KR101199194B1 - 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물은, 전도성 분말; 유기 비히클; 유리 프릿; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제가 Zn, Sb, V, W, Cr, Cd, Re, Sn, Mo, Mn, Ni, Co, Cu 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함한다.
Description
본 기재는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지에 관한 것이다.
최근 화석 연료의 고갈 등으로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중 태양 전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며, 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.
이러한 태양 전지는 n형 및 p형 반도체를 가지는 실리콘 기판에 형성되는 전극들을 포함할 수 있다. 전극과 실리콘 기판의 부착력을 향상하여 전기적 특성을 향상하기 위해서는 전극 형성용 페이스트 조성물의 유리 프릿(glass frit) 내의 납 함유량을 늘려야 한다. 그러나 납은 환경을 오염시킬 수 있는 문제가 있으므로 이를 고려한다면 유리 프릿 내의 납 함유량을 줄여야 한다. 따라서, 납 함유량을 낮추면서도 전극과 실리콘 기판의 부착력을 높은 수준으로 유지할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
실시예는 납 함유량을 저감하면서 전기적 특성을 향상할 수 있는 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 이 페이스트 조성물에 의해 형성된 전면 전극을 포함하는 태양 전지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물은, 전도성 분말; 유기 비히클; 유리 프릿; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제가 Zn, Sb, V, W, Cr, Cd, Re, Sn, Mo, Mn, Ni, Co, Cu 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함한다.
상기 금속 산화물이 SnFe2O4, NiFe2O4, ZnFe2O4, CuFe2O4, VFe2O4, FeO?Fe2O3, MnO?Fe2O3, ZnO?Fe2O3, NiO?Fe2O3 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~10 중량%만큼 포함될 수 있다. 이때, 상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~5 중량%만큼, 더욱 바람직하게는 0.1~2 중량%만큼 포함될 수 있다.
삭제
상기 전도성 분말이 은(Ag) 분말을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물은, 전도성 분말; 유기 비히클; 유리 프릿; 및 상기 전도성 분말과 다른 금속을 포함하는 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~10 중량%만큼 포함될 수 있다.
상기 첨가제가 Zn, Sb, V, W, Cr, Cd, Re, Sn, Mo, Mn, Ni, Co, Cu 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물이 SnFe2O4, NiFe2O4, ZnFe2O4, CuFe2O4, VFe2O4, FeO?Fe2O3, MnO?Fe2O3, ZnO?Fe2O3, NiO?Fe2O3로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~5 중량%만큼, 더욱 바람직하게는 0.1~2 중량%만큼 포함될 수 있다.
실시예에 따른 태양 전지는 상술한 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전면 전극을 포함한다.
실시예에 따른 페이스트 조성물은 전도성 분말을 구성하는 금속과 화합물을 형성할 수 있는 재료를 첨가하여, 납 함유량을 줄이면서도 실리콘 기판의 부착력을 높은 수준으로 유지할 수 있다. 이러한 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 전극을 포함하는 태양 전지는 전극과 실리콘 기판의 부착력이 우수하여 효율이 우수하며, 납 함유량을 줄여 환경 오염을 최소화할 수 있다.
도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 태양 전지 및 이 태양 전지의 전면 전극의 형성에 이용되는 전면 전극용 페이스트 조성물(이하 “페이스트 조성물”)을 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 페이스트 조성물이 적용될 수 있는 태양 전지의 일례를 설명한다. 도 1은 태양 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 태양 전지는 전면에 n형 반도체부(11)를 포함하는 p형의 실리콘 기판(10), n형 반도체부(11)에 전기적으로 연결되는 전면 전극(12) 및 p형 실리콘 기판(10)에 전기적으로 연결되는 후면 전극(13)을 포함한다. 전면 전극(12)을 제외한 n형 반도체부(11)의 상면에는 반사 방지막(14)이 형성될 수 있다. 그리고 후면 전극(13)이 형성된 실리콘 기판(10)에는 후면 전계층(back surface field, BSF)(15)이 형성될 수 있다.
