WO2020111901A1 - 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지 - Google Patents

태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지 Download PDF

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solar cell
conductive paste
electrode
acid
silicone oil
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전태현
김인철
고민수
노화영
장문석
김충호
박강주
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엘에스니꼬동제련 주식회사
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a conductive paste used for forming an electrode of a solar cell and a solar cell manufactured using the conductive paste.
  • a solar cell is a semiconductor device that converts solar energy into electrical energy, and generally has a p-n junction type, and its basic structure is the same as that of a diode.
  • the solar cell device is generally constructed using a p-type silicon semiconductor substrate having a thickness of 160 to 250 ⁇ m.
  • an n-type impurity layer having a thickness of 0.3 to 0.6 ⁇ m, an antireflection film and a front electrode are formed thereon.
  • a back electrode is formed on the back side of the p-type silicon semiconductor substrate.
  • the front electrode is coated with a conductive paste containing silver-based conductive powder (silver powder), glass frit, organic binder, solvent, and additives on an anti-reflection film, followed by firing to form an electrode.
  • the back electrode is formed by applying an aluminum paste composition consisting of aluminum powder, glass frit, organic binder, solvent and additives by screen printing and drying, followed by baking at a temperature of 660° C. (melting point of aluminum) or higher.
  • aluminum diffuses into the p-type silicon semiconductor substrate, whereby an Al-Si alloy layer is formed between the back electrode and the p-type silicon semiconductor substrate, and at the same time, a p+ layer is formed as an impurity layer by diffusion of aluminum atoms. do.
  • the presence of the p+ layer prevents recombination of electrons and obtains a back surface field (BSF) effect that improves the collection efficiency of the resulting carrier.
  • a rear silver electrode may be further positioned under the rear aluminum electrode.
  • the front electrode of the solar cell is mainly formed through a screen printing process.
  • the slip property of the paste is poor, there is a problem in that the electrode pattern is not formed as designed and is uneven or uneven because the paste does not easily escape to the screen network during screen printing.
  • the fine line width is realized, disconnection occurs or resistance is greatly increased, so the slip property of the paste is a very important factor.
  • silicone oil is added to the paste in order to increase the slip property of the paste of the conductive paste for solar cell electrodes.
  • compatibility with an organic vehicle such as an organic solvent is poor, phase separation occurs, and uniformity of the paste is impaired and storage stability is problematic, which is very difficult to use.
  • the present invention solves the phase separation problem when using silicone oil, and at the same time, the electrode paste composition for a solar cell capable of realizing a fine line width by remarkably improving the slip property, and accordingly, the short circuit current increases, thereby improving the electrical properties of the electrode. It aims to provide.
  • the present invention includes metal powder, glass frit, organic vehicle, silicone oil and additives, and the surface of the metal powder is an alkylamine-based compound having an amine group in an alkyl chain having 8 to 20 carbon atoms or an alkyl chain having 8 to 20 carbon atoms. It provides a conductive paste for a solar cell electrode, characterized in that the coating treatment with a coating agent containing an alkyl carboxylate compound having a carboxyl group.
  • alkylamine-based compound is triethylamine, heptylamine, octadecylamine, hexadecylamine, hexadecylamine, decylamine, octylamine, didecylamine ( Didecylamine), and trioctylamine (Trioctylamine).
  • alkyl carboxy clock compound is capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid (Arachidic) acid), myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, and linoleic acid.
  • the silicone oil is characterized in that contained in 0.1 to 2% by weight based on the total weight of the conductive paste.
  • the silicone oil is characterized in that it contains at least one selected from phenyl trimethicone (Phenyl trimethione), dimethicone (Dimethicone), cyclomethicone (cyclomethicone), polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane) and silicone gum (Silicone Gum) Is done.
  • phenyl trimethicone Phenyl trimethione
  • dimethicone dimethicone
  • cyclomethicone cyclomethicone
  • polydimethylsiloxane polydimethylsiloxane
  • silicone gum silicone gum
  • the additive is characterized in that it is included in 0.5 to 3% by weight based on the total weight of the conductive paste.
  • the additives include octyldodecyl neopentanoate, tridecyl neopentanoate, dioctyladipate, isotearyl neopentanoate and iodopropylate. Characterized in that it contains at least one selected from yl butyl carbamate (iodopropynyl butylcarbamate).
  • the present invention in the solar cell having a front electrode on the top of the substrate, and a back electrode on the bottom of the substrate, the front electrode, the solar cell electrode is prepared by drying and firing after applying the conductive paste It provides a solar cell.
  • the conductive paste according to the present invention can provide an electrode paste composition for a solar cell and a high efficiency solar cell capable of realizing a fine line width by solving a phase separation problem when using silicone oil and at the same time significantly improving slip properties.
  • silicone oil is a raw material having the best slip property, and has an excellent effect on fine line width printing.
  • silicone oil is applied to the conductive paste according to the present invention, it is possible to realize a fine line width by increasing slip characteristics.
  • Silicone oil is difficult to use due to compatibility problems, but in the present invention, an additive having compatibility with silicone oil is introduced to improve compatibility, which is the most problematic problem when using silicone oil, and to improve compatibility, thereby improving conductivity.
  • an additive having compatibility with silicone oil is introduced to improve compatibility, which is the most problematic problem when using silicone oil, and to improve compatibility, thereby improving conductivity.
  • the solar cell including the electrode manufactured using the conductive paste can realize a fine line width, thereby increasing a short circuit current and decreasing a line resistance, thereby improving electrical characteristics, thereby providing a high efficiency solar cell.
  • 1 and 2 show a photographed image of a mixture of additives and silicone oil according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
  • 3 and 4 are images showing whether the phase separation after centrifugation of the conductive paste according to the examples and comparative examples of the present invention.
  • 5 and 6 show graphs for measuring the elastic modulus and viscosity of the conductive paste according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
  • the terms comprise, comprises, comprising means referring to an article, step or group of articles, and steps, and any other article It is not meant to exclude a step or group of things or a group of steps.
