KR102052201B1 - Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same - Google Patents
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Abstract
도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은 용융 온도가 400℃ 내지 600℃인 제1유리프릿과 용융 온도가 650℃ 내지 800℃인 제2유리프릿의 혼합물을 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물, 및 이로부터 형성된 전극이 제공된다.A conductive powder, a glass frit and an organic vehicle, wherein the glass frit comprises a mixture of a first glass frit having a melting temperature of 400 ° C. to 600 ° C. and a second glass frit having a melting temperature of 650 ° C. to 800 ° C. , A composition for forming a solar cell electrode, and an electrode formed therefrom are provided.
Description
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 본 발명의 용융 온도를 갖는 제1유리프릿과 제2유리프릿의 혼합물을 포함함으로써 접촉저항과 선저항이 우수하고, 인장 강도(pull strength)를 높여 신뢰성을 좋게 할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for forming a solar cell electrode and an electrode prepared therefrom. More specifically, the present invention includes a mixture of the first glass frit and the second glass frit having the melting temperature of the present invention, which is excellent in contact resistance and wire resistance, and improves pull strength to improve reliability. It relates to a composition for forming a solar cell electrode and an electrode prepared therefrom.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.Solar cells generate electrical energy using the photoelectric effect of pn junctions that convert photons of sunlight into electricity. In the solar cell, front and rear electrodes are formed on upper and lower surfaces of a semiconductor wafer or substrate on which a pn junction is formed. The photovoltaic effect of the pn junction is induced by solar light incident on the semiconductor wafer, and electrons generated therefrom provide a current flowing through the electrode to the outside. The electrode of such a solar cell may be formed on the wafer surface by applying, patterning, and firing an electrode paste composition.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터(emitter)의 두께가 지속적으로 얇아짐에 따라, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있다. 또한, 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 태양전지의 면적을 점차 증가시키고 웨이퍼의 면저항이 점차 올라가고 있는데 이는 태양전지의 접촉저항을 높여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.In recent years, as the thickness of the emitter is continuously thinned to increase the efficiency of the solar cell, it may cause a shunting phenomenon that may degrade the performance of the solar cell. In addition, in order to increase the efficiency of the solar cell, the area of the solar cell is gradually increased, and the sheet resistance of the wafer is gradually increasing, which can reduce the efficiency of the solar cell by increasing the contact resistance of the solar cell.
따라서, 다양한 면저항 하에서 에미터 층의 접합에 대한 피해를 최소화하고 웨이퍼와 전극과의 계면에서의 도전성을 향상함으로써 접촉 저항과 선저항을 개선할 수 있고 태양전지 효율을 높일 수 있는 전극용 페이스트 조성물을 개발할 필요가 있다.Therefore, the paste composition for electrodes which can improve the contact resistance and the line resistance and improve the solar cell efficiency by minimizing the damage to the bonding of the emitter layer under various sheet resistance and improving the conductivity at the interface between the wafer and the electrode. Need to develop
본 발명의 배경 기술은 일본공개특허 제2015-144162호 등에 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2015-144162 or the like.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 접촉저항과 선저항을 낮추어 전기적 특성이 우수하고 인장강도를 높여 신뢰성도 높일 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a composition for forming a solar cell electrode that can improve the reliability by increasing the contact resistance and wire resistance excellent electrical properties and tensile strength.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 접촉저항과 선저항이 낮아 전기적 특성이 우수하고 인장강도가 높아서 신뢰성도 높은 태양전지 전극을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell electrode having high reliability due to excellent electrical properties and low tensile resistance due to low contact resistance and wire resistance.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은 용융 온도(melting temperature, Tm)가 400℃ 내지 600℃인 제1유리프릿과 용융 온도가 650℃ 내지 800℃인 제2유리프릿의 혼합물을 포함할 수 있다.The composition for forming a solar cell electrode of the present invention includes a conductive powder, a glass frit and an organic vehicle, wherein the glass frit has a melting temperature (Tm) of 400 ° C. to 600 ° C. and a first glass frit having a melting temperature of 650. It may include a mixture of the second glass frit is ℃ to 800 ℃.
일 구체예에서, 상기 제1유리프릿은 텔루륨(Te)과 비스무트(Bi) 원소를 포함하는 텔루륨-비스무트계 유리프릿일 수 있다.In one embodiment, the first glass frit may be a tellurium-bismuth-based glass frit including tellurium (Te) and bismuth (Bi) elements.
일 구체예에서, 상기 제1유리프릿은 아연(Zn), 납(Pb), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the first glass frit is zinc (Zn), lead (Pb), phosphorus (P), germanium (Ge), gallium (Ga), cerium (Ce), iron (Fe), lithium (Li) , Silicon (Si), tungsten (W), magnesium (Mg), cesium (Cs), strontium (Sr), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tin (Sn), indium (In), vanadium (V) , Barium (Ba), nickel (Ni), copper (Cu), sodium (Na), potassium (K), arsenic (As), cobalt (Co), zirconium (Zr), manganese (Mn), aluminum (Al) And at least one element selected from the group consisting of oxides thereof.
일 구체예에서, 상기 제2유리프릿은 텔루륨(Te)과 비스무트(Bi) 원소를 포함하는 텔루륨-비스무트계 유리프릿일 수 있다.In one embodiment, the second glass frit may be a tellurium-bismuth-based glass frit including tellurium (Te) and bismuth (Bi) elements.
일 구체예에서, 상기 제1유리프릿 및 제2유리프릿은 6:1 내지 1:1의 중량비로 포함될 수 있다.In one embodiment, the first glass frit and the second glass frit may be included in a weight ratio of 6: 1 to 1: 1.
일 구체예에서, 상기 제1유리프릿은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.5중량% 내지 10중량%로 포함되고, 상기 제2유리프릿은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment, the first glass frit is contained in 0.5 wt% to 10 wt% of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, the second glass frit is 0.1 weight in the total weight of the composition for forming a solar cell electrode % To 5% by weight may be included.
일 구체예에서, 상기 조성물은 상기 도전성 분말 60중량% 내지 95중량%, 상기 유리 프릿 1중량% 내지 20중량%, 상기 유기 비히클을 잔부량으로 포함할 수 있다.In one embodiment, the composition may include 60% to 95% by weight of the conductive powder, 1% to 20% by weight of the glass frit, and the balance of the organic vehicle.
일 구체예에서, 상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 중 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the composition may further comprise one or more additives of a dispersant, thixotropic agent, plasticizer, viscosity stabilizer, antifoaming agent, pigment, UV stabilizer, antioxidant, coupling agent.
본 발명의 전극은 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조될 수 있다.The electrode of the present invention can be prepared with the composition for forming a solar cell electrode of the present invention.
본 발명은 접촉저항과 선저항을 낮추어 전기적 특성이 우수하고 인장강도를 높여 신뢰성도 높일 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하였다.The present invention provides a composition for forming a solar cell electrode which can improve reliability by increasing contact strength and wire resistance, thereby improving electrical properties and increasing tensile strength.
본 발명은 접촉저항과 선저항이 낮아 전기적 특성이 우수하고 인장강도가 높아서 신뢰성도 높은 태양전지 전극을 제공하였다.The present invention provides a solar cell electrode having high reliability due to excellent electrical characteristics and high tensile strength due to low contact resistance and wire resistance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram schematically showing the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described embodiments of the present application in more detail. However, the technology disclosed in the present application is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.
본 명세서에서, 유리 프릿의 "용융 온도"는 열중량ㆍ시차열(TG-DTA) 방법으로 측정할 수 있다.In this specification, the "melting temperature" of a glass frit can be measured by the thermogravimetry and differential thermal (TG-DTA) method.
본 명세서에서, 유리 프릿에 포함되는 각 금속 원소의 함량(몰%)은 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES; Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometer)에 의하여 측정될 수 있다. 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES)은 매우 적은 양의 시료를 사용하므로 시료 준비 시간을 단축할 수 있고, 시료 전처리에 의한 오차를 줄일 수 있으며 분석 감도가 우수한 이점이 있다.In the present specification, the content (mol%) of each metal element included in the glass frit may be measured by an inductively coupled plasma-optical emission spectrometer (ICP-OES). Since the inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-OES) uses a very small amount of sample, it can shorten the sample preparation time, reduce the error due to sample pretreatment, and have an excellent analysis sensitivity.
구체적으로, 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES)은 시료를 전처리 하는 단계, 표준용액을 준비하는 단계, 및 측정 대상 원소의 농도를 측정 및 환산하여 유리프릿 내 존재하는 각 원소의 함량을 정밀하게 측정할 수 있다.Specifically, the inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-OES) is a step of pre-treating a sample, preparing a standard solution, and measuring and converting the concentration of the element to be measured to determine the content of each element present in the glass frit. Can be measured precisely.
상기 시료를 전처리하는 단계는 시료인 유리 프릿을 용해할 수 있는 산성용액을 이용하여 시료를 적당량 용해하고 가열하여 시료를 탄화시킬 수 있다. 상기 산성용액은 예로서 황산(H2SO4) 용액 등을 사용할 수 있다.The pretreatment of the sample may carbonize the sample by dissolving and heating the sample in an appropriate amount using an acid solution capable of dissolving the glass frit. As the acid solution, for example, a sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution may be used.
상기 탄화된 시료는 증류수, 과산화수소(H2O2) 등의 용매로 분석대상 원소의 분석농도 범위까지 적당히 희석할 수 있다. 상기 분석농도 범위는 적용되는 ICP-OES 기기의 원소 검출능력을 고려하여 약 10,000배까지 희석된 상태로 사용할 수 있다.The carbonized sample may be appropriately diluted to a range of analytical concentration of the element to be analyzed with a solvent such as distilled water and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The analytical concentration range may be used in a diluted state of about 10,000 times in consideration of the element detection capability of the applied ICP-OES device.
상기 전처리된 시료는 ICP-OES 기기로 측정시 표준용액, 예를 들면, 원소 측정용 분석대상 원소의 표준용액으로 교정(calibration)할 수 있다. 예로서, 상기 표준용액을 ICP-OES 측정기기에 도입하여 외부 표준법(external standard method)으로 검정곡선(calibration curve)을 작성한 후 상기 ICP-OES 측정기기로 전처리된 시료의 분석대상 금속 원소의 농도(ppm)를 측정한 후 환산하여 유리프릿 내 각 원소의 몰비를 계산할 수 있다.The pretreated sample may be calibrated with a standard solution, for example, a standard solution of an element to be analyzed for element measurement when measured with an ICP-OES instrument. For example, by introducing the standard solution into the ICP-OES measuring device to create a calibration curve by an external standard method (concentration) of the metal element to be analyzed of the sample pre-treated with the ICP-OES measuring device ( ppm) can be measured and converted to calculate the molar ratio of each element in the glass frit.
태양전지 전극 형성용 조성물Composition for forming solar cell electrode
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 유리 프릿, 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은 용융 온도(melting temperature, Tm)가 400℃ 내지 600℃인 제1유리프릿과 용융 온도가 650℃ 내지 800℃인 제2유리프릿의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 발명자는 상기 제1유리프릿과 제2유리프릿의 혼합물을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물은 접촉저항과 선저항이 낮아 전기적 특성이 우수하고 인장강도가 높아서 신뢰성을 좋게 할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.The composition for forming a solar cell electrode of the present invention includes a conductive powder, a glass frit, and an organic vehicle, wherein the glass frit has a melting temperature and melting temperature of the first glass frit having a melting temperature (Tm) of 400 ° C to 600 ° C. It may comprise a mixture of the second glass frit is 650 ℃ to 800 ℃. The inventors of the present invention, the composition for forming a solar cell electrode comprising a mixture of the first glass frit and the second glass frit has a low contact resistance and a low line resistance, excellent electrical properties and high tensile strength can be improved reliability. It was found and completed the present invention.
이하, 본 발명의 조성물 중 각 성분들에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, each component in the composition of the present invention will be described in detail.
도전성 분말Conductive powder
도전성 분말은 은(Ag) 분말을 포함할 수 있다. 상기 은 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 은 분말일 수 있다. 또한, 상기 은 분말로 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.The conductive powder may include silver (Ag) powder. The silver powder may be a powder having a particle size of nano size or micro size, for example, may be a silver powder of several tens to hundreds of nanometers in size, silver powder of several to several tens of micrometers. In addition, the silver powder may be used by mixing silver powder having two or more different sizes.
도전성 분말은 입자 형상이 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면, 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 제한 없이 사용될 수 있다.The conductive powder is not particularly limited in particle shape, and particles of various shapes, for example, spherical, plate or amorphous particles, may be used without limitation.
도전성 분말의 평균입경(D50)은 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛ 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선저항이 낮아질 수 있다. 상기 평균입경(D50)은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다.The average particle diameter (D50) of the conductive powder is 0.1 μm to 10 μm, preferably 0.5 μm to 5 μm. Within this range, the contact resistance and the wire resistance can be lowered. The average particle diameter (D50) was measured using a 1064LD model manufactured by CILAS after dispersing the conductive powder in isopropyl alcohol (IPA) at 25 ° C. for 3 minutes with ultrasonic waves.
도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 60중량% 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 도전성 분말의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 태양전지의 변화 효율이 우수하게 나타나며, 페이스트화가 원활하게 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 70중량% 내지 90중량%로 포함될 수 있다. The conductive powder may be included in 60% by weight to 95% by weight of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode. When the content of the conductive powder satisfies the above range, the change efficiency of the solar cell is excellent and the paste can be made smoothly. Preferably, the conductive powder may be included in 70% by weight to 90% by weight of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode.
유리프릿Glass frit
유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 도전성 분말의 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리 프릿은 도전성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.The glass frit is for etching the anti-reflection film during the firing process of the composition for forming a solar cell electrode and melting the conductive powder to generate crystal particles of the conductive powder in the emitter region. In addition, the glass frit improves the adhesion between the conductive powder and the wafer and softens during sintering to induce an effect of lowering the firing temperature.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 용융 온도가 서로 상이하고 특정 용융 온도 범위를 갖는 상기 제1유리프릿과 제2유리프릿의 혼합물을 포함한다. 일반적으로 접촉저항과 선저항을 낮추고 인장강도를 좋게 하기 위해서는 유리프릿의 함량을 늘릴수 밖에 없으며 따라서 개방전압을 하락시킬 수 있다. 그러나, 본 발명은 용융 온도가 서로 다르고 본 발명의 용융 온도 범위를 갖는 제1유리프릿과 제2유리프릿의 혼합물을 포함함으로써 개방전압의 하락을 최소화하면서 접촉저항과 선저항을 낮추고 인장강도를 좋게 할 수 있었다.The composition for forming a solar cell electrode of the present invention includes a mixture of the first glass frit and the second glass frit having different melting temperatures and having a specific melting temperature range. In general, in order to lower the contact resistance and wire resistance and improve the tensile strength, the content of the glass frit may be increased, and thus the open voltage may be decreased. However, the present invention includes a mixture of the first glass frit and the second glass frit having different melting temperatures and having a melting temperature range of the present invention, thereby reducing contact resistance and wire resistance while minimizing a drop in open voltage, and improving tensile strength. Could.
이하, 제1유리프릿과 제2유리프릿에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the first glass frit and the second glass frit will be described in detail.
(A)(A) 제1유리프릿1st glass frit
제1유리프릿은 용융 온도가 400℃ 내지 600℃일 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항과 선저항을 낮출 수 있다. 바람직하게는, 제1유리프릿의 용융 온도는 450℃ 내지 500℃일 수 있다.The first glass frit may have a melting temperature of 400 ° C to 600 ° C. Within this range, the contact resistance and the line resistance can be lowered. Preferably, the melting temperature of the first glass frit may be 450 ° C to 500 ° C.
제1유리프릿은 텔루륨(Te)과 비스무트(Bi) 원소를 포함하는 텔루륨-비스무트계 유리프릿일 수 있다. 제1유리프릿은 텔루륨과 비스무트 원소를 포함함으로써 상기 용융 온도를 용이하게 확보할 수 있고, 안정적으로 반사 방지막을 에칭하여 접촉저항의 개선 효과가 있을 수 있다. The first glass frit may be a tellurium-bismuth-based glass frit including tellurium (Te) and bismuth (Bi) elements. The first glass frit may include the tellurium and bismuth elements to easily secure the melting temperature, and stably etch the anti-reflection film to improve the contact resistance.
제1유리프릿은 텔루륨과 비스무트 이외에, 금속 및/또는 금속 산화물을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1유리프릿은, 아연(Zn), 납(Pb), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다. The first glass frit may further contain metal and / or metal oxide, in addition to tellurium and bismuth. For example, the first glass frit includes zinc (Zn), lead (Pb), phosphorus (P), germanium (Ge), gallium (Ga), cerium (Ce), iron (Fe), lithium (Li), Silicon (Si), tungsten (W), magnesium (Mg), cesium (Cs), strontium (Sr), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tin (Sn), indium (In), vanadium (V), Barium (Ba), nickel (Ni), copper (Cu), sodium (Na), potassium (K), arsenic (As), cobalt (Co), zirconium (Zr), manganese (Mn), aluminum (Al) and It may further comprise one or more elements selected from the group consisting of oxides thereof.
일 구체예에서, 제1유리프릿은 텔루륨, 비스무트 원소를 포함하는 Te-Bi-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Bi-O계 유리프릿은 텔루륨 45몰% 내지 75몰%, 비스무트 5몰% 내지 20몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 우수한 접촉저항 및 선저항을 구현할 수 있다. In one embodiment, the first glass frit may be a Te-Bi-O-based glass frit containing tellurium, bismuth element. Preferably, the Te-Bi-O-based glass frit may include 45 mol% to 75 mol% of tellurium and 5 mol% to 20 mol% of bismuth. It is possible to implement excellent contact resistance and line resistance in the above range.
다른 구체예에서, 제1유리프릿은 텔루륨, 비스무트, 및 아연 원소를 포함하는 Te-Bi-Zn-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Bi-Zn-O계 유리프릿은 텔루륨 45몰% 내지 75몰%, 비스무트 5몰% 내지 20몰%, 아연 1몰% 내지 20몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 접촉저항과 선저항을 구현할 수 있다.In another embodiment, the first glass frit may be a Te-Bi-Zn-O based glass frit comprising tellurium, bismuth, and zinc elements. Preferably, the Te-Bi-Zn-O-based glass frit may include 45 mol% to 75 mol% of tellurium, 5 mol% to 20 mol% of bismuth, and 1 mol% to 20 mol% of zinc. In the above range, it is possible to implement excellent contact resistance and line resistance.
제1유리프릿은 통상의 방법을 사용하여 텔루륨 산화물, 비스무트 산화물 및 선택적으로 상기 금속 및/또는 금속 산화물로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 텔루륨 산화물, 비스무트 산화물 및 선택적으로 상기 금속 및/또는 금속 산화물을 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 혼합한 후, 혼합된 조성물을 800℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한 다음, 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 제1유리프릿을 얻을 수 있다.The first glass frit can be made from tellurium oxide, bismuth oxide and optionally from the metal and / or metal oxide using conventional methods. For example, the tellurium oxide, bismuth oxide and optionally the metal and / or metal oxide may be mixed using a ball mill or planetary mill, or the like, followed by mixing the mixed composition into 800 The first glass frit may be obtained by melting at a temperature of 1 ° C. to 1300 ° C., quenching at 25 ° C., and then grinding the resultant by a disk mill, planetary mill, or the like.
제1유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.5중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 제1유리프릿의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 우수한 접촉저항과 선저항을 가지며, 인장강도를 높일 수 있다. 바람직하게는, 제1유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 1중량% 내지 6중량% 로 포함될 수 있다. The first glass frit may be included in 0.5 wt% to 10 wt% of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode. When the content of the first glass frit satisfies the above range, the first glass frit has excellent contact resistance and line resistance, and the tensile strength can be increased. Preferably, the first glass frit may be included in 1% by weight to 6% by weight of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode.
(B)(B) 제2유리프릿2nd glass frit
제2유리프릿은 용융 온도가 650℃ 내지 800℃일 수 있다. 상기 범위에서, 개방전압의 최소화를 막고 우수한 인장강도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제2유리프릿의 용융 온도는 700℃ 내지 750℃일 수 있다.The second glass frit may have a melting temperature of 650 ° C to 800 ° C. Within this range, it is possible to prevent the minimization of the open voltage and to have excellent tensile strength. Preferably, the melting temperature of the second glass frit may be 700 ℃ to 750 ℃.
제2유리프릿은 텔루륨과 비스무트 원소를 포함하는 텔루륨-비스무트계 유리프릿일 수 있다. 제1유리프릿 및 제2유리프릿 모두 텔루륨 원소를 포함할 경우 인장강도를 더 향상시킬 수 있다.The second glass frit may be a tellurium-bismuth-based glass frit including tellurium and bismuth elements. When both the first glass frit and the second glass frit contain elemental tellurium, tensile strength may be further improved.
제2유리프릿은 텔루륨과 비스무트 이외에, 금속 및/또는 금속 산화물을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제2유리프릿은, 아연(Zn), 납(Pb), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다.The second glass frit may further contain metal and / or metal oxide in addition to tellurium and bismuth. For example, the second glass frit includes zinc (Zn), lead (Pb), phosphorus (P), germanium (Ge), gallium (Ga), cerium (Ce), iron (Fe), lithium (Li), Silicon (Si), tungsten (W), magnesium (Mg), cesium (Cs), strontium (Sr), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tin (Sn), indium (In), vanadium (V), Barium (Ba), nickel (Ni), copper (Cu), sodium (Na), potassium (K), arsenic (As), cobalt (Co), zirconium (Zr), manganese (Mn), aluminum (Al) and It may further comprise one or more elements selected from the group consisting of oxides thereof.
일 구체예에서, 제2유리프릿은 텔루륨 및 비스무트 원소를 포함하는 Te-Bi-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Bi-O계 유리프릿은 텔루륨 5몰% 내지 20몰%, 비스무트 10몰% 내지 30몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 인장강도 개선 효과가 있을 수 있다.In one embodiment, the second glass frit may be a Te-Bi-O based glass frit comprising tellurium and bismuth elements. Preferably, the Te-Bi-O-based glass frit may include 5 mol% to 20 mol% of tellurium and 10 mol% to 30 mol% of bismuth. In the above range may be an effect of improving the tensile strength.
다른 구체예에서, 제2유리프릿은 텔루륨, 비스무트 및 텅스텐 원소를 포함하는 Te-Bi-W-O계 유리프릿일 수 있다. 바람직하게는, Te-Bi-W-O계 유리프릿은 텔루륨 5몰% 내지 20몰%, 비스무트 10몰% 내지 30몰%, 텅스텐 5몰% 내지 30몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 인장강도 개선 효과가 있을 수 있다.In another embodiment, the second glass frit may be a Te-Bi-W-O based glass frit comprising tellurium, bismuth and tungsten elements. Preferably, the Te-Bi-W-O-based glass frit may include 5 mol% to 20 mol% of tellurium, 10 mol% to 30 mol% of bismuth, and 5 mol% to 30 mol% of tungsten. In the above range may be an effect of improving the tensile strength.
제2유리프릿은 통상의 방법을 사용하여 텔루륨 산화물, 비스무트 산화물 및 선택적으로 상기 금속 및/또는 금속 산화물로부터 제조될 수 있다. 제조방법은 상기 제1유리프릿에서 기재한 바와 실질적으로 동일하다.The second glass frit can be made from tellurium oxide, bismuth oxide and optionally from the metal and / or metal oxide using conventional methods. The manufacturing method is substantially the same as described in the first glass frit.
제2유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 제2유리프릿의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 접촉저항과 선저항을 낮추고 인장강도를 높일 수 있다. 바람직하게는, 제2유리프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 0.5중량% 내지 3중량%로 포함될 수 있다.The second glass frit may be included in an amount of 0.1 wt% to 5 wt% of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode. When the content of the second glass frit satisfies the above range, the contact resistance and the wire resistance can be lowered and the tensile strength can be increased. Preferably, the second glass frit may be included in 0.5 wt% to 3 wt% of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode.
제1유리프릿 및/또는 제2유리프릿의 각각의 형상 및 크기 등은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 제1유리프릿 또는 제2유리프릿은 각각 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있다. 제1유리프릿 또는 제2유리프릿의 형상은 구형 또는 부정형일 수 있다. 상기 평균입경(D50)은 이소프로필알코올(IPA)에 유리프릿 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다.The shape and size of each of the first glass frit and / or the second glass frit is not particularly limited. For example, the first glass frit or the second glass frit may have an average particle diameter D50 of 0.1 μm to 10 μm, respectively. The shape of the first glass frit or the second glass frit may be spherical or irregular. The average particle diameter (D50) is measured using a 1064LD model manufactured by CILAS after dispersing the glass frit powder in isopropyl alcohol (IPA) at 25 ℃ by ultrasonic for 3 minutes.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 제1유리프릿 및 제2유리프릿은 6:1 내지 1:1의 중량비(제1유리프릿: 제2유리프릿)로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 접촉저항과 선저항을 낮추고 인장강도를 개선하는 효과가 있을 수 있다. 바람직하게는, 4:1 내지 1:1의 중량비로 포함될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the first glass frit and the second glass frit may be included in a weight ratio (first glass frit: second glass frit) of 6: 1 to 1: 1. In the above range it may be effective to lower the contact resistance and wire resistance and improve the tensile strength. Preferably, it may be included in a weight ratio of 4: 1 to 1: 1.
한편, 제1유리프릿 및 제2유리프릿을 포함하는 전체 유리 프릿의 함량은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 1중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 2중량% 내지 15중량%일 수 있다. 상기 범위로 함유되는 경우, 다양한 면저항 하에서 pn 접합 안정성을 확보할 수 있고 선저항 값을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다.On the other hand, the content of the total glass frit including the first glass frit and the second glass frit may be 1 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight relative to the total weight of the composition for forming a solar cell electrode. . When it is contained in the above range, it is possible to secure the pn junction stability under various sheet resistance, to minimize the line resistance value, and finally to improve the efficiency of the solar cell.
유기 abandonment 비히클Vehicle
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.The organic vehicle imparts suitable viscosity and rheological properties to the composition through mechanical mixing with the inorganic component of the composition for forming a solar cell electrode.
유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.As the organic vehicle, an organic vehicle that is typically used in a composition for forming a solar cell electrode may be used, and may include a binder resin, a solvent, and the like.
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.As the binder resin, an acrylate-based or cellulose-based resin may be used, and ethyl cellulose is generally used. However, ethyl hydroxyethyl cellulose, nitro cellulose, a mixture of ethyl cellulose and phenol resin, alkyd resin, phenol resin, acrylic ester resin, xylene resin, polybutene resin, polyester resin, urea resin, melamine Resins, vinyl acetate-based resins, wood rosins, or polymethacrylates of alcohols;
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. Examples of the solvent include hexane, toluene, ethyl cellosolve, cyclohexanone, butyl cellosolve, butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), dibutyl carbitol (diethylene glycol dibutyl ether) Butyl carbitol acetate (diethylene glycol monobutyl ether acetate), propylene glycol monomethyl ether, hexylene glycol, terpineol, methyl ethyl ketone, benzyl alcohol, gamma butyrolactone or ethyl lactate alone or the like It can mix and use 2 or more types.
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 잔부량으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 전체 중량 대비 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.The organic vehicle may be included as the remainder in the composition for forming a solar cell electrode, and may preferably be included in an amount of 1% to 30% by weight based on the total weight. It is possible to secure sufficient adhesive strength and excellent printability in the above range.
첨가제additive
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 중 0.1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 변경할 수 있다.The composition for forming a solar cell electrode of the present invention may further include a conventional additive as needed to improve the flow characteristics, process characteristics and stability in addition to the components described above. The additives may be used alone or in combination of two or more of a dispersant, thixotropic agent, plasticizer, viscosity stabilizer, antifoaming agent, pigment, ultraviolet stabilizer, antioxidant, coupling agent and the like. These may be included in 0.1 wt% to 5 wt% of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, but may be changed in content as necessary.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지Solar cell electrode and solar cell comprising same
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.Another aspect of the invention relates to an electrode formed from the composition for forming a solar cell electrode and a solar cell comprising the same. 1 illustrates a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(102)을 포함하는 웨이퍼(100) 또는 기판 상에, 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다. 예컨대, 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 60초 정도 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400℃ 내지 950℃, 바람직하게는 700℃ 내지 950℃에서 약 30초 내지 210초 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1, a composition for forming an electrode is printed and baked on a
이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following examples are provided to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 유리프릿의 상세 구성은 표 1 및 표 2와 같다. 하기 표 1은 제1유리프릿을 나타낸 것이고, 하기 표 2는 제2유리프릿을 나타낸 것이다. 제1유리프릿과 제2유리프릿에서 각각의 유리프릿에 포함되는 각 금속 원소의 함량은 상기에서 설명한 ICP-OES에 의해 측정하였다. 제1유리프릿과 제2유리프릿에 각각의 유리프릿의 용융 온도는 상기에서 설명한 TG-DTA 방법에 의해 측정하였다.Detailed configurations of the glass frit used in the following Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 and Table 2. Table 1 below shows the first glass frit, and Table 2 below shows the second glass frit. The content of each metal element included in each glass frit in the first glass frit and the second glass frit was measured by ICP-OES described above. The melting temperature of each glass frit in the first glass frit and the second glass frit was measured by the TG-DTA method described above.
(몰%)Te
(mole%)
(몰%)Bi
(mole%)
(몰%)Zn
(mole%)
(몰%)Li
(mole%)
(몰%)W
(mole%)
(℃)Melting temperature
(℃)
(몰%)Te
(mole%)
(몰%)Bi
(mole%)
(몰%)Zn
(mole%)
(몰%)Li
(mole%)
(몰%)W
(mole%)
(몰%)Si
(mole%)
(℃)Melting temperature
(℃)
실시예Example 1 One
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스(Dow chemical company, STD4) 1.0 중량%를 용매인 부틸 카비톨(Butyl Carbitol) 6.5중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 1.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 89.0중량%, 유리 프릿 3.0중량%, 첨가제로서 분산제 BYK102(BYK-chemie) 0.2중량% 및 요변제 Thixatrol ST (Elementis co.) 0.3중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다. 이때, 상기 유리 프릿은 상기 표 1과 표 2의 제1유리 프릿과 제2유리 프릿을 하기 표 3에 기재된 함량으로 포함하였다.1.0 wt% of ethyl cellulose (Dow chemical company, STD4) as an organic binder was sufficiently dissolved in 6.5 wt% of butyl carbitol as a solvent at 60 ° C., and then spherical silver powder having a mean particle size of 1.0 μm (Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 89.0% by weight, 3.0% by weight of glass frit, 0.2% by weight of dispersant BYK102 (BYK-chemie) and 0.3% by weight of thixotropic agent Thixatrol ST (Elementis co.) As an additive. Mixing and dispersing with a roll kneader to prepare a composition for forming a solar cell electrode. At this time, the glass frit contained the first glass frit and the second glass frit in Table 1 and Table 2 in the amounts shown in Table 3 below.
실시예Example 2 내지 2 to 실시예Example 4 4
상기 실시예 1에서, 제1유리프릿, 제2유리프릿의 종류 및 함량을 하기 표 3과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.In Example 1, a composition for forming a solar cell electrode was prepared in the same manner except for changing the type and content of the first glass frit and the second glass frit as shown in Table 3 below.
비교예Comparative example 1 One
상기 실시예 1에서, 제2유리프릿을 포함하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.In Example 1, a composition for forming a solar cell electrode was prepared in the same manner except that the second glass frit was not included.
비교예Comparative example 2 2
상기 실시예 1에서, 제1유리프릿을 포함하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.In Example 1, a composition for forming a solar cell electrode was prepared in the same manner except that the first glass frit was not included.
비교예Comparative example 3 3
상기 실시예 1에서 제1유리프릿 A1 대신에 A3을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.Except for using A3 instead of the first glass frit A1 in Example 1 to prepare a composition for forming a solar cell electrode.
비교예Comparative example 4 4
상기 실시예 1에서 제1유리프릿 A1 대신에 A4를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.Except for using A4 instead of the first glass frit A1 in Example 1 to prepare a composition for forming a solar cell electrode.
비교예Comparative example 5 5
상기 실시예 1에서 제2유리프릿 B1 대신에 B3을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.Except for using B3 instead of the second glass frit B1 in Example 1 to prepare a composition for forming a solar cell electrode.
비교예Comparative example 6 6
상기 실시예 1에서 제2유리프릿 B1 대신에 B4를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.Except for using B4 instead of the second glass frit B1 in Example 1 to prepare a composition for forming a solar cell electrode.
실시예와 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 이용하여 하기와 같이 태양전지 셀을 제조한 후, 각각에 대하여 접촉저항, 선저항 및 인장강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.After manufacturing a solar cell using the composition for forming a solar cell electrode prepared in Examples and Comparative Examples as described below, the contact resistance, wire resistance and tensile strength were measured for each, the results are shown in Table 3 below. Indicated.
태양전지 셀 제조Solar cell manufacturing
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼(보론(Bron)이 도핑(doping)된 p 타입 wafer) 전면에 텍스쳐링(texturing)한 후, POCL3로 n+층을 형성하고 그 위에 질화규소(SiNx:H)를 반사방지막으로 형성시킨 Multi crystalline 웨이퍼)의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅하여 인쇄하고 적외선 건조로를 사용하여 300~400℃에서 1분간 건조시켰다. 이후 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 400~900℃에서 50초간 소성하여 태양전지 셀을 제조하였다.After texturing the front surface of the wafer (a p-type wafer doped with boron) of the solar cell electrode forming composition prepared in Examples and Comparative Examples, an n + layer was formed on POCL3 and formed thereon. Multi-crystalline wafers formed of silicon nitride (SiNx: H) as an antireflection film) were printed by screen printing in a predetermined pattern and dried at 300 to 400 ° C. for 1 minute using an infrared drying furnace. After printing the aluminum paste on the back of the wafer and dried in the same manner. The cell formed by the above process was fired for 50 seconds at 400 ~ 900 ℃ using a belt-type kiln to manufacture a solar cell.
(( 1)접촉저항1) Contact resistance
상기와 같이 제조된 셀의 접촉저항(Rc)은 접촉저항측정장비(GP 4-TEST Pro.)를 사용하여 1cm * 2.0cm 의 finger bar가 인쇄된 cell을 이용하여 측정하였다.The contact resistance (Rc) of the cell prepared as described above was measured using a cell printed with a finger bar of 1 cm * 2.0 cm using a contact resistance measuring device (GP 4-TEST Pro.).
(( 2)선저항2) wire resistance
상기와 같이 제조된 셀의 선저항(RL)은 저항측정장비(keithley 2200)를 사용하여 암실에서 finger bar 3cm의 저항을 측정하였다. The line resistance (R L ) of the cell manufactured as described above was measured using a resistance measuring instrument (keithley 2200) to measure the resistance of the finger bar 3cm in the dark room.
(( 3)인장3) seal 강도 burglar
상기와 같이 제조된 셀에 대하여 전극에 플럭스(flux)를 바른 후, 인두기(HAKKO社)로 300~400℃에서 리본과 접합시켰다. 이후 박리각 180°조건에서 장력기(Tinius olsen社)를 사용하여 50mm/min의 신장속도로 인장강도(N/mm)를 측정하였다. 바람직하게는 인장강도는 3.7N/mm 이상, 예를 들면 3.7N/mm 내지 5.0N/mm이 될 수 있다. 상기 범위에서 전극 신뢰성이 좋을 수 있다.Flux was applied to the electrode of the cell prepared as described above, and then bonded to a ribbon at 300 to 400 ° C. using a soldering iron (HAKKO). Then, the tensile strength (N / mm) was measured at a stretch rate of 50 mm / min using a tensioner (Tinius olsen, Inc.) at 180 ° peel angle. Preferably, the tensile strength may be 3.7 N / mm or more, for example, 3.7 N / mm to 5.0 N / mm. In the above range, the electrode reliability may be good.
(( 4)개방전압4) Open Voltage
상기 제작된 테스트용 셀의 개방전압(voc)을 태양전지 효율측정장비(Passan社, CT-801)를 사용하여 측정하였다.The open voltage (voc) of the manufactured test cell was measured using a solar cell efficiency measuring apparatus (Passan, CT-801).
프릿
(중량%)
Glass
Frit
(weight%)
(N/mm)The tensile strength
(N / mm)
상기 표 3에서와 같이, 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 접촉저항 및 선저항이 낮고 개방전압이 높음에 따라 전기적 특성이 좋고, 인장강도도 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 3, the composition for forming a solar cell electrode of the present invention can be seen that the electrical properties are good as the contact resistance and wire resistance is low and the open voltage is high, the tensile strength is also excellent.
반면에, 본 발명의 제2유리프릿을 포함하지 않고 제1유리프릿만 포함하는 비교예 1는 인장강도와 개방전압이 낮은 결과를 나타내었고, 본 발명의 제1유리프릿을 포함하지 않고 제2유리프릿만 포함하는 비교예 2는 접촉저항이 높아지는 결과를 나타내었다. 또한, 본 발명의 용융 온도를 벗어나는 유리프릿을 포함하는 비교예 3 내지 비교예 6은 실시예 2에 비해 모든 특성이 열세임을 알 수 있다.On the other hand, Comparative Example 1, which does not include the second glass frit of the present invention and includes only the first glass frit, showed low tensile strength and an open voltage, and did not include the first glass frit of the present invention. Comparative Example 2 containing only the glass frit showed a result that the contact resistance is increased. In addition, it can be seen that in Comparative Examples 3 to 6 including the glass frit out of the melting temperature of the present invention, all the characteristics are inferior to Example 2.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 유리 프릿은 용융 온도(melting temperature, Tm)가 400℃ 내지 600℃ 이하인 제1유리프릿과 용융 온도가 650℃ 내지 800℃인 제2유리프릿의 혼합물을 포함하는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물로서,
상기 제1유리프릿은 텔루륨(Te)과 비스무트(Bi) 원소를 포함하는 텔루륨-비스무트계 유리프릿이고,
상기 제2유리프릿은 텔루륨(Te), 비스무트(Bi) 및 텅스텐(W) 원소를 포함하는 텔루륨-비스무트-텅스텐계 유리프릿이고,
상기 제2유리프릿은 텔루륨 5몰% 내지 20몰%, 비스무트 10몰% 내지 30몰%, 텅스텐 7몰% 내지 15몰%를 포함하며,
상기 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 중 상기 제1유리프릿은 0.5중량% 내지 10중량%, 상기 제2유리프릿은 0.1중량% 내지 5중량%로 포함되는 것인, 태양전지 전극 형성용 조성물.
Conductive powder, glass frit and organic vehicle,
The glass frit includes a mixture of a first glass frit having a melting temperature (Tm) of 400 ° C to 600 ° C or less and a second glass frit having a melting temperature of 650 ° C to 800 ° C. As a composition,
The first glass frit is a tellurium-bismuth-based glass frit containing tellurium (Te) and bismuth (Bi) elements,
The second glass frit is a tellurium-bismuth-tungsten-based glass frit containing tellurium (Te), bismuth (Bi) and tungsten (W) elements,
The second glass frit includes 5 mol% to 20 mol% of tellurium, 10 mol% to 30 mol% of bismuth, and 7 mol% to 15 mol% of tungsten,
The first glass frit is 0.5 wt% to 10 wt%, and the second glass frit is 0.1 wt% to 5 wt% of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, the composition for forming a solar cell electrode.
상기 제1유리프릿은 아연(Zn), 납(Pb), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함하는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method of claim 1,
The first glass frit is zinc (Zn), lead (Pb), phosphorus (P), germanium (Ge), gallium (Ga), cerium (Ce), iron (Fe), lithium (Li), silicon (Si) , Tungsten (W), magnesium (Mg), cesium (Cs), strontium (Sr), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tin (Sn), indium (In), vanadium (V), barium (Ba) , Nickel (Ni), copper (Cu), sodium (Na), potassium (K), arsenic (As), cobalt (Co), zirconium (Zr), manganese (Mn), aluminum (Al) and their oxides Further comprising at least one element selected from the group consisting of, the composition for forming a solar cell electrode.
상기 제1유리프릿과 제2유리프릿은 6:1 내지 1:1의 중량비로 포함되는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method of claim 1,
The first glass frit and the second glass frit are included in a weight ratio of 6: 1 to 1: 1, the composition for forming a solar cell electrode.
상기 조성물은
상기 도전성 분말 60중량% 내지 95중량%,
상기 유리 프릿 1중량% 내지 20중량%,
상기 유기 비히클을 잔부량으로 포함하는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is
60 wt% to 95 wt% of the conductive powder,
1 wt% to 20 wt% of the glass frit,
A composition for forming a solar cell electrode, comprising the remaining amount of the organic vehicle.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 중 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 태양전지 전극 형성용 조성물.
The method of claim 1,
The composition further comprises at least one additive of a dispersant, thixotropic agent, plasticizer, viscosity stabilizer, antifoaming agent, pigment, UV stabilizer, antioxidant, coupling agent, the composition for forming a solar cell electrode.
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