KR102269870B1 - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 조성물이고,
상기 조성물은 하기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 60% 내지 90%인 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것으로, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 미세 선폭의 인쇄 패턴을 구현할 수 있으며, 변환효율이 우수하다:
[식 1]
상기 식 1에서, A는 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후 탈착시 요구되는 최소 전단응력(minimum shear stress)이며, B는 탈착시 전단응력의 기울기값이 5% 이하를 만족하는 변곡점 상 전단응력(shear stress)이다.
상기 조성물은 하기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 60% 내지 90%인 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것으로, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 미세 선폭의 인쇄 패턴을 구현할 수 있으며, 변환효율이 우수하다:
[식 1]
상기 식 1에서, A는 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후 탈착시 요구되는 최소 전단응력(minimum shear stress)이며, B는 탈착시 전단응력의 기울기값이 5% 이하를 만족하는 변곡점 상 전단응력(shear stress)이다.
Description
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 태양전지 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 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
태양전지 전극 형성용 조성물을 기판상에 인쇄하는 방법은 크게 그라비아 옵셋 인쇄법과 스크린 인쇄법으로 나눌 수 있다. 특히, 전극 형성용 조성물을 기판상에 인쇄시 미세선폭으로 인쇄가 가능하면서 높은 종횡비를 가질 수 있는 전극 형성용 조성물을 사용하는 것이 중요하다. 그라비아 옵셋 인쇄법의 경우에는 조성물이 갖는 점성, 건조성, 점착성 요건이 중요한 영향을 미치며, 스크린 인쇄법의 경우에는 조성물의 레올로지 특성 또는 요변성(thixotrophy)이 중요한 영향을 미친다.
한국특허공개 제2011-0040713호의 경우, 좁은 선폭 및 높은 종횡비(aspect ratio)를 구현하기 위하여 가소제로 조성물의 레벨링성 및 틱소성을 조절하였다. 한국특허공개 제2010-0069950호의 경우, 높은 종횡비를 구현하기 위해 이층 전극으로 유리전이온도(Tg)가 높은 바인더를 사용한 그라비아 오프셋 인쇄 방법을 사용하였다. 한국특허공개 제 2007-0055489 호는 은(Ag)분말의 입경으로 틱소성(TI)을 제어하여 이를 해결하려 하였으나, 미세선폭과 고 종횡비를 갖는 인쇄 패턴을 구현하기에는 여전히 한계가 있다.
본 발명의 목적은 인쇄시 미세 선폭을 구현할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 변환효율이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물을 포함하는 태양전지 전극을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 일 관점은 전도성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 조성물로써, 상기 조성물은 하기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 60% 내지 90%인 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다:
[식 1]
상기 식 1에서, A는 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후 탈착시 요구되는 최소 전단응력(minimum shear stress)이며, B는 탈착시 전단응력의 기울기값이 5% 이하를 만족하는 변곡점 상 전단응력(shear stress)이다.
상기 조성물은 전도성 분말 50 중량% 내지 90 중량%, 상기 유리 프릿 1 중량% 내지 15 중량% 및 상기 유기 비히클 5 중량% 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 표면장력이 40 mN/m 내지 65 mN/m인 표면장력 조절제를 더 포함할 수 있다.
상기 표면장력 조절제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 프로필렌카보네이트, 포름아미드, 글리세롤, 및 푸르푸랄로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 상기 표면장력 조절제를 전극형성용 조성물 중 0.1 중량% 내지 1.9 중량%를 포함할 수 있다.
상기 전도성 분말은 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 크롬(Cr), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Nickel) 및 ITO(인듐틴옥사이드)로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 금속분말을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 유연 유리 프릿, 무연 유리 프릿 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
상기 조성물은 분산제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 상기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 65% 내지 90%일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극에 관한 것이다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 미세 선폭의 인쇄 패턴을 구현할 수 있으며, 변환효율이 우수하다.
도 1은 점착성 측정시 플레이트의 간격에 따른 전단응력값을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 하기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 60% 내지 90%, 구체적으로는 65% 내지 90%일 수 있다:
[식 1]
상기 식 1의 A와 B는 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후 탈착시 요구되는 최소 전단응력(minimum shear stress)을 의미하며, B는 탈착시 전단응력의 기울기값이 5% 이하를 만족하는 변곡점 상 전단응력(shear stress)을 의미한다.
도 1은 점착성 측정시 플레이트의 이격거리(Gap)에 따른 전단응력(shear stress)값을 나타낸 그래프이다. 도 1을 참고하면, x축은 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후, 탈착시킬 때 상기 플레이트 사이의 이격거리(Gap)을 의미한다. 따라서, 합지된 후 탈착을 위하여 외력을 가하기 전 이격거리는 0mm이다. y축은 이격거리(Gap)에 따른 전단응력(shear stress)값을 의미한다. 상기 점착성 측정시 사용되는 플레이트는 지름이 25 mm, 두께 2 mm인 스테인레스 스틸이며, 상기 플레이트 사이에 공급되는 태양전지 전극 형성용 조성물의 함량은 20 g이다. 또한 Soak time은 10초, Duration time은 20초, Constant linear rate는 1.0 mm/s, Maximum gap change는 100 mm이다.
상기 점착성은 온도 25 ℃, 습도 20% 조건에서 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 이용하여 전단응력을 측정하였다.
도 1의 그래프상 합지된 플레이트의 탈착을 위하여는 A 포인트(minimum point)에서 요구되는 전단응력 이상의 외력이 가해져야 한다. 또한, B 포인트는 변곡점(stable point)으로서 이격거리에 따른 전단응력의 변화율인 d(전단응력)/dt(이격거리)가 5% 이하를 만족하는 이격거리 상에서의 전단응력 값을 의미한다.
상기 점착성 범위에서 미세 패턴의 인쇄가 가능하고 우수한 변환효율을 나타낼 수 있다. 점착성이 60% 이하인 경우에는 인쇄시 인쇄 마스크위의 퍼짐성(flooding)을 저하시킬 수 있으며, 점착성이 90%를 초과하는 경우에는 인쇄성의 저하로 인하여 라인 끊김 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물로 기판 상에 인쇄시, 특히 스크린 인쇄법으로 인쇄하는 경우, 인쇄된 패턴의 선 폭은 65 내지 90㎛이고, 선 두께는 15 ㎛내지 25 ㎛일 수 있다. 또한, 인쇄된 패턴의 선 두께 대 선 폭의 비율인 종횡비(선 두께/선 폭)는 0.15 이상, 바람직하게는 0.15 내지 0.50, 보다 바람직하게는 0.20 내지 0.40일 수 있다. 상기 종횡비의 범위에서 우수한 인쇄성을 가질 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 전도성 분말(A), 유리 프릿(B) 및 유기 비히클(C)을 포함한다. 또한, 선택적으로 표면장력 조절제(D)를 더 포함할 수 있다. 상기 조성물은 스크린 인쇄법으로 웨이퍼 기판상에 인쇄 시 미세선폭의 구현이 가능하고, 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극은 변환효율이 우수하다. 이하, 태양전지 전극 형성용 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
(A) 전도성 분말
본 발명에서 사용되는 전도성 분말은 전도성을 가지는 유기물 또는 무기물이 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 크롬(Cr), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Nickel) 또는 ITO(인듐틴옥사이드)가 사용될 수 있다. 이러한 전도성 분말은 1종 또는 그 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 전도성 분말은 은(Ag) 입자를 포함하며, 은 입자 외에 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 아연(Zn) 또는 구리(Cu) 입자들이 더 첨가될 수 있다.
상기 전도성 분말은 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛의 평균 입경을 가지는 것을 사용될 수 있다. 바람직하게는 0.2 내지 7㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5㎛이다.
상기 전도성 분말은 조성물 전체 중량 대비 50 내지 90 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 저항의 증가로 변환 효율이 낮아지는 것을 막을 수 있고, 유기 비히클 양의 상대적인 감소로 페이스트화가 어려워지는 것을 막을 수 있으며, 적절한 분산성, 유동성 및 인쇄성을 가질 수 있다.
(B) 유리 프릿
유리 프릿(glass frit)은 전극 페이스트의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 은 입자를 용융시켜 저항이 낮아질 수 있도록 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시키고, 전도성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
태양전지의 효율을 증가시키기 위하여 태양전지의 면적을 증가시키면 태양전지의 접촉저항이 높아질 수 있으므로 pn 접합(pn junction)에 대한 피해를 최소화함과 동시에 직렬저항을 최소화시켜야 한다. 또한, 다양한 면저항의 웨이퍼의 증가에 따라 소성 온도가 변동폭이 커지므로 넓은 소성 온도에서도 열안정성을 충분히 확보될 수 있는 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유리 프릿은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유연 유리 프릿 또는 무연 유리 프릿 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 유리 프릿은 산화납, 산화규소, 산화텔루륨, 산화비스무스, 산화아연, 산화붕소, 산화알루미늄, 산화텅스텐 등으로부터 선택된 금속 산화물을 단독으로 또는 이들 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 또는 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3) 유리 프릿 등이 이용될 수 있다.
유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 기술된 금속산화물의 조성으로 혼합한다. 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 혼합할 수 있다. 혼합된 조성물을 900 ℃ - 1300 ℃의 조건에서 용융시키고, 25 ℃에서 ??칭(quenching)한다. 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 유리 프릿을 얻을 수 있다.
상기 유리 프릿의 형상은 구형이어도 부정형상이어도 무방하다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
상기 유리 프릿은 상용의 제품을 구매하여 사용하거나 원하는 조성을 얻기 위해, 예를 들어, 이산화규소(SiO2), 알루미늄산화물(Al2O3), 붕소산화물(B2O3), 비스무스산화물(Bi2O3), 나트륨산화물(Na2O), 산화아연(ZnO) 등을 선택적으로 용융하여 제조할 수도 있다.
상기 유리 프릿은 조성물 전체 중량 대비 1 내지 15 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 적절한 분산성, 유동성 및 인쇄성을 가질 수 있다.
(C) 유기 비히클
유기비히클은 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 있고, 통상의 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 알코올의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸센로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌글리콜모노부틸 에테르), 디부틸카비톨(디에틸렌글리콜디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌글리콜모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌글리콜모노메틸 에테르, 헥실렌글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 5 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(D) 표면장력 조절제
본 발명의 조성물은 표면장력 조절제(surface tension modifier)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 표면장력 조절제는 표면장력이 40 mN/m 이상, 예를 들면 40 내지 65 mN/m인 공용매(co-solvent)를 의미한다.
일 예로서, 상기 표면장력 조절제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 프로필렌카보네이트, 포름아미드, 글리세롤, 및 푸르푸랄로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 표면장력 조절제는 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1내지 1.9 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 적절한 유동성 및 인쇄성을 가질 수 있다.
(E) 기타 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, 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 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 2를 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 형성용조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400 ℃ 내지 950 ℃, 바람직하게는 750 ℃ 내지 950 ℃에서 약 30초 내지 50초 소성하는 소성 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
실시예 1 - 6 및 비교예 1
실시예 1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스(Dow chemical company, STD4, SDT200) 1.5중량%를 용매인 부틸카비톨(Dow Chem.社) 6.2 중량%에 60 ℃에서 충분히 용해하여 유기 비히클을 제조 하고, 유기 비히클에 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 85 중량%, 평균 입경이 1.0 ㎛인 유리 프릿((주)파티클로지, CI-124) 3 중량%, 표면장력 조절제로서 테트라에틸렌글리콜(Tetraethylene glycol)(시그마 알드리치社) 0.3 중량%과 포름아마이드(Formamide, 시그마 알드리치社) 0.6 중량%, 첨가제로서 분산제(BYK102, BYK-chemie) 0.2 중량%, 요변제(Thixatrol ST, Elementis co.)을 0.3 중량% 및 가소제디메틸아디페이트(시그마 알드리치社) 2.9 중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅하여 인쇄하였다. 하기 물성 측정 방법에 의거하여 각 물성을 측정한 후 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2 - 6 및 비교예 1
하기 표1의 조성으로 각 성분이 포함된 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조한 후 스크린 프린팅으로 패턴을 인쇄하였다.
물성 측정 방법
o 점착성(Tackiness)의 측정:
온도 25 ℃, 습도 20% 조건에서 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate, 지름 25 mm, 두께 2 mm인 스테인레스 스틸) 한 쌍을 태양전지 전극 형성용 조성물 20 g을 매개로 합지시킨 후 외력을 가하여 탈착 시 전단응력을 측정한 후 하기 식 1에 대입하여 점착성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[식 1]
상기 식 1의 A와 B는 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후 탈착시 요구되는 최소 전단응력(minimum shear stress)을 의미하며, B는 탈착시 전단응력의 기울기값이 5% 이하를 만족하는 변곡점 상 전단응력(shear stress)을 의미한다.
o 단락전류 및 변환효율 측정:
상기 실시예 및 비교예에서 준비된 태양전지 전극 형성용 조성물을 결정계모노웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형소성로를 사용하여 600 ℃ 내지 900 ℃ 사이로 60초에서 210초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율 측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 단락전류(Isc) 및 변환효율(%)을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
o 선 폭 및 두께 측정:
태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하여 30 ㎛ 내지 50 ㎛의 선 폭으로 설계된 스크린 마스크를 사용하여 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하였다. 인쇄한 웨이퍼를 건조, 소성한 후 제조된 전극(finger bar)의 선 폭 및 두께를 VK 장비(KEYENCE社 VK9710)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[단위: 중량%]
상기 표 1의 결과값을 참고하면, 상기 식 1을 만족하는 실시예 1 내지 6의 태양전지 전극 형성용 조성물은 미세패턴 인쇄성이 우수하고, 이로부터 제조된 태양전지 전극은 변환효율이 우수한 것을 알 수 있다.
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 (9)
- 전도성 분말;
유리 프릿;
유기 비히클; 및
표면장력이 40 mN/m 내지 65 mN/m인 표면장력 조절제;를 포함하는 조성물이고,
상기 표면장력 조절제는 전극형성용 조성물 중 0.1 중량% 내지 1.9 중량%로 포함되며,
상기 표면장력 조절제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 프로필렌카보네이트, 포름아미드, 글리세롤, 및 푸르푸랄로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 화합물을 포함하고,
상기 조성물은 하기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 60% 내지 90%인 태양전지 전극 형성용 조성물:
[식 1]
상기 식 1에서, A는 태양전지 전극 형성용 조성물을 매개로 한 쌍의 25 mm 평행 플레이트(25 mm parallel plate)를 합지시킨 후 탈착시 요구되는 최소 전단응력(minimum shear stress)이며, B는 탈착시 전단응력의 기울기값이 5% 이하를 만족하는 변곡점 상 전단응력(shear stress)이다.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은
전도성 분말 50 중량% 내지 90 중량%;
상기 유리 프릿 1 중량% 내지 15 중량%; 및
상기 유기 비히클 5 중량% 내지 40 중량%;
를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 전도성 분말은 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 크롬(Cr), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Nickel) 및 ITO(인듐틴옥사이드)로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 금속분말을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 유연 유리 프릿, 무연 유리 프릿 또는 이들의 혼합물을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은 분산제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 식 1로 표시되는 점착성(tackiness)이 65% 내지 90%인 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극.
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