KR20140105847A - 낮은 저항 접촉부를 위한 태양 전지 페이스트 - Google Patents

낮은 저항 접촉부를 위한 태양 전지 페이스트 Download PDF

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우메시 쿠마르
아지즈 에스. 샤이크
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Abstract

페이스트 조성물, 페이스트 조성물을 제조하는 방법, 태양 전지 및 태양 전지 접촉부를 제조하는 방법이 개시된다. 페이스트 조성물은 전도성 금속 성분, 유리 성분 및 비히클을 포함할 수 있다. 유리 성분은 이 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2 및 이 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다.

Description

낮은 저항 접촉부를 위한 태양 전지 페이스트{SOLAR CELL PASTES FOR LOW RESISTANCE CONTACTS}
본 발명은 일반적으로 페이스트 조성물, 페이스트 조성물을 제조하는 방법, 태양 전지 및 태양 전지 접촉부를 제조하는 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 일반적으로 태양광을 유용한 전기 에너지로 변환하는 실리콘(Si)과 같은 반도체 물질로 만들어진다. 태양 전지는 일반적으로 적절한 인 소스(phosphorus source)로부터 인(P)을 p-형 Si 웨이퍼에 확산(diffusing)시키는 것에 의해 필요한 PN 접합부(junction)가 형성된 Si의 박막 웨이퍼로 만들어진다. 태양광이 입사하는 실리콘 웨이퍼 측은 일반적으로 반사 방지 코팅(ARC)으로 코팅되어 입사하는 태양광이 반사에 의해 손실되는 것을 방지하여, 태양 전지의 효율을 증가시킨다. 전방(front) 접촉부로 알려져 있는 2차원 전극 그리드 패턴은 실리콘의 N-측에 연결되고, 타측(후방(back) 접촉부)에 있는 알루미늄(Al) 코팅은 실리콘의 P-측에 연결된다. 이들 접촉부는 PN 접합부로부터 외부 부하로 가는 전기 콘센트(outlet)이다.
실리콘 태양 전지의 전방 접촉부는 일반적으로 후막 페이스트를 스크린-인쇄하는 것에 의해 형성된다. 일반적으로, 페이스트는 대략 미세 은(silver) 입자, 유리(glass) 및 유기물을 포함한다. 스크린-인쇄를 한 후, 웨이퍼 및 페이스트는, 일반적으로 약 650 내지 1000℃의 노 설정 온도(furnace set temperature)에서 공기 속에서 소성(fired)된다. 소성 동안, 유리는 연화(soften)되고, 용융(melt)되며, 반사 방지 코팅과 반응하여, 실리콘 표면을 에칭하고, 밀접한 실리콘-은의 접촉부를 형성하게 된다. 은(silver)은 실리콘 위에 아일랜드(island)로 적층(deposit)된다. 실리콘-은의 아일랜드의 형상, 사이즈 및 개수는 실리콘으로부터 외부 회로로 전자를 전달하는 효율을 결정한다.
이하에서는 본 발명의 일부 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 발명의 간략화된 개요를 제시한다. 이 개요는 본 발명의 전체적인 개괄이 아니다. 이것은 본 발명의 주요 또는 핵심적인 요소를 식별하기 위한 것도 아니고 본 발명의 범위를 정하기 위한 것도 전혀 아니다. 이하 개요의 유일한 목적은 차후에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 간략화된 형태로 본 발명의 일부 개념을 제시하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면은, 페이스트 조성물로서, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분 및 (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 이 유리 성분은 약 600℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 가지는 적어도 하나의 유리 조성물을 포함하는 것인 페이스트 조성물에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 페이스트 조성물로서, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분 및 (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은 약 700℃미만의 연화점을 구비하는 것인 페이스트 조성물에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 페이스트 조성물로서, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (i) 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO, (ii) 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2, (iii) 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3, (iv) 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO, (v) 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및 (vi) 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트 조성물에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 페이스트 조성물로서, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (i) 약 17 내지 약 51, 바람직하게는 약 21.1 내지 약 43.9 ㏖% PbO, (ii) 약 14 내지 약 47, 바람직하게는 약 15.6 내지 약 39.8 ㏖% ZnO, (iii) 약 24.3 내지 약 32.1, 바람직하게는 약 25.7 내지 약 31.1 ㏖% SiO2, (iv) 약 6.2 내지 약 13.1, 바람직하게는 약 6.9 내지 약 12.2 ㏖% Al2O3, 및 (v) 약 0.2 내지 약 4.1, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 3.7 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트 조성물에 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 페이스트 조성물로서, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (i) 약 5.2 내지 약 17.1, 바람직하게는 약 7.2 내지 약 13.4 ㏖%, ZnO, (ii) 약 37.8 내지 약 71.2, 바람직하게는 약 46.2 내지 약 65.9 ㏖% SiO2, (iii) 약 7.7 내지 약 15.9, 바람직하게는 8.2 내지 약 15.2 ㏖% B2O3, (iv) 약 0.3 내지 약 4.1, 바람직하게는 0.7 내지 약 3.6 ㏖% Al2O3, (v) 약 12.3 내지 약 21.4, 바람직하게는 15.4 내지 약 20.3 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na, K, Rb, Cs 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), (v) 약 0.4 내지 약 5, 바람직하게는 0.6 내지 약 3.1 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨), (vi) 약 0.03 내지 약 5, 바람직하게는 0.05 내지 약 0.9 ㏖% Sb2O5, 및 (vii) 약 1.5 내지 약 10, 바람직하게는 2.1 내지 약 4.6 ㏖% F를 포함하는 것인 페이스트 조성물에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 있는 소성된 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분 및 (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (i) 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO, (ii) 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2, (iii) 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3, (iv) 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO, (v) 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및 (vi) 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 태양 전지에 있다.
본 발명의 일 측면은, 태양 전지를 제조하는 방법으로서, (a) 실리콘 웨이퍼를 제조하는 단계, (b) 소성 전에, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 하나의 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은 약 600℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 지니는 것인 페이스트 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및 (d) 상기 유리 성분을 융해(fuse)시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결(sinter)시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 태양 전지를 제조하는 방법으로서, (a) 실리콘 웨이퍼를 제조하는 단계, (b) 소성 전에, (i) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (ii) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 하나의 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은 약 700℃ 미만의 연화점을 구비하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및 (d) 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 태양 전지를 제조하는 방법으로서, (a) 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계, (b) 소성 전에, (i) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (ii) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (1) 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO, (2) 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2, (3) 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3, (4) 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO, (5) 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및 (6) 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및 (d) 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 있다.
본 발명의 일 측면은, 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 있는 소성된 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (i) 약 24 내지 약 38 ㏖% PbO, (ii) 약 23 내지 약 37 ㏖% ZnO, (iii) 약 21 내지 약 37 ㏖% SiO2, (iv) 약 5 내지 약 12 ㏖% Al2O3, 및 (v) 약 0.1 내지 약 3 ㏖% M2O5(여기서 M은 Ta, P, V, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 태양 전지에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 태양 전지를 제조하는 방법으로서, (a) 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계, (b) 소성 전에, (i) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (ii) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (1) 약 47 내지 약 75 ㏖% PbO+ZnO, (2) 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2, (3) 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3, 및 (4) 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및 (d) 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 있는 소성된 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분 (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (i) 약 43.2 내지 약 67.1 ㏖% SiO2, (ii) 약 6.4 내지 약 17.9 ㏖% ZnO, (iii) 약 7.7 내지 약 15.9 ㏖% B2O3, (iv) 약 0.3 내지 약 4.1 ㏖% Al2O3, (v) 약 12.3 내지 약 21.4 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na, K, Rb 및 Cs으로 이루어진 군으로부터 선택됨), (vi) 약 0.4 내지 약 3.7 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨), (vii) 약 0.03 내지 약 1.2 ㏖% Sb2O5, 및 (viii) 약 1.5 내지 약 5.9 ㏖% F를 포함하는 것인 태양 전지에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 태양 전지를 제조하는 방법으로서, (a) 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계, (b) 소성 전에, (i) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, (ii) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (1) 약 43.2 내지 약 67.1 ㏖% SiO2, (2) 약 6.4 내지 약 17.9 ㏖% ZnO, (3) 약 7.7 내지 약 15.9 ㏖% B2O3, (4) 약 0.3 내지 약 4.1 ㏖% Al2O3, (5) 약 12.3 내지 약 21.4 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na, K, Rb 및 Cs으로 이루어진 군으로부터 선택됨), (6) 약 0.4 내지 약 3.7 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨), (7) 약 0.03 내지 약 1.2 ㏖% Sb2O5, 및 (8) 약 1.5 내지 약 5.9 ㏖% F를 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및 (d) 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 있는 소성된 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에, (a) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분 및 (b) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (1) 약 4 내지 약 17 ㏖% ZnO, (2) 약 45 내지 약 64 ㏖% SiO2, (3) 약 7 내지 약 17 ㏖% B2O3, (iv) 약 0.4 내지 약 3.9 ㏖% Al2O3, (v) 약 0.6 내지 약 3.2 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Sr, Ba 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), (vi) 약 0.03 내지 약 0.95 ㏖% Sb2O5 및 (vii) 약 1.5 내지 약 5.7 ㏖% F를 포함하는 것인 태양 전지에 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 태양 전지를 제조하는 방법으로서, (a) 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계, (b) 소성 전에, (i) 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분 및 (ii) 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 적어도 제1 유리 조성물을 포함하는 유리 성분은, (1) 약 4 내지 약 17 ㏖% ZnO, (2) 약 45 내지 약 64 ㏖% SiO2, (3) 약 7 내지 약 17 ㏖% B2O3, (4) 약 0.4 내지 약 3.9 ㏖% Al2O3, (5) 약 0.6 내지 약 3.2 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Sr, Ba 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), (6) 약 0.03 내지 약 0.95 ㏖% Sb2O5 및 (7) 약 1.5 내지 약 5.7 ㏖% F를 포함하는 것인 페이스트 조성물을 제공하는 단계, (c) 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및 (d) 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 있다.
본 발명의 일 측면은, 페이스트 조성물로서, 상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 95 wt% 이하의 전도성 금속 성분; 상기 페이스트 조성물의 약 0.5 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 성분으로서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함하고, 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 상기 유리 성분; 및 상기 페이스트 조성물의 약 5 wt% 이상 및 약 20 wt% 이하의 비히클(vehicle)을 포함하는 페이스트 조성물에 있다.
일 측면에 따라, 페이스트 조성물이 제공된다. 보다 구체적으로, 이 측면에 따라, 상기 페이스트 조성물은 전도성 금속 성분, 유리 성분 및 비히클을 포함한다. 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다른 측면에 따라, 태양 전지가 제공된다. 보다 구체적으로, 이 측면에 따라, 상기 태양 전지는 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 있는 접촉부를 포함한다. 접촉부는, 소성 전에, 전도성 금속 성분, 유리 성분 및 비히클을 포함한다. 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 측면에 따라, 페이스트 조성물을 제조하는 방법이 제공된다. 보다 구체적으로, 이 측면에 따라, 상기 방법은 전도성 금속 성분, 유리 성분 및 비히클을 결합(combining)시키는 단계 및 상기 비히클에서 상기 전도성 금속 성분 및 상기 유리 성분을 분산(dispersing)시키는 단계를 포함한다. 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 측면에 따라, 태양 전지 접촉부를 형성하는 방법이 제공된다. 보다 구체적으로, 이 측면에 따라, 상기 방법은 실리콘 기판을 제공하는 단계, 상기 기판의 전방측(front side)에 페이스트 조성물을 도포하는 단계, 및 상기 페이스트를 가열하여 상기 전도성 금속 성분을 소결하고 상기 유리를 융해시키는 단계를 포함한다. 상기 페이스트는 전도성 금속 성분, 유리 성분 및 비히클을 포함한다. 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다.
전술한 목적 및 관련된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하 상세한 설명에서 충분히 설명되고 청구범위에서 구체적으로 적시된 특징을 포함한다. 이하 상세한 설명과 첨부된 도면은 본 발명의 특정 예시적인 실시예를 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적인 것이고, 본 발명의 원리를 사용할 수 있는 여러 방식 중 일부일 뿐이다. 본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징은 도면을 참조하여 이해할 때 본 발명의 이하 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 내지 도 5는 반도체 디바이스를 제조하는 단계를 개략적으로 예시하는 공정 흐름도이다.
본 발명은 전도성 금속 성분, 유리 성분 및 비히클을 포함하는 페이스트 조성물을 제공한다. 유리 성분은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속의 하나 이상의 산화물을 포함한다. 페이스트 조성물은 태양 전지 내 접촉부뿐만 아니라 다른 관련된 성분을 형성하는데 사용될 수 있다. 접촉부는 페이스트 조성물을 실리콘 기판에 도포하는 단계 및 페이스트를 가열하여 전도성 금속을 소결하고 유리 프릿을 융해시키는 단계에 의해 형성될 수 있다.
