KR100798255B1 - 전기전도성 후막 조성물, 이로부터 형성된 전극 및 태양전지 - Google Patents

전기전도성 후막 조성물, 이로부터 형성된 전극 및 태양전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전기전도성 후막 페이스트는 은 전기전도성 페이스트이며, 은 입자, 유리 입자 및 유기 비히클을 포함하고, 태양 전지의 규소 기판 상의 후면 단자와 접속하기 위한 전극으로 사용되며, 상기 은 입자의 평균 입경이 3.0 내지 15.0 ㎛인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 상술한 조성물로부터 형성된 전극 및 이 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지, 후막 전기전도성 조성물, 은 전기전도성 후막 페이스트

Description

전기전도성 후막 조성물, 이로부터 형성된 전극 및 태양 전지{ELECTROCONDUCTIVE THICK FILM COMPOSITION, ELECTRODE, AND SOLAR CELL FORMED THEREFROM}
도 1은 반도체 장치의 제조를 도시하는 공정 흐름도이다.
하기에 도 1에 나타낸 도면 부호에 대해 설명한다.
10: p형 규소 기판
20: n형 확산층
30: 질화규소막, 산화티탄막 또는 산화규소막
40: p+ 층 (후면 필드(back surface field; BSF))
60: 후면 상에 형성된 알루미늄 페이스트
61: 알루미늄 후면 전극(후면측 알루미늄 페이스트를 소성하여 얻음)
70: 후면 상에 형성된 은 또는 은/알루미늄 페이스트
71: 은 또는 은/알루미늄 후면 전극(후면측 은 페이스트를 소성하여 얻음)
500: 전면측 상에 형성된 은 페이스트
501: 은 전면 전극(전면측 은 페이스트를 소성하여 형성됨)
도 2a 내지 2d는 본 발명의 전기전도성 페이스트를 사용하는 태양 전지의 제조 방법을 설명한다. 하기에 도 2에 나타낸 도면 부호에 대해 설명한다.
102: 규소 기판
104: 광-수용면측의 전극
106: 제1 전극용 페이스트 조성물
108: 제2 전극용 전기전도성 페이스트
110: 제1 전극
112: 제2 전극
본 발명은 규소 반도체 소자에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 태양 전지의 후막 전극 형성에 사용되는 전기전도성 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 태양 전지용 은 전기전도성 후막 조성물(페이스트)에 관한 것이다.
본 발명은 특히 광다이오드 및 태양 전지와 같은 광-수용 전극에서 효과적이지만, 넓은 범위의 반도체 소자에 적용될 수 있다. 본 발명의 배경 기술은 하기에 당업계의 구체적인 예로서 태양 전지에 대해 기재되어 있다.
p형 베이스를 갖는 통상의 태양 전지 구조체는 통상적으로 전지의 전면측 또는 태양측 상의 네가티브 전극 및 후면측 상의 포지티브 전극을 갖는다. 반도체 본체의 p-n 접합부 상으로의 적절한 파장의 조사는 이들 본체에서 정공-전자 쌍을 생성하기 위한 외부 에너지원으로서 작용하는 것으로 알려져 있다. p-n 접합부에 존재하는 전위차 때문에, 정공 및 전자는 접합부를 가로질러 반대 방향으로 이동하 여 외부 회로에 전력을 전달할 수 있는 전류의 흐름을 유발한다. 대부분의 태양 전지는 금속화된, 즉, 전기적 전도성인 금속 접촉부가 제공된 규소 웨이퍼의 형태이다.
현재 지상에서 사용되는 대부분의 전력-발생 태양 전지는 규소 태양 전지이다. 대량 생산의 공정 흐름은 일반적으로 공정을 최대로 단순화하고 제조 비용을 최소화하는 것을 목적으로 한다. 특히, 전극은 금속 페이스트를 형성하기 위한 스크린 인쇄와 같은 방법을 사용하여 제조된다.
이러한 제조 방법의 일례가 도 1과 관련하여 후술된다. 도 1은 p형 규소 기판 (10)을 나타낸다.
