KR20120025965A - ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물 - Google Patents

ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20120025965A
KR20120025965A KR1020110066024A KR20110066024A KR20120025965A KR 20120025965 A KR20120025965 A KR 20120025965A KR 1020110066024 A KR1020110066024 A KR 1020110066024A KR 20110066024 A KR20110066024 A KR 20110066024A KR 20120025965 A KR20120025965 A KR 20120025965A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zno
glass frit
bao
sio
composition
Prior art date
Application number
KR1020110066024A
Other languages
English (en)
Inventor
황건호
이영환
노화영
Original Assignee
주식회사 동진쎄미켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 주식회사 동진쎄미켐
Priority to KR1020110080698A priority Critical patent/KR101159787B1/ko
Priority to PCT/KR2011/006469 priority patent/WO2012033303A2/en
Priority to CN201180043055.5A priority patent/CN103097318B/zh
Priority to TW100132128A priority patent/TWI537226B/zh
Publication of KR20120025965A publication Critical patent/KR20120025965A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/04—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/066—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/078—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/08—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/16—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions with vehicle or suspending agents, e.g. slip
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 ZnO계 글래스 프릿 조성물과 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 P2O5 및 BaO를 특정 함량 범위로 필수 포함하여, 태양전지의 후면 전극의 제조과정에서 알루미늄 페이스트 조성물에 무기바인더로 사용되어 기판 소성후 냉각시 수축률 차이에 의한 기판의 휨을 최소화함으로써 기판의 파손을 방지하고, 알루미늄 소성막의 수분안정성이 있으며 전지의 개방전압 증가와 광변환 효율도 증진시킬 수 있는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물과 이를 이용한 알루미늄 페이스트 조성물을 제공한다.

Description

ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물 {ZnO-based glass frit composition and aluminium paste composition for rear contacts of solar cell using the same}
본 발명은 태양전지의 후면 전극의 제조과정에서, 소성후 기판의 휨 현상이 최소화되고 알루미늄 소성막의 수분안정성을 가지며, 개방전압 및 광변환 효율을 향상시킬 수 있는 ZnO계 글래스 프릿 조성물과 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물에 관한 것이다.
태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 최근 주목받고 있다. 태양전지는 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가진다. 태양전지에 빛이 입사되면, 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용에 의해, (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여, 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 즉, 전자는 n형 반도체 쪽으로 끌어당겨지며, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어당겨져서, 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 n형 전극 및 p형 전극으로 이동하게 된다. 상기의 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흘러 전력을 얻게 된다.
또한 태양전지는 소재와 제조 기술에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 반도체 태양전지로 구분될 수 있으며, 소재의 형태에 따라 기판형과 박막형으로 나뉜다.
한편, 상기 태양전지에서 실리콘 태양전지는 도전성 금속을 포함하는 페이스트를 이용하여 실리콘 기판 위에 인쇄하고 건조 및 소성하여 형성하고 있으며, 후면전극을 형성하기 위해 일반적으로 알루미늄 분말이 주로 사용되고 있다.
이러한 알루미늄 분말을 포함하는 알루미늄 페이스트는 변환효율이 높은 태양전지를 제작하는데 사용될 수 있다. 또한 상기 알루미늄 페이스트는 납을 포함하는 유연계와 납을 미포함하는 무연계로 구분한다. 상기 유연계 알루미늄 페이스트는 유연계 글래스 프릿을 포함하는 것으로서, 높은 변환효율 구현이 가능하다. 하지만, 상기 유연계 글래스 프릿은 환경적인 문제 이슈로 인해, 최근에는 알루미늄 페이스트에 무연계 글래스 프릿을 이용하는 방법으로 전향하는 추세이다.
상기 무연계 유리조성은 보통 비스무스계(Bi2O3) 글래스를 사용하게 되는데, 기본적인 성분은 Bi2O3이며 Al2O3, B2O3, SiO2가 글래스 주조성 중에 포함된다. 또한 부수적인 성분으로 Fe2O3, P2O5, MgO, Ga2O3, Li2O, Na2O, ZrO2, AgO, Sc2O5, SrO, BaO, CaO, Pd, Pt 및 Rh로부터 선택된 1종 혹은 모두 선택되어 조성에 적용된다.
하지만, 상기 비스무스계 글래스 조성은 고가의 Bi2O3를 사용해야 하며, 높은 열팽창계수로 인해 소성후 기판의 휨 현상이 발생하여 웨이퍼의 파손률을 증가시키며, 수분 안정성이 저하되거나 상대적으로 낮은 전지의 효율을 나타낼 가능성이 있다.
본 발명의 목적은 태양전지의 후면 전극의 제조과정에서, 알루미늄 페이스트 조성물에 무기바인더로 사용되어 기판 소성후, 냉각시 수축률 차이에 의한 기판의 휨을 최소화하여 기판의 파손을 방지하며, 기판의 수분안정성을 나타내어 수분에 의한 알루미늄 소성막의 변색을 방지하고 전지의 개방전압 증가와 광변환 효율도 증진시킬 수 있는 ZnO계 글래스 프릿 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 글래스 프릿 조성물을 무기 바인더로 이용하여 전지특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 (a) ZnO 45 내지 60 중량%,
(b) SiO2 0.1 내지 45 중량%, B2O3 0.1 내지 40 중량% 및 Al2O3 1 내지 10 중량%로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물,
(c) CeO, MnO2, CoO 및 CuO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물 0.1 내지 20 중량%,
(d) P2O5 3 내지 5 중량%, 및
(e) BaO 3 내지 5 중량%
를 포함하는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물을 제공한다.
또한 상기 글래스 프릿 조성물은 0.5 내지 20 ㎛의 평균 입도 및 5% 이하의 수분 함량을 가지며, 열팽창계수가 50×10-7/℃ 내지 150×10-7/℃인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 알루미늄 분말, 무기 바인더 및 유기 비히클을 포함하는 알루미늄 페이스트 조성물로서,
상기 ZnO 계 글래스 프릿 조성물을 무기바인더로 포함하는 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 태양전지의 후면 전극 형성용 조성물에서 무기 바인더로 사용할 수 있는 ZnO계 글래스 프릿 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 글래스 프릿 조성물을 이용하여 태양전지의 후면 전극 형성용으로 사용하기 적합한 무연계 알루미늄 페이스트 조성물을 제공한다.
본원 발명의 경우 주성분이 PbO 이거나 비스무스인 기존의 글래스 프릿 조성과 달리, 비스무스를 포함하지 않는 무연계 글래스 프릿 조성물을 제공한다.
따라서 본 발명의 글래스 프릿 조성물은 ZnO 를 주조성으로 하며, 글래스 생성을 위해 SiO2, B2O3 및 Al2O3 중의 어느 하나 이상이 포함되며, 기판의 전기적 특성(변환 효율) 및 수분반응성을 제어하기 위해 전이금속 원소인Ce, Mn, Co, Cu 중의 어느 하나 이상을 포함하는 화합물과 함께 특히, P2O5 및 BaO성분이 특정 범위로 필수로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 방법은 특정 조성의 글래스 프릿 조성물을 사용하므로, 기존 비스무스계 조성보다 낮은 열팽창계수를 갖는 조성 설계를 통해 기판 소성 및 냉각시 수축률 차이에 의한 기판의 휨(Bow) 및 파손의 영향을 크게 감소시킬 수 있다. 더욱이 본 발명은 납 성분을 포함하지 않아 환경친화적이면서, 동시에 고가의 비스무스 화합물을 사용하지 않고 구입이 용이한 금속 산화물을 이용한 ZnO계 글래스 프릿을 이용하므로 비용을 크게 절감할 수 있어서 경제적인 효과가 있다. 또한 본 발명은 상기 Ce, Mn, Co 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물을 포함시킴으로써 p형 기판에서 후면 P++층 형성에 효과를 부여하여 개방전압을 증가시킬 수 있다. 이러한 현상은 기판의 상하 양단간의 전압(Voc) 증가와 연계하여 변환 효율을 증가시키는 역할을 한다. 그 뿐만 아니라, 본 발명은 P2O5 및 BaO성분을 특정 함량 범위로 포함하기 때문에 기존에 비해 기판의 수분안정성과 휨특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 특성을 가지는 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, (a) ZnO 45 내지 60 중량%, (b) SiO2 0.1 내지 45 중량%, B2O3 0.1 내지 40 중량% 및 Al2O3 1 내지 10 중량%로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물, (c) CeO, MnO2, CoO 및 CuO 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물 0.1 내지 20 중량%, (d) P2O5 3 내지 5 중량%, 및 (e) BaO 3 내지 5 중량%를 포함하는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물이 제공된다.
또한 상기 특성을 가지는 본 발명의 가장 바람직한 구현예에 따르면, (a) ZnO 45 내지 60 중량%, (b) SiO2 6 내지 18 중량%, B2O3 4 내지 17 중량% 및 Al2O3 5 내지 10 중량%로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물, (c) CeO, MnO2, CoO 및 CuO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물 0.1 내지 20 중량%, (d) P2O5 3 내지 5 중량%, 및 (e) BaO 3 내지 5 중량%를 포함하는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물이 제공된다.
이러한 특정 조성을 갖는 글래스 프릿 조성물은 기존에 알려진 PDP용으로 사용되는 것이 아니라, 특정하게 태양전지의 후면전극을 형성하기 위한 알루미늄 페이스트 조성물을 제조하기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명에 따르면 기판의 휨특성은 물론, 수분안정성이 뛰어나 수분에 의한 알루미늄 소성막의 변색을 방지함으로써 태양전지의 개방전압 증가와 광변환 효율을 크게 증진시킬 수 있다.
본 발명의 글래스 프릿 조성물에서 (a) ZnO는 주성분으로 사용되어 다른 구성 성분과의 골격 구조를 이루며 안정성을 증대시켜 열적 안정성 및 내수성, 내습성을 높이는 역할을 한다. ZnO 함량은 전체 글래스 프릿 조성물을 기준으로 45 내지 60 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 45 내지 55 중량%로 사용할 수 있다. 상기 ZnO의 함량이 45 중량% 미만이면 다른 성분의 상대 비율이 높아져 글래스의 유동에 필요한 점도를 얻을 수 없으며, 60 중량%를 초과하면 유리 형성 자체가 어렵거나 구조가 지나치게 경화되어 유리 전이 온도를 상승시키는 문제가 있다. 따라서, 상기 ZnO는 글래스 프릿 조성물 중에 상기 함량으로 사용해야 물성 향상에 기여할 수 있다.
또한 본 발명의 글래스 프릿 조성물에서, 상기 (b)성분은 글래스 프릿을 안정하게 형성하는데 기본적인 역할을 한다. 또한 상기 SiO2, B2O3 및 Al2O3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물은 서로 혼합 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면 SiO2, B2O3 및 Al2O3 중 선택된 2종 또는 3종의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 상기 SiO2는 열팽창계수 및 글래스의 겔화 빈도를 낮춰 주는 역할을 하며, 상기 Al2O3는 유리의 결정화도를 감소시키고 열팽창계수를 낮추며 유리의 화학적 내구성을 높여주는 역할을 위해 사용할 수 있다. 상기 B2O3는 열팽창계수를 낮추며 글래스의 안정성을 높이기 위해 사용할 수 있다. 상기 (b)의 금속산화물의 함량은, 전체 글래스 프릿 조성물을 기준으로 각각 SiO2 0.1 내지 45 중량%, B2O3 0.1 내지 40중량% 및 Al2O3 1 내지 10 중량%로 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는SiO2 6 내지18 중량%, B2O3 4 내지17중량% 및 Al2O3 5 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 이들은 1종 이상 선택하여 사용할 수 있고, 상술한 바와 같이 SiO2, B2O3 및 Al2O3 중 선택된 2종 또는 3종의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때, 상기 성분들은 글래스 형성을 위한 기본적인 성분으로서, 그 함량이 상기 범위를 미달 및 초과할 경우 글래스 형성에 어려움이 있다.
또한, 본 발명의 글래스 프릿 조성물에서, (c) 성분은 상술한 바와 같이, p형 기판에서 후면 전극의 p++층 형성에 효과적이어서 태양전지의 광전환 효율과 개방전압을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 CeO, MnO2, CoO 및 CuO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물은 MnO2 ; MnO2 및 CuO의 조성; MnO2, CeO 및 CuO의 조성; CeO 및 CoO의 조성; MnO2, CeO, CoO 및 CuO의 조성을 사용할 수 있다. 상기 (c) CeO, MnO2, CoO 및 CuO 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물은, 전체 글래스 프릿 조성물의 100 중량%를 만족할 수 있는 잔량으로 포함 가능하나, 바람직하게 전체 글래스 프릿 조성물에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 사용한다. 상기 (c)의 전이금속 금속산화물의 함량이 0.1 중량% 미만이면 p++층 형성을 위한 기능이 저하되는 문제가 있으며, 20 중량%를 초과하면 상대적으로 다른 성분의 함량이 저하됨에 따라 글래스 형성이 곤란해질 수 있다.
또한, 본 발명의 글래스 프릿 조성물은 글래스의 안정적 구조를 위해, 그리고 과잉으로 인한 수분반응성을 방지하고 전기적 특성을 개선하기 위해 전체 글래스 프릿 조성물에 대하여 P2O5 및 BaO를 필수로 포함한다. 즉, 본 발명의 경우 상기 P2O5 및 BaO의 사용에 따라 알루미늄 소성막의 수분 안정성을 증가시켜 수분 침투시 변색을 방지하며, 기판과 소성막 간의 부착력을 유지시켜 소성막 뜯김을 방지할 수 있다. 여기서 상기 두 성분 중에서 어느 한 성분이라도 포함되지 않으면, 휨특성이 우수하고 수분과의 반응성을 제어할 수 있는 물성을 갖는 글래스를 얻을 수 없다.
바람직하게, 글래스 프릿 조성물에서 (e) P2O5는 전체 글래스 프릿 조성물에 대하여 3 내지 5중량%로 포함한다. 즉, P2O5의 함량이 3 내지 5 중량%인 경우가 알루미늄 파우더의 소성온도와 매칭되는 열특성을 구현하는데 더 효과적이며, 상기 범위를 벗어나서 너무 많거나 적은 양을 사용하면 수분 안정성을 기대할 수 없다.
또한, 글래스 프릿 조성물에서 (f) BaO도 전체 글래스 프릿 조성물에 대하여 3 내지 5 중량%로 포함한다. 즉, BaO의 함량이 3 내지 5 중량%인 경우가 P2O5 함량 범위에서 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 상기 범위를 벗어나서 너무 많거나 적은 양을 사용하면 역시 수분 안정성을 기대할 수 없다.
따라서, 기존의 글래스 프릿 조성물이 P2O5 및 BaO를 첨가한 경우가 있더라도, 특정하게 본원발명의 구성과 함량 범위로 이루어진 것이 아니므로, 상술한 수분안정성 개선문제를 해결할 수 없다.
구체적으로, P2O5 및 BaO 첨가시 태양전지의 전기적 특성이 증가되지만 그 함량이 각각 5 중량%를 초과하는 범위에서는 태양전지의 전기적 특성을 저하시키며, 페이스트 소성시 알루미늄 파우더 입자 피막 성분과 글래스와의 반응에 의한 소성막 자체의 수분 반응성을 증가시켜 안정성을 저하시키는 문제가 발생한다. 또한, 그 함량이 각각 3 중량% 미만으로 너무 적게 사용하면 전기적 특성 개선에 큰 효과를 볼 수 없고, 알루미늄 소성막과의 수분과의 반응성이 커져 수분에 의한 변색이 발생하는 문제가 있다.
이러한 본 발명의 글래스 프릿 조성물은 0.5 내지 20 ㎛의 평균 입도 및 5% 이하의 수분 함량을 가지며, 열팽창계수가 50×10-7/℃ 내지 150×10-7/℃ 일 수 있다. 또한 소성후 기판의 휨(Bowing) 현상을 제어하기 위해 글래스 프릿의 평균 입경은 0.5~10um 로 하는 것이 더 좋다. 평균 입경이 0.5um 이하에서는 휨 현상이 너무 크게 되며, 10um를 넘게 되면 페이스트 내에서의 분산 안정성이 저하하게 된다. 또한, 상기 글래스 프릿 조성물의 수분 함량이 5%를 초과하는 경우, 수분과 유기물과의 가교에 의해 페이스트 점도가 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
또한 글래스 프릿 조성물의 연화점(Ts)은 400 내지 600℃이고 유리전이온도 (Tg)가 350 내지 550 ℃인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 필요에 따라 전체 글래스 프릿 조성물에 Na2O를 더 포함할 수 있다. 상기 Na2O 성분은 전기적 특성을 보완하는 효과를 위해 사용한다. 이때, 그 함량은 전체 글래스 프릿 조성물을 기준으로 1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 9 중량%일 수 있는데, 상기 Na2O가 추가되는 경우 상술한 각 성분의 함량 범위는 그 범위내에서 100 중량%를 만족하도록 적절히 조절하여 사용될 수 있다.
바람직하기로는, 상기 글래스 프릿 조성물은 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-CeO-CoO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO-CuO, ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2, ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-Na2O-CoO, ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO 및 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 조성을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 글래스 프릿 조성물은 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO 를 사용하는 것이 전지의 전기적 특성을 높이며, 수분 반응 안정성이 뛰어나며, 기판의 휨을 크게 감소시켜 파손 방지에 효과적이다.
또한 본 발명의 글래스 프릿 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며 통상의 방법으로 제조될 수 있다.
예를 들면, 상기 글래스 프릿 조성물은 상기의 각 성분을 완전히 혼합되도록 2시간 정도 충분한 시간을 두고 혼합하는 혼합단계, 용융단계, 퀀칭(quenching) 및 분쇄단계를 거쳐 유리분말을 제조할 수 있다.
상기 용융단계는 용융온도가 1,000 내지 1,500℃인 것이 바람직하며, 1,300 내지 1,450℃인 것이 더욱 바람직하다. 또한 용융시간은 10분 내지 60분을 유지하여 유리 조성물이 용융상태에서 고르게 혼합될 수 있도록 한다. 용융온도가 1,000℃ 미만인 경우에는 용융점도가 높아 각 성분이 고르게 혼합되지 못하는 경우가 발생하여 좋지 못하므로 적절한 범위로 조절하는 것이 좋다.
상기 퀀칭 단계는 용융 단계에서 용융된 유리 조성물에 대한 급냉단계이다. 이 단계에서는 유리 조성물에 대하여 건식과 습식을 모두 수행하거나 둘 중에 한가지 공정만 수행할 수 있다.
상기 분쇄단계는 급냉된 유리 용융물을 볼밀 등의 통상의 분쇄장치를 통해 이용하여 1차 조분쇄하고, 2차로 원하는 크기의 미세 입자로 재분쇄하여 유리 분말을 제조하는 단계일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 ZnO계 글래스 프릿 조성물을 이용한 태양전지의 후면 전극 형성용 알루미늄 페이스트 조성물을 제공한다.
이러한 알루미늄 페이스트 조성물은 알루미늄 분말, 무기 바인더 및 유기 비히클을 포함하는 무연계 조성물이며, 상술한 ZnO계 글래스 프릿 조성물을 무기바인더로 포함하는 특징이 있다.
상기 알루미늄 페이스트 조성물은 알루미늄 분말 40 내지 90 중량%, 무기바인더 0.1 내지 10 중량% 및 유기 비히클 1 내지 50 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 상기 유기 비히클은 유기바인더 1 내지 50 중량, 유기용제 45 내지 95중량% 및 첨가제 0.1 내지 10 중량%가 포함된 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 알루미늄 분말의 함량이 40 중량% 미만이면 치밀도가 떨어져 전기적 특성이 저하하는 문제가 있고, 90 중량%를 초과하면 점도 제어가 어려우며 페이스트 제조가 곤란한 문제가 있다. 특히, 상기 알루미늄 페이스트 조성물에서 무기 바인더의 함량이 0.1 중량% 미만이면 소성막과 웨이퍼와의 부착력이 저하되며, 10 중량%를 초과하면 소성시 글래스의 알루미늄과 웨이퍼 간의 반응을 저해하여 전기적 특성을 저하시키는 문제가 있다. 또한 상기 유기 비히클의 함량이 1중량% 미만이면 알루미늄 분말이 90 중량% 초과시와 마찬가지로 페이스트의 레올로지 특성 구현이 곤란한 문제가 있고, 50 중량%를 초과하면 소성시 공극의 증가로 전기적 특성이 저하되는 문제가 있다.
이와 같이, 본 발명의 알루미늄 페이스트 조성물에서 무기 바인더인 글래스 프릿은 본 발명의 ZnO계 글래스프릿이 단독으로 사용되고, 그 함량은 10 중량%이하일 때 휨특성을 더욱 개선시키는 효과를 가져올 수 있다. 또한 본 발명은 필요에 따라 무기바인더로서 Bi2O3계 글래스 프릿과 ZnO계 글래스 프릿을 혼용하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 알루미늄 페이스트 조성물에 사용하는 각 성분은 ZnO계 글래스 프릿을 제외하고는 이 분야의 통상의 기술을 가진자에게 자명한 물질을 사용할 수 있고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면, 알루미늄 분말은 구형, 비구형 혹은 플레이크 형상으로 순도가 80% 이상이며, 평균입도가 1 내지 30미크론, 바람직하게 1 내지 20 미크론인 것을 사용할 수 있다. 알루미늄 분말내에는 Ag, B, Ga, In, Tl 및 Si에 해당하는 성분 중 선택된 1종 이상이 포함될 수 있다.
상기 유기 바인더는 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 또는 하이드록시 셀룰로오스인 셀룰로오스 유도체; 아크릴수지; 알키드 수지; 폴리프로필렌계 수지; 폴리염화비닐계 수지; 폴리우레탄계 수지; 에폭시계 수지; 실리콘계 수지; 로진계 수지; 테르펜계 수지; 페놀계 수지; 지방족계 석유 수지; 아크릴산 에스테르계 수지; 크실렌계 수지; 쿠마론인덴(Coumarone-Indene)계 수지; 스틸렌계 수지; 디시클로펜타디엔계 수지; 폴리부텐계 수지; 폴리에테르계 수지; 요소계 수지; 멜라민계 수지; 초산비닐계 수지; 및 폴리이소부틸계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한 유기 용제는 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 터피네올, 텍사놀, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 감마부티로락톤 및 에틸락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 젖음성 및 유동성을 향상시키기 위한 지방산 계열의 올레인산, 말레인산, 팔미트산, 미리스틴산, 라우린산, 스테아린산 및 기포를 줄여주는 소포제, 분산성을 개선시켜주는 분산제, 유기바인더의 용해도를 조절하는 가소제 등에서 역할에 맞게 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 첨가제 성분이 단독으로 사용될 경우, 그 함량은 상술한 0.1 내지 10 중량%로 사용할 수 있다. 또한 상기 첨가제 성분들이 2종 이상의 혼합물로 사용될 경우, 혼합물의 함량이 상술한 0.1 내지 10 중량% 범위 내에 포함되도록 2종 이상의 성분들을 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 무연계 알루미늄 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 태양전지용 후면 전극을 제공한다. 상기 태양전지는 실리콘 태양전지일 수 있다.
또한 상기 태양전지용 후면 전극의 제조방법 또한 이 분야의 당업자들에게 자명한 것이므로, 구체적인 기재는 생략하기로 한다.
예를 들면, 본 발명은 상기 알루미늄 페이스트 조성물을 스크린 인쇄, 닥터블레이드, 잉크젯 인쇄, 그라비아 인쇄와 같은 통상의 방법으로 기재 위에 인쇄하고 건조 및 소성하여 후면전극을 형성할 수 있다. 상기 기재는 실리콘 태양전지에 포함되는 전면전극에 사용되는 실리콘 기판일 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 또한, 건조는 150 내지 350 ℃의 온도에서 1 내지 30분 동안 진행할 수 있고, 소성은 최고온도가 750 내지 950 ℃의 온도조건에서 수초 내지 5분 동안 진행할 수 있다.
이러한 방법으로 본 발명은 두께 20 내지 40um의 후면전극을 갖는 태양전지를 제조할 수 있으며, 이렇게 형성된 후면 전극은 기판과의 밀착성도 좋고 기계적 강도도 기존과 비교하여 동등 이상이며, 특히 낮은 열팽창계수를 갖는 ZnO계 글래스 프릿 조성물을 사용하여 기판 소성후 냉각시 수축률 차이에 의한 기판의 휨 및 파손의 영향을 최소화할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기 후면전극을 이용하여, 전면전극, 에미터층, 반사방지막 등을 구비하여 성능이 우수한 실리콘 태양전지를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열팽창계수가 낮은 특정 조성의 ZnO계 글래스 프릿 조성물을 사용하여 태양전지의 후면 전극을 형성함으로써, 태양전지의 기판 상하 양단간의 전압 증가에 의해 개방 전압 (Open circuit voltage)을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 광 변환 효율이 증진되며, 특히 기판의 휨 현상을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 ZnO계 글래스 프릿 조성물은 열팽창계수가 높고 고가의 비스무스계를 전혀 사용하지 않아 효율 증진과 함께 비용 절감에도 기여할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 경우 기판의 수분반응성에 대한 안정성을 향상시켜 소성막의 변색을 방지하며 기판에서의 알루미늄 소성막의 뜯김을 방지할 수 있다.
도 1은 비교예 7 및 실시예 11의 휨특성 평가후 결과를 비교하여 나타낸 사진이다.
도 2는 비교예 8 및 실시예 11의 수분반응안정성 평가후 결과를 비교하여 나타낸 사진이다.
이하 본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 참조로 하여 설명한다.　 그러나, 이들 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
비교예 1 내지 6 및 실시예 1 내지 8
하기 표 1의 조성을 갖도록 각 금속 산화물을 다음의 방법으로 혼합하여 글래스 프릿 조성물을 제조하였다 (단위: 중량%).
즉, 하기 표 1의 조성에 해당하는 각 원료를 무중력혼합기( 송영테크 DC200W (실험용 혼합기))를 이용하여 완전히 혼합되도록 2 hr 동안 충분한 시간을 두고 혼합하였다. 이후, 상기 혼합물에 대하여 1500℃에서 30분간 용융하였다.
이어서, 상기 용융된 유리 조성물을 건식 퀀칭시켜 급냉시켰다 . 이를 위해, 용융로로부터 이송 밸트를 통해, 상기 유리 조성물을 이동시켜 10초 이내에 상온인 용융로 밖으로 빼내 급냉시키고 30분간 유지하여 안정화시켰다. 급냉된 유리 용융물은 볼밀을 통해 1차 조분쇄 과정을 거치고 2차로 원하는 크기의 미세 입자로 재 분쇄하여 유리 분말을 제조하였다.
유리 분말을 제조한 후, 통상적인 방법으로 각 조성물에 대하여 Tg , Ts , 및 CTE(열팽창계수) 값을 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
　 Bi2O3 ZnO SiO2 B2O3 Al2O3 P2O5 BaO Na2O MnO2 CeO CoO CuO
비교예1 60.6 7.2 6.5 4.6 6.2 　 8.1 6.8 　 　 　 　
비교예2 　 53.2 8.5 9.1 9.3 　 　 1.5　 10.1 　 　 8.3
비교예3 　 50.1 10.9 15 3.9 11.8 8.3 　 　 　 　 　
비교예4 　 54.2 10.4 12.6 7.3 　 4.2 1.9 5.8 　 　 3.6
비교예5 　 48.7 9.6 9.8 7.9 4.6 0.9 1.9 　 9.7 6.9 　
비교예6 　 51 13.7 10.9 9.1 4.1 　 　 5.2 　 2.7 3.3
실시예1 　 52.4 9.3 11.5 7.2 3.6 4.4 　 　 6.1 5.5 　
실시예2 　 49.9 9.4 12.5 　 4.2 4.1 　 6.4 5.9 3.7 3.9
실시예3 　 47.3 6.6 12.9 5.7 3.5 4.9 3.5　 3.6 6.9 5.1 　
실시예4 　 51 13.7 10.9 　 4.1 4.8 　 12.2 　 　 3.3
실시예5 　 52.7 17.3 16.5 　 4.2 3.1 　 6.2 　 　 　
실시예6 　 54.7 15.2 4.9 8.2 4.5 4.7 6.6 　 1.2 　 　
실시예7 　 54.9 10.9 15 　 3.4 5 8.9 　 　 1.9 　
실시예8 　 53.2 8.5 　 9.3 4.7 4.9 3.9 7.1 　 　 8.4
　 Tg(℃) Ts(℃) CTE (×10-7/℃)
비교예1 531 539 102
비교예2 495 527 98
비교예3 473 509 85
비교예4 460 503 95
비교예 5 485 510 85
비교예 6 488 512 92
실시예1 480 512 78
실시예2 431 475 76
실시예3 492 507 73
실시예4 471 511 77
실시예5 466 509 76
실시예6 468 507 76
실시예7 470 511 75
실시예8 471 508 74
표 2의 결과를 통해, 본 발명의 실시예 1 내지 8은 비교예 1 내지 6에 비해 열팽창계수가 낮아 소성후 기판의 휨 현상을 방지할 수 있음을 확인하였다.
비교예 7 내지 12 및 실시예 9 내지 16
하기 표 3, 4 및 5의 조성과 함량으로, 글래스 프릿과 알루미늄 분말, 유기 비히클을 이용하여 각각 비교예 및 실시예의 알루미늄 페이스트를 제조하였다 (단위: 중량%). 이때 알루미늄 분말은 평균입경이 3 미크론인 것을 사용하고, 유기 비히클에서 유기 바인더는 에틸셀룰로오스를 사용하고, 유기 용제는 부틸카비톨아세테이트를 사용하고, 첨가제는 올레인산 및 분산제 (disperbyk-183 1.5%)를 사용하였다. 이후, 수분반응안정성을 평가하고, 통상적인 방법으로 광전환 특성을 측정하였다.
또한, 비교예 8 및 실시예 11의 수분반응안정성 평가후 결과를 도 1에 나타내었고, 비교예 7 및 실시예 11의 휨특성 평가후 결과를 도 2에 나타내었다.
상기 수분반응안정성에 대한 안정성 평가 방법은 다음과 같다.
비이커에 탈이온수(DI water)를 채우고 오븐 또는 핫플레이트에서 70℃가 유지되도록 하였다. 온도가 유지되는 비이커 내에 소성된 웨이퍼를 10분 동안 함침시켜 기포 발생 유무를 확인하고, 꺼내진 웨이퍼는 완벽하게 건조후 테이핑 테스트(Taping test)를 통해 막 부착력을 확인하였다(수분 반응 안정성이 낮은 경우 막의 뜯김이 발생). 이때 평가 기준은 다음과 같다.
○: 기포발생이 없고 소성막 뜯김이 없는 경우
△: 기포발생하거나 소성막 뜯김이 있는 경우
×: 기포발생이 심하고 소성막 뜯김이 있는 경우
　 비교예7 비교예8 비교예9 비교예10 비교예11 비교예12
셀룰로오스 수지 4 4 4 4 4 4
유기 용제 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5
첨가제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
글래스 프릿 5 5 5 5 5 5
(비교예1) (비교예2) (비교예3) (비교예4) (비교예5) (비교예6)
알루미늄
분말		 75 75 75 75 75 75
Voc (V) 0.619 0.623 0.618 0.619 0.619 0.62
Eff (%) 16.75 16.9 16.71 16.8 16.81 16.84
휨특성
(Bowing)
(at 180um 두께)		 1.34 1.51 1.21 1.42 1.38 1.44
휨특성
(Bowing)
(at 200um 두께)		 1.10 1.29 0.99 1.12 1.08 1.18
수분반응
안정성		 ○ × × △ △ △
　 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12
셀룰로오스 수지 4 4 4 4
유기 용제 14.5 14.5 14.5 14.5
첨가제 1.5 1.5 1.5 1.5
글래스 프릿 5 5 5 5
(실시예1) (실시예2) (실시예3) (실시예4)
알루미늄
분말		 75 75 75 75
Voc (V) 0.625 0.625 0.626 0.625
Eff (%) 17 16.99 17.08 16.95
휨특성(Bowing)
(at 180um 두께)		 1.05 0.98 0.88 0.99
휨특성(Bowing)
(at 200um 두께)		 0.7 0.66 0.64 0.65
수분반응안정성 ○ ○ ○ ○
　 실시예13 실시예14 실시예15 실시예16
셀룰로오스 수지 4 4 4 4
유기 용제 14.5 14.5 14.5 14.5
첨가제 1.5 1.5 1.5 1.5
글래스 프릿 5 5 5 5
(실시예5) (실시예6) (실시예7) (실시예8)
알루미늄 분말 75 75 75 75
Voc (V) 0.624 0.624 0.624 0.625
Eff (%) 16.92 16.91 16.92 17.03
휨특성(Bowing) (at 180um 두께) 0.93 1.01 1 0.97
휨특성(Bowing) (at 200um 두께) 0.69 0.67 0.66 0.67
수분반응안정성 ○ ○ ○ ○
상기 표 3, 표 4 및 5에서 보면, 본 발명의 실시예 9 내지 16은 특정 조성의 글래스 프릿을 사용하여, 전이금속 산화물이 포함되지 않은 글래스 프릿(비교예 1, 비교예 3)을 사용한 비교예7, 비교예 9 대비 개방전압이 증가하고 광전환 효율이 더 우수한 특성을 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시예 9 내지 16은 기판의 휨 특성이 작아 파손을 최소화하였으며, 소성막의 수분반응성에 대한 안정성도 우수하였다.
반면, 비교예 7 내지 12는 전반적으로 전기적 특성과 수분안정성 및 휨특성이 불량하였다. 이때, 도 1에서 알 수 있듯이, 비교예 7의 경우 수분 반응성이 안정하더라도 비스무스계를 사용해야 하고 휨특성이 높아 기판 파손 가능성이 있다. 또한, 비교예 9 내지 12는 실시예 11에 비해 전기적 특성 및 수분반응 안정성이 좋지 않고, 휨특성이 높았다. 또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 비교예 8, 9의 경우 실시예 11에 비해 수분반응 안정성이 불량하여 기판 소성막의 뜯김이 발생하였다.
실시예 17 내지 22
최적 글래스 조성에 대한 추가 웨이퍼 평가를 실시하기 위하여, 휨 특성이 가장 우수한 실시예 3에서 사용된 글래스 프릿을 사용하여, 다음 표 6의 조성과 함량으로 알루미늄 페이스트를 제조하였다 (단위: 중량%). 또한 알루미늄 분말, 유기바인더, 유기용제 및 첨가제는 상기 실시예 9 내지 16과 동일한 것을 사용하였다.
실시예17 실시예18 실시예19 실시예20 실시예21 실시예22
셀룰로오스
수지		 4 4 4 4 4 4
유기 용제 16.5 16 15.5 15 14.5 14
첨가제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
글래스 프릿 3 (실시예3) 3.5
(실시예3)		 4
(실시예3)		 4.5
(실시예3)		 5
(실시예3)		 5.5
(실시예3)
알루미늄 분말 75 75 75 75 75 75
Voc (V) 0.628 0.627 0.627 0.626 0.626 0.625
Eff (%) 17.2 17.15 17.09 17.08 17.08 17.05
휨특성(Bowing) (at 200um 두께) 0.54 0.59 0.59 0.6 0.64 0.97
수분반응안정성 ○ ○ ○ ○ ○ ○
상기 표 6의 결과를 보면, 본 발명의 실시예 3의 글래스 프릿을 사용한 실시예 17 내지 22의 경우, 글래스 프릿 함량이 증가함에 따라 전기적 특성은 저하하고 휨특성 또한 저하하나, 비교예들 보다 우수한 특성치를 나타내었다.

Claims (13)

  1. (a) ZnO 45 내지 60 중량%,
    (b) SiO2 0.1 내지 45 중량%, B2O3 0.1 내지 40 중량% 및 Al2O3 1 내지 10 중량% 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물,
    (c) CeO, MnO2, CoO 및 CuO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물 0.1 내지 20 중량%
    (d) P2O5 3 내지 5 중량%, 및
    (e) BaO 3 내지 5 중량%
    를 포함하는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 0.5 내지 20 ㎛의 평균 입도 및 5% 이하의 수분 함량을 가지며, 열팽창계수가 50×10-7/℃ 내지 150×10-7/℃인 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 전체 글래스 프릿 조성물에 대하여 Na2O 1 내지 10 중량%를 더 포함하는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-CeO-CoO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO-CuO, ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2, ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-Na2O-CoO, ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO 및 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 태양전지의 후면전극의 알루미늄 페이스트 형성용 글래스 프릿 조성물.
  5. 알루미늄 분말, 무기 바인더 및 유기 비히클을 포함하는 알루미늄 페이스트 조성물로서,
    제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 ZnO계 글래스 프릿 조성물을 무기바인더로 포함하는 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 알루미늄 페이스트 조성물은
    알루미늄 분말 40 내지 90 중량%, 무기바인더 0.1 내지 10 중량% 및 유기 비히클 1 내지 50 중량%를 포함하는 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유기 비히클은 유기바인더 1 내지 50 중량%, 유기용제 45 내지 95 중량% 및 첨가제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 혼합물인 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  8. 제5항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-CeO-CoO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO-CuO, ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2, ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO, ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-Na2O-CoO, ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO 및 ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 상기 유기 바인더는 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 또는 하이드록시 셀룰로오스인 셀룰로오스 유도체; 아크릴수지; 알키드 수지; 폴리프로필렌계 수지; 폴리염화비닐계 수지; 폴리우레탄계 수지; 에폭시계 수지; 실리콘계 수지; 로진계 수지; 테르펜계 수지; 페놀계 수지; 지방족계 석유 수지; 아크릴산 에스테르계 수지; 크실렌계 수지; 쿠마론인덴계 수지; 스틸렌계 수지; 디시클로펜타디엔계 수지; 폴리부텐계 수지; 폴리에테르계 수지; 요소계 수지; 멜라민계 수지; 초산비닐계 수지; 및 폴리이소부틸계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  10. 제7항에 있어서, 상기 유기 용제는 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 터피네올, 텍사놀, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 감마부티로락톤 및 에틸락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  11. 제5항에 있어서, 상기 알루미늄 분말은 구형, 비구형 혹은 플레이크 형상이며, 순도가 80% 이상이고, 평균입도가 1 내지 30미크론이며 알루미늄 분말내에는 Ag, B, Ga, In, Tl 및 Si성분 중 선택된 1종 이상이 포함될 수 있는 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  12. 제7항에 있어서, 상기 첨가제는 올레인산, 말레인산, 팔미트산, 미리스틴산, 라우린산, 스테아린산, 소포제, 분산제 및 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 태양전지의 후면 전극 형성용 무연계 알루미늄 페이스트 조성물.
  13. 제5항에 따른 무연계 알루미늄 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 태양전지용 후면 전극.
KR1020110066024A 2010-09-08 2011-07-04 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물 KR20120025965A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110080698A KR101159787B1 (ko) 2010-09-08 2011-08-12 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물
PCT/KR2011/006469 WO2012033303A2 (en) 2010-09-08 2011-08-31 Zno-based glass frit composition and aluminum paste composition for back contacts of solar cell using the same
CN201180043055.5A CN103097318B (zh) 2010-09-08 2011-08-31 氧化锌基玻璃料组合物及使用该组合物的且用于太阳能电池的背面接触的铝浆组合物
TW100132128A TWI537226B (zh) 2010-09-08 2011-09-06 氧化鋅基玻璃介質組成物及使用該組成物且用於太陽能電池背面接點的鋁漿組成物

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100088098 2010-09-08
KR20100088098 2010-09-08
KR1020100131354 2010-12-21
KR1020100131354A KR20120025950A (ko) 2010-09-08 2010-12-21 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120025965A true KR20120025965A (ko) 2012-03-16

Family

ID=46132085

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100131354A KR20120025950A (ko) 2010-09-08 2010-12-21 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물
KR1020110066024A KR20120025965A (ko) 2010-09-08 2011-07-04 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물
KR1020110080698A KR101159787B1 (ko) 2010-09-08 2011-08-12 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100131354A KR20120025950A (ko) 2010-09-08 2010-12-21 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110080698A KR101159787B1 (ko) 2010-09-08 2011-08-12 ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물

Country Status (3)

Country Link
KR (3) KR20120025950A (ko)
CN (1) CN103097318B (ko)
TW (1) TWI537226B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102098589B1 (ko) 2013-07-04 2020-04-09 삼성전자주식회사 파장변환부재 및 그 제조방법과, 이를 구비한 반도체 발광장치
CN103387340B (zh) * 2013-07-24 2016-02-10 宁波广博纳米新材料股份有限公司 用于太阳能电池铝浆的无铅玻璃粉及其制备方法
CN103531719B (zh) * 2013-10-25 2016-04-13 上海大学 Oled器件封装结构
CN104751939B (zh) * 2013-12-31 2017-05-31 比亚迪股份有限公司 一种晶体硅太阳能电池用铝导电浆料
TWI547958B (zh) * 2014-10-27 2016-09-01 High efficiency solar cells with conductive aluminum and the application of the conductive aluminum plastic solar cells
KR101683538B1 (ko) * 2015-04-29 2016-12-08 주식회사 베이스 Oled 패널 봉착용 저융점 유리 프릿 및 그 유리 페이스트
KR101733161B1 (ko) * 2015-10-31 2017-05-08 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지용 전극 페이스트 조성물 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR101736773B1 (ko) * 2016-04-06 2017-05-29 대주전자재료 주식회사 태양전지용 후면전극 페이스트 조성물
KR101930285B1 (ko) * 2016-10-31 2018-12-19 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
JP6885188B2 (ja) * 2017-04-28 2021-06-09 住友金属鉱山株式会社 導電性組成物及び端子電極の製造方法
CN109119181B (zh) * 2018-07-13 2020-07-24 苏州博望新能源科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池用正面银浆及其制备方法和应用
CN111592228B (zh) * 2020-06-01 2021-09-14 常州聚和新材料股份有限公司 含镓高铅玻璃料、银铝浆料、其制备方法及应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664567B2 (en) * 2001-06-28 2003-12-16 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device, glass composition for coating silicon, and insulating coating in contact with silicon
KR20060000515A (ko) * 2004-06-29 2006-01-06 대주전자재료 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널 격벽용 무연 유리 조성물
JP2006342018A (ja) 2005-06-09 2006-12-21 Nihon Yamamura Glass Co Ltd リン酸亜鉛系無鉛ガラス組成物
US8575474B2 (en) * 2006-03-20 2013-11-05 Heracus Precious Metals North America Conshohocken LLC Solar cell contacts containing aluminum and at least one of boron, titanium, nickel, tin, silver, gallium, zinc, indium and copper
JP5219355B2 (ja) * 2006-10-27 2013-06-26 京セラ株式会社 太陽電池素子の製造方法
JP5683778B2 (ja) 2008-09-29 2015-03-11 日本山村硝子株式会社 無鉛無ビスマスガラス組成物
KR20110051451A (ko) * 2009-11-10 2011-05-18 동우 화인켐 주식회사 신규한 유리 조성물, 상기 유리 조성물로 제조되는 글라스 프릿, 및 상기 글라스 프릿을 포함하는 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트
CN101728439B (zh) * 2009-12-01 2011-07-20 洛阳神佳电子陶瓷有限公司 一种晶体硅太阳能电池铝浆组成及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120025972A (ko) 2012-03-16
TWI537226B (zh) 2016-06-11
CN103097318B (zh) 2016-06-22
CN103097318A (zh) 2013-05-08
KR101159787B1 (ko) 2012-06-26
TW201217293A (en) 2012-05-01
KR20120025950A (ko) 2012-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101159787B1 (ko) ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물
KR100798258B1 (ko) 알루미늄 후막 조성물(들), 전극(들), 반도체 장치(들) 및이들의 제조 방법
KR100890866B1 (ko) 전기전도성 후막 조성물, 이로부터 형성된 전극 및 반도체소자
KR101455019B1 (ko) 도전성 페이스트 및 그 도전성 페이스트를 사용한 태양전지 소자
TWI647195B (zh) 用於製備太陽能電池電極的糊劑組合物、太陽能電池電極及太陽能電池
KR101693841B1 (ko) 은 페이스트 조성물, 이를 이용하여 형성된 태양전지용 전면전극 및 이를 채용한 태양전지
CN109903885B (zh) 导电浆料及其应用、太阳能电池电极和太阳能电池
KR20120032568A (ko) 페이스트 조성물 및 그를 이용한 태양 전지 소자
KR20130064659A (ko) 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극
WO2012033303A2 (en) Zno-based glass frit composition and aluminum paste composition for back contacts of solar cell using the same
US20130186463A1 (en) Conductive silver paste for a metal-wrap-through silicon solar cell
KR20110049222A (ko) 실리콘 오일을 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물
JP2007128872A (ja) アルミニウム厚膜組成物、電極、半導体デバイス、およびこれらの作製方法
EP3367391B1 (en) Paste composition used for preparing solar cell electrode, solar cell electrode, and solar cell
KR101611456B1 (ko) 인계 분산제를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물
CN107216041B (zh) 用于制备太阳能电池电极的玻璃粉料、包括其的糊剂组合物、太阳能电池电极及太阳能电池
KR102183618B1 (ko) 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물, 및 이를 포함하는 페이스트 조성물
KR101317228B1 (ko) 실리콘 태양전지의 저 휨 고특성 구현용 알루미늄 페이스트 조성물
US20130160835A1 (en) Back-side electrode of p-type solar cell and method for forming the same
KR101590224B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101845102B1 (ko) 태양전지 전극　형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN114538782A (zh) 用于制备太阳能电池电极的玻璃粉料、包括其的糊剂组合物、太阳能电池电极及太阳能电池
KR20170079848A (ko) 유리프릿 및 이를 포함하는 도전성 페이스트 조성물
KR101711390B1 (ko) 알루미늄 페이스트 조성물, 이를 이용하여 형성된 태양전지용 후면전극 및 이를 채용한 태양전지
TW202034351A (zh) 太陽能電池前電極用糊劑組合物及其製備方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination