KR102563506B1 - Silver Paste for Electrode of Solar Cell With Controlled Silver Crystalline Size - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은 페이스트 조성물에 관한 것으로, 상세하게, 하기 관계식 1에 따른 18 내지 29 ㎚의 결정 크기를 갖는 은 분말; 유리 프릿; 및 유기 비히클;를 포함하는 은 페이스트 조성물에 관한 것이다.
(관계식 1)
관계식 1에서, S는 Cu Kα를 이용한 상기 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 측정된 결정 크기를 의미하며, θ는 상기 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 일 회절 피크에서의 회절각도(°)이며, β는 이며, FWHM은 상기 일 회절 피크에서의 반가폭(°, Full Width Half Maximum)이다.The present invention relates to a silver paste composition, and in detail, silver powder having a crystal size of 18 to 29 nm according to the following relational expression 1; glass frit; and an organic vehicle.
(Relationship 1)
In relational expression 1, S means the crystal size measured from the X-ray diffraction analysis result of the silver powder using Cu Kα, and θ is the diffraction angle (°) at one diffraction peak in the X-ray diffraction analysis result of the silver powder , and β is , and FWHM is the full width half maximum (°) at the one diffraction peak.
Description
본 발명은 제어된 결정크기를 갖는 은 입자를 포함하는 태양전지용 전도성 페이스트에 관한 것으로, 상세하게, 우수한 변환 효율 및 낮은 저항 특성을 갖는 전면 전극을 형성할 수 있는 태양전지용 전도성 페이스트에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive paste for a solar cell containing silver particles having a controlled crystal size, and more particularly, to a conductive paste for a solar cell capable of forming a front electrode having excellent conversion efficiency and low resistance characteristics.
화석 에너지의 고갈과 이의 사용에 의한 지구 환경적인 문제를 해결하기 위해 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생 가능하며, 청정한 대체 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. In order to solve the global environmental problems caused by the depletion of fossil energy and its use, research on renewable and clean alternative energy sources such as solar energy, wind power, and hydroelectric power is being actively conducted.
이 중에서 태양 빛으로부터 직접 전기적 에너지를 변화시키는 태양전지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 여기서 태양전지란 태양빛으로부터 광 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 발생하는 광기전 효과를 이용하여 전류-전압을 생성하는 전지를 의미한다. Among them, interest in solar cells that directly change electrical energy from sunlight is greatly increasing. Here, the solar cell refers to a cell that generates current-voltage using the photovoltaic effect of generating electrons and holes by absorbing light energy from sunlight.
현재 광에너지 변환효율이 20%가 넘는 n-p 다이오드형 실리콘(Si) 단결정 기반 태양전지의 제조가 가능하여 실제 태양광 발전에 사용되고 있으며, 이보다 더 변환효율이 우수한 갈륨아세나이드(GaAs)와 같은 화합물 반도체를 이용한 무기 반도체 기반 태양전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Currently, it is possible to manufacture n-p diode-type silicon (Si) single crystal-based solar cells with a light energy conversion efficiency of over 20% and are used in actual solar power generation, and compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs) with higher conversion efficiency Research on inorganic semiconductor-based solar cells using
가장 일반적인 태양전지인 무기 반도체 기반 태양전지의 효율에 영향을 미치는 요소는 크게 세 가지로 구분될 수 있다.Factors affecting the efficiency of inorganic semiconductor-based solar cells, which are the most common solar cells, can be classified into three major categories.
태양전지의 효율을 높이기 위한 첫 번째 요소로, 태양전지는 빛의 흡수를 극대화 할 수 있는 구조의 디자인적 요소이다. 구체적인 일 예로, 결정질 실리콘 태양전지는 표면을 요철 형태로 조직화(texturing) 하여 반사율을 낮추는 구조, 전극의 면적을 최소화하는 전극 구조등을 들 수 있다. As the first element to increase the efficiency of a solar cell, the solar cell is a structural design element that can maximize light absorption. As a specific example, a crystalline silicon solar cell may include a structure that lowers reflectance by texturing a surface in a concave-convex shape, an electrode structure that minimizes an area of an electrode, and the like.
태양전지의 효율을 높이기 위한 두 번째 요소는 빛에 의해 여기된 전자와 정공의 재결합에 의한 손실을 최소화하는 것이다. 구체적인 일 예로, 기판의 불순물 및 표면의 결함에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지하기 위해, 불순물을 제거하는 게더링 공정 및 표면의 결함을 제거하는 부동태화(passivation) 공정을 등을 들 수 있다. The second factor to increase the efficiency of a solar cell is to minimize loss due to recombination of electrons and holes excited by light. As a specific example, a gettering process for removing impurities and a passivation process for removing surface defects may be used to prevent recombination and disappearance due to impurities and surface defects of the substrate.
태양전지의 효율을 높이기 위한 세 번째 요소로, 태양전지는 전기 소자이기 때문에 캐리어의 이동 및 외부전극과의 접촉 과정에서 각종 전기적인 저항손실을 최소화할 수 있는 전극의 형성 및 소재 개발을 들 수 있다. 특히 어골(fish bone) 형태의 전면전극은 빛 가림손실(shading loss)은 최소화하면서 전기 전도도는 증대시켜야 하기 때문에 우수한 접착력과 낮은 접촉 저항 특성을 갖는 전극 페이스트의 개발이 요구되고 있다. The third factor to increase the efficiency of solar cells is the formation of electrodes and development of materials that can minimize various electrical resistance losses in the process of moving carriers and contacting external electrodes, since solar cells are electrical elements. . In particular, the development of an electrode paste having excellent adhesion and low contact resistance is required because the front electrode in the form of a fish bone should increase electrical conductivity while minimizing shading loss.
상술한 바와 같이, 태양전지 전극용, 특히 전면전극용 은 페이스트의 특성은 태양전지의 발전 특성에 크게 영향을 미치는데, 대한민국 공개특허 제2013-0090276호와 같이 요변성이 좋은 페이스트를 제공하여 고 종횡비를 갖도록 인쇄 특성을 향상시키거나, 대한민국 공개특허 제2013-0104614호와 같이 유리프릿의 물질 및 연화점등 조절하여 전극을 실리콘 기판에 균일하게 접촉시킴으로써 태양전지의 발전 특성을 향상시키는 등, 다양한 연구가 지속되고 있으나, 단락전류(Isc), 개방전압 (Voc) 및 충진율(fill factor; FF)을 모두 높일 수 있는 전도성 페이스트에 대한 요구는 계속되고 있는 실정이다.As described above, the characteristics of silver paste for solar cell electrodes, especially for front electrodes, greatly affect the power generation characteristics of solar cells. Various studies, such as improving the printing characteristics to have an aspect ratio or improving the power generation characteristics of a solar cell by uniformly contacting the electrode to the silicon substrate by adjusting the material and softening point of the glass frit as in Korean Patent Publication No. 2013-0104614 However, demand for a conductive paste capable of increasing all of a short circuit current (Isc), an open circuit voltage (Voc), and a fill factor (FF) continues.
본 발명은 우수한 변환 효율 및 낮은 저항 특성을 가져 태양전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 전극용 은 페이스트를 제공하는 것이다.The present invention provides a silver paste for a solar cell electrode that can improve the power generation efficiency of a solar cell by having excellent conversion efficiency and low resistance characteristics.
본 발명에 따른 은 페이스트 조성물은 하기 관계식 1에 따른 18 내지 29 ㎚의 결정 크기를 갖는 은 분말; 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함한다.A silver paste composition according to the present invention includes silver powder having a crystal size of 18 to 29 nm according to the following relational expression 1; glass frit; and an organic vehicle.
(관계식 1)(Relationship 1)
관계식 1에서, S는 Cu Kα를 이용한 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 측정된 결정 크기를 의미하며, θ는 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 일 회절 피크에서의 회절각도(°)이며, β는 이며, FWHM은 일 회절 피크에서의 반가폭(°, Full Width Half Maximum)이다.In relational expression 1, S means the crystal size measured from the X-ray diffraction analysis result of silver powder using Cu Kα, θ is the diffraction angle (°) at one diffraction peak in the X-ray diffraction analysis result of silver powder, β is , and FWHM is the full width half maximum (°) at one diffraction peak.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 분말의 비표면적은 0.5 내지 10 ㎡/g일 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the specific surface area of the silver powder may be 0.5 to 10 m 2 /g.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 분말은 바이모달 이상의 크기 분포를 가질 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver powder may have a size distribution of more than bimodal.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 분말은 평균 직경이 0.08 이상이고 3 ㎛ 이하인 제1 은 입자와 평균 직경이 0.03 이상이고 0.50 ㎛ 미만인 제2 은 입자를 함유할 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver powder may include first silver particles having an average diameter of 0.08 or more and 3 μm or less and second silver particles having an average diameter of 0.03 or more and less than 0.50 μm.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 제1 은 입자 : 제2 은 입자의 중량비는 100 : 0.5 내지 20일 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the weight ratio of the first silver particles to the second silver particles may be 100:0.5 to 20.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 페이스트 조성물은 65 내지 95 중량%의 은 분말을 함유할 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver paste composition may contain 65 to 95% by weight of silver powder.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 유리 프릿은 370 내지 440℃의 연화점을 가질 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the glass frit may have a softening point of 370 to 440°C.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 유리 프릿은 납 보로실리케이트계일 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the glass frit may be a lead borosilicate type.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 유리 프릿은 0.1 내지 3 ㎛의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the glass frit may have an average particle size of 0.1 to 3 μm.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 페이스트 조성물은 1.0 내지 5.0 중량%의 유리 프릿을 함유할 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver paste composition may contain 1.0 to 5.0% by weight of glass frit.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 유기 비히클은 유기 바인더가 용매에 용해된 바인더 액일 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the organic vehicle may be a binder liquid in which an organic binder is dissolved in a solvent.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 페이스트 조성물은 3 내지 30 중량%의 바인더 액을 함유할 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver paste composition may contain 3 to 30% by weight of the binder solution.
본 발명은 상술한 은 페이스트 조성물로부터 형성된 전극을 포함하는 태양전지를 포함한다.The present invention includes a solar cell including an electrode formed from the silver paste composition described above.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 전극은 전면전극일 수 있다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the electrode may be a front electrode.
본 발명에 따른 은 페이스트 조성물은 태양전지의 전극, 특히 수광면(전면) 전극의 제조에 사용될 수 있으며, 우수한 변환 효율 및 저항 특성을 가져 태양전지 발전 효율을 향상시키는 장점이 있다.The silver paste composition according to the present invention can be used to manufacture solar cell electrodes, particularly light-receiving surface (front) electrodes, and has excellent conversion efficiency and resistance characteristics to improve solar cell power generation efficiency.
도 1은 일 실시예에 따른 은 분말의 X선 회절 결과를 도시한 도면이며,
도 2는 다른 일 실시예에 따른 은 분말의 X선 회절 결과를 도시한 도면이며,
도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 은 분말의 X선 회절 결과를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing X-ray diffraction results of silver powder according to an exemplary embodiment;
2 is a view showing the results of X-ray diffraction of silver powder according to another embodiment;
FIG. 3 is a diagram showing X-ray diffraction results of silver powder according to another embodiment.
이하 본 발명의 페이스트를 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the paste of the present invention will be described in detail. At this time, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted.
본 출원인은 태양전지 전극을 형성하기 위한 은 페이스트에 대한 연구를 수행한 결과, 놀랍게도, X-선 회절 패턴을 기반으로 산출되는 은 분말의 결정 크기가 전극의 접촉 저항에 현저한 영향을 미치는 것을 발견하고, 이러한 발견을 심화하여, 본 발명을 출원하기에 이르렀다.As a result of research on silver paste for forming solar cell electrodes, the present applicant surprisingly found that the crystal size of silver powder calculated based on the X-ray diffraction pattern has a significant effect on the contact resistance of the electrode. , deepened this discovery, and came to apply for the present invention.
본 발명에 따른 은 페이스트 조성물은 하기 관계식 1에 따른 18 내지 29 ㎚의 결정 크기를 갖는 은 분말; 유리 프릿; 및 유기 비히클;를 포함한다.A silver paste composition according to the present invention includes silver powder having a crystal size of 18 to 29 nm according to the following relational expression 1; glass frit; and an organic vehicle.
(관계식 1)(Relationship 1)
관계식 1에서, S는 Cu Kα를 이용한 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 측정된 결정 크기를 의미하며, θ는 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 일 회절 피크에서의 회절각도(°)이며, β는 이며, FWHM은 일 회절 피크에서의 반가폭(°, Full Width Half Maximum)이다.In relational expression 1, S means the crystal size measured from the X-ray diffraction analysis result of silver powder using Cu Kα, θ is the diffraction angle (°) at one diffraction peak in the X-ray diffraction analysis result of silver powder, β is , and FWHM is the full width half maximum (°) at one diffraction peak.
이와 같이 관계식 1을 만족하는 결정크기를 가지는 은 분말을 사용함으로써 은의 소결 특성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인하여 전극의 저항을 낮추어 태양전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다. 결정크기가 29 ㎚ 초과인 경우, 동일 소성 온도 조건에서 소결도를 저하시켜 전극의 저항을 높일 수 있어 좋지 않다.In this way, by using silver powder having a crystal size that satisfies relational expression 1, the sintering characteristics of silver can be improved, and thus the resistance of the electrode can be lowered, thereby improving the power generation efficiency of the solar cell. When the crystal size is greater than 29 nm, it is not good because the resistance of the electrode may be increased by reducing the degree of sintering under the same firing temperature condition.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 관계식 1에 따른 결정크기를 만족하는 은 분말은, 유니 모달한 크기 분포를 갖는 1종의 은 분말 또는 서로 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 은 분말이 혼합된 것일 수 있다. 즉, 관계식 1에 따른 결정크기를 만족하는 은 분말은, 유니 모달한 크기 분포를 갖거나, 바이모달 이상의 크기 분포를 가질 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver powder satisfying the crystal size according to Relational Equation 1 includes one type of silver powder having a unimodal size distribution or two or more types of silver powder having different average diameters. It may be a mixture of powders. That is, the silver powder that satisfies the crystal size according to Relational Equation 1 may have a unimodal size distribution or more than a bimodal size distribution.
이때, 서로 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 은 분말 각각의 평균 직경 및 서로 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 은 분말의 질량비를 제어하여, 관계식 1을 만족하는 은 분말이 제조될 수 있다.In this case, silver powder satisfying Relational Equation 1 may be manufactured by controlling the average diameters of the two or more kinds of silver powders having different average diameters and the mass ratio of the two or more kinds of silver powders having different average diameters.
상술한 관계식 1을 만족하는 결정 크기를 갖는 은 분말의 일 예로, 은 분말은 평균 직경이 0.08 이상이고 3 ㎛ 이하인 제 1 은 입자(입자군)와 평균 직경이 0.03 이상이고 0.50 ㎛ 미만인 제 2 은 입자(입자군)을 함유하는 혼합 분말일 수 있고, 제1 은 입자 : 제2 은 입자의 중량비는 100 : 0.5 내지 20일 수 있다.As an example of the silver powder having a crystal size that satisfies the above-described relational expression 1, the silver powder includes first silver particles (particle groups) having an average diameter of 0.08 or more and 3 μm or less and a second silver particle having an average diameter of 0.03 or more and less than 0.50 μm. It may be a mixed powder containing particles (group of particles), and the weight ratio of the first silver particles to the second silver particles may be 100:0.5 to 20.
보다 구체적으로는 제 1 은 입자의 평균 직경은 바람직하게는 0.08 내지 3 ㎛, 보다 바람직하게는 0.10 내지 2.5 ㎛, 가장 바람직하게는 0.30 내지 2.0 ㎛일 수 있다. 제 2 은 입자의 평균 직경은 바람직하게는 0.03 내지 0.50 ㎛, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.40 ㎛, 가장 바람직하게는 0.06 내지 0.30 ㎛일 수 있다. 평균 직경(입경)은 프리츠사 ANALYSETTE 22 입도 분석장비에 의해 측정된 값으로부터 (평균직경 분포 중 누적된 50% 지점) 계산된다. More specifically, the average diameter of the first silver particles may be preferably 0.08 to 3 μm, more preferably 0.10 to 2.5 μm, and most preferably 0.30 to 2.0 μm. The average diameter of the second silver particles may be preferably 0.03 to 0.50 μm, more preferably 0.05 to 0.40 μm, and most preferably 0.06 to 0.30 μm. The average diameter (particle diameter) is calculated from the values measured by Fritz's ANALYSETTE 22 particle size analyzer (accumulated 50% points in the average diameter distribution).
관계식 1에 따른 결정 크기를 갖는 은 분말은 1차 입자 또는 1차 입자들이 응집된 2차 입자일 수 있으며, 은 분말은 구형, 응집형, 플레이크형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. Silver powder having a crystal size according to Relational Equation 1 may be primary particles or secondary particles in which primary particles are agglomerated, and the silver powder may have various shapes such as spherical shape, agglomerated shape, and flake shape.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 관계식 1에 따른 결정크기를 만족하는 은 분말은 비표면적이 0.5 ~ 10 ㎡/g, 좋게는 0.5 ~ 3 ㎡/g일 수 있다. 관계식 1의 결정 크기를 만족하며, 상술한 비표면적을 만족하는 경우, 은 페이스트에 고 함량의 은 분말이 함유되어도, 우수한 인쇄적성을 가질 수 있으며, 이와 동시에 페이스트의 도포 후, 전극 형성을 위한 열처리시 치밀한 조직을 얻을 수 있다.In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver powder satisfying the crystal size according to Relational Equation 1 may have a specific surface area of 0.5 to 10 m 2 /g, preferably 0.5 to 3 m 2 /g. When the crystal size of relational expression 1 is satisfied and the specific surface area is satisfied, excellent printability can be obtained even when a high content of silver powder is contained in the silver paste, and at the same time, heat treatment for electrode formation after application of the paste A dense structure can be obtained.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 은 페이스트 조성물은 65 내지 95 중량%, 좋게는 80 내지 95 중량%, 보다 좋게는 85 내지 95 중량%의 은 분말을 함유할 수 있다. In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the silver paste composition may contain 65 to 95 wt%, preferably 80 to 95 wt%, and more preferably 85 to 95 wt% of silver powder.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 무기 바인더로, 유리 프릿을 함유할 수 있다. The silver paste composition according to an embodiment of the present invention may contain glass frit as an inorganic binder.
유리 프릿은 태양전지 전극을 제조하는데 사용되는 전도성 페이스트에 통상적으로 사용되는 유리 프릿이면 사용 가능하다. 구체적으로, 600 내지 850℃의 열처리시, 안정적으로 용융되며, 실리콘과 같은 무기 반도체 기반 태양전지에 습윤되고 접착되는 유리 프릿이면 무방하다. As the glass frit, any glass frit commonly used in conductive paste used to manufacture solar cell electrodes may be used. Specifically, it may be a glass frit that is stably melted during heat treatment at 600 to 850° C., and wetted and adhered to a solar cell based on an inorganic semiconductor such as silicon.
유리 프릿의 비 한정적이며, 구체적인 일 예로, 유리 프릿은 산화납을 함유하는 납 유리 또는 산화비스무트 및 산화붕소를 함유하는 무연 유리일 수 있다. 납 유리계 프릿의 일 예로, 산화납-실리카를 함유하는 납 실리케이트계 유리를 들 수 있으며, 납 실리케이트계 유리는 산화납-산화보론-실리카를 함유하는 납 보로실리케이트계 유리나 산화납-산화텔레늄-실리카를 함유하는 납 텔레늄 실리케이트계 유리등을 들 수 있다. 무연 유리계 프릿의 일 예로, 산화비스무트-산화붕소-실리카-산화아연-산화알루미늄계 유리, 산화비스무트-산화붕소-실리카-산화스트론튬-산화알루미늄계 유리, 또는 산화비스무트-산화붕소-실리카-산화아연-산화타이타늄계 유리등을 을 수 있다. 이때, 상술한 납 유리 또는 무연 유리는 산화알루미나, 산화아연, 산화타이타늄, 산화란타늄, 산화탄탈륨, 산화하프늄, 산화인듐, 산화갈륨, 산화이트륨, 산화안티모니 및 산화이터븀에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 산화물을 더 함유할 수 있음은 물론이다. As a non-limiting and specific example of the glass frit, the glass frit may be lead glass containing lead oxide or lead-free glass containing bismuth oxide and boron oxide. As an example of the lead glass-based frit, lead silicate-based glass containing lead oxide-silica may be mentioned, and the lead silicate-based glass may include lead oxide-boron oxide-silica lead borosilicate-based glass or lead oxide-telenium oxide. - Lead tellelium silicate type glass containing silica etc. are mentioned. Examples of the lead-free glass-based frit include bismuth oxide-boron oxide-silica-zinc oxide-aluminum oxide-based glass, bismuth oxide-boron oxide-silica-strontium oxide-aluminum oxide-based glass, or bismuth oxide-boron oxide-silica-oxidized glass. Zinc-titanium oxide-based glass and the like can be used. In this case, the above-mentioned lead glass or lead-free glass is one or more selected from aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, lanthanum oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, indium oxide, gallium oxide, yttrium oxide, antimony oxide, and ytterbium oxide. Of course, it may further contain an oxide to be.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물에 있어, 유리 프릿은 370 내지 440℃의 연화점을 갖는 것이 좋다. 유리 프릿의 연화점이 370℃ 미만인 경우, 도포된 은 페이스트의 열처리(600 내지 850℃) 공정 중에 유리 용융물의 점도가 과도하게 낮아져서, 어골과 같은 미세 구조의 전극 형성이 어려울 수 있으며, 전극의 두께 방향으로 균질한 전기전도도가 담보되지 않을 위험이 있다. 또한, 연화점이 440℃를 초과하는 경우, 유리 용융물의 점도가 높아져 충분한 접착 강도가 구현되지 않을 위험이 있으며, 은 분말의 소결을 촉진시키지 못하여 발전효과가 낮아질 위험이 있다. In the silver paste composition according to an embodiment of the present invention, the glass frit preferably has a softening point of 370 to 440°C. If the softening point of the glass frit is less than 370 ° C, the viscosity of the glass melt is excessively lowered during the heat treatment (600 to 850 ° C) of the applied silver paste, making it difficult to form an electrode with a fishbone-like microstructure. As a result, there is a risk that homogeneous electrical conductivity may not be guaranteed. In addition, when the softening point exceeds 440° C., the viscosity of the glass melt increases and there is a risk that sufficient adhesive strength may not be realized, and the sintering of the silver powder may not be promoted, resulting in a decrease in the power generation effect.
인쇄 적성 측면에서, 유리 프릿은 0.1 내지 3 ㎛의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.In terms of printability, the glass frit may have an average particle size of 0.1 to 3 μm.
은 페이스트 조성물은 1.0 내지 5.0 중량%, 구체적으로는 1 내지 3 중량%의 유리 프릿을 함유할 수 있다. 유리 프리 유리 프릿의 함량이 1 중량% 미만인 경우, 접착 강도가 충분히 구현되지 않을 수 있으며, 유리 프릿과 무기 반도체간의 반응성이 부족하여 접촉저항이 증가할 수 있다. 또한, 유리 프릿의 함량이 5 중량%를 초과하는 경우, 과도한 유리 프릿의 함량에 의해, 유리 프릿이 전극 표면에 용출(부유)될 위험이 있다. The silver paste composition may contain 1.0 to 5.0% by weight of glass frit, specifically 1 to 3% by weight. When the content of the glass-free glass frit is less than 1% by weight, adhesive strength may not be sufficiently realized, and contact resistance may increase due to insufficient reactivity between the glass frit and the inorganic semiconductor. In addition, when the content of the glass frit exceeds 5% by weight, there is a risk that the glass frit is eluted (floated) on the surface of the electrode due to the excessive glass frit content.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 은 페이스트 조성물의 점도를 조절하는 역할 및 고상 입자들의 분산매 역할을 하는 유기 비히클을 포함할 수 있다. 유기 비히클은 유기 바인더가 용매에 용해된 바인더 액일 수 있다.The silver paste composition according to an embodiment of the present invention may include an organic vehicle that serves to control the viscosity of the silver paste composition and serves as a dispersion medium for solid particles. The organic vehicle may be a binder solution in which an organic binder is dissolved in a solvent.
유기 비히클의 유기 바인더 및 용매는 인쇄 적성을 갖도록 전도성 페이스트에 통상적으로 사용되는 유기 바인더이면 무방하다. The organic binder and solvent of the organic vehicle may be organic binders commonly used in conductive pastes to have printability.
구체적이며, 비 한정적인 일 예로, 유기 바인더는 폴리비닐 알콜(PVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화 비닐리덴(PVDF), 자기 가교성 아크릴수지 에멀전, 하이드록시 에틸 셀룰로스(HEC), 카르복시메틸셀룰로스(CMC), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 니트로셀롤로오스(nitrocellulose), 젤라틴(gelatine), 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral), 폴리에테르-폴리올, 아민기가 말단처리되어 있는 폴리스티렌(PS-NH2), 하이드록시셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(ethylhydroxyethylcellulose), 폴리에틸렌옥사이드, 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산 및 부틸(Apxm)아크릴레이트 군에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 유기 바인더는 에틸셀룰로오스 및 아크릴 수지(폴리(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, 부틸(Apxm)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함함)를 포함할 수 있으며, 에틸셀룰로오스 : 아크릴 수지의 중량비는 1 : 99 내지 50 : 50일 수 있다. As a specific, non-limiting example, the organic binder is polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinylidene fluoride (PVDF), self-crosslinking acrylic resin emulsion , hydroxyethyl cellulose (HEC), carboxymethylcellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR), nitrocellulose, gelatine, polyvinylbutyral, polyether-polyol, amine Group terminated polystyrene (PS-NH2), hydroxycellulose, methylcellulose, nitrocellulose, ethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, polyethylene oxide, polyurethane, poly(meth)acrylate, (meth) It may include one or two or more materials selected from the group of acrylic acid and butyl (Apxm) acrylate. As a more specific example, the organic binder may include ethyl cellulose and an acrylic resin (including poly (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, butyl (Apxm) acrylate or a mixture thereof), ethyl cellulose: acryl The weight ratio of the resin may be 1:99 to 50:50.
유기 비히클의 용매는 유기 바인더를 용해하는 유기 용매일 수 있는데, 구체적이며, 비 한정적인 일 예로, 파인유, 디에틸렌글리콜모노에틸아세테이트, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 테르피네올, 메틸 글루타르산, 딥틸프탈레이트, 디(2-에틸헥실)프랄레이트, 디에틸프탈레이트, 다이아이소노닐 아디프산 및 이염기성 에스테르(DBE, Dibasic ester)에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질일 수 있다.The solvent of the organic vehicle may be an organic solvent that dissolves an organic binder, and specific, non-limiting examples include pine oil, diethylene glycol monoethyl acetate, diethyl glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, Ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, terpineol, methyl glutaric acid, diptylphthalate, di(2-ethylhexyl)phthalate, diethylphthalate, diisononyl adipic acid and dibasic esters ( DBE, Dibasic ester) may be one or more selected materials.
은 페이스트 조성물의 인쇄 방법을 고려하여, 해당 인쇄 방법에 적절하도록, 유기 비히클에 함유되는 유기 바인더의 함량이 조절될 수 있다. 구체적인 일 예로, 유기 바인더가 에틸셀룰로오스 및 아크릴 수지를 함유하는 경우, 유기 비히클은 10 내지 30 중량%의 유기 바인더를 함유할 수 있다. Considering the printing method of the silver paste composition, the content of the organic binder contained in the organic vehicle may be adjusted to be suitable for the printing method. As a specific example, when the organic binder contains ethyl cellulose and an acrylic resin, the organic vehicle may contain 10 to 30% by weight of the organic binder.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 유기 비히클의 함량을 조절하여 조절된 점도를 가질 수 있는데, 은 페이스트 조성물은 3 내지 30중량%, 구체적으로는 10 내지 20 중량%의 유기 비히클을 함유할 수 있다. 점도 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 브룩필드 HB 점도계로 #14 스핀들을 사용하고 홀더 컵(Sample Adaptor)을 이용하여 10rpm 및 25℃에서 측정한 경우 250 내지 350 kcps의 점도를 가질 수 있다.The silver paste composition according to one embodiment of the present invention may have a controlled viscosity by adjusting the content of the organic vehicle, and the silver paste composition contains 3 to 30% by weight, specifically 10 to 20% by weight of the organic vehicle. can do. In terms of viscosity, the silver paste composition according to an embodiment of the present invention has a viscosity of 250 to 350 kcps when measured at 10 rpm and 25 ° C using a # 14 spindle with a Brookfield HB viscometer and using a holder cup (Sample Adaptor) can have
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 필요에 따라 전도성 입자를 함유하는 전도성 페이스트에 통상적으로 알려져 있는 첨가제를 더 함유할 수 있다. 첨가제의 일 예로 증점제, 안정화제, 분산제 및 칙소제 등에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질을 들 수 있다. 첨가제의 양은 최종적으로 얻어지는 도전성 페이스트의 특성에 의존하여 결정될 수 있다.The silver paste composition according to an embodiment of the present invention may further contain an additive commonly known to a conductive paste containing conductive particles, if necessary. As an example of the additive, one or more substances selected from thickeners, stabilizers, dispersants, and thixotropic agents may be mentioned. The amount of the additive can be determined depending on the characteristics of the conductive paste finally obtained.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 상술한 은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클 및 선택적으로 첨가제를 포함하는 원료를 물리적으로 혼합하여 제조될 수 있으며, 물리적 혼합은 3본롤 및 플래너터리(Planetary) 믹서를 이용하여 수행될 수 있으나, 본 발명이 은 페이스트 조성물의 구체적 제조방법에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.The silver paste composition according to an embodiment of the present invention may be prepared by physically mixing raw materials including the above-described silver powder, glass frit, organic vehicle, and optionally additives, and the physical mixing is performed by using three rolls and planetary ), but the present invention cannot be limited by the specific manufacturing method of the silver paste composition.
본 발명의 일 실시예에 따른 은 페이스트 조성물은 태양전지 전극용 페이스트일 수 있으며, 보다 특징적으로, 태양전지 전면전극용 페이스트일 수 있다.The silver paste composition according to an embodiment of the present invention may be a paste for a solar cell electrode, and more specifically, a paste for a front electrode of a solar cell.
본 발명은 상술한 은 페이스트 조성물을 이용한 태양전지 전극의 형성 방법을 포함한다.The present invention includes a method of forming a solar cell electrode using the silver paste composition described above.
구체적으로, 본 발명은 p-n 접합을 포함하는 광활성층이 구비된 무기 반도체 표면에 상술한 은 페이스트 조성물을 인쇄하는 단계; 인쇄된 은 페이스트 조성물을 열처리하여 전극을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. Specifically, the present invention includes the steps of printing the above-described silver paste composition on the surface of an inorganic semiconductor provided with a photoactive layer including a p-n junction; It may include preparing an electrode by heat-treating the printed silver paste composition.
은 페이스트 조성물이 인쇄되는 무기 반도체의 표면은 수광면 및/또는 수광면의 대향면일 수 있다. 수광면이나 그 대향면에는 반사방지막 및/또는 패시베이션막이 형성된 상태일 수 있으며, 무기 반도체의 수광면은 역 피라미드 형상의 미세 요철이 배열된 조직화(texturing)된 표면일 수 있다. The surface of the inorganic semiconductor on which the silver paste composition is printed may be a light receiving surface and/or a surface opposite to the light receiving surface. An antireflection film and/or a passivation film may be formed on the light receiving surface or the opposite surface thereof, and the light receiving surface of the inorganic semiconductor may be a texturing surface in which inverted pyramid-shaped fine irregularities are arranged.
은 페이스트 조성물의 인쇄는 스크린 프린팅, 그라비아 인쇄, 오프셋 인쇄, 롤투롤 인쇄, 잉크젯 인쇄, 에어로졸 또는 제트 프린팅에서 하나 이상 선택된 방법으로 수행될 수 있으며, 공정 단가 및 양산성 측면에서 스크린 프린팅으로 수행될 수 있다.The printing of the silver paste composition may be performed by one or more methods selected from screen printing, gravure printing, offset printing, roll-to-roll printing, inkjet printing, aerosol printing, or jet printing, and may be performed by screen printing in terms of process cost and mass productivity. there is.
은 페이스트 조성물은 수광면 단독, 대향면 단독 또는 수광면과 대향면 모두에 인쇄될 수 있으며, 수광면과 대향면 각각에 은 페이스트 조성물이 인쇄되는 경우, 수광면과 대향면 모두에 인쇄가 수행된 후 단일한 열처리에 의해, 인쇄(도포)된 은 페이스트 조성물의 전극화가 이루어질 수 있다.The silver paste composition may be printed on the light-receiving surface alone, the counter-surface alone, or both the light-receiving surface and the counter-surface. Then, by a single heat treatment, the printed (applied) silver paste composition may be electroded.
열처리는 600 내지 850℃의 온도로 수행될 수 있으나, 본 발명이 인쇄(도포)된 은 페이스트 조성물의 열처리 온도에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.Although the heat treatment may be performed at a temperature of 600 to 850° C., it goes without saying that the present invention cannot be limited by the heat treatment temperature of the printed (coated) silver paste composition.
본 발명은 상술한 은 페이스트 조성물로부터 형성된 전극을 포함하는 태양전지를 포함한다. 즉, 본 발명은 상술한 은 페이스트 조성물로부터 유도된 막을 전극으로써 포함하는 태양전지를 포함한다. The present invention includes a solar cell including an electrode formed from the silver paste composition described above. That is, the present invention includes a solar cell including a film derived from the silver paste composition described above as an electrode.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 전극은 전면전극일 수 있다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the electrode may be a front electrode.
이하 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are only for exemplifying the present invention, and the scope of the present invention is not limited only to these.
(실시예 1~4 및 비교예 1~2)(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2)
하기 표 1을 만족하도록, 은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 유기용매, 소결 억제제 및 첨가제를 혼합하여 은 페이스트 조성물을 제조하였다. 모든 은 페이스 조성물은 제 1 은분말의 결정크기를 달리한 것 외의 모든 공정 조건을 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 상세하게, 은 페이스트 조성물 전체 중량을 기준으로 제 1 은분말 87.15 중량%, 제 2 은분말 0.50 중량%, 유리 프릿 1.71 중량%, 유기 비히클 7.26 중량%, 유기용매 2.72 중량%, 소결 억제제 0.05 중량% 및 첨가제 0.61 중량%를 혼합하여 은 페이스트 조성물을 제조하였다.A silver paste composition was prepared by mixing silver powder, glass frit, an organic vehicle, an organic solvent, a sintering inhibitor, and an additive so as to satisfy Table 1 below. For all silver face compositions, all process conditions were the same as in Example 1 except that the crystal size of the first silver powder was changed. Specifically, 87.15% by weight of the first silver powder, 0.50% by weight of the second silver powder, 1.71% by weight of glass frit, 7.26% by weight of organic vehicle, 2.72% by weight of organic solvent, and 0.05% by weight of sintering inhibitor based on the total weight of the silver paste composition. and 0.61% by weight of additives to prepare a silver paste composition.
실시예 1~4 및 비교예 1~2에서 사용된 제 1 은분말의 결정크기는 X선 회절 결과를 바탕으로 관계식 1을 이용하여 계산하였으며, 이때, 제 1 은분말의 X선 회절 분석 결과는 X-RAY 회절분석기(RIGAKU GEIGERFLEX사)를 사용하여 Cu 1.54056Å 측정에 사용된 X선 파장을 이용하여 얻어지는 값이다. 측정 시료는 제 1 은분말 5g을 사용하였으며, 2θ(회절각) 20~80° 범위에서 측정하였다. 스캔 속도는 1분당 5°의 속도로 측정하였다. The crystal size of the first silver powder used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 was calculated using Relational Equation 1 based on the X-ray diffraction results. At this time, the X-ray diffraction analysis result of the first silver powder was It is a value obtained using the X-ray wavelength used for measuring Cu 1.54056Å using an X-RAY diffractometer (RIGAKU GEIGERFLEX). The measurement sample used 5 g of the first silver powder, and measured in the range of 2θ (diffraction angle) 20 to 80 °. The scan speed was measured at a rate of 5° per minute.
유리 프릿은 연화 온도가 300℃이고 최대 입자 크기가 6 ㎛ 이하인 납 보로실리케이트 유리 프릿을 사용하였으며, 유기 비히클은 유기 비히클 전체 중량 중 4 중량%의 유기 바인더가 유기 용매에 용해된 용액을 사용하였다. 상세하게, 유기 바인더는 에틸셀룰로오스와 폴리아크릴레이트 수지(제품명 : ELVASITE 2028, 미국 Lucite International)가 30(에틸셀룰로오스):70(폴리아크릴레이트 수지)의 중량비로 혼합된 혼합물이었으며, 유기 용매는 트리메틸펜타디올모노아이소부티레이트와 디에틸렌글리콜모노에틸아세테이트가 80(트리메틸펜타디올모노아이소부티레이트): 20(디에틸렌글리콜모노에틸아세테이트)의 중량비로 혼합된 혼합용매였다.A lead borosilicate glass frit having a softening temperature of 300° C. and a maximum particle size of 6 μm or less was used as the glass frit, and a solution in which 4% by weight of an organic binder was dissolved in an organic solvent was used as the organic vehicle. In detail, the organic binder was a mixture of ethyl cellulose and polyacrylate resin (product name: ELVASITE 2028, Lucite International, USA) in a weight ratio of 30 (ethyl cellulose): 70 (polyacrylate resin), and the organic solvent was trimethylpenta It was a mixed solvent in which diol monoisobutyrate and diethylene glycol monoethyl acetate were mixed in a weight ratio of 80 (trimethylpentadiol monoisobutyrate): 20 (diethylene glycol monoethyl acetate).
은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클, 유기용매, 소결 억제제 및 첨가제 혼합은 삼본롤밀로 수행되었으며, 삼본롤밀에 의한 혼합 및 분쇄에 의해, 점도 280kcps(브룩필드 HB 점도계로 #14 스핀들을 이용하고 유틸리티 컵을 이용하여 10rpm, 25℃에서 1분간 측정)를 갖는 은 페이스트 조성물을 제조하였다.The mixing of the silver powder, glass frit, organic vehicle, organic solvent, sintering inhibitor and additives was carried out by a three-roll mill, and by mixing and grinding by a three-roll mill, the viscosity was 280 kcps (using a #14 spindle with a Brookfield HB viscometer and a utility cup was measured at 10 rpm and 25° C. for 1 minute) to prepare a silver paste composition.
은분말No. 1
silver powder
은분말No. 2
silver powder
(실시예 5)(Example 5)
실시예 1~4 또는 비교예 1~2에서 제조된 은 페이스트 조성물 각각을 이용하여 태양전지를 제조하였다.Solar cells were manufactured using each of the silver paste compositions prepared in Examples 1 to 4 or Comparative Examples 1 to 2.
우선 실리콘 태양전지 기판을 준비하였다. 이 실리콘 기판 이면측(수광면의 대향면)에 리본 접합용으로, 실시예 1(또는 실시예 2~4 또는 비교예 1~2)에서 제조된 은 페이스트 조성물을 스크린 인쇄에 의해 도포하고 건조하였다. 이어서 건조한 은 페이스트와 일부 겹치도록 이면 전극용 알루미늄 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고 건조하였다. 각 페이스트의 건조온도는 250℃로 하였다. 또한 이면의 각 전극의 건조 후 도막 두께는 은 페이스트가 5 ㎛, 알루미늄 페이스트가 20 ㎛이었다.First, a silicon solar cell substrate was prepared. For ribbon bonding, the silver paste composition prepared in Example 1 (or Examples 2 to 4 or Comparative Examples 1 to 2) was applied to the back side of the silicon substrate (surface opposite to the light receiving surface) by screen printing and dried. . Subsequently, the aluminum paste for the back electrode was applied by screen printing so as to partially overlap the dried silver paste, and dried. The drying temperature of each paste was 250°C. In addition, the coating film thickness of each electrode on the back surface after drying was 5 μm for the silver paste and 20 μm for the aluminum paste.
이어, 실시예 1(또는 실시예 2~4 또는 비교예 1~2)에서 제조된 은 페이스트를 태양광이 흡수되는 수광면에 스크린 인쇄하여, 일정한 패턴으로 도포하고 건조하였다. 인쇄기는 ASYS COMPANY에서 제조한 것이다. 스크린 인쇄시, 450㎜× 450㎜ 프레임의 스테인레스 와이어 400메쉬를 사용하였다. 스크린 인쇄 패턴은 60μm 선폭의 핑거 라인 80개와 1.5㎜ 폭의 3개의 버스라인으로 하였다. 스크린 인쇄 후 건조된 도막 두께는 19㎛이었으며, 건조온도는 250℃였다. 얻어진 태양전지 실리콘 기판을 벨트타입 소성로에서 피크온도 약 810℃에서 IN-OUT 약 1분의 조건으로 동시에 소성하여 목적하는 태양전지를 제조하였다.Subsequently, the silver paste prepared in Example 1 (or Examples 2 to 4 or Comparative Examples 1 to 2) was screen-printed on a light-receiving surface where sunlight was absorbed, applied in a regular pattern, and dried. The printing press is manufactured by ASYS COMPANY. For screen printing, a 400 mesh stainless wire with a frame of 450 mm × 450 mm was used. The screen printing pattern consisted of 80 finger lines with a line width of 60 μm and three bus lines with a width of 1.5 mm. The thickness of the dried film after screen printing was 19 μm, and the drying temperature was 250°C. The obtained solar cell silicon substrate was simultaneously fired at a peak temperature of about 810° C. in a belt-type firing furnace under conditions of IN-OUT for about 1 minute to manufacture a desired solar cell.
제조된 은 페이스트를 태양광이 흡수되는 수광면에 스크린 인쇄하여, 일정한 패턴으로 도포하고 건조하였다. 인쇄기는 ASYS COMPANY에서 제조한 것이다. 스크린 인쇄시, 450㎜× 450㎜ 프레임의 스테인레스 와이어 400메쉬를 사용하였다. 스크린 인쇄 패턴은 60㎛ 선폭의 핑거 라인 80개와 1.5㎜ 폭의 3개의 버스라인으로 하였다. 스크린 인쇄 후 건조된 도막 두께는 19㎛이었으며, 건조온도는 250℃였다. 얻어진 태양전지 실리콘 기판을 벨트타입 소성로에서 피크온도 약 810℃에서 IN-OUT 약 1분의 조건으로 동시에 소성하여 목적하는 태양전지를 제조하였다.The prepared silver paste was screen-printed on a light-receiving surface where sunlight was absorbed, applied in a regular pattern, and dried. The printing press is manufactured by ASYS COMPANY. For screen printing, a 400 mesh stainless wire with a frame of 450 mm × 450 mm was used. The screen printing pattern consisted of 80 finger lines with a line width of 60 μm and three bus lines with a width of 1.5 mm. The thickness of the dried film after screen printing was 19 μm, and the drying temperature was 250°C. The obtained solar cell silicon substrate was simultaneously fired at a peak temperature of about 810° C. in a belt-type firing furnace under conditions of IN-OUT for about 1 minute to manufacture a desired solar cell.
제조된 태양전지 기판의 전기적 특성(I-V특성)을 ORIEL사 제조의 솔라 시뮬레이터 (SOL3A)를 사용하여 테스트하였다. 각 페이스트당 10매의 샘플을 제조하고 10매 샘플의 평균치를 사용하였으며, 제조된 태양전지의 특성을 표 2에 정리 도시하였다. 실시예 1~4 및 비교예 1~2의 결과는 비교예 1의 변환효율, 개방전압, 곡선인자, 단락전류 및 선저항을 기준으로 하여, 상대적인 값(%)을 기재하였다.Electrical characteristics (I-V characteristics) of the manufactured solar cell substrate were tested using a solar simulator (SOL3A) manufactured by ORIEL. 10 samples were prepared for each paste, the average value of the 10 samples was used, and the characteristics of the manufactured solar cells are summarized in Table 2. The results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 are relative values (%) based on the conversion efficiency, open circuit voltage, curve factor, short circuit current and line resistance of Comparative Example 1.
표 2에 정리 도시한 바와 같이, 은 분말의 결정 크기를 달리함에 따라 개방전압, 곡선인자, 단락전류, 선저항 등의 특성이 향상되어, 우수한 태양전지 발전 효율을 가짐을 알 수 있다.As summarized in Table 2, it can be seen that as the crystal size of the silver powder is changed, characteristics such as open-circuit voltage, curve factor, short-circuit current, and line resistance are improved, resulting in excellent solar cell power generation efficiency.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예, 비교예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details, limited examples, comparative examples, and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, Those skilled in the art in the field to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .
Claims (14)
상기 은 분말은 평균 직경이 0.30 내지 2.0 ㎛인 제1 은 입자와 평균 직경이 0.06 내지 0.30 ㎛인 제2 은 입자를 포함하는 바이모달 이상의 크기 분포를 가지며, 상기 은 분말은 하기 관계식 1에 따른 18 내지 29 ㎚의 결정 크기를 가지고,
상기 제1 은 입자 : 상기 제2 은 입자의 중량비는 100 : 0.5 내지 20이며,
상기 은 분말의 비표면적은 0.5 내지 3 ㎡/g인, 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.
(관계식 1)
(관계식 1에서, S는 Cu Kα를 이용한 상기 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 측정된 결정 크기를 의미하며, θ는 상기 은 분말의 X선 회절 분석 결과에서 일 회절 피크에서의 회절각도(°)이며, β는 이며, FWHM은 상기 일 회절 피크에서의 반가폭(°, Full Width Half Maximum)이다)
silver powder; glass frit; and an organic vehicle;
The silver powder has a size distribution of greater than or equal to bimodal, including first silver particles having an average diameter of 0.30 to 2.0 μm and second silver particles having an average diameter of 0.06 to 0.30 μm, and the silver powder has a size distribution of 18 to 29 nm crystallite size,
The weight ratio of the first silver particles to the second silver particles is 100:0.5 to 20;
The silver paste composition for a solar cell electrode, wherein the silver powder has a specific surface area of 0.5 to 3 m 2 /g.
(Relationship 1)
(In relational expression 1, S means the crystal size measured from the X-ray diffraction analysis result of the silver powder using Cu Kα, and θ is the diffraction angle at one diffraction peak in the X-ray diffraction analysis result of the silver powder (° ), and β is , and FWHM is the full width half maximum (°) at the one diffraction peak)
상기 은 페이스트 조성물은 65 내지 95 중량%의 상기 은 분말을 함유하는 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 1,
The silver paste composition for a solar cell electrode, wherein the silver paste composition contains 65 to 95% by weight of the silver powder.
상기 유리 프릿은 370 내지 440℃의 연화점을 갖는 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 1,
The silver paste composition for a solar cell electrode wherein the glass frit has a softening point of 370 to 440 ° C.
상기 유리 프릿은 납 보로실리케이트계인 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 1,
The glass frit is a lead borosilicate-based silver paste composition for a solar cell electrode.
상기 유리 프릿은 0.1 내지 3 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 1,
The silver paste composition for a solar cell electrode, wherein the glass frit has an average particle size of 0.1 to 3 μm.
상기 은 페이스트 조성물은 1.0 내지 5.0 중량%의 상기 유리 프릿을 함유하는 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 1,
The silver paste composition for a solar cell electrode, wherein the silver paste composition contains 1.0 to 5.0% by weight of the glass frit.
상기 유기 비히클은 유기 바인더가 용매에 용해된 바인더 액인 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 1,
The organic vehicle is a silver paste composition for a solar cell electrode, wherein the organic binder is a binder solution in which an organic binder is dissolved in a solvent.
상기 은 페이스트 조성물은 3 내지 30 중량%의 상기 바인더 액을 함유하는 태양전지 전극용 은 페이스트 조성물.According to claim 11,
The silver paste composition for a solar cell electrode, wherein the silver paste composition contains 3 to 30% by weight of the binder liquid.
상기 전극은 전면전극인 태양전지.According to claim 13,
The electrode is a front electrode solar cell.
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| KR20140093678 | 2014-07-24 |
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