KR101157478B1 - 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명 태양전지 전극용 은 페이스트는 은분말 86중량%, 글래스 프릿 2중량%, 바인더 4중량%, 유기용매 7중량%, 첨가제 1중량%로 이루어지며, 습식 환원법으로 은입자를 석출하는 단계; 상기 은입자의 표면을 커플링제로 코팅하고 건조 및 분산하여 은분말을 제조하는 단계; 상기 은분말을 준비하는 단계; 상기 은분말에 글래스 프릿, 바인더, 유기용매, 첨가제를 혼합 및 분산시키는 단계를 포함하되, 상기 습식 환원법으로 은입자를 석출하는 단계에서는 질산은(silver nitrate) 용액에 암모니아수를 첨가해 은-아민 착체 용액을 만들고 이에 유기 환원제를 첨가해 은입자가 석출되도록 하되, 상기 질산은 용액은 질산은 농도가 30~80g/L인 것, 상기 유기 환원제는 그 농도가 10~30g/L인 것을 사용하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법에 의해 제조된다. 이에 의하면 입자간에 과도한 응집이 발생하지 않는 크기의 은입자를 석출할 수 있고, 은분말의 탭 밀도가 높고 낮은 비표면적을 지니고 있어 고온 소결에도 전극의 수축률을 줄이고 조밀한 전극을 형성함으로써 태양전지의 광전 효율을 극대화할 수 있으며, 스크린인쇄시 필수적으로 요구되는 페이스트의 요변성 구현이 가능하고, 기재와의 밀착성이 향상될 수 있는 등의 이점이 있다.
Description
본 발명은 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 은분말의 탭 밀도가 높고, 낮은 비표면적을 가진 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법에 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) 상에서 점유 면적이 작아야 한다. 이에 따라, 태양전지의 전극은, 예를 들어 격자 모양의 그리드 패턴(grid pattern) 등으로 형성되고 있다.
태양전지는 일반적으로 태양광이 입사되는 반도체 기판과 상기 반도체 기판의 상부에 형성된 전면 전극과 및 상기 반도체 기판의 하부에 형성된 후면 전극을 갖는다.
또한, 상기 반도체 기판의 표면에는 입사되는 태양광의 반사 손실을 방지하기 위한 반사 방지막이 코팅되어 있다.
상기 반도체 기판은 N형 실리콘층과 P형 실리콘층을 가지는 실리콘 웨이퍼로 구성되며, 상기 후면 전극은 주로 알루미늄(Al) 막으로 구성된다.
구체적으로, 상기 후면 전극은 알루미늄 분말을 주재료로 한 페이스트(paste)가 P형 실리콘층에 인쇄된 다음, 소결(sintering)하는 과정에서 P형 실리콘층 내부에 Al 이온이 확산되어, P형 실리콘층과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성한다.
또한, 상기 반사 방지막은 주로 태양광의 반사 손실을 방지하기 위한 유효 성분으로서 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride)를 포함한다. 상기 전면 전극은 주로 은(Ag)이 사용되고 있다.
즉, 상기 전면 전극은 은(Ag) 분말을 주재료로 한 페이스트가 반사 방지막상에 그리드 패턴(grid pattern)으로 인쇄된 다음, 소결되어 형성된다.
이때, 전면 전극은 열처리를 통한 소결 과정에서 반사 방지막을 침투하여 N형 실리콘층과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성함으로써, 태양전지의 직렬 저항을 낮춘다.
한편 태양전지의 전극, 구체적으로 태양전지의 전면 및 후면 전극은 위와 같이 전도성 금속(Ag, Al 등)을 주재료로 한 페이스트가 소결되어 형성되고 있다. 또한, 상기 전극용 페이스트는 전도성 금속 성분을 소결을 통해 반도체 기판에 부착하기 위한 무기 소결제로서의 유리 프릿(glass frit), 그리고 이들 고체 성분을 분산하기 위한 분산 매체로서의 유기물(유기 용제 등) 등을 포함하고 있다.
