KR20130076836A - 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지 - Google Patents

태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20130076836A
KR20130076836A KR1020130058390A KR20130058390A KR20130076836A KR 20130076836 A KR20130076836 A KR 20130076836A KR 1020130058390 A KR1020130058390 A KR 1020130058390A KR 20130058390 A KR20130058390 A KR 20130058390A KR 20130076836 A KR20130076836 A KR 20130076836A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glass frit
parts
weight
glass
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020130058390A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101786148B1 (ko
Inventor
박진경
김상곤
김순길
이선미
이인재
채경훈
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020130058390A priority Critical patent/KR101786148B1/ko
Publication of KR20130076836A publication Critical patent/KR20130076836A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101786148B1 publication Critical patent/KR101786148B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/80—Constructional details
    • H10K10/82—Electrodes
    • 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
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • 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
    • 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • 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

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

Abstract

본 발명에 따른 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물, 전도성 분말; 유기 비히클; 및 유리 프릿을 포함하고, 상기 유리 프릿은, 제1 유리 전이 온도를 가지는 제1 유리 프릿과, 상기 제1 유리 전이 온도보다 작은 제2 유리 전이 온도를 가지는 제2 유리 프릿을 포함한다.

Description

태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지{PASTE COMPISITION FOR ELECTRODE OF SOLAR CELL, AND SOLAR CELL INCLUDING THE SAME}
실시예는 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
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.
이러한 태양 전지는 실리콘 기판에 형성되는 전면 및 후면 전극을 포함할 수 있다. 이러한 전극은 전도성 분말과 유리 프릿 등을 포함하는 페이스트 조성물을 인쇄한 후 소성하여 형성될 수 있다. 그런데, 페이스트 조성물의 소성 온도 범위가 좁으면 설정된 소성 온도와 실제 소성 온도가 차이가 있을 경우 소성이 잘 이루어지지 않아 전극과 실리콘 기판의 부착력이 저하되는 등의 문제가 있을 수 있다. 이에 따라 소성 온도 범위가 넓은 페이스트 조성물이 요구된다.
본 발명은 넓은 범위의 소성 온도에서 소성될 수 있으며 소성 후 우수한 전기 전도도를 가질 수 있는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양 전지를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물, 전도성 분말; 유기 비히클; 및 유리 프릿을 포함하고, 상기 유리 프릿은, 제1 유리 전이 온도를 가지는 제1 유리 프릿과, 상기 제1 유리 전이 온도보다 작은 제2 유리 전이 온도를 가지는 제2 유리 프릿을 포함한다.
상기 제1 유리 전이 온도보다 상기 제2 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있다.
상기 제1 유리 프릿 및 상기 제2 유리 프릿 중 어느 하나가 상기 유리 프릿 100 중량부에 대하여 5~30 중량부만큼 포함되고, 나머지 하나가 70~95 중량부만큼 포함되는 포함될 수 있다.
상기 유리 프릿이 상기 제1 및 제2 유리 전이 온도보다 작은 제3 유리 전이 온도를 가지는 제3 유리 프릿을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 유리 전이 온도보다 상기 제2 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있다.
상기 제2 유리 전이 온도보다 상기 제3 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있다.
