KR101381870B1 - Low temperature sintering paste for solar cell electrode and solar cell electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 전극 재료 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 소성용 페이스트로서 주석으로 피복된 구리 분말을 포함하는 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 및 그를 이용하여 제조된 태양전지 전극에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
태양광은 풍력, 바이오매스, 지열, 수력, 조력 등과 더불어 화석연료 및 원자력을 이용하는 기존 발전 에너지원을 대체하는 유력한 신재생 청정 에너지원이다. 태양광 발전은 실질적으로 무한하다고 할 수 있는 태양광을 이용하기 때문에 일단 시스템 또는 장치가 구축되고 나면 최소의 유지보수 비용으로 전기를 생산할 수 있다는 장점이 있다.Photovoltaic is a powerful renewable and renewable energy source that replaces existing power sources that use fossil fuels and nuclear power, along with wind, biomass, geothermal, hydro, tidal, and more. Photovoltaic power generation uses solar power, which can be said to be virtually infinite, so once a system or device is built, it can produce electricity with minimal maintenance costs.
따라서 태양광 발전 분야는 많은 연구개발이 되고 있고, 태양광 발전 및 태양전지 시장 역시 매년 급격한 성장을 이루고 있다. 그러나 여전히 구축비용이 많이 들고, 광전효율을 더 높일 필요가 있기 때문에 많은 국가의 정부는 정책적으로 태양광 발전 분야를 지원하고 있다. 그에 힘입어 최근 태양광 모듈 및 전지를 생산하는 기업이 많이 증가하였고, 그들 간에 원가 절감을 통한 가격경쟁이 일어나고 있다.Therefore, the photovoltaic field is a lot of research and development, and the photovoltaic power generation and solar cell market is also rapidly growing every year. However, due to the high cost of construction and the need for higher photoelectric efficiency, governments in many countries are supporting the photovoltaic sector. As a result, a large number of companies producing solar modules and batteries have recently increased, and a price competition has occurred between them.
현재 제조 원가 측면에서 살펴보면, 태양전지가 태양광 모듈의 70%를 차지하고 있다. 따라서 무엇보다도 효율 높은 태양전지를 저비용으로 생산할 필요가 있지만, 기존의 태양전지는 고가인 은(Ag) 페이스트를 이용하여 제조되기 때문에 원가절감에 근본적인 한계가 있다.In terms of manufacturing costs, solar cells account for 70% of solar modules. Therefore, first of all, it is necessary to produce high efficiency solar cells at low cost. However, conventional solar cells have a fundamental limitation in cost reduction because they are manufactured using expensive silver (Ag) paste.
이에 대한 해결 방안으로 상대적으로 저가인 다양한 금속 페이스트가 제안되고 있고, 구리 페이스트도 그 중 하나이다. 하지만 구리 분말은 소성 시 산화되는 문제점과 구리가 PN 접합(PN junction)에 확산되어 태양 전지 효율이 감소되는 문제점이 있다.
As a solution to this, various low-cost metal pastes have been proposed, and copper paste is one of them. However, there is a problem in that copper powder is oxidized during firing and copper is diffused in a PN junction, thereby reducing solar cell efficiency.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 구리 분말을 기반으로 하는 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 조성물을 제공한다.The present invention provides a low-temperature baking paste composition for a solar cell electrode based on copper powder to solve the problems as described above.
본 발명은 구리 분말을 기반으로 하면서도 소성 과정에서 내산화성을 가지는 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 조성물을 제공한다.The present invention provides a low temperature baking paste composition for a solar cell electrode based on copper powder and having oxidation resistance in a baking process.
본 발명은 또한 소성 과정에서 구리가 PN 접합으로 확산되는 것이 방지된 구리 분말을 기반으로 하는 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 조성물을 제공한다.The present invention also provides a low temperature firing paste composition for a solar cell electrode based on copper powder in which copper is prevented from diffusing into the PN junction during firing.
본 발명은 솔더 리본과의 용접성이 향상된 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 조성물을 제공한다.The present invention provides a low temperature baking paste composition for a solar cell electrode having improved weldability with a solder ribbon.