도 1b에서, 역 전도성 형태의 n형 확산층 (20)이 인(P) 등의 열 확산에 의해 형성된다. 옥시염화인(POCl3)이 통상 인 확산원으로 사용된다. 어떤 특별한 변형 없이, 규소 기판 (10)의 전체 표면에 걸쳐 확산층 (20)이 형성된다. 상기 확산층은 수십 Ω/□ 정도의 시트 저항, 및 약 0.3 내지 0.5 ㎛의 두께를 갖는다.
도 1c에 나타낸 바와 같이, 레지스트 등을 사용하여 상기 확산층의 한 표면을 보호한 후에, 에칭에 의해 대부분의 표면으로부터 확산층 (20)을 제거하여 확산층 (20)이 하나의 주표면 상에만 잔류하도록 한다. 이어서, 유기 용매 등을 사용하여 레지스트를 제거한다.
그 후, 플라즈마 화학증착(CVD)과 같은 방법에 의해, 도 1d에 나타낸 바와 같이 n형 확산층 (20) 상에 반사방지 코팅으로서 질화규소막 (30)을 약 700 내지 900Å의 두께로 형성한다.
도 1e에 나타낸 바와 같이, 전면 전극용 은 페이스트 (500)를 질화규소막 (30) 상에 스크린 인쇄한 후 건조시킨다. 또한, 후면측 은 또는 은/알루미늄 페이스트 (70) 및 알루미늄 페이스트 (60)를 기판의 후면측 상에 스크린 인쇄한 후 건조시킨다. 그 후, 적외선 로(furnace)에서 약 700 내지 975℃의 온도로 수분 내지 수십 분 동안 소성을 행한다.
그 결과로서, 도 1f에 나타낸 바와 같이, 소성 동안에 도핑제로서 알루미늄이 알루미늄 페이스트로부터 규소 기판 (10)으로 확산되어, 고 농도의 알루미늄 도핑제를 함유하는 p+ 층 (40)을 형성한다. 상기 층은 일반적으로 후면 필드(BSF) 층이라 칭하고, 이는 태양 전지의 에너지 전환 효율을 개선하는데 도움이 된다.
알루미늄 페이스트는 소성에 의해 건조된 상태 (60)로부터 알루미늄 후면 전극 (61)으로 전환된다. 후면 은 또는 은/알루미늄 페이스트 (70)도 동시에 소성되어, 은 또는 은/알루미늄 후면 전극 (71)이 된다. 소성 동안에, 후면측 알루미늄과 후면측 은 또는 은/알루미늄 간의 경계부는 합금 상태를 나타내고, 전기적으로 접속된다. 알루미늄 전극은, 부분적으로는 p+ 층 (40) 형성의 필요성으로 인해 후면 전극의 대부분의 면적을 차지한다. 알루미늄 전극을 납땜하는 것은 불가능하기 때문에, 구리 리본 등에 의한 태양 전지들의 상호접속을 위한 전극으로서 은 후면 전극이 후면측부 상에 형성된다. 또한, 전면 전극-형성 은 페이스트 (500)는 소성 동안에 소결되고 질화규소막 (30)을 통해 침투하여 n형 층 (20)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 이러한 유형의 방법을 일반적으로 "관통 소성(fire through)"이라 한 다. 이러한 관통 소성 상태는 도 1f의 층 (501)에서 뚜렷하다.
후면측 전극의 형성시, 알루미늄 및 은 전극(또는 Ag/Al 전극)을 형성하는 데 통상적으로 사용되는 2가지 종래 방법이 있다. 제1 방법은 Ag 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, Al 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, (은 및 Al 전극을 형성하기 위해) 두 페이스트를 모두 소성하는 일본 특허 공개 제2001-127317호 및 동 제2004-146521호에 개시되어 있다.
일본 특허 공개 (평)11-330512호에 개시되어 있는 제2 방법은 제1 방법에서 Al 전극 및 Ag 전극의 형성 순서를 반대로 바꿔서, 즉 먼저 Al 전극용 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, 두번째로 Ag 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, 두 페이스트를 모두 소성하는 방법이다.
제2 방법에서는, Al 전극 및 Ag 전극의 열수축 거동의 차이로 인하여, 두 전극의 중첩부에 균열이 발생하는 경향이 있어, 태양 전지의 전기적 특성(전환 효율 등)이 악화되었다.
일본 특허 공개 제2003-223813호는 알루미늄의 열수축을 검토한다. 상기 특허 공보에서는, Al의 열수축이 열팽창 계수가 낮은 물질, 예컨대 SiO2를 페이스트 조성물에 포함시킴으로써 개선된다는 점을 보여준다. 그러나 상기 특허 공보는, 태양 전지의 특성 저하는 SiO2의 첨가로 개선되지만, SiO2를 첨가함으로써 Al 전극 및 Ag 전극의 중첩부에서의 균열이 발생하지 않는다고는 기재되어 있지 않다.
또한 SiO2를 사용하는 경우, 납땜성이 감소될 가능성이 있으며, 열수축 및 납땜성의 억제는 상충 관계를 갖는다. 대개, 접속용 전극으로 사용되는 제2 전극 재료는 접착 강도뿐만 아니라 납땜성을 요구하기 때문에, 결합제로서 사용되는 유리 입자가 반드시 Si 기판과의 접착성을 향상시키기 위한 재료에 포함되도록 설계되어야 한다.
통상적인 전기전도성 페이스트에서, 균열 발생을 억제하고, 모두 충분한 접착 강도를 갖는 제2 전극을 형성할 수 있으며, 충분한 전지 특성을 유지할 수 있는 접속용 전기전도성 페이스트를 얻는 것은 어려웠다.
본 발명은 중첩부에서 균열이 본질적으로 발생하지 않는 전기전도성 페이스트를 제공하고, 후면의 알루미늄 전극 및 은 전극을 동시에 소성함으로써 상기 문제점들을 해결한다. 본 발명은 충분한 태양 전지 특성을 유지하면서 충분한 접착 강도를 갖는 전극을 형성할 수 있다.
<발명의 개요>
본 발명의 전기전도성 후막 페이스트는 은 전기전도성 페이스트이며, 은 입자, 유리 입자, 유기 비히클을 포함하고, 태양 전지의 규소 기판 상의 후면 단자와 접속하기 위한 전극으로 사용된다. 이 페이스트는 상기 은 입자의 평균 입경이 3.0 내지 15.0 ㎛라는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 상술한 바와 같은 조성물로부터 형성된 전극, 및 상기 전극을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명의 전도성 후막 조성물(페이스트)은 태양 전지의 후면에 설치된 알루 미늄 전극 및 은 전극을 동시에 소성하는 경우에도 중첩부(후면 Al, Ag 전극)에서 균열이 본질적으로 발생하지 않는 전극을 상기 페이스트로부터 형성하는 능력을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 은 입자, 유리 입자 및 유기 비히클을 포함하며, 태양 전지의 규소 기판 상의 후면 단자와 접속하기 위한 전극으로 사용되는 전도성 후막 조성물, 특히 은 전기전도성 페이스트를 제공한다. 이는 상기 은 입자의 평균 입경이 3.0 내지 15.0 ㎛라는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는, 은 입자가 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 40 내지 93 중량％로 포함되고, 유리 입자가 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 2 내지 10 중량％로 포함되며, 유기 비히클이 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 50 중량％로 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 은 전기전도성 페이스트에 포함되는 유리 분말의 연화점은 450 내지 550℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 은 전기전도성 페이스트는 충분한 접착 강도를 갖는 제2 전극으로 사용되며, 제1 전극과 제2 전극의 중첩부에서의 균열 발생을 억제하고, 태양 전지의 특성을 악화시키지 않는다.
본 발명은 전기전도성 금속(특히 은 입자), 결합제(특히 유리 입자) 및 유기 비히클을 포함하며, 태양 전지의 규소 기판 상의 후면 단자와 접속하기 위한 전극으로 사용되는 은 전기전도성 페이스트에 관한 것이다. 본 발명의 전기전도성 페이스트는 태양 전지의 후면 전극 형성에 있어서 상기 제2 방법, 즉 Al 전극용 전기전도성 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, 은 전극용 전기전도성 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, 이들을 소성하는 방법에 사용된다.