유리는 실리콘과 반응을 개시하여, 전도성 금속, 예를 들어, 은을 소결시키고, 전기 접촉부를 생성하는 주된 상(main phase)이므로, 그 온도를 증가시키고 국부적으로 그 온도를 증가시키면 이 반응을 태양 전지 소성 프로파일에서 극히 더 빠르게 할 수 있다. IR 흡수성 산화물 및 안료를 첨가제로 페이스트에 추가하면 국부적으로 웨이퍼 온도를 증가시킬 수 있다. 이들 산화물이 종래의 페이스트에 추가되면, 전기적 특성을 개선시킬 수는 있지만, 이들 입자로부터 유리로 열 전도성이 균일치 못한 것으로 인해 반복 가능성(repeatability)이 불량할 수 있다. 본 발명에서, 전달 유효성을 개선시키기 위해 IR 흡수성 전이 금속 산화물이 페이스트의 실리카 유리 성분에 포함된다. 이것은 전기적 특성을 반복적으로 및 신뢰성 있게 개선시키는 것을 도와주는 것으로 믿어진다.
따라서, 페이스트 조성물은 최종 태양 전지의 이하 장점들, 즉 1) 낮은 접촉부 저항, 2) 높은 Voc, 3) 높은 충전 팩터(fill factor), 4) 70 옴/스퀘어(ohm/square) 웨이퍼에 대해 높은 셀 효율, 예를 들어, 약 16.5% 이상, 및 5) 넓은 소성 창(firing window), 예를 들어, 약 50℃ 이상의 소성 창 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, IR 흡수성 전이 금속 산화물을 유리 프리트에 포함하는 것은 국부적으로 소성 온도를 개선시키는 것으로 믿어진다. 이것은 페이스트 조성물과 실리콘의 반응성과 소결을 보다 균일하게 하여 더 낮은 접촉부 저항을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 페이스트 조성물은 광에 노출되어 생성된 전류를 수집하기 위한 실리콘-기반 태양 전지용 전방 접촉부를 제조하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 페이스트 조성물은 실리콘-기반 태양 전지를 위한 후방 접촉부를 제조하는데 사용될 수 있다. 페이스트가 일반적으로 스크린-인쇄에 의해 도포될 수 있으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 인식할 수 있는 압출, 패드(pad) 인쇄, 스텐실(stencil) 인쇄, 잉크젯(ink jet) 인쇄, 핫멜트(hot melt) 인쇄 또는 임의의 적절한 마이크로-적층/직접 라이팅(direct writing) 기술과 같은 방법이 더 사용될 수 있다. 스크린-인쇄된 전방 접촉부를 갖는 태양 전지는 상대적으로 낮은 온도(550℃ 내지 850℃ 웨이퍼 온도; 650℃ 내지 1000℃의 노 설정 온도)로 소성되어 인이 도핑된 실리콘 웨이퍼의 N-측 및 페이스트 사이에 낮은 저항 접촉부를 형성할 수 있다. 태양 전지를 제조하는 방법이 본 명세서에서 더 고려된다.
또 다른 실시예에서, 본 명세서에서 페이스트는 예를 들어, 유리, 세라믹, 에나멜, 알루미나 및 금속 코어 기판과 같은 다른 기판을 사용하는, 태양 전지과는 다른 응용을 위한 전도체를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 페이스트는 MCS 히터, LED 라이팅(lighting), 후막 하이브리드(hybrid), 연료 전지(fuel cell) 시스템, 자동차 전자장치(automotive electronics), 및 자동차 윈드실드 버스바(automotive windshield busbar)를 포함하는 디바이스에 사용될 수 있다.
페이스트는 개별 성분들(즉, 금속, 유리 프릿 및 비히클)을 혼합하는 것에 의해 준비(prepared)될 수 있다. 넓게 해석하면, 본 발명의 페이스트는 적어도 은을 포함하는 전도성 금속, 전이 금속 산화물을 포함하는 유리 및 비히클을 포함한다. 각 구성요소는 아래에서 상세히 설명된다.
전도성 금속 성분
전도성 금속 성분은 임의의 적절한 형태의 임의의 적절한 전도성 금속을 포함할 수 있다. 전도성 금속의 예로는 은 및 니켈을 포함한다. 전도성 금속 성분에서 은의 소스는 은 금속, 또는 은의 합금의 하나 이상의 미세 입자(fine particle) 또는 분말(powder)일 수 있다. 은의 일부는 은 산화물(Ag2O)로 추가되거나 또는 예를 들어 AgNO3, AgOOCCH3(아세트산은), Ag 아크릴레이트 또는 Ag 메타크릴레이트와 같은 은 염(silver salt)으로 추가될 수 있다. 은 입자의 특정 예로는 구형 은 분말 Ag3000-1, 해쇄된(de-agglomerated) 은 분말 SFCGED, 은 플레이크(flake) SF-23, 나노 은 분말 Ag 7000-35, 및 콜로이드 은 RDAGCOLB를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 오하이오주의 클리브랜드시에 소재하는 페로 코포레이션(Ferro Corporation)사로부터 상업적으로 이용가능하다.
전도성 금속 성분에서 니켈의 소스는 니켈 금속, 또는 니켈의 합금의 하나 이상의 미세 입자 또는 분말일 수 있다. 니켈의 일부는 유기-니켈로 추가될 수 있다. 특정 유기-니켈의 예로는 니켈 아세틸아세토네이트, 및 OMG로부터 니켈 HEX-CEM이다. 이하 금속들 중 적어도 하나에 기초한 다른 유기금속 화합물이 유기금속 화합물: 아연, 바나듐, 망간, 코발트, 니켈 및 철에 대해 본 명세서에서 어딘가에 설명된 비율로 사용하기 위해 더 고려될 수 있다.
본 명세서에 있는 모든 금속은 여러 물리적 및 화학적 형태 중 하나 이상으로 제공될 수 있다. 넓게는, 금속 분말, 플레이크, 염, 산화물, 유리, 콜로이드 및 유기금속이 적절하다. 전도성 금속 성분은 임의의 적절한 형태를 구비할 수 있다. 전도성 금속 성분의 입자는 구형, 플레이크 형상, 콜로이드, 비정질(amorphous), 불규칙적인 형상, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 금속 성분은 인과 같은 여러 물질로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 전도성 금속 성분은 유리 위에 코팅될 수 있다. 은 산화물은 유리 용융/제조 공정 동안 유리에 용해(dissolved)될 수 있다.
일 실시예에서, 금속 성분은 구리, 니켈, 팔라듐, 백금, 금 및 이들의 조합과 같은 다른 전도성 금속을 포함한다. Ag-Pd, Pt-Au, Ag-Pt과 같은 추가적인 합금이 더 사용될 수 있다.
전도성 금속 성분은 임의의 적절한 사이즈를 구비할 수 있다. 일반적으로, 전도성 금속 성분의 사이즈(D50)는 약 0.01 내지 약 20 마이크론, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 10 마이크론이다. 일 실시예에서, 은 및/또는 니켈 입자의 사이즈는 일반적으로 약 0.05 내지 약 10 마이크론, 바람직하게는, 약 0.05 내지 약 5 마이크론, 보다 바람직하게는, 약 0.05 내지 3 마이크론이다. 또 다른 실시예에서, 다른 금속 입자는 약 0.01 내지 약 20 마이크론, 보다 바람직하게는 약 0.05 내지 약 10 마이크론이다.
다른 실시예에서 입자는 약 0.01 내지 10 ㎡/g의 표면적을 구비한다. 또 다른 실시예에서, 입자는 약 0.1 내지 8 ㎡/g의 특정 표면적을 구비한다. 또 다른 실시예에서, 입자는 약 0.2 내지 6 ㎡/g의 특정 표면적을 구비한다. 또 다른 실시예에서 입자는 약 0.2 내지 5.5 ㎡/g의 특정 표면적을 구비한다. 또 다른 실시예에서 페이스트(불규칙적인 형상, 구형, 플레이크 형상, 서브마이크론 또는 나노)에서 은 분말의 상이한 유형의 혼합물의 입자 사이즈 분포는 모노 분포(mono distribution) 또는 다른 유형의 분포, 예를 들어 이봉(bi-modal) 또는 삼봉(tri-modal) 분포일 수 있다.
일 실시예에서, 금속 성분은 관심 금속의 탄산염(carbonate), 수산화물(hydroxide), 인산염(phosphate) 및 질화물(nitrate)과 같은 이온 염(ionic salt)의 형태로 제공될 수 있다. 아세테이트, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 포름산염, 카르복시산염, 프탈레이트, 아이소프탈레이트, 테레프탈레이트, 푸마르산염, 살리실산염, 타르타르산염, 글루콘산염, 또는 킬레이트 화합물, 예를 들어 에틸렌다이아민 또는 에틸렌다이아민 테트라아세트산(ethylenediamine tetraacetic acid: EDTA)을 갖는 것을 포함하는 임의의 금속의 유기금속 화합물이 사용될 수 있다. 금속들 중 적어도 하나를 포함하는 다른 적절한 분말, 염, 산화물, 유리, 콜로이드 및 유기금속이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 명백할 것이다. 일반적으로, 은 및/또는 다른 금속이 금속 분말 또는 플레이크로 제공된다.
일 실시예에서, 금속 성분은 약 75 내지 약 100 wt% 불규칙적인 형상 또는 구형 금속 입자 또는 대안적으로 약 1 내지 약 100 wt% 금속 입자 및 약 1 내지 약 100 wt% 금속 플레이크를 포함한다. 다른 실시예에서, 금속 성분은 약 75 내지 약 99 wt% 금속 플레이크 또는 입자 및 약 1 내지 약 25 wt%의 콜로이드 금속을 포함한다. 전술한 금속의 입자, 플레이크 및 콜로이드 형태의 전술한 조합은 본 발명을 제한하는 것으로 의도된 것이 전혀 아니며, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다른 조합들도 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
페이스트 조성물은 전술한 전도성 금속 성분들 중 어느 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 금속 성분은 상기 전도성 금속 성분의 약 75 wt% 이상 및 약 100 wt% 이하의 금속 입자 및 상기 전도성 금속 성분의 최대 약 25 wt% 이하의 금속 플레이크를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 전도성 금속 성분은 상기 전도성 금속 성분의 약 75 wt% 이상 및 약 99 wt% 이하의 금속 플레이크 및 상기 전도성 금속 성분의 약 1 wt% 이상 및 약 25 wt% 이하의 콜로이드 금속을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 전도성 금속 성분은 상기 전도성 금속 성분의 약 75 wt% 이상 및 약 99 wt% 이하의 금속 입자 및 상기 전도성 금속 성분의 약 1 wt% 이상 및 약 25 wt% 이하의 콜로이드 금속을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 전도성 금속 성분은 상기 전도성 금속 성분의 약 75 wt% 이상 및 약 99 wt% 이하의 금속 입자, 상기 전도성 금속 성분의 약 0.1 wt% 이상 내지 약 25 wt% 이하의 금속 플레이크 및 상기 전도성 금속 성분의 약 1 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 콜로이드 금속을 포함한다. 페이스트가 전기 전도성을 제공할 수 있는 한, 페이스트 조성물은 일반적으로 임의의 적절한 양의 전도성 금속 성분을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 95 wt% 이하의 전도성 금속 성분을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 70 wt% 이상 및 약 92 wt% 이하의 전도성 금속 성분을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 75 wt% 이상 및 약 90 wt% 이하의 전도성 금속 성분을 포함한다.
페이스트 유리
유리 성분은, 소성 전에, 전이 금속 산화물을 포함하는 실리카 유리를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 65 몰% 이하의 SiO2를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 5 몰% 이상 및 약 40 몰% 이하의 SiO2를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 32 몰% 이하의 SiO2를 포함한다. 또 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 20 몰% 이하의 SiO2를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 15 몰% 이하의 SiO2를 포함한다. 또 다른 실시예에서 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 10 몰% 이하의 SiO2를 포함한다.
유리 성분은 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함하고, 여기서 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다. 유리 성분은, 최종 접촉부가 낮은 저항을 구비하는 한, 임의의 적절한 양의 전이 금속 산화물을 포함한다. 일 실시예에서, 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 0.01 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 전이 금속 산화물을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 20 몰% 이하의 전이 금속 산화물을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 15 몰% 이하의 전이 금속 산화물을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 10 몰% 이하의 전이 금속 산화물을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 유리 성분은 단 하나의 전이 금속 산화물만을 포함하며, 여기서 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 단 2개의 전이 금속 산화물만을 포함하며, 여기서 상기 2개의 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 3개 이상의 전이 금속 산화물을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 유리 성분은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 전이 금속 산화물로 함유하는 전이 금속 산화물만을 포함하며, 임의의 다른 전이 금속 산화물을 포함하지는 않는다. 또 다른 실시예에서, 상기 유리 성분은 전이 금속 산화물로서, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속 산화물 및 ZnO만을 포함한다.
