KR102507404B1 - a crystallized powder for an electrode of a solar cell, a paste mixture and a solar cell thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에서는, 5~35(wt%)의 산화비스무스(Bi2O3)와, 30~85(wt%)의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고, 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루늄은 결정질인 태양전지 전극용 결정질 분말을 개시한다.In an embodiment of the present invention, 5 to 35 (wt%) of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and 30 to 85 (wt%) of tellurium oxide (TeO 2 ) are included, and the bismuth oxide and the oxidized Discloses a crystalline powder for solar cell electrodes in which tellurium is crystalline.

Description

태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지{a crystallized powder for an electrode of a solar cell, a paste mixture and a solar cell thereof}Crystallized powder for an electrode of a solar cell, a paste composition thereof and a solar cell {a crystallized powder for an electrode of a solar cell, a paste mixture and a solar cell thereof}

본발명은 결정질의 태양전지 전극용 결정질 분말과 이를 포함해 이뤄진 페이스트 조성물, 그리고 이로 제조된 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a crystalline powder for a crystalline solar cell electrode, a paste composition including the crystalline powder, and a solar cell manufactured therefrom.

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.A solar cell generates electrical energy by using the photoelectric effect of a pn junction that converts photons of sunlight into electricity. A solar cell has a front electrode and a rear electrode formed on the upper and lower surfaces of a semiconductor wafer or substrate where a pn junction is formed, respectively.

이 같은 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. In such a solar cell, a photoelectric effect of a pn junction is induced by sunlight incident on a semiconductor wafer, and electrons generated therefrom provide current flowing to the outside through an electrode.

이러한 태양전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물을 기판에 도포하고, 이를 패터닝(patterning) 및 소성(firing)해 만들 수 있다.An electrode of such a solar cell can be made by applying a paste composition for an electrode to a substrate, patterning the paste composition, and firing the same.

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 전극을 쉽게 제조할 수 있는 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 이로 제조된 태양전지를 제공하는데 있다.The present invention was invented in such a technical background, and is to provide a crystalline powder for a solar cell electrode that can easily manufacture an electrode, a paste composition thereof, and a solar cell manufactured therefrom.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에서는, 5~35(wt%)의 산화비스무스(Bi2O3)와, 30~85(wt%)의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고, 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 결정질인 태양전지 전극용 결정질 분말을 개시한다.In order to achieve the above object, in an embodiment of the present invention, 5 to 35 (wt%) of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and 30 to 85 (wt%) of tellurium oxide (TeO 2 ) are included. , wherein the bismuth oxide and the tellurium oxide are crystalline. Disclosed is a crystalline powder for a solar cell electrode.

상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 화학 결합을 이루고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the bismuth oxide and the tellurium oxide form a chemical bond.

상기 결정질 분말은 1~25(wt%)의 산화납(PbO), 1~15(wt%)의 산화텅스텐(W3O), 1~15(wt%)의 산화 아연(ZnO) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The crystalline powder is at least one of 1 to 25 (wt%) of lead oxide (PbO), 1 to 15 (wt%) of tungsten oxide (W 3 O), and 1 to 15 (wt%) of zinc oxide (ZnO). may further include.

상기 결정질 분말은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트륨(Na2O), 산화 칼륨(K2O) 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 이들의 총합이 1~15(wt%) 중량비를 가질 수 있다.The crystalline powder may include at least one or more of lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), and potassium oxide (K 2 O), the total of which may have a weight ratio of 1 to 15 (wt%) there is.

상기 산화비스무스와 산화 텔루륨이 포함된 화학결합 결정질 분말은 500~900℃에서 용융되는 것이 바람직하다.The chemically bonded crystalline powder containing the bismuth oxide and tellurium oxide is preferably melted at 500 to 900°C.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 65~93(wt%)의 도전성 금속 분말과, 상기 제1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 0.5~5(wt%)의 결정질 분말과, 5~30(wt%)의 유기 비히클을 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물을 개시한다.In another embodiment of the present invention, 65 to 93 (wt%) of the conductive metal powder, 0.5 to 5 (wt%) of the crystalline powder according to any one of claims 1 to 5, and 5 to 5 A paste composition for a solar cell electrode containing 30 (wt%) of an organic vehicle is disclosed.

상기 도전성 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 인듐틴옥사이드(ITO, Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나를 포함한다.The conductive metal powder includes silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), cobalt (Co), tin (Sn), lead (Pb), Zinc (Zn), Iron (Fe), Iridium (Ir), Osmium (Os), Rhodium (Rh), Tungsten (W), Molybdenum (Mo), Nickel (Ni), Indium Tin Oxide (ITO) includes at least one of

상기 결정질 분말의 평균 입경(D50)은 0.1~5(㎛)인 것이 바람직하다.The average particle diameter (D50) of the crystalline powder is preferably 0.1 to 5 (μm).

본 발명의 또 다른 실시예에서는 상술한 결정질 분말을 포함해 구성된 페이스트를 이용해서 제조된 태양전지를 개시한다.Another embodiment of the present invention discloses a solar cell manufactured using a paste comprising the above-described crystalline powder.

본 발명은 기존의 태양전지 전극용 페이스트 조성물에 사용하던 유리 프릿이 아닌 결정질 분말을 사용함으로써, 다음과 같은 효과를 제공한다.The present invention provides the following effects by using crystalline powder instead of glass frit used in conventional paste compositions for solar cell electrodes.

결정질 분말은 유리와 같은 과냉각된 액체상태와 다르게 상온에서 안정한 상태를 나타내므로, 조성 상 유리 형성 영역에 제약을 받지 않고 설계가 가능하다. 또한 기존의 유리 프릿은 전이점(Tg), 연화점(Ts), 결정화온도(Tc)와 같은 열특성이 태양전지 전극 소성과정에서 중요한 인자로 작용하기 때문에 그 열특성을 제어하기 위한 설계 상의 복잡성을 요구하지만, 결정질 분말은 단순한 융점(Tm)만으로 열특성을 조절하기 때문에 보다 용이한 조성의 설계가 가능하다. 그리고 융점(Tm)보다 높은 온도로부터 형성된 액상의 점도는 유리 프릿이 점성을 갖는 전이점(Tg), 연화점(Ts) 부근에서의 점도보다 낮기 때문에, 더 큰 유동성을 가질 수 있고 그로 인한 기판과의 균일한 반응을 기대할 수 있다. 유리 프릿의 복잡한 열특성이 아닌 결정질 분말의 단순한 융점(Tm) 조절을 이용한 기판과의 반응 제어를 통해 태양전지 소성 공정 온도조건에 대한 높은 안정성 확보도 가능하다.Since the crystalline powder exhibits a stable state at room temperature, unlike a supercooled liquid state such as glass, it is possible to design without being restricted by the glass forming region in terms of composition. In addition, since thermal characteristics such as transition point (Tg), softening point (Ts), and crystallization temperature (Tc) of the conventional glass frit act as important factors in the firing process of solar cell electrodes, the complexity of the design to control the thermal characteristics is reduced. However, since the thermal properties of the crystalline powder are controlled only by a simple melting point (Tm), it is possible to design a composition more easily. In addition, since the viscosity of the liquid phase formed from a temperature higher than the melting point (Tm) is lower than the viscosity near the transition point (Tg) and softening point (Ts) where the glass frit has viscosity, it can have greater fluidity and consequently the contact with the substrate. A uniform reaction can be expected. It is also possible to secure high stability for the temperature conditions of the solar cell firing process by controlling the reaction with the substrate using simple melting point (Tm) control of crystalline powder rather than the complex thermal characteristics of glass frit.

도 1은 태양전지의 구성을 설명하는 도면이다.1 is a diagram explaining the configuration of a solar cell.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

지금까지 개발된 전극 페이스트는 유리 프릿과 금속 분말을 포함하고 있다.Electrode pastes developed so far contain glass frit and metal powder.

이 같은 종전의 전극 페이스트는 유리 프릿을 포함하고 있어, 전극 소성시 유리 프릿의 전이점(Tg) 또는 연화점(Ts) 이상의 온도에서 주로 반응이 진행되고 유리의 결정화 온도(Tc)에 다다르면서 전극 형성 반응이 감소된다.Such a conventional electrode paste contains glass frit, and when the electrode is fired, the reaction mainly proceeds at a temperature higher than the transition point (Tg) or softening point (Ts) of the glass frit, and the electrode is formed while reaching the crystallization temperature (Tc) of the glass. reaction is reduced.

그런데, 종래의 유리 프릿은 전이점(Tg), 연화점(Ts), 결정화온도(Tc)와 같은 열 특성이 태양전지 전극을 만드는 소성과정에서 중요한 인자로 작용하기 때문에 그 열 특성을 제어하기 위해서는 설계상의 복잡성이 요구된다.However, since thermal characteristics such as the transition point (Tg), softening point (Ts), and crystallization temperature (Tc) of the conventional glass frit act as important factors in the firing process of making solar cell electrodes, in order to control the thermal characteristics, design The complexity of the image is required.

한편, 전극과 기판 사이의 균일한 컨택(contact)을 이루기 위해서는 소성시 유리 프릿의 점성이 중요하다. 소성에서, 유리 프릿의 점성이 크면 유리 프릿의 유동성이 적어 컨택(contact)이 불량해진다.Meanwhile, in order to achieve uniform contact between the electrode and the substrate, the viscosity of the glass frit during firing is important. In firing, if the viscosity of the glass frit is high, the fluidity of the glass frit is low, resulting in poor contact.

그리고, 이 같은 문제를 해결하기 위해 종래 기술은 유리 프릿의 전이점(Tg) 또는 연화점(Ts)을 낮출 목적으로 산화납(PbO) 또는 산화비스무스(Bi2O3)와 같은 금속 산화물을 다량 사용하게 되는데, 이 산화납(PbO)과 산화비스무스(Bi2O3)가 과량 첨가되면, 전극 형성물이 반도체 기판과 이상 반응을 일으키기 때문에, 전극과 기판 사이에 양호한 컨택을 얻기가 쉽지 않다.And, in order to solve this problem, the prior art uses a large amount of metal oxides such as lead oxide (PbO) or bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) for the purpose of lowering the transition point (Tg) or softening point (Ts) of the glass frit. However, when excessive amounts of lead oxide (PbO) and bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) are added, an abnormal reaction occurs between the electrode formation and the semiconductor substrate, so it is not easy to obtain good contact between the electrode and the substrate.

결정질 분말crystalline powder

이 실시예에서, 결정질 분말은 5~35(wt%) 중량비의 산화비스무스(Bi2O3)와 30~85(wt%) 중량비의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고, 산화비스무스와 상기 산화텔루륨은 모두 결정질로 존재한다.In this embodiment, the crystalline powder includes bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) in a weight ratio of 5 to 35 (wt%) and tellurium oxide (TeO 2 ) in a weight ratio of 30 to 85 (wt%), and bismuth oxide and the above All tellurium oxides exist in crystalline form.

이처럼 본 발명에서는 유리 프릿 대신 결정질 분말을 사용하기 때문에, 전극형성 반응이 융점에서 일어나게 된다. 그런데 주지하는 바처럼 융점에서의 상태 변화는 급격하게 일어나므로, 융점에서 결정질 분말의 점성은 유리 프릿과 비교해 매우 낮다. 따라서, 전극과 기판 사이에 균일한 컨택을 얻을 수 있다.As such, in the present invention, since crystalline powder is used instead of glass frit, the electrode formation reaction occurs at the melting point. However, as is well known, since the state change occurs rapidly at the melting point, the viscosity of the crystalline powder at the melting point is very low compared to that of the glass frit. Thus, uniform contact between the electrode and the substrate can be obtained.

또한, 본 발명에서는 유리 프릿대신 결정질 분말을 사용하므로, 열특성 측면에서는 단순히 융점만 조절하면 되기 때문에, 종전과 같은 설계상의 복잡성이 요구되지 않는다.In addition, in the present invention, since crystalline powder is used instead of glass frit, only the melting point needs to be controlled in terms of thermal characteristics, so design complexity is not required as in the past.

한편, 상기 산화비스무스는 전체 대비 5~35(wt%)의 중량비를 갖고, 산화텔루륨은 전체 대비 30~85(wt%)의 중량비를 갖는다.On the other hand, the bismuth oxide has a weight ratio of 5 to 35 (wt%) relative to the total, and the tellurium oxide has a weight ratio of 30 to 85 (wt%) relative to the total.

산화비스무스와 산화텔루륨이 이 중량비보다 많게 되면, 반응이 너무 심하게 일어나 태양전지를 구성하는 다른 층, 예로 반사방지막이나 에미터처럼 원하지 않는 구성요소를 손상시키는 문제가 있다. 반대로, 상술한 중량비보다 낮으면, 반응이 약해 전극 형성에 어려움이 있다. If the ratio of bismuth oxide and tellurium oxide exceeds this weight ratio, the reaction occurs too violently, causing damage to other layers constituting the solar cell, such as an antireflection film or an emitter, which are not desired. Conversely, if the weight ratio is lower than the above-mentioned weight ratio, the reaction is weak and it is difficult to form an electrode.

본 발명의 함량 범위에 해당하는 결정질 분말 상태에서, 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 아래에서 예시하는 화학식 1, 2 등과 같은 화학 결합상태로 존재하며, 함량 범위에 따라 일부 단일 물질의 산화 텔루륨이 혼재된 형태로 존재하기도 한다.In the crystalline powder state corresponding to the content range of the present invention, the bismuth oxide and the tellurium oxide exist in a chemical bond state such as Chemical Formulas 1 and 2 exemplified below, and depending on the content range, some single material of tellurium oxide It also exists in mixed form.

[화학식 1] [Formula 1]

Bi2TeO5(Smirnite)Bi 2 TeO 5 (Smirnite)

[화학식 2] [Formula 2]

Bi2Te2O7 Bi 2 Te 2 O 7

이와 같이, 결정질 분말에서 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨이 화학 결합을 이루고 있는 상태를 포함하므로, 각각 단독으로 존해하는 경우에 그 융점이 산화 비스무스의 경우 약 817℃, 산화 텔루륨의 경우 약 732℃ 이었던 것을, 공융점(Eutectic point)을 통해 600 미만으로 낮추거나, 조화상변환점(동질용융점, Congruent melting point)을 통해 약 900℃까지 높일 수 있다. 즉, 산화 비스무스와 산화 텔루륨이 화학결합된 상태를 통해 약 575~906℃ 범위로 조절이 가능하며, 다른 성분의 첨가를 통해 더 넓은 범위의 융점 조절 또한 가능하다.As such, since the crystalline powder includes a state in which the bismuth oxide and the tellurium oxide are chemically bonded, when each exists alone, the melting point is about 817° C. in the case of bismuth oxide and about 732° C. in the case of tellurium oxide What was ℃, can be lowered to less than 600 through the eutectic point, or raised to about 900 ℃ through the harmonic phase conversion point (homogeneous melting point, congruent melting point). That is, it is possible to control the melting point in the range of about 575 to 906 ° C through the state in which bismuth oxide and tellurium oxide are chemically bonded, and it is also possible to control the melting point in a wider range through the addition of other components.

이 같은 결정질 분말은 1~25(wt%) 중량비의 산화납(PbO), 1~15(wt%) 중량비의 산화텅스텐(WO3), 1~15(wt%) 중량비의 산화아연(ZnO) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.Such crystalline powder contains lead oxide (PbO) in a weight ratio of 1 to 25 (wt%), tungsten oxide (WO 3 ) in a weight ratio of 1 to 15 (wt%), and zinc oxide (ZnO) in a weight ratio of 1 to 15 (wt%). At least one of them may be further included.

결정질 분말이 이 같은 금속 산화물을 더 포함하게 되면, 융점을 조절하거나 보다 양호한 컨택을 형성하는데 효과적으로, 상술한 중량비 미만으로 포함되는 경우 그 효과가 없거나, 초과하여 포함되는 경우 컨택이 불량해지므로, 이 조성비를 갖는 것이 바람직하다.If the crystalline powder further includes such a metal oxide, it is effective in controlling the melting point or forming a better contact. If it is included in a weight ratio less than the above, the effect is not effective, or if it is included in an excess weight ratio, the contact becomes poor. It is desirable to have a composition ratio.

상기 산화납(PbO)은 1~25(wt%) 중량비를 갖는데, 1(wt%)보다 낮으면 첨가 효과를 기대하기가 어렵고, 25(wt%)보다 높으면 전극과 기판 간의 반응성이 과해지므로 컨택이 불량해진다.The lead oxide (PbO) has a weight ratio of 1 to 25 (wt%). If it is lower than 1 (wt%), it is difficult to expect an additive effect, and if it is higher than 25 (wt%), the reactivity between the electrode and the substrate becomes excessive, so contact it goes bad

상기 산화텅스텐은 1~15(wt%) 중량비를 갖는데, 1(wt%)보다 낮으면 첨가 효과를 기대하기 어렵고, 25(wt%)보다 높으면 융점에 크게 영향을 미치거나 존재하는 결정상의 변화로 컨택이 불량해진다.The tungsten oxide has a weight ratio of 1 to 15 (wt%). If it is lower than 1 (wt%), it is difficult to expect an additive effect, and if it is higher than 25 (wt%), it greatly affects the melting point or changes the existing crystal phase. Contact goes bad.

상기 산화아연은 1~15(wt%) 중량비를 갖는데, 1(wt%)보다 낮으면 첨가 효과를 기대하기 어렵고, 15(wt%)보다 높으면 융점에 크게 영향을 미치거나 존재하는 결정상의 변화로 컨택이 불량해진다.The zinc oxide has a weight ratio of 1 to 15 (wt%). If it is lower than 1 (wt%), it is difficult to expect an additive effect, and if it is higher than 15 (wt%), it greatly affects the melting point or changes the existing crystal phase. Contact goes bad.

또한, 결정질 분말은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트륨(Na2O), 산화 칼륨(K2O) 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 이들의 총합은 1~15 중량비를 갖는다. In addition, the crystalline powder may further include at least one of lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), and potassium oxide (K 2 O), and the total weight ratio thereof is 1 to 15.

알칼리 산화물은 상기 산화 비스무스와 산화 텔루륨으로 구성된 화학결합 상태의 융점과, 전극-기판 간 반응성을 조절하는데 있어 매우 효과적인 물질이다. 1% 미만의 경우 그 효과가 적고, 15%를 초과하여 포함되는 경우 융점과 반응성에 큰 변화를 초래하여 컨택이 불량해진다.Alkali oxide is a very effective material in controlling the melting point of the chemical bond composed of the bismuth oxide and tellurium oxide and the reactivity between the electrode and the substrate. If it is less than 1%, the effect is small, and if it is included in excess of 15%, it causes a large change in melting point and reactivity, resulting in poor contact.

이 같은 결정질 분말은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 결정질 분말을 제조하는 한 방법은 혼합, 용융, 서냉, 조분쇄, 미분쇄의 단계를 거쳐 만들 수 있다.Such crystalline powders can be prepared from the metal oxides described above using conventional methods. For example, one method of preparing the crystalline powder may be made through the steps of mixing, melting, slow cooling, coarse pulverization, and fine pulverization.

혼합 단계는 덩어리 상태의 산화비스무스와 산화텔루륨을 각각 5~35, 30-85 중량비가 되도록 혼합하는 과정이다.The mixing step is a process of mixing lumped bismuth oxide and tellurium oxide in a weight ratio of 5 to 35 and 30 to 85, respectively.

그리고, 용융 단게는 혼합 단계에서 준비한 혼합물을 용융시키는 단계로, 혼합된 상태의 물질을 백금도가니 또는 알루미나 도가니나 수냉식 탱크 등에 넣고 고온전기로에서 약 900 내지 1300℃의 온도로 10분 내지 60분간 완전히 용융시키는 과정이다And, the melting step is a step of melting the mixture prepared in the mixing step, putting the mixed material in a platinum crucible or an alumina crucible or a water-cooled tank and completely melting it in a high-temperature electric furnace at a temperature of about 900 to 1300 ° C for 10 to 60 minutes. It is a process of

그리고, 서냉 단계는 용융 단계를 통해 용융된 혼합물을, 혼합된 조성의 결정 형성 온도 내지 결정 형성 온도 보다 200℃ 낮은 온도에서 20분 내지 1시간 동안 열처리 후 분당 1 내지 10℃로 서냉하여 완전히 결정화 시키는 과정이다.In addition, the slow cooling step heat-treats the mixture melted through the melting step at a temperature 200 ° C lower than the crystal formation temperature of the mixed composition to the crystal formation temperature for 20 minutes to 1 hour, and then slowly cools at 1 to 10 ° C per minute to completely crystallize It is a process.

다음으로, 조분쇄 단계는 위 서냉 단계를 통해 얻어진 결정덩어리를 볼 밀(ball mill)을 이용하여 평균 입경이 수 내지 수십 마이크로가 되게 잘게 부수는 과정이다. 결정 덩어리를 이렇게 조분쇄하면 추후의 미분쇄 효율을 높이는 한편, 입도 재현성을 좋게 할 수가 있다.Next, the coarse grinding step is a process of crushing the crystal mass obtained through the above slow cooling step using a ball mill to have an average particle diameter of several to several tens of microns. If the crystal lump is coarsely pulverized in this way, the efficiency of pulverization in the future can be increased, and the reproducibility of the particle size can be improved.

마지막으로, 미분쇄 단계는 조분쇄된 컬릿을 에어젯 밀(airjet mill) 또는 파인 밀(fine mill)에서 평균 입경(D50)이 0.1~10(um), 보다 바람직하게는 0.1~5(um)로 분쇄해 결정질 입자를 완성하는 단계이다. 이 범위 내에서 컨택 특성이 가장 양호하게 형성되며, 또한 이 범위보다 입경이 큰 경우 스크린 프린팅 시 인쇄성이 불량해진다.Lastly, in the pulverization step, the coarsely pulverized cullet has an average particle diameter (D50) of 0.1 to 10 (um), more preferably 0.1 to 5 (um) in an airjet mill or a fine mill. It is a step of grinding to complete crystalline particles. Contact characteristics are best formed within this range, and when the particle diameter is larger than this range, printability becomes poor during screen printing.

태양전지 전극용 for solar cell electrode 페이스트paste

이 실시예의 전극용 페이스트는 상술한 결정질 분말, 도전성 금속 분말 그리고 유기 비히클을 포함한다.The electrode paste of this embodiment includes the above-described crystalline powder, conductive metal powder, and organic vehicle.

이 실시예에서, 금속 분말은 65 내지 93(wt%) 포함되고, 결정질 분말은 0.5 내지 5(wt%), 유기 비히클은 5 내지 30(wt%) 각각 포함되어 있다.In this embodiment, 65 to 93 (wt%) of the metal powder, 0.5 to 5 (wt%) of the crystalline powder, and 5 to 30 (wt%) of the organic vehicle are included, respectively.

금속 분말이 65wt% 미만인 경우 무기 고형분이 함량이 적어 페이스트로 제작할 경우 점도가 너무 낮게 형성되고 그로인해 페이스트의 원하는 인쇄성을 얻기 힘들다. 또한 무기 고형분 함량이 낮은 만큼 유기 성분의 함량이 많아져 태양전지 전극 소성 시 금속 분말의 소결성을 저해하는 요인이 된다. 금속 분말의 함량이 93wt%를 초과하는 경우에는 무기 고형분 함량이 높아져 페이스트로 제작하였을 경우 점도가 너무 높게 형성되어 인쇄성능을 저해한다.When the metal powder is less than 65wt%, the content of inorganic solids is low, and when produced as a paste, the viscosity is formed too low, and as a result, it is difficult to obtain the desired printability of the paste. In addition, as the content of inorganic solids is low, the content of organic components increases, which becomes a factor that inhibits the sinterability of the metal powder during firing of the solar cell electrode. When the content of the metal powder exceeds 93wt%, the content of the inorganic solid content is high, and when made into a paste, the viscosity is formed too high, thereby impairing the printing performance.

결정질 분말의 경우, 그 함량이 0.5wt% 미만인 경우 태양전지 전극 소성 시에 금속 분말 함유량 대비 결정질 분말의 함유량이 낮아 기판-전극 간 양호한 컨택 특성을 얻기 힘들며, 5wt%를 초과하는 경우에는 금속 분말 함유량 대비 결정질 분말의 함유량이 높아 태양전지 전극의 전도성을 저해하거나, 기판-전극 간 이상 반응의 원인이 된다.In the case of crystalline powder, when the content is less than 0.5wt%, it is difficult to obtain good contact characteristics between the substrate and the electrode due to the low content of crystalline powder compared to the content of metal powder during firing of the solar cell electrode. In contrast, the high content of crystalline powder impairs the conductivity of the solar cell electrode or causes an abnormal reaction between the substrate and the electrode.

유기 비히클 함량이 5wt% 미만인 경우 페이스트 점도가 높아 인쇄성이 불량해지는 원인이 되며, 또한 그 함량이 30wt%를 초과하는 경우에는 페이스트의 점도가 너무 낮아 원하는 인쇄성능을 구현하기 어렵다. 상기에 언급한 금속 분말 함량이 65wt% 미만인 경우와 마찬가지로 유기 비히클 함량이 30wt%를 초과하는 경우 바인더 등의 유기 성분 함량이 많아지므로 태양전지 전극 소성 시 금속 분말의 소결을 방해하는 원인이 된다.When the content of the organic vehicle is less than 5 wt%, the viscosity of the paste is high, which causes poor printability, and when the content exceeds 30 wt%, the viscosity of the paste is too low, making it difficult to realize desired printing performance. Similar to the case where the metal powder content mentioned above is less than 65 wt%, when the organic vehicle content exceeds 30 wt%, the content of organic components such as a binder increases, which causes the sintering of the metal powder to be hindered during the sintering of the solar cell electrode.

가) 도전성 금속 분말A) Conductive metal powder

도전성 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 인듐틴옥사이드(ITO, Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나를 포함한다.Conductive metal powders include silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), cobalt (Co), tin (Sn), lead (Pb), zinc Among (Zn), Iron (Fe), Iridium (Ir), Osmium (Os), Rhodium (Rh), Tungsten (W), Molybdenum (Mo), Nickel (Ni), Indium Tin Oxide (ITO) contains at least one

이 도전성 금속 분말의 입경이나 입자 형상에는 특별한 제한이 없고, 서로 다른 입상 형상을 갖는 금속 분말들이 섞이거나, 서로 다른 종류의 금속 분말들이 섞여도 상관없다.There is no particular limitation on the particle size or particle shape of the conductive metal powder, and metal powders having different particle shapes may be mixed or different types of metal powders may be mixed.

나) 유기 b) Organic 비히클vehicle

유기 비히클(vehicle)은 페이스트에 액상 특성을 부여하는 유기 바인더(binder)를 포함할 수 있다. 유기 바인더로는 에틸셀룰로오즈, 히드록시에틸셀룰로오즈, 히드록시프로필 셀룰로오즈 또는 히드록시에틸히드록시프로필셀룰로오즈 등의 셀룰로오즈계 고분자, 카르복실기 등의 친수성을 가지는 아크릴 단량체로 공중합시The organic vehicle may include an organic binder that imparts liquid phase properties to the paste. As the organic binder, a cellulose-based polymer such as ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose or hydroxyethyl hydroxypropyl cellulose, or a hydrophilic acrylic monomer such as a carboxyl group is copolymerized.

킨 아크릴계 공중합체, 폴리비닐계 수지 등 이들 각각 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.Keen acrylic copolymers, polyvinyl resins, etc. may be used alone or in combination of two or more of these, but are not limited thereto.

이 유기 비히클은 용제를 더 포함할 수 있다. 이 경우 유기 비히클은 용제에 유기 바인더를 용해시킨 용액이 될 수있다. 유기 비히클은 유기 바인더 5 내지 40 (wt%)와 용제 60 내지 95(wt%)를 포함할 수 있다. 용제로는 120℃ 이상의 비점을 갖는 유기 용제가 사용될 수 있다. 구체적으로는, 카비톨 용매, 지방족 알코올류, 에스테르계, 셀로솔브 용매, 탄화수소 용매 등 전극 제조에 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수있다. 예를 들면, 용매는 부틸 카비톨, 부틸 카비톨 아세테이트, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 지방족 알코올, 터핀올(terpineol), 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 부틸셀로솔브아세테이트, 텍사놀(texanol) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.This organic vehicle may further contain a solvent. In this case, the organic vehicle may be a solution in which an organic binder is dissolved in a solvent. The organic vehicle may include 5 to 40 (wt%) of an organic binder and 60 to 95 (wt%) of a solvent. As the solvent, an organic solvent having a boiling point of 120° C. or higher may be used. Specifically, carbitol solvents, aliphatic alcohols, ester-based solvents, cellosolve solvents, hydrocarbon solvents, etc. commonly used in electrode production can be used. For example, the solvent is butyl carbitol, butyl carbitol acetate, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, aliphatic alcohol, terpineol, ethylene glycol, ethylene glycol mono butyl ether, butyl cellosolve acetate, texanol, or mixtures thereof.

이 실시예에서, 전극 페이스트는 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.In this embodiment, the electrode paste may further include conventional additives as needed to improve flow characteristics, process characteristics, and stability. The additives may include a dispersing agent, a thixotropic agent, a plasticizer, a viscosity stabilizer, an antifoaming agent, a pigment, a UV stabilizer, an antioxidant, a coupling agent, and the like, alone or in combination of two or more.

태양전지solar cell

이 실시예에서 태양전지는 상술한 전극용 페이스트를 이용해서 전면 전극과 후면 전극 중 적어도 하나를 형성한 것이다. 태양전지는 이미 다양한 종류의 것들 것 개발돼 시장에서 판매중에 있으므로, 여기서는 그 자세한 구성은 생략한다.In this embodiment, the solar cell has at least one of a front electrode and a rear electrode formed by using the electrode paste described above. Since various types of solar cells have already been developed and are being sold in the market, their detailed configuration is omitted here.

도 1은 태양전지의 간단한 구성을 보여주는 도면이다.1 is a diagram showing a simple configuration of a solar cell.

도 1을 참조하면, 태양전지는 반도체 기판(101)과 pn 접합을 이루는 에미터(102)와, 에미터 및 기판과 각각 연결된 전면 전극(230)과 후면 전극(210)을 포함해 이뤄진다.Referring to FIG. 1 , a solar cell includes an emitter 102 forming a pn junction with a semiconductor substrate 101, a front electrode 230 and a rear electrode 210 respectively connected to the emitter and the substrate.

상기 반도체 기판(101)은 불순물을 포함하는 반도체로, 에미터(102)와 반대되는 극성을 갖도록 불순물을 포함한다. The semiconductor substrate 101 is a semiconductor containing impurities, and includes impurities to have a polarity opposite to that of the emitter 102 .

상기 에미터(102)는 상기 반도체 기판(110)의 표면에 불순물을 주입해 형성된 것으로, 상기 반도체 기판과 다른 극성의 불순물을 포함해 둘 사이는 pn 접합을 이룬다.The emitter 102 is formed by implanting impurities into the surface of the semiconductor substrate 110, and includes impurities of a different polarity from the semiconductor substrate to form a pn junction between the two.

여기서 전극은 위치에 맞춰 전면 전극(230)과 후면 전극(210)이라 하지만, 보다 정확히는 홀과 정공을 각각 수집하는 n전극과 p전극을 의미한다. 그리고, 이 n전극과 p전극은 후면에 모두 배치되거나, 도 1에서 예시하는 바처럼 전면과 후면에 각각 나눠져 배치될 수 있다.Here, the electrodes are referred to as the front electrode 230 and the rear electrode 210 according to their positions, but more precisely, they refer to the n-electrode and the p-electrode for collecting holes and holes, respectively. In addition, the n-electrode and the p-electrode may be both disposed on the rear surface or separately disposed on the front and rear surfaces, as illustrated in FIG. 1 .

여기서, 전면 전극(230)과 후면 전극(210)은 pn 접합을 이루도록 반도체 기판(110)에 에미터(120)를 형성한 후, 그 위와 반도체 기판(110)의 아래에 각각 상술한 페이스트를 인쇄해 형성한 것이다.Here, after forming the emitter 120 on the semiconductor substrate 110 so that the front electrode 230 and the rear electrode 210 form a pn junction, the above-described paste is printed on the top and bottom of the semiconductor substrate 110, respectively. year was formed.

페이스트를 인쇄한 후에는 낮은 온도, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 프리 베이킹(pre baking)하고 이를 패터닝한 후에 400℃ 내지 950℃ 온도로 가열해 소성함으로써 전극을 형성할 수가 있다.After printing the paste, an electrode may be formed by pre-baking at a low temperature, approximately 200° C. to 400° C., patterning it, and then heating and firing at a temperature of 400° C. to 950° C.

이하, 실험예를 통해 상술한 본 발명이 실시예들을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실험예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the above-described embodiments of the present invention will be described in more detail through experimental examples, but these experimental examples are only for the purpose of explanation and should not be construed as limiting the present invention.

실험예들experiments

실험예Experimental example 1 One

20wt%의 납 산화물 (PbO) 분말, 25wt%의 비스무스 산화물 (Bi2O3), 5wt%의 아연 산화물 (ZnO)과 50wt%의 산화 텔루륨(TeO2) 분말을 알루미나 볼 밀을 이용하여 건식으로 5시간 동안 분쇄 및 혼합시킨 후, 500cc 백금 도가니에 담아 엘리베이터 타입 전기로(Elevator Type Furnace)에서 약 1050의 온도로 30분 동안 용융하였다. 형성된 용융액을 600℃에서 10분 간 유지시킨 다음 분당 3℃의 속도로 서냉하여 결정질 덩어리 형태로 제조하였고, 이를 알루미나 볼 밀을 이용하여 1차 분쇄 후, 에어 젯 밀 로 2차 미분쇄 및 분급처리하여, 중심 입경이 1㎛인 결정질 분말을 제조하였다.20wt% lead oxide (PbO) powder, 25wt% bismuth oxide (Bi2O3), 5wt% zinc oxide (ZnO) and 50wt% tellurium oxide (TeO2) powder were dry-dried for 5 hours using an alumina ball mill. After grinding and mixing, it was placed in a 500cc platinum crucible and melted at a temperature of about 1050 for 30 minutes in an elevator type electric furnace (Elevator Type Furnace). The formed melt was maintained at 600 ° C for 10 minutes and then slowly cooled at a rate of 3 ° C per minute to prepare a crystalline mass, which was first pulverized using an alumina ball mill, and then second pulverized and classified using an air jet mill Thus, a crystalline powder having a central particle diameter of 1 μm was prepared.

전체 100 중량부에 대하여, 6.5 중량부의 부틸 카르비톨(용매)에 0.5 중량부의 Dow사의 상품명 EC300(바인더)를 용해하여 유기 비히클을 준비하였다. 유기 비히클에 90 중량부의 Ag 분말(전도성 분말), 3 중량부의 상술한 결정질 분말을 첨가한 뒤 Planetary mixer를 사용하여 5시간 동안 충분히 교반하였다. 이를 12시간 동안 숙성 후 3roll-milling 기기를 이용하여 4회에 걸쳐 혼합 및 분산하였다. 그리고 이를 선경 30㎛, 250mesh인 SUS 재질의 망을 이용하여 2회 여과 및 탈포 처리하여 페이스트 조성물을 제조하였다.An organic vehicle was prepared by dissolving 0.5 parts by weight of Dow's trade name EC300 (binder) in 6.5 parts by weight of butyl carbitol (solvent) with respect to 100 parts by weight of the total. After adding 90 parts by weight of Ag powder (conductive powder) and 3 parts by weight of the above-described crystalline powder to the organic vehicle, the mixture was sufficiently stirred for 5 hours using a planetary mixer. After aging for 12 hours, it was mixed and dispersed 4 times using a 3 roll-milling machine. In addition, a paste composition was prepared by filtering and degassing twice using a SUS mesh having a wire diameter of 30 μm and 250 mesh.

실험예Experimental example 2 2

15wt%의 PbO, 15wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 2wt%의 Li2O, 3wt%의 Na2O 과 60wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다. Crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 15wt% PbO, 15wt% Bi2O3, 5wt% ZnO, 2wt% Li2O, 3wt% Na2O and 60wt% TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 3 3

10wt%의 PbO, 15wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 5wt%의 WO3, 2.5wt%의 Li2O, 2.5wt%의 Na2O와 60wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다. Crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 10wt% PbO, 15wt% Bi2O3, 5wt% ZnO, 5wt% WO3, 2.5wt% Li2O, 2.5wt% Na2O and 60wt% TeO2 powder. was manufactured. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 4 4

25wt%의 Bi2O3, 7wt%의 ZnO, 10wt%의 WO3, 2wt%의 Li2O, 2wt%의 K2O 과 53wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다. A crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 25wt% Bi2O3, 7wt% ZnO, 10wt% WO3, 2wt% Li2O, 2wt% K2O, and 53wt% TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 5 5

25wt%의 Bi2O3, 6wt%의 ZnO, 4wt%의 WO3, 2.5wt%의 Na2O, 2.5wt%의 K2O와 60wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.Crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 25wt% Bi2O3, 6wt% ZnO, 4wt% WO3, 2.5wt% Na2O, 2.5wt% K2O, and 60wt% TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 6 6

25wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 5wt%의 WO3와 65wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다. Crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 25wt% of Bi2O3, 5wt% of ZnO, 5wt% of WO3 and 65wt% of TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 7 7

15wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 10wt%의 WO3와 70wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.A crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 15wt% of Bi2O3, 5wt% of ZnO, 10wt% of WO3 and 70wt% of TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 8 8

15wt%의 Bi2O3, 10wt%의 WO3, 2.5wt%의 Li2O, 2.5wt%의 K2O와 70wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.Crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 15wt% of Bi2O3, 10wt% of WO3, 2.5wt% of Li2O, 2.5wt% of K2O, and 70wt% of TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 9 9

20wt%의 PbO, 20wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 5wt%의 Li2O, 3wt%의 Na2O, 2wt%의 K2O와 45wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다. Crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 20wt% PbO, 20wt% Bi2O3, 5wt% ZnO, 5wt% Li2O, 3wt% Na2O, 2wt% K2O and 45wt% TeO2 powder. did A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

실험예Experimental example 10 10

30wt%의 Bi2O3, 10wt%의 ZnO, 15wt%의 WO3, 5wt%의 Li2O, 5wt%의 Na2O와 35wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.A crystalline powder was prepared in the same manner as in Example 1 using 30wt% Bi2O3, 10wt% ZnO, 15wt% WO3, 5wt% Li2O, 5wt% Na2O, and 35wt% TeO2 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the crystalline powder thus prepared.

그리고, 위와 같은 본 발명의 실험예들을 비교하기 위해서 아래와 같은 비교예 1내지 4를 제조하였다.And, in order to compare the above experimental examples of the present invention, Comparative Examples 1 to 4 were prepared as follows.

비교예comparative example 1 One

82wt%의 PbO, 7wt%의 SiO2와 11wt%의 B2O3 분말을 알루미나 볼 밀을 이용하여 건식으로 5시간 동안 분쇄 및 혼합시킨 후, 500cc 백금 도가니에 담아 엘리베이터 타입 전기로(Elevator Type Furnace)에서 약 1050의 온도로 30분 동안 용융하였다. 형성된 용융액을 SUS 재질의 수냉식 냉각 롤(roll)에 급냉 및 통과시켜 판상형의 유리 컬릿(Cullet)으로 제조 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 분쇄하여 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.82wt% of PbO, 7wt% of SiO 2 and 11wt% of B 2 O 3 powder were pulverized and mixed in a dry way for 5 hours using an alumina ball mill, and then placed in a 500cc platinum crucible and placed in an elevator type electric furnace (Elevator Type Furnace). ) at a temperature of about 1050 for 30 minutes. The formed melt was quenched and passed through a water-cooled cooling roll made of SUS to make a plate-shaped glass cullet, and then pulverized in the same manner as in Example 1 to prepare a glass frit. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the thus prepared glass frit.

비교예comparative example 2 2

74wt%의 PbO, 9wt%의 SiO2, 6wt%의 B2O3와 8wt%의 ZnO 분말을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법에 의해 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 결유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.A glass frit was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 using 74wt% of PbO, 9wt% of SiO 2 , 6wt% of B 2 O 3 and 8wt% of ZnO powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the thus-prepared grain glass frit.

비교예comparative example 3 3

70wt%의 PbO, 7wt%의 Bi2O3, 9wt%의 SiO2, 13wt%의 ZnO와 2wt%의 Li2O 분말을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법에 의해 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.A glass frit was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 using 70 wt% PbO, 7 wt% Bi 2 O 3 , 9 wt% SiO 2 , 13 wt% ZnO, and 2 wt% Li 2 O powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the thus prepared glass frit.

비교예comparative example 4 4

62wt%의 PbO, 11wt%의 Bi2O3, 10wt%의 SiO2, 12wt%의 ZnO와 5wt%의 WO3 분말을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법에 의해 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다. A glass frit was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 using 62wt% of PbO, 11wt% of Bi 2 O 3 , 10wt% of SiO 2 , 12wt% of ZnO, and 5wt% of WO 3 powder. A paste composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the thus prepared glass frit.

위와 같이 제조된 페이스트 조성물을 이용해서 실험예, 비교예 모두 동일 조건으로 솔라셀을 제조한 후에 그 효율 및 직렬 저항(Rs)을 측정하였다. 솔라셀을 제조함에 있어 전면 전극은 위의 실험예들 내지 비교예들에 따라 제작된 페이스트 조성물을 이용하였고, 후면 전극용 페이스트 조성물은 LG에서 제작한 CPR-707을 이용하였다.After manufacturing a solar cell under the same conditions in both Experimental Example and Comparative Example using the paste composition prepared as described above, its efficiency and series resistance (Rs) were measured. In manufacturing the solar cell, the paste composition prepared according to the above experimental examples or comparative examples was used for the front electrode, and CPR-707 manufactured by LG was used for the paste composition for the rear electrode.

그리고, 반도체 기판의 면저항은 85옴(Ω)이며, 효율 측정 장비로는 Denken사의 상품명 DKSCT-100-180을 사용하였다. 측정 결과는 아래 표 1과 같다.In addition, the sheet resistance of the semiconductor substrate was 85 ohm (Ω), and Denken's product name DKSCT-100-180 was used as an efficiency measurement equipment. The measurement results are shown in Table 1 below.

효율(%)efficiency(%) 직렬 저항(Rs)Series Resistance (Rs) 실험예 1Experimental Example 1 17.4817.48 2.992.99 실험예 2Experimental Example 2 17.6817.68 2.702.70 실험예 3Experimental Example 3 17.7117.71 2.582.58 실험예 4Experimental Example 4 17.6117.61 2.722.72 실험예 5Experimental Example 5 17.7317.73 2.582.58 실험예 6Experimental Example 6 17.1517.15 3.293.29 실험예 7Experimental Example 7 17.3217.32 3.143.14 실험예 8Experimental Example 8 17.8517.85 2.432.43 실험예 9Experimental Example 9 17.5717.57 2.812.81 실험예 10Experimental Example 10 17.5017.50 2.832.83 비교예 1Comparative Example 1 15.1415.14 5.775.77 비교예 2Comparative Example 2 15.2115.21 5.755.75 비교예 3Comparative Example 3 15.6715.67 5.085.08 비교예 4Comparative Example 4 15.5515.55 5.235.23

실험 결과, 본 발명에 따른 실험예들의 결정질 분말은 TeO2 화학결합 결정질의 열특성(융점)에 의해 유동성이 개선되어 비교예들에에 비해 낮은 직렬 저항을 가져 더 높은 효율을 가지는 것을 알 수 있다.As a result of the experiment, it can be seen that the crystalline powders of the experimental examples according to the present invention have higher efficiency due to lower series resistance than the comparative examples because the fluidity is improved by the thermal characteristics (melting point) of the TeO 2 chemical bond crystalline. .

그리고 실험예 2 내지 5와 8 내지 10에 따른 결정질 분말은 알칼리 금속 (Li2O, Na2O, K2O)에 의해 융점이 더 감소하고 반응성이 높아졌다. 이에 의하여 낮은 직렬 저항을 가지며 더 높은 효율을 나타내었다In addition, the melting point of the crystalline powders according to Experimental Examples 2 to 5 and 8 to 10 was further reduced and reactivity increased by alkali metals (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O). This resulted in lower series resistance and higher efficiency.

실험예 1 내지 10은 PbO, Bi2O3, ZnO, WO3, TeO2와 알칼리 금속 이외의 다른 물질을 포함하지 않은 결정화 분말의 결과임에도 비교예1 내지 4에 비하여 우수한 결과를 가진다. 따라서, 전이 금속 산화물 등이 더 포함된다면, 이보다 더 좋은 효과가 나올 것으로 기대된다.Experimental Examples 1 to 10 have excellent results compared to Comparative Examples 1 to 4 even though they are the result of crystallized powders containing no other materials than PbO, Bi 2 O 3 , ZnO, WO 3 , TeO 2 and alkali metals. Therefore, if a transition metal oxide or the like is further included, an even better effect is expected.

Claims (9)

65~93(wt%)의 도전성 금속 분말과,
0.5~5(wt%)의 태양전지 전극용 결정질 분말과,
5~30(wt%)의 유기 비히클을 포함하고,
상기 태양전지 전극용 결정질 분말이 5~35(wt%)의 산화비스무스(Bi2O3); 70~85(wt%)의 산화텔루륨(TeO2); 1~15(wt%)의 산화텅스텐(WO3); 및 1~15(wt%)의 산화 칼륨(K2O)을 포함하고, PbO를 포함하지 않으며,
상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 결정질인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물.
65 to 93 (wt%) conductive metal powder;
0.5 to 5 (wt%) crystalline powder for solar cell electrodes;
5 to 30 (wt%) of an organic vehicle;
The crystalline powder for the solar cell electrode includes 5 to 35 (wt%) of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ); 70 to 85 (wt%) of tellurium oxide (TeO 2 ); 1 to 15 (wt%) of tungsten oxide (WO 3 ); and 1 to 15 (wt%) of potassium oxide (K 2 O) and no PbO;
The paste composition for a solar cell electrode, characterized in that the bismuth oxide and the tellurium oxide are crystalline.
제1항에 있어서,
상기 산화비스무스와 상기 산화텔루륨은 화학 결합을 이루고 있는 태양전지 전극용 페이스트 조성물.
According to claim 1,
A paste composition for a solar cell electrode wherein the bismuth oxide and the tellurium oxide form a chemical bond.
삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 산화비스무스와 산화텔루륨이 포함된 화학결합 결정질 분말은 500~900℃에서 용융되는 태양전지 전극용 페이스트 조성물.
According to claim 2,
A paste composition for a solar cell electrode in which the chemically bonded crystalline powder containing the bismuth oxide and tellurium oxide is melted at 500 to 900 ° C.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 도전성 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 인듐틴옥사이드(ITO, Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물.
According to claim 1,
The conductive metal powder includes silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), cobalt (Co), tin (Sn), lead (Pb), Zinc (Zn), Iron (Fe), Iridium (Ir), Osmium (Os), Rhodium (Rh), Tungsten (W), Molybdenum (Mo), Nickel (Ni), Indium Tin Oxide (ITO) A paste composition for a solar cell electrode comprising at least one of
제1항에 있어서,
상기 결정질 분말의 평균 입경(D50)은 0.1~5(㎛)인 태양전지 전극용 페이스트 조성물.
According to claim 1,
The average particle diameter (D50) of the crystalline powder is 0.1 to 5 (㎛) paste composition for a solar cell electrode.
pn 접합을 이루고 있는 반도체 기판과,
상기 반도체 기판에 연결되고, 상기 제1항, 제2항, 제5항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의한 페이스트 조성물로 이뤄진 전극,
을 포함하는 태양전지.
A semiconductor substrate forming a pn junction;
An electrode connected to the semiconductor substrate and made of the paste composition according to any one of claims 1, 2, 5, and 7 to 8,
A solar cell comprising a.
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