KR20120115444A

KR20120115444A - 비히클 조성물 및 이를 이용한 전도성 조성물

Info

Publication number: KR20120115444A
Application number: KR1020110032552A
Authority: KR
Inventors: 장용운; 김성철; 장승준; 김철희
Original assignee: (주)덕산테코피아
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-10-18
Also published as: KR101368314B1

Abstract

본 발명의 일측면은 셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더; 상기 바인더를 개질하는 2차아민; 희석제; 및 첨가제를 포함하는 비히클 조성물을 개시한다.

Description

비히클 조성물 및 이를 이용한 전도성 조성물{Vehicle compositon and conductive composition using the same}

본 발명은 비히클 조성물 및 이를 이용한 전도성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 소자나 부품의 전극이나 배선을 형성하는 잉크나 페이스트의 비히클로 사용되는 비히클 조성물 및 이를 이용한 전도성 조성물에 관한 것이다.

전도성 페이스트(또는 잉크)는 각종의 전자소자를 제조함에 있어서, 전극 또는 배선을 형성하기 위한 필수적인 소재로 매우 다양하게 적용되고 있다. 특히, 전도성 페이스트(또는 잉크)는 태양전지 전극, PDP버스전극, FPCB전극, 각종의 반도체 인쇄회로등에 다양하게 적용되고 있다.

예컨데, 태양전지는 일반적으로 소재에 따라 실리콘 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 연료감응형등으로 분류되고, 전지의 두께에 따라 기판형과 박막형으로 나뉜다. 현재 태양광 발전용으로 널리 쓰이고 있는 것은 기판형 결정질 실리콘 태양전지로서, PN접합에 의해 전계(電界)가 발생하고, 태양전지에 빛이 입사되면 반도체내의 전자(-)와 정공(+)이 여기되어 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 되어, 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 되고, P형 반도체와 N형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부 회로로 흐르게 하면 전류가 발생하는 원리를 가지고 있다.

이 때, 실리콘 기판의 전면에는 빛의 반사를 최소화하기 위한 실리콘 질화막 또는 산화막 등의 반사방지층이 포함되고, 반사방지층 상부에는 전면전극이 구비되며, 실리콘 기판의 후면에는 후면전극이 구비된다.

전극을 형성하는 페이스트는 일반적으로 금속 분말, 유리 프릿(Glass Frit), 유기비히클을 섞어 생산하는데 금속분말로서 전면에는 은, 후면에는 은이나 은과 알루미늄(Al)을 섞은 페이스트를 사용하고 있다.

태양전지에서 전극은 셀에서 발생한 전자를 외부 회로로 흐르게 해 전류를 발생시키기 때문에 태양전지 효율에 중대한 영향을 미쳐 구성물의 균일성과 분산성 등을 유지하는 것이 기술력의 척도가 되고 있다. .

따라서 전도성 조성물의 제조는 전도성 충전제, 유리프릿, 바인더, 희석제, 첨가제에 관한 세부요소 기술별 축적된 기술이 필요하며, 특히 기판 인쇄성, 부착성(표면경도저항감소, 도막수축 방지, 유동성, 저장안정성등을 향상시키기 위해서 비히클은 중요한 역할을 하므로 비히클에 관한 연구가 진행되고 있다.

특히, 종래의 비이클은 전도성 충전제로 Ag에 적합하게 제조되어 있어, 다른 금속 특히 Cu가 사용될 때 적합하지 않은 문제점이 있어 Ag대비 비용이 저렴한 Cu를 전도성 충전제로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있으며, Cu에도 적용가능한 비히클의 개발이 중요한 연구과제가 되고 있다.

본 발명의 일측면은 비히클의 주재료인 바인더를 제어하여 바인더가 용해 후 점성이 높아져서 수지화되려는 성질을 억제하여 유연성을 향상시켜, 인쇄성이 높고, 고온소성에서도 소성특성이 향상되는 비히클 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 전도성 충전제로서 Ag이외 Cu, Ni, Al등에도 적용가능한 전도성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 비히클 조성물은,

셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더;

상기 바인더를 개질하는 2차아민;

희석제; 및

첨가제를 포함한다.

이 때, 상기 바인더는 셀룰로스계 수지를 필수적으로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 셀룰로스계 수지는 에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸히드록시에틸 셀룰로스, 니트로셀룰로스, 히드록시 에틸셀룰로스, 및 에틸셀룰로스 에테르로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상을 포함한다.

상기 2차아민은 디메틸아민(Dimethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 디프로필아민(Dipropylamine), 디부틸아민(Dibutylamine), 및 디이소프로필아민(Diisopropylamine)으로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상을 포함하며, 바인더 100중량부에 대해서 200 내지 800중량부로 포함될 수 있다.

상기 희석제는 글리콜에테르류, 또는 텍사놀, 에스테르 알콜, 및 테르펜으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, 바인더 100중량부에 대해서 100 내지 500중량부로 포함될 수 있다.

상기 첨가제는 분산제, 칙소제, 레벨링제, 환원제, 방청제로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상을 더 포함한다.

상기 분산제는 변성 폴리메틸메타크릴레이트 또는 소듐디옥틸셀포석시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate)를 사용할 수 있고, 상기 바인더 100중량부에 대해서 10 내지 100 중량부로 포함될 수 있다.

상기 칙소제는 상기 바인더 100중량부에 대해서 5 내지 25 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 도전성 조성물은,

상기 바인더를 개질하는 2차아민;

희석제;

첨가제;

전도성 충전제; 및

유리프릿;을 포함한다.

상기 전도성 충전제는 Ag, Cu, Al, 및 Ni로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진 금속분말을 포함하며, 전도성 조성물 전체에서 60 내지 85중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 전도성 충전제는 Ag, Cu, Al, Ni 및 CNT, 그라핀, 블랙카본, ZnO로 구성되는 군에서 선택되는 나노파티클을 더 포함할 수 있다. 또한, 전도성 충전제는 Sn, Bi, Pb, In, Sb, Mg, Np, Pu, Te, Cd, Ta및 Ra로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 단독 또는 합금으로 이루어진 분말을 더 포함할 수 있다.

상기 유리프릿은 Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO-BaO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO-BaO계를 사용할 수 있으며, 평균지름은 0.01~10㎛Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO-BaO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO-BaO일 수 있다. 유리프릿은 전체 전도성 조성물 중 2 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 비히클 조성물의 제조방법은,

셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더를 2차아민에 첨가하여 150℃ 이하에서 혼합하고, 500rpm미만에서 교반하면서 희석제, 및 첨가제를 혼합하여 비히클을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 도전성 조성물의 제조방법은,

셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더를 2차아민에 첨가하여 150℃ 이하에서 혼합하고, 500rpm미만에서 교반하면서 희석제, 및 첨가제를 혼합하여 비히클을 제조하는 단계;

전도성 충전제를 상기 비히클에 혼합-교반하는 단계; 및

상기 혼합물을 분산시키고 탈포하는 단계를 포함한다.

본 발명으 또 다른 측면은,

전술한 비히클 조성물 또는 제12항 내지 제19항의 도전성조성물을 사용하여 제조된 전자제품이다.

본 발명의 일측면에 따른 비히클 조성물을 사용할 경우 점성 및 칙소성을 유지하면서도 유연하게 되게 되며, 형성되는 도전성 도막은 도막의 수축으로 인한 미세균열 발생이 억제되어 저항이 감소하고 표면경도가 상승되며, 특히 도막의 인쇄시 엣지부분 단락을 향상시키는 효과가 있다.

또한 전도성 조성물은 전도성 충전제의 성분에 관계없이 종래에 적용하기 어려웠던 금속인 구리에도 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1 본 발명의 일측면인 전도성 조성물의 제조방법을 보이는 공정도.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한, 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 상용된 것은 아니다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다.

비히클 조성물

본 발명의 일 측면에 따른 비히클 조성물은 바인더, 2차 아민, 희석제 및 첨가제를 포함하여 구성된다.

용액중합에서의 중합촉매

1. 바인더

본 발명에 따른 바인더는 넓은 온도범위에서 유연성을 유지하는 재료로서, 비제한적으로 셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 폴리에스테르(Poly Ester)등이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.

특히, 셀룰로스계 수지가 필수적으로 포함되는 것이 바람직하며, 셀룰로스계 수지로는 에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸히드록시에틸 셀룰로스, 니트로셀룰로스, 히드록시 에틸셀룰로스, 에틸셀룰로스 에테르등이 사용될 수 있다.

이 때, 셀룰로스계 바인더는 20 내지 200의 분자량을 가지는 것이 유용한 레올로지 특성을 가지며, 이 범위 내의 분자량을 사용함으로써 비히클의 점도의 조정이 가능해진다.

2. 희석제

본 발명에 사용되는 희석제는 바인더와 결합하여 인쇄방법에 부합하는 점도를 형성한다.

본 발명에서 희석제는 바람직하게는 글리콜에테르류, 에스테르 알콜, 테르펜, 또는 텍사놀(Texanol : 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트) 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

예를들면, 글리콜에테르류로는 부틸 Carbitol?(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르); 디부틸 Carbitol?(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 Carbitol? 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트)이 사용될 수 있고, 테르펜은 알파- 또는 베타-테르피네올이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명의 희석제는 사용되는 인쇄방식에 따라 사용량을 조절할 수 있으나, 대체적으로 바인더 100중량부에 대해서 100 내지 500중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 희석제가 500중량부를 초과하여 포함되면 점도와 칙소가 떨어지져 부착력이 저하되는 문제가 있고, 희석제가 100량부 미만으로 포함되면 점도와 칙소가 높아져서 인쇄성이 저하되는 문제점이 있기 때문이다.

3. 2차아민

본 발명에 사용되는 2차아민은 모듈러스(modulus)가 낮은 바인더로 개질하기 위해 사용되며, 바인더 100중량부에 대해서 200 내지 800중량부로 포함시킨다.

2차아민은 800중량부를 초과하여 포함되면 비히클의 점도와 칙소가 떨어지는 문제가 있고, 희석제가 200중량부 미만으로 포함되면 점도가 증가하여 수지화되려는 경향이 강하게 되기 때문이다.

2차아민은 바인더가 희석제에만 직접 용해될 경우 용해 후 점성이 높아져서 수지화되려는 성질을 방지하며, 비히클을 유연하게 만들면서도, 용제를 다량 사용할 경우처럼 비히클을 묽게하지 않고 점성을 유지하게 한다. 이 때, 2차아민과 바인더의 반응메커니즘은 명확하게 규명되지 않았지만 2차아민과 바인더의 혼합은 이와 같은 결과를 발생시키는 것이 본 발명자들의 실험결과 확인되었다.

2차아민의 예로는 디메틸아민(Dimethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 디프로필아민(Dipropylamine), 디부틸아민(Dibutylamine) , 디이소프로필아민(Diisopropylamine)이 사용될 수 있다.

4. 첨가제

(1) 분산제

분산제는 바인더와 전도성 충전제의 원활한 분산을 위하여 사용되며 소성전 300℃미만의 건조공정에서 불순물이 잔류하지 않는 계면활성제를 사용한다. 이러한 분산제의 일예로 비수용성 계면활성제인 변성된 폴리메틸메타크릴레이트 (Hypermer KD 1 ~ 10, Croda사) 또는 소듐디옥틸설포석시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate) (AEROSOL OT-100, Cytec사)를 사용할 수 있다. 분산제는 바인더 100중량부에 대해서 10 내지 100 중량부로 포함시키는 것이 바람직하다. 분산제가 100중량부를 초과하여 포함되면 비히클의 물성 저하가 발생하는 문제가 있고, 분산제가 10중량부 미만으로 포함되면 부착력을 감소시키는 문제점이 있기 때문이다.

(2) 칙소제

칙소제는 인쇄성을 향상시키기 위해 포함된다. 칙소성은 응력이 커진 만큼 점도가 낮아지고 응력이 적은 만큼 점도가 높아지는 성질로 인쇄에 있어 없어서는 안될 인자이다. 칙소제는 비히클과 전도성 충전제의 분리 방지 역할도 한다.

이러한 칙소제로는 bis-amide wax (Thixotrol　ST), 수첨케스트오일이 사용될 수 있다. 칙소제는 바인더 100중량부에 대해서 5 내지 25 중량부로 포함시키는 것이 바람직하다.

(3) 레벨링제

레벨링제는 도막이 표면 장력의 부분적 차이에 의해 볼록하거나 오목한 파도 모양처럼 나타나는 문제가 발생하는데, 이때 도막 표면에 분포하여 표면 평활성 작용을 해서 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘계 레벨링제를 사용할 수 있다.

실리콘계 레벨링제는 바인더 100중량부에 대해서 5 내지 25 중량부로 포함시키는 것이 바람직하다.

(4)환원제

환원제는 전도성 충전제의 표면이 산화될 때 이를 환원시키는 역할을 하기 위한 것으로, 공지의 전도성 페이스트 제조에 사용되는 공지의 환원제가 사용될 수 있으며 일예로 하이드로퀴논을 바인더 100중량부에 대해서 1 내지 5중량부로 포함시킬 수 있다.

(5)방청제

방청제는 아민계 방청제, 암모늄계 방청제 중 적어도 하나 이상의 물질이 사용될 수있다. 방청제는 열경화 시 용제 내에 존재하는 수분과 용제가 기화되면서 흡수하는 수분과 대기 중 습도 및 금속분말 공극 사이에 존재하는 습도와 산소가 방출 될 때 100℃ 이상에서 서서히 기화되어서 습도와 산소를 제거하고 금속분말 외부에 착화합물이 형성되어 금속분말의 부식을 방지한다.

일례로, 벤조트리아졸 또는 아미노트리아졸을 바인더 100중량부에 대해서 1 내지 5중량부로 포함시킬 수 있다.

한편 첨가제로는 전술한 물질 이외에 일반적으로 인쇄특성에 맞게 알려진 각종의 물질들을 더 포함할 수 있다.

전도성 조성물

본 발명의 다른 측면에 따른 전도성 조성물은 전술한 비히클에 전도성 충전제와, 유리프릿을 더 포함하여 구성된다.

전도성 충전제는 평균입경 0.5㎛~10㎛의 금속분말을 사용하는 하며, Ag, Cu, Al, S및 Ni으로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 금속이 단독 또는 합금으로 사용될 수 있다.

이 때, 금속분말의 형상·크기는, 특히 한정되지 않고, 해당 분야로 공지의 것을 사용할 수 있다. 금속분말은 전체 전도성 조성물 중에 60 내지 85%로 포함된다.

또한, 전도성을 향상시키기 위해 평균입경 20nm ~ 100nm의 나노사이즈 Ag, Cu, Al, Ni 및 CNT, 그라핀, 블랙카본, ZnO 등의 나노파티클을 사용하여 금속분말 공극 사이에 위치하여 저온에서 용융 또는 브릿지 역할을 하여 전도성을 좋게 하는 것이 바람직하다. 이 때, 나노파티클은 전체 전도성 조성물 중에 3 내지 7%로 포함될 수 있다.

또한, Sn, Bi, Pb, In, Sb, Mg, Np, Pu, Te, Cd, Ta및 Ra로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 단독 또는 합금으로 이루어진 분말을 더 포함할 수 있다. 상기 금속들은 특히 결정형 태양전지의 소성온도가 500℃ 내지 870℃인 점을 고려할 때 상기 온도 내에서 적합한 녹는점을 가지면서 소결억제등의 효과를 가질 수 있기 때문이다.

유리프릿은 도전성 조성물에 사용되는 공지의 유리프릿을 사용할 수 있으며, 무납유리 프리트도 사용가능하다.

무납 유리프릿을 이용하는 경우, 예를 들면, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO-BaO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO-BaO계 등을 사용할 수 있다. 유리 프리트의 형상·크기는, 특히 한정되지 않고, 해당 분야로 공지의 것을 사용할 수 있다.

유리 프릿의 평균 지름은, 0.01~10㎛를 사용하며, 바람직한 것은 0.05~2㎛, 또한 더욱 바람직한 것은 1~2㎛이다. 이 때, 또한 여기에서 평균 지름은 유리 프릿이 부정형의 경우, 최장의 지름의 각각 평균을 말한 것으로 한다.

또한 유리프릿은, 전체 전도성 조성물 중 2 내지 5중량%으로 포함된다. 유리 프릿의 함유량이 이 범위이라면, 반사방지막으로 확산이 양호하여 양호한 접착 강도 및 접촉을 얻을 수 있다.

비히클은 전술한 비히클 조성물이 사용되며, 비히클은 전체 전도성 조성물 중 15 내지 25중량%로 포함된다.

전도성 조성물의 제조방법

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 조성물의 제조 방법을 나타낸 개략 공정도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 조성물의 제조 방법은 희석제, 2차아민, 바인더 및 첨가제를 혼합하는 단계(S11), 충전제를 혼합-교반시킨 후 탈포하는 단계(S12), 상기 혼합물을 분산시키고 탈포하는 단계(S13)를 포함한다.

상기 S11 단계에서는 바인더를 2차아민에 첨가하여 150℃ 이하에서 용액중합하고, 500rpm미만에서 교반하면서 희석제, 분산제, 칙소제, 레벨링제, 환원제, 방청제를 첨가하여 온도를 상온 이하로 내리고 숙성시킨다. 본 단계에서 필요에 따라 다가 추가의 활성제, 점증제 등을 함께 또는 각각 첨가할 수 있다.

S12 단계에서는 충전제인 도전성 충전제, 유리프릿을 넣고 교반기에서 혼합한 후 탈포한다. 도전성 충전제는 금속분말 단독으로 사용하거나 나노파티클을 더 포함할 수 있다.

S13 단계에서는 교반기에서 혼합한 물질을 3-Roll Mill등으로 분산시킨다.

실시예 1

비히클 조성물의 제조

에틸 셀룰로오스(다우케미칼 Ethocl SDT-20~STD 200)를 개질하기 위해 2차아민인 n-DBA(di buthyl amine)을 바인더 100중량부에 대해 400중량부의 비율로 첨가하여 150℃ 미만에서 용액 중합하여 유연하게 제조한 후, 500rpm 미만에서 교반하면서 희석제로 텍사놀(이스트만)을 첨가하고, 이후 분산제로는 Hypermer KD2(CRODA사)를 사용하였다. 칙소제로는 수첨캐스트 오일을 사용하고 레벨링제로는 KF-96 (Shin Etsu사)을 첨가하였다. 또한, 환원제로 하이드로퀴논, 방청제로 벤조트리아졸, 아미노트리아졸 등을 첨가하였다.

실시예 2-4

실시예 1과 같은 방법으로 조성을 달리하여 표 1과 같이 실시예 2-4의 비히클 조성물을 제조하였다.

비교예 1-4

실시예 1과 같은 방법으로 조성을 달리하여 비교예 1-4의 비히클 조성물을 제조하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
바인더	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g	에틸셀룰로스 100g
2차아민	200g	400g	500g	800g	ⅹ	400g	400g	150g
희석제	120g	120g	130g	130g	520g	130g	130g	130g
분산제	텍사놀40g	텍사놀40g	텍사놀40g	텍사놀40g	텍사놀40g)	ⅹ	BYK 307 40g	텍사놀40g
칙소제	17g	17g	17g	17g	17g	17g	17g	17g
레벨링제	17g	17g	17g	17g	17g	17g	17g	17g
환원제	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g
방청제	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g	1.6g

실험예 1 - 비히클 조성물의 평가

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
인쇄성	○	○	○	◎	○	○	△	×
기판부착성	◎	◎	◎	○	○	△	○	×

인쇄성은 말콤 점도계에서 24시간 교반하여 점도가 상승 정도를 측정하여 평가하였고, 기판부착성은 마이크로 경도계로 표면경도를 측정하여 평가하였다. 이 때, 표면경도는 소결치밀도와 일반적으로 비례관계에 있는 것으로 추정된다.

이에 따르면, 본 발명에 따른 실시예들은 인쇄성 및 기판부착성이 양호하였으나, 비교예 1은 점도와 칙소가 너무 낮아서 추가의 점증제등의 사용이 추가가 필요하며, 이 경우 부착력을 저하시키고 이는 소성시 불순물로 작용하여 소결치밀도가 떨어질 것으로 예측되었고, 비교예 2는 인쇄 균일성을 저하되어 부착력이 떨어져 소결치밀도가 떨어졌으며, 비교예 3은 실리콘계 계면활성제를 사용할 경우 인쇄성과 비저항이 나빠지는 것으로 평가되었다. 비교예 4는 에틸 셀룰로스가 다시 수지화되려는 경향이 발생하여 인쇄성이 매우 나쁘게 평가되었다.

실시예 5-8

실시예 1 내지 실시예 4의 비히클을 제조한 후 도전성 충전제, 나노파티클, 및 유리프릿을 첨가하여 실시예 5 내지 8의 도전성 조성물을 표 2와같이 제조하였다.

비교예 5-8

비교예 5 내지 8의 비히클을 제조한 후 도전성 충전제 및 유리프릿을 첨가하여 비교예 5 내지 8의 도전성 조성물을 표 3과 같이 제조하였다.

	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
비히클	실시예 2	실시예 3	실시예 2	실시예 3
금속분말	Cu 70중량%	Cu 70중량%	Ag70중량%	Ag80중량%
나노파티클	Cu 5중량%	Ag 5중량%	Ag 5중량%
유리프릿	Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계 3.5중량%	Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계 3.5중량%	Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계 3.5중량%	Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계 3.5중량%

태양전지의 제조

얻어진 4 종류의 조성물을 사용하여 태양 전지를 제조하였다. 우선, Si 기판을 준비하였다. 이 Si 기판의 후면측에 버스전극용의 도전성 페이스트(은 페이스트)를 스크린 인쇄에 의해 도포하고 건조시켰다.

건조시킨 은 페이스트와 일부 중첩되도록 후면 전극용 알루미늄 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고 건조시켰다. 각 페이스트의 건조 온도는 150 ℃로 하였다. 또한, 이면의 각 전극의 막 두께는 건조 후 막 두께로, 알루미늄 페이스트35 ㎛, 및 은 페이스트 20 ㎛가 되도록 도포하였다. 또한, 본 발명의 페이스트를 수광측인 전면상에 스크린 인쇄에 의해 도포하고 건조시켰다.

얻어진 기판에 대해서, 적외선 소성로에서 피크 온도 약 730 ℃ 및 내부-외부(IN-OUT) 약 5 분의 조건으로, 도포된 페이스트를 동시에 소성하여, 목적으로 하는 태양 전지를 얻었다.

실험예 2 - 전지의 평가

얻어진 태양 전지 기판의 전기 특성(I-V 특성)을 전지 시험기에 의해 평가하였다. Eff: 전환 효율(％) 및 Rs: 직렬 저항(Ω·㎠)을 측정하였다. 이 때, Eff가 높은 것이 태양 전지로서의 발전 성능이 우수하며 Rs는 낮은 것이 태양 전지로서의 발전 성능이 우수하다. 결과를 하기 표 2에 정리하였다.

실험예 2

	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
Eff(％)	15.3	16.3	16.8	16.5
Rs(Ω·㎠)	0.5	0.3	0.2	0.3

이에 따르면 본 발명에 따라 제조된 비히클 조성물을 사용하는 경우 전도성 충전제에 관계없이 우수한 전환 효율(％) 및 직렬 저항(Ω·㎠)을 나타내었다.

Claims

셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더;
상기 바인더를 개질하는 2차아민;
희석제; 및
첨가제를 포함하는 비히클 조성물.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 셀룰로스계 수지를 필수적으로 포함하는 비히클 조성물.
제2항에 있어서,
상기 셀룰로스계 수지는 에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸히드록시에틸 셀룰로스, 니트로셀룰로스, 히드록시 에틸셀룰로스, 및 에틸셀룰로스 에테르로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상을 포함하는 비히클 조성물.
제1항에 있어서,
상기 2차아민은 디메틸아민(Dimethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 디프로필아민(Dipropylamine), 디부틸아민(Dibutylamine), 및 디이소프로필아민(Diisopropylamine)으로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상을 포함하는 비히클 조성물.
제4항에 있어서,
상기 2차아민은 바인더 100중량부에 대해서 200 내지 800중량부로 포함되는 비히클 조성물.
제1항에 있어서,
상기 희석제는 글리콜에테르류, 또는 텍사놀, 에스테르 알콜, 및 테르펜으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 비히클 조성물.
제6항에 있어서,
상기 희석제는 바인더 100중량부에 대해서 100 내지 500중량부로 포함되는 비히클 조성물.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 분산제, 칙소제, 레벨링제, 환원제, 방청제로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상을 더 포함하는 비히클 조성물.
제8항에 있어서,
상기 분산제를 포함하고, 상기 분산제는 변성 폴리메틸메타크릴레이트 또는 소듐디옥틸셀포석시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate) 인 비히클 조성물.
제9항에 있어서,
상기 분산제는 상기 바인더 100중량부에 대해서 10 내지 100 중량부로 포함되는 비히클 조성물.
제8항에 있어서,
상기 칙소제를 포함하고, 상기 칙소제는 상기 바인더 100중량부에 대해서 5 내지 25 중량부로 포함되는 비히클 조성물.
셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더;
상기 바인더를 개질하는 2차아민;
희석제;
첨가제;
전도성 충전제; 및
유리프릿;을 포함하는 도전성 조성물.
제12항에 있어서,
상기 전도성 충전제는 Ag, Cu, Al, 및 Ni로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 단독 또는 합금으로 사용된 금속분말을 포함하는 도전성 조성물.
제13항에 있어서,
상기 금속분말은 전도성 조성물 전체에서 60 내지 85중량%로 포함되는 도전성 조성물.
제13항에 있어서,
상기 전도성 충전제는 Ag, Cu, Al, Ni 및 CNT, 그라핀, 블랙카본, ZnO로 구성되는 군에서 선택되는 나노파티클을 더 포함하는 도전성 조성물.
제13항 또는 제15항에 있어서,
상기 전도성 충전제는 Sn, Bi, Pb, In, Sb, Mg, Np, Pu, Te, Cd, Ta및 Ra로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상의 금속이 단독 또는 합금으로 이루어진 분말을 더 포함하는 도전성 조성물.
제13항에 있어서,
상기 유리프릿은 Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO-BaO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO-BaO계인 도전성 조성물.
제17항에 있어서,
상기 유리프릿의 평균지름은 0.01~10㎛Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO-BaO계, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO-BaO인 도전성 조성물.
제18항에 있어서,
유리프릿은 전체 전도성 조성물 중 2 내지 5중량%로 포함되는 도전성 조성물.
셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더를 2차아민에 첨가하여 150℃ 이하에서 혼합하고, 500rpm미만에서 교반하면서 희석제, 및 첨가제를 혼합하여 비히클을 제조하는 단계를 포함하는 비히클 조성물의 제조방법.
셀룰로스계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리비틸부티랄(Polyvinyl butyral), 및 폴리에스테르(Poly Ester)로 구성되는 군에서 선택되는 1종이상의 바인더를 2차아민에 첨가하여 150℃ 이하에서 혼합하고, 500rpm미만에서 교반하면서 희석제, 및 첨가제를 혼합하여 비히클을 제조하는 단계;
전도성 충전제를 상기 비히클에 혼합-교반하는 단계; 및
상기 혼합물을 분산시키고 탈포하는 단계를 포함하는 도전성 조성물의 제조방법.
제1항 내지 제11항의 비히클 조성물 또는 제12항 내지 제19항의 도전성조성물을 사용하여 제조된 전자제품.