아래 표 1은 전이 금속 산화물의 일부 예시적인 조합을 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 1-1 내지 1-12와 같이 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다. 동일한 표에서 상이한 칼럼에 있는 산화물 범위는, 이들 범위의 합이 상기 유리 성분의 최대 0.1 내지 25 몰%, 0.5 내지 20 몰%, 0.5 내지 15 몰%, 또는 0.5 내지 10 몰%를 추가할 수 있는 한, 결합될 수 있다. 본 명세서와 청구범위 전체에 걸쳐, 모든 경우에, 모든 표 및 모든 실시예에서, 0으로 한정된 범위가 나타나는 경우, 이것은 하단부에서 0.01 또는 0.1로 한정된 범위와 동일한 범위를 지원한다.
본 명세서에서 유리 조성물은 일반적으로 약 0.1 내지 약 25 마이크론, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 10 마이크론, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 4 마이크론, 더 바람직하게는 약 0.1 내지 약 2.5 마이크론, 심지어 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1.2 마이크론, 더 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1.0 마이크론, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.5 마이크론 및 가장 바람직하게는 약 0.3 내지 약 1.0 마이크론 범위의 D50 입자 사이즈를 지니는 프릿 또는 분말로 제공된다. 하나를 초과하는 유리 조성물이 사용되는 경우, 이들 유리 조성물은 동일한 범위에 있거나 동일한 범위에 있지 않을 수 있는 D50 입자 사이즈를 구비한다.
본 명세서에서 사용되는 유리 조성물은 특정 유리 전이 온도(Tg)를 구비한다. 예를 들어, Tg는 보다 연속적으로 바람직한 범위: (a) 약 600℃ 미만, (b) 약 250 내지 약 600℃, (c) 약 300 내지 약 600℃, (d) 약 400 내지 약 600℃, (e) 약 400 내지 500℃에 있을 수 있다. 하나를 초과하는 유리 조성물이 사용되는 경우, 이 유리 조성물은 동일한 범위에 있거나 동일한 범위에 있지 않을 수 있는 Tg 값을 구비한다.
본 명세서에 사용되는 유리 조성물은 특정 연화점을 구비한다. 예를 들어 연화점은 연속적으로 보다 바람직한 범위: (a) 약 700℃ 미만, (b) 약 350 내지 약 600℃, (c) 약 375 내지 약 600℃, (d) 약 375 내지 약 550℃에 있을 수 있다. 하나를 초과하는 유리 조성물이 사용되는 경우, 이 유리 조성물은 동일한 범위에 있거나 동일한 범위에 있지 않을 수 있는 연화점 값을 구비한다.
Figure pct00001
일 실시예에서, 유리 조성물은 MnO, MnO2, Mn2O3, Mn2O4, Mn2O7, MnO3, NiO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Cu2O, CuO, CoO, Co2O3, Co3O4, V2O5 및 Cr2O3 중 하나 이상만을 전이 금속 산화물로 포함한다. 예를 들어, 유리 조성물은 MnO, MnO2, Mn2O3, Mn2O4, Mn2O7, MnO3, NiO, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cu2O, CuO, CoO, Co2O3, Co3O4, V2O5 및 Cr2O3 중 하나 이상만을 포함하고; 전이 금속 산화물의 함량은 각각 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하이다. 또 다른 실시예에서, 유리 조성물은 MnO, MnO2, Mn2O3, Mn2O4, Mn2O7, MnO3, NiO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Cu2O, CuO, CoO, Co2O3, Co3O4, V2O5 및 Cr2O3 중 하나 이상만을 포함하고, 여기서 전이 금속 산화물의 함량은 각각 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하이다. 또 다른 실시예에서, 유리 조성물은 MnO, MnO2, Mn2O3, Mn2O4; Mn2O7, MnO3, NiO, FeO, Fe2O3, Fe3O4; Cu2O, CuO, CoO, Co2O3, Co3O4, V2O5 및 Cr2O3 중 하나 이상만을 포함하고, 여기서 전이 금속 산화물의 함량은 각각 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 20 몰% 이하이다. 또 또 다른 실시예에서, 유리 조성물은 MnO, MnO2, Mn2O3, Mn2O4, Mn2O7, MnO3, NiO, FeO, Fe2O3, Fe3O4; Cu2O, CuO, CoO, Co2O3, Co3O4, V2O5 및 Cr2O3 중 하나 이상만을 포함하고, 여기서 전이 금속 산화물의 함량은 각각 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 10 몰% 이하이다. 이들 전이 금속 산화물에 더하여 상기 유리는 표 2 내지 표 7에 표시된 바와 같이 용융된 다른 산화물을 포함할 수 있다.
유리를 포함하는 전이 금속 산화물에 더하여, 유리 성분은 다른 적절한 유리 프릿들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 초기 물질로서, 본 명세서에서 페이스트에 사용되는 유리 프릿은 납 및/또는 카드뮴을 의도적으로 포함할 수 있고, 또는 의도적으로 추가된 납 및/또는 카드뮴이 없을 수 있다. 일 실시예에서, 유리 프릿은 실질적으로 완전히 납이 없고 및 카드뮴이 없는 유리 프릿이다. 유리는 부분적으로 결정성 또는 비-결정성일 수 있다. 일 실시예에서 부분적으로 결정성 유리가 바람직하다. 유리 프릿의 조성물 및 제조에 관한 상세는, 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된, 예를 들어, 공동 양도된 미국 특허 출원 공개 번호 2006/0289055 및 2007/0215202에서 찾아볼 수 있다.
하나를 초과하는 유리 조성물이 사용될 수 있고, 예시적인 유리는 아래 표 2 내지 표 7에 표시된다. 동일한 표에서 상이한 칼럼에 있는 조성물이 더 고려된다. 사용되는 유리 조성물의 수에 상관없이, SiO2의 함량 및 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속의 산화물은 전술한 바와 같은 범위 내에 있다.
일 실시예에서, 유리 성분은, 소성 전에, Bi-Zn-B 유리를 포함한다. 아래 표 2는 일부 예시적인 Bi-Zn-B 유리를 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 2-1 내지 2-5와 같이 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다.
Figure pct00002
또 다른 실시예에서, 유리 성분은, 소성 전에, Bi-B-Si 유리를 포함한다. 아래 표 3은 일부 예시적인 Bi-B-Si 유리를 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 3-1 내지 3-5와 같은 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다.
Figure pct00003
또 다른 실시예에서, 유리 성분은, 소성 전에, Zn 유리를 포함한다. 아래 표 4는 일부 예시적인 Zn 유리, Zn-B 및 Zn-B-Si 유리를 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 4-1 내지 4-8과 같은 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다.
Figure pct00004
[표 4a]
Figure pct00005
또 다른 실시예에서, 유리 성분은, 소성 전에, 알칼리-B-Si 유리를 포함한다. 아래 표 5는 일부 예시적인 알칼리-B-Si 유리를 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 5-1 내지 5-5와 같은 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다.
Figure pct00006
또 다른 실시예에서, 유리 성분은, 소성 전에, Bi-Si-V/Zn 유리를 포함한다. 아래 표 6은 일부 예시적인 Bi-Si-V/Zn 유리를 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 6-1 내지 6-5와 같은 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다.
Figure pct00007
또 다른 실시예에서, 유리 성분은, 소성 전에, Pb-Al-B-Si 유리를 포함한다. 아래 표 7은 일부 예시적인 Pb-Al-B-Si 유리를 표시한다. 일 실시예에서 산화물 성분의 양은 7-1 내지 7-12와 같은 단일 칼럼에 있는 것으로 제한되지 않는다.
Figure pct00008
[표 7a]
Figure pct00009
[표 7b]
Figure pct00010
[표 7c]
Figure pct00011
유리 성분은 주로 바나데이트 유리, 포스페이트 유리, 텔루라이드 유리 및 게르미네이트 유리를 추가로 포함하여 최종 접촉부에 특정 전기적 및 반응성 특성을 부여하는 것을 더 고려할 수 있다.
유리 프릿은 임의의 적절한 기술로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 유리 프릿은 출발 물질(예를 들어, 전술한 산화물)을 혼합(blending)하고 약 40 내지 60분 동안 약 800 내지 약 1450℃의 온도에서 함께 용융시켜 원하는 조성물을 가지는 용융 유리를 형성하는 것에 의해 형성된다. 사용되는 원료 물질, 용융된 유리의 양 및 사용된 노의 유형에 따라, 이들 범위는 변할 수 있다. 형성된 용융된 유리는 워터 퀀칭(water quenching)을 포함하는 임의의 적절한 기술에 의해 급속 냉각되어 프릿을 형성할 수 있다. 프릿은, 예를 들어, 밀링 기술을 사용하여 미세 입자 사이즈, 약 0.1 내지 25 마이크론, 바람직하게는 0.1 내지 약 10 마이크론, 보다 바람직하게는 0.4 내지 3.0 마이크론, 가장 바람직하게는 1.3 마이크론 미만으로 분쇄될 수 있다. 1.2 마이크론 미만 및 보다 바람직하게는 1.0 마이크론 미만 및 가장 바람직하게는 0.8 마이크론 미만의 평균 입자 사이즈와 같은 더 미세한 입자 사이즈도 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용될 수 있다. 대안적으로 평균 입자 사이즈는 바람직하게는 1 내지 약 10 마이크론, 대안적으로 2 내지 약 8 마이크론, 보다 바람직하게는 2 내지 약 6 마이크론일 수 있다.
유리 성분은 본 명세서에서 어딘가에 및 특히 전술한 문단에서 각각 한정된 상이한 평균 입자 사이즈를 갖는 다수의 유리 프릿을 포함할 수 있다.
유리 프릿은 임의의 적절한 연화 온도를 구비할 수 있다. 일 실시예에서, 유리 프릿은 약 650℃ 이하의 유리 연화 온도를 구비한다. 또 다른 실시예에서, 유리 프릿은 약 550℃ 이하의 유리 연화 온도를 구비한다. 또 다른 실시예에서, 유리 프릿은 약 500℃ 이하의 유리 연화 온도를 구비한다. 유리 연화점은 350℃만큼 낮을 수 있다.
유리 프릿은 적절한 유리 전이 온도를 구비할 수 있다. 일 실시예에서, 유리 전이 온도는 약 250℃ 내지 약 600℃, 바람직하게는 약 300℃ 내지 약 500℃ 및 가장 바람직하게는 약 300℃ 내지 약 475℃ 범위일 수 있다.
페이스트 조성물은 유리 성분의 임의의 적절한 양을 포함할 수 있다, 일 실시예에서, 페이스트 조성물은 약 0.5 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 성분을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 페이스트 조성물은 약 1 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 유리 성분을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 페이스트 조성물은 약 2 wt% 이상 및 약 7 wt% 이하의 유리 성분을 포함한다. 또 또 다른 실시예에서, 페이스트 조성물은 약 2 wt% 이상 및 약 6 wt% 이하의 유리 성분을 포함한다.
비히클
본 명세서에서 페이스트는, 일반적으로 용매에 용해된 수지 용액 및, 종종 수지 및 틱소트로피제(thixotropic agent)를 모두 포함하는 용매 용액인 비히클 또는 운반체(carrier)를 포함한다. 유리 프릿은 비히클과 결합하여 인쇄가능한 페이스트 조성물을 형성할 수 있다. 비히클은 최종 사용 응용에 기초하여 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 비히클은 미립자(particulate)를 적절히 현탁(suspend)시키고 및 기판 위 페이스트를 소성할 때 완전히 태워버린다. 비히클은 일반적으로 유기물이다. 유기 비히클의 예로는 알킬 에스터 알코올, 터피네올(terpineol), 및 다이알킬 글라이콜 에터, 파인 오일(pine oil), 식물성 오일, 광유(mineral oil), 저분자량의 소량의 석유 등을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 계면활성제, 분산제, 소포제, 가소제 및/또는 다른 막 형성 개질제가 더 포함될 수 있다.
사용되는 유기 비히클의 양과 유형은 최종적으로 원하는 제형(formulation)의 점성, 페이스트의 분쇄(grind)의 미세도(fineness) 및 원하는 습윤 인쇄 두께에 의해 주로 결정된다. 일 실시예에서, 페이스트는 약 5 내지 약 20 wt%의 비히클을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 페이스트는 약 7 내지 약 15 wt%의 비히클을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 페이스트는 약 8 내지 약 10 wt%의 비히클을 포함한다.
비히클은 일반적으로 (a) 적어도 약 50 wt% 유기 용매; (b) 최대 약 25 wt%의 열가소성 수지; (c) 최대 약 15 wt%의 틱소트로피제; 및 (d) 최대 약 10 wt%의 습윤제를 포함한다. 하나를 초과하는 용매, 수지, 틱소트로프 및/또는 습윤제를 사용하는 것도 고려될 수 있다. 에틸 셀룰로스는 일반적으로 사용되는 수지가다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로스, 목재 로진(wood rosin), 에틸 셀룰로스 및 페놀 수지의 혼합물, 저급 알코올의 폴리메타크릴레이트 및 폴리아크릴레이트와 같은 수지도 사용될 수 있다. 약 130℃ 내지 약 350℃의 비등점(1 atm)을 구비하는 용매가 적절하다. 널리 사용되는 용매로는 알파- 또는 베타-터피네올과 같은 터펜 또는 Dowanol
Figure pct00012
(다이에틸렌 글라이콜 모노에틸 에터)과 같은 더 높은 비등 알코올, 또는 뷰틸 Carbitol
Figure pct00013
(다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터); 다이뷰틸 Carbitol
Figure pct00014
(다이에틸렌 글라이콜 다이뷰틸 에터), 뷰틸 Carbitol
Figure pct00015
아세테이트(다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 아세테이트), 헥실렌 글라이콜, Texanol
Figure pct00016
(2,2,4-트라이메틸-l,3-펜탄다이올 모노아이소뷰티레이트) 및 다른 알코올 에스터, 등유 및 다이뷰틸 프탈레이트와 같은 다른 용매와의 혼합물을 포함할 수 있다.
비히클은 접촉부를 개질(modify)시키기 위해 유기금속 화합물, 예를 들어 알루미늄, 붕소, 아연, 바나듐, 또는 코발트 및 이들의 조합에 기초한 유기금속 화합물을 포함할 수 있다. N-Diffusol
Figure pct00017
은 원소 인의 것과 유사한 확산 계수를 갖는 n-형 확산제를 포함하는 안정된 액체 제제이다. 이들 및 다른 용매의 여러 조합물이 조제되어 각 응용을 위한 원하는 점성 및 휘발성 요건을 획득할 수 있다. 후막 페이스트 제형(formulation)에 일반적으로 사용되는 다른 분산제, 계면활성제 및 유동성 개질제가 포함될 수 있다. 이러한 제품의 상업적인 예로는 이하 상표, 즉 Texanol
Figure pct00018
(Eastman Chemical Company, 테네시주의 킹스포트시에 소재); Dowanol
Figure pct00019
및 Carbitol
Figure pct00020
(Dow Chemical Co., 미시간주의 미들랜드시에 소재); Triton
Figure pct00021
(Union Carbide Division of Dow Chemical Co., 미시간주의 미들랜드시에 소재), Thixatrol
Figure pct00022
(Elementis Company, 뉴저지주의 하이츠타운에 소재), Diffusol
Figure pct00023
(Transene Co. Inc., 매사추세츠주의 단버스시에 소재) 및 Plasticizer
Figure pct00024
(Ferro Corporation, 오하이오주의 클리블랜드시에 소재) 중 어느 것으로 시판되는 것을 포함한다.
일반적으로 사용되는 유기 틱소트로피제 중에는 수소화된 피마자 오일 및 그 유도체가 있다. 틱소트로프는 항상 필요한 것은 아닌데 그 이유는 임의의 현탁액에 내재된 전단 희석제(shear thinning)와 결합된 용매가 이런 점에서만 적절할 수 있기 때문이다. 나아가, 지방산 에스터, 예를 들어, N-탤로우-1,3-다이아미노프로판 다이올레이트; N-탤로우 트라이메틸렌 다이아민 다이아세테이트; N-코코 트라이메틸렌 다이아민, 베타 다이아민; N-올레일 트라이메틸렌 다이아민; N-탤로우 트라이메틸렌 다이아민; N-탤로우 트라이메틸렌 다이아민 다이올에이트 및 이들의 조합과 같은 습윤제가 사용될 수 있다. 비히클은 가소제, 계면활성제 및 분산제를 포함할 수 있다.
다른 첨가제
페이스트 조성물은 임의의 다른 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 페이스트 조성물은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Mo, Zr, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속의 하나 이상의 산화물을 포함한다. 이들 전이 금속 산화물은 유리 성분에 포함되지 않는다. 오히려, 전이 금속 산화물은 유리 성분과는 별도로 첨가제로 페이스트 조성물에 추가된다. 일 실시예에서, 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하, 바람직하게는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 8 wt% 이하, 보다 바람직하게는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하의 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속의 하나 이상의 산화물을 포함한다.
전술한 전이 금속 산화물 첨가제와는 별도로, 유리 성분은 (a) 유리 및 결정성 첨가제 또는 혼합물 또는 (b) 전체 유리 성분이 전술한 원하는 조성 범위 내에 있도록 하나 이상의 결정성 첨가제의 혼합물일 수 있다. 그 목적은 접촉부 저항을 감소시키고 태양 전지의 전기적 성능을 개선시키는 것이다. 예를 들어, Bi2O3, Sb2O3, Sb2O5, In2O3, Ga2O3, SnO, MgO, ZnO, Pb3O4, PbO, SiO2, ZrO2, Al2O3, B2O3, T12O, TeO2 및 GeO2와 같은 결정성 물질이 접촉부 특성을 조절하기 위해 유리 성분에 추가될 수 있다. 전술한 산화물은 유리질{즉, 비-결정질) 형태로 추가될 수 있다. 전술한 산화물의 조합과 반응 제품은 원하는 특성을 갖는 유리 성분을 설계하기에 적절할 수 있다. 예를 들어, 4PbO·SiO2, 3PbO·SiO2, 2PbO·SiO2, 3PbO·2SiO2 및 PbO·SiO2와 같은 PbO 및 SiO2를 단독으로 또는 혼합물로 반응시키는 것에 의해 형성된, 결정질이거나 또는 유리질인, 낮은 용융 납 실리케이트를 사용하여 유리 성분을 제조할 수 있다. 유사하게 PbO 및 B2O3를 단독으로 또는 혼합물로 반응시키는 것에 의해 형성된, 결정질이거나 또는 유리질인, 낮은 용융 납 보레이트를 사용하여 유리 성분을 제조할 수 있다. Bi2O3.SiO2, 3Bi2O3.5SiO2와 같은 비스무스 실리케이트, 비스무스 보레이트, 2ZnO·SiO2 및 ZrO2·SiO2와 같은 아연 실리케이트 또는 윌레마이트(willemite), 아연 보레이트 및 지르콘과 같은 그 광물 이름 면에서 전술한 산화물의 다른 반응 제품이 사용될 수 있다. 유사하게 비스무스 니오베이트와 같은 니오베이트, 비스무스 티타네이트와 같은 티타네이트가 사용될 수 있다. 그러나, 상기 산화물의 총 양은 본 명세서에 어디엔가에 개시된 여러 실시예에 대해 특정된 범위 내에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 페이스트 조성물은 하나 이상의 금속 아세틸 아세토네이트를 포함하고, 여기서 이 금속 아세틸 아세토네이트에서 금속은 V, Zn, Mn, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Ce, Ru, Rh 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된다. 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하, 바람직하게는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 8 wt% 이하, 보다 바람직하게는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하로 상기 금속 아세틸 아세토네이트들 중 하나 이상을 포함한다.
일 실시예에서, 페이스트 조성물은 하나 이상의 금속 실리케이트를 포함하고, 여기서 상기 금속 실리케이트에서 금속은 Zn, Mg, Li, Mn, Co, Ni, Cu, Gd, Zr, Ce, Fe, Al 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된다. 금속 실리케이트는 화학식 MxSiyOz+2y를 구비하고, 여기서 X는 1, 2 또는 3이고, Y는 1, 2 또는 3이고, X/Y는 1/3 내지 3이고, Z는 1/2X, X 또는 2X이다. 금속 실리케이트는 Zn, Mg, Li, Mn, Co, Ni, Cu, Gd, Zr, Ce, Fe, Al 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 M을 포함할 수 있다. 금속 실리케이트는 다른 금속으로 도핑될 수 있다.
페이스트 조성물은 이 금속 실리케이트들 중 하나 이상을 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하, 바람직하게는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 8 wt% 이하, 보다 바람직하게는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하로 포함한다. 금속 실리케이트는 임의의 적절한 입자 형상을 구비할 수 있다. 금속 실리케이트의 형상의 예로는 구형, 바늘형, 플레이크형, 막대형, 또는 불규칙적인 형상을 포함한다.
페이스트 준비
페이스트 조성물의 유리 성분을 준비하기 위하여, 필요한 프릿 또는 프릿들은 밀링을 포함하는 종래의 기술을 사용하여 미세 분말로 분쇄된다. 유리 성분, 전도성 금속 성분 및 선택적으로 첨가제는 비히클과 결합된/혼합되어 페이스트를 형성한다. 일 실시예에서, 페이스트는 유성 혼합기(planetary mixer)에 의해 준비될 수 있다.
페이스트의 점성은 원하는 대로 조절될 수 있다. 페이스트 조성물을 준비할 때, 유리 성분 및 전도성 금속 성분은 비히클과 혼합되고, 적절한 장비, 예를 들어 페이스트를 완전히 혼합시킬 수 있는 유성 혼합기 또는 임의의 다른 유형의 혼합기로 분산되어, 현탁액을 형성하여, 브룩필드(Brookfield) 점도계 HBT, 스핀들 CP-51에서, 25℃에서 측정했을 때 9.6 sec-1의 전단 속도(shear rate)에서 약 200 내지 약 4000 포아즈(poise), 바람직하게는 약 400 내지 1500 포아즈, 보다 바람직하게는 500 내지 1200 포아즈 범위에 있는 점성을 구비하는 조성물을 생성할 수 있다.
페이스트의 인쇄 및 소성
전술한 페이스트 조성물은 예를 들어, 태양 전지를 위한 접촉부(예를 들어, 소성된 전방 접촉부 막) 또는 다른 성분을 제조하는 공정에 사용될 수 있다. 태양 전지 접촉부를 제조하는 본 발명의 방법은 페이스트 조성물을 실리콘 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 위에 도포하는 단계, 및 상기 페이스트를 가열(예를 들어, 건조 및/또는 소성)하여 전도성 금속 성분을 소결시키고 유리를 융해시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 페이스트 조성물은 실리콘 기판의 전방 표면에 도포되고 전방 접촉부가 만들어진다. 또 다른 실시예에서, 상기 방법은 Ag 또는 Ag/Al 후방 접촉부 페이스트를 실리콘 기판의 후방 표면에 도포하는 것과 Ag 또는 Ag/Al 후방 접촉부 페이스트를 가열하는 것에 의해 Ag 또는 Ag/Al 후방 접촉부를 제조하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 방법은 Al 후방 접촉부 페이스트를 실리콘 기판의 후방 표면에 도포하는 것과 Al 후방 접촉부 페이스트를 가열하는 것에 의해 Al 후방 접촉부를 제조하는 단계를 더 포함한다.
페이스트는 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스텐실 인쇄, 핫멜트 인쇄, 데칼 응용(decal application), 압출, 스프레이, 브러싱, 롤러 코팅 등을 포함하는 임의의 적절한 기술에 의해 도포될 수 있다. 일 실시예에서, 스크린 인쇄가 바람직하다. 자동 스크린-인쇄 기술이 200 내지 400 메쉬 스크린을 사용하여 페이스트를 기판의 전방 표면에 도포하는데 사용될 수 있다.
페이스트를 원하는 패턴으로 기판에 도포한 후, 도포된 코팅은 건조되고 소성되어 페이스트를 기판에 부착한다. 일 실시예에서, 인쇄된 패턴은 소성 전에 약 0.5 내지 20분 동안 약 250℃ 이하, 바람직하게는 약 80℃ 내지 250℃에서 건조된다.
페이스트를 건조한 후, 건조된 페이스트는 소성되어 전도성 금속 성분을 소결시키고 유리를 융해시킨다. 소성 온도는 일반적으로 프릿 숙성 온도에 의해 결정되고, 바람직하게는 넓은 온도 범위에 있다. 일 실시예에서, 스크린 인쇄된 페이스트를 갖는 태양 전지는 상대적으로 낮은 온도(550℃ 내지 850℃ 웨이퍼 온도; 650℃ 내지 1000℃의 노 설정 온도)로 소성되어 낮은 저항 접촉부를 형성한다. 또 다른 실시예에서, 노 설정 온도는 약 750 내지 약 960℃이고, 페이스트는 공기 속에서 소성된다. 또 다른 실시예에서, 본 페이스트 및 하나 이상의 후방 접촉부 페이스트로 인쇄된 태양 전지는 적절한 온도, 약 650 내지 1000℃의 노 설정 온도; 또는 약 550 내지 850℃의 웨이퍼 온도에서 동시에 소성될 수 있다.
