KR101795112B1 - 금속 첨가제를 함유하는 태양 전지 금속화 - Google Patents

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Abstract

페이스트 조성물, 페이스트 조성물의 제조방법, 및 태양 전지 컨택의 제조방법은 개시된다. 상기 페이스트 조성물은 은, 유리 프릿, 금속 첨가제 및 유기 비히클 시스템을 함유할 수 있다. 상기 금속 첨가제는 이트륨, 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 및 유기-이트륨 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이다. 상기 페이스트는 태양 전지 컨택을 제조하는데 사용될 수 있다.

Description

금속 첨가제를 함유하는 태양 전지 금속화 {SOLAR CELL METALLIZATIONS CONTAINING METAL ADDITIVE}
본 발명은 일반적으로 페이스트 조성물, 페이스트 조성물의 제조방법, 태양 전지 컨택 (solar cell contact)의 제조방법, 및 태양 전지뿐만 아니라 다른 관련 부품에 사용될 수 있는 소성된 전면 컨택 (front contact)에 관한 것이다.
태양 전지는 일반적으로 태양광을 유용한 전기적 에너지로 전환시키는 실리콘 (Si)과 같은 반도체 물질로 만들어 진다. 태양 전지는 요구된 PN 정션 (junction)이 적절한 인 소스 (source)로부터 P-형 Si 웨이퍼로 인 (P)을 확산시켜 형성된 Si의 얇은 웨이퍼로 통상적으로 만들어진다.
태양광이 입사하는 실리콘 웨이퍼의 측면은 들어오는 태양광의 반사 손실을 방지하기 위해 반사방지 코팅 (anti-reflective coating) (ARC)으로 일반적으로 코팅되고, 따라서 상기 태양 전지의 효율을 증가시킨다. 전면 컨택으로 알려진 이차원 전극 그리드 패턴 (two dimensional electrode grid pattern)은 실리콘의 N-면에 연결을 만들고, 다른 면 (후면 컨택)에 알루미늄 (Al) 코팅은 상기 실리콘의 P-면에 연결을 만든다. 이러한 컨택은 상기 PN 정션으로부터 외부 로드 (outside load)까지의 전기 아울렛 (electrical outlets)이다.
실리콘 태양 전지의 전면 컨택은 후막 페이스트 (thick film paste)를 스크린-프린팅하여 형성된다. 통상적으로 상기 페이스트는 대략 미세한 은 입자, 유리 및 유기물을 함유한다. 스크린-프린팅 후에, 상기 웨이퍼 및 페이스트는 통상적으로 가열로 설정 온도에서, 공기중에서 소성된다. 상기 소성 동안, 유리는 연화, 용융, 및 상기 항 반사 코팅과 반응하고, 실리콘 표면을 에칭하며, 친밀한 실리콘-은 컨택을 형성하는 것을 촉진한다. 은은 섬 (islands) 형태로서 실리콘에 증착된다. 실리콘-은 섬의 형상, 크기 및 수는 실리콘으로부터 외부 회로까지 전자 전달 (electron transfer)의 효율을 결정한다.
이하 본 발명의 어떤 관점의 기본 이해를 제공하기 위하여 간단한 요약을 제공한다. 이러한 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 이것은 본 발명의 범주를 묘사하거나 본 발명의 키 또는 중요한 요소를 학인하려는 의도는 아니다. 이의 유일한 목적은 나중에 제공되는 상세한 설명에 대한 전조로서 단순화된 형태로 본 발명의 몇몇 개념을 제공하는데 있다.
본 발명의 여러 관점은 일반적으로 페이스트 조성물, 페이스트 조성물의 제조방법, 태양 전지 컨택의 제조방법, 및 태양 전지뿐만 아니라 다른 관련 부품에 사용될 수 있는 소성된 전면 컨택을 제공하는데 있다.
하나의 관점에 따르면, 페이스트 조성물은 제공된다. 좀더 구체적으로는, 상기 관점에 따르면, 상기 페이스트 조성물 은 (silver), 유리 프릿 (glass frit), 및 금속 첨가제를 포함한다. 상기 금속 첨가제는 이트륨, 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 및 유기-이트륨 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이다. 부가적으로, 전술한 금속 첨가제와 함께, Co, Ni, Sn, Zr, Li, 및 Zn의 금속 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유기-금속 첨가제는 또한 상기 페이스트에 포함될 수 있다.
다른 관점에 따르면, 페이스트 조성물의 제조방법은 제공된다. 좀더 구체적으로는, 상기 관점에 따르면, 상기 방법은 은, 유리 프릿, 및 금속 첨가제를 유기 비히클과 결합시키는 단계 및 상기 은, 상기 유리 프릿, 및 상기 금속 첨가제를 상기 유기 비히클에서 분산시키는 단계를 포함한다.
또 다른 관점에 따르면, 태양 전지 컨택의 제조방법은 제공된다. 좀더 구체적으로는, 상기 관점에 따르면, 상기 방법은 실리콘 기판에 페이스트를 적용하는 단계를 포함하고, 상기 페이스트는 은 입자, 유리 프릿, 및 금속 첨가제를 함유한다. 상기 방법은 또한 은 입자를 소결하고 상기 유리 프릿을 융합시키기 위해 상기 페이스트를 가열하는 단계를 포함한다.
또 다른 관점에 따르면, 소성된 전면 컨택은 제공된다. 좀더 구체적으로는, 상기 관점에 따르면, 상기 소성된 전면 컨택은 은, 유리 프릿, 및 이트륨을 포함한다.
전술하고 관련된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 청구항에서 전체적으로 묘사되고, 특정된 점을 특징으로 포함한다. 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부된 도면은 본 발명의 구체 예를 설명하기 위해 상세하게 기술된다. 그러나, 이들 구체 예는 본 발명에서 사용될 수 있는 원리의 약간 만을 다양한 방법으로 설명한다. 본 발명의 다른 목적, 장점 및 우수한 특성은 하기 상세한 설명, 특허청구범위뿐만 아니라, 첨부된 도면을 포함하여, 본 발명에 기술된 바와 같이 본 발명을 실시하여 인지된 것으로부터 당업자들에게 명확하게 될 것이다.
본 발명의 페이스트 조성물은 고성능 태양 전지를 제공하기 위해 낮은 직렬 저항 (Rs) 및 높은 병렬 저항 (R3h)을 제공할 수 있다.
도 1a-1e는 본 발명의 관점에 따라 태양전지에서 컨택을 제조하는 공정을 개략적으로 설명하는 공정 흐름도를 설명하고 있다.
도 2는 본 발명의 관점에 따라 페이스트 조성물을 제조하는 대표적인 방법론의 흐름 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 관점에 따라 태양 전지 컨택을 제조하는 대표적인 방법론의 흐름 블럭도이다.
본 발명의 페이스트 조성물은 은, 유리 프릿, 및 금속 첨가제를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 92 wt% 이하의 은; 상기 페이스트 조성물의 약 1 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 프릿부; 및 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하의 금속 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 금속 첨가제는 이트륨, 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 유기-이트륨 화합물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 유기 결합제, 용매, 또는 이들의 조합을 더욱 포함한다.
상기 페이스트 조성물은 광에 노출됨으로 발생된 전류를 수집하는, 예를 들어, 실리콘-계 태양전지용 전면 컨택을 제조하는데, 또는 외부 로딩에 전자를 전도하는 후면 컨택을 제조하는데 필름 페이스트로서 사용될 수 있다. 전지 효율 (cell efficiency) (η) 및 필 팩터 (fill factor) (FF)에 의해 측정된 전지 전기 성능 (Cell electrical performanc)은 상기 은/실리콘 경계면 (interface)의 미세구조 및 전기 특성에 의해 영향을 받는다. 상기 태양전지의 전기적 특성은 또한 직렬 저항 (series resistance) (Rs) 및 병렬 저항 (shunt resistance) (R3h)을 특징으로 한다. 상기 전면 컨택 경계면의 조성물 및 미세구조는 Rs를 주로 결정한다. 본 발명의 페이스트 조성물은 효율(η) 및 필 팩터 (FF)에 의해 측정된 바와 같이, 고성능 태양 전지를 제공하기 위해 낮은 직렬 저항 (Rs) 및 높은 병렬 저항 (R3h)을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 페이스트 조성물 및 방법은 상기 유리 매체를 통해, 통상적으로, Ag 및 Si인 전면 컨택 성분 사이에서 최적의 상호작용, 결합 및 컨택 형성을 촉진할 수 있다. 상기 페이스트 조성물은 실리콘 기판위에 프린트될 수 있고, 그 내부에서 상기 유리를 융합 및 상기 금속을 소결시키기 위해 소성된다. 소성시, Ag/Si 전도성 섬은 벌크 페이스트 및 실리콘 웨이퍼 사이에서 전도성 브릿지 (conductive bridges)를 제공하도록 형성된다. 납이 있는 유리를 사용된 경우, 상기 납이 있는 유리는 낮은 온도에서 이들의 상대적으로 우수한 유동 특징 때문에 낮은 소성 온도를 허용한다.
상기 페이스트는 어떤 적절한 기술에 의해 기판 위에 적용될 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트는 스크린-프린팅 (screen-printing), 스텐실 프린팅 (stencil printing), 압출 (extrusion), 패드 프린팅 (pad printing), 잉크 젯트 프린팅 (ink jet printing), 핫 멜트 프린팅 (hot melt printing), 또는 기술 분야에서 알려진 어떤 종래의 기술중 하나인 어떤 적절한 미세-증착 직접 인쇄 (micro-deposition direct writing) 기술에 의해 적용된다. 상기 페이스트 조성물은 태양 전지의 컨택을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 기판 위에 스크린-프린트된 상기 페이스트 및 상기 기판 위에 형성된 페이스트는, 예를 들어, 인 도핑된 실리콘 웨이퍼의 N-면 및 상기 페이스트 조성물 사이에 낮은 저항 컨택을 형성하기 위하여 상대적으로 낮은 온도 (550 ℃ 내지 850 ℃ 웨이퍼 온도; 650 ℃ 내지 1000 ℃의 가열로 설정 온도)에서 소성된다.
은 성분 (COMPONENT)
상기 페이스트 조성물은 어떤 적절한 은 화합물을 어떤 적절한 형태로 함유할 수 있다. 상기 은 성분에서 상기 은의 소스는 하나 이상의 미세 입자 또는 은 금속의 분말, 또는 은의 합금일 수 있다. 상기 은의 부분은 산화 은 (Ag2O), 또는 AgNO3, AgOOCCH3 (초산 은), Ag 아크릴레이트 또는 Ag 메타아크릴레이트와 같은 은 염 (salts)으로 첨가될 수 있다. 부가적으로, 상기 은은 인과 같은 다양한 물질로 코팅될 수 있다. 선택적으로, 은은 유리 위에 코팅될 수 있다. 또는 산화 은은 유리 용융/제조 공정 동안 유리에서 용해될 수 있다. 상기 페이스트에서 사용된 상기 은 입자는 구형 (spherical), 플레이크 (flaked), 콜로이드 (colloidal), (구형 또는 플레이크 모폴로지를 갖지 않는) 불규칙 (irregular), 또는 이들의 조합일 수 있다. 은 입자의 특정한 예로는 Ferro Corporation, Cleveland, Ohio사의 상업적으로 이용가능한 구형의 은 분말 Ag3000-1, 탈-응집된 (de-agglomerated) 은 분말 SFCGED, 은 플레이크 SF-23, 나노 은 분말 Ag 7000-35 및 콜로이드 은 RDAGCOLB을 포함한다.
상기 페이스트 조성물은 전술한 은 소스의 어떤 것을 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트의 상기 은 부분은 상기 은 부분의 약 80 wt% 이상 및 약 100 wt% 이하의 구형 은 입자 및 상기 은 부분의 약 0 wt% 이상 및 약 20 wt% 이하의 은 플레이크를 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트의 은 부분은 상기 은 부분의 약 75 wt% 이상 및 약 90 wt% 이하의 은 플레이크 및 상기 은 부분의 약 1 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 콜로이드 은을 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트의 은 부분은 상기 은 부분의 약 80 wt% 이상 및 약 100 wt%로 불규칙한 은 금속 입자, 상기 은 부분의 약 0 wt% 이상 및 약 20 wt% 이하의 은 금속 플레이크 및 상기 은 부분의 약 1 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 콜로이드 은 금속을 함유한다.
상기 페이스트 조성물은 일반적으로 상기 페이스트가 전기적 전도성을 제공할 수 있는 한 어떤 적절한 양으로 은을 포함한다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 92 wt% 이하의 은을 함유한다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 70 wt% 이상 및 약 90 wt% 이하의 은을 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 75 wt% 이상 및 약 87 wt% 이하의 은을 함유한다.
상기 은 입자는 어떤 적절한 크기를 가질 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 은 입자는 약 0.05 미크론 이상 및 약 10 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 본 명세서 및 청구항에 있어서 이하 입자 크기는 Honeywell Microtrac XI 00 장비를 사용하여 측정된다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 은 입자는 약 0.05 미크론 이상 및 약 5 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 은 입자는 약 0.05 미크론 이상 및 약 3 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 입자는 약 0.01 내지 10 g/㎡의 비표면적을 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 입자는 약 0.1 내지 8 g/㎡의 비표면적을 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 약 0.2 내지 6 g/㎡의 비표면적을 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 입자는 약 0.2 내지 5.5 g/㎡의 비표면적을 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 (불규칙한, 구형의, 플레이크, 서브미크론 또는 나노-은 Ag)에서 은 분말의 다른 형태의 혼합물의 입자 크기 분포는 단일 분포 또는 다른 형태의 분포, 예를 들어, 바이-모달 (bi-modal) 또는 트리-모달 (tri-modal) 분포일 수 있다.
유리 프릿
본 발명에 사용된 상기 유리 프릿은 임계적이지 않고, 상기 페이스트 조성물은 어떤 적절한 유리 프릿을 포함할 수 있다. 출발 물질로서, 본 발명의 페이스트에 사용된 유리 프릿은 납 및/또는 카드뮴을 의도적으로 포함할 수 있고, 이들은 의도적으로 첨가된 납 및/또는 카드뮴이 없을 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 유리 프릿은 실질적으로 납이 없는 유리 프릿이다. 또 다른 구체 예에 있어서 모든 상기 유리 프릿는 납 및 카드뮴이 없다. 상기 유리는 부분적으로 결정화 또는 비-결정화될 수 있다. 부분적으로 결정화된 유리가 바람직하다. 하나 이상 결정화 또는 부분적으로 결정화 또는 비-결정화 구조의 유리 프릿의 혼합물은 사용될 수 있다. 상기 유리 프릿의 조성물 및 제조방법의 상세한 내용은, 예를 들어, 미국 공개특허 제 2006/0289055호 및 제 2007/0215202호에서 확인할 수 있고, 상기 특허들의 내용은 참조로서 본 발명에 포함된다.
일반적으로 피할지라도, 산화 탈륨 (thallium oxide) 또는 산화 바나듐의 실질적인 첨가는 더 낮은 온도를 달성하기 위해 이들 프릿에 첨가될 수 있다. 유사하게 산화 텔루륨 (tellurium oxide) 또는 산화 게르마늄 (germanium oxide)의 실질적인 양은 더 낮은 유동 온도를 달성하기 위해 이들 프릿에 첨가될 수 있다.
상기 페이스트 조성물은 어떤 적절한 유리 프릿을 포함할 수 있다. 하기 표 1은 본 발명의 실행에 유용한 유리 프릿 조성물을 설명한다. Sb2O5+A2O5와 같은 항목은 Sb2O5 또는 V2O5 또는 상기 두개의 조합이 특정한 양으로 존재한다는 것을 의미한다.
총 유리의 중량 퍼센트에서 산화 유리 프릿 조성물
유리 조성물 Ⅰ
성분
PbO 52-88
SiO2 0.5-15
Al2O3 0.5-10
ZnO 0-22
Ta2O5 0-8
ZrO2 0-10
P2O5 0-8
Li2O+K2O+Na2O 0-15
B2O3 0-12
Fe2O3+Co2O3+CuO+MnO2 0-25
총 유리의 중량 퍼센트에서 납 없는 비스무스 유리 프릿 조성물
유리 조성물 Ⅱ
성분
Bi2O3 55-90
B2O3 1-15
SiO2 0-20
ZnO 0-13
K2O 0-12
Li2O 0-12
Na2O 0-12
Nb2O5 +Ta2O5 0-10
Fe2O3+Co2O3+CuO+MnO2 0-25
총 유리 중량 퍼센트에서 납 없고 비스무스 없는 유리 프릿 조성물
유리 조성물 Ⅲ
성분
B2O3+SiO2 30-62
ZnO 0-34
TiO2 0-22
Li2O 0-10
Na2O 0-23
K2O 0-13
P2O5 0-10
Sb2O5+V2O5 0-13
ZrO2 0-8
F 0-5
Fe2O3+Co2O3+CuO+MnO2 0-25
이들 표에서 상기 산화물이 Fe2O3와 같이 이들의 원자가 상태 (valence states)중 하나의 화학식에 의해 표시될지라도, FeO, Fe3O4와 같이 다른 원자가 상태의 산화물도 또한 이들 화학식에 의해 함축되어 있다.
상기 프릿은 젖음 및 유동 특성 (wetting and flow properties)을 조정하기 위해 MoO3, WO3, In2O3, 및/또는 Ga2O3와 같은 다른 산화물을 함유할 수 있다.
상기 페이스트 조성물은 상기 유리 프릿의 어떤 적절한 양을 함유할 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 약 1 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 상기 유리 프릿을 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 약 2 wt% 이상 및 약 10 wt% 이하의 상기 유리 프릿을 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 약 2 wt% 이상 및 약 8 wt% 미만으로 상기 유리 프릿을 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 약 3 wt% 이상 및 약 6 wt% 미만으로 상기 유리 프릿을 함유한다.
금속 첨가제
상기 페이스트 조성물은 상기 전면 컨택의 저항을 감소시키기 위해 다양한 방법으로 하나 이상 금속 첨가제를 함유한다. 상기 금속 첨가제는 이트륨 및 유기-금속 화합물를 포함한다. 상기 유기-금속 화합물은 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 및 유기-이트륨 화합물을 포함한다. 즉, 상기 금속 첨가제는 이트륨, 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 및 유기-이트륨 화합물로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 선택된다. 이트륨은 이의 원소적 형태 (elemental form)일 수 있다. 상기 유기-금속 화합물은 금속이 어떤 적절한 유기 잔기 (organic moiety)에 결합된 화합물이다. 예를 들어, 상기 유기-금속 화합물은 분자 안에 금속, 탄소, 및/또는 질소를 함유하는 유기 화합물이다. 더욱이, 전술한 금속 화합물에 부가적으로, 유기-코발트 화합물, 유기-니켈 화합물, 유기-주석 화합물, 유기-지르코늄 화합물, 유기-아연 화합물 및 유기-리튬 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 금속 첨가제가 상기 페이스트 조성물에 포함될 수 있다.
상기 유기-금속 화합물은 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 및 유기-이트륨 화합물을 포함할 수 있다. 상기 페이스트 조성물은 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-인 화합물, 유기-이트륨 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유기-금속 화합물은 이들의 화합물에 어떤 적절한 유기 잔기들을 포함할 수 있다. 유기 잔기의 예로는 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 지방족 (aliphatic), 지환족 (alicyclic), 방향족 (aromatic), 아릴지방족 (araliphatic), 할로겐화된 (halogenated) 또는 O, N, S, 또는 Si과 같은 하나 이상의 헤테로원자 (heteroatoms)를 선택적으로 갖는, 그 이외에 치환된 것을 포함하고, 알킬 (alkyl), 알킬옥시 (alkyloxy), 알킬티오 (alkylthio), 또는 알킬실릴 (alkylsilyl) 잔기와 같은 탄화수소 잔기를 포함한다.
유기-금속 화합물의 특별한 예로는 금속 알콕사이드를 포함한다. 상기 금속 알콕사이드의 금속은 바나듐, 안티몬, 인, 이트륨, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 알콕사이드 잔기는 예를 들어, 1 내지 20 탄소 원자의 분지형 또는 비분지형 알킬 그룹을 가질 수 있다. 유기-바나듐 화합물의 예로는 바나듐 알콕사이드 및 바나딜 (vanadyl) 알콕사이드를 포함한다. 유기-안티몬 화합물의 예로는 안티몬 알콕사이드를 포함한다. 유기-인 화합물의 예로는 인 알콕사이드를 포함한다. 유기-이트륨 화합물의 예로는 이트륨 알콕사이드를 포함한다. 유기-코발트 화합물의 예로는 코발틱 (cobaltic) 알콕사이드 및 코발트 (cobaltous) 알콕사이드를 포함한다. 유기-니켈 화합물의 예로는 니켈 알콕사이드를 포함한다. 유기-주석 화합물의 예로는 주석 알콕사이드를 포함한다. 유기-지르코늄 화합물의 예로는 지르코늄 알콕사이드을 포함한다. 유기-아연 화합물의 예로는 아연 알콕사이드를 포함한다. 유기-리튬 화합물의 예로는 리튬 (lithum) 알콕사이드를 포함한다.
바나듐 알콕사이드의 예로는 바나듐 메톡사이드 (methoxide), 바나듐 에톡사이드 (ethoxide), 바나듐 프로폭사이드 (propoxide), 및 바나듐 부톡사이드 (butoxide)를 포함한다. 바나딜 알콕사이드의 예로는 바나딜 메톡사이드, 바나딜 에톡사이드, 바나딜 프로폭사이드, 및 바나딜 부톡사이드를 포함한다. 동일한 방식으로, 안티몬 알콕사이드, 인 알콕사이드, 이트륨 알콕사이드, 코발틱 알콕사이드, 코발트 알콕사이드, 니켈 알콕사이드 (alkoxidse), 지르코늄 알콕사이드, 주석 알콕사이드, 아연 알콕사이드 및 리튬 알콕사이드는 사용될 수 있다.
유기-금속 화합물의 다른 예로는 금속 아세틸아세토네이트 (acetylacetonates)를 포함하고, 여기서 상기 금속은 바나듐, 안티몬, 인, 이트륨, 또는 이들의 조합일 수 있다. 유기-바나듐 화합물의 예로는 V(AcAc)3 (또한 바나듐(Ⅲ) 2,4-펜탄디오네이트 (pentanedionate)로 명명)와 같은 바나듐 아세틸아세토네이트, VO(AcAc)2 (또한 바나듐(Ⅳ) 산화물 비스 (2,4-펜탄디오네이트)로 명명)와 같은 바나딜 아세틸아세토네이트를 포함하고, 여기서 (AcAc)는 아세틸 아세토네이트 (acetyl acetonate) (또한 2,4-펜탄디오네이트로 명명)이다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 유기-바나듐 화합물은 바나듐(Ⅳ) 산화물 비스 (2,4-펜탄디오네이트), 바나듐(Ⅲ) 2,4-펜탄디오네이트, 또는 이들의 조합이다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 유기-바나듐 화합물은 바나듐(Ⅳ) 산화물 비스 (2,4-펜탄디오네이트)로 이루어진다.
동일한 방법에서, 안티몬 아세틸아세토네이트, 이트륨 아세틸아세토네이트, 코발틱 아세틸아세토네이트, 코발트 아세틸아세토네이트, 니켈 아세틸아세토네이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 디부틸틴 아세틸아세토네이트, 아연 아세틸아세토네이트 및 리튬 아세틸아세토네이트는 사용될 수 있다. 예를 들어, 안티몬 2,4-펜탄디오네이트, 이트륨 2,4-펜탄디오네이트, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
유기-금속 화합물의 또 다른 예는 금속 2-메틸헥사노에이트, 금속 2-에틸헥사노에이트, 및 금속 2-프로필헥사노에이트를 포함한다. 구체적인 예는 바나듐 2-메틸헥사노에이트, 안티몬 2-메틸헥사노에이트, 인 2-메틸헥사노에이트, 이트륨 2-메틸헥사노에이트, 코발트 2-메틸헥사노에이트, 니켈 2-메틸헥사노에이트, 지르코늄 2-메틸헥사노에이트, 주석 2-메틸헥사노에이트, 아연 2-메틸헥사노에이트 및 리튬 2-메틸헥사노에이트, 바나듐 2-에틸헥사노에이트, 안티몬 2-에틸헥사노에이트, 인 2-에틸헥사노에이트, 이트륨 2-에틸헥사노에이트, 코발트 2-에틸헥사노에이트, 니켈 2-에틸헥사노에이트, 지르코늄 2-에틸헥사노에이트, 주석 2-에틸헥사노에이트, 아연 2-에틸헥사노에이트, 리튬 2-에틸헥사노에이트, 바나듐 2-프로필헥사노에이트, 안티몬 2-프로필헥사노에이트, 인 2-프로필헥사노에이트, 이트륨 2-프로필헥사노에이트, 코발트 2-프로필헥사노에이트, 니켈 2-프로필헥사노에이트, 지르코늄 2-프로필헥사노에이트, 주석 2-프로필헥사노에이트, 주석 2-프로필헥사노에이트, 아연 2-프로필헥사노에이트 및 리튬 2-프로필헥사노에이트를 포함하며, 여기서 상기 금속은 바나듐, 안티몬, 인, 이트륨, 코발트, 니켈, 지르코늄, 주석, 아연 또는 리튬이다.
유기-금속 화합물의 또 다른 예로는 금속 아크릴레이트 (acrylate) 및 금속 메타아크릴레이트 (methacrylate)를 포함하고, 여기서 금속은 바나듐, 안티몬, 인, 이트륨, 코발트, 니켈, 지르코늄, 주석, 아연 또는 리튬이다.
상기 페이스트 조성물은 어떤 적절한 양으로 상기 금속 첨가제를 함유한다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하의 상기 금속 첨가제를 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 약 0.02 wt% 이상 및 약 3 wt% 이하의 상기 금속 첨가제를 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물을 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 1 wt% 이하의 상기 금속 첨가제를 함유한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 페이스트 조성물는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 0.5 wt% 이하의 상기 금속 첨가제를 함유한다.
상기 금속 첨가제는 어떤 적절한 형태, 예를 들어, 구형, 불규칙 형상, 플레이크, 응집된 (agglomerated) 것과 같은 입자일 수 있고, 콜로이드 현탁액, 또는 입자 없는 용액, 및 이들의 조합으로 제공될 수 있다. 상기 금속 첨가제가 입자의 형태인 경우, 상기 금속 첨가제 입자는 어떤 적절한 크기를 가질 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 금속 첨가제 입자는 약 0.05 미크론 이상 및 약 50 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 금속 첨가제 입자는 약 0.05 미크론 이상 및 약 10 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 금속 첨가제 입자는 약 0.05 미크론 이상 및 약 5 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다.
무기/기타 첨가제 (INORGANIC/OTHER ADDITIVES )
상기 페이스트 조성물은 선택적으로 어떤 기타 첨가제를 함유할 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 인은 상기 전면 컨택의 저항을 감소하기 위해 다양한 방법으로 상기 페이스트 조성물에 첨가된다. 예를 들어, 특정한 유리는 분말 또는 프릿된 산화물의 형태에서 P2O5로 변형될 수 있고, 또는 인은 인산 에스테르 (phosphate ester) 및 다른 유기-인 화합물에 의해 상기 페이스트에 첨가될 수 있다. 더욱 간단하게, 상기 은 및/또는 금속 첨가제가 입자의 형태인 경우, 인은 페이스트를 만들기 이전에 은 및/또는 금속 첨가제 입자에 코팅으로서 첨가될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 페이스팅 전에, 상기 은 및/또는 금속 첨가제 입자는 액체 인 및 용매와 혼합된다. 예를 들어, 약 85 내지 약 95 wt% 은 및/또는 금속 첨가제 입자, 약 5 내지 약 15 wt% 용매, 및 약 0.1 내지 약 10 wt% 액체 인의 블렌드는 혼합되고 상기 용매는 증발된다. 인 코팅된 은 및/또는 금속 첨가제 입자는 상기 페이스트에서 인 및 은 및/또는 금속 첨가제의 친화적 혼합을 보장할 수 있도록 돕는다.
미세 실리콘 또는 탄소 분말, 또는 이들 모두와 같은 기타 첨가제는 상기 은 환원 및 침전 반응을 조절하기 위해 상기 페이스트에 첨가될 수 있다. 경계면 또는 벌크 (bulk) 유리에서 상기 은 침전은 상기 소성 분위기 (예를 들어, N2 또는 N2 H2, H2O 혼합물 흐름에서 소성)를 조정하여 조절될 수 있다. 그러나, 특별한 분위기는 요구되지 않는다. Pb, Bi, In, Ga, Sn, Ni, 및 Zn 또는 적어도 하나의 다른 금속과의 합금과 같은 미세한 낮은 용융 금속 첨가제 (예를 들어, 산화 금속과 구별되는 원소 금속성 첨가제)는 더 낮은 소성 온도를 제공하고, 또는 상기 소성 위도우 (window)를 넓히기 위하여 첨가될 수 있다. 통상적으로 이러한 금속 첨가는 본 발명의 페이스트에 전도성 금속 부분의 약 1 wt% 미만의 비율로 존재한다. 알루미늄, 바륨, 비스무스, 마그네슘, 아연, 스트론튬 (strontium), 리튬 및/또는 칼륨 (potassium)을 제공하는 유기 금속성 화합물은 예를 들어, 상기 아세테이트 (acetates), 아크릴레이트 (acrylates), 메타아크릴레이트 (methacrylates), 포르메이트 (formates), 네오데코네이트 (neodeconates), 메톡사이드 (methoxides), 에톡사이드 (ethoxides), 메톡시에톡사이드 (methoxyethoxides), 및 상기 금속의 스테아르산염 (stearates)과 같이 사용될 수 있다. 칼륨 실리케이트는 또한 칼륨의 적절한 소스이다.
(a) 유리 또는 (b) 유리 및 결정화 첨가제의 혼합물 또는 (c) 하나 이상의 결정화 첨가제의 혼합물은 원하는 조성물의 범위에서 유리 성분을 조성하기 위해 사용될 수 있다. 목적은 상기 컨택 저항을 감소시키고, 상기 태양 전지 전기적 성능을 향상시키는 데 있다. 예를 들어, Bi2O3, Sb2O3, Sb2O5, In2O3, Ga2O3, SnO, MgO, ZnO, Cr2O3, Fe2O3, Pb3O4, PbO, SiO2, ZrO2, V2O5) Al2O3, B2O3, TiO2, Nb2O5, Ta2Os, Ti2O, TeO2 및 GeO2와 같은 결정화 물질은 컨택 특성을 조정하기 위해 상기 유리 성분에 첨가될 수 있다. 전술된 산화물은 유리질 (즉, 비-결정화) 형태로 또한 첨가될 수 있다. 전술한 산화물의 조합 및 반응 생성물은 또한 원하는 특성을 갖는 유리 성분을 설계하는데 적절할 수 있다. 예를 들어, 4PbO·SiO2, 3PbO·SiO2, 2PbO·SiO2, 3PbO·2SiO2, 및 PbO·SiO2와 같이 PbO 및 SiO2 반응에 의해 형성된, 단일 또는 혼합물로, 결정화 또는 유리질의, 낮은 용융 납 실리케이트가 유리 성분을 조성하기 위해 사용될 수 있다. 상기 산화물의 다른 반응 생성물인, Bi2O3·SiO2, 3Bi2O3·5SiO2과 같은 비스무스, 2ZnO·SiO2 및 ZrO2·SiO2과 같은 아연 실리케이트가 또한 사용될 수 있다. 유사하게, 비스무스 니오브산염 (bismuth niobate)과 같은 니오브산염, 비스무스 티탄산염 (bismuth titanates)과 같은 티탄산염은 사용될 수 있다. 윌레마이트 (willemite) 및 지르콘 (zircon)과 같은 이들 산화물의 또 다른 미네랄 형태는 반응 생성물 대신에 또한 첨가될 수 있다. 그러나, 상기 산화물의 총 양은 본 발명에 개시된 다양한 구체 예에 대하여 특정된 범위 이내에 속할 것이다.
이것은 또한 코발트 알루미네이트, 코발트 실리케이트, 구리 철 망간 산화물과 같은 흑색 안료 (pigment)와 같은 이들 산화물의 안료 반응물은 다른 결정성 첨가제로 또한 사용될 수 있다는 것을 포함하고 있다.
유기 비히클
상기 페이스트 조성물은 어떤 적절한 비히클 (예를 들어, 담체)을 함유할 수 있다. 대부분 전도성 조성물을 위한 상기 유기 비히클 또는 담체는 통상적으로 용매에 용해된 수지의 용액이다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 비히클은 점탄성 조절제 (thixotropic agent)를 더욱 함유한다. 상기 용매는 보통 약 130 ℃ 내지 약 350 ℃에서 끓는다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 수지는 에틸 셀룰로오즈이다. 수지의 다른 예로는 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오즈 (ethyl hydroxyethyl cellulose), 우드 로진 (wood rosin), 검 로진 (gum rosin), 에틸 셀룰로오즈 및 페놀 수지의 혼합물, 저급 알코올의 폴리메타아크릴레이트, 및 에틸렌글리콜 모노아세테이트의 모노부틸 에테르를 포함한다.
용매의 예로는 알파- 또는 베타-테르피네올 (terpineol)과 같은 테르펜 (terpenes) 또는 Dowanol® (디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 (diethylene glycol monoethyl ether))와 같은 고 비등 알코올 (higher boiling alcohols), 또는 부틸 Carbitol®(디에틸렌글리콘 모노부틸 에테르 (diethylene glycol monobutyl ether))와 같은 다른 용매와 이들의 혼합물; 다른 알코올 에스테르, 케로신 (kerosene), 및 디부틸 프탈레이트 (phthalate) 뿐만 아니라, 디부틸 Carbitol® (디에틸렌 글리콜디부틸 에테르), 부틸 Carbitol® 아세테이트 (디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 헥실렌 글리콜 (hexylene glycol), Texanol® (2,2,4-트리메틸-l,3-펜탄디올 모노이소부티레이트)을 포함한다.
어떤 구체 예에 있어서, 상기 유기 비히클은 상기 컨택을 개질시키시 위해, 유기금속 화합물, 예를 들어, 인 또는 은에 기초한 화합물을 함유한다. 이들 화합물 및 다른 용매의 다양한 조합은 각각의 적용에 대해 요구하는 원하는 점도 (viscosity) 및 휘발성 (volatility)을 얻기 위하여 조성될 수 있다. 기타 분산제, 계면활성제 및 레올로지 개질제는 포함될 수 있다.
상기 유기 담체에 유용한 제품은 하기 상표명하의 어떤 것을 상업적으로 얻어질 수 있다: Texanol® (Eastman Chemical Company, Kingsport, TN); Dowanol® 및 Carbitol® (Dow Chemical Co., Midland, MI); Triton® (Union Carbide Division of Dow Chemical Co., Midland, MI), Thixatrol® (Elementis Company, Hightstown NJ), 및 Diffusol® (Transene Co. Inc., Danvers, MA), Ethyl Cellulose (Dow Chemical Company, Midland, MI), Terpineol, (Hercules Inc., Wilmington, DE). N-Diffusol®은 원소 인과 유사한 확산 계수를 갖는 n-형 확산제 (diffusant)를 함유하는 안정화된 액체 제제이다. Plasticizer® (Ferro Corporation, Cleveland, OH).
수소화된 피마자 유 (Hydrogenated castor oil) 및 이의 유도체는 유기 점탄성 조절제로서 사용될 수 있다. 틱소트로프 (thixotrope)는 어떤 현탁액에서 고유 전단 희석 (shear thinning inherent)과 결합된 상기 용매/수지 특성이 이런 점에서 단독으로 적절할 수 있기 때문에 항상 필수적인 것은 아니다. 더구나, 습윤제 (wetting agents)는 지방산 에스테르, 예를 들어, N-탈로우-l,3-디아미노프로판 디-올레이트 (N-tallow-l,3-diaminopropane di-oleate); N-탈로우 트리메틸렌 디아민 디아세테이트 (N-tallow trimethylene diamine diacetate); N-코코 트리메틸렌 디아민 (N-coco trimethylene diamine), 베타 디아민 (beta diamines); N-올레일 트리메틸렌 디아민 (N-oleyl trimethylene diamine); N-탈로우 트리메틸렌 디아민 (N-tallow trimethylene diamine); 및 N-탈로우 트리메틸렌 디올레이트 (N-tallow trimethylene diamine dioleate), 및 이들의 조합 등이 사용될 수 있다.
전술한 조성 범위는 바람직한 것이지, 상기 범위로 제한되는 것을 의도하는 것은 아니다. 당업자라면, 최종 제품을 가공하고 형성하기 위한 특정 적용, 특정 성분 및 조건들에 의존하여 다양한 변형이 가능할 것이다.
페이스트 제조
상기 페이스트 조성물은 은, 유리 프릿, 및 금속 첨가제를 유기 비히클과 결합시키는 단계, 및 은, 유리 프릿, 및 상기 금속 첨가제를 상기 유기 비히클에서 분산시키는 단계에 의해 형성될 수 있다. 활용된 비히클의 양 및 타입은 최종 원하는 제형 (formulation) 점도, 상기 페이스트의 분쇄 입자 미세도, 및 원하는 습식 프린트 두께에 의해 결정될 수 있다. 본 발명에 따라 조성물을 제조하는 데 있어서, 상기 미립자 무기 고체는 점도가 Brookfield 점도계 HBT, 25 ℃에서 측정된 스핀들 (spindle) CP-51에서 결정된 바와 같이 9.6 sec-1의 전단 속도에서, 약 50 내지 약 200 kcps, 바람직하게는 약 55 내지 약 120 kcps의 범위일 조성물을 결과하는 현탁액을 형성하기 위해, 상기 유기 비히클과 혼합되고, 삼단-롤 밀 (three-roll mill)과 같은, 적절한 장치로 분산된다.
상기 페이스트의 프린팅 및 소성
전술한 페이스트 조성물은, 예를 들어, 태양전지용 컨택 (예를 들어, 소성된 전면 컨택 필름) 또는 다른 구성품을 만들기 위한 공정에서 사용될 수 있다. 상기 컨택을 제조하기 위한 방법은 (1) 실리콘 기판 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼)에 상기 페이스트 조성물을 적용하는 단계, (2) 상기 페이스트를 건조하는 단계, 및 (3) 상기 페이스트의 상기 금속을 소결시키고, 실리콘과 컨택을 만들기 위해 상기 페이스트를 가열 (예를 들어 소성)하는 단계를 포함한다.
상기 페이스트의 인쇄된 패턴은 약 650 내지 약 1000 ℃ 가열로 설정 온도, 또는 약 550 내지 약 850 ℃ 웨이퍼 온도와 같이, 적절한 온도에서 가열 또는 소성된다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 가열로 설정 온도는 약 750 내지 약 960 ℃이고, 상기 페이스트는 공기중에서 소성된다. 상기 반사방지 SiNx 층은 소성 동안 상기 유리에 의해 산화되고 부식될 수 있는 것으로 믿어지며, Ag/Si 섬은 실리콘에 에피택셜적으로 (epitaxially) 결합된, 상기 Si 기판과 반응하여 형성된다. 소성 조건은 상기 실리콘/페이스트 경계면에 상기 실리콘 웨이퍼 위에 전도성 금속/Si 섬의 충분한 밀도, 낮은 저항 컨택을 유도, 이에 의해 높은 효율을 생성하는, 고-필 팩터 태양전지를 생산하기 위해 선택된다.
통상적인 ARC는 질화 실리콘 (silicon nitride), 일반적으로 SiNX:H와 같은 실리콘 화합물로 만들어진다. 이러한 층은 절연체로 작용하고, 상기 컨택 저항을 증가시키는 경향이 있다. 상기 유리 성분에 의한 이러한 ARC 층의 부식은 따라서 전면 컨택 형성에서 필수적인 단계이다. 상기 실리콘 웨이퍼 및 상기 페이스트 사이의 저항의 감소는 상기 경계면에서 에피택셜 은/실리콘 전도성 섬의 형성에 의해 촉진될 수 있다. 이러한 에피택셜 은/실리콘 경계면이 결과되지 않는 경우, 상기 경계면에서 저항은 받아들일 수 없이 높다. 본 발명의 페이스트 및 공정은 광범위한 공정 조건 - 약 650 ℃ 만큼 낮은 최소 소성 온도이지만, 약 850 ℃ (웨이퍼 온도)까지 소성될 수 있는 조건에서 낮은 저항을 갖는 컨택을 유도하는 에피택셜 은/실리콘 경계면을 생성하는 것이 가능하도록 만들 수 있다.
상기 최종 소성된 전면 컨택은 상기 소성된 전면 컨택의 약 50 wt% 이상 및 약 92 wt% 이하의 은; 상기 소성된 전면 컨택의 약 1 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 프릿; 및 상기 소성된 전면 컨택의 약 0.01 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하의 이트륨 형태를 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 소성된 전면 컨택은 상기 소성된 전면 컨택의 약 0.02 wt% 이상 및 약 3 wt% 이하의 이트륨을 포함한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 상기 소성된 전면 컨택은 바나듐, 안티몬, 인, 또는 이의 조합을 더욱 포함할 수 있다.
컨택의 제조 방법
본 발명에 따른 태양 전지 컨택은 기판, 예를 들어, 원하는 습식 두께 (예를 들어, 약 10 내지 80 미크론)에 스크린-프린팅에 의해 본 발명에 개시된 어떤 전도성 페이스트를 적용하여 제조될 수 있다. 자동 스크린-프린팅 기술은 200-400 메쉬 스크린을 이용하여 사용될 수 있다. 상기 인쇄된 패턴은 그 다음 소성 전에 약 0.5-20분 동안 250 ℃ 이하, 바람직하게는 약 80 내지 약 250 ℃에서 건조된다. 상기 건조 프린트된 패턴은 공기 중의 벨트 컨베이 가열로 (belt conveyor furnace)에서, 피크 온도로 1 초에서 약 30 초까지 적은 시간 동안 소성될 수 있다. 소성 동안, 상기 유리는 융합되고 상기 금속은 소결된다.
도 1a-1e를 참조하면, 태양 전지 전면 컨택을 만드는 다수의 가능한 대표적인 구체 예 중 하나가 도시되었다. 상기 태양 전지 전면 컨택은 일반적으로 태양 등급 Si 웨이퍼에 상기 페이스트 조성물을 적용하여 제조될 수 있다. 특히, 도 1a는 단-결정 실리콘 또는 다결정 실리콘의 기판 (10)을 제공하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 상기 기판은 광 반사를 감소시키는 텍스처 표면 (textured surface)을 가질 수 있다. 태양 전지의 경우에 있어서, 기판은 풀링 (pulling) 또는 캐스팅 (casting) 공정으로 형성된 잉곳 (ingots)으로부터 슬라이스된 것으로 종종 사용된다. 상기 웨이퍼 슬라이싱 단계로부터의 오염 및 슬라이싱을 위해 사용된 와이어 쏘 (wire saw)와 같은 도구에 의해 유발된 기판 표면 손상은 통상적으로 KOH 또는 NaOH와 같은 수성 알칼리 용액, 또는 HF 및 HNO3의 혼합물을 사용하여 상기 기판 표면의 약 10 내지 20 미크론을 에칭하여 제거된다. 상기 기판은 선택적으로 상기 기판 표면에 부착될 수 있는 철과 같은 중금속을 제거하기 위하여 HCl 및 H2O2의 혼합물로 세척될 수 있다. 그 이후, 반사방지 텍스처 표면은, 예를 들어, 수성 수산화 칼륨 및 수성 수산화 나트륨과 같은 수성 알칼리 용액을 사용하여 때때로 형성된다. 이러한 최종 기판은 통상적으로 실리콘 웨이퍼가 약 160 내지 200 미크론 두께임에 따라, 확장된 두께 치수로 나타난다.
도 1b는 p-형 기판이 사용된 경우, p-n 정션을 생성하기 위해 n-형 층 (20)이 형성된 것을 개략적으로 나타낸다. 인 확산 층은 옥시염화인 (POCl3), 유기 인 화합물, 및 본 발명에 개시된 다른 것을 포함하는, 다양한 적절한 형태의 어떤 것에 공급된다. 상기 인 소스 (source)는 상기 실리콘 웨이퍼의 오직 한 면에 선택적으로 적용될 수 있다. 상기 확산 층의 깊이는 상기 확산 온도 및 시간을 조절함에 따라 변화될 수 있고, 일반적으로 약 0.2 내지 0.5 미크론이며, 제곱당 약 40 내지 약 120 옴 (ohms)의 시트 저항 (sheet resistivity)을 갖는다. 상기 인 소스는 포스포실리케이트 (phosphosilicate) 유리 (PSG)와 같이 인-함유 액체 코팅 물질을 포함할 수 있다. 상기 인 소스는 적절한 조건하에서 어닐링에 의해 확산이 영향을 받는, 스핀 코팅과 같은 공정에 의해 상기 기판의 오직 일 표면에 적용될 수 있다.
도 1c는 상기 기판 (10)에 걸쳐 반사방지 코팅 (ARC)/보호막 (passivating film) (30)을 형성하는 단계를 설명하고 있다. SiNx, TiO2 또는 SiO2일 수 있는,상기 반사방지 코팅 (ARC)/보호 막 (30)은 상술된 n-형 확산 층 (20)에 걸쳐 형성된다. 질화 실리콘막 (Silicon nitride film)은 때때로 수소에 의한 패시베이션 (passivation)을 강조하기 위해 SiNx:H로 표시된다. 상기 ARC (30)은 발생된 전류가 증가시키는, 입사각 (incident light)에 대한 상기 태양 전지의 표면 반사도 (reflectance)를 감소시킨다. ARC (30)의 두께는 약 700 내지 약 900 Å의 두께가 약 1.9 내지 약 2.0의 굴절률을 위하여 적절하다고 할지라도, 이의 굴절률 (refractive index)에 의존한다.
상기 ARC는 저-압 CVD, 플라즈마 CVD, 또는 열 (thermal) CVD을 포함하는 다양한 공정에 의해 형성될 수 있다. 열 CVD가 SiNx 코팅을 형성하기 위해 사용된 경우, 상기 출발 물질은 종종 디클로로실란 (dichlorosilane) (SiCl2H2) 및 암모니아 (NH3) 가스이고, 필름 형성은 적어도 700 ℃의 온도에서 수행된다. 열 CVD가 사용된 경우, 고온에서 상기 출발 가스의 열분해 (pyrolysis)는 상기 실리콘 및 상기 질소-Si3N4 사이의 실질적인 화학양론적 조성물 비를 제공하는, 상기 질화 실리콘막에서 실질적으로 수소가 없는 결과를 초래한다. ARC를 형성하는 다른 방법은 사용될 수 있다.
도 1d는 상기 ARC 필름 (30)에 걸쳐 본 발명의 페이스트 조성물 (500)을 적용하는 단계를 설명한다. 상기 페이스트 조성물은 어떤 적절한 기술에 의해 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 페이스트 조성물은 상기 기판 (10)의 전면에 스크린 프린트에 의해 적용될 수 있다. 상기 페이스트 조성물 (500)은 약 125 ℃에서 약 10분 동안 건조된다. 다른 건조 시간 및 온도는 상기 페이스트 비히클에서 용매가 건조되지 않는한 가능하지만, 이 단계에서 소비되거나 제거되지 않는다.
도 1d는 또한 상기 기판 (10)의 후면 (back side)에 걸쳐 후면 페이스트의 층을 형성하는 단계를 설명한다. 상기 후면 페이스트 층은 하나 이상의 페이스트 조성물을 함유할 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 제1 페이스트 (70)는 후면 컨택을 형성하는 것을 촉진하고, 제2 페이스트 (80)는 상기 기판의 후면 위 p+층을 형성하는 것을 촉진한다. 상기 제1 페이스트 (70)은 은 또는 은/알루미늄을 함유할 수 있고, 상기 제2 페이스트 (80)는 알루미늄을 함유할 수 있다. 전형적인 후면 은/알루미늄 페이스트는 Ferro 3398, PS 33-610 또는 PS 33-612이고, Ferro Corporation, Cleveland, Ohio로부터 상업적으로 이용가능하다. 대표적인 상업적으로 이용가능한 후면 알루미늄 페이스트는 Ferro Corporation, Cleveland, Ohio로부터 상업적으로 이용가능한, Ferro AL53-120 Standard, 또는 AL53-112, AL860, AL5116이다.
상기 후면 페이스트 층은 상기 기판에 적용될 수 있고, 전면 페이스트 층 (500)과 동일한 방식으로 건조된다. 이런 구체 예에 있어서, 상기 후면은 후속의 공정에서 더 두꺼운 p+ 층을 형성하기 위해 필요한 부분 때문에, 약 30 내지 50 미크론의 습식 두께에서, 상기 알루미늄 페이스트로 주로 피복된다.
상기 건조된 페이스트를 갖는 웨이퍼는 그 다음 약 1 내지 수분 동안 약 650 ℃ 내지 약 1000 ℃의 가열로 설정 온도로, 공기 분위기를 사용하여, 적외선 벨트 가열로 (infrared belt furnace)에서 소성된다. 상기 소성은 일반적으로 더 낮은 온도에서 소성된 경우 1, 3, 또는 5 분 만큼 높은 더 긴 소성 시간이 가능할지라도, 약 650 ℃ 내지 약 1000 ℃의 피크 가열로 설정 온도 범위에서, 약 1초 만큼 적게 지속되는, 약 300 ℃ 내지 약 550 ℃로 상기 유기물 (organic matter)의 전소 (burnout)를 허용하는 온도 프로파일에 따라 수행된다.
소성은 통상적으로 공기 분위기에서 수행된다. 예를 들어, 6-존 (six-zone) 소성 프로파일이 분당 약 1 내지 6.4 미터 (40-250 인치), 바람직하게는 5 내지 6 미터/분 (약 200 내지 240 인치/분)의 벨트 속도로 사용될 수 있다. 바람직한 예에 있어서, 존 1 (zone 1)은 약 18 인치 (45.7 ㎝) 길이, 존 2는 약 18 인치 (45.7 ㎝) 길이, 존 3은 약 9 인치 (22.9 ㎝) 길이, 존 4는 약 9 인치 (22.9 ㎝) 길이, 존 5는 약 9 인치 (22.9 ㎝) 길이, 및 존 6은 약 9 인치 (22.9 ㎝) 길이이다. 각각 연속 존에서 온도는, 항상은 아니지만, 통상적으로, 예를 들어, 존 1에서 350-500 ℃, 존 2에서 400-550 ℃, 존 3에서 450-700 ℃, 존 4에서 600-750 ℃, 존 5에서 750-900 ℃, 및 존 6에서 800-970 ℃와 같이 이전의 존보다 더 높다. 당연히, 3 존을 초과하는 소성 배열은 4, 5, 6, 7, 8 또는 9 존 이상, 각 존의 약 5 내지 약 20 인치의 길이 및 650 내지 1000 ℃의 소성 온도를 포함하는, 본 발명에 의해 포함된다.
도 1e는 상기 페이스트 (500)의 부분을 소결 및 상기 페이스트 (500)의 유리 프릿을 융합하여 전기 컨택 (501)을 제조하는 것을 설명하고 있다. 도 1e에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 소성 동안, 전면 페이스트 (500)는 질화 실리콘 층 (30)을 (즉, 소성을 통해) 소결 및 침투시켜, 상기 n-형 층 (20)을 갖는 전기 컨택 (501)을 만든다. 상기 후면에 걸쳐 알루미늄을 함유하는 상기 페이스트 (80)는 소성 동안, 상기 실리콘 웨이퍼 (10)과 용융 및 반응하고, 그 다음 고농도의 Al 도펀트 (dopant)를 함유하는 부분적 p+ 층 (40)을 형성하기 위해 고화된다. 이러한 층은 일반적으로 후면 전계 (back surface field) (BSF)층이라고 명명되고, 상기 태양 전지의 에너지 전환 효율을 향상시키는데 도움이 된다. 후면 전극 (back electrode) (81)은 상기 페이스트 (80)를 소성시켜 형성될 수 있다. 은 또는 은/알루미늄을 함유하는 상기 페이스트 (70)는 소성되어 후면 컨택이 된다. 후면 페이스트 (71)의 영역은 모듈 제작 (module fabrication)동안 탭 부착 (tab attachment)을 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 개시된 상기 페이스트, 태양 전지 컨택 및 태양 전지를 제조하는 공정은 본 발명의 구체 예로서 포함된다.
도 2는 페이스트 조성물을 제조하는 대표적인 방법론 (2000)을 설명하고 있다. 단계 (2002)에서, 은, 유리 프릿, 및 금속 첨가제는 유기 비히클과 조합된다. 단계 (2004)에서, 상기 은, 상기 유리 프릿, 및 상기 금속 첨가제는 상기 유기 비히클에 분산된다.
도 3은 태양 전지 컨택을 제조하는 대표적인 방법론 (3000)을 설명하고 있다. 단계 (3002)에서, 페이스트는 실리콘 기판에 적용된다. 상기 페이스트는 은 입자, 유리 프릿, 및 금속 첨가제를 함유할 수 있다. 단계 (3004)에서, 상기 페이스트 상기 은 입자를 소결 및 상기 유리 프릿을 융합하기 위해 가열된다.
도 2 및 3에서 도시하지는 않았을 지라도, 상기 방법론은 하나 이상의 다음의 특성을 포함할 수 있다. 상기 페이스트는 상기 페이스트 조성물의 약 50 wt% 이상 및 약 92 wt% 이하의 은; 상기 페이스트 조성물의 약 1 wt% 이상 및 약 15 wt% 이하의 유리 프릿; 및 상기 페이스트 조성물의 약 0.01 wt% 이상 및 약 5 wt% 이하의 금속 첨가제를 함유한다. 상기 페이스트는 상기 페이스트 조성물의 약 0.02 wt% 이상 및 약 3 wt% 이하의 상기 금속 첨가제를 함유한다. 상기 페이스트는 상기 페이스트 조성물의 약 0.05 wt% 이상 및 약 1 wt% 이하의 상기 금속 첨가제를 함유한다.
상기 금속 첨가제는 바나듐 알콕사이드, 바나딜 알콕사이드, 안티몬 알콕사이드, 인 알콕사이드, 이트륨 알콕사이드, 코발틱 알콕사이드, 코발트 알콕사이드, 니켈 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 주석 알콕사이드, 아연 알콕사이드 및 리튬 알콕사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 유기-금속 화합물을 포함한다. 상기 금속 첨가제는 바나듐 아세틸아세토네이트, 바나딜 아세틸아세토네이트, 안티몬 아세틸아세토네이트, 이트륨 아세틸아세토네이트, 코발틱 아세틸아세토네이트, 코발트 아세틸아세토네이트, 니켈 아세틸아세토네이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 디부틸틴 아세틸아세토네이트, 아연 아세틸아세토네이트 및 리튬 아세틸아세토네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 유기-금속 화합물을 포함한다. 상기 금속 첨가제는 금속 2-메틸헥사노에이트, 금속 2-에틸헥사노에이트, 및 금속 2-프로필헥사노에이트 (여기서 금속은 바나듐, 안티몬, 인, 이트륨, 코발트, 니켈, 지르코늄, 주석, 아연 또는 리튬)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 유기-금속 화합물을 포함한다.
상기 금속 첨가제는 바나듐 아세틸아세토네이트, 바나딜 아세틸아세토네이트, 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 상기 금속 첨가제는 바나딜 아세틸아세토네이트로 이루어진다.
실시 예
하기 실시 예들은 본 발명을 설명하고 있다. 하기 실시 예 및 본 명세서 및 청구항에서 특별한 언급이 없는 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량이고, 온도는 섭씨 온도이며, 압력은 대기압 또는 대기압 부근이다.
15.6 ㎝ x 15.6 ㎝, 150 내지 250 미크론의 두께인 다결정성 (Polycrystalline) 실리콘 웨이퍼는 질화 실리콘 반사방지 코팅으로 코팅된다. 이러한 웨이퍼의 시트 저항은 약 55-80 Ω/square이다. 표 4 및 5에서 나타낸 상기 페이스트 조성물는 페이스트로 제제화되고, 상기 페이스트는 각각 상기 실리콘 웨이퍼에 적용된다.
표 4에서, 약 0.05 내지 3.5 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 은 입자가 사용된다. 표 5에서, 상기 은 분말 혼합물 1은 1 내지 4 미트론 (81 wt%)의 평균 입자 크기 및 0.2 내지 0.6 미크론 (3 wt%)의 평균 입자 크기를 갖는 서브미크론 Ag 현탁액을 갖는 이중 크기 분포를 갖는 Ferro Ag 분말의 혼합물이고, 상기 은 분말 혼합물 2는 1 내지 4 미크론 (79 wt%)의 평균 입자 크기 및 0.2 내지 0.6 (5 wt%) 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 서브미크론 Ag 현탁액을 갖는 이중 크기 분포를 갖는 Ferro Ag 분말의 혼합물이며, 상기 은 분말 혼합물 3은 1 내지 4 미크론 (83 wt%)의 평균 입자 크기 및 0.2 내지 0.6 미크론 (1 wt%)의 평균 입자 크기를 갖는 서브미크론 Ag 현탁액의 혼합물을 갖는 이중 크기 분포를 갖는 Ferro Ag 분말의 혼합물이고, 상기 은 분말 혼합물 4는 0.8 내지 1.6 미크론 (81 wt%)의 평균 입자 크기를 갖는 구형 Ag 입자 및 0.2 내지 0.6 미크론 (3 wt%)의 평균 입자 크기를 갖는 서브미크론 Ag의 혼합물이고, 이 모든 것은 Ferro Corporation, Cleveland, Ohio사의 상업적으로 이용가능하다. 상기 Pb-없는 유리 A는 350 내지 525 ℃의 Tg를 갖는 Pb-없는 유리이고, 상기 Pb-없는 유리 B는 280 내지 450 ℃의 Tg를 갖는 Pb-없는 유리이다. 상기 납 유리 혼합물 1은 350℃ 내지 550℃의 Tg를 갖는 두 개의 납계 유리이고, 상기 납 유리 2는 280 내지 450 ℃의 Tg를 갖는 납계 유리이다. 상기 유기-바나듐 화합물은 바나듐(IV) 산화물 비스(2,4-펜탄디오네이트)이다. 상기 접착 촉진제 (adhesive promoter)는 하나의 산화 금속이다. 상기 유기 비히클은 에틸 셀룰로오즈 (Ethyl Cellulose) Std. 4, 0.45 wt%; 에틸 셀룰로오즈 Std. 45, 1.28 wt%; Thixatrol® ST, 0.3 wt%; Triton® X-100, 0.18 wt%; N-Diffusol® 0.5 wt%; Dowanol® DB, 8.45 wt%; 및 테르피네올 (Terpineol), 3.84 wt%의 블렌드이다.
상기 페이스트 조성물는 전면 컨택 핑거 라인 (finger lines) 및 상기 라인 사이의 약 2.5 mm 간격에 대해 약 110 미크론 개구를 갖는 280 또는 325메쉬를 사용하여 인쇄된다. 샘플은 상기 전면 컨택을 인쇄 후에 약 3분 동안 약 250 ℃에서 건조된다. 상기 인쇄된 웨이퍼는 Despatch사의 6-존 적외선 (IR) 벨트 가열로을 사용하여, 분당 약 5 미터 (200")의 벨트 속도로 상기 마지막 존이 880 내지 940 ℃의 온도 설정 점으로, 공기중에서 공-소성된다. 상기 존은 각각 18", 18", 9", 9", 9" 및 9" 길이이다. 대부분 샘플에 대한 상기 소성된 핑거 폭은 약 80 내지 약 160 미크론이고, 상기 소성된 두께는 약 10 내지 50 미크론이다.
태양 전지의 전기 성능은 ASTM G-173-03에 따라, AM 1.5 태양 조건하에서, Model NCT-M-180A, NPC Incorporated, Dumont, NJ의 쏠라 테스터 (solar tester)로 측정된다. 이러한 전기 시험의 결과는 표 4 및 5에 나타내었다. EFF는 전지 효율 (η)이고; Rs는 이전에 정의하였다.
페이스트 조성물의 중량% 및 전기적 특성
페이스트 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
Ag분말A 80.90 80.90 80.90 80.90 80.90 80.90 80.90 80.90 80.90 80.90
Pb-없는유리A 4.87 4.77 4.37 4.07 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87
Pb-없는유리B 0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.5
VO(acac)2 0 0.1 0.5 0.8 0 0.1 0.3 0.1 0.3 0.2
부착촉진제 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33
유기비히클 13.9 13.9 13.9 13.90 13.8 13.7 13.5 13.5 13.3 13.2
합계 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Rs(에미터1) 1 0.9989 1.5967 1.6137 1.3790 0.5951 1.1229 0.7556 0.6615
EFF(에미터1) 1 1.0868 0.9614 0.9513 1.0466 1.0139 0.8674 0.9769 0.9602
Rs(에미터2) 1 1.0853 1.2897 0.7630 1.2122
EFF(에미터2) 1 0.9979 0.9653 0.9782 0.9605
페이스트 조성물의 중량% 및 전기적 특성.
페이스트 대조
페이
스트		 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9
Ag분말혼합물1 84
Ag분말혼합물2 84 84 84
Ag분말혼합물3 84 84 84
Ag분말혼합물4 84 84 84
납있는 유리
혼합물1		 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9
납있는 유리2 5.4 5.4 5.4
Pb-없는유리B 0.1 0.1 0.1 0.1
VO(acac)2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
유기비히클 11.1 11.1 11 10.8 11.1 10.8 10.9 10.6 10.3 10.4
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Rs(에미터3) 1 1.0263 0.9618 0.9582 0.9773 0.8174 0.7104 0.7108 0.6513
EFF(에미터3) 1 1.0212 1.0311 1.0154 1.0372 1.0379 1.1469 1.1606 1.1703
Rs(에미터4) 1.0000 0.9173
EFF(에미터4) 1.0000 1.0672
비록 본 발명의 실시 예가 태양 전지 컨택의 형성을 위한 전도성 페이스트를 형성하는데 사용하기 위한 전도성 조성물을 주요 관심으로 할지라도, 본 발명은 또한 저항기 (resistor) 및 반도체 페이스트, 잉크, 테이프 및 이와 유사한 것을 형성하는데 본 발명에 개시된 원리를 사용하는 것을 고려하고 있다. 더구나, 이러한 조성물은 후막 형성에 사용하기 위한 물질로 고려될 수도 있고, 고려되지 않을 수도 있다. 따라서, 출원자의 특별한 전도성 조성물은 기판 위에 전도성, 저항성 또는 반도체성 경로 (paths) 또는 패턴을 형성하기 위해 활용될 수 있다. 이러한 전도성 조성물은 잉크, 페이스트, 테이프 및 이와 유사한 것을 포함하는 다양한 형태를 가정할 수 있다. 부가적으로, 실리콘 이외의 기판은 본 발명의 페이스트와 연결하여 사용될 수 있다. 본 발명에 개시된 조성물의 용도는 또한 다양한 전자 부품 및 장치에 계획된다.
상술된 내용은 본 발명의 실시 예들을 포함한다. 물론, 본 발명을 기술하는 목적을 위하여 성분 또는 방법론의 가능한 모든 조합을 기술하는 것이 가능하지는 않지만, 기술분야의 당업자는 본 발명의 또 다른 조합 및 변경이 가능한 것으로 인식된다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 사상 및 범주에 속하는 이러한 변경, 변형, 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다. 더구나, 용어 "함유한다", "갖는다", 및 "포함한다"는 발명의 상세한 설명 또는 청구항에서 사용되고, 이런 용어는 청구항에서 전통적인 단어로서 사용된 경우, 해석된 "포함하는"과 같이, 용어 "포함하는"과 유사한 방식으로 포괄적인 의도이다. 그러나, 경우에 따라서는, 용어 "함유하다", "갖는다", 및 "포함하다"는 상세한 설명 또는 청구항에서 사용되고, 이러한 용어는 청구항에서 전통적인 단어로서 사용된 경우, 해석된 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"과 같이, 용어 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"과 유사한 방식으로 부분적으로 또는 완전히 배제하는 것을 의도한다.
도 1a-1e에서 표시된 참고 번호는 다음과 같다.
10: p-형 실리콘 기판 20: n-형 확산 층
30: 전면 보호층/반사방지 코팅
40: p+ 층 (후표면 전계 (back surface field) (BSF))
70: 후면 (backside)에 형성된 제1 페이스트
71: 제1 페이스트 (70)를 소성하여 형성된 후면 전극
80: 후면에 형성된 제2 페이스트
81: 제2 페이스트 (80)를 소성하여 형성된 후면 전극
500: 전면 은/금속 첨가제
501: ARC를 통해 페이스트 (500)를 소성한 후 은/금속 첨가제 전면 전극

Claims (42)

  1. 페이스트 조성물의 50 wt% 이상 및 92 wt% 이하의 은;
    페이스트 조성물의 1 wt% 이상 및 15 wt% 이하의 유리 프릿부; 및
    페이스트 조성물의 0.01 wt% 이상 및 5 wt% 이하의 금속 첨가제를 포함하며, 상기 금속 첨가제는 원소적 형태(elemental form)의 이트륨, 유기-바나듐 화합물, 유기-안티몬 화합물, 유기-이트륨 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 페이스트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 페이스트 조성물은 상기 페이스트 조성물의 0.02 wt% 이상 및 3 wt% 이하의 금속 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 첨가제는 바나듐 알콕사이드, 바나딜 알콕사이드, 안티몬 알콕사이드, 및 이트륨 알콕사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기-금속 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 첨가제는 바나듐 아세틸아세토네이트, 바나딜 아세틸아세토네이트, 안티몬 아세틸아세토네이트, 및 이트륨 아세틸아세토네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기-금속 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 첨가제는 금속 2-메틸헥사노에이트, 금속 2-에틸헥사노에이트, 및 금속 2-프로필헥사노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기-금속 화합물을 포함하며, 여기서 상기 금속은 바나듐, 안티몬, 또는 이트륨인 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 페이스트 조성물은 코발트, 니켈, 지르코늄, 주석, 아연 또는 리튬 유기-금속 화합물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기-금속 화합물을 포함하는 제2 금속 첨가제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 첨가제는 바나듐 아세틸아세토네이트, 바나딜 아세틸아세토네이트, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 첨가제는 바나딜 아세틸아세토네이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 은은 구 (spherical) 및 플레이크 (flake) 형상의 분말의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 은은 불규칙 형상의 (irregular shape) 입자 및 콜로이드 (colloidal) 은의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 프릿은 중량 퍼센트로 하기 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물:
    PbO 52-88
    SiO2 0.5-15
    Al2O3 0.5-10
    ZnO 0-22
    Ta2O5 0-8
    ZrO2 0-10
    P2O5 0-8
    Li2O+K2O+Na2O 0-15
    B2O3 0-12
    Fe2O3+Co2O3+CuO+MnO2 0-25.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 프릿부는 둘 이상의 유리 프릿의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 프릿부는 카드뮴 및 납이 없는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 프릿부는 중량 퍼센트로 하기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물:
    Bi2O3 55-90
    B2O3 1-15
    SiO2 0-20
    ZnO 0-13
    K2O 0-12
    Li2O 0-12
    Nb2O5+Ta2O5 0-10
    Fe2O3+Co2O3+CuO+MnO2 0-25.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 유리 프릿부는 중량 퍼센트로 하기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물:
    B2O3+SiO2 30-62
    ZnO 0-34
    TiO2 0-22
    Li2O 0-10
    Na2O 0-23
    K2O 0-13
    P2O5 0-10
    Sb2O5+V2O5 0-13
    ZrO2 0-8
    F 0-5
    Fe2O3+Co2O3+CuO+MnO2 0-25.
  16. 청구항 1-15 중 어느 한 항에 따른 페이스트 조성물을 소성시켜 형성된 태양 전지 컨택.
  17. 실리콘 기판에 청구항 1-15 중 어느 한 항에 따른 페이스트 조성물을 적용시키는 단계; 및
    은 입자를 소결시키고, 유리 프릿을 융합시키기 위해 상기 페이스트를 가열시키는 단계를 포함하는 태양 전지 컨택의 제조방법.
  18. 소성된 전면 컨택의 50 wt% 이상 및 92 wt% 이하의 은;
    소성된 전면 컨택의 1 wt% 이상 및 15 wt% 이하의 유리 프릿; 및
    소성된 전면 컨택의 0.01 wt% 이상 및 5 wt% 이하의 원소적 형태의 이트륨을 포함하는 소성된 전면 태양 전지 컨택.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 소성된 전면 컨택은 상기 소성된 전면 컨택의 0.02 wt% 이상 및 5 wt% 이하의 이트륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 소성된 전면 태양 전지 컨택.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 소성된 전면 컨택은 바나듐, 안티몬, 또는 이들의 조합을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 소성된 전면 태양 전지 컨택.
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