KR102097805B1 - 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 구현예들은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극에 관한 것이다. 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 은(Ag) 분말, 유리프릿, 및 유기비히클을 포함하고, 상기 유리프릿은 은(Ag) 원소; 텔루륨(Te) 원소; 및 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소; 를 포함하며, 상기 유리프릿에 포함된 은 원소(Ag): 텔루륨 원소(Te)의 몰비는 1 : 0.1 내지 1 : 50 이고, 은 원소(Ag):리튬 원소(Li), 나트륨 원소(Na) 또는 칼륨 원소(K)의 몰비는 1 : 0.01 내지 1 : 10 이다. 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극은 접촉 저항(Rc)과 직렬 저항(Rs)이 최소화되어 Fill Factor 및 변환효율이 우수하다.

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 PN접합(PN junction)의 광전 효과를 이용하여 태양광의 포톤(photon)을 전기 에너지로 변환시킨다. 태양전지는 예를 들면, PN접합이 형성된 반도체 웨이퍼 또는 기판의 표면에 전면 전극과 후면 전극이 형성된 구조일 수 있다. 이러한 구조의 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 PN접합에 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐른다.
태양전지의 전극은 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼 또는 기판에 도포하고, 이를 패터닝 및 소성함으로써, 형성될 수 있다.
최근에는 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 전극에 포함된 에미터(emitter)의 두께가 얇아질 것이 요구되고 있다. 그러나, 에미터의 두께가 얇아지는 경우, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있다. 또한, 태양전지의 면적은 광전 변환효율을 향상시키기 위해 넓어지는 추세에 있다. 그러나, 이러한 경우 태양전지의 접촉저항이 높아져 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 웨이퍼와의 접촉성을 향상시켜 에미터의 박막화가 가능하고, 접촉저항(Rc)과 직렬저항(Rs)을 최소화시켜 변환효율을 높일 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물의 개발이 시급히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 전극과 웨이퍼 표면의 접촉성이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 접촉저항과 직렬저항을 최소화할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 Fill Factor 및 변환효율이 우수한 태양전지 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물로 제조된 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 은(Ag) 분말, 유리프릿, 및 유기비히클을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물을 소성하여 형성된 태양전지 전극이고, 상기 유리프릿은 은(Ag) 원소, 텔루륨(Te) 원소, 및 주기율표 1A족 원소를 포함하고, 상기 주기율표 1A족 원소는 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소; 를 포함하며, 상기 유리프릿에 포함된 은 원소(Ag): 텔루륨 원소(Te)의 몰비는 1 : 0.1 내지 1 : 50이고, 상기 은 원소(Ag)에 대한 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)의 몰비는 1 : 0.01 내지 1 : 10이며, 상기 유리프릿이 포함하는 은(Ag) 원소는 이온 분해온도가 1100℃이하인 은 화합물로부터 형성된 것으로, 상기 은 화합물은 시안화은, 질산은, 할로겐화은, 탄산은, 초산은, 황산은 및 산화은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, 상기 전극은 상기 은(Ag) 분말에 의하여 석출된 은 결정과, 상기 유리프릿 상에 석출된 은 결정이 존재하는 것인에 관한 것이다.
상기 유리프릿은 납(Pb) 원소, 비스무스(Bi) 원소, 인(P) 원소, 게르마늄(Ge) 원소, 갈륨(Ga) 원소, 세륨(Ce) 원소, 철(Fe) 원소, 규소(Si) 원소, 아연(Zn) 원소, 텅스텐(W) 원소, 마그네슘(Mg) 원소, 세슘(Cs) 원소, 스트론튬(Sr) 원소, 몰리브덴(Mo) 원소, 티타늄(Ti) 원소, 주석(Sn) 원소, 인듐(In) 원소, 바나듐(V) 원소, 루테늄(Ru) 원소, 바륨(Ba) 원소, 니켈(Ni) 원소, 구리(Cu) 원소, 비소(As) 원소, 코발트(Co) 원소, 지르코늄(Zr) 원소, 망간(Mn) 원소, 네오디뮴(Nd) 원소, 크롬(Cr) 원소, 안티몬(Sb) 원소 및 알루미늄(Al) 원소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제2금속 원소를 더 포함할 수 있다.
상기 유리프릿은 유리프릿 전체 몰수 대비 은(Ag) 원소를 0.1몰% 내지 65몰%포함할 수 있다.
상기 유리프릿은 은 화합물; 텔루륨 산화물; 및 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물;을 포함하는 금속 전구체로부터 형성된 것일 수 있다.
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상기 금속 전구체는 납(Pb) 산화물, 비스무스(Bi) 산화물, 인(P) 산화물, 게르마늄(Ge) 산화물, 갈륨(Ga) 산화물, 세륨(Ce) 산화물, 철(Fe) 산화물, 규소(Si) 산화물, 아연(Zn) 산화물, 텅스텐(W) 산화물, 마그네슘(Mg) 산화물, 세슘(Cs) 산화물, 스트론튬(Sr) 산화물, 몰리브덴(Mo) 산화물, 티타늄(Ti) 산화물, 주석(Sn) 산화물, 인듐(In) 산화물, 바나듐(V) 산화물, 루테늄(Ru) 산화물, 바륨(Ba) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 구리(Cu) 산화물, 비소(As) 산화물, 코발트(Co) 산화물, 지르코늄(Zr) 산화물, 망간(Mn) 산화물, 네오디뮴(Nd) 산화물, 크롬(Cr) 산화물, 안티몬(Sb) 산화물 및 알루미늄(Al) 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제2금속 산화물을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 전구체는 은 화합물 1중량% 내지 45 중량%, 텔루륨 산화물 20 중량% 내지 75 중량% 및 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물 1중량% 내지 35 중량%을 포함할 수 있다.
상기 금속 전구체는 제2 금속 산화물을 1 중량% 내지 40 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 은 분말 60 중량% 내지 95 중량%; 상기 유리프릿 0.1 중량% 내지 20 중량%; 및 상기 유기비히클 1 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다.
상기 유리프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 이온 분해온도가 1100℃ 이하인 은 화합물을 유리프릿에 도입하여 전극과 웨이퍼와 접촉성을 개선하였다.
또한, 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극은 접촉저항(Rc)과 직렬저항(Rs)이 최소화되어 Fill Factor 및 변환효율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 일 구현예는 태양전지 전극 형성용 조성물(이하, 단지 「조성물」로 표기하는 경우가 있다)에 관한 것이다. 일 구현예의 태양전지 전극 형성용 조성물은, 은(Ag) 분말, 유리프릿, 및 유기비히클을 포함한다. 상기 유리프릿은 은(Ag) 원소; 텔루륨(Te) 원소; 및 주기율표 1A족 원소를 포함한다. 이 때, 상기 주기율표 1A족 원소는 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소; 를 포함한다. 상기 유리프릿에 포함된 은 원소(Ag): 텔루륨 원소(Te)의 몰비는 1 : 0.1 내지 1 : 50 이고, 은 원소(Ag):리튬 원소(Li), 나트륨 원소(Na) 또는 칼륨 원소(K)의 몰비는 1 : 0.01 내지 1 : 10이다.
본 명세서에서 몰비는 각 금속 원소의 원자에 대한 몰비를 의미한다. 이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
(A) 은 분말
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말로서 은(Ag) 분말을 사용한다. 상기 은 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있다. 예를 들어, 은 분말은 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말 또는 수 내지 수십 마이크로미터의 은 분말일 수 있다. 또한, 서로 다른 사이즈를 갖는 2종 이상의 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
은 분말의 입자 형상은 예를 들면, 구형, 판상형, 무정형 등일 수 있다.
은 분말은 평균입경(D50)은 예를 들면, 0.1㎛ 내지 10㎛ 또는 0.5㎛ 내지 5㎛이 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
상기 평균입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후, CILAS社에서 제작한 입도분석기 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다.
은 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 60 중량% 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 변환 효율의 향상 효과 및 페이스트화에 유리한 효과를 구현할 수 있다. 더욱 구체적으로, 은 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 70 중량% 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.
(B) 유리프릿
유리프릿(glass frit)은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)함으로써, 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시켜 저항을 낮출 수 있다. 또한, 유리프릿(glass frit)은 전도성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결 시에 연화하여 소성 온도를 더욱 낮추는 효과를 유도한다.
태양전지의 면적을 증가시키면 태양전지의 접촉저항이 높아질 수 있다. 따라서, 태양전지의 면적 증가로 인한 PN접합(pn junction)에 대한 피해를 최소화하여야 하고, 동시에 직렬저항을 최소화시켜야 한다. 또한, 유릿프릿에는 넓은 범위의 소성 온도에서도 열안정성을 충분히 확보될 것이 요구된다.
본 발명의 유리프릿은 은(Ag) 화합물; 텔루륨(Te) 산화물; 및 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물을 포함하는 금속 전구체로부터로 형성된 것일 수 있다.
이 때, 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물은 리튬(Li) 화합물, 나트륨(Na) 화합물, 칼륨(K) 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
예를 들면, 일 실시예의 유리프릿은 은(Ag) 화합물; 텔루륨(Te) 산화물; 및 리튬(Li) 화합물, 나트륨(Na) 화합물, 칼륨(K) 화합물 또는 이들의 혼합물; 을 혼합한 금속 전구체를, 용융 및 분쇄하여 제조될 수 있다. 이를 통해, 일 실시예의 유리프릿은 은(Ag) 원소; 텔루륨(Te) 원소; 및 리튬(Li) 원소, 나트륨(Na) 원소 및 칼륨(K) 원소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 주기율표 1A족 원소;를 포함하게 된다.
상기 은(Ag) 화합물은 은(Ag) 이온으로 분해되는 온도가 1100℃ 이하일 수 있다. 상기 범위의 분해온도를 갖는 은 화합물을 사용하는 경우, 전극과 웨이퍼의 접촉성이 개선될 수 있다.
구체적으로, 은 화합물은 이온결합 화합물로서 예를 들면, 시안화은(AgCN), 질산은(AgNO3), 할로겐화은(Ag-X), 탄산은(Ag2CO3), 초산은(AgC2H3O2), 황산은(Ag2SO4) 및 산화은(Ag2O) 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 할로겐화은(Ag-X)에서, X는 요오드, 플루오르, 염소 또는 브롬일 수 있다.
상술한 은 화합물로부터 유래되어 유리프릿 내 존재하는 은 원소는, 은 결정-유리(glass)-웨이퍼(wafer) 순으로 형성된 전극의 계면에서 유리(glass)의 전도성을 조절할 수 있다. 또한, 상기 은 화합물로부터 유래된 은 원소는 유리프릿 상에 형성된 고립된 포어(pore) 또는 보이드(void)를 채우는 효과가 우수하다. 이러한 경우, 유리프릿은 웨이퍼와 전극의 접촉저항 및 직렬저항을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 유리프릿으로 제조된 태양전지 전극은 소성 후 유리프릿상에서도 은 결정이 더 석출될 수 있다. 이 때, 더 석출되는 상기 은 결정은 소성 후 도전성 분말에 의하여 형성되는 은 결정(Ag crystalline) 이외의 은 결정을 의미한다. 또한, 상술한 은 화합물로부터 유래된 유리프릿 내 존재하는 은 원소는 은 결정-유리(glass)-웨이퍼(wafer) 순으로 형성된 전극의 계면 사이에서 유리(glass)에 전도성을 부여해주고, 유리프릿 상에 형성된 고립된 포어(pore) 또는 보이드(void)를 채워줄 수 있다. 상기에서 전도성이 부여되는 유리(glass)는 은 결정과 웨이퍼 간의 인슐레이터(insulator)로 작용한다. 이러한 경우, 유리프릿 내에 존재하는 은 원소는 웨이퍼-은 전극의 접촉저항 및 직렬저항을 감소시킬 수 있다.
상기 텔루륨 산화물은 예를 들면, 텔루륨 모노옥사이드, 텔루륨 디옥사이드, 텔루륨 트리옥사이드 등 일 수 있다.
상기 리튬 화합물은 예를 들면, 리튬 탄산염일 수 있으나, 리튬의 시안화염, 질산염, 할로겐염, 초산염, 황산염, 리튬 산화물 등을 사용할 수도 있다.
상기 나트륨 화합물은 예를 들면, 나트륨 탄산염일 수 있으나, 나트륨의 시안화염, 질산염, 할로겐염, 초산염, 황산염, 나트륨 산화물 등을 사용할 수도 있다.
상기 칼륨 화합물은 예를 들면, 칼륨 탄산염 일 수 있으나, 칼륨의 시안화염, 질산염, 할로겐염, 초산염, 황산염, 칼륨 산화물 등을 사용할 수도 있다.
일 구체예에서, 상기 금속 전구체는 은 화합물 1 중량% 내지 45 중량%, 텔루륨 산화물 20 중량% 내지 75 중량% 및 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물 1 중량% 내지 35 중량%를 포함할 수 있다.
일 실시예의 유리프릿 내에 존재하는 은 원소: 텔루륨 원소(Ag : Te)의 몰비는, 1 : 0.1 내지 1 : 50, 예를 들면 1 : 0.5 내지 1 : 40 일 수 있다. Ag : Te의 몰비가 1 : 50을 초과하여 Te가 과량으로 포함되는 경우(Te의 몰비가 Ag의 50배 초과인 경우)에는 유리(glass) 내에 Ag의 함량이 상대적으로 적어 효과가 미미하다. 또한 Ag : Te의 몰비가 1 : 0.1을 초과하여 Ag가 과량으로 포함되는 경우(Te의 몰비가 Ag의 0.1배 미만인 경우)에는 유리 본연의 특성을 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 유리프릿 내에 존재하는 은 원소: 리튬(Li) 원소, 나트륨(Na) 원소 또는 칼륨(K) 원소의 몰비(Ag:Li, Ag:Na 또는 Ag:K)는 1 : 0.01 내지 1 : 10 예를 들면 1 : 0.01 내지 1 : 5일 수 있다. Ag에 대한 Li, Na 또는 K의 몰비가 1 : 10을 초과하는 경우(Li, Na 또는 K의 몰비가 Ag의 10배 초과인 경우)에는 유리(glass) 내에 은(Ag)의 함량이 상대적으로 적어 효과가 미미하다. 뿐만 아니라, 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)이 웨이퍼 안으로 침투하여 개방전압(Voc)을 저하시킬 수 있다. 또한, Ag 대 Li, Na 또는 K의 몰비가 1 : 0.01을 초과하여 은(Ag)이 과량으로 포함되는 경우(Li, Na 또는 K의 몰비가 Ag의 0.01배 미만인 경우)에는 유리의 절연 특성을 저하시킬 수 있다.
상기 유리 프릿은 납(Pb) 원소, 비스무스(Bi) 원소, 인(P) 원소, 게르마늄(Ge) 원소, 갈륨(Ga) 원소, 세륨(Ce) 원소, 철(Fe) 원소, 규소(Si) 원소, 아연(Zn) 원소, 텅스텐(W) 원소, 마그네슘(Mg) 원소, 세슘(Cs) 원소, 스트론튬(Sr) 원소, 몰리브덴(Mo) 원소, 티타늄(Ti) 원소, 주석(Sn) 원소, 인듐(In) 원소, 바나듐(V) 원소, 루테늄(Ru) 원소, 바륨(Ba) 원소, 니켈(Ni) 원소, 구리(Cu) 원소, 비소(As) 원소, 코발트(Co) 원소, 지르코늄(Zr) 원소, 망간(Mn) 원소, 네오디늄(Nd) 원소, 크롬(Cr) 원소, 안티몬(Sb) 원소 및 알루미늄(Al)의 원소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제 2 금속 원소를 더 포함하고 있을 수 있다. 본 명세서에서, 상기 범위 중 어느 하나의 금속 원소는 전술한 은 원소, 텔루륨 원소, 주기율표 1A족 원소 등과 구분하기 위해, 제 2 금속 원소라 한다.
이 때, 상기 유리 프릿은 전술한 은(Ag) 화합물; 텔루륨(Te) 산화물; 및 주기율표 1A족 원소; 에 추가적으로, 납(Pb) 산화물, 비스무스(Bi) 산화물, 인(P) 산화물, 게르마늄(Ge) 산화물, 갈륨(Ga) 산화물, 세륨(Ce) 산화물, 철(Fe) 산화물, 규소(Si) 산화물, 아연(Zn) 산화물, 텅스텐(W) 산화물, 마그네슘(Mg) 산화물, 세슘(Cs) 산화물, 스트론튬(Sr) 산화물, 몰리브덴(Mo) 산화물, 티타늄(Ti) 산화물, 주석(Sn) 산화물, 인듐(In) 산화물, 바나듐(V) 산화물, 루테늄(Ru) 산화물, 바륨(Ba) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 구리(Cu) 산화물, 비소(As) 산화물, 코발트(Co) 산화물, 지르코늄(Zr) 산화물, 망간(Mn) 산화물, 네오디늄(Nd) 산화물, 크롬(Cr) 산화물, 안티몬(Sb) 산화물 및 알루미늄(Al)의 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 의 제 2 금속 산화물을 더 포함하여 제조될 수 있다.
금속 전구체는 제 2 금속 산화물을 예를 들면, 1 중량% 내지 40 중량%의 함량으로 더 포함할 수 있다.
일 구체예 상기 금속 전구체는 은 화합물 1 중량% 내지 30 중량%, 텔루륨 산화물 20 중량% 내지 70 중량%, 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물 1 내지 20 중량% 및 산화비스무스 5 중량% 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.
다른 구체예 상기 금속 전구체는 은 화합물 1 내지 30 중량%, 텔루륨 산화물 20 내지 70 중량%, 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물 1 내지 20 중량% 및 산화납 10 중량% 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.
또 다른 구체예 상기 금속 전구체는 은 화합물 1 내지 30 중량%, 텔루륨 산화물 20 내지 70 중량%, 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물 1 내지 20 중량% 및 산화네오디뮴 1 중량% 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유리프릿은 유리프릿 전체 몰수 대비 은(Ag) 성분을 0.1 몰% 내지 65 몰%, 예를 들면 1 몰% 내지 50몰% 함유할 수 있다. 상기 범위 내에서, 전극의 전도성을 향상시키면서도, 유리프릿의 인슐레이터(insulator) 로서의 특성을 우수하게 유지할 수 있다. 구체예에서 유리프릿 전체 몰수 대비 은(Ag) 성분은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 몰%로 함유할 수 있다.
본 명세서에서, 유리프릿이 포함하는 각 금속성분의 함량은 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES; Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometer)에 의하여 측정된다. 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES)은 매우 적은 양의 시료를 사용하므로 시료 준비 시간을 단축할 수 있다. 또한, ICP-OES는 시료 전처리를 통해 오차를 줄일 수 있으며 분석 감도가 우수한 이점이 있다.
구체적으로, 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES)은 시료를 전처리 하는 단계, 표준 용액을 준비하는 단계, 및 측정 대상 금속성분의 원소 농도를 측정 및 환산하여 유리프릿 내 존재하는 각 금속성분의 원소 함량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 유리프릿 내 함유된 각 금속성분의 함량을 정밀하게 측정할 수 있다.
상기 시료를 전처리하는 단계는 시료인 유리프릿의 분석대상 금속성분을 용해할 수 있는 산성용액을 이용하여 시료를 적당량 용해하고 가열하여 시료를 탄화시킬 수 있다. 상기 산성용액은 예로서 황산(H2SO4) 용액 등을 사용할 수 있다.
상기 탄화된 시료는 증류수, 과산화수소(H2O2) 등의 용매로 분석대상 금속성분의 분석농도 범위까지 적당히 희석할 수 있다. 상기 분석농도 범위는 적용되는 ICP-OES 기기의 원소 검출능력을 고려하여 10,000 배까지 희석된 상태로 사용할 수 있다.
상기 전처리된 시료는 ICP-OES 기기로 측정시 표준 용액, 예를 들면, 원소 측정용 분석대상 금속성분의 표준용액으로 교정(calibration)할 수 있다.
예로서, 상기 표준용액을 ICP-OES 측정기기에 도입하여 외부 표준법(external standard method)으로 검정곡선(calibration curve)을 작성한다. 이후, 상기 ICP-OES 측정기기로 전처리된 시료의 분석대상 금속성분의 원소 농도(ppm)를 측정한 후 환산하여 유리프릿 내 각 금속성분의 함량 및 몰비를 계산할 수 있다.
본 발명의 유리프릿으로 제조된 태양전지 전극은 소성 후 도전성 분말에 의하여 형성되는 은 결정(Ag crystalline) 뿐만 아니라, 유리프릿 상에서도 은 결정이 석출될 수 있다.
상기 유리프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있다. 상기 유리프릿의 형상은 구형이어도 부정형상이어도 무방하다. 상기 범위 내에서, 전극의 전도성을 향상 효과 및 접촉저항 감소의 효과가 우수하다.
상기 유리프릿의 함량은 예를 들면, 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 중량% 내지 20 중량% 또는 0.5 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 넓은 범위의 면저항 조건에서도 PN접합 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 범위 내에서, 태양전지의 직렬저항 값을 최소화시킬 수 있으며, 태양전지의 효율을 개선할 수 있다.
상기 유리프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 은(Ag) 화합물; 텔루륨(Te) 산화물; 및 리튬(Li) 화합물, 나트륨(Na) 화합물, 칼륨(K) 화합물 또는 이들의 혼합물; 을 소정의 조성으로 혼합하여 금속 전구체를 제조한다. 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 혼합할 수 있다. 제조된 금속 전구체를 800℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한다. 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 유리프릿을 얻을 수 있다.
(C) 유기비히클
유기비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적으로 혼합되어, 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기비히클이 사용될 수 있다. 또한, 유기 비히클은 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 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 1 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(D) 첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 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. 이러한 경우, 태양전지 전극 형성용 조성물에 추가의 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 첨가제는 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 중량% 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 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼(100) 또는 기판(100)은 p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(102)을 포함한다. 상기 웨이퍼(100) 또는 기판(100) 상에, 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10초 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, 전극 형성용 조성물이 도포된 웨이퍼 또는 기판을 400℃ 내지 950℃, 또는 750℃ 내지 950℃에서 30초 내지 180초 소성하는 과정을 수행하여, 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1 내지 50 및 비교예 1 내지 4
실시예 1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 3.0 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 6.5 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 86.90 중량%, 은 화합물로 탄산은(Ag2CO3, Acros社)을 사용하고 하기 표 1의 조성으로 제조된 유리프릿 3.1 중량%, 첨가제로서 분산제 BYK102(BYK-chemie) 0.2 중량% 및 요변제 Thixatrol ST (Elementis co.) 0.3 중량% 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 2 내지 9
하기 표 1의 조성으로 제조된 유리프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 11 내지 15
은 화합물로 요오드화은(AgI, Sigma-Aldrich)을 사용하고 하기 표 2의 조성으로 제조된 유리프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 17 내지 18, 20, 23 및 24
은 화합물로 질산은(AgNO3, Daejung社)을 사용하고 하기 표 3의 조성으로 제조된 유리프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 25 내지 26, 29 내지 30 및 32 내지 33
은 화합물로 산화은(Ag2O, Acros社)을 사용하고 하기 표 4의 조성으로 제조된 유리프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
비교예 1 내지 5
하기 표 5의 조성으로 제조된 유리프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
유도결합플라즈마 - 원자방출분광법(ICP-OES)을 이용한 유리프릿 내 Ag : Te , Ag : Li, Ag : Na 및 Ag : K의 몰비 측정
시료의 전처리 : 분석대상 시료인 유리프릿 0.5g을 비커에 담고 0.0001g 단위까지 정확하게 칭량한다. 시료가 담겨진 비커에 황산(H2SO4) 5ml를 투입 후 열판(hot plate)를 이용하여 220℃에서 3시간 동안 가열하여 시료를 완전히 탄화시켰다. 탄화된 시료가 담겨진 비커가 투명하게 될 때까지 과산화수소(H2O2)를 투입하여 전처리를 완료하였다.
표준용액의 준비 : 분석대상 금속성분의 표준용액을 각각 준비하였다.
금속성분의 몰비 측정 : 전처리가 완료된 시료가 담겨진 비커에 질산(HNO3)을 투입하여 5분간 가열 후 공냉하였다. 준비된 표준용액을 ICP-OES 측정기기(PerkinElmer社)에 도입하여 외부 표준법(external standard method)으로 검정곡선(calibration curve)을 작성한 후 상기 ICP-OES 측정기기로 시료 내에 포함되는 금속성분 중 은(Ag), 텔루륨(Te), 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)의 원소 농도(ppm)를 각각 측정한 후 환산하여 유리프릿 내 Ag : Te 및 Ag : Li, Ag : Na, Ag : K의 몰비를 계산하였다. 결과값은 하기 표 6에 각각 나타내었다.
각 금속성분의 함량(%) = 각 금속성분의 원소 농도(ppm)×Dilution Factor(DF)/10000
각 금속성분의 mole = 각 금속성분의 함량 / 각 금속성분의 분자량
각 금속성분의 mole % = 각 금속성분의 mole / 전체 금속성분의 mole 총합
유리프릿의 조성(단위 : 중량%)
　실
시
예		 Ag2CO3 PbO Bi2O3 TeO2 P2O5 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 SiO2 ZnO WO3 Nd2O3 MgO SnO SrO Sb2O3 Cr2O3
1 5 - 30 42 - - 12 - - 5 3 - - - 3 - -
2 10 - 30 42 - - 5 - - 10 3 - - - - - -
3 30 - 20 32 - 5 1 3 - 2 - 3 4 - - - -
4 5 32 - 48 - - 10 - 2 3 - - - - - - 　
5 10 - 10 67 - - 5 - 3 5 - - - - - - 　
6 27 20 - 40 - - 2 - 5 3 - - - - - - 3
7 7 - 14 47 3 3 8 - 3 5 - 2 　 5 　 3 　
8 14 - 27 42 - - 9 - 3 - 3 　 2 - - - -
9 25 - 20 37 - - 11 - 7 - - - - - - - -
유리프릿의 조성(단위 : 중량%)
　실
시
예		 AgI PbO Bi2O3 TeO2 P2O5 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 SiO2 ZnO WO3 Nd2O3 MgO SnO SrO Sb2O3 Cr2O3
11 13 35 - 33 - 2 - 7 3 2 - 3 2 - - - -
12 22 20 - 29 - 3 - 3 8 5 - 3 3 4 - - -
13 4 13 - 62 - 2 1 2 - 3 - 6 - 3 2 - 2
14 21 - 5 45 2 2 - 4 3 5 - 3 2 8 - - -
15 29 13 - 39 - 2 - 2 8 5 - 2 - - - - -


유리프릿의 조성(단위 : 중량%)
　실
시
예		 AgNO3 PbO Bi2O3 TeO2 P2O5 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 SiO2 ZnO WO3 Nd2O3 MgO SnO SrO Sb2O3 Cr2O3
17 15 - 21 49 - 10 - - - 2 3 - - - - - -
18 30 - 12 48 - 1 - - 5 4 - - - - - - -
20 16 - 21 42 - 11 - - 2 3 3 - - 2 - - -
23 16 19 - 45 - 7 3 - - - 3 - 2 - 5 - -
24 31 16 - 41 - 9 - - - 3 - - - - - - -


유리프릿의 조성(단위 : 중량%)
　실
시
예		 Ag2O PbO Bi2O3 TeO2 P2O5 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 SiO2 ZnO WO3 Nd2O3 MgO SnO SrO Sb2O3 Cr2O3
25 4 8 30 43 - 7 - 2 - - - 2 3 1 - - -
26 8 3 35 36 - 5 - - 3 - - 3 5 - - - 2
29 5 32 13 37 - 8 - - - - - - - 5 - - -
30 10 30 12 21 2 6 3 - - 5 - 2 3 3 - - 3
32 7 7 35 39 - 7 - - - - 3 2 - - - - -
33 12 22 13 34 - 3 - - 8 5 - 3 - - - - -


유리프릿의 조성(단위 : 중량%)
　비
교
예		 AgI PbO Bi2O3 TeO2 P2O5 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 SiO2 ZnO WO3 Nd2O3 MgO SnO SrO Sb2O3 Cr2O3
1 - - 36 51 - 7 - - 4 - - 2 - - - - -
2 10 - 19 54 - - - - - 7 - 5 3 2 - - -
3 3 35 - 41 - 3 - 13 3 　 - 2 - - - - -
4 5 38 - 40 - 12 - - 2 3 - - - - - - -
5 3 - 36 42 - 9 - - 2 5 - - 3 - - - -
6 2 5 5 61 - 14 - - 3 4 2 - 4 - - - -


몰비
Te/Ag Li/Ag Na/Ag K/Ag
실시예1 7.25 - 6.25 -
실시예2 3.62 - 1.30 -
실시예3 0.92 0.62 0.09 0.20
실시예4 8.28 - 5.21 -
실시예5 5.78 - 1.30 -
실시예6 1.28 - 0.19 -
실시예7 5.79 1.60 2.98 -
실시예8 2.59 - 1.67 -
실시예9 1.28 - 1.15 -
실시예11 3.73 0.98 - 1.81
실시예12 1.94 0.87 - 0.46
실시예13 22.77 3.18 1.11 1.68
실시예14 3.15 0.60 - 0.64
실시예15 1.98 0.44 - 0.23
실시예17 3.47 3.06 - -
실시예18 1.70 0.15 - -
실시예20 2.79 3.16 - -
실시예23 2.99 2.01 0.60 -
실시예24 1.41 1.33 - -
실시예25 7.79 5.49 - 0.83
실시예26 3.26 1.96 - -
실시예29 5.37 5.02 - -
실시예30 1.52 1.88 0.66 -
실시예32 4.04 3.14 - -
실시예33 2.05 0.78 - -
비교예 1 - - - -
비교예 2 7.93 - - -
비교예 3 20.07 6.35 - 14.55
비교예 4 8.50 11.03 - -
비교예 5 14.88 13.78 - -
비교예 6 22.11 21.95 - -


Fill Factor 및 Efficiency 측정방법
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물을 결정계 모노 웨이퍼(Wafer) 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 700℃ 내지 950℃ 사이로 30초에서 210초간 소성하였으며, 이렇게 제조 완료된 셀(Cell)은 태양전지효율 측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 태양전지의 직렬저항(Rs), Fill Factor (FF, %) 및 변환효율(%)을 측정하여 하기 표 7과 8에 각각 나타내었다.
　 직렬저항
(Rs, mΩ)		 Fill Factor (FF, %) 변환효율
(%)
실시예1 2.579 78.820 17.752
실시예2 2.430 79.203 17.882
실시예3 2.244 79.555 17.971
실시예4 2.606 78.731 17.748
실시예5 2.429 79.212 17.883
실시예6 2.237 79.587 17.974
실시예7 2.547 78.905 17.817
실시예8 2.352 79.262 17.902
실시예9 2.253 79.528 17.963
실시예11 2.422 79.215 17.883
실시예12 2.281 79.516 17.959
실시예13 2.575 78.846 17.770
실시예14 2.404 79.218 17.890
실시예15 2.293 79.460 17.942
실시예17 2.371 79.257 17.899


　 직렬저항
(Rs, mΩ)		 Fill Factor (FF, %) 변환효율
(%)
실시예18 2.300 79.449 17.936
실시예20 2.545 78.939 17.822
실시예23 2.129 79.605 17.978
실시예24 2.564 78.869 17.785
실시예25 2.512 79.006 17.865
실시예26 2.320 79.386 17.929
실시예29 2.550 78.883 17.807
실시예30 2.542 78.969 17.831
실시예32 2.526 78.989 17.843
실시예33 2.516 79.001 17.861
비교예1 3.842 77.086 17.136
비교예2 3.296 77.545 17.354
비교예3 2.642 78.520 17.687
비교예4 2.626 78.651 17.717
비교예5 2.617 78.681 17.736
비교예6 2.717 78.310 17.628

실시예 1 내지 33은 이온 분해온도가 1100℃ 이하인 은 화합물로부터 유래된 은 원소를 함유하고, Ag 대 Te의 몰비가 1 : 0.1 내지 1 : 50이며, Ag 에 대한 Li, Na 또는 K의 몰비가 1 : 0.01 내지 1 : 10 이다.
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삭제
상기 표 7과 표 8의 결과에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 33의 유리프릿을 사용한 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극은 비교예 1 내지 5 에 비하여 직렬저항 값이 낮고, 변환효율과 Fill Factor 값이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
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.

Claims (13)

  1. 은(Ag) 분말, 유리프릿, 및 유기비히클을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물을 소성하여 형성된 태양전지 전극이고,
    상기 유리프릿은 은(Ag) 원소, 텔루륨(Te) 원소, 및 주기율표 1A족 원소를 포함하고,
    상기 주기율표 1A족 원소는 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소; 를 포함하며,
    상기 유리프릿에 포함된 은 원소(Ag): 텔루륨 원소(Te)의 몰비는 1 : 0.1 내지 1 : 50이고,
    상기 은 원소(Ag)에 대한 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)의 몰비는 1 : 0.01 내지 1 : 10이며,
    상기 유리프릿이 포함하는 은(Ag) 원소는 이온 분해온도가 1100℃이하인 은 화합물로부터 형성된 것으로, 상기 은 화합물은 시안화은, 질산은, 할로겐화은, 탄산은, 초산은, 황산은 및 산화은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 전극은 상기 은(Ag) 분말에 의하여 석출된 은 결정과, 상기 유리프릿 상에 석출된 은 결정이 존재하는 것인 태양전지 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 납(Pb) 원소, 비스무스(Bi) 원소, 인(P) 원소, 게르마늄(Ge) 원소, 갈륨(Ga) 원소, 세륨(Ce) 원소, 철(Fe) 원소, 규소(Si) 원소, 아연(Zn) 원소, 텅스텐(W) 원소, 마그네슘(Mg) 원소, 세슘(Cs) 원소, 스트론튬(Sr) 원소, 몰리브덴(Mo) 원소, 티타늄(Ti) 원소, 주석(Sn) 원소, 인듐(In) 원소, 바나듐(V) 원소, 루테늄(Ru) 원소, 바륨(Ba) 원소, 니켈(Ni) 원소, 구리(Cu) 원소, 비소(As) 원소, 코발트(Co) 원소, 지르코늄(Zr) 원소, 망간(Mn) 원소, 네오디뮴(Nd) 원소, 크롬(Cr) 원소, 안티몬(Sb) 원소 및 알루미늄(Al) 원소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제2금속 원소를 더 포함하는 태양전지 전극.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 유리프릿 전체 몰수 대비 은(Ag) 원소를 0.1몰% 내지 65몰%포함하는 태양전지 전극.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 은 화합물; 텔루륨 산화물; 및 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물;을 포함하는 금속 전구체로부터 형성된 것인 태양전지 전극.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속 전구체는 납(Pb) 산화물, 비스무스(Bi) 산화물, 인(P) 산화물, 게르마늄(Ge) 산화물, 갈륨(Ga) 산화물, 세륨(Ce) 산화물, 철(Fe) 산화물, 규소(Si) 산화물, 아연(Zn) 산화물, 텅스텐(W) 산화물, 마그네슘(Mg) 산화물, 세슘(Cs) 산화물, 스트론튬(Sr) 산화물, 몰리브덴(Mo) 산화물, 티타늄(Ti) 산화물, 주석(Sn) 산화물, 인듐(In) 산화물, 바나듐(V) 산화물, 루테늄(Ru) 산화물, 바륨(Ba) 산화물, 니켈(Ni) 산화물, 구리(Cu) 산화물, 비소(As) 산화물, 코발트(Co) 산화물, 지르코늄(Zr) 산화물, 망간(Mn) 산화물, 네오디뮴(Nd) 산화물, 크롬(Cr) 산화물, 안티몬(Sb) 산화물 및 알루미늄(Al) 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제2금속 산화물을 더 포함하는 태양전지 전극.
  8. 제6항에 있어서, 상기 금속 전구체는 은 화합물 1중량% 내지 45 중량%, 텔루륨 산화물 20 중량% 내지 75 중량% 및 주기율표 1A족 원소를 포함하는 화합물 1중량% 내지 35 중량%을 포함하는 태양전지 전극.
  9. 제7항에 있어서, 상기 금속 전구체는 제2 금속 산화물을 1 중량% 내지 40 중량%로 포함하는 태양전지 전극.
  10. 제1항에 있어서, 태양전지 전극 형성용 조성물은
    상기 은 분말 60 중량% 내지 95 중량%;
    상기 유리프릿 0.1 중량% 내지 20 중량%; 및
    상기 유기비히클 1 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 태양전지 전극.
  11. 제1항에 있어서, 상기 유리프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 태양전지 전극.
  12. 제1항에 있어서, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 태양전지 전극.
  13. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP6246877B1 (ja) * 2016-09-08 2017-12-13 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 導電性ペーストおよびその製造方法、ならびに太陽電池の製造方法
KR20190073210A (ko) * 2017-12-18 2019-06-26 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
TWI687941B (zh) * 2019-01-14 2020-03-11 磐采股份有限公司 導電膠及應用該導電膠之太陽能電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103493148B (zh) * 2011-04-21 2016-01-20 昭荣化学工业株式会社 导电性糊膏
KR20130117345A (ko) * 2012-04-17 2013-10-25 헤레우스 프레셔스 메탈즈 노스 아메리카 콘쇼호켄 엘엘씨 태양 전지 접촉을 위한 전도성 후막 페이스트용 텔루륨 무기 반응 시스템
KR101999795B1 (ko) * 2012-06-27 2019-07-12 삼성전자주식회사 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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