KR102767707B1 - Glass frit composition for forming solar cell electrode, solar cell electrode formed by using the same glass composition, and solar cell including the same electrode - Google Patents
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Abstract
태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물, 이를 사용하여 형성된 태양 전지용 전극, 및 상기 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것으로, 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass frit)이며, 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고, 제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고, 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고, 제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고, 잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함되며, 하기 식 1을 만족한다.
<식 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al2O3] ≤ 73.4
(상기 식 1의 [PbO], [ZnO], 및 [Al2O3]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3의 몰(mol)%를 의미한다)A glass frit composition for forming a solar cell electrode, an electrode for a solar cell formed using the same, and a solar cell including the electrode, the glass frit is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit, and comprises 51.0 to 60.0 mol% of lead oxide (PbO) as a first metal oxide, 8.0 to 19.0 mol% of silicon oxide (SiO 2 ) as a second metal oxide, 5.0 to 20.0 mol% of zinc oxide (ZnO) as a third metal oxide, 5.0 to 20.0 mol% of boron oxide (B 2 O 3 ) as a fourth metal oxide, and the remainder of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a fifth metal oxide, based on the total amount of the glass frit (100 mol%), and satisfies the following Formula 1.
<Formula 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al 2 O 3 ] ≤ 73.4
([PbO], [ZnO], and [Al 2 O 3 ] in the above formula 1 represent the mol% of PbO, ZnO, and Al 2 O 3 , respectively.)
Description
본 발명은 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물, 이를 사용하여 형성된 태양 전지용 전극, 및 상기 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a battery, and more particularly, to a glass frit composition for forming a solar cell electrode, an electrode for a solar cell formed using the same, and a solar cell including the electrode.
화석 에너지에 의한 환경오염 및 상기 화석 에너지의 고갈에 대한 우려에 따라, 차세대 청정 에너지를 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 상기 차세대 청정 에너지 중 특히 태양에너지는 자원이 풍부하고, 에너지의 생산과정에서 오염물질을 배출하지 않아 화석 에너지를 대체하기 위한 에너지원으로서 많은 연구가 진행되고 있다.Due to concerns about environmental pollution caused by fossil fuels and the depletion of said fossil fuels, research is being actively conducted to develop next-generation clean energy. Among the next-generation clean energies, solar energy in particular is abundant in resources and does not emit pollutants during the energy production process, so much research is being conducted as an energy source to replace fossil fuels.
상기 태양에너지를 이용한 태양 전지는, 상기 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다. 이러한 태양 전지의 효율을 높이기 위해서는, 태양 에너지로부터 가능한 많은 전기 에너지를 출력할 수 있도록 하는 것이 중요하며, 대면적화하는 것이 하나의 방법이 될 수 있다.The solar cell utilizing the solar energy mentioned above is a photoelectric conversion element that converts the solar energy into electrical energy, and is receiving attention as an infinite, pollution-free next-generation energy resource. In order to increase the efficiency of such solar cells, it is important to be able to output as much electrical energy as possible from solar energy, and one way to do this is to make it large-area.
그러나, 태양전지를 대면적화함에 따라, 반도체 기판과 전극 사이의 라인 저항 및 접촉 저항이 상승하여, 오히려 전지의 효율이 감소되는 문제가 될 수 있다. However, as the solar cell area increases, the line resistance and contact resistance between the semiconductor substrate and the electrode increase, which may lead to a problem of decreasing the efficiency of the cell.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 반도체 기판과 전극 사이의 접촉성을 향상시켜 라인 저항 및 접촉 저항을 최소화하면서도 열 안정성이 확보된 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a glass frit composition for forming a solar cell electrode that ensures thermal stability while minimizing line resistance and contact resistance by improving the contact between a semiconductor substrate and an electrode.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 태양전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물을 사용하여 형성된 태양 전지용 전극을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide an electrode for a solar cell formed using a glass frit composition for forming a solar cell electrode having the above advantages.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 태양 전지용 전극을 포함하는 태양 전지를 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell including a solar cell electrode having the above advantages.
태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물Glass frit composition for forming electrodes of solar cells
본 발명의 일 실시예에서, 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass firt)인 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물을 제공한다. 구체적으로, 상기 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고, 제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고, 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 15.0 몰% 포함되고, 제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고, 잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함되며, 하기 식 1을 만족할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a glass frit composition for forming an electrode of a solar cell, which is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit, is provided. Specifically, the glass frit composition for forming an electrode of a solar cell contains 51.0 to 60.0 mol% of lead oxide (PbO) as a first metal oxide, 8.0 to 19.0 mol% of silicon oxide (SiO 2 ) as a second metal oxide, 5.0 to 15.0 mol% of zinc oxide (ZnO) as a third metal oxide, 5.0 to 20.0 mol% of boron oxide (B 2 O 3 ) as a fourth metal oxide, and the remainder of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a fifth metal oxide, with respect to the total amount of glass frit (100 mol%), and can satisfy the following Equation 1.
<식 1><Formula 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al2O3] ≤ 73.465.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al 2 O 3 ] ≤ 73.4
(상기 식 1의 [PbO], [ZnO], 및 [Al2O3]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3의 몰(mol)%를 의미한다)([PbO], [ZnO], and [Al 2 O 3 ] in the above formula 1 represent the mol% of PbO, ZnO, and Al 2 O 3 , respectively.)
일 실시예에서, 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제6 금속 산화물인 산화갈륨(Ga2O3)이 0.5 내지 5.0 몰% 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제7 금속 산화물인 산화이트륨(Y2O3)이 0.5 내지 5.0 몰% 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제8 금속 산화물인 산화은(Ag2O)이 0.5 내지 6.0 몰% 포함될 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition may include 0.5 to 5.0 mol % of the sixth metal oxide, gallium oxide (Ga 2 O 3 ), based on the total amount (100 mol %) of the glass frit. In one embodiment, the glass frit composition may include 0.5 to 5.0 mol % of the seventh metal oxide, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), based on the total amount (100 mol %) of the glass frit. In one embodiment, the glass frit composition may include 0.5 to 6.0 mol % of the eighth metal oxide, silver oxide (Ag 2 O ), based on the total amount (100 mol %) of the glass frit.
일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 하기 식 2를 만족할 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition for forming an electrode of a solar cell can satisfy the following formula 2.
<식 2><Formula 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al2O3]+[Ag2O]) ≤ 14.00.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al 2 O 3 ]+[Ag 2 O]) ≤ 14.0
(상기 식 2에서 [PbO], [ZnO], [Al2O3], 및 [Ag2O]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3, 및 Ag2O의 몰(mol%)를 의미한다)(In the above formula 2, [PbO], [ZnO], [Al 2 O 3 ], and [Ag 2 O] represent the mole (mol%) of PbO, ZnO, Al 2 O 3 , and Ag 2 O, respectively.)
일 실시예에서, 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 조성물(100 몰%)에 대해, 상기 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 56.3 몰% 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 조성물(100 몰%)에 대해, 상기 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)은 1.0 내지 5.0 몰% 포함할 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition can include 51.0 to 56.3 mol % of the first metal oxide, lead oxide (PbO), with respect to the glass frit composition (100 mol %). In one embodiment, the glass frit composition can include 1.0 to 5.0 mol % of the fifth metal oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), with respect to the glass frit composition (100 mol %).
일 실시예에서, 유리 프릿의 라인 저항(Line Resistivity)은 3.0 uΩㆍ㎝ 미만(단, 0 uΩㆍ㎝ 제외)일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 접촉 저항(Contact Resistivity)은 2.0 mΩㆍ㎠ 미만(단, 0 mΩㆍ㎠ 제외)일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 접착력(Adhesion)은 2.0 N 초과일 수 있다.In one embodiment, the line resistivity of the glass frit may be less than 3.0 uΩㆍcm (except 0 uΩㆍcm). In one embodiment, the contact resistivity of the glass frit may be less than 2.0 mΩㆍcm2 (except 0 mΩㆍcm2). In one embodiment, the adhesion of the glass frit may be greater than 2.0 N.
태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물Paste composition for forming electrodes of solar cells
본 발명의 다른 일 실시예에서는, 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물은 도전성 분말, 유리 프릿(glass frit), 및 유기 비히클;을 포함하고, 상기 유리 프릿은 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass frit)이며, 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고, 제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고, 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고, 제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고, 잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함되며, 하기 식 1을 만족할 수 있다.In another embodiment of the present invention, a paste composition for forming an electrode of a solar cell includes a conductive powder, a glass frit, and an organic vehicle; wherein the glass frit is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit, and with respect to the total amount (100 mol%) of the glass frit, a first metal oxide, lead oxide (PbO), is contained in an amount of 51.0 to 60.0 mol%, a second metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), is contained in an amount of 8.0 to 19.0 mol%, a third metal oxide, zinc oxide (ZnO), is contained in an amount of 5.0 to 20.0 mol%, a fourth metal oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), is contained in an amount of 5.0 to 20.0 mol%, and a remainder of a fifth metal oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), is contained, and is represented by the following formula 1: Can be satisfied.
<식 1><Formula 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al2O3] ≤ 73.465.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al 2 O 3 ] ≤ 73.4
(상기 식 1의 [PbO], [ZnO], 및 [Al2O3]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3의 몰(mol)%를 의미한다)([PbO], [ZnO], and [Al 2 O 3 ] in the above formula 1 represent the mol% of PbO, ZnO, and Al 2 O 3 , respectively.)
일 실시예에서, 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 상기 제7 금속 산화물인 상기 산화알루미늄(Al2O3)는 1.0 내지 5.0 몰% 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제8 금속 산화물인 산화은(Ag2O)이 0.5 내지 6.0 몰% 포함될 수 있다.In one embodiment, the seventh metal oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), may be included in an amount of 1.0 to 5.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). In one embodiment, the eighth metal oxide, silver oxide (Ag 2 O ), may be included in an amount of 0.5 to 6.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%).
일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물은 하기 식 2를 만족할 수 있다.In one embodiment, a paste composition for forming an electrode of a solar cell may satisfy the following equation 2.
<식 2><Formula 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al2O3]+[Ag2O]) ≤ 14.00.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al 2 O 3 ]+[Ag 2 O]) ≤ 14.0
(상기 식 2에서 [PbO], [ZnO], [Al2O3], 및 [Ag2O]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3, 및 Ag2O의 몰(mol%)를 의미한다)(In the above formula 2, [PbO], [ZnO], [Al 2 O 3 ], and [Ag 2 O] represent the mole (mol%) of PbO, ZnO, Al 2 O 3 , and Ag 2 O, respectively.)
일 실시예에서, 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 상기 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)은 1.0 내지 5.0 몰% 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 도전성 분말은, 은(Ag) 분말, 은(Ag) 함유 합금 분말, 알루미늄(Al) 분말, 알루미늄(Al) 함유 합금 분말, 구리(Cu) 분말, 알루미늄(Al) 함유 합금 분말, 니켈(Ni) 분말, 및 니켈(Ni) 함유 합금 분말을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 도전성 분말을 포함할 수 있다.In one embodiment, the fifth metal oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), may be included in an amount of 1.0 to 5.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). In one embodiment, the conductive powder may include at least one conductive powder selected from the group consisting of silver (Ag) powder, silver (Ag)-containing alloy powder, aluminum (Al) powder, aluminum (Al)-containing alloy powder, copper (Cu) powder, aluminum (Al)-containing alloy powder, nickel (Ni) powder, and nickel (Ni)-containing alloy powder.
일 실시예에서, 상기 유기 비히클은, 유기 바인더 및 유기 용매를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 도전성 분말은 86 내지 90 중량% 포함되고, 상기 유리 프릿은 2.0 내지 6.0 중량% 포함되고, 상기 유기 비히클은 7 내지 12.5 중량%, 및 잔류의 알루미늄 분말을 포함할 수 있다.In one embodiment, the organic vehicle may include an organic binder and an organic solvent. In one embodiment, the paste composition for forming an electrode of a solar cell may further include an additive. In one embodiment, with respect to the total amount of the paste composition (100 wt%), the conductive powder may be included in an amount of 86 to 90 wt%, the glass frit may be included in an amount of 2.0 to 6.0 wt%, the organic vehicle may be included in an amount of 7 to 12.5 wt%, and the remainder may include aluminum powder.
태양 전지의 전극Electrodes of a solar cell
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 전술한 유리 프릿 조성물을 사용하여 제조된 태양 전지용 전극을 제공한다.In another embodiment of the present invention, an electrode for a solar cell is provided, manufactured using the glass frit composition described above.
이와 독립적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 전술한 페이스트(paste) 조성물을 사용하여 제조된 태양 전지의 전극 형성용 전극을 제공한다.Independently, in another embodiment of the present invention, an electrode for forming an electrode of a solar cell manufactured using the above-described paste composition is provided.
태양 전지solar cell
본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 반도체 기판; 및 상기 반도체 기판의 적어도 일면에 위치하고, 전술한 유리 프릿 조성물을 사용하여 형성된 전극;을 포함하는, 태양 전지를 제공할 수 있다. In another embodiment of the present invention, a solar cell can be provided, comprising: a semiconductor substrate; and an electrode positioned on at least one surface of the semiconductor substrate and formed using the glass frit composition described above.
이와 독립적으로, 본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 상기 반도체 기판의 적어도 일면에 위치하고, 전술한 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 전극;을 포함하는, 태양 전지를 제공할 수 있다.Independently, in another embodiment of the present invention, a solar cell can be provided, comprising an electrode positioned on at least one surface of the semiconductor substrate and formed using the paste composition described above.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물은, 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 및 산화알루미늄(Al2O3)을 동시에 포함하고, 유리 프릿 조성물 내 조성을 제어함으로써, 전극 및 반도체 기판 사이의 접촉 저항을 낮추고 열 안정성이 확보되며, 접착력이 우수한 유리 프릿 조성물을 제공할 수 있다.A glass frit composition for forming a solar cell electrode according to one embodiment of the present invention simultaneously contains lead oxide (PbO), zinc oxide (ZnO), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) with respect to the total amount of glass frit (100 mol%), and by controlling the composition in the glass frit composition, a glass frit composition can be provided that reduces the contact resistance between the electrode and the semiconductor substrate, ensures thermal stability, and has excellent adhesive strength.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물은 전술한 이점을 갖는 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물을 이용함으로써, 전극 형성 시 접촉 저항을 낮추고, 열 안정성이 확보되며, 접착력이 우수한 태양 전지 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물을 제공할 수 있다.A paste composition for forming a solar cell electrode according to one embodiment of the present invention can provide a paste composition for forming a solar cell electrode that lowers contact resistance during electrode formation, ensures thermal stability, and has excellent adhesive strength by using a glass frit composition for forming a solar cell electrode having the advantages described above.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지용 전극은 전술한 이점을 갖는 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물 또는 태양 전지 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물을 이용함으로써, 접촉 저항이 낮고, 열 안정성이 확보되며, 접착력이 우수한 태양 전지 전극을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a solar cell electrode can provide a solar cell electrode having low contact resistance, secured thermal stability, and excellent adhesive strength by using a glass frit composition for forming a solar cell electrode or a paste composition for forming a solar cell electrode having the advantages described above.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지는 전술한 이점을 갖는 상기 태양 전지의 전극을 이용함으로써, 태양 전지의 효율 및 열 안정성을 개선할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a solar cell can improve the efficiency and thermal stability of the solar cell by using the electrode of the solar cell having the advantages described above.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 개략적으로 도식화한 것이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a solar cell according to one embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, these are presented as examples, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is defined only by the scope of the claims described below.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thickness is enlarged and shown. Similar parts are designated by the same drawing reference numerals throughout the specification. When a part such as a layer, film, region, or plate is said to be "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" the other part, but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part is said to be "directly on" another part, it means that there is no other part in between.
일반적으로, 태양 전지의 전극은, 도전성 분말, 유리 프릿(glass), 및 유기 비히클을 혼합하고, 필요에 따라 첨가제를 더 첨가하여 페이스트(paste) 조성물을 제조하고, 이러한 페이스트 조성물을 반도체 기판의 일면 또는 양면에 도포하며 패터닝한 후, 도포된 페이스트 조성물을 소성하여 건조하는 일련의 공정에 따라 형성될 수 있다. 이러한 전극 형성 공정을 고려하면, 반도체 기판 및 그 위에 형성되는 전극 사이의 접촉성을 향상시킴으로써 라인 저항 및 접촉 저항을 낮추는 것이, 태양전지의 효율을 높이는 중요한 요인이 됨을 알 수 있다.In general, the electrode of a solar cell can be formed by a series of processes including mixing a conductive powder, glass frit, and an organic vehicle, adding additional additives as needed to prepare a paste composition, applying the paste composition to one or both sides of a semiconductor substrate, patterning the composition, and then firing and drying the applied paste composition. Considering this electrode formation process, it can be seen that lowering the line resistance and contact resistance by improving the contactability between the semiconductor substrate and the electrode formed thereon is an important factor in increasing the efficiency of the solar cell.
구체적으로, 유리 프릿은, 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 금속 결정 입자를 생성시키며, 이를 통해 전극(특히, 금속 결정 입자) 및 반도체 기판 사이의 접착력을 향상시켜 라인 저항 및 접촉 저항이 낮추는 역할을 할 뿐만 아니라, 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.Specifically, the glass frit etches an antireflection film during the firing process and melts a conductive powder to generate metal crystal particles in the emitter region, thereby improving the adhesion between the electrode (particularly, the metal crystal particles) and the semiconductor substrate, thereby lowering line resistance and contact resistance, and also inducing the effect of lowering the firing temperature by softening.
이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 전극 및 반도체 기판 사이의 접촉 저항을 낮추면서도, 열 안정성이 확보된 유리 프릿을 공통적으로 적용하여, 태양 전지의 효율 및 열 안정성을 개선하고자 한다.In this regard, in one embodiment of the present invention, a glass frit having secured thermal stability while lowering the contact resistance between an electrode and a semiconductor substrate is commonly applied to improve the efficiency and thermal stability of a solar cell.
태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물Glass frit composition for forming electrodes of solar cells
본 발명의 일 실시예에서는, 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계계 유리 프릿(glass frit)인, 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물을 제공한다. 구체적으로, 상기 유리 프릿 조성물은 산화납(PbO), 산화규소(SiO2), 산화아연(ZnO), 산화붕소(B2O3), 및 산화알루미늄(Al2O3)를 주요 성분으로 하는 유리 프릿(glass frit)이다.In one embodiment of the present invention, a glass frit composition for forming an electrode of a solar cell is provided, which is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit. Specifically, the glass frit composition is a glass frit containing lead oxide (PbO), silicon oxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), boron oxide (B 2 O 3 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as main components.
더욱 구체적으로, 상기 유리 프릿 조성물은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제1 금속 산화물인 산화납(PbO), 제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2), 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO), 제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3), 및 잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다.More specifically, the glass frit composition may include, based on the total amount of the glass frit (100 mol%), a first metal oxide such as lead oxide (PbO), a second metal oxide such as silicon oxide (SiO 2 ), a third metal oxide such as zinc oxide (ZnO), a fourth metal oxide such as boron oxide (B 2 O 3 ), and a remainder such as a fifth metal oxide such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
구체적으로, 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고, 제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고, 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 15.0 몰% 포함되고, 제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰 % 포함되며, 잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다. 상기 유리 프릿 조성물은, 산화납(PbO), 산화규소(SiO2), 산화아연(ZnO), 및 산화붕소(B2O3)를 주요 성분으로 하는 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass frit)이다.Specifically, with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%), the first metal oxide, lead oxide (PbO), may be included in an amount of 51.0 to 60.0 mol%, the second metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), may be included in an amount of 8.0 to 19.0 mol%, the third metal oxide, zinc oxide (ZnO), may be included in an amount of 5.0 to 15.0 mol%, the fourth metal oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), may be included in an amount of 5.0 to 20.0 mol%, and the remainder may be aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as the fifth metal oxide. The above glass frit composition is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit containing lead oxide (PbO), silicon oxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and boron oxide (B 2 O 3 ) as main components.
구체적으로, 상기 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 51.0 내지 60.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 금속 산화물은 51.0 내지 56.4 몰%, 더욱 구체적으로, 51.2 내지 56.2 몰% 포함될 수 있다.Specifically, the first metal oxide, lead oxide (PbO), may be included in an amount of 51.0 to 60.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the first metal oxide may be included in an amount of 51.0 to 56.4 mol%, and more specifically, in an amount of 51.2 to 56.2 mol%.
상기 제1 금속 산화물은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 부착력의 문제가 있다. 상기 제1 금속 산화물은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항이 높아지는 문제가 있다. The above first metal oxide has a problem of adhesion when the upper limit of the above range is exceeded. The above first metal oxide has a problem of high line resistance when the lower limit of the above range is exceeded.
상기 제2 금속 산화물인 산화 규소(SiO2)는 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 8.0 내지 19.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 금속 산화물은 10.0 내지 15.0 몰%, 더욱 구체적으로 12.2 내지 14.9 몰% 포함될 수 있다.The second metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), may be included in an amount of 8.0 to 19.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the second metal oxide may be included in an amount of 10.0 to 15.0 mol%, and more specifically, in an amount of 12.2 to 14.9 mol%.
상기 제2 금속 산화물은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항 및 접촉 비저항이 과도하게 높아지는 문제가 있다. 상기 제2 금속 산화물은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 부착력이 저하되는 문제가 있다.The above second metal oxide has a problem that the line resistivity and contact resistivity become excessively high when the upper limit of the above range is exceeded. The above second metal oxide has a problem that the adhesive strength decreases when the lower limit of the above range is exceeded.
상기 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해 5.0 내지 15.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 금속 산화물은 5 내지 13 몰%, 더욱 구체적으로, 5 내지 12.9 몰%, 더욱 구체적으로, 10.8 내지 12.9 몰% 포함될 수 있다.The third metal oxide, zinc oxide (ZnO), may be included in an amount of 5.0 to 15.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the third metal oxide may be included in an amount of 5 to 13 mol%, more specifically, 5 to 12.9 mol%, and even more specifically, 10.8 to 12.9 mol%.
상기 제3 금속 산화물은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항 및 접촉 비저항이 높아지는 문제가 있다. 상기 제3 금속 산화물은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 부착력이 저하되는 문제가 있다.The above third metal oxide has a problem that the line resistance and contact resistance increase when the upper limit of the above range is exceeded. The above third metal oxide has a problem that the adhesive strength decreases when the lower limit of the above range is exceeded.
상기 제4 금속 산화물이 산화붕소(B2O3)는 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 5.0 내지 20.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 제4 금속 산화물은 5.0 내지 15.0 몰%, 더욱 구체적으로, 9.4 내지 11.4 몰% 포함될 수 있다.The fourth metal oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), may be included in an amount of 5.0 to 20.0 mol% with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the fourth metal oxide may be included in an amount of 5.0 to 15.0 mol%, and more specifically, in an amount of 9.4 to 11.4 mol%.
상기 제4 금속 산화물은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항이 높아지고 부착력이 저하되는 문제가 있다. 구체적으로, 상기 제4 금속 산화물은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 높아지는 문제가 있다.The fourth metal oxide has a problem that the line resistance increases and the adhesive strength decreases when the upper limit of the above range is exceeded. Specifically, the fourth metal oxide has a problem that the contact resistance increases when the lower limit of the above range is exceeded.
상기 제5 금속 산화물은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 잔부로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 제5 금속 산화물인 상기 산화알루미늄(Al2O3)는 1.0 내지 5.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 제5 금속 산화물은 1.0 내지 4.0 몰%, 더욱 구체적으로, 3.8 내지 4.0 몰% 포함될 수 있다.The fifth metal oxide may be included as a remainder with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the fifth metal oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), may be included in an amount of 1.0 to 5.0 mol%. Specifically, the fifth metal oxide may be included in an amount of 1.0 to 4.0 mol%, and more specifically, in an amount of 3.8 to 4.0 mol%.
상기 제5 금속 산화물의 함량은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항이 높아지는 문제가 있다. 구체적으로, 상기 제5 금속 산화물의 함량은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 부착력이 저하되는 문제가 있다.If the content of the fifth metal oxide exceeds the upper limit of the above range, there is a problem that the line resistance increases. Specifically, if the content of the fifth metal oxide exceeds the lower limit of the above range, there is a problem that the adhesive strength decreases.
상기 제1 내지 제5 금속 산화물을 필수 구성으로 포함하고 함량이 각각 상기 범위의 함량을 만족하는 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass frit)은, 전극 및 반도체 기판 사이의 라인 저항 및 접촉 저항을 낮추면서도, 열 안정성이 확보된 것이며, 이러한 사실은 후술되는 실시예 및 이에 대한 평가예를 통해 뒷받침된다.A lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit containing the first to fifth metal oxides as essential components and having a content satisfying the content ranges described above lowers line resistance and contact resistance between an electrode and a semiconductor substrate, while ensuring thermal stability; and this fact is supported by the examples and evaluation examples described below.
일 실시예에서, 상기 유리 프릿 조성물은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 제6 내지 제8 금속 산화물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 유리 프릿 조성물은 제1 내지 제5 금속 산화물을 필수 구성으로 포함하고, 추가로 제6 내지 제8 금속 산화물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition may further comprise at least one of the sixth to eighth metal oxides relative to the total amount (100 mol %) of the glass frit. The glass frit composition essentially comprises the first to fifth metal oxides, and may further comprise at least one of the sixth to eighth metal oxides.
일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 제6 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 제6 금속 산화물은 산화갈륨(Ga2O3)이다. 상기 제6 금속 산화물은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 산화갈륨(Ga2O3)이 0.5 내지 5.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 제6 금속 산화물은 2.0 내지 4.0 몰%, 더욱 구체적으로, 3.0 내지 4.0, 더욱 구체적으로, 3.3 내지 3.5 몰% 포함될 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition for forming an electrode of a solar cell may include a sixth metal oxide. The sixth metal oxide is gallium oxide (Ga 2 O 3 ). The sixth metal oxide may be included in an amount of 0.5 to 5.0 mol% of gallium oxide (Ga 2 O 3 ) based on the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the sixth metal oxide may be included in an amount of 2.0 to 4.0 mol%, more specifically, 3.0 to 4.0, and even more specifically, 3.3 to 3.5 mol%.
상기 제6 금속 산화물이 전술한 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 커지는 문제가 있다. 상기 제6 금속 산화물이 전술한 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 커지는 문제가 있다. When the above sixth metal oxide exceeds the upper limit of the above-mentioned range, there is a problem that the contact resistance increases. When the above sixth metal oxide exceeds the lower limit of the above-mentioned range, there is a problem that the contact resistance increases.
일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 제7 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 제7 금속 산화물은 산화이트륨(Y2O3)이다. 상기 제7 금속 산화물은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 산화이트륨(Y2O3)이 0.5 내지 5.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 제7 금속 산화물은 2.0 내지 4.0 몰%, 더욱 구체적으로, 3.0 내지 4.0, 더욱 구체적으로, 3.3 내지 3.5 몰% 포함될 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition for forming an electrode of a solar cell may include a seventh metal oxide. The seventh metal oxide is yttrium oxide (Y 2 O 3 ). The seventh metal oxide may include 0.5 to 5.0 mol% of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) based on the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the seventh metal oxide may be included in an amount of 2.0 to 4.0 mol%, more specifically, 3.0 to 4.0, and even more specifically, 3.3 to 3.5 mol%.
상기 제7 금속 산화물은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 부착력이 저하되는 문제가 있다. 상기 제7 금속 산화물은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 높아지는 문제가 있다.The seventh metal oxide has a problem in that the adhesive strength decreases when the value exceeds the upper limit of the above range. The seventh metal oxide has a problem in that the contact resistance increases when the value exceeds the lower limit of the above range.
일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 제8 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 제8 금속 산화물은 산화은(Ag2O)이다. 상기 제8 금속 산화물은 상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해, 산화은(Ag2O)이 0.5 내지 6.0 몰% 포함될 수 있다. 구체적으로, 제8 금속 산화물은 4.0 내지 5.5 몰% 포함될 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition for forming an electrode of a solar cell may include an eighth metal oxide. The eighth metal oxide is silver oxide (Ag 2 O). The eighth metal oxide may include 0.5 to 6.0 mol% of silver oxide (Ag 2 O) with respect to the total amount of the glass frit (100 mol%). Specifically, the eighth metal oxide may be included in an amount of 4.0 to 5.5 mol%.
상기 제8 금속 산화물은 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 커지는 문제와 부착력이 낮아지는 문제가 있다. 상기 제8 금속 산화물은 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 커지는 문제가 있다.The above eighth metal oxide has a problem that the contact resistance increases and the adhesive strength decreases when the upper limit of the above range is exceeded. The above eighth metal oxide has a problem that the contact resistance increases when the lower limit of the above range is exceeded.
일 실시예에서, 상기 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 하기 식 1을 만족할 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition for forming the electrode of the solar cell may satisfy the following formula 1.
<식 1><Formula 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al2O3] ≤ 73.465.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al 2 O 3 ] ≤ 73.4
(상기 식 1의 [PbO], [ZnO], 및 [Al2O3]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3의 몰(mol)%를 의미한다)([PbO], [ZnO], and [Al 2 O 3 ] in the above formula 1 represent the mol% of PbO, ZnO, and Al 2 O 3 , respectively.)
상기 식 1은 PbO, ZnO, 및 Al2O3을 동시에 포함하는 것을 의미하고, 제1 금속 산화물, 제3 금속 산화물, 및 제5 금속 산화물의 몰 함량이 전술한 범위를 만족할 수 있다. 상기 식 1을 만족함으로써, 높은 접착력과 낮은 라인 비저항을 확보할 수 있다. The above formula 1 means that PbO, ZnO, and Al 2 O 3 are simultaneously included, and the molar contents of the first metal oxide, the third metal oxide, and the fifth metal oxide can satisfy the above-mentioned range. By satisfying the above formula 1, high adhesive strength and low line resistance can be secured.
상기 식 1의 상기 범위를 만족함으로써, 라인저항과 접촉저항 모두 적절히 제어되므로, 향상된 효율을 갖는 태양 전지를 얻을 수 있다. 상기 식 1의 값이 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항이 높아지는 문제가 있다. 라인 비저항이 높아지는 문제가 있다. 상기 식 1의 값이 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 높아지는 문제가 있다.By satisfying the above range of the above formula 1, both the line resistance and the contact resistance are appropriately controlled, so that a solar cell having improved efficiency can be obtained. If the value of the above formula 1 is outside the upper limit of the above range, there is a problem that the line resistance increases. There is a problem that the line resistance increases. If the value of the above formula 1 is outside the lower limit of the above range, there is a problem that the contact resistance increases.
일 실시예에서, 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물은 하기 식 2를 만족할 수 있다.In one embodiment, the glass frit composition for forming an electrode of a solar cell can satisfy the following formula 2.
<식 2><Formula 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al2O3]+[Ag2O]) ≤ 14.00.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al 2 O 3 ]+[Ag 2 O]) ≤ 14.0
(상기 식 2에서 [PbO], [ZnO], [Al2O3], 및 [Ag2O]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3, 및 Ag2O의 몰(mol%)를 의미한다)(In the above formula 2, [PbO], [ZnO], [Al 2 O 3 ], and [Ag 2 O] represent the mole (mol%) of PbO, ZnO, Al 2 O 3 , and Ag 2 O, respectively.)
상기 식 2는 제2 금속 산화물, 제5 금속 산화물, 및 제8 금속 산화물의 몰 함량의 합량에 대한 제1 금속 산화물의 몰 함량에 관한 것으로, 라인저항과 접촉저항의 적합성에 대한 지표를 의미한다. The above equation 2 is about the molar content of the first metal oxide with respect to the sum of the molar contents of the second metal oxide, the fifth metal oxide, and the eighth metal oxide, and is an indicator of the suitability of the line resistance and the contact resistance.
상기 식 2의 상기 범위를 만족함으로써, 라인저항과 접촉저항 모두 적절히 제어되므로, 향상된 효율을 갖는 태양 전지를 얻을 수 있다. 상기 식 2의 값이 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 라인 비저항이 높아지는 문제가 있다. 라인 비저항이 높아지는 문제가 있다. 상기 식 2의 값이 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 접촉 비저항이 높아지는 문제가 있다.By satisfying the above range of the above equation 2, both the line resistance and the contact resistance are appropriately controlled, so that a solar cell with improved efficiency can be obtained. If the value of the above equation 2 is outside the upper limit of the above range, there is a problem that the line resistance increases. There is a problem that the line resistance increases. If the value of the above equation 2 is outside the lower limit of the above range, there is a problem that the contact resistance increases.
상기 유리 프릿은, 전극 및 반도체 기판 사이의 접착성을 향상시킴으로써, 라인 저항 및 접촉 저항을 낮출 수 있으며, 이하에서 설명되는 접착력, 라인 저항, 및 접촉 저항의 각 범위를 만족할 수 있다.The above glass frit can lower line resistance and contact resistance by improving adhesion between the electrode and the semiconductor substrate, and can satisfy each range of adhesion, line resistance, and contact resistance described below.
일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 접착력(Adhesion)은, 2.0 N 초과인 것일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 라인 저항(Line Resistivity)은, 3.0 uΩㆍ㎝ 미만(단, 0 uΩㆍ㎝ 제외) 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 접촉 저항(Contact Resistivity)은, 2.0 mΩㆍ㎠ 미만(단, 0 mΩㆍ㎠ 제외)일 수 있다.In one embodiment, the adhesion of the glass frit may be greater than 2.0 N. In one embodiment, the line resistance of the glass frit may be less than 3.0 uΩㆍcm (excluding 0 uΩㆍcm). In one embodiment, the contact resistance of the glass frit may be less than 2.0 mΩㆍcm2 (excluding 0 mΩㆍcm2).
상기 유리 프릿은, 적정 연화점에서 연화하여 소성 온도를 낮추는 데 기여할 수 있으며, 이하에서 설명되는 유리 전이 온도(Tg) 및 최고 피크 온도(Tp)의 각 범위를 만족할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 유리 전이 온도(Tg)는, 330 내지 400 ℃의 온도 범위를 만족할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유리 프릿의 최고 피크 온도(Tp)는, 500 내지 560 ℃의 온도 범위를 만족할 수 있다.The above glass frit can contribute to lowering the sintering temperature by softening at an appropriate softening point, and can satisfy each range of the glass transition temperature (T g ) and the highest peak temperature (T p ) described below. In one embodiment, the glass transition temperature (T g ) of the glass frit can satisfy a temperature range of 330 to 400 ° C. In one embodiment, the highest peak temperature (T p ) of the glass frit can satisfy a temperature range of 500 to 560 ° C.
상기 유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 산화납(PbO), 산화갈륨(Ga2O3), 산화이트륨(Y2O3), 산화규소(SiO2), 산화아연(ZnO), 및 산화붕소(B2O3)를 주요 성분으로 하고, 잔부로는 상기 주요 성분과 상이한 유리 프릿 원료 물질을 포함하되, 각 성분이 특정 함량 범위를 만족하도록, 각 성분을 혼합한다. 이때의 혼합은 물리적 또는 화학적 방법이 수행될 수 있으며, 비제한적인 예시로서, 볼 밀(ball mill), 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 수행될 수 있다.The above glass frit can be manufactured using a conventional method. For example, the glass frit contains lead oxide (PbO), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and boron oxide (B 2 O 3 ) as main components, and the remainder includes glass frit raw materials different from the above main components, and each component is mixed so that each component satisfies a specific content range. The mixing at this time can be performed by a physical or chemical method, and as a non-limiting example, can be performed using a ball mill, a planetary mill, etc.
이후, 혼합된 조성물을 900℃ 내지 1,300℃의 온도 범위에서 용융시키고, 상온(25℃)에서 담금질(quenching)한 다음, 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등을 사용하여 분쇄함으로써, 최종적으로 입경이 조절된 유리 프릿을 수득할 수 있다. 구체적으로, 상기 최종적으로 수득되는 유리 프릿은, D50 입경이 0.1 내지 10 ㎛일 수 있고, 그 형상은 비제한적인 예시로서, 구형이거나 무정형일 수 있다.Thereafter, the mixed composition is melted at a temperature range of 900°C to 1,300°C, quenched at room temperature (25°C), and then pulverized using a disk mill, a planetary mill, or the like, thereby finally obtaining a glass frit having an adjusted particle size. Specifically, the finally obtained glass frit may have a D50 particle size of 0.1 to 10 μm, and its shape may be, as a non-limiting example, spherical or amorphous.
태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물Paste composition for forming electrodes of solar cells
본 발명의 다른 실시예에서는, 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물은 도전성 분말; 유리 프릿(glass frit); 및 유기 비히클;을 포함하고, 상기 유리 프릿은 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿일 수 있다.제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고, 제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고, 제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 15.0 몰% 포함되고, 제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰 % 포함되며, 잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다. 상기 유리 프릿 조성물은, 산화납(PbO), 산화규소(SiO2), 산화아연(ZnO), 및 산화붕소(B2O3)를 주요 성분으로 하는 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass frit)이다. 구체적으로, 상기 페이스트 조성물은, 전술한 유리 프릿을 사용하되, 이를 도전성 분말 및 유기 비히클과 혼합한 형태의 페이스트 조성물인 것이다.In another embodiment of the present invention, a paste composition for forming an electrode of a solar cell includes a conductive powder; a glass frit; and an organic vehicle; wherein the glass frit may be a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn) based glass frit. The paste composition may include 51.0 to 60.0 mol% of a first metal oxide, lead oxide (PbO), 8.0 to 19.0 mol% of a second metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), 5.0 to 15.0 mol% of a third metal oxide, zinc oxide (ZnO), 5.0 to 20.0 mol% of a fourth metal oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), and the remainder of a fifth metal oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ). The above glass frit composition is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn)-based glass frit containing lead oxide (PbO), silicon oxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and boron oxide (B 2 O 3 ) as main components. Specifically, the paste composition is a paste composition that uses the above-described glass frit and mixes it with a conductive powder and an organic vehicle.
상기 유리 프릿은, 상기 페이스트 조성물의 총량(100 중량%)에 대해, 1.0 내지 6.0 중량%, 구체적으로는 2.0 내지 6.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 유리 프릿이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우, 전극과 반도체 기판 사이의 접착력이 향상되어, 효율이 우수한 태양 전지를 구현할 수 있다. 이하에서는, 상기 유리 프릿에 대한 중복되는 설명은 생략하고, 상기 페이스트 조성물의 나머지 구성에 대해 상세히 설명한다.The glass frit may be included in an amount of 1.0 to 6.0 wt%, specifically 2.0 to 6.0 wt%, based on the total amount (100 wt%) of the paste composition. When the glass frit is included within the above content range, the adhesion between the electrode and the semiconductor substrate is improved, thereby enabling a solar cell with excellent efficiency to be implemented. Hereinafter, redundant descriptions of the glass frit will be omitted, and the remaining components of the paste composition will be described in detail.
상기 도전성 분말은, 도전성을 가지며, 광생성된 전하를 수집하는 기능을 수행할 수 있는 도전성 분말이라면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 비제한적인 예시로서, 은(Ag) 분말, 은(Ag) 함유 합금 분말, 알루미늄(Al) 분말, 알루미늄(Al) 함유 합금 분말, 구리(Cu) 분말, 알루미늄(Al) 함유 합금 분말, 니켈(Ni) 분말, 및 니켈(Ni) 함유 합금 분말을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 도전성 분말을 포함하는 것일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다른 종류의 금속 분말일 수도 있으며, 상기 금속 분말 외에 다른 첨가물을 포함할 수도 있다.The conductive powder is not particularly limited as long as it is a conductive powder that has conductivity and can perform the function of collecting photogenerated charges, and as a non-limiting example, it may include at least one or more conductive powders selected from the group including silver (Ag) powder, silver (Ag)-containing alloy powder, aluminum (Al) powder, aluminum (Al)-containing alloy powder, copper (Cu) powder, aluminum (Al)-containing alloy powder, nickel (Ni) powder, and nickel (Ni)-containing alloy powder. However, it is not limited thereto and may be another type of metal powder and may include other additives in addition to the metal powder.
일 실시예에서, 상기 도전성 분말은, 서로 다른 입경을 가진 도전성 입자들이 집합된 것일 수 있고, 그 평균 입경은 0.001 내지 50 ㎛일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 도전성 분말이 은(Ag) 분말인 경우, 0.001 내지 10 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 이때, 상기 도전성 입자들의 형상은 비제한적인 예시로서, 구형, 판상, 및 무정형 중 어떠한 형상도 가능하다.In one embodiment, the conductive powder may be an aggregate of conductive particles having different particle sizes, and the average particle size may be 0.001 to 50 μm. In one embodiment, when the conductive powder is silver (Ag) powder, it may have an average particle size of 0.001 to 10 μm. At this time, the shape of the conductive particles may be any shape among spherical, plate-shaped, and amorphous, as a non-limiting example.
상기 도전성 분말은, 상기 페이스트 조성물의 총량(100 중량%)에 대하여 80 내지 95 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 86 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.The above-mentioned conductive powder may be included in an amount of 80 to 95 wt%, and specifically, 86 to 90 wt%, based on the total amount (100 wt%) of the paste composition.
상기 도전성 분말이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 소성 시 상기 도전성 분말의 적절한 충진 밀도에 의해 우수한 전기 전도성을 가질 수 있고, 페이스트 조성물 제조 시 분산성이 우수해질 수 있다. 상기 유기 비히클은, 상기 도전성 분말과 혼합되어 적절한 점도를 부여함으로써 페이스트화 하는 것으로, 유기 바인더 및 이를 용해시키는 유기 용매를 포함할 수 있다.When the conductive powder is included within the above content range, excellent electrical conductivity can be achieved by an appropriate filling density of the conductive powder during firing, and excellent dispersibility can be achieved when producing a paste composition. The organic vehicle is mixed with the conductive powder to provide an appropriate viscosity to form a paste, and may include an organic binder and an organic solvent that dissolves the same.
상기 유기 바인더는 비제한적인 예시로서, 에틸 셀룰로오스, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 및 아크릴산 에스테르계 수지를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The above organic binder is a non-limiting example, and may be used alone or in combination of two or more types including ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, nitro cellulose, and acrylic acid ester resin.
상기 유기 용매는 비제한적인 예시로서, 2,2,4-트리메틸-모노이소부티레이트(텍사놀, Texanol), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 톨루엔, 에틸셀로솔브, 부틸센로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 글라이콜 에테르 류의 용매, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 3-펜탄디올와 같은 용매를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent mentioned above is a non-limiting example, and includes a glycol ether solvent such as 2,2,4-trimethyl-monoisobutyrate (Texanol), butyl carbitol acetate (diethylene glycol monobutyl ether acetate), toluene, ethyl cellosolve, butyl celosolve, butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), dibutyl carbitol (diethylene glycol dibutyl ether), propylene glycol monomethyl ether, hexylene glycol, terpineol, methyl ethyl ketone, 3-pentanediol, etc., which may be used alone or in combination of two or more solvents.
상기 페이스트 조성물의 총량(100 중량%)에 대해, 상기 유기 비히클은 5 내지 40 중량%, 구체적으로는 7.0 내지 12.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 유기 비히클이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 적절한 점도를 가진 페이스트 조성물이 제조될 수 있다.With respect to the total amount (100 wt%) of the paste composition, the organic vehicle may be included in an amount of 5 to 40 wt%, specifically 7.0 to 12.5 wt%. When the organic vehicle is included within the above content range, a paste composition having an appropriate viscosity can be prepared.
앞서 설명한 각 성분의 구체적인 함량 범위를 고려하여, 상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 도전성 분말은 86 내지 90 중량% 포함되고, 상기 유리 프릿은 2.0 내지 6.0 중량% 포함되고, 상기 유기 비히클은 7 내지 12.5 중량%, 및 잔부의 알루미늄 분말을 포함할 수 있다. Considering the specific content range of each component described above, the conductive powder may be included in an amount of 86 to 90 wt%, the glass frit may be included in an amount of 2.0 to 6.0 wt%, the organic vehicle may be included in an amount of 7 to 12.5 wt%, and the remainder may be aluminum powder, with respect to the total amount of the paste composition (100 wt%).
일 실시예에서, 상기 알루미늄 분말은 0.5 내지 2.0 중량%를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 알루미늄 분말을 전술한 범위 포함함으로써, 접촉 저항을 저하시키는 이점이 있다.In one embodiment, the aluminum powder may include 0.5 to 2.0 wt%. In one embodiment, by including the aluminum powder in the above-described range, there is an advantage of reducing contact resistance.
일 실시예에서, 상기 알루미늄 분말의 평균 입경은 2.0 내지 3.0 ㎛, 구체적으로, 2.5 내지 3.0 ㎛ 범위에 포함될 수 있다. 상기 평균 입경이 상한 값을 벗어나는 경우, 접촉 저항이 높아지는 문제가 있다. 상기 평균 입경이 하한 값을 벗어나는 경우, Al의 반응으로 인해 폭발 및 화재의 문제가 있다.In one embodiment, the average particle diameter of the aluminum powder may be in the range of 2.0 to 3.0 μm, specifically, 2.5 to 3.0 μm. If the average particle diameter exceeds the upper limit, there is a problem of increased contact resistance. If the average particle diameter exceeds the lower limit, there is a problem of explosion and fire due to the reaction of Al.
일 실시예에서, 상기 페이스트 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 필요에 따라, 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 첨가제는 0.1 내지 5 중량% 포함되는 것일 수 있다. In one embodiment, the paste composition may further include an additive. The additive may be a dispersant, a thixotropic agent, a plasticizer, a viscosity stabilizer, an antifoaming agent, an ultraviolet stabilizer, an antioxidant, a coupling agent, etc., used alone or in combination of two or more, as needed. In one embodiment, the additive may be included in an amount of 0.1 to 5 wt% with respect to the total amount of the paste composition (100 wt%).
태양 전지의 전극Electrodes of a solar cell
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 사용하여 제조된 태양 전지용 전극을 제공한다. 상기 전극은 전면 전극일 수 있고, 후면 전극이어도 무방하며, 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 사용하여 제조됨으로써, 태양 전지의 효율을 향상시키면서도 열 안정성을 확보할 수 있다.In another embodiment of the present invention, an electrode for a solar cell is provided, which is manufactured using the aforementioned glass frit composition or a paste composition containing the same. The electrode may be a front electrode or a rear electrode, and is manufactured using the aforementioned glass frit composition or a paste composition containing the same, thereby improving the efficiency of the solar cell while ensuring thermal stability.
전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물에 관한 중복되는 설명은 생략하고, 상기 전극 및 그 형성 방법에 대해서는 이하의 설명에 따른다.Duplicate descriptions of the aforementioned glass frit composition or paste composition containing the same will be omitted, and the electrode and its forming method will be described below.
태양 전지solar cell
본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 반도체 기판; 및 상기 반도체 기판의 적어도 일면에 위치하고, 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 사용하여 형성된 전극;을 포함하는, 태양 전지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, a solar cell is provided, comprising: a semiconductor substrate; and an electrode positioned on at least one surface of the semiconductor substrate and formed using the glass frit composition described above or a paste composition including the same.
도 1은, 상기 태양 전지의 단면도를 예시한 것이다.Figure 1 illustrates a cross-sectional view of the solar cell.
이하, 도 1을 참고하여 일 구현예에 따른 태양 전지를 설명한다. 이는 비제한적인 예시로, 상기 태양 전지가 도 1에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a solar cell according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1. This is a non-limiting example, and the solar cell is not limited to Fig. 1.
이하에서는, 설명의 편의 상 상기 반도체 기판(10)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반도체 기판(10) 중 태양 에너지를 받는 면을 전면(front side)이라 하고, 상기 전면의 반대면을 후면(rear side)이라 한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the upper and lower positional relationship will be described with the semiconductor substrate (10) as the center, but it is not limited thereto. In addition, the side of the semiconductor substrate (10) that receives solar energy is called the front side, and the side opposite to the front side is called the rear side.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 태양 전지는 하부 반도체 층(10a) 및 상부 반도체 층(10b)을 포함하는 반도체 기판(10)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a solar cell according to one embodiment includes a semiconductor substrate (10) including a lower semiconductor layer (10a) and an upper semiconductor layer (10b).
상기 반도체 기판(10)은 반도체 물질로 만들어질 수 있다. 상기 반도체 물질은 구체적으로 결정질 규소 또는 화합물 반도체일 수 있고, 상기 결정질 규소로는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. The above semiconductor substrate (10) can be made of a semiconductor material. The semiconductor material can be specifically crystalline silicon or a compound semiconductor, and a silicon wafer can be used as the crystalline silicon.
상기 하부 반도체 층(10a) 및 상기 상부 반도체 층(10b) 중 하나는 p형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있으며 다른 하나는 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 반도체 층(10a)은 상기 p형 불순물로 도핑된 반도체 층이고, 상기 상부 반도체층(10b)은 상기 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 상기 p형 불순물은 붕소(B)와 같은 III족 화합물일 수 있고, 상기 n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다. One of the lower semiconductor layer (10a) and the upper semiconductor layer (10b) may be a semiconductor layer doped with a p-type impurity, and the other may be a semiconductor layer doped with an n-type impurity. For example, the lower semiconductor layer (10a) may be a semiconductor layer doped with the p-type impurity, and the upper semiconductor layer (10b) may be a semiconductor layer doped with the n-type impurity. The p-type impurity may be a group III compound such as boron (B), and the n-type impurity may be a group V compound such as phosphorus (P).
일 실시예에서, 상기 반도체 기판(10)의 적어도 일면에는, 전극이 형성된다. 상기 전극은 전면 전극(20) 및 후면 전극(30)을 포함할 수 있으나, 이는 비제한적인 예시로서, 상기 구조에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, an electrode is formed on at least one surface of the semiconductor substrate (10). The electrode may include a front electrode (20) and a rear electrode (30), but this is a non-limiting example and is not limited to the above structure.
일 실시예에서, 상기 반도체 기판(10)의 전면에는 반사방지막(12)이 형성될 수 있다. 상기 반사방지막(12)은 태양 에너지를 받는 반도체 기판(10)의 전면에 형성되어 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시킬 수 있다. 또한 상기 반도체 기판(10)의 표면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.In one embodiment, an anti-reflection film (12) may be formed on the front surface of the semiconductor substrate (10). The anti-reflection film (12) may be formed on the front surface of the semiconductor substrate (10) that receives solar energy to reduce the reflectivity of light and increase the selectivity of a specific wavelength region. In addition, the contact characteristics with silicon present on the surface of the semiconductor substrate (10) may be improved to increase the efficiency of the solar cell.
상기 반사방지막(12)은 빛을 적게 흡수하고 절연성이 있는 물질로 만들어질 수 있다. 상기 반사방지막은 비제한적인 예시로서, 질화규소(SiNx), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화세륨(CeO2) 및 이들의 조합일 수 있으며, 단일 층 또는 복수 층으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 반사방지막(12)은 200 내지 1500Å의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The above anti-reflection film (12) can be made of a material that absorbs little light and has insulating properties. The anti-reflection film can be, as non-limiting examples, silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), cerium oxide (CeO 2 ), and combinations thereof, and can be formed as a single layer or multiple layers. In one embodiment, the anti-reflection film (12) can have a thickness of 200 to 1500 Å, but is not limited thereto.
상기 반사방지막(12) 상에 복수의 전면 전극(20)이 형성될 수 있다. 상기 전면 전극(20)은 상기 반도체 기판(10)의 일 방향을 따라 나란히 뻗어 있을 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.A plurality of front electrodes (20) may be formed on the anti-reflection film (12). The front electrodes (20) may extend in parallel along one direction of the semiconductor substrate (10), but are not limited thereto.
상기 전면 전극(20)은 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 사용하여 형성될 수 있으며, 스크린 인쇄(screen printing) 방법으로 형성될 수 있다. 이때의 조성물에 포함된 도전성 분말은, 은(Ag)과 같은 저저항 도전성 분말일 수 있다.The above front electrode (20) can be formed using the above-described glass frit composition or a paste composition containing the same, and can be formed by a screen printing method. The conductive powder included in the composition at this time can be a low-resistance conductive powder such as silver (Ag).
상기 전면 전극(21) 상에는 버스 바(bus bar) 전극(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 버스 바 전극은 복수의 태양 전지 셀을 조립할 때 이웃하는 태양 전지 셀을 연결하기 위한 것이다.A bus bar electrode (not shown) may be formed on the front electrode (21). The bus bar electrode is for connecting neighboring solar cells when assembling a plurality of solar cells.
상기 반도체 기판(10)의 하부에는 후면 전극(30)이 형성될 수 있다. 상기 후면 전극(30)은 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 사용하여, 스크린 인쇄 방법으로 형성될 수 있다. 상기 페이스트 조성물에 포함된 도전성 분말은, 알루미늄(Al)과 같은 불투명 금속을 사용할 수 있다. A rear electrode (30) may be formed on the lower portion of the semiconductor substrate (10). The rear electrode (30) may be formed by a screen printing method using the aforementioned glass frit composition or a paste composition containing the same. The conductive powder included in the paste composition may use an opaque metal such as aluminum (Al).
일 실시예에서, 태양 전지는 반도체 기판(10)을 준비하는 단계, 반도체 기판(10)에 n형 불순물을 도핑하는 단계, 전면 전극(20)을 형성하는 단계, 및 후면 전극(30)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the solar cell may include the steps of preparing a semiconductor substrate (10), doping the semiconductor substrate (10) with an n-type impurity, forming a front electrode (20), and forming a back electrode (30).
반도체 기판(10)을 준비하는 단계는 태양 전지 제조를 위한 반도체 기판(10)을 준비하는 단계이다. 반도체 기판(10)으로는, 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있고, 여기에는 p형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. The step of preparing a semiconductor substrate (10) is a step of preparing a semiconductor substrate (10) for solar cell manufacturing. As the semiconductor substrate (10), a silicon wafer can be used, and this can be doped with a p-type impurity.
반도체 기판(10)에 n형 불순물을 도핑하는 단계는 반도체 기판(10) 상에 n형 불순물을 도핑하는 단계이다. 상기 n형 불순물은, POCl3, H3PO4 등을 고온에서 확산시킴으로써 도핑할 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 기판(10)은, 다른 불순물로 도핑된 하부 반도체 층(10a) 및 상부 반도체 층(10b)을 포함하게 될 수 있다. The step of doping an n-type impurity into a semiconductor substrate (10) is a step of doping an n-type impurity onto a semiconductor substrate (10). The n-type impurity can be doped by diffusing POCl 3 , H 3 PO 4 , or the like at a high temperature. Accordingly, the semiconductor substrate (10) can include a lower semiconductor layer (10a) and an upper semiconductor layer (10b) doped with different impurities.
전면 전극(20)을 형성하는 단계는 상기 상부 반도체 층(10)과 접촉하게 되는 전극을 형성하는 단계이다. 상기 상부 반도체 층(10b) 위에 반사방지막(12)을 형성할 수 있다. 반사방지막(12) 위에 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 도포한 뒤 건조하여, 전면 전극(20)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 조성물 내 유리 프릿이 용융되면서 반사방지막(12)을 관통함에 따라, 전면 전극(20)은 상기 상부 반도체 층(10b)과 접촉하게 된다. The step of forming the front electrode (20) is a step of forming an electrode that comes into contact with the upper semiconductor layer (10). An anti-reflection film (12) can be formed on the upper semiconductor layer (10b). The glass frit composition described above or a paste composition containing the same can be applied on the anti-reflection film (12) and then dried to form the front electrode (20). At this time, as the glass frit in the composition melts and penetrates the anti-reflection film (12), the front electrode (20) comes into contact with the upper semiconductor layer (10b).
후면 전극(30)을 형성하는 단계는 상기 하부 반도체 층(10a) 위에도, 전술한 유리 프릿 조성물 또는 이를 포함하는 페이스트 조성물을 도포한 뒤 건조하여, 후면 전극(30)을 형성할 수 있다. The step of forming the rear electrode (30) can be performed by applying the aforementioned glass frit composition or a paste composition containing the same on the lower semiconductor layer (10a) and then drying it to form the rear electrode (30).
일 실시예에서, 전면 전극(20) 및 후면 전극(30) 형성 시, 각각의 조성물을 스크린 인쇄(screen printing) 방법으로 도포한 다음, 이를 소성하여 건조할 수 있다. 상기 소성은 소성로 내에서 수행될 수 있고, 상기 각각의 조성물 내 도전성 분말의 용융 온도보다 높은 온도까지 승온시킬 수 있다. 상기 소성은 예를 들어, 약 700 내지 900 ℃의 온도 범위에서 수행할 수 있다. 상기 구조를 가진 태양 전지는, 상기 단계에 따라 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, when forming the front electrode (20) and the rear electrode (30), each composition may be applied by a screen printing method, and then fired and dried. The firing may be performed in a firing furnace, and the temperature may be raised to a temperature higher than the melting temperature of the conductive powder in each composition. The firing may be performed, for example, in a temperature range of about 700 to 900° C. A solar cell having the above structure may be manufactured according to the above steps, but is not limited thereto.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들, 이에 대비되는 비교예들, 및 이들을 비교하여 평가한 평가예들을 기재한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부일 뿐, 본 발명이 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, comparative examples thereof, and evaluation examples comparing and evaluating them are described. However, the following examples are only some of the preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1 내지 18Examples 1 to 18
(1) 유리 프릿의 제조(1) Manufacturing of glass frit
하기 표 1을 만족하도록, 산화납(PbO), 산화규소(SiO2), 산화아연(ZnO), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화갈륨(Ga2O3), 산화이트륨(Y2O3), 산화은(Ag2O)을 혼합하여, 실시예 1 내지 9의 유리 프릿 조성물을 각각 제조하였다.To satisfy Table 1 below, lead oxide (PbO), silicon oxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), boron oxide (B 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and silver oxide (Ag 2 O) were mixed to prepare glass frit compositions of Examples 1 to 9, respectively.
이때의 혼합은, 무중력 혼합기를 사용하여, 상기 유리 프릿 조성물 내 모든 성분들이 완전히 혼합이 되도록, 충분한 시간을 두고 수행되었다. 혼합 완료된 유리 조성물을 백금 도가니에 투입한 뒤, 950 내지 1,250℃의 온도에서 용융작업을 진행하였다. 용융시간은 30 분(min)이였다. 용융 단계에서 용융된 유리 조성물은 건식 및 습식 퀀칭(Quenching)을 통해 급냉시켰다. 급냉된 유리 용융물을 젯트 밀 및 파인 밀을 사용하여 분말 상태로 분쇄하여, 최종적으로 유리 프릿을 수득하였다.The mixing at this time was performed for a sufficient amount of time using a zero-gravity mixer to ensure that all components in the glass frit composition were completely mixed. The mixed glass composition was then placed in a platinum crucible, and melting was performed at a temperature of 950 to 1,250°C. The melting time was 30 minutes (min). The molten glass composition in the melting step was rapidly cooled through dry and wet quenching. The rapidly cooled glass melt was pulverized into a powder state using a jet mill and a fine mill, and finally glass frit was obtained.
(2) 페이스트 조성물의 제조(2) Preparation of paste composition
실시예 1 내지 9의 유리 프릿에 각각, 도전성 분말, 유기 비히클, 및 첨가제를 투입하고, 혼합하여 각각의 페이스트 조성물을 제조하였다. 구체적으로, 각각의 페이스트 조성물 총량(100 중량%)에 대해, 상기 유리 프릿은 5 중량%, 평균 입경이 3.0 ㎛인 알루미늄 분말 1 중량%, 상기 도전성 분말은 86 중량%, 상기 유기 비히클은 6.5 중량%, 상기 첨가제는 1.5 중량%가 되도록 하였다.Each of the glass frits of Examples 1 to 9 was added with a conductive powder, an organic vehicle, and an additive, and mixed to prepare each paste composition. Specifically, with respect to the total amount of each paste composition (100 wt%), the glass frit was 5 wt%, the aluminum powder having an average particle diameter of 3.0 ㎛ was 1 wt%, the conductive powder was 86 wt%, the organic vehicle was 6.5 wt%, and the additive was 1.5 wt%.
상기 도전성 분말로는 은(Ag) 분말(D50 입경: 2.0 ㎛)을 사용하고, 상기 유기 비히클로는 유기 바인더인 에틸 셀룰로오스 및 유기 용매인 (2,2,4-트리메틸-모노이소부티레이트가 3:97의 중량비로 혼합된 것을 사용하고, 상기 첨가제로는 요변제(CRAYVALLAC)및 분산제(Duomeen TDO)를 사용하였다. 구체적으로 유기 바인더 및 유기 용매 순으로 첨가하였다. The conductive powder used was silver (Ag) powder (D50 particle size: 2.0 μm), and the organic vehicle used was a mixture of an organic binder, ethyl cellulose, and an organic solvent, (2,2,4-trimethyl-monoisobutyrate) at a weight ratio of 3:97. The additives used were a thixotropic agent (CRAYVALLAC) and a dispersant (Duomeen TDO). Specifically, the organic binder and the organic solvent were added in that order.
(3) 태양 전지의 제작(3) Production of solar cells
전면 전극을 형성하기 전에, 반도체 기판의 일종인 실리콘 웨이퍼(면저항: 85 Ω/sq.)의 후면에, 알루미늄 페이스트 조성물을 도포한 후 건조하여 후면 전극을 형성하였다. 상기 알루미늄 페이스트 조성물은, 상용 제품인 DSCP-A151(동진쎄미켐) 페이스트를 사용하여 인쇄-건조한 후 전면 전극을 형성하였다. 상기 건조는, 적외선 건조로 내에서 130 ℃ 에서 4 분(min) 유지 후 냉각시키는 방법으로 수행되었다.Before forming the front electrode, an aluminum paste composition was applied to the back of a silicon wafer (sheet resistance: 85 Ω/sq.), which is a type of semiconductor substrate, and then dried to form the back electrode. The aluminum paste composition was printed and dried using a commercial product, DSCP-A151 (Dongjin Semichem), to form the front electrode. The drying was performed by maintaining it at 130° C. for 4 minutes (min) in an infrared drying furnace and then cooling it.
이후, 상기 (2)에서 제조된 실시예 1 내지 9의 페이스트 조성물을 각각 사용하여, 전면 전극을 형성하였다. 상기 후면 전극이 형성된 실리콘 웨이퍼 전면에, 상기 각각의 페이스트 조성물을 도포하였다. 상기 도포는, 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하는 방법으로 수행되었다. Thereafter, the paste compositions of Examples 1 to 9 manufactured in (2) above were used to form front electrodes, respectively. Each of the paste compositions was applied to the front surface of the silicon wafer on which the rear electrode was formed. The application was performed by a method of printing by screen printing in a certain pattern.
상기 후면 전극 및 상기 전면이 모두 형성된 상태에서, 벨트형 소성로를 사용하여 240 inch/min의 속도로 770 ℃까지 승온하여 소성을 하였다.With both the rear electrode and the front electrode formed, firing was performed using a belt-type sintering furnace at a temperature of 770°C at a speed of 240 inch/min.
비교예 1 내지 5Comparative examples 1 to 5
하기 표 1 및 2의 실시예 1 내지 9 대신, 비교예 1 내지 5의 각 조성으로 유리 프릿 조성물을 제조한 점을 제외하고, 모두 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물 및 전면 전극을 제조하고, 태양 전지를 제작하였다.Except that the glass frit compositions were prepared with the respective compositions of Comparative Examples 1 to 5 instead of Examples 1 to 9 in Tables 1 and 2 below, paste compositions and front electrodes were prepared by the same method, and solar cells were manufactured.
[mol%]PbO
[mol%]
[mol%]SiO 2
[mol%]
[mol%]ZnO
[mol%]
[mol%]B 2 O 3
[mol%]
[mol%]Al 2 O 3
[mol%]
[mol%]Ga 2 O 3
[mol%]
[mol%]Y 2 O 3
[mol%]
[mol%]Ag 2 O
[mol%]
([PbO]+
[ZnO]+
[Al2O3])Equation 1
([PbO]+
[ZnO]+
[Al 2 O 3 ])
([PbO]/
[ZnO ×[Al2O3]+
[Ag2O]]Equation 2
([PbO]/
[ZnO ×[Al2O3]+
[Ag2O]]
상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1 내지 9는 식 1 및 식 2를 만족하는 것을 확인할 수 있고, 비교예 1 내지 5는 식 1 및 식 2를 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.Looking at Table 1 above, it can be confirmed that Examples 1 to 9 satisfy Equations 1 and 2, and Comparative Examples 1 to 5 do not satisfy Equations 1 and 2.
평가예 1: 접착력, 라인 비저항, 및 접촉 비저항 평가Evaluation Example 1: Evaluation of Adhesion, Line Resistance, and Contact Resistance
상기 유리 프릿, 상기 페이스트 조성물, 또는 상기 태양 전지에 대해, 접착력, 라인 비저항, 및 접촉 비저항을 평가하여, 각각의 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.For the glass frit, the paste composition, or the solar cell, the adhesion, line resistance, and contact resistance were evaluated, and the results of each evaluation are shown in Table 2 below. At this time, the specific evaluation conditions are as follows.
접착력 : 상기 각 태양 전지의 전면 전극의 아일랜드 형(Island type) 버스 바(bus bar)에, 리본(폭 1.5 ㎜, 두께 0.2 ㎜)을 일직선으로 맞춘 후, 태빙(Tabbing) 기기를 사용하여 150 ℃의 뜨거운 공기(hot air)를 가하면서 본딩(bonding)을 실시하였다. 각 본딩(Bonding)된 웨이퍼에 대해, 만능재료시험기(NTS technology社)를 사용하여 박리 시험(peel test, 180도 조건)를 실시하였다. 이와 관련하여, 하기 표 3에 기록된 부착력은, 상기 박리 시험에서의 측정값의 최고점이다. Adhesion : A ribbon (width 1.5 mm, thickness 0.2 mm) was aligned in a straight line on the island type bus bar of the front electrode of each solar cell, and bonding was performed using a tabbing machine while applying hot air at 150° C. For each bonded wafer, a peel test (180 degree condition) was performed using a universal material testing machine (NTS technology). In this regard, the adhesion recorded in Table 3 below is the highest point of the measured value in the peel test.
라인 비저항 : 길이 20000 ㎛ 및 폭 60 ㎛인 인쇄 제판에, 상기 각 은 분말이 포함된 전극 페이스트 조성물을 인쇄, 건조 및 소성한 후, 멀티미터(Tektronix DMM 4020 device)를 사용하여 라인 저항을 측정하였다. 이와 별도로, 레이저 현미경(laser microscope, KEYENCE VK-X100)을 사용하여, 면적을 측정하였다. 이후, 아래의 계산식 1에 각각의 측정값을 넣어 라인 비저항을 계산하고, 표 3에 기록하였다. Line resistance : After printing, drying, and firing the electrode paste composition containing each of the above silver powders on a printing plate having a length of 20,000 ㎛ and a width of 60 ㎛, the line resistance was measured using a multimeter (Tektronix DMM 4020 device). Separately, the area was measured using a laser microscope (KEYENCE VK-X100). Thereafter, the line resistance was calculated by inputting each measured value into the following calculation formula 1, and recorded in Table 3.
[계산식 1] 라인 비저항=(저항 × 면적)/길이[Calculation formula 1] Line resistance = (resistance × area) / length
접촉 비저항 : 접촉 저항은 널리 알려진 방법 중 하나인 TLM (Transfer Length Method)을 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 우선 상기 각 은 분말이 포함된 전극 페이스트 조성물을, 웨이퍼에 바(Bar) 패턴(L*Z, 500㎛*3000㎛)으로 인쇄한 후, 건조, 및 소성 공정을 진행한다. 이때, 접촉 저항 측정 시 간섭 현상을 억제하기 위하여, 레이저 에칭 기기(Laser Etching Machine, hardram社)으로 진동수(Frequency) 200㎑ 조건, 펄스 폭(Pulse Width) 50% 조건의 레이저(Laser)를 2회 조사하여, 바(Bar) 패턴의 테두리를 절연(isolation)하였다. 이후에 멀티미터(Tektronix DMM 4020 device)로 저항을 측정하고 간격에 따른 저항의 기울기 및 절편을 측정하여, 접촉 저항을(Ri, Rtotal) 구하였다. 측정된 접촉 저항 및 면적을 아래의 계산식 2에 넣어, 접촉 비저항을 계산하고, 하기 표 3에 기록하였다. Contact resistance : The contact resistance was measured using the Transfer Length Method (TLM), which is one of the widely known methods. Specifically, first, the electrode paste composition containing each of the above silver powders was printed on a wafer in a bar pattern (L*Z, 500㎛*3000㎛), and then a drying and firing process was performed. At this time, in order to suppress interference phenomenon when measuring the contact resistance, a laser was irradiated twice with a laser etching machine (Laser Etching Machine, hardram Company) at a frequency of 200 kHz and a pulse width of 50% to insulate the edge of the bar pattern. After that, the resistance was measured using a multimeter (Tektronix DMM 4020 device), and the slope and intercept of the resistance according to the interval were measured to obtain the contact resistance (Ri, R total ). The measured contact resistance and area were entered into the calculation formula 2 below to calculate the contact resistance, which was then recorded in Table 3 below.
[계산식 2] 접촉 비저항 = 접촉저항 × 면적[Calculation formula 2] Contact resistance = Contact resistance × area
[μΩ·㎝]Line resistance
[μΩ cm]
[mΩ·㎝]Contact resistance
[mΩ cm]
[N]Adhesion
[N]
상기 표 2에 따르면, 실시예 1 내지 9의 경우, 모두 2.0 N을 초과하는 우수한 접착성이 나타나면서도, 3.0 uΩㆍ㎝ 보다 낮은 라인 저항 및 2.0 mΩㆍ㎠ 보다 낮은 접촉 저항이 나타나는 것으로 나타났다. 이에 반해, 비교예 1은 접촉 비저항이 실시예 보다 높은 것을 확인할 수 있고, 비교예 2, 3, 및 5는 접촉 비저항이 실시예 보다 높고, 접착력이 실시예 보다 낮은 것을 확인할 수 있으며, 비교예 4는 실시예 보다 접착력이 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는, 유리 프릿 조성의 차이에 기인한 것으로, 비교예 1 내지 5와 달리, 실시예 1 내지 9에서는 표 1을 모두 만족함에 따라, 전극과 반도체 기판 사이의 접착성이 우수하게 나타나고, 이에 따라 라인 저항 및 접촉 저항이 낮아진 것을 확인하였다.According to Table 2 above, in the case of Examples 1 to 9, all showed excellent adhesion exceeding 2.0 N, while showing a line resistance of lower than 3.0 uΩㆍcm and a contact resistance of lower than 2.0 mΩㆍcm2. In contrast, it can be confirmed that Comparative Example 1 has a higher contact resistance than the Example, Comparative Examples 2, 3, and 5 have higher contact resistance and lower adhesion than the Example, and Comparative Example 4 has a lower adhesion than the Example. This is due to the difference in the glass frit composition, and unlike Comparative Examples 1 to 5, Examples 1 to 9 all satisfied Table 1, showing excellent adhesion between the electrode and the semiconductor substrate, and thus showing lower line resistance and contact resistance.
평가예 2: 온도 평가Evaluation Example 2: Temperature Evaluation
상기 각 유리 프릿에 대해, 온도 평가, 구체적으로 연화점 및 결정화 온도를 평가하여, 각각의 평가 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 이때, 구체적인 평가 조건은 다음과 같다.For each of the above glass frit, temperature evaluation, specifically softening point and crystallization temperature, was performed, and the evaluation results are shown in Table 4 below. At this time, the specific evaluation conditions are as follows.
연화점: 연화점(Softening Point)으로 일컫는 유리전이 온도는 비결정성(Amorphous)과 준결정성(Semi-Crystalline) 고분자에서 중요한 열적 특성을 내는 것으로서, 알루미늄 팬(pan)에 상기 각 유리 프릿을 도포하고, 시차주사열량계 (Differential Scanning Calorimeter, DSC, TA社)를 이용하여 10℃/min의 승온 속도로 580℃까지 온도를 증가시키면서 측정하였다. 측정 시 흡열 반응이 끝나는 피크점을 분석하여, Tg 온도를 확인하고, 하기 표 4에 기록하였다. Softening Point: The glass transition temperature, also known as the softening point, is an important thermal characteristic in amorphous and semi-crystalline polymers. Each glass frit was applied to an aluminum pan, and a differential scanning calorimeter (DSC, TA Corporation) was used to measure the temperature while increasing it to 580°C at a heating rate of 10°C/min. The peak point where the endothermic reaction ends during the measurement was analyzed to confirm the Tg temperature, which was recorded in Table 4 below.
최고 피크 온도 : 상기 연화점 측정시 사용된 것과 동일한 기기를 사용하고, 동일한 승온 속도 및 온도 조건을 부과하되, 측정 시 발열 반응이 최고인 가장 높은 피크 점을 분석하여, Tp 온도를 확인하고, 하기 표 4에 기록하였다. Highest peak temperature : Using the same equipment as that used for the softening point measurement above, and applying the same heating rate and temperature conditions, the highest peak point where the exothermic reaction was the highest during the measurement was analyzed to determine the Tp temperature, which was recorded in Table 4 below.
(℃)Tg
(℃)
(℃)Tp
(℃)
상기 표 3에 따르면, 실시예 1 내지 9의 경우, 330 내지 400 ℃의 적정 범위의 연화점이 측정되고, 500 내지 560 ℃의 최고 피크 온도가 측정된 것을 확인하였다.According to Table 3 above, for Examples 1 to 9, it was confirmed that the softening point was measured in an appropriate range of 330 to 400°C, and the highest peak temperature was measured in a range of 500 to 560°C.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in various different forms, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
10: 반도체 기판
10a: 하부 반도체 층
10b: 상부 반도체 층
20: 전면 전극
30: 후면 전극10: Semiconductor substrate
10a: Lower semiconductor layer
10b: Upper semiconductor layer
20: Front electrode
30: Rear electrode
Claims (23)
상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해,
제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고,
제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고,
제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 15.0 몰% 포함되고,
제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고,
잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함되며,
하기 식 1을 만족하는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
<식 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al2O3] ≤ 73.4
(상기 식 1의 [PbO], [ZnO], 및 [Al2O3]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3의 몰(mol)%를 의미한다)
It is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn) glass frit.
For the total amount of the above glass frit (100 mol%),
The first metal oxide, lead oxide (PbO), is contained in an amount of 51.0 to 60.0 mol%,
The second metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), is contained in an amount of 8.0 to 19.0 mol%,
Zinc oxide (ZnO), a third metal oxide, is contained in an amount of 5.0 to 15.0 mol%,
The fourth metal oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), is contained in an amount of 5.0 to 20.0 mol%,
The remainder contains aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is the fifth metal oxide.
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell satisfying the following formula 1.
<Formula 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al 2 O 3 ] ≤ 73.4
([PbO], [ZnO], and [Al 2 O 3 ] in the above formula 1 represent the mol% of PbO, ZnO, and Al 2 O 3 , respectively.)
제6 금속 산화물인 산화갈륨(Ga2O3)이 0.5 내지 5.0 몰% 포함되는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell containing 0.5 to 5.0 mol% of gallium oxide (Ga 2 O 3 ), which is a sixth metal oxide.
제7 금속 산화물인 산화이트륨(Y2O3)이 0.5 내지 5.0 몰% 포함되는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell containing 0.5 to 5.0 mol% of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), which is a seventh metal oxide.
제8 금속 산화물인 산화은(Ag2O)이 0.5 내지 6.0 몰% 포함되는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell containing 0.5 to 6.0 mol% of silver oxide (Ag 2 O), which is an eighth metal oxide.
하기 식 2를 만족하는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
<식 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al2O3]+[Ag2O]) ≤ 14.0
(상기 식 2에서 [PbO], [ZnO], [Al2O3], 및 [Ag2O]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3, 및 Ag2O의 몰(mol%)를 의미한다)
In the fourth paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell satisfying the following formula 2.
<Formula 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al 2 O 3 ]+[Ag 2 O]) ≤ 14.0
(In the above formula 2, [PbO], [ZnO], [Al 2 O 3 ], and [Ag 2 O] represent the mole (mol%) of PbO, ZnO, Al 2 O 3 , and Ag 2 O, respectively.)
상기 제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 56.3 몰% 포함하는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell, comprising 51.0 to 56.3 mol% of lead oxide (PbO), which is the first metal oxide.
상기 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)은 1.0 내지 5.0 몰% 포함하는 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell, comprising 1.0 to 5.0 mol% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is the fifth metal oxide.
상기 유리 프릿의 라인 저항(Line Resistivity)은 3.0 uΩㆍ㎝ 미만(단, 0 uΩㆍ㎝ 제외)인 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell, wherein the line resistivity of the glass frit is less than 3.0 uΩㆍcm (excluding 0 uΩㆍcm).
상기 유리 프릿의 접촉 저항(Contact Resistivity)은 2.0 mΩㆍ㎠ 미만(단, 0 mΩㆍ㎠ 제외)인 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell, wherein the contact resistance of the glass frit is less than 2.0 mΩㆍcm2 (excluding 0 mΩㆍcm2).
상기 유리 프릿의 접착력(Adhesion)은 2.0 N 초과인 태양 전지의 전극 형성용 유리 프릿 조성물.
In the first paragraph,
A glass frit composition for forming an electrode of a solar cell, wherein the adhesion of the glass frit exceeds 2.0 N.
유리 프릿(glass frit); 및
유기 비히클;을 포함하고,
상기 유리 프릿은 납(Pb)-규소(Si)-아연(Zn)계 유리 프릿(glass frit)이며,
상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해,
제1 금속 산화물인 산화납(PbO)이 51.0 내지 60.0 몰% 포함되고,
제2 금속 산화물인 산화규소(SiO2)가 8.0 내지 19.0 몰% 포함되고,
제3 금속 산화물인 산화아연(ZnO)이 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고,
제4 금속 산화물인 산화붕소(B2O3)가 5.0 내지 20.0 몰% 포함되고,
잔부의 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 포함되며,
하기 식 1을 만족하는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
<식 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al2O3] ≤ 73.4
(상기 식 1의 [PbO], [ZnO], 및 [Al2O3]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3의 몰(mol)%를 의미한다)
.
challenging powder;
glass frit; and
organic vehicle;
The above glass frit is a lead (Pb)-silicon (Si)-zinc (Zn) based glass frit.
For the total amount of the above glass frit (100 mol%),
The first metal oxide, lead oxide (PbO), is contained in an amount of 51.0 to 60.0 mol%,
The second metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), is contained in an amount of 8.0 to 19.0 mol%,
Zinc oxide (ZnO), a third metal oxide, is contained in an amount of 5.0 to 20.0 mol%,
The fourth metal oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), is contained in an amount of 5.0 to 20.0 mol%,
The remainder contains aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is the fifth metal oxide.
A paste composition for forming an electrode of a solar cell satisfying the following equation 1.
<Formula 1>
65.5 ≤ [PbO] + [ZnO] + [Al 2 O 3 ] ≤ 73.4
([PbO], [ZnO], and [Al 2 O 3 ] in the above formula 1 represent the mol% of PbO, ZnO, and Al 2 O 3 , respectively.)
.
상기 유리 프릿은 제7 금속 산화물인 산화이트륨(Y2O3)을 포함하고,
상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해,
상기 제7 금속 산화물인 상기 산화이트륨(Y2O3)는 0.5 내지 5.0 몰% 포함되는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
In Article 11,
The above glass frit contains yttrium oxide (Y 2 O 3 ), which is a seventh metal oxide.
For the total amount of the above glass frit (100 mol%),
A paste composition for forming an electrode of a solar cell, wherein the seventh metal oxide, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), is contained in an amount of 0.5 to 5.0 mol%.
상기 유리 프릿은 제8 금속 산화물인 산화은(Ag2O)을 포함하고,
상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해,
제8 금속 산화물인 산화은(Ag2O)이 0.5 내지 6.0 몰% 포함되는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
In Article 11,
The above glass frit contains silver oxide (Ag 2 O), which is an eighth metal oxide,
For the total amount of the above glass frit (100 mol%),
A paste composition for forming an electrode of a solar cell containing 0.5 to 6.0 mol% of silver oxide (Ag 2 O), which is an eighth metal oxide.
하기 식 2를 만족하는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
<식 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al2O3]+[Ag2O]) ≤ 14.0
(상기 식 2에서 [PbO], [ZnO], [Al2O3], 및 [Ag2O]는 각각 PbO, ZnO, Al2O3, 및 Ag2O의 몰(mol%)를 의미한다)
In Article 13,
A paste composition for forming an electrode of a solar cell satisfying the following equation 2.
<Formula 2>
0.60 ≤ [PbO]/([ZnO]×[Al 2 O 3 ]+[Ag 2 O]) ≤ 14.0
(In the above formula 2, [PbO], [ZnO], [Al 2 O 3 ], and [Ag 2 O] represent the mole (mol%) of PbO, ZnO, Al 2 O 3 , and Ag 2 O, respectively.)
상기 유리 프릿 총량(100 몰%)에 대해,
상기 제5 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)은 1.0 내지 5.0 몰% 포함하는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
In Article 11,
For the total amount of the above glass frit (100 mol%),
A paste composition for forming an electrode of a solar cell, comprising 1.0 to 5.0 mol% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is the fifth metal oxide.
상기 도전성 분말은,
은(Ag) 분말, 은(Ag) 함유 합금 분말, 알루미늄(Al) 분말, 알루미늄(Al) 함유 합금 분말, 구리(Cu) 분말, 알루미늄(Al) 함유 합금 분말, 니켈(Ni) 분말, 및 니켈(Ni) 함유 합금 분말을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 도전성 분말을 포함하는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
In Article 11,
The above challenging powder is,
A paste composition for forming an electrode of a solar cell, comprising at least one conductive powder selected from the group consisting of silver (Ag) powder, silver (Ag)-containing alloy powder, aluminum (Al) powder, aluminum (Al)-containing alloy powder, copper (Cu) powder, aluminum (Al)-containing alloy powder, nickel (Ni) powder, and nickel (Ni)-containing alloy powder.
상기 유기 비히클은,
유기 바인더 및 유기 용매를 포함하는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
In Article 11,
The above organic vehicle is,
A paste composition for forming an electrode of a solar cell, comprising an organic binder and an organic solvent.
첨가제를 더 포함하는 태양 전지의 전극 형성용 페이스트(paste) 조성물.
In Article 11,
A paste composition for forming an electrode of a solar cell further comprising an additive.
An electrode for a solar cell formed using a composition according to any one of claims 1 to 10.
An electrode for a solar cell formed using a composition according to any one of claims 11 to 18.
상기 반도체 기판의 적어도 일면에 위치하고, 제20항에 따른 전극;을 포함하는 태양 전지.
semiconductor substrate; and
A solar cell comprising an electrode according to claim 20, positioned on at least one surface of the semiconductor substrate.
상기 반도체 기판의 적어도 일면에 위치하고, 제21항에 따른 전극;을 포함하는 태양 전지.
semiconductor substrate; and
A solar cell comprising an electrode according to claim 21, positioned on at least one surface of the semiconductor substrate.
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