KR101349128B1 - Ink for forming electrode of solar cell and manufacture method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 전극용 잉크 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 은나노 입자와 금속 입자의 하이브리드 형태로 이루어져 저온에서의 소성이 가능한 태양전지 전극용 잉크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제1실시예는 태양전지 전극용 잉크는 1~200nm 의 크기를 갖는 은나노 입자 50~80중량%, 비닐계 공중합체 수지로 이루어진 바인더 수지가 9~15중량%, 용매가 10~15중량%, 글라스 플릿이 1~2중량%로 형성되고, 상기 태양전지 전극은 상기 잉크를 이용하여 그라비아, 스크린, 옵셋, 에어로젯 및 잉크젯 인쇄방식중 어느 하나로 인쇄되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an ink for a solar cell electrode and a manufacturing method, and more particularly, to a solar cell electrode ink and a method for manufacturing the same, which can be baked at low temperature by forming a hybrid form of silver nanoparticles and metal particles.
In the first embodiment of the present invention, the ink for solar cell electrodes is 50 to 80% by weight of silver nanoparticles having a size of 1 to 200 nm, 9 to 15% by weight of a binder resin composed of a vinyl copolymer resin, and 10 to 15 solvents. Weight%, glass flits are formed in 1 to 2% by weight, the solar cell electrode is characterized in that printed using any one of the gravure, screen, offset, aerojet and inkjet printing method using the ink.
Description
본 발명은 태양전지 전극용 잉크 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 은나노 입자와 금속 입자의 하이브리드 형태로 이루어져 저온에서의 소성이 가능한 태양전지 전극용 잉크 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an ink for a solar cell electrode and a manufacturing method, and more particularly, to a solar cell electrode ink and a method for manufacturing the same, which can be baked at low temperature by forming a hybrid form of silver nanoparticles and metal particles.
태양전지(solar cell 또는 photovoltaic cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 태양전지의 원리는 예컨대 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(band-gap energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 pn접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 pn간에 광기전력이 발생하게 되고, 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되는 것이다. 이러한 태양전지에 전극을 형성하는 방법에는 인쇄법(screen printing method ), 스퍼터링법(sputtering method) 등이 알려져 있다.Solar cells (solar cells or photovoltaic cells) are the core elements of photovoltaic power generation that converts sunlight directly into electricity. The principle of solar cells is the band-gap energy of semiconductors, for example, in solar cells made of semiconductor pn junctions. When sunlight with a higher energy is incident, electron-hole pairs are generated, and electrons are collected in n-layer and holes are p-layer due to the electric field formed in the pn junction. In this case, if a load is connected to the electrodes at both ends, the current flows. As a method of forming an electrode in such a solar cell, a screen printing method, a sputtering method, and the like are known.
이중 인쇄법은 소정의 전극구조로 패턴화된 스크린을 사용하여 인쇄 형 전극 페이스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 표면에 10 내지 20㎛ 정도의 두께로 인쇄를 한 다음, 용제를 건조에 의하여 제거하고, 소성 공정 조건에서 메탈라이징하여 전극을 형성하고 있다.In the dual printing method, a printed electrode paste composition is printed on the surface of a silicon wafer with a thickness of about 10 to 20 μm using a screen patterned with a predetermined electrode structure, and then the solvent is removed by drying to remove the solvent. Metallization to form electrodes.
그러나 종래의 태양 전지 전극용 인쇄잉크는 금속입자를 혼합시에 그 사이즈가 크고, 전체 잉크의 성질이 액상에 가깝기 때문에 저온에서의 소성이 빠른 시간내에 이루어질 수 없다. 따라서 소성이 늦기 때문에 서로 다른 금속들이 결합되어 하나의 금속체를 이루는 것이 아닌 서로 다른 입자로서 존재하는 상황이기 때문에 비저항값이 높아서 전류의 손실이 발생되는 문제점이 있다. However, the conventional printing ink for solar cell electrodes has a large size when mixing metal particles, and the properties of the entire ink are close to liquid phase, so that baking at low temperatures cannot be achieved in a short time. Therefore, since the sintering is late, different metals are combined to form a single metal body, but exist as different particles, so that a specific resistance value is high, resulting in a loss of current.
