KR20120077439A - 태양전지의 전극 형성용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은 함유 화합물이 도펀트로서 코팅된 전도성 입자를 사용하여 태양전지 전극과 기판과의 접촉저항을 개선함으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전극 형성용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극에 관한 것이다.
Description
본 발명은 도펀트가 코팅된 은 분말을 포함하는 태양전지의 전극형성용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극에 관한 것이다.
태양전지에 포함되는 은 전극과 실리콘 기판과의 접촉저항을 높이기 위해, 종래에는 n형 반도체의 불순물로 사용되는 인산염 및 P2O5 (Phosphorous pentoxide)를 도입한 바 있다. 그런데 상기 인산염과 P2O5를 도입함에 있어서 주로 은 페이스트에 상기 물질을 직접 혼합하여 사용하거나, 또는 태양전지의 전극 형성용 조성물에 포함되는 전도성 입자(Ag powder)에 인산 용액 및 인산염을 사용하여 인(P)을 코팅하는 방법이 사용되고 있다.
하지만 인산염을 페이스트에 직접 혼합하여 사용하면, 염 형태의 화합물이 전극 형성용 조성물과 반응하여 페이스트의 점도 변화에 영향을 주게 되므로 추후 페이스트의 안정성에 문제를 야기할 수 있다. 또한 상기 P2O5와 같은 입자를 적용할 경우 전극과 기판 사이에 고른 확산이 일어나지 않아 접촉저항 개선에 큰 영향을 주지 못하는 단점이 있다.
또한 전극 소성시 인(P)이 확산되면서 전도성 입자 사이에서 모두 빠져 나와 기판으로 확산이 일어나야 선저항 및 접촉저항이 낮아진다. 그런데, 상기 방법을 이용할 경우, 인이 완전히 확산되지 못하고 남은 인(P) 입자가 전도성 입자 사이에 남아 있게 되어 저항을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있다.
또한, 미국공개특허 제2007-0289626호와 한국공개특허 제2010-0080614호에서는 은 분말에 인산염을 코팅하여 사용할 수 있고, 그것을 태양전지 전극재료로 사용할 수 있다고 언급하고 있다. 이러한 경우 인산염을 전극 조성물인 전도성 입자(Ag powder)에 코팅하여 사용함으로써 분산성이 좋고 고른 확산을 고려할 수는 있으나, 인산액 또는 인산염이 코팅된 전도성 입자는 인(P) 이외의 다량의 불순물을 함유할 수 있고, 전도성 입자와 불안정한 결합으로 탈리 현상이 일어나 페이스트의 점도 및 물성 변화에 악영향을 줄 수 있다.
본 발명의 목적은 은염(silver salt)과 인(P)염이 동시에 코팅되어 있거나 인산은(silver phosphate)과 같은 특정 은함유 화합물이 도펀트로서 코팅된 전도성 입자를 사용하여 태양전지 전극과 기판과의 접촉저항을 개선함으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전극 형성용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극을 제공하는 것이다.
본 발명은 도펀트가 코팅된 은분말, 무기 결합제, 금속산화물, 바인더 및 유기용매를 포함하는 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물을 제공한다.
상기 도펀트가 코팅된 은분말은 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛인 은 분말 표면에 도펀트를 코팅하여 형성된 것이 바람직하다. 이때, 상기 도펀트는, 실버 메타포스페이트, 실버 오르쏘포스페이트, 실버 피로포스페이트, 실버 포스파이드, 헥사플루오로인산 은, 아안티몬산 은, 헥사플루오로안티몬산 은, 비산 은, 실버-비스무쓰 합금, 크롬산 은, 시안화 은, 요오드산 은, 요오드화 은, 몰리브덴산 은, 포타슘 실버 시아나이드, 루비듐 실버 아이오다이드, 브롬산 은, 브롬화 은, 아셀렌산 은, 실버 텔루라이드 및 셀렌화 은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 은 함유 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 은 페이스트 조성물은 도펀트가 코팅된 은분말 5 내지 90 중량%, 무기 결합제 1 내지 10 중량%, 금속산화물 0.1 내지 10 중량%, 바인더 1 내지 20 중량%, 및 유기용매 잔량을 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 은 페이스트 조성물은 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛이고 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 더욱 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 은 페이스트 조성물은 도펀트가 코팅된 은분말 및 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 포함하는 은 분말의 혼합물 5 내지 90 중량%, 무기 결합제 1 내지 10 중량%, 금속산화물 0.1 내지 10 중량%, 바인더 1 내지 20 중량%, 및 유기용매 잔량을 포함하고, 상기 은 분말의 혼합물은 전체 은 분말의 함량 중 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 85 중량% 이하로 포함하고, 코팅된 은 분말을 잔량으로 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 은 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 태양전지용 전극을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 특정 도펀트(dopant)가 코팅된 은 분말을 전도성 입자로 사용하여 안정성이 우수하고, 균일한 코팅성을 나타내어 페이스트에서 우수한 분산성을 확보함으로써 낮은 선저항 및 접촉저항을 구현하여 전지 효율을 향상시키는 태양전지의 전극 형성용 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지용 전극에 관한 것이다.
특히, 기존 방법은 인산염을 페이스트 제조시 직접 첨가하거나 인산액 및 인산염으로 코팅된 전도성 입자를 사용하는 것에 비해, 본 발명의 경우 전도성 입자로 은 함유 화합물을 도펀트로 코팅한 은 분말을 사용하여 안정성이 뛰어나고, 분산성도 우수한 효과를 나타낸다. 또한 상기 도펀트로 사용하는 은 함유 화합물은 은 전극과 실리콘 기판과의 접착력을 향상 및 접촉저항을 개선 시키는데 도움을 준다.
따라서, 본 발명의 은 페이스트 조성물에 있어서, 상기 특정 도펀트가 코팅된 은 분말은 페이스트 조성물 중에 전도성 입자로서 필수 사용된다. 또한, 본 발명에 따르면 선택적으로 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 전도성 입자로 더욱 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르면, 도펀트가 코팅된 은분말, 무기 결합제, 금속산화물, 바인더 및 유기용매를 포함하는 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물이 제공된다. 이러한 경우, 상기 은 페이스트 조성물은 도펀트가 코팅된 은분말 5 내지 90 중량%, 무기 결합제 1 내지 10 중량%, 금속산화물 0.1 내지 10 중량%, 바인더 1 내지 20 중량%, 및 유기용매 잔량을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 전도성 입자로서, 특정 도펀트가 코팅된 은 분말을 필수로 포함하여 기존에 비해 낮은 선저항과 접촉 저항을 나타내어 전기적 특성을 향상시킴으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 도펀트가 코팅된 은분말은 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛인 은분말 표면에 도펀트를 코팅하여 형성된 것일 수 있다.
상기 도펀트가 코팅된 은분말(silver-dopant coating silver powder)에서 도펀트는 특정 은 함유 화합물을 사용하는데, 이것은 전도성 입자인 은 분말에 안정성 있고 균일하게 코팅되어 기판(예를 들어 실리콘 기판) 접착력 향상 및 접촉저항을 개선시키는 역할을 한다.
이러한 도펀트가 코팅된 은 분말은 도펀트로서 은염(silver salt)과 인(P)염이 동시에 코팅되어 있거나 인산은(silver phosphate)과 같은 은 함유 화합물을 포함한다. 바람직하게, 상기 도펀트는 실버 메타포스페이트(silver metaphosphate), 실버 오르쏘포스페이트 (silver metaphosphate), 실버 피로포스페이트(silver pyrophosphate), 실버 포스파이드(silver phosphide), 헥사플루오로인산 은(silver hexafluorophosphate), 아안티몬산 은(silver antimonite), 헥사플루오로안티몬산 은(silver hexafluoroantimonate), 비산 은(silver arsenate), 실버-비스무쓰 합금(silver-bismuth alloy), 크롬산 은(silver chromate), 시안화 은(silver cyanide), 요오드산 은(silver iodate), 요오드화 은(silver iodide), 몰리브덴산 은(silver molybdate), 포타슘 실버 시아나이드(potassium silver cyanide), 루비듐 실버 아이오다이드(Rubidium silver iodide), 브롬산 은(silver bromate), 브롬화 은(silver bromide), 아셀렌산 은(silver selenite), 실버 텔루라이드(silver telluride) 및 셀렌화 은(silver selenide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 은 함유 화합물을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 도펀트가 코팅된 은 분말은 인산은이 코팅된 은 분말(Silver phosphate coated silver powder), 안티몬산은이 코팅된 은 분말(Silver antimonate coated silver powder), 비산염이 코팅된 은 분말(Silver arsenate coated silver powder), 또는 은-비스무쓰 합금이 코팅된 은분말(Silver bismuth coated silver powder)을 사용하고, 가장 바람직하게는 인산은이 코팅된 은 분말을 사용한다.
여기서, 상기 인산은이 코팅된 은 분말을 전도성 입자로 사용하면, 태양전지 소성 시스템에서 인의 확산현상으로 인해 태양전지 n형 반도체에 불순물로 존재하는 인(P)의 확산을 방지하고 전극과 기판 사이의 낮은 접촉저항을 유지할 수 있다. 그 뿐만 아니라, 상기 인산은이 코팅된 은 분말을 사용할 경우 인이 완전히 확산되기 때문에 전도성 입자 내에 인이 잔류하지 않아 우수한 선저항 및 접촉저항을 얻을 수 있고, 전기적 특성을 향상시킬 수 있어 태양전지 효율을 향상 시킬 수 있다. 즉, 본 발명에서 제시하는 Ag-P(인산은)가 코팅된 전도성 입자는 은의 특성 중의 하나인 응집현상(aggregation)을 이용한 것으로 기존 인산액 및 인염으로 코팅된 전도성 입자 보다 안정성이 우수하고, 균일하게 코팅되는 장점이 있어서 페이스트에서 우수한 분산성을 확보할 수 있다. 따라서, 이렇게 코팅된 인(P)은 전도성 입자 표면에 나노 및 옹스트롱 크기로 존재하기 때문에 전극 소성 시스템에서 완전 확산이 가능하므로, 전도성 입자 내에 잔류할 가능성이 적어 낮은 선저항 및 접촉저항을 재현할 수 있다.
또한 상기 도펀트가 코팅된 은분말을 제조할 때 사용하는 은분말은 이 분야에서 통상적으로 사용되는 은 입자라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게, 상기 은 분말은 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛이고 탭밀도는 2 내지 6 g/cm3인 것을 사용한다.
또한 상기 도펀트가 코팅된 은 분말의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, 통상의 침지법, 분사법, 환원법 등에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트가 코팅된 은 분말은 환원법에 따라 평균입경이 0.3㎛내지 10㎛인 은 분말 표면에 도펀트를 5Å 내지 500nm의 두께로 코팅하여 형성된 것이 바람직하다. 또한 상기 도펀가 코팅된 은 분말에서 도펀트는 은 분말 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 도펀트가 코팅된 은분말이 은 페이스트 조성물에 단독으로 포함될 경우, 그 함량은 전체 은 페이스트 조성물에 대하여 5 내지 90 중량%로 사용할 수 있다. 이때, 상기 도펀트가 코팅된 은분말의 함량이 5 중량% 미만이면 전도성 입자의 함량 부족으로 금속 전극과 실리콘 기판과의 접촉저항 및 선저항이 증가하고 이로 인해 효율이 감소하는 문제가 있고, 90 중량%를 초과하면 접촉저항은 개선되지만 금속 전극 내부에 잔류할 수 있는 인이 존재할 수 있으므로 Rs값이 증가하여 변환효율을 떨어뜨리고 점도가 너무 높아서 인쇄불량과 제품의 가격이 상승하는 문제점이 있다.
또한 본 발명의 페이스트 조성물에서 상기 무기 결합제의 함량은 1 내지 10 중량%로 사용한다. 이때 무기 결합제의 함량이 1 중량% 미만이면 반사방지막을 제거하는데 한계가 있어 금속 전극과 실리콘 기판과의 접착력 형성을 위한 기능발휘가 어렵게 되며, 결과적으로 변환효율이 떨어지는 문제가 있고, 10 중량%를 초과하면 실리콘 기판과의 접착력을 증가시킬 수 있으나, 웨이퍼와 페이스트인 전극재료의 접촉저항을 증가시키는 작용을 하게 되어 변환효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.
상기 무기 결합제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 유리 프릿을 사용 가능하나, 바람직하게는 Si-B-Pb계, Si-Bi-Zn계 및 Si-Pb-Al-Zn 계 유리프릿으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용한다.
상기 본 발명의 은 페이스트 조성물에서 금속산화물의 함량이 0.1 중량% 미만이면 직렬저항인 Rs의 충분한 감소가 얻어지기 어려운 문제가 있고, 10 중량%를 초과하면 금속의 소결에 영향을 받게 되는 결과로 전극 저항과 같은 전기적 특성이 떨어지는 문제가 있다.
또한 상기 금속산화물은 아연산화물, 주석산화물, 철산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 페이스트 조성물에서 바인더의 함량은 1 내지 20 중량%로 사용한다. 이때 바인더의 함량이 1 중량% 미만이면 원활한 스크린 인쇄 작업이 어렵고, 인쇄시 균일한 두께 및 형상의 재현이 어렵게 되는 문제가 있고, 20 중량%를 초과하면 인쇄작업시 잉크의 선폭의 퍼짐현상이 발생하여 정밀한 패턴 형성에 어려움이 있고, 소성시 휘발이 되지 않은 바인더가 남아있어 전극 저항의 손실을 가져오게 되는 문제가 있다. 상기 바인더는 상기 각 성분을 혼합하여 페이스트 상으로 제조하기 위해 사용하며, 이 역시 이 분야에 잘 알려진 물질을 사용할 수 있다.
상기 바인더의 예를 들면, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 또는 하이드록시 셀룰로오스를 포함하는 셀룰로오스계 유도체; 이소부틸메타아크릴레이트를 포함하는 아크릴계 수지; 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. 바람직하게 상기 바인더는 에틸 셀룰로오스 또는 아크릴계 수지를 사용한다.
상기 본 발명의 페이스트 조성물에서 유기용매의 함량은 은 페이스트 조성물에 잔량으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 2 내지 30 중량%로 사용할 수 있다. 이때 유기용매의 함량이 2 중량% 미만이면 바인더의 용해 불량 및 페이스트의 분산성이 좋지 못한 문제가 있고, 30 중량%를 초과하면 페이스트의 분산성은 좋아지나 인쇄시 빠짐현상의 발생이나 선폭의 퍼짐현상에 문제가 있다.
상기 유기용매는 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 터피네올, 텍사놀, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 감마부티로락톤 및 에틸락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
한편 본 발명의 은 페이스트 조성물은 선택적으로 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 전도성 입자로 더욱 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따르면, 도펀트가 코팅된 은분말, 도펀트가 코팅되지 않은 은분말, 무기 결합제, 금속산화물, 바인더 및 유기용매를 포함하는 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물이 제공된다. 이러한 경우, 상기 은 페이스트 조성물은 도펀트가 코팅된 은분말 및 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 포함하는 은 분말의 혼합물 5 내지 90 중량%, 무기 결합제 1 내지 10 중량%, 금속산화물 0.1 내지 10 중량%, 바인더 1 내지 20 중량%, 및 유기용매 잔량을 포함하고, 상기 은 분말의 혼합물은 전체 은 분말의 함량 중 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 85 중량% 이하로 포함하고, 코팅된 은 분말을 잔량으로 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 도펀트가 코팅되지 않은 은분말은 통상의 입자를 사용 가능하며, 상술한 제1실시예와 같이, 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛이고 탭밀도는 2 내지 6 g/cm3인 것을 사용 가능하다.
구체적으로, 상기 제2실시예와 같이 도펀트가 코팅된 은분말과 도펀트가 코팅되지 않은 은분말이 함께 사용될 경우에도, 전체 은 분말의 함량은 5 내지 90 중량%로 사용하고, 바람직하게 50 내지 90 중량%로 사용한다. 이때, 상기 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 더욱 포함하는 경우, 그 함량은 전체 은 분말의 함량(5 내지 90 중량%) 중 85 중량% 이하로 포함할 수 있고, 바람직하게는 30 내지 85 중량%로 포함할 수 있다. 또한 상기 코팅된 은 분말의 함량은, 상기 전체 은 분말의 함량(5 내지 90 중량%) 중 상기 코팅되지 않은 은 분말의 함량을 제외하고, 잔량으로 포함될 수 있고, 바람직하게 5 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
이때 상기 도펀트가 코팅되지 않은 은분말의 함량이 전체 은 분말의 함량 중 85 중량%를 초과하여 지나치게 많이 사용되면, 도펀트가 코팅된 은분말의 부족으로 접촉저항이 증가하고, 전도성 입자의 함량이 너무 많아서 점도 상승으로 인한 인쇄불량 및 제품의 가격이 상승하는 문제가 있다. 또한 상기 도펀트가 코팅되지 않은 은분말의 함량이 전체 은 분말의 함량 중 30 중량% 미만이면 전도성 입자의 충진 부족으로 저항이 증가하고, 결과적으로 변환효율이 떨어지는 문제가 있다. 또한 상기 코팅된 은 분말의 함량이 전체 은 분말의 함량 중 지나치게 작으면 도펀트의 기능을 제대로 발휘하지 못해 접촉저항이 증가하고 이로 인해 변환효율이 감소하는 문제가 있고, 그 함량이 지나치게 높으면 도펀트가 코팅되지 않은 은분말 표면에 처리된 유기물과 호환성의 문제가 발생하여 페이스트이 안정성이 떨어지고, 점도상승의 우려가 있다.
이때, 본 발명에서 상기 도펀트가 코팅된 은분말과 도펀트가 코팅되지 않은 은분말의 사용 함량을 제외하고는, 상기 제2실시예의 각 성분의 함량 범위에 대한 임계적 의의는 상기 제1실시예와 동일하다. 또한, 상기 제2실시예에서 사용된 각 성분도 상술한 제1실시예와 동일한 물질을 사용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 있어서, 각 조성물은 필요에 따라 또 다른 성분의 도전성 금속 입자, 소포제, 분산제, 가소제 등을 첨가제로 더욱 포함할 수 있다.
한편 본 발명에서 은 페이스트 조성물의 제조방법은 특별히 그 조건이 한정되지 않고 통상의 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1실시예 또는 제2실시예의 성분들을 3롤 밀(3 roll mill) 등을 이용하여 균일하게 혼합하여 은 페이스트 조성물을 제조할 수 있다.
또한 본 발명은 상기에서 제조된 은 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 전극을 제공한다.
상기 전극은 반사 방지막을 포함하는 기판 위에 상기 은 페이스트 조성물을 소정의 패턴으로 도포하고 소성하여 형성할 수 있다. 이렇게 제조된 전극은 실리콘 태양전지의 전면 전극일 수 있다.
또한 상기 기판은 통상의 반도체 소자 제조시 사용되는 기판을 사용할 수 있고, 예를 들어, 실리콘 기판이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 은 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다. 상기 태양전지는 실리콘 태양전지일 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘 태양전지는 실리콘 반도체 기판의 상부에 형성되는 에미터층, 상기 에미터층 상에 형성된 반사방지막, 상기 반사방지막을 관통하여 에미터층의 상부 표면과 접속된 전면 전극, 및 상기 기판의 배면에 접속된 후면 전극을 포함할 수 있다. 다만, 상기 태양전지의 구체적인 구성은 이 분야에서 잘 알려진 구성이므로, 상세한 기재는 생략하기로 한다.
본 발명의 경우 특정 은 함유 화합물을 도펀트로 사용하여 코팅된 은 분말을, 전도성 입자로 포함하는 은 페이스트 조성물을 사용함으로써, 태양전지 n형 반도체에 불순물로 존재하는 인(P)의 확산을 방지하고 전극과 기판 사이의 낮은 접촉저항을 유지할 수 있다. 또한 본 발명의 경우 기존에 단순히 인염을 직접 첨가하거나 인산액 및 인산염으로 코팅된 전도성 입자를 사용하는 것에 비해, 안정성이 뛰어나고, 분산성도 우수하여 전기적 특성 향상으로 태양전지 효율도 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 은 페이스트 조성물은 전도성 입자가 기판 위에 안정성이 있고 균일하게 코팅되어 있어서 반사방지막을 효율적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 은 전극과 실리콘 기판과의 접착력을 향상시키고 접촉저항을 개선시킬 수 있다.
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.
<
실시예
1-18 및
비교예
1-5 >
하기 표 1 내지 4의 조성과 함량으로, 각 성분을 혼합하여 실시예 및 비교예의 은 페이스트 조성물을 제조하였다 (단위: 중량%).
| 실시예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 전도성입자 | 은분말1 | ||||
| 은분말2 | |||||
| 전도성입자1 | 은분말3 | 85 | |||
| 은분말4 | 85 | ||||
| 은분말5 | 85 | ||||
| 은분말6 | 85 | ||||
| 무기결합제 | Si-Pb-B-Zr계 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 금속산화물 | ZnO | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 바인더 | 에틸셀룰로오스 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 용매 | 부틸카비톨 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 다결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 2.72 | 2.73 | 2.67 | 2.68 |
| Voc(V) | 0.622 | 0.621 | 0.621 | 0.621 | |
| F.F(%) | 77.68 | 77.67 | 77.67 | 77.66 | |
| Eff(%) | 16.54 | 16.53 | 16.52 | 16.52 | |
| 단결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 2.30 | 2.31 | 2.30 | 2.31 |
| Voc(V) | 0.624 | 0.624 | 0.624 | 0.624 | |
| F.F(%) | 78.02 | 78.01 | 78.00 | 78.68 | |
| Eff(%) | 17.70 | 17.69 | 17.69 | 17.68 | |
| 주) 은분말1: 평균입경 2.5um, 구형 은분말2: 평균입경 0.5um, 구형 은분말3: 평균입경 2.5um, Silver phosphate coated silver powder 은분말4: 평균입경 2.5um, Silver antimonate coated silver powder 은분말5: 평균입경 2.5um, Silver arsenate coated silver powder 은분말6: 평균입경 2.5um, Silver bismuth coated silver powder |
|||||
| 실시예 | ||||||||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ||
| 전도성입자 | 은분말1 | 65 | 50 | 65 | 50 | 65 | 50 | 65 |
| 은분말2 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 전도성입자1 | 은분말3 | 5 | 20 | |||||
| 은분말4 | 5 | 20 | ||||||
| 은분말5 | 5 | 20 | ||||||
| 은분말6 | 5 | |||||||
| 무기결합제 | Si-Pb-B-Zr계 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 금속산화물 | ZnO | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 바인더 | 에틸셀룰로오스 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 용매 | 부틸카비톨 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 다결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 2.85 | 2.75 | 2.87 | 2.78 | 2.86 | 2.77 | 2.90 |
| Voc(V) | 0.621 | 0.622 | 0.621 | 0.621 | 0.620 | 0.622 | 0.621 | |
| F.F(%) | 77.63 | 77.65 | 77.62 | 77.64 | 77.63 | 77.65 | 77.64 | |
| Eff(%) | 16.45 | 16.53 | 16.48 | 16.51 | 16.49 | 15.51 | 16.49 | |
| 단결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 2.42 | 2.34 | 2.42 | 2.35 | 2.43 | 2.35 | 2.41 |
| Voc(V) | 0.623 | 0.624 | 0.623 | 0.623 | 0.624 | 0.623 | 0.623 | |
| F.F(%) | 17.94 | 78.01 | 77.94 | 79.98 | 77.93 | 77.97 | 77.95 | |
| Eff(%) | 17.64 | 17.70 | 17.65 | 17.69 | 17.63 | 17.68 | 17.64 | |
| 주) 은분말1: 평균입경 2.5um, 구형 은분말2: 평균입경 0.5um, 구형 은분말3: 평균입경 2.5um, Silver phosphate coated silver powder 은분말4: 평균입경 2.5um, Silver antimonate coated silver powder 은분말5: 평균입경 2.5um, Silver arsenate coated silver powder 은분말6: 평균입경 2.5um, Silver bismuth coated silver powder |
||||||||
| 실시예 | ||||||||
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
| 전도성입자 | 은분말1 | 50 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 은분말2 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 전도성입자1 | 은분말3 | 5 | 5 | 5 | ||||
| 은분말4 | 5 | 5 | 5 | |||||
| 은분말5 | 5 | 5 | 5 | |||||
| 은분말6 | 20 | 5 | 5 | 5 | ||||
| 무기결합제 | Si-Pb-B-Zr계 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 금속산화물 | ZnO | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 바인더 | 에틸셀룰로오스 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 용매 | 부틸카비톨 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 다결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 2.79 | 2.76 | 2.78 | 2.77 | 2.78 | 2.82 | 2.84 |
| Voc(V) | 0.620 | 0.622 | 0.620 | 0.621 | 0.621 | 0.620 | 0.621 | |
| F.F(%) | 77.62 | 77.67 | 77.66 | 77.67 | 77.65 | 77.64 | 77.64 | |
| Eff(%) | 16.50 | 16.53 | 16.52 | 16.50 | 16.49 | 16.48 | 16.48 | |
| 단결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 2.34 | 2.30 | 2.31 | 2.32 | 2.34 | 2.34 | 2.33 |
| Voc(V) | 0.623 | 0.624 | 0.624 | 0.624 | 0.623 | 0.624 | 0.623 | |
| F.F(%) | 77.98 | 78.03 | 78.02 | 78.01 | 78.00 | 78.01 | 78.00 | |
| Eff(%) | 17.67 | 17.71 | 17.70 | 17.70 | 17.69 | 17.70 | 17.69 | |
| 주) 은분말1: 평균입경 2.5um, 구형 은분말2: 평균입경 0.5um, 구형 은분말3: 평균입경 2.5um, Silver phosphate coated silver powder 은분말4: 평균입경 2.5um, Silver antimonate coated silver powder 은분말5: 평균입경 2.5um, Silver arsenate coated silver powder 은분말6: 평균입경 2.5um, Silver bismuth coated silver powder |
||||||||
| 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 전도성입자 | 은분말1 | 70 | 85 | 65 | 50 | |
| 은분말2 | 15 | 15 | 15 | |||
| 전도성입자1 | 은분말3 | 5 | 20 | 85 | ||
| 무기결합제 | Si-Pb-B-Zr계 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 금속산화물 | ZnO | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 바인더 | 에틸셀룰로오스 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 용매 | 부틸카비톨 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 다결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 3.45 | 3.89 | 3.56 | 3.85 | 4.52 |
| Voc(V) | 0.619 | 0.619 | 0.619 | 0.620 | 0.19 | |
| F.F(%) | 77.10 | 76.98 | 76.95 | 76.90 | 76.78 | |
| Eff(%) | 16.21 | 16.18 | 16.25 | 16.20 | 16.10 | |
| 단결정 Cell (6 inch) |
Rs(mΩ) | 3.10 | 3.25 | 3.08 | 3.25 | 3.68 |
| Voc(V) | 0.623 | 0.622 | 0.623 | 0.623 | 0.620 | |
| F.F(%) | 77.20 | 77.15 | 77.34 | 77.33 | 76.58 | |
| Eff(%) | 17.48 | 17.45 | 17.44 | 17.49 | 17.12 | |
| 주) 은분말1: 평균입경 2.5um, 구형 은분말2: 평균입경 0.5um, 구형 은분말3: 평균입경 2.5um, Phosphorus coated silver powder |
||||||
상기 표 1 내지 4의 결과를 통해, 본 발명의 실시예 1 내지 18의 경우 도펀트가 코팅된 은 분말을 포함하여, 비교예 1 내지 5에 비해 안정성과 분산성이 우수하여 낮은 저항 특성을 나타내었다. 또한 본 발명의 경우 전기적 특성도 향상되어 태양전지 효율이 기존과 동등 이상의 수준을 나타내어 효과가 향상되었음을 알 수 있다.
Claims (12)
- 도펀트가 코팅된 은분말, 무기 결합제, 금속산화물, 바인더 및 유기용매를 포함하는 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 도펀트가 코팅된 은분말은 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛인 은 분말 표면에 도펀트를 코팅하여 형성된 것인 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 도펀트는,
실버 메타포스페이트, 실버 오르쏘포스페이트, 실버 피로포스페이트, 실버 포스파이드, 헥사플루오로인산 은, 아안티몬산 은, 헥사플루오로안티몬산 은, 비산 은, 실버-비스무쓰 합금, 크롬산 은, 시안화 은, 요오드산 은, 요오드화 은, 몰리브덴산 은, 포타슘 실버 시아나이드, 루비듐 실버 아이오다이드, 브롬산 은, 브롬화 은, 아셀렌산 은, 실버 텔루라이드 및 셀렌화 은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 은 함유 화합물을 포함하는 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 은 페이스트 조성물은
도펀트가 코팅된 은분말 5 내지 90 중량%,
무기 결합제 1 내지 10 중량%,
금속산화물 0.1 내지 10 중량%,
바인더 1 내지 20 중량%, 및
유기용매 잔량
을 포함하는 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 은 페이스트 조성물은 평균입경이 0.3㎛ 내지 10㎛이고 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 더욱 포함하는 은 페이스트 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 은 페이스트 조성물은
도펀트가 코팅된 은분말 및 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 포함하는 은 분말의 혼합물 5 내지 90 중량%,
무기 결합제 1 내지 10 중량%,
금속산화물 0.1 내지 10 중량%,
바인더 1 내지 20 중량%, 및
유기용매 잔량을 포함하고,
상기 은 분말의 혼합물은 전체 은 분말의 함량 중 도펀트가 코팅되지 않은 은분말을 85 중량% 이하로 포함하고, 코팅된 은 분말을 잔량으로 포함하는, 은 페이스트 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 무기 결합제는 Si-B-Pb계, Si-Bi-Zn계 및 Si-Pb-Al-Zn 계 유리프릿으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 바인더는 셀룰로오스계 유도체; 아크릴계 수지; 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 이상인 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 부틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 터피네올, 텍사놀, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 감마부티로락톤 및 에틸락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 금속산화물은 아연산화물, 주석산화물, 철산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 태양전지의 전극형성용 은 페이스트 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 은 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 태양전지용 전극.
- 제11항에 따른 전극을 포함하는 태양전지.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |