KR20190066158A - Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for forming a solar cell electrode and an electrode made therefrom.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 태양전지 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.Solar cells generate electrical energy by using the photoelectric effect of pn junction that converts photon of sunlight into electricity. The solar cell is formed with a front electrode and a rear electrode on a semiconductor wafer or a substrate on which a pn junction is formed. The photovoltaic effect of the pn junction is induced in the solar cell by the sunlight incident on the semiconductor wafer, and the electrons generated from the pn junction provide a current flowing to the outside through the electrode. The electrode of such a solar cell can be formed on the surface of the wafer by applying, patterning and firing a composition for forming a solar cell electrode.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물로는 도전성 분말, 유리 프릿, 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트 조성물이 사용되고 있으며, 이 중 유리 프릿은 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 반사 방지막을 용해시켜 도전성 분말이 반도체 기판과 전기적으로 접촉될 수 있도록 하는 역할을 한다.As the composition for forming a solar cell electrode, a conductive paste composition including conductive powder, glass frit and organic vehicle is used. Among them, the glass frit dissolves an antireflection film formed on a semiconductor wafer, So as to be brought into contact with each other.
특히, 유리 프릿은 형성되는 전극의 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs) 등 태양전지의 전기적 특성뿐만 아니라, 전극의 종횡비에 영향을 주므로, 이에 따라 태양전지의 변환 효율 및 Fill Factor이 달라질 수 있다.Particularly, since the glass frit affects not only the electrical characteristics of the solar cell such as the open-circuit voltage (Voc) and the series resistance (Rs) of the electrode to be formed, but also the aspect ratio of the electrode, the conversion efficiency and the fill factor have.
따라서, 전기적 특성을 개선시킬 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물 개발이 필요하다. Therefore, there is a need to develop a composition for forming a solar cell electrode capable of improving electrical characteristics.
이와 관련 선행기술은 일본공개특허공보 2012-084585호에 기재되어 있다. Prior art related to this is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-084585.
본 발명의 목적은 전극과 웨이퍼 표면의 접촉성이 우수하여 접촉 저항과 직렬저항을 최소화할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a composition for forming a solar cell electrode and an electrode made therefrom, which are excellent in the contact property between the electrode and the wafer surface and can minimize the contact resistance and the series resistance.
본 발명의 다른 목적은 Fill Factor 및 변환효율이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for forming a solar cell electrode having excellent fill factor and conversion efficiency and an electrode made therefrom.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 하나의 관점은 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다. One aspect of the present invention relates to a composition for forming a solar cell electrode.
일 구체예에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 텔루륨(Te)-은(Ag)-보론(B)계 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은 텔루륨(Te) 원소 및 보론(B) 원소의 몰비가 70:1 내지 5:1이다.The composition for forming a solar cell electrode according to an embodiment includes a conductive powder, a tellurium (Te) -gold (Ag) -boron (B) glass frit, and an organic vehicle, And the boron (B) element is from 70: 1 to 5: 1.
상기 유리 프릿은 금속 산화물로 형성되고, 상기 금속 산화물은 산화텔루륨(TeO2) 50몰% 내지 80몰%, 산화붕소(B2O3) 0.5몰% 내지 20몰% 및 질산은(AgNO3) 1몰% 내지 30몰%을 포함할 수 있다.The glass frit may be formed of a metal oxide, the metal oxide is oxide tellurium (TeO 2) 50 mol% to 80 mol%, boron oxide (B 2 O 3) 0.5 mole% to 20 mole% and silver nitrate (AgNO 3) 1 mole% to 30 mole%.
상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3) 및 산화붕소(B2O3)를 1:3 내지 3:1의 몰비로 포함할 수 있다.The metal oxide may include silver nitrate (AgNO 3 ) and boron oxide (B 2 O 3 ) in a molar ratio of 1: 3 to 3: 1.
상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3) 및 산화텔루륨(TeO2)을 1:80 내지 1:9의 몰비로 포함할 수 있다.The metal oxide may include silver nitrate (AgNO 3 ) and tellurium oxide (TeO 2 ) in a molar ratio of 1:80 to 1: 9.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi) 또는 납(Pb)을 포함하지 않을 수 있다.The glass frit may not contain bismuth (Bi) or lead (Pb).
상기 유리 프릿은 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.The glass frit may have a particle diameter of 0.1 탆 to 10 탆.
상기 금속 산화물은 나트륨(Na), 리튬(Li), 아연(Zn), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 산화물 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Na, Li, Zn, P, Ge, Ga, Ce, Fe, Si, (W), Mg, Mo, Cs, Sr, Ti, Sn, In, V, Ba, And at least one of oxides of Ni, Cu, K, As, Co, Zr, Mn and Al.
상기 조성물은 상기 도전성 분말 60 내지 95중량%, 상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량% 및 상기 유기 비히클 1 내지 30중량%를 포함할 수 있다.The composition may comprise from 60 to 95% by weight of the conductive powder, from 0.1 to 20% by weight of the glass frit and from 1 to 30% by weight of the organic vehicle.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The composition may further comprise at least one of a dispersant, a thixotropic agent, a plasticizer, a viscosity stabilizer, a defoamer, a pigment, a UV stabilizer, an antioxidant and a coupling agent.
본 발명의 다른 관점은 태양전지 전극에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a solar cell electrode.
일 구체예에서 상기 태양전지 전극은 상기의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조될 수 있다.In one embodiment, the solar cell electrode may be made of the composition for forming the solar cell electrode.
본 발명은 접촉 저항과 직렬저항을 최소화할 수 있고, Fill Factor 및 변환효율이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하는 효과를 갖는다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has the effect of providing a composition for forming a solar cell electrode having excellent contact resistance and series resistance, minimizing a fill factor and conversion efficiency, and an electrode made therefrom.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 간단히 도시한 것이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. In the following description of the present invention, detailed description of known related arts will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured by the present invention.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.In the case where the word 'includes', 'having', 'done', etc. are used in this specification, other parts can be added unless '~ only' is used. Unless the context clearly dictates otherwise, including the plural unless the context clearly dictates otherwise.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.Also, in interpreting the constituent elements, even if there is no separate description, it is interpreted as including the error range.
본 명세서에서, '금속 산화물'은 하나의 금속 산화물을 의미할 수도 있고, 복수의 금속 산화물을 지칭할 수도 있다.In this specification, 'metal oxide' may mean one metal oxide and may refer to a plurality of metal oxides.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다. In the present specification, 'X to Y' representing the range means 'X or more and Y or less'.
태양전지 전극 형성용 조성물Composition for forming solar cell electrode
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 텔루륨(Te)-은(Ag)-보론(B)계 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은 텔루륨(Te) 원소 및 보론(B) 원소의 몰비가 70:1 내지 5:1이다.The composition for forming a solar cell electrode of the present invention comprises a conductive powder, a tellurium (Te) -gallium (Ag) -boron (B) glass frit, and an organic vehicle, wherein the glass frit contains a tellurium (Te) (B) element is from 70: 1 to 5: 1.
이하, 본 발명 조성물의 각 성분들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, each component of the composition of the present invention will be described in detail.
도전성 분말Conductive powder
상기 도전성 분말은 전기 전도성을 부여하기 위한 것이다. 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말로서 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 분말을 사용할 수 있고, 예를 들어 은 분말을 사용할 수 있다. 상기 도전성 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 분말일 수 있다. 또한, 상기 도전성 분말로 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.The conductive powder is for imparting electrical conductivity. The composition for forming a solar cell electrode of the present invention may use a metal powder such as silver (Ag) or aluminum (Al) as the conductive powder, and for example, silver powder may be used. The conductive powder may be a powder having a nano-sized or micro-sized particle size, for example, a silver powder having a size of tens to hundreds of nanometers, or a powder having a particle size of several to several tens of micrometers. In addition, silver powder having two or more different sizes may be mixed with the conductive powder.
상기 도전성 분말은 입자 형상이 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면, 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 제한 없이 사용될 수 있다. The shape of the conductive powder is not particularly limited, and particles having various shapes, for example, spherical, plate-like or amorphous shapes may be used without limitation.
상기 도전성 분말의 평균입경(D50)은 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 구체적으로 0.5㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 평균입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다. The average particle diameter (D50) of the conductive powder may be 0.1 占 퐉 to 10 占 퐉, and specifically 0.5 占 퐉 to 5 占 퐉. The average particle diameter was measured using a 1064 LD model manufactured by CILAS after dispersing the conductive powder in isopropyl alcohol (IPA) by ultrasonication at 25 캜 for 3 minutes. Within this range, the contact resistance and line resistance can be lowered.
상기 도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 60 내지 95 중량%, 구체적으로 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 도전성 분말의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 태양전지의 변화 효율이 우수하게 나타나며, 페이스트화가 원활하게 이루어질 수 있다. The conductive powder may be contained in the composition for forming a solar cell electrode in an amount of 60 to 95% by weight, specifically 70 to 90% by weight. When the content of the conductive powder satisfies the above range, the conversion efficiency of the solar cell is excellent, and the paste can be smoothly formed.
텔루륨Tellurium (( TeTe )-은()-silver( AgAg )-) - 보론(B)계Boron (B) system 유리 Glass 프릿Frit
유리 프릿(glass frit)은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 금속 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리프릿은 도전성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결 시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.The glass frit is for etching the antireflection film during the firing process of the composition for forming the solar cell electrode and melting the conductive powder to produce metal crystal grains in the emitter region. Further, the glass frit improves the adhesive force between the conductive powder and the wafer, softens at the time of sintering, and induces an effect of lowering the firing temperature.
본 발명은 유리 프릿으로 텔루륨(Te)-은(Ag)-보론(B)계 유리 프릿을 사용하고, 텔루륨(Te) 원소 및 보론(B) 원소의 몰비를 70:1 내지 5:1로 적용한다. 이러한 유리 프릿은 전극과 웨이퍼 표면의 접촉성을 개선시켜 접촉저항과 직렬저항을 최소화할 수 있고, Fill Factor 및 변환효율이 우수한 장점이 있다. 구체적으로, 상기 유리 프릿은 텔루륨(Te) 원소 및 보론(B) 원소의 몰비를 35:1 내지 8:1, 더욱 구체적으로 20:1 내지 10:1로 적용할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a glass frit comprising the steps of using a tellurium (Te) - silver (Ag) - boron (B) glass frit as a glass frit and a molar ratio of a tellurium (Te) . Such glass frit improves the contact between the electrode and the wafer surface, minimizes the contact resistance and series resistance, and has an advantage of excellent fill factor and conversion efficiency. Specifically, the molar ratio of the tellurium (Te) element to the boron (B) element is 35: 1 to 8: 1, more specifically, 20: 1 to 10: 1.
상기 텔루륨(Te)-은(Ag)-보론(B)계 유리 프릿은 산화텔루륨(TeO2), 질산은(AgNO3) 및 산화붕소(B2O3)를 포함하는 금속 산화물로부터 형성될 수 있다. 이때, 은 원소의 유래로 질산은(AgNO3)뿐만 아니라 산화은, 시안화은, 할로겐화은, 탄산은 및 초산은을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물을 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 혼합한 후, 혼합된 조성물을 900℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한 다음, 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 얻을 수 있다. 상기 유리프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 사용할 수 있다.The tellurium (Te) - silver (Ag) - boron (B) glass frit is formed from a metal oxide comprising tellurium (TeO 2 ), silver nitrate (AgNO 3 ) and boron oxide (B 2 O 3 ) . At this time, not only silver nitrate (AgNO 3 ) but also silver oxide, silver cyanide, silver halide, silver carbonate, and silver acetate may be used as origin of the silver element. For example, the metal oxide may be mixed using a ball mill or a planetary mill, and then the mixed composition may be melted at a temperature of 900 ° C to 1300 ° C. Quenching, and then grinding the obtained product by a disk mill, a planetary mill or the like. The glass frit may have an average particle diameter (D50) of 0.1 占 퐉 to 10 占 퐉.
구체예에서, 상기 유리 프릿은 금속 산화물로부터 형성되고, 상기 금속 산화물은 산화텔루륨(TeO2) 50몰% 내지 80몰%, 산화붕소(B2O3) 0.5몰% 내지 20몰% 및 질산은(AgNO3) 1몰% 내지 30몰%을 포함할 수 있다.In an embodiment, the glass frit is formed from a metal oxide, wherein the metal oxide comprises 50 mol% to 80 mol% of tellurium (TeO 2 ), 0.5 mol% to 20 mol% of boron oxide (B 2 O 3 ) (AgNO 3 ) in an amount of 1 mol% to 30 mol%.
일 구체예에서, 상기 금속 산화물은 산화붕소(B2O3)를 0.5몰% 내지 20몰%, 구체적으로 0.5몰% 내지 7몰%, 더욱 구체적으로, 0,5몰% 내지 5몰% 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3)를 1몰% 내지 30몰%, 구체적으로 1몰% 내지 10몰%, 더욱 구체적으로 2몰% 내지 7몰% 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 산화텔루륨(TeO2)를 50몰% 내지 80몰%, 구체적으로 60몰% 내지 75몰% 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 전극의 접촉저항, 직렬저항 및 Fill Factor가 우수하다.In one embodiment, the metal oxide comprises 0.5 mol% to 20 mol%, specifically 0.5 mol% to 7 mol%, more specifically, 0.5 mol% to 5 mol% boron oxide (B 2 O 3 ) can do. The metal oxide may contain 1 mol% to 30 mol%, specifically 1 mol% to 10 mol%, more specifically 2 mol% to 7 mol%, of silver nitrate (AgNO 3 ). The metal oxide may include about 50 mol% to 80 mol%, specifically, about 60 mol% to 75 mol% of tellurium oxide (TeO 2 ). Within this range, the contact resistance, series resistance and fill factor of the electrode are excellent.
상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3) 및 산화붕소(B2O3)를 3:1 내지 1:3의 몰비로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 전극의 Fill Factor가 우수한 장점이 있다.The metal oxide may include silver nitrate (AgNO 3 ) and boron oxide (B 2 O 3 ) in a molar ratio of 3: 1 to 1: 3. Within this range, the fill factor of the electrode is advantageous.
상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3) 및 산화텔루륨(TeO2)을 1:80 내지 1:9의 몰비로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 전극의 Fill Factor가 우수하다. The metal oxide may include silver nitrate (AgNO 3 ) and tellurium oxide (TeO 2 ) in a molar ratio of 1:80 to 1: 9. Within this range, the fill factor of the electrode is excellent.
상기 유리프릿은 비스무스(Bi) 또는 납(Pb)을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우 다른 물성의 저하 없이 전극의 접촉저항 및 직렬저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.The glass frit may not contain bismuth (Bi) or lead (Pb). In this case, there is an advantage that the contact resistance and the series resistance of the electrode can be minimized without deteriorating other physical properties.
상기 금속 산화물은 나트륨(Na), 리튬(Li), 아연(Zn), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 산화물 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Na, Li, Zn, P, Ge, Ga, Ce, Fe, Si, (W), Mg, Mo, Cs, Sr, Ti, Sn, In, V, Ba, And at least one of oxides of Ni, Cu, K, As, Co, Zr, Mn and Al.
한편, 상기 유리 프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 0.1 내지 20 중량%, 구체적으로 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 함유되는 경우, 다양한 면저항 하에서 pn 접합 안정성을 확보할 수 있고 저항을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다. On the other hand, the glass frit may be contained in the composition for forming a solar cell electrode in an amount of 0.1 to 20% by weight, specifically 0.5 to 10% by weight. When it is contained in the above range, stability of pn junction can be ensured under various sheet resistance, resistance can be minimized, and the efficiency of the solar cell can be ultimately improved.
유기 abandonment 비히클Vehicle
유기비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.The organic vehicle imparts suitable viscosity and rheological properties to the composition through mechanical mixing with inorganic components of the composition for forming solar cell electrodes.
상기 유기비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.The organic vehicle may be an organic vehicle commonly used in a composition for forming a solar cell electrode, and may generally include a binder resin, a solvent, and the like.
상기 바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.As the binder resin, an acrylate-based or cellulose-based resin can be used, and ethylcellulose is generally used. However, it is preferable to use a mixture of ethylhydroxyethylcellulose, nitrocellulose, a mixture of ethylcellulose and phenol resin, an alkyd resin, a phenol resin, an acrylic ester resin, a xylene resin, a polybutene resin, a polyester resin, Based resin, a rosin of wood, or a polymethacrylate of alcohol may be used.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸셀로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. Examples of the solvent include hexane, toluene, ethyl cellosolve, cyclohexanone, butyl cellosolve, butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), dibutyl carbitol (diethylene glycol dibutyl ether) , Butyl carbitol acetate (diethylene glycol monobutyl ether acetate), propylene glycol monomethyl ether, hexylene glycol, terpineol, methyl ethyl ketone, benzyl alcohol, gamma butyrolactone or ethyl lactate, Two or more of them may be used in combination.
상기 유기비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다. The organic vehicle may include 1 to 30% by weight of the composition for forming a solar cell electrode. Within this range, sufficient adhesive strength and excellent printability can be ensured.
첨가제additive
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기에서 기술한 구성 요소 외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 변경할 수 있다.The composition for forming a solar cell electrode of the present invention may further include conventional additives as needed in order to improve flow characteristics, process characteristics, and stability in addition to the above-described components. The additive may be used alone or as a mixture of two or more of a dispersing agent, a thixotropic agent, a plasticizer, a viscosity stabilizer, a defoaming agent, a pigment, an ultraviolet stabilizer, an antioxidant and a coupling agent. These may be contained in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, but the content can be changed as necessary.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지Solar cell electrode and solar cell comprising same
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.Another aspect of the present invention relates to an electrode formed from the composition for forming a solar cell electrode and a solar cell including the same. 1 shows a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지(100)는 기판(10), 기판(10)의 전면에 형성된 전면전극(23), 및 기판(10)의 후면에 형성된 후면전극(21)을 포함한다.1, a
일 구체예의 기판(10)은 PN접합이 형성된 기판일 수 있다. 구체적으로, 기판(10)은 반도체 기판(11) 및 에미터(12)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판(10)은 P형 반도체 기판(11) 일면에 N형 도펀트를 도핑하여 N형 에미터(12)가 형성된 기판 수 있다. 또는, 기판(10)은 N형 반도체 기판(11) 일면에 P형 도펀트를 도핑하여 P형 에미터(12)가 형성된 기판일 수도 있다. 이 때, 반도체 기판(11)은 P형 기판 또는 N형 기판 중 어느 하나를 의미한다. 상기 P형 기판은 P형 도펀트(dopant)로 도핑되는 반도체 기판(11)이고, N형 기판은 N형 도펀트로 도핑되는 반도체 기판(11)일 수 있다. The
본 명세서에서, 기판(10) 및 반도체 기판(11) 등을 설명함에 있어서, 광이 입사되는 측의 표면은 전면(수광면)이라 한다. 또한 상기 전면과 대향하는 측의 표면은 후면이라 한다. In describing the
일 구체예의, 반도체 기판(11)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있다. 이 때, 결정질 규소는 단결정 또는 다결정일 수 있다. 결정질 규소로는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. In one embodiment, the
이러한 경우, P형 도펀트는 보론, 알루미늄, 갈륨과 같은 주기율표 Ⅲ족 원소를 포함하는 물질일 수 있다. 또한, N형 도펀트는 인, 비소, 안티몬과 같은 주기율표 V족 원소를 포함하는 물질일 수 있다. In this case, the P-type dopant may be a material containing Group III elements of the periodic table such as boron, aluminum, and gallium. In addition, the N-type dopant may be a material containing elements in the group V of the periodic table such as phosphorus, arsenic, and antimony.
상기 전면 전극(23) 및/또는 후면 전극(21)은 상기한 본 발명에 따른 전극 형성용 조성물을 이용하여 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 전면 전극(23)은 도전성 분말로 은 분말을 사용한 조성물을 이용하여 제조될 수 있으며, 후면 전극(21)은 도전성 분말로 알루미늄 분말을 사용한 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 전면 전극(23)은 에미터(12)의 상부에 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 형성할 수 있으며, 후면에는 상기 후면 전극(21)은 반도체 기판(11)의 후면에 전극 형성용 조성물을 도포한 후 소성하여 형성할 수 있다. The
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
실시예Example 1 One
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 3.0 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 6.5 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 87.5 중량%, 평균 입경이 2.0㎛인 표 1의 조성을 갖는 유리 프릿 2.5 중량%, 첨가제로서 분산제(BYK-chemie, BYK-102) 0.2 중량% 및 요변제(Elementis Co., Thixatrol ST) 0.3중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다. 3.0 wt% of ethyl cellulose (STD4) as an organic binder was sufficiently dissolved in 6.5 wt% of butyl carbitol as a solvent at 60 캜, and spherical silver powder (Dowa High Tech CO. 2.5 wt% of glass frit having the composition shown in Table 1 with an average particle size of 2.0 탆, 0.2 wt% of dispersant (BYK-chemie, BYK-102) , And Thixatrol ST) were added, and the mixture was evenly mixed and then mixed and dispersed with a three roll kneader to prepare a composition for forming a solar cell electrode.
실시예Example 2 내지 7 및 2 to 7 and 비교예Comparative Example 1 내지 3 1 to 3
유리 프릿을 하기 표 1과 같이 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.A composition for forming a solar cell electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the glass frit was applied as shown in Table 1 below.
(Te/B)Mole ratio
(Te / B)
물성 측정 방법 How to measure property
(1) 접촉저항(Rc, mΩ), 직렬저항(Rs, mΩ), 개방전압(Voc, mV): 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 페이스트를 Wafer의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 600℃ 내지 900℃ 사이로 60초에서 210초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 TLM(Tranfer Length Method)측정장비를 사용하여 태양전지의 접촉저항(Rc), 직렬저항(Rs) 및 개방전압(Voc)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.(1) Contact Resistance (Rc, m?), Series Resistance (Rs, m?), Open Voltage (Voc, mV) The solar cell electrode forming paste prepared in the above- Printed by screen printing, and dried using an infrared drying furnace. The cells formed by the above process were fired at 600 to 900 ° C. for 60 seconds to 210 seconds using a belt type firing furnace. The thus-prepared cells were measured for contact resistance of the solar cell using a TLM (Tranfer Length Method) Rc), series resistance (Rs) and open-circuit voltage (Voc) were measured and are shown in Table 2 below.
(2) Fill Factor(%) 및 Efficiency(%): 상기 실시예 및 비교예 에서 제조한 태양전지 전극 형성용 페이스트를 Wafer의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 Wafer의 후면에 알루미늄 페이스트를 후면 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 400℃ 내지 900℃ 사이로 30초에서 180초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 Fill Factor (FF, %), 변환효율(Eff., %)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.(2) Fill Factor (%) and Efficiency (%): The paste for forming a solar cell electrode prepared in the above Examples and Comparative Examples was screen-printed on the entire surface of the wafer in a predetermined pattern and dried using an infrared drying furnace . Thereafter, aluminum paste was printed on the rear side of the wafer and then dried in the same manner. The cell thus formed was fired at 400 to 900 ° C. for 30 seconds to 180 seconds using a belt-type sintering furnace. The cell thus manufactured was subjected to a solar cell efficiency measurement (Pasan Co., CT-801) The Fill Factor (FF,%) and the conversion efficiency (Eff.,%) Of the battery were measured and are shown in Table 2 below.
(mΩ)Contact resistance
(mΩ)
(mΩ)Series resistance
(mΩ)
(mV)Open-circuit voltage
(mV)
(%)FF
(%)
(%)Eff.
(%)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 텔루륨과 붕소의 몰비가 본 발명 범위인 유리 프릿을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물을 사용하여 제조된 태양전지 전극은 전극과 웨이퍼 표면의 접촉성을 개선시켜 접촉저항과 직렬저항을 최소화할 수 있고, Fill Factor 및 변환효율이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, the solar cell electrode manufactured using the composition for forming a solar cell electrode including the glass frit in which the molar ratio of tellurium and boron is in the range of the present invention improves contact between the electrode and the wafer surface, The resistance and the series resistance can be minimized, and the fill factor and conversion efficiency are excellent.
반면에, 텔루륨과 붕소의 몰비가 본 발명 범위를 벗어나는 비교예 1 및 2는 직렬저항 및 접촉저항이 상승하며, 은을 포함하지 않는 비교예 3은 저항 상승 및 Fill Factor가 낮아지는 것을 알 수 있다. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the molar ratio of tellurium and boron were out of the range of the present invention, the series resistance and the contact resistance were increased, and in Comparative Example 3 not including silver, the resistance increase and the fill factor were lowered have.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
10: 기판
11: 반도체 기판
12: 에미터
21: 후면전극
23: 전면전극10: substrate
11: semiconductor substrate
12: Emitter
21: Rear electrode
23: front electrode
Claims (10)
텔루륨(Te)-은(Ag)-보론(B)계 유리 프릿; 및
유기 비히클;을 포함하고,
상기 유리 프릿은 텔루륨(Te) 원소 및 보론(B) 원소의 몰비가 70:1 내지 5:1인 태양전지 전극 형성용 조성물.
Conductive powder;
Tellurium (Te) -silver (Ag) -boron (B) glass frit; And
An organic vehicle;
Wherein the molar ratio of the tellurium (Te) element to the boron (B) element is from 70: 1 to 5: 1.
상기 유리 프릿은 금속 산화물로 형성되고,
상기 금속 산화물은 산화텔루륨(TeO2) 50몰% 내지 80몰%, 산화붕소(B2O3) 0.5몰% 내지 20몰% 및 질산은(AgNO3) 1몰% 내지 30몰%을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the glass frit is formed of a metal oxide,
Wherein the metal oxide comprises 50 mol% to 80 mol% of tellurium oxide (TeO 2 ), 0.5 mol% to 20 mol% of boron oxide (B 2 O 3 ) and 1 mol% to 30 mol% of silver nitrate (AgNO 3 ) A composition for forming a solar cell electrode.
상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3) 및 산화붕소(B2O3)를 1:3 내지 3:1의 몰비로 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the metal oxide comprises silver nitrate (AgNO 3 ) and boron oxide (B 2 O 3 ) in a molar ratio of 1: 3 to 3: 1.
상기 금속 산화물은 질산은(AgNO3) 및 산화텔루륨(TeO2)을 1:80 내지 1:9의 몰비로 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the metal oxide comprises silver nitrate (AgNO 3 ) and tellurium oxide (TeO 2 ) in a molar ratio of 1:80 to 1: 9.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi) 또는 납(Pb)을 포함하지 않는 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the glass frit does not contain bismuth (Bi) or lead (Pb).
상기 유리 프릿은 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛인 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the glass frit has a particle diameter of from 0.1 mu m to 10 mu m.
상기 금속 산화물은 나트륨(Na), 리튬(Li), 아연(Zn), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 산화물 중 하나 이상을 더 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
3. The method of claim 2,
The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Na, Li, Zn, P, Ge, Ga, Ce, Fe, Si, (W), Mg, Mo, Cs, Sr, Ti, Sn, In, V, Ba, Wherein at least one of the oxides of nickel (Ni), copper (Cu), potassium (K), arsenic (As), cobalt (Co), zirconium (Zr), manganese (Mn) / RTI >
상기 도전성 분말 60 내지 95중량%;
상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%; 및
상기 유기 비히클 1 내지 30중량%;를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
60 to 95% by weight of the conductive powder;
0.1 to 20% by weight of the glass frit; And
And 1 to 30% by weight of the organic vehicle.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 하나 이상을 더 포함하는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the composition further comprises at least one of a dispersant, a thixotropic agent, a plasticizer, a viscosity stabilizer, a defoamer, a pigment, an ultraviolet stabilizer, an antioxidant and a coupling agent.
A solar cell electrode made of the composition for forming a solar cell electrode according to any one of claims 1 to 9.
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