또한 종래의 태양 전지용 전극의 인쇄잉크는 액상 상태로서 스크린에 도포되기 때문에 실제로 태양전지용 전극 형성시에 단시간 내로 잉크의 소성이 이루어지지 않기 때문에 패턴화된 스크린을 통해 전극이 인쇄된 이후, 늦은 소성으로 인하여 실리콘 웨이퍼 표면에 장력을 가하여 웨이퍼가 기형화되는 보우(bow) 현상이 발생되는 문제점이 있다. In addition, since the printing ink of the conventional solar cell electrode is applied to the screen as a liquid state, since the ink is not fired within a short time when the electrode for solar cell is actually formed, the electrode is printed through the patterned screen, and then the late firing is performed. Due to this, there is a problem in that a bow phenomenon in which the wafer is malformed by applying tension to the silicon wafer surface.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 나노 사이즈를 갖는 은나노 입자와 금속 입자가 하이브리드 형태로 이루어져서 페이스트 타입의 잉크로 제조되기 때문에 저온에서의 소성이 빠른 시간내에 이루어질 수 있는 태양전지 전극용 잉크 및 그 제조방법을 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is a fast time for baking at low temperature because the silver nanoparticles and metal particles having a nano-size is made of a paste-type ink made in a hybrid form The present invention provides a ink for a solar cell electrode and a method of manufacturing the same.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다. The present invention includes the following embodiments in order to achieve the above object.
본 발명의 제1실시예는 1~30nm의 크기를 갖는 은나노 입자와 100~200nm의 크기를 갖는 은나노 입자가 혼합된 은나노 입자 50~80중량%, 비닐계 공중합체 수지로 이루어진 바인더 수지가 9~15중량%, 용매가 10~15중량%, 글라스 플릿이 1~2중량%로 형성되고, 상기 태양전지 전극은 상기 잉크를 이용하여 그라비아, 스크린, 옵셋, 에어로젯 및 잉크젯 인쇄방식중 어느 하나로 인쇄되고, 상기 글라스 플릿(Glass frit)은 0.1~10㎛의 크기를 갖는 인듐, 망간, 코발트, 팔라듐, 니켈중 하나 또는 2 이상이 혼합된 금속입자인 것을 특징으로 한다.The first embodiment of the present invention is a binder resin consisting of 50 to 80% by weight of silver nanoparticles, a silver-based nanoparticles having a size of 1 ~ 30nm and silver nanoparticles having a size of 100 ~ 200nm, vinyl copolymer resin 9 ~ 15 wt%, 10-15 wt% of solvent, 1-2 wt% of glass flits are formed, and the solar cell electrode is printed using any one of gravure, screen, offset, aerojet and inkjet printing methods using the ink. The glass frit may be a metal particle in which one or two or more of indium, manganese, cobalt, palladium, and nickel having a size of 0.1 to 10 μm are mixed.
본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 은나노입자는 자체 중량비를 100으로 하였을 경우에 상기 100~200nm의 은나노 입자 80~95중량%, 상기 1~30nm의 은나노 입자 5~20중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the second embodiment of the present invention, the silver nanoparticles are composed of 80 to 95% by weight of the silver nanoparticles of 100 to 200nm, 5 to 20% by weight of the silver nanoparticles of 1 to 30nm when the weight ratio is 100 It features.
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본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 잉크는 분산제, 소포제, 평활제, 산화방지제중 하나 이상이 선택적으로 첨가되는 것을 특징으로 한다.In a fourth embodiment of the present invention, the ink is characterized in that at least one of a dispersant, antifoaming agent, leveling agent, antioxidant is optionally added.
