KR100961226B1 - 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한태양전지 - Google Patents
환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100961226B1 KR100961226B1 KR1020080048653A KR20080048653A KR100961226B1 KR 100961226 B1 KR100961226 B1 KR 100961226B1 KR 1020080048653 A KR1020080048653 A KR 1020080048653A KR 20080048653 A KR20080048653 A KR 20080048653A KR 100961226 B1 KR100961226 B1 KR 100961226B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bismuth
- lead
- component
- formula
- solar cell
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 45
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 101
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- 229930195733 hydrocarbon Chemical group 0.000 claims description 19
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 claims description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 17
- 239000004215 Carbon black (E152) Chemical group 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 15
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 13
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 26
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- URUUZIAJVSGYRC-UHFFFAOYSA-N oxan-3-one Chemical compound O=C1CCCOC1 URUUZIAJVSGYRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 5
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 4
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 4
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 4
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 125000005594 diketone group Chemical group 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NQBXSWAWVZHKBZ-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOC(C)=O NQBXSWAWVZHKBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical compound NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000896 Ethulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001859 Ethyl hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 1
- -1 aluminum salt Chemical class 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019326 ethyl hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M silver acetate Chemical compound [Ag+].CC([O-])=O CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940071536 silver acetate Drugs 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- VFWRGKJLLYDFBY-UHFFFAOYSA-N silver;hydrate Chemical compound O.[Ag].[Ag] VFWRGKJLLYDFBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체 성분과 분산 매체를 포함하고, 상기 고체 성분은, 금속 및 금속 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 전도성 분말; 납(Pb) 성분을 함유하지 않은 유리 프릿; 및 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 납 성분 미립자를 포함하는 태양전지 전극용 페이스트, 및 이를 전면 전극으로 이용한 태양전지를 제공한다. 본 발명에 따르면, 유해성 납(Pb) 성분의 함량이 최소화되어 친환경적인 태양전지를 제조할 수 있으며, 열처리 시 반사 반사막의 침투 효과가 우수하고, 반도체 기판과의 결합력이 향상되어 낮은 직렬 저항(Rs) 및 높은 분로(shunt) 저항(Rsh)을 가져 우수한 전기적 특성을 갖는다.
태양전지, 전극, 페이스트, 컨택, 납(Pb), 은(Ag)
Description
본 발명은 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유해성 납(Pb, 鉛)의 함량을 최소화하여 친환경적인 태양전지의 전극을 제조할 수 있으면서, 낮은 직렬 저항(Rs) 및 높은 분로(shunt) 저항(Rsh)을 갖게 할 수 있는 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것이다.
광을 이용한 반도체 장치, 예를 들어 태양전지는 태양광을 유용한 전기적 에너지로 변환시켜 클린 에너지 자원으로서 각광을 받고 있으며, 현재 실용화가 진행되고 있다. 태양전지 등과 같이 광을 이용한 반도체 장치는, 일반적으로 전극이 형성되고 있다. 이때, 전극은 가능한 한 빛을 차단하지 않도록 수광면(受光面) 상 에서 점유 면적이 작아야 한다. 이에 따라, 태양전지의 전극은, 예를 들어 격자 모양의 그리드 패턴(grid pattern) 등으로 형성되고 있다.
도 1은 일반적인 실리콘 웨이퍼형 태양전지의 단면 구성도를 보인 것이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 태양전지는 일반적으로 태양광이 입사되는 반도체 기판(10); 상기 반도체 기판(10)의 상부에 형성된 전면 전극(20); 및 상기 반도체 기판(10)의 하부에 형성된 후면 전극(30)을 갖는다. 또한, 상기 반도체 기판(10)의 표면에는 입사되는 태양광의 반사 손실을 방지하기 위한 반사 방지막(12)이 코팅되어 있다.
상기 반도체 기판(10)은 N형 실리콘층(10a)과 P형 실리콘층(10b)을 가지는 실리콘 웨이퍼로 구성된다. 또한, 상기 후면 전극(30)은 주로 알루미늄(Al) 막으로 구성된다. 구체적으로, 상기 후면 전극(30)은 알루미늄(Al) 분말을 주재료 한 페이스트(paste)가 P형 실리콘층(10b)에 코팅된 다음, 소결(sintering)하는 과정에서 P형 실리콘층(10b) 내부에 Al 이온이 확산되어, P형 실리콘층(10b)과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성한다. 또한, 상기 반사 방지막(12)은 주로 태양광의 반사 손실을 방지하기 위한 유효 성분으로서 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride ; Si3N4)를 포함한다. 상기 전면 전극(20)은 주로 은(Ag)이 사용되고 있다. 구체적으로, 전면 전극(20)은, 은(Ag) 분말을 주재료로 한 페이스트가 반사 방지막(12) 상에 그리드 패턴(grid pattern)으로 인쇄된 다음, 소결되어 형성된다. 이때, 전면 전극(20)은 열처리를 통한 소결 과정에서 반사 방지막(12)을 침투하여 N형 실리 콘층(10a)과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성함으로써, 태양전지의 직렬 저항을 낮춘다.
태양전지의 전극, 구체적으로 태양전지의 전면 및 후면 전극(20)(30)은 위와 같이 전도성 금속(Ag, Al 등)을 주재료로 한 페이스트가 소결되어 형성되고 있다. 또한, 상기 전극(20)(30)용 페이스트는 전도성 금속 성분을 소결을 통해 반도체 기판(10)에 부착하기 위한 무기 소결제로서의 유리 프릿(glass frit), 그리고 이들 고체 성분을 분산하기 위한 분산 매체로서의 유기물(유기 용제 등) 등을 포함하고 있다.
후면 전극(30)용 페이스트와 관련한 선행 문헌으로서, 예를 들어 일본 공개특허 제2001-202822호(특허문헌 1) 및 대한민국 공개특허 제2004-0025609호(특허문헌 2) 등에는 알루미늄(Al) 분말, 유리 프릿, 유기물 등을 포함하는 페이스트가 제시되어 있다. 또한, 전면 전극(20)용 페이스트와 관련한 선행 문헌으로서, 대한민국 공개특허 제2007-0066938호(특허문헌 3), 대한민국 공개특허 제2007-0067636호(특허문헌 4) 및 대한민국 공개특허 제2007-84100호(특허문헌 5) 등에는 은(Ag) 분말, 유리 프릿, 유기물(수지 결합제) 등을 포함하는 페이스트가 제시되어 있다. 이때, 상기 선행 특허문헌에 제시한 바와 같이, 무기 소결제로서의 유리 프릿은 저융점의 납(Pb, 鉛) 성분이 함유된 것이 사용되고 있다.
납 성분은 유리 프릿의 융점을 낮춰 전도성 금속(Ag, Al 등)과 반도체 기판(10)과의 부착력을 향상시켜 전극(20)(30) 배선의 강도를 증대시킬 수 있다. 특히, 전면 전극(20)용 페이스트의 경우, 유리 프릿 내에 함유된 납 성분(예를 들어, PbO)은 반사 방지막(12, ARC)인 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 박막층을 침투하여 오믹 컨택(ohmic contact)을 부여한다. 구체적으로, 소결 과정에서 납 성분은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)와 반응하여 반사 방지막(12)을 부식시킴으로써, 은(Ag) 전극이 반사 방지막(12)을 침투하게 하여 N형 실리콘층(10a)과의 오믹 컨택(ohmic contact)이 형성되게 한다. 이러한 이유로, 전극(20)(30)용 페이스트를 구성하는 유리 프릿으로는 납 성분을 함유한 것을 사용하고 있다. 특히, 전면 전극(20)용 페이스트의 경우 납 성분은 N형 실리콘층(10a)과의 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성하는 침투제의 역할을 하므로, 납 성분의 함유는 필수적이다.
그러나 상기 선행 특허문헌들을 포함한 종래 기술에 따른 전극(20)(30)용 페이스트에는 상당량의 유해성 납 성분이 포함되어 환경에 치명적인 문제점을 일으킨다. 구체적으로, 전면 전극(20)에 있어서 납 성분은 필수적이라 할 수 있지만, 종래에는 납 성분이 유리 프릿 내에 상당량 함유되어만 그의 함유에 따른 역할(침투제의 역할)을 발휘할 수 있다. 예를 들어, 상기 특허문헌 5에는 고체 성분 전체 중량 기준에 유리 프릿이 1 내지 15 중량퍼센트(wt%)를 차지하고, 상기 유리 프릿 내에는 15 내지 75 몰퍼센트(mole%)의 PbO와 5 내지 50 몰퍼센트(mole%)의 SiO2가 포함된 페이스트가 제시되어 있다. 이때, 납 성분(PbO)을 중량 기준으로 환산하면, 납 성분(PbO)은 고체 성분 전체 100 중량부 내에 대략적으로 최대 14.8 중량퍼센트(wt%)로 포함되고 있다. 이와 같이, 종래 기술에 따른 전극용 페이스트는 유해성 납의 함량이 높아 환경에 치명적인 문제점을 일으키는 결점이 있다.
[특허문헌 1] 일본 공개특허 제2001-202822호
[특허문헌 2] 대한민국 공개특허 제2004-0025609호
[특허문헌 3] 대한민국 공개특허 제2007-0066938호
[특허문헌 4] 대한민국 공개특허 제2007-0067636호
[특허문헌 5] 대한민국 공개특허 제2007-84100호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유해성 납(Pb) 성분의 함량 최소화가 가능하여 친환경적인 전극을 제조할 수 있는 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지를 제공하는 데에 목적이 있다. 구체적으로, 본 발명은 유해성 납(Pb) 성분이 낮은 함량으로 함유되고, 열처리 시, 반사 방지막(Si3N4 박막)을 침투하여 반도체 기판(N형 실리콘층)과 우수한 결합력을 갖게 함으로써, 낮은 직렬 저항(Rs) 및 높은 분로(shunt) 저항(Rsh)을 가지는 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트, 및 이를 전면 전극으로 이용한 태양전지를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고체 성분과 분산 매체를 포함하고, 상기 고체 성분은, 금속 및 금속 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 전도성 분말; 납(Pb) 성분을 함유하지 않은 유리 프릿; 및 납 성분;을 포함하되, 상기 납 성분이 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 납 성분 미립자를 포함하는 태양전지 전극용 페이스트를 제공한다. 상기 납 성분 미립자는, 바람직하게는 1 ~ 200 나노미터(㎚) 크기를 가지는 것이 좋다. 상기 납 성분 미립자는, 예를 들어 납(Pb); 납(Pb) 합금; 및 납(Pb) 산화물(하기 화학식 1)로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 고체 성분과 분산 매체를 포함하고, 상기 고체 성분은, 금속 및 금속 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 전도성 분말; 납(Pb) 성분을 함유하지 않은 유리 프릿; 및 납 성분;을 포함하되, 상기 납 성분이 납(Pb) 알콕사이드(하기 화학식 2); 납(Pb) 축중합 폴리머(하기 화학식 3); 및 베타디케톤류(하기 화학식 4)와 납(Pb)의 착물로부터 선택된 하나 이상의 납 성분 화합물을 포함하는 태양전지 전극용 페이스트를 제공한다.
아울러, 상기 고체 성분은 비스무스(Bi) 성분을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 비스무스(Bi) 성분은 비스무스(Bi) 및 비스무스(Bi) 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 비스무스(Bi) 성분은 비스무스(Bi); 비스무스(Bi) 합금; 비스무스(Bi) 산화물(하기 화학식 5); 비스무스(Bi) 알콕사이드(하기 화학식 6); 비스무스(Bi) 축중합 폴리머(하기 화학식 7); 및 베타디케톤류(하기 화학식 8)와 비스무스(Bi)의 착물로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이때, 상기 비스무스(Bi) 성분이, 예를 들어 비스무스(Bi) 단일 금속; 비스무스(Bi) 합금; 및 비스무스(Bi) 산화물(하기 화학식 5) 등으로서 입자상인 경우, 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 1 ~ 200 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 고체 성분은 전도성 분말 40.0 ~ 99.0 중량부; 납(Pb)을 함유하지 않은 유리 프릿 0.1 ~ 57.0 중량부; 및 납 성분 0.1 ~ 3.0 중량부를 포함하는 것이 좋다. 아울러, 상기 고체 성분은 비스무스(Bi) 성분 0.1 ~ 3.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 코팅된 반사 방지막; 상기 반사 방지막의 상부에 형성된 후, 소결에 의해 상기 반도체 기판과 컨택된 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 하부에 형성된 후면 전극;을 포함하는 태양전지에 있어서, 상기 전면 전극이, 상기 본 발명에 따른 페이스트의 소결체인 태양전지를 제공한다.
본 발명에 따르면, 유해성 납(Pb) 성분의 함량을 최소화시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따르면, 납(Pb) 성분이 유리 프릿 내에 함유된 형태로 포함되지 않고, 별도의 성분으로서 나노미터(㎚) 크기(바람직하게는, 200 ㎚ 이하)로 포함되거나, 또는 하기 화학식(2 내지 4)으로 표기되는 화합물의 형태로 포함되어, 표면적 및 반응성 등의 활성이 향상되어 낮은 함량으로 사용되어도 열처리 시 반사 반사막의 침투 효과가 우수하고, 반도체 기판과의 결합력을 향상시킨다. 이에 따라, 본 발명은 종래보다 납 성분의 사용량을 절반 이하로 낮출 수 있어 환경 친화적인 전극을 제조할 수 있고, 반사 반사막의 침투 효과와 반도체 기판과의 결합력을 향상시켜, 낮은 직렬 저항(Rs) 및 높은 분로(shunt) 저항(Rsh)을 갖게 하여 태양전지의 전기적 성능을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 치밀한 구조의 전극을 형성하여 우수한 전도성을 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 태양전지 전극용 페이스트는 고체 성분과, 상기 고체 성분을 분산시키는 분산 매체를 포함한다. 이때, 상기 고체 성분은 전도성 분말과, 상기 전도성 분말을 반도체 기판에 결합시키기 위한 무기 소결제로서의 무납(無鉛)형 유리 프릿(glass frit)과, 소결 과정에서 반사 방지막을 침투하여 오믹 컨택(ohmic contact)을 부여하는 침투제로서의 납 성분을 포함한다.
상기 전도성 분말은 금속 및 금속 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 여기서, 금속은 단일 금속 및 합금을 포함하며, 상기 금속 함유 화합물은 금속산화물 및 금속염을 포함한다. 상기 전도성 분말은, 예를 들어 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 또는 이들로부터 선택된 2 이상의 혼합이나 합금을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전도성 분말은 금속 함유 화합물로서, 예를 들어 은(Ag)이나 알루미늄(Al)의 산화물, 또는 은(Ag)이나 알루미늄(Al)의 염(유기염 및 무기염을 포함한다) 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 전도성 분말은 페이스트 내에 구형이나 박편 상의 입자 형태, 또는 이들이 분산된 콜로이드 형태로 포함될 수 있다. 아울러, 상기 전도성 분말은 위와 같은 금속 또는 금속 함유 화합물로부터 선택된 입자 표면에 유기물이 코팅된 것을 사용할 수 있다.
상기 전도성 분말은, 태양전지의 전면 전극용으로 바람직하게는 은(Ag), 은(Ag) 합금 및 은(Ag) 화합물(은 산화물이나 은 염) 등을 사용할 수 있다. 은(Ag) 화합물은, 은(Ag) 산화물로서 산화은(Ag2O), 은(Ag) 염으로서 염화은(AgCl), 질산은(AgNO3), 은 아세테이트(AgOOCCH3) 등을 예로 들 수 있다. 태양전지의 전면 전극용으로서 전도성 분말은, 가장 바람직하게는 은(Ag) 입자가 좋다. 또한, 전도성 분말은, 태양전지의 후면 전극용으로 바람직하게는 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금 및 알루미늄(Al) 화합물(알루미늄 산화물이나 알루미늄 염) 등을 사용할 수 있다.
상기 전도성 분말은 0.01 미크로미터(㎛) ~ 30.0 미크로미터(㎛)의 크기를 가지는 것이 좋으며, 입경이 작은 경우 소결성이 우수해지므로 바람직하게는 100 나노미터(㎚) ~ 500 나노미터(㎚)의 크기를 가지는 것이 좋다.
또한, 위와 같은 전도성 분말은 고체 성분 전체 중량 기준으로, 즉 고체 성분 100 중량부에 대해 40.0 ~ 99.0 중량부로 포함되는 것이 좋다. 전도성 분말의 함량이 40.0 중량부 미만이면, 전도성이 떨어져 바람직하지 않고, 99.0 중량부를 초과하면 상대적으로 유리 프릿과 납 성분의 함량이 작아져 이들 함유에 따른 효과가 미미하여 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는, 상기 전도성 분말은 고체 성분 전체 중량 기준으로 70.0 ~ 99.0 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 유리 프릿은 본 발명에 따라서 납(Pb) 성분을 함유하지 않은 무납(無鉛)형이 사용된다. 본 발명에서, 상기 유리 프릿은 열처리에 의해 소결될 수 있으면서, 납(Pb) 성분을 함유하지 않고, 적어도 규소(Si) 성분을 함유하는 것이면 어 떠한 것이든 사용 가능하다. 상기 유리 프릿은, 예를 들어 SiO2계, SiO2-ZnO계(Si-Zn-O계), SiO2-B2O3계(Si-B-O계) 및 SiO2-Bi2O3계(Si-Bi-O계) 등을 사용할 수 있다. 여기서, SiO2계란 유리 프릿의 주성분이 SiO2인 것을 의미하고, SiO2-ZnO계란 유리 프릿의 주성분이 SiO2이고 부성분으로서 ZnO가 함유된 것을 의미한다. 또한, 상기 유리 프릿은 상기와 같은 주성분 및 부성분 외에 기타 성분으로서의 산화물을 더 포함할 수 있다. 이러한 산화물은 예를 들어 Al2O3, Ta2O5, Sb2O5, ZrO2, HfO2, In2O3, Ga2O3, Y2O3, 및 Yb2O3 등으로 선택된 하나 또는 둘 이상으로부터 선택될 수 있다.
상기 유리 프릿은, 바람직하게는 저융점을 갖는 것이 좋다. 보다 구체적으로, 유리 프릿은 전도성 분말로서 은(Ag)을 사용하는 경우 450 ~ 550℃의 연화점을 가지면 좋다. 전도성 분말로서 은(Ag)을 사용하는 경우, 열처리(소결)는 대략 600 ~ 800℃ 범위에서 진행될 수 있는데, 이때 유리 프릿의 연화점이 450℃ 보다 낮으면 유리 프릿의 빠른 용융으로 인하여 은(Ag)의 소결이 어려우며, 유리 프릿의 연화점이 450℃ 보다 높으면 유리 프릿의 양호한 용융 및 유동이 발생하지 않아 은(Ag)과 반도체 기판과의 양호한 결합 강도가 나타나지 않을 수 있다.
또한, 상기 유리 프릿은 고체 성분 전체 중량 기준으로, 즉 고체 성분 100 중량부에 대해 0.1 ~ 57.0 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 유리 프릿의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 결합력이 떨어져 반도체 기판과의 양호한 결합력을 도모 하기 어려우며, 57.0 중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 효과가 그다지 크지 않고 상대적으로 전도성 분말과 납 성분의 함량이 작아져 이들 함유에 따른 효과가 미미하여 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는, 유리 프릿은 고체 성분 전체 중량 기준으로 1.0 ~ 20.0 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 납 성분은 본 발명에 따라서 유리 프릿 내에 함유된 형태로 페이스트 내에 포함되지 않고, 별도의 성분으로서 페이스트 내에 포함된다. 이러한 납 성분은 반사 방지막(Si3N4 박막)을 침투하여 반도체 기판(N형 실리콘층)과의 오믹 컨택(ohmic contact)을 부여하는 침투제로서 작용한다.
상기 납 성분은 본 발명의 제1형태에 따라서 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 미립자로부터 선택된다. 상기 납 성분 미립자는 1 ~ 1,000 ㎚ 크기의 미립자로서, 납(Pb) 및 납(Pb) 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 납 성분 미립자는, 바람직하게는 1 ~ 200 ㎚ 크기를 갖는 것이 좋다. 여기서, 상기 납(Pb)은, 납(Pb) 단일 금속 및 납(Pb) 합금을 포함하며, 상기 납(Pb) 함유 화합물은 납(Pb) 산화물 및 납(Pb) 염 등을 예로 들 수 있다. 이때, 상기 납(Pb) 함유 화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 납(Pb) 산화물을 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Pb
p
O
q
H
r
(위 식에서, p와 q는 0보다 큰 정수 또는 소수이고, r은 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
또한, 상기 납 성분은 본 발명의 제2형태에 따라서 하기 화학식 2로 표기되는 납(Pb) 알콕사이드; 하기 화학식 3으로 표기되는 납(Pb) 축중합 폴리머; 및 하기 화학식 4로 표기되는 베타디케톤류와 납(Pb)의 착물 등으로부터 선택된 하나 이상의 납 성분 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Pb
a
(OR)
b
(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, a와 b는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
[화학식 3]
Pb
x
O
y
(OR)
z
(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, x, y, z 는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
[화학식 4]
(위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.)
상기 화학식 2 내지 4에서, R과 R'이 탄화수소인 경우, 사슬 내에 알킬 그룹, 아릴 그룹 등의 다양한 관능기를 가진 탄화수소가 될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서 상기 납 성분은 전술한 바와 같은 납 성분 미립자로부터 선택된 하나 이상, 또는 납 성분 화합물(화학식 2 내지 3, 화학식 4와 납의 착물)로부터 선택된 하나 이상을 사용하거나, 또는 상기 납 성분 미립자와 납 성분 화합물(화학식 2 내지 3, 화학식 4와 납의 착물)을 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 납 성분은 납(Pb); 납(Pb) 합금; 상기 화학식 1로 표기되는 납(Pb) 산화물; 상기 화학식 2로 표기되는 납(Pb) 알콕사이드; 상기 화학식 3으로 표기되는 납(Pb) 축중합 폴리머; 및 상기 화학식 4로 표기되는 베타디케톤류와 납(Pb)의 착물로부터 선택된 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 납 성분은 납(Pb) 산화물(화학식 1), 납(Pb) 알콕사이드(화학식 2), 납(Pb) 축중합 폴리머(화학식 3) 및 착물(납(Pb)과 화학식 4의 화합물)로부터 선택된 어느 하나를 사용하거 나, 납(Pb) 산화물(화학식 1)과 납(Pb) 축중합 폴리머(화학식 3)의 혼합, 또는 납(Pb) 산화물(화학식 1)과 착물(납(Pb)과 화학식 4의 화합물)의 혼합을 사용할 수 있다.
상기 납 성분은 발명의 목적 달성을 위한 중요 요건으로 작용한다. 구체적으로, 상기 납 성분은 유리 프릿과는 별도의 성분으로 페이스트 내에 포함되어지되, 1,000 ㎚ 이하의 미립자의 크기(바람직하게는, 200 ㎚ 이하)를 갖거나, 상기 화학식(화학식 2 내지 3, 화학식 4와 납의 착물)으로 표기되는 화합물 형태를 가짐으로 인하여, 활성이 우수해져 표면적과 반응성이 향상되고 우수한 소결성을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 납 성분이 유리 프릿과는 별도의 성분으로서 페이스트 내에 미립자 또는 상기 화학식으로 표시되는 화합물로 포함되어, 표면적과 반응성이 향상되어 적은 양을 사용하여도 반사 방지막(Si3N4 박막)에 대한 우수한 침투력을 가지며, 이와 함께 소결성이 향상되어 반도체 기판과의 우수한 결합력을 도모한다. 아울러, 위와 같이 우수한 침투력 및 결합력으로 인하여 낮은 직렬 저항(Rs) 및 높은 분로(shunt) 저항(Rsh)을 가져 전지의 전기적 성능을 향상시킨다. 따라서 본 발명에 따르면 유해성 납 성분의 함량을 최소화할 수 있어 환경 친화적인 전극을 제조할 수 있으며, 전기적 성능을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 납 성분의 사용량에 있어서, 종래 사용량의 절반 이하로 줄일 수 있다.
상기 납 성분(납 성분 미립자와 납 성분 화합물)은 가능한 한 적은 함량으로 포함되는 것이 좋지만, 함량이 너무 작으면 반사 방지막(Si3N4 박막)에 대한 우수한 침투력과 반도체 기판과의 결합력 향상을 도모하기 부여하기 어렵다. 상기 납 성분은 고체 성분 전체 중량 기준으로, 즉 고체 성분 100 중량부에 대해 0.1 ~ 3.0 중량부로 포함되는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 1.5 중량부로 포함되는 것이 좋다. 이때 납 성분의 함량이 0.1 중량부 미만이면 침투력과 결합력이 양호하지 않을 수 있으며, 3.0 중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 효과가 그다지 크지 않고 환경적인 측면에서 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따라서, 상기 고체 성분에는 비스무스(Bi) 성분이 더 포함될 수 있다. 이때, 상기 비스무스(Bi) 성분은 납 성분과 같이 반사 방지막(Si3N4 박막)의 침투제로 작용하여, 납 성분을 보조한다. 본 발명에 따르면, 비스무스(Bi) 성분이 납 성분과 동일한 역할(반사 반지막의 침투제 역할)을 하여, 이러한 비스무스(Bi) 성분의 포함에 의해 납 성분의 함량을 보다 최소화할 수 있다.
상기 비스무스(Bi) 성분은 비스무스(Bi) 및 비스무스(Bi) 함유 화합물로부터 선택된다. 상기 비스무스(Bi)는 비스무스(Bi) 단일 금속 및 비스무스(Bi) 합금을 포함하며, 상기 비스무스(Bi) 함유 화합물은 비스무스(Bi) 산화물 및 비스무스(Bi) 염 등을 예로 들 수 있다. 또한, 상기 비스무스(Bi) 함유 화합물은 하기 화학식으로 표기되는 비스무스(Bi) 산화물, 비스무스(Bi) 알콕사이드, 비스무스(Bi) 축중합 폴리머, 그리고 하기 화학식의 베타디케톤류와 비스무스(Bi)의 착물 등을 예로 들 수 있다.
구체적으로, 상기 비스무스(Bi) 성분은 하기 화학식 5로 표기되는 비스무스(Bi) 산화물을 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 5]
Bi
p
O
q
H
r
(위 식에서, p와 q는 0보다 큰 정수 또는 소수이고, r은 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
또한, 상기 비스무스(Bi) 성분은 하기 화학식 6으로 표기되는 비스무스(Bi) 알콕사이드를 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 6]
Bi
a
(OR)
b
(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, a와 b는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
아울러, 상기 비스무스(Bi) 성분은 하기 화학식 7로 표기되는 비스무스(Bi) 축중합 폴리머를 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 7]
Bi
x
O
y
(OR)
z
(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, x, y, z 는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
또한, 상기 비스무스(Bi) 성분은 하기 화학식 8로 표기되는 베타디케톤류와 비스무스(Bi)의 착물을 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 8]
(위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.)
상기 화학식 6 내지 8에서, R과 R'이 탄화수소인 경우, 사슬 내에 알킬 그룹, 아릴 그룹 등의 다양한 관능기를 가진 탄화수소가 될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서, 상기 비스무스(Bi) 성분은 비스무스(Bi); 비스무스(Bi) 합금; 상기 화학식 5로 표기되는 비스무스(Bi) 산화물; 상기 화학식 6으로 표기되는 비스 무스(Bi) 알콕사이드; 상기 화학식 7로 표기되는 비스무스(Bi) 축중합 폴리머; 및 상기 화학식 8로 표기되는 베타디케톤류와 비스무스(Bi)의 착물로부터 선택된 어느 하나를 유용하게 사용할 수 있으며, 또한 이들을 2 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 비스무스(Bi), 비스무스(Bi) 합금, 비스무스(Bi) 산화물(화학식 5), 비스무스(Bi) 알콕사이드(화학식 6), 비스무스(Bi) 축중합 폴리머(화학식 7) 및 착물(비스무스(Bi)와 화학식 8의 화합물)로부터 선택된 어느 하나를 사용하거나, 이들 중에서 비스무스(Bi)와 비스무스(Bi) 산화물(화학식 5)을 혼합하여 사용할 수 있으며, 또한 비스무스(Bi) 산화물(화학식 5)과 비스무스(Bi) 축중합 폴리머(화학식 7)를 혼합하여 사용할 수 있다.
이때, 상기 비스무스(Bi) 성분이 입자상인 경우 전술한 납 성분과 같이 미립자로 인한 활성 증가 및 소결성 향상을 이유로 나노 크기의 미립자인 것이 좋다. 예를 들어, 비스무스(Bi) 성분이 비스무스(Bi) 단일 금속, 비스무스(Bi) 합금 및 비스무스(Bi) 산화물(화학식 5) 등과 같이 입자상인 경우, 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기를 갖는 미립자인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1 ~ 200 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것이 좋다. 또한, 상기 비스무스(Bi) 성분이 비스무스(Bi) 알콕사이드(상기 화학식 6), 비스무스(Bi) 축중합 폴리머(상기 화학식 7) 및 착물(비스무스(Bi)와 상기 화학식 8의 착물) 등의 화합물인 경우에도 활성 증가로 인하여 반사 반지막에 대한 침투력이 우수함은 물론 반도체 기관과의 결합력 향상을 도모한다.
상기 비스무스(Bi) 성분은 고체 성분 전체 중량 기준으로, 즉 고체 성분 100 중량부에 대해 0.1 ~ 3.0 중량부로 포함되는 것이 좋다. 이때, 비스무스(Bi) 성분의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 이의 함유에 따른 납 성분의 보조 역할, 즉 침투력과 결합력의 향상을 도모하기 어려우며, 3.0 중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 효과가 그다지 크지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 비스무스(Bi) 성분은 고체 성분 전체 중량 기준으로 0.1 ~ 1.5 중량부로 포함되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 전극용 페이스트는, 이상에서 설명한 고체 성분과, 상기 고체 성분을 분산시키는 분산 매체를 포함하는 데, 이때 상기 분산 매체는 고체 성분을 분산시킬 수 있는 것이면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 상기 분산 매체는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 고체 성분과의 중량비로 1 : 0.05 ~ 60.0(즉, 중량 기준으로, 고체 성분 : 분산 매체 = 1 : 0.05 ~ 60.0)으로 포함될 수 있으며, 이러한 분산 매체는, 예를 들어 물 또는 유기 용제(알콜류, 글리콜류 등)를 적어도 포함하되, 고체 입자의 분산성을 향상시키기 위한 분산제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는, 예를 들어 알킬 아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염, 시트르산염 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 전극용 페이스트는 고체성분 및 분산매체 외에, 통상적으로 사용되는 수지 결합제 및 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 수지 결합제는 유기물로부터 선택될 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 예를 들어 폴리메타크릴레이트, 에틸 셀룰로오즈, 에틸 하이드록시 에틸 셀룰로오즈, 로진(rosin), 에틸렌클리콜모노부틸에테르모노아세테이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 안정화제, 점도 조절제 등을 예로 들 수 있으며, 이들의 구체적 인 종류는 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 것으로부터 선택될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 전극용 페이스트는 10 ~ 500 Paㆍs의 점도를 가질 수 있으며, 태양전지의 전면 전극 및 후면 전극으로 사용될 수 있다. 특히 태양전지의 전면 전극용으로 유용하게 사용될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 전극용 페이스트는 태양전지의 반도체 기판(보다 구체적으로는, 반사 방지막) 상에 인쇄기법을 통하여 패터닝될 수 있다. 여기서, 인쇄기법은 스크린 프린팅, 롤투롤 프린팅, 그라비아 프린팅, 오프세트 프린팅, 잉크젯 프린팅 등을 예로 들 수 있으며, 전면 전극의 경우 바람직하게는 격자 모양의 그리드 패턴으로 형성되는 것이 좋다. 이와 같이 패터닝된 후에는 600 ~ 800℃의 온도에서 열처리되어 소결되는 것이 좋다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지는, 전면 전극이 이상에서 설명한 본 발명에 따른 페이스트의 소결체로 구성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 태양전지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 코팅된 반사 방지막; 상기 반사 방지막의 상부에 형성된 후, 소결에 의해 상기 반도체 기판과 컨택된 전면 전극; 및 상기 반도체 기판(실리콘 웨이퍼)의 하부에 형성된 후면 전극;을 포함하되, 상기 전면 전극은 전술한 바와 같은 본 발명의 페이스트의 소결체로 구성된다.
상기 반도체 기판 및 반사 방지막은 통상과 같이 구성될 수 있다. 아울러, 상기 후면 전극은 통상과 같은 Al 페이스트가 소결되어 구성되거나, 또는 전술한 바와 같은 본 발명의 페이스트가 소결되어 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[제조 예 1] - Ag 분말
(주)나노신소재(대한민국 충청북도 청원군 부용면 금호리 부용공단 소재)에서 판매하는 평균 입경 200㎚ 크기를 가지며, 표면이 유기물로 코팅된 구형 타입의 Ag 분말(전도성 금속 분말)을 준비하였다. 상기 Ag 분말의 사진을 도 2에 나타내었다.
[제조 예 2 ] - Pb(OH)2 분산 용액
(주)나노신소재(대한민국 충청북도 청원군 부용면 금호리 부용공단 소재)에서 판매하는 Pb(OH)2 나노 분말(Powder)을 용매로서 톨루엔을 사용하여 30중량%의 농도로 볼밀을 진행하여 분산 평균 입경 50㎚의 크기를 갖는 Pb(OH)2 분산 용액을 제조하였다. Pb(OH)2 나노 분말을 위와 같이 볼밀 과정을 진행하여 분산 용액으로 제조한 경우, 페이스트 제조과정에서 Pb(OH)2 나노 분말을 균일하게 분포시킬 수 있는 장점이 있다. 이때, 용매로서 사용된 톨루엔은 삼본밀을 이용해 페이스트를 제 조하는 과정에서 대부분 휘발되어 페이스트 내에 존재하지 않게 된다. 상기 나노 크기의 Pb(OH)2 분산 용액의 사진을 도 3에 나타내었다.
[제조 예 3] - 납 착물(Lead(Ⅱ) acetylacetonate)
미합중국 시그마 알드리치 사의 Lead(Ⅱ) acetylacetonate 분말을 구매하여 사용하였다. 구매한 분말을 수회 세척 및 상온에서 건조시켰으며, 분말 내의 납(Lead) 함유율은 51.107%로 확인되었다.
[제조 예 4] - Bi(OH)3 분산 용액
(주)나노신소재(대한민국 충청북도 청원군 부용면 금호리 부용공단 소재)에서 판매하는 평균 일차 입경 50㎚의 크기를 갖는 Bi(OH)3 나노 분말을 용매로서 톨루엔을 사용하여 25중량%의 농도로 볼밀을 진행하여 분산 평균 입경 80㎚의 크기를 갖는 Bi(OH)3 분산 용액을 제조하였다. Bi(OH)3 나노 분말을 위와 같이 볼밀을 진행하여 분산 용액으로 제조한 경우, 페이스트 제조과정에서 Bi(OH)3 나노 분말을 균일하게 분포시킬 수 있는 장점이 있다. 이때, 용매로서 사용된 톨루엔은 삼본밀을 이용해 페이스트를 제조하는 과정에서 대부분 휘발되어 페이스트 내에 존재하지 않게 된다. 상기 나노 크기의 Bi(OH)3 분산 용액의 사진을 도 4에 나타내었다.
[제조 예 5] - Bi2O3 분산 용액
(주)나노신소재(대한민국 충청북도 청원군 부용면 금호리 부용공단 소재)에서 판매하는 Bi(OH)3 나노 분말을 600℃에서 소결을 진행하여 베이지색을 띠는 Bi2O3 분말을 제조하였다. 소결 과정을 통해 제조된 Bi2O3 분말을 분쇄 과정을 거친 후, 용매로서 톨루엔을 사용하여 30중량%의 농도로 볼밀을 진행하여 분산 평균 입경 50㎚의 크기를 갖는 Bi2O3 분산 용액을 제조하였다. 상기 나노 크기의 Bi2O3 분산 용액의 사진을 도 5에 나타내었다.
[실시 예 1]
제조 예 1에서의 평균 입경 200㎚ 크기의 Ag 분말(powder)에 납이 함유되지 않은 평균 입경 0.7~3.0㎛의 크기를 갖는 Si-B-O계 유리 프릿을 전체 무게의 3.0중량%로 첨가한 혼합물을 준비하였다. 바인더 역할을 하는 에틸 셀룰로오스는 Terpineol을 이용해 30중량%의 농도로 용해를 하여 준비된 혼합물에 첨가하여 균일하게 분포하도록 하였다. 제조 예 2의 분산입경 50nm의 크기를 갖는 Pb(OH)2 분산용액을 고형분을 고려하여 전체무게의 0.5중량%를 추가로 가하고, 혼합기를 사용하여 예비 혼합을 한 후, 삼본밀을 이용해 반복 분산하여 페이스트화를 진행하였다. 삼본밀 과정 중 페이스트의 점도가 높아 Terpineol을 첨가하여 점도를 조정함으로서 스크린 프린트에 적합한 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다. 제조된 페이스트 를 Brookfield LVDV-Ⅱ+Pro CPE-51 스핀들을 이용하여 점도를 측정해본 결과 0.4rpm에서 210,000cps의 점도를 나타내었다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다. 하기 표 1에서 함량은 페이스트 전체를 기준으로 한 중량%이며, 나머지 잔량은 바인더 및 점도 조절을 위한 용제 등이다.
[실시 예 2]
실시 예 1과 비교하여 제조 예 2의 분산 입경 50㎚의 크기를 갖는 Pb(OH)2 분산용액을 고형분을 고려하여 페이스트 전체무게의 1.0중량%로 조정한 것 외에는 동일한 방법으로 삼본밀을 이용하여 Terpineol을 첨가하며, 점도 조절 하에 페이스트를 제조하였다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[실시 예 3]
실시 예 1과 비교하여 Pb(OH)2 분산용액 대신 제조 예 3의 Lead(Ⅱ) acetylacetonate를 페이스트 전체 무게의 0.5중량%로 조정한 것 외에는 동일한 방법으로 삼본밀을 이용하여 Terpineol을 첨가하며, 점도 조절 하에 페이스트를 제조하였다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[실시 예 4]
실시 예 3과 비교하여 제조 예 3의 Lead(Ⅱ) acetylacetonate를 페이스트 전체 무게의 0.8%로 조정한 것 외에는 동일한 방법으로 삼본밀을 이용하여 Terpineol을 첨가하며, 점도 조절 하에 페이스트를 제조하였다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[실시 예 5]
실시 예 1과 비교하여 Pb(OH)2 분산 용액 0.5중량%에 더하여 제조 예 4의 분산 입경 80㎚의 크기를 갖는 Bi(OH)3 분산용액을 고형분을 고려하여 페이스트 전체무게의 0.5중량%로 더 첨가 조정한 것 외에는 동일한 방법으로 삼본밀을 이용하여 Terpineol을 첨가하며, 점도 조절 하에 페이스트를 제조하였다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[실시 예 6]
실시 예 3과 비교하여 제조 예 3의 Lead(Ⅱ) acetylacetonate 0.5중량에 더하여 제조 예 5의 분산 입경 50㎚의 크기를 갖는 Bi2O3 분산 용액을 고형분을 고려하여 페이스트 전체무게의 0.5중량%로 더 첨가 조정한 것 외에는 동일한 방법으로 삼본밀을 이용하여 Terpineol을 첨가하며, 점도 조절 하에 페이스트를 제조하였다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[비교 예 1]
제조 예 1에서의 200㎚ 크기의 Ag 분말(powder)와 납 화합물이 80중량% 포함된 평균 입경 0.5~3.5㎛의 크기를 갖는 Si-Pb-O계 유리 프릿을 페이스트 전체 무게의 3.0중량%로 첨가한 혼합물을 준비하였다. 바인더 역할을 하는 에틸 셀룰로오스는 Terpineol을 이용해 30중량%의 농도로 용해를 하여 준비된 혼합물에 첨가하여 균일하게 분포하도록 하였다. 혼합기를 사용하여 예비 혼합을 한 후, 삼본밀을 이용해 반복 분산하여 페이스트화를 진행하였다. 삼본밀 과정 중 페이스트의 점도가 높아 Terpineol을 첨가하여 점도를 조정함으로서 스크린 프린트에 적합한 태양전지용 페이스트를 제조하였다. 본 비교예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[비교 예 2]
비교 예 1과 비교하여 납 화합물이 80% 포함된 평균 입경 0.5~3.5㎛의 크기를 갖는 Si-Pb-O계 유리 프릿을 페이스트 전체 무게의 0.5중량%로 조정하고, 여기에 납이 함유되지 않은 평균 입경 0.7~3.0㎛의 크기를 갖는 Si-B-O계 유리 프릿을 페이스트 전체 무게의 3.0중량%로 더 첨가 조정한 것 외에는 동일한 방법으로 삼본밀을 이용하여 Terpineol을 첨가하며, 점도 조절 하에 페이스트를 제조하였다. 본 실시예에 따른 페이스트의 구성 성분(및 함량) 및 점도를 하기 [표 1]에 나타내었다.
| 비 고 |
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| Ag 분말 |
81.2 | 81.0 | 80.8 | 80.5 | 80.7 | 80.1 | 81.2 | 80.4 |
| 에틸 셀룰로오스 |
1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
| Si-B-O계 유리 프릿 |
3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | - | 3 |
| Si-Pb-O계 유리 프릿 |
- | - | - | - | - | - | 3 | 0.5 |
| 50nm Pb(OH)2 |
0.5 | 1.0 | - | - | 0.5 | - | - | - |
| Lead(Ⅱ) Acetylactonate | - | - | 0.5 | 0.8 | - | 0.5 | - | - |
| 80nm Bi(OH)3 |
- | - | - | - | 0.5 | - | - | |
| 50nm Bi2O3 |
- | - | - | - | - | 0.5 | - | - |
| 점 도 cps (@ 0.4rpm) |
210,000 | 200,500 | 198,000 | 192,000 | 201,000 | 195,000 | 199,000 | 204,000 |
< 태양전지 셀 제조 및 전기적 특성 평가 >
후면에 알루미늄이 도포된 6인치 단결정 실리콘 웨이퍼 상에 상기 실시예 및 비교예에 따른 페이스트를 스크린 인쇄방법으로 도포하고, 150℃에서 건조를 하였다. 인쇄에 사용된 마스크는 Metallic 325mesh로 사용하였으며, 평가용 패턴은 120㎛ 폭의 핑거라인과 2㎜폭의 버스라인으로 구성되게 하였다. 얻어진 기판은 적외선 소성로에서 피크온도 약 780℃에서 IN-OUT 약 4분의 조건으로 도포된 페이스트를 소성하여 태양전지 기판(셀)을 제작하였다. 제작된 기판(셀)의 전기적 특성(I-V) 평가는 PASAN CT801 셀 테스터기를 사용하여 측정하였다. 각각의 실시 예와 비교 예에 따른 페이스트를 적용한 태양전지 셀의 변환효율(Eff %), 충전요소(FF %), 개방전압(Voc), 단락 전류 (Isc), 최대 전압(Vmp) 및 최대 전류(Imp) 등의 전기적 특성 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
| 비 고 |
Voc (V) | Isc ( A) | Vmp (V) | Imp (A) | FF (%) | Eff (%) |
| 실시예 1 |
0.612 | 8.002 | 0.501 | 7.100 | 72.635 | 15.315 |
| 실시예 2 |
0.614 | 7.994 | 0.508 | 7.089 | 73.370 | 15.505 |
| 실시예 3 |
0.621 | 8.105 | 0.499 | 7.068 | 70.073 | 15.185 |
| 실시예 4 |
0.618 | 8.101 | 0.506 | 7.079 | 71.548 | 15.422 |
| 실시예 5 |
0.608 | 8.095 | 0.504 | 7.034 | 71.427 | 15.250 |
| 실시예 6 |
0.612 | 8.104 | 0.512 | 7.124 | 72.860 | 15.336 |
| 비교예 1 |
0.620 | 8.154 | 0.505 | 7.087 | 70.793 | 15.409 |
| 비교예 2 |
0.607 | 7.751 | 0.402 | 6.450 | 55.122 | 11.161 |
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 납 화합물의 사용량을 현저히 감소시켜 제조한 본 발명의 페이스트(실시 예 1 내지 6)는 전극의 효율적인 접촉으로 우수한 전기적 특성을 구현함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 우수한 전기적 특성을 구현함은 물론 납 화합물의 사용 감소로 친환경성을 도모함을 알 수 있다. 또한 비교 예 2에서와 같이 납 화합물의 사용 감소를 위해 Si-Pb-O계 유리 프릿을 적은 양(0.5중량%)으로 사용한 경우 전기적 특성(특히, FF % 및 Eff %)이 매우 낮음을 알 수 있었다.
한편, 도 6은 실시 예 1에 따른 페이스트를 이용한 전극으로서, 전도성 은(Ag) 나노 입자와 납 산화물(Pb(0H)2) 나노 입자를 사용하여 제조한 전극의 단면 사진이고, 도 7은 종래 마이크로(㎛) 크기의 은(Ag) 입자와 납 함유 마이크로(㎛) 크기의 유리 프릿을 이용하여 제조한 전극의 단면 사진이다. 도 6은 종래의 도 7에 비해 치밀한 구조의 전극을 형성함을 알 수 있으며, 이와 같이 치밀한 구조를 가지는 경우 우수한 전도성을 나타낸다.
도 1은 일반적인 실리콘 웨이퍼형 태양전지의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 사용된 평균 입경 200 nm의 나노 Ag 분말 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 나노 크기의 Pb(OH)2 분산 용액의 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 나노 크기의 Bi(OH)3 분산 용액의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 사용된 나노 크기의 Bi2O3 분산 용액의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 치밀한 구조의 은(Ag) 전극 단면 사진이다.
도 7은 종래의 마이크로 은 입자들을 이용하여 제조한 다공성 은(Ag) 전극 단면 사진이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 반도체 기판 10a : N형 실리콘층
10b : P형 실리콘층 12 : 반사 방지막
20 : 전면 전극 30 : 후면 전극
Claims (21)
- 고체 성분과 분산 매체를 포함하고,상기 고체 성분은,금속 및 금속 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 전도성 분말;납(Pb) 성분을 함유하지 않은 유리 프릿; 및1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 납 성분 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제1항에 있어서,납 성분 미립자는 1 ~ 200 나노미터(㎚) 크기인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제1항에 있어서,납 성분 미립자는 납(Pb); 납(Pb) 합금; 및 하기 화학식 1로 표기되는 납(Pb) 산화물로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.[화학식 1]Pb p O q H r(위 식에서, p와 q는 0보다 큰 정수 또는 소수이고, r은 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
- 제1항에 있어서,전도성 분말은 은(Ag), 은(Ag) 합금 및 은(Ag) 화합물로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제1항에 있어서,전도성 분말은 0.01 ~ 30.0 미크로미터(㎛) 크기의 은(Ag) 입자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 고체 성분과 분산 매체를 포함하고,상기 고체 성분은,금속 및 금속 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 전도성 분말;납(Pb) 성분을 함유하지 않은 유리 프릿; 및하기 화학식 2로 표기되는 납(Pb) 알콕사이드, 하기 화학식 3으로 표기되는 납(Pb) 축중합 폴리머, 및 하기 화학식 4로 표기되는 베타디케톤류와 납(Pb)의 착물로부터 선택된 하나 이상의 납 성분 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 전극용 페이스트.[화학식 2]Pb a (OR) b(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, a와 b는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)[화학식 3]Pb x O y (OR) z(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, x, y, z 는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)[화학식 4]
(위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.) - 제6항에 있어서,전도성 분말은 은(Ag), 은(Ag) 합금 및 은(Ag) 화합물로부터 선택된 하나 이 상인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제6항에 있어서,전도성 분말은 0.01 ~ 30.0 미크로미터(㎛) 크기의 은(Ag) 입자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제1항에 있어서,고체 성분은 비스무스(Bi) 및 비스무스(Bi) 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 비스무스(Bi) 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제9항에 있어서,비스무스(Bi) 성분은 비스무스(Bi); 비스무스(Bi) 합금; 및 하기 화학식 5로 표기되는 비스무스(Bi) 산화물로부터 선택된 하나 이상이고, 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.[화학식 5]Bi p O q H r(위 식에서, p와 q는 0보다 큰 정수 또는 소수이고, r은 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
- 제10항에 있어서,비스무스(Bi) 성분은 1 ~ 200 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제9항에 있어서,비스무스(Bi) 성분은 하기 화학식 6으로 표기되는 비스무스(Bi) 알콕사이드; 하기 화학식 7로 표기되는 비스무스(Bi) 축중합 폴리머; 및 하기 화학식 8로 표기되는 베타디케톤류와 비스무스(Bi)의 착물로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.[화학식 6]Bi a (OR) b(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, a와 b는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)[화학식 7]Bi x O y (OR) z(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, x, y, z 는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)[화학식 8]
(위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.) - 제6항에 있어서,고체 성분은 비스무스(Bi) 및 비스무스(Bi) 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 비스무스(Bi) 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제13항에 있어서,비스무스(Bi) 성분은 비스무스(Bi); 비스무스(Bi) 합금; 및 하기 화학식 5로 표기되는 비스무스(Bi) 산화물로부터 선택된 하나 이상이고, 1 ~ 1,000 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.[화학식 5]Bi p O q H r(위 식에서, p와 q는 0보다 큰 정수 또는 소수이고, r은 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
- 제14항에 있어서,비스무스(Bi) 성분은 1 ~ 200 나노미터(㎚) 크기의 미립자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제13항에 있어서,비스무스(Bi) 성분은 하기 화학식 6으로 표기되는 비스무스(Bi) 알콕사이드; 하기 화학식 7로 표기되는 비스무스(Bi) 축중합 폴리머; 및 하기 화학식 8로 표기되는 베타디케톤류와 비스무스(Bi)의 착물로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.[화학식 6]Bi a (OR) b(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, a와 b는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)[화학식 7]Bi x O y (OR) z(위 식에서, R은 수소 또는 탄화수소이고, x, y, z 는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)[화학식 8]
(위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.) - 제1항에 있어서,고체 성분은,전도성 분말 40.0 ~ 99.0 중량부;납(Pb)을 함유하지 않은 유리 프릿 0.1 ~ 57.0 중량부; 및납 성분 미립자 0.1 ~ 3.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제17항에 있어서,고체 성분은 비스무스(Bi) 및 비스무스(Bi) 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 비스무스(Bi) 성분 0.1 ~ 3.0 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제6항에 있어서,고체 성분은,전도성 분말 40.0 ~ 99.0 중량부;납(Pb)을 함유하지 않은 유리 프릿 0.1 ~ 57.0 중량부; 및납 성분 화합물 0.1 ~ 3.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 제19항에 있어서,고체 성분은 비스무스(Bi) 및 비스무스(Bi) 함유 화합물로부터 선택된 하나 이상의 비스무스(Bi) 성분 0.1 ~ 3.0 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트.
- 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상부에 코팅된 반사 방지막; 상기 반사 방지막의 상부에 형성된 후, 소결에 의해 상기 반도체 기판과 컨택된 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 하부에 형성된 후면 전극을 포함하는 태양전지에 있어서,상기 전면 전극은 제1항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 따른 페이스트의 소결체인 것을 특징으로 하는 태양전지.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080048653A KR100961226B1 (ko) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한태양전지 |
| PCT/KR2008/004365 WO2009145386A1 (en) | 2008-05-26 | 2008-07-25 | Environment-friendly paste for electrode of solar cell and solar cell using the same |
| TW098116657A TW201005756A (en) | 2008-05-26 | 2009-05-20 | Environment-friendly paste for electrode of solar cell and solar cell using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080048653A KR100961226B1 (ko) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한태양전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090122709A KR20090122709A (ko) | 2009-12-01 |
| KR100961226B1 true KR100961226B1 (ko) | 2010-06-03 |
Family
ID=41377242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080048653A KR100961226B1 (ko) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한태양전지 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100961226B1 (ko) |
| TW (1) | TW201005756A (ko) |
| WO (1) | WO2009145386A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015179268A1 (en) * | 2014-05-19 | 2015-11-26 | Sun Chemical Corporation | A silver paste containing bismuth oxide and its use in solar cells |
| JP5998178B2 (ja) * | 2014-06-05 | 2016-09-28 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池受光面電極用ペースト、その製造方法、および太陽電池セルの製造方法 |
| WO2016156221A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Heraeus Deutschland Gmbh & Co Kg | Electro-conductive pastes comprising an organic metal oxide |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313744A (ja) | 2005-04-14 | 2006-11-16 | E I Du Pont De Nemours & Co | 導電性厚膜組成物、電極、およびそれから形成される半導体デバイス |
| WO2006132766A2 (en) | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Ferro Corporation | Lead free solar cell contacts |
| KR100798258B1 (ko) | 2005-10-11 | 2008-01-24 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 알루미늄 후막 조성물(들), 전극(들), 반도체 장치(들) 및이들의 제조 방법 |
| KR100801167B1 (ko) | 2007-06-18 | 2008-02-05 | 한국다이요잉크 주식회사 | 태양전지 제조용 전면 전극재료 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002217434A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Sharp Corp | 太陽電池、太陽電池用インターコネクターおよびストリング |
| JP2004179618A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-06-24 | Sharp Corp | 太陽電池およびその製造方法、太陽電池用インターコネクター、ストリングならびにモジュール |
| US7771623B2 (en) * | 2005-06-07 | 2010-08-10 | E.I. du Pont de Nemours and Company Dupont (UK) Limited | Aluminum thick film composition(s), electrode(s), semiconductor device(s) and methods of making thereof |
-
2008
- 2008-05-26 KR KR1020080048653A patent/KR100961226B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2008-07-25 WO PCT/KR2008/004365 patent/WO2009145386A1/en active Application Filing
-
2009
- 2009-05-20 TW TW098116657A patent/TW201005756A/zh unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313744A (ja) | 2005-04-14 | 2006-11-16 | E I Du Pont De Nemours & Co | 導電性厚膜組成物、電極、およびそれから形成される半導体デバイス |
| WO2006132766A2 (en) | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Ferro Corporation | Lead free solar cell contacts |
| KR100798258B1 (ko) | 2005-10-11 | 2008-01-24 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 알루미늄 후막 조성물(들), 전극(들), 반도체 장치(들) 및이들의 제조 방법 |
| KR100801167B1 (ko) | 2007-06-18 | 2008-02-05 | 한국다이요잉크 주식회사 | 태양전지 제조용 전면 전극재료 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090122709A (ko) | 2009-12-01 |
| WO2009145386A1 (en) | 2009-12-03 |
| TW201005756A (en) | 2010-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100837994B1 (ko) | 전도성 조성물 및 반도체 소자의 제조에 사용하는 방법 | |
| KR101157478B1 (ko) | 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법 | |
| TWI576863B (zh) | 一種含無鉛玻璃熔塊之導電漿（一） | |
| TW201246229A (en) | Electro-conductive paste | |
| TWI521545B (zh) | 一種含無鉛玻璃熔塊之導電漿（二） | |
| TW201005755A (en) | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices | |
| TW200931449A (en) | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices: Mg-containing additive | |
| CN102403047A (zh) | 太阳能电池电极用浆料和使用其的电极及太阳能电池 | |
| TWI521548B (zh) | 一種含無鉛玻璃熔塊之導電漿（四） | |
| TWI591652B (zh) | 一種含無鉛玻璃熔塊之導電漿（五） | |
| TW201303892A (zh) | 含鉍基氧化物之厚膜膏及其於半導體裝置製備中的運用 | |
| CN109961871B (zh) | 一种用于丝印烧结形成透明导体的浆料和应用 | |
| TWI505294B (zh) | 一種含無鉛玻璃熔塊之導電漿（六） | |
| KR100961226B1 (ko) | 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한태양전지 | |
| KR100987533B1 (ko) | 환경친화형 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지 | |
| JP6042932B2 (ja) | 鉛フリーのガラスフリットを含む導電ペースト | |
| KR102152840B1 (ko) | 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지 | |
| KR101868638B1 (ko) | 실리콘 태양전지 전면전극용 페이스트 조성물 | |
| TW201419309A (zh) | 厚膜銀膏及其於半導體裝置之製造中的應用 | |
| JP2013504177A (ja) | 光電池のための導体 | |
| TW201013700A (en) | Methods using compositions containing submicron particles used in conductors for photovoltaic cells | |
| KR102326611B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR102007860B1 (ko) | 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지 | |
| CN111048601B (zh) | 太阳能电池电极与其制备方法以及包含其的太阳能电池 | |
| KR20200066067A (ko) | 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 이용하여 제조된 태양 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130311 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150526 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |