KR101590226B1 - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 분말; 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물 0.1 내지 5 중량% 및 1종 이상의 비알칼리 금속 산화물 95 내지 99.9 중량%를 포함하는 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물로 제조된 전극은 알칼리 이온이 에미터에 미치는 손상을 방지함으로서, 낮은 직렬저항(Rs), 높은 개방전압(Voc)과 우수한 변환효율을 가질 수 있다.

Description

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극{COMPOSITION FOR FORMING SOLAR CELL ELECTRODE AND ELECTRODE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터(emitter)의 두께가 지속적으로 얇아짐에 따라, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있다. 또한, 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 태양전지의 면적을 점차 증가시키고 있는데, 이는 태양전지의 접촉저항을 높여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
또한, 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유리 프릿의 일 성분으로서 알칼리 금속 산화물은 유리(glass) 내에서 환원제 역할을 하고 납(Pb) 또는 비스무스(Bi) 성분에 의하여 반사방지막의 과에칭(over etching)을 막기 위하여 사용되고 있다. 그러나, 알칼리 금속 산화물을 포함하는 유리 프릿은 소성 과정을 거치게 되면 유리 프릿 내의 알칼리 이온들이 웨이퍼로 확산되면서 웨이퍼의 에미터 층(emitter layer)에 손상(damage)를 줄 수 있다. 이와 같은 손상은 제조된 태양전지 전극의 개방전압(Voc)을 낮추며 이로 인하여 변환효율이 저하될 수 있다.
본 발명자는 알칼리 금속 산화물에 의한 에미터 층의 손상을 방지하고, 개방전압의 저하없이 변환효율을 향상시키기 위하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 알칼리 토금속 산화물을 유리 프릿에 도입하여 알칼리 이온이 에미터에 미치는 손상을 최소화한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 직렬저항(Rs)이 낮고, 개방전압(Voc)이 높으며, 변환효율이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물로부터 제조된 전극을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 은 분말; 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물 0.1 내지 4 중량% 및 1종 이상의 비알칼리 금속 산화물 96 내지 99.9 중량%를 포함하는 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다.
상기 알칼리 토금속 산화물은 산화베릴륨, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬 및 산화바륨으로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물일 수 있다.
상기 비알칼리 금속 산화물은 산화납(PbO), 산화비스무스(Bi2O3), 산화텔루륨(TeO2), 산화규소(SiO2), 산화바나듐(V2O5), 산화인(P2O5),　산화세륨(CeO2), 산화붕소(B2O3),　산화몰리브덴(MoO3), 산화티탄(TiO2),　　　　　　산화주석(SnO), 산화인듐(In2O3), 산화니켈(NiO), 산화구리(Cu2O or CuO), 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O4　또는 Sb2O5), 산화게르마늄(GeO2), 산화갈륨(Ga2O3), 산화비소(As2O3), 산화코발트(CoO or Co2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화망간(MnO, Mn2O3　or Mn3O4) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 비알칼리 금속 산화물은 산화납 10 내지 50 중량%; 산화비스무스 1 내지 50 중량%; 및 산화텔루륨 20 내지 50 중량%;를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 은 분말 60 내지 95 중량%; 유리 프릿 0.5 내지 20 중량%; 및 유기 비히클 1 내지 30 중량%;를 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전면 전극에 관한 것이다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극은 알칼리 토금속을 사용하여 알칼리 이온이 에미터에 미치는 손상을 최소화함으로서, 낮은 직렬저항(Rs), 높은 개방전압(Voc) 및 우수한 변환효율을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 은 분말; 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물 및 1종 이상의 비알칼리 금속 산화물을 포함하는 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물로서, 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극은 알칼리 이온이 에미터에 미치는 손상이 최소화됨으로서 낮은 직렬저항(Rs), 높은 개방전압(Voc) 및 우수한 변환효율을 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
(A) 은 분말
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말로서 은(Ag) 분말을 사용한다. 상기 은 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있는데, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 은 분말일 수 있으며, 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수 있다.
은 분말은 입자 형상이 구형, 판상, 무정형 형상을 가질 수 있다
은 분말은 평균입경(D50)은 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛이 될 수 있다. 상기 평균입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
은 분말은 조성물 전체 중량 대비 60 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 저항의 증가로 변환 효율이 낮아지는 것을 막을 수 있다. 바람직하게는 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.
(B) 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물 및 1종 이상의 비알칼리 금속 산화물을 포함하는 유리 프릿
유리 프릿(glass frit)은 전극 페이스트의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 은 입자를 용융시켜 저항이 낮아질 수 있도록 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시키고, 전도성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
태양전지의 효율 또는 Fill Factor를 증가시키기 위하여 태양전지의 면적을 증가시키면 태양전지의 접촉저항이 높아질 수 있으므로 pn 접합(pn junction)에 대한 피해를 최소화함과 동시에 직렬저항을 최소화시켜야 한다. 또한, 다양한 면저항의 웨이퍼의 증가에 따라 소성 온도가 변동폭이 커지므로 넓은 소성 온도에서도 열안정성을 충분히 확보될 수 있는 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다.
알칼리 금속 산화물은 환원제 역할과 반사 방지막의 과에칭(over etching)을 방지할 수 있기 때문에 유리 프릿의 일 성분으로 사용되고 있다. 그러나, 알칼리 금속 산화물이 함유된 유리 프릿은 소성 과정을 거치게 되면 알칼리 이온들이 웨이퍼로 빠르게 확산되면서 에미터 층(emitter layer)에 손상(damage)를 줄 수 있으며, 이와 같은 손상은 제조된 태양전지 전극의 개방전압(Voc)을 낮추고 변환효율을 저하시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기 알칼리 금속 산화물 대신 알칼리 토금속 화합물을 유리 프릿의 일 성분으로 도입함으로써 상기 발생될 수 있는 문제를 개선하고자 한 것이 발명의 일 특징이다.
일 구체예로서, 본 발명의 유리 프릿은 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물을 포함하며, 1종 이상의 비(非)알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 토금속 산화물은 산화베릴륨, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬 및 산화바륨으로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물일 수 있다. 상기 알칼리 토금속 산화물은 유리 프릿 전체 중량에 대하여 0.1 내지 4 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위에서 직렬저항(Rs)를 상승시키지 않으면서 개방전압(Voc)의 저하를 최소화 할 수 있는 이점을 갖는다.
상기 비알칼리 금속 산화물은 산화납(PbO), 산화비스무스(Bi2O3), 산화텔루륨(TeO2), 산화규소(SiO2), 산화바나듐(V2O5), 산화인(P2O5),　산화세륨(CeO2), 산화붕소(B2O3),　산화몰리브덴(MoO3), 산화티탄(TiO2),　　　　　　산화주석(SnO), 산화인듐(In2O3), 산화니켈(NiO), 산화구리(Cu2O or CuO), 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O4　또는 Sb2O5), 산화게르마늄(GeO2), 산화갈륨(Ga2O3), 산화비소(As2O3), 산화코발트(CoO or Co2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화망간(MnO, Mn2O3　or Mn3O4) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 비알칼리 금속 산화물은 산화납(PbO), 산화비스무스(Bi2O3), 산화텔루륨(TeO2), 산화규소(SiO2), 산화바나듐(V2O5), 산화인(P2O5),　산화세륨(CeO2), 산화붕소(B2O3),　산화몰리브덴(MoO3), 산화티탄(TiO2),　산화주석(SnO), 산화인듐(In2O3), 산화니켈(NiO), 산화구리(Cu2O or CuO), 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O4　또는 Sb2O5), 산화게르마늄(GeO2), 산화갈륨(Ga2O3), 산화비소(As2O3), 산화코발트(CoO or Co2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화망간(MnO, Mn2O3　or Mn3O4) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 비알칼리 금속 산화물은 유리 프릿 전체 중량에 대하여 96 내지 99.9 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위에서 높은 개방전압 및 이에 따른 우수한 변환효율을 나타낼 수 있다.
일 구체예로서, 상기 비알칼리 금속 산화물은 유리 프릿 전체 중량에 대하여 산화납 10 내지 50 중량%; 산화비스무스 1 내지 50 중량%; 및 산화텔루륨 20 내지 50 중량%;를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 낮은 직렬저항(Rs)과 높은 개방전압(Voc)를 동시에 구현할 수 있는 이점을 갖는다.
상기 유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 기술된 금속산화물의 조성으로 혼합한다. 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 혼합할 수 있다. 혼합된 조성물을 900℃-1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한다. 얻은 결과물을 젯 밀(Jet mill), 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 유리 프릿을 얻을 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 3중량% 포함될 수 있다. 상기 유리 프릿의 형상은 구형이거나 부정형상이어도 무방하다.
(C) 유기 비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 페이스트 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸센로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 비히클의 배합량은 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(D) 첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기한 구성 요소 외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 첨가되지만 필요에 따라 변경할 수 있다.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참고하면, p층(101) 및 에미터로서의 n층(102)을 포함하는 웨이퍼(100) 또는 기판 상에, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있으나, 본 발명의 조성물은 전면 전극 제조에 사용하는 것이 보다 바람직하다.
일 예로, 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 60초 정도 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 태양전지 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400℃ 내지 950℃, 바람직하게는 850℃ 내지 950℃에서 30초 내지 50초 정도 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
실시예 1
하기 표 1의 조성으로 금속 산화물을 혼합하여 900 내지 1400℃에서 용융 및 소결과정을 거쳐 평균입경(D50)이 3.0㎛인 유리 프릿을 제조하였다.
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 20 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 80 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 88.5 중량%, 상기 제조된 유리 프릿 1.5 중량%, 첨가제로서 분산제 BYK102(BYK-chemie) 0.5 중량% 및 요변제 Thixatrol ST (Elementis co.) 0.5 중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물을 80 Ω/sq.의 면저항을 가지는 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 980 ℃에서 30초에서 50초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율 측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 변환효율(%), 개방전압 Voc(mV), 직렬저항(mΩ), 단락전류 Isc(mA)을 측정하였으며, 웨이퍼 내에서 금속 이온의 이동도 및 확산속도를 가늠할 수 있는 지표로서 Jo 1 및 Jo 2를 Suns-Voc장비(Sinton社)로 측정하여 표 1에 함께 나타내었다. 측정된 Jo 1 및 Jo 2 값이 낮을 수록 금속 이온의 이동도 및 확산속도가 낮은 것을 의미한다.
실시예 2 내지 8 및 비교예 1 내지 3
하기 표 1의 함량으로 유리 프릿을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조한 후 물성을 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
　 유리프릿의 조성 (단위: 중량%) Eff
(%)		 Voc
(mV)		 Isc
(A)		 Rs
(mΩ)		 Jo1
*10-12 		Jo2
*10-8
PbO Bi2O3 TeO2 Li2O ZnO SiO2 WO3 MgO CaO SrO BaO
실시예 1 10.0 40.0 27.0 - 6.0 5.0 10.0 2.0 - - - 16.05 614.6 8.551 5.4 2.8 2.8
실시예 2 10.0 40.0 27.0 - 6.0 5.0 10.0 - 2.0 - - 16.11 614.9 8.540 5.3 2.6 2.7
실시예 3 10.0 40.0 27.0 - 6.0 5.0 10.0 - - 2.0 - 16.19 615.7 8.544 5.4 2.4 2.2
실시예 4 10.0 40.0 27.0 - 6.0 5.0 10.0 - - - 2.0 16.23 617.2 8.526 5.5 2.1 2.2
실시예 5 10.0 40.0 27.0 - 6.0 4.0 10.0 3.0 - - - 16.08 613.9 8.535 5.8 2.7 2.8
실시예 6 10.0 40.0 27.0 - 6.0 4.0 10.0 - 3.0 - - 16.14 615.2 8.532 5.8 2.6 2.2
실시예 7 10.0 40.0 27.0 - 6.0 4.0 10.0 - - 3.0 - 16.21 615.6 8.545 5.7 2.2 2.0
실시예 8 10.0 40.0 27.0 - 6.0 4.0 10.0 - - - 3.0 16.28 617.8 8.532 5.7 2.0 1.8
비교예 1 10.0 40.0 27.0 - 6.0 7.0 10.0 - - - - 15.84 608.9 8.543 6.1 3.5 3.3
비교예 2 10.0 40.0 27.0 2.0 6.0 5.0 10.0 - - - - 15.96 613.3 8.530 5.8 3.0 3.0
비교예 3 10.0 40.0 27.0 3.0 6.0 4.0 10.0 - - - - 15.99 612.8 8.534 5.7 3.1 3.0
비교예 4 10.0 40.0 27.0 - 6.0 2.0 10.0 5.0 - - - 15.84 614.9 8.541 6.8 2.7 2.5
비교예 5 10.0 40.0 27.0 - 6.0 2.0 10.0 - 5.0 - - 15.91 614.8 8.539 6.7 2.8 2.7
비교예 6 10.0 40.0 27.0 - 6.0 2.0 10.0 - - 5.0 - 15.88 615.6 8.547 6.8 2.7 2.5
비교예 7 10.0 40.0 27.0 - 6.0 2.0 10.0 - - - 5.0 15.91 616.1 8.533 6.6 2.6 2.6
비교예 8 10.0 40.0 27.0 2.0 6.0 2.0 10.0 - - - 3.0 16.11 617.5 8.544 6.0 2.1 2.3
상기 표 1에서 보듯이, 알칼리 토금속 산화물을 포함하는 실시예 1 내지 8의 유리 프릿을 사용한 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극은 알칼리 토금속 산화물을 사용하지 않은 비교예 1-3, 알칼리 토금속 산화물과 알칼리 금속 산화물을 혼용한 비교예 8에 비하여 직렬저항이 낮고, 개방전압이 높으며, 변환 효율이 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 실시예의 Jo 1 및 Jo 2값이 비교예에 비하여 낮게 측정된 것에 비추어 볼 때, 이것은 실시예의 유리 프릿에 함유된 알칼리 토금속 이온의 유리(glass) 내 이동도 및 확산속도가 낮아 웨이퍼로 확산되어 에미터에 손상 (damage)을 줄 수 있는 가능성을 최소화한 것으로 해석할 수 있다. 또한, 알칼리 토금속 산화물을 사용하였으나, 4 중량%를 초과하여 사용한 비교예 4 내지 7은 변환효율이 낮고, Jo1 및 Jo2값이 높게 측정된 것을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 은 분말; 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물 0.1 내지 4 중량% 및 1종 이상의 비알칼리 금속 산화물 96 내지 99.9 중량%를 포함하는 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함하고, 상기 비알칼리 금속 산화물은 산화텔루륨(TeO2)을 포함하는 것인,
    태양전지 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 토금속 산화물은 산화베릴륨, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬 및 산화바륨으로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비알칼리 금속 산화물은 산화납(PbO), 산화비스무스(Bi2O3), 산화규소(SiO2), 산화바나듐(V2O5), 산화인(P2O5),　산화세륨(CeO2), 산화붕소(B2O3),　산화몰리브덴(MoO3), 산화티탄(TiO2), 산화주석(SnO), 산화인듐(In2O3), 산화니켈(NiO), 산화구리(Cu2O 또는 CuO), 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O4　또는 Sb2O5), 산화게르마늄(GeO2), 산화갈륨(Ga2O3), 산화비소(As2O3), 산화코발트(CoO 또는 Co2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화망간(MnO, Mn2O3　또는 Mn3O4), 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비알칼리 금속 산화물은
    산화납 10 내지 50 중량%;
    산화비스무스 1 내지 50 중량%; 및
    산화텔루륨 20 내지 50 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 은 분말 60 내지 95 중량%; 상기 유리 프릿 0.5 내지 20 중량%; 및 상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%;를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전면 전극.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011510897A (ja) 2008-01-30 2011-04-07 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア ガラスフリット
JP2011201714A (ja) 2010-03-25 2011-10-13 Hitachi Ltd アルミニウム電極配線用のガラス組成物と導電性ペースト、そのアルミニウム電極配線を具備する電子部品、及び、この電子部品の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101848009B1 (ko) * 2011-11-03 2018-04-12 동우 화인켐 주식회사 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011510897A (ja) 2008-01-30 2011-04-07 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア ガラスフリット
JP2011201714A (ja) 2010-03-25 2011-10-13 Hitachi Ltd アルミニウム電極配線用のガラス組成物と導電性ペースト、そのアルミニウム電極配線を具備する電子部品、及び、この電子部品の製造方法
WO2011140192A1 (en) 2010-05-04 2011-11-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick-film pastes containing lead-tellurium-lithium- oxides, and their use in the manufacture of semiconductor devices

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