본 발명의 제5실시예는 비닐계 공중합체 수지를 이용한 바인더와 용매를 혼합하는 바인더 혼합단계; 1~200nm 은나노 파우더를 혼합하는 은나노 혼합단계; 상기 바인더 혼합단계와 은나노 혼합단계에서 혼합된 액상의 바인더 수지와 은나노 파우더를 상온에서 2~12시간동안 교반시키는 제1교반단계; 상기 제1교반단계에서 교반된 조성물에 0.1~10㎛의 인듐, 망간, 코발트, 팔라듐, 니켈중 하나 이상을 포함하는 금속입자로 이루어진 글라스 플릿을 첨가하는 글라스 플릿 첨가단계; 상기 액상의 바인더수지와 은나노 및 글라스 플릿이 혼합된 조성물에서 분산제, 소포제, 평활제, 산화방지제중 적어도 하나 또는 2 이상이 선택적으로 첨가되는 첨가제투입단계; 상기 첨가제 투입단계 이후에 상온에서 2~12시간동안 교반기에 투입하여 교반시키는 제2교반단계를 포함하여, 1~30nm 의 크기를 갖는 은나노 입자와 100~200nm의 크기를 갖는 은나노 입자가 혼합된 은나노 입자 50~80중량%, 바인더 수지가 9~15중량%, 용매가 10~15중량%, 글라스 플릿이 1~2중량%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다. A fifth embodiment of the present invention is a binder mixing step of mixing a binder and a solvent using a vinyl copolymer resin; Silver nano mixing step of mixing 1 ~ 200nm silver nano powder; A first stirring step of stirring the liquid binder resin and the silver nano powder mixed in the binder mixing step and the silver nano mixing step at room temperature for 2 to 12 hours; A glass frit addition step of adding a glass fleet made of metal particles including at least 0.1-10 μm of indium, manganese, cobalt, palladium, and nickel to the stirred composition in the first stirring step; An additive injection step of selectively adding at least one or two or more of a dispersant, an antifoaming agent, a leveling agent, and an antioxidant in a composition in which the liquid binder resin, silver nano and glass flits are mixed; After the additive step of adding a second stirring step of stirring by adding to the stirrer for 2 to 12 hours at room temperature, the silver nanoparticles are mixed with silver nanoparticles having a size of 1 ~ 30nm and silver nanoparticles having a size of 100 ~ 200nm 50 to 80% by weight of the particles, 9 to 15% by weight of the binder resin, 10 to 15% by weight of the solvent, characterized in that the glass fleet has a composition ratio of 1 to 2% by weight.
본 발명의 제6실시예에 있어서, 상기 은나노 혼합단계는 상기 100~200nm의 은나노 입자 80~95 중량%와, 상기 1~30nm의 은나노 입자 5~20중량%를 혼합하는 것을 특징으로 한다. In the sixth embodiment of the present invention, the silver nano mixing step is characterized by mixing 80 to 95% by weight of the silver nanoparticles of 100 to 200nm and 5 to 20% by weight of the silver nanoparticles of 1 to 30nm.
본 발명의 제7실시예에 있어서, 상기 잉크는 그라비아, 스크린, 옵셋, 에어로젯 및 잉크젯 인쇄방식중 어느 하나에 사용되어 상기 태양전지 전극을 인쇄하는 것을 특징으로 한다. In the seventh embodiment of the present invention, the ink is used in any one of the gravure, screen, offset, aerojet and inkjet printing method to print the solar cell electrode.