본 발명은 또한 상술한 개선된 구리 분말을 기반으로 하는 페이스트를 이용하여 제조된 태양전지 전극을 제공한다.
The present invention also provides a solar cell electrode produced using a paste based on the above-described improved copper powder.
본 발명은 각기 주석으로 피복된 구리 분말, 유기 비히클, 바인더 및 분산제를 포함하는 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 조성물을 제공한다. 상기 주석으로 피복된 구리 분말은 구리 구형체와 그 표면에 피복된 주석을 포함하고, 상기 구리 구형체는 0.1 내지 8㎛의 입경을 가진다. 상기 주석은 0.01 내지 1㎛의 두께를 가진다. 상기 주석으로 피복된 구리 분말은 35 내지 60 중량%로 포함된다. The present invention provides a low temperature baking paste composition for a solar cell electrode comprising a copper powder, an organic vehicle, a binder, and a dispersant, each coated with tin. The tin-coated copper powder includes a copper spherical body and tin coated on its surface, and the copper spherical body has a particle diameter of 0.1 to 8 탆. The tin has a thickness of 0.01 to 1 μm. The tin-coated copper powder is comprised between 35 and 60% by weight.
상기 유기 비히클은 24 내지 39 중량%, 상기 바인더는 15 내지 25 중량%, 그리고 상기 분산제는 1 중량%로 포함된다. The organic vehicle includes 24 to 39% by weight, the binder is 15 to 25% by weight, and the dispersant is included in 1% by weight.
또한, 도전성 금속 분말을 상기 페이스트 조성물에 대하여 3 중량부 이하로 더 포함하고, 상기 도전성 금속 분말은 게르마늄, 갈륨, 붕소, 니켈, 주석, 비스무스, 리튬, 인듐, 카드뮴, 인, 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 포함한다. 상기 도전성 금속 분말은 8㎛ 이하의 입경을 가진다.Further, the conductive metal powder is further included in an amount of 3 parts by weight or less based on the paste composition, and the conductive metal powder is selected from the group consisting of germanium, gallium, boron, nickel, tin, bismuth, lithium, indium, cadmium, phosphorus, and zinc. One or more selected. The said conductive metal powder has a particle diameter of 8 micrometers or less.
또한, 상술한 개선된 구리분말을 기반으로 하는 페이스트를 이용하여 제조된 태양전지 전극을 제공한다.
In addition, there is provided a solar cell electrode manufactured using a paste based on the above-described improved copper powder.
본 발명에 따르면, 구리 분말을 기반으로 하는 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트 조성물은 저온 소성 시 내산화성을 가지고, 소성 과정에서 구리가 PN 접합으로 확산되는 것이 방지되며, 솔더 리본과의 용접성을 향상시키고, 개선된 구리 분말을 기반으로 하는 페이스트를 이용하여 제조된 태양전지 전극을 제공한다.
According to the present invention, the low temperature baking paste composition for solar cell electrodes based on copper powder has oxidation resistance at low temperature firing, prevents copper from diffusing into the PN junction during the firing process, and improves weldability with the solder ribbon. The present invention provides a solar cell electrode manufactured using a paste based on an improved copper powder.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트에 포함되는 주석으로 피복된 구리 분말에 대한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트에 포함되는 주석으로 피복된 구리 분말의 입도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트를 이용하여 제조된 전극이 적용된 태양전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a photograph of a copper powder coated with tin contained in a low-temperature baking paste for a solar cell electrode according to the present invention.
2 is a graph showing the particle size distribution of the copper powder coated with tin contained in the low-temperature baking paste for solar cell electrodes according to the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell to which an electrode manufactured by using the low temperature baking paste for solar cell electrodes of the present invention is applied.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 저온 소성이 적용되는 구리를 기반으로 하는 태양전지 전극용 페이스트에 관한 것이다. 이러한 페이스트는 각기 주석으로 피복된 구리 분말, 유기 비히클, 바인더 및 분산제를 포함한다. 또한 본 발명의 페이스트는 도전성 금속분말을 더 포함할 수 있다.
