KR20120086389A - Conductive pastes for electrodes of solar cell and methods of manufacturing solar cells using the conductive pastes - Google Patents

Conductive pastes for electrodes of solar cell and methods of manufacturing solar cells using the conductive pastes Download PDF

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KR20120086389A
KR20120086389A KR1020110007577A KR20110007577A KR20120086389A KR 20120086389 A KR20120086389 A KR 20120086389A KR 1020110007577 A KR1020110007577 A KR 1020110007577A KR 20110007577 A KR20110007577 A KR 20110007577A KR 20120086389 A KR20120086389 A KR 20120086389A
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이현미
허순영
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(주)이그잭스
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Abstract

PURPOSE: A conductive paste is provided to comprise metal particle and organic metal compounds as conductive components, and to reduce contact resistance between metal and semiconductor, thereby capable of improving efficiency of a solar cell. CONSTITUTION: A conductive paste comprises a conductive material comprising organo-metallic compound in which a metal component and an organic component are combined, a glass frit, a binder, and a solvent. The organic component is an aromatic group or an aliphatic hydrocarbon compound comprising at least one selected from a group consisting of a carboxy group, a mercapto group, an amino group, an ester group, an ether group, a butyl group, and a sulfurous acid group. The organic metal compound comprises an organo-silver compound in which the metal component is silver(Ag). The conductive material additionally comprises a silver powder.

Description

태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법{CONDUCTIVE PASTES FOR ELECTRODES OF SOLAR CELL AND METHODS OF MANUFACTURING SOLAR CELLS USING THE CONDUCTIVE PASTES}CONDUCTIVE PASTES FOR ELECTRODES OF SOLAR CELL AND METHODS OF MANUFACTURING SOLAR CELLS USING THE CONDUCTIVE PASTES}

본 발명은 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지에 도전막을 형성할 수 있는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive paste for forming a solar cell electrode and a manufacturing method of a solar cell using the same, and more particularly, a conductive paste for forming a solar cell electrode capable of forming a conductive film on the solar cell, and a manufacturing method of a solar cell using the same. It is about.

최근 석유자원 고갈의 위기감 및 자원 민족주의 등의 문제로 고유가 기조가 지속되고 있고, 지구 온난화 방지를 위한 교토 의정서의 기후변화협약 발효에 따른 국제적인 온실가스 규제 움직임이 강화되고 있다. 이에 따라 전세계적으로 에너지 문제와 환경 문제가 동시에 큰 관심의 대상이 되고 있고, 태양광 등의 청정 에너지 관련 기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 태양광은 사실상 무한정한 에너지원일 뿐만 아니라 친환경적인 에이지원으로서, 태양전지 시장은 최근 비약적으로 성장하고 있다.Recently, high oil prices have been sustained due to the crisis of oil resource exhaustion and resource nationalism, and international GHG regulations are being strengthened by the Kyoto Protocol's entry into the climate change convention to prevent global warming. As a result, energy and environmental issues are of great interest to the world at the same time, and research on clean energy-related technologies such as solar power is being conducted. Photovoltaic is not only an infinite energy source, but also an environmentally friendly A-support, and the solar cell market is growing rapidly in recent years.

태양전지는 일반적으로 소재와 제조기술에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 분류될 수 있고, 소재의 형태에 따라 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 분류될 수 있다. 다양한 태양전지 중에서 현재 태양광발전용으로 널리 쓰이고 있는 것은 기판형 결정질 실리콘 태양전지이다. Solar cells may be generally classified into silicon solar cells, compound semiconductor solar cells, etc. according to materials and manufacturing techniques, and may be classified into substrate type solar cells and thin film type solar cells according to the types of materials. Among the various solar cells, substrate type crystalline silicon solar cells are widely used for photovoltaic generation.

태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 반도체 소자로서, p-형의 반도체와 n-형의 반도체의 접합 형태를 가진다. 태양광이 태양전지에 입사되면 p-형 반도체의 가전자대(Valence band) 전자는 입사된 태양광 에너지에 의해 전도대(Conduction band)로 여기되어 p-형 반도체 내부에 전자-정공 쌍을 생성한다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장에 의해 n-형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다. A solar cell is a semiconductor device that converts solar energy directly into electrical energy and has a junction form of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. When sunlight is incident on the solar cell, the valence band electrons of the p-type semiconductor are excited into the conduction band by the incident solar energy to generate an electron-hole pair inside the p-type semiconductor. The electrons in the electron-hole pairs thus generated are transferred to the n-type semiconductor by an electric field existing between the p-n junctions to supply current to the outside.

이러한 태양전지를 제조하기 위해서는 다양한 기능의 도전막을 형성하여야 하는데, 최근 도전막을 형성하기 위한 방법으로 스크린 인쇄법이 사용되고 있다. 스크린 인쇄법으로 태양전지의 도전막을 형성하기 위해서는 도전성 페이스트가 필요한데, 현재 고효율의 태양전지를 만들 수 있는 도전성 페이스트에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. In order to manufacture such a solar cell, a conductive film having various functions must be formed. Recently, screen printing is used as a method for forming a conductive film. In order to form a conductive film of a solar cell by a screen printing method, a conductive paste is required. At present, researches on a conductive paste capable of producing a high efficiency solar cell have been actively conducted.

본 발명은 직렬저항을 감소시켜 고효율의 태양전지를 제조할 수 있는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트을 제공한다. The present invention provides a conductive paste for forming a solar cell electrode capable of producing a high efficiency solar cell by reducing the series resistance.

또한 본 발명은 태양전기 전극 형성용 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a solar cell using a conductive paste for forming a solar electrode.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트는 금속성분과 유기성분이 결합한 유기금속화합물(Organo-Metallic Compound)을 포함하는 도전성 물질, 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함한다. 상기 유기성분은 카르복실기, 머캅토기, 아미노기, 에스테르기, 에테르기, 부틸기 및 아황산기 중 적어도 하나를 구비하는 방향족 또는 지방족 탄화수소화합물일 수 있다.In order to achieve the above object of the present invention, the conductive paste for forming a solar cell electrode according to the embodiments of the present invention is a conductive material, a glass frit, including an organic metal compound (Organo-Metallic Compound) combined with a metal component and an organic component And an organic binder and a solvent. The organic component may be an aromatic or aliphatic hydrocarbon compound having at least one of a carboxyl group, a mercapto group, an amino group, an ester group, an ether group, a butyl group and a sulfite group.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 유기금속화합물은 상기 금속성분이 은(Ag)인 유기은화합물(Organo-Silver Compound)를 포함하고, 상기 도전성 물질은 은 분말을 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 은 분말은 평균 크기가 0.4 내지 2.0㎛인 구형상을 가질 수 있다. In an embodiment of the present invention, the organometallic compound may include an organo-silver compound in which the metal component is silver (Ag), and the conductive material may further include a silver powder. In one example, the silver powder may have a spherical shape having an average size of 0.4 to 2.0㎛.

본 발명의 실시예들에 따른 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트는 비표면적이 30m2/g 이상인 아연 산화물 분말을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 글라스 프릿은 SiO2-Al2O3-PbO-B2O3계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2-ZnO계 및 SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 중 하나의 복합체 분말일 수 있다. 예를 들면, 상기 복합체 분말은 1.5 내지 3.5㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. The conductive paste for forming a solar cell electrode according to embodiments of the present invention may further include zinc oxide powder having a specific surface area of 30 m 2 / g or more. In addition, the glass frit is SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO-based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO- B 2 O 3 -ZrO 2 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO -B 2 O 3 -ZnO -based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 type, SiO 2 -Al may be 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO -based, and SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO- B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO system of one of the composite powder. For example, the composite powder may have an average particle diameter of 1.5 to 3.5㎛.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 유기금속화합물은 상기 금속성분이 은(Ag)인 유기은화합물(Organo-Silver Compound)를 포함하고, 상기 도전성 물질은 은 분말을 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 은 분말은 평균 크기가 0.9 내지 1.9㎛인 플레이크 형상을 가질 수 있다. 나아가, 상기 도전성 물질은 평균 크기가 3.5 내지 5.5㎛인 구형상의 알루미늄 분말을 더 포함할 수도 있다. In another embodiment of the present invention, the organometallic compound may include an organo-silver compound in which the metal component is silver (Ag), and the conductive material may further include a silver powder. For example, the silver powder may have a flake shape having an average size of 0.9 μm to 1.9 μm. Furthermore, the conductive material may further include spherical aluminum powder having an average size of 3.5 to 5.5 μm.

이 경우, 상기 글라스 프릿은 SiO2-Al2O3-B2O3계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2-ZnO계 및 SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 중 하나의 무연 복합체 분말일 수 있다. In this case, the glass frit is SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -based, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-based, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3- ZrO 2 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO based, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO-based, and may be a SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO system of one of the lead-free composite powder.

본 발명의 실시예들에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 우선 내부에 p-n 접합이 형성된 반도체 기판의 수광면 상부에 반사 방지막을 형성한다. 이어서, 상기 반사 방지막 상부에 은 입자를 포함하는 금속 입자, 은과 유기성분이 결합된 유기은화합물, 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 제1 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 전면전극을 인쇄한다. 그 후, 상기 수광면에 대향하는 상기 반도체 기판의 후면에 후면전극을 형성한다. 그리고 나서, 상기 전면전극 및 상기 후면전극이 형성된 반도체 기판을 소성하여 태양전지를 제조한다.In the method of manufacturing a solar cell according to embodiments of the present invention, first, an anti-reflection film is formed on the light receiving surface of a semiconductor substrate having a p-n junction therein. Subsequently, the front electrode is printed by applying a first conductive paste including a metal particle including silver particles, an organic silver compound combined with silver and an organic component, a glass frit, an organic binder, and a solvent on the anti-reflection film by a screen printing method. . Thereafter, a rear electrode is formed on the rear surface of the semiconductor substrate facing the light receiving surface. Then, the semiconductor substrate on which the front electrode and the back electrode are formed is fired to manufacture a solar cell.

상기 후면전극을 형성하기 위하여, 상기 후면 상부에 은 입자 또는 알루미늄 입자를 포함하는 금속 입자, 은과 유기성분이 결합된 유기은화합물, 무연 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 제2 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 제1 후면전극 패턴을 형성하고, 상기 제1 후면전극 패턴과 소정 폭만큼 중첩하도록 상기 후면 상부에 알루미늄 입자를 포함하는 금속입자, 무연 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 제2 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 제2 후면전극 패턴을 형성할 수 있다. In order to form the back electrode, screen printing a second conductive paste including a metal particle including silver particles or aluminum particles, an organic silver compound combined with silver and an organic component, a lead-free glass frit, an organic binder, and a solvent on an upper portion of the rear surface. A method of forming a first back electrode pattern by applying a method, and including a metal particle including lead-free aluminum particles, a lead-free glass frit, an organic binder, and a solvent on an upper portion of the back surface to overlap the first back electrode pattern by a predetermined width. The conductive paste may be applied by screen printing to form a second back electrode pattern.

이러한 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법에 따르면, 도전 성분으로 금속 입자뿐만 아니라 유기금속화합물을 포함하므로 금속과 반도체 사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있고, 그 결과 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. According to the conductive paste for forming a solar cell electrode and a method of manufacturing a solar cell using the same, since the conductive component includes not only metal particles but also organometallic compounds, the contact resistance between the metal and the semiconductor can be reduced, and as a result, The efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따라 제조한 도전성 페이스트를 인쇄한 상태를 나타낸 사진들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 공정을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a photograph showing a state of printing a conductive paste prepared according to the embodiments and comparative examples of the present invention.
2 is a graph illustrating a heat treatment process according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a conductive paste for forming a solar cell electrode and a method of manufacturing a solar cell using the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to refer to the existence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도전성 페이스트Conductive paste

본 발명의 실시예들에 따른 도전성 페이스트는 도전성 입자, 유기금속화합물, 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함한다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예들에 따른 도전성 페이스트는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예들에 따른 도전성 페이스트의 구성 성분에 대해 구체적으로 설명한다. The conductive paste according to the embodiments of the present invention includes conductive particles, an organometallic compound, a glass frit, an organic binder, and a solvent. In addition, the conductive paste according to the embodiments of the present invention may further include an additive. Hereinafter, the components of the conductive paste according to the embodiments of the present invention will be described in detail.

(A) 도전성 입자(A) electroconductive particle

도전성 페이스트는 도전성 입자를 포함한다. 도전성 입자는 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막에 전기 전도성을 부여한다.The conductive paste contains conductive particles. Electroconductive particle imparts electrical conductivity to the electrically conductive film formed of an electrically conductive paste.

상기 도전성 입자는 금속 입자를 포함할 수 있다. 상기 금속 입자는 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속 입자 또는 상기 금속 성분들을 포함하는 합금 입자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 또는 합금 입자로는 단일 성분의 입자만을 사용될 수도 있으나, 2종류 이상의 금속 또는 합금 입자를 혼합하여 사용될 수도 있고, 코어쉘 구조의 금속 또는 합금 입자를 사용할 수도 있다. The conductive particles may include metal particles. The metal particles may include metal particles such as silver (Ag), gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu), aluminum (Al), or alloy particles including the metal components. have. In addition, as the metal or alloy particles, only particles of a single component may be used, or two or more kinds of metal or alloy particles may be mixed and used, or metal or alloy particles having a core shell structure may be used.

금속 입자는 구(spherical) 형상, 플레이크(flake) 형상, 판(plate) 형상, 섬유(fiber) 형상 또는 부정형상을 가질 수 있다. 또한, 금속 입자는 구(spherical) 형상, 플레이크(flake) 형상, 판(plate) 형상, 섬유(fiber) 형상, 로드(rod) 형상 및 부정형상 중 적어도 2 이상의 형상의 금속 입자들이 혼합되어 사용될 수도 있다. 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막이 낮은 저항을 갖고 도전막을 형성하기 위한 비용을 감소시키기 위해서는, 금속 입자의 형태가 구형상 또는 플레이크 형상인 것이 바람직하다.The metal particles may have a spherical shape, a flake shape, a plate shape, a fiber shape, or an irregular shape. In addition, the metal particles may be used by mixing metal particles of at least two or more of a spherical shape, a flake shape, a plate shape, a fiber shape, a rod shape, and an irregular shape. have. In order for the conductive film formed by the conductive paste to have a low resistance and to reduce the cost for forming the conductive film, the shape of the metal particles is preferably spherical or flake shaped.

금속 입자의 크기는 금속 입자의 소결 거동 및 인쇄성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 금속 입자의 크기가 증가할수록 소결 온도가 증가하고 소결 속도가 늦어지는 경향이 있다. 또한, 도전성 페이스트를 스크린 프린팅의 방법으로 도포하는 경우, 금속 입자의 크기는 스크린 프린팅에 적합하도록 선정될 필요가 있다. 상기의 사항들을 고려할 때 금속 입자는 약 0.1 내지 15㎛의 크기를 가질 수 있다. 금속 입자의 크기가 0.1㎛ 미만인 경우, 태양전지의 후면에 도포되고 도전성분으로 알루미늄을 주로 포함하는 도전성 페이스트와의 관계에서 소결 속도의 부조화를 야기하는 문제점이 있고, 금속 입자의 크기가 15㎛를 초과하는 경우, 도전성 페이스트의 소결이 충분히 진행되지 않아서 전기 전도성이 낮아지고, 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막의 강도가 감소하는 문제점이 있다. The size of the metal particles is preferably selected in consideration of the sintering behavior and printability of the metal particles. As the size of the metal particles increases, the sintering temperature increases and the sintering speed tends to be slow. In addition, when the conductive paste is applied by the method of screen printing, the size of the metal particles needs to be selected to be suitable for screen printing. Considering the above, the metal particles may have a size of about 0.1 to 15 μm. When the size of the metal particles is less than 0.1 μm, there is a problem of causing a mismatch in the sintering rate in relation to the conductive paste that is applied to the rear surface of the solar cell and mainly contains aluminum as the conductive powder, and the size of the metal particles is 15 μm. If exceeded, the sintering of the conductive paste does not proceed sufficiently, thereby lowering the electrical conductivity and reducing the strength of the conductive film formed by the conductive paste.

금속 입자는 도전성 페이스트 전체 중량을 기준으로 약 40 내지 90중량%로 혼합되는 것이 바람직하다. 금속 입자의 함유량이 도전성 페이스트 전체 중량을 기준으로 40중량% 미만인 경우, 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막의 전기 전도성이 너무 낮은 문제점이 있고, 90중량%를 초과하는 경우, 도전성 페이스트의 인쇄성이 저하되고, 분산도가 떨어지는 문제점이 있다.The metal particles are preferably mixed at about 40 to 90% by weight based on the total weight of the conductive paste. When the content of the metal particles is less than 40% by weight based on the total weight of the conductive paste, there is a problem that the electrical conductivity of the conductive film formed by the conductive paste is too low, and when it exceeds 90% by weight, the printability of the conductive paste is lowered. There is a problem that the dispersion degree is poor.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 입자는 은(Ag) 입자를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 은 입자는 구형상을 가지고, 약 0.4 내지 1.2㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 은 입자는 플레이크 형상을 가지고, 약 0.9 내지 1.9㎛의 평균 크기를 가질 수 있다. 태양전지는 태양광이 입사되는 기판의 전면에 형성되는 전면전극과 전면에 대향하는 기판의 후면에 형성되는 후면전극을 포함할 수 있고, 후면전극은 도전성분으로 알루미늄을 주로 포함하는 도전성 페이스트에 의해 형성되는 제1 후면전극 패턴과 도전성분으로 은을 주로 포함하고, 부가적으로 알루미늄도 포함할 수 있는 도전성 페이스트에 의해 형성되는 제2 후면전극 패턴을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 도전성 페이스트는 태양전지의 전면 전극 또는 태양전지의 후면 전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 도전성 페이스트가 태양전지의 전면 전극을 형성하기 위해 사용되는 경우에는 구형상의 은 입자가 사용될 수 있고, 태양전지의 후면 전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하기 위해 사용되는 경우에는 플레이크 형상의 은 입자가 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the metal particles may include silver (Ag) particles. In one example, the silver particles may have a spherical shape, and may have an average particle diameter of about 0.4 to 1.2 μm. As another example, the silver particles have a flake shape and may have an average size of about 0.9 to 1.9 μm. The solar cell may include a front electrode formed on the front surface of the substrate to which sunlight is incident and a rear electrode formed on the rear surface of the substrate opposite to the front surface. The back electrode may be formed by a conductive paste mainly containing aluminum as a conductive component. The first back electrode pattern to be formed and the conductive powder may include a second back electrode pattern formed mainly by a conductive paste which may mainly include silver and additionally include aluminum. The conductive paste according to the present embodiment may be used to form the second back electrode pattern among the front electrode of the solar cell or the back electrode of the solar cell. For example, when the conductive paste according to the present embodiment is used to form the front electrode of the solar cell, spherical silver particles may be used, and used to form the second rear electrode pattern of the rear electrodes of the solar cell. In the case of flake silver particles can be used.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 금속 입자는 은(Ag) 입자와 알루미늄(Al) 입자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 은 입자는 플레이크 형상을 갖고 약 0.9 내지 1.9㎛의 평균 크기를 가질 수 있으며, 상기 알루미늄 입자는 구형상을 갖고 약 3.5 내지 5.5㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 도전성 페이스트는 태양전지의 후면 전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the metal particles may include silver (Ag) particles and aluminum (Al) particles. For example, the silver particles may have a flake shape and have an average size of about 0.9 to 1.9 μm, and the aluminum particles may have a spherical shape and an average particle diameter of about 3.5 to 5.5 μm. The conductive paste according to the present embodiment may be used to form the second back electrode pattern of the back electrodes of the solar cell.

전기 전도성을 향상시키고, 제조비용을 감소시키기 위하여 도전성 입자는 흑연, 카본블랙, 그래핀, 카본나노튜브 등의 탄소성 물질 또는 전도성 고분자 물질을 더 포함할 수 있다.In order to improve electrical conductivity and reduce manufacturing costs, the conductive particles may further include a carbonaceous material such as graphite, carbon black, graphene, carbon nanotube, or a conductive polymer material.

또한, 전기 전도성을 향상시키고, 제조비용을 감소시키기 위하여 도전성 입자는 금속산화물, 금속탄화물 등의 분말을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도전성 입자는 산화은 분말을 더 포함할 수 있다.In addition, the conductive particles may further include powders such as metal oxides and metal carbides in order to improve electrical conductivity and reduce manufacturing costs. For example, the conductive particles may further include silver oxide powder.

(B) 유기금속화합물(Organo-Metallic Compound)(B) Organo-Metallic Compound

도전성 페이스트는 전기 전도성을 향상시키고, 제조비용을 감소시키며, 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 유기금속화합물을 더 포함할 수 있다. 유기금속화합물이라 함은 금속 성분과 유기 성분이 화학적으로 결합하여 형성된 물질로서, 금속의 융용 온도보다 낮은 온도에서 상기 금속 성분과 상기 유기 성분이 서로 분해되고, 상기 금속 성분이 금속화되는 물질을 말한다. 예를 들면, 유기금속화합물에 있어서는 금속 성분이 유기 성분의 헤테로 원자 P, S, O 또는 N과 화학적으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 유기금속화합물에 있어서는 금속성분이 유기성분의 카르복시기(R-COOH), 카르보닐기(R-CO-R'), 머캅토기(R-SH), 아미노기(R-NH2), 에스테르기(R-COO-R'), 에테르기(R-O-R'), 부틸기(R-C4H9) 또는 아황산기(R-SO3) 등에 결합될 수 있다. The conductive paste may further include an organometallic compound in order to improve electrical conductivity, reduce manufacturing cost, and improve efficiency of the solar cell. An organometallic compound is a substance formed by chemically bonding a metal component and an organic component, and refers to a substance in which the metal component and the organic component are decomposed with each other at a temperature lower than the melting temperature of the metal, and the metal component is metallized. . For example, in the organometallic compound, the metal component may be chemically bonded to the hetero atom P, S, O or N of the organic component. Specifically, in the organometallic compound, the metal component is a carboxyl group (R-COOH), a carbonyl group (R-CO-R '), a mercapto group (R-SH), an amino group (R-NH 2 ), an ester group ( R-COO-R '), ether group (RO-R'), may be coupled to a butyl group or the like (R-C4H9) or sulfurous acid group (R-SO 3).

유기금속화합물의 금속 성분은 Ag, Au, Pd, Pt, Cu 등을 포함할 수 있다. 일례로, 유기금속화합물은 금속 성분이 은(Ag)인 유기은화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기은화합물은, 예를 들면, 실버포름에이트(silver-formate), 실버옥살레이트(silver-oxalate), 실버시트레이트(silver-citrate), 실버부틸레이트(silver-butylate), 실버프로피오네이트(siver-propionate), 실버말로네이트(silver-malonate), 실버아세테이트(siver-acetate), 실버숙시네이트(silver-succinate), 실버말리에이트(silver-maleate), 실버트리메시네이트(silver-trimesinate), 실버테레프탈레이트(silver-terephthalate), 실버벤조에이트(silver-bensoate) 등을 포함할 수 있다. 또한, 유기은화합물은, 예를 들면, 실버포름에이트(silver-formate), 실버옥살레이트(silver-oxalate), 실버시트레이트(silver-citrate), 실버부틸레이트(silver-butylate), 실버프로피오네이트(siver-propionate), 실버말로네이트(silver-malonate), 실버아세테이트(siver-acetate), 실버숙시네이트(silver-succinate), 실버말리에이트(silver-maleate), 실버트리메시네이트(silver-trimesinate), 실버테레프탈레이트(silver-terephthalate), 실버벤조에이트(silver-bensoate) 등 중 적어도 하나 이상을 아민(amine)과 상호 반응시켜 형성된 물질을 포함할 수 있다. The metal component of the organometallic compound may include Ag, Au, Pd, Pt, Cu, and the like. For example, the organometallic compound may be an organosilver compound having a metal component of silver (Ag). Specifically, the organic silver compound is, for example, silver-formate, silver-oxalate, silver-citrate, silver-butylate, silver pro Cyanate, silver-malonate, silver-acetate, silver-succinate, silver-maleate, silver-trimate trimesinate), silver-terephthalate, silver-bensoate, and the like. In addition, the organic silver compound is, for example, silver-formate, silver-oxalate, silver-citrate, silver-butylate, silver propionate (siver-propionate), silver-malonate, silver-acetate, silver-succinate, silver-maleate, silver-trimesinate It may include a material formed by reacting at least one or more of silver-terephthalate, silver-bensoate, and the like with an amine.

일례로, 카르복시기를 가지는 유기 성분이 은 성분과 결합한 유기은화합물의 경우, 하기 구조식 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 하기 구조식 1에서, R은 방향족 탄화수소화합물 또는 탄소수가 0 내지 16인 지방족 탄화수소화합물을 나타낸다.For example, in the case of an organic silver compound in which an organic component having a carboxyl group is bonded to a silver component, the organic component may have a structure as shown in Structural Formula 1 below. In the following structural formula 1, R represents an aromatic hydrocarbon compound or an aliphatic hydrocarbon compound having 0 to 16 carbon atoms.

<구조식 1><Structure 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

도전성 페이스트는 서로 분해온도가 다른 2종류 이상의 유기금속화합물을 포함할 수 있다. The conductive paste may contain two or more kinds of organometallic compounds having different decomposition temperatures from each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 도전성 페이스트는 금속 성분은 동일하나, 유기 성분이 서로 다른 2종류 이상의 유기금속화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도전성 페이스트는 분해온도가 상대적으로 낮은 유기금속화합물과 분해온도가 상대적으로 높은 유기금속화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도전성 페이스트는 분해온도가 약 200℃ 미만인 실버포름에이트(silver-formate), 실버옥살레이트(silver-oxalate) 및 실버시트레이트(silver-citrate) 중 적어도 하나의 유기은화합물과 분해온도가 약 200℃를 초과하는 실버부틸레이트(silver-butylate), 실버프로피오네이트(siver-propionate), 실버말로네이트(silver-malonate), 실버아세테이트(siver-acetate), 실버숙시네이트(silver-succinate), 실버말리에이트(silver-maleate), 실버트리메시네이트(silver-trimesinate), 실버테레프탈레이트(silver-terephthalate) 및 실버벤조에이트(silver-bensoate) 중 적어도 하나의 유기은화합물을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the conductive paste may include two or more organometallic compounds having the same metal component but different organic components. Specifically, the conductive paste may include an organometallic compound having a relatively low decomposition temperature and an organometallic compound having a relatively high decomposition temperature. For example, the conductive paste has a decomposition temperature and at least one organic silver compound of silver-formate, silver-oxalate, and silver-citrate having a decomposition temperature of less than about 200 ° C. Silver-butylate, silver-propionate, silver-malonate, silver-acetate, silver-succinate The organic silver compound may include at least one of silver-maleate, silver-trimesinate, silver-terephthalate, and silver-bensoate.

위에서 설명한 유기은화합물 중 분해온도가 상대적으로 낮은 유기은 화합물의 구조식과 분해 온도는 다음과 같다. The structural formula and decomposition temperature of the organic silver compound having a relatively low decomposition temperature among the organic silver compounds described above are as follows.

유기은화합물Organosilver compounds 분해온도(℃)Decomposition Temperature (℃) 구조식constitutional formula 실버포름에이트
(silver-formate)
Silver Form Eight
(silver-formate)
117117

Figure pat00002
Figure pat00002
실버옥살레이트
(silver-oxalate)
Silver oxalate
(silver-oxalate)
172172
Figure pat00003
Figure pat00003
실버시트레이트
(silver-citrate)
Silver Citrate
(silver-citrate)
185185
Figure pat00004
Figure pat00004

위에서 설명한 유기은화합물 중 분해온도가 상대적으로 높은 유기은 화합물의 구조식과 분해 온도는 다음과 같다.The structural formula and decomposition temperature of the organic silver compound having a relatively high decomposition temperature among the organic silver compounds described above are as follows.

유기은화합물Organosilver compounds 분해온도(℃)Decomposition Temperature (℃) 구조식constitutional formula 실버부틸레이트
(silver-butylate)
Silver butyrate
(silver-butylate)
228228

Figure pat00005
Figure pat00005
실버프로피오네이트
(siver-propionate)
Silver Propionate
(siver-propionate)
230230
Figure pat00006
Figure pat00006
실버말로네이트
(silver-malonate)
Silver malonate
(silver-malonate)
263263
Figure pat00007
Figure pat00007
실버아세테이트
(siver-acetate)
Silver acetate
(siver-acetate)
282282
Figure pat00008
Figure pat00008
실버숙시네이트
(silver-succinate)
Silver Succinate
(silver-succinate)
290290
Figure pat00009
Figure pat00009
실버말리에이트
(silver-maleate)
Silver Maliate
(silver-maleate)
300300
Figure pat00010
Figure pat00010
실버트리메시네이트
(silver-trimesinate)
Silver trimeshinate
(silver-trimesinate)
380380
Figure pat00011
Figure pat00011
실버테레프탈레이트
(silver-terephthalate)
Silver terephthalate
(silver-terephthalate)
420420
Figure pat00012
Figure pat00012
실버벤조에이트
(silver-bensoate)
Silver benzoate
(silver-bensoate)
430430
Figure pat00013
Figure pat00013

본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 도전성 페이스트는 유기 성분은 동일하나 금속 성분이 서로 다른 2종류 이상의 유기금속화합물을 포함할 수도 있다. In another embodiment of the present invention, the conductive paste may include two or more types of organometallic compounds having the same organic component but different metal components.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 도전성 페이스트는 금속성분 뿐만 아니라 유기성분도 서로 다른 2종류 이상의 유기금속화합물을 포함할 수도 있다. In still another embodiment of the present invention, the conductive paste may include two or more kinds of organometallic compounds having different organic components as well as metal components.

(C) 글라스 프릿(Glass Frit)(C) Glass Frit

도전성 페이스트는 글라스 프릿(Glass Frit)을 포함한다. 글라스 프릿은 금속 입자의 소결을 보조하고, 소성시 기판에 대한 도전막의 접착력을 향상시킨다. 글라스 프릿은 SiO2, Al2O3, PbO 및 B2O3, MgO, ZrO2, ZnO, TiO2, Bi2O3 등 성분들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. The conductive paste includes glass frits. The glass frit assists the sintering of the metal particles and improves the adhesion of the conductive film to the substrate during firing. The glass frit may include at least one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , PbO and B 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , ZnO, TiO 2 , Bi 2 O 3, and the like.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 글라스 프릿으로는 SiO2-Al2O3-PbO-B2O3계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2-ZnO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 등이 사용될 수 있다. 이러한 성분의 글라스 프릿은, 예를 들면, 태양전지의 전면 전극을 형성하기 위한 도전성 페이스트에 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the glass frit is SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO system, SiO 2- Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZrO 2 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZnO based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO -ZrO 2 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO system Can be used. Glass frits of such components can be used, for example, in conductive pastes for forming front electrodes of solar cells.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 글라스 프릿으로는 SiO2-Al2O3-B2O3계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2-ZnO계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 등이 사용될 수 있다. 이러한 성분의 글라스 프릿은, 예를 들면, 태양전지의 후면전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하기 위한 도전성 페이스트에 사용될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the glass frit is SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 type , SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO type, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZrO 2 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO system and the like can be used. The glass frit of such a component can be used, for example, in a conductive paste for forming a second back electrode pattern of the back electrodes of a solar cell.

글라스 프릿은 상기 성분들의 복합체 입자 형태로 첨가된다. 글라스 프릿 입자의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 구상, 침상 또는 부정형이어도 무방하다. 글라스 프릿 입자의 크기 역시 특별히 제한되지 않으나, 평균 입경이 약 0.1 내지 5㎛인 것이 바람직하다. 특히, 글라스 프릿의 평균 입경은 1.5 내지 3.5㎛인 것이 더욱 바람직하다. Glass frit is added in the form of composite particles of the above components. The shape of the glass frit particles is not particularly limited, and may be spherical, acicular or irregular. The size of the glass frit particles is also not particularly limited, but the average particle diameter is preferably about 0.1 to 5 μm. In particular, it is more preferable that the average particle diameter of a glass frit is 1.5-3.5 micrometers.

글라스 프릿은 약 350 내지 600℃의 연화점(Softening Point)을 갖는 것이 바람직하다. 연화점이 350℃ 미만인 경우, 소결이 과도하게 진행되는 문제점이 있고, 연화점이 600℃를 초과하는 경우, 소성 동안 충분한 용융 흐름이 얻어지지 않아 충분한 접착 강도를 얻을 수 없고, 금속의 액상 소결을 촉진할 수 없는 문제점이 있다. 본 출원에서 "연화점"은 ASTM C338-57의 섬유 신장법(Fiber Elongation Method)에 의해 측정된 값이다. The glass frit preferably has a softening point of about 350 to 600 ° C. If the softening point is less than 350 ° C., there is a problem that the sintering proceeds excessively, and if the softening point exceeds 600 ° C., sufficient melt flow is not obtained during firing and sufficient adhesive strength cannot be obtained, and liquid phase sintering of the metal may be promoted. There is no problem. "Softening point" in this application is a value measured by the Fiber Elongation Method of ASTM C338-57.

글라스 프릿은 도전성 페이스의 전체 중량을 기준으로 2 내지 10 중량%로 함유될 수 있다. 글라스 프릿의 함량이 2 중량% 미만인 경우, 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막의 접착 강도가 불충분해지는 문제점이 있고, 글라스 프릿의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우, 유리 부유 등에 의해 후공정으로 수행되는 납땜에 지장을 초래하는 문제점이 있다. Glass frit may be contained in 2 to 10% by weight based on the total weight of the conductive face. If the content of the glass frit is less than 2% by weight, there is a problem that the adhesive strength of the conductive film formed by the conductive paste is insufficient, and when the content of the glass frit is more than 10% by weight, the glass frit is performed in a later step by glass floating or the like. There is a problem that causes soldering problems.

(D) 유기 바인더(Organic Binder)(D) Organic Binder

도전성 페이스트는 유기 바인더를 포함할 수 있다. 유기 바인더는 도전성 페이스트의 점도에 영향을 미치고, 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막이 소성 전에 기판에 부착될 수 있도록 한다. 유기 바인더로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 알키드 수지, 셀룰로오스 유도체, 폴리염화비닐계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 테르펜계 수지, 로진계 수지, 지방족계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 크마론인덴계 수지, 스틸렌계 수지, 디시클로펜타디엔계 수지, 폴리부텐계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 폴리이소부틸계 수지 등이 사용될 수 있다. 상기 물질들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 상기 유기 바인더로서 사용될 수 있다. The conductive paste may include an organic binder. The organic binder affects the viscosity of the conductive paste and allows the conductive film formed by the conductive paste to adhere to the substrate before firing. Examples of the organic binder include acrylic resins, epoxy resins, phenolic resins, alkyd resins, cellulose derivatives, polyvinyl chloride resins, polypropylene resins, terpene resins, rosin resins, aliphatic resins, acrylic ester resins and xylenes. Resin-based resin, xumaron indene-based resin, styrene resin, dicyclopentadiene-based resin, polybutene-based resin, urea-based resin, melamine-based resin, vinyl acetate-based resin, polyisobutyl-based resin and the like can be used. The materials may be used alone or as a mixture of two or more kinds as the organic binder.

유기 바인더는 도전성 페이스트의 전체 중량에 대해 약 0.1 내지 30 중량%로 함유될 수 있다. 유기 바인더의 함유량이 0.1 중량% 미만인 경우, 충분한 접착 강도를 확보할 수 없는 문제점이 있고, 유기 바인더의 함유량이 30 중량%를 초과하는 경우, 도전성 페이스트의 점도를 상승시켜 인쇄성을 저하시키는 문제점이 있다. The organic binder may be contained in about 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the conductive paste. If the content of the organic binder is less than 0.1% by weight, there is a problem in that sufficient adhesive strength cannot be secured. If the content of the organic binder is more than 30% by weight, the problem of lowering printability by raising the viscosity of the conductive paste is increased. have.

(E) 용제(Solvent)(E) Solvent

도전성 페이스트는 용제를 포함한다. 용제는 도전성 페이스의 점도를 조절하여 도전성 페이스트의 인쇄성에 영향을 미친다.The conductive paste contains a solvent. The solvent influences the printability of the conductive paste by adjusting the viscosity of the conductive face.

용제는 상기 유기 바인더를 용해할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 용제로는 헥산, 톨루엔, 시클로헥사논, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 부틸셀로솔브아세테이트, 부틸카르비톨, 부틸카르비톨아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디아세톤알코올, 테르피네올, 벤질알코올 등이 사용될 수 있다. 상기 물질들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 용제로서 사용될 수 있다. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the organic binder. Such solvents include hexane, toluene, cyclohexanone, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, diethylene glycol diethyl ether, diacetone alcohol, terpine Ol, benzyl alcohol and the like can be used. These substances may be used alone or as a solvent by mixing two or more kinds.

용제는 도전성 페이스트의 인쇄성을 위하여 도전성 페이스트 전체 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%로 함유될 수 있다. The solvent may be contained in an amount of 1 to 40% by weight based on the total weight of the conductive paste for the printability of the conductive paste.

(F) 첨가제(Additives)(F) Additives

도전성 페이스트는 인쇄성을 향상시키고, 금속성분과 기판의 반도체 성분간의 접촉 저항을 감소시키기 위하여 아연산화물 분말을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 아연 산화물 분말은 인쇄된 도전막의 종횡비(aspect ratio)를 향상시킨다. 또한, 아연 산화물 분말은 소성시 도전성 페이스트의 금속성분을 기판으로 유도하는 역할을 한다. 아연 산화물 분말은 약 10m2/g 이상의 비표면적을 가질 수 있다. 바람직하게는 아연 산화물은 약 30m2/g 이상의 비표면적을 가질 수 있다. The conductive paste may further include zinc oxide powder to improve printability and reduce contact resistance between the metal component and the semiconductor component of the substrate. Specifically, zinc oxide powder improves the aspect ratio of the printed conductive film. In addition, the zinc oxide powder serves to guide the metal component of the conductive paste to the substrate during firing. The zinc oxide powder may have a specific surface area of about 10 m 2 / g or more. Preferably the zinc oxide may have a specific surface area of at least about 30 m 2 / g.

도전성 페이스트는 도전 입자의 분산성을 향상하기 위하여 스테아린산, 팔미트산, 미리스틴산, 올레인산, 라우린산 등의 분산제를 더 포함할 수 있다. 또한, 도전성 페이스트는 소포제, 점도 조절제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. The conductive paste may further include a dispersant such as stearic acid, palmitic acid, myristic acid, oleic acid, lauric acid, etc. in order to improve the dispersibility of the conductive particles. In addition, the conductive paste may further include additives such as an antifoaming agent and a viscosity modifier.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예 및 이와 관련된 비교예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예에 불과한 것으로서 본 발명을 개념을 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 하기에 개시된 실시예 및 비교예는 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. Hereinafter, specific examples of the present invention and comparative examples related thereto will be described. The following examples are merely examples of the present invention and are not intended to limit the concept of the present invention. Accordingly, the examples and comparative examples disclosed below should not be construed as limiting the scope of the invention.

우선, 태양전지의 전면전극을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 도전성 페이스트의 실시예들 및 이에 관련된 비교예들을 설명한다. First, embodiments of a conductive paste that can be used to form a front electrode of a solar cell and related examples thereof will be described.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

평균 입자 크기가 0.6 내지 1.2㎛인 구형상의 은(Ag) 분말, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO계 글라스 프릿, 비표면적이 약 30m2/g인 아연 산화물 분말 및 유기은화합물 분말로 이루어진 혼합분말 88w%와 에틸셀룰로즈 수지와 로진을 부틸카비톨아세테이트와 테피네올 혼합 용제에 용해한 바인더 용액 12w%를 플레네터리 믹서기(Planetary Mixer)를 이용하여 예비 혼합한 후 3-롤 혼련기로 혼련하여 점도 224000 내지 374000 cPs의 도전성 페이스트 조성물을 제조하였다. 상기 도전성 페이스트에서 글라스 프릿은 3wt% 혼합되었다. 상기 점도는 25℃의 온도에서 점도계(브룩필드사의 HBDV-II+Pro형 점도계, 스핀들 #14, rpm 10)를 이용하여 측정하였다. Spherical silver (Ag) powder with an average particle size of 0.6 to 1.2 μm, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO-based glass frit, zinc oxide powder with a specific surface area of about 30 m 2 / g, and 88w% of mixed powder composed of organosilver compound powder, 12w% of a binder solution obtained by dissolving ethyl cellulose resin and rosin in butyl carbitol acetate and tepineol mixed solvent were premixed using a planetary mixer. Kneading with a roll kneader to prepare a conductive paste composition having a viscosity of 224000 to 374000 cPs. In the conductive paste, glass frit was mixed with 3 wt%. The said viscosity was measured using the viscometer (The Brookfield HBDV-II + Pro type | mold viscosity meter, spindle # 14, rpm 10) at the temperature of 25 degreeC.

<실시예 2><Example 2>

글라스 프릿이 2wt% 첨가하였다는 것과 점도가 197000 cPs라는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다. A conductive paste was prepared in the same composition and in the same manner as in Example 1 except that 2 wt% of glass frit was added and the viscosity was 197000 cPs.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

평균 입자 크기가 1.1㎛인 구형상의 은(Ag) 분말을 첨가하였다는 것, 유기은 화합물 분말을 첨가하지 않았다는 것 및 점도가 210000 cPs라는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다. Conductive paste in the same composition and in the same manner as in Example 1 except that a spherical silver (Ag) powder having an average particle size of 1.1 mu m was added, an organic silver compound powder was not added, and the viscosity was 210000 cPs. Was prepared.

<비교예 2>Comparative Example 2

평균 입자 크기가 1.1㎛인 구형상의 은(Ag) 분말을 첨가하였다는 것 및 유기은화합물 분말을 첨가하지 않았다는 것, 아연 산화물의 비표면적이 6m2/g인 것 및 점도가 201000 cPs라는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.
Except for the addition of spherical silver (Ag) powder with an average particle size of 1.1 μm and no addition of organic silver compound powder, the specific surface area of zinc oxide is 6 m 2 / g and the viscosity is 201000 cPs The conductive paste was prepared in the same composition and in the same manner as in Example 1.

성능평가Performance evaluation

변환효율
(Eff, %)
Conversion efficiency
(Eff,%)
직렬저항
(Rs, mΩ)
Series resistance
(Rs, mΩ)
충전률
(FF, %)
Filling rate
(FF,%)
인쇄성Printability
실시예 1Example 1 16.6216.62 9.19.1 73.7173.71 양호Good 실시예 2Example 2 16.2516.25 9.39.3 72.6972.69 양호Good 비교예 1Comparative Example 1 15.1715.17 14.514.5 67.3567.35 양호Good 비교예 2Comparative Example 2 16.1516.15 14.514.5 70.4370.43 불량Bad

두께 180㎛, 가로 127mm 및 세로 127mm인 p-형 실리콘 웨이퍼의 전면에 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법(325 mesh 스테인레스강 와이어 마스크 이용)으로 인쇄하여 선폭이 100 ㎛인 도전막을 형성하고 이를 건조한 후, 600℃ 이상(최고온도 785℃)의 온도에서 5초 동안 소성하여 태양전지 전면전극을 형성하였다. 이와 같이 형성된 전면전극을 포함하는 태양전지 셀을 완성한 후, Wacom사의 셀효율 측정기를 사용하여 변환효율(Eff), 직렬저항(Rs) 및 충전율(FF)을 측정하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다. The conductive pastes prepared in Examples 1, 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were screen printed on a front surface of a p-type silicon wafer having a thickness of 180 μm, a width of 127 mm, and a length of 127 mm using a 325 mesh stainless steel wire mask. ) To form a conductive film having a line width of 100 μm, dried, and then baked at a temperature of 600 ° C. or higher (maximum temperature 785 ° C.) for 5 seconds to form a solar cell front electrode. After completing the solar cell including the front electrode formed as described above, the conversion efficiency (Eff), series resistance (Rs) and charge rate (FF) were measured using a Wacom cell efficiency meter, and the results are shown in Table 3. It was.

또한, 전자 현미경을 통하여 전면 전극의 인쇄성을 관찰하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었으며, 이에 따른 사진들을 도 1에 나타내었다. In addition, the printability of the front electrode was observed through an electron microscope, the results are shown in Table 3, and the photographs are shown in FIG.

표 3을 참조하면, 유기은화합물이 첨가된 실시예 1 및 실시예 2의 도전성 페이스트로 도전막을 형성하는 것이 유기은화합물이 첨가되지 않은 비교예 1 및 비교예 2의 도전성 페이스트로 도전막을 형성하는 것보다 변환효율, 직렬저항, 충전률 등 모든 측면에서 우수한 것으로 나타났다. 특히, 직렬저항 측면에서는 실시예 1 및 실시예 2의 도전성 페이스트가 비교예 1 및 비교예 2의 도전성 페이스트보다 월등하게 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통하여, 유기은화합물은 도전성 페이스트의 도전 성분과 기판의 반도체 사이의 접촉 저항을 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. Referring to Table 3, forming the conductive film with the conductive pastes of Examples 1 and 2 to which the organic silver compound was added is more effective than forming the conductive film with the conductive pastes of Comparative Examples 1 and 2 without the organic silver compound added. It was excellent in all aspects such as conversion efficiency, series resistance and charge rate. In particular, in terms of series resistance, the conductive pastes of Examples 1 and 2 were significantly superior to those of Comparative Examples 1 and 2, respectively. From these results, it was found that the organic silver compound reduces the contact resistance between the conductive component of the conductive paste and the semiconductor of the substrate.

또한, 도 1 및 표 3을 참조하면, 비표면적이 30m2/g인 아연 산화물 분말을 포함하는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 비해 비표면적이 6m2/g인 아연 산화물 분말을 포함하는 비교예 2는 인쇄 시 선 퍼짐이 다른 예들보다 심하게 나타나 인쇄성이 그다지 좋지 않은 것으로 평가되었다. 이러한 결과에 통하여, 아연 산화물 분말의 비표면적이 도전성 페이스트의 인쇄성에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.Further, referring to Figure 1 and Table 3, a specific surface area of the zinc oxide having a specific surface area of 6m 2 / g powder compared to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 containing the zinc oxide powder is 30m 2 / g Comparing Comparative Example 2, the line spread during printing was more severe than other examples, and the printability was evaluated to be not so good. From these results, it was found that the specific surface area of the zinc oxide powder affects the printability of the conductive paste.

다음으로, 태양전지의 후면전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 도전성 페이스트의 실시예들 및 이에 관련된 비교예를 설명한다.Next, embodiments of a conductive paste that can be used to form a second back electrode pattern among back electrodes of a solar cell and comparative examples thereof will be described.

<실시예 3><Example 3>

평균 입자 크기가 0.9㎛인 플레이크 형상의 은 분말, 무연의 SiO2-Al2O3-B2O3계 글라스 프릿 및 유기은화합물 분말로 이루어진 혼합분말 72.2wt%와 에틸셀룰로즈 수지를 부틸카비톨아세테이트와 터피네올 혼합 용제에 용해한 바인더 용액 17.8wt%를 플레네터리 믹서기(Planetary Mixer)를 이용하여 예비 혼합한 후 3-롤 혼련기로 혼련하여 점도 81000 cPs의 도전성 페이스트 조성물을 제조하였다. 상기 점도는 25℃의 온도에서 점도계(브룩필드사의 HBDV-II+Pro형 점도계, 스핀들 #14, rpm 10)를 이용하여 측정하였다. Butyl carbitol acetate was prepared by mixing 72.2 wt% of flake-shaped silver powder having an average particle size of 0.9 μm, lead-free SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 based glass frit, and an organic silver compound powder. 17.8 wt% of the binder solution dissolved in the terpineol mixed solvent was premixed using a planetary mixer and kneaded with a three-roll kneader to prepare a conductive paste composition having a viscosity of 81000 cPs. The said viscosity was measured using the viscometer (The Brookfield HBDV-II + Pro type | mold viscosity meter, spindle # 14, rpm 10) at the temperature of 25 degreeC.

<실시예 4><Example 4>

도전 성분으로 평균 입자 크기가 4 내지 5㎛인 구형상의 알루미늄 분말을 2wt% 더 첨가하였다는 것 및 점도가 91000cPs라는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다. A conductive paste was prepared in the same composition and in the same manner as in Example 3 except that 2 wt% of a spherical aluminum powder having an average particle size of 4 to 5 µm was added as the conductive component and the viscosity was 91000 cPs.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

유기은화합물 분말을 첨가하지 않았다는 것 및 점도가 104000cPs라는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.
A conductive paste was prepared in the same composition and in the same manner as in Example 3 except that no organosilver compound powder was added and the viscosity was 104000 cPs.

성능평가Performance evaluation

변환효율
(Eff, %)
Conversion efficiency
(Eff,%)
직렬저항
(Rs, mΩ)
Series resistance
(Rs, mΩ)
충전률
(FF, %)
Filling rate
(FF,%)
실시예 3Example 3 16.6616.66 8.18.1 75.4775.47 실시예 4Example 4 16.4316.43 7.97.9 75.0275.02 비교예 3Comparative Example 3 16.5116.51 9.29.2 75.4475.44

두께 180㎛, 가로 127mm 및 세로 127mm인 p-형 실리콘 웨이퍼의 후면에 실시예 3, 실시예 4 및 비교예 3에서 제조한 전도성 페이스트를 스크린 인쇄법(325 mesh 스테인레스강 와이어 마스크 이용)으로 인쇄하여 도전막을 형성하고 이를 건조한 후, 600℃ 이상(최고온도 785℃)의 온도에서 5초 동안 소성하여 태양전지의 후면 전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하였다. 이와 같이 형성된 제2 후면전극 패턴을 포함하는 태양전지 셀을 완성한 후, Wacom사의 셀효율 측정기를 사용하여 변환효율(Eff), 직렬저항(Rs) 및 충전율(FF)을 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다. The conductive pastes prepared in Examples 3, 4 and Comparative Example 3 were printed on the back surface of a p-type silicon wafer having a thickness of 180 μm, a width of 127 mm, and a length of 127 mm by screen printing (using a 325 mesh stainless steel wire mask). After the conductive film was formed and dried, it was baked at a temperature of 600 ° C. or higher (maximum temperature 785 ° C.) for 5 seconds to form a second rear electrode pattern of the rear electrodes of the solar cell. After completing the solar cell including the second back electrode pattern formed as described above, the conversion efficiency (Eff), series resistance (Rs) and charge rate (FF) were measured using a Wacom cell efficiency meter. 4 is shown.

표 4를 참조하면, 유기은화합물이 첨가된 실시예 3 및 실시예 4의 도전성 페이스트로 도전막을 형성하는 것이 유기은화합물이 첨가되지 않은 비교예 3의 도전성 페이스트로 도전막을 형성하는 것보다 직렬저항을 감소시키는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통하여, 유기은화합물은 도전성 페이스트의 도전 성분과 기판의 반도체 사이의 접촉 저항을 감소시킨다는 것을 알 수 있었다.Referring to Table 4, forming the conductive film with the conductive pastes of Examples 3 and 4 to which the organic silver compound was added reduced the series resistance than forming the conductive film with the conductive paste of Comparative Example 3 without the organic silver compound added. Appeared to. From these results, it was found that the organic silver compound reduces the contact resistance between the conductive component of the conductive paste and the semiconductor of the substrate.

태양전지의 제조방법Manufacturing method of solar cell

본 발명의 실시예들에 따른 실리콘 태양전지는 기판 준비 단계, 에미터 형성단계, 반사방지막 형성단계, 전극 인쇄 단계 및 열처리 단계를 통하여 제조된다. 이하 본 발명의 실시예들에 따른 실리콘 태양전지를 형성하기 위한 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다. Silicon solar cells according to embodiments of the present invention are manufactured through a substrate preparation step, an emitter forming step, an anti-reflection film forming step, an electrode printing step and a heat treatment step. Hereinafter, each step for forming the silicon solar cell according to the embodiments of the present invention will be described in detail.

(A) 기판 준비 단계(A) substrate preparation step

기판 재료로는 단결정, 다결정 또는 비정질 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 기판으로는 p-형 또는 n-형 웨이퍼 모두 사용될 수 있으나, 본 발명에 있어서는 p-형 웨이퍼를 사용하는 것을 일례로서 설명한다. p-형 웨이퍼를 기판으로 사용하는 경우, 전자의 이동도가 정공보다 빠를 뿐만 아니라 전면에 p-n 접합을 형성하기 위한 불순물 확산이 용이한 장점이 있다. As the substrate material, single crystal, polycrystalline or amorphous silicon wafer may be used. Although both p-type and n-type wafers can be used as the substrate, the use of a p-type wafer in the present invention will be described as an example. When a p-type wafer is used as a substrate, not only electron mobility is faster than holes but also impurities are easily diffused to form a p-n junction on the front surface.

실리콘 기판이 준비되면, 입사광의 표면 반사율을 감소시키기 위하여 기판 표면을 조직화한다. 일반적으로, 입사광에 대해 표면 조직화가 이루어지지 않은 실리콘 기판은 약 30%정도를 반사함에 반하여, 표면 조직화가 이루어진 실리콘 기판은 약 10%정도만을 반사한다. Once the silicon substrate is prepared, the substrate surface is textured to reduce the surface reflectance of the incident light. In general, a silicon substrate that is not surface-organized with respect to incident light reflects about 30%, while a silicon substrate that is surface-organized reflects only about 10%.

실리콘 기판의 표면 조직화라 함은 광이 입사되는 실리콘 기판의 표면에 광 반사율을 감소시킬 수 있는 특정 구조체를 형성하는 것을 의미한다. 일례로, 광이 입사되는 실리콘 기판의 표면에 연속적이고 규칙적인 복수의 피라미드 형상의 구조체를 형성함으로써 실리콘 기판의 표면을 조직화 할 수 있다. 이러한, 기판의 표면 조직화는 방향성 식각을 통해 형성할 수 있다. 예를 들면, KOH 또는 NaOH와 같은 염기성 알칼리 용액을 이용하거나 Cl2/CF4/O2, SF6/O2, CHF3/SF6/O2 등의 가스를 이용하여 기판 표면을 조직화할 수 있다. 이와 달리, 레이저를 이용하여 홈을 형성하거나 다수의 다이아몬드 날을 이용하여 기계적으로 표면의 일부를 제거한 후 화학 용액으로 표면 결함으로 제거함으로써 기판 표면을 조직화할 수도 있다. Surface organization of a silicon substrate means forming a specific structure capable of reducing light reflectance on the surface of a silicon substrate on which light is incident. For example, the surface of the silicon substrate may be organized by forming a plurality of continuous and regular pyramidal structures on the surface of the silicon substrate to which light is incident. Such surface organization of the substrate can be formed through directional etching. For example, the surface of the substrate can be organized by using a basic alkaline solution such as KOH or NaOH or by using gases such as Cl 2 / CF 4 / O 2 , SF 6 / O 2 , CHF 3 / SF 6 / O 2, and the like. have. Alternatively, the surface of the substrate may be organized by forming grooves using a laser or mechanically removing a portion of the surface using a plurality of diamond blades and then removing the surface defect with a chemical solution.

(B) 에미터 형성 단계(B) emitter forming step

실리콘 기판의 입사면 상에 주기율표의 3족 또는 5족에 해당하는 불순물을 도핑하여 기판에 p-n 접합을 형성한다. 예를 들면, p-형 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 경우, 주기율표의 3족에 해당하는 불순물을 도핑하여 p-n 접합을 형성하고, n-형 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 경우, 주기율표의 5족에 해당하는 불순물을 도핑하여 p-n 접합을 형성한다. p-n 접합을 형성하는 경우, 불순물의 농도 분포를 정밀하게 제어하여야 할 뿐만 아니라 불순물의 주입 깊이도 정밀하게 제어하는 것이 바람직하다. The p-n junction is formed on the substrate by doping impurities corresponding to Group 3 or Group 5 of the periodic table on the incident surface of the silicon substrate. For example, when a p-type silicon wafer is used as a substrate, a pn junction is formed by doping impurities corresponding to group 3 of the periodic table, and when a n-type silicon wafer is used as a substrate, The corresponding impurities are doped to form a pn junction. When forming the p-n junction, it is desirable not only to precisely control the concentration distribution of impurities but also to precisely control the implantation depth of the impurities.

실리콘 기판에 불순물을 도핑하는 방법으로는 실리콘 결정 성장 중에 불순물을 주입하는 방법과 실리콘 결정 성장 후에 기판 표면을 통하여 불순물을 주입하는 방법이 있다. 기판 표면을 통하여 불순물을 도핑시키는 방법에는 고온의 상태에서 기판 표면을 불순물을 포함하는 기체 또는 고체에 노출시키는 방법, 기판 표면에 불순물을 포함하는 층을 형성한 후 고온의 상태를 유지하는 방법, 실리콘 웨이퍼를 진공 속에 두고 불순물 이온을 가속하여 기판 표면에 충동함으로써 불순물 이온을 기판 내부로 도핑시키는 방법 등이 있다. As a method of doping an impurity into a silicon substrate, there are a method of implanting an impurity during silicon crystal growth and a method of implanting an impurity through the substrate surface after silicon crystal growth. The method of doping impurities through the substrate surface may include exposing the substrate surface to a gas or solid containing impurities in a high temperature state, a method of maintaining a high temperature state after forming a layer containing impurities on the substrate surface. There is a method of doping impurity ions into the substrate by placing the wafer in a vacuum and accelerating impurity ions onto the substrate surface.

(C) 반사방지막 형성 단계(C) antireflection film forming step

광이 입사되는 기판의 표면에 표면 조직화 공정을 수행한 후, 표면 조직화된 기판의 표면 상에 반사 방지막을 형성한다. 반사 방지막은 반사 방지막 표면에서 반사된 광과 실리콘 기판 표면에서 반사된 광이 서로 상쇄간섭을 일으키도록 함으로써 반사되는 광의 양을 감소시켜 웨이퍼 내부로 유입되는 광량을 증가시킬 수 있다. 또한, 반사 방지막은 상기와 같은 상쇄 간섭을 통하여 특정 파장영역의 광에 대한 선택성을 향상시킬 수 있다. 반사 방지막은 소정 굴절률을 갖는 물질로 형성되고, 반사 방지막의 두께는 반사 방지막의 굴절률 및 실리콘 웨이퍼의 굴절률을 기초로 위에서 언급한 상쇄 간섭을 일으킬 수 있도록 최적화 될 필요가 있다. 일례로, 반사 방지막은 질화 실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다. After performing a surface organization process on the surface of the substrate on which light is incident, an antireflection film is formed on the surface of the surface structured substrate. The anti-reflection film may reduce the amount of reflected light by increasing the amount of light introduced into the wafer by causing the light reflected from the anti-reflection film surface and the light reflected from the silicon substrate surface to cancel each other. In addition, the anti-reflection film may improve selectivity with respect to light in a specific wavelength region through the cancellation interference as described above. The antireflection film is formed of a material having a predetermined refractive index, and the thickness of the antireflection film needs to be optimized to cause the above-mentioned destructive interference based on the refractive index of the antireflection film and the refractive index of the silicon wafer. In one example, the anti-reflection film may be formed of silicon nitride (SiNx).

반사 방지막은 단층 구조로 형성될 수도 있으나, 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 층이 적층된 적층 구조로 형성될 수도 있다. The anti-reflection film may be formed in a single layer structure, but may be formed in a laminated structure in which a plurality of layers having different refractive indices are stacked.

(D) 전극 인쇄 단계(D) electrode printing step

(1) 전면 전극 인쇄 단계(1) front electrode printing step

전면 전극을 인쇄하기 위하여 전면 전극을 설계한 후, 설계에 따라 전면 전극용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포한다. After the front electrode is designed to print the front electrode, the conductive paste for the front electrode is applied by screen printing according to the design.

전면 전극의 면적이 증가하면 기판으로 입사되는 광량이 감소하게 되고, 전면 전극의 면적이 감소하게 되면 전면 전극 자체의 저항이 증가하게 되는 문제점이 있으므로, 이러한 사항들을 고려하여 최적의 전면 전극을 설계한다. 구체적으로, 전면 전극은 제1 방향으로 연장되고 제1 방향에 수직한 제2 방향을 배열된 복수의 제1 전면전극 패턴 및 제2 방향으로 연장되고 복수의 제1 전면전극 패턴과 전기적으로 연결된 제2 전면전극 패턴을 구비하도록 설계된다. 태양 전지의 효율을 증가시키기 위하여, 제1 전면전극 패턴의 폭과 이격 간격 및 제2 전면전극 패턴의 폭과 이격 간격을 최적의 값으로 설계하여야 한다. 일례로, 전면 전극은 기판 전면의 전체 면적에 대해 약 2% 내지 10% 정도 되도록 상기 전극 패턴들의 폭 및 이격간격이 설계될 수 있다. When the area of the front electrode increases, the amount of light incident on the substrate decreases. When the area of the front electrode decreases, the resistance of the front electrode itself increases. Therefore, the optimal front electrode is designed in consideration of these matters. . In detail, the front electrode includes a plurality of first front electrode patterns extending in a first direction and arranged in a second direction perpendicular to the first direction, and a first electrode extending in a second direction and electrically connected to the plurality of first front electrode patterns. It is designed to have two front electrode patterns. In order to increase the efficiency of the solar cell, the width and the spacing of the first front electrode pattern and the width and the spacing of the second front electrode pattern should be designed to the optimum values. For example, the front electrode may have a width and a spacing interval of the electrode patterns to be about 2% to 10% of the total area of the front surface of the substrate.

전면 전극을 설계한 후, 설계한 바에 따라 전면 전극용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 반사 방지막 상부에 도포한다. 전면 전극용 도전성 페이스트는 금속 입자, 유기금속화합물, 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함할 수 있다. 전면 전극용 도전성 페이스트로는 앞에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 도전성 페이스트가 사용될 수 있다. 따라서, 전면 전극용 도전성 페이스트의 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다. After the front electrode is designed, the conductive paste for the front electrode is applied to the upper surface of the antireflection film by screen printing according to the design. The conductive paste for the front electrode may include metal particles, an organometallic compound, a glass frit, an organic binder, and a solvent. As the conductive paste for the front electrode, the conductive paste according to the embodiment of the present invention described above may be used. Therefore, the detailed description is abbreviate | omitted about the structure of the electrically conductive paste for front electrodes.

(2) 후면 전극 인쇄 단계(2) back electrode printing step

태양전지의 후면 전극은 전면전극이 형성된 전면에 대향하는 기판의 후면 상부에 형성된다. 태양전지의 후면 전극은 제1 후면전극 패턴과 이와 전기적으로 연결된 제2 후면전극 패턴을 포함할 수 있다.The back electrode of the solar cell is formed on the back of the substrate opposite to the front surface on which the front electrode is formed. The back electrode of the solar cell may include a first back electrode pattern and a second back electrode pattern electrically connected thereto.

후면 전극 중 제1 후면전극 패턴은 도전성분으로 알루미늄을 주로 포함하는 도전성 페이스트를 이용하여 형성된다. 제1 후면전극 패턴을 형성하기 위한 도전성 페이스트는 알루미늄 입자, 납 성분을 포함하지 않는 무연 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함할 수 있다.The first back electrode pattern of the back electrodes is formed using a conductive paste mainly containing aluminum as the conductive powder. The conductive paste for forming the first back electrode pattern may include aluminum particles, a lead-free glass frit containing no lead component, an organic binder, and a solvent.

후면 전극 중 제2 후면전극 패턴은 은 입자 또는 알루미늄 입자를 포함하는 금속 입자, 유기금속화합물, 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 도전성 페이스트에 의해 형성될 수 있다. 후면전극 중 제2 후면전극 패턴을 형성하기 위한 도전성 페이스트로는 앞에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 도전성 페이스트가 사용될 수 있다. 따라서, 제2 후면전극 패턴용 도전성 페이스트의 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다. The second back electrode pattern of the back electrodes may be formed by a conductive paste including metal particles, organometallic compounds, glass frits, organic binders, and solvents including silver particles or aluminum particles. As the conductive paste for forming the second rear electrode pattern among the rear electrodes, the conductive paste according to the embodiment of the present invention described above may be used. Therefore, the detailed description of the structure of the conductive paste for the second back electrode pattern is omitted.

본 발명의 일실시예에 있어서, 도전 성분으로 알루미늄과 은을 포함하는 제1 후면 전극용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 소정 폭을 갖는 제2 후면전극 패턴을 형성한 후, 제2 후면전극 패턴을 사이에 두고 제2 후면전극 패턴의 가장자리 부분과 소정의 폭만큼 중첩하도록 제1 후면전극 패턴용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 제1 후면전극 패턴을 형성함으로써 후면 전극을 인쇄할 수 있다. In one embodiment of the present invention, after printing the first back electrode conductive paste containing aluminum and silver as a conductive component by screen printing to form a second back electrode pattern having a predetermined width, the second back electrode The back electrode may be printed by printing the conductive paste for the first back electrode pattern by the screen printing method so as to overlap the edge portion of the second back electrode pattern by a predetermined width with the pattern therebetween to form the first back electrode pattern. .

이와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1 후면전극 패턴용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 소정 간격으로 이격된 둘 이상의 부분을 포함하는 제1 후면전극 패턴을 형성한 후, 제1 후면전극 패턴이 이격된 부분에 양쪽 가장자리 부분이 제1 후면전극 패턴과 각각 소정 폭만큼 중첩되도록 제2 후면전극 패턴용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 제2 후면전극 패턴을 형성함으로써 후면 전극을 인쇄할 수도 있다.
Unlike this, in another embodiment of the present invention, the conductive paste for the first back electrode pattern is printed by screen printing to form a first back electrode pattern including two or more portions spaced at a predetermined interval, and then the first The back electrode is formed by printing a second back electrode pattern by printing a conductive paste for the second back electrode pattern by screen printing so that both edge portions overlap each other with the first back electrode pattern by a predetermined width. You can also print.

(E) 열처리 단계(E) heat treatment step

전면 전극 및 후면 전극을 인쇄한 후, 시간에 대해 소정의 온도 프로파일을 갖도록 기판을 열처리한다. 일례로서, 기판은 도 2에 도시된 바와 같은 프로파일로 열처리될 수 있다. 도 2에서는 약 600℃ 이상의 온도에서 4 내지 5초 동안 가열하고, 최고온도가 약 784.4℃인 것으로 도시되어 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과한 것으로서, 도전성 페이스트의 조성 등을 고려하여 도 2에 도시된 그래프프는 적절하게 변경될 수 있다. After printing the front and back electrodes, the substrate is heat treated to have a predetermined temperature profile over time. As one example, the substrate may be heat treated to a profile as shown in FIG. In Figure 2 is heated for 4 to 5 seconds at a temperature of about 600 ℃ or more, the maximum temperature is shown to be about 784.4 ℃, this is only an embodiment of the present invention, in consideration of the composition of the conductive paste, Figure 2 The graph shown in FIG. Can be changed as appropriate.

기판을 도 2에 도시된 바와 같은 프로파일로 열처리하는 경우, 약 100 내지 200℃의 온도에서 전면 전극용 페이스트 및 후면 전극용 페이스트의 휘발성 용제는 증발되고, 약 200 내지 400℃의 온도에서 전면 전극용 페이스트 및 후면 전극용 페이스트의 유기 바인더의 적어도 일부가 연소되며 전면 전극용 페이스트에 포함된 유기금속화합물의 금속성분과 유기성분은 서로 분해되고, 분해된 유기성분의 적어도 일부가 연소된다. 그리고, 약 400 내지 600℃의 온도에서 전면 전극용 페이스트 및 후면 전극용 페이스트의 글라스 프릿이 연화된다. 이어서, 약 600 내지 800℃의 온도에서 전면 전극용 페이스트의 경우 분해된 금속 이온의 일부와 금속 입자로부터 용해된 금속 이온이 반사 방지막을 통과하여 기판으로 이동하게 되고, 금속 입자들 사이에 소결 접착이 일어나게 되며, 후면 전극용 페이스트의 경우 알루미늄 성분이 기판 내부로 확산하게 되어 후면 전계를 형성하게 되고 후면 전극용 페이스트에 포함된 금속 입자들 사이에 소결 접착이 일어나게 된다. 이후, 기판을 급격히 냉각시키면, 기판의 규소와 전면 전극용 도전성 페이스트 및 후면 전극용 도전성 페이스트의 금속 성분들 사이에 결합이 발생하게 된다. When the substrate is heat-treated with a profile as shown in FIG. 2, the volatile solvents of the front electrode paste and the back electrode paste are evaporated at a temperature of about 100 to 200 ° C., and the front electrode at a temperature of about 200 to 400 ° C. At least a part of the organic binder of the paste and the back electrode paste is burned, and the metal component and the organic component of the organometallic compound included in the front electrode paste are decomposed with each other, and at least a part of the decomposed organic component is burned. And the glass frit of the front electrode paste and the back electrode paste is softened at the temperature of about 400-600 degreeC. Subsequently, in the case of the front electrode paste at a temperature of about 600 to 800 ° C., some of the decomposed metal ions and metal ions dissolved from the metal particles move through the antireflection film to the substrate, and sintered adhesion between the metal particles is prevented. In the case of the back electrode paste, an aluminum component diffuses into the substrate to form a back electric field, and sintering adhesion occurs between the metal particles included in the back electrode paste. Subsequently, when the substrate is rapidly cooled, a bond is generated between the silicon of the substrate and the metal components of the conductive paste for the front electrode and the conductive paste for the back electrode.

본 발명에 있어서는, 전면 전극용 페이스트가 유기금속화합물을 포함하므로, 기판의 규소 원자와 결합할 수 있는 금속 이온 성분이 증가하게 되고, 그 결과, 전면 전극의 금속과 기판의 반도체 사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 태양전지는 향상된 효율을 갖게 되는 것이다. In the present invention, since the front electrode paste contains an organometallic compound, the metal ion component that can be bonded to the silicon atoms of the substrate is increased. As a result, the contact resistance between the metal of the front electrode and the semiconductor of the substrate is increased. Can be reduced. That is, the solar cell manufactured according to the embodiment of the present invention will have improved efficiency.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (12)

금속성분과 유기성분이 결합한 유기금속화합물(Organo-Metallic Compound)을 포함하는 도전성 물질;
글라스 프릿;
유기 바인더; 및
용제를 포함하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.
Conductive materials including organo-metallic compounds in which metal and organic components are combined;
Glass frit;
Organic binders; And
Electroconductive paste for solar cell electrode formation containing a solvent.
제1항에 있어서, 상기 유기성분은 카르복실기, 머캅토기, 아미노기, 에스테르기, 에테르기, 부틸기 및 아황산기 중 적어도 하나를 구비하는 방향족 또는 지방족 탄화수소화합물인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트. The conductive material of claim 1, wherein the organic component is an aromatic or aliphatic hydrocarbon compound having at least one of a carboxyl group, a mercapto group, an amino group, an ester group, an ether group, a butyl group, and a sulfite group. Paste. 제2항에 있어서, 상기 유기금속화합물은 상기 금속성분이 은(Ag)인 유기은화합물(Organo-Silver Compound)을 포함하고,
상기 도전성 물질은 은 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.
The method of claim 2, wherein the organometallic compound comprises an organo-silver compound of which the metal component is silver (Ag),
The conductive material further comprises a silver powder conductive paste for forming a solar cell electrode.
제3항에 있어서, 상기 은 분말은 평균 크기가 0.4 내지 2.0㎛인 구형상을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The conductive paste of claim 3, wherein the silver powder has a spherical shape having an average size of 0.4 to 2.0 μm. 제4항에 있어서, 비표면적이 30m2/g 이상인 아연 산화물 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The conductive paste for forming a solar cell electrode according to claim 4, further comprising a zinc oxide powder having a specific surface area of 30 m 2 / g or more. 제4항에 있어서, 상기 글라스 프릿은 SiO2-Al2O3-PbO-B2O3계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2-ZnO계 및 SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 중 하나의 복합체 분말인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The glass frit of claim 4, wherein the glass frit is SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZrO 2 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZnO based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO -B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO -based, and SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO- B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO system of one of the composite powder The electrically conductive paste for solar cell electrode formation characterized by the above-mentioned. 제6항에 있어서, 상기 복합체 분말은 1.5 내지 3.5㎛의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The conductive paste of claim 6, wherein the composite powder has an average particle diameter of 1.5 to 3.5 μm. 제3항에 있어서, 상기 은 분말은 평균 크기가 0.9 내지 1.9㎛인 플레이크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The conductive paste of claim 3, wherein the silver powder has a flake shape having an average size of 0.9 μm to 1.9 μm. 제8항에 있어서, 상기 도전성 물질은 평균 크기가 3.5 내지 5.5㎛인 구형상의 알루미늄 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The conductive paste of claim 8, wherein the conductive material further comprises spherical aluminum powder having an average size of 3.5 to 5.5 μm. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 글라스 프릿은 SiO2-Al2O3-B2O3계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2-ZnO계 및 SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 중 하나의 무연 복합체 분말인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트.The glass frit according to claim 8 or 9, wherein the glass frit is SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZrO 2 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 system, SiO 2 -Al Forming a solar cell electrode, characterized in that the lead-free composite powder of one of 2 O 3 -B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO and SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO Conductive paste. 내부에 p-n 접합이 형성된 반도체 기판의 수광면 상부에 반사 방지막을 형성하는 단계;
상기 반사 방지막 상부에 은 입자를 포함하는 금속 입자, 은과 유기성분이 결합된 유기은화합물, 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 제1 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 전면전극을 인쇄하는 단계;
상기 수광면에 대향하는 상기 반도체 기판의 후면에 후면전극을 형성하는 단계; 및
상기 전면전극 및 상기 후면전극이 형성된 반도체 기판을 소성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
Forming an anti-reflection film on the light receiving surface of the semiconductor substrate having a pn junction therein;
Printing a front electrode on the anti-reflection film by coating a first conductive paste including metal particles including silver particles, an organic silver compound combined with silver and an organic component, a glass frit, an organic binder, and a solvent by screen printing;
Forming a rear electrode on a rear surface of the semiconductor substrate facing the light receiving surface; And
Firing a semiconductor substrate on which the front electrode and the back electrode are formed.
제11항에 있어서, 상기 후면전극을 형성하는 단계는,
상기 후면 상부에 은 입자 또는 알루미늄 입자를 포함하는 금속 입자, 은과 유기성분이 결합된 유기은화합물, 무연 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 제2 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 제1 후면전극 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1 후면전극 패턴과 소정 폭만큼 중첩하도록 상기 후면 상부에 알루미늄 입자를 포함하는 금속입자, 무연 글라스 프릿, 유기 바인더 및 용제를 포함하는 제2 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 제2 후면전극 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 11, wherein forming the back electrode comprises:
The first rear electrode is coated with a second conductive paste including a metal particle including silver particles or aluminum particles, an organic silver compound in which silver and an organic component are combined, a lead-free glass frit, an organic binder, and a solvent by using a screen printing method. Forming a pattern; And
The second back electrode is coated with a second conductive paste including a metal particle including aluminum particles, a lead-free glass frit, an organic binder, and a solvent by screen printing to overlap the first back electrode pattern by a predetermined width. A method of manufacturing a solar cell comprising the step of forming a pattern.
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US20220310854A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-29 Azur Space Solar Power Gmbh Solar cell contact arrangement

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