  • the conductive paste composition for forming a solar cell electrode according to an embodiment of the present invention includes a conductive metal powder, a glass frit, an organic vehicle, silicone oil, and additives.
  • Silicone oil has poor compatibility with water and poor compatibility with organic solvents, and it is difficult to uniformly disperse. In particular, it exhibits incompatibility with organic vehicles used in conductive pastes, but uses a coating agent for compatibility with the silicone oil. It uses a surface-coated conductive metal powder and an additive having compatibility with silicone oil. As a result, the incompatibility problem of silicone oil was significantly improved, while the slip properties and fine line width of the conductive paste were greatly improved.
  • the conductive metal powder silver powder, copper powder, nickel powder, aluminum powder, etc. may be used.
  • the front electrode silver powder is mainly used, and the back electrode is mainly aluminum powder.
  • the conductive metal material will be described using silver powder as an example. The following description can be equally applied to other metal powders.
  • the silver powder is preferably a pure silver powder, and in addition, a silver-coated composite powder having at least a silver layer on the surface, an alloy containing silver as a main component, or the like can be used. Further, other metal powders may be mixed and used. Examples include aluminum, gold, palladium, copper, and nickel.
  • the average particle diameter of the silver powder may be 0.1 to 10 ⁇ m, and 0.5 to 5 ⁇ m is preferable in consideration of easiness of pasting and density during firing, and its shape may be at least one of spherical, needle-like, plate-like and amorphous. have.
  • the silver powder may be used by mixing two or more kinds of powders having different average particle diameters, particle size distributions, and shapes.
  • the content of the silver powder is preferably 60 to 98% by weight, based on the total weight of the electrode paste composition, considering the electrode thickness formed during printing and the line resistance of the electrode.
  • the conductive metal powder is coated using a coating agent, wherein the coating agent is an alkylamine-based compound having an amine group on an alkyl chain having 8 to 20 carbon atoms or an alkyl carboxylate compound having a carboxyl group on an alkyl chain having 8 to 20 carbon atoms. Includes. It is preferable to include a compound having an amine group or a carboxyl group in an alkyl chain having 15 to 20 carbon atoms. When the number of carbon atoms in the alkyl chain is less than 8, there is a problem that a desired effect is not expressed, and when the number of carbon atoms exceeds 20, there is a problem in dissolving in a solvent, and surface treatment is poor.
  • the coating agent can be used both saturated or unsaturated alkyl chains.
  • the compound having an amine group in the alkyl chain is triethylamine, heptylamine, octadecylamine, hexadecylamine, hexadecylamine, decylamine, octylamine, didecyl It may include at least one selected from amine (Didecylamine), and trioctylamine (Trioctylamine).
  • Compounds having a carboxyl group in the alkyl chain include capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid and stearic acid as saturated fatty acids. ), Arachidic acid, and unsaturated fatty acids may include at least one selected from Myristoleic acid, Palmitoleic acid, Oleic acid, Linoleic acid.
  • a silver powder coated with octadecylamine is used, and the coating agent is preferably coated with a thickness of 0.1 nm to 50 nm on the surface of the metal powder.
  • the coating may be performed by adding a metal powder such as Ag powder to an organic solvent in which the coating agent is dissolved, stirring for a certain time, and then filtering.
  • an alcohol solution containing an alkylamine-based compound or an alkylcarboxy clock compound is added to a solution in which the conductive metal powder is dispersed, and the surface can be treated by stirring at 2000 to 5000 rpm for 10 to 30 minutes using a stirrer.
  • an alcohol solution containing an alkylamine-based compound or an alkyl carboxylate compound an alcohol solution in which the compound is dissolved in an amount of 5 to 20 wt% based on the total weight of the solution can be used, and the alcohol is methanol, ethanol, n-propanol, benzyl alcohol , Terpineol, etc. may be used, and preferably ethanol may be used.
  • the coating agent may be used in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the conductive metal powder.
  • the amount of the coating agent adsorbed on the surface of the conductive metal powder is small, and aggregation occurs between the powders, and the effect of improving the compatibility of silicone oil may be insignificant, and when it exceeds 1.0 part by weight, the conductive metal powder There is a problem in that an excessive amount of the surface treatment agent is adsorbed on the surface, thereby reducing the electrical conductivity of the electrode produced.
  • the silicone oil contained in the conductive paste can be placed on the surface of the metal powder, thereby completely preventing phase separation in the vehicle. That is, as it is coated with the coating agent, it is possible to control the degree of movement of the silicone oil to the conductive metal powder surface. It prevents phase separation by non-commercial use of silicone oil with organic vehicles (organic solvents and organic binders, etc.) to ensure the storage stability of the provided conductive paste, and ensures excellent slip properties to provide ultra-fine line width. .
  • the glass frit used is not limited. Leaded glass frits as well as leaded glass frits can be used.
  • the composition, particle size and shape of the glass frit are not particularly limited.
  • PbO is 5 to 29 mol%
  • TeO 2 is 20 to 34 mol%
  • Bi 2 O 3 is 3 to 20 mol%
  • SiO 2 20 mol% or less based on oxide conversion B 2 O 3 10 mol% or less
  • alkali metals (Li, Na, K, etc.) and alkaline earth metals (Ca, Mg, etc.) preferably contain 10 to 20 mol%.
  • the combination of the organic content of each component prevents an increase in the electrode line width and can improve contact resistance at high surface resistance, and can provide excellent short circuit current characteristics.
  • PbO is preferably included within the above range in the glass frit.
  • the average particle diameter of the glass frit is not limited, but may have a particle diameter within the range of 0.5 ⁇ 10 ⁇ m, it may be used by mixing a variety of different average particle size particles.
  • at least one glass frit having an average particle diameter (D50) of 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less is preferable.
  • the glass transition temperature (Tg) of the glass frit having an average particle diameter of 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less is preferably less than 300°C. Since particles having a relatively large particle size are used, a problem such as uneven melting during firing can be prevented by lowering the glass transition temperature.
  • the content of the glass frit is preferably 1 to 15% by weight based on the total weight of the conductive paste composition. If it is less than 1% by weight, there is a possibility that the electrical resistivity is increased due to incomplete firing, and when it exceeds 15% by weight, the glass in the fired body of silver powder There is a concern that the electrical resistivity also increases due to too many components.
  • the organic vehicle is not limited, but may include an organic binder and a solvent. Sometimes solvents can be omitted.
  • the organic vehicle is not limited, but 1 to 10% by weight is preferable based on the total weight of the electrode paste composition.
  • the binder used in the paste composition for an electrode according to the embodiment of the present invention is not limited, but examples include cellulose acetate and cellulose acetate butylate as cellulose ester-based compounds, and ethyl cellulose, methyl cellulose, and hydrate as cellulose ether compounds. Examples include hydroxyflopil cellulose, hydroxy ethyl cellulose, hydroxy propyl methyl cellulose, and hydroxy ethyl methyl cellulose.
  • Acrylic compounds include poly acrylamide, poly meta acrylate, poly methyl methacrylate, and poly ethyl meta. Examples of the acrylates include polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, and polyvinyl alcohol.
  • the binders may be selected and used at least one.
  • Solvents used for dilution of the composition include alpha-terpineol, texanol, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, cyclohexane, hexane, toluene, benzyl alcohol, dioxane, diethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene It is preferable to use at least one selected from compounds consisting of glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether acetate.
  • Silicone oil is included in the conductive paste to maximize slip properties.
  • the type of the silicone oil is not limited, and is selected from the group consisting of phenyl trimethione, dimethicone, cyclomethicone, polydimethylsiloxane, and silicone gum. It may contain one or more, and modified silicone oils may also be used. It may be preferably a polysiloxane such as polydimethylsiloxane, and when considering slip properties, it is preferable to use an unmodified polysiloxane oil.
  • the silicone oil is included in 0.1 to 2% by weight based on the total weight of the conductive paste composition.
  • silicone oil is added in an amount of less than 0.1% by weight, the effect of improving slip properties is insignificant, and when it is added in excess of 2% by weight, there is a problem in that phase separation may occur even when coated metal powders and additives are used.
  • it is contained in 0.5 to 1.5% by weight.
  • the additives are octyldodecyl neopentanoate, tridecyl neopentanoate, dioctyladipate, isotearyl neopentanoate, iodopropynyl It contains any one or more selected from the group consisting of iodopropynyl butylcarbamate.
  • phase separation from organic matter can be very effectively prevented.
  • the additive is included in 0.5 to 3% by weight based on the total weight of the conductive paste composition.
  • the additive is added in an amount of less than 0.5% by weight, the compatibility of the silicone oil is poor, and thus there is a problem of phase separation when manufacturing the conductive paste, and when it is added in excess of 3% by weight, there is a problem in composition design.
  • it is contained in 0.5 to 1.5% by weight.
  • the conductive paste composition according to the present invention may further include general additives, such as dispersants, plasticizers, viscosity modifiers, surfactants, oxidizing agents, metal oxides, metal organic compounds, etc., which are commonly known as necessary.
  • general additives such as dispersants, plasticizers, viscosity modifiers, surfactants, oxidizing agents, metal oxides, metal organic compounds, etc., which are commonly known as necessary.
  • the above-described conductive paste composition for a solar cell electrode may be prepared by mixing and dispersing a metal powder, glass frit, organic binder, solvent and additives, and then filtering and defoaming.
  • the present invention also provides a method for forming an electrode of a solar cell, characterized in that the conductive paste is applied onto a substrate, dried and fired, and a solar cell electrode produced by the method. Except for using a conductive paste containing a metal powder coated as described above in the method of forming a solar cell electrode of the present invention, substrates, printing, drying and firing can be used methods commonly used in the manufacture of solar cells. Yes, of course.
  • the substrate may be a silicon wafer
  • an electrode made of the paste of the present invention may be a finger electrode or a busbar electrode on the front surface
  • the printing may be screen printing or offset printing
  • the drying may be 90 to 350 It can be made at °C
  • the firing can be made at 600 to 950 °C.
  • the firing is performed at 800 to 950°C, more preferably at 850 to 900°C for high temperature/high speed firing for 5 seconds to 1 minute
  • the printing is preferably performed with a thickness of 20 to 60 ⁇ m.
  • Specific examples include the structure of the solar cell described in Korean Patent Application Publication Nos. 10-2006-0108550, 10-2006-0127813, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-202822 and 2003-133567, and a method for manufacturing the same. have.
  • the conductive paste according to the present invention prevents phase separation and has excellent storage stability, and when forming an electrode using the same, the conductive paste has excellent slip property, thereby improving line spreading when forming the electrode.
  • Isc short circuit current
  • Power generation efficiency can be improved.
  • the conductive paste according to the present invention includes structures such as crystalline solar cells (P-type, N-type), PESC (Passivated Emitter Solar Cell), PERC (Passivated Emitter and Rear Cell), and PERL (Passivated Emitter Real Locally Diffused), and It can be applied to all of the changed printing processes such as double printing and dual printing.
  • structures such as crystalline solar cells (P-type, N-type), PESC (Passivated Emitter Solar Cell), PERC (Passivated Emitter and Rear Cell), and PERL (Passivated Emitter Real Locally Diffused), and It can be applied to all of the changed printing processes such as double printing and dual printing.
  • FIG. 1 shows a solution of a mixture of butyl ether acetate (DBA) and silicone oil, both of diethylene glycol mainly used as a conventional solvent
  • FIG. 2 shows a solution of octyldodecyl neopentanoate and silicone oil.
  • the solution of mixing the DBA and silicone oil is opaque, but it can be seen that the solution of the mixture of octyldodecyl neopentanoate and silicone oil is transparent as shown in FIG. 2.
  • the elastic modulus G', the viscosity coefficient G" and the dissipation factor tan ⁇ (G"/G') are measured through an amplitude sweep at 25°C using a rotational rheometer HAAKE RheoStress1. And 6.
