KR20120069726A - 태양 전지용 전극 페이스트 조성물 - Google Patents
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Abstract
오믹 컨택트나 라인 저항의 악화를 수반하지 않고 수광면 전극의 세선화가 가능한 태양 전지 전극용 페이스트 조성물을 제공한다. 유리 프릿이 Li2O 0.6 ? 18 (㏖％), PbO 20 ? 65 (㏖％), B2O3 1 ? 18 (㏖％), SiO2 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내의 비율로 함유하는 유리로 이루어지는 점에서, 반사 방지막 상에 도포하여 수광면 전극을 형성할 때에 우수한 파이어 스루성이 얻어지기 때문에, 선폭을 좁게 해도 양호한 오믹 컨택트가 얻어진다. 그 결과, 양호한 오믹 컨택트를 유지한 채 유리량을 줄일 수 있으므로, 수광면 전극의 라인 저항을 더욱 낮게 할 수 있다. 따라서, 오믹 컨택트나 라인 저항의 악화를 수반하지 않고 수광면 전극의 세선화가 가능해지기 때문에, 세선화하여 수광 면적을 크게 해도 충분히 접촉 저항이 낮은 점에서 FF 값이 저하되지 않으므로, 광전 변환 효율이 높은 태양 전지가 얻어진다.
Description
본 발명은, 파이어 스루 (fire-through) 법으로 형성하는 태양 전지 전극용에 적합한 페이스트 조성물에 관한 것이다.
예를 들어, 일반적인 실리콘계 태양 전지는, p 형 다결정 반도체인 실리콘 기판의 상면에 n＋ 층을 개재하여 반사 방지막 및 수광면 전극이 구비됨과 함께, 하면에 p＋ 층을 개재하여 이면 전극 (이하, 이들을 구별하지 않을 때에는 간단히 「전극」이라고 한다) 이 구비된 구조를 갖고 있고, 수광에 의해 반도체의 p-n 접합에 발생한 전력을 전극을 통하여 취출하도록 되어 있다. 상기 반사 방지막은, 충분한 가시광 투과율을 유지하면서 표면 반사율을 저감시켜 수광 효율을 높이기 위한 것으로, 질화규소, 이산화티탄, 이산화규소 등의 박막으로 이루어진다.
상기 반사 방지막은 전기 저항값이 높은 점에서, 반도체의 p-n 접합에 발생한 전력을 효율적으로 취출하는 것의 방해가 된다. 그래서, 태양 전지의 수광면 전극은, 예를 들어, 파이어 스루라고 칭해지는 방법으로 형성된다. 이 전극 형성 방법에서는, 예를 들어, 상기 반사 방지막을 n＋ 층 상의 전체면에 형성한 후, 예를 들어 스크린 인쇄법을 사용하여 그 반사 방지막 상에 도전성 페이스트를 적절한 형상으로 도포하고, 소성 처리를 실시한다. 상기 도전성 페이스트는, 예를 들어, 은 분말과 유리 프릿 (유리 원료를 용융시키고 급랭시킨 후에 필요에 따라 분쇄한 플레이크상 또는 분말상의 유리 조각) 과, 유기질 비이클과, 유기 용매를 주성분으로 하는 것으로, 소성 과정에 있어서, 이 도전성 페이스트 중의 유리 성분이 반사 방지막을 찢으므로, 도전성 페이스트 중의 도체 성분과 n＋ 층에 의해 오믹 컨택트가 형성된다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조). 상기 전극 형성 방법에 의하면, 반사 방지막을 부분적으로 제거하고 그 제거 부분에 전극을 형성하는 경우와 비교하여 공정이 간단해지고, 제거 부분과 전극 형성 위치의 위치 어긋남의 문제도 발생하지 않는다.
이와 같은 태양 전지의 수광면 전극 형성에 있어서, 파이어 스루성을 향상시켜 오믹 컨택트를 개선시키고, 나아가서는 곡선 인자 (FF) 나 에너지 변환 효율을 높이거나 할 목적으로, 종래부터 다양한 제안이 이루어지고 있다. 예를 들어, 도전성 페이스트에 인?바나듐?비스무트 등의 5 족 원소를 첨가함으로써, 유리 및 은의 반사 방지막에 대한 산화 환원 작용을 촉진시켜, 파이어 스루성을 향상시킨 것이 있다 (예를 들어, 상기 특허문헌 1 을 참조). 또, 도전성 페이스트에 염화물, 브롬화물 혹은 불화물을 첨가함으로써, 유리 및 은이 반사 방지막을 찢는 작용을 이들 첨가물이 보조하여 오믹 컨택트를 개선시키는 것이 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조). 상기 유리는 예를 들어 붕규산 유리이다.
또, 85 ? 99 (wt％) 의 은 및 1 ? 15 (wt％) 의 유리를 함유하는 은 함유 페이스트에 있어서, 그 유리를 15 ? 75 (㏖％) 의 PbO 및 5 ? 50 (㏖％) 의 SiO2 를 함유하고, B2O3 을 함유하지 않는 조성으로 하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 을 참조). 이 은 함유 페이스트는, 태양 전지의 전극 형성에 사용하는 것으로서, 상기 조성의 유리를 사용함으로써, 오믹 컨택트가 개선되는 것으로 되어 있다.
또, 은 분말과, 아연 함유 첨가제와, 연화점이 300 ? 600 (℃) 의 범위 내인 유리 프릿을 유기 용매 중에 분산시킨 후막 도전성 조성물이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 4 를 참조). 이 후막 도전성 조성물은 태양 전지의 수광면 전극을 형성하기 위한 것으로, 아연을 첨가함으로써 도전성과 땜납 접착성이 개선된다. 또, 동일한 목적으로, 상기 아연 함유 첨가제 대신에 망간 함유 첨가제를 사용하는 것도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 5 를 참조).
그런데, 상기 서술한 태양 전지에 있어서, 수광면 전극은 입사되는 태양광을 차단하므로, 태양 전지 셀에 들어가는 에너지량은 그 수광면 전극이 차지하는 면적에 따라 감소한다. 이에 대하여, 수광면 전극의 선폭을 좁게 하여 수광 면적을 증대시키는 것을 생각할 수 있지만, 선폭을 좁게 할수록 양호한 오믹 컨택트가 잘 얻어지지 않게 되어 접촉 저항이 높아지고, 나아가서는 전류 밀도의 저하가 일어나기 때문에, 변환 효율은 오히려 저하된다.
또, 수광면 전극의 선폭을 좁게 하면 전극 단면적이 작아지는 점에서 라인 저항이 증대된다. 유리량을 적게 하고 도체 성분 비율을 크게 함으로써 저항의 증대를 억제하는 것을 생각할 수 있지만, 유리량이 적어질수록 반사 방지막과의 반응성이 저하되고, 나아가서는 파이어 스루성이 저하되므로, 오믹 컨택트가 더욱 나빠진다.
본 발명은, 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 오믹 컨택트나 라인 저항의 악화를 수반하지 않고 수광면 전극의 세선화가 가능한 태양 전지 전극용 페이스트 조성물을 제공하는 것에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 요지로 하는 바는, 도전성 분말과, 유리 프릿과, 비이클을 함유하는 태양 전지 전극용 페이스트 조성물로서, 상기 유리 프릿이 산화물 환산으로 Li2O 0.6 ? 18 (㏖％), PbO 20 ? 65 (㏖％), B2O3 1 ? 18 (㏖％), SiO2 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내의 비율로 함유하는 유리로 이루어지는 것에 있다.
이와 같이 하면, 태양 전지 전극용 페이스트 조성물은, 이것을 구성하는 유리 프릿이 Li2O 0.6 ? 18 (㏖％), PbO 20 ? 65 (㏖％), B2O3 1 ? 18 (㏖％), SiO2 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내의 비율로 함유하는 유리로 이루어지는 점에서, 반사 방지막 상에 도포하여 수광면 전극을 형성할 때에 우수한 파이어 스루성이 얻어지기 때문에, 선폭을 좁게 해도 양호한 오믹 컨택트가 얻어진다. 게다가, 본 발명의 페이스트 조성물은, 우수한 파이어 스루성을 갖는 점에서, 양호한 오믹 컨택트를 유지한 채 유리량을 줄일 수 있으므로, 수광면 전극의 라인 저항을 더욱 낮게 할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 본 발명의 태양 전지 전극용 페이스트 조성물에 의하면, 오믹 컨택트나 라인 저항의 악화를 수반하지 않고 수광면 전극의 세선화가 가능해진다. 그 결과, 세선화하여 수광 면적을 크게 해도 충분히 접촉 저항이 낮은 점에서 곡선 인자가 저하되지 않으므로, 광전 변환 효율이 높은 태양 전지 셀이 얻어진다.
또, 상기 서술한 바와 같이 세선화가 가능한 점에서, 높은 시트 저항의 섈로우 에미터 (shallow emitter) 에도 바람직하게 사용할 수 있는 이점이 있다. 이와 관련하여, 섈로우 에미터는 수광면측의 n 층 두께가 70 ? 100 (㎚) 으로 종래의 실리콘 태양 전지 셀의 100 ? 200 (㎚) 과 비교하여 더욱 얇게 된 것으로, 수광에 의해 발생한 전기 중 pn 접합에 도달하기 전에 열로 바뀌어 유효하게 이용할 수 없었던 부분이 줄어드므로, 단락 전류가 증대되고, 나아가서는 발전 효율이 높아지는 이점이 있다. 그러나, 일반적으로 도너 원소 농도가 저하되기 때문에, Ag-Si 사이의 배리어 장벽이 증가하여, 접촉 저항이 높아진다. 상기 조성 유리는 도너 원소를 충분히 함유할 수 있어, 접촉 저항을 낮게 할 수 있다. 그 반면에, n 층이 얇은 점에서 파이어 스루에 의한 전극 형성을 더욱 엄격하게 제어할 필요가 있는데, 본 발명의 전극용 페이스트 조성물은 상기 조성의 유리를 함유하는 점에서 침식성의 제어가 용이하다.
또한, 상기 유리 프릿 조성에 있어서, PbO 는 유리의 연화점을 저하시키는 성분으로, 저온 소성을 가능하게 하기 위한 성분이며, 양호한 파이어 스루성을 얻기 위해서는 PbO 가 20 (㏖％) 이상 또한 65 (㏖％) 이하인 것이 필요하다. PbO 량이 20 (㏖％) 미만에서는 연화점이 지나치게 높아지므로 반사 방지막에 침식시키기 어려워지고, 나아가서는 양호한 오믹 컨택트가 얻어지지 않게 된다. 한편, 65 (㏖％) 를 초과하면 연화점이 지나치게 낮아지므로 침식성이 지나치게 강해지고 pn 접합이 파괴되거나 하는 문제가 발생한다. PbO 량은, 22.4 (㏖％) 이상이 더욱 바람직하고, 50.8 (㏖％) 이하가 더욱 바람직하다. 즉, 22.4 ? 50.8 (㏖％) 의 범위가 더욱 바람직하다. 또, 30 ? 40 (㏖％) 정도가 특히 바람직하다.
또, B2O3 은 유리 형성 산화물 (즉 유리의 골격을 만드는 성분) 로, 유리의 연화점을 낮게 하기 위한 성분이며, 양호한 파이어 스루성을 얻기 위해서는 B2O3 이 1 (㏖％) 이상 또한 18 (㏖％) 이하인 것이 필요하다. B2O3 량이 1 (㏖％) 미만에서는 연화점이 지나치게 높아지므로 반사 방지막에 침식시키기 어려워지고, 나아가서는 양호한 오믹 컨택트가 얻어지지 않게 됨과 함께, 내습성도 저하된다. 특히, 본원 발명에 있어서는 유리 중에 Li 가 함유되는 점에서, B2O3 이 1 (㏖％) 이상 함유되어 있지 않으면 현저하게 잘 녹지 않게 된다. 한편, 18 (㏖％) 을 초과하면 연화점이 지나치게 낮아지므로 침식성이 지나치게 강해지고 pn 접합이 파괴되거나 하는 문제가 발생한다. B2O3 량은, 2.8 (㏖％) 이상이 더욱 바람직하고, 12 (㏖％) 이하가 더욱 바람직하다. 즉, 2.8 ? 12 (㏖％) 의 범위가 더욱 바람직하다. 또, 6 ? 12 (㏖％) 정도가 특히 바람직하다.
또, SiO2 는 유리 형성 산화물로, 유리의 내화학성을 높이기 위한 성분이며, 양호한 파이어 스루성을 얻기 위해서는 SiO2 가 20 (㏖％) 이상 또한 65 (㏖％) 이하인 것이 필요하다. SiO2 량이 20 (㏖％) 미만에서는 내화학성이 부족함과 함께 유리 형성이 곤란해지고, 한편 65 (㏖％) 를 초과하면 연화점이 지나치게 높아져 반사 방지막에 침식시키기 어려워지고, 나아가서는 양호한 오믹 컨택트가 얻어지지 않게 된다. SiO2 량은, 27.0 (㏖％) 이상이 더욱 바람직하고, 48.5 (㏖％) 이하가 더욱 바람직하다. 즉, 27.0 ? 48.5 (㏖％) 의 범위가 더욱 바람직하다. 또, 30 ? 35 (㏖％) 정도가 특히 바람직하다.
또, Li2O 는 유리의 연화점을 저하시키는 성분으로, 양호한 파이어 스루성을 얻기 위해서는, Li2O 가 0.6 (㏖％) 이상 또한 18 (㏖％) 이하인 것이 필요하다. Li2O 가 0.6 (㏖％) 미만에서는 연화점이 지나치게 높아지고 나아가서는 반사 방지막에 대한 침식성이 불충분해진다. 한편, 18 (㏖％) 을 초과하면 침식성이 지나치게 강해지므로 오히려 전기적 특성이 저하된다. 이와 관련하여, Li 는 확산을 촉진시키는 점에서 일반적으로 반도체에 대해서는 불순물로서, 특성을 저하시키는 경향이 있으므로 반도체 용도에서는 피하는 것이 요망되는 것이다. 특히, 통상적으로는 Pb 량이 많은 경우에 Li 를 함유하면 침식성이 지나치게 강해져 제어가 곤란해지는 경향이 있다. 그러나, 상기와 같은 태양 전지 용도에 있어서는, Li 를 함유하는 유리를 사용하여 특성 저하가 확인되지 않으며, 오히려 적당량이 함유되어 있음으로써 파이어 스루성이 개선되고, 특성 향상이 확인되었다. Li 는 도너 원소이며, 접촉 저항을 낮게 할 수도 있다. 게다가, Li 를 함유하는 조성으로 함으로써, 양호한 파이어 스루성을 얻을 수 있는 유리의 조성 범위가 넓어지는 것이 확인되었다. 그렇다고는 하지만, 태양 전지 용도에 있어서도, 과잉으로 함유되면 침식성이 지나치게 강해져 전기적 특성이 저하되는 경향이 있다. Li2O 량은, 6 (㏖％) 이상이 더욱 바람직하고, 12 (㏖％) 이하가 더욱 바람직하다. 즉, 6 ? 12 (㏖％) 의 범위가 더욱 바람직하다. 또, 6 (㏖％) 정도가 특히 바람직하다.
이와 관련하여, 상기 특허문헌 4, 5 에는, 0.1 (wt％) 이하 (＝ 0.58 (㏖％) 이하) 의 미량의 Li 를 함유하는 납 유리가 기재되어 있다. 즉, 전극용 페이스트 조성물에 Li 를 함유하는 유리를 사용할 수 있는 것은 이들에도 기재되어 있다. 그러나, 이들에서는 Li 를 함유하는 것의 이점은 조금도 기재되어 있지 않고, 또 함유량을 0.1 (wt％) 이하로 하는 이유도 개시되어 있지 않다. 이에 대하여, 본 발명자들은, 전술한 바와 같이 종래에는 도저히 허용할 수 없는 것으로 생각되었던 정도까지 다량의 Li 를 함유하는 유리를 사용함으로써, 의외로 파이어 스루성이 개선되어, 전극 패턴을 세선화해도 양호한 오믹 컨택트가 얻어짐을 알아내어, 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
또한, 상기 각 성분은, 유리 중에 어떠한 형태로 함유되어 있는지 반드시 특정하기는 곤란하지만, 이들의 비율은 모두 산화물 환산한 값으로 하였다.
또, 본 발명의 전극용 페이스트를 구성하는 상기 유리는, 그 특성을 저해하지 않는 범위에서 다른 다양한 유리 구성 성분이나 첨가물을 함유할 수 있다. 예를 들어, Al, Zr, Na, Ca, Zn, Mg, K, Ti, Ba, Sr 등이 함유되어 있어도 상관없다. Al 은 유리의 안정성을 얻기 위해 유효한 성분이므로, 특성에는 거의 영향을 주지 않지만, 함유되어 있는 것이 바람직하다. 이들은 예를 들어 합계 30 (㏖％) 이하의 범위에서 함유될 수 있다. 예를 들어, Al 및 Ti 는 각각 6 (㏖％) 이하가 바람직하고, 3 (㏖％) 이하가 더욱 바람직하다. 또, Zn 은 30 (㏖％) 이하가 바람직하고, 15 (㏖％) 이하가 더욱 바람직하다. 이들 Al, Ti, Zn 을 적당량 함유하는 조성으로 함으로써, 병렬 저항 Rsh 가 향상되고, 나아가서는 개방 전압 Voc 및 단락 전류 Isc 가 향상되므로 더욱 높은 전기적 특성이 얻어진다.
여기서, 바람직하게는, 상기 유리 프릿은 평균 입경 (D50) 이 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위 내이고, 페이스트 전체에 대하여 1 ? 20 (vol％) 의 범위 내의 비율로 함유되는 것이다. 유리 프릿의 평균 입경이 지나치게 작으면 전극의 소성시에 융해가 지나치게 빠르기 때문에 전기적 특성이 저하되는데, 0.3 (㎛) 이상이면 적당한 융해성이 얻어지므로 전기적 특성이 더욱 높아진다. 게다가, 응집이 잘 발생하지 않으므로 페이스트 조제시에 더욱 양호한 분산성이 얻어진다. 또, 유리 프릿의 평균 입경이 도전성 분말의 평균 입경보다 현저하게 큰 경우에도 분말 전체의 분산성이 저하되는데, 3.0 (㎛) 이하이면 더욱 양호한 분산성이 얻어진다. 게다가, 유리의 더 나은 용융성이 얻어진다. 또, 유리량이 1 (vol％) 이상이면 반사 방지막의 융해성이 더욱 높아지므로 더욱 양호한 오믹 컨택트가 얻어진다. 또, 유리량이 20 (vol％) 이하이면 절연층이 더욱 형성되기 어려우므로 더욱 높은 도전성이 얻어진다. 따라서, 더욱 양호한 오믹 컨택트를 얻기 위해서는 상기 평균 입경 및 페이스트 중에 있어서의 비율을 모두 만족시키는 것이 바람직하다. 페이스트 중에 있어서의 비율은, 2 ? 10 (vol％) 이 특히 바람직하다.
또한, 상기 유리 프릿의 평균 입경은 공기 투과법에 의한 값이다. 공기 투과법은, 분체층에 대한 유체 (예를 들어 공기) 의 투과성으로부터 분체의 비표면적을 측정하는 방법을 말한다. 이 측정 방법의 기초가 되는 것은, 분체층을 구성하는 전체 입자의 젖음 표면적과 거기를 통과하는 유체의 유속 및 압력 강하의 관계를 나타내는 코제니?카르맨 (Kozeny-Carmann) 의 식이며, 장치에 의해 정해진 조건으로 충전된 분체층에 대한 유속과 압력 강하를 측정하여 시료의 비표면적을 구한다. 이 방법은 충전된 분체 입자의 간극을 세공으로 판단하고, 공기의 흐름에 저항이 되는 입자군의 젖음 표면적을 구하는 것으로, 통상적으로는 가스 흡착법으로 구한 비표면적보다 작은 값을 나타낸다. 구해진 상기 비표면적 및 입자 밀도로부터 분체 입자를 가정한 평균 입경을 산출할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 도전성 분말은 평균 입경 (D50) 이 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위 내인 은 분말이다. 도전성 분말로는 구리 분말이나 니켈 분말 등도 사용할 수 있지만, 은 분말이 높은 도전성을 얻으므로 가장 바람직하다. 또, 은 분말의 평균 입경이 3.0 (㎛) 이하이면 더욱 양호한 분산성이 얻어지므로 더욱 높은 도전성이 얻어진다. 또, 0.3 (㎛) 이상이면 응집이 억제되어 더욱 양호한 분산성이 얻어진다. 또한, 0.3 (㎛) 미만의 은 분말은 현저하게 고가이기 때문에, 제조 비용의 면에서도 0.3 (㎛) 이상이 바람직하다. 또, 도전성 분말, 유리 프릿 모두 평균 입경이 3.0 (㎛) 이하이면, 세선 패턴으로 전극을 인쇄 형성하는 경우에도 막힘이 잘 발생하지 않는 이점이 있다.
또한, 상기 은 분말은 특별히 한정되지 않고, 구상이나 인편상 등, 어떠한 형상의 분말이 사용되는 경우에도 도전성을 유지한 채 세선화가 가능하다는 본 발명의 기본적 효과를 향수할 수 있다. 단, 구상 분말을 사용한 경우가 인쇄성이 우수함과 함께, 도포막에 있어서의 은 분말의 충전율이 높아지기 때문에, 도전성이 높은 은이 사용됨과 함께, 인편상 등의 다른 형상의 은 분말이 사용되는 경우와 비교하여, 그 도포막으로부터 생성되는 전극의 도전율이 높아진다. 그 때문에, 필요한 도전성을 확보한 채 선폭을 더욱 좁게 할 수 있게 되므로 특히 바람직하다.
또, 바람직하게는, 상기 태양 전지 전극용 페이스트 조성물은, 25 (℃)-20 (rpm) 에 있어서의 점도가 150 ? 250 (㎩?s) 의 범위 내, 점도비 (즉, 10 (rpm) 에 있어서의 점도/100 (rpm) 에 있어서의 점도) 가 3 ? 8 이다. 이와 같은 점도 특성을 갖는 페이스트를 사용함으로써, 스퀴징시에 바람직하게 저점도화되어 스크린 메시를 투과하고, 그 투과 후에는 고점도로 되돌아와 인쇄 폭의 확대가 억제되므로, 스크린을 용이하게 투과하여 막힘을 발생시키지 않는 등 인쇄성을 유지한 채 세선 패턴이 용이하게 얻어진다. 페이스트 조성물의 점도는, 160 ? 200 (㎩?s) 의 범위가 더욱 바람직하고, 점도비는 3.2 ? 6.0 의 범위가 더욱 바람직하다. 또, 설계 선폭이 100 (㎛) 이하인 세선화에는 점도비 4 ? 6 이 바람직하다.
또한, 선폭을 좁게 해도 단면적이 유지되도록 막두께를 두껍게 하는 것은, 예를 들어, 인쇄 제판의 유제 두께를 두껍게 하는 것, 텐션을 높게 하는 것, 선 직경을 좁게 하고 개구 직경을 확대시키는 것 등에 의해서도 가능하다. 그러나, 유제 두께를 두껍게 하면 판 분리가 나빠지므로 인쇄 패턴 형상의 안정성이 얻어지지 않게 된다. 또, 텐션을 높게 하거나 혹은 선 직경을 좁게 하면, 스크린 메시가 신장되기 쉬워지므로 치수?형상 정밀도를 유지하기 곤란해짐과 함께 인쇄 제판의 내구성이 저하되는 문제가 있다. 게다가, 넓은 폭으로 형성되므로 막두께를 두껍게 하는 것이 소용없는 버스 바도 두꺼워지기 때문에, 재료의 낭비가 많아지는 문제도 있다.
또, 바람직하게는, 상기 태양 전지 전극용 페이스트 조성물은, 상기 도전성 분말을 64 ? 90 중량부, 상기 비이클을 3 ? 20 중량부의 범위 내의 비율로 함유하는 것이다. 이와 같이 하면, 인쇄성이 양호하고 선폭이 좁으며 도전성이 높은 전극을 용이하게 형성할 수 있는 페이스트 조성물이 얻어진다.
또, 본원 발명의 도전성 조성물은, 전술한 바와 같이 파이어 스루에 의한 전극 형성시의 은의 확산을 바람직하게 제어할 수 있는 것이므로, 수광면 전극에 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 상기 유리 프릿은, 상기 조성 범위에서 유리화 가능한 다양한 원료로부터 합성할 수 있으며, 예를 들어, 산화물, 탄산염, 질산염 등을 들 수 있는데, 예를 들어, Si 원으로는 이산화규소 SiO2 를, B 원으로는 붕산 B2O3 을, Pb 원으로는 연단 (鉛丹) Pb3O4 를 사용할 수 있다.
또, 주요 성분 Si, B, Pb 외에, Al, Zr 등의 다른 성분을 함유하는 조성으로 하는 경우에는, 예를 들어 그것들의 산화물, 수산화물, 탄산염, 질산염 등을 사용하면 된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 전극용 페이스트 조성물이 수광면 전극의 형성에 적용된 태양 전지의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2 는 도 1 의 태양 전지의 수광면 전극 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 태양 전지의 수광면 전극 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시예에 있어서 도면은 적절히 간략화 혹은 변형되어 있고, 각 부의 치수비 및 형상 등은 반드시 정확하게 그려져 있는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 도전성 조성물이 적용된 실리콘계 태양 전지 (10) 의 단면 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1 에 있어서, 태양 전지 (10) 는, 예를 들어 p 형 다결정 반도체인 실리콘 기판 (12) 과, 그 상하면에 각각 형성된 n 층 (14) 및 p＋ 층 (16) 과, 그 n 층 (14) 상에 형성된 반사 방지막 (18) 및 수광면 전극 (20) 과, 그 p＋ 층 (16) 상에 형성된 이면 전극 (22) 을 구비하고 있다. 상기 실리콘 기판 (12) 의 두께 치수는 예를 들어 100 ? 200 (㎛) 정도이다.
상기 n 층 (14) 및 p＋ 층 (16) 은, 실리콘 기판 (12) 의 상하면에 불순물 농도가 높은 층을 형성함으로써 형성된 것으로, 그 고농도층의 두께 치수는 n 층 (14) 이 예를 들어 70 ? 100 (㎚) 정도, p＋ 층 (16) 이 예를 들어 500 (㎚) 정도이다. n 층 (14) 은, 일반적인 실리콘계 태양 전지에서는 100 ? 200 (㎚) 정도이지만, 본 실시예에서는 그것보다 얇게 되어 있고, 섈로우 에미터라고 칭해지는 구조를 이루고 있다. 또한, n 층 (14) 에 함유되는 불순물은 n 형의 도펀트, 예를 들어 인 (P) 이고, p＋ 층 (16) 에 함유되는 불순물은 p 형의 도펀트, 예를 들어 알루미늄 (Al) 이나 붕소 (B) 이다.
또, 상기 반사 방지막 (18) 은, 예를 들어, 질화규소 Si3N4 등으로 이루어지는 박막으로, 예를 들어 가시광 파장의 1/4 정도의 광학적 두께, 예를 들어 80 (㎚) 정도로 형성됨으로써 10 (％) 이하, 예를 들어 2 (％) 정도의 매우 낮은 반사율로 구성되어 있다.
또, 상기 수광면 전극 (20) 은, 예를 들어 일정한 두께 치수의 후막 도체로 이루어지는 것으로, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 수광면 (24) 의 거의 전체면에 다수 개의 세선부를 갖는 빗상을 이루는 평면 형상으로 형성되어 있다. 상기 후막 도체는, Ag 를 67 ? 98 (wt％) 의 범위 내, 예를 들어 94.3 (wt％) 정도, 및 유리를 2 ? 33 (wt％) 의 범위 내, 예를 들어 5.7 (wt％) 정도를 함유하는 후막 은으로 이루어지는 것으로, 그 유리는 산화물 환산한 값으로, PbO 를 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 39 (㏖％) 정도, B2O3 을 1 ? 18 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 12.0 (㏖％) 정도, SiO2 를 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 31.0 (㏖％) 정도, Li2O 를 0.6 ? 18 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 6.0 (㏖％) 정도, Al2O3 을 0 ? 6 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 3 (㏖％) 정도, TiO2 를 0 ? 6 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 3 (㏖％) 정도, ZnO 를 0 ? 30 (㏖％) 의 범위 내, 예를 들어 6 (㏖％) 정도의 비율로 각각 함유하는 납 유리이다. 또, 상기 도체층의 두께 치수는 예를 들어 20 ? 30 (㎛) 의 범위 내, 예를 들어 25 (㎛) 정도이고, 세선부 각각의 폭 치수는 예를 들어 80 ? 130 (㎛) 의 범위 내, 예를 들어 100 (㎛) 정도로, 충분히 높은 도전성을 구비하고 있다.
또, 상기 이면 전극 (22) 은, p＋ 층 (16) 상에 알루미늄을 도체 성분으로 하는 후막 재료를 거의 전체면에 도포하여 형성된 전체면 전극 (26) 과, 그 전체면 전극 (26) 상에 띠상으로 도포하여 형성된 후막 은으로 이루어지는 띠상 전극 (28) 으로 구성되어 있다. 이 띠상 전극 (28) 은, 이면 전극 (22) 에 도선 등을 납땜 가능하게 하기 위해 형성된 것이다.
본 실시예의 태양 전지 (10) 는, 수광면 전극 (20) 이 전술한 바와 같이 PbO 를 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내, B2O3 을 1 ? 18 (㏖％) 의 범위 내, SiO2 를 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내, Li2O 를 0.6 ? 18 (㏖％) 의 범위 내, Al2O3 을 0 ? 6 (㏖％) 의 범위 내, TiO2 를 0 ? 6 (㏖％) 의 범위 내, ZnO 를 0 ? 30 (㏖％) 의 범위 내의 비율로 각각 함유하는 납 유리 조성의 납 유리를 2 ? 33 (wt％) 의 범위에서 함유하는 후막 은으로 구성되어 있으므로, 선폭이 100 (㎛) 정도로 좁게 되어 있음에도 불구하고, n 층 (14) 과의 사이에서 양호한 오믹 컨택트가 얻어져 접촉 저항이 낮아져 있다.
게다가, 본 실시예의 수광면 전극 (20) 은, 전술한 바와 같이 유리량이 5.7 (wt％) 정도로 소량으로 되어 있는 점에서 높은 도전성을 갖고 있기 때문에, 막두께 및 선폭이 모두 작게 되어 있음에도 불구하고 라인 저항이 낮으므로, 접촉 저항이 낮음과 함께 태양 전지 (10) 의 광전 변환 효율이 높아져 있다.
상기와 같은 수광면 전극 (20) 은, 예를 들어, 도체 분말과, 유리 프릿과, 비이클와, 용제로 이루어지는 전극용 페이스트를 사용하여 잘 알려진 파이어 스루법에 의해 형성된 것이다. 그 수광면 전극 형성을 포함하는 태양 전지 (10) 의 제조 방법의 일례를 이하에 설명한다.
먼저, 상기 유리 프릿을 제조한다. Li 원으로서 탄산리튬 Li2CO3 을, Si 원으로서 이산화규소 SiO2 를, B 원으로서 붕산 B2O3 을, Pb 원으로서 연단 Pb3O4 를, Al 원으로서 산화알루미늄 Al2O3 을, Ti 원으로서 산화티탄 TiO2 를, Zn 원으로서 산화아연 ZnO 를 각각 준비하고, 전술한 범위 내의 적절한 조성이 되도록 칭량하여 조합 (調合) 한다. 이것을 도가니에 투입하여 조성에 따른 900 ? 1200 (℃) 의 범위 내의 온도에서 30 분 ? 1 시간 정도 용융시키고, 급랭시킴으로써 유리화시킨다. 이 유리를 유성 밀이나 볼 밀 등의 적절한 분쇄 장치를 사용하여 분쇄한다. 분쇄 후의 평균 입경 (D50) 은 예를 들어 0.3 ? 3.0 (㎛) 정도이다.
한편, 도체 분말로서, 예를 들어, 평균 입경 (D50) 이 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위 내인 시판되는 구상의 은 분말을 준비한다. 이와 같은 평균 입경이 충분히 작은 은 분말을 사용함으로써, 도포막에 있어서의 은 분말의 충전율을 높이고 나아가서는 도체의 도전율을 높일 수 있다. 또, 상기 비이클은, 유기 용제에 유기 결합제를 용해시켜 조제한 것으로, 유기 용제로는, 예를 들어 부틸카르비톨아세테이트가, 유기 결합제로는, 예를 들어 에틸셀룰로오스가 사용된다. 비이클 중의 에틸셀룰로오스의 비율은 예를 들어 15 (wt％) 정도이다. 또, 비이클과는 별도로 첨가하는 용제는, 예를 들어 부틸카르비톨아세테이트이다. 즉, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 비이클에 사용한 것과 동일한 용제이면 된다. 이 용제는, 페이스트의 점도 조정의 목적으로 첨가된다.
이상의 페이스트 원료를 각각 준비하고, 예를 들어 도체 분말을 77 ? 88 (wt％), 유리 프릿을 1 ? 10 (wt％), 비이클을 7 ? 14 (wt％), 용제를 3 ? 5 (wt％) 의 비율로 칭량하고, 교반기 등을 사용하여 혼합한 후, 예를 들어 3 개 롤 밀로 분산 처리를 실시한다. 이로써, 상기 전극용 페이스트가 얻어진다.
상기와 같이 하여 전극용 페이스트를 조제하는 한편, 적절한 실리콘 기판에 예를 들어, 열 확산법이나 이온 주입 등의 잘 알려진 방법으로 불순물을 확산시키거나 혹은 주입하여 상기 n 층 (14) 및 p＋ 층 (16) 을 형성함으로써, 상기 실리콘 기판 (12) 을 제조한다. 이어서, 이것에 예를 들어 PE-CVD (플라즈마 CVD) 등의 적절한 방법으로 질화규소 박막을 형성하여, 상기 반사 방지막 (18) 을 형성한다.
이어서, 상기 반사 방지막 (18) 상에 상기 도 2 에 나타내는 패턴으로 상기 전극용 페이스트를 스크린 인쇄한다. 이것을 예를 들어 150 (℃) 에서 건조시키고, 또한, 근적외로에 있어서 740 ? 900 (℃) 의 범위 내의 온도에서 소성 처리를 실시한다. 이로써, 그 소성 과정에서 전극용 페이스트 중의 유리 성분이 반사 방지막 (18) 을 녹여, 그 전극용 페이스트가 반사 방지막 (18) 을 찢으므로, 전극용 페이스트 중의 도체 성분 즉 은과 n 층 (14) 의 전기적 접속이 얻어지고, 상기 도 1 에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판 (12) 과 수광면 전극 (20) 의 오믹 컨택트가 얻어진다. 수광면 전극 (20) 은, 이와 같이 하여 형성된다.
또한, 상기 이면 전극 (22) 은 상기 공정 후에 형성해도 되지만, 수광면 전극 (20) 과 동시에 소성하여 형성할 수도 있다. 이면 전극 (22) 을 형성할 때에는, 상기 실리콘 기판 (12) 의 이면 전체면에, 예를 들어 알루미늄 페이스트를 스크린 인쇄법 등으로 도포하고, 소성 처리를 실시함으로써 알루미늄 후막으로 이루어지는 상기 전체면 전극 (26) 을 형성한다. 또한, 그 전체면 전극 (26) 의 표면에 상기 전극용 페이스트를 스크린 인쇄법 등을 사용하여 띠상으로 도포하고 소성 처리를 실시함으로써, 상기 띠상 전극 (28) 을 형성한다. 이로써, 이면 전체면을 덮는 전체면 전극 (26) 과, 그 표면의 일부에 띠상으로 형성된 띠상 전극 (28) 으로 이루어지는 이면 전극 (22) 이 형성되어, 상기 태양 전지 (10) 가 얻어진다. 상기 공정에 있어서, 동시 소성으로 제조하는 경우에는, 수광면 전극 (20) 의 소성 전에 인쇄 처리를 실시하게 된다.
유리 조성을 다양하게 변경하며 상기 제조 공정에 따라 태양 전지 (10) 를 제조하고, 시판되는 솔러 시뮬레이터를 사용하여 그 출력을 측정하고 곡선 인자 FF 값을 평가한 결과를, 유리 조성과 함께 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 있어서, No.1 ? 4, 6 ? 24, 26 ? 29, 32 ? 38, 41, 42, 44, 45, 47 ? 50, 53 ? 56, 58 ? 63, 65 ? 72, 74 ? 91, 93 ? 97, 99, 100 이 실시예이고, 그 외가 비교예이다. 일반적으로, 태양 전지는 FF 값이 70 이상이면 사용 가능하다고 되어 있지만, 높을수록 바람직한 것은 물론이며, 본 실시예에 있어서는, FF 값이 75 보다 큰 것을 합격으로 하였다.
또한, 각 시료는 평균 입경 1.6 (㎛) 의 구상의 Ag 분말과 평균 입경 1.5 (㎛) 의 유리 프릿을 사용하여 제조하였다. 조합 비율은 Ag 분말 83 (wt％), 유리 프릿 5 (wt％), 비이클 8 (wt％), 용제 5 (wt％) 를 기본으로 하고, 인쇄성을 동등하게 하기 위해, 20 (℃)-20 (rpm) 에 있어서의 점도가 160 ? 180 (㎩?s) 이 되도록 비이클량 및 용제량을 조정하였다. 또, 수광면 전극 (20) 을 형성할 때의 인쇄 제판은, 선 직경 23 (㎛) 의 SUS325 제 스크린 메시에 20 (㎛) 의 유제를 형성한 것으로 하였다. 또, 그리드 라인의 폭 치수가 100 (㎛) 이 되도록 인쇄 조건을 설정하였다.
상기 표 1 에는, 실시예로서, PbO-B2O3-SiO2-Li2O 의 4 성분계, PbO-B2O3-SiO2-Li2O-ZnO 의 5 성분계, PbO-B2O3-SiO2-Li2O-Al2O3 의 5 성분계, PbO-B2O3-SiO2-Li2O-TiO2 의 5 성분계, PbO-B2O3-SiO2-Li2O-TiO2-ZnO 의 6 성분계, PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO 의 7 성분계가 나타나 있다. 실시예의 No.1 ? 4, 20 ? 24, 26 ? 29, 38, 41, 42, 44, 45, 47 ? 50, 53 ? 56 은 4 성분계인데, PbO 가 20.0 ? 65.0 (㏖％), B2O3 이 1.0 ? 18.0 (㏖％), SiO2 가 20.0 ? 65.0 (㏖％), Li2O 가 0.6 ? 18.0 (㏖％) 인 범위에 있어서, 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다. 이 4 성분계에 있어서, 비교예를 보면, Li2O 가 24.0 (㏖％) 으로 많은 No.5, 39 에서는 각각 FF 값이 63, 70 에 그쳤다. Li2O 가 과잉이 되면, 전극 형성을 위한 소성시에 침식성이 지나치게 강해지기 때문인 것으로 생각된다. 또, Li2O 가 0.4 (㏖％) 로 적은 No.25 도 FF 값이 73 에 그쳤다. 또, B2O3 이 19.0 (㏖％) 이상인 No.30, 31, 51, 57 에서도 FF 값이 73 이하에 그쳤다. 이들 실시예와 비교예를 비교하면, 4 성분계에 있어서, Li2O 가 0.4 (㏖％) 이하 혹은 24.0 (㏖％) 이상이 되거나, B2O3 이 19.0 (㏖％) 이상이 되면, 특성이 얻어지지 않게 됨을 알 수 있다.
또, 실시예의 No.12, 13, 32, 33 은 Al2O3 을 함유하는 5 성분계로, 이 계에서는, PbO 가 30.0 ? 45.6 (㏖％), B2O3 이 3.0 ? 5.0 (㏖％), SiO2 가 35.0 ? 49.0 (㏖％), Al2O3 이 3.0 ? 6.0 (㏖％), Li2O 가 12.0 (㏖％) 인 범위에서, 모두 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다.
또, 실시예의 No.14, 15, 34, 35 는 TiO2 를 함유하는 5 성분계로, 이 계에서는, PbO 가 30.0 ? 45.6 (㏖％), B2O3 이 3.0 ? 5.0 (㏖％), SiO2 가 35.0 ? 49.0 (㏖％), Li2O 가 12.0 (㏖％), TiO2 가 3.0 ? 6.0 (㏖％) 인 범위에서, 모두 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다.
또, 실시예의 No.6 ? 11, 16 ? 19, 36, 37, 58 ? 63 은 ZnO 를 함유하는 5 성분계로, 이 계에서는, PbO 가 30.0 ? 49.0 (㏖％), B2O3 이 3.0 ? 12.0 (㏖％), SiO2 가 24.4 ? 49.0 (㏖％), Li2O 가 6.0 ? 12.0 (㏖％), ZnO 가 3.0 ? 30.0 (㏖％) 인 범위에서, 모두 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다.
또, 실시예의 No.79 ? 82, 93 ? 96, 100 은 Li2O, TiO2, ZnO 를 함유하는 6 성분계, 즉 Al2O3 을 함유하지 않는 계인데, 이 계에서는, PbO 가 25.9 ? 42.3 (㏖％), B2O3 이 6.0 ? 12.0 (㏖％), SiO2 가 24.4 ? 41.1 (㏖％), Li2O 가 6.0 ? 12.0 (㏖％), TiO2 가 6.0 (㏖％), ZnO 가 6.0 ? 15.0 (㏖％) 인 범위에서, 모두 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다.
또, 실시예의 No.65 ? 72, 74 ? 78, 83 ? 91 은 Al2O3, Li2O, TiO2, ZnO 를 모두 함유하는 7 성분계인데, PbO 가 22.4 ? 45 (㏖％), B2O3 이 3.0 ? 18.0 (㏖％), SiO2 가 21.7 ? 41.1 (㏖％), Al2O3 이 3.0 (㏖％), Li2O 가 0.6 ? 18.0 (㏖％), TiO2 가 3.0 (㏖％), ZnO 가 6.0 ? 15.0 (㏖％) 인 범위에서, 모두 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다. 이 7 성분계에 있어서 비교예를 보면, B2O3 이 19 (㏖％) 이상으로 많은 No.73, 92 와, Li2O 가 0.4 (㏖％) 로 적은 No.64 에서는, FF 값이 73 이하에 그쳤다.
또, 비교예의 No.40, 43 과 같이 Li2O 가 빠진 3 성분계에서는 FF 값이 작고, 특히 Si 량이 68 (㏖％) 로 많은 No.40 은 FF 값이 38 로 매우 낮은 결과였다. 또, 비교예의 No.46, 52 와 같이 B2O3 이 빠진 3 성분계도 FF 값이 75 미만에 그쳤다.
상기 표 1 에 나타내는 본 실시예의 평가 결과에 의하면, 전술한 범위 내의 조성을 갖는 유리 프릿을 사용함으로써, 수광면 전극 (20) 의 선폭을 100 (㎛) 정도로 좁게 해도, 75 를 초과하는 FF 값이 얻어진다. 전술한 바와 같이 페이스트 전체에 대하여 5 (wt％) 정도의 적은 유리량이어도 우수한 파이어 스루성이 얻어져 양호한 오믹 컨택트가 얻어지므로, 라인 저항을 낮게 유지한 채 수광면 전극 (20) 의 세선화가 가능해져, 수광 면적이 커지는 효과를 바람직하게 향수할 수 있기 때문인 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예의 페이스트 조성물은, 유리 프릿이 Li2O 0.6 ? 18 (㏖％), PbO 20 ? 65 (㏖％), B2O3 1 ? 18 (㏖％), SiO2 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내의 비율로 함유하는 유리로 이루어지는 점에서, 반사 방지막 (18) 상에 도포하여 수광면 전극 (20) 을 형성할 때에 우수한 파이어 스루성이 얻어지기 때문에, 선폭을 좁게 해도 양호한 오믹 컨택트가 얻어진다. 그 결과, 양호한 오믹 컨택트를 유지한 채 유리량을 줄일 수 있으므로, 수광면 전극 (20) 의 라인 저항을 더욱 낮게 할 수 있다. 따라서, 오믹 컨택트나 라인 저항의 악화를 수반하지 않고 수광면 전극 (20) 의 세선화가 가능해지기 때문에, 세선화하여 수광 면적을 크게 해도 충분히 접촉 저항이 낮은 점에서 FF 값이 저하되지 않으므로, 광전 변환 효율이 높은 태양 전지 (10) 가 얻어진다.
또, 상기 표 1 에 나타내는 결과에 의하면, 예를 들어 3 (㏖％) 이상의 다량의 Li2O 를 함유하는 조성으로 하면, 폭넓은 유리 조성에서 우수한 파이어 스루성이 얻어지고, 나아가서는 광전 변환 효율이 높은 태양 전지 (10) 를 제조할 수 있는 전극용 페이스트 조성물이 얻어짐을 알 수 있다.
하기의 표 2 는, 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위에서 평균 입경이 상이한 Ag 분말을 준비함과 함께, 상기 유리 프릿의 평균 입경도 0.3 ? 4.0 (㎛) 의 범위에서 변화시키며 전극용 페이스트를 조제하고, 수광면 전극 (20) 을 형성하여 태양 전지 (10) 의 특성을 평가한 결과를 정리한 것이다. Ag 분말 란의 A ? F 는 은 분말의 종류를 나타내고 있으며, 평균 입경은 각각 A 가 3.0 (㎛), B 가 2.2 (㎛), C 가 1.6 (㎛), D 가 0.8 (㎛), E 가 0.5 (㎛), F 가 0.3 (㎛) 이다. 또, 유리 란의 프릿 No. 는 상기 표 1 에 나타낸 시료 No. 에 대응하고 있다. 좌측 끝 란의 No. 는, Ag 분말 종류와 프릿 No. 의 조합으로 나타냈다. 동일한 조합이고 유리의 평균 입경이 상이한 것에는 가지 번호를 부여하여 구별하였다. 특별히 나타내지 않는 조건은 표 1 에 나타내는 평가와 동일하다.
상기 평가 결과에 나타내는 바와 같이, No.69 의 프릿을 사용한 A69 ? F69 의 시료에 있어서, Ag 분말 입경이 0.3 ? 3.0 (㎛) 인 전체 범위에서, 조합 사양을 특별히 변경하지 않고 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다. 적어도 평가한 범위에서는 Ag 분말의 입경은 특별히 한정되지 않으며, 0.3 ? 3.0 (㎛) 중 어느 것이라도 사용할 수 있다.
또, Ag 분말 C 를 사용한 C69-1 ? C68 의 시료는, 유리 프릿의 종류와 입경을 다양하게 변경한 것인데, 유리 프릿 No.68, 69, 78, 98 중 어느 것을 사용한 경우에도, 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다. C69-1, C69-2 는, 동일한 유리 조성으로 입경을 0.8 (㎛) 및 3.0 (㎛) 으로 한 것인데, 유리량을 약간 변경한 것 외에는 거의 동일한 사양에서 모두 양호한 결과가 얻어졌다. 또, C98-1, C68 은 점도를 조정할 목적으로 비이클량을 많게 하였지만, 다른 시료와 동일하게 100 (㎛) 의 선폭으로 수광면 전극 (20) 을 형성할 수 있고, 75 를 초과하는 FF 값을 얻을 수 있었다. 또, C78-1 에서는, 유리량이 1 (wt％) 이어도 양호한 결과가 얻어졌다. 다량의, 예를 들어 6.0 (㏖％) 의 Li2O 를 함유하는 유리 조성으로 함으로써, 침식성이 높아지기 때문에, 유리량이 적어도 양호한 오믹 컨택트가 얻어지고, 라인 저항도 낮아지는 것으로 생각된다.
또, F98 의 시료는, F69 의 시료에 대하여 유리 프릿만을 변경한 것인데, 그 밖에는 동일한 사양으로 하였으며, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 유리 종류의 상이에 의한 영향은 특별히 확인되지 않았다.
또, C69-3, C69-4 는 유리 입경의 상하한값을 확인한 것인데, 프릿 No.69 를 평균 입경 0.3 (㎛) 으로 분쇄하여 사용한 경우에는, 1 (wt％) 의 조합량으로 75 를 초과하는 FF 값이 얻어졌다. 한편, 4.0 (㎛) 으로 분쇄한 경우에는, 5 (wt％) 의 조합량으로 해도 70 정도의 FF 값에 그쳤다.
이상의 결과에 의하면, Ag 분말의 입경은 특별히 한정되지 않고, 유리 종류도 상기 표 1 에 나타내는 실시예의 범위 내이면 특별히 한정되지 않지만, 평균 입경은 3.0 (㎛) 이하가 바람직하다고 할 수 있다.
이상, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하였는데, 본 발명은 또 다른 양태로도 실시할 수 있으며, 그 주지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 부가할 수 있는 것이다.
예를 들어, 상기 실시예에 있어서는, 반사 방지막 (18) 이 질화규소막으로 이루어지는 것이었지만, 그 구성 재료는 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 태양 전지에 사용되는 이산화티탄 TiO2 등의 다른 다양한 재료로 이루어지는 것을 동일하게 사용할 수 있다.
또, 실시예에 있어서는, 본 발명이 실리콘계 태양 전지 (10) 에 적용된 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은, 파이어 스루법으로 수광면 전극을 형성할 수 있는 태양 전지이면 적용 대상의 기판 재료는 특별히 한정되지 않는다.
10 : 태양 전지
12 : 실리콘 기판
14 : n 층
16 : p＋ 층
18 : 반사 방지막
20 : 수광면 전극
22 : 이면 전극
24 : 수광면
26 : 전체면 전극
28 : 띠상 전극
12 : 실리콘 기판
14 : n 층
16 : p＋ 층
18 : 반사 방지막
20 : 수광면 전극
22 : 이면 전극
24 : 수광면
26 : 전체면 전극
28 : 띠상 전극
Claims (8)
- 도전성 분말과, 유리 프릿과, 비이클을 함유하는 태양 전지 전극용 페이스트 조성물로서,
상기 유리 프릿이 산화물 환산으로 Li2O 0.6 ? 18 (㏖％), PbO 20 ? 65 (㏖％), B2O3 1 ? 18 (㏖％), SiO2 20 ? 65 (㏖％) 의 범위 내의 비율로 함유하는 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리 프릿은 평균 입경 (D50) 이 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위 내이고, 페이스트 전체에 대하여 1 ? 20 (vol％) 의 범위 내의 비율로 함유되는 것인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 분말은 평균 입경 (D50) 이 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위 내인 은 분말인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 2 항에 있어서,
상기 도전성 분말은 평균 입경 (D50) 이 0.3 ? 3.0 (㎛) 의 범위 내인 은 분말인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 3 항에 있어서,
상기 은 분말은, 구상 또는 인편상의 형상을 갖는 분말인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 4 항에 있어서,
상기 은 분말은, 구상 또는 인편상의 형상을 갖는 분말인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
25 (℃)-20 (rpm) 에 있어서의 점도가 150 ? 250 (㎩?s) 의 범위 내이고, 10 (rpm) 에 있어서의 점도를 100 (rpm) 에 있어서의 점도로 나눈 값인 점도비가 3 ? 8 인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물. - 제 7 항에 있어서,
상기 점도가 160 ? 200 (㎩?s) 의 범위 내이고, 상기 점도비가 3.2 ? 6.0 인 태양 전지 전극용 페이스트 조성물.
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