그러나 종래의 페이스트는 기재와의 밀착성이 결여되어 건조단계에서부터 그리드 일부가 박리되고, 고온 및 고속의 소결 조건에서 전극의 수축률이 크며, 치밀성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 입자간에 과도한 응집이 발생하지 않는 크기의 은입자를 석출할 수 있고, 은분말의 탭 밀도가 높고 낮은 비표면적을 지니고 있어 고온 소결에도 전극의 수축률을 줄이고 조밀한 전극을 형성함으로써 태양전지의 광전 효율을 극대화할 수 있도록 한 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법은 습식 환원법으로 은입자를 석출하는 단계;
상기 은입자의 표면을 커플링제로 코팅하고 건조 및 분산하여 은분말을 제조하는 단계;
상기 은분말을 준비하는 단계;
상기 은분말에 글래스 프릿, 바인더, 유기용매, 첨가제를 혼합 및 분산시키는 단계를 포함하되,
상기 습식 환원법으로 은입자를 석출하는 단계에서는 질산은(silver nitrate) 용액에 암모니아수를 첨가해 은-아민 착체 용액을 만들고 이에 유기 환원제를 첨가해 은입자가 석출되도록 하되, 상기 질산은 용액은 질산은 농도가 30~80g/L인 것, 상기 유기 환원제는 그 농도가 10~30g/L인 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 은분말을 제조하는 단계에서는, 분산제를 상기 은-아민 착체 용액의 3~5ppm을 첨가하여 상기 은분말을 평균입도 0.5~3.0㎛, 비표면적 0.4~0.8㎡/g, 탭밀도 4.5~5.5g/ml을 갖도록 제조할 수 있다.
상기 은분말에 글래스 프릿, 바인더, 유기용매, 첨가제를 혼합 및 분산시키는 단계에서는 은분말 86중량%, 글래스 프릿 2중량%, 바인더 4중량%, 유기용매 7중량%, 첨가제 1중량%를 혼합할 수 있다.
상기 유기 환원제로는 하이드로퀴논(hydroquinone)과 아스코르빈산(ascorbic acid)을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 분산제로는 아라빅 검(gum Arabic)과 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 은입자의 표면을 커플링제로 코팅하고 건조 및 분산하여 은분말을 제조하는 단계에서는, 상기 커플링제를 상기 은입자 표면에 10~1000 ppm 코팅할 수 있다.
상기 커플링제로는 알루미늄 원소를 중심으로 수산기와 인산기가 도입된 형태 또는 수산기와 카르복실기가 도입된 형태의 것을 사용할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명 태양전지 전극용 은 페이스트는 은분말 86중량%, 글래스 프릿 2중량%, 바인더 4중량%, 유기용매 7중량%, 첨가제 1중량%로 이루어진다.
상기 은분말은 평균입도 0.5~3.0㎛, 비표면적 0.4~0.8㎡/g, 탭밀도 4.5~5.5g/ml를 갖는다.
상기 은분말은 커플링제로 표면을 10~1000 ppm 코팅된다.
본 발명에 따른 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법에 의하면, 입자간에 과도한 응집이 발생하지 않는 크기의 은입자를 석출할 수 있고, 은분말의 탭 밀도가 높고 낮은 비표면적을 지니고 있어 고온 소결에도 전극의 수축률을 줄이고 조밀한 전극을 형성함으로써 태양전지의 광전 효율을 극대화할 수 있으며, 스크린인쇄시 필수적으로 요구되는 페이스트의 요변성 구현이 가능하고, 기재와의 밀착성이 향상될 수 있는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법에 의해 석출된 은입자의 형상을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 태양전지 전극용 은페이스트 제조방법에 의해 생성된 태양 전지 전극(Finger)을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 태양전지 전극용 은페이스트 제조방법에 의해 생성된 태양 전지 전극(Finger)을 나타낸 도면.
기타 실시 예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 자세히 설명한다.
본 발명의 태양전지 전극용 은 페이스트는, 은분말, 글래스 프릿, 바인더, 유기용매 및 각종 기능성 첨가제를 포함한다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 태양전지 전극용 은 페이스트는 습식환원법에 의해 제조된 구상이나 편상이 아닌 도 1과 같은 독특한 응집형 입자로서, 평균입도 0.5~3.0㎛, 비표면적이 0.4 내지 0.8 ㎡/g, 탭밀도 4.5~5.5g/ml인 은 분말이 75 내지 93 중량%, 글래스 프릿 0.5 내지 5 중량%, 바인더 1 내지 5 중량%, 유기용매 1 내지 10 중량%, 기능성 첨가제 1 내지 3 중량%를 포함한다.
그리고 은분말은 커플링제로 표면을 10~1000 ppm 코팅하였다.
이러한 본 발명의 태양전지 전극용 은 페이스트를 제조하기 위하여, 먼저 습식 환원법으로 은입자를 석출하고, 상기 은입자의 표면을 커플링제로 코팅하고 건조 및 분산하여 은분말을 제조하여 준비한다.
본 발명에 사용된 은분말은 은-아민 착체 용액과 환원제 및 기타 분산제를 반응조 내에서 혼합하는 일반적인 습식 환원 방식을 채택하였다. 질산은 용액에 암모니아수를 첨가해 은-아민 착체 용액을 만들고, 여기에 유기 환원제를 첨가해 은입자가 석출되도록 하였다. 환원제에 의해 석출된 은입자는 여과와 세척 그리고 표면개질 단계를 거친 다음 건조하고, 에어젯밀(Air Jet Mill)로 분산하였다. 여기서 말하는 '표면개질'이란 은분말에 기능성 물질을 흡착시켜 표면의 속성을 부여하는 것을 말하며, 본 발명에서는 커플링제를 흡착질로 사용하였다.
상기의 은입자를 석출하는 과정에서 질산은 용액의 질산은의 농도는 30 내지 80g/L로 유지하는 것이 바람직하다. 질산은 농도가 30 g/L 이하면 구상에 가깝고, 극히 미세한 입자가 얻어지게 되어, 도1과 같은 형상을 구현하기 어렵게 된다.
반면, 질산은 농도가 80g/L 이상이 되면 석출되는 은 입자의 입경이 커지고, 입자간 응집이 심하게 발생되어 입자의 크기를 제어하는데 문제가 따른다.
따라서 본 발명의 효과를 극대화 하기 위해서는 질산은 농도를 30 내지 80g/L로 유지하는 것이 좋다.
상기 은입자를 석출하는 과정에서 사용되는 환원제로는, 하이드라진, 하이드로퀴논, 아스코르빈산, 알데하이드, 글루코오스 등이 사용될 수 있으며, 비표면적이 낮고, 탭 밀도가 높은 은분말을 제조하기 위해서는 하이드로퀴논을 사용하는 것이 바람직하다.
그러나 하이드로퀴논을 단독으로 사용하게 되면, 구상 은 형태로 환원.석출되기 때문에 도 1과 같은 응집형상을 띄기 위해서는 하이드로퀴논과 아스코르빈산을 혼합 사용하는 것이 좋다. 바람직한 환원제의 함량으로는 질산은 농도가 30 내지 80g/L 일때, 10 내지 30 g/L로 유지하는 것이 좋다. 환원제 함량을 질산은 농도가 30 내지 80g/L 일때 10 g/L 이하로 하면 은입자 석출량이 적어지고 30 g/L 이상으로 할 때에는 불필요한 환원제 함량이 첨가 된다.
또한 은-아민 착체 용액의 pH는 10.0 이상 11.5 이하를 유지하는 것이 좋고, 바람직하게는 10.5 이상 11.3 이하로 유지되도록 하는 것이 좋다. pH가 10.0 이하가 되면 입자간 과도한 응집이 발생하게 되어, 입자의 크기 제어가 쉽지 않다.
