KR101960465B1 - 도전성 페이스트 및 태양 전지 - Google Patents

도전성 페이스트 및 태양 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101960465B1
KR101960465B1 KR1020110074688A KR20110074688A KR101960465B1 KR 101960465 B1 KR101960465 B1 KR 101960465B1 KR 1020110074688 A KR1020110074688 A KR 1020110074688A KR 20110074688 A KR20110074688 A KR 20110074688A KR 101960465 B1 KR101960465 B1 KR 101960465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive paste
conductive
electrode
glycol alkyl
alkyl ether
Prior art date
Application number
KR1020110074688A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120044218A (ko
Inventor
김세윤
이은성
지상수
송인용
이상목
김도향
임가람
Original Assignee
삼성전자주식회사
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 연세대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US13/281,835 priority Critical patent/US8974703B2/en
Priority to EP11186756A priority patent/EP2448003A3/en
Priority to CN201110330845.3A priority patent/CN102456428B/zh
Priority to JP2011236427A priority patent/JP2012094518A/ja
Publication of KR20120044218A publication Critical patent/KR20120044218A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101960465B1 publication Critical patent/KR101960465B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C16/00—Alloys based on zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

도전성 분말, 상기 도전성 분말과의 혼합열(heat of mixing)이 0보다 작은 제1 원소를 포함하는 금속 유리, 그리고 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트 및 상기 도전성 페이스트를 사용한 태양 전지에 관한 것이다.

Description

도전성 페이스트 및 태양 전지{CONDUCTIVE PASTE AND SOLAR CELL}
도전성 페이스트 및 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
태양 전지는 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함하며, 광활성층에서 태양 광 에너지를 흡수하면 반도체 내부에서 전자-정공 쌍(electron-hole pair, EHP)이 생성되고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 n형 반도체 및 p형 반도체로 각각 이동하고 이들이 전극에 수집됨으로써 외부에서 전기 에너지로 이용할 수 있다.
태양 전지는 태양 에너지로부터 가능한 많은 전기 에너지를 출력할 수 있도록 효율을 높이는 것이 중요하다. 이러한 태양 전지의 효율을 높이기 위해서는 반도체 내부에서 가능한 많은 전자-정공 쌍을 생성하는 것도 중요하지만 생성된 전하를 손실됨 없이 외부로 끌어내는 것 또한 중요하다.
한편, 태양 전지의 전극은 도전성 페이스트를 사용한 스크린 인쇄(screen printing) 방법으로 형성될 수 있다.
일 구현예는 전하의 손실을 줄이고 태양 전지의 효율을 개선할 수 있는 도전성 페이스트를 제공한다.
다른 일 구현예는 상기 도전성 페이스트를 사용한 태양 전지를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 도전성 분말, 상기 도전성 분말과의 혼합열(heat of mixing)이 0보다 작은 제1 원소를 포함하는 금속 유리, 그리고 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트를 제공한다.
상기 도전성 분말과 상기 제1 원소의 공융 온도는 상기 도전성 페이스트의 소성 온도보다 낮을 수 있다.
상기 도전성 페이스트의 소성 온도는 약 1000℃ 이하일 수 있다.
상기 도전성 페이스트의 소성 온도는 약 200℃ 내지 약 1000℃일 수 있다.
상기 제1 원소는 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메티윰(Pm), 사마리움(Sm), 루테티움(Lu), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 가돌리늄(Gd), 테르비움(Tb), 디스프로슘(Dy), 호르미움(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 도륨(Th), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 바륨(Ba), 베릴륨(Be), 비스무스(Bi), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 이테르븀(Yb), 스트론튬(Sr), 유로퓸(Eu), 지르코늄(Zr), 탈륨(Tl), 리튬(Li), 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 인(P), 비소(As), 팔라듐(Pd), 금(Au), 플루토늄(Pu), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 안티몬(Sb), 규소(Si), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 백금(Pt) 및 수은(Hg)에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 유리는 제2 원소 및 제3 원소를 더 포함할 수 있고, 상기 금속 유리는 하기 화학식 1의 조성을 가지는 합금일 수 있다.
[화학식 1]
Ax-By-Cz
상기 화학식 1에서, A, B 및 C는 각각 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소이고, x, y 및 z는 각각 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소의 조성비이고, x+y+z=1이다.
상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 상기 제3 원소는 하기 관계식 1을 만족하는 비율로 포함될 수 있다.
[관계식 1]
xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3 < 0
상기 관계식 1에서, ΔH1 는 제1 원소와 제2 원소의 혼합열, ΔH2 는 제2 원소와 제3 원소의 혼합열 및 ΔH3 은 제3 원소와 제1 원소의 혼합열이다.
상기 도전성 분말은 비저항이 약 100 μΩ㎝ 이하일 수 있다.
상기 도전성 분말은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 도전성 분말, 상기 금속 유리 및 상기 유기 비히클은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 약 30 중량% 내지 약 99 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 및 잔량으로 포함될 수 있다.
다른 일 구현예에 따르면, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자를 제공한다.
또 다른 일 구현예에 따르면, 반도체 층, 그리고 상기 반도체 층에 전기적으로 연결되어 있으며 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다.
상기 전극은 상기 반도체 층과 인접하는 영역에 위치하는 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층 이외의 영역에 위치하고 도전성 물질을 포함하고 있는 전극부를 포함할 수 있다.
상기 버퍼층, 상기 반도체 층과 상기 버퍼층의 계면 및 상기 반도체 층 중 적어도 하나는 결정화된 도전성 물질을 포함할 수 있다.
본 구현예에 따른 도전성 페이스트를 사용하여 전극의 도전성을 개선하고 접촉 저항을 낮출 수 있다. 이에 따라 상기 전극을 적용한 전자 소자의 전기적 특성을 개선하는 한편 태양 전지의 경우 전하를 효과적으로 모으고 전극 측으로 이동할 수 있어서 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 Al-Cu-Zr을 포함하는 삼원계 합금에서 각 원소의 함유 비율에 따른 혼합열을 보여주는 개략도이고,
도 2a 내지 도 2d는 일 구현예에 따른 도전성 페이스트에서 도전성 분말이 금속 유리와 고용체를 이루고 금속 유리 내로 확산되는 모습을 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이고,
도 4는 다른 구현예에 따른 태양 전지를 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
이하에서 '원소'는 금속 및 반금속을 포괄하는 용어이다.
먼저, 일 구현예에 따른 도전성 페이스트에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 도전성 페이스트는 도전성 분말, 상기 도전성 분말과의 혼합열(heat of mixing)이 0보다 작은 제1 원소를 포함하는 금속 유리, 그리고 유기 비히클을 포함한다.
상기 도전성 분말은 비저항이 약 100 μΩ㎝ 이하인 금속에서 선택될 수 있다.
상기 도전성 분말은 예컨대 은 또는 은 합금과 같은 은(Ag) 함유 금속, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 알루미늄(Al) 함유 금속, 구리(Cu) 또는 구리 합금과 같은 구리(Cu) 함유 금속, 니켈(Ni) 또는 니켈 합금과 같은 니켈(Ni) 함유 금속 또는 이들의 조합일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 다른 종류의 금속일 수도 있으며 상기 금속 외에 다른 첨가물을 포함할 수도 있다.
상기 도전성 분말은 약 1nm 내지 약 50㎛의 크기를 가질 수 있다.
상기 금속 유리는 두 종류 이상의 원소가 무질서한 원자 구조를 가지는 비정질 상태의 합금으로, 비정질 금속(amorphous metal)이라고도 부른다. 금속 유리는 실리케이트(silicate)와 같은 일반 유리와 달리 비저항이 낮아 도전성을 나타낸다.
상기 금속 유리는 상기 도전성 분말과의 혼합열이 0보다 작은 제1 원소를 포함한다. 여기서 혼합열이 0보다 작다는 것은 두 물질이 용융 상태에서 혼합될 때 열역학적으로 자발적인 혼합이 일어날 수 있는 것을 의미하며, 도전성 분말과 제1 원소의 혼합열이 0보다 작다는 것은 용융 상태에서 도전성 분말과 제1 원소가 자발적으로 고용체를 형성할 수 있음을 의미한다.
이때 상기 도전성 분말과 상기 제1 원소의 공융 온도(eutectic temperature)가 상기 도전성 페이스트의 소성 온도보다 낮은 경우, 상기 도전성 페이스트의 소성 중에 상기 도전성 분말과 상기 제1 원소가 용융 상태가 될 수 있고, 용융 상태에서 도전성 분말은 제1 원소에 고용되고 확산될 수 있다.
상기 도전성 페이스트의 소성 온도는 약 1000℃ 이하일 수 있으며, 그 중에서 약 200℃ 내지 약 1000℃ 일 수 있으므로, 금속 유리는 상기 온도 범위에서 상기 도전성 분말과 공융될 수 있는 원소가 선택될 수 있다.
예컨대 도전성 분말이 은(Ag) 함유 금속인 경우, 약 1000℃ 이하에서 도전성 분말과 고용체를 이룰 수 있는 제1 원소는 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메티윰(Pm), 사마리움(Sm), 루테티움(Lu), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 가돌리늄(Gd), 테르비움(Tb), 디스프로슘(Dy), 호르미움(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 도륨(Th), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 바륨(Ba), 베릴륨(Be), 비스무스(Bi), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 이테르븀(Yb), 스트론튬(Sr), 유로퓸(Eu), 지르코늄(Zr), 탈륨(Tl), 리튬(Li), 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 인(P), 비소(As), 팔라듐(Pd), 금(Au), 플루토늄(Pu), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 안티몬(Sb), 규소(Si), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 백금(Pt) 및 수은(Hg)에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
여기서는 도전성 분말이 은(Ag)인 경우만 예시하였지만 이에 한정되지 않고, 도전성 분말이 다른 금속을 포함하는 경우 다양한 원소에서 선택될 수 있다.
상기 금속 유리는 상기 제1 원소 외에 제2 원소 및 제3 원소를 더 포함하는 삼원계 합금일 수 있다.
상기 금속 유리가 삼원계 합금인 경우, 하기 화학식 1의 조성으로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Ax-By-Cz
상기 화학식 1에서, A, B 및 C는 각각 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소이고, x, y 및 z는 각각 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소의 조성비이고, x+y+z=1이다.
상기 금속 유리의 조성에서, 도전성 분말의 고용도를 높이기 위한 제1 원소의 조성비는 하기 관계식 1을 만족하는 비율로 포함될 수 있다.
[관계식 1]
xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3 < 0
상기 관계식 1에서, ΔH1 는 제1 원소와 제2 원소의 혼합열, ΔH2 는 제2 원소와 제3 원소의 혼합열 및 ΔH3 은 제3 원소와 제1 원소의 혼합열이다.
상기 관계식 1과 같이, 금속 유리의 총 혼합열이 0보다 작은 경우 금속 유리의 조성이 열역학적으로 안정화되며, 상기 범위 내에서 제1 원소의 고용도를 높이는 제1 원소의 함유 비율(x)을 정할 수 있다.
상기 금속 유리는 2개 이상의 원소를 조합한 합금일 수 있으며, 예컨대 제1 원소가 알루미늄(Al)이며 제2 원소 및 제3 원소가 각각 구리(Cu) 및 지르코늄(Zr)일 수 있다.
이 경우 Al, Cu 및 Zr이 각각 x%, y% 및 z%로 포함되는 삼원계 합금인 경우, Al-Cu의 혼합열 값이 ΔH1, Cu-Zr의 혼합열 값이 ΔH2, Zr-Al의 혼합열 값이 ΔH3 일 때, 제1 원소인 Al의 함량은 금속 유리의 총 혼합열 값인 xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3 이 0보다 작은 값을 가지는 범위 내에서 정할 수 있다.
도 1은 Al-Cu-Zr을 포함하는 삼원계 합금에서 각 원소의 함유 비율에 따른 혼합열을 보여주는 개략도이다.
도 1을 참고하면, 영역 A는 삼원계 합금의 총 혼합열이 -10≤xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3≤-6을 만족하는 영역이고, 영역 B는 삼원계 합금의 총 혼합열이 -6≤xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3≤-3을 만족하는 영역이며, C는 삼원계 합금의 총 혼합열이 -3≤xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3≤0을 만족하는 영역이다.
도 1을 참고하여 적절한 총 혼합열을 가지는 범위에서 x, y 및 z 값을 정할 수 있다.
상기 금속 유리는 예컨대 Cu58 .1Zr35 .9Al6 및 Cu46Zr46Al8 일 수 있다.
상기 유기 비히클은 상술한 도전성 분말 및 금속 유리와 혼합되어 적절한 점도를 부여할 수 있는 유기 화합물과 이들을 용해하는 용매를 포함한다.
유기 화합물은 예컨대 (메타)아크릴레이트계 수지; 에틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 수지; 페놀 수지; 알코올 수지; 테플론; 및 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 계면활성제, 증점제 및 안정화제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
용매는 터피네올, 부틸카비톨, 부틸카비톨 아세테이트, 펜테인디올, 다이펜틴, 리모닌, 에틸렌글리콜 알킬에테르, 디에틸렌글리콜 알킬에테르, 에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 디알킬에테르 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 페닐에테르, 디프로필렌글리콜 알킬에테르, 트리프로필렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 트리프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디메틸프탈산, 디에틸프탈산, 디부틸프탈산 및 탈염수에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 도전성 분말, 상기 금속 유리 및 상기 유기 비히클은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 약 30중량% 내지 약 99중량%, 약 0.1중량% 내지 약 20중량% 및 잔량으로 포함될 수 있다.
상술한 도전성 페이스트는 스크린 인쇄 등의 방법으로 형성되어 전자 소자의 전극으로 사용될 수 있다.
이때 예컨대 반도체 기판 위에 도전성 페이스트를 적용하여 전극을 형성하는 경우, 전술한 바와 같이 도전성 분말은 제1 원소를 포함하는 금속 유리와 고용체를 이루고 용융된 금속 유리 내로 확산될 수 있다.
이에 대하여 도 2a 내지 도 2d를 참고하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 반도체 기판(110) 위에 일 구현예에 따른 도전성 페이스트를 적용한 경우, 도전성 분말이 금속 유리와 고용체를 이루고 금속 유리 내로 확산되는 모습을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2a를 참고하면, 반도체 기판(110) 위에 도전성 분말(122a) 및 금속 유리(115a)를 포함하는 도전성 페이스트(120a)를 적용한다. 도전성 분말(122a) 및 금속 유리(115a)는 각각 입자(particle) 형태로 존재할 수 있다.
도 2b를 참고하면, 금속 유리(115a)의 유리 전이 온도(Tg) 이상으로 승온하는 경우, 금속 유리(115a)는 연화되어 액체와 같은 거동을 보이며, 연화된 금속 유리(115a)는 반도체 기판(110) 위에 젖음성(wettability)을 나타내며 버퍼층(115)을 형성한다. 버퍼층(115)은 반도체 기판(110)과 밀착되어 넓은 면적에 걸쳐 반도체 기판(110)과 접촉될 수 있다. 이때 금속 유리(115a)의 유리 전이 온도(Tg)는 도전성 분말(122a)의 소결 온도보다 낮으므로, 도전성 분말(122a)은 여전히 입자 형태로 존재할 수 있다. 이로써, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 제조된 전극은 상기 반도체 기판(110)과 인접하는 영역에 형성되는 버퍼층(115), 그리고 상기 버퍼층(115)이 형성되지 않은 영역에 형성되는 전극부를 포함할 수 있다.
도 2c를 참고하면, 도전성 분말(122a)과 금속 유리의 공융 온도 이상으로 높이는 경우 도전성 분말(122a)과 금속 유리가 공융되고 도전성 분말(122a)의 일부가 금속 유리와 고용체를 이루면서 버퍼층(115) 내로 확산될 수 있다.
도 2d를 참고하면, 버퍼층(115) 내로 확산된 도전성 분말(122a)의 일부는 반도체 기판(110) 및/또는 반도체 기판(110)과 버퍼층(115)의 계면으로 확산될 수 있다. 반도체 기판(110)을 냉각하는 경우, 도전성 분말(122a)은 재결정화되어 결정화된 도전성 분말(122b)로 이루어진 전극부(120)를 형성하고, 반도체 기판(110)으로 침투한 도전성 분말(122c) 또한 재결정화될 수 있다.
따라서 결정화된 도전성 분말(122b)로 이루어진 전극부(120)가 형성되는 한편, 전극부(120)와 반도체 기판(110) 사이에는 금속 유리로 이루어진 버퍼층(115)이 형성되고, 도전성 분말(122c)은 반도체 기판(110)으로 침투하여 재결정화될 수 있다.
반도체 기판(110)에 존재하는 재결정화된 도전성 분말(122c)은 태양 광에 의해 반도체 기판(110)에 생성된 전하를 버퍼층(115)을 통하여 전극부(120)로 효과적으로 이동시킬 수 있도록 하는 동시에 반도체 기판(110)과 전극부(120) 사이의 접촉 저항을 낮추어 태양 전지의 전하 손실을 줄일 수 있다. 이에 따라 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
그러면 도 3을 참고하여 일 구현예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 3은 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
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 경우뿐만 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.