본 발명의 페이스트 조성물은 이러한 태양 전지의 전면 전극(12)을 형성하는 데 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 페이스트 조성물을 실리콘 기판(10)에 도포한 후 건조한 후 소성하여 전면 전극(12)을 형성할 수 있다. 일례로, 페이스트의 조성물은 80~200℃에서 1~30분 동안 건조될 수 있으며, 700~900℃에서의 급속 열처리에 의하여 소성될 수 있다.
이러한 페이스트 조성물은 전도성 분말, 유기 비히클, 유리 프릿 및 첨가제를 포함할 수 있다.
여기서, 전도성 분말은 은(Ag) 분말일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 금속을 포함할 수 있다. 전도성 분말은 구형의 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성 분말이 판형, 종형, 또는 플레이크형의 형상을 가지는 분말을 포함할 수 있다.
전도성 분말의 평균 입경은 1~10 ㎛일 수 있다. 평균 입경이 1㎛ 미만인 경우에는, 전도성 분말 사이에 유기물이 들어갈 수 있는 공간이 적어 분산이 원활하지 않을 수 있다. 그리고 평균 입경이 10㎛를 초과하는 경우에는, 전도성 분말 사이에 공극이 많아서 치밀도가 떨어지고 저항이 높아질 수 있다.
전도성 분말로는 단일 입자를 사용할 수도 있고, 또는 서로 다른 입경 또는 형상을 가지는 입자를 혼합하여 사용할 수도 있다.
유기 비히클은 용매에 바인더가 용해된 것일 수 있으며, 소포제, 분산제 등을 더 포함할 수 있다. 용매로는 테르피네올, 카르비톨 등의 유기 용매를 사용할 수 있고, 바인더로는 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 알키드 수지 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 비히클을 사용할 수 있음은 물론이다.
이러한 유기 비히클은 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 소포제 등을 더 포함할 수도 있다. 칙소제는 우레아계, 아마이드계, 우레탄계 등의 고분자/유기물이 사용되거나 무기계의 실리카 등이 사용될 수 있다.
유리 프릿으로는 PbO-SiO2계, PbO-SiO2-B2O3계, ZnO-SiO2계, ZnO-B2O3-SiO2계, Bi2O3-B2O3-ZbO-SiO2 등이 사용될 수 있다.
첨가제로는 Zn, Sb, V, W, Cr, Cd, Re, Sn, Mo, Mn, Ni, Co, Cu 등의 은(Ag)을 제외한 금속을 포함하는 금속 첨가제, 또는 이러한 금속을 포함하는 금속 산화물일 수 있다. 이러한 금속 산화물로는 SnFe2O4, NiFe2O4, ZnFe2O4, CuFe2O4, VFe2O4, FeO?Fe2O3, MnO?Fe2O3, ZnO?Fe2O3, NiO?Fe2O3 등을 들 수 있다.
이러한 첨가제는 태양 전지를 구성하는 실리콘 기판(10)(좀더 상세하게는 n형 반도체부(11)와 저온에서 합금을 형성할 수 있는 금속을 포함하여, 페이스트 조성물과 실리콘 기판(10)과의 부착력을 향상시킬 수 있다.
그리고 이러한 첨가제는 전도성 분말로 포함된 은(Ag)과 반응하여 고상 반응을 촉진할 수 있는 금속을 포함하여, 저온에서도 전도성 분말인 은 분말의 결정립 성장을 촉진할 수 있다. 이에 의해 페이스트 조성물의 소성 온도 범위를 넓힐 수 있으며 전기 전도도를 향상할 수 있다.
이와 같이 첨가제에 의하여 부착력을 향상할 수 있으므로 유리 프릿에 포함되는 납(Pb)의 함유량을 낮추어도 전기 전도도 및 효율을 높은 수준으로 유지할 수 있다.
삭제
전도성 분말이 90 중량%를 초과하여 포함되면 조성물을 페이스트 상태로 형성하기 어려울 수 있다. 전도성 분말이 50 중량% 미만으로 포함되면 전도성 분말의 양이 줄어들어 제조된 전면 전극(12)의 전기 전도도가 낮을 수 있다.
유기 비히클이 50 중량%를 초과하여 포함되면, 제조된 전면 전극(12)의 전기 전도도가 낮아질 수 있다. 유기 비히클이 10 중량% 미만으로 포함되면, 실리콘 기판(10)과의 접합 특성이 저하될 수 있다.
유리 프릿은 1~20 중량%의 범위 내에서 접착력, 소결성 및 태양 전지의 후가공 공정 특성을 향상할 수 있다.
첨가제가 10 중량%를 초과하여 포함되면, 전도성 분말의 양이 적어져서 이 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 전면 전극(12)의 저항이 커질 수 있다. 이에 의해 태양 전지의 효율이 저하될 수 있다. 첨가제가 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 첨가제에 의한 효과를 충분히 기대하기 어려울 수 있다.
이때, 첨가제는 0.1~5 중량%만큼 포함되는 것이 바람직하다. 이 범위에서 전도성 분말이 충분한 양으로 첨가되어 전기 전도도를 높은 수준으로 유지할 수 있으며, 리본과의 결합력을 높은 수준으로 유지할 수 있다. 납 함유량을 최소화하면서도 전기 전도도 및 리본과의 결합력을 높은 수준으로 유지하는 효과를 최대화하기 위해서는 첨가제가 0.1~2 중량%만큼 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 페이스트 조성물은 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
바인더를 용매에 용해한 후 프리 믹싱(pre-mixing)하여 유기 비히클을 형성한다. 전도성 분말과 첨가제를 유기 비히클에 첨가하여 1~12시간 동안 숙성(aging) 시킨다. 이때, 유리 프릿을 함께 첨가할 수도 있다. 숙성된 혼합물을 3롤밀(3 roll mill)을 통해 기계적으로 혼합 및 분산시킨다. 혼합물을 여과 및 탈포하여 페이스트 조성물을 제조한다. 그러나 이러한 방법은 일례로 제시한 것에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 전면 전극(12)을 포함하는 태양 전지는 전면 전극(12)과 실리콘 기판(10)의 부착력이 우수하여 효율이 우수하며, 납 함유량을 줄여 환경 오염을 최소화할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
용매에 바인더를 용해하여 유기 비히클을 준비하였다. 용매로는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트와 α-테르피네올의 혼합 용매를 사용하였으며, 바인더로는 에틸 셀룰로오스계 바인더를 사용하였다. 유기 비히클에 전도성 분말로 은 분말, 유리 프릿 및 첨가제를 첨가한 후 혼합하였다. 첨가제로는 SnFe2O4를 사용하였다. 이를 12 시간 동안 숙성한 후 3롤밀을 이용하여 2차로 혼합 및 분산하였다. 이를 여과 및 탈포하여 페이스트 조성물을 형성하였다.
이때, 페이스트 조성물은, 17 중량%의 유기 비히클, 80 중량%의 은 분말, 2 중량%의 유리 프릿 및 1 중량%의 첨가제를 포함하였다.
이 페이스트 조성물을 스크린 프린팅법에 의하여 200㎛의 두께의 실리콘 기판에 도포한 다음 200℃에서 2분 동안 건조하였다. 그리고 900℃에서 30초 동안 급속 열처리하여 전면 전극을 제조하였다.
실시예
2
페이스트 조성물이 16 중량%의 유기 비히클, 80 중량%의 은 분말, 2 중량%의 유리 프릿 및 2 중량%의 첨가제를 포함하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
3
페이스트 조성물이 13 중량%의 유기 비히클, 80 중량%의 은 분말, 2 중량%의 유리 프릿 및 5 중량%의 첨가제를 포함하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
4
페이스트 조성물이 12 중량%의 유기 비히클, 76 중량%의 은 분말, 2 중량%의 유리 프릿 및 10 중량%의 첨가제를 포함하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
5
첨가제로 NiFe2O4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
6
첨가제로 ZnFe2O4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
7
첨가제로 CuFe2O4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
8
첨가제로 VFe2O4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예
9
첨가제로 Zn를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
비교예
1
페이스트 조성물이 첨가제를 포함하지 않고 16 중량%의 유기 비히클, 80 중량%의 은 분말, 4 중량%의 유리 프릿만을 포함하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
비교예
2
페이스트 조성물이 첨가제를 포함하지 않고 18 중량%의 유기 비히클, 80 중량%의 은 분말, 2 중량%의 유리 프릿만을 포함하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전면 전극을 제조하였다.
실시예 1 내지 9, 그리고 비교예 1 및 2에 의해 제조된 전면 전극을 포함하는 태양 전지에 대하여 효율, 충진률(fill factor), 리본과의 결합력을 측정하여 비교예 1을 100으로 한 상대적인 값을 표 1에 나타내었다. 리본과의 결합력은 실리콘 기판 위에 인쇄된 페이스트 조성물 위에 납과 주석으로 구성된 리본을 250~300℃의 온도로 납땜한 후 유니버셜 시험기를 이용하여 결합 강도를 측정하였다.
효율 | 충진률 | 결합력 | |
실시예 1 | 98 | 105 | 99 |
실시예 2 | 101 | 100 | 103 |
실시예 3 | 70 | 85 | 80 |
실시예 4 | 50 | 60 | 60 |
실시예 5 | 86 | 95 | 90 |
실시예 6 | 85 | 98 | 95 |
실시예 7 | 90 | 98 | 92 |
실시예 8 | 88 | 95 | 91 |
실시예 9 | 95 | 96 | 105 |
비교예 1 | 100 | 100 | 100 |
비교예 2 | 65 | 50 | 57 |
표 1을 참조하면, 유리 프릿을 4%만큼 포함한 비교예 1에 비하여 유리 프릿을 2%만큼 포함한 비교예 2는 효율이 65%, 충진률이 50%, 결합력이 57%로 매우 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 첨가제가 없이 유리 프릿의 양, 즉, 납의 함유량만을 낮추면 효율, 부착력 특성이 지나치게 저하되는 것을 알 수 있다. 이는 유리 프릿의 양이 적어 실리콘 기판과 페이스트 조성물 사이의 반응성이 저하되어 전면 전극과 n형 반도체부가 쇼트키 접합을 이루었기 때문으로 판단된다. 이는 충진률이 매우 낮은 것으로부터 알 수 있다.
한편, 실시예 1 내지 8에 의하면, 동일한 양의 유리 프릿을 포함하는 비교예 2보다 충진률 및 결합력이 우수한 것을 알 수 있다. 실시예 1 내지 8에 따르면 페이스트 조성물과 실리콘 기판이 저항 접합되어 충진률이 우수한 것으로 판단된다.
실시예 1 내지 3, 5 내지 8에 따르면, 유리 프릿이 2%만큼만 포함되었음에도 효율 및 충진률이 유리 프릿이 4%만큼 포함된 비교예 1과 유사한 수준을 가짐을 알 수 있다. 즉, 첨가제가 5% 이하로 포함되면 유리 프릿의 양을 반으로 줄이면서도 효율, 충진률 및 부착력을 높은 수준으로 유지할 수 있다. 특히, 첨가제로 SnFe2O4가 2중량%만큼 포함된 실시예 2의 경우 비교예 1보다 더 우수한 효율, 충진률 및 부착력을 가질 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 전도성 분말; 유기 비히클; 유리 프릿; 및 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제가 Sb, V, W, Cd, Re, Mo 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 전도성 분말; 유기 비히클; 유리 프릿; 및 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 금속 산화물을 포함하고,
상기 금속 산화물이 SnFe2O4, ZnFe2O4, VFe2O4 로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~10 중량%만큼 포함되는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~5 중량%만큼 포함되는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 제4항에 있어서,
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~2 중량%만큼 포함되는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 전도성 분말이 은(Ag) 분말을 포함하는 전면 전극용 페이스트 조성물. - 전도성 분말; 유기 비히클; 유리 프릿; 및 상기 전도성 분말과 다른 금속을 포함하는 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제가 전체에 대하여 0.1~10 중량%만큼 포함되고,
상기 첨가제는 금속 산화물을 포함하고,
상기 금속 산화물이 SnFe2O4, ZnFe2O4, VFe2O4 로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~5 중량%만큼 포함되는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 제11항에 있어서,
상기 첨가제가 상기 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.1~2 중량%만큼 포함되는 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물. - 제1항 내지 제5항, 제7항, 제8항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 의한 태양 전지의 전면 전극용 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전면 전극을 포함하는 태양 전지.
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US8158504B2 (en) * | 2008-05-30 | 2012-04-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices—organic medium components |
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