KR101736773B1 - Rear electrode paste for solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 유리 프릿, 후면전극 페이스트 및 이를 이용하여 형성된 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a glass frit for a solar cell, a rear electrode paste, and a solar cell formed using the same.
태양전지는 태양에서 발생하는 광에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과로 전류, 전압을 생성한다. 이는 pn 접합이 이루어지는 반도체 기판(substarte)과 에미터층(emmitter layer)을 구비하며, 에미터 상부에는 상기 에미터와 통전되는 전면 전극이 형성되고, 광입사면과 대향되는 다른 면에는 기판과 통전되는 후면 전극이 형성된다. A solar cell generates current and voltage by photovoltaic effect that absorbs light energy generated from the sun and generates electrons and holes. The semiconductor substrate includes a semiconductor substrate and an emitter layer on which a pn junction is formed. A front electrode is formed on the emitter and electrically connected to the emitter. On the other surface opposite to the light incident surface, A rear electrode is formed.
태양전지에 흡수되는 빛은 다양한 파장을 가지고 있어 파장에 따라 굴절률이 다르므로 흡수가 잘 되는 파장 범위가 존재한다. 대체로, 장파장의 빛은 굴절률이 작아 흡수가 잘 되지 않고 태양전지를 투과한다. 이에, 투과되는 빛들을 반사시켜 태양전지를 다시 통과하게 함으로써 빛의 흡수를 증가시키는 역할을 하는 패시베이션층을 구비하기도 한다. Since the light absorbed by the solar cell has various wavelengths, the refractive index differs according to the wavelength, so there is a wavelength range that absorbs light. Generally, light of a long wavelength has a low refractive index and is not absorbed well and transmits the solar cell. There is also a passivation layer which reflects the transmitted light and allows the solar cell to pass therethrough, thereby increasing absorption of light.
PERC형(Passivated Emitter and Rear Contact Type) 태양전지는 웨이퍼 후면에 패시베이션층(Passivation Layer)을 구비한 것으로, 태양전지에 입사되는 빛의 흡수율을 증가시키고, 생성된 전자와 정공의 재결합에 따른 손실을 방지할 수 있다. 이때, 패시베이션층은 일반적으로 알루미늄산화물 층(Al2O3 LAYER)과 실리콘질화물 층(SiNx LAYER)으로 이루어지며, 알루미늄산화물 층은 태양전지 후면에서 fixed negative charge를 발생시킨다. 상기 음전하(negative charge)는 태양전지에서 발생된 정공을 후면 전극으로 이동하는 것을 도와주고, 이에 따라 발생된 전자와 정공이 재결합되는 양을 줄여주어 더욱 많은 전자와 정공을 수집할 수 있도록 함으로써 개방전압(Voc)을 향상시킬 수 있고, 태양전지 효율을 증대시킨다. The Passive Emitter and Rear Contact type solar cell has a passivation layer on the backside of the wafer and increases the absorption rate of light incident on the solar cell and the loss due to the recombination of the generated electrons and holes . At this time, the passivation layer generally comprises an aluminum oxide layer (Al 2 O 3 LAYER) and a silicon nitride layer (SiN x LAYER), and the aluminum oxide layer generates a fixed negative charge at the back surface of the solar cell. The negative charge helps to move the holes generated in the solar cell to the rear electrode and reduces the amount of recombination of electrons and holes generated thereby to collect more electrons and holes, (Voc) can be improved and solar cell efficiency can be increased.
또한, PERC형 태양전지는 제조 시 소성 공정(약 800℃ 열처리공정) 이후에도 패시베이션층의 구조가 유지되는 것이 중요하다. 패시베이션층은 웨이퍼의 후면부에서 알루미늄 전극과 후면전극과 접촉하는데, 각 전극 내에 존재하는 유리 프릿(glass frit) 성분이 소성 공정 중 패시베이션층에 손상을 준다. In addition, it is important for the PERC type solar cell to maintain the structure of the passivation layer even after the firing process (about 800 ° C heat treatment process) during manufacturing. The passivation layer contacts the aluminum electrode and the backside electrode at the backside of the wafer, where glass frit components present in each electrode damage the passivation layer during the firing process.
전극 내에 유리 프릿은 전극이 태양전지와 접착하는 역할을 하는 반드시 필요한 성분이므로, 알루미늄 전극과 후면전극은 패시베이션층에 손상을 주지 않으면서 필요한 접착력을 구현할 수 있는 특정한 유리 프릿 조성이 요구된다.Since the glass frit in the electrode is an essential component for the electrode to adhere to the solar cell, the aluminum electrode and the back electrode require a specific glass frit composition that can achieve the necessary adhesion without damaging the passivation layer.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양전지 제조 시 소성 공정 이후에도 구조상 손상이 발생하지 않고, 전극 부착력을 향상시킬 수 있는 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 및 이를 포함하는 태양전지용 후면전극 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다. Disclosure of the Invention The present invention has been conceived in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a glass frit of a solar cell rear electrode capable of improving the adhesion of electrodes without causing structural damage even after a firing process, And to provide an electrode paste.
또한, 본 발명은 상기 유리 프릿을 함유한 후면전극 페이스트를 이용하여 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a solar cell using the rear electrode paste containing the glass frit.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화구리-산화규소계(CuO-SiO2) 화합물을 포함하는 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물을 제공한다. 이때, 상기 산화구리-산화규소계(CuO-SiO2) 화합물은 유리 프릿 조성물 전체 중량에 대하여 15 내지 70중량% 포함될 수 있다. In order to achieve the above object, the present invention provides a glass frit composition for a back electrode for a solar cell comprising a copper oxide-silicon oxide (CuO-SiO 2 ) compound. At this time, the copper oxide-silicon oxide (CuO-SiO 2 ) compound may be contained in an amount of 15 to 70% by weight based on the total weight of the glass frit composition.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 Bi2O3 및 MnO2 를 더 포함할 수 있다. The glass frit composition of the back electrode for a solar cell according to an embodiment of the present invention includes Bi 2 O 3 And it may further include MnO 2.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 Bi2O3 10 내지 80중량%, SiO2 5 내지 30중량%, MnO2 3 내지 30중량% 및 CuO 10 내지 40중량%를 포함할 수 있다. The glass frit composition of the back electrode for a solar cell according to an embodiment of the present invention includes Bi 2 O 3 10 to 80% by weight, SiO 2 5 to 30 wt%, MnO 2 3 to 30 wt%, and
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 연화점(Ts)이 450 내지 800℃인 것일 수 있다. The glass frit composition of the rear electrode for a solar cell according to an embodiment of the present invention may have a softening point (Ts) of 450 to 800 ° C.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물에 있어서, 상기 유리 프릿은 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛인 것일 수 있다. In the glass frit composition of the rear electrode for a solar cell according to an embodiment of the present invention, the glass frit may have an average particle diameter of 0.5 to 5.0 m.