반면, pH 11.5 이상을 넘어가게 되면 제조된 은분말의 비표면적이 급격히 증가하게 되어, 소결시에 다공성 전극이 형성될 가능성이 커지고, 수축률도 따라서 증가하게 되어 전극의 신뢰성에 크게 영향을 줄 수 있다.
또한, 상기 은분말 제조시 분산제로는 아라빅검과 폴리비닐피롤리돈을 1:1 비율로 혼합 사용하는 것이 좋고, 사용량은 은-아민 착체 용액의 3 내지 5 ppm 첨가하는 것이 좋다. 분산제의 함량이 3 내지 5 ppm의 범위를 벗어나게 되면 바람직한 은분말 크기를 얻지 못 한다.
본 발명에 사용되는 은분말의 입자크기 제어는 첨가되는 분산제의 양으로 조절하는 것이 바람직하다. 산화-환원 전위(환원제, pH 등)의 조절로 은분말의 입자크기를 조절하게 되면, 원하는 형상을 얻지 못하거나, 입자간의 응집이 다량 발생되기도 하고, 무엇보다도 비표면적의 제어가 어렵게 된다. 따라서 반응 온도나 환원제 변경으로 산화-환원 전위를 조절하는 것 보다는 분산제의 함량을 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용된 은분말의 코팅에 사용되는 커플링제는 중심원소 알루미늄을 중심으로 수산기와 아민기 내지 카르복실기 내지 술폰기 내지 인산기가 도입된 형태로, 바람직하게는 수산기와 카르복실기 또는 수산기와 인산기가 도입된 형태 좋다.
태양전지 전극용 은 페이스트의 요변성 구현이나 기재와의 밀착성 향상하기 위해서는 커플링제의 코팅 함량을 100 내지 500 ppm으로 조절하는 것이 좋다. 100 ppm 이하에서는 페이스트의 요변성 구현은 가능하나 기재와의 밀착성이 결여될 수 있고, 장시간 보관시 용제의 흡수량이 증가함으로서 점도가 크게 상승할 수 있다.
반대로 500 ppm 이상 과량 코팅하게 되면, 바인더와의 결합력 증가로 요변성과 점도가 함께 상승하여, 전극 인쇄 시에 평활도가 저하될 수 있으며, 보관시 경화되는 단점이 있다.
상술한 과정 및 조건으로 은분말을 제조하여 준비되면, 은분말 86중량%, 글래스 프릿 2중량%, 바인더 4중량%, 유기용매 7중량%, 첨가제 1중량%를 혼합 및 분산시키는 과정으로 은 페이스트가 제조된다.
여기서, 글래스 프릿으로는 PbO 계 또는 Bi2O3 계 유리 조성물을 사용할 수 있고, PbO 또는 Bi2O3 를 각각 30 내지 70 중량%의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.
유리 조성물은 추가로 SiO2, ZnO, TiO2, Al2O3을 함유하고 있을 수도 있으며, 바람직한 함유량은 SiO2가 10 내지 20 중량%, ZnO가 5 내지 10 중량%, TiO2가 5내지 10 중량%, Al2O3가 5 내지 10 중량%이다.
상기 바인더로는 에틸셀룰로오스, 나이트로셀룰로오스, 하이드록시셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 등이 사용될 수 있으며, 이들을 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다. 특히 에틸셀룰로오스가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 유기용매는 바인더를 용해시키는 물질로서 100℃ 이상의 비점을 갖는 테르핀올, 텍사놀, 부틸 카비톨 아세테이트, 부틸카비톨, 에틸렌글리콜, 디메틸포름 아미드 등이 사용 될 수 있으며, 특히 부틸카비톨아세테이트가 사용되는 것이 바람직하다.
또한 첨가제는 점도 조정제, 산화 억제제, 분산제, 안정화제 등을 들 수 있으며, 0.1 내지 3 중량% 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 태양전지 전극용 은 페이스트는 바람직하게는 상기 기술된 각 성분을 플래너터리 믹서 및 3축 롤 등의 혼련기로 균일하게 혼합함으로써 제조된다.
바람직하게는 스크린 인쇄로 태양전지의 수광면에 도포되지만, 본 인쇄방식의 특성상 소정의 범위의 점도를 갖는 것이 좋다. 바람직하게는 본 발명의 태양전지 전극용 은페이스트는 브룩필드(Brookfield) HBT 점도계 #14 스핀들을 사용하고, 10 rpm 및 25℃에서 유틸리티 컵을 사용하여 측정하는 경우 50 내지 300 Pa.S의 점도를 유지하는 것이 좋다.
상술한 바와 같이 본 발명의 은 페이스트는 태양전지의 수광면 상에 전극을 형성하기 위해 사용된다. 즉, 은 페이스트를 태양전지 수광면 상에 인쇄하고, 건조 및 소결하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전극 형성 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 태양전지 전극을 제공한다. 상기 전극인쇄는 스크린인쇄로 하되, 40 내지 60 ㅅm 두께로 도포하는 것이 좋고, 상기 건조 온도는 120 내지 250℃에서 진행되는 것이 좋고, 상기 소성온도는 750 내지 850℃에서 10초 내지 30초간 빠른 속도로 이루어지는 것이 좋다.
1. 은 페이스트의 제조
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.4 ㎛, 비표면적 0.57 m2/g, 탭밀도 4.9 g/ml, 알루미늄 원소를 중심으로 최소 하나 이상의 수산기와 인산기가 도입된 형태의 커플링제로 표면을 200 ppm 코팅한 응집형태의 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
<실시예 2>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.4 ㎛, 비표면적 0.57 m2/g, 탭밀도 4.9 g/ml인 응집형태의 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
<실시예 3>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.6 ㎛, 비표면적 0.52 m2/g, 탭밀도 4.6 g/ml, 알루미늄 원소를 중심으로 최소 하나 이상의 수산기와 인산기가 도입된 형태의 커플링제로 표면을 200 ppm 코팅한 응집형태의 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
<실시예 4>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.4 ㎛, 비표면적 0.57 m2/g, 탭밀도 4.9 g/ml, 알루미늄 원소를 중심으로 최소 하나 이상의 수산기와 인산가 도입된 형태의 커플링제로 표면을 300 ppm 코팅한 응집형태의 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
<실시예 5>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.4 ㎛, 비표면적 0.57 m2/g, 탭밀도 4.9 g/ml, 알루미늄 원소를 중심으로 최소 하나 이상의 수산기와 인산가 도입된 형태의 커플링제로 표면을 400 ppm 코팅한 응집형태의 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
<비교예 1>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.4 ㎛, 비표면적 0.65 m2/g, 탭밀도 4.2 g/ml, 알루미늄 원소를 중심으로 최소 하나 이상의 수산기와 인산가 도입된 형태의 커플링제로 표면을 200 ppm 코팅한 구상 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
<비교예 2>
습식 환원법에 의해 제조된 평균입경 1.4 ㎛, 비표면적 0.65 m2/g, 탭밀도 4.2 g/ml인 구상 은분말 86 중량%, 글래스 프릿 2 중량%, 셀룰로오스 4 중량%, 부틸카비톨아세테이트 7 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 플래너터리 믹서에서 1차 분산하고, 3축 롤로 3회 분산하여 태양전지 전극용 은 페이스트를 얻었다.
2. 태양전지 전극형성
상기 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 및 비교예 2를 통하여 제조한 태양전지 전극용 은 페이스트를 스크린 프린터로 태양전지 수광면에 도포하고, 120℃ 에서 건조한 다음 벨트형 소성로를 사용하여 800℃에서 20초간 소성하여 태양전지의 전면 은 전극을 형성하였다. 얻어진 전극의 측면 사진을 도2에 나타내었다. 여기서, 태양전지의 은 전극형성방법을 제외한 기타 사항은 일반적인 태양전지의 경우와 동일하므로 설명을 생략하였다.
3. 태양전지의 평가
상기 과정을 통해 얻어진 태양전지의 I-V 특성은 Endeas사 Quicksun 120A 장비를 활용해 평가하였다.
표1에서 Eff(%)는 변환효율, Voc(mV)는 개방전압, Isc(A)는 단락전류, FF는 충전요소를 의미한다.
| 시료 | Eff (%) | Voc(mV) | Isc(A) | FF |
| 실시예 1 | 16.49 | 620.2 | 8.17 | 0.79 |
| 실시예 2 | 15.82 | 612.1 | 7.98 | 0.77 |
| 실시예 3 | 16.64 | 621.6 | 8.19 | 0.79 |
| 실시예 4 | 16.87 | 627.1 | 8.22 | 0.80 |
| 실시예 5 | 16.68 | 623.3 | 8.21 | 0.79 |
| 비교예 1 | 15.16 | 606.1 | 7.88 | 0.75 |
| 비교예 2 | 14.55 | 598.7 | 7.46 | 0.73 |
표1과 같이 탭밀도가 4.5g/ml 이상인 은분말을 혼합한 실시예1 내지 실시예5에 의해 제조된 태양전지 전극용 은 페이스트가 탭밀도가 4.5g/ml 미만인 은분말을 혼합한 비교예 1 및 비교예 2보다 변환 효율이 우수한 것임을 알 수 있고, 커플링제로 표면을 코팅하지 않은 은분말을 혼합한 실시예 2의 태양전지 전극용 은 페이스트가 다른 실시예들에 비해 변환 효율이 떨어지는 것임을 알 수 있다.
Claims (10)
- 습식 환원법으로 은입자를 석출하는 단계;
상기 은입자의 표면을 커플링제로 코팅하고 건조 및 분산하여 은분말을 제조하는 단계;
상기 은분말을 준비하는 단계;
상기 은분말에 글래스 프릿, 바인더, 유기용매, 첨가제를 혼합 및 분산시키는 단계를 포함하되,
상기 습식 환원법으로 은입자를 석출하는 단계에서는 질산은(silver nitrate) 용액에 암모니아수를 첨가해 은-아민 착체 용액을 만들고 이에 유기 환원제를 첨가해 은입자가 석출되도록 하되, 상기 질산은 용액은 질산은 농도가 30~80g/L인 것, 상기 유기 환원제는 그 농도가 10~30g/L인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 은분말을 제조하는 단계에서는, 분산제를 상기 은-아민 착체 용액의 3~5ppm을 첨가하여 상기 은분말을 평균입도 0.5~3.0㎛, 비표면적 0.4~0.8㎡/g, 탭밀도 4.5~5.5g/ml을 갖도록 제조하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 은분말에 글래스 프릿, 바인더, 유기용매, 첨가제를 혼합 및 분산시키는 단계에서는 은분말 86중량%, 글래스 프릿 2중량%, 바인더 4중량%, 유기용매 7중량%, 첨가제 1중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 유기 환원제로는 하이드로퀴논(hydroquinone)과 아스코르빈산(ascorbic acid)을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 분산제로는 아라빅 검(gum Arabic)과 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 은입자의 표면을 커플링제로 코팅하고 건조 및 분산하여 은분말을 제조하는 단계에서는, 상기 커플링제를 상기 은입자 표면에 10~1000 ppm 코팅 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 커플링제로는 알루미늄 원소를 중심으로 수산기와 인산기가 도입된 형태 또는 수산기와 카르복실기가 도입된 형태의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트 제조방법. - 은분말 86중량%, 글래스 프릿 2중량%, 바인더 4중량%, 유기용매 7중량%, 첨가제 1중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트.
- 제8항에 있어서,
상기 은분말은 평균입도 0.5~3.0㎛, 비표면적 0.4~0.8㎡/g, 탭밀도 4.5~5.5g/ml를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트. - 제9항에 있어서,
상기 은분말은 커플링제로 표면을 10~1000 ppm 코팅한 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 은 페이스트.
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| KR1020110040218A KR101157478B1 (ko) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 태양전지 전극용 은 페이스트 및 그 제조방법 |
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