KR102018364B1 - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿은 마그네슘 산화물 0.5 내지 8 중량%, 붕소 산화물 0.5 내지 5 중량%를 포함하는 금속 화합물로부터 형성된다.

Description

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극{COMPOSITION FOR FORMING SOLAR CELL ELECTRODE AND ELECTRODE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 태양전지 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물로는 도전성 분말, 유리프릿, 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트 조성물이 사용되고 있으며, 이 중 유리프릿은 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 반사 방지막을 용해시켜 도전성 분말이 반도체 기판과 전기적으로 접촉될 수 있도록 하는 역할을 한다.
특히, 유리프릿은 형성되는 전극의 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs) 등 태양전지의 전기적 특성에 영향을 주므로, 이에 따라 태양전지의 변환 효율 및 Fill Factor이 달라질 수 있다.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터의 두께가 지속적으로 얇아짐에 따라, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅 현상이 발생하는 문제가 있다. 또한, 에미터의 두께가 얇아짐으로써 개방 전압의 상승 효과는 있으나, 전극에서는 접촉 저항의 상승에 따른 직렬 저항의 상승으로 태양전지 효율이 감소할 수 있다.
따라서, 고면저항 하에서 안정된 효율을 구현하기 위해, pn 접합에 대한 피해 및 개방 전압에 대한 피해를 최소화하고, 직렬 저항이 낮은 전극 형성용 조성물의 개발이 필요하다.
이와 관련 선행기술은 일본공개특허공보 제2012-84585호에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 변환효율이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단락 전류(Isc) 및 개방 전압(Voc)이 우수하고, 직렬저항(Rs)이 낮은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다.
일 구체예에 따르면, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿은 마그네슘 산화물 0.5 내지 8 중량%, 붕소 산화물 0.5 내지 5 중량%를 포함하는 금속 화합물로부터 형성된다.
상기 금속 화합물은, 비스무스 산화물 5 내지 15 중량%, 텔루륨 산화물 40 내지 85 중량%, 리튬 산화물 및 탄산리튬 중 하나 이상을 1 내지 20 중량%, 아연 산화물 1 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
상기 금속 화합물은, 상기 마그네슘 산화물 및 상기 붕소 산화물의 중량 합이 1 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 금속 화합물은, 상기 붕소 산화물 및 상기 마그네슘 산화물을 1:0.2 내지 1:10의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 금속 화합물은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
WB + WMg < 2 × WZn
(상기 식 1에서 WB는 붕소 산화물의 중량%이고, WMg는 마그네슘 산화물의 중량%이고, WZn는 아연 산화물의 중량%임).
상기 금속 화합물은 납(PbO), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 및 알루미늄(Al)의 산화물 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유리프릿은 무연 유리프릿일 수 있다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기 도전성 분말 60 내지 95중량%, 상기 유리프릿 0.1 내지 20중량% 및 상기 유기 비히클 1 내지 30중량%를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 태양전지 전극에 관한 것이다.
일 구체예에서 상기 태양전지 전극은 상기의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조될 수 있다.
본 발명은 변환효율, 단락 전류(Isc) 및 개방 전압(Voc)이 우수하고, 직렬저항(Rs)이 낮은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 간단히 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 명세서에서, '금속 화합물'은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물 및 탄산 금속 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿은 마그네슘 산화물 0.5 내지 8 중량%, 붕소 산화물 0.5 내지 5 중량%를 포함하는 금속 화합물로부터 형성된다.
이하, 본 발명 조성물의 각 성분들에 대해 상세히 설명한다.
도전성 분말
상기 도전성 분말은 전기 전도성을 부여하기 위한 것이다. 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말로서 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 분말을 사용할 수 있고, 예를 들어 은 분말을 사용할 수 있다. 상기 도전성 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 분말일 수 있다. 또한, 상기 도전성 분말로 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 도전성 분말은 입자 형상이 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면, 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 도전성 분말의 평균입경(D50)은 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 구체적으로 0.5㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 평균입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
상기 도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 60 내지 95 중량%, 구체적으로 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 도전성 분말의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 태양전지의 변화 효율이 우수하게 나타나며, 페이스트화가 원활하게 이루어질 수 있다.
Bi - Te - Li -Zn-Mg-B- O계 유리프릿
유리프릿(glass frit)은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 금속 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리프릿은 도전성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결 시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
본 발명은 유리프릿으로 Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿을 적용하여 전극의 변환효율, 단락 전류(Isc) 및 개방 전압(Voc)이 우수하고, 직렬저항(Rs)이 낮은 장점이 있다.
상기 Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿은 금속 화합물로부터 형성될 수 있으며, 상기 금속 화합물은 마그네슘 산화물을 0.5 내지 8 중량%, 붕소 산화물을 0.5 내지 5 중량%를 포함한다. 상기 함량 범위에서, 전극의 직렬저항이 낮고 태양전지의 Fill Factor 및 변환효율이 우수하다. 상기 마그네슘 산화물은 산화마그네슘(MgO) 및 과산화마그네슘(MgO2) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속 화합물은, 상기 마그네슘 산화물 및 상기 붕소 산화물의 중량 합이 1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 유리프릿은 무연 유리프릿일 수 있다.
상기 금속 화합물은, 비스무스 산화물 5 내지 15 중량%, 텔루륨 산화물 40 내지 85 중량%, 리튬 산화물 및 탄산리튬 중 하나 이상을 1 내지 20 중량%, 아연 산화물 1 내지 20 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 전극의 직렬저항이 낮고 태양전지의 Fill Factor 및 변환효율이 우수하다.
상기 금속 화합물은, 상기 붕소 산화물 및 상기 마그네슘 산화물을 1:0.2 내지 1:10, 구체적으로 1:0.4 내지 1:10의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위에서, 태양전지의 변환효율 및 Fill Factor가 우수하다.
한편, 상기 금속 화합물은 하기 식 1을 만족할 수 있다. 이 경우, 단락 전류(Isc) 및 개방 전압(Voc)이 우수하고, 직렬저항(Rs)이 낮은 장점이 있다.
[식 1]
WB + WMg < 2 × WZn
(상기 식 1에서 WB는 붕소 산화물의 중량%이고, WMg는 마그네슘 산화물의 중량%이고, WZn는 아연 산화물의 중량%임).
상기 금속 화합물은 납(PbO), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 및 알루미늄(Al)의 산화물 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유리프릿은 당해 기술 분야에서 사용되는 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 유리프릿은 상기 기술된 금속 화합물을 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 혼합한 후, 혼합된 조성물을 900℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한 다음, 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 얻을 수 있다.
한편, 상기 유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 0.1 내지 20 중량%, 구체적으로 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 함유되는 경우, 다양한 면저항 하에서 pn 접합 안정성을 확보할 수 있고 저항을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다.
유기 비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸셀로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기에서 기술한 구성 요소 외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 변경할 수 있다.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지(100)는 기판(10), 기판(10)의 전면에 형성된 전면전극(23), 및 기판(10)의 후면에 형성된 후면전극(21)을 포함한다.
일 구체예의 기판(10)은 PN접합이 형성된 기판일 수 있다. 구체적으로, 기판(10)은 반도체 기판(11) 및 에미터(12)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판(10)은 P형 반도체 기판(11) 일면에 N형 도펀트를 도핑하여 N형 에미터(12)가 형성된 기판 수 있다. 또는, 기판(10)은 N형 반도체 기판(11) 일면에 P형 도펀트를 도핑하여 P형 에미터(12)가 형성된 기판일 수도 있다. 이 때, 반도체 기판(11)은 P형 기판 또는 N형 기판 중 어느 하나를 의미한다. 상기 P형 기판은 P형 도펀트(dopant)로 도핑되는 반도체 기판(11)이고, N형 기판은 N형 도펀트로 도핑되는 반도체 기판(11)일 수 있다.
본 명세서에서, 기판(10) 및 반도체 기판(11) 등을 설명함에 있어서, 광이 입사되는 측의 표면은 전면(수광면)이라 한다. 또한 상기 전면과 대향하는 측의 표면은 후면이라 한다.
일 구체예의, 반도체 기판(11)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있다. 이 때, 결정질 규소는 단결정 또는 다결정일 수 있다. 결정질 규소로는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다.
이러한 경우, P형 도펀트는 보론, 알루미늄, 갈륨과 같은 주기율표 Ⅲ족 원소를 포함하는 물질일 수 있다. 또한, N형 도펀트는 인, 비소, 안티몬과 같은 주기율표 V족 원소를 포함하는 물질일 수 있다.
상기 전면 전극(23) 및/또는 후면 전극(21)은 상기한 본 발명에 따른 전극 형성용 조성물을 이용하여 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 전면 전극(23)은 도전성 분말로 은 분말을 사용한 조성물을 이용하여 제조될 수 있으며, 후면 전극(21)은 도전성 분말로 알루미늄 분말을 사용한 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 전면 전극(23)은 에미터(12)의 상부에 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 형성할 수 있으며, 후면에는 상기 후면 전극(21)은 반도체 기판(11)의 후면에 전극 형성용 조성물을 도포한 후 소성하여 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 2.0 중량%를 용매인 터핀올 (Nippon Terpene) 5.7 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-5-11F) 90.0 중량%, 평균 입경이 2.0㎛인 표 1의 조성을 갖는 유리 프릿 2.3 중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 2 내지 9 및 비교에 1 내지 11
유리 프릿을 하기 표 1과 같이 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
중량% B2O3 MgO MgO2 TeO2 Bi2O3 ZnO Li2CO3
실시예1 1.3 1.6 - 76.2 7.7 6.4 6.8
실시예2 1.3 1.5 - 74.0 7.5 8.1 7.6
실시예3 1.3 1.5 - 74.8 7.5 8.2 6.7
실시예4 1.3 - 7.0 67.8 7.4 8.0 8.5
실시예5 0.5 2.1 - 74.4 7.6 8.2 7.2
실시예6 2.0 2.0 - 72.9 7.5 8.3 7.3
실시예7 5.0 1.9 - 71.2 7.1 7.9 6.9
실시예8 2.0 0.5 - 74.3 7.6 8.2 7.4
실시예9 1.9 8.0 - 71.3 6.5 7.0 5.3
비교예1 - 1.5 - 74.6 7.4 8.0 8.5
비교예2 - - 7.0 69.1 7.4 8.0 8.5
비교예3 2.0 - - 74.5 7.7 8.2 7.6
비교예4 1.9 4.3 - - 42.7 38.7 12.4
비교예5 3.2 2.8 - 76.6 - 9.1 8.3
비교예6 2.9 2.6 - 78.0 7.8 - 8.7
비교예7 1.9 6.2 - 75.4 9.8 6.7 -
비교예8 0.3 5.8 - 70.0 7.4 8.0 8.5
비교예9 5.5 6.0 - 71.5 5.5 6.5 5.0
비교예10 3.6 0.3 - 74.0 7.3 7.9 6.9
비교예11 1.5 8.5 - 70.4 5.6 7.2 6.8
물성 측정 방법
(1) 단락전류(Isc, A), 개방전압(Voc, V), 직렬저항(Rs, mΩ): 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 페이스트를　Wafer의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 600℃ 내지 900℃ 사이로 60초에서 210초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 단락전류(Isc), 개방전압(Voc) 및 직렬저항(Rs)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
(2) Fill Factor(%) 및 Efficiency(%): 상기 실시예 및 비교예 에서 제조한 태양전지 전극 형성용 페이스트를 Wafer의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 Wafer의 후면에 알루미늄 페이스트를 후면 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 400℃ 내지 900℃ 사이로 30초에서 180초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 Fill Factor (FF, %), 변환효율(Eff., %)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
단락전류
(A)		 개방전압
(V)		 직렬저항
(mΩ)		 FF
(%)		 Eff.
(%)
실시예 1 9.59 0.636 3.5 78.28 19.60
실시예 2 9.59 0.636 3.4 78.28 19.61
실시예 3 9.60 0.636 3.5 78.30 19.65
실시예 4 9.59 0.635 3.4 78.39 19.63
실시예 5 9.60 0.635 3.3 78.21 19.64
실시예 6 9.61 0.635 3.2 78.23 19.65
실시예 7 9.60 0.636 3.5 78.20 19.65
실시예 8 9.61 0.634 3.4 78.28 19.66
실시예 9 9.60 0.635 3.2 78.24 19.62
비교예 1 9.56 0.635 3.8 77.81 19.41
비교예 2 9.55 0.630 3.4 78.30 19.39
비교예 3 9.58 0.629 3.8 78.16 19.38
비교예 4 9.54 0.632 3.7 78.18 19.40
비교예 5 9.54 0.631 3.6 78.19 19.37
비교예 6 9.54 0.632 3.5 78.19 19.40
비교예 7 9.54 0.632 3.6 78.18 19.40
비교예 8 9.54 0.632 3.8 78.16 19.39
비교예 9 9.52 0.633 3.7 78.17 19.39
비교예 10 9.56 0.632 3.7 78.18 19.44
비교예 11 9.58 0.633 3.6 78.18 19.46
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 유리프릿에 비스무스, 텔루륨, 리튬, 아연 및, 본원발명 함량 범위의 마그네슘 및 붕소를 모두 적용한 실시예의 태양전지 전극 형성용 조성물을 사용하여 제조된 태양전지 전극은 전기적 특성이 우수한 것을 알 수 있다.
반면에, 붕소를 포함하지 않는 비교예 1은 직렬저항이 높아 변환효율이 저하되고, 붕소 및 마그네슘을 포함하지 않는 비교예 2는 개방전압이 저하되고, 마그네슘, 텔루륨, 비스무스 아연, 또는 리튬을 포함하지 않는 비교예 3 내지 7은 전기적 물성의 저하로 Fill Factor 및 태양전지의 변환이 낮은 문제가 있고, 붕소 산화물의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 8 내지 9는 단락 전류의 저하 및 직렬 저항이 높아지고, 마그네슘 산화물의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 10 내지 11은 개방 전압이 낮고 직렬 저항이 높은 것을 알 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10: 기판
11: 반도체 기판
12: 에미터
21: 후면전극
23: 전면전극

Claims (10)

  1. 도전성 분말, Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿 및 유기 비히클을 포함하고,
    상기 Bi-Te-Li-Zn-Mg-B-O계 유리프릿은 마그네슘 산화물 0.5 내지 8 중량%, 붕소 산화물 0.5 내지 5 중량%를 포함하는 금속 화합물로부터 형성되고,
    상기 금속 화합물은 상기 붕소 산화물 및 상기 마그네슘 산화물을 1:1 내지 1:10의 중량비로 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물은,
    비스무스 산화물 5 내지 15 중량%,
    텔루륨 산화물 40 내지 85 중량%,
    리튬 산화물 및 탄산리튬 중 하나 이상을 1 내지 20 중량%,
    아연 산화물 1 내지 20 중량%를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물은,
    상기 마그네슘 산화물 및 상기 붕소 산화물의 중량 합이 1 내지 10 중량%인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물은 하기 식 1을 만족하는 태양전지 전극 형성용 조성물:
    [식 1]
    WB + WMg < 2 × WZn
    (상기 식 1에서 WB는 붕소 산화물의 중량%이고, WMg는 마그네슘 산화물의 중량%이고, WZn는 아연 산화물의 중량%임).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물은 납(PbO), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 및 알루미늄(Al)의 산화물 중 하나 이상을 더 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유리프릿은 무연 유리프릿인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 분말 60 내지 95중량%;
    상기 유리프릿 0.1 내지 20중량%; 및
    상기 유기 비히클 1 내지 30중량%;를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 하나 이상을 더 포함하는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  10. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극.

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