상기 제1 유리 프릿 및 상기 제3 유리 프릿의 합보다 상기 제2 유리 프릿이 더 많이 포함될 수 있다.
상기 제2 유리 프릿이 상기 유리 프릿 100 중량부에 대하여 70~95 중량부만큼 포함되고, 상기 제1 유리 프릿과 상기 제3 유리 프릿이 상기 유리 프릿 100 중량부에 대하여 5~30 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 제1 유리 프릿이 상기 유리 프릿 100 중량부에 대하여 5~15 중량부만큼 포함되고, 상기 제3 유리 프릿이 상기 유리 프릿 100 중량부에 대하여 5~15 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 전도성 분말이 50~90 중량부, 상기 유기 비히클이 10~50 중량부, 상기 유리 프릿이 1~20 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 유리 프릿이 3.5~4.5 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 유리 프릿의 평균 입도(D50)가 1.0~2.5㎛일 수 있다.
상기 전도성 분말이 은(Ag)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지는, 상술한 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함한다.
본 발명에 따르면, 유리 전이 온도가 서로 다른 적어도 두 가지 종류의 유리 프릿을 함께 사용하여 전기 전도도의 저하 없이 소성 온도 범위를 넓힐 수 있다. 즉, 넓은 소성 마진에 의하여 소성 자유도를 향상할 수 있으며 공정 중 소성 온도가 변하는 등의 문제가 발생하더라도 전극의 불량률을 최소화할 수 있다. 특히, 실시예의 페이스트 조성물이 가장 민감한 소성 조건을 가지는 전면 전극용 페이스트 조성물로 사용되면, 소성 자유도 향상 및 불량률 최소화 효과를 최대화할 수 있다.
또한, 실리콘 기판의 전체 면적에서 균일하게 소성이 이루어지도록 하여 소결 균일성을 향상할 수 있다. 이에 의하여 충밀도(fill factor, FF)를 향상할 수 있고, 결과적으로 효율을 향상할 수 있다.
도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
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.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 태양 전지 및 이 태양 전지의 전극의 형성에 이용되는 전극용 페이스트 조성물(이하 “페이스트 조성물”)을 상세하게 설명한다.
도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 페이스트 조성물이 적용될 수 있는 태양 전지의 일례를 설명한다. 도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
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.
*본 발명의 페이스트 조성물은 이러한 태양 전지의 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)을 형성하는 데 사용할 수 있다. 일례로, 전면 전극(12)을 형성하기 위한 페이스트 조성물에서는 전도성 분말이 은(Ag) 분말 일 수 있고, 후면 전극(13)을 형성하기 위한 페이스트 조성물에서는 전도성 분말이 알루미늄(Al) 분말일 수 있다. 즉, 본 발명의 페이스트 조성물을 실리콘 기판(10)에 도포한 후 건조 및 소성하여 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)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.
이러한 페이스트 조성물은 전도성 분말, 유기 비히클, 유리 프릿을 포함하고, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
전도성 분말은 단일 입자로 형성될 수 있고, 또는 서로 다른 특성을 가지는 입자를 혼합하여 사용할 수도 있다.
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.
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.
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) 또는 후면 전극(13)의 전기 전도도가 낮을 수 있다.
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.
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) 또는 후면 전극(13)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.
유리 프릿으로는 PbO-SiO2계, PbO-SiO2-B2O3계, ZnO-SiO2계, ZnO-B2O3-SiO2계, Bi2O3-B2O3-ZbO-SiO2 등의 다양한 성분의 유리 프릿이 사용될 수 있다.
본 발명에서 유리 프릿은 서로 다른 유리 전이 온도(Tg)를 가지는 적어도 두 가지 이상의 유리 프릿을 포함한다. 이와 같이 서로 다른 유리 전이 온도를 가지는 유리 프릿을 혼합하여 사용함으로써 페이스트 조성물의 소성 온도 범위를 넓힐 수 있다. 즉, 하나의 유리 프릿을 사용하면 유리 전이 온도가 특정 수치로 한정되어 실제 소성 온도가 설정된 소성 온도에서 조금 벗어나면 소성이 잘 일어나지 않지만, 상술한 바와 같이 두 가지의 유리 프릿을 사용하면 실제 소성 온도가 소성 온도에서 벗어난 경우에도 다른 유리 전이 온도를 가지는 유리 프릿에 의하여 소성이 잘 일어날 수 있다.
유리 전이 온도는 특정 물질을 첨가하여 높이거나 낮출 수 있다. 즉, 망목 구조를 형성할 수 있는 망목 형성제(network former), 예를 들어, ZnO, B2O3, Al2O3의 함량을 증가시켜 유리 전이 온도를 높일 수 있다. 그리고 PbO 계열의 산화물 또는 Li2CO3와 같은 알칼리 산화물 계열의 함량을 증가시켜 유리 전이 온도를 낮출 수 있다.
일례로, 유리 프릿은, 제1 유리 전이 온도를 가지는 제1 유리 프릿과, 상기 제1 유리 전이 온도보다 작은 제2 유리 전이 온도를 가지는 제2 유리 프릿을 포함할 수 있다.
이때, 제1 유리 전이 온도보다 제2 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있다. 여기서, 상기 온도 차이가 10℃ 미만이면 소성 온도 범위를 넓히는 효과가 미미할 수 있다. 그리고 일반적으로 소성 온도는 일정 범위, 일례로 약 50℃를 초과하도록 벗어나지 않기 때문에, 상기 온도 차이가 50℃를 초과하면 소성 과정에서 제1 및 제2 유리 프릿 중 어느 하나가 유리 프릿으로서의 역할을 실질적으로 수행하지 못하게 된다. 따라서, 제1 및 제2 유리 프릿 중 어느 하나가 산화물 불순물로 작용하여 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)의 저항 특성이 낮아질 수 있다.
제1 유리 프릿과 제2 유릿 프릿 중 소성 온도 범위를 넓혀줘서 소결을 보조하는 역할의 유리 프릿은 유리 프릿 전체 100 중량부에 대하여 5~30 중량부만큼 포함될 수 있다. 여기서, 상기 유리 프릿이 5 중량부 미만으로 포함되면 소성 온도 범위를 넓히는 효과가 미미할 수 있고, 30 중량부를 초과하면 보조 프릿의 양이 많아져서 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)의 저항 특성을 저하시킬 수 있다. 소성 온도 범위와 함께 태양 전지의 효율 향상을 위하여, 소결을 보조하는 역할의 유리 프릿은 5~15 중량부만큼 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
이에 따라 주요 유리 프릿은, 유리 프릿 전체 100 중량부에 대하여 70~95 중량부만큼 포함될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 유리 프릿과 제2 유리 프릿을 동일하게 50 중량부 만큼씩 포함하여 두 소성 온도 사이에서 균일한 소성 온도를 가지도록 하는 등 변형이 가능하다.
다른 예로, 유리 프릿이 상기 유리 프릿은, 제1 유리 전이 온도를 가지는 제1 유리 프릿과, 제1 유리 전이 온도보다 작은 제2 유리 전이 온도를 가지는 제2 유리 프릿과, 제2 유리 전이 온도보다 작은 제3 유리 전이 온도를 가지는 제3 유리 프릿을 포함할 수 있다.
이때, 제1 유리 전이 온도보다 제2 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있고, 제2 유리 전이 온도보다 제3 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있다. 제1 유리 전이 온도보다 제2 유리 전이 온도가 10~50℃만큼 더 작을 수 있다. 여기서, 상기 온도 차이가 10℃ 미만이면 소성 온도 범위를 넓히는 효과가 미미할 수 있다. 상기 온도 차이가 50℃를 초과하면 제1 및 제2 유리 프릿 중 어느 하나가 유리 프릿으로서의 역할을 실질적으로 수행하지 못하게 되어, 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)의 저항 특성이 낮아질 수 있다.
여기서, 제2 유리 전이 온도가 제1 유리 전이 온도와 제3 유리 전이 온도 사이에 있으므로 제2 유리 프릿을 주요 유리 프릿으로 사용하고 제1 및 제3 유리 프릿을 소결을 보조하는 역할의 유리 프릿으로 사용할 수 있다. 따라서, 제1 유리 프릿 및 제3 유리 프릿의 합보다 상기 제2 유리 프릿이 더 많이 포함되도록 할 수 있다. 이에 의하면, 실제 소성 온도가 설정된 소성 온도보다 크거나 작은 경우에 모두 효과적으로 대응할 수 있다.
소결을 보조하는 역할의 유리 프릿, 즉, 제1 및 제3 유리 프릿은, 유리 프릿 전체 100 중량부에 대하여 5~30 중량부만큼 포함될 수 있다. 여기서, 상기 유리 프릿이 5 중량부 미만으로 포함되면 소성 온도 범위를 넓히는 효과가 미미할 수 있다. 상기 유리 프릿이 30 중량부를 초과하면 보조 프릿의 양이 많아져서 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)의 저항 특성을 저하시킬 수 있다. 소성 온도 범위와 함께 태양 전지의 효율 향상을 위하여, 소결을 보조하는 역할의 제1 및 제3 유리 프릿은 각기 5~15 중량부만큼 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
이에 따라 주요 유리 프릿인 제2 유리 프릿은 유리 프릿 전체 100 중량부에 대하여 70~95 중량부만큼 포함될 수 있다.
상술한 설명에서는 두 가지 또는 세 가지 종류의 유리 프릿이 포함된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 네 가지 종류 이상의 유리 프릿이 포함되는 것도 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명에서 유리 프릿의 평균 입도(D50)가 1.0~2.5㎛일 수 있다. 여기서, 유리 프릿의 평균 입도가 1.0㎛ 미만이면 유리 프릿의 제조가 어려우며 페이스트 조성물 내에서의 분산 특성에 문제가 있고, 2.5㎛를 초과하면 소성 과정에서 원활한 반응이 일어나지 않아 많아 양의 유릿 프릿이 필요하며 전면 전극(12) 똔느 후면 전극(13)의 저항이 상승하는 문제가 있을 수 있다.
그리고 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 유리 프릿이 1~20 중량부만큼 포함될 수 있다. 이러한 범위 내에서 유리 프릿은 접착력 및 소결성을 향상할 수 있다.
본 발명에서 유리 프릿이 서로 다른 유리 전이 온도를 가지는 유리 프릿들을 포함하여 소성 온도 범위를 넓힐 수 있다. 따라서, 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 유리 프릿이 3.5~4.5 중량부만큼만 포함되어도 원하는 특성을 모두 구현할 수 있다. 이에 의하여 전기 전도도를 저하시키지 않고도 소성 온도 범위를 넓힐 수 있다. 반면에 종래에 소성 온도 범위를 넓히기 위해 첨가된 아연 산화물(ZnO) 등은 전기 전도도를 저하시키는 문제가 있었다.
본 발명에서는 이와 같이 소성 마진을 크게 할 수 있어 자유도를 향상할 수 있으며 공정 중 소성 온도가 변하는 등의 문제가 발생하더라도 전면 전극(12) 또는 후면 전극(13)의 불량률을 최소화할 수 있다. 특히, 실시예의 페이스트 조성물이 가장 민감한 소성 조건을 가지는 전면 전극(12)의 형성을 위한 페이스트 조성물로 사용되면, 소성 자유도 향상 및 불량률 최소화 효과를 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 실리콘 기판(10)의 전체 면적에서 균일하게 소성이 이루어지도록 하여 소결 균일성을 향상할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지의 충밀도(fill factor, FF)를 향상할 수 있고, 이에 따라 효율을 향상할 수 있다.
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.
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.
이러한 페이스트 조성물은 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
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.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
용매에 바인더를 용해하여 유기 비히클을 준비하였다. 용매로는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트와 α-테르피네올의 혼합 용매를 사용하였으며, 바인더로는 에틸 셀룰로오스를 사용하였다.
유기 비히클에 전도성 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.
전도성 분말로는 은 분말을 사용하였으며, 유리 프릿으로는 유리 전이 온도가 서로 다른 제1, 제2 및 제3 유리 프릿을 사용하였다.
제1 유리 프릿의 연화점(Tdsp)은 392.8℃, 유리 전이 온도(Tg)는 360.93℃, 열 팽창 계수는 78.4×10-6/℃였다. 제2 유리 프릿의 연화점은 374.44℃, 유리 전이 온도는 344.89℃, 열 팽창 계수는 124.0×10-6/℃였다. 제3 유리 프릿의 연화점은 348.0℃, 유리 전이 온도는 321.51℃, 열 팽창 계수는 120.3×10-6/℃였다. 유리 프릿 전체에 대하여 제1 유리 프릿이 10 중량부, 제2 유리 프릿이 80 중량부, 제3 유리 프릿이 10 중량부만큼 포함되었다.
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.
실시예 2
유리 프릿 전체에 대하여 제1 유리 프릿이 20 중량부, 제2 유리 프릿이 60 중량부, 제3 유리 프릿이 20 중량부 포함된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예 3
유리 프릿 전체에 대하여 제1 유리 프릿이 30 중량부, 제2 유리 프릿이 40 중량부, 제3 유리 프릿이 30 중량부 포함된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예 4
유리 프릿 전체에 대하여 제1 유리 프릿이 50 중량부, 제2 유리 프릿이 50 중량부만큼 포함되고 제3 유리 프릿은 포함되지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
비교예
연화점은 374.44℃, 유리 전이 온도는 344.89℃, 열 팽창 계수는 124.0×10-6/℃인 제2 유리 프릿을 100 중량부로 사용하였다는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예 1 내지 3, 비교예에 따른 샘플을 10개 제작하여, 소성 온도가 880℃, 900℃, 920℃일 때 이들을 포함하는 태양 전지의 평균 효율[%]을 측정하여 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
880℃ 16.93 16.83 16.75 16.75 16.73
900℃ 17.2 16.8 16.7 17.15 16.9
920℃ 17.13 16.83 16.96 17.2 16.92
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 3에 의하면 비교예에 비하여 880℃ 및 920℃에서의 효율이 대체로 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3에 의하면 880℃, 900℃, 920℃ 모두에서 비교예에 비하여 훨씬 우수한 효율을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 보조 역할을 하는 유리 프릿을 5~30 중량부로 포함하면 소성 온도 범위를 효과적으로 넓힐 수 있음을 알 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 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.
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.

Claims (5)

  1. 전도성 분말; 유기 비히클; 및 유리 프릿을 포함하고,
    상기 유리 프릿은, 제1 유리 전이 온도를 가지는 제1 유리 프릿과, 상기 제1 유리 전이 온도보다 작은 제2 유리 전이 온도를 가지는 제2 유리 프릿을 포함하고,
    상기 제1 유리 전이 온도보다 상기 제2 유리 전이 온도가 10℃ 내지 50℃ 만큼 더 작으며,
    상기 제1 유리 프릿 및 상기 제2 유리 프릿 중 어느 하나가 상기 유리 프릿 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부만큼 포함되고, 나머지 하나가 70 중량부 내지 95 중량부만큼 포함되는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 전도성 분말이 50 중량부 내지 90 중량부, 상기 유기 비히클이 10 중량부 내지 50 중량부, 상기 유리 프릿이 1 중량부 내지 20 중량부만큼 포함되는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 유리 프릿이 3.5 중량부 내지 4.5 중량부만큼 포함되는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 분말이 은(Ag)을 포함하는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 의한 태양전지의 전극용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양전지.
KR1020130058390A 2013-05-23 2013-05-23 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지 KR101786148B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130058390A KR101786148B1 (ko) 2013-05-23 2013-05-23 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130058390A KR101786148B1 (ko) 2013-05-23 2013-05-23 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100140300A Division KR20120078109A (ko) 2010-12-31 2010-12-31 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130076836A true KR20130076836A (ko) 2013-07-08
KR101786148B1 KR101786148B1 (ko) 2017-10-16

Family

ID=48990242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130058390A KR101786148B1 (ko) 2013-05-23 2013-05-23 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101786148B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101452961B1 (ko) * 2014-04-15 2014-10-23 덕산하이메탈(주) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR101452966B1 (ko) * 2014-04-15 2014-10-23 덕산하이메탈(주) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR101452962B1 (ko) * 2014-04-15 2014-10-23 덕산하이메탈(주) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
WO2017074148A1 (ko) * 2015-10-31 2017-05-04 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
WO2017074149A1 (ko) * 2015-10-31 2017-05-04 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20180114602A (ko) * 2017-04-11 2018-10-19 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20190051398A (ko) * 2017-11-06 2019-05-15 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20190113131A (ko) * 2018-03-27 2019-10-08 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3419321B2 (ja) 1998-09-24 2003-06-23 株式会社村田製作所 セラミック電子部品およびその製造方法
EP2294586B1 (en) * 2008-05-30 2013-07-17 E. I. du Pont de Nemours and Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101452961B1 (ko) * 2014-04-15 2014-10-23 덕산하이메탈(주) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR101452966B1 (ko) * 2014-04-15 2014-10-23 덕산하이메탈(주) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR101452962B1 (ko) * 2014-04-15 2014-10-23 덕산하이메탈(주) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
WO2015160065A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-22 Duksan Hi-Metal Co., Ltd. Conductive paste composition and semiconductor device comprising the same
WO2015160066A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-22 Duksan Hi-Metal Co., Ltd. Conductive paste composition and semiconductor device comprising the same
WO2015160067A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-22 Duksan Hi-Metal Co., Ltd. Conductive paste composition and semiconductor device comprising the same
WO2017074148A1 (ko) * 2015-10-31 2017-05-04 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
WO2017074149A1 (ko) * 2015-10-31 2017-05-04 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20170065034A (ko) * 2015-10-31 2017-06-13 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지용 전극 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20180114602A (ko) * 2017-04-11 2018-10-19 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20190051398A (ko) * 2017-11-06 2019-05-15 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20190113131A (ko) * 2018-03-27 2019-10-08 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Also Published As

Publication number Publication date
KR101786148B1 (ko) 2017-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2472526B1 (en) Paste composition for electrode of solar cell and solar cell including the same
KR101786148B1 (ko) 태양전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지
KR100798255B1 (ko) 전기전도성 후막 조성물, 이로부터 형성된 전극 및 태양전지
KR101374359B1 (ko) 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용하여 제조되는 태양전지
EP1713094B1 (en) Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom
KR101765920B1 (ko) 페이스트 조성물 및 태양 전지
KR101199194B1 (ko) 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지
JP2007128872A (ja) アルミニウム厚膜組成物、電極、半導体デバイス、およびこれらの作製方法
KR101428131B1 (ko) 전도성 페이스트 조성물
KR101611456B1 (ko) 인계 분산제를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물
KR101786077B1 (ko) 태양 전지의 후면 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지
KR101868638B1 (ko) 실리콘 태양전지 전면전극용 페이스트 조성물
KR101210112B1 (ko) 유리 프릿 및 이를 포함하는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물, 그리고 태양 전지
KR102306435B1 (ko) 태양 전지 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지
KR101765919B1 (ko) 유리 프릿, 페이스트 조성물 및 태양 전지
KR101283082B1 (ko) 태양전지의 후면 전극용 페이스트 조성물 및 태양전지
KR20110024655A (ko) 낮은 휨 특성을 나타내는 태양전지 후면전극 형성용 조성물
KR101428159B1 (ko) 유리 프릿, 태양전지의 후면 전극용 페이스트 조성물 및 태양전지
KR20130115490A (ko) 태양 전지의 후면 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지
KR20130120325A (ko) 글래스 프릿이 코팅된 금속 분말과 이를 포함하는 페이스트 조성물
JP5293348B2 (ja) 導電性組成物及びそれを用いた太陽電池の製造方法並びに太陽電池
KR20130008785A (ko) 태양 전지의 전면 전극용 은 페이스트 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E801 Decision on dismissal of amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant