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KR20190045758A - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 Download PDF

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KR20190045758A
KR20190045758A KR1020170138709A KR20170138709A KR20190045758A KR 20190045758 A KR20190045758 A KR 20190045758A KR 1020170138709 A KR1020170138709 A KR 1020170138709A KR 20170138709 A KR20170138709 A KR 20170138709A KR 20190045758 A KR20190045758 A KR 20190045758A
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KR
South Korea
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mol
glass frit
solar cell
composition
electrode
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Application number
KR1020170138709A
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Inventor
허륜민
구현진
김예진
김철규
박영기
이지선
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

도전성 분말, 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리프릿은 산화물 기준으로 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%를 포함하는 유리프릿을 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 형성된 전극이 제공된다.

Description

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극{COMPOSITION FOR FORMING SOLAR CELL ELECTRODE AND ELECTRODE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 본 발명의 특정 유리프릿을 포함함으로써 개방전압, 단락전류가 우수하고, 직렬저항이 낮으며, 태양전지 효율이 우수하고 부착력 개선 효과가 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상ㆍ하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터(emitter)의 두께가 지속적으로 얇아짐에 따라, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있다. 또한, 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 태양전지의 면적을 점차 증가시키고 웨이퍼의 면 저항이 점차 올라가고 있는데 이는 태양전지의 접촉저항을 높여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 다양한 면 저항 하에서 에미터 층의 접합에 대한 피해를 최소화하고 웨이퍼와 전극과의 계면에서의 도전성을 향상함으로써 접촉 저항과 선 저항을 개선할 수 있고 태양전지 효율을 높일 수 있는 전극용 페이스트 조성물을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 배경 기술은 일본공개특허 제2015-144162호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 개방전압, 단락전류가 우수하고, 직렬저항이 낮으며, 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부착력 개선 효과가 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 직렬저항, 개방전압, 단락전류가 우수하고 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리프릿은 산화물 기준으로 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%를 포함하는 유리프릿을 포함할 수 있다.
본 발명의 전극은 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조될 수 있다.
본 발명은 개방전압, 단락전류가 우수하고, 직렬저항이 낮으며, 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하였다.
본 발명은 부착력 개선 효과가 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하였다.
본 발명은 개방전압, 단락전류가 우수하고, 직렬저항이 낮으며, 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고, 부착력 개선 효과가 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 태양전지 전면 전극 형성용 조성물로서, 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리프릿은 산화물 기준으로 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%를 포함하는 유리 프릿을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 유리 프릿은 텔루륨, 아연, 게르마늄, 리튬 또는 텔루륨, 아연, 게르마늄, 리튬 이외에 유리 프릿에 포함될 수 있는 추가적인 성분들의 균일성이 좋아질 수 있다. 또한, 태양전지 전극 형성용 조성물은 개방전압, 단락전류가 우수하고 직렬저항이 낮으며 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
이하, 본 발명의 조성물 중 각 성분들에 대해 상세하게 설명한다.
도전성 분말
일 구체예에서, 도전성 분말은 은(Ag) 분말을 포함할 수 있다. 상기 은 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 은 분말일 수 있다. 또한, 상기 은 분말로 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
다른 구체예에서, 도전성 분말은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 크롬(Cr), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등이 사용될 수 있다.
도전성 분말은 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 2종 이상이 합금된 형태일 수도 있다. 바람직하게는 도전성 분말은 은 분말을 사용할 수 있다.
도전성 분말은 입자 형상이 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면, 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 제한 없이 사용될 수 있다.
도전성 분말의 평균 입경(D50)은 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아질 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다.
도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 60중량% 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 도전성 분말의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 태양전지의 변화 효율이 우수하게 나타나며, 페이스트화가 원활하게 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 70중량% 내지 90중량%로 포함될 수 있다.
유리프릿
유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 도전성 분말의 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리 프릿은 도전성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
유리프릿은 산화물 기준으로 텔루륨(Te) 20몰% 내지 55몰%, 아연(Zn) 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄(Ge) 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬(Li) 20몰% 내지 40몰%를 포함할 수 있다. 상기 텔루륨, 아연, 게르마늄 및 리튬의 함량 범위에서, 유리프릿 내 각 성분들의 균일성이 우수하고, 직렬저항, 개방전압, 단락전류가 우수하고 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
유리프릿은 산화물 기준으로 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 바람직하게는 30몰% 내지 50몰%, 더 바람직하게는 30몰% 내지 45몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항과 선저항을 낮추며 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
유리프릿은 산화물 기준으로 아연 20몰% 내지 40몰%, 바람직하게는 20몰% 내지 30몰%, 더 바람직하게는 20몰% 내지 25몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 직렬저항, 개방전압, 단락전류가 우수하고 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
유리프릿은 산화물 기준으로 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 바람직하게는 0.5몰% 내지 4몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 유리프릿의 각 성분의 균일성을 높일 수 있다.
유리프릿은 산화물 기준으로 리튬 20몰% 내지 40몰%, 바람직하게는 20몰% 내지 30몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 직렬저항, 개방전압, 단락전류가 우수하고 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
유리프릿은 납(Pb)을 포함하지 않는 무연 유리프릿일 수 있다. 납을 포함하지 않음으로써 환경 친화적인 유리프릿이 될 수 있다.
일 구체예에서, 유리프릿은 텔루륨, 아연, 게르마늄 및 리튬 원소를 포함하는 Te-Zn-Ge-Li-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Zn-Ge-Li-O계 유리프릿은 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 접촉저항과 선저항을 구현할 수 있다.
유리프릿은 텔루륨, 아연, 게르마늄 및 리튬 이외에, 금속 및/또는 금속 산화물을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 유리프릿은 붕소(B), 비스무트(Bi), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 인(P), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 유리프릿은 텔루륨, 아연, 게르마늄 및 리튬에, 붕소, 비스무트, 마그네슘, 텅스텐 중 하나 이상의 금속/금속 산화물을 포함하는 유리프릿일 수 있다.
예를 들면, 유리프릿은 텔루륨, 아연, 게르마늄, 리튬, 붕소, 마그네슘, 텅스텐 원소를 포함하는, Te-Zn-Ge-Li-B-Mg-W-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Zn-Ge-Li-B-Mg-W-O계 유리프릿은 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%, 붕소 0.01몰% 내지 10몰%, 마그네슘 1몰% 내지 10몰%, 텅스텐 0.01몰% 내지 10몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 접촉저항과 선저항을 구현할 수 있다.
예를 들면, 유리프릿은 텔루륨, 아연, 게르마늄, 리튬, 붕소, 비스무트, 마그네슘, 텅스텐 원소를 포함하는, Te-Zn-Ge-Li-B-Bi-Mg-W-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Zn-Ge-Li-B-Bi-Mg-W-O계 유리프릿은 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%, 붕소 0.01몰% 내지 10몰% 바람직하게는 1몰% 내지 10몰%, 비스무트 0.01몰% 내지 10몰% 바람직하게는 0.01몰% 내지 1몰%, 마그네슘 1몰% 내지 10몰%, 텅스텐 0.01몰% 내지 10몰% 바람직하게는 1몰% 내지 10몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 선저항을 구현할 수 있다.
유리프릿은 산화물 기준으로 아연 및 리튬의 총합이 40몰% 내지 60몰%, 바람직하게는 40몰% 내지 50몰%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 선저항을 구현하고, 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
유리프릿의 형상 및 크기 등은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 유리프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있다. 유리프릿의 형상은 구형 또는 부정형일 수 있다. 상기 "평균입경(D50)"은 이소프로필알코올(IPA)에 유리프릿 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 바람직하게는, 유리프릿의 평균입경(D50)은 0.5㎛ 내지 10㎛, 0.5㎛ 내지 2.0㎛인 것이 사용될 수 있다.
유리프릿은 통상의 방법을 사용하여 텔루륨 산화물, 아연 산화물, 게르마늄 산화물, 리튬 산화물 및 선택적으로 상기 금속 및/또는 금속 산화물로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 텔루륨 산화물, 아연 산화물, 게르마늄 산화물, 리튬 산화물 및 선택적으로 상기 금속 및/또는 금속 산화물을 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 혼합한 후, 혼합된 조성물을 800℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한 다음, 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 유리프릿을 얻을 수 있다.
유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.1중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 0.5중량% 내지 15중량%, 0.8중량% 내지 15중량%, 0.5중량% 내지 1.5중량%, 0.8중량% 내지 2.5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 직렬저항, 개방전압, 단락전류가 우수하고 태양전지 효율을 높일 수 있어서 전기적 특성이 우수하고 부착력 개선 효과가 있을 수 있다.
유기 비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.
용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸셀로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 잔부량으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 전체 중량 대비 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기에서 기술한 구성 요소 외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 변경할 수 있다.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 태양전지(100)는 p층(또는 n층)(11) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(12)을 포함하는 웨이퍼(10) 또는 기판 상에, 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(21) 및 전면 전극(23)을 형성할 수 있다. 예컨대, 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 60초 정도 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400℃ 내지 950℃, 바람직하게는 700℃ 내지 950℃에서 약 30초 내지 210초 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 유리프릿의 상세 구성은 표 1과 같다.
PbO B2O3 TeO2 Bi2O3 ZnO Li2O MgO GeO2 WO3 총합 평균입경
(㎛)
A - 2.8 37.5 0.5 21.4 26.6 9.1 1.0 1.1 100.0 1.5
B - 3.0 38.0 0.4 21.7 27.0 6.8 2.0 1.1 100.0 1.5
C - 2.9 38.6 0.4 21.5 26.7 6.8 2.0 1.1 100.0 1.5
D - 2.9 37.8 0.4 21.5 26.8 6.7 2.8 1.1 100.0 1.5
E - 2.8 40.2 0.3 20.7 25.7 6.5 2.8 1.0 100.0 1.5
F - 2.8 40.4 0.4 20.8 25.7 5.0 3.9 1.0 100.0 1.5
G - 2.8 40.3 0.0 20.8 25.8 5.4 3.9 1.0 100.0 1.5
H - 4.9 36.2 0.3 20.6 28.0 6.5 2.5 1.0 100.0 1.5
I - 3.0 38.9 0.5 22.2 27.6 6.7 0.0 1.1 100.0 1.5
J - 4.9 36.2 0.3 19.2 29.4 6.5 2.5 1.0 100.0 1.5
K 4.9 2.8 40.3 0.3 15.7 25.7 6.5 2.8 1.0 100.0 1.5
L - 10.0 19.0 11.3 21.5 25.6 9.0 2.5 1.1 100.0 1.5
M - 2.0 29.7 0.3 41.0 20.0 4.3 1.5 1.2 100.0 1.5
N - 2.3 40.8 0.3 21.0 23.0 5.5 6.0 1.1 100.0 1.5
O - 2.9 49.0 0.5 20.0 19.0 4.9 2.7 1.0 100.0 1.5
P - 2.0 29.7 0.3 20.0 41.0 4.3 1.5 1.2 100.0 1.5
실시예 1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스(Dow chemical company, STD4) 2.0 중량부를 용매인 터핀올 6.75중량부에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 90.0중량부, 상기 표 1의 유리 프릿 A 1.25중량부를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 2 내지 실시예 8
상기 실시예 1에서, 유리프릿의 종류를 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
비교예 1 내지 비교예 8
상기 실시예 1에서, 유리프릿의 종류를 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 이용하여 하기와 같이 태양전지 셀을 제조한 후, 각각에 대하여 하기 표 2의 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
태양전지 셀 제조
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼(보론(Bron)이 도핑(doping)된 p 타입 wafer) 전면에 텍스쳐링(texturing)한 후, POCl3로 n+층을 형성하고 그 위에 질화규소(SiNx:H)를 반사방지막으로 형성시킨 Multi crystalline 웨이퍼의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅하여 인쇄하고 적외선 건조로를 사용하여 300℃에서 1분간 건조시켰다. 이후 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 동일한 방법으로 적외선 건조로를 사용하여 300℃에서 1분간 건조시켜, 핑거 전극과 버스 전극 패턴을 형성하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 940℃에서 50초간 소성하여 태양전지 셀을 제조하였다.
(1) 전기적 특성 : 상기와 같이 제조된 태양전지 셀에 대하여 태양전지 효율측정장비(Halm社)를 사용하여 단락전류(Isc, 단위:A), 개방전압(Voc, 단위:mV), 직렬저항(Rs, 단위:Ω), 션트저항(Rsh, 단위:Ω), Fill Factor(FF, 단위:%) 및 변환효율(Eff, 단위:%)를 측정하였다.
(2)부착력: Flux(BONKOTE社, BON-102)를 셀의 버스바에 도포 후 인두기(HAKKO社, FX-838)을 사용하여 Sn/Pb ribbon(Huaguangda社, TM-A)을 약 360℃에서 버스바에 부착시킨다. 부착시킨 리본을 인장강도 시험기(Instron社, H5KT)를 사용하여 180°각도로 부착력(단위: N/mm)을 평가하였다.
유리
프릿		 Isc Voc Rs Rsh FF Eff 부착력
실시예 1 A 9.33 0.6427 0.00348 417 78.26 19.64 5.5
실시예 2 B 9.33 0.6426 0.00350 363 78.17 19.62 5.5
실시예 3 C 9.33 0.6426 0.00353 198 78.15 19.60 5.5
실시예 4 D 9.29 0.6396 0.00302 780 79.01 19.66 5.0
실시예 5 E 9.29 0.6396 0.00298 782 79.07 19.66 5.0
실시예 6 F 9.29 0.6396 0.00307 739 78.97 19.63 5.0
실시예 7 G 9.29 0.6400 0.00309 740 78.95 19.66 5.0
실시예 8 H 9.32 0.6387 0.00324 266 78.76 19.63 5.5
비교예 1 I 9.32 0.6417 0.00353 199 78.07 19.54 3.5
비교예 2 J 9.31 0.6382 0.00310 287 78.92 19.64 3.5
비교예 3 K 9.33 0.6383 0.00298 326 78.80 19.64 3.0
비교예 4 L 9.30 0.6392 0.00384 305 78.03 19.42 4.5
비교예 5 M 9.31 0.6376 0.00460 790 77.90 19.35 3.0
비교예 6 N 9.28 0.6380 0.00460 800 78.00 19.34 2.0
비교예 7 O 9.30 0.6389 0.00400 550 78.10 19.42 3.5
비교예 8 P 9.31 0.6390 0.00500 632 77.90 19.39 3.0
상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 단락전류(Isc, 단위:A), 개방전압(Voc, 단위:mV), 직렬저항(Rs, 단위:Ω)의 개선을 통해 우수한 변환효율 값을 나타낸다. 또한 소성과정 중 전극과 wafer 간 균일한 계면특성을 만들어 우수한 부착력을 보인다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (9)

  1. 도전성 분말, 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고,
    상기 유리프릿은 산화물 기준으로 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%를 포함하는 유리프릿을 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 Te-Zn-Ge-Li-O계 유리프릿이고, 상기 Te-Zn-Ge-Li-O계 유리프릿은 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%를 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 붕소(B), 비스무트(Bi), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 인(P), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 Te-Zn-Ge-Li-B-Mg-W-O계 유리프릿이고, 상기 Te-Zn-Ge-Li-B-Mg-W-O계 유리프릿은 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%, 붕소 0.01몰% 내지 10몰%, 마그네슘 1몰% 내지 10몰%, 텅스텐 0.01몰% 내지 10몰%를 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 Te-Zn-Ge-Li-B-Bi-Mg-W-O계 유리프릿이고, 상기 Te-Zn-Ge-Li-B-Bi-Mg-W-O계 유리프릿은 텔루륨 20몰% 내지 55몰%, 아연 20몰% 내지 40몰%, 게르마늄 0.1몰% 내지 5몰%, 리튬 20몰% 내지 40몰%, 붕소 0.01몰% 내지 10몰%, 비스무트 0.01몰% 내지 10몰%, 마그네슘 1몰% 내지 10몰%, 텅스텐 0.01몰% 내지 10몰%를 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 산화물 기준으로 아연 및 리튬의 총합이 40몰% 내지 60몰%인 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은
    상기 도전성 분말 60중량% 내지 95중량%,
    상기 유리 프릿 0.1중량% 내지 20중량%,
    상기 유기 비히클을 잔부량으로 포함하는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 중 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 형성된 전극.

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