이하에서는 설명의 편의상 반도체 기판(110)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 반도체 기판(110) 중 태양 에너지를 받는 면을 전면(front side)이라 하고 전면의 반대면을 후면(rear side)이라 한다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 태양 전지는 하부 반도체 층(110a) 및 상부 반도체 층(110b)을 포함하는 반도체 기판(110)을 포함한다.
반도체 기판(110)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있으며, 결정질 규소인 경우 예컨대 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 하부 반도체 층(110a) 및 상부 반도체 층(110b) 중 하나는 p형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있으며 다른 하나는 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 예컨대 하부 반도체 층(110a)은 p형 불순물로 도핑된 반도체 층이고, 상부 반도체층(110b)은 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 이때 p형 불순물은 붕소(B)와 같은 III족 화합물일 수 있고, n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다.
상부 반도체 층(110b)의 표면은 표면 조직화(surface texturing) 되어 있을 수 있다. 표면 조직화된 상부 반도체 층(110b)은 예컨대 피라미드 모양과 같은 요철 또는 벌집(honeycomb) 모양과 같은 다공성 구조일 수 있다. 표면 조직화된 상부 반도체 층(110b)은 빛을 받는 표면적을 넓혀 빛의 흡수율을 높이고 반사도를 줄여 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
상부 반도체 층(110b) 위에는 복수의 전면 전극이 형성되어 있다. 전면 전극은 기판의 일 방향을 따라 나란히 뻗어 있으며, 빛 흡수 손실(shadowing loss) 및 면저항을 고려하여 그리드 패턴(grid pattern)으로 설계될 수 있다.
전면 전극은 상부 반도체 층(110b)과 인접하는 영역에 위치하는 버퍼층(115), 그리고 상기 버퍼층(115) 이외의 영역에 위치하고 도전성 물질을 포함하고 있는 전면 전극부(120)를 포함할 수 있다. 도 3에서 버퍼층(115)을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 버퍼층(115)은 생략될 수도 있다. 또한, 상기 버퍼층(115)은 상기 상부 반도체 층(110b)과 인접하는 영역의 일부분에만 위치할 수도 있다.
전면 전극은 도전성 페이스트를 사용한 스크린 인쇄 방법으로 형성될 수 있다. 도전성 페이스트는 전술한 바와 같다.
전면 전극부(120)는 도전성 물질로 만들어질 수 있으며, 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합 등으로 만들어질 수 있다.
상부 반도체 층(110b)과 전면 전극부(120) 사이에는 버퍼층(115)이 형성되어 있다. 버퍼층(115)은 전술한 바와 같으며, 금속 유리를 포함하여 도전성을 가진다. 버퍼층(115)은 전면 전극부(120)와 접촉하는 부분과 상부 반도체 층(110b)과 접촉하는 부분을 가지므로, 상부 반도체 층(110b)과 전면 전극부(120) 사이에서 전하가 이동할 수 있는 통로(path)의 면적을 넓혀 전하가 손실되는 것을 줄일 수 있다.
버퍼층(115)에 포함되어 있는 금속 유리는 전면 전극부(120)의 도전성 페이스트에 포함된 성분으로, 공정 중 전면 전극부(120)의 도전성 물질보다 먼저 용융되어 전면 전극부(120)의 하부에 위치할 수 있다.
버퍼층(115), 버퍼층(115)의 하부에 위치하는 상부 반도체 층(110b) 및/또는 상부 반도체 층(110b)과 버퍼층(115)의 계면에는 결정화된 도전성 물질(122c)을 포함한다. 결정화된 도전성 물질(122c)은 상기 도전성 페이스트를 사용하여 전면 전극 형성시 소성 단계에서 용융되어 버퍼층(115)을 통과하여 상부 반도체 층(110b)으로 확산된 후 결정화된 것으로, 버퍼층(115)과 함께 상부 반도체 층(110b)과 전면 전극부(120) 사이의 접촉 저항을 낮추고 태양 전지의 전기적 특성을 개선할 수 있다.
전면 전극부(120) 위에는 전면 버스 바(bus bar) 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 버스 바 전극은 복수의 태양 전지 셀을 조립할 때 이웃하는 태양 전지 셀을 연결하기 위한 것이다.
반도체 기판(110)의 하부에는 유전막(130)이 형성되어 있다. 유전막(130)은 전하의 재결합을 방지하는 동시에 전류가 새는 것을 방지하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다. 유전막(130)은 복수의 관통부(135)를 가지며, 관통부(135)를 통하여 반도체 기판(110)과 후술하는 후면 전극이 접촉할 수 있다.
유전막(130)은 예컨대 산화규소(SiO2), 질화규소(SiNx), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으며, 약 100Å 내지 약 2000Å의 두께를 가질 수 있다.
유전막(130) 하부에는 후면 전극이 형성되어 있다. 후면 전극은 도전성 물질로 만들어질 수 있으며, 예컨대 알루미늄(Al)과 같은 불투명 금속으로 만들어질 수 있다. 후면 전극은 전면 전극과 마찬가지로 도전성 페이스트를 사용한 스크린 인쇄 방법으로 형성될 수 있다.
후면 전극은 전면 전극과 마찬가지로 하부 반도체 층(110a)과 인접하는 영역에 위치하는 버퍼층(115), 그리고 상기 버퍼층 이외의 영역에 위치하고 도전성 물질을 포함하고 있는 후면 전극부(140)를 포함할 수 있다. 도 3에서 버퍼층(115)을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 버퍼층(115)은 생략될 수도 있다. 또한, 상기 버퍼층(115)은 상기 하부 반도체 층(110a)과 인접하는 영역의 일부분에만 위치할 수도 있다.
버퍼층(115), 버퍼층(115)의 상부에 위치하는 하부 반도체 층(110a) 및/또는 하부 반도체 층(110a)과 버퍼층(115)의 계면에는 결정화된 도전성 물질(122c)을 포함한다. 결정화된 도전성 물질(122c)은 상기 도전성 페이스트를 사용하여 후면 전극 형성시 소성 단계에서 용융되어 버퍼층(115)을 통과하여 하부 반도체 층(110a)으로 확산된 후 결정화된 것으로, 버퍼층(115)과 함께 하부 반도체 층(110a)과 후면 전극부(140) 사이의 접촉 저항을 낮추고 태양 전지의 전기적 특성을 개선할 수 있다.
이하 상기 태양 전지의 제조 방법에 대하여 도 3을 참고하여 설명한다.
먼저 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판(110)을 준비한다. 이때 반도체 기판(110)은 예컨대 p형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
이어서, 반도체 기판(110)을 표면 조직화한다. 표면 조직화는 예컨대 질산 및 불산과 같은 강산 또는 수산화나트륨과 같은 강염기 용액을 사용하는 습식 방법으로 수행하거나 플라스마를 사용한 건식 방법으로 수행할 수 있다.
다음 반도체 기판(110)에 예컨대 n형 불순물을 도핑한다. 여기서 n형 불순물은 POCl3 또는 H3PO4 등을 고온에서 확산시킴으로써 도핑할 수 있다. 이에 따라 반도체 기판(110)은 다른 불순물로 도핑된 하부 반도체 층(110a)과 상부 반도체 층(110b)을 포함한다.
다음 상부 반도체 층(110b) 위에 전면 전극용 도전성 페이스트를 도포한다. 전면 전극용 도전성 페이스트는 스크린 인쇄 방법으로 형성할 수 있다. 스크린 인쇄는 도전성 분말, 금속 유리 및 유기 비히클을 포함하는 상술한 도전성 페이스트를 전극이 형성될 위치에 도포하고 건조하는 단계를 포함한다.
도전성 페이스트는 상술한 바와 같이 금속 유리를 포함할 수 있으며, 금속 유리는 예컨대 용융방사법(melt spinning), 흡입주조법(infiltration casting), 기체분무법(gas atomization), 이온조사법(ion irradiation) 또는 기계적 합금법(mechanical alloying) 등의 공지의 방법으로 제조될 수 있다.
이어서 전면 전극용 도전성 페이스트를 건조한다.
다음 반도체 기판(110)의 후면에 예컨대 알루미늄 산화물(Al2O3) 또는 산화규소(SiO2)를 플라스마 화학 기상 증착 방법으로 적층하여 유전막(130)을 형성한다.
이어서 유전막(130)의 일부에 레이저를 조사하여 복수의 관통부(135)를 형성한다.
다음 유전막(130) 일면에 후면 전극용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 방법으로 도포하고 건조한다.
이어서 후면 전극용 도전성 페이스트를 건조한다.
이어서 전면 전극용 도전성 페이스트 및 후면 전극용 도전성 페이스트를 공 소성(co-firing)한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 전면 전극용 도전성 페이스트와 후면 전극용 도전성 페이스트를 각각 소성할 수 있다.
소성은 소성 로에서 도전성 금속의 용융 온도보다 높은 온도까지 승온할 수 있으며, 예컨대 약 200℃ 내지 약 1000℃에서 수행할 수 있다.
이하 다른 구현예에 따른 태양 전지에 대하여 도 4를 참고하여 설명한다.
도 4는 다른 구현예에 따른 태양 전지를 보여주는 단면도이다.
본 구현예에 따른 태양 전지는 p형 또는 n형 불순물로 도핑된 반도체 기판(110)을 포함한다. 반도체 기판(110)은 후면 측에 형성되어 있으며 서로 다른 불순물로 도핑된 복수의 제1 도핑 영역(111a) 및 제2 도핑 영역(111b)을 포함한다. 제1 도핑 영역(111a)은 예컨대 n형 불순물로 도핑될 수 있고 제2 도핑 영역(111b)은 예컨대 p형 불순물로 도핑될 수 있다. 제1 도핑 영역(111a)과 제2 도핑 영역(111b)은 반도체 기판(110)의 후면에 교대로 배치될 수 있다.
반도체 기판(110)의 전면은 표면 조직화되어 있을 수 있으며, 표면 조직화에 의해 빛의 흡수율을 높이고 반사도를 줄여 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 절연막(112)이 형성되어 있다. 절연막(112)은 빛을 적게 흡수하고 절연성이 있는 물질로 만들어질 수 있으며, 예컨대 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. 절연막(112)은 예컨대 약 200Å 내지 약 1500Å의 두께를 가질 수 있다.
절연막(112)은 태양 전지 표면에서 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시키는 반사 방지막(anti reflective coating) 역할을 하는 동시에 반도체 기판(110)의 표면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
반도체 기판(110)의 후면에는 복수의 관통부를 가지는 유전막(150)이 형성되어 있다.
반도체 기판(110)의 후면에는 제1 도핑 영역(111a)에 연결되어 있는 제1 전극과 제2 도핑 영역(111b)에 연결되어 있는 제2 전극이 각각 형성되어 있다. 제1 전극은 관통부를 통하여 제1 도핑 영역(111a)과 연결될 수 있으며, 제2 전극은 관통부를 통하여 제2 도핑 영역(111b)과 연결될 수 있다. 제1 전극과 제2 전극은 교대로 배치될 수 있다.
제1 전극은 제1 도핑 영역(111a)과 인접한 영역에 위치하는 버퍼층(115) 및 상기 버퍼층(115) 이외의 영역에 위치하는 제1 전극부(121)를 포함하고, 제2 전극은 제2 도핑 영역(111b)과 인접한 영역에 위치하는 버퍼층(115) 및 상기 버퍼층(115) 이외의 영역에 위치하는 제2 전극부(141)를 포함할 수 있다. 도 4에서 버퍼층(115)을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 버퍼층(115)은 생략될 수도 있다. 또한 상기 버퍼층(115)은 상기 제1 도핑 영역(111a)과 인접한 영역의 일부, 상기 제2 도핑 영역(111b)과 인접한 영역의 일부, 또는 이들의 조합에만 위치할 수도 있다.
제1 전극과 제2 전극은 전술한 구현예와 마찬가지로, 도전성 분말, 금속 유리 및 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있으며, 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
제1 도핑 영역(111a)과 제1 전극부(121) 사이 및 제2 도핑 영역(111b)과 제2 전극부(141) 사이에는 버퍼층(115)이 각각 형성되어 있다. 버퍼층(115)은 전술한 바와 마찬가지로 금속 유리를 포함하므로 도전성을 가지며, 제1 전극부(121) 또는 제2 전극부(141)와 접촉하는 부분과 제1 도핑 영역(111a) 또는 제2 도핑 영역(111b)과 접촉하는 부분을 가지므로, 제1 도핑 영역(111a)과 제1 전극부(121) 사이 또는 제2 도핑 영역(111b)과 제2 전극부(141) 사이에서 전하가 이동할 수 있는 통로의 면적을 넓혀 전하가 손실되는 것을 줄일 수 있다.
또한 버퍼층(115), 제1 도핑 영역(111a), 제2 도핑 영역(111b), 제1 도핑 영역(111a)과 버퍼층(115)의 계면, 반도체 기판(110)의 제2 도핑 영역(111b)과 버퍼층(115)의 계면 중 적어도 하나에는 결정화된 도전성 물질(122c)을 포함한다. 결정화된 도전성 물질(122c)은 상기 도전성 페이스트를 사용하여 제1 전극 및/또는 제2 전극 형성시 소성 단계에서 용융되어 버퍼층(115)을 통과하여 반도체 기판(110)의 제1 도핑 영역(111a) 및/또는 제2 도핑 영역(111b)으로 확산된 후 결정화된 것으로, 버퍼층(115)과 함께 제1 도핑 영역(111a)과 제1 전극부(121) 사이 및 제2 도핑 영역(111b)과 제2 전극부(141) 사이의 접촉 저항을 낮추고 태양 전지의 전기적 특성을 개선할 수 있다.
본 구현예에 따른 태양 전지는 전술한 구현예와 달리, 제1 전극 및 제2 전극이 모두 태양 전지의 후면에 위치함으로써 전면에서 금속이 차지하는 면적을 줄여 빛 흡수 손실을 줄일 수 있고 이에 따라 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
이하 본 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대하여 도 4를 참고하여 설명한다.
먼저, 예컨대 n형 불순물로 도핑되어 있는 반도체 기판(110)을 준비한다. 이어서 반도체 기판(110)을 표면 조직화한 후, 반도체 기판(110)의 전면 및 후면에 절연막(112) 및 유전막(150)을 형성한다. 절연막(112) 및 유전막(150)은 예컨대 화학 기상 증착으로 형성할 수 있다.
다음, 반도체 기판(110)의 후면 측에 예컨대 p형 불순물 및 n형 불순물을 차례로 고농도로 도핑하여 제1 도핑 영역(111a) 및 제2 도핑 영역(111b)을 형성한다.
이어서 유전막(150)의 일면에 제1 도핑 영역(111a)에 대응하는 영역에 제1 전극용 도전성 페이스트를 도포하고 제2 도핑 영역(111b)에 대응하는 영역에 제2 전극용 도전성 페이스트를 도포한다. 제1 전극용 도전성 페이스트 및 제2 전극용 도전성 페이스트는 각각 스크린 인쇄 방법으로 형성할 수 있으며, 각각 전술한 도전성 분말, 금속 유리 및 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트를 사용할 수 있다.
이어서 제1 전극용 도전성 페이스트 및 제2 전극용 도전성 페이스트를 함께 또는 각각 소성할 수 있으며, 소성은 소성 로에서 도전성 금속의 용융 온도보다 높은 온도까지 승온할 수 있다.
상기에서는 상술한 도전성 페이스트를 태양 전지의 전극으로 적용한 예만 구체적으로 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 전극을 포함하는 모든 전자 소자에 적용할 수 있다.
이하 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
은( Ag )의 고용도 측정
실시예 1
금속 유리 Cu46Zr46Al8를 두께가 90㎛이고 폭이 0.5㎝의 리본(ribbon) 형태로 준비한다. 상기 금속 유리 리본을 길이가 1㎝로 자른 후 그 위에 은(Ag)이 85중량% 포함된 은(Ag) 페이스트를 도포한다. 이어서 상기 금속 유리 리본을 대기 중에서 650℃로 30분 동안 열처리하여 도전성 박막을 형성한다. 이때 승온 속도는 50℃/분 이다.
실시예 2
금속 유리로 Cu46Zr46Al8 대신 Cu58 .1Zr35 .9Al6을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속 유리 리본 위에 도전성 박막을 형성한다.
비교예 1
금속 유리로 Cu46Zr46Al8 대신 Cu50Zr50을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속 유리 리본 위에 도전성 박막을 형성한다.
평가 - 1
실시예 1 및 2와 비교예 1에 따라 형성된 금속 유리 리본 및 도전성 박막을 절단한 후 그 단면을 분석한다.
표 1은 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 금속 유리 리본과 도전성 박막의 계면으로부터 약 3㎛ 떨어진 위치의 금속 유리 리본에 존재하는 은(Ag)의 고용도를 보여준다. 상기 은(Ag)의 고용도는 금속 유리 리본과 도전성 박막의 계면에서 에너지 분산 X선 분광기(energy dispersive x-ray spectroscopy, EDS)통해 3㎛ 깊이에서의 은(Ag)의 농도(at%)를 측정한다.
은(Ag)의 고용도 (at%)
실시예 1 8
실시예 2 5
비교예 1 1
표 1을 참고하면, 실시예 1 및 2에 따라 형성된 금속 유리 리본이 비교예 1에 따라 형성된 금속 유리 리본과 비교하여 더 많은 양의 은(Ag)이 고용된 것을 알 수 있다. 또한 알루미늄(Al) 함량이 높은 금속 유리를 사용한 실시예 1이 실시예 2보다 은(Ag)의 고용도가 높음을 알 수 있다.
도전성 페이스트 및 전극의 제조
실시예 3
은(Ag) 분말 및 금속 유리 Cu46Zr46Al8를 에틸셀룰로오스 바인더 및 부틸 카르비톨 용매를 포함한 유기 비히클에 첨가한다. 이때 은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu46Zr46Al8 및 유기 비히클은 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 약 84 중량%, 약 4 중량% 및 약 12 중량%로 혼합한다.
이어서 3-롤 밀을 사용하여 반죽하여 도전성 페이스트를 제조한다.
실리콘 웨이퍼 위에 상기 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 방법으로 도포한다. 이어서 벨트 퍼니스(belt furnace)를 사용하여 약 500℃까지 급격히 가열한 후 약 900℃까지 서서히 가열한다. 이 후 냉각하여 전극을 형성한다.
실시예 4
금속 유리로 Cu46Zr46Al8 대신 Cu58 .1Zr35 .9Al6을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조한 후 전극을 형성한다.
비교예 2
금속 유리로 Cu46Zr46Al8 대신 Cu50Zr50을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조한 후 전극을 형성한다.
평가 - 2
실시예 3 및 4와 비교예 2에 따라 형성된 전극의 접촉 저항 값을 측정한다. 접촉 저항 값은 Transfer length method (TLM)으로 측정한다
표 2는 실시예 3 및 4와 비교예 2에 따라 형성된 전극의 접촉 저항 값을 보여준다.
접촉저항(mΩ㎠)
실시예 3 35.60
실시예 4 40.07
비교예 2 60.57
표 2를 참고하면, 실시예 3 및 4에 따른 전극은 비교예 2에 따른 전극과 비교하여 접촉저항 값이 낮은 것을 알 수 있다. 이로부터 은(Ag)과 고용도를 이룰 수 있는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 유리를 사용함으로써 접촉 저항 값을 낮출 수 있음을 알 수 있다. 또한 알루미늄(Al)의 함량을 높인 금속 유리를 사용함으로써 은(Ag)과의 고용도를 더욱 높여 접촉 저항 값을 더욱 낮출 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 반도체 기판 115a: 금속 유리
115: 버퍼층 120: 전면 전극부
122a: 도전성 분말 122b, 122c: 결정화된 도전성 분말
121: 제1 전극부 130: 유전막
135: 관통부 140: 후면 전극부
141: 제2 전극부

Claims (14)

  1. 도전성 분말,
    상기 도전성 분말과의 혼합열(heat of mixing)이 0보다 작은 제1 원소를 포함하는 금속 유리, 그리고
    유기 비히클
    을 포함하고,
    상기 유기 비히클은 용매를 포함하며,
    상기 용매는 터피네올, 부틸카비톨, 부틸카비톨 아세테이트, 펜테인디올, 다이펜틴, 리모닌, 에틸렌글리콜 알킬에테르, 디에틸렌글리콜 알킬에테르, 에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 디알킬에테르 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 페닐에테르, 디프로필렌글리콜 알킬에테르, 트리프로필렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 트리프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디메틸프탈산, 디에틸프탈산, 디부틸프탈산 및 탈염수에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 도전성 페이스트.
  2. 제1항에서,
    상기 도전성 분말과 상기 제1 원소의 공융 온도는 상기 도전성 페이스트의 소성 온도보다 낮은 도전성 페이스트.
  3. 제2항에서,
    상기 도전성 페이스트의 소성 온도는 200℃ 내지 1000℃인 도전성 페이스트.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 제1 원소는 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메티윰(Pm), 사마리움(Sm), 루테티움(Lu), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 가돌리늄(Gd), 테르비움(Tb), 디스프로슘(Dy), 호르미움(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 도륨(Th), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 바륨(Ba), 베릴륨(Be), 비스무스(Bi), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 이테르븀(Yb), 스트론튬(Sr), 유로퓸(Eu), 지르코늄(Zr), 탈륨(Tl), 리튬(Li), 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 인(P), 비소(As), 팔라듐(Pd), 금(Au), 플루토늄(Pu), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 안티몬(Sb), 규소(Si), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 백금(Pt) 및 수은(Hg)에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 도전성 페이스트.
  6. 제1항에서,
    상기 금속 유리는 제2 원소 및 제3 원소를 더 포함하고,
    상기 금속 유리는 하기 화학식 1의 조성을 가지는 합금인 도전성 페이스트:
    [화학식 1]
    Ax-By-Cz
    상기 화학식 1에서, A, B 및 C는 각각 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소이고, x, y 및 z는 각각 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소의 조성비이고, x+y+z=1이다.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 상기 제3 원소는 하기 관계식 1을 만족하는 비율로 포함되는 도전성 페이스트:
    [관계식 1]
    xyΔH1 + yzΔH2 + zxΔH3 < 0
    상기 관계식 1에서, ΔH1 는 제1 원소와 제2 원소의 혼합열, ΔH2 는 제2 원소와 제3 원소의 혼합열 및 ΔH3 은 제3 원소와 제1 원소의 혼합열이다.
  8. 제1항에서,
    상기 도전성 분말은 비저항이 100 μΩ㎝ 이하인 도전성 페이스트.
  9. 제1항에서,
    상기 도전성 분말은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함하는 도전성 페이스트.
  10. 제1항에서,
    상기 도전성 분말, 상기 금속 유리 및 상기 유기 비히클은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 30 내지 99 중량%, 0.1 내지 20 중량% 및 잔량으로 포함되어 있는 도전성 페이스트.
  11. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자.
  12. 반도체 층, 그리고
    상기 반도체 층에 전기적으로 연결되어 있으며 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극
    을 포함하는 태양 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 전극은 상기 반도체 층과 인접하는 영역에 위치하는 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층 이외의 영역에 위치하고 도전성 물질을 포함하고 있는 전극부를 포함하는 태양 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 버퍼층, 상기 반도체 층과 상기 버퍼층의 계면 및 상기 반도체 층 중 적어도 하나는 결정화된 도전성 물질을 포함하는 태양 전지.
KR1020110074688A 2010-10-27 2011-07-27 도전성 페이스트 및 태양 전지 KR101960465B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/281,835 US8974703B2 (en) 2010-10-27 2011-10-26 Conductive paste and electronic device and solar cell including an electrode formed using the same
EP11186756A EP2448003A3 (en) 2010-10-27 2011-10-26 Conductive paste comprising a conductive powder and a metallic glass for forming a solar cell electrode
CN201110330845.3A CN102456428B (zh) 2010-10-27 2011-10-27 导电糊、及包括用其形成的电极的电子器件和太阳能电池
JP2011236427A JP2012094518A (ja) 2010-10-27 2011-10-27 導電性ペーストおよび太陽電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100105204 2010-10-27
KR1020100105204 2010-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120044218A KR20120044218A (ko) 2012-05-07
KR101960465B1 true KR101960465B1 (ko) 2019-03-21

Family

ID=46264134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110074688A KR101960465B1 (ko) 2010-10-27 2011-07-27 도전성 페이스트 및 태양 전지

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012094518A (ko)
KR (1) KR101960465B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101999795B1 (ko) 2012-06-27 2019-07-12 삼성전자주식회사 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR101557526B1 (ko) 2012-07-18 2015-10-06 제일모직주식회사 태양전지 전면 전극용 페이스트, 이로부터 형성된 전극, 및 이를 포함하는 태양 전지
KR101582374B1 (ko) * 2013-04-25 2016-01-04 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
JP6487842B2 (ja) * 2013-07-25 2019-03-20 ナミックス株式会社 導電性ペースト及び結晶系シリコン太陽電池の製造方法
CN113088755A (zh) * 2021-04-01 2021-07-09 江西中晟金属有限公司 一种导电性能良好的铜线及其制备方法
CN115249750B (zh) 2021-04-26 2023-08-11 浙江晶科能源有限公司 光伏电池及其制作方法、光伏组件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090250106A1 (en) 2006-06-30 2009-10-08 Toshiharu Hayashi Composition for manufacturing electrode of solar cell, method of manufacturing same electrode, and solar cell using electrode obtained by same method
US20100098840A1 (en) 2008-10-22 2010-04-22 Industrial Technology Research Institute Method of manufacturing back electrode of silicon bulk solar cell
JP2010199196A (ja) 2009-02-24 2010-09-09 Mitsubishi Materials Corp 太陽電池の電極形成用組成物及び該電極の形成方法並びに該形成方法により得られた電極を用いた太陽電池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06240183A (ja) * 1993-02-18 1994-08-30 Daiken Kagaku Kogyo Kk 電極用導電性塗料
KR20070048257A (ko) * 2004-09-29 2007-05-08 니폰 킨-에키 컴패니 리미티드 은 페이스트 조성물
JP4024787B2 (ja) * 2004-10-06 2007-12-19 京都エレックス株式会社 フェライト多層回路基板の導電部形成用導電性ペースト及びその導電性ペーストを用いたフェライト多層回路基板
KR102071006B1 (ko) * 2009-11-11 2020-01-30 삼성전자주식회사 도전성 페이스트 및 태양 전지
EP2325848B1 (en) * 2009-11-11 2017-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive paste and solar cell
KR101741683B1 (ko) * 2010-08-05 2017-05-31 삼성전자주식회사 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR101741682B1 (ko) * 2010-08-24 2017-05-31 삼성전자주식회사 도전성 페이스트와 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090250106A1 (en) 2006-06-30 2009-10-08 Toshiharu Hayashi Composition for manufacturing electrode of solar cell, method of manufacturing same electrode, and solar cell using electrode obtained by same method
US20100098840A1 (en) 2008-10-22 2010-04-22 Industrial Technology Research Institute Method of manufacturing back electrode of silicon bulk solar cell
JP2010199196A (ja) 2009-02-24 2010-09-09 Mitsubishi Materials Corp 太陽電池の電極形成用組成物及び該電極の形成方法並びに該形成方法により得られた電極を用いた太陽電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120044218A (ko) 2012-05-07
JP2012094518A (ja) 2012-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8974703B2 (en) Conductive paste and electronic device and solar cell including an electrode formed using the same
KR101741683B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR101960463B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR102100291B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
US8668847B2 (en) Conductive paste and electronic device and solar cell including an electrode formed using the conductive paste
KR102071006B1 (ko) 도전성 페이스트 및 태양 전지
KR101960465B1 (ko) 도전성 페이스트 및 태양 전지
KR101741682B1 (ko) 도전성 페이스트와 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR20140003752A (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
US20130104973A1 (en) Conductive paste, and electronic device and solar cell including electrode formed using the conductive paste
US9039940B2 (en) Conductive paste and electronic device, and solar cell including an electrode formed using the conductive paste
US8987586B2 (en) Conductive paste and electronic device and solar cell including an electrode formed using the conductive paste
KR101985929B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR101796658B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR101960466B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
KR101960464B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
US8940195B2 (en) Conductive paste, and electronic device and solar cell including an electrode formed using the same
KR101910600B1 (ko) 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant