KR20130045568A - 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지 - Google Patents

도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지 Download PDF

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Abstract

도전성 분말, 금속 유리, 소성관통(fire-through)용 무기 첨가물, 그리고 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트 및 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지에 관한 것이다.

Description

도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지{CONDUCTIVE PASTE AND ELECTRONIC DEVICE AND SOLAR CELL INCLUDING AN ELECTRODE FORMED USING THE CONDUCTIVE PASTE}
도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
태양 전지는 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함하며, 광 활성층에서 태양 광 에너지를 흡수하면 반도체 내부에서 전자-정공 쌍(electron-hole pair, EHP)이 생성되고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 n형 반도체 및 p형 반도체로 각각 이동하고 이들이 전극에 수집됨으로써 외부에서 전기 에너지로 이용할 수 있다.
한편 태양 전지는 반사 방지막(anti reflective coating, ARC)을 포함할 수 있다. 반사 방지막은 태양 전지 표면에서 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 높여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
그러나 반사방지막은 부도전성 물질로 만들어지므로 반도체 층으로부터 전극으로 이동하는 전하의 이동을 방해할 수 있다. 이에 따라 반사방지막 중 반도체 층과 전극 사이에 위치하는 부분을 선택적으로 제거할 수 있다.
반사방지막을 선택적으로 제거하는 방법으로 사진 식각 또는 레이저 조사를 들 수 있다. 그러나 이 경우 별도의 공정이 추가되어 제조 시간 및 비용이 증가될 수 있다. 또 다른 방법으로 전극 형성용 도전성 페이스트에 유리 프릿(glass frit)을 포함하고 유리 프릿의 화학적 반응에 의해 반사방지막을 제거하는 방법이 있다. 그러나 이 경우 유리 프릿이 부도전성 물질이므로 전극의 도전성을 떨어뜨릴 수 있다.
일 구현예는 별도의 공정을 추가하지 않으면서도 전극의 도전성을 확보할 수 있는 도전성 페이스트를 제공한다.
다른 구현예는 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 도전성 분말, 금속 유리, 소성관통(fire-through)용 무기 첨가물, 그리고 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트를 제공한다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 약 200 내지 1000℃ 온도에서 질화물, 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 막(film)을 소성관통할 수 있다.
상기 막은 질화규소, 산화규소, 질화티타늄, 산화티타늄, 질화알루미늄, 산화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 질화물, 산화물 또는 이들의 조합보다 산화력이 큰 금속 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 주석(Sn), 아연(Zn), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 납(Pb), 비스무트(Bi), 몰리브덴(Mo), 테크네튬(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 바나듐(V), 망간(Mn), 크롬(Cr), 철(Fe), 구리(Cu), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni) 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 주석(Sn), 아연(Zn), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 산화주석(SnO2), 산화은(Ag2O), 산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 산화바나듐(V2O3), 산화망간(MnO), 산화크롬(Cr2O3), 산화철(Fe2O3), 산화구리(CuO), 산화코발트(CoO), 산화팔라듐(PdO) 및 산화니켈(NiO)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 도전성 페이스트의 접촉저항을 낮출 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 35중량% 포함될 수 있다.
상기 도전성 분말, 상기 금속 유리 및 상기 유기 비히클은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 약 30 내지 99중량%, 약 0.1 내지 20중량% 및 잔량으로 포함될 수 있다.
상기 도전성 분말은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상술한 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 전극은 약 100 mΩ㎠ 이하의 접촉 저항을 가질 수 있다.
상기 전극은 약 100 μΩ㎝ 이하의 비저항을 가질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 반도체 기판, 그리고 상술한 도전성 페이스트를 사용하여 형성되고 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결되어 있는 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다.
상기 태양 전지는 상기 반도체 기판의 일면에 위치하는 반사 방지막을 더 포함할 수 있고, 상기 전극은 상기 반사 방지막을 소성관통하여 상기 반도체 기판과 접촉되어 있을 수 있다.
상기 전극은 약 100 mΩ㎠ 이하의 접촉 저항을 가질 수 있다.
상기 전극은 약 100 μΩcm 이하의 비저항을 가질 수 있다.
별도의 공정을 추가하지 않으면서도 전극의 도전성을 확보할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이고,
도 2 내지 도 6은 도 1의 태양 전지를 제조하는 방법을 차례로 도시한 단면도이고,
도 7은 실시예 및 비교예에 따른 전극 샘플의 전기적 특성을 평가하는 방법을 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
이하에서, '원소(element)'는 금속 및 반금속을 포괄하는 용어이다.
먼저, 일 구현예에 따른 도전성 페이스트에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 도전성 페이스트는 도전성 분말, 금속 유리, 소성관통(fire-through)용 무기 첨가물, 그리고 유기 비히클을 포함한다.
상기 도전성 분말은 은 또는 은 합금과 같은 은(Ag) 함유 금속, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 알루미늄(Al) 함유 금속, 구리(Cu) 또는 구리 합금과 같은 구리(Cu) 함유 금속, 니켈(Ni) 또는 니켈 합금과 같은 니켈(Ni) 함유 금속 또는 이들의 조합일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 다른 종류의 금속일 수도 있으며 상기 금속 외에 다른 첨가물을 포함할 수도 있다.
상기 도전성 분말은 약 1nm 내지 약 50㎛의 크기를 가질 수 있다.
상기 도전성 분말은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 약 30 내지 99중량%로 포함될 수 있다.
상기 금속 유리는 두 종류 이상의 금속 및/또는 반금속이 무질서한 원자 구조를 가지는 비정질 상태의 합금으로, 비정질 금속(amorphous metal)이라고도 부른다. 이 때 비정질 부분은 상기 금속 유리의 약 50 내지 100 부피%일 수 있고, 그 중에서 약 70 내지 100 부피%일 수 있고, 그 중에서 약 90 내지 100 부피%일 수 있다. 상기 금속 유리는 금속 유리는 실리케이트(silicate)와 같은 일반 유리와 달리 비저항이 낮아 도전성을 나타낸다.
상기 금속 유리는 전이 금속, 귀금속, 희토류 금속, 알칼리금속, 알칼리 토금속, 반금속 등의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 금속 유리는 예컨대 낮은 비저항을 가지는 원소(element), 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소, 그리고 산화성이 높은 원소 중 적어도 둘을 포함하는 합금일 수 있다.
상기 낮은 비저항을 가지는 원소는 금속 유리의 도전성을 결정하는 저저항성 금속으로, 예컨대 약 100μΩ㎝보다 낮은 비저항을 가질 수 있으며 이 중에서 약 15μΩ㎝보다 낮은 비저항을 가질 수 있다.
이러한 저저항성 금속으로는 예컨대 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 주석(Sn), 아연(Zn), 니켈(Ni), 칼륨(K), 리튬(Li), 철(Fe), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 루비듐(Rb), 크롬(Cr) 및 스트론튬(Sr)에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있다.
상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소는 상기 금속 유리의 유리 전이 온도(Tg) 이상의 온도에서 상기 도전성 분말과 고용체를 형성할 수 있는 성분이다.
예컨대 반도체 기판 위에 상기 금속 유리를 포함하는 도전성 페이스트를 적용하여 태양 전지의 전극을 형성하는 경우, 열처리에 의해 상기 금속 유리는 연화되고 상기 도전성 분말은 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소와 고용체를 형성하면서 연화된 금속 유리 내로 확산되어 이동할 수 있다. 최종적으로, 상기 도전성 분말은 반도체 기판으로 확산될 수 있으며 반도체 기판의 표면에 도전성 분말의 결정성 입자가 다량 생성될 수 있다. 이와 같이 반도체 기판의 표면에 생성된 결정성 도전성 분말 입자에 의해 태양 광에 의해 생성된 전하를 전극으로 효과적으로 이동시킬 수 있어서 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소는 상기 도전성 분말과의 혼합열(heat of mixing)이 0보다 작은 원소에서 선택될 수 있다.
일 예로 도전성 분말이 은(Ag)인 경우, 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소는 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메티윰(Pm), 사마리움(Sm), 루테티움(Lu), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 가돌리늄(Gd), 테르비움(Tb), 디스프로슘(Dy), 호르미움(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 도륨(Th), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 바륨(Ba), 이테르븀(Yb), 스트론튬(Sr), 유로퓸(Eu), 지르코늄(Zr), 리튬(Li), 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 인(P), 비소(As), 팔라듐(Pd), 금(Au), 플루토늄(Pu), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 안티몬(Sb), 규소(Si), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 백금(Pt) 및 수은(Hg)에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있다.
일 예로 도전성 분말이 알루미늄(Al)을 포함하는 경우, 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소는 팔라듐(Pd), 지르코늄(Zr), 백금(Pt), 도륨(Th), 프로메티윰(Pm), 가돌리늄(Gd), 테르비움(Tb), 루테티움(Lu), 하프늄(Hf), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마리움(Sm), 디스프로슘(Dy), 호르미움(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 플루토늄(Pu), 로듐(Rh), 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 우라늄(U), 니켈(Ni), 금(Au), 루테늄(Ru), 칼슘(Ca), 테크네튬(Tc), 바륨(Ba), 이테르븀(Yb), 망간(Mn), 코발트(Co), 유로퓸(Eu), 탄탈(Ta), 스트론튬(Sr), 니오븀(Nb), 오스뮴(Os), 바나듐(V), 인(P), 철(Fe), 크롬(Cr), 레늄(Re), 비소(As), 몰리브덴(Mo), 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 텅스텐(W) 및 구리(Cu)에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있다.
일 예로 도전성 분말이 구리(Cu)를 포함하는 경우, 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소는 도륨(Th), 루테티움(Lu), 스칸듐(Sc), 지르코늄(Zr), 프로메티윰(Pm), 테르비움(Tb), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 가돌리늄(Gd), 이트륨(Y), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마리움(Sm), 디스프로슘(Dy), 호르미움(Ho), 란탄(La), 세륨(Ce), 하프늄(Hf), 팔라듐(Pd), 칼슘(Ca), 백금(Pt), 이테르븀(Yb), 유로퓸(Eu), 플루토늄(Pu), 티타늄(Ti), 금(Au), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 인(P), 우라늄(U), 리튬(Li), 비소(As), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 규소(Si) 및 알루미늄(Al)에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있다.
상기 산화성이 높은 원소는 상기 금속 유리의 다른 성분, 즉 상기 낮은 비저항을 가지는 원소 및 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소보다 산화성이 높은 성분으로, 다른 성분보다 우선적으로 산화되어 다른 성분의 산화를 방지할 수 있는 성분이다.
금속 유리를 포함하는 도전성 페이스트는 일반적으로 대기 중에서 공정이 수행되므로 공기 중의 산소에 쉽게 노출될 수 있다. 이 때 상기 낮은 비저항을 가지는 원소가 산화되는 경우 도전성 페이스트의 도전성이 현저히 떨어질 수 있고 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소가 산화되는 경우 도전성 분말의 고용도가 낮아질 수 있다.
따라서 상기 낮은 비저항을 가지는 원소 및 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소보다 산화성이 높은 원소를 포함함으로써 우선적으로 산화되어 금속 유리의 표면에 안정적인 산화막을 형성하게 되고 이에 따라 금속 유리의 다른 성분의 산화를 방지할 수 있다. 이에 따라 금속 유리의 다른 성분의 산화에 의해 도전성 페이스트의 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
상기 산화성이 높은 원소는 상기 낮은 비저항을 가지는 원소 및 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소보다 산화물 형성의 깁스 프리 에너지(Gibbs Free Energy of oxide formation, △fG0)의 절대값이 클 수 있다. 산화물 형성의 깁스 프리 에너지의 절대값이 클수록 산화되기 쉬운 성질을 의미한다. 예컨대 상기 산화성이 높은 원소는 산화물 형성의 깁스 프리 에너지의 절대값이 100 kJ/mol보다 클 수 있다.
상기 금속 유리는 상기 낮은 비저항을 가지는 원소, 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소, 그리고 산화성이 높은 원소 중 적어도 둘이 합금 형태를 이룰 수 있다. 따라서 상기 낮은 비저항을 가지는 원소, 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소, 그리고 산화성이 높은 원소는 다양한 조합에 의해 금속 유리를 형성할 수 있다.
예컨대 낮은 비저항을 가지는 원소를 'A', 'A1', 'A2' 등으로 표시하고, 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소를 'B', 'B1', 'B2' 등으로 표시하고, 산화성이 높은 원소를 'C', 'C1', 'C2' 등으로 표시할 때, 상기 금속 유리는 A-B, A-C, B-C, A-B-C, A-A1-B-B1, A-A1-B-B1-C, A-A1-B-B1-C-C1 등과 같이, 2 성분 이상, 구체적으로는 2 성분 내지 6 성분의 다양한 형태의 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 때 도전성 측면에서 상기 낮은 비저항을 가지는 원소가 필수적으로 포함되는 것이 좋고, 상기 낮은 비저항을 가지는 원소와 상기 도전성 분말과 고용체를 형성하는 원소 및 상기 산화성이 높은 원소에서 선택된 적어도 하나가 합금을 이룰 수 있다.
상기 금속 유리는 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 20중량%로 포함될 수 있다.
상기 소성관통(fire-through)용 무기 첨가물은 소성 온도에서 소정의 막(film)을 소성관통할 수 있는 성분이다. 여기서 소성 온도는 도전성 페이스트를 사용하여 전극 형성시 전극 소성 단계에서의 공정 온도를 의미하고, 소성관통이란 소성시 상기 막을 이루는 성분과의 화학반응에 의하여 상기 막을 관통하는 것을 의미한다.
상기 소성 온도는 예컨대 약 200 내지 1000℃ 일 수 있다.
상기 막은 질화물, 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 예컨대 질화규소, 산화규소, 질화티타늄, 산화티타늄, 질화알루미늄, 산화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 막은 반사방지막(anti-reflective coating) 및 패시베이션 막(passivation film) 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 질화물, 산화물 또는 이들의 조합보다 산화력이 큰 금속 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라 소성에 의해 상기 질화물, 산화물 또는 이들의 조합은 산화되고 상기 무기 첨가물은 환원됨으로써 상기 막을 관통할 수 있다.
이러한 예로는 주석(Sn), 아연(Zn), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 납(Pb), 비스무트(Bi), 몰리브덴(Mo), 테크네튬(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 바나듐(V), 망간(Mn), 크롬(Cr), 철(Fe), 구리(Cu), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni) 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 중에서, 상기 소성관통용 무기 첨가물은 예컨대 주석(Sn), 아연(Zn), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 산화주석(SnO2), 산화은(Ag2O), 산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 산화바나듐(V2O3), 산화망간(MnO), 산화크롬(Cr2O3), 산화철(Fe2O3), 산화구리(CuO), 산화코발트(CoO), 산화팔라듐(PdO) 및 산화니켈(NiO)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 도전성 페이스트의 접촉 저항 또한 낮출 수 있다.
이와 같이 도전성 페이스트에 소성관통용 무기 첨가물을 포함함으로써 반사방지막 및/또는 패시베이션 막과 같은 막에 도전성 페이스트를 적용시 별도의 사진 식각 또는 레이저 조사 공정 없이도 도전성 페이스트가 막을 선택적으로 관통할 수 있어서 공정을 단순화하고 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한 상기 도전성 페이스트를 태양 전지의 전극으로 적용하는 경우, 기존에 사용되는 유리 프릿과 달리, 소성관통 특성(fire-through capability)을 가지지 않는 금속 유리를 포함하는 경우에도 상기 무기 첨가물에 의해 반사방지막을 소성관통할 수 있어서 금속 유리를 포함하는 도전성 페이스트와 반사방지막을 동시에 사용할 수 있다.
또한 도전성 페이스트에 상기 소성관통용 무기 첨가물을 포함함으로써 상기 도전성 페이스트의 접촉 저항을 동시에 낮출 수 있다.
상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 35중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 막의 소성관통이 가능하면서도 접촉 저항을 낮게 유지할 수 있다.
상기 유기 비히클은 상술한 도전성 분말 및 금속 유리와 혼합되어 적절한 점도를 부여할 수 있는 유기 화합물과 이들을 용해하는 용매를 포함한다.
유기 화합물은 예컨대 (메타)아크릴레이트계 수지; 에틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 수지; 페놀 수지; 알코올 수지; 테플론; 및 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 분산제, 계면활성제, 증점제 및 안정화제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
용매는 이들을 혼합할 수 있는 형태이면 특히 한정되지 않으며, 예컨대 터피네올, 부틸카비톨, 부틸카비톨 아세테이트, 펜테인디올, 다이펜틴, 리모닌, 에틸렌글리콜 알킬에테르, 디에틸렌글리콜 알킬에테르, 에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트 디에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 디알킬에테르 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 페닐에테르, 디프로필렌글리콜 알킬에테르, 트리프로필렌글리콜 알킬에테르, 프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 알킬에테르 아세테이트, 트리프로필렌글리콜 알킬 에테르 아세테이트, 디메틸프탈산, 디에틸프탈산, 디부틸프탈산 및 탈염수에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 유기 비히클은 고형 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.
상술한 도전성 페이스트는 스크린 인쇄(screen printing) 등의 방법으로 형성되어 전자 소자의 전극으로 사용될 수 있다.
이 때 상기 전극은 약 100mΩ㎠ 이하의 접촉 저항을 가질 수 있다. 상기 전극의 접촉 저항이 상기 범위 내인 경우, 전극에 의한 전력 손실을 효과적으로 줄일 수 있고, 전자 소자, 구체적으로는 태양 전지의 효율을 효과적으로 개선할 수 있다. 구체적으로는 상기 전극은 약 1 μΩ㎝2 내지 약 100 mΩ㎝2의 접촉 저항을 가질 수 있다.
또한 상기 전극은 약 100 μΩcm 이하의 비저항을 가질 수 있다. 상기 전극의 비저항이 상기 범위 내인 경우, 전극에 의한 전력 손실을 효과적으로 줄일 수 있고, 전자 소자, 구체적으로는 태양 전지의 효율을 효과적으로 개선할 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1 μΩ㎝ 내지 약 100 μΩ㎝의 비저항을 가질 수 있다.
상기 전자 소자 중의 하나는 태양 전지일 수 있다.
그러면 도 1을 참고하여 일 구현예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 설명의 편의상 반도체 기판(110)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 반도체 기판(110) 중 태양 에너지를 받는 면을 전면(front side)이라 하고 전면의 반대면을 후면(rear side)이라 한다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 태양 전지는 하부 반도체 층(110a) 및 상부 반도체 층(110b)을 포함하는 반도체 기판(110)을 포함한다.
반도체 기판(110)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있으며, 결정질 규소인 경우 예컨대 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 하부 반도체 층(110a) 및 상부 반도체 층(110b) 중 하나는 p형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있으며 다른 하나는 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 예컨대 하부 반도체 층(110a)은 p형 불순물로 도핑된 반도체 층이고, 상부 반도체층(110b)은 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 이 때 p형 불순물은 붕소(B)와 같은 III족 화합물일 수 있고, n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다.
상부 반도체 층(110b)의 표면은 표면 조직화(surface texturing) 되어 있을 수 있다. 표면 조직화된 상부 반도체 층(110b)은 예컨대 피라미드 모양과 같은 요철 또는 벌집(honeycomb) 모양과 같은 다공성 구조일 수 있다. 표면 조직화된 상부 반도체 층(110b)은 빛을 받는 표면적을 넓혀 빛의 흡수율을 높이고 반사도를 줄여 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
상부 반도체 층(110b) 위에는 반사방지막(anti-reflective coating, ARC)이 형성되어 있다. 반사방지막(112)은 빛을 적게 흡수하고 절연성이 있는 물질로 만들어질 수 있으며, 예컨대 질화물, 산화물 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 상기 질화물, 산화물 또는 이들의 조합으로는 예컨대 질화규소, 산화규소, 질화티타늄, 산화티타늄, 질화알루미늄, 산화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
반사방지막(112)은 예컨대 약 200 내지 1500Å의 두께를 가질 수 있다.
반사방지막(112)은 태양 에너지를 받는 반도체 기판(110)의 전면에 형성되어 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시킬 수 있다. 또한 반도체 기판(110)의 표면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
반사방지막(112) 위에는 복수의 전면 전극(120)이 형성되어 있다. 전면 전극(120)은 반도체 기판(110)의 일 방향을 따라 나란히 뻗어 있으며, 반사방지막(112)을 관통하여 상부 반도체 층(110b)과 접촉하고 있다.
전면 전극(120)은 전술한 도전성 페이스트를 사용한 스크린 인쇄 방법으로 형성할 수 있으며, 빛 흡수 손실(shadowing loss) 및 면저항을 고려하여 그리드 패턴(grid pattern)으로 설계될 수 있다.
전면 전극(120)과 상부 반도체 층(110b)의 사이에는 버퍼층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 버퍼층은 상기 도전성 페이스트의 금속 유리가 용융되어 형성된 부분이다. 전술한 바와 같이 금속 유리는 도전성을 가지므로, 상기 금속 유리로부터 만들어진 버퍼층은 상부 반도체 층(110b)과 전면 전극부(120) 사이에서 전하가 이동할 수 있는 통로(path) 역할을 하여 상부 반도체 층(110b)으로부터 전면 전극부(120)로 전하 이동시 전하가 손실되는 것을 줄일 수 있다.
전면 전극부(120) 위에는 전면 버스 바(bus bar) 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 버스 바 전극은 복수의 태양 전지 셀을 조립할 때 이웃하는 태양 전지 셀을 연결하기 위한 것이다.
반도체 기판(110)의 하부에는 유전막(130)이 형성되어 있다. 유전막(130)은 전하의 재결합을 방지하는 동시에 전류가 새는 것을 방지하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다. 유전막(130)은 복수의 접촉구(135)를 가지며, 접촉구(135)를 통하여 반도체 기판(110)과 후술하는 후면 전극(140)이 접촉할 수 있다.
유전막(130)은 예컨대 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으며, 약 100Å 내지 약 2000Å의 두께를 가질 수 있다.
유전막(130)은 필요에 따라 생략될 수도 있다.
유전막(130) 하부에는 후면 전극(140)이 형성되어 있다. 후면 전극(140)은 도전성 물질로 만들어질 수 있으며, 예컨대 알루미늄(Al)과 같은 불투명 금속으로 만들어질 수 있다. 후면 전극(140)은 전면 전극과 마찬가지로 도전성 페이스트를 사용한 스크린 인쇄 방법으로 형성될 수 있다.
후면 전극(140)은 유전막(130)의 접촉구(135)를 통하여 하부 반도체 층(110a)과 접촉하는 복수의 접촉부(140a) 및 반도체 기판(110)의 후면 전체에 형성되어 있는 전면부(140b)를 포함한다.
반도체 기판(110)의 하부 반도체 층(110a)과 후면 전극(140)의 접촉부(140a)가 접촉하는 부분에는 후면 전기장(back surface field, BSF)이 생성될 수 있다. 후면 전기장은 예컨대 실리콘과 알루미늄이 접촉할 때 알루미늄이 p형 불순물로 작용하여 이들 사이에 형성되는 내부 전기장이며, 이로 인해 반도체 기판(110)의 후면 측으로 전자가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 반도체 기판(110)의 후면 측에서 전하들이 재결합하여 소멸되는 것을 방지하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
후면 전극(140)의 전면부(140b)는 반도체 기판(110)을 통과한 빛을 다시 반도체 기판으로 반사시킴으로써 빛의 누설을 방지하여 효율을 높일 수 있다.
후면 전극(140)은 전면 전극과 마찬가지로 하부 반도체 층(110a)과 인접하는 영역에 위치하는 버퍼층(도시하지 않음), 그리고 상기 버퍼층 이외의 영역에 위치하고 도전성 물질을 포함하고 있는 후면 전극부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
이하 상기 태양 전지의 제조 방법에 대하여 도 2 내지 도 6을 도 1과 함께 참고하여 설명한다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 태양 전지를 제조하는 방법을 차례로 도시한 단면도이다.
먼저 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판(110)을 준비한다. 이 때 반도체 기판(110)은 예컨대 p형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
이어서, 반도체 기판(110)을 표면 조직화한다. 표면 조직화는 예컨대 질산 및 불산과 같은 강산 또는 수산화나트륨과 같은 강염기 용액을 사용하는 습식 방법으로 수행하거나 플라스마를 사용한 건식 방법으로 수행할 수 있다.
도 2를 참고하면, 반도체 기판(110)에 예컨대 n형 불순물을 도핑한다. 여기서 n형 불순물은 POCl3 또는 H3PO4 등을 고온에서 확산시킴으로써 도핑할 수 있다. 이에 따라 반도체 기판(110)은 다른 불순물로 도핑된 하부 반도체 층(110a)과 상부 반도체 층(110b)을 포함한다.
도 3을 참고하면, 반도체 기판(110)의 전면 및 후면에 각각 반사방지막(112) 및 유전막(130)을 형성한다. 반사방지막(112) 및 유전막(130)은 예컨대 질화규소, 산화규소 따위를 플라스마 화학 기상 증착으로 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 반사방지막(112) 및 유전막(130)은 다른 재료 및 방법으로 각각 형성될 수 있으며, 유전막(130)은 생략될 수 있다.
도 4를 참고하면, 유전막(130)의 일부분을 제거하여 복수의 접촉구(135)를 형성하고 하부 반도체 층(110a)의 일부를 노출시킨다. 유전막(130)은 예컨대 레이저를 사용하여 제거하거나 감광막을 사용한 사진 식각 공정으로 제거될 수 있다.
도 5를 참고하면, 반사방지막(112) 위에 전면 전극용 도전성 페이스트(120a)를 도포한다.
전면 전극용 도전성 페이스트(120a)는 전술한 바와 같이 도전성 분말, 금속 유리, 소성관통용 무기 첨가물 및 유기 비히클을 포함할 수 있으며, 전면 전극이 형성될 위치에 이를 도포하고 건조하는 스크린 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.
도전성 페이스트는 전술한 바와 같이 금속 유리를 포함하며, 금속 유리는 예컨대 용융방사법(melt spinning), 흡입주조법(infiltration casting), 기체분무법(gas atomization), 이온조사법(ion irradiation) 또는 기계적 합금법(mechanical alloying) 등의 공지의 방법으로 제조될 수 있다.
이어서 전면 전극용 도전성 페이스트(120a)를 건조한다.
도 6을 참고하면, 유전막(130)의 일면에 후면 전극용 도전성 페이스트(141)를 도포한다.
후면 전극용 도전성 페이스트(141)는 예컨대 알루미늄(Al) 등의 도전성 분말을 포함할 수 있으며, 후면 전극이 형성될 위치에 이를 도포하고 건조하는 스크린 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.
그러나 스크린 인쇄 방법에 한정되지 않고 잉크젯 인쇄 또는 압인 인쇄(imprinting) 등의 다양한 방법으로 형성할 수 있다.
이어서 후면 전극용 도전성 페이스트(141)를 건조한다.
이어서 도전성 페이스트(120a, 141)가 도포된 반도체 기판(110)을 고온의 소성로(furnace)에 두고 소성(firing)한다. 소성은 도전성 페이스트의 용융 온도보다 높은 온도에서 수행할 수 있으며, 예컨대 약 200 내지 1000℃에서 수행할 수 있다.
도 1을 참고하면, 상기 소성에 의해 전면 전극용 도전성 페이스트(120a)는 반사방지막(112)을 관통하여 하부 반도체 층(110b)과 접촉하는 전면 전극(120)으로 형성된다.
한편 후면 전극용 도전성 페이스트(141)는 유전막(130)에 형성된 접촉구(135)를 통하여 하부 반도체 층(110a)과 접촉한다.
그러나 이에 한정되지 않고, 전면 전극용 도전성 페이스트(120a)와 후면 전극용 도전성 페이스트(141)를 각각 소성할 수 있으며, 이 때 소성 온도는 같거나 다를 수 있다.
상기에서는 전술한 도전성 페이스트를 태양 전지의 전극으로 적용한 예만 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 전극을 포함하는 모든 전자 소자에 적용할 수 있다.
이하에서 본 발명을 실시예　및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예　및 비교예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7 및 Sn 분말을 에틸셀룰로오스 바인더 및 부틸카르비톨 용매를 포함한 유기 비히클에 첨가한다. 이 때 은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7, Sn 분말 및 유기 비히클은 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 85 중량%, 4 중량%, 1 중량% 및 10 중량%로 혼합한다.
이어서 3-롤 밀을 사용하여 반죽하여 도전성 페이스트를 제조한다.
이어서 도 7의 (a)와 같이, 실리콘 웨이퍼(100 Ω/sq.)(110) 위에 Si3N4을 화학기상증착으로 형성하여 반사방지막(112)을 형성한 후 반사방지막(112) 위에 상기 도전성 페이스트(20)를 스크린 인쇄 방법으로 도포한다. 이 때 도전성 페이스트(20)는 약 1.5cm (d) 간격을 두고 형성한다. 이어서 벨트 퍼니스(belt furnace)를 사용하여 약 300℃까지 가열한 후 다시 약 850℃까지 가열한다. 이후 냉각하여 전극 샘플을 형성한다.
실시예 2
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7, Sn 분말 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 81 중량%, 4 중량%, 5 중량% 및 10 중량%로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하고 전극 샘플을 형성한다.
실시예 3
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7, Sn 분말 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 76 중량%, 4 중량%, 10 중량% 및 10 중량%로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하고 전극 샘플을 형성한다.
실시예 4
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7, Sn 분말 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 66 중량%, 4 중량%, 20 중량% 및 10 중량%로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하고 전극 샘플을 형성한다.
실시예 5
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7, Sn 분말 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 56 중량%, 4 중량%, 30 중량% 및 10 중량%로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하고 전극 샘플을 형성한다.
실시예 6
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7, Sn 분말 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 51 중량%, 4 중량%, 35 중량% 및 10 중량%로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하고 전극 샘플을 형성한다.
비교예 1
Sn 분말을 포함하지 않고 은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 86 중량%, 4 중량% 및 10 중량%로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하고 전극 샘플을 형성한다.
비교예 2
은(Ag) 분말, 금속 유리 Cu43Zr43Al7Ag7 및 유기 비히클을 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 86 중량%, 4 중량% 및 10 중량%로 혼합하여 제조된 도전성 페이스트를 제조한다.
도 7의 (b)와 같이, 반사방지막이 증착되지 않은 실리콘 웨이퍼(bare silicon wafer)(110) 위에 스크린 인쇄 방법으로 상기 도전성 페이스트(20)를 도포한 후 실시예 1과 동일한 방법으로 가열 및 냉각하여 전극 샘플을 형성한다.
평가
실시예 1 내지 6과 비교예 1 및 2에 따른 전극 샘플을 복수 개씩 만든 후, 이들의 저항 값(resistance value)을 측정한다.
표 1은 실시예 1 내지 6과 비교예 1 및 2에 따른 전극의 저항값을 보여준다.
저항 값(Ω)
실시예 1 50-100
실시예 2 20-40
실시예 3 30-40
실시예 4 40-50
실시예 5 43-55
실시예 6 160-240
비교예 1 ∞
비교예 2 97.3
표 1에서, 저항 값은 실리콘 웨이퍼의 저항 값과 실리콘 웨이퍼와 전극 샘플 사이의 접촉 저항 값의 합이다. 여기서, 실리콘 웨이퍼의 저항 값은 일정하므로, 상기 표 1의 저항 값은 실리콘 웨이퍼와 전극 샘플 사이의 접촉 저항 값에 비례한다.
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 6에 따른 전극은 비교예 1에 따른 전극과 비교하여 저항 값이 낮아졌음을 알 수 있다. 이로부터, 소성관통용 무기 첨가물을 포함하지 않은 도전성 페이스트를 사용한 비교예 1의 경우 도전성 페이스트가 반사방지막을 관통하지 못하여 실리콘 기판과 도통되지 못한 반면, 실시예 1 내지 6에 따른 전극은 소성관통용 무기 첨가물을 포함한 도전성 페이스트를 사용함으로써 반사방지막을 소성관통하여 실리콘 기판과 도통되었음을 알 수 있다.
한편, 실시예 1 내지 5에 따른 전극은 비교예 2에 따른 전극, 즉 실리콘 웨이퍼(bare silicon wafer) 위에 직접 형성된 전극과 비교하여 저항 값이 오히려 낮아졌음을 알 수 있다. 이로부터, 소성관통용 무기 첨가물을 포함한 도전성 페이스트를 적용하는 경우, 실리콘 웨이퍼 위에 직접 도전성 페이스트를 적용한 경우보다도 도전성이 개선되었음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 반도체 기판, 실리콘 웨이퍼 112: 반사방지막
115: 버퍼층 120a: 도전성 페이스트
120: 전면 전극 130: 유전막
135: 접촉구 140: 후면 전극

Claims (17)

  1. 도전성 분말,
    금속 유리,
    소성관통(fire-through)용 무기 첨가물, 그리고
    유기 비히클
    을 포함하는 도전성 페이스트.
  2. 제1항에서,
    상기 소성관통용 무기 첨가물은 200 내지 1000℃ 온도에서 질화물, 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 막(film)을 소성관통하는 도전성 페이스트.
  3. 제2항에서,
    상기 막은 질화규소, 산화규소, 질화티타늄, 산화티타늄, 질화알루미늄, 산화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하는 도전성 페이스트.
  4. 제2항에서,
    상기 막은 질화규소, 산화규소, 질화티타늄, 산화티타늄, 질화알루미늄, 산화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하는 도전성 페이스트.
  5. 제1항에서,
    상기 소성관통용 무기 첨가물은 주석(Sn), 아연(Zn), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 납(Pb), 비스무트(Bi), 몰리브덴(Mo), 테크네튬(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 바나듐(V), 망간(Mn), 크롬(Cr), 철(Fe), 구리(Cu), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni) 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 도전성 페이스트.
  6. 제5항에서,
    상기 소성관통용 무기 첨가물은 주석(Sn), 아연(Zn), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 산화주석(SnO2), 산화은(Ag2O), 산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 산화바나듐(V2O3), 산화망간(MnO), 산화크롬(Cr2O3), 산화철(Fe2O3), 산화구리(CuO), 산화코발트(CoO), 산화팔라듐(PdO) 및 산화니켈(NiO)에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 도전성 페이스트.
  7. 제1항에서,
    상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 도전성 페이스트의 접촉저항을 낮추는 도전성 페이스트.
  8. 제1항에서,
    상기 소성관통용 무기 첨가물은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 0.1 내지 35중량% 포함되어 있는 도전성 페이스트.
  9. 제8항에서,
    상기 도전성 분말, 상기 금속 유리 및 상기 유기 비히클은 상기 도전성 페이스트의 총 함량에 대하여 각각 30 내지 99 중량%, 0.1 내지 20 중량% 및 잔량으로 포함되어 있는 도전성 페이스트.
  10. 제1항에서,
    상기 도전성 분말은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함하는 도전성 페이스트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자.
  12. 제11항에서,
    상기 전극은 100mΩcm2 이하의 접촉 저항을 가지는 전자 소자.
  13. 제11항에서,
    상기 전극은 100μΩcm 이하의 비저항을 가지는 전자 소자.
  14. 반도체 기판, 그리고
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 도전성 페이스트를 사용하여 형성되고 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결되어 있는 전극
    을 포함하는 태양 전지.
  15. 제14항에서,
    상기 반도체 기판의 일면에 위치하는 반사 방지막을 더 포함하고,
    상기 전극은 상기 반사 방지막을 소성관통하여 상기 반도체 기판과 접촉되어 있는
    태양 전지.
  16. 제14항에서,
    상기 전극은 100mΩcm2 이하의 접촉 저항을 가지는 태양 전지.
  17. 제14항에서,
    상기 전극은 100μΩcm 이하의 비저항을 가지는 태양 전지.
KR1020110109848A 2011-10-26 2011-10-26 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지 KR20130045568A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017026812A1 (ko) * 2015-08-13 2017-02-16 주식회사 엘지화학 전도성 구조체 및 이의 제조방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102092344B1 (ko) * 2013-05-23 2020-03-23 삼성전자주식회사 투명 도전체 및 그 제조 방법과 상기 투명 도전체를 포함하는 전자 소자
US9327472B1 (en) 2013-07-19 2016-05-03 Integrated Photovoltaics, Inc. Composite substrate
US9362427B2 (en) * 2013-12-20 2016-06-07 Sunpower Corporation Metallization of solar cells
JP2016195109A (ja) 2015-03-27 2016-11-17 ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー 金属化合物を含む導電性ペースト
KR20170132837A (ko) 2015-03-27 2017-12-04 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게 산화물 첨가제를 포함하는 전기-전도성 페이스트
NL2019614B1 (en) * 2017-09-22 2019-04-17 Tno Dopant enhanced solar cell and method of manufacturing thereof
CN112384992A (zh) * 2018-07-06 2021-02-19 昭和电工材料株式会社 用于改性金属粒子层的材料特性的带有金属基添加剂的印刷糊剂
RU2758085C1 (ru) 2018-07-23 2021-10-26 Чайна Тобэкко Хубэй Индастриал Корпорейшн Лимитед Композиция электронной пасты, способ ее приготовления и применения

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060102228A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Ferro Corporation Method of making solar cell contacts
US7556748B2 (en) * 2005-04-14 2009-07-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of manufacture of semiconductor device and conductive compositions used therein
JP5528653B2 (ja) * 2006-08-09 2014-06-25 信越半導体株式会社 半導体基板並びに電極の形成方法及び太陽電池の製造方法
US20100089447A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Solopower, Inc. Conductive grids for solar cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017026812A1 (ko) * 2015-08-13 2017-02-16 주식회사 엘지화학 전도성 구조체 및 이의 제조방법
US10963109B2 (en) 2015-08-13 2021-03-30 Lg Chem Ltd. Conductive structure and manufacturing method therefor

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