또한, 본 발명은 (a) 전도성 분말, (b) 산화구리-산화규소계(CuO-SiO2) 화합물을 함유하는 유리 프릿 및 (c) 유기 비히클을 포함하는 태양전지용 후면전극 페이스트를 제공한다. The present invention also provides a rear electrode paste for a solar cell comprising (a) a conductive powder, (b) a glass frit containing a copper oxide-silicon oxide (CuO-SiO 2 ) compound, and (c) an organic vehicle.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트에 있어서, 상기 유리 프릿은 Bi2O3 및 MnO2 를 더 포함할 수 있다. In the rear electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention, the glass frit includes Bi 2 O 3 And it may further include MnO 2.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트에 있어서, 상기 유리 프릿은 Bi2O3 10 내지 80중량%, SiO2 5 내지 30중량%, MnO2 3 내지 30중량% 및 CuO 10 내지 40중량% 포함하는 것일 수 있다. In the rear electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention, the glass frit includes Bi 2 O 3 10 to 80 wt%, SiO 2 5 to 30 wt%, MnO 2 3 to 30 wt%, and
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트는 전체 중량에 대하여 유리 프릿을 0.1 내지 6중량% 포함할 수 있다. The rear electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention may contain glass frit in an amount of 0.1 to 6 wt% based on the total weight.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트에 있어서, 상기 유리 프릿은 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛인 것일 수 있다. In the rear electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention, the glass frit may have an average particle diameter of 0.5 to 5.0 μm.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트에 있어서, 상기 전도성 분말은 은, 금, 구리, 니켈, 알루미늄, 팔라듐, 백금, 크롬, 코발트, 주석, 아연, 철, 이리듐, 로듐, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. In the rear electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention, the conductive powder may include silver, gold, copper, nickel, aluminum, palladium, platinum, chromium, cobalt, tin, zinc, iron, iridium, rhodium, tungsten, Molybdenum, and an alloy thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트에 있어서, 상기 유기 비히클은 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지 및 폴리비닐계 수지 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 유기 바인더가 용매에 용해된 것일 수 있다. In the rear electrode paste for a solar cell according to an embodiment of the present invention, the organic vehicle may be one in which an organic binder containing at least one selected from a cellulose resin, an acrylic resin and a polyvinyl resin is dissolved in a solvent.
또한, 본 발명은 상기의 후면전극 페이스트를 포함하는 일반형(Conventional type) 또는 PERC형(Passivated Emitter and Rear Cell type) 구조를 갖는 태양전지를 제공한다.The present invention also provides a solar cell having a conventional type or a passive emitter and rear cell (PERC) type structure including the above-described rear electrode paste.
본 발명에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 태양전지 제조 시 소성 공정으로 인하여 구조상 손상되는 것을 방지하고, 전극 및 기판 사이의 접착력을 획기적으로 향상시킬 수 있는 이점이 있다. The glass frit composition of the solar cell rear electrode according to the present invention has an advantage of preventing structure damage due to the firing process in manufacturing solar cells and significantly improving the adhesion between the electrode and the substrate.
또한, 본 발명은 상기의 유리 프릿 조성물을 함유한 후면전극 페이스트를 이용하여 높은 에너지 전환효율을 구현할 수 있는 태양전지를 제공할 수 있는 이점이 있다.Further, the present invention is advantageous in that it is possible to provide a solar cell capable of realizing high energy conversion efficiency by using the rear electrode paste containing the glass frit composition.
도 1은 PERC형 태양전지의 일 양태를 간략하게 나타낸 것이다. 1 schematically shows an embodiment of a PERC type solar cell.
이하, 본 발명의 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물, 이를 함유한 후면전극 페이스트 및 상기 페이스트를 포함하여 제조되는 태양전지에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. Hereinafter, the glass frit composition of the rear electrode for a solar cell of the present invention, the rear electrode paste containing the same, and the solar cell including the paste will be described in detail. The present invention may be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustration only and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims. The technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined.
본 발명은 일반형(Conventional type) 또는 PERC형(Passivated Emitter and Rear Cell type) 구조를 갖는 태양전지에 적용 가능한 것이다. 이 중 하기에 예시하는 태양전지는 PERC형인 것으로, 본 발명을 반드시 PERC형 태양전지에 한정하여 적용하는 것은 아니다.The present invention is applicable to a solar cell having a conventional type or a PERC type (Passive Emitter and Rear Cell type) structure. Among them, the solar cell exemplified below is PERC type, and the present invention is not necessarily applied to the PERC type solar cell.
PERC형 태양전지는 후면에 패시베이션(passivation)을 가지고 있어, 장파장 영역의 빛의 흡수율을 높일 수 있고, 전자와 정공의 재결합을 감소시켜 단락전류(Isc) 및 개방전압(Voc)을 높임으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 패시베이션은 기판 손상을 줄이고 산의 도핑 수준을 높여(heavy doping) 개방전압을 증가시키고, 전류밀도를 높일 수 있다. The PERC type solar cell has a passivation on the backside to increase the light absorption rate in the long wavelength region and reduce the recombination of electrons and holes to increase the short circuit current Isc and the open voltage Voc, Can be improved. In addition, such passivation can reduce substrate damage and increase the doping level of the acid (heavy doping), increase the open circuit voltage and increase the current density.
도 1은 PERC형 태양전지의 일 양태를 간략하게 나타낸 것으로서, 전면에 n형 반도체부(30)를 포함하는 p형 실리콘 기판(10), p형 반도체층(31), n형 반도체층(30)에 전기적으로 연결되는 전면전극(60) 및 실리콘 기판(10)에 전기적으로 연결되는 후면전극(70)을 포함하며, 상기 n형 반도체층의 상부에 반사방지막(40)과 실리콘 기판(10)에 BSF층(20)이 형성될 수 있다. 특히, PERC형 태양전지는 후면의 알루미늄을 실리콘 산화막으로 대치하여 후면에 패시베이션층(passivation layer)(50)이 형성된다. 또한, 상기 패시베이션층(50) 일부분을 제거하여 금속전극을 직접 실리콘에 형성한다. 1 shows a schematic view of an embodiment of a PERC type solar cell. The p-
이때, 소성 공정 중에 후면전극용 페이스트에 포함된 유리 프릿 성분이 패시베이션층을 에칭(etching)하여 손상을 일으킬 수 있다. 패시베이션층이 손상을 입게 되면 개방전압 저하 및 저항 상승으로 인한 효율저하의 원인이 된다.At this time, the glass frit component included in the paste for the rear electrode during the firing process may cause damage by etching the passivation layer. If the passivation layer is damaged, the open-circuit voltage may decrease and the efficiency may decrease due to the increase of the resistance.
본 발명의 발명자는 상기와 같은 공정 상 문제점을 인식하고, 후면전극과 패시베이션층 사이의 접합 계면에서의 패시베이션층의 손상을 방지하는 기술을 개발하게 되었다. 이는 패시베이션층 개선에 제한되는 것이 아니고, 태양전지 제조에 따른 공정에서 구조 손상을 방지하고, 전극 또는 기판의 접착력을 향상시킬 수 있어 이를 통해 태양전지 효율을 극대화할 수 있는 기술을 포함한다. The inventors of the present invention have recognized the above-described process problems and have developed a technique for preventing the damage of the passivation layer at the junction interface between the back electrode and the passivation layer. This is not limited to the improvement of the passivation layer but also includes a technique for preventing structure damage in the process of manufacturing the solar cell and improving the adhesion of the electrode or the substrate, thereby maximizing the efficiency of the solar cell.
본 발명에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트의 유리 프릿 조성물은 산화구리-산화규소계(CuO-SiO2) 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 산화구리(CuO)는 산화규소(SiO2)와의 조합으로 패시베이션층을 손상시키지 않으면서 후면전극과 솔더리본 간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이때, 산화구리-산화규소계 화합물은 유리 프릿 조성물 전체 중량에 대하여 15 내지 70중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 25 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 40중량% 포함되는 것이 더욱 좋다. The glass frit composition of the rear electrode paste for a solar cell according to the present invention is characterized by containing a copper oxide-silicon oxide (CuO-SiO 2 ) compound. The copper oxide (CuO) can improve adhesion between the rear electrode and the solder ribbon without damaging the passivation layer in combination with silicon oxide (SiO 2 ). In this case, the copper oxide-silicon oxide-based compound may be contained in an amount of 15 to 70% by weight, preferably 25 to 50% by weight, more preferably 30 to 40% by weight based on the total weight of the glass frit composition.
상기 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 다른 양태로, 산화구리-산화규소계 화합물에 Bi2O3 및 MnO2 를 더 포함하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 Bi2O3, SiO2, MnO2 및 CuO의 조합으로 이루어진 것을 포함할 수 있다. In another embodiment, the glass frit composition of the rear electrode for a solar cell is a composition comprising a copper oxide-silicon oxide-based compound, Bi 2 O 3 And it may be further comprising a MnO 2. That is, the glass frit composition of the rear electrode for a solar cell according to the present invention may comprise a combination of Bi 2 O 3 , SiO 2 , MnO 2 and CuO.
상기 Bi2O3는 유리 프릿의 연화점을 낮추어서 충분히 낮은 온도에서도 쉽게 용융이 가능하도록 함으로써 태양전의 빠른 소성 공정에서도 안정적으로 용융될 수 있도록 하며, 상기 SiO2는 태양전지 기판과의 접착력을 강화시키는 역할을 하여, 다른 성분과의 조합으로 목적하는 물성의 상승 효과를 구현할 수 있다.The Bi 2 O 3 allows the glass frit to be melted easily at a sufficiently low temperature by lowering the softening point of the glass frit, so that it can be melted stably even in a fast firing process before the sun, and the SiO 2 strengthens the adhesion with the solar cell substrate , And a synergistic effect of desired physical properties can be realized in combination with other components.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 프릿 조성물은 바람직하게는 Bi2O3 10 내지 80중량%, SiO2 5 내지 30중량%, MnO2 3 내지 30중량% 및 CuO 10 내지 40중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 본 발명에 따라서 설계된 유리 프릿이 패시베이션층의 손상을 방지함으로써 전자와 정공의 재결합 손실을 방지하고, 광 흡수율을 높임으로써 광변환 효율을 증대시킬 수 있어 더욱 좋다. At this time, the glass frit composition according to an embodiment of the present invention preferably contains Bi 2 O 3 10 to 80% by weight, SiO 2 5 to 30 wt%, MnO 2 3 to 30 wt%, and
본 발명에 따른 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물은 패시베이션층이 태양전지 제조공정 상 최고점의 온도가 약 800℃의 열처리공정인 소성 공정을 거치는 과정에서 유리 프릿에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 유리 프릿은 이러한 소성 조건과 맞물려 그 성분 하나하나의 조합이 중요하다. The glass frit composition of the rear electrode for a solar cell according to the present invention can prevent the passivation layer from being damaged by the glass frit in the course of the sintering process which is the heat treatment process of about 800 ° C at the highest temperature in the solar cell manufacturing process. Therefore, the combination of each component of the glass frit is important in conjunction with this firing condition.
따라서, 본 발명의 상기 유리 프릿 조성물은 구성성분의 함량을 특정 범위로 조절하여 사용함으로써, 특히 PERC형 태양전지에서 패시베이션층으로 하여금 얻을 수 있는 상승 효과를 극대화하여 태양전지 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. Therefore, the glass frit composition of the present invention can maximize the synergistic effect that can be obtained in the passivation layer in the PERC type solar cell by using the content of the constituent components in a specific range, thereby remarkably improving the solar cell efficiency have.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 프릿 조성물은 유리 프릿 전체 중량에 대하여, Bi2O3가 10 내지 80중량%, 바람직하게는 50 내지 80중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 65중량% 포함될 수 있으며, SiO2가 5 내지 30중량%, 바람직하게는 5 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 15중량% 포함될 수 있다. 또한, MnO2가 3 내지 30중량%, 바람직하게는 5 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 10중량% 함유될 수 있으며, CuO가 유리 프릿 100중량부에 대하여 10 내지 40중량%, 바람직하게는 15 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 25중량% 포함될 수 있다.The glass frit composition according to an embodiment of the present invention may contain 10 to 80 wt%, preferably 50 to 80 wt%, and more preferably 55 to 65 wt% of Bi 2 O 3 based on the total weight of the glass frit And 5 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, and more preferably 5 to 15% by weight of SiO 2 . Further, MnO 2 may be contained in an amount of 3 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, more preferably 5 to 10% by weight, and CuO is preferably contained in an amount of 10 to 40% by weight, By weight, preferably 15 to 30% by weight, more preferably 20 to 25% by weight.
본 발명에 따른 유리 프릿 조성물은 납을 함유하지 않아 환경친화적이며, 연화점(Ts)이 450 내지 800℃, 바람직하게는 500 내지 750℃인 것일 수 있다. 또한, 상기 유리 프릿 조성물의 유리전이온도(Tg)는 300℃ 내지 800℃, 바람직하게는 400℃ 내지 600℃인 것일 수 있다. 본 발명의 유리 프릿 조성물은 상기의 연화점 및 유리전이온도의 범위를 만족하는 경우 목적하는 물성의 효과 달성에 더욱 좋다.The glass frit composition according to the present invention is lead-free and environment-friendly, and may have a softening point (Ts) of 450 to 800 캜, preferably 500 to 750 캜. In addition, the glass transition temperature (Tg) of the glass frit composition may be 300 ° C to 800 ° C, preferably 400 ° C to 600 ° C. The glass frit composition of the present invention is better at achieving the desired physical properties when the softening point and the glass transition temperature range are satisfied.
본 발명에서 상기 유리 프릿은 목적하는 효과를 저하시키지 않는 범위에서 금속 산화물 또는 금속 할라이드를 더 포함할 수 있다. 일예로, 바람직하게는 V2O5, ZnO, B2O3, BaO, SrO, WO3, Mo2O3, TeO2, Nb2O3, Li2O, GeO2, Ga2O3, In2O3, NiO, CoO, B2O3, CaO, MgO, SrO, MnO, SeO2, MoO3, WO3, Y2O3, As2O3, La2O3, Nd2O3, Bi2O3, Ta2O5, FeO, HfO2, Cr2O3, CdO, Sb2O3, PbF2, ZrO2, Mn2O3, P2O5, Pr2O3, Gd2O3, Sm2O3, Dy2O3, Eu2O3, Ho2O3, Yb2O3, Lu2O3, CeO2, BiF3, SnO, Ag2O, Nb2O5, TiO2, Rb2O, Na2O, K2O, Cs2O, Lu2O3, SnO2 및 Tl2O3 및중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 산화물 또는 NaCl, KBr, NaI, ZnF2 등의 금속 할라이드를 더 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. In the present invention, the glass frit may further include a metal oxide or a metal halide to the extent that the desired effect is not deteriorated. For example, preferably, V 2 O 5 , ZnO, B 2 O 3 , BaO, SrO, WO 3 , Mo 2 O 3 , TeO 2 , Nb 2 O 3 , Li 2 O, GeO 2 , Ga 2 O 3 , In 2 O 3 , NiO, CoO, B 2 O 3 , CaO, MgO, SrO, MnO, SeO 2 , MoO 3 , WO 3 , Y 2 O 3 , As 2 O 3 , La 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Bi 2 O 3, Ta 2 O 5, FeO, HfO 2, Cr 2 O 3, CdO, Sb 2 O 3, PbF 2, ZrO 2, Mn 2 O 3, P 2 O 5, Pr 2 O 3, Gd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 , CeO 2 , BiF 3 , SnO, Ag 2 O, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Rb 2 O, Na 2 O, K 2 O, Cs 2 O, Lu 2 O 3 , SnO 2 And Tl 2 O 3, and metal halides such as NaCl, KBr, NaI, ZnF 2 , and the like, but are not limited thereto.
본 발명은 상술한 유리 프릿 조성물을 포함하는 PERC형 태양전지용 후면전극 페이스트를 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 (a) 전도성 분말, (b) Bi2O3, SiO2, MnO2 및 CuO를 함유하는 유리 프릿 및 (c) 유기 비히클을 포함하는 PERC형 태양전지용 후면전극 페이스트를 제공한다.The present invention provides a rear electrode paste for a PERC type solar cell comprising the glass frit composition described above. Specifically, the present invention provides a rear electrode paste for a PERC type solar cell comprising (a) a conductive powder, (b) glass frit containing Bi 2 O 3 , SiO 2 , MnO 2 and CuO, and (c) do.
본 발명에서 (a) 전도성 분말은 전기적 특성을 부여하는 금속의 분말인 것으로, 은(Ag), 금(Au), 구리(Ci), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등을 사용할 수 있으며, 양호한 전도성을 가지는 금속 분말이라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 은, 금, 구리, 니켈, 알루미늄 및 이들을 하나 이상 포함하는 합금 중에서 선택된 것이 좋다. 보다 바람직하게는 소성 처리를 대기 중에서 실시하는 경우에도 산화되지 않고, 우수한 전도성을 유지할 수 있는 측면에서 은(Ag)을 사용하는 것이 더욱 좋다. In the present invention, (a) the conductive powder is a powder of a metal that imparts electrical characteristics, and is formed of a metal such as Ag, Au, Cu, Ni, Al, Pd, (Pt), Cr (Cr), Co, Sn, Zn, Fe, Ir, Rh, And metal powders having good conductivity can be used without particular limitation. Preferably, it is selected from silver, gold, copper, nickel, aluminum, and alloys containing at least one of them. It is more preferable to use silver (Ag) because it is not oxidized even when the firing treatment is performed in the atmosphere and can maintain excellent conductivity.
상기 전도성 분말은 구형인 것을 사용할 수 있다. 하지만 이에 제한되지 않고, 플레이크(flake)형, 판상형, 무정형 등의 비구형상일 수 있으며, 구형상 또는 이들의 비구형상이 어느 하나 이상되어 혼합된 것이 사용될 수 있다. The conductive powder may be spherical. However, it is not limited thereto, and may be a non-spherical shape such as a flake shape, a plate shape, or an amorphous shape, and a spherical shape or a mixture of any of these shapes may be used.
상기 전도성 분말의 입경은 원하는 소결 속도와 전극을 형성하는 공정에 따른 영향 등을 고려하여 적절한 범위로 조절할 수 있다. 바람직하게는 전도성 분말의 평균입경은 0.5 내지 5㎛, 보다 바람직하게는 0.7 내지 2㎛인 것일 수 있다. 더욱 좋게는 서로 다른 평균입경을 갖는 전도성 분말을 혼합하여 사용할 수 있다. The particle diameter of the conductive powder can be adjusted to a suitable range in consideration of the desired sintering speed and the influence of the process of forming the electrode. Preferably, the average particle diameter of the conductive powder may be 0.5 to 5 占 퐉, more preferably 0.7 to 2 占 퐉. More preferably, a conductive powder having a different average particle size may be mixed and used.
본 발명에서 전도성 분말은 페이스트를 이루는 성분 전체 중량에 대하여 30 내지 79중량%, 바람직하게는 35내지 70 중량% 함유될 수 있다. 상기 전도성 분말이 30중량% 미만인 경우에는 페이스트의 점도가 낮아져 상분리가 일어날 수 있고, 전극의 막 두께가 얇아져 저항이 증가할 수 있으며, 79중량%를 초과하는 경우에는 점도가 높아져 인쇄가 어려워지고 비용이 상승되는 문제점이 있다.In the present invention, the conductive powder may be contained in an amount of 30 to 79% by weight, preferably 35 to 70% by weight based on the total weight of components constituting the paste. When the conductive powder is less than 30% by weight, the viscosity of the paste is lowered, phase separation may occur, and the thickness of the electrode may be thinned to increase the resistance. When the conductive powder is more than 79% by weight, Is increased.
본 발명에서 (b) 유리 프릿은 앞서 상술한 바와 같이 PERC형 태양전지에서 패시베이션층과의 조합으로 태양전지의 전기적 특성을 향상시키기 위해 사용되는 것으로, 특정 성분을 포함하고, 전도성 분말 및 유기 비히클과 페이스트를 이루어 패시베이션층의 손상을 방지시키고, 접착성을 높여 태양전지의 효율을 극대화할 수 있다. In the present invention, (b) glass frit is used for improving electrical characteristics of a solar cell in combination with a passivation layer in a PERC type solar cell, as described above, and includes a specific component, and a conductive powder and an organic vehicle The paste is formed to prevent damage to the passivation layer, and adhesion of the passivation layer can be enhanced, thereby maximizing the efficiency of the solar cell.
이때, 상기 유리 프릿은 페이스트 전체 조성물 내 함량범위가 바람직하게는 0.1 내지 6중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 4중량%일 수 있다. 상기 함량 범위를 만족하는 경우 계면에서의 반응성이 좋고, 우수한 접착력을 구현하면서도 패시베이션층에 침투하지 않으며, 개방전압 하락되지 않아 효율이 우수하다.At this time, the content of the glass frit in the whole paste composition may be preferably 0.1 to 6 wt%, more preferably 0.5 to 4 wt%. When the content range is satisfied, the reactivity at the interface is good, the adhesion is excellent, the penetration into the passivation layer does not occur, the open circuit voltage is not lowered, and the efficiency is excellent.
한편, 상기 범위를 벗어나면 전도성 분말의 소결성 및 접착력이 떨어지고 저항이 높아져 태양전지의 효율을 저하시킬 수 있다. On the other hand, if it is outside the above range, the sinterability and the adhesive force of the conductive powder are lowered and the resistance is increased, which may lower the efficiency of the solar cell.
또한, 상기 유리 프릿은 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛, 바람직하게는 0.7 내지 3㎛인 것이 좋다. 상기 범위를 만족하는 경우 전극 형성 시 핀홀 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어 좋다.It is also preferable that the glass frit has an average particle diameter of 0.5 to 5.0 mu m, preferably 0.7 to 3 mu m. When the above range is satisfied, it is possible to prevent the occurrence of a pinhole defect in the electrode formation.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 목적하는 효과를 저하시키지 않는 범위 내에서 페이스트에 금속 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 금속 화합물로는 바람직하게는 V2O5, ZnO, B2O3, PbO, BaO, SrO, WO3, Mo2O3, TeO2, Nb2O3, GeO2, Ga2O3, In2O3, NiO, CoO, B2O3, CaO, MgO, SrO, MnO, SeO2, MoO3, WO3, Y2O3, As2O3, La2O3, Nd2O3, Bi2O3, Ta2O5, FeO, HfO2, Cr2O3, CdO, Sb2O3, PbF2, ZrO2, Mn2O3, P2O5, Pr2O3, Gd2O3, Sm2O3, Dy2O3, Eu2O3, Ho2O3, Yb2O3, Lu2O3, CeO2, BiF3, SnO, Ag2O, Nb2O5, TiO2, Rb2O, Cs2O, Lu2O3, SnO2, Tl2O3 및 금속 할라이드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 금속 할라이드는 일예로,NaCl, KBr, NaI, ZnF2 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되지 않는다. According to an embodiment of the present invention, the paste may further contain a metal compound within a range not lowering the desired effect. The metal compound is preferably selected from the group consisting of V 2 O 5 , ZnO, B 2 O 3 , PbO, BaO, SrO, WO 3 , Mo 2 O 3 , TeO 2 , Nb 2 O 3 , GeO 2 , Ga 2 O 3 , In 2 O 3 , NiO, CoO, B 2 O 3 , CaO, MgO, SrO, MnO, SeO 2 , MoO 3 , WO 3 , Y 2 O 3 , As 2 O 3 , La 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Bi 2 O 3, Ta 2 O 5, FeO, HfO 2, Cr 2 O 3, CdO, Sb 2 O 3, PbF 2, ZrO 2, Mn 2 O 3, P 2 O 5, Pr 2 O 3, Gd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 , CeO 2 , BiF 3 , SnO, Ag 2 O, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Rb 2 O, Cs 2 O, Lu 2 O 3 , SnO 2 , Tl 2 O 3 and metal halide. Examples of the metal halide include NaCl, KBr, NaI, ZnF 2 , and the like, but are not necessarily limited thereto.
본 발명에서 (c) 유기 비히클(vehicle)은 태양전지용 페이스트의 무기성분과 물리적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄성을 좋게 하도록 점도 및 유변학적 특성을 부여한다. In the present invention, (c) an organic vehicle imparts viscosity and rheological properties to the composition to improve printability through physical mixing with an inorganic component of a solar cell paste.
상기 유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 페이스트에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있으며, 일예로 고분자와 용매의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 TXIB(Trimethyl Pentanyl Diisobutylate), 디베이직 에스테르(Dibasic ester), BC(BUTYL CARBITOL), 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 부틸셀루솔브, 부틸셀루솔브아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디메틸 아디페이트, 디메틸 글루타레이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 테르피네올(terpineol), 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디메틸아미노포름알데히드, 메틸에틸케톤, 감마 부티로락톤, 에틸락테이트 및 텍사놀(Texanol) 중에서 선택된 하나 이상의 용매 중에 에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로셀룰로스, 셀룰로오스 에스테르 등의 셀룰로스계 수지, 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트, 아크릴산 에스테르 등의 아크릴계 수지 및 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄 등의 폴리비닐계 수지 중에서 선택된 하나 이상의 수지를 첨가한 것일 수 있다. The organic vehicle may be an organic vehicle ordinarily used for a solar cell electrode paste, for example, a mixture of a polymer and a solvent. Preferably, it is selected from the group consisting of TXIB (Trimethyl Pentanyl Diisobutylate), Dibasic ester, BC (BUTYL CARBITOL), butyl carbitol acetate, butyl carbitol, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether, Propyleneglycol monomethyl ether propionate, ethyl ether propionate, terpineol, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethylamino formaldehyde, methyl ethyl (meth) acrylate, Cellulose resins such as ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, and cellulose esters, cellulose resins such as rosin or alcohol, polymethacrylates such as rosin or alcohol, and mixtures thereof, in one or more solvents selected from the group consisting of ketone, gamma butyrolactone, ethyl lactate and Texanol. , Acrylic acid esters and other acrylic resins, and polyvinyl alcohol , Polyvinyl may be selected by the addition of at least one resin from the polyvinyl-based resin such as butyral.
상기 유기 비히클은 페이스트 전체 중량에 대하여 20 중량% 내지 69중량%, 바람직하게는 30 내지 65중량%인 것이 좋다. 상기 범위를 만족하는 경우 전도성 분말을 용이하게 분산시키고, 소성 후 잔류 탄소에 의한 저항증가로 태양전지의 변환효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. The organic vehicle is preferably 20 wt% to 69 wt%, and more preferably 30 wt% to 65 wt% with respect to the total weight of the paste. When the above range is satisfied, it is possible to easily disperse the conductive powder and prevent the conversion efficiency of the solar cell from deteriorating due to the increase of the resistance due to the residual carbon after firing.
본 발명의 태양전지용 후면전극 페이스트는 상술한 구성 요소 이외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 분산제, 증점제, 요변제, 레벨링제, 가소제, 점도안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition to the above-described components, the back electrode paste for a solar cell of the present invention may further include conventional additives to improve flow characteristics, process characteristics, and stability. The additives include, but are not limited to, dispersants, thickeners, thixotropic agents, leveling agents, plasticizers, viscosity stabilizers, antifoaming agents, pigments, ultraviolet stabilizers, antioxidants, and coupling agents.
상기 분산제로는 LUBRISOL사 SOLSPERSE, BYK사의 DISPERBYK-180, 110, 996, 및 997 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상기 증점제로는 BYK사의 BYK-410, 411, 420 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상기 요변제로는 ELEMENTIS사 THIXATROL MAX, BYK사의 ANTI-TERRA-203, 204, 205, LONZA사 ACRAWAC C 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상기 레벨링제로는 BYK사의 BYK-3932 P, BYK-378, BYK-306, BYK-3440 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 유기 첨가제는 도전 페이스트 조성물 전체 100중량%에 대하여, 약 1 내지 20중량%로 함유될 수 있다.Examples of the dispersing agent include, but are not limited to, SOLSPERSE from LUBRISOL, DISPERBYK-180, 110, 996 and 997 from BYK. Examples of the thickener include but are not limited to BYK-410, 411, and 420 manufactured by BYK. Examples of the shrinkage agent include THIXATROL MAX available from ELEMENTIS Co., ANTI-TERRA-203 manufactured by BYK Co., Ltd., 204, 205, and ACRAWAC C manufactured by LONZA. Examples of the leveling agent include but are not limited to BYK-3932 P, BYK-378, BYK-306 and BYK-3440 manufactured by BYK. The organic additive may be contained in an amount of about 1 to 20% by weight based on 100% by weight of the entire conductive paste composition.
본 발명은 상술한 후면전극 페이스트를 포함하는 일반형(Conventional type) 또는 PERC형(Passivated Emitter and Rear Cell type) 구조를 갖는 태양전지를 제공한다. The present invention provides a solar cell having a conventional type or a PERC (Passive Emitter and Rear Cell type) structure including the above-described rear electrode paste.
이 중, 본 발명의 일 실시예에 따른 PERC형 태양전지는 제1 전도성 타입의 기판; 상기 기판상에 형성된 제2 전도성 타입의 에미터층; 상기 에미터층 상에 형성된 반사방지막; 상기 반사방지막을 관통하여 상기 에미터층에 접속되는 전면전극과, 상기 기판의 배면에 페이베이션층과 후면전극, 알루미늄전극을 포함한다. The PERC type solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate of a first conductivity type; An emitter layer of a second conductivity type formed on the substrate; An antireflection film formed on the emitter layer; A front electrode connected to the emitter layer through the antireflection film, and a passivation layer, a rear electrode and an aluminum electrode on a rear surface of the substrate.
상기 제1 전도성 타입의 기판은 P형 또는 N형에서 선택되며, 제2 도성 타입의 에미터층은 기판과 반대 도전형을 가지는 것으로 선택된다. P+층의 형성을 위해서는 3족 원소가 불순물로 도핑되고, N+층의 형성을 위해서는 5족 원소가 불순물로 도핑된다. 예를 들어, P+층 형성을 위해 B, Ga, In이 도핑되고, N+층 형성을 위해 P, As, Sb가 도핑될 수 있다. 상기 기판 및 에미터층 사이 계면에 P-N접합이 형성되고, 이는 태양광을 받아 광기전력효과에 의해 전류를 발생시키는 부분이다. 광기전력효과에 의해 발생된 전자와 정공은 각각 P층 및 N층으로 끌어 당겨져 각각 기판 하부 및 에미터층 상부와 접합된 전극으로 이동하며, 전극에 부하를 걸어 여기에서 발생한 전기를 이용할 수 있다.The substrate of the first conductivity type is selected from P-type or N-type, and the emitter layer of the second conductivity type is selected to have the opposite conductivity type to the substrate. For the formation of the P + layer, a group III element is doped as an impurity and a group 5 element is doped as an impurity for the formation of an N + layer. For example, B, Ga, In may be doped to form a P + layer, and P, As, and Sb may be doped to form an N + layer. A P-N junction is formed at the interface between the substrate and the emitter layer, which is a portion that receives sunlight to generate a current by the photovoltaic effect. Electrons and holes generated by the photovoltaic effect are attracted to the P layer and the N layer, respectively, and are moved to the electrodes bonded to the lower part of the substrate and the upper part of the emitter layer, and electricity generated here can be used by applying a load to the electrodes.
상기 반사방지막은 태양전지 전면으로 입사되는 태양광의 반사율을 감소시킨다. 태양광의 반사율이 감소되면 P-N접합까지 도달하는 광량이 증대되어 태양전지의 단락전류가 증가되고, 태양전지의 변환효율이 향상된다. 반사방지막은 일예로, 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상이 조합된 다중막 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The anti-reflection film reduces the reflectance of sunlight incident on the front surface of the solar cell. When the reflectance of solar light is reduced, the amount of light reaching the P-N junction is increased, short circuit current of the solar cell is increased, and conversion efficiency of the solar cell is improved. For example, the antireflection film may have any one single film selected from a silicon nitride film, a silicon nitride film including hydrogen, a silicon oxide film, and a silicon oxynitride film, or a multi-film structure formed by combining two or more films.
상기 전면전극과 후면전극, 알루미늄전극은 공지된 방법으로 제조가능하며, 바람직하게는 스크린 인쇄법에 의해 형성된다. The front electrode, the rear electrode, and the aluminum electrode can be manufactured by a known method, and are preferably formed by a screen printing method.
상기 패시베이션층은 기판의 후면에 형성되는 것으로, 알루미늄 산화물(Al2O3)로 형성하며, 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiN)로 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층은 1 내지 50nm의 두께로 형성될 수 있다. 이는 원자층증착법(ALD, Atomic Layer Deposition) 또는 플라즈마강화 화학기상증착법(PECVD, Plasma Enhanced CVD)에 의하여 증착될 수 있다. The passivation layer is formed on the rear surface of the substrate and is formed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and may be formed of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN). The passivation layer may be formed to a thickness of 1 to 50 nm. Which can be deposited by atomic layer deposition (ALD) or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
후면전극은 패시베이션층의 후면에 스크린 인쇄를 통하여 도포하여 형성될 수 있다. 상기 후면전극은 본 발명에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트를 이용한다. 상기 페이스트를 건조한 후 열처리 공정을 통하여 소성되어 형성된다. 상기 후면전극은 기판으로부터 이동하는 전하인 정공을 수집하여 외부 장치로 출력한다. The rear electrode may be formed by applying a screen printing to the rear surface of the passivation layer. The rear electrode uses the rear electrode paste for a solar cell according to the present invention. The paste is dried and then baked through a heat treatment process. The back electrode collects holes, which are electric charges moving from the substrate, and outputs the collected holes to an external device.
이하 본 발명에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트에 대한 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a back electrode paste for a solar cell according to the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.
(실시예 1)(Example 1)
표 1에 따른 조성에 따라 유리 프릿에 해당하는 성분들을 반응기에 투입하여 혼합하고, 이를 1100℃에서 30분 동안 용융하여 순수(H2O)로 켄칭(Quenching)하여 급냉시켰다. 급냉된 유리 용융물은 볼밀(Ball-mill)로 분쇄하여, 2㎛의 평균입경을 갖는 유리 프릿을 제조하였다. Components corresponding to the glass frit according to the composition shown in Table 1 were put into a reactor and mixed. The mixture was melted at 1100 ° C for 30 minutes and then quenched by quenching with pure water (H 2 O). The quenched glass melt was pulverized with a ball mill to produce glass frit having an average particle size of 2 mu m.
제조된 유리 프릿을 사용하여 본 발명에 따른 태양전지용 후면전극 페이스트를 제조하였다. The prepared glass frit was used to prepare a rear electrode paste for a solar cell according to the present invention.
전도성 분말로는 은 분말을 사용하였다. 은 분말은 평균입경이 0.6㎛인 은 입자(Daejoo사) 35중량%와 평균입경이 1.2㎛인 은 입자(Daejoo사) 10중량%와 평균입경이 0.2㎛인 은 입자(Daejoo사) 5.0중량%를 혼합하여 사용하였다. 유리 프릿은 1.4중량% 사용하였다. 바인더로는 에틸 셀룰로오스 수지(DOW사 STD-45)와 에틸 셀룰로오스 수지(DOW사 STD-200)를 각각 1.3중량%로 사용하였으며, 용매로는 텍사놀(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate) 25중량% 및 테르피네올(4-Trimethyl-3-cyclohexene-1-methanol) 20중량%를 사용하였으며, 첨가제로는 요변성 조정제(LONZA사 ACRAWAX C) 1.0중량%를 첨가하였다.Silver powder was used as the conductive powder. Silver powder (Daejoo Co.) having an average particle diameter of 0.6 mu m, 35 wt% of silver particles having an average particle diameter of 0.6 mu m, 10 wt% of silver particles having an average particle diameter of 1.2 mu m (Daejoo Co.) Were mixed and used. The glass frit was used in an amount of 1.4 wt%. As the binder, ethyl cellulose resin (DOW STD-45) and ethyl cellulose resin (DOW STD-200) were used in an amount of 1.3 wt%, respectively. Solvents were tecanol (2,2,4-trimethyl-1,3 25 wt.% of pentanediol monoisobutyrate and 20 wt.% of 4-trimethyl-3-cyclohexene-1-methanol were used. As an additive, 1.0 wt.% of a thixotropic agent (LONZA ACRAWAX C) was added.
(실시예 2) (Example 2)
유리 프릿을 1.0중량%, 테르피네올을 20.4중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that 1.0 wt% of glass frit and 20.4 wt% of terpineol were used.
(실시예 3)(Example 3)
유리 프릿을 0.6중량%, 테르피네올을 20.8중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that 0.6 wt% of glass frit and 20.8 wt% of terpineol were used.
(실시예 4)(Example 4)
유리 프릿을 1.8중량%, 테르피네올을 19.6중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that 1.8 wt% of glass frit and 19.6 wt% of terpineol were used.
(실시예 5)(Example 5)
유리 프릿을 2.0중량%, 테르피네올을 19.4중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that 2.0 wt% of glass frit and 19.4 wt% of terpineol were used.
(실시예 6 내지 11)(Examples 6 to 11)
유리 프릿의 성분 및 함량을 표 1에 따라 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that the components and the content of the glass frit were changed according to Table 1.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
유리 프릿의 성분 중 CuO 및 MnO2를 포함하지 않고, 성분 및 함량을 표 1에 따라 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that CuO and MnO 2 were not included in the components of the glass frit, and the components and the contents were changed in accordance with Table 1.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
유리 프릿의 성분 중 CuO 및 MnO2를 포함하지 않고, 알칼리금속 산화물 성분 함량을 표 1에 따라 변경한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다. The same procedure as in Example 3 was carried out except that CuO and MnO 2 were not included in the components of the glass frit and the content of the alkali metal oxide component was changed in accordance with Table 1.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
유리 프릿의 성분 중 Bi2O3, CuO 및 MnO2를 포함하지 않고, PbO의 함량을 표 1에 따라 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. Except that Bi 2 O 3 , CuO, and MnO 2 were not included in the components of the glass frit, and the content of PbO was changed in accordance with Table 1.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
유리 프릿의 성분 중 SiO2를 포함하지 않고, 성분 및 함량을 표 1에 따라 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that SiO 2 was not included in the components of the glass frit, and the components and the contents were changed in accordance with Table 1.
(태양전지의 제조)(Manufacture of solar cell)
결정질 실리콘 웨이퍼를 이용하여 관상로(tube furnace,850℃)에서 POCl3을 사용하는 확산 공정을 통해 인(P)을 도핑하여 80Ω/sq 시트 저항을 가지는 에미터층을 형성하였다. 상기 에미터층 상에 화학기상증착법(PECVD 방법)으로 전구체 SiH4와 NH3를 사용하여 실리콘 질화막을 증착하여 70nm두께로 형성하여 반사방지막을 형성하였다. 반사방지막의 상면에 전면전극 페이스트(DAEJOO V89-11)를 도포하고 건조하였다. 이후, 상기 실리콘 기판 후면에 앞서 제조된 후면전극 페이스트를 도포한 후 250℃에서 2분 동안 건조하였다. 이후, 상기 후면전극이 인쇄된 상기 실리콘 기판에 알루미늄전극(DAEJOO DPA-3200)을 도포한 후 250℃에서 2분 동안 건조하였다. 이때, 전면전극 및 후면전극, 알루미늄전극 도포는 스크린 인쇄(ASYS COMPANY사 인쇄기 이용)하여, 일정한 패턴으로 실시하였다. Phosphorus (P) was doped through a diffusion process using POCl 3 in a tube furnace (850 ° C) using a crystalline silicon wafer to form an emitter layer having a sheet resistance of 80 Ω / sq. A silicon nitride film was deposited on the emitter layer by the chemical vapor deposition (PECVD) method using the precursors SiH 4 and NH 3 to form a 70 nm thick anti-reflective film. A front electrode paste (DAEJOO V89-11) was applied to the top surface of the antireflection film and dried. Thereafter, the rear electrode paste prepared before the silicon substrate was coated and dried at 250 ° C for 2 minutes. Thereafter, an aluminum electrode (DAEJOO DPA-3200) was applied to the silicon substrate on which the rear electrode was printed, followed by drying at 250 ° C for 2 minutes. At this time, the front electrode, the rear electrode, and the aluminum electrode were applied by screen printing (using an ASYS COMPANY printing machine) and in a constant pattern.
얻어진 태양전지 실리콘 기판을 벨트타입 소성로에서 최고점의 온도 약 800℃에서 IN-OUT 약 1분의 조건으로 동시에 소성하여 목적하는 태양전지를 제조하였다.The obtained solar cell silicon substrate was simultaneously fired in a belt-type sintering furnace at a temperature of about 800 DEG C at the maximum point of IN-OUT for about 1 minute to produce a desired solar cell.
제조된 태양전지의 전기적 특성(I-V특성)을 ORIEL사 제조의 솔라 시뮬레이터 를 사용하여 테스트하였다. 각 페이스트 당 10매의 샘플을 제조하고 10매 샘플의 평균치를 사용하였으며, 제조된 태양전지의 특성을 표 2에 나타내었다. The electrical characteristics (I-V characteristics) of the manufactured solar cell were tested using a solar simulator manufactured by ORIEL. Ten samples per each paste were prepared and the average value of 10 samples was used. The characteristics of the solar cell produced are shown in Table 2.
(평가)(evaluation)
(1) 태양전지의 효율(변환효율, 개방전압, 곡선인자)(1) Efficiency of Solar Cell (Conversion Efficiency, Open Voltage, Curve Factor)
제조된 전극은 태양전지효율 측정장비(pasna사, CT-801)을 이용하여 태양전지의 변환효율(Eff, %), 개방전압(Voc, V), 곡선인자(FF, %)를 측정하였다. 이때, 변환효율 및 개방전압은 실시예 1에 따른 결과값을 100으로 하여 기준값으로 정하고, 측정한 값을 상기 기준값으로 환산하여 상대 비교한 값을 나타낸 것이다. The conversion efficiency (Eff,%), the open-circuit voltage (Voc, V) and the curve factor (FF,%) of the solar cell were measured using a solar cell efficiency measuring device (Pasna, CT-801). In this case, the conversion efficiency and the open-circuit voltage are set as reference values with the resultant value according to the first embodiment set to 100, and the measured values are converted into the reference value and compared with each other.
(2) 전극 부착력(2) Electrode adhesion
제조된 태양전지의 후면전극과 솔더리본 간의 접착력 측정을 위해 리본너비와 성분이 1.5mm, Sn/Pb=60/40 (KOSBON사)인 태양전지 리본을 사용하였다. 또한, 리본의 납땜을 위해 955 soldering flux(KESTER사)를 사용하였으며, 납땜온도는 350℃, 플레이트의 온도는 25℃에서 진행하였다. 솔더리본을 후면전극과 납땜 한 후 push-pull gauge(IMADA사)를 사용하여 리본과 180°의 각도로 잡아당겨 접착력(N)을 측정하였다. 접착력을 측정한 결과, 2.5 N/mm의 기준을 만족하는 경우 ○, 만족하지 못하는 경우 × 로 표기하였다.In order to measure the adhesion between the back electrode of the manufactured solar cell and the solder ribbon, a solar cell ribbon having a ribbon width and a component of 1.5 mm and Sn / Pb = 60/40 (manufactured by KOSBON) was used. Also, 955 soldering flux (KESTER) was used for soldering of the ribbon, and the soldering temperature was 350 ° C and the plate temperature was 25 ° C. The solder ribbon was soldered to the back electrode and pulled at an angle of 180 ° with the ribbon using a push-pull gauge (IMADA) to measure the adhesive force (N). As a result of measuring the adhesive strength, it was marked with "O" when the standard of 2.5 N / mm was satisfied, and "X" when the standard of 2.5 N / mm was not satisfied.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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, Various modifications and variations are possible in light of the above teachings.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
10 : 실리콘 기판, 20 : BSF층,
30: n형 반도체층, 31: p형 반도체층
40: 반사방지막, 50: 패시베이션층,
60: 전면전극, 70: 후면전극10: silicon substrate, 20: BSF layer,
30: an n-type semiconductor layer, 31: a p-type semiconductor layer
40: antireflection film, 50: passivation layer,
60: front electrode, 70: rear electrode
Claims (14)
상기 CuO의 함량이 10 내지 40중량%이고, 상기 Bi2O3의 함량이 10 내지 80중량%인 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물.
A copper oxide-silicon oxide (CuO-SiO 2 ) compound, Bi 2 O 3 and MnO 2 ,
Wherein the content of CuO is 10 to 40% by weight, and the content of Bi 2 O 3 is 10 to 80% by weight.
상기 산화구리-산화규소계(CuO-SiO2) 화합물은 조성물 전체 중량에 대하여 15 내지 70중량% 함유되는 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물.
The method according to claim 1,
The copper oxide - silicon oxide (CuO-SiO 2) is a compound glass frit compositions of the solar cell back contact which contains 15 to 70% by weight based on the total weight of the composition.
상기 유리 프릿 조성물은 Bi2O3 10 내지 80중량%, SiO2 5 내지 15중량%, MnO2 3 내지 30중량% 및 CuO 10 내지 40중량% 포함하는 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the glass frit composition comprises 10 to 80 wt% of Bi 2 O 3 , 5 to 15 wt% of SiO 2 , 3 to 30 wt% of MnO 2 , and 10 to 40 wt% of CuO.
상기 유리 프릿 조성물은 유리전이온도(Tg)가 300℃ 내지 800℃인 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the glass frit composition has a glass transition temperature (Tg) of from 300 캜 to 800 캜.
상기 유리 프릿은 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛인 태양전지용 후면전극의 유리 프릿 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the glass frit has an average particle diameter of 0.5 to 5.0 占 퐉.
(b) 산화구리-산화규소계(CuO-SiO2) 화합물, Bi2O3 및 MnO2을 포함하는 유리 프릿
(c) 유기 비히클
을 포함하되,
상기 CuO의 함량이 10 내지 40중량%이고, 상기 Bi2O3의 함량이 10 내지 80중량%인 태양전지용 후면전극 페이스트.
(a) conductive powder
(b) copper oxide - silicon oxide (CuO-SiO 2) compound, a glass frit containing Bi 2 O 3 and MnO 2
(c) an organic vehicle
≪ / RTI >
Wherein the content of CuO is 10 to 40 wt% and the content of Bi 2 O 3 is 10 to 80 wt%.
상기 유리 프릿은 Bi2O3 10 내지 80중량%, SiO2 5 내지 15중량%, MnO2 3 내지 30중량% 및 CuO 10 내지 40중량% 포함하는 태양전지용 후면전극 페이스트.
8. The method of claim 7,
Wherein the glass frit comprises 10 to 80% by weight of Bi 2 O 3 , 5 to 15% by weight of SiO 2 , 3 to 30% by weight of MnO 2 and 10 to 40% by weight of CuO.
상기 페이스트는 유리 프릿이 전체 조성물 0.1 내지 6중량% 포함되는 태양전지용 후면전극 페이스트.
8. The method of claim 7,
Wherein the paste comprises 0.1 to 6% by weight of the total composition of the glass frit.
상기 유리 프릿은 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛인 태양전지용 후면전극 페이스트.
8. The method of claim 7,
Wherein the glass frit has an average particle diameter of 0.5 to 5.0 占 퐉.
상기 전도성 분말은 은, 금, 구리, 니켈, 알루미늄, 팔라듐, 백금, 크롬, 코발트, 주석, 아연, 철, 이리듐, 로듐, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 태양전지용 후면전극 페이스트.
8. The method of claim 7,
Wherein the conductive powder comprises at least one selected from silver, gold, copper, nickel, aluminum, palladium, platinum, chromium, cobalt, tin, zinc, iron, iridium, rhodium, tungsten, molybdenum, Electrode paste.
상기 유기 비히클은 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지 및 폴리비닐계 수지 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 유기 바인더가 용매에 용해된 것인 태양전지용 후면전극 페이스트.
8. The method of claim 7,
Wherein the organic vehicle is one in which an organic binder containing at least one selected from a cellulose resin, an acrylic resin and a polyvinyl resin is dissolved in a solvent.
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| GRNT | Written decision to grant |