The present invention relates to a paste for solar cell electrodes based on copper to which low-temperature firing is applied. Such pastes include copper powder, organic vehicles, binders and dispersants, each coated with tin. In addition, the paste of the present invention may further include a conductive metal powder.
이하, 본 발명의 페이스트 조성물에 포함되는 각각의 요소에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, each element contained in the paste composition of this invention is demonstrated in detail.
주석 피복된 구리 분말Tin coated copper powder
본 발명의 태양전지 전극용 페이스트는 도 1을 참조하여 각각 주석으로 피복된 구리 분말을 포함한다. 이와 같이 주석으로 피복된 구리 분말은 구리 구형체와 그 표면에 피복된 주석을 포함한다. 주석의 피복은 구리 구형체에 주석을 도금하는 방식으로 제조될 수 있다.The paste for solar cell electrodes of the present invention includes copper powder coated with tin, respectively, with reference to FIG. 1. The copper powder coated with tin thus includes a copper sphere and tin coated on its surface. The sheath of tin can be made by plating tin onto a copper sphere.
본 발명에서 이용되는 구리는 순수한 구리(Cu)뿐만 아니라 구리를 포함하는 금속이 적용될 수 있다. 이러한 구리는 상업적으로 입수 가능한 구형의 분말 또는 플레이크(flake)형의 분말을 사용할 수 있다. 또는, 플레이크형을 이용하여 공지의 방법에 따라 구리 분말로 만들어 사용할 수 있다. 바람직하게 구리 분말은 구형체일 수 있다.Copper used in the present invention may be applied to a metal containing copper as well as pure copper (Cu). Such copper may use commercially available spherical powder or flake powder. Alternatively, by using a flake type, it can be made into a copper powder according to a known method. Preferably the copper powder may be spherical.
도 2를 참조하여 구리 구형체 분말의 입경은 0.1 내지 약 8㎛의 크기를 가질 수 있다. 여기서, 구리 구형체 분말의 입경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 분말이 상호간에 응집되어 고분산이 힘들고, 고점도화로 인해 페이스트화가 곤란할 우려가 있다. 구리 구형체 분말의 입경이 8㎛를 초과하는 경우에는 도체 패턴의 형성 시 미세패턴을 형성하기 곤란한 문제가 있을 수 있다.Referring to FIG. 2, the particle size of the copper spherical powder may have a size of about 0.1 μm to about 8 μm. Here, when the particle size of the copper spherical powder is less than 0.1 mu m, the powders aggregate with each other, high dispersion is difficult, and there is a fear that paste formation is difficult due to high viscosity. When the particle size of the copper spherical powder exceeds 8 μm, there may be a problem that it is difficult to form a fine pattern when the conductor pattern is formed.
또한, 구리의 순도는 전극으로서 통상 요구되는 조건을 만족시키기 위한 순도라면 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에 사용되는 구리의 경우는 순도가 90% 이상인 구리를 사용할 수 있고, 바람직하게는 95%이상인 구리를 사용할 수 있다.In addition, the purity of copper is not particularly limited as long as it is a purity for satisfying the conditions normally required as an electrode. In the case of copper used in the present invention, copper having a purity of 90% or more may be used, and preferably, copper having 95% or more. Can be used.
본 발명에서 주석은 구리 구형체 각각의 표면에 피복된다. 피복은 전기 도금 또는 화학 도금 방법이 이용될 수 있고, 예를 들어 주석 용액에 구리 구형체를 침지하는 일반적인 방식으로 구현 가능하다.In the present invention, tin is coated on the surface of each of the copper spheres. The coating can be used by electroplating or chemical plating methods and can be implemented, for example, in the usual way by dipping copper spheres in a tin solution.
구리 구형체에 피복된 주석의 두께는 0.01 내지 1㎛일 수 있다. 주석 두께가 0.01㎛ 미만인 경우에는 구리의 내산화성이 저하되고, 1㎛ 초과하는 경우에는 소성 시 주석 막의 온도 상승에 따른 확산 정도가 감소하여 공정 효율이 감소된다. 구리와 비교하여 산화성이 높은 주석에 의해 저온 소성 시, 구리는 내산화성을 가지게 되어 전극의 전기적 효율이 증대된다. 또한, PN 접합에서 구리의 확산을 방지할 수 있다. 나아가 솔더 리본을 이루는 권선의 주재료인 주석과 전극의 재료가 동일하기 때문에, 태양 전지의 전극과 솔더 리본의 용접성을 향상시킬 수 있다.The thickness of the tin coated on the copper spheres may be 0.01 to 1 μm. When the tin thickness is less than 0.01 μm, the oxidation resistance of copper is lowered. When the tin thickness is more than 1 μm, the degree of diffusion due to the increase of the temperature of the tin film during firing decreases, thereby reducing the process efficiency. At low temperature firing with tin, which is more oxidative than copper, copper has oxidation resistance, thereby increasing the electrical efficiency of the electrode. In addition, it is possible to prevent the diffusion of copper in the PN junction. Furthermore, since the tin and the material of an electrode which are the main materials of the winding which make up a solder ribbon are the same, the weldability of the electrode of a solar cell and a solder ribbon can be improved.
또한 주석으로 피복된 구리 분말이 35 중량% 미만인 경우는 상 분리가 되거나 점도가 낮아져서 인쇄성의 문제가 있고, 60 중량%를 초과할 경우에는 페이스트의 점도가 높아져서 인쇄가 어려워지고 가격이 상승되는 문제가 있을 수 있다.
In addition, when the copper powder coated with tin is less than 35% by weight, there is a problem of printability due to phase separation or a low viscosity, and when it exceeds 60% by weight, the viscosity of the paste becomes high, making printing difficult and increasing the price. There may be.
유기 비히클Organic vehicle
본 발명의 페이스트 조성물은 유기 비히클을 포함한다. 유기 비히클은 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트의 무기 성분과 기계적 혼합을 통하여 페이스트에 인쇄에 적합한 점도도(consistency) 및 유변학적 특성을 부여한다.The paste composition of the present invention comprises an organic vehicle. The organic vehicle gives the paste suitable consistency for printing and rheological properties through mechanical mixing with the inorganic components of the low temperature fired paste for solar cell electrodes.
유기 비히클은 24 내지 약 39 중량%로 포함될 수 있다. 유기 비히클의 함량이 24 중량% 미만인 경우는, 페이스트가 균일하게 도포되기 어려울 수 있으며, 반면에 39 중량% 초과되는 경우는, 전극 패턴의 충분한 도전성이 얻어지지 않고, 기재와의 밀착성이 떨어질 수 있다.The organic vehicle can be included at 24 to about 39 weight percent. When the content of the organic vehicle is less than 24% by weight, the paste may be difficult to apply uniformly, whereas when it exceeds 39% by weight, sufficient conductivity of the electrode pattern may not be obtained and adhesion to the substrate may be inferior. .
유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 페이스트에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있으며, 일예로 중합체와 용매의 혼합물일 수 있다. 중합체로는 아크릴레이트계 수지, 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 에틸셀룰로오스와 페놀수지의 중합체, 목재 로진(rosin) 및 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 용매로는 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 프필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 터핀올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 감마부티로락톤, 에틸락테이트 및 이들의 공중합체로 이루어지는 것을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
The organic vehicle may be an organic vehicle that is commonly used in solar cell electrode pastes, and may be, for example, a mixture of a polymer and a solvent. Examples of the polymer include acrylate resins, ethyl cellulose, nitrocellulose, polymers of ethyl cellulose and phenol resins, wood rosin, and polymethacrylates of alcohols, but are not limited thereto. As the solvent, butyl carbitol acetate, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether propionate, ethyl ether propionate, terpinol, propylene glycol monomethyl ether Acetate, dimethylamino formaldehyde, methyl ethyl ketone, gamma butyrolactone, ethyl lactate, and copolymers thereof, but are not limited thereto.
