KR101855543B1 - 단일 성분의 저온 경화성 중합체 조성물 및 관련된 방법 - Google Patents

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Abstract

250℃ 이하의 온도에서 경화 가능한 전기 전도성 중합체 조성물이 개시된다. 상기 조성물은 특정 태양 전지와 관련하여 전극을 형성하는데 특히 매우 적합하다.

Description

단일 성분의 저온 경화성 중합체 조성물 및 관련된 방법 {SINGLE COMPONENT, LOW TEMPERATURE CURABLE POLYMERIC COMPOSITION AND RELATED METHOD}
본 발명은 전기전도성, 열경화 중합체 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 태양 전지, 특히 태양 전지에 사용하기 위한 전기 접촉의 형성에 관련하여 광범위하게 사용할 수 있다.
결정성 실리콘 (crystalline silicon)을 기초로 한 광전지 (photovoltaic cells)를 만들기 위해 사용된 은 페이스트 (Siver pastes)는 높은 온도 공정을 요구한다. 700℃ 초과의 소성 온도에서, Ag 전극은 낮은 접촉 저항을 갖는 결정성 Si 웨이퍼에 형성된다. 그러나, Si:H-계 태양전지에서, 상기 공정 온도는 이러한 태양전지에서 열 감응성 (heat sensitive) 물질의 분해를 피하기 위하여, 250℃를 초과할 수 없다. 따라서, 250℃ 미만의 온도에서 은 전극을 형성하기 위한 개선된 조성물 및 방법들에 대한 요구가 있다.
소성 작업은 상대적으로 많은 양의 에너지를 소비한다. 그리고 많은 경우에, 소성은 통상적으로 요구되는 긴 시간 때문에 태양 전지를 제조하는데 1차적 제한요소를 구성한다. 따라서, 상대적으로 짧은 기간에서 250℃ 미만의 온도로 열경화시키는 전기 전도성 조성물을 제공하는 것은 또한 이점이 될 것이다.
종래의 조성물, 이로부터 형성된 전기적 접촉 및 관련된 방법에 연관된 문제점 및 단점들은 본 발명의 조성물, 접촉, 및 방법에서 해결되었다.
하나의 관점에 있어서, 본 발명은 약 5% 내지 약 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지 (alicyclic epoxy resin); 약 0.05% 내지 약 1 %의 1차 촉매 (primary catalyst); 약 0.5% 내지 약 10%의 블록화된 이소시아네이트 (blocked isocyanate); 약 0% 내지 약 0.5%의 2차 촉매 (secondary catalyst); 약 0% 내지 약 4%의 적어도 하나의 저점도 희석제 (low viscosity diluent); 약 0% 내지 약 15%의 강인화제 (toughening agent); 및 약 40% 내지 약 90%의 전도성 필러 (conductive filler)를 포함하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물을 제공한다.
또 다른 관점에 있어서, 본 발명은 태양 전지에 위한 전기 접촉을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 약 5% 내지 약 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지, 약 0.05% 내지 약 1 %의 1차 촉매, 약 0.5% 내지 약 10%의 블록화된 이소시아네이트, 약 0% 내지 약 0.5%의 2차 촉매, 약 0% 내지 약 4%의 하나 이상의 저점도 희석제, 약 0% 내지 약 15%의 하나 이상의 강인화제, 및 약 40% 내지 약 90%의 전도성 필러를 포함하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 기판에 유효량의 상기 조성물을 증착시키는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 방법은 약 70℃ 내지 약 250℃의 온도로 약 1 분 내지 약 10분의 시간 동안 상기 조성물을 가열하는 단계를 통해 상기 전기 접촉을 형성시키는 단계를 더욱 포함한다.
또 다른 관점에 있어서, 본 발명은 소성 전에, 약 5% 내지 약 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지, 약 0.05% 내지 약 1 %의 1차 촉매, 약 0.5% 내지 약 10%의 블록화된 이소시아네이트, 약 0% 내지 약 0.5%의 2차 촉매, 약 0% 내지 약 4%의 적어도 하나의 저점도 희석제, 약 0% 내지 약 15%의 적어도 하나의 강인화제, 및 약 40% 내지 약 90%의 전도성 필러를 포함하는 조성물로부터 형성된 전기 전도성 접촉을 제공한다.
인식하고 있는 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 다양한 측면에서 변형이 가능하다. 따라서, 이하 상세한 설명은 설명을 위한 것이지, 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 태양 전지에 250℃ 미만의 온도에서 은 전극을 형성하기 위한 개선된 조성물 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 짧은 시간 내 및 저온에서 경화될 수 있는, 은 플레이크, 지환식 에폭시 수지, 양이온 경화제 (cationic curing agent), 및 블록화된 이소시아네이트와 같은 전기 전도성 필러 물질을 포함하는 단일 성분의, 저온 경화성 페이스트 조성물을 제공하여 이것에 의해 우수한 전기 전도성을 나타내는 중합체 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 바람직한 구체 예의 페이스트의 사용으로 250℃ 미만 온도에서 형성된 전기 전도성 전극을 제공한다. 상기 전극은 바람직하게는 은 또는 은-계 전극이다. 상기 페이스트는 예를 들어, 약 2 분과 같은, 10 분 이하로, 70℃ 초과온도, 그러나 250℃ 미만 온도에서 열 경화될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 조성물을 사용하는 다양한 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 소정의 소성 작업에 상기 조성물을 적용시켜 전기 접촉을 형성하는 방법을 제공한다.
바람직한 구체 예의 페이스트는 광범위한 적용에 사용될 수 있고, 주로 박막 태양 전지를 형성하기 위한 용도로 사용된다. 상기 페이스트는 Si:H-계 태양 전지 형성을 위한 용도로 특히 적절하다. 박막 태양 전지뿐만 아니라, 본 발명은 또한 다른 열 감응성 기판 표면과 관련하여 사용될 수 있다.
바람직한 구체 예의 조성물은 하기의 특성의 모두 또는 대부분을 나타낸다: a) 우수한 분산성 (dispensability), b) 우수한 전기 전도성, c) 250℃ 미만 온도로 10분 미만의 빠른 경화 단계, d) 긴 실온 저장 수명 (long room temperature pot life), 및 e) 솔더 리본 (solder ribbons)에 대한 우수한 접착. 어떤 경쟁 물질은 이들의 원하는 특성 모두 또는 대부분은 아니지만 몇몇을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 전기 접촉, 전극, 또는 전도체 (conductor) (일반적으로 본 발명에서는 일괄하여 "접촉"이라 한다)는 우수한 전기 전도성을 나타낸다. 다시 말해서, 본 발명에 기술된 조성물로부터 형성된 전기 접촉은 상대적으로 낮은 전기 비저항 (resistivity) 값을 나타낸다. 바람직하게, 본 발명에서 기술된 바와 같이 형성된 전기 접촉은 0.01 ohmㆍcm 미만, 좀더 바람직하게는 0.001 ohmㆍcm, 및 가장 바람직하게는 0.0008 ohmㆍcm의 전지 비저항을 나타낸다.
일반적으로, 상기 바람직한 구체 예의 조성물은 약 5% 내지 약 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지, 약 0.05% 내지 약 1%의 1차 촉매, 약 0.5% 내지 약 10%의 블록화된 이소시아네이트, 약 0% 내지 약 0.5%의 2차 촉매, 약 0% 내지 약 4%의 적어도 하나의 저점도 희석제, 약 0% 내지 약 15%의 적어도 하나의 강인화제, 및 약 40% 내지 약 90%의 전기 전도성 필러를 포함한다. 상기 하나 이상의 점도 희석제는 예를 들어, 글리시딜 에테르 (glycidyl ethers), 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 및 글리콜 에테르 케톤, 및 이의 조합일 수 있다. 저점도 희석제의 바람직한 예로는 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르 (neopentyl glycol diglycidyl ether)이다. 상기 저점도 희석제는 이들 시약 중 하나에 제한되지 않는다. 그보다는 오히려, 본 발명은 상기 조성물의 점도를 감소시키는 어떤 시약 또는 시약의 조합의 사용을 포함한다. 상기 하나 이상의 강인화제 (toughener)는 특히, 경화 후에, 상기 조성물의 인성 (toughness) 또는 내구성 (durability)을 증가 또는 촉진시키기 위해 사용된다. 강인화제 (toughener)의 비-제한 예로는 지방족 폴리에스테르 디올, 변성 부타디엔 중합체, 변성 부타디엔-아크릴로니트릴 중합체, 변성 카르복시 말단 부타디엔 아크릴로니트릴 공중합체, 에폭시수지 다이머산 (dimer acids)의 부가물 (adducts), 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한하는 것은 아니다.
상기 바람직한 구체 예의 조성물은 소성 전에, 일반적으로 (i) 지환식 에폭시 수지, (ii) 1차 촉매, (iii) 하나 이상의 블록화된 이소시아네이트, (iv) 선택적 2차 촉매, (v) 하나 이상의 선택적 글리시딜 에테르, (vi) 선택적 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르 또한 유사한 시약, (vii) 하나 이상의 선택적 지방족 폴리에스테르 디올, 및 (viii) 금속 플레이크, 바람직하게는 은 플레이크를 포함한다.
본 발명에 따른 다양한 바람직한 구체 예의 조성물에 대한 통상적이고 바람직한 농도는 표 1에 기재하였다. 모든 퍼센트는 중량에 의한 것이고, 소성 전의 조성물의 총 중량에 기초한다.
통상적이고 바람직한 조성물
통상적 중량% 농도 바람직한 중량% 농도 성분
5-25 12-18 지환식 에폭시 수지
0.05-1 0.1-0.4 1차 촉매
0.5-10 1-3 블록화된 이소시아네이트
0-0.5 0-0.2 2차 촉매
0-2 0-1 글리시딜 에테르
0-1 0-0.5 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르
0-15 0-6 지방족 폴리에스테르 디올
40-90 50-80 전도성 필러
상기 지환식 에폭시 수지는 바람직하게는 약 100 내지 약 150, 및 바람직하게는 약 130 내지 약 145의 에폭시 당량 (epoxy equivalent weight)을 갖는 액체의, 저점도, 지환족 (cycloaliphatic) 에폭시 수지이다. 바람직한 지환식 에폭시 수지의 예로는 Huntsman Advanced Materials of Woodlands, TX로부터 이용가능한 ARALDITE CY179이다. 상기 지환식 에폭시 수지는 통상적으로 약 5% 내지 약 25%의 농도, 및 바람직하게는약 12% 내지 약 18%의 농도로 사용된다.
상기 1차 촉매는 바람직하게는 안티몬 헥사플루오르화물-계 (antimony hexafluoride-based) 촉매이다. 이런 촉매는 King Industries of Norwalk CT사의 제품명 CXC1612을 상업적으로 이용가능하다. 상기 1차 촉매는 통상적으로 약 0.05% 내지 약 1.0%, 및 바람직하게는 약 0.1 % 내지 약 0.4%의 농도로 사용된다.
상기 바람직한 구체 예의 조성물은 또한 블록화된 이소시아네이트를 포함한다. 바람직하게는, 상기 블록화된 이소시아네이트는 약 450 내지 약 500, 바람직하게는 약 475의 이소시아네이트 당량 (isocyanate equivalent weight)을 갖는다. 바람직한 블록화된 이소시아네이트의 예로는 Baxenden Chemicals, Ltd. of Lancashire, United Kingdom로부터 이용가능한 BI7963이다. BI7963는 약 477의 이소시아네이트 당량을 갖는 블록화된 이소시아네이트이다. 250℃ 이하의 디블록킹 온도를 갖는 블록화된 이소시아네이트가 적절하다. 상기 블록화된 이소시아네이트는 통상적으로 약 0.5% 내지 약 10%, 및 바람직하게는 약 1 % 내지 약 3%의 농도로 사용된다.
상기 바람직한 조성물은 또한 하나 이상의 선택적 2차 촉매를 포함할 수 있다. 바람직한 2차 촉매는 디부틸틴디라우레이트 (dibutyl tin dilaurate)이다. 이런 화합물은 Rhein Chemie Rheinau GmbH of Chardon, Ohio사의 제품명 ADDOCAT 201과 같이 여러 소스로부터 상업적으로 이용가능한다. 상기 2차 촉매는 선택적이고, 약 0 내지 약 0.5% 및 바람직하게는 약 0 내지 약 0.2%의 농도로 사용될 수 있다.
상기 바람직한 조성물은 또한 선택적으로 글리시딜 에테르를 포함할 수 있다. 이런 성분은 저점도 희석제로 제공된다. 바람직한 글리시딜 에테르는 CVC Specialty Chemicals, Inc. of Morristown, NJ 제품명 ERYSIS GE8을 이용할 수 있다. 바람직한 글리시딜 에테르는 약 250 내지 약 325, 및 바람직하게는 약 275 내지 300의 에폭시 당량을 갖는 C12 내지 C14 글리시딜 에테르이다. 통상적으로, 상기 글리시딜 에테르 성분의 농도는 0 내지 약 2%, 바람직하게는 0 내지 약 1%의 농도 범위이다.
상기 바람직한 구체 예의 조성물은 또한 선택적으로 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르를 포함한다. 이런 성분은 저점도 희석제로 제공된다. 바람직한 성분은 CVC Specialty Chemicals의 상품명 ERYSiS GE-20을 이용가능하다. 상기 네오펜틸 글리콜 글리시딜 에테르는 약 100 내지 약 150, 및 바람직하게는 약 120 내지 140의 에폭시 당량을 갖는다. 상기 네오펜틸 글리콜 글리시딜 에테르 성분의 농도는 0 내지 약 1 %, 바람직하게는 0 내지 약 0.5 %의 농도 범위이다.
상기 바람직한 조성물은 또한 선택적으로 King Industries의 상품명 CDR-3315으로 이용한 지방족 폴리에스테르 디올을 포함한다. 이런 성분은 강인화제로 제공하는 것이 적절할 것이다. 상기 디올 성분은 통상적으로 0 내지 약 15%, 및 바람직하게는 0 내지 약 6%의 농도로 상기 조성물에 사용된다.
상기 바람직한 조성물은 부가적으로 본 발명에서 때때로 언급된 하나 이상의 전기 정도성 필러 물질 또는 "전도성 필러"를 포함한다. 상기 필러 물질은 바람직하게는 입자 형태 (particle form)이다. 바람직하게는, 상기 전기 전도성 물질은 이들의 원소 형태 (elemental form)에서 금속이고 가장 바람직하게는 은과 같은 금속이다. 상기 전기 전도성 물질의 농도는 통상적으로 약 40% 내지 약 90%, 및 바람직하게는 약 50% 내지 약 80%이다. 상업적으로 이용가능한 은 플레이크의 예로는 Ferro Corporation of South Plainfield, NJ의 Silver Flake 80이다. 상기 전기 전도성 입자는 모양 및 크기의 다양한 종류로 존재할 수 있다. 그러나 일반적으로, 플레이크 형태가 바람직하다. 더구나, 상기 전기 전도성 입자는 물질의 크기 또는 타입의 여러 부류의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 관점에 있어서, 예를 들어 Ferro Silver Flake 80 및 Ferro Silver Flake 9Al과 같이, 은 플레이크의 두 가지 다른 등급의 조합이 사용될 수 있다.
어떤 적용에 있어서, 은 코팅 구리 입자와 같은 코팅된 입자의 사용이 바람직하다. 복합 입자에 기초한 경우, 상기 전기 전도성 필러 물질은 광범위한 범위의 물질 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 복합 입자는 은 코팅 유리 입자, 은 코팅 구리 입자, 은 코팅 니켈 입자, 은 코팅 흑연 입자, 니켈 코팅된 흑연 입자, 금 코팅된 유리 입자, 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 복합 입자를 사용한 경우, 상기 외부 층으로 은 및 상기 입자의 내부에 하나 이상의 다른 물질을 포함하는 복합 입자를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 내부에 대한 이런 물질의 예로는 유리, 흑연, 구리, 니켈 및 이의 조합을 포함하지만, 이에 제한하지는 않는다. 은뿐만 아니라, 또는 은을 대신한 물질로 니켈, 금 및 이의 조합이 상기 외부 층으로 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 복합 입자는 두 가지 이상의 물질을 포함하고, 상기 입자의 외부에 증착되어 오직 상기 외부 물질을 구성하는 물질이 전기 전도성을 갖는 것이 필요하다. 따라서, 상기 입자의 내부에 증착된 이런 복합 입자의 하나 이상의 물질은 일반적으로 유리와 같이 전기적으로 비-전도성일 수 있다. 복합 입자를 위한 어떤 상기 물질의 조합에 본 발명이 한정되지 않는 것으로 이해될 것이다. 오히려, 본 발명은 상기 전기 전도성 필러 물질을 위한 거의 모든 물질의 조합을 포함한다.
지환식 에폭시 수지에 부가하여, 양이온 메카니즘을 통해 중합될 수 있는 에폭시 수지가 또한 적절할 수 있다. 따라서, 양이온 에폭시 중합을 위한 광범위한 종류의 촉매는 또한 사용된다. 이소시아네이트에 대한 촉매는 선택적이지만, 이소시아네이트에 대한 거의 모든 촉매는 사용될 수 있다.
강인화제 (Toughners), 레올로지 개질제 (rheology modifiers), 접착 촉진제 (adhesion promoters), 계면 활성제 (surfactants) 등은 선택적이지만, 상기 시스템에서 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 전기 접촉을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 전기 접촉은 태양 전지에 사용하는데 특히 적절하다. 상기 방법은 일반적으로 본 발명에 상술한 바와 같이 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 기판에 유효량의 상기 조성물을 증착하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 방법은 그 다음 약 70℃ 내지 약 250℃의 온도 범위에서 약 1 분 내지 약 10 분 동안 상기 조성물을 가열시키는 단계에 의해 하나 이상의 전기 접촉을 형성하는 것을 포함한다. 특정한 조성물에 대하여, 상기 가열단계는 약 4 분 내지 약 6분 동안 수행된다.
본 발명은 또한 본 발명에서 기술된 바람직한 구체 예의 조성물로부터 형성된 전기 접촉을 제공한다. 상술된 바와 같이, 상기 조성물은 본 발명에서 기술된 바와 같이 소성된다.
실시 예
다양한 바람직한 구체 예의 페이스트는 제조되고, 그 다음 경화되며, 전기 비저항 측정 및 접착 강도 시험을 수행한다.
하기 표 2에 본 발명에 따른 여러 바람직한 구체 예의 조성물을 기재하였다.
바람직한 조성물 (중량%)
성분 실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 실시 예 4
ARALDITE CY 179 17.5 16.5 14 14
CXC 1612 0.25 0.24 0.2 0.2
BI7963 3 3 1 1
ADDOCAT 201 0.18 0.18 0 0.06
ERYSIS GE8 0 1 1 0
ERYSIS GE-20 0 0 0 0.5
CDR-3315 0 0 5 5.31
Silver flake 80 79.7 79.08 78.8 50
Silver flake 9Al 0 0 0 28.93
ARALDITE CY 179는 Huntsman Advanced Materials of Salt Lake City, UT의 제품이고, 약 131 내지 약 143의 에폭시 당량을 갖는 지환식 (alicyclic) 저점도 액체 에폭시 수지이다.
CXC 1612는 King Industries of Norwalk, CT의 제품이고, 안티몬 헥사플루오라이드계 촉매이다.
BI7963은 Baxenden Chemicals Ltd. of Lancashire, UK의 제품이고, 477의 이소시아네이트 당량을 갖는 블록화된 이소시아네이트이다.
ADDOCAT 201는 Rhein Chemie Rheinau GmbH of Chardon, OH의 제품이고, 디부틸 틴 디라우레이트이다.
ERYSIS GE8은 CVC Specialty Chemicals Inc. of Moorestown, NJ의 제품이다. 상기 성분은 약 275 내지 약 300의 에폭시 당량을 갖는 C12-C14 글리시딜 에테르이다.
ERYSIS GE-20은 CVC Specialty Chemicals Inc의 제품이다. 이 성분은 약 125 내지 약 137의 에폭시 당량을 갖는 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르이다.
CDR-3315은 King Industries의 제품이고, 지방족 폴리에스테르 디올이다.
Silver flake 80은 Ferro of South Plainfield, NJ의 제품이다.
Silver flake 9Al은 Ferro of South Plainfield, NJ의 제품이다.
상기 다양한 조성물은 하기와 같이 제조된다. CXC1612는 상기 용액이 맑아질 때까지 ARALDITE CY179과 먼저 혼합된다. 비-은 성분의 나머지는 차례로 첨가되고, 각 첨가 사이에 혼합된다. 은 플레이크는 상기 수지 혼합물에 첨가되고, 혼합 및 선택적으로 밀링 (milling)이 수반된다.
부피 비저항성 측정에 대한 샘플 제조는 다음과 같이 수행된다. 부피 비저항성 시험 패턴은 유리 기판에 프린트되고, 공기 중에서 5분 동안 180℃로 경화하는 단계가 수반된다. 표 3은 실시 예 1-4에서 샘플이 얻은 전기 비저항성 값을 기록하였다.
실시 예 1 내지 4의 전기 비저항성
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 실시 예 4
비저항성 (Ωㆍ㎝) 0.00049 0.00021 0.00026 0.00019
솔더 리본에 대한 접착을 시험하기 위한 샘플 제조는 하기와 같이 수행된다. 유효량의 상기 페이스트 조성물은 인듐 주석 산화물 (ITO) 코팅된 기판에 증착된다. 다음, 솔더 리본은 상기 페이스트에 배치된다. 두 개의 리본 조성물은 본 조사에 사용된다. 하나의 리본은 96.5% Sn 및 3.5% Ag로 형성되고, 다른 리본은 62% Sn, 36% Pb, 및 2% Ag로 형성된다. 다음, 상기 어셈블리는 5분 동안 180℃로 경화된다. 접착은 45℃에서 경화된 페이스트로부터 상기 리본을 필링 (peeling)하여 측정된다.
상기 접착 시험에 대한 결과는 하기 표 4에서 기재하였다.
접착 결과
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 실시 예 4
96.5Sn/3.5Ag 리본(N)에 대한 접착 2.2 2.6 1.8 2.2
파괴 모드 (Failure mode) 접착성 접착성 접착성 접착성
92Sn/36Pb/2Ag 리본(N)에 대한 접착 2.2 2.1 1.9 2.1
파괴 모드 접착성 접착성 접착성 접착성
많은 다른 이점이 본 기술의 더 많은 적용 및 발전으로부터 명확해질 수 있음을 의심할 바 없다.
본 발명에 언급된 모든 특허, 공개된 출원, 및 논문들은 전체적인 참고문헌으로서 본 발명에 포함된다.
본 발명에 기술된 하나 이상의 특성 또는 구체화된 하나의 성분은 하나 이상의 특성 또는 다른 구체 예의 성분과 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명에 기술된 성분의 모든 조합 또는 구체 예의 특성을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 조성물, 방법, 및 관련된 장치에 연관된 많은 문제점을 해결하였다. 그러나, 본 발명의 특성을 설명하기 위하여 기술되고 예시된, 상세한 물질 및 성분 및 공정의 배열에서의 다양한 변화는, 청구항에 표현된 바와 같은, 본 발명의 원리 및 범주에 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 만들어질 수 있는 것이 적절할 것이다.

Claims (27)

  1. 5% 내지 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지 (alicyclic epoxy resin);
    0.05% 내지 1 %의 1차 촉매 (primary catalyst), 여기서 상기 1차 촉매는 안티몬 헥사플루오르화물-계 (antimony hexafluoride-based) 촉매임;
    0.5% 내지 10%의 블록화된 이소시아네이트 (blocked isocyanate);
    0% 내지 0.5%의 2차 촉매 (secondary catalyst);
    0% 내지 4%의 적어도 하나의 저점도 희석제 (low viscosity diluent);
    0% 내지 15%의 강인화제 (toughening agent); 및
    40% 내지 90%의 전도성 필러 (conductive filler)를 포함하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 필러는 은 플레이크 (silver flake)인 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저점도 희석제는 글리시딜 에테르 (glycidyl ether) 및 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르 (neopentyl glycol diglycidyl ether)를 포함하고, 상기 강인화제는 지방족 폴리에스테르 디올 (aliphatic polyester diol)을 포함하며, 상기 조성물은:
    12% 내지 18%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지;
    0.05% 내지 0.4%의 1차 촉매;
    1 % 내지 3%의 블록화된 이소시아네이트;
    0% 내지 0.2%의 2차 촉매;
    0% 내지 1%의 글리시딜 에테르;
    0% 내지 0.5%의 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르;
    0% 내지 6%의 지방족 폴리에스테르 디올; 및
    50% 내지 80%의 은 플레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 지환식 에폭시 수지는 100 내지 150의 에폭시 당량을 갖는 지환족 (cycloaliphatic) 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 블록화된 이소시아네이트는 450 내지 500의 이소시아네이트 당량을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 촉매는 디부틸틴 디라우레이트 (dibutyltin dilaurate)인 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 글리시딜 에테르는 250 내지 325의 에폭시 당량을 갖는 C12 내지 C14의 글리시딜 에테르인 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르는 100 내지 150의 에폭시 당량을 갖는 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 저점도 희석제는 글리시딜 에테르, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 에스테르, 글리콜 에테르 케톤, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 강인화제는 지방족 폴리에스테르 디올, 변성 부타디엔 중합체, 변성 부타디엔-아크릴로니트릴 중합체, 변성 카르복시 말단 부타디엔 아크릴로니트릴 공중합체, 에폭시 수지 및 다이머산 (dimer acids)의 부가물 (adducts), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 필러는 전기 전도성 복합 입자 (electrically conductive composite particles)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전기 전도성 복합 입자는 은의 외부층 (outer layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 복합 입자는 은 코팅 유리 입자, 은 코팅 구리 입자, 은 코팅 니켈 입자, 은 코팅 그래파이트 입자, 니켈 코팅 그래파이트 입자, 금 코팅 유리 입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물.
  14. 5% 내지 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지, 0.05% 내지 1%의 1차 촉매, 0.5% 내지 10%의 블록화된 이소시아네이트, 0% 내지 0.5%의 2차 촉매, 0% 내지 4%의 적어도 하나의 저점도 희석제, 0% 내지 15%의 강인화제, 및 40% 내지 90%의 전도성 필러를 포함하는 단일 성분의, 저온 경화성 중합체 조성물을 제공하는 단계, 여기서 상기 1차 촉매는 안티몬 헥사플루오르화물-계 촉매임;
    상기 조성물의 유효량을 기판에 증착시키는 단계; 및
    상기 조성물을 1 분 내지 10 분의 시간주기 동안 70℃ 내지 250℃의 온도에서 가열시켜 전기적 접촉 (electrical contact)을 형성시키는 단계를 포함하는 태양 전지용 전기적 접촉을 형성하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 전도성 필러는 은 플레이크인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 전기적 접촉을 형성하는 방법.
  16. 소성 전에,
    5% 내지 25%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지;
    0.05% 내지 1 %의 1차 촉매, 여기서 상기 1차 촉매는 안티몬 헥사플루오르화물-계 촉매임;
    0.5% 내지 10%의 블록화된 이소시아네이트;
    0% 내지 0.5%의 2차 촉매;
    0% 내지 4%의 적어도 하나의 저점도 희석제;
    0% 내지 15%의 강인화제; 및
    40% 내지 90%의 전도성 필러를 포함하는 조성물로부터 형성된 전극.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전도성 필러는 은 플레이크인 것을 특징으로 하는 전극.
  18. 청구항 16에 있어서,
    접촉은:
    소성 전에,
    12% 내지 18%의 적어도 하나의 지환식 에폭시 수지;
    0.05% 내지 0.4%의 1차 촉매, 여기서 상기 1차 촉매는 안티몬 헥사플루오르화물-계 촉매임;
    1 % 내지 3%의 블록화된 이소시아네이트;
    0% 내지 0.2%의 2차 촉매;
    0% 내지 1 %의 글리시딜 에테르;
    0% 내지 0.5%의 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르;
    0% 내지 6%의 지방족 폴리에스테르 디올; 및
    50% 내지 80%의 은 플레이크를 포함하는 조성물로부터 형성되며, 여기서 상기 저점도 희석제가 글리시딜 에테르 및 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르를 포함하고, 상기 강인화제가 지방족 폴리에스테르 디올을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
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