%의 BaO, 0~5 중량%의 ZrO, 0.3~0.5 중량%의 Fe2O3, 0.2~0.5 중량%의 Cr2O3, 0.1~0.4 중량%의 Co2O3 또는 CoO, 0.3~0.5 중량%의 MnO2를 포함하는 유리 프릿.The method according to claim 1,
Wherein said first and said second glass frit each comprise 71.8-88.8 wt% PbO, 4.9-12 wt% SiO 2 , 4.9-11 wt% B 2 O 3 , 0-5 wt% Al 2 O 3 0-5 wt% of ZnO, 0-5 wt% of TiO 2 , 0-5 wt% of SrO, 0-5 wt% of BaO, 0-5 wt% of ZrO, 0.3-0.5 wt% of Fe 2 O 3 , 0.2-0.5 wt% Cr 2 O 3 , 0.1-0.4 wt% Co 2 O 3 or CoO, and 0.3-0.5 wt% MnO 2 .
상기 제2 유리 프릿이 AgO, Ag2O, CaCO3 및 BaCO3 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 유리 프릿. 5. The method of claim 4,
Wherein the second glass frit further comprises at least one of AgO, Ag 2 O, CaCO 3 and BaCO 3 .
상기 제1 유리 프릿을 40~60 중량%, 상기 제2 유리 프릿을 40~60 중량%만큼 포함하는 유리 프릿. The method according to claim 1,
40 to 60 wt% of the first glass frit and 40 to 60 wt% of the second glass frit.
전도성 분말; 및
유기 비히클;을 포함하는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물. A glass frit according to any one of claims 1, 3 to 5 and 7;
Conductive powder; And
An organic vehicle; and a paste composition for an electrode of a solar cell.
A solar cell comprising an electrode formed by using an electrode paste composition for a solar cell according to claim 8.
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