본 발명은 은나노 입자와 금속입자의 하이브리드 형태로 이루어져 저온에서 짧은 시간내에 소성이 가능하기 때문에 생산 공정 비용이 감소되고, 웨이퍼 표면의 보우현상이 발생되지 않아 제품의 불량이 발생되지 않아 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention is made of a hybrid form of silver nanoparticles and metal particles can be fired in a short time at a low temperature because the production process cost is reduced, no bow phenomenon on the surface of the wafer does not occur, there is no product defects to improve the reliability of the product There is an effect that can be improved.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 전극용 잉크 및 그 잉크의 제조방법을 도시한 순서도이다.1 is a flowchart showing a solar cell electrode ink and a method of manufacturing the ink according to the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 태양전지 전극용 잉크의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an ink for a solar cell electrode according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 태양전지 전극용 잉크는 1~200nm 의 크기를 갖는 은나노 입자 50~80중량%, 바인더 수지가 9~15중량%, 유기 용매가 10~15중량%, 글라스 플릿이 1~2중량%로 이루어진다. 이와 같은 전체 잉크의 함량중에서 은나노 파우더 자체를 100으로 할 때, 100~200nm 입자의 분말이 80~95중량%이고, 1~100nm의 입자분말이 5~20중량%로 이루어진다. 여기서 상기 첨가제는 전체 조성물에서 1중량% 미만으로서 상기 바인더 수지의 중량비에 포함되었다. Ink for solar cell electrode according to the present invention is 50 to 80% by weight of silver nanoparticles having a size of 1 to 200nm, 9 to 15% by weight of binder resin, 10 to 15% by weight of organic solvent, 1 to 2 weight of glass fleet In percent. When the silver nanopowder itself is 100 in the total ink content, the powder of 100-200 nm particles is 80-95 wt%, and the particle powder of 1-100 nm is 5-20 wt%. Wherein the additive was included in the weight ratio of the binder resin as less than 1% by weight in the total composition.
또한 상기 글라스 플릿은 아연, 납, 주석, 인듐, 망간, 코발트, 팔라듐, 니켈 중 하나 이상이 혼합된 나노입자로 이루어진다. In addition, the glass frit consists of nanoparticles in which one or more of zinc, lead, tin, indium, manganese, cobalt, palladium, and nickel are mixed.
또한 상기 바인더 수지는 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the binder resin preferably contains a vinyl copolymer resin.
이와 같은 조성물로서 제조된 태양전지 전극용 잉크는 그라비아, 스크린, 옵셋, 에어로젯, 잉크젯과 같은 인쇄장치 및 방법에 의하여 태양전지를 인쇄한다.Inks for solar cell electrodes prepared as such compositions print solar cells by printing devices and methods such as gravure, screen, offset, aerojet, inkjet.
여기서 본 발명은 잉크를 나노 크기를 갖는 은과 금속입자와 같이 서로 다른 성질을 갖는 금속입자들을 혼합하는 하이브리드 형태로 이루어지기 때문에 빠른 소성이 가능하다. 아울러 빠른 소성이 가능하기 때문에 태양전지의 전극에 가장 적합한 비저항값을 6*10-4 Ω.㎝ 이하로 형성할 수 있다. In the present invention, since the ink is formed in a hybrid form of mixing metal particles having different properties such as silver and metal particles having a nano size, fast firing is possible. In addition, since the fast firing is possible, a specific resistance value most suitable for the electrode of the solar cell can be formed to be 6 * 10 -4 Ω.cm or less.
이와 같은 잉크의 제조과정은 하기의 도 1에 도시된 바와 같다. The manufacturing process of such an ink is as shown in FIG.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 전극용 잉크 및 그 제조방법에서 제조과정을 도시한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing process in the ink for a solar cell electrode and a method of manufacturing the same according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 전극용 잉크의 제조방법은 바인더와 용매를 혼합하는 바인더 혼합단계(S11)와, 은나노 파우더를 혼합하는 은나노 혼합단계(S12)와, 바인더 및 은나노를 혼합하는 제1교반단계(S13)와, 글래스 프릿(Glass frit)을 첨가하는 단계(S14)와, 분산제 또는 산화방지제를 첨가하는 첨가제 투입단계(S15)와, 첨가제가 투입된 혼합물을 교반시키는 제2교반단계(S16)를 포함한다. Referring to Figure 1, the manufacturing method of the ink for a solar cell electrode according to the present invention is a binder mixing step (S11) for mixing a binder and a solvent, a silver nano mixing step (S12) for mixing a silver nano powder, a binder and a silver nano A first stirring step S13 of mixing, a step S14 of adding glass frit, an additive input step S15 of adding a dispersant or an antioxidant, and a second of stirring the mixture into which the additive is added It includes a stirring step (S16).
상기 바인더 혼합단계(S11)는 액상의 비닐계 공중합체 수지와 액상의 유기 용매를 혼합하는 단계이다. 여기서 상기 비닐계 공중합체 수지는 전체 잉크 중량비중에서 9~15중량%, 유기 용매는 전체 잉크의 중량비에서 10~15중량%를 갖는다.The binder mixing step (S11) is a step of mixing the liquid vinyl-based copolymer resin and the liquid organic solvent. The vinyl-based copolymer resin is 9 to 15% by weight in the total weight of the ink, the organic solvent has 10 to 15% by weight in the total weight of the ink.
상기 은나노 파우더의 혼합단계(S12)는 100~200nm의 은나노 입자 분말과, 1~100nm의 은나노 입자분말을 혼합하는 단계이다. 여기서 100~200nm의 은나노 입자는 80~95 중량%이고, 1~100nm의 은나노 입자는 5~20중량%의 비율로서 서로 다른 입자크기를 갖는 은나노 입자가 혼합된다.The mixing step (S12) of the silver nanopowder is a step of mixing the silver nanoparticle powder of 100 ~ 200nm, silver nanoparticle powder of 1 ~ 100nm. The silver nanoparticles of 100 to 200nm is 80 to 95% by weight, and the silver nanoparticles of 1 to 100nm are mixed with silver nanoparticles having different particle sizes at a ratio of 5 to 20% by weight.
상기 제1교반단계(S13)는 상기 액상의 바인더와 분말로 이루어진 은나노 파우더를 교반시키는 단계이다. 작업자는 상기 액상의 바인더 수지에 은나노 파우더 분말가루를 교반기에 넣고 교반시킨다. 상기 교반기는 일반적으로 공지된 장치적 구성임에 따라서 그 상세한 설명 및 도면에서 생략하였다.The first stirring step S13 is a step of stirring the silver nano powder made of the liquid binder and powder. The worker puts the silver nano powder powder powder in the liquid binder resin into the stirrer and stirs it. Since the stirrer is a generally known device configuration, it is omitted in the detailed description and drawings.
상기 글라스 플릿 첨가단계(S14)는 상기 아연, 납, 주석, 인듐, 망간, 코발트, 팔라듐, 니켈 중 하나 이상을 상기 교반단계에서 교반되어 액상상태인 은나노 파우더와 바인더수지에 혼합하는 단계이다. 여기서 상기 글라스 플릿은 전체 잉크중에서 1~2중량%의 비율을 갖도록 그 투입량을 제한함이 바람직하다. The glass frit addition step (S14) is a step of mixing one or more of the zinc, lead, tin, indium, manganese, cobalt, palladium, nickel in the stirring step and mixing the silver nano powder and the binder resin in a liquid state. Here, the glass fleece is preferably limited to the amount of the input so as to have a ratio of 1 to 2% by weight in the total ink.
여기서 상기 글라스 플릿은 금속입자로서 서로 성질을 갖는 2이상의 금속입자가 상기 은나노 입자와 결합되도록 혼합된다. Here, the glass flits are mixed so that two or more metal particles having properties as metal particles are combined with the silver nano particles.
상기 첨가제 투입단계(S15)는 상기와 같이 액상의 바인더 수지와 은 나노 파우더 및 글라스 플릿이 혼합된 조성물에서 분산제, 소포제, 평활제, 산화방지제중 적어도 하나 또는 2 이상이 사용자의 필요에 따라서 첨가되는 단계이다. In the additive input step (S15), at least one or two or more of a dispersant, an antifoaming agent, a leveling agent, and an antioxidant are added according to a user's needs in a composition in which the liquid binder resin, the silver nanopowder, and the glass frit are mixed as described above. Step.
예를 들면, 은나노 잉크의 보관과정에서 은나노의 침전을 방지하기 위해서는 상기 분산제가 첨가되고, 인쇄된 이후에 공기에 노출됨에 발생되는 산화를 억제하기 위해서라면 산화방지제가 첨가되는 것이 바람직하다. 이와 같은 각각의 목적을 위하여 채택될 수 있도록 하는 첨가제는 전체 중량에서 극히 미미(1중량%이하) 하기 때문에 전체혼합물에서 그 함유량을 생략하였다.For example, the dispersant is added to prevent silver nanoparticles from being deposited in the storage process of the silver nano ink, and an antioxidant is preferably added to suppress oxidation caused by exposure to air after printing. The additives that can be employed for each of these purposes are omitted in the total mixture because they are extremely insignificant (less than 1% by weight) in total weight.
상기 제2교반단계(S16)는 사용자가 상기 첨가제 투입단계(S15) 이후에 상온에서 2~12시간동안 교반기에 투입하여 교반시키는 단계이다. 이와 같은 제2교반단계(S16)를 거쳐 상기 태양전지의 전극용 잉크가 제조완료된다. The second stirring step (S16) is a step in which the user stirs by adding the stirrer for 2 to 12 hours at room temperature after the additive input step (S15). Through the second stirring step S16, the electrode ink of the solar cell is manufactured.
상기 잉크의 전체 조성비는 1~200nm 의 크기를 갖는 은나노 입자 50~80중량%, 바인더 수지가 9~15중량%, 용매가 10~15중량%, 글라스 플릿이 1~2중량%로 이루어진다. 즉, 본 발명에 의하여 제조된 잉크는 상기와 같은 조성비를 통하여 확인할 수 있듯이 페이스트 타입(Paste)으로서 이루어진다. 이와 같이 용매와 바인더 수지의 비율이 은나노 및 글라스 플릿의 비율보다 적기 때문에 페이스트 형태로서 제조될 수 있어 소성시간이 빠르다. 또한 본 발명은 빠른 소성이 가능하기 때문에 비저항값이 낮은 수치를 유지할 수 있다 The total composition of the ink consists of 50 to 80% by weight of silver nanoparticles having a size of 1 to 200 nm, 9 to 15% by weight of binder resin, 10 to 15% by weight of solvent, and 1 to 2% by weight of glass flits. That is, the ink produced by the present invention is formed as a paste (Paste) as can be confirmed through the composition ratio as described above. Thus, since the ratio of the solvent and the binder resin is less than the ratio of silver nano and glass flits can be prepared in the form of a paste, the firing time is fast. In addition, the present invention can maintain a low value of the specific resistance value because fast firing is possible.
즉, 비저항값은 서로 다른 금속입자가 혼합된 잉크가 소성되지 못한 상태에서는 서로 다른 입자로 존재하기 때문에 비저항값이 크게 되어 태양전지 전극에서 전류의 손실을 발생시키는 문제가 될 수 있다. 반대로 잉크의 소성이 완료되면, 서로 다른 금속이 결합되어 하나의 금속체가 형성되기 때문에 비저항값이 낮은 상태를 유지할 수 있어 전류의 손실이 발생되지 않는다. 따라서 잉크의 소성시간이 빠르면 빠를수록 유리한 것이다. That is, the specific resistance value may be a problem that causes a loss of current in the solar cell electrode because the specific resistance value is increased because they exist as different particles when the ink in which different metal particles are mixed is not fired. On the contrary, when the firing of the ink is completed, since the different metals are combined to form one metal body, the specific resistance value can be kept low, so that no current loss occurs. Therefore, the faster the firing time of the ink, the better.
따라서 본 발명은 빠른 소성이 이루어지도록 혼합되는 금속입자를 나노크기를 갖도록 한정하고, 서로 다른 성질을 갖는 금속입자를 혼합하여 하이브리드 형태로서 결합 되는 페이스트 상태로서 사용되기 때문에 소성이 빠른 시간내에 이루어질 수 있다. 따라서 본 발명은 스크린을 통해 웨이퍼에 도포된 이후 서로 다른 금속의 입자가 결합되어 고형화된 금속체로 결합되는 시간이 짧기 때문에 비저항값(예를 들면, 6*10-4Ω.㎝ 이하)이 낮게 유지될 수 있다. Therefore, the present invention is limited to the metal particles to be mixed to achieve a rapid firing to have a nano-size, because the metal particles are used as a paste state to be combined in a hybrid form by mixing the metal particles having different properties can be made in a fast time . Therefore, the present invention maintains a low resistivity value (for example, 6 * 10 -4 Ω.cm or less) because the time for bonding different metal particles to the solidified metal body after the application to the wafer through the screen is short. Can be.
이와 같은 본 발명에 따른 태양전지 전극용 잉크는 전극구조로 패턴화된 스크린을 사용하여 인쇄형 전극 페이스트 조성물을 실리콘 웨이퍼 표면에 10 내지 20㎛정도의 두께로 인쇄되어 용제를 건조에 의하여 제거하고, 단시간의 소성공정 조건에서 메탈라이징하여 전극을 형성한다. The ink for solar cell electrodes according to the present invention is printed with a thickness of about 10 to 20㎛ on the surface of the silicon wafer by using a screen patterned as an electrode structure printed on the silicon wafer to remove the solvent by drying, Electrodes are formed by metallizing under a short time firing process condition.
이때 본 발명에 따른 잉크를 통하여 옵셋, 그라비아, 스크린, 에어로젯, 잉크젯과 같은 인쇄기법중 어느 하나를 이용하여 태양전지의 전극을 인쇄할 수 있다. 이는 서로 다른 크기를 갖는 은나노입자와 금속입자가 결합됨에 따라서 빠른 소성 및 비저항값을 낮은 상태로 유지할 수 있고, 첨가제에 의한 산화방지 및 은나노 및 글라스플릿과 같은 금속입자의 침전을 방지할 수 있어 간단한 공정으로 설비 및 재료비를 절감할 수 있고, 실리콘 웨이퍼 표면의 보우(Bow) 현상을 방지할 수 있다.At this time, the ink of the solar cell can be printed using any one of printing techniques such as offset, gravure, screen, aerojet, inkjet through the ink according to the present invention. As the silver nanoparticles and the metal particles having different sizes are combined, the rapid plasticity and the specific resistance can be kept low, and the oxidation of the additives and the precipitation of the metal particles such as silver nano and glasslets can be prevented. The process can reduce equipment and material costs, and can prevent bowing on the surface of the silicon wafer.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
S11 : 바인더혼합단계 S12 : 은나노 파우더 혼합단계
S13 : 제1교반단계 S14 : 글라스 플릿 첨가단계
S15 : 첨가제투입단계 S16 : 제2교반단계S11: binder mixing step S12: silver nano powder mixing step
S13: first stirring step S14: glass frit addition step
S15: additive injection step S16: second stirring step
Claims (7)
상기 태양전지 전극은 상기 잉크를 이용하여 그라비아, 스크린, 옵셋, 에어로젯 및 잉크젯 인쇄방식중 어느 하나로 인쇄되고,
상기 글라스 플릿(Glass frit)은 0.1~10㎛의 크기를 갖는 인듐, 망간, 코발트, 팔라듐, 니켈중 하나 또는 2 이상이 혼합된 금속입자인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 잉크.The ink for solar cell electrodes includes silver nanoparticles having a size of 1-30 nm and silver nanoparticles having a size of 100-200 nm mixed with silver nanoparticles 50-80 wt%, and a binder resin composed of vinyl copolymer resin 9-15 wt. %, Solvent is 10-15% by weight, glass flits are formed in 1-2% by weight,
The solar cell electrode is printed using any one of gravure, screen, offset, aerojet and inkjet printing method using the ink,
The glass frit is a solar cell electrode ink, characterized in that one or two or more metal particles of indium, manganese, cobalt, palladium, nickel having a size of 0.1 ~ 10㎛ mixed.
상기 100~200nm의 은나노 입자 80~95중량%이고, 상기 1~30nm의 은나노 입자 5~20중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 잉크.The method of claim 1, wherein the silver nanoparticles have a weight ratio of 100
80-95 weight% of said silver nanoparticles of 100-200 nm, and 5-20 weight% of said silver nanoparticles of 1-30 nm.
분산제, 소포제, 평활제, 산화방지제중 하나 이상이 선택적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 잉크.The method of claim 1, wherein the ink is
Ink for solar cell electrodes, characterized in that at least one of a dispersant, antifoaming agent, leveling agent, and antioxidant is optionally added.
1~200nm 은나노 파우더를 혼합하는 은나노 혼합단계;
상기 바인더 혼합단계와 은나노 혼합단계에서 혼합된 액상의 바인더 수지와 은나노 파우더를 상온에서 2~12 시간동안 교반시키는 제1교반단계;
상기 제1교반단계에서 교반된 조성물에 0.1~10㎛의 인듐, 망간, 코발트, 팔라듐, 니켈중 하나 이상을 포함하는 금속입자로 이루어진 글라스 플릿을 첨가하는 글라스 플릿 첨가단계;
상기 액상의 바인더수지와 은나노 및 글라스 플릿이 혼합된 조성물에서 분산제, 소포제, 평활제, 산화방지제중 적어도 하나 또는 2 이상이 선택적으로 첨가되는 첨가제투입단계; 및
상기 첨가제 투입단계 이후에 상온에서 2~12시간 동안 교반기에 투입하여 교반시키는 제2교반단계를 포함하여,
1~30nm의 크기를 갖는 은나노 입자와 100~200nm의 크기를 갖는 은나노 입자가 혼합된 은나노 입자 50~80중량%, 바인더 수지가 9~15중량%, 용매가 10~15중량%, 글라스 플릿이 1~2중량%의 조성비를 갖는 태양전지 전극용 잉크의 제조방법.A binder mixing step of mixing a binder and a solvent using a vinyl copolymer resin;
Silver nano mixing step of mixing 1 ~ 200nm silver nano powder;
A first stirring step of stirring the liquid binder resin and the silver nano powder mixed in the binder mixing step and the silver nano mixing step at room temperature for 2 to 12 hours;
A glass frit addition step of adding a glass fleet made of metal particles including at least 0.1-10 μm of indium, manganese, cobalt, palladium, and nickel to the stirred composition in the first stirring step;
An additive injection step of selectively adding at least one or two or more of a dispersant, an antifoaming agent, a leveling agent, and an antioxidant in a composition in which the liquid binder resin, silver nano and glass flits are mixed; And
Including a second stirring step of stirring by adding to the stirrer for 2 to 12 hours at room temperature after the additive addition step,
50 to 80 wt% of silver nanoparticles mixed with silver nanoparticles having a size of 1 to 30 nm and silver nanoparticles having a size of 100 to 200 nm, 9 to 15 wt% of binder resin, 10 to 15 wt% of solvent, and glass flits The manufacturing method of the ink for solar cell electrodes which has a composition ratio of 1-2 weight%.
상기 100~200nm의 은나노 입자 80~95 중량%와, 상기 1~30nm의 은나노 입자 5~20중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 잉크의 제조방법.The method of claim 5, wherein the silver nano mixing step
80-95 weight% of said silver nanoparticles of 100-200nm, and 5-20weight% of said silver nanoparticles of 1-30nm are mixed, The manufacturing method of the ink for solar cell electrodes characterized by the above-mentioned.
그라비아, 스크린, 옵셋, 에어로젯 및 잉크젯 인쇄방식중 어느 하나에 사용되어 상기 태양전지 전극을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 잉크.
The method of claim 1, wherein the ink is
Ink for solar cell electrodes, which is used for gravure, screen, offset, aerojet and inkjet printing methods to print the solar cell electrodes.
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