KR20040025609A - 도전성 페이스트 및 태양전지의 제조 방법 및 태양전지 - Google Patents

도전성 페이스트 및 태양전지의 제조 방법 및 태양전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은, Si 태양전지의 이면 전극용으로서 이용하였을 때, Si 태양전지의 이면 전극으로서의 기능을 유지하면서, 소성 시의 전극막의 소성 수축이 작고, Si 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있는 도전성 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성에 따르면, Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하고, 이 입자는 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 Si 태양전지의 이면 전극 형성용 도전성 페이스트이다.

Description

도전성 페이스트 및 태양전지의 제조 방법 및 태양전지{Conductive paste, method for manufacturing solar battery, and solar battery}
본 발명은 Si 태양전지의 이면 전극 형성용 도전성 페이스트 및 이 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 제조 방법 및 태양전지에 관한 것이다.
Si 태양전지의 구조로서는, 예를 들면 도 1(a)에 그 단면 구조를 나타낸 것이 있다. Si 태양전지(1)는 p-Si층(2a)과 n-Si층(2b)으로 이루어지는 Si 웨이퍼(2)와, Si 웨이퍼(2)의 n-Si층(2b) 측에 형성된 수광면 전극(3)과 반사 방지막(4)과, Si 웨이퍼의 p-Si층(2a) 측에 형성된 이면 전극(5)으로 이루어진다.
종래부터, Si 태양전지의 이면 전극으로서, 특히 전극 형성에 따른 가공성을 고려한 경우, Al분말과 유리프릿을 유기 비이클 중에 분산시킨 Al 페이스트를 사용하는 것이 유효한 수단이다.
Al 페이스트에 의한 이면 전극(5)은 다음과 같이 형성된다. 즉, 우선 Si 웨이퍼(2)의 p-Si층(2a) 측 모든면에, Al분말(5a)과 유리프릿을 유기 비이클 중에 분산시킨 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 도포하고, 건조시킨다. 그 후, 근적외선 로에 의해 대기 분위기 중에서, Al분말의 융점 즉 660℃ 이상의 온도에서 소성하고, 유기 성분을 제거하여 Al분말(5a)을 소결시켜서 막두께 40∼100㎛정도의 이면 전극(5)을 얻는다.
이 소성 시에, 이면 전극(5) 부근을 확대한 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 이면 전극(5)은 p-Si층(2a)과 반응하여 접합 계면의 p-Si층(2a) 측에 Al-Si 합금층(2c)이 형성되고, 다시 Al-Si 합금층(2c)을 통하여 p-Si층(2a)의 내부에 Al이온이 확산되어, p+전해층(2d)이 형성된다. Al-Si 합금층(2c) 및 p+전해층(2d)은 이면 전극(5)의 p-Si층(2a)에 대한 오믹(ohmic) 접촉성을 확보함과 동시에, 장파장광 반사 효과, 전자 재결합 방지 효과, 내부 전해 향상 효과 등에 의해 Si 태양전지 특성을 향상시키는 작용을 갖는다.
이들의 Si 태양전지의 이면 전극용 도전성 페이스트에 대해서는, 종래 기술로서 일본 특허공개 평10-247418호 공보(특허문헌 1), 일본 특허공개 2000-90733호 공보(특허문헌 2), 일본 특허공개 2001-202822호 공보(특허문헌 3)에, 기본 재료 구성, 유기 비이클, 유리프릿 및 Al분말에 관하여, 각종 유효한 기술이 개시되어 있다. 그리고, 이들의 기술에 의해 Si 태양전지의 이면 전극으로서, 상기한 p-Si층에 대한 오믹 접촉성을 확보함과 동시에, 장파장광 반사효과, 전자 재결합 방지 효과, 내부 전해 향상 효과 등의 Si 태양전지 특성 및 전극 형성성이 향상되고 있다.
또한, 일본 특허공개 2001-313402호 공보(특허문헌 4)에는, 페이스트 재료인 Al분말의 일부를 Si입자로 치환하여 전극막의 열팽창율을 Si 웨이퍼의 열팽창율에 근접시킴으로써, Si 웨이퍼의 휘어짐을 억제하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 특허문헌 1∼3에 개시되어 있는 도전성 페이스트를 Si 웨이퍼(기판)의 한쪽면의 모든면에 스크린 인쇄 등으로 도포하고, 건조, 소성하여 전극을 형성한 경우, 전극막의 소성 수축 및 전극과 Si 웨이퍼 계면에 형성된 Al-Si 합금층과 Si 웨이퍼와의 열팽창 계수의 차이에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이 Si 웨이퍼에 휘어짐이 발생하였다. 이 Si 웨이퍼의 휘어짐에 의해, Si 태양전지 셀 생산시에 이면 전극 형성 이후의 공정에 있어서, 반송 시, 카세트 수납 시, 가공 시 등에 처리 에러나 Si 웨이퍼의 크랙이 발생하기 쉽고, 제조 수율이 저하된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 최근, 태양전지의 생산성을 향상시키기 위하여, Si 웨이퍼의 두께를 얇게 하는 것, 대면적화가 검토되고 있는 중에, 이 Si 웨이퍼의 휘어짐을 방지하는 것이 보다 한층 중요해지고 있다.
한편, 특허문헌 4에 개시된 도전성 페이스트의 경우, 전극막의 열팽창율을 Si 웨이퍼의 열팽창율과 동등하게 하여 Si 웨이퍼의 휘어짐을 0으로 하기 위해서는, 페이스트 재료의 Al분말의 거의 전량을 Si입자로 치환할 필요가 있다. Si 웨이퍼의 휘어짐을 요구 수준 이내로 억제하기 위해서는, 대량의 Si입자를 첨가할 필요가 있는데, 이것에 의해 반대로 전극 특성이 저하된다. 이렇게, 특허문헌 4에 개시된 방법은 Si 웨이퍼의 휘어짐을 억제하는 방법으로서 아직 불충분하다.
본 발명의 목적은, Si 태양전지의 이면 전극용으로서 이용하였을 때, Si 태양전지의 이면 전극으로서의 기능을 유지하면서, 소성 시의 전극막의 소성 수축이 작고, Si 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있는 도전성 페이스트를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 휘어짐이 적은 태양전지 및 수율이 높고 생산성이 우수한 태양전지의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
도 1은 도전성 페이스트를 이용하여 이면 전극을 형성한 Si 태양전지의 단면도로서, 도 1(a)는 Si 태양전지의 전체적인 설명도이고, 도 1(b)는 p-Si층과 이면 전극의 계면을 확대한 설명도이다.
도 2는 도전성 페이스트를 이용하여 이면 전극을 형성한 Si 웨이퍼의 단면도이다.
도 3은 도전성 페이스트를 이용하여 Si 웨이퍼 상에 형성한 이면 전극의 단면 SEM 사진으로서, 도 3(a)는 본 발명의 도전성 페이스트를 이용한 이면 전극이고, 도 3(b)는 비교예의 도전성 페이스트를 이용한 이면 전극이다.
<도면내 주요부호의 설명>
1: Si 태양전지2: Si 웨이퍼
2a: n-Si층2b: p-Si층
2c: Al-Si 합금층2d: p+전해층
3: 수광면 전극4: 반사 방지막
5: 이면 전극
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 도전성 페이스트는, Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하고, 상기 입자는 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 Si 태양전지의 이면 전극 형성용 도전성 페이스트이다.
그리고, 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 크기는, 평균 입자직경 0.5∼10㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 함유량은, 상기 Al분말 100중량부에 대하여 1∼10중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 p-Si층 및 n-Si층을 갖는 Si 웨이퍼와, 상기 Si 웨이퍼의 상기 n-Si층 측에 형성된 수광면 전극과, 상기 Si 웨이퍼의 상기 p-Si층 측에 형성된 이면 전극을 구비하는 태양전지를 제조할 때, 상기 이면 전극을 Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종으로 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하는 도전성 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하는 태양전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
여기에서, 상기 이면 전극은 평균 직경 0.5∼10㎛의 빈구멍(空孔)을 갖는 것이 바람직하고, 또한 상기 빈구멍은 상기 이면 전극의 1∼20체적%를 차지하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 p-Si층 및 n-Si층을 갖는 Si 웨이퍼와, 상기 Si 웨이퍼의 상기 n-Si층 측에 형성된 수광면 전극과, 상기 Si 웨이퍼의 상기 p-Si층 측에 형성된 이면 전극을 구비하는 태양전지로서, 상기 이면 전극은 상기 이면 전극의 1∼20체적%를 차지하고, 평균 직경 0.5∼10㎛의 빈구멍을 갖는 태양전지를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명에 있어서, "유기 비이클에 난용해성인 입자"란, 구체적으로말하면, 유기 비이클에 대하여 용해도 50중량% 이하(0중량% 이상, 50중량% 이하)의 입자인 것이 바람직하다.
<발명의 실시형태>
본 발명의 Si 태양전지의 이면 전극 형성용에 이용되는 도전성 페이스트는, Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하는 것이고, 상기 입자는 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종이다.
그리고, 도전성 페이스트 중의 Al분말, 유리프릿, 유기 비이클에 대해서는, Al 페이스트로서 일반적으로 사용되고 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 즉, Al분말로서는, 구형, 편평형, 부정형 등 각종 형상의 것이 이용되고, 그 평균 입자직경은 1∼10㎛정도인 것이 바람직하다. 유리프릿으로서는, SiO2-PbO계, SiO2-B2O3-PbO계, Bi2O3-SiO2-B2O3계 등이 이용된다. 유기 비이클로서는, 셀룰로오스계 수지나 알키드 수지 등을 테르피네올, 카르비톨, 셀로솔브 등의 유기 용제에 용해한 것이 일반적이고, 또한 필요에 따라서 가소제, 표면 처리제 등의 첨가제를 이용할 수 있다. 그리고, 도전성 페이스트 중의 Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클의 비율은 일반적으로 Al분말이 60∼80중량%, 유리프릿이 1∼5중량%, 유기 비이클이 15∼40중량% 정도로 된다.
또한, 도전성 페이스트 중의, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자로서는, 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종이 이용된다. 이들 입자는유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성이기 때문에, 페이스트 중에 고체 입자로서 존재하고 있고, 이 페이스트를 Si 웨이퍼(기판 상)에 스크린 인쇄 등으로 도포하여 건조시키면, 이들 입자가 분산된 도막(塗膜)이 얻어진다. 그 후, 이 건조 도막을 소성하면, 도막 중에 분산되어 있었던 입자는 연소되어 소실되고, 미세한 빈구멍이 다수 형성된 구조의 전극이 얻어진다. 그리고, 전극의 소성 수축은 이 전극 내부에 존재하는 다수의 미세한 빈구멍에 의해 완화되고, 그 결과 Si 웨이퍼의 휘어짐이 억제된다.
또한, 상기한 기능을 나타내는 입자로서는, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성이고, 전극 소성 과정에서 연소되어 소실되는 유기 화합물 입자 혹은 탄소 입자라면, 그 효과가 얻어지지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지나 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 열경화성 수지의 경화물로부터 형성된 합성 수지 입자가, 내(耐) 유기 비이클 용해성, 연소성의 점에서 특히 바람직하다.
또한, 이들의 입자는 구형, 편평형, 부정형 등의 각종 형상의 것을 이용할 수 있고, 그 평균 입자직경은 0.5∼10㎛인 것이 바람직하다. 평균 입자직경이 0.5㎛ 미만인 미립자에서는, 입자의 응집성이 강하고, 또한 비표면적이 커서 흡유량이 많아지기 때문에, 페이스트 중으로의 균일 분산이 곤란해지는 경우가 있고, 또한 페이스트 점도가 크게 상승하는 경우가 있다. 한편, 평균 입자직경이 10㎛를 초과하는 조립자에서는, 스크린 인쇄에 의해 막힘이 생겨 균일한 전극막을 형성할 수 없는 경우가 있고, 또한 연소가 국부적으로 심하게 일어나기 때문에, 연소 시의 발생 가스에 의해 전극막이 국부적으로 파괴되어 외관 불량이 증가하고, 전극 성능이저하되는 경우가 있다.
또한, 이들의 입자의 페이스트 중에서의 함유량은 Al분말 100중량부에 대하여 1∼10중량부인 것이 바람직하다. Al분말 100중량부에 대하여 1중량부 미만에서는, 얻어지는 전극막 중의 빈구멍이 차지하는 비율이 적고, 전극의 소성 수축을 완화하는 효과가 작으며, 효과적인 Si 웨이퍼의 휘어짐 방지가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, Al분말 100중량부에 대하여 10중량부를 초과하면, 전극막 중의 빈구멍이 너무 많아져서 전극막의 기계적 강도가 저하되거나, 연소 시의 발생 가스에 의해 전극막이 파괴되어 기포나 크랙 등의 외관 불량이 발생하거나, 또한 전극 성능이 현저하게 저하되는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지(1)는 도 1(a)에 그 단면 구조를 나타낸 바와 같이, p-Si층(2a)과 n-Si층(2b)으로 이루어지는 Si 웨이퍼(2)와, Si 웨이퍼(2)의 n-Si층(2b) 측에 형성된 수광면 전극(3)과, Si 웨이퍼의 p-Si층(2a) 측에 형성된 이면 전극(5)으로 이루어진다. 한편, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, Si 웨이퍼의 n-Si층(2b) 측, 즉 수광면 측에 빛의 반사를 방지하기 위한 반사 방지막(4)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
여기에서, 도시하지 않았지만, 이면 전극(5)은 이면 전극의 1∼20체적%를 차지하고, 평균 직경 0.5∼10㎛의 빈구멍을 갖는다. 이 빈구멍은 이면 전극의 3∼15체적%를 차지하고, 평균 직경 1∼8㎛인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 특정량, 특정 크기의 빈구멍을 구비하고 있기 때문에, 전극 소성 시의 전극의 소성 수축이 이 전극 내부에 존재하는 다수의 미세한 빈구멍에 의해 완화되고, 그 결과 Si 웨이퍼(기판)의 휘어짐이 억제된 태양전지가 된다. 한편, 이면 전극(5)의 두께는 20∼100㎛정도가 좋다.
이면 전극(5)은 예를 들면 다음과 같이 형성된다. 즉, 우선 Si 웨이퍼(2)의 p-Si층(2a) 측 모든면에, Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종으로 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하는 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 도포하고, 건조시킨다. 그 후, 근적외선 로에 의해, 대기 분위기 중에서 Al분말의 융점 즉 660℃ 이상의 온도에서 소성하고, 유기 성분을 제거하여, Al분말(5a)을 소결시켜서 이면 전극(5)을 형성한다.
한편, 이 소성 시에는, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 이면 전극(5) 중의 Al은 p-Si층(2a)과 반응하여, 접합 계면의 p-Si층(2a) 측에 Al-Si 합금층(2c)이 형성되고, 다시 Al-Si 합금층(2c)을 통하여 p-Si층(2a)의 내부에 Al이온이 확산되어 p+전해층(2d)이 형성된다. Al-Si 합금층(2c) 및 p+전해층(2d)은 이면 전극(5)의 p-Si층(2a)에 대한 오믹 접촉성을 확보함과 동시에, 장파장광 반사 효과, 전자 재결합 방지 효과, 내부 전해 향상 효과 등에 의해 Si 태양전지 특성을 향상시키는 작용을 갖는다. 빈구멍의 양이나 크기는 본 발명의 도전성 페이스트에 포함되는 "유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성이고, 소성 시에 소실되는 입자"의 평균 입자직경이나 배합량으로 조정할 수 있다.
(실시예)
실시예 1
우선, 평균 입자직경이 3㎛인 Al분말과, SiO2-PbO-B2O3계의 평균 입자직경 1㎛인 유리프릿과, 에틸셀룰로오스 수지와 알키드 수지를 α-테르피네올에 용해하여 제작한 유기 비이클을 준비하였다. 또한, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자로서, 표 1에 나타낸 유기 화합물 입자 또는 탄소 입자를 준비하였다. 한편, 이들 분말(입자)의 평균 입자직경은 에탄올과 이소프로필알코올의 혼합 용제를 분산 매체로 하여, 레이저 회절 산란식 입자크기 분포 측정 장치를 이용하여 측정하였다.
다음으로, Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클을 Al분말이 70중량%, 유리프릿이 3중량%, 유기 비이클이 27중량%가 되도록 칭량하고, 부가적으로 Al분말 100중량부에 대하여 표 1에 나타낸 입자를 5중량부 첨가하고, 3-롤밀(three roll mill)로 혼합반죽하여, 시료 1∼4의 도전성 페이스트를 얻었다. 여기에서, 시료 3에 이용한 탄소 입자는 도전성 부여 재료로서 일반적으로 이용되고 있는 구형상의 카본비즈(carbon beads)이다.
또한, 비교예로서 Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클을, Al분말이 70중량%, 유리프릿이 3중량%, 유기 비이클이 27중량%가 되도록 칭량하고, 3-롤밀로 혼합반죽하여 시료 5의 도전성 페이스트를 얻었다.
시료 입자의 재질 입자의 평균 입자직경(㎛)
1 폴리에틸렌 5
2 아크릴 수지 5
3 탄소입자 5
4 테레프탈산 5
다음으로, 40mm(세로)×20mm(가로)로 자른, pn접합으로 구성되는 두께 350㎛의 태양전지용 Si 웨이퍼(기판)를 준비하였다. 그 후, 이 Si 웨이퍼의 p-Si면 측의 표면에, 시료 1∼5의 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 거의 모든면에 도포하고, 150℃에서 건조시켰다. 그 후, 근적외선 로에서 최고 온도 700℃로 소성하여 두께 30㎛의 이면 전극을 형성하여, 시험 시료를 각각 제작하였다.
다음으로, 얻어진 시험 시료, 즉 이면 전극을 형성한 Si 웨이퍼의 휘어짐양을 측정하였다. 또한, 이면 전극면의 상태를 눈으로 관찰하였다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다. 한편, Si 웨이퍼의 휘어짐양은 접촉식 표면 거칠기 측정기를 이용하여 도 2에 나타낸 바와 같이, 시험 시료의 이면 전극측을 아래로 하여 상면(Si 웨이퍼 면) 측의 휘어짐을 측정하여 구하였다. 시험 시료의 길이 방향의 중앙부에서 길이 35mm에 걸쳐서 측정을 행하고, 측정 길이의 양단을 연결한 최저부와 중앙부 부근의 최상부의 차를 Si 웨이퍼의 휘어짐양으로 하였다.
시료 휘어짐양(㎛) 전극 표면 상태
1 30 기포, 크랙 등 없음
2 25 기포, 크랙 등 없음
3 35 기포, 크랙 등 없음
4 30 기포, 크랙 등 없음
*5 60 기포, 크랙 등 없음
표 2로부터 알 수 있듯이, 시료 1∼4와 같이, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하는 본 발명의 범위 내의 페이스트를 이용하여 Si 웨이퍼 상에 이면 전극을 형성한 경우, Si 웨이퍼의 휘어짐양은 Al분말 100중량부에 대하여 5중량부로 소량의 첨가에 의해, 상기 입자를 함유하지 않는 비교예의 시료 5와 비교하여, 약 1/2 이하로 대폭 억제된다. 한편, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 종류에 따른 현저한 차이는 없지만, 아크릴 수지를 이용한 경우가 약간 휘어짐이 적은 경향을 나타내고 있다. 또한, 소성 후의 전극 표면 상태에 대해서도, 소성 시에 발생하는 연소 가스에 의한 기포, 크랙 등의 결함은 확인되지 않고 양호하다.
또한 도 3에, 시료 2 및 시료 5의 이면 전극 단면의 SEM 사진을 나타낸다. 도 3(a)가 본 발명의 범위 내의 시료 2이고, 도 3(b)가 비교예의 시료 5이다. 도 3으로부터 알 수 있듯이, 시료 2는 유기 화합물 입자의 첨가에 의해, 이면 전극 내에 다수의 미세한 빈구멍(SEM 사진 중의 흑색부분)이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 시료 2와 같이 다수의 빈구멍이 형성된 경우에 있어서도, Si 태양전지의 이면 전극으로서의 기능을 발현함과 동시에, Al-Si 합금층(2c)의 형성 상태는, 비교예의 시료 5와 비교하여 손색이 없다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 도전성 페이스트에 의해, 종래와 동등한 Si 태양전지의 이면 전극으로서의 기능이 얻어지고 있는 것이라고 판단할 수 있다.
실시예 2
실시예 1과 마찬가지로, Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클을 준비하였다. 또한, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자로서, 평균 입자직경이 0.3, 0.5, 1.5, 5.0, 10㎛인 아크릴 수지를 각각 준비하였다.
다음으로, Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클을, Al분말이 70중량%, 유리프릿이 3중량%, 유기 비이클이 27중량%가 되도록 칭량하고, 부가적으로 Al분말 100중량부에 대하여, 상기한 입자직경이 다른 아크릴 수지를 각각 5중량부 첨가하여 혼합반죽하고, 시료 6∼10의 도전성 페이스트를 얻었다. 한편, 시료 6의 도전성 페이스트에 대해서는, 다른 페이스트와 비교하여 고점도화가 확인되었다.
다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여, Si 웨이퍼에 이면 전극을 형성한 시험 시료를 제작하였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 하여, Si 웨이퍼의 휘어짐양을 구하고, 이면 전극 상태를 관찰하였다. 이들의 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에는, 실시예 1에서 제작한 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자 모두 함유하지 않는 시료 5의 결과를 비교예로서 다시 기재한다.
시료 평균 입자직경(㎛) 휘어짐양(㎛) 전극 표면 상태
6 0.3 43 기포, 크랙 등 없음
7 0.5 35 기포, 크랙 등 없음
8 1.5 30 기포, 크랙 등 없음
9 5.0 25 기포, 크랙 등 없음
10 10 30 기포, 크랙 등 없음
*5 - 60 기포, 크랙 등 없음
표 3으로부터 알 수 있듯이, 시료 7∼10과 같이 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 크기로서는, 평균 입자직경 0.5∼10㎛의 범위가 특히 바람직하다.
실시예 3
실시예 1과 마찬가지로, Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클을 준비하였다. 또한, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자로서, 평균 입자직경이 5.0㎛인 아크릴 수지를 준비하였다.
다음으로, Al분말, 유리프릿 및 유기 비이클을 Al분말이 70중량%, 유리프릿이 3중량%, 유기 비이클이 27중량%가 되도록 칭량하고, 부가적으로 Al분말 100중량부에 대하여 아크릴 수지를 0.5, 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10중량부 첨가하여 혼합반죽하고, 시료 11∼16의 도전성 페이스트를 얻었다.
다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여, Si 웨이퍼에 이면 전극을 형성한 시험 시료를 제작하였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 하여, Si 웨이퍼의 휘어짐양을 구하고, 이면 전극 상태를 관찰하였다. 이들의 결과를 표 4에 나타낸다. 표 4에는, 실시예 1에서 제작한 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자 모두 함유하지않는 시료 5의 결과를 비교예로서 다시 기재한다.
시료 첨가량(중량부) 휘어짐양(㎛) 전극면 상태
11 0.5 45 기포, 크랙 등 없음
12 1.0 40 기포, 크랙 등 없음
13 2.5 30 기포, 크랙 등 없음
14 5.0 25 기포, 크랙 등 없음
15 7.5 22 기포, 크랙 등 없음
16 10 20 기포, 크랙 등 없음
*5 - 60 기포, 크랙 등 없음
표 4로부터 알 수 있듯이, 시료 12∼16과 같이 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 함유량은 Al분말 100중량부에 대하여 1∼10중량부의 범위가 특히 바람직하다.
이상의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명의 Si 태양전지의 이면 전극에 이용되는 도전성 페이스트는, Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 유기 화합물 입자 또는 탄소 입자를 함유하는 것이다.
그리고, 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 유기 화합물 입자 또는 탄소 입자는, 페이스트 중에서는 고체 입자 상태로 존재하고, 소성 시에 연소되어 소실됨으로써, 전극 내에 미세한 빈구멍을 다수 형성한다. 이 때문에, 전극 소성 시의 전극의 소성 수축이 이 전극 내부에 존재하는 다수의 미세한 빈구멍에 의해 완화되어, 그 결과, Si 웨이퍼(기판)의 휘어짐이 억제된다.
따라서, 본 발명의 Si 태양전지의 이면 전극 형성용 도전성 페이스트를 이용함으로써, Si 웨이퍼의 휘어짐이 억제되고, Si 태양전지 제조 시의 Si 웨이퍼의 크랙을 방지하고, 제조 수율을 향상시킬 수 있음과 동시에, Si 웨이퍼의 두께를 얇게 하는 것, 대면적화의 실용화에 기여할 수 있다.

Claims (8)

  1. Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하고, 상기 입자는 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 Si 태양전지의 이면 전극 형성용 도전성 페이스트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 크기는, 평균 입자직경 0.5∼10㎛인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 함유량은, 상기 Al분말 100중량부에 대하여 1∼10중량부인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트.
  4. 제2항에 있어서, 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자의 함유량은, 상기 Al분말 100중량부에 대하여 1∼10중량부인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트.
  5. p-Si층 및 n-Si층을 갖는 Si 웨이퍼와, 상기 Si 웨이퍼의 상기 n-Si층 측에 형성된 수광면 전극과, 상기 Si 웨이퍼의 상기 p-Si층 측에 형성된 이면 전극을 구비하는 태양전지를 제조할 때,
    상기 이면 전극을 Al분말, 유리프릿, 유기 비이클, 및 유기 화합물 입자 및 탄소 입자 중, 적어도 1종으로 상기 유기 비이클에 난용해성 또는 불용해성인 입자를 함유하는 도전성 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이면 전극은 평균 직경 0.5∼10㎛의 빈구멍(空孔)을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 빈구멍은 상기 이면 전극의 1∼20체적%를 차지하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
  8. p-Si층 및 n-Si층을 갖는 Si 웨이퍼와, 상기 Si 웨이퍼의 상기 n-Si층 측에 형성된 수광면 전극과, 상기 Si 웨이퍼의 상기 p-Si층 측에 형성된 이면 전극을 구비하는 태양전지로서,
    상기 이면 전극은 상기 이면 전극의 1∼20체적%를 차지하는 평균 직경 0.5∼10㎛의 빈구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지.
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