질소(N2) 또는 다른 비활성 대기(inert atmosphere)가 소성 시 원하는 경우 사용될 수 있다. 소성는 일반적으로 약 250℃ 내지 약 550℃에서 유기 물질을 태워버릴 수 있게 하는 온도 프로파일에 따르고, 약 650℃ 내지 약 1000℃의 피크 노 설정 온도의 기간은 약 1 초만큼 적게 지속하지만, 1분, 3분, 또는 5분만큼 긴 소성 시간이 더 낮은 온도에서 소성할 때 지속될 수 있다. 예를 들어 6개-구역(zone) 소성 프로파일이 약 1 내지 약 6.4 미터(40 내지 250 인치)/분, 바람직하게는 5 내지 6 미터/분(약 200 내지 240 인치/분)의 벨트 속도로 사용될 수 있다. 바람직한 예에서, 구역(1)은 약 18 인치(45.7㎝) 길이이고, 구역(2)은 약 18 인치(45.7㎝) 길이이고, 구역(3)은 약 9 인치(22.9㎝) 길이이고, 구역(4)은 약 9 인치(22.9㎝) 길이이고, 구역(5)은 약 9 인치(22.9㎝) 길이이고, 구역(6)은 약 9 인치(22.9㎝) 길이이다. 각 연속적인 구역에서 온도는 항상 그러한 것은 아니지만, 일반적으로, 이전의 구역, 예를 들어, 구역(1)에서는 350 내지 500℃, 구역(2)에서는 400 내지 550℃, 구역(3)에서는 450 내지 700℃, 구역(4)에서는 600 내지 750℃, 구역(5)에서는 750 내지 900℃, 및 구역(6)에서는 800 내지 970℃보다 더 높다. 물론, 3개를 초과하는 구역을 가지는 소성 배열, 예를 들어, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개 또는 9개 이상의 구역을 포함하는 소성 배열이 본 발명에서 고려될 수 있고 각 구역은 약 5 내지 약 20 인치의 구역 길이와 200 내지 1000℃의 구역 설정 온도를 구비한다.
반사방지 코팅(ARC)이 실리콘 기판 위에 형성되고 페이스트가 ARC 위에 도포되고, ARC는 소성 동안 유리에 의해 산화되고 부식되는 것으로 믿어지고 Ag/Si 아일랜드는 Si 기판과 반응하여 형성되어, 실리콘에 에피택셜적으로 접합된다. 소성 조건은 실리콘/페이스트 계면에서 실리콘 웨이퍼 위에 전도성 금속/Si 아일랜드를 충분한 밀도로 생성하도록 선택되어, 낮은 저항 접촉부를 야기하여, 고효율이고 고충전 팩터의 태양 전지를 생성한다.
일반적인 ARC는 실리콘 질화물, 일반적으로 SiNX:H와 같은 실리콘 화합물로 만들어진다. 이 층은 절연체로 작용하여, 접촉부 저항을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 유리 성분에 의해 이 ARC 층이 부식하는 것은 전방 접촉부 형성시 필요한 단계이다. 실리콘 웨이퍼 및 페이스트 사이에 저항을 감소시키는 것은 계면에서 에피택셜 금속/실리콘 전도성 아일랜드를 형성하는 것에 의해 제공될 수 있다. 이러한 에피택셜 금속/실리콘 계면이 생성되지 않는 경우, 이 계면에서 저항은 허용가능하지 않게 높아진다. 본 명세서에서 페이스트 및 공정은 에피택셜 금속/실리콘 계면을 생성하여 넓은 처리 조건 - 약 650℃만큼 낮은 최소 웨이퍼 온도에서 낮은 저항을 가지는 접촉부를 생성할 수 있게 하지만, 최대 약 850℃(웨이퍼 온도)에서 소성될 수 있다.
최종 소성된 전방 접촉부는 상기 소성된 전방 접촉부의 약 70 wt% 이상 및 약 99 wt% 이하의 전도성 금속 및 상기 소성된 전방 접촉부의 약 1 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 바인더를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 소성된 전방 접촉부는 상기 소성된 전방 접촉부의 약 70 wt% 이상 및 약 99 wt% 이하의 전도성 금속, 상기 소성된 전방 접촉부의 약 1 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 바인더, 및 상기 소성된 전방 접촉부의 약 0.05 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 전술한 전이 금속 산화물, 금속 아세틸 아세토네이트, 금속 실리케이트, 또는 이들의 조합과 같은 첨가제를 포함한다.
전방 접촉부 생산 방법
본 발명에 따른 태양 전지 접촉부는 본 명세서에 개시된 임의의 전도성 페이스트를 기판에, 예를 들어, 약 20 내지 약 80 마이크론의 원하는 습윤 두께로 예를 들어 스크린-인쇄에 의해 도포하는 것에 의해 생성될 수 있다. 자동 스크린-인쇄 기술이 200 내지 400 메쉬 스크린을 사용하여 사용될 수 있다. 인쇄된 패턴은 소성 전에 약 0.5 내지 20분 동안 250℃ 이하, 바람직하게는 약 80 내지 약 250℃에서 건조된다. 건조된 인쇄된 패턴은 공기 속 벨트 컨베이어 노에서 피크 온도에서 최소 1초에서 최대 약 30초 동안 소성될 수 있다. 소성 동안, 유리는 융해되고 금속은 소결된다.
이제 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 태양 전지 전방 접촉부를 제조하는 많은 예시적인 방법 중 하나가 도시된다. 이 예에서, 상기 방법은 제1 및 제2 후방 접촉부를 제조하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘의 기판(100)을 제공하는 것을 개략적으로 도시한다. 기판은 일반적으로 광 반사를 감소시키는 텍스처된 표면을 구비한다. 태양 전지의 경우에, 기판은 종종 풀링(pulling) 또는 주조(casting) 공정으로부터 형성된 잉곳(ingot)으로부터 슬라이싱된 것으로 사용된다. 슬라이싱하는데 사용된 와이어 쏘(wire saw)와 같은 도구에 의해 야기된 기판 표면의 손상과 웨이퍼 슬라이싱 단계로부터 나오는 오염물은 일반적으로 KOH 또는 NaOH와 같은 알칼리 수용액을 사용하여, 또는 HF 및 HNO3의 혼합물을 사용하여 기판 표면의 약 10 내지 20 마이크론을 에칭하는 것에 의해 제거된다. 기판은 선택적으로 HCl 및 H2O2의 혼합물로 세척되어 기판 표면에 부착될 수 있는 철과 같은 중금속을 제거할 수 있다. 반사방지 텍스처된 표면은 때때로 예를 들어, 수성 수산화칼륨 또는 수성 수산화나트륨과 같은 알칼리 수용액을 사용하여 이후 형성된다. 이것은 과장된 두께 치수를 가지게 도시된 기판(100)을 제공한다. 기판은 일반적으로 약 200 마이크론 이하의 두께를 가지는 p-형 실리콘이다.
도 2는 p-형 기판이 사용될 때, n-형 층(200)이 형성되어 p-n 접합부를 생성하는 것을 개략적으로 도시한다. n-형 층의 예로는 인 확산층을 포함한다. 인 확산층은 옥시염화인(phosphorus oxychloride)(POCl3) 및 유기인 화합물을 포함하는 다양한 적절한 형태 중 어느 것으로 공급될 수 있다. 인 소스는 실리콘 웨이퍼의 일측, 예를 들어, 웨이퍼의 전방측에만 선택적으로 도포될 수 있다. 확산층의 깊이는 확산 온도 및 시간을 제어하는 것에 의해 변경될 수 있고, 일반적으로 약 0.2 내지 0.5 마이크론이고, 약 40 내지 약 120 옴/스퀘어의 시트 저항율을 구비할 수 있다. 인 소스는 인을 함유하는 액체 코팅 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, PSG(phosphosilicate glass)는 스핀 코팅과 같은 공정에 의하여 기판의 일 표면에만 도포되고, 여기서 적절한 조건 하에서 어닐링에 의해 확산이 수행된다.
도 3은 전술한 n-형 확산층(200) 위에 패시베이션 층으로 통상적으로 기능하는 반사방지 코팅(ARC)(300)을 형성하는 것을 개략적으로 도시한다. ARC 층은 일반적으로 SiNx, TiO2 또는 SiO2를 포함한다. 실리콘 질화물은 때때로 수소에 의한 패시베이션을 강조하기 위해 SiNx:H로 표현된다. ARC(300)는 입사광에 대한 태양 전지의 표면 반사율을 감소시켜서, 광 흡수량을 증가시키는 것에 의해 생성된 전기 전류를 증가시킨다. 패시베이션 층(300)의 두께는 도포된 물질의 굴절률에 따라 좌우되지만, 약 700 내지 900Å의 두께가 적절한 굴절률을 제공하는데 바람직하다.
패시베이션 층(300)은 낮은-압력 CVD, 플라즈마 CVD, 또는 열적 CVD을 포함하는 다양한 공정에 의하여 형성될 수 있다. 열적 CVD를 사용하여 SiNx 코팅을 형성할 때, 출발 물질은 종종 다이클로로실란(SiCl2H2) 및 암모니아(NH3) 가스이고, 막 형성은 적어도 700℃의 온도에서 수행된다. 열적 CVD가 사용될 때, 고온에서 출발 가스를 열 분해시키면 실리콘 질화물 막에 실질적으로 수소가 존재하지 않아서, 실리콘 및 질소 사이에 실질적으로 화학량론적인 조성 비율, 즉, Si3N4를 제공할 수 있다.
도 4는 ARC 막(300) 위에 본 페이스트 조성물(400)을 도포하는 것을 개략적으로 도시한다. 페이스트 조성물은 임의의 적절한 기술에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 페이스트 조성물은 기판(100)의 전방측에 스크린 인쇄에 의해 도포될 수 있다. 페이스트는 적절한 습윤 두께, 예를 들어, 약 20 내지 80 마이크론으로 스크린 인쇄하는 것에 의해 선택적으로 도포되고 기판의 전방측에서 연속적으로 건조될 수 있다. 페이스트 조성물(400)은 약 10분 동안 약 125℃에서 건조된다. 용매에서 페이스트 비히클이 건조되고, 이 단계에서 소성되거나 제거되지 않는 한, 다른 건조 시간 및 온도도 사용가능하다. 개별적으로 표기되어 있지는 않지만, 도 4는 실리콘 웨이퍼(100)의 전방측에 도포된 페이스트(400)의 2개의 세그먼트를 도시한다. 실리콘 웨이퍼(100)의 전방측은 페이스트(400)의 임의의 적절한 개수의 세그먼트를 구비할 수 있다. 개별적으로 도 4에 도시되지는 않았으나, 페이스트(400)의 버스 바(bus bar) 및 핑거(finger)는 상부 표면에서 서로 수직으로 연장된다.
도 4는 기판(100)의 후방측(back side) 위에 후방측 페이스트의 층을 형성하는 것을 더 도시한다. 후방측 페이스트 층은 하나 이상의 페이스트 조성물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 페이스트(402)는 후방측 접촉부를 형성하는 것을 제공하고 제2 페이스트(404)는 기판의 후방측 위에 p+ 층을 형성하는 것을 제공한다. 제1 페이스트(402)는 은 또는 은-알루미늄 혼합물을 포함할 수 있고 제2 페이스트(404)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 예시적인 후방측 은 페이스트는 페로 PS 33-610, 페로 PS 33-612, 또는 페로 PS2131이고, 은-알루미늄 페이스트는 오하이오주, 클리블랜드에 소재하는 페로 코포레이션사로부터 상업적으로 이용가능한 페로 3398이다. 예시적으로 상업적으로 이용가능한 후방측 알루미늄 페이스트는 오하이오주의 클리블랜드시에 소재하는 페로 코포레이션사로부터 상업적으로 이용가능한 페로 AL53-120, AL53-112, AL860 또는 AL5116이다.
후방측 페이스트 층은 기판에 도포되고 전방 페이스트 층(400)과 동일한 방식으로 건조될 수 있다. 이 실시예에서, 후속 공정에서는 p+ 층을 더 두껍게 형성할 필요가 없다는 것에 부분적으로 기인하여 후방측은 약 30 내지 50 마이크론의 습윤 두께로 알루미늄 페이스트로 대부분 커버된다.
도 5는 전방 접촉부(500)를 형성하는 것을 개략적으로 도시한다. 전방 접촉부 페이스트(400)는 건조된 상태(400)로부터 전방 접촉부(500)로 소성시키는 것에 의해 변환된다. 전방 접촉부 페이스트(400)는 소성 동안 ARC 층(300)을 소결하고 관통하여{즉, 소성하여}, 실리콘 기판(100) 위에 있는 n-형 층(200)과 전기적으로 접촉할 수 있다.
제1 후방 페이스트(후면(rear) 접촉 페이스트)(402)는 동시에 소성되어, Ag 또는 Ag/Al 후방 접촉부(504)가 될 수 있다. 제2 후방 페이스트(404)는 동시에 소성되어, Al 후방 접촉부(506)가 될 수 있다. 후방측 페이스트(504)의 영역은 모듈 제조 동안 탭을 부착하는데 사용될 수 있다.
도 5는 후방 표면 전계(BSF) 층(502)을 형성하는 것을 개략적으로 도시한다. 페이스트(404)의 알루미늄은 소성 동안 용융하여 실리콘 기판(100)과 반응하여, 고형화되어 상대적으로 더 높은 농도의 알루미늄 불순물을 포함하는 부분적인 p+ 층(502)을 형성한다. 이 층은 일반적으로 후방 표면 전계(BSF) 층이라고 언급되고, 태양 전지의 에너지 변환 효율을 개선시키는 데 도움을 준다.
본 발명에 따른 태양 전지 전방 접촉부는 표 1 내지 표 8의 유리 성분과 금속 성분을 혼합하여 생성된 본 명세서에 개시된 임의의 페이스트 조성물을 실리콘 기판의 n-측에, 예를 들어, 약 20 내지 50 마이크론의 원하는 습윤 두께로 예를 들어 스크린 인쇄에 의하여, 도포하는 것에 의해 생성될 수 있다.
실시예
이하 실시예는 본 발명을 설명한다. 이하 실시예에서 및 본 명세서 및 청구범위에서 별도로 언급되지 않는 한, 모든 부(part) 및 퍼센트는 중량이고, 모든 온도는 섭씨 온도이며, 압력은 대기압이거나 대기압 부근이다.
제조되고 테스트된 예시적인 페이스트 조성물은 표 8에 도시된다. 표 8의 화합물 I, NS178 페이스트에 대하여 유리 성분은 유리를 착색시킬 수 있는 전이 금속 산화물을 전혀 포함하지 않는다. 페이스트 A는, 페이스트 A의 유리 성분이 MnO를 포함하는 유리를 포함하는 것을 제외하고는, NS178과 동일한 성분을 포함한다. 페이스트 B는, 페이스트 B의 유리 성분이 NiO를 포함하는 유리를 포함하는 것을 제외하고는, NS178과 동일한 성분을 포함한다.
표 8의 화합물 II에 대해, NS188 페이스트의 유리 성분은 유리를 착색시킬 수 있는 전이 금속 산화물을 전혀 포함하지 않는다. 페이스트 C 및 D의 유리 성분이 NiO를 포함하는 유리를 더 포함하고, 페이스트 E 및 F는 CuO를 포함하는 유리를 더 포함하며, 페이스트 G 및 H는 CoO를 포함하는 유리를 더 포함하고, 페이스트 I 및 J는 MnO를 포함하는 유리를 더 포함하며, 페이스트 K는 Fe2O3를 포함하는 유리를 더 포함하는 것을 제외하고는, 페이스트 C 내지 K는 NS188와 동일한 성분을 포함한다.
표 8의 페이스트는 실리콘 웨이퍼 위에 약 70 내지 90 nm의 두께를 구비하는 SiNx 전방 층(즉, 전방 패시베이션 층) 위에 도포되어 5 내지 50 마이크론의 소성된 두께를 구비하는 페이스트 층을 형성한다. 이하 예에서 사용되는 다결정 실리콘 웨이퍼는 243㎠ 면적이고, 약 180 마이크론 두께이며, 65 내지 95 옴/스퀘어의 시트 저항율을 구비하였다. 페이스트는 건조되고 소성된 웨이퍼의 전방 패시베이션된 측에 인쇄된다. 페이스트는 처음 3개의 구역에 대해서는 400℃, 400℃, 500℃의 온도 설정으로, 마지막 3개의 구역에서는 700℃, 800℃ 및 920℃의 온도 설정으로, 약 5.08 미터/분(200 인치/분)의 벨트 속도로 6개-구역 적외선 벨트 노에서 각각 소성된다. 6개-구역 적외선 벨트 노에서 구역의 길이는 각각 45.7, 45.7, 22.9, 22.9, 22.9 및 22.9㎝ 길이이다. 페이스트 준비, 인쇄, 건조 및 소성의 상세는 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된, 공동 소유된 미국 특허 출원 공개 번호 US2006/0102228 및 US 2006/0289055에서 찾아볼 수 있다. 최종 접촉부의 직렬 저항(Rs)이 측정된다. 화합물 I에서 대조 페이스트 NS178 및 화합물 II에서 NS188와 각각 비교하여 직렬 저항의 상대적인 값은 표 8에 표시된다.
Figure pct00025
표 8에 있는 결과는 본 발명의 페이스트가 유리 성분에 전이 금속 산화물이 전혀 없는 기준 페이스트에 비해 더 낮은 직렬 저항을 구비하는 것을 표시한다.
제조되고 테스트된 추가적인 예시적인 페이스트 조성물은 표 9에 표시된다. 화합물 III에서, 전이 금속 산화물을 포함하는 상이한 2개의 유리 시스템은 약 3 마이크론에서 유리 분말의 D50 입자 사이즈를 유지하면서 표 8의 페이스트(A)(전술한 조사에서 최적화된 후보)와 비교된다. 페이스트(A)는 71 내지 93 ㏖% 유리(7-6) 및 약 17 내지 약 51 ㏖% PbO, 약 14 내지 약 47 ㏖% ZnO, 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2, 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3 및 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 7 내지 29 ㏖%의 유리를 포함한다.
페이스트(L 및 M)는 표 7에서 81 내지 94 ㏖%의 유리(7-6) 및 표 7에서 6 내지 19 ㏖%의 유리(7-13)를 각각 포함한다. 페이스트(N)는 표 4에서 71 내지 83 ㏖%의 유리(7-6) 및 17 내지 29 ㏖%의 유리(4-9)를 포함한다. 페이스트(P)는 71 내지 83 ㏖%의 유리(7-6) 및 17 내지 29 ㏖%의 유리(4-6)를 포함한다. 페이스트(R)는 81 내지 94 ㏖%의 유리(7-6) 및 6 내지 19 ㏖%의 유리(6-6)를 포함한다.
페이스트(S)는 71 내지 93 ㏖%의 유리(7-6), 약 17 내지 약 51 ㏖% PbO, 약 14 내지 약 47 ㏖% ZnO, 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2, 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3 및 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 7 내지 13 ㏖%의 유리 및 6 내지 12 ㏖%의 유리 유리(7-13)를 포함한다. 페이스트(U)는 59 내지 72 ㏖%의 유리(7-6), 약 17 내지 약 51 ㏖% PbO, 약 14 내지 약 47 ㏖% ZnO, 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2, 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3 및 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 7 내지 14 ㏖%의 유리 및 15 내지 23 ㏖%의 유리(4-6)를 포함한다.
페이스트(V)는 71 내지 93 ㏖%의 유리(7-6), 약 17 내지 약 51 ㏖% PbO, 약 14 내지 약 47 ㏖% ZnO, 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2, 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3 및 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 7 내지 14 ㏖%의 유리 및 4 내지 10 ㏖%의 유리(6-7)를 포함한다.
페이스트(W 및 X)는 71 내지 93 ㏖%의 유리(7-6) 및 약 17 내지 약 51 ㏖% PbO, 약 14 내지 약 47 ㏖% ZnO, 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2, 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3 및 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 7 내지 14 ㏖%의 유리를 포함한다. 페이스트(XI)는 61 내지 73 ㏖%의 유리(7-6), 7 내지 15 ㏖%의 유리(7-1) 및 27 내지 39 ㏖%의 유리(4-6)를 포함한다. 페이스트(Y)는 71 내지 93 ㏖%의 유리(7-6) 및 7 내지 29 ㏖% 유리(4-6)를 포함한다. 페이스트(Z)는 53-64 ㏖% 유리(7-6) 및 36 내지 47 ㏖% 유리(4-6)를 포함한다.
이 비교는 상이한 베이스 유리(base glass) 화합물에서 MnO 및 MnO+Fe2O3 함량을 변화시키는 것에 의해 Rs를 추가적으로 감소시키는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 표 9에서, 화합물 IV는 기준으로 표 8의 페이스트(A)의 것에 비해 3개의 유리 분말에 대해 얻어진 상대적인 Rs 값을 열거한다. 이것은 유리 성분에서 3개의 유리 분말로 Rs를 감소시키는 것이 더 우세하다는 것을 명확히 보여준다.
표 9에서 화합물 V는 기준에 있는 규칙적인 유리 분말(D50 = 3.0 마이크론) 대신에 더 미세한 유리 분말(D50 = 0.7 내지 1.0 마이크론)의 효과를 비교한다. 화합물 V에 있는 2개의 비교 세트는 더 미세한 유리 분말이 Rs을 더 낮추는 것을 보여준다. 화합물 V에서, 페이스트(W 및 X)에 대한 Rs 값은 80 옴에서 결정된 반면, 페이스트(Y 및 Z)에서 Rs 값은 95 옴에서 결정되었다.
Figure pct00026
전술한 것은 본 발명의 예를 포함한다. 이것은, 물론, 본 발명을 기술하기 위하여 성분 또는 방법의 모든 가능한 조합을 기술하는 것은 아니지만, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명에 많은 추가적인 조합과 치환이 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상과 범위 내에 있는 모든 이러한 변경, 변형 및 변동을 포함하려고 의도된 것이다. 나아가, 전술한 범위(예를 들어, 조성 범위 및 조건 범위)가 바람직하지만 이들 범위로만 제한하려고 의도된 것은 아니며 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이들 범위가 최종 제품을 처리하고 형성하는 특정 응용, 특정 성분 및 조건에 따라 변할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 하나의 범위는 다른 범위와 결합될 수 있다. "포함하는' "구비하는" "가지는 " 및 "수반하는"이라는 용어가 상세한 설명 또는 청구범위에 사용된 경우에, 이러한 용어는 "포함하는"이 청구범위에 전이부로 사용될 때 이 "포함하는"이라는 용어를 해석하는 것과 유사한 방식으로 포함하는 것으로 의도된 것이다. 그러나, 일부 경우에, "포함하는' "구비하는" "가지는" 및 "수반하는"이라는 용어가 상세한 설명 또는 청구범위에 사용되는 경우, 이러한 용어는 "구성되는" 또는 "본질적으로 구성되는"이 청구범위에 전이부로 사용될 때 이 "구성되는" 또는 "본질적으로 구성되는"이라는 용어를 해석하는 것과 유사한 방식으로 부분적으로 또는 완전히 배타적인 것으로 의도된 것이다.
100: p-형 실리콘 기판
200: n-형 확산층
300: 전방측 패시베이션 층/반사 방지 코팅(예를 들어, SiNx, TiO2, SiO2 막)
400: 전방측에 형성된 본 페이스트
402: 후방측(backside)에 형성된 은 또는 은/알루미늄 후방 페이스트
404: 후방측에 형성된 알루미늄 페이스트
500: 소성 후에 본 전방 전극
502: p+ 층(후방 표면 전계(back surface field: BSF))
504: 은 또는 은/알루미늄 후방 전극(은 또는 은/알루미늄 후방 페이스트를 소성하여 얻어진 것)
506: 알루미늄 후방 전극(알루미늄 후방 페이스트를 소성하여 얻어진 것)

Claims (79)

  1. 페이스트 조성물로서,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은 약 600℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 지니는 적어도 하나의 유리 조성물을 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물의 Tg는 약 250 내지 약 600℃인 것인 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물의 Tg은 약 300 내지 약 600℃인 것인 페이스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물의 Tg은 약 400 내지 약 600℃인 것인 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물의 Tg은 약 400 내지 약 500℃인 것인 페이스트 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 약 600℃ 미만, (b) 약 250 내지 약 600℃, (c) 약 300 내지 약 600℃, (d) 약 400 내지 약 600℃, (e) 약 400 내지 500℃ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 범위의 Tg를 갖는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하고, 여기서 상기 제1 및 제2 유리 조성물은 동일하지 않은 것인 페이스트.
  7. 제6항에 있어서, (a) 약 600℃ 미만, (b) 약 250 내지 약 600℃, (c) 약 300 내지 약 600℃, (d) 약 400 내지 약 600℃, (e) 약 400 내지 500℃ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 범위의 Tg를 지니는 제3 유리 조성물을 더 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 유리 조성물은 동일하지 않은 것인 페이스트.
  8. 페이스트 조성물로서,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은 약 700℃ 미만의 연화점을 갖는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유리 조성물의 연화점은 약 350 내지 약 650℃인 것인 페이스트 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유리 조성물의 연화점은 약 350 내지 약 600℃인 것인 페이스트 조성물.
  11. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유리 조성물의 연화점은 약 375 내지 약 600℃인 것인 페이스트 조성물.
  12. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유리 조성물의 연화점은 약 375 내지 약 550℃인 것인 페이스트 조성물.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 약 700℃ 미만, (b) 약 350 내지 약 600℃, (c) 약 375 내지 약 600℃, (d) 약 375 내지 약 550℃ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 범위에서 연화점(Tg)을 갖는 제2 유리 조성물을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 유리 조성물은 동일하지 않은 것인 페이스트.
  14. 제13항에 있어서, (a) 약 700℃ 미만, (b) 약 350 내지 약 600℃, (c) 약 375 내지 약 600℃, (d) 약 375 내지 약 550℃ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 범위에서 연화점(Tg)을 갖는 제3 유리 조성물을 더 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 유리 조성물은 동일하지 않은 것인 페이스트.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 약 25 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 약 10 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 약 4 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 2.5 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 약 1.2 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 약 1.0 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.1 내지 약 0.5 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은 약 0.3 내지 약 1.0 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  23. 제6항 또는 제13항에 있어서, 상기 제2 유리 조성물은, (a) 약 0.1 내지 약 25 마이크론, (b) 약 0.1 내지 약 10 마이크론, 약 0.1 내지 약 4 마이크론, (c) 약 0.1 내지 약 2.5 마이크론, (d) 약 0.1 내지 약 1.2 마이크론, (e) 약 0.1 내지 약 1.0 마이크론, (f) 약 0.1 내지 약 0.5 마이크론, (g) 약 0.3 내지 약 1.0 마이크론으로 이루어진 군으로부터 선택된 범위에서 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유리는 동일하지 않는 것인 페이스트.
  24. 제7항 또는 제14항에 있어서, 상기 제3 유리 조성물은, (a) 약 0.1 내지 약 25 마이크론, (b) 약 0.1 내지 약 10 마이크론, 약 0.1 내지 약 4 마이크론, (c) 약 0.1 내지 약 2.5 마이크론, (d) 약 0.1 내지 약 1.2 마이크론, (e) 약 0.1 내지 약 1.0 마이크론, (f) 약 0.1 내지 약 0.5 마이크론, (g) 약 0.3 내지 약 1.0 마이크론으로 이루어진 군으로부터 선택된 범위에서 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제3 유리는 동일하지 않은 것인 페이스트.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유리 조성물은,
    i. 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO,
    ii. 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2,
    iii. 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3,
    iv. 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO,
    v. 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및
    vi. 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr, 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  26. 제25항에 있어서, 상기 적어도 제1 유리 조성물은,
    a. 약 57 내지 약 77 ㏖% PbO,
    b. 약 5 내지 약 11 ㏖% SiO2,
    c. 약 13 내지 약 20 ㏖% Al2O3,
    d. 약 4 내지 약 9 ㏖% MnO,
    e. 약 0.8 내지 약 4 ㏖% Μ2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및
    f. 약 0.5 내지 약 2.2 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr, 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트.
  27. 제25항에 있어서, 상기 적어도 제1 유리 조성물은,
    a. 약 59 내지 약 71 ㏖% PbO,
    b. 약 6 내지 약 10 ㏖% SiO2,
    c. 약 14 내지 약 19 ㏖% Al2O3,
    d. 약 4.5 내지 약 7.8 ㏖% MnO,
    e. 약 1 내지 약 3.5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및
    f. 약 0.7 내지 약 1.9 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr, 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트.
  28. 제25항에 있어서, 상기 유리 성분은,
    a. 약 24 내지 약 38 ㏖% PbO,
    b. 약 23 내지 약 37 ㏖% ZnO,
    c. 약 21 내지 약 37 ㏖% SiO2,
    d. 약 5 내지 약 12 ㏖% Al2O3, 및
    e. 약 0.1 내지 약 3 ㏖% M2O5(여기서 M은 Ta, P, V, Sb, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하는 것인 페이스트.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제2 유리 조성물은,
    a. 약 27 내지 약 36 ㏖% PbO,
    b. 약 24.5 내지 약 34.2 ㏖% ZnO,
    c. 약 22.3 내지 약 33.9 ㏖% SiO2,
    d. 약 6.1 내지 약 10.7 ㏖% Al2O3, 및
    e. 약 0.3 내지 약 2.5 ㏖% M2O5(여기서 M은 Ta, P, V, Sb, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트.
  30. 제25항에 있어서, 상기 유리 성분은,
    a. 약 5 내지 약 14 ㏖% ZnO,
    b. 약 41 내지 약 66 ㏖% SiO2,
    c. 약 7 내지 약 15.2 ㏖% B2O3,
    d. 약 0.5 내지 약 4.2 ㏖% Al2O3,
    e. 약 11 내지 약 23 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    f. 약 0.01 내지 약 5 ㏖% Sb2O5 및
    g. 약 1 내지 약 10 ㏖% F를 포함하는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하는 것인 페이스트.
  31. 제25항에 있어서, 상기 제2 유리 조성물은,
    a. 약 6.2 내지 약 12.6 ㏖% ZnO,
    b. 약 47.3 내지 약 58.1 ㏖% SiO2,
    c. 약 8.4 내지 약 13.8 ㏖% B2O3,
    d. 약 1.1 내지 약 2.9 ㏖% Al2O3,
    e. 약 14.2 내지 약 21.7 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    f. 약 0.05 내지 약 1 ㏖% Sb2O5 및
    g. 약 1.7 내지 약 7 ㏖% F를 포함하는 것인 페이스트.
  32. 페이스트 조성물로서,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은,
    i. 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO,
    ii. 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2,
    iii. 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3,
    iv. 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO,
    v. 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및
    vi. 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr, 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  33. 페이스트 조성물로서,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은,
    i. 약 17 내지 약 51 ㏖% PbO,
    ii. 약 14 내지 약 47 ㏖% ZnO,
    iii. 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2,
    iv. 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3, 및
    v. 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  34. 제33항에 있어서, 상기 유리 조성물은,
    a. 약 21.1 내지 약 43.9 몰% PbO,
    b. 약 15.6 내지 약 39.8 ㏖% ZnO,
    c. 약 25.7 내지 약 31.1 ㏖% SiO2,
    d. 약 6.9 내지 약 12.2 ㏖% Al2O3, 및
    e. 약 0.5 내지 약 3.7 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, V, As, Sb, Nb, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  35. 페이스트 조성물로서,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은,
    i. 약 5.2 내지 약 17.1 ㏖% ZnO,
    ii. 약 37.8 내지 약 71.2 ㏖% SiO2,
    iii. 약 7.7 내지 약 15.9 ㏖% B2O3,
    iv. 약 0.3 내지 약 4.1 ㏖% Al2O3,
    v. 약 12.3 내지 약 21.4 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na K, Rb, Cs, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vi. 약 0.4 내지 약 5 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba, 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vii. 약 0.03 내지 약 5 ㏖% Sb2O5, 및
    viii. 약 1.5 내지 약 10 ㏖% F를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  36. 제33항에 있어서,
    i. 약 7.2 내지 약 13.4 ㏖% ZnO,
    ii. 약 46.2 내지 약 65.9 ㏖% SiO2,
    iii. 약 8.2 내지 약 15.2 ㏖% B2O3,
    iv. 약 0.7 내지 약 3.6 ㏖% Al2O3,
    v. 약 15.4 내지 약 20.3 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vi. 약 0.6 내지 약 3.1 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba, 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vii. 약 0.05 내지 약 0.9 ㏖% Sb2O5, 및
    viii. 약 2.1 내지 약 4.6 ㏖% F를 포함하는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하는 페이스트 조성물.
  37. 제32항에 있어서,
    i. 약 5.2 내지 약 16.1 ㏖% ZnO,
    ii. 약 47.1 내지 약 63.8 ㏖% SiO2,
    iii. 약 8.2 내지 약 15.5 ㏖% B2O3,
    iv. 약 0.4 내지 약 3.9 ㏖% Al2O3,
    v. 약 14.2 내지 약 22.9 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na K, Rb, Cs, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vi. 약 0.9 내지 약 2.9 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Sr, Ba, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vii. 약 0.05 내지 약 0.87 ㏖% Sb2O5, 및
    viii. 약 2.1 내지 약 3.9 ㏖% F를 포함하는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하는 페이스트 조성물.
  38. 제32항에 있어서,
    i. 약 25.5 내지 약 37 ㏖% PbO,
    ii. 약 24 내지 약 36 ㏖% ZnO,
    iii. 약 22 내지 약 35 ㏖% SiO2,
    iv. 약 5.7 내지 약 11.3 ㏖% Al2O3,
    v. 약 0.4 내지 약 2.8 ㏖% Μ2O5(여기서 M은 Ta, P, V, Sb, 및 Nb로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하는 페이스트 조성물.
  39. 제37항에 있어서,
    i. 약 28 내지 약 35 ㏖% PbO,
    ii. 약 25.2 내지 약 34.7 ㏖% ZnO,
    iii. 약 23.9 내지 약 33.2 ㏖% SiO2,
    iv. 약 6.2 내지 약 10.8 ㏖% Al2O3,
    v. 약 0.6 내지 약 2.5 ㏖% M2O5(여기서 M은 Ta, P, V, Sb, 및 Nb로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 제3 유리 조성물을 포함하는 페이스트 조성물.
  40. 제1항 내지 제39항에 있어서, 상기 유리 성분은,
    a. 약 55 내지 약 71 ㏖% PbO,
    b. 약 0.5 내지 약 5 ㏖% Bi2O3,
    c. 약 0.1 내지 약 5 ㏖% SiO2,
    d. 약 17 내지 약 27 ㏖% B2O3 및
    e. 다음 중 하나, 즉,
    i. 약 4 내지 약 9 ㏖% ZnO 및 0.1 내지 약 5 ㏖% Fe2O3 또는
    ii. 약 2 내지 약 12 ㏖% MnO 중 어느 하나를 포함하는 제2 유리 조성물을 더욱 포함하는 것인 페이스트 조성물.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제2 유리 조성물은,
    a. 약 57 내지 약 69 ㏖% PbO,
    b. 약 0.8 내지 약 4.3 ㏖% Bi2O3,
    c. 약 1 내지 약 4 ㏖% SiO2,
    d. 약 18.3 내지 약 24.9 ㏖% B2O3 및
    e. 다음 중 하나, 즉,
    i. 약 5.1 내지 약 8.2 ㏖% ZnO 및 1 내지 약 4 ㏖% Fe2O3 또는
    ii. 약 3.2 내지 약 10.7 ㏖% MnO 중 어느 하나를 포함하는 것인 페이스트.
  42. 제25항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 금속 성분은 약 0.01 내지 약 20 마이크론, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 10 마이크론, 보다 바람직하게는 약 0.05 내지 3 마이크론의 D50 사이즈를 갖는 입자를 포함하는 것인 페이스트.
  43. 제25항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 금속 입자는 약 0.01 내지 10 ㎡/g, 바람직하게는 약 0.1 내지 8 ㎡/g, 보다 바람직하게는 약 0.2 내지 6 ㎡/g, 더 바람직하게는 약 0.2 내지 5.5 ㎡/g의 표면적을 갖는 것인 페이스트.
  44. 실리콘 웨이퍼 및 해당 실리콘 웨이퍼 위에 있는 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성(firing) 전에,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은,
    i. 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO,
    ii. 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2,
    iii. 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3,
    iv. 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO,
    v. 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및
    vi. 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인 태양 전지.
  45. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    a. 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계,
    b. 소성 전에,
    i. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    ii. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고, 상기 유리 성분은 약 600℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 적어도 하나의 유리 조성물을 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계,
    c. 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및
    d. 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는, 태양 전지의 제조 방법.
  46. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    a. 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계,
    b. 소성 전에,
    i. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분을 포함하는 페이스트 조성물을 제공하는 단계,
    c. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 상기 유리 성분은 약 700℃ 미만의 연화점을 갖는 적어도 하나의 유리 조성물을 포함하는, 태양 전지의 제조 방법.
  47. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    a. 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계,
    b. 소성 전에,
    i. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    ii. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 상기 유리 성분은,
    1. 약 55 내지 약 80 ㏖% PbO,
    2. 약 4 내지 약 13 ㏖% SiO2,
    3. 약 11 내지 약 22 ㏖% Al2O3,
    4. 약 3 내지 약 10 ㏖% MnO,
    5. 약 0.5 내지 약 5 ㏖% M2O5(여기서 M은 P, Ta, As, Sb, V, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및
    6. 약 0.1 내지 약 3 ㏖% MO2(여기서 M은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계,
    c. 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층되는 단계, 및
    d. 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는, 태양 전지의 제조 방법.
  48. 실리콘 웨이퍼 및 해당 실리콘 웨이퍼 위에 있는 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고, 상기 유리 성분은,
    i. 약 24 내지 약 38 ㏖% PbO,
    ii. 약 23 내지 약 37 ㏖% ZnO,
    iii. 약 21 내지 약 37 ㏖% SiO2,
    iv. 약 5 내지 약 12 ㏖% Al2O3, 및
    v. 약 0.1 내지 약 3 ㏖% M2O5(여기서 M은 Ta, P V, Sb 및 Nb로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 태양 전지.
  49. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    a. 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계,
    b. 소성 전에,
    i. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    ii. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 상기 유리 성분은,
    1. 약 47 내지 약 75 ㏖% PbO+ZnO,
    2. 약 24.3 내지 약 32.1 ㏖% SiO2,
    3. 약 6.2 내지 약 13.1 ㏖% Al2O3, 및
    4. 약 0.2 내지 약 4.1 ㏖% Μ2O5(여기서 M은 P, Ta, V, Sb, Nb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계,
    c. 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및
    d. 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는, 태양 전지의 제조 방법.
  50. 실리콘 웨이퍼 및 해당 실리콘 웨이퍼 위에 있는 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 상기 유리 성분은,
    i. 약 43.2 내지 약 67.1 ㏖% SiO2,
    ii. 약 6.4 내지 약 17.9 ㏖% ZnO,
    iii. 약 7.7 내지 약 15.9 ㏖% B2O3,
    iv. 약 0.3 내지 약 4.1 ㏖% Al2O3,
    v. 약 12.3 내지 약 21.4 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na K, Rb, Cs 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vi. 약 0.4 내지 약 5 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vii. 약 0.03 내지 약 5 ㏖% Sb2O5, 및
    viii. 약 1.5 내지 약 10 ㏖% F를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 태양 전지.
  51. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    a. 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계,
    b. 소성 전에,
    i. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    ii. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하며, 상기 유리 성분은,
    1. 약 43.2 내지 약 67.1 ㏖% SiO2,
    2. 약 6.4 내지 약 47.9 ㏖% ZnO,
    3. 약 7.7 내지 약 15.9 ㏖% B2O3,
    4. 약 0.3 내지 약 4.1 ㏖% Al2O3,
    5. 약 12.3 내지 약 21.4 ㏖% M2O(여기서 M은 Li, Na K, Rb 및 Cs으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    6. 약 0.4 내지 약 3.7 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Ba 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    7. 약 0.03 내지 약 1.2 ㏖% Sb2O5, 및
    8. 약 1.5 내지 약 5.9 ㏖% F를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 페이스트 조성물을 제공하는 단계,
    c. 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및
    d. 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는, 태양 전지의 제조 방법.
  52. 실리콘 웨이퍼 및 해당 실리콘 웨이퍼 위에 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에,
    a. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    b. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고,
    상기 유리 성분은,
    i. 약 4 내지 약 17 ㏖% ZnO,
    ii. 약 45 내지 약 64 ㏖% SiO2,
    iii. 약 7 내지 약 17 ㏖% B2O3,
    iv. 약 0.4 내지 약 3.9 ㏖% Al2O3,
    v. 약 0.6 내지 약 3.2 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Sr, Ba 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    vi. 약 0.03 내지 약 0.95 ㏖% Sb2O5, 및
    vii. 약 1.5 내지 약 5.7 ㏖% F를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 태양 전지.
  53. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    a. 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계,
    b. 페이스트 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 페이스트 조성물은, 소성 전에,
    i. 약 50 wt% 내지 약 95 wt%의 전도성 금속 성분, 및
    ii. 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%의 유리 성분을 포함하고, 상기 유리 성분은,
    iii. 약 4 내지 약 17 ㏖% ZnO,
    iv. 약 45 내지 약 64 ㏖% SiO2,
    v. 약 7 내지 약 17 ㏖% B2O3,
    vi. 약 0.4 내지 약 3.9 ㏖% Al2O3,
    vii. 약 0.6 내지 약 3.2 ㏖% MO(여기서 M은 Ca, Mg, Sr, Ba 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨),
    viii. 약 0.03 내지 약 0.95 ㏖% Sb2O5, 및
    ix. 약 1.5 내지 약 5.7 ㏖% F를 포함하는 적어도 하나의 제1 유리 조성물을 포함하는 것인, 상기 페이스트 조성물을 제공하는 단계,
    c. 상기 페이스트 조성물을 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 하나의 측에 적층하는 단계, 및
    d. 상기 유리 성분을 융해시키고 상기 전도성 금속 성분을 소결시키기 위하여 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 상기 웨이퍼를 소성시키는 단계를 포함하는, 태양 전지의 제조 방법.
  54. 페이스트 조성물로서,
    상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 95 wt% 이하의 전도성 금속 성분;
    상기 페이스트 조성물의 약 0.5 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 성분으로서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 40 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함하고, 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Rh, Ru, Pd 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 상기 유리 성분; 및
    상기 페이스트 조성물의 약 5 wt% 이상 및 약 20 wt% 이하의 비히클을 포함하는 페이스트 조성물.
  55. 제54항에 있어서, 상기 유리 성분은 약 600℃ 미만, 바람직하게는 약 250 내지 약 650℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 것인 페이스트 조성물.
  56. 제55항에 있어서, 상기 유리 성분은 MnO, MnO2, NiO, FeO, Fe2O3, Cu2O, CuO, CoO, V2O5, Cr2O3, 및 Co2O3 중 하나 이상만을 전이 금속 산화물로 포함하고, 상기 전이 금속 산화물의 함량은 각각 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하인 것인 페이스트 조성물.
  57. 제54항에 있어서, 상기 유리 성분은 MnO, MnO2, NiO, FeO, Fe2O3, Cu2O, CuO, CoO, 및 Co2O3 중 하나 이상만을 전이 금속 산화물로 포함하고, 상기 전이 금속 산화물의 함량은 각각 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하인 것인 페이스트 조성물.
  58. 제54항에 있어서, 상기 유리 성분은 MnO, MnO2, 및 Fe2O3 중 하나 이상만을 전이 금속 산화물로 포함하고, 상기 전이 금속 산화물의 함량은 각각 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하인 것인 페이스트 조성물.
  59. 제54항에 있어서, 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 하나 이상의 금속 아세틸 아세토네이트를 더욱 포함하고, 상기 금속 아세틸 아세토네이트에서 금속은 V, Zn, Mn, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Ce, Ru, Rh, 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 페이스트 조성물.
  60. 제54항에 있어서, 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 하나 이상의 금속 실리케이트를 더욱 포함하고, 상기 금속 실리케이트는 화학식(formula): MxSiyOz +2y를 구비하며, 여기서 X는 1, 2 또는 3이고, Y는 1, 2 또는 3이며, X/Y는 1/3 내지 3이고, Z는 1/2X, X 또는 2X이며, 금속 M은 Zn, Mg, Li, Mn, Co, Ni, Cu, Gd, Zr, Ce, Fe, Al 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 페이스트 조성물.
  61. 실리콘 웨이퍼 및 해당 실리콘 웨이퍼 위에 접촉부를 포함하는 태양 전지로서, 상기 접촉부는, 소성 전에,
    상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 95 wt% 이하의 전도성 금속 성분;
    상기 페이스트 조성물의 약 0.5 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 성분으로서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 40 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함하며, 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Rh, Ru, Pd, 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 상기 유리 성분; 및
    상기 페이스트 조성물의 약 5 wt% 이상 및 약 20 wt% 이하의 비히클을 포함하는 것인 태양 전지.
  62. 제61항에 있어서, 상기 유리 성분은 MnO, MnO2, NiO, FeO, Fe2O3, Cu2O, CuO, CoO, 및 Co2O3 중 하나 이상만을 전이 금속 산화물로 포함하고, 상기 전이 금속 산화물의 함량은 각각 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하인 것인 태양 전지.
  63. 제61항에 있어서, 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 하나 이상의 금속 아세틸 아세토네이트를 더욱 포함하고, 상기 금속 아세틸 아세토네이트에서 금속은 V, Zn, Mn, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Ce, Ru, Rh, 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 태양 전지.
  64. 제61항에 있어서, 유기아연, 유기바나듐, 유기망간, 유기코발트, 유기니켈, 유기철, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기금속 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  65. 제61항에 있어서, 유기아연 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  66. 제61항에 있어서, 유기바나듐 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  67. 제61항에 있어서, 유기망간 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  68. 제61항에 있어서, 유기코발트 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  69. 제61항에 있어서, 유기니켈 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  70. 제61항에 있어서, 유기철 화합물을 더욱 포함하는 태양 전지.
  71. 제61항에 있어서, 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 하나 이상의 금속 실리케이트를 더욱 포함하고, 상기 금속 실리케이트는 화학식(formula): MxSiyOz +2y을 구비하며, 여기서 X는 1, 2 또는 3이고, Y는 1, 2 또는 3이며, X/Y는 1/3 내지 3이고, Z는 1/2X, X 또는 2X이며, 금속 M은 Zn, Mg, Li, Mn, Co, Ni, Cu, Gd, Zr, Ce, Fe, Al, 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 태양 전지.
  72. 제61항에 있어서, 납 보레이트, 납 실리케이트, 4PbO·SiO2, 3PbO·SiO2, 2PbO·SiO2, 3PbO·2SiO2 및 PbO·SiO2, 비스무스 실리케이트, Bi2O3·SiO2, 3Bi2O3·5SiO2, 아연 실리케이트, 2ZnO·ZrO2, ZrO2·SiO2, 아연 보레이트, 윌레마이트, 지르콘, 니오베이트, 비스무스 니오베이트, 티타네이트, 및 비스무스 티타네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더욱 포함하는 태양 전지.
  73. 페이스트 조성물을 제조하는 방법으로서,
    전도성 금속 성분, 유리 성분, 및 비히클을 결합시키는 단계로서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 40 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함하며, 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, Nb, Ta, Hf, Rh, Ru, Pd, 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 상기 결합시키는 단계; 및
    상기 비히클에서 상기 전도성 금속 성분 및 상기 유리 성분을 분산시키는 단계를 포함하는 페이스트 조성물을 제조하는 방법.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 전도성 금속 성분, 상기 유리 성분, 금속 아세틸 아세토네이트 및 상기 비히클을 결합시키는 단계로서, 상기 금속 아세틸 아세토네이트에서 금속은 V, Zn, Mn, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Ce, Ru, Rh, 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 상기 결합시키는 단계; 및
    상기 비히클에서 상기 전도성 금속 성분, 상기 금속 아세틸 아세토네이트, 및 상기 유리 성분을 분산시키는 단계를 포함하는 방법.
  75. 제73항에 있어서,
    상기 전도성 금속 성분, 상기 유리 성분, 금속 실리케이트, 및 상기 비히클을 결합시키는 단계로서, 상기 금속 실리케이트는 화학식(formula): MxSiyOz +2y를 구비하고, 여기서 X는 1, 2 또는 3이고, Y는 1, 2 또는 3이며, X/Y는 1/3 내지 3이고, Z는 1/2X, X 또는 2X이며, 금속 M은 Zn, Mg, Li, Mn, Co, Ni, Cu, Gd, Zr, Ce, Fe, Al, 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 상기 결합시키는 단계; 및
    상기 비히클에서 상기 전도성 금속 성분, 상기 금속 실리케이트 및 상기 유리 성분을 분산시키는 단계를 포함하는 방법.
  76. 태양 전지 접촉부를 제조하는 방법으로서,
    실리콘 기판을 제공하는 단계;
    페이스트 조성물을 상기 기판의 전방측 위에 도포하는 단계로서, 상기 페이스트는,
    상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 95 wt% 이하의 전도성 금속 성분;
    상기 페이스트 조성물의 약 0.5 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 성분으로서, 상기 유리 성분은 상기 유리 성분의 약 3 몰% 이상 및 약 40 몰% 이하의 SiO2 및 상기 유리 성분의 약 0.1 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하의 하나 이상의 전이 금속 산화물을 포함하며, 상기 전이 금속 산화물에서 금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, V, Cr, W, b, Ta, Hf, Rh, Ru, Pd, 및 Pt로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 상기 유리 성분; 및
    상기 페이스트 조성물의 약 5 wt% 이상 및 약 20 wt% 이하의 비히클;을 포함하는 것인, 상기 도포하는 단계; 및
    상기 페이스트를 가열하여 상기 전도성 금속 성분을 소결시키고 상기 유리를 융해시키는 단계를 포함하는 방법.
  77. 제76항에 있어서, 상기 유리 성분은 MnO, MnO2, NiO, FeO, Fe2O3, Cu2O, CuO, CoO, 및 Co2O3으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 전이 금속 산화물로 포함하고, 상기 전이 금속 산화물의 함량은 각각 상기 유리 성분의 약 0.5 몰% 이상 및 약 25 몰% 이하인 것인 방법.
  78. 제76항에 있어서, 상기 유리 성분은 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 하나 이상의 금속 아세틸 아세토네이트를 더욱 포함하고, 상기 금속 아세틸 아세토네이트에서 금속은 V, Zn, Mn, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Ce, Ru, Rh, 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  79. 제76항에 있어서, 상기 유리 성분은 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 하나 이상의 금속 실리케이트를 더욱 포함하고, 상기 금속 실리케이트는 화학식: MxSiyOz +2y를 구비하며, X는 1, 2 또는 3이고, Y는 1, 2 또는 3이며, X/Y는 1/3 내지 3이고, Z는 1/2X, X 또는 2X이며, 금속 M은 Zn, Mg, Li, Mn, Co, Ni, Cu, Gd, Zr, Ce, Fe, Al, 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
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