다음으로, 본 발명의 전기전도성 후막 페이스트의 각 성분을 설명하기로 한다.
1. 전기전도성 금속
본 발명의 전기전도성 페이스트에 사용 가능한 전기전도성 금속으로서 은 (Ag) 입자를 들 수 있으며, 이것이 가장 바람직하다. 은 입자는 바람직하게는 플레이크(flake) 형태 또는 분말 형태이다. 일반적인 전기전도성 페이스트로서의 용도에서는, 은 입자의 입경이 기술적 효과면에서 특별히 제한되는 것은 아니지만, 입경이 은의 소결성에 영향을 미치므로 (예를 들면, 입경이 큰 은 입자는 입경이 작은 은 입자의 속도에 비해 더 느린 속도로 소결됨), 본 발명의 목적을 위해 특정 입경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 은 입자는 전기전도성 페이스트의 도포 방법(예를 들면, 스크린 인쇄)에 적합한 입경을 가질 필요도 있다.
상기 요건을 충족시키기 위해, 은 입자의 평균 입경은 3.0 내지 15.0 ㎛, 바람직하게는 5.0 내지 11.0 ㎛이다. 이러한 입경을 갖는 은 입자를 사용함으로써, 전기전도성 페이스트를 적절히 도포하며, 후면의 제1 전극용 알루미늄 페이스트의 용융/수축 거동, 및 제2 전극용 은 전기전도성 페이스트의 소결 거동을 조화시키고, 두 전극의 중첩부에서의 균열 발생을 억제할 수 있다.
은 입자의 입경이 상기 범위 미만인 경우, 은 전기전도성 페이스트는 이상한 소결 거동을 나타내며, 알루미늄 페이스트와의 소결 속도의 부조화로 인해 두 전극간에 균열이 발생하는 경향이 있다. 또한, 은 입자의 입경이 상기 범위를 초과하 는 경우, 소결이 충분히 진행되지 않기 때문에 전기 전도성이 낮아지고, 전극 막의 강도가 감소한다.
고순도(99％ 이상)의 은이 바람직하지만, 전극 패턴의 전기적 요구에 응하여 저순도의 물질도 사용할 수 있다.
본 발명에서, 전기전도성 금속은 상술한 은 입자가 가장 바람직하지만, 은 이외의 전기전도성 금속도 사용할 수 있다. Cu, Au, Ag, Pd 및 Pt와 같은 금속이 유용할 수 있다. 또한, 상기 금속들의 합금 및 혼합물도 본 발명에 유용하다. 예를 들면, Cu, Au, Ag-Pd, Pt-Au 등을 사용할 수 있다. 은 입자의 사용에 관한 지금까지의 논의는 비제한적이며, 다른 금속, 상술한 합금 및 혼합물의 사용에도 적용되는 것으로 이해된다.
전기전도성 금속의 함량은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 양인 한 특별히 제한되지는 않으나, 은 입자는 전기전도성 페이스트의 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 40 내지 93 중량％로 존재한다. 또한, 조성물에 알루미늄을 첨가하여 요망되는 특성을 강화시킬 수 있다.
2. 무기 결합제
본 발명의 전기전도성 페이스트에 무기 결합제를 포함시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 유용한 무기 결합제는 전기전도성 페이스트가 600 내지 800℃에서 소성되고, 적절히 소결 및 습윤화되고, 규소 기판에 적절히 부착될 수 있도록, 450 내지 550℃의 연화점을 갖는 유리 프릿(frit)이다. 연화점이 450℃ 미만인 경우, 소결이 지나치게 되어, 본 발명의 효과를 충분히 얻지 못하는 경우가 있다. 반면, 연화점이 550℃를 초과하면, 소성 동안 충분한 용융 흐름이 얻어지지 않아 충분한 접착 강도가 발휘되지 않고, 은의 액상 소결을 촉진할 수 없는 경우가 있다.
본원에서, "연화점"은 ASTM C338-57의 섬유 신장법으로 얻는다.
유리 프릿의 화학적 조성은 본 발명에서 중요하지 않으므로, 전자 재료용 전기전도성 페이스트에 사용되는 어떠한 유리 프릿이라도 적용가능하다. 예를 들어, 붕규산납 유리 등을 적절히 사용할 수 있다. 규산납 유리 및 붕규산납 유리가 연화점 범위 및 유리 용융성 모두에 있어서 본 발명에 우수한 재료이다. 무연 유리, 예컨대 붕규산아연을 사용할 수도 있다.
무기 결합제로서의 유리 프릿의 함량은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 양인 한 특별히 제한되지 않으나, 그 함량은 전기전도성 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 2.0 내지 10.0 중량％, 바람직하게는 3.0 내지 6.0 중량％이다.
무기 결합제의 양이 2.0 중량％ 미만인 경우 접착 강도가 불충분한 경우가 있고, 무기 결합제의 양이 10.0 중량％를 초과하는 경우, 후공정으로서의 납땜이 유리 부유 등에 의해 지연되는 경우가 있다.
3. 유기 비히클
본 발명의 전기전도성 페이스트는 유기 비히클을 포함한다. 본 발명에서, 임의적인 비활성 액체를 유기 비히클로서 사용할 수 있다. 유용한 유기 액체, 예를 들어 알코올; 알코올의 에스테르(예컨대 아세테이트 또는 프로피오네이트); 전분(예컨대 송유 및 테르피네올); 각종 용액, 예컨대 송유액, 또는 수지(폴리메타크릴레이트 등) 또는 에틸셀룰로오스의 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 모노아세테이 트 용액, 또는 에틸셀룰로오스의 테르피네올 용액을 들 수 있다. 본 발명에서, 에틸셀룰로오스의 테르피네올 용액(에틸셀룰로오스 함량 = 5 내지 50 중량％)이 바람직하게 사용된다.
유기 비히클의 함량은 전기전도성 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 50 중량％이다.
4. 첨가제
본 발명의 전기전도성 페이스트에 증점제 및(또는) 안정화제 및(또는) 다른 일반적인 첨가제를 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 첨가제를 사용하는 경우, 점착제(증점제), 안정화제 등을 첨가하거나, 다른 일반적인 첨가제로서 분산제, 점도 조절제 등을 사용할 수도 있다. 첨가제의 사용량은 최종적으로 얻어지는 전기전도성 페이스트의 특성에 따라 결정된다. 첨가제의 양은 관련 제조업자가 적절히 결정할 수 있다. 또한, 몇몇 종류의 첨가제를 사용할 수도 있다.
후술하는 바와 같이, 본 발명의 전기전도성 페이스트의 점도는 소정 범위 내인 것이 바람직하다. 전기전도성 페이스트에 적절한 점도를 부여하기 위해, 필요한 경우, 점착제(증점제)를 첨가할 수 있다. 점착제의 일례로서, 예를 들면 상술한 물질들을 들 수 있다. 첨가되는 점착제의 양 등은 최종 전기전도성 페이스트의 점도에 따라 달라지지지만, 관련 제조업자가 적절히 결정할 수 있다.
본 발명의 전기전도성 페이스트는 통상적으로 상기 각각의 성분들을 3롤 혼련기로 혼합하여 제조된다. 본 발명의 전기전도성 페이스트는 바람직하게는 스크린 인쇄에 의해 태양 전지 후면의 원하는 부분에 도포되며, 상기 방법으로 도포시, 점도는 소정 범위를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 전기전도성 페이스트의 점도는 브룩필드(Brookfield) HBT 점도계 및 #14 스핀들을 사용하는 다용도 컵으로 10 rpm 및 25℃에서 측정하는 경우 50 내지 300 PaS인 것이 바람직하다.
본 발명의 전기전도성 페이스트는 주성분이 알루미늄인 전기전도성 페이스트로부터 형성된 제1 전극과 부분적으로 중첩된 상태로 형성된 제2 전극으로 사용된다. 즉, 본 발명의 전기전도성 페이스트는 Al 전극용 전기전도성 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, 은 전극용 전기전도성 페이스트를 인쇄 및 건조시키고, 이들을 동시에 소성하여 형성되며, 본 발명의 전기전도성 페이스트는 후면 상의 전극을 접속하기 위한 전극으로 사용된다. 다음으로, 도면(도 2)을 참조하여 본 발명의 전기전도성 페이스트(은 전기전도성 페이스트)를 사용하여 제조된 태양 전지의 일례를 설명한다.
우선, Si 기판 (102)을 제조한다. Si 기판의 광-수용측면(면) 상에, 전극(예를 들어, Ag가 주성분인 전극) (104)을 설치한다 (도 2a). 기판의 후면 상에, 태양 전지의 후면 전극으로 사용된 알루미늄 페이스트(태양 전지에 사용되는 한 이는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 PV333, PV322(이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니(E. I. du Pont de Nemours and Company) 시판)) (106)를 스크린 인쇄 등으로 도포한 후 건조시킨다 (도 2b). 이어서, 본 발명의 전기전도성 페이스트를 알루미늄 페이스트와 부분적으로 중첩된 상태로 도포하고, 인쇄하고 미리 건조시키고, 건조시킨다 (도 2c). 각 페이스트의 건조 온도는 바람직하게는 180℃ 이하이다. 또한, 후면의 각 전극의 막 두께로서, 알루미늄 페이스트의 건조 막 두께는 바람직하게는 40 내지 60 ㎛, 본 발명의 은 전기전도성 페이스트의 두께는 바람직하게는 20 내지 30 ㎛이다. 또한, 알루미늄 페이스트와 은 전기전도성 페이스트의 중첩부는 바람직하게는 약 0.5 내지 2.5 mm이다.
다음으로, 얻어진 기판을, 예를 들어 600 내지 900℃에서 약 2 내지 15분 동안 소성하여, 원하는 태양 전지를 얻는다 (도 2d).
도 2d에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 전기전도성 페이스트를 사용하여 얻어진 태양 전지는 기판(예를 들어, Si 기판) (102)의 광-수용면(표면) 상의 전극 (104), Al이 주성분인 Al 전극(제1 전극) (110), Ag이 주성분인 은 전극(제2 전극) (112)을 후면 상에 갖는다.
<실시예>
다음으로, 적용예를 들어 본 발명을 더 자세히 설명한다. 하기 적용예에서, 본 발명의 은 전기전도성 페이스트의 제조예, 및 태양 전지 제조시 Si 기판의 후면용 전극 재료로서 은 전기전도성 페이스트를 사용하는 실시예에 대해 설명한다.
적용예 1
적용예 1은 후술하는 바와 같다.
전기전도성 페이스트의 제조
점도 조절제 1.7 중량％ 및 유기 비히클(에틸셀룰로오스의 테르피네올 용액(에틸셀룰로오스 20부 함유)) 22.5 중량％를 유리 프릿(Si-B-Pb-O 시스템) 4.8 중량％와 평균 입경 8.5 ㎛의 은 분말 71.0 중량％와의 혼합물에 첨가하였다. 이 혼합물을 만능 혼합기로 예비 혼합하고, 3롤 혼련기로 혼련하여 은 전기전도성 페이스 트를 얻었다. 입경, 함량 및 사용된 재료의 특성을 하기 표 1에 나타낸다.
태양 전지의 제조
얻어진 은 전기전도성 페이스트를 사용하여, 하기의 순서로 태양 전지를 형성하였다.
(1) 표면 상에 은 전극을 갖는 Si 기판의 후면 상에, 태양 전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 PV333(이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 시판)을 건조 막 두께 40 내지 60 ㎛로 스크린 인쇄하고, 180℃ 이하의 온도에서 건조시켰다. 본 발명의 은 전기전도성 페이스트를 건조시킨 후, 20 내지 30 ㎛의 막 두께를 얻었고, 은 페이스트를 스크린 인쇄하여 상기 알루미늄 페이스트가 폭 1 mm로 중첩되도록 하고, 건조시켰다.
(2) 알루미늄 페이스트 및 은 전기전도성 페이스트를 동시에 히터 온도 800℃에서 소성 시간 10분 동안 적외선 로에서 소성하였다.
평가
얻어진 소결 제품의 후면 전극의 중첩부를 100배의 배율로 확대하여 현미경(디지털 현미경)으로 관찰하고, 나안으로 균열의 존재를 관찰하였다.
균열 관찰 이외에도, 제2 전극의 접착 강도를 측정하였다. 그의 측정 방법으로는, 박리각 90°로 "인스트론(Instron)" 장력 측정기를 사용하여 1분당 2인치 (5.08 cm)의 신장 속도로 접착 강도를 측정하였다.
또한, 전환 계수를 비롯하여 태양 전지에 요구되는 다른 특성을 측정하였다.
이들 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 1 내지 3
적용예 1에 설명된 본 발명의 전기전도성 페이스트 대신 표 1에 나타낸 혼합 조성물 및 특성을 갖는 전기전도성 페이스트를 사용하고, 적용예 1에 나타낸 것과 유사한 순서로 태양 전지를 제조하였다. 또한, 비교예 1은 통상적인 전기전도성 페이스트에 해당한다.
얻어진 태양 전지를 적용예 1과 유사하게 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
적용예 1 비교예 1 (통상적인 예) 비교예 2 비교예 3
은 입자 평균 입경 ㎛ 8.5 2.5 8.5 8.5
함량 중량％ 71.0 71.0 71.0 71.0
유리 프릿 연화점 ℃ 500.0 500.0 500.0 600.0
함량 중량％ 4.8 2.5 1.0 4.8
유기 비히클 중량％ 22.5 25.0 26.5 22.5
점도 조절제 중량％ 1.7 1.5 1.5 1.7
적용예 1 비교예 1 (통상적인 예) 비교예 2 비교예 3
균열 발생 1) OK NG OK OK
접착 강도 (N) 2.2 2.7 0.7 0.3
태양 전지의 특성 2) OK NG OK OK
1) 균열 발생에 대해, 균열이 본질적으로 발생하지 않는 경우(균열이 발생하지 않거나, 발생한다하더라도 거의 발생하지 않으면, 이들은 특성에 영향을 미치지 않음)를 OK로 하였고, 균열이 발생하는 경우를 NG로 하였다. 2) 전환 계수를 비롯한 태양 전지에 요구되는 특성을 측정하였다. 충분히 실용적인 특성을 얻은 경우를 OK로 하였고, 비실용적인 특성을 얻은 경우를 NG로 하였다.
적용예 1에 따르면, 본 발명의 은 전기전도성 페이스트를 사용한 태양 전지에서는 균열이 본질적으로 발생하지 않았고, 접착 특성 및 태양 전지 특성이 유지되었다 (충분히 실용적으로). 반면 비교예 1(통상적인 예)에서는, 은 입자의 입경이 본 발명의 전기전도성 페이스트의 입경보다 작았기 때문에, 균열이 발생하였고, 태양 전지 특성도 불충분하였다. 또한 비교예 2에서는, 유리 프릿의 함량이 낮았기 때문에, 충분한 접착 강도를 얻을 수 없었다. 또한 비교예 3에서는, 유리의 연화점이 본 발명의 전기전도성 페이스트의 연화점보다 높았기 때문에, 충분한 접착 강도를 얻을 수 없었다.
본 발명의 전기전도성 페이스트를 태양 전지에 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. (a) Cu, Au, Ag, Pd, Pt; Cu, Au, Ag, Pd, Pt의 합금; 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 금속 입자, 및
    (b) 유리 입자를
    (c) 유기 비히클
    중에 분산된 상태로 포함하며, 태양 전지의 규소 기판 상의 후면 단자와 접속하기 위한 전극으로 사용되고, 상기 금속 입자의 평균 입경이 3.0 내지 15.0 ㎛인 후막 전도성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 총 조성물의 중량％를 기준으로 하여, 상기 금속 입자를 40 내지 93 중량％, 상기 유리 입자를 2 내지 10 중량％, 및 유기 비히클을 5 내지 50 중량％로 포함하는 후막 전도성 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 입자가 그의 연화점이 450 내지 550℃ 범위인 것을 특징으로 하는 후막 전도성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 알루미늄을 더 포함하는 후막 전도성 조성물.
  5. 제1항의 후막 전도성 조성물을 소성하여, 유기 비히클을 제거하고 유리 입자를 소결함으로써, 제1항의 후막 전도성 조성물로부터 형성된 전극.
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