  • the red color data measured initially, and the green color data measured after 72 hours have elapsed, and the conductive paste prepared according to the comparative example as shown in FIG. 5 has an elastic modulus (G') and a viscosity modulus over time ( G”) is all reduced, in particular, the elastic modulus is significantly reduced, but it can be seen that the conductive paste prepared according to the embodiment is stable as time passes, as shown in FIG. 6.

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Abstract

본 발명은 태양전지 전극용 도전성 페이스트로서, 금속 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 실리콘 오일 및 첨가제를 포함하여, 페이스트에 실리콘 오일의 사용시 상분리 문제가 해결되고, 동시에 슬립성이 현저히 개선되어 미세선폭을 구현할 수 있는 태양전지용 전극 페이스트를 제공할 수 있다.

Description

태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
본 발명은 태양전지의 전극 형성에 사용되는 도전성 페이스트 및 이를 이용하여 제조된 태양전지에 관한 것이다.
태양 전지(solar cell)는 태양에너지를 전기에너지로 변환시켜 주는 반도체 소자로서 일반적으로 p-n 접합 형태를 가지며 그 기본 구조는 다이오드와 동일하다. 태양 전지 소자는 일반적으로 두께가 160~250㎛인 p형 실리콘 반도체 기판을 이용하여 구성된다. 실리콘 반도체 기판의 수광면측에는, 두께가 0.3~0.6㎛인 n형 불순물층과, 그 위에 반사 방지막과 전면 전극이 형성되어 있다. 또한, p형 실리콘 반도체 기판의 이면측에는 배면 전극이 형성되어 있다.
전면 전극은 은을 주성분으로 하는 도전성 입자(silver powder), 유리 프릿(glass frit), 유기 바인더, 용매, 및 첨가제 등을 혼합한 도전성 페이스트를 반사 방지막 상에 도포한 후 소성하여 전극을 형성하고 있으며, 배면 전극은 알루미늄 분말, 유리 프릿, 유기 바인더, 용매 및 첨가제로 이루어지는 알루미늄 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 등에 의해 도포하고 건조한 후, 660℃(알루미늄의 융점) 이상의 온도에서 소성함으로써 형성되어 있다. 이 소성시에 알루미늄이 p형 실리콘 반도체 기판의 내부로 확산됨으로써, 배면 전극과 p형 실리콘 반도체 기판 사이에 Al-Si 합금층이 형성됨과 동시에, 알루미늄 원자의 확산에 의한 불순물층으로서 p+층이 형성된다. 이러한 p+층의 존재에 의해 전자의 재결합을 방지하고, 생성 캐리어의 수집 효율을 향상시키는 BSF(Back Surface Field) 효과가 얻어진다. 배면 알루미늄 전극 하부에는 배면 실버 전극이 더 위치될 수 있다.
한편, 태양전지의 전면 전극은 주로 스크린 프린팅 공정을 통해 형성되고 있다. 그러나, 페이스트의 슬립성이 나쁜 경우 스크린 인쇄시 스크린 망으로 페이스트가 쉽게 빠져나오지 못해 전극 패턴이 설계한대로 형성되지 못하고 울퉁불퉁하거나 불균일해지는 문제가 있다. 특히 미세 선폭을 구현할 경우 단선이 발생하거나 저항이 크게 증가하게 되므로 페이스트의 슬립성은 매우 중요한 요소가 된다.
본 발명은 태양전지 전극용 도전성 페이스트의 페이스트의 슬립성을 높이기 위해, 페이스트에 실리콘 오일을 첨가한다. 그러나, 실리콘 오일의 경우 유기 용제 등 유기 비히클과 상용성이 나쁘고 상분리 현상이 일어나 페이스트의 균일성이 훼손되고 저장 안정성이 문제되어 사용하기 매우 곤란하다.
따라서 본 발명은 실리콘 오일의 사용시 상분리 문제가 해결되고, 동시에 슬립성이 현저히 개선되어 미세선폭을 구현할 수 있는 태양전지용 전극 페이스트 조성물 및 이에 따라 단락 전류가 상승하여 전극의 전기적 특성이 개선된 고효율 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 금속 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 실리콘 오일 및 첨가제를 포함하며, 상기 금속 분말의 표면은 탄소수 8 내지 20의 알킬체인에 아민기를 갖는 알킬아민계 화합물 또는 탄소수 8 내지 20의 알킬체인에 카르복실기를 갖는 알킬카복시계 화합물을 포함하는 코팅제로 코팅 처리된 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트를 제공한다.
또한 상기 알킬아민계 화합물은 트리에틸아민(Triethylamine), 헵틸아민(Heptylamine), 옥타데실아민(Octadecylamine), 헥사데실아민(Hexadecylamine), 데실아민(Decylamine), 옥틸아민(Octylamine), 디데실아민(Didecylamine), 및 트리옥틸아민(Trioctylamine) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 알킬카복시계 화합물은 카프릭산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 아라키딘산(Arachidic acid), 미리스트올레산(Myristoleic acid), 팔미톨레산(Palmitoleic acid), 올레산(Oleic acid) 및 리놀레산(Linoleic acid) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실리콘 오일은 상기 도전성 페이스트 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실리콘 오일은 페닐트리메치콘(Phenyl trimethione), 디메치콘(Dimethicone), 사이클로메치콘(cyclomethicone), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 및 실리콘검(Silicone Gum) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 첨가제는 상기 도전성 페이스트 총 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 첨가제는 옥틸도데실 네오펜타노에이트(octyldodecyl neopentanoate), 트리데실 네오펜타노에이트(tridecyl neopentanoate), 디옥틸아디페이트(Dioctyladipate), 이소테아릴 네오펜타노에이트(isotearyl neopentanoate) 및 이오도프로피닐 뷰틸카바메이트(iodopropynyl butylcarbamate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 기재 상부에 전면 전극을 구비하고, 기재 하부에 배면 전극을 구비한 태양전지에 있어서, 상기 전면 전극은, 상기 태양전지 전극용 도전성 페이스트를 도포한 후 건조 및 소성시켜 제조된 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.
본 발명에 따른 도전성 페이스트는 실리콘 오일의 사용시 상분리 문제가 해결되고, 동시에 슬립성이 현저히 개선되어 미세선폭을 구현할 수 있는 태양전지용 전극 페이스트 조성물 및 고효율 태양전지를 제공할 수 있다.
더욱 구체적으로 실리콘 오일은 슬립성이 가장 우수한 원재료로서 미세 선폭 인쇄에 뛰어난 효과가 있다. 본 발명에 따라 도전성 페이스트에 실리콘 오일(Silicon oil)을 적용하면, 슬립(slip) 특성을 증가시켜 미세 선폭의 구현이 가능하다.
실리콘 오일은 상용성의 문제로 사용하기에 어려움이 있지만, 본 발명에서는 실리콘 오일과 상용성을 갖는 첨가제를 도입하여, 실리콘 오일 사용 시 가장 문제시 되는 상용성을 개선하고, 상용성을 개선함으로써 도전성 페이스트의 장기 안정성 및 액 분리 특성을 개선하여, 뛰어난 인쇄성을 가지며, 안정성이 확보된 도전성 페이스트를 제공한다.
상기 도전성 페이스트를 이용하여 제조된 전극을 포함하는 태양전지는 미세선폭 구현이 가능하여 단락전류가 증가하고 선저항이 감소하여 전기적 특성이 개선되므로 고효율 태양전지를 제공할 수 있게 된다.
도 1 및 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 첨가제 및 실리콘 오일을 혼합한 촬영 이미지를 나타낸 것이다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 도전성 페이스트의 원심분리 후 상분리 여부 촬영 이미지를 나타낸 것이다.
도 5 및 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 도전성 페이스트의 탄성계수 및 점성계수 측정 그래프를 나타낸 것이다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 전극형성용 도전성 페이스트 조성물은 도전성 금속 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 실리콘 오일 및 첨가제을 포함하여 이루어진다. 실리콘 오일은 물과의 상용성도 나쁘며, 유기용제와의 상용성도 나쁜 재료로서 균일하게 분산하는 것이 어려우며, 특히 도전성 페이스트에 사용되는 유기 비히클과 비상용성을 나타내지만 상기 실리콘 오일의 상용성을 위하여 코팅제를 이용하여 표면 코팅된 도전성 금속 분말을 사용하고 실리콘 오일과 상용성을 갖는 첨가제를 사용한다. 이로써 실리콘 오일의 비상용성 문제를 획기적으로 개선하면서 도전성 페이스트의 슬립성, 미세선폭 구현을 크게 개선하였다.
이하 각 성분을 구체적으로 설명한다.
<도전성 금속 분말>
도전성 금속 분말로는 은 분말, 구리분말, 니켈 분말, 알루미늄 분말 등이 사용될 수 있는데, 전면 전극의 경우 은 분말이 주로 사용되며, 배면 전극은 주로 알루미늄 분말이 사용된다. 이하에서는 편의상 은 분말을 예로 들어 도전성 금속재료에 대해 설명한다. 하기의 설명은 다른 금속 분말에도 동일하게 적용될 수 있다.
은 분말은 순은 분말이 바람직하며, 이외에, 적어도 표면이 은층으로 이루어지는 은피복 복합 분말이나, 은을 주성분으로 하는 합금 등을 사용할 수 있다. 또한, 다른 금속 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들면 알루미늄, 금, 팔라듐, 동, 니켈 등을 들 수 있다. 은 분말의 평균입경은 0.1 ~ 10㎛ 일 수 있으며, 페이스트화 용이성 및 소성시 치밀도를 고려할 때 0.5 ~ 5㎛가 바람직하며, 그 형상이 구상, 침상, 판상 그리고 무정상 중 적어도 1종 이상일 수 있다. 은 분말은 평균 입자지름이나 입도 분포, 형상 등이 다른 2종 이상의 분말을 혼합하여 이용해도 좋다. 은 분말의 함량은 인쇄시 형성되는 전극 두께 및 전극의 선저항을 고려할 때 전극용 페이스트 조성물 총중량을 기준으로 60 내지 98 중량%가 바람직하다.
상기 도전성 금속 분말은 코팅제를 사용하여 코팅된 것을 사용하는데, 상기 코팅제는 탄소수 8 내지 20의 알킬체인에 아민기를 갖는 알킬아민계 화합물 또는 탄소수 8 내지 20의 알킬체인에 카르복실기를 갖는 알킬카복시계 화합물을 포함한다. 바람직하게는 탄소수 15 내지 20의 알킬체인에 아민기 또는 카르복실기를 갖는 화합물을 포함하는 것이 좋다. 알킬체인의 탄소수가 8 미만인 경우 원하는 효과가 발현되지 않는 문제점이 있고, 탄소수가 20을 초과하는 경우 용제에 녹이는데 어려움이 있고, 표면처리가 잘 되지 않는 문제점이 있다. 또한 상기 코팅제는 알킬체인이 포화되거나 불포화된 것 모두 사용 가능하다.
상기 알킬체인에 아민기를 갖는 화합물은 트리에틸아민(Triethylamine), 헵틸아민(Heptylamine), 옥타데실아민(Octadecylamine), 헥사데실아민(Hexadecylamine), 데실아민(Decylamine), 옥틸아민(Octylamine), 디데실아민(Didecylamine), 및 트리옥틸아민(Trioctylamine) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 알킬체인에 카르복실기를 갖는 화합물은 포화 지방산으로는 카프릭산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 아라키딘산(Arachidic acid), 불포화 지방산으로는 미리스트올레산(Myristoleic acid), 팔미톨레산(Palmitoleic acid), 올레산(Oleic acid), 리놀레산(Linoleic acid) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
가장 바람직하게는 옥타데실아민으로 코팅 처리된 은 분말이 사용되며, 상기 코팅제는 금속 분말의 표면에 0.1nm 내지 50nm의 두께로 코팅되는 것이 바람직하다. 상기 코팅은 코팅제가 녹아있는 유기 용매에 은 분말(Ag powder)과 같은 금속 분말을 넣고 일정시간 교반한 후 여과하는 방법으로 진행될 수 있다.