바인더bookbinder
바인더는 전극 패턴의 소성 전에서의 각 성분의 결합재로 기능하는 것으로, 균일성을 위해 현탁 중합에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 바인더로는, 셀룰로오스계 수지, 아크릴계, 알키드계 수지, 부티랄계 수지, 포화폴리에스테르계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어지는 것을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. A binder functions as a binder of each component before baking of an electrode pattern, and it is preferable to manufacture by suspension polymerization for uniformity. The binder includes, but is not limited to, cellulose resins, acrylic resins, alkyd resins, butyral resins, saturated polyester resins, and copolymers thereof.
바인더는 15 내지 약 25 중량%로 포함될 수 있다. 바인더의 함량이 15 중량% 미만인 경우는 형성되는 전극 패턴 중의 바인더의 분포가 불균일해질 수 있다. 반면, 25 중량%를 초과하는 경우는 전극의 소성 시 패턴 붕괴를 일으키기 쉽고, 소성 후 유기물 잔탄(carbon ash)에 의해 전극의 저항이 상승할 수 있다.
The binder may be included in 15 to about 25% by weight. When the content of the binder is less than 15% by weight, the distribution of the binder in the electrode pattern to be formed may be uneven. On the other hand, when it exceeds 25% by weight, it is easy to cause pattern collapse during firing of the electrode, and resistance of the electrode may increase due to organic ash carbon after firing.
기타 첨가제Other additives
분산제, 중점제, 요변제, 레벨링제와 같은 첨가제가 더 포함될 수 있다. 이와 같은 첨가제는 전체 페이스트에 대하여 1 중량%로 첨가될 수 있다.
Additives such as dispersants, midpoints, thixotropic agents, and leveling agents may be further included. Such additives may be added at 1% by weight relative to the total paste.
도전성 금속분말Conductive Metal Powder
본 발명의 페이스트는 도전성 금속분말을 추가적으로 더 포함할 수 있다. 도전성 금속분말은 예를 들어 게르마늄, 갈륨, 붕소, 니켈, 주석, 비스무스, 리튬, 인듐, 카드뮴, 인, 및 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.The paste of the present invention may further include a conductive metal powder. The conductive metal powder may be, for example, at least one selected from the group consisting of germanium, gallium, boron, nickel, tin, bismuth, lithium, indium, cadmium, phosphorus, and zinc.
또한, 페이스트의 특성에 있어서 틱소트로피가 포함된다. 상술한 틱소트로피는 페이스트가 응력의 유무에 따라 응집되거나 분산될 수 있으며, 그 결과, 겔 또는 졸로 상태가 변화될 수 있고 조성물의 점도의 변화를 나타내는 특성을 말한다. 페이스트의 틱소트로피 특성은 도전성 금속분말의 크기와 형상에 따라 변화한다. In addition, thixotropy is contained in the characteristic of a paste. The thixotropy described above refers to a property in which the paste may aggregate or disperse depending on the presence or absence of stress, and as a result, the state may change with a gel or a sol and exhibit a change in the viscosity of the composition. The thixotropic properties of the paste change depending on the size and shape of the conductive metal powder.
도전성 금속분말은 전체 페이스트에 대하여 3 중량부 이하로 포함될 수 있다. 그보다 더 첨가될 경우 비용 상승의 원인이 되어 경제성이 떨어진다. 또한 도전성 금속분말의 입경이 8㎛를 초과하는 경우에는, 페이스트의 점도가 감소하여 전극 패턴 형성에 문제를 야기하기 때문에, 바람직하게는 도전성 금속 분말은 8㎛ 이하의 입경을 가질 수 있다.
The conductive metal powder may be included in 3 parts by weight or less based on the total paste. If it is added more than that, it causes cost increase and economic efficiency decreases. In addition, when the particle diameter of the conductive metal powder exceeds 8 µm, since the viscosity of the paste decreases and causes a problem in forming the electrode pattern, the conductive metal powder may preferably have a particle diameter of 8 µm or less.
이하에서는 본 발명의 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 전극을 포함하는 태양전지에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, a solar cell including an electrode manufactured using the paste composition of the present invention will be described in more detail.
태양전지 후면전극으로의 적용Application to solar cell back electrode
본 발명의 페이스트는 바람직하게는 태양전지의 전극으로 적용될 수 있으며, 더 바람직하게는 후면전극으로 적용될 수 있다.The paste of the present invention may be preferably applied to the electrode of the solar cell, more preferably to the back electrode.
본 발명의 페이스트로 후면전극을 형성한 태양전지가 도 3에 도시되었다. 이러한 태양전지는 제1 도전성 타입의 기판(1), 기판(1) 상에 형성된 제2 도전성 타입의 에미터층(2), 에미터층(2) 상에 형성된 반사방지막(3), 기판(1)의 배면에 형성된 후면전계층(5), 그리고 후면전계층(5)의 배면에 형성된 백컨택층(7)을 포함한다. 반사방지막(3) 상에는 반사방지막(3)을 관통하여 에미터층(2)에 접속되는 전면전극(4)이 형성되고 백컨택층(7)의 배면에 형성된 후면전극(6)이 형성된다. A solar cell in which a back electrode is formed of the paste of the present invention is shown in FIG. 3. Such a solar cell includes a
바람직하게 상술한 이종접합 태양전지의 전면전극(4)과 후면전극(5)은 본 발명의 페이스트가 인쇄와 저온 소성 과정을 통하여 적용될 수 있다. 더 바람직하게는 본 발명의 페이스트는 후면전극(5)에 적용될 수 있다.
Preferably, the
이하에서는 구체적인 실시예들을 표 1 내지 3을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to Tables 1 to 3.
실시예 1 내지 10에서 각 요소의 중량에 변화를 주면서 본 발명에 따른 태양전지 전극용 저온 소성 페이스트를 제조하여 태양전지의 후면전극으로 적용한 후 태양전지의 전기적 특성을 조사하였다.The low-temperature baking paste for solar cell electrodes according to the present invention was prepared by varying the weight of each element in Examples 1 to 10, and applied to the rear electrode of the solar cell, and then the electrical properties of the solar cell were investigated.
특히, 실시예1 내지 실시예5는 구리 분말의 입경이 1㎛인 것이 50%, 3㎛인 것이 50%으로 하고, 주석막 두께를 1㎛로 하였다. 그에 반해, 실시예6 내지 실시예10의 경우에는 구리분말의 입경이 1㎛인 것이 75%, 3㎛인 것이 25%인 것이다.
In particular, in Examples 1 to 5, the particle size of the copper powder was 50% for 1 µm and 50% for 3 µm, and the tin film thickness was 1 µm. In contrast, in the case of Examples 6 to 10, the copper powder had a particle diameter of 1 μm of 75% and 3 μm of 25%.
실시예1에서는 주석으로 피복된 구리 분말 35중량%, 바인더 수지 25중량%, 유기비히클 39중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 1, a paste prepared with 35 wt% of copper powder coated with tin, 25 wt% of binder resin, 39 wt% of organic vehicle, and 1 wt% of dispersant was prepared, and applied to the solar cell rear electrode.
실시예2에서는 주석으로 피복된 구리 분말 40중량%, 바인더 수지 23중량%, 유기비히클 36중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 2, a paste prepared with 40 wt% of copper powder coated with tin, 23 wt% of binder resin, 36 wt% of organic vehicle, and 1 wt% of dispersant was prepared, and applied to the solar cell rear electrode.
실시예3에서는 주석으로 피복된 구리 분말 45중량%, 바인더 수지 20중량%, 유기비히클 34중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 3, a paste prepared with 45 wt% tin powder coated with copper, 20 wt% binder resin, 34 wt% organic vehicle, and 1 wt% dispersant was prepared, and applied to a solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예4에서는 주석으로 피복된 구리 분말 50중량%, 바인더 수지 18중량%, 유기비히클 31중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 4, a paste prepared with 50% by weight of copper powder coated with tin, 18% by weight of binder resin, 31% by weight of organic vehicle, and 1% by weight of a dispersant was prepared, and applied to the solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예5에서는 주석으로 피복된 구리 분말 60중량%, 바인더 수지 15중량%, 유기비히클 24중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 5, a paste prepared with 60 wt% of copper powder coated with tin, 15 wt% of binder resin, 24 wt% of organic vehicle, and 1 wt% of dispersant was prepared, and applied to a solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예 1 내지 5 의 페이스트 조성물의 구성 성분 및 조성을 하기 표 1에 정리하였다.
