KR102485772B1 - Paste composition for solar cells - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 패시베이션막의 개구부의 지름이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적이 결정계 태양 전지 셀의 면적의 0.5 ~ 5%인 결정계 태양 전지 셀에 대하여 적용한 경우에, 우수한 변환 효율을 달성할 수 있는 것과 함께, 소성 후의 전극층 계면에서의 보이드의 발생을 억제하고, 더욱 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하율을 억제할 수 있는 태양 전지용 페이스트 혼합물을 제공한다.
본 발명은, 구체적으로는, 개구부를 설치한 패시베이션(Passivation) 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여 p+ 층을 형성하는 용도에 사용하는, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물로서,
(1) 상기 개구부는 직경이 100 μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적은 상기 결정계 태양 전지 셀의 면적의 0.5 ~ 5%이며,
(2) 상기 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 장경이 5μm 이하의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하는,
것을 특징으로 하는 태양 전지용 페이스트 조성물을 제공한다.The present invention, when applied to a crystalline solar cell in which the diameter of the opening of the passivation film is 100 μm or less and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the area of the crystalline solar cell, excellent conversion efficiency can be achieved In addition, a paste mixture for a solar cell capable of suppressing generation of voids at an interface between electrode layers after firing and further suppressing a rate of decrease in conversion efficiency after a static mechanical load test is provided.
Specifically, the present invention is a paste composition for a solar cell containing glass powder, an organic vehicle and a conductive material, which is used for forming a p + layer in a crystalline solar cell having a passivation film with openings. as,
(1) the opening has a diameter of 100 μm or less, and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the area of the crystalline solar cell;
(2) The conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal with a major diameter of 5 μm or less,
It provides a paste composition for a solar cell, characterized in that.

Description

태양 전지용 페이스트 조성물Paste composition for solar cells

본 발명은, 태양 전지용 페이스트 조성물에 관하여, 특히 레이저 조사 등을 이용하여 개구부를 설치한 패시베이션 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여 p+ 층을 형성하는 것을 목적으로 하는 태양 전지용 페이스트 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 개구부의 직경이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적은 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5% 인(이하 본 명세서에서 개구부의 총 면적의 비율은 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적을 기준으로 한다) 결정계 태양 전지 셀에 대하여 적용하는 태양 전지용 페이스트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a paste composition for a solar cell, and particularly to a paste composition for a solar cell for the purpose of forming a p + layer in a crystalline solar cell having a passivation film in which openings are provided using laser irradiation or the like. More specifically, the diameter of the opening is 100 μm or less, and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell (see below). In the specification, the ratio of the total area of the openings is based on the total area of the rear passivation film before the openings are provided.) It relates to a paste composition for a solar cell applied to a crystalline solar cell.

최근, 결정계 태양 전지 셀의 변환 효율(발전 효율), 안정성 등을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다. 그 하나로서, 셀 이면에 질화 규소, 산화 규소, 산화 알루미늄 등으로부터 이루어지는 패시베이션 막을 가지는 PERC(Passivated emitter and rear cell)형 고변환 효율 셀이 주목 받고있다.In recent years, various researches and developments have been conducted for the purpose of improving the conversion efficiency (power generation efficiency), stability, and the like of crystalline solar cells. As one of them, a PERC (Passivated emitter and rear cell) type high conversion efficiency cell having a passivation film made of silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, or the like on the back surface of the cell is attracting attention.

PERC형 고변환 효율 셀은, 예를 들면 알루미늄을 주성분으로하는 전극층을 구비한 구조를 가진다. 이 전극층(특히 이면 전극층)은, 예를 들면 알루미늄을 주체로하는 페이스트 조성물을, 패시베이션 막의 개구부를 피복하도록 패턴 형상에 도포하여, 필요에 따라 건조 후, 소성함으로써 형성된다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 알루미늄 분말과, 알루미늄-실리콘 합금 분말과, 실리콘 분말과, 유리 분말과 유기 비히클을 포함하는 페이스트 조성물이 개시되어 있다. 그리고 전극층의 구성을 적절하게 설계하는 것으로, PERC형 고변환 효율 셀의 변환 효율을 높일 수 것으로 알려져 있다.A PERC type high conversion efficiency cell has a structure including, for example, an electrode layer containing aluminum as a main component. This electrode layer (particularly the back electrode layer) is formed by, for example, applying a paste composition mainly composed of aluminum to a pattern shape so as to cover the openings of the passivation film, and, if necessary, drying and then baking. For example, Patent Document 1 discloses a paste composition containing aluminum powder, aluminum-silicon alloy powder, silicon powder, glass powder, and an organic vehicle. And, it is known that the conversion efficiency of the PERC type high conversion efficiency cell can be increased by appropriately designing the configuration of the electrode layer.

또한, 최근에는 PERC형 고변환 효율 셀의 변환 효율을 더욱 높일 수있는 방법으로, 패시베이션 막의 개구부의 면적을 작게하여, 패시베이션 막의 면적을 늘림으로써, 전자와 홀과의 재결합을 억제할 수 있는 것이 검토되어 오고 있다.In addition, recently, as a method for further increasing the conversion efficiency of a PERC type high conversion efficiency cell, it has been studied that recombination between electrons and holes can be suppressed by reducing the area of the opening of the passivation film and increasing the area of the passivation film. It is coming.

특개 2013-143499 호 공보Publication No. 2013-143499

그러나, 종래의 페이스트 조성물을 이용하여 전극층을 형성하는 경우에, 특히 개구부 직경이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적이 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5 %인 결정계 태양 전지에 대해서는 변환 효율의 향상에 아직 개선의 여지가 있다. 또한, 전극층 계면에 보이드이라 불리는 공극이 발생할 수 있는 외. 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하 속도가 3% 이상 된다는 문제가 있다. 전극층 계면에 보이드가 발생한 경우에는, 저항을 증가시킴과 동시에 결정계 태양 전지 셀의 장기 신뢰성이 저하될 수 있다.However, in the case of forming an electrode layer using a conventional paste composition, in particular, the diameter of the opening is 100 μm or less, and the total area of the opening is the entire back surface passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell. There is still room for improvement in improving the conversion efficiency for crystalline solar cells that account for 0.5 to 5% of the area of . In addition, voids called voids may occur at the interface of the electrode layer. There is a problem that the reduction rate of the conversion efficiency after the static mechanical load test is 3% or more. When voids are generated at the interface of the electrode layer, long-term reliability of the crystalline solar cell may deteriorate while increasing resistance.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 패시베이션 막의 개구부의 직경이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적이 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5% 인 결정계 태양 전지 셀에 대하여 적용한 경우에도 우수한 변환 효율을 달성할 수 있는 것과 함께, 소성 후의 전극층 계면에서의 보이드의 발생을 억제하고, 또한 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하 속도를 억제할 수 있는 태양 전지용 페이스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 해당 태양 전지용 페이스트 조성물을 이용한 이면 전극의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was made in view of the above, and the diameter of the opening of the passivation film is 100 μm or less, and the total area of the opening is equal to the total area of the back surface passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell. Even when applied to a 0.5 to 5% crystalline solar cell, excellent conversion efficiency can be achieved, generation of voids at the interface of the electrode layer after firing is suppressed, and the rate of decrease in conversion efficiency after the static mechanical load test is reduced. It is an object of the present invention to provide a paste composition for a solar cell capable of suppressing. Another object is to provide a method for forming a back electrode using the solar cell paste composition.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 특정의 도전성 재료를 포함하는 페이스트 조성물이 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that a paste composition containing a specific conductive material can achieve the above object, and have completed the present invention.

즉, 본 발명은하기의 태양 전지용 페이스트 조성물에 관한 것이다.That is, the present invention relates to the following solar cell paste composition.

1. 개구부를 설치한 패시베이션(Passivation) 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여 p+ 층을 형성하는 용도에 사용하는, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물로서, 1. A paste composition for a solar cell containing glass powder, an organic vehicle and a conductive material, which is used for forming a p + layer for a crystalline solar cell having a passivation film with openings,

(1) 상기 개구부는 직경이 100 μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적은 상기 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%이며, (1) The opening has a diameter of 100 μm or less, and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell,

(2) 상기 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 장경이 5μm 이하의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하는,(2) The conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal with a major diameter of 5 μm or less,

것을 특징으로 하는 태양 전지용 페이스트 조성물.A paste composition for a solar cell, characterized in that.

2. 상기 알루미늄 분말 100 질량부에 대하여, 상기 알루미늄-실리콘 합금 분말 40 ~ 700 질량부, 상기 유리 분말 0.1 ~ 15 질량부 및 상기 유기 비히클 20 ~ 45 질량부를 함유하는, 상기 항 1에 기재의 태양 전지용 페이스트 조성물.2. The aspect described in item 1, containing 40 to 700 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder, 0.1 to 15 parts by mass of the glass powder, and 20 to 45 parts by mass of the organic vehicle, based on 100 parts by mass of the aluminum powder. Battery paste composition.

3. 상기 개구부 직경이 20 ~ 100 μm인, 상기 항 1 또는 2에 기재의 태양 전지용 페이스트 조성물.3. The solar cell paste composition according to the above item 1 or 2, wherein the opening diameter is 20 to 100 µm.

4. 개구부를 설치한 패시베이션 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여, 상기 개구부를 피복하도록, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물을 도포하는 것에 의해 도막을 형성하는 공정 1, 및,4. Step 1 of forming a coating film by applying a paste composition for a solar cell containing glass powder, an organic vehicle, and a conductive material to a crystalline solar cell having a passivation film provided with openings so as to cover the openings, and ,

상기 도막을 700 ~ 900℃에서 소성하는 공정 2,Step 2 of firing the coating at 700 to 900 ° C;

를 가지는 결정계 태양 전지 셀의 이면 전극의 형성 방법에 있어서,In the method of forming a back electrode of a crystalline solar cell having a,

(1) 상기 개구부는 직경이 100 μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적은 상기 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%이며, (1) The opening has a diameter of 100 μm or less, and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell,

(2) 상기 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 장경이 5μm 이하의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하는,(2) The conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 5 μm or less,

것을 특징으로하는 이면 전극의 형성 방법.A method of forming a back electrode, characterized in that.

5. 상기 알루미늄 분말 100 질량부에 대하여, 상기 알루미늄-실리콘 합금 분말 40 ~ 700 질량부, 상기 유리 분말 0.1 ~ 15 질량부 및 상기 유기 비히클 20 ~ 45 질량부를 함유하는, 상기 항 4에 기재의 이면 전극의 형성 방법.5. Based on 100 parts by mass of the aluminum powder, 40 to 700 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder, 0.1 to 15 parts by mass of the glass powder, and 20 to 45 parts by mass of the organic vehicle. A method of forming an electrode.

6. 상기 개구부 직경이 20 ~ 100 μm인, 상기 항 4 또는 5에 기재의 이면 전극의 형성 방법.6. The method for forming the back electrode according to item 4 or 5, wherein the diameter of the opening is 20 to 100 µm.

본 발명의 태양 전지용 페이스트 조성물은, 결정계 태양 전지 셀(특히 PERC형 고변환 효율 셀)의 중에서도 패시베이션 막의 개구부의 직경이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적이 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%인 결정계 태양 전지 셀에 대하여 적용하는 경우에도 우수한 변환 효율을 달성할 수 있는 것과 동시에, 소성 후의 전극층 계면에서의 보이드의 발생을 억제하고, 또한 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하 속도를 억제 할 수 있다.In the paste composition for solar cells of the present invention, among crystalline solar cells (especially PERC type high conversion efficiency cells), the diameter of the opening of the passivation film is 100 μm or less, and the total area of the opening is on the back side of the crystalline solar cell. Even when applied to a crystalline solar cell in which 0.5 to 5% of the total area of the backside passivation film before the opening is provided, excellent conversion efficiency can be achieved, and generation of voids at the interface between the electrode layers after firing can be suppressed. In addition, the rate of decrease in conversion efficiency after the static mechanical load test can be suppressed.

[도 1] PERC형 태양 전지 셀의 단면 구조의 일례를 나타내는 모식도이며, (a)는 그 실시 형태의 일례를 나타내고, (b)는 그 실시 형태의 다른 예를 나타낸다.
[도 2] 실시예 및 비교예에서 제조된 전극 구조의 단면 모식도이다.
[도 3] 알루미늄 분말, 및 알루미늄-실리콘 합금 분말의 표면을 전자 현미경으로 관찰한 관찰상을 나타내는 도면이다. 구체적으로, (a)는 실리콘 함유량이 20 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 분말, (b)는 알루미늄 분말, (c)는 실리콘 함유량이 15 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 분말의 관찰상이다.1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a PERC type solar cell, in which (a) shows an example of the embodiment, and (b) shows another example of the embodiment.
[Fig. 2] is a schematic cross-sectional view of electrode structures manufactured in Examples and Comparative Examples.
[ Fig. 3 ] A diagram showing observation images obtained by observing the surfaces of aluminum powder and aluminum-silicon alloy powder with an electron microscope. Specifically, (a) is an observation image of an aluminum-silicon alloy powder having a silicon content of 20 atomic %, (b) an aluminum powder, and (c) an aluminum-silicon alloy powder having a silicon content of 15 atomic %.

이하, 본 발명의 태양 전지용 페이스트 조성물에 대해 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서에서, 「~」로 표시되는 범위는, 특별히 설명하는 경우를 제외하고 「이상, 이하」을 의미한다. Hereinafter, the paste composition for a solar cell of the present invention will be described in detail. In addition, in this specification, the range represented by "-" means "above and below" except the case where it demonstrates specially.

본 발명의 태양 전지용 페이스트 조성물은, 예를 들면, 결정계 태양 전지 셀의 전극을 형성하는 데 사용할 수 있다. 결정계 태양 전지로는 특히 한정되지 않으며, 예를 들면, PERC(Passivated emitter and rear cell)형 고변환 효율 셀(이하 「PERC형 태양 전지 셀」이라 한다)을 들 수 있다. 본 발명의 태양 전지용 페이스트 조성물은, 예를 들면, PERC형 태양 전지 셀의 이면 전극을 형성하는 데 사용할 수 있다. 이하, 본 발명의 페이스트 조성물을, 간단히 「페이스트 조성물」이라고도 기재한다. The paste composition for a solar cell of the present invention can be used, for example, to form an electrode of a crystalline solar cell. The crystalline solar cell is not particularly limited, and examples thereof include a PERC (Passivated emitter and rear cell) type high conversion efficiency cell (hereinafter referred to as a "PERC type solar cell"). The paste composition for a solar cell of the present invention can be used, for example, to form a back electrode of a PERC type solar cell. Hereinafter, the paste composition of the present invention is also simply described as "paste composition".

먼저, PERC형 태양 전지 셀의 구조의 일례를 설명한다. First, an example of the structure of a PERC solar cell will be described.

1. PERC형 태양 전지 셀1. PERC type solar cell

도 1 (a), (b)는, PERC형 태양 전지 셀의 일반적인 단면 구조의 모식도이다. PERC형 태양 전지 셀은, 실리콘 반도체 기판(1), n형 불순물층(2), 반사 방지막(패시베이션 막)(3), 그리드 전극(4), 전극층(이면 전극층)(5), 합금층(6), p+ 층(7)을 구성 요소로 포함할 수 있다.1(a) and (b) are schematic diagrams of a general cross-sectional structure of a PERC solar cell. A PERC type solar cell includes a silicon semiconductor substrate 1, an n-type impurity layer 2, an antireflection film (passivation film) 3, a grid electrode 4, an electrode layer (back electrode layer) 5, an alloy layer ( 6), the p + layer 7 may be included as a component.

실리콘 반도체 기판(1)은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 두께가 180 ~ 250 μm의 p형 실리콘 기판이 사용된다.The silicon semiconductor substrate 1 is not particularly limited, and a p-type silicon substrate having a thickness of 180 to 250 μm is used, for example.

n형 불순물층(2)은, 실리콘 반도체 기판(1)의 수광면 측에 설치된다. n형 불순물층(2)의 두께는, 예를 들면, 0.3 ~ 0.6μm이다. The n-type impurity layer 2 is provided on the light-receiving surface side of the silicon semiconductor substrate 1 . The thickness of the n-type impurity layer 2 is, for example, 0.3 to 0.6 μm.

　

반사 방지막(3) 및 그리드 전극(4)은, n형 불순물층(2)의 표면에 설치된다. 반사 방지막(3)은, 예를 들면, 질화 실리콘 막으로 형성된 패시베이션 막이라고도 불린다. 반사 방지막(3)은, 소위 패시베이션 막으로 작용하여, 실리콘 반도체 기판 (1)의 표면에서의 전자의 재결합을 억제할 수 있어, 결과적으로, 발생한 캐리어의 재결합율을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이에 의해, PERC형 태양 전지 셀의 변환 효율이 증가된다.The antireflection film 3 and the grid electrode 4 are provided on the surface of the n-type impurity layer 2 . The antireflection film 3 is also called a passivation film formed of, for example, a silicon nitride film. The antireflection film 3 functions as a so-called passivation film, and can suppress recombination of electrons on the surface of the silicon semiconductor substrate 1, consequently making it possible to reduce the recombination rate of generated carriers. This increases the conversion efficiency of the PERC type solar cell.

반사 방지막(패시베이션 막)(3)은, 실리콘 반도체 기판(1)의 이면 측, 즉, 상기 수광면과 반대측의 면에 설치된다. 또한, 이의 이면 측의 반사 방지막(패시베이션 막)(3)를 관통하고, 또한, 실리콘 반도체 기판(1)의 이면의 일부를 깎듯이 형성된 콘택트 구멍(본 발명에서의 개구부)이, 실리콘 반도체 기판(1)의 이면 측에 형성되어 있다.An antireflection film (passivation film) 3 is provided on the back side of the silicon semiconductor substrate 1, that is, on the surface opposite to the light receiving surface. In addition, a contact hole (opening in the present invention) penetrates the antireflection film (passivation film) 3 on the back surface side and is formed by cutting a part of the back surface of the silicon semiconductor substrate 1, 1) is formed on the back side.

전극층(5)는, 상기 콘택트 구멍을 통해 실리콘 반도체 기판(1)에 접촉하도록 형성되어 있다. 전극층(5)는, 본 발명의 페이스트 조성물에 의해 형성되는 부재이며, 소정의 패턴 형상으로 형성된다. 도 1(a)의 형태와 같이, 전극층(5)는, PERC형 태양 전지 셀의 이면 전체를 덮도록 형성되어 있어도 좋고, 또는 도 1(b)의 형태와 같이 콘택트 구멍 및 그 근방을 덮도록 형성되어 있어도 좋다. 전극층(5)의 주성분은 알루미늄이기 때문에, 전극층(5)는 알루미늄 전극층이다. The electrode layer 5 is formed so as to contact the silicon semiconductor substrate 1 through the contact hole. The electrode layer 5 is a member formed from the paste composition of the present invention, and is formed in a predetermined pattern shape. As in the form of FIG. 1(a), the electrode layer 5 may be formed so as to cover the entire back surface of the PERC solar cell, or as in the form of FIG. 1(b), the electrode layer 5 may be formed to cover the contact hole and its vicinity. may be formed. Since the main component of the electrode layer 5 is aluminum, the electrode layer 5 is an aluminum electrode layer.

전극층(5)는, 예를 들면, 페이스트 조성물을 소정의 패턴 형상에 도포하고, 소성함으로써 형성된다. 도포 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 스크린 인쇄 등의 공지의 방법을 들 수 있다. 페이스트 조성물을 도포하고, 필요에 따라 건조시킨 후, 예를 들면, 알루미늄의 융점(약 660℃)을 초과하는 온도에서 단시간 소성함으로써 전극층(5)가 형성된다. The electrode layer 5 is formed, for example, by applying a paste composition to a predetermined pattern shape and firing it. The application method is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as screen printing. The electrode layer 5 is formed by applying a paste composition, drying it as necessary, and then baking it for a short time at a temperature exceeding the melting point of aluminum (about 660°C), for example.

본 발명에서는, 소성 온도는 알루미늄의 융점(약 660℃)을 초과하는 온도이면 좋지만, 700 ~ 900℃ 정도가 바람직하고, 780 ~ 900℃ 정도가 보다 바람직하다. 소성 시간은 소망의 전극층(5)가 형성되는 범위에서 소성 온도에 따라 적절하게 설정할 수 있다. In the present invention, the firing temperature may be a temperature exceeding the melting point of aluminum (about 660°C), but is preferably about 700 to 900°C, and more preferably about 780 to 900°C. The firing time can be appropriately set depending on the firing temperature within a range in which a desired electrode layer 5 is formed.

이와 같이 소성하면, 페이스트 조성물에 포함된 알루미늄이, 실리콘 반도체 기판(1)의 내부에 확산한다. 이에 의해, 전극층(5)와 실리콘 반도체 기판(1)과의 사이에 알루미늄-실리콘 (Al-Si) 합금층(합금층 6)이 형성되고, 이와 동시에, 알루미늄 원자의 확산으로, 불순물층으로의 p+층(7)이 형성된다. When fired in this way, aluminum contained in the paste composition diffuses into the inside of the silicon semiconductor substrate 1 . As a result, an aluminum-silicon (Al-Si) alloy layer (alloy layer 6) is formed between the electrode layer 5 and the silicon semiconductor substrate 1, and at the same time, diffusion of aluminum atoms into the impurity layer occurs. A p + layer 7 is formed.

p+층(7)은, 전자의 재결합을 방지하고, 생성 캐리어의 수집 효율을 향상시키는 효과, 소위 BSF(Back Surface Field) 효과를 가져올 수 있다. The p + layer 7 can prevent recombination of electrons and improve the collection efficiency of generated carriers, a so-called BSF (Back Surface Field) effect.

상기 전극층(5) 및 합금층(6)에서 형성되는 전극이, 도 1이에 나타낸 이면 전극(8)이다. 따라서, 이면 전극(8)은, 페이스트 조성물을 이용하여 형성된, 예를 들면, 이면 측의 반사 방지막(패시베이션 막) 3에 마련한 콘택트 구멍 9(개구부)를 피복하도록 도공하여, 필요에 따라 건조 후, 소성하는 것에 의해 이면 전극(8)을 형성할 수 있다.An electrode formed from the electrode layer 5 and the alloy layer 6 is the back electrode 8 shown in FIG. Therefore, the back electrode 8 is coated so as to cover the contact holes 9 (openings) provided in the antireflection film (passivation film) 3 on the back side, for example, formed using a paste composition, and dried as necessary, By firing, the back electrode 8 can be formed.

여기서, 본 발명의 페이스트 조성물을 이용하여 이면 전극(8)을 형성함으로써, 패시베이션 막의 개구부의 직경이 100 μm 이하(바람직하게는 20 ~ 100 μm)이며, 개구부의 총 면적이, 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%(특히 2 ~ 4%, 나아가서는 2.5 ~ 3.5%)인 결정계 태양 전지 셀에 적용한 경우에도 우수한 효율을 달성할 수 있는 것과 함께, 소성 후의 전극층 계면에서의 보이드의 발생을 억제하고, 또한, 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하 속도를 억제할 수 있다.Here, by forming the back electrode 8 using the paste composition of the present invention, the diameter of the opening of the passivation film is 100 μm or less (preferably 20 to 100 μm), and the total area of the opening is crystalline solar cell. Excellent efficiency can be achieved even when applied to a crystalline solar cell that accounts for 0.5 to 5% (particularly 2 to 4%, and further 2.5 to 3.5%) of the total area of the backside passivation film before providing the opening on the backside side. In addition, generation of voids at the interface of the electrode layer after firing can be suppressed, and the rate of decrease in conversion efficiency after the static mechanical load test can be suppressed.

2. 페이스트 조성물2. Paste composition

본 발명의 페이스트 조성물은, 개구부를 설치한 패시베이션 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여 p+ 층을 형성하는 용도에 사용하는, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물로서, The paste composition of the present invention is a paste composition for a solar cell containing glass powder, an organic vehicle and a conductive material, which is used for forming a p + layer for a crystalline solar cell having a passivation film with openings,

(1) 상기 개구부는 직경이 100 μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적은 상기 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%이며, (1) The opening has a diameter of 100 μm or less, and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell,

(2) 상기 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 장경이 5μm 이하의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하는 것을,(2) The conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 5 μm or less,

특징으로 한다.to be characterized

상술한 바와 같이, 페이스트 조성물을 사용하여, PERC형 태양 전지 셀 등의 태양 전지 셀의 이면 전극을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 페이스트 조성물은, 실리콘 기판 상에 형성된 패시베이션 막에 설치한 개구부(콘택트 구멍)을 통해 실리콘 기판에 전기적으로 접촉하는 태양 전지용 이면 전극을 형성하기 위해 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 페이스트 조성물에 의하면, 결정계 태양 전지 셀(특히 PERC형 태양 전지)의 중에서도 패시베이션 막의 개구부의 직경이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적이 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5% 인 결정계 태양 전지 셀에 적용하는 경우에도 우수한 변환 효율을 달성할 수 있는 것과 동시에, 소성 후의 전극층 계면에서의 보이드의 발생을 억제하고, 또한 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하 속도를 억제할 수 있다. As described above, the back electrode of a solar cell such as a PERC type solar cell can be formed using the paste composition. That is, the paste composition of the present invention can be used to form a back electrode for a solar cell that electrically contacts a silicon substrate through an opening (contact hole) provided in a passivation film formed on the silicon substrate. Further, according to the paste composition of the present invention, among crystalline solar cells (especially PERC solar cells), the diameter of the opening of the passivation film is 100 μm or less, and the total area of the opening is the above on the back side of the crystalline solar cell. Even when applied to a crystalline solar cell that is 0.5 to 5% of the total area of the backside passivation film before openings are provided, excellent conversion efficiency can be achieved, and generation of voids at the interface of the electrode layer after firing is suppressed, In addition, the rate of decrease in conversion efficiency after the static mechanical load test can be suppressed.

페이스트 조성물은, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료(금속 입자)를 구성 성분으로 포함한다. 그리고, 페이스트 조성물이 도전성 재료(금속 입자)를 포함하여 페이스트 조성물의 도막이 소성되어 형성되는 소결체는, 실리콘 기판과 전기적으로 접속하는 도전성이 발휘된다.The paste composition contains a glass powder, an organic vehicle, and a conductive material (metal particles) as constituent components. And the sintered compact formed by baking the coating film of a paste composition containing a conductive material (metal particle) in a paste composition exhibits conductivity electrically connected to a silicon substrate.

(도전성 재료)(conductive material)

본 발명에서, 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 장경이 5 μm 이하의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유한다.In the present invention, the conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having a primary silicon crystal with a major diameter of 5 µm or less.

상기 알루미늄 분말은 합금이 형성되지 않은 알루미늄을 말하나, 불가피한 불순물 및 원료 유래의 미량의 첨가 원소의 존재는 배제하지 않는다.The aluminum powder refers to aluminum in which no alloy is formed, but the presence of unavoidable impurities and trace amounts of additive elements derived from raw materials is not excluded.

본 발명에서 사용하는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 알루미늄과 실리콘과의 합금 분말을 나타내지만, 알루미늄 및 실리콘 중의 불가피한 불순물 및 원료 유래의 미량의 첨가 원소의 존재는 배제하지 않는다. 본 발명에는, 상기 알루미늄-실리콘 합금의 실리콘 함유량은 12 ~ 30 원자%가 바람직하고, 17 ~ 25 원자%가 보다 바람직하다. 이러한 알루미늄-실리콘 합금 분말을 도전성 재료에 함유함으로써 페이스트 조성물의 도막을 소성할 경우에 페이스트 조성물 중의 알루미늄과 실리콘 기판 중의 실리콘과의 과도한 반응을 억제하고, 전극층 계면(상세하게는 전극층과 실리콘 기판과의 계면)에서의 보이드의 발생을 억제할 수 있다.The aluminum-silicon alloy powder used in the present invention represents an alloy powder of aluminum and silicon, but the presence of unavoidable impurities in aluminum and silicon and trace amounts of additive elements derived from raw materials is not excluded. In the present invention, the silicon content of the aluminum-silicon alloy is preferably 12 to 30 atomic %, more preferably 17 to 25 atomic %. By including such aluminum-silicon alloy powder in the conductive material, excessive reaction between aluminum in the paste composition and silicon in the silicon substrate is suppressed when the coating film of the paste composition is fired, and the electrode layer interface (specifically, the electrode layer and the silicon substrate The generation of voids at the interface) can be suppressed.

본 발명에서 사용하는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 장경이 5 μm 이하(즉, 0 μm 초과 5 μm 이하)의 실리콘 초정을 가지는 것을 특징으로 한다. 이러한 알루미늄-실리콘 합금 분말을 도전성 재료에 함유함으로써, 전극층의 저항을 낮추고 우수한 변환 효율을 달성할 수 있는 동시에, 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하 속도를 억제할 수 있다. 초정의 장경은 5 μm 이하이면 좋지만, 그 중에서도 1 ~ 5 μm 바람직하고, 2 ~ 5 μm보다 바람직하다.The aluminum-silicon alloy powder used in the present invention is characterized by having silicon primary crystals having a major axis of 5 μm or less (ie, more than 0 μm and 5 μm or less). By including such an aluminum-silicon alloy powder in the conductive material, it is possible to lower the resistance of the electrode layer and achieve excellent conversion efficiency, while suppressing the rate of decrease in conversion efficiency after the static mechanical load test. The major axis of the primary crystal may be 5 µm or less, but is preferably 1 to 5 µm and more preferably 2 to 5 µm.

알루미늄-실리콘 합금 분말의 초정 여부 및 초정의 형상은, 알루미늄-실리콘 합금 분말의 단면을 광학 현미경으로 관찰함으로써 확인할 수 있다.Whether or not the aluminum-silicon alloy powder is primary crystallized and the shape of the primary crystal can be confirmed by observing a cross section of the aluminum-silicon alloy powder with an optical microscope.

알루미늄 분말, 및 알루미늄-실리콘 합금 분말의 일례의 광학 현미경으로 관찰상을 도 3에 나타내 있다. (a)로 표시되는 실리콘 함유량이 20 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 분말의 단면의 관찰상에 실리콘 초정이 부정형의 회색점으로 확인할 수 있다. 이에 대해 (b)로 표시되는 알루미늄 분말(실리콘 제외) 및 (c)로 표시되는 실리콘 함유량이 15 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 분말의 단면의 관찰상에 실리콘 초정은 확인할 수 없다.3 shows images observed with an optical microscope of an example of the aluminum powder and the aluminum-silicon alloy powder. Upon observation of the cross section of the aluminum-silicon alloy powder having a silicon content of 20 atomic %, as indicated by (a), silicon primary crystals can be identified as irregular gray dots. In contrast, silicon primary crystals could not be confirmed on the observation of the cross section of the aluminum powder (excluding silicon) indicated by (b) and the aluminum-silicon alloy powder having a silicon content of 15 atomic % indicated by (c).

장경이 5 μm 이하의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 얻는 방법으로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 실리콘 함유량이 12 원자% 이상, 바람직하게는 12 ~ 30 원자%의 알루미늄 - 실리콘 합금의 용탕에 0.05 원자% 이상의 인 (P)을 첨가하여 아토마이즈(atomize)하는 방법, 또는 상기 용탕을 103 K/s 이상의 속도로 급냉하면서 아토마이즈하는 방법을 들 수있다. 급냉법이면 초정의 장경을 5 μm 이하로 하기 위하여 급냉 속도를 103 K/s 이상으로 아토마이즈하는 것이 바람직하다. 기타로, 예를 들면, 알루미늄-실리콘 합금 분말을 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스로 아토마이즈하는 방법도 들 수 있다.The method for obtaining an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal with a major axis of 5 μm or less is not particularly limited, and for example, an aluminum-silicon alloy having a silicon content of 12 atomic% or more, preferably 12 to 30 atomic% A method of atomizing the molten metal by adding 0.05 atomic % or more of phosphorus (P) to the molten metal, or a method of atomizing the molten metal while rapidly cooling it at a rate of 103 K/s or more may be mentioned. In the case of the quenching method, it is preferable to atomize the quenching rate to 103 K/s or more in order to make the major axis of primary crystals 5 μm or less. Alternatively, for example, a method of atomizing aluminum-silicon alloy powder with an inert gas such as helium (He) or argon (Ar) is also exemplified.

알루미늄 분말에 대한 알루미늄-실리콘 합금 분말의 함유량은 한정되지 않지만, 알루미늄 분말 100 질량부에 대하여 알루미늄-실리콘 합금 분말의 함유량은 40 ~ 700 질량부가 바람직하고, 40 ~ 250 질량부가 보다 바람직하다. Although the content of the aluminum-silicon alloy powder relative to the aluminum powder is not limited, the content of the aluminum-silicon alloy powder is preferably 40 to 700 parts by mass, more preferably 40 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum powder.

도전성 재료(알루미늄 분말, 및 알루미늄-실리콘 합금 분말)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 구상, 타원상, 부정형상, 인편상, 섬유상 등 어느 것이든 좋다. 도전성 재료의 형상이 구형이면, 페이스트 조성물에 의해 형성되는 전극층(5)에 있어서, 도전성 재료의 충전성이 증대되고 전기 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다.The shape of the conductive material (aluminum powder and aluminum-silicon alloy powder) is not particularly limited, and may be, for example, spherical, elliptical, indeterminate, scaly, or fibrous. If the shape of the conductive material is spherical, in the electrode layer 5 formed by the paste composition, the filling of the conductive material is increased and the electrical resistance can be effectively reduced.

또한, 도전성 재료의 형상이 구형인 경우, 페이스트 조성물에 의해 형성되는 전극층(5)에 있어서, 실리콘 반도체 기판(1)과 도전성 재료와의 접점이 늘어나므로, 좋은 BSF층을 형성하기 쉽다. 구형의 경우에는, 레이저 회절법에 의해 측정 된 평균 입자경이 1 ~ 10 μm의 범위인 것이 바람직하다.Further, when the shape of the conductive material is spherical, the contact between the silicon semiconductor substrate 1 and the conductive material increases in the electrode layer 5 formed of the paste composition, so that a good BSF layer can be easily formed. In the case of a spherical shape, it is preferable that the average particle size measured by the laser diffraction method is in the range of 1 to 10 μm.

나아가, 본 발명의 효과가 저해되지 않는 범위에서, 필요에 따라 알루미늄 분말, 및 알루미늄-실리콘 합금 분말 이외의 다른 금속 입자를 함유하는 것은 허용된다. 이러한 도전성 재료는, 모두 가스 아토마이즈법 등의 공지의 방법으로 제조 할 수 있다. Furthermore, it is permissible to contain metal particles other than aluminum powder and aluminum-silicon alloy powder as needed within the range which does not impair the effect of this invention. All of these conductive materials can be produced by known methods such as gas atomization.

(유리 분말)(glass powder)

유리 분말은, 도전성 재료와 실리콘의 반응, 및, 도전성 재료 자신의 소결을 돕는 작용이 있다고 알려져 있다.It is known that glass powder has an effect of assisting the reaction between the conductive material and silicon and the sintering of the conductive material itself.

유리 분말로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 태양 전지 셀의 전극층을 형성하는 데 사용되는 페이스트 조성물에 포함되는 공지의 유리 성분으로 할 수있다. 유리 분말의 구체적인 예로는, 납(Pb), 비스무트(Bi), 바나듐(V), 붕소(B), 실리콘(Si), 주석(Sn), 인(P) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 또한, 납을 포함하는 유리 분말, 또는 비스무트계, 바나듐계, 주석-인계, 붕규산 아연계, 알칼리 붕규산계 등의 무연의 유리 분말을 사용할 수 있다. 특히 인체에 미치는 영향을 고려하면, 무연의 유리 분말을 사용하는 것이 바람직하다. The glass powder is not particularly limited, and may be, for example, a known glass component included in a paste composition used to form an electrode layer of a solar cell. Specific examples of the glass powder include from the group consisting of lead (Pb), bismuth (Bi), vanadium (V), boron (B), silicon (Si), tin (Sn), phosphorus (P) and zinc (Zn). At least 1 type selected is mentioned. In addition, lead-containing glass powder or lead-free glass powder such as bismuth, vanadium, tin-phosphorus, zinc borosilicate, alkali borosilicate, etc. can be used. In particular, considering the effect on the human body, it is preferable to use lead-free glass powder.

　

구체적으로 유리 분말은, B2O3, Bi2O3, ZnO, SiO2, Al2O3, BaO, CaO, SrO, V2O5, Sb2O3, WO3, P2O5 및 TeO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유리 분말에 있어서, B2O3 성분과 Bi2O3 성분의 몰비 (B2O3 / Bi2O3)가 0.8 이상 4.0 이하인 유리 프릿(frit)과, V2O5 성분 및 BaO 성분의 몰비 (V2O5 / BaO)가 1.0 이상 2.5 이하인 유리 프릿을 조합할 수 있다.Specifically, the glass powder is B 2 O 3 , Bi 2 O 3 , ZnO, SiO 2 , Al 2 O 3 , BaO, CaO, SrO, V 2 O 5 , Sb 2 O 3 , WO 3 , P 2 O 5 and At least one component selected from the group consisting of TeO 2 may be included. For example, in the glass powder, a glass frit having a molar ratio (B 2 O 3 /Bi 2 O 3 ) of the B 2 O 3 component to the Bi 2 O 3 component of 0.8 or more and 4.0 or less, and the V 2 O 5 component and a glass frit having a BaO molar ratio (V 2 O 5 /BaO) of 1.0 or more and 2.5 or less.

유리 분말의 연화점은, 예를 들면, 750℃ 이하로 할 수 있다. 유리 분말에 포함된 입자의 평균 입자경은, 예를 들면, 1 ~ 3 μm으로 할 수 있다.The softening point of the glass powder can be, for example, 750°C or lower. The average particle diameter of the particles contained in the glass powder can be, for example, 1 to 3 µm.

페이스트 조성물에 포함되는 유리 분말의 함유량은, 예를 들면, 도전성 재료 100 질량부에 대하여, 0.5 ~ 40 질량부인 것이 바람직하고, 특히 알루미늄 분말 100 질량부에 대해서 0.1 ~ 15 질량부인 것이 바람직하다. 이 경우 실리콘 반도체 기판(1) 및 반사 방지막(3)(패시베이션 막)과의 밀착성이 양호 해지며, 또한, 전기 저항도 증가하기 어렵다. The content of the glass powder contained in the paste composition is preferably 0.5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive material, and particularly preferably 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum powder. In this case, adhesion to the silicon semiconductor substrate 1 and the antireflection film 3 (passivation film) becomes good, and the electrical resistance does not increase easily.

(유기 비히클)(organic vehicle)

유기 비히클로는, 용제에, 필요에 따라 각종 첨가제 및 수지를 용해시킨 재료를 사용할 수 있다. 또는 용제를 포함하지 않고, 수지 자체를 유기 비히클로 사용하여도 좋다.As the organic vehicle, a material in which various additives and resins are dissolved in a solvent as necessary can be used. Alternatively, the resin itself may be used as an organic vehicle without containing a solvent.

용제는, 공지의 종류가 사용 가능하며, 구체적으로는, 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르 아세테이트, 디프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 등을 들 수 있다.A known solvent can be used, and specific examples include ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and dipropylene glycol monomethyl ether.

각종 첨가제로는, 예를 들면, 산화 방지제, 부식 방지제, 소포제, 증점제, 타크 파이어(tackfire), 커플링제, 정전 부여제, 중합 금지제, 칙소트로피제, 침강 방지제 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜 에스테르 화합물, 폴리에틸렌 글리콜 에테르 화합물, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르 화합물, 소르비탄 알킬 에스테르 화합물, 지방족 다가 카르본산 화합물, 인산 에스테르 화합물, 폴리에스테르산의 아마이드 아민염, 산화 폴리에틸렌계 화합물, 지방산 아마이드 왁스 등을 사용할 수 있다.As various additives, antioxidants, corrosion inhibitors, antifoaming agents, thickeners, tackfire, coupling agents, static electricity imparting agents, polymerization inhibitors, thixotropic agents, antisettling agents and the like can be used, for example. Specifically, for example, polyethylene glycol ester compounds, polyethylene glycol ether compounds, polyoxyethylene sorbitan ester compounds, sorbitan alkyl ester compounds, aliphatic polyhydric carboxylic acid compounds, phosphoric acid ester compounds, amide amine salts of polyester acids, Oxidized polyethylene-based compounds, fatty acid amide waxes, and the like can be used.

수지로서는 공지의 종류가 사용 가능하며, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 폴리바이닐 부티랄, 페놀 수지, 멜라닌 수지, 요소 수지, 크실렌 수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 퓨란 수지, 우레탄 수지, 이소시아네이트 화합물, 시아네이트 화합물 등의 열경화 수지, 폴에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS 수지, 폴리 메타크릴산 메틸, 폴리 염화 바이닐, 폴리 염화 비닐리덴, 폴리 바이닐 아세테이트, 폴리 바이닐 알코올, 폴리 아세탈, 폴리 카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리 아크릴레이트, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리 4 불화 에틸렌, 실리콘 수지 등의 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.As the resin, known types can be used, and ethyl cellulose, nitrocellulose, polyvinyl butyral, phenol resin, melanin resin, urea resin, xylene resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, acrylic resin, polyimide resin, furan resin , thermosetting resins such as urethane resins, isocyanate compounds and cyanate compounds, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resins, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, 2 of polyacetal, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene oxide, polysulfone, polyimide, polyether sulfone, polyacrylate, polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene, silicone resin, etc. More than one species can be used in combination.

유기 비히클에 포함된 수지, 용제, 각종 첨가제의 비율은 임의로 조정할 수 있으며, 예를 들면, 공지의 유기 비히클과 동일한 성분비로 할 수 있다.The ratio of the resin, solvent, and various additives contained in the organic vehicle can be arbitrarily adjusted, and, for example, it can be set to the same component ratio as that of a known organic vehicle.

유기 비히클의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 양호한 인쇄성을 가진다는 관점에서, 도전성 재료 100 질량부에 대하여 10 ~ 500 질량부인 것이 바람직하고, 20 ~ 45 질량부인 것이 특히 바람직하다. 또한, 특히 알루미늄 분말 100 질량부에 대하여 10 ~ 500 질량부인 것이 바람직하고, 20 ~ 45 질량부인 것이 바람직하다.The content of the organic vehicle is not particularly limited, but is preferably 10 to 500 parts by mass, particularly preferably 20 to 45 parts by mass, based on 100 parts by mass of the conductive material, from the viewpoint of having good printability. Moreover, it is preferable that it is 10-500 mass parts, and it is preferable that it is 20-45 mass parts especially with respect to 100 mass parts of aluminum powders.

본 발명의 페이스트 조성물은, 예를 들면, 태양 전지 셀의 전극층(특히는 도 1에 나타낸 것처럼 PERC형 태양 전지 셀의 이면 전극(8))을 형성하기 위한 사용으로 적합하다. 따라서, 본 발명의 페이스트 조성물은, 태양 전지 이면 전극 형성제로서 사용될 수 있다.The paste composition of the present invention is suitable for use for forming, for example, an electrode layer of a solar cell (in particular, a back electrode 8 of a PERC type solar cell as shown in FIG. 1). Therefore, the paste composition of the present invention can be used as a back electrode forming agent for a solar cell.

3. 이면 전극의 형성 방법3. Method of Forming the Backside Electrode

본 발명의 결정계 태양 전지 셀의 이면 전극(도 1의 이면 전극(8))의 형성 방법은, 개구부를 설치한 패시베이션 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여, 상기 개구부를 피복하도록, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물을 도포하는 것에 의해 도막을 형성하는 공정 1, 및, The method for forming the back electrode of a crystalline solar cell (rear electrode 8 in FIG. 1 ) of the present invention is a crystalline solar cell having a passivation film provided with openings, using glass powder or an organic vehicle to cover the openings. and Step 1 of forming a coating film by applying a paste composition for a solar cell containing a conductive material, and

상기 도막을 700 ~ 900℃에서 소성하는 공정 2, 를 가지며, Step 2 of firing the coating film at 700 to 900 ° C,

(1) 상기 개구부는 직경이 100μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적은 상기 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%이며, (1) The opening has a diameter of 100 μm or less, and the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell,

(2) 상기 도전성 재료는 알루미늄 분말과, 장경이 5μm 이하의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하는 것을 특징으로 한다.(2) The conductive material is characterized in that it contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having a primary silicon crystal with a major diameter of 5 µm or less.

결정계 태양 전지 셀 및 태양 전지용 페이스트 조성물에 관해서는, 기본적으로는 상술한대로 이지만, 패시베이션 막에 설치한 개구부의 직경은 100 μm 이하의 중에서도 20 ~ 100 μm 인 것이 바람직하다. 개구부는, 일반적으로, 레이저 조사 등으로 형성할 수 있다.Regarding the crystalline solar cell and paste composition for solar cells, the above is basically the same, but the diameter of the opening provided in the passivation film is preferably 20 to 100 μm among 100 μm or less. The opening can generally be formed by laser irradiation or the like.

본 발명의 이면 전극의 형성 방법은, 공정 1에 있어서, 개구부를 설치한 패시베이션 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여, 상기 개구부를 피복하도록, 태양 전지용 페이스트 조성물을 도포함으로써 도막을 형성한다.In the method for forming the back electrode of the present invention, in step 1, a coating film is formed by applying a paste composition for a solar cell to a crystalline solar cell having a passivation film provided with openings so as to cover the openings.

페이스트 조성물의 도막을 형성 할 때는, 스크린 인쇄 등의 공지의 도공 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 도막의 두께는, 소성 후의 이면 전극의 두께에 따라 설정할 수 있으나, 패시베이션 막의 평면부(개구부 제외)을 기준으로 5 ~ 40 μm 정도가 바람직하다.When forming a coating film of the paste composition, it can be carried out using a known coating method such as screen printing. The thickness of the coating film can be set according to the thickness of the back electrode after firing, but is preferably about 5 to 40 μm based on the flat portion of the passivation film (excluding the opening).

공정 1에 의해 도막을 형성한 후에는, 공정 2에 있어서, 도막을 700 ~ 900℃에서 소성한다. 소성 온도는 700 ~ 900℃이 좋으나, 780 ~ 900℃ 정도가 바람직하다. After forming the coating film in Step 1, in Step 2, the coating film is fired at 700 to 900°C. The firing temperature is preferably 700 to 900 ° C, but preferably about 780 to 900 ° C.

소성에 의해, 페이스트 조성물에 포함된 알루미늄이, 실리콘 반도체 기판 (1)의 내부에 확산하여, 전극층(5)와 실리콘 반도체 기판(1)과의 사이에 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금층(합금층 (6))이 형성되고, 이와 동시에, 알루미늄 원자의 확산에 의해, 불순물 층으로의 p+층(7)이 형성된다. By firing, the aluminum contained in the paste composition diffuses into the silicon semiconductor substrate 1, and between the electrode layer 5 and the silicon semiconductor substrate 1, an aluminum-silicon (Al-Si) alloy layer ( An alloy layer 6) is formed, and at the same time, a p + layer 7 as an impurity layer is formed by diffusion of aluminum atoms.

[실시예] [Example]

이하에, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다.Below, examples and comparative examples are shown to demonstrate the present invention in detail. However, the present invention is not limited to the examples.

실시예 1Example 1

(페이스트 조성물의 제조)(Preparation of Paste Composition)

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말과, 동일하게 가스 아토마이즈법에 의해 생성된 장경이 2.0 μm의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 40 질량% : 60 질량%가 되도록 조정한 도전성 재료 100 질량부와, B2O3 - Bi2O3-SrO-BaO-Sb2O3= 40 / 40 / 10 / 5 / 5 (mol %)의 유리 분말 1.5 질량부를, 에틸 셀룰로오스를 부틸 글리콜에 용해시킨 수지액 35 질량부에, 알려진 분산 장치 (디스퍼)를 이용하여 페이스트화 하였다.A conductive material prepared by adjusting the aluminum powder produced by the gas atomization method and the aluminum-silicon alloy powder having primary silicon crystals with a major diameter of 2.0 μm similarly produced by the gas atomization method to be 40% by mass: 60% by mass 100 parts by mass and 1.5 parts by mass of a glass powder of B 2 O 3 -Bi 2 O 3 -SrO-BaO-Sb 2 O 3 = 40/40/10/5/5 (mol%), ethyl cellulose in butyl glycol 35 parts by mass of the dissolved resin liquid was formed into a paste using a known dispersing device (disper).

또한, 장경이 2.0 μm의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 실리콘 함유량이 20 원자%의 알루미늄-실리콘 합금의 용탕에 0.01%의 P(인)을 첨가하고 아토마이즈하여 제조하였다.In addition, an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal with a major diameter of 2.0 μm was prepared by adding 0.01% P (phosphorus) to a molten aluminum-silicon alloy having a silicon content of 20 atomic% and atomizing it.

(태양 전지 셀인 소성 기판의 제작)(Manufacture of fired substrate as a solar battery cell)

평가용의 태양 전지 셀인 소성 기판을 다음과 같이 제작하였다.A fired substrate serving as a solar cell for evaluation was produced as follows.

먼저, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 우선, 두께가 160 μm의 실리콘 반도체 기판(1)(저항치 3 Ω·cm. 이면 측에 패시베이션 막을 포함한다)을 준비하였다. 그리고, 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 레이저 발진기로서 파장이 532 nm의 YAG 레이저를 이용하여, 개구부의 총 면적이 셀 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 3.1%가 되도록 500 μm 간격으로 직경 50 μm의 콘택트 구멍(9)을 형성하였다. 또한, 셀 전체에서 개구부의 총면적은, 하나 당의 개구부의 반지름의 제곱에 π를 곱하여, 이를 인접한 개구부 사이의 거리(피치)로 제외하여 계산하였다.First, as shown in FIG. 2(A), a silicon semiconductor substrate 1 having a thickness of 160 μm (resistance value of 3 Ω·cm. including a passivation film on the back side) was prepared. Then, as shown in FIG. 2(B), a YAG laser having a wavelength of 532 nm is used as a laser oscillator, and the total area of the openings is 3.1 of the entire back surface passivation film before providing the openings on the cell back side. Contact holes 9 with a diameter of 50 μm were formed at intervals of 500 μm so that the In addition, the total area of the openings in the entire cell was calculated by multiplying the square of the radius of each opening by π and subtracting this as the distance (pitch) between adjacent openings.

또한, 도 2에서는, 패시베이션 막은, 도시하지 않은 실리콘 반도체 기판(1)에 포함되는 것으로서 취급하여, 패시베이션 막은 실리콘 반도체 기판(1)의 이면 측에 30 nm의 산화 알루미늄층과 100 nm의 질화 실리콘층과의 적층체로서 포함되어 있다.In Fig. 2, the passivation film is treated as being included in the silicon semiconductor substrate 1 (not shown), and the passivation film is a 30 nm aluminum oxide layer and a 100 nm silicon nitride layer on the back side of the silicon semiconductor substrate 1. It is included as a layered body with.

다음으로, 도 2의 (C)에 나타낸 바와 같이, 이면 전체(콘택트 구멍 9가 형성되어 있는 측의 면)을 덮도록, 상기에서 얻어진 페이스트 조성물 10을, 실리콘 반도체 기판(1)의 표면 상에, 스크린 인쇄 기계를 사용하여, 1.0 ~ 1.1 g/pc이 되도록 인쇄하였다. 다음으로, 도시는 하고 있지 않으나, 수광면에 공지의 기술로 제조 한 Ag 페이스트를 인쇄하였다.Next, as shown in FIG. 2(C), the paste composition 10 obtained above is applied to the surface of the silicon semiconductor substrate 1 so as to cover the entire back surface (the surface on the side where the contact holes 9 are formed). , using a screen printing machine, was printed so as to be 1.0 to 1.1 g/pc. Next, although not shown, Ag paste prepared by a known technique was printed on the light receiving surface.

그 후, 800℃로 설정한 적외선 벨트로를 이용하여 소성하였다. 이 소성에 의해, 도 2의 (D)에 나타낸 바와 같이, 전극층(5)을 형성하고, 또한, 이 소성의 경우에 알루미늄이 실리콘 반도체 기판(1)의 내부에 확산함으로써, 전극층(5)과 실리콘 반도체 기판(1)과의 사이에 Al-Si의 합금층(6)이 형성되는 동시에, 알루미늄 원자의 확산에 의한 불순물 층으로서 p+층(BSF 층)(7)이 형성되었다. 이에 의해, 평가의 소성 기판을 제작하였다. After that, it was fired using an infrared belt furnace set at 800°C. By this firing, the electrode layer 5 is formed as shown in FIG. An Al-Si alloy layer 6 was formed between the silicon semiconductor substrate 1 and a p + layer (BSF layer) 7 was formed as an impurity layer by diffusion of aluminum atoms. In this way, a fired substrate for evaluation was produced.

(태양 전지의 평가)(evaluation of solar cells)

얻어진 태양 전지 셀의 평가에서는, 와콤 전창의 솔라 시뮬레이터 : WXS-156S-10, I-V 측정 장치: IV15040-10을 이용하여, I-V 측정을 실시하였다. Eff가 21.5% 이상으로 합격하였다.In the evaluation of the obtained solar cell, the I-V measurement was performed using a Wacom electric window solar simulator: WXS-156S-10 and an I-V measuring device: IV15040-10. Eff passed with 21.5% or higher.

(보이드 「Void」평가)(Evaluation of "Void")

보이드의 평가에 대해서는, 소성 기판의 단면을 광학 현미경(200 배)으로 관찰하여, 실리콘 반도체 기판(1)과 전극층(5)와의 계면에서의 보이드의 유무를 평가하였다. 보이드가 확인되지 않았던 것을 합격 (○), 보이드가 확인된 것을 불합격 (×)로 평가하였다. Regarding the evaluation of voids, the presence or absence of voids at the interface between the silicon semiconductor substrate 1 and the electrode layer 5 was evaluated by observing the cross section of the fired substrate with an optical microscope (200x). Those in which voids were not confirmed were evaluated as pass (circle) and those in which voids were confirmed were evaluated as disqualified (x).

(정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율의 저하율)(Decrease rate of conversion efficiency after static mechanical load test)

정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율 저하율은, IEC61215에 따라 특정하였다. 구체적으로는 2400Pa의 정하중을 수평으로 설치한 모듈의 표면과 이면에 1시간하여, 이를 3 주기 반복하여, 다음으로 솔라 시뮬레이터를 이용하여 변환 효율을 측정하고, 시험 전후의 저하율을 계산하였다. 또한, 모듈은, 유리 및 백시트 사이에 봉지재를 끼워 넣어, 봉지재 안에 태양 전지 셀을 직렬로 배열하는 것으로 제작하였다.The conversion efficiency decrease rate after the static mechanical load test was specified according to IEC61215. Specifically, a static load of 2400 Pa was applied to the surface and back of the module installed horizontally for 1 hour, this was repeated 3 cycles, and then the conversion efficiency was measured using a solar simulator, and the reduction rate before and after the test was calculated. In addition, the module was produced by interposing an encapsulant between glass and a back sheet, and arranging solar cells in series in the encapsulant.

각 평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다.Each evaluation result is shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

개구부의 총 면적이 셀 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 3.1%가 되도록 300 μm 간격으로 직경 30 μm의 콘택트 구멍(9)을 형성한 셀을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. Except for using a cell in which contact holes 9 with a diameter of 30 μm are formed at intervals of 300 μm so that the total area of the openings is 3.1% of the total area of the back passivation film before providing the openings on the back side of the cell, Evaluation was conducted in the same manner as in 1.

실시예 3Example 3

개구의 총 면적이 셀 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 3.1%가되도록 700 μm 간격으로 직경 70μm의 콘택트 구멍을 형성한 셀을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. It is the same as in Example 1 except that a cell in which contact holes with a diameter of 70 μm are formed at intervals of 700 μm so that the total area of the openings is 3.1% of the total area of the back passivation film before providing the openings on the back side of the cell is used. was evaluated.

실시예 4Example 4

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말과, 동일하게 가스 아토마이즈법에 의해 생성된 장경이 4.0μm의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 30 질량% : 70 질량%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 페이스트 조성물을 조제하여 평가를 실시하였다.Except that the aluminum powder produced by the gas atomization method and the aluminum-silicon alloy powder having silicon primary crystals with a major diameter of 4.0 μm similarly produced by the gas atomization method are adjusted to be 30% by mass: 70% by mass In the same manner as in Example 1, a paste composition was prepared and evaluated.

또한, 장경이 4.0 μm의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 실리콘 함유량이 23 원자%의 알루미늄-실리콘 합금의 용탕에, 103 K/Sec의 냉각 속도로 가스 아토마이즈법으로 제조하였다.In addition, an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 4.0 μm was prepared by a gas atomization method in a molten aluminum-silicon alloy having a silicon content of 23 atomic% at a cooling rate of 103 K/Sec.

실시예 5Example 5

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말과, 동일하게 가스 아토마이즈법에 의해 생성된 장경이 5.0μm의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을, 50 질량% : 50 질량%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게하여 페이스트 조성물을 조제하여, 평가를 실시하였다.The aluminum powder produced by the gas atomization method and the aluminum-silicon alloy powder having primary crystals of silicon with a major diameter of 5.0 μm similarly produced by the gas atomization method were adjusted to be 50% by mass: 50% by mass Except for that, it carried out similarly to Example 1, prepared the paste composition, and evaluated.

또한, 장경이 5.0 μm의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 실리콘 함유량이 25 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 용탕을 이용하여 He 가스 아토마이즈하는 것으로 제조하였다. In addition, an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 5.0 μm was produced by He gas atomization using an aluminum-silicon alloy molten metal having a silicon content of 25 atomic%.

비교예 1 Comparative Example 1

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말만을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 페이스트를 작성하여, 평가를 실시하였다. 즉, 비교예 1에서는 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은 사용하지 않는다. A paste was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that only aluminum powder produced by the gas atomization method was used. That is, in Comparative Example 1, an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal was not used.

비교예 2Comparative Example 2

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말과, 동일하게 가스 아토마이즈법에 의해 생성된 장경이 7.0 μm의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 50 질량% : 50 질량%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게하여 페이스트를 작성하여, 평가를 실시하였다.An aluminum powder produced by the gas atomization method and an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 7.0 μm similarly produced by the gas atomization method adjusted to be 50% by mass: 50% by mass Other than that, in the same manner as in Example 1, a paste was prepared and evaluated.

또한, 장경이 7.0 μm의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 실리콘 함유량이 35 원자%의 알루미늄-실리콘 합금의 용탕에 0.005%의 P(인)을 첨가하고 아토마이즈하여 제조하였다.In addition, an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal having a major diameter of 7.0 μm was prepared by adding 0.005% P (phosphorus) to a molten aluminum-silicon alloy having a silicon content of 35 atomic% and atomizing it.

비교예 3Comparative Example 3

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말과, 동일하게 가스 아토마이즈법에 의해 생성된 장경이 10.0 μm의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 50 질량% : 50 질량%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게하게 페이스트를 작성하여, 평가를 실시하였다.An aluminum powder produced by the gas atomization method and an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 10.0 μm similarly produced by the gas atomization method adjusted to be 50% by mass: 50% by mass Other than that, a paste was created and evaluated in the same manner as in Example 1.

또한, 장경이 10.0 μm의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 실리콘 함유량이 40 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 용탕을 아토마이즈하여 제조하였다.In addition, an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal having a major diameter of 10.0 µm was manufactured by atomizing an aluminum-silicon alloy molten metal having a silicon content of 40 atomic %.

비교예 4Comparative Example 4

가스 아토마이즈법에 의해 생성된 알루미늄 분말과, 동일하게 가스 아토마이즈법에 의해 생성된 장경이 6.0 μm의 실리콘의 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 50 질량% : 50 질량%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게하여 페이스트를 작성하여 평가를 실시하였다.An aluminum powder produced by the gas atomization method and an aluminum-silicon alloy powder having a primary crystal of silicon with a major diameter of 6.0 μm similarly produced by the gas atomization method adjusted to be 50% by mass: 50% by mass Other than that, in the same manner as in Example 1, a paste was prepared and evaluated.

또한, 장경이 6.0 μm의 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말은, 실리콘 함유량이 35 원자%의 알루미늄-실리콘 합금 용탕을 아토마이즈하여 제조하였다.In addition, an aluminum-silicon alloy powder having a silicon primary crystal having a major diameter of 6.0 µm was manufactured by atomizing an aluminum-silicon alloy molten metal having a silicon content of 35 atomic %.

비교예 5Comparative Example 5

개구부의 총 면적이 셀 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 3.1%가 되도록 1100 μm 간격으로 직경 110 μm의 콘택트 구멍(9)을 형성한 셀을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 실시하였다.Except for using a cell in which contact holes 9 with a diameter of 110 μm are formed at intervals of 1100 μm so that the total area of the openings is 3.1% of the total area of the back passivation film before providing the openings on the back side of the cell, Evaluation was conducted in the same manner as in 1.

비교예 6Comparative Example 6

개구부의 총 면적이 셀 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 0.4%가 되도록 1400μm 간격으로 직경 50 μm의 콘택트 구멍(9)을 형성한 셀을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. Example 1 except that a cell in which contact holes 9 with a diameter of 50 μm were formed at intervals of 1400 μm so that the total area of the openings was 0.4% of the total area of the back passivation film before providing the openings on the back side of the cell was used. Evaluation was conducted in the same manner as in the above.

비교예 7Comparative Example 7

개구부의 총면적이 셀 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 6.1%가 되도록 360μm 간격으로 직경 50μm의 콘택트 구멍(9)을 형성한 셀을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 실시하였다.Same as Example 1 except for using a cell in which contact holes 9 with a diameter of 50 μm were formed at intervals of 360 μm so that the total area of the openings was 6.1% of the total area of the back passivation film before providing the openings on the back side of the cell. so that the evaluation was carried out.

[표 1] [Table 1]

Figure 112019081813331-pct00001
Figure 112019081813331-pct00001

표 1 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 소정의 도전성 재료를 이용하여 패시베이션 막의 개구부의 직경이 100 μm 이하이며, 개구부의 총 면적은 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%인 결정계 태양 전지 셀에 대하여 적용하는 경우에도 우수한 변환 효율을 달성할 수 있는(Eff가 22.0% 이상) 것과 동시에, 소성 후의 전극층 계면에서의 보이드의 발생을 억제하고, 또한 정적 기계 하중 시험 후의 변환 효율 저하율을 억제(감소 3% 미만)할 수 있는 것을 알았다.As can be seen from the results of Table 1, the diameter of the opening of the passivation film using the predetermined conductive material of the present invention is 100 μm or less, and the total area of the opening is to provide the opening on the back side of the crystalline solar cell Even when applied to a crystalline solar cell in which 0.5 to 5% of the total area of the previous backside passivation film is applied, excellent conversion efficiency can be achieved (Eff of 22.0% or more), and generation of voids at the electrode layer interface after firing. It was found that the rate of decrease in conversion efficiency after the static mechanical load test could be suppressed (less than 3% reduction).

1 : 실리콘 반도체 기판
2 : n형 불순물 층
3 : 반사 방지막(패시베이션 막)
4 : 그리드 전극
5 : 전극층
6 : 합금층
7 : p+ 층
8 :이면 전극
9 : 콘택트 구멍(개구부)
10 : 페이스트 조성물1: silicon semiconductor substrate
2: n-type impurity layer
3: antireflection film (passivation film)
4: grid electrode
5: electrode layer
6: alloy layer
7: p + layer
8: back electrode
9: contact hole (opening)
10: paste composition

Claims (6)

개구부를 설치한 패시베이션(Passivation) 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여 p+ 층을 형성하는 용도에 사용하는, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물로서,
(1) 상기 개구부는 직경이 100 μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적의 비율은 상기 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%이며,
(2) 상기 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하고, 상기 실리콘 초정의 최대 장경의 사이즈가 5㎛ 이하인,
것을 특징으로 하는 태양 전지용 페이스트 조성물.
A paste composition for a solar cell containing glass powder, an organic vehicle and a conductive material, which is used for forming a p + layer for a crystalline solar cell having a passivation film with openings,
(1) The opening has a diameter of 100 μm or less, and the ratio of the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell. ,
(2) The conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having silicon primary crystals, and the size of the maximum major axis of the silicon primary crystals is 5 μm or less,
A paste composition for a solar cell, characterized in that.
 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 분말 100 질량부에 대하여, 상기 알루미늄-실리콘 합금 분말 40 ~ 700 질량부, 상기 유리 분말 0.1 ~ 15 질량부 및 상기 유기 비히클 20 ~ 45 질량부를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물.
According to claim 1,
A paste composition for a solar cell containing 40 to 700 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder, 0.1 to 15 parts by mass of the glass powder, and 20 to 45 parts by mass of the organic vehicle, based on 100 parts by mass of the aluminum powder.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 개구부 직경이 20 ~ 100 μm인 태양 전지용 페이스트 조성물.
According to claim 1 or 2,
A paste composition for a solar cell having a diameter of 20 to 100 μm.
 개구부를 설치한 패시베이션 막을 가지는 결정계 태양 전지 셀에 대하여, 상기 개구부를 피복하도록, 유리 분말, 유기 비히클 및 도전성 재료를 함유하는 태양 전지용 페이스트 조성물을 도포하는 것에 의해 도막을 형성하는 공정 1, 및,
상기 도막을 700 ~ 900℃에서 소성하는 공정 2,
를 가지는 결정계 태양 전지 셀의 이면 전극의 형성 방법에 있어서,
(1) 상기 개구부는 직경이 100 μm 이하이며, 상기 개구부의 총 면적의 비율은 상기 결정계 태양 전지 셀의 이면측에 있어서의 상기 개구부를 설치하기 전의 이면 패시베이션막의 전체의 면적의 0.5 ~ 5%이며,
(2) 상기 도전성 재료는, 알루미늄 분말과, 실리콘 초정을 가지는 알루미늄-실리콘 합금 분말을 함유하고, 상기 실리콘 초정의 최대 장경의 사이즈가 5㎛ 이하인,
것을 특징으로 하는 이면 전극의 형성 방법.
Step 1 of forming a coating film by applying a paste composition for a solar cell containing glass powder, an organic vehicle, and a conductive material to a crystalline solar cell having a passivation film provided with openings so as to cover the openings; and
Step 2 of firing the coating at 700 to 900 ° C;
In the method of forming a back electrode of a crystalline solar cell having a,
(1) The opening has a diameter of 100 μm or less, and the ratio of the total area of the opening is 0.5 to 5% of the total area of the back passivation film before providing the opening on the back side of the crystalline solar cell. ,
(2) The conductive material contains aluminum powder and an aluminum-silicon alloy powder having silicon primary crystals, and the size of the maximum major axis of the silicon primary crystals is 5 μm or less,
A method of forming a back electrode, characterized in that.
 제4항에 있어서,
상기 알루미늄 분말 100 질량부에 대하여, 상기 알루미늄-실리콘 합금 분말 40 ~ 700 질량부, 상기 유리 분말 0.1 ~ 15 질량부 및 상기 유기 비히클 20 ~ 45 질량부를 함유하는, 이면 전극의 형성 방법.
According to claim 4,
40 to 700 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder, 0.1 to 15 parts by mass of the glass powder, and 20 to 45 parts by mass of the organic vehicle, based on 100 parts by mass of the aluminum powder.
 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 개구부 직경이 20 ~ 100 μm인 이면 전극의 형성 방법.According to claim 4 or 5,
A method of forming a back electrode having the opening diameter of 20 to 100 μm.
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