구체적인 코팅 방법으로는 도전성 금속 분말이 분산된 용액에 알킬아민계 화합물 또는 알킬카복시계 화합물을 포함하는 알코올 용액을 넣고 교반기를 이용하여 2000 내지 5000rpm 10 내지 30분간 교반하여 표면처리할 수 있다. 알킬아민계 화합물 또는 알킬카복시계 화합물을 포함하는 알코올 용액은 용액 전체 중량에 대하여 상기 화합물이 5 내지 20 wt%로 용해된 알코올 용액을 사용할 수 있으며, 알코올은 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 벤질알코올, 테르피네올(Terpineol) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 에탄올을 사용할 수 있다.
도전성 금속 분말 100 중량부에 대하여 코팅제를 0.1 내지 1.0 중량부 사용할 수 있다. 0.1 중량부 미만으로 혼합되는 경우 도전성 금속 분말 표면에 흡착되는 코팅제 양이 적어 분말 간에 응집이 발생하고, 실리콘 오일의 상용성 개선 효과가 미미할 수 있으며, 1.0 중량부 초과하여 혼합되는 경우, 도전성 금속 분말 표면에 과량의 표면처리제가 흡착되어 제조되는 전극의 전기 전도성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
상기 코팅제를 이용하여 코팅된 도전성 금속 분말을 사용함으로써 도전성 페이스트에 포함되는 실리콘 오일을 금속 분말 표면으로 위치시킬 수 있어 비히클(vehicle)에서의 상분리를 완전하게 방지할 수 있다. 즉 상기 코팅제에 의해 코팅됨에 따라 실리콘 오일의 도전성 금속 분말 표면으로의 이동 정도를 제어할 수 있다. 실리콘 오일의 유기 비히클(유기 용제 및 유기 바인더 등)과의 비상용에 의한 상분리를 방지함으로써 제공되는 도전성 페이스트의 저장 안정성을 확보할 수 있으며 우수한 슬립성을 확보하여 초 미세선폭 구현이 가능한 효과를 제공한다.
<유리 프릿>
사용되는 유리 프릿은 제한되지 않는다. 유연 유리 프릿뿐만 아니라 무연 유리 프릿도 사용 가능하다. 유리 프릿의 조성이나 입경, 형상에 있어서 특별히 제한을 두지 않는다. 바람직하기로는 유리 프릿의 성분 및 함량으로서, 산화물 환산 기준으로 PbO는 5 ~ 29 mol%, TeO2는 20 ~ 34 mol%, Bi2O3는 3 ~ 20 mol%, SiO2 20 mol% 이하, B2O3 10 mol% 이하, 알칼리 금속(Li, Na, K 등) 및 알칼리 토금속(Ca, Mg 등)은 10 ~ 20 mol%를 함유하는 것이 좋다. 상기 각 성분의 유기적 함량 조합에 의해 전극 선폭 증가를 막고 고면저항에서 접촉저항을 우수하게 할 수 있으며, 단략전류 특성을 우수하게 할 수 있다.
특히, PbO의 함량이 너무 높으면 친환경적이지 않고, 용융시 점도가 너무 낮아져서 소성시 전극의 선폭이 커지는 문제점이 존재하며, 따라서 PbO는 유리프릿내에서 상기 범위내로 포함되는 것이 좋다.
한편, 유리 프릿의 평균 입경은 제한되지 않으나 0.5 ~ 10㎛ 범위내의 입경을 가질 수 있으며, 평균입경이 다른 다종이 입자를 혼합하여 사용할 수도 있다. 바람직하기로는 적어도 1종의 유리프릿은 평균입경(D50)이 2㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 것을 사용하는 것이 좋다. 이를 통해 소성시 반응성이 우수해지고, 특히 고온에서 n층의 데미지를 최소화할 수 있으며 부착력이 개선되고 개방전압(Voc)을 우수하게 할 수 있다. 또한, 소성시 전극의 선폭이 증가하는 것을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 평균입경이 2㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 유리프릿의 유리전이온도(Tg)는 300℃ 미만인 것이 바람직하다. 비교적 입경이 큰 입자를 사용하므로 유리전이온도를 낮춤으로써 소성시 불균일하게 용융되는 등의 문제점을 방지할 수 있다.
유리 프릿의 함량은 도전성 페이스트 조성물 총중량을 기준으로 1 내지 15중량%가 바람직한데, 1 중량% 미만이면 불완전 소성이 이루어져 전기 비저항이 높아질 우려가 있고, 15 중량% 초과하면 은 분말의 소성체 내에 유리 성분이 너무 많아져 전기 비저항이 역시 높아질 우려가 있다.
<유기 비히클>
유기 비히클에는 제한되지 않으나 유기 바인더와 용제 등이 포함될 수 있다. 때로는 용제가 생략될 수 있다. 유기 비히클은 제한되지 않으나 전극용 페이스트 조성물 총중량을 기준으로 1~10 중량%가 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 전극용 페이스트 조성물에 사용되는 바인더는 제한되지 않으나 셀룰로오스 에스테르계 화합물로 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 등을 예로 들 수 있으며, 셀룰로오스 에테르 화합물로는 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 플로필 셀룰로오스, 하이드록시 에틸 셀룰로오스, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 에틸 메틸 셀룰로오스 등을 예로 들 수 있으며, 아크릴계 화합물로는 폴리 아크릴아미드, 폴리 메타 아크릴레이트, 폴리 메틸 메타 아크릴레이트, 폴리 에틸 메타 아크릴레이트 등을 예로 들 수 있으며, 비닐계로는 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 아세테이트 그리고 폴리비닐 알코올 등을 예로 들 수 있다. 상기 바인더들은 적어도 1종 이상 선택되어 사용될 수 있다.
조성물의 희석을 위해 사용되는 용제로서는 알파-터피네올, 텍사놀, 디옥틸 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 시클로헥산, 헥산, 톨루엔, 벤질알코올, 디옥산, 디에틸렌글리콜, 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르 아세테이트 등으로 이루어진 화합물 중에서 적어도 1종 이상 선택되어 사용되는 것이 좋다.
<실리콘 오일>
실리콘 오일은 도전성 페이스트에 포함되어 슬립성을 극대화할 수 있다. 상기 실리콘 오일의 종류는 제한되지 않으며, 페닐트리메치콘(Phenyl trimethione), 디메치콘(Dimethicone), 사이클로메치콘(cyclomethicone), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 실리콘검(Silicone Gum)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 변성 실리콘 오일 또한 사용가능하다. 바람직하게는 폴리디메틸실록산 등의 폴리실록산일 수 있으며, 슬립성을 고려할 때 비변성 폴리실록산 오일을 사용하는 것이 좋다.
상기 실리콘 오일은 도전성 페이스트 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%로 포함된다. 실리콘 오일이 0.1 중량% 미만으로 첨가되는 경우 슬립성 개선 효과가 미미한 문제점이 있고, 2 중량% 초과하여 첨가되는 경우 코팅된 금속 분말 및 첨가제를 사용하더라도 상분리가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 좋다.
<첨가제>
상기 첨가제는 옥틸도데실 네오펜타노에이트(octyldodecyl neopentanoate), 트리데실 네오펜타노에이트(tridecyl neopentanoate), 디옥틸아디페이트(Dioctyladipate), 이소테아릴 네오펜타노에이트(isotearyl neopentanoate), 이오도프로피닐 뷰틸카바메이트(iodopropynyl butylcarbamate)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 포함한다. 바람직하게는 옥틸도데실 네오펜타노에이트를 포함하여 실리콘 오일을 코팅처리된 도전성 금속 분말 표면으로 위치시킴으로써 유기물과의 상분리를 매우 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 첨가제는 도전성 페이스트 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%로 포함된다. 상기 첨가제가 0.5 중량% 미만으로 첨가되는 경우 상기 실리콘 오일의 상용성이 떨어져 도전성 페이스트 제조시 상분리 되는 문제점이 있고, 3 중량% 초과하여 첨가되는 경우 조성 설계상 문제점이 있다. 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 좋다.
또한 본 발명에 의한 도전성 페이스트 조성물은 필요에 따라 통상적으로 알려져 있는 일반 첨가제, 예를 들면, 분산제, 가소제, 점도 조정제, 계면활성제, 산화제, 금속 산화물, 금속 유기 화합물 등을 더 포함할 수 있다.
상술한 태양전지 전극용 도전성 페이스트 조성물은 금속 분말, 유리 프릿, 유기 바인더, 용매 및 첨가제 등을 혼합 및 분산한 다음 여과 및 탈포하여 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 도전성 페이스트를 기재 위에 도포하고, 건조 및 소성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 태양전지 전극을 제공한다. 본 발명의 태양전지 전극 형성 방법에서 상기와 같이 코팅 처리된 금속 분말을 포함하는 도전성 페이스트를 사용하는 것을 제외하고, 기재, 인쇄, 건조 및 소성은 통상적으로 태양전지의 제조에 사용되는 방법들이 사용될 수 있음은 물론이다.
일예로 상기 기재는 실리콘 웨이퍼일 수 있으며, 본 발명의 페이스트로 제조되는 전극은 전면의 핑거 전극, 버스바 전극일 수 있으며, 상기 인쇄는 스크린 인쇄, 옵셋 인쇄일 수 있으며, 상기 건조는 90 내지 350℃ 에서 이루어 질 수 있으며, 상기 소성은 600 내지 950℃ 에서 이루어질 수 있다. 바람직하기로는 상기 소성이 800 내지 950℃, 더욱 바람직하게는 850 내지 900℃ 에서 5초 내지 1분간 이루어지는 고온/고속 소성을 하는 것이 좋으며, 상기 인쇄는 20 내지 60 ㎛의 두께로 인쇄를 하는 것이 좋다. 구체적인 일예로 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0108550호, 제10-2006-0127813호, 일본국 공개특허공보 특개2001-202822 및 특개2003-133567에 기재된 태양전지의 구조 및 이의 제조방법을 들 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 페이스트는 상분리 현상이 방지되어 저장 안정성이 우수하고 이를 이용하여 전극을 형성하는 경우 도전성 페이스트의 슬립성이 우수하여 전극 형성 시 선폭 퍼짐 현상을 개선시킬 수 있다. 그 결과, 미세 선폭을 갖는 전극의 구현이 안정적으로 가능함과 더불어, 미세 선폭에 따른 단락전류(short circuit current, Isc)의 증가, 선저항의 감소 효과로 인한 전극의 전기적 특성이 개선되어 태양전지의 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 도전성 페이스트는 결정질 태양전지(P-type, N-type), PESC(Passivated Emitter Solar Cell), PERC(Passivated Emitter and Rear Cell), PERL(Passivated Emitter Real Locally Diffused) 등의 구조 및 더블 프린팅(Double printing), 듀얼 프린팅(Dual printing) 등 변경된 인쇄 공정에도 모두 적용이 가능하다.
실시예 및 비교예
(1) 실시예
은 분말 100g을 순수 400mL에 분산시킨 후, 상기 은 분말이 분산된 용액에 옥타데실아민(Octadecylamine) 에탄올 용액(옥타데실아민 함량 11.25중량%) 2.7g을 첨가하여 4000rpm으로 20분간 교반하여 은 분말을 표면처리한 뒤 교반을 멈추고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 70℃에서 12시간 건조하여 1차 표면처리된 은 분말을 얻었다. 이 은 분말을 푸드믹서기에서 분쇄하고, Jet-mill에서 해쇄하였다.
상기 표면처리된 은 분말 100g을 알코올 400ml과 혼합한 후 실리콘 오일 (Dow coring 의 PMX-200) 2g을 첨가하여 10분간 교반한 후 알코올을 제거하였다. 이후 바인더, 첨가제, 분산제, 레벨링제, 유리 프릿 등을 넣고 삼본밀을 사용하여 분산한 후, 상기 실리콘 오일로 2차 표면처리된 은 분말을 혼합하고 삼본밀을 사용하여 분산하였다. 그 뒤 감압 탈포하여 도전성 페이스트를 제조하였다. 제조된 도전성 페이스트의 성분 및 함량은 하기 표 1과 같다.
구분 함량(wt%)
EC 0.5
EFKA-4330 0.5
BYK180 0.7
Texanol 1.5
Butyl cellosolve 1.5
Thixatrol ST 0.3
Dimethyl adipate 1.5
Octyldodecyl neopentanoate 1
Silicon oil 1
은 분말(ODA 코팅) 89.5
유리 프릿 2
(1) 비교예 은 분말 100g을 알코올 400ml과 혼합한 후 실리콘 오일 2g을 첨가하여 10분간 교반한 후 알코올을 제거하였다. 이후 바인더, 분산제, 레벨링제, 유리 프릿 등을 넣고 삼본밀을 사용하여 분산한 후, 상기 실리콘 오일로 표면처리된 은 분말을 혼합하고 삼본밀을 사용하여 분산하였다. 그 뒤 감압 탈포하여 도전성 페이스트를 제조하였다. 제조된 도전성 페이스트의 성분 및 함량은 하기 표 2와 같다.
구분 함량(wt%)
EC 0.5
EFKA-4330 0.5
BYK180 0.7
Texanol 2
Butyl cellosolve 2
Thixatrol ST 0.3
Dimethyl adipate 1.5
Silicon oil 1
은 분말 89.5
유리 프릿 2
실험예 (1) 첨가제에 대한 실리콘 오일의 용해도 평가
각각의 첨가제에 실리콘 오일을 첨가한 후 용해도를 비교 평가하였다. 용해도의 비교 평가는 실리콘 오일과 첨가제가 혼합된 용액의 투명도를 육안으로 관찰하여 진행하였다. 도 1은 종래 용매로 주로 사용되는 디에틸렌 글리콜 모두 부틸 에테르 아세테이트(DBA)와 실리콘 오일을 혼합한 용액을 나타내었고, 도 2는 옥틸도데실 네오펜타노에이트와 실리콘 오일을 혼합한 용액을 나타내었다. 도 1에 나타난 것과 같이 DBA와 실리콘 오일을 혼합한 용액은 불투명하지만 도 2에 나타난 것과 같이 옥틸도데실 네오펜타노에이트와 실리콘 오일을 혼합한 용액은 투명한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 실리콘 오일에 대하여 본 발명에 따른 첨가제들의 용해도가 높은 것을 유추할 수 있다.
(2) 원심분리 상분리 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 페이스트에 대하여 동일한 조건으로 원심분리 시 상분리되는지 여부를 평가하였다. 원심분리한 후 촬영한 이미지를 도 3 및 4에 나타내었다. 도 3에 나타난 것과 같이 비교예에 따라 제조된 페이스트는 하부에 액의 흐름이 존재하는 것을 확인할 수 있고, 도 4에 나타난 것과 같이 실시예에 따라 제조된 페이스트는 원심 분리 후 하부에 액분리가 일어나지 않는 것을 확인할 수 있다.
(3) 저장탄성율 측정
상기 제조된 도전성 페이스트에 대하여, Rotational rheometer인 HAAKE RheoStress1을 사용하여 25℃에 있어서 amplitude sweep을 통해 탄성계수 G', 점성계수 G" 및 소산인자 tan δ(G"/G')를 측정하여 도 5 및 6에 나타내었다. 초기에 측정된 것이 붉은색 데이터이고, 72 시간 경과 후 측정된 것이 연두색 데이터이며, 도 5에 나타낸 것과 같이 비교예에 따라 제조된 도전성 페이스트는 시간 경과에 따라 탄성계수(G')와 점성계수(G”)가 모두 감소, 특히 탄성계수가 상당히 감소하지만 실시예에 따라 제조된 도전성 페이스트는 도 6에 나타난 것과 같이 시간 경과에 따라 변함없이 안정적인 것을 확인할 수 있다.

Claims (8)

  1. 금속 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 실리콘 오일 및 첨가제를 포함하며,
    상기 금속 분말의 표면은 탄소수 8 내지 20의 알킬체인에 아민기를 갖는 알킬아민계 화합물 또는 탄소수 8 내지 20의 알킬체인에 카르복실기를 갖는 알킬카복시계 화합물을 포함하는 코팅제로 코팅 처리된 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알킬아민계 화합물은 트리에틸아민(Triethylamine), 헵틸아민(Heptylamine), 옥타데실아민(Octadecylamine), 헥사데실아민(Hexadecylamine), 데실아민(Decylamine), 옥틸아민(Octylamine), 디데실아민(Didecylamine), 및 트리옥틸아민(Trioctylamine) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알킬카복시계 화합물은 카프릭산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 아라키딘산(Arachidic acid), 미리스트올레산(Myristoleic acid), 팔미톨레산(Palmitoleic acid), 올레산(Oleic acid) 및 리놀레산(Linoleic acid) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 오일은 상기 도전성 페이스트 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 오일은 페닐트리메치콘(Phenyl trimethione), 디메치콘(Dimethicone), 사이클로메치콘(cyclomethicone), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 및 실리콘검(Silicone Gum) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 도전성 페이스트 총 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 옥틸도데실 네오펜타노에이트(octyldodecyl neopentanoate), 트리데실 네오펜타노에이트(tridecyl neopentanoate), 디옥틸아디페이트(Dioctyladipate), 이소테아릴 네오펜타노에이트(isotearyl neopentanoate) 및 이오도프로피닐 뷰틸카바메이트(iodopropynyl butylcarbamate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 도전성 페이스트.
  8. 기재 상부에 전면 전극을 구비하고, 기재 하부에 배면 전극을 구비한 태양전지에 있어서,
    상기 전면 전극은, 제1항의 태양전지 전극용 도전성 페이스트를 도포한 후 건조 및 소성시켜 제조된 것을 특징으로 하는 태양전지.
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