The components and compositions of the paste compositions of Examples 1 to 5 are summarized in Table 1 below.
(wt%)Example 1
(wt%)
(wt%)Example 2
(wt%)
(wt%)Example 3
(wt%)
(wt%)Example 4
(wt%)
(wt%)Example 5
(wt%)
구리 분말
Copper powder
및
3.0㎛ 50%1.0㎛ 50%
And
3.0㎛ 50%
35
35
40
40
45
45
50
50
60
60
1㎛Thickness
1㎛
실시예6에서는 주석으로 피복된 구리 분말 35중량%, 바인더 수지 25중량%, 유기비히클 39중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 6, a paste prepared of 35 wt% tin powder coated with copper, 25 wt% binder resin, 39 wt% organic vehicle, and 1 wt% dispersant was prepared, and applied to a solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예7에서는 주석으로 피복된 구리 분말 40중량%, 바인더 수지 23중량%, 유기비히클 36중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 7, a paste prepared with 40 wt% of copper powder coated with tin, 23 wt% of binder resin, 36 wt% of organic vehicle, and 1 wt% of dispersant was prepared, and applied to a solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예8에서는 주석으로 피복된 구리 분말 45중량%, 바인더 수지 20중량%, 유기비히클 34중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 8, a paste prepared with 45 wt% tin powder coated with copper, 20 wt% binder resin, 34 wt% organic vehicle, and 1 wt% dispersant was prepared, and applied to a solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예9에서는 주석으로 피복된 구리 분말 50중량%, 바인더 수지 18중량%, 유기비히클 31중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 9, a paste made of 50% by weight of copper powder coated with tin, 18% by weight of a binder resin, 31% by weight of an organic vehicle, and 1% by weight of a dispersant was prepared.
실시예10에서는 주석으로 피복된 구리 분말 60중량%, 바인더 수지 15중량%, 유기비히클 24중량%, 분산제 1중량%로 하는 페이스트를 제조하여, 태양전지 후면전극으로 적용한 후 전기적 특성을 조사하였다.
In Example 10, a paste prepared with 60 wt% of copper powder coated with tin, 15 wt% of binder resin, 24 wt% of organic vehicle, and 1 wt% of a dispersant was prepared, and applied to a solar cell back electrode, and then examined for electrical properties.
실시예 6 내지 10 의 페이스트 조성물의 구성 성분 및 조성을 하기 표 2에 정리하였다.
Constituents and compositions of the paste compositions of Examples 6 to 10 are summarized in Table 2 below.
(wt%)Example 6
(wt%)
(wt%)Example 7
(wt%)
(wt%)Example 8
(wt%)
(wt%)Example 9
(wt%)
(wt%)Example 10
(wt%)
구리 분말
Copper powder
및
3.0㎛ 25%1.0 μm 75%
And
3.0㎛ 25%
35
35
40
40
45
45
50
50
60
60
7. 전기적 성능 평가7. Electrical Performance Evaluation
실시예 1 내지 10 으로부터 수득한 페이스트 조성물을 이용하여 제조한 태양전지의 전기적 성능을, ASTM G-173-03에 따라 AM 1.5 태양 조건 하에서 미국, NJ, 듀몬트(D㎛ont)에 소재하는 NPC Incorporated의 solar tester, Model NCT-M-180A를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The electrical performance of solar cells prepared using the paste compositions obtained from Examples 1-10 was determined by NPC, Dumont, NJ, NJ, USA, under 1.5 solar conditions according to ASTM G-173-03. Measurement was performed using Incorporated's solar tester, Model NCT-M-180A. The results are shown in Table 3 below.
태양전지의 소성 공정 과정에서 소성 온도는 약 350℃ 이다. The firing temperature during the firing process of the solar cell is about 350 ℃.
표 3에서 Isc는 제로 출력 전압에서 측정된 단락 회로 전류 밀도를 의미하고, Voc는 제로 출력 전류에서 측정된 개방 회로 전압을 의미하며, FF(%)는 충전율(fill factor)을, Eff(%)는 효율을 의미한다. Pmax는 개방 전압과 단락 전류로 계산되는 태양전지의 전기적 최대 출력을 의미한다. Rs(10-3Ω)는 접촉 저항을 나타낸다.
In Table 3, Isc means short-circuit current density measured at zero output voltage, Voc means open circuit voltage measured at zero output current, and FF (%) is the fill factor, Eff (%). Means efficiency. Pmax is the electrical maximum output of the solar cell, calculated from the open voltage and short circuit current. Rs (10 -3 Ω) represents the contact resistance.
(%)Eff
(%)
(A)Isc
(A)
(V)Voc
(V)
(%)FF
(%)
(W)Pmax
(W)
(10-3Ω)Rs
(10 -3 Ω)
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 페이스트를 전극으로 적용한 태양전지는 성능 평가에서 양호한 결과를 보여주고 있다. 효율(Eff)에서 주석이 피복된 구리분말을 35중량%로 포함하는 실시예1 및 실시예6의 경우에만 상대적으로 다소 낮은 수치를 보여주고 있지만, 그 외 테스트 수치는 전반적으로 개선된 결과를 보여준다.As can be seen from Table 3, the solar cell using the paste of the present invention as an electrode shows good results in performance evaluation. Although only slightly lower values were obtained for Examples 1 and 6 which included 35 wt% tin coated copper powder in the efficiency (Eff), the other test figures showed overall improved results. .
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 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 exemplary embodiments.
1 : 제1 도전성 타입의 기판
2 : 제2 도전성 타입의 에미터층
3 : 반사방지막
4 : 전면전극
5 : 후면전계층
6 : 후면전극
7 : 백컨택층1: substrate of a first conductivity type
2: emitter layer of the second conductivity type
3: antireflection film
4: front electrode
5: back layer
6: rear electrode
7: back contact layer
Claims (9)
각기 표면에 주석으로 피복된 구리 분말; 유기 비히클; 바인더; 및 분산제;를 포함하고,
상기 구리 분말은 구리 구형체와 그 표면에 피복된 주석을 포함하며 35 내지 60 중량%로 포함되고,
상기 구리 구형체는 0.1 내지 8㎛의 입경을 가지며,
상기 유기 비히클은 24 내지 39 중량%, 상기 바인더는 15 내지 25 중량%, 그리고 상기 분산제는 1 중량%로 포함되는 것이며,
상기 주석은 0.01 내지 1㎛의 두께를 가지는 것이며,
상기 페이스트 조성물을 350℃로 소성하는 것인,
태양전지 전극.A solar cell electrode prepared by firing a paste composition, the paste composition comprising:
Copper powder each coated with a tin; Organic vehicle; bookbinder; And a dispersant;
The copper powder comprises copper spherical bodies and tin coated on the surface thereof and comprises 35 to 60% by weight,
The copper spheres have a particle diameter of 0.1 to 8㎛,
The organic vehicle is 24 to 39% by weight, the binder is 15 to 25% by weight, and the dispersant is included in 1% by weight,
The tin is one having a thickness of 0.01 to 1㎛,
To bake the paste composition at 350 ℃,
Solar cell electrode.
상기 청구항 8의 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 3 중량부 이하의 도전성 금속 분말을 더 포함하고,
상기 도전성 금속 분말은 게르마늄, 갈륨, 붕소, 니켈, 주석, 비스무스, 리튬, 인듐, 카드뮴, 인, 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인,
태양전지 전극.The method of claim 8,
Further comprising 3 parts by weight or less of the conductive metal powder based on 100 parts by weight of the paste composition of claim 8,
The conductive metal powder is at least one selected from the group consisting of germanium, gallium, boron, nickel, tin, bismuth, lithium, indium, cadmium, phosphorus, zinc,
Solar cell electrode.
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KR20170071354A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-23 | 주식회사 엘지화학 | Metal paste and thermoelectric module |
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