KR20140019100A - 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀 - Google Patents

태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀 Download PDF

Info

Publication number
KR20140019100A
KR20140019100A KR1020120084992A KR20120084992A KR20140019100A KR 20140019100 A KR20140019100 A KR 20140019100A KR 1020120084992 A KR1020120084992 A KR 1020120084992A KR 20120084992 A KR20120084992 A KR 20120084992A KR 20140019100 A KR20140019100 A KR 20140019100A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
conductive composition
silver
silver salt
electrode
Prior art date
Application number
KR1020120084992A
Other languages
English (en)
Inventor
나오 사토
카즈노리 이시카와
Original Assignee
요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 요코하마 고무 가부시키가이샤 filed Critical 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority to KR1020120084992A priority Critical patent/KR20140019100A/ko
Publication of KR20140019100A publication Critical patent/KR20140019100A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16—Solid spheres
    • C08K7/18—Solid spheres inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/06—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

[과제] 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성에도 뛰어난 전극을 형성할 수 있는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 그것을 이용한 태양 전지 셀의 제공.
[해결 수단] 은 가루(A)와, 하기 식 (I)로 나타내지는 실란 화합물(B)을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
Figure pat00010

(식 중, R1 및 R2는 각각 독립으로 알킬기를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 가져도 무방한 2가의 알칸을 나타내며, m은 1 ~ 3의 정수를 나타낸다. 복수의 R1 및 R2는 각각 동일하여도 달라도 무방하다.)

Description

태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀{CONDUCTIVE COMPOSITION FOR FORMING SOLAR CELL COLLECTING ELECTRODE AND SOLAR CELL}
본 발명은, 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀에 관한 것이다.
종래, 은 입자 등의 도전성 입자에 열가소성 수지(예를 들어, 아크릴 수지, 초산비닐 수지 등)나 열경화성 수지(예를 들어, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등) 등으로 이루어지는 바인더, 유기 용제, 경화제, 촉매 등을 첨가하고 혼합하여 얻어지는 은 페이스트(도전성 조성물)를, 합성 수지 기재(基材) 상(예를 들어, 폴리에스테르 필름 등)에 소정의 회로 패턴으로 되도록 인쇄하고, 이것들을 가열하여 도체 회로를 이루는 도전성 배선을 형성하여, 회로 기판을 제조하는 방법이 알려져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 「도전성 입자, 용제, 바인더 수지 및 도전성 입자 100중량부에 대하여, SiO2 환산으로 0.1 ~ 3중량부의 테트라알콕시 실란(tetraalkoxy silane)의 부분 가수 분해 축합물을 포함하는, 도전성 페이스트.」가 기재되어 있고([청구항 1]), 도전성 미립자로서 은 입자가 기재되어 있다([청구항 4]).
또한, 특허문헌 2에는, 「바인더 수지, 용제, 유리 프릿(glass frit), 및, 은 또는 은 화합물을 주성분으로 하는 도전성 분말을 함유하는 태양 전지용 도전성 페이스트이고, Si계 유기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 도전성 페이스트.」가 기재되어 있다([청구항 1]).
특허문헌 1 : 일본국 공개특허공보 특개2008-135203호 특허문헌 2 : 일본국 공개특허공보 특개2010-87251호
그렇지만, 본 발명자가, 특허문헌 1 및 2에 기재된 페이스트 재료에 관하여 검토하였는데, 200℃ 이하의 저온 소성(燒成)에 의하여 전극을 형성한 경우에 있어서는, 실리콘 기판이나 투명 도전 산화막(Transparent Conducting Oxide)(이하, 「TCO」라고도 말한다.)에 대한 접착성이 충분히 발휘되지 않는 것이 분명해졌다.
그래서, 본 발명은, 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성에도 뛰어난 전극을 형성할 수 있는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 그것을 이용한 태양 전지 셀을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의(銳意) 검토한 결과, 은 가루 및 특정의 실란 화합물을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물이, 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성에도 뛰어난 전극을 형성할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은, 하기 (1) ~ (13)을 제공한다.
(1) 은 가루(A)와, 하기 식 (I)로 나타내지는 실란 화합물(B)을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
Figure pat00001
(식 중, R1 및 R2는 각각 독립으로 알킬기를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 가져도 무방한 2가의 알칸을 나타내며, m은 1 ~ 3의 정수를 나타낸다. 복수의 R1 및 R2는 각각 동일하여도 달라도 무방하다.)
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 은 가루(A)의 적어도 일부가, 평균 입자 직경이 0.5 ~ 10μm인 구상(球狀)의 은 분말인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 실란 화합물(B)이, 상기 식 (I) 중, R1 및 R2가 각각 독립으로 메틸기 또는 에틸기로 나타내지고, R3가 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기로 나타내지며, m이 2 또는 3으로 나타내지는 화합물인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(4) 상기 (1) ~ (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 실란 화합물(B)의 함유량이, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 0.05 ~ 1.0질량부인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(5) 상기 (1) ~ (4) 중 어느 하나에 있어서, 나아가. 에폭시 수지(C)를 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(6) 상기 (1) ~ (5) 중 어느 하나에 있어서, 나아가. 지방산 은염(D)을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(7) 상기 (5) 또는 (6)에 있어서, 상기 에폭시 수지(C)가, 적어도, 에폭시 당량이 1500 ~ 4000g/eq의 비스페놀 A형 에폭시 수지(C1) 및 에폭시 당량이 1000g/eq 이하의 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2)인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(8) 상기 (6) 또는 (7)에 있어서, 상기 지방산 은염(D)이, 카르복시 은염기(-COOAg)와 수산기(-OH)를 각각 1개 이상 가지는 지방산 은염(D1), 및/또는, 카르복시 은염기(-COOAg)를 3개 이상 가지는 폴리카르본산 은염(D2)인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(9) 상기 (8)에 있어서, 상기 지방산 은염(D1)이, 2,2-비스(히드록시 메틸)-n-낙산 은염 및/또는 2-히드록시 이소낙산 은염인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(10) 상기 (8) 또는 (9)에 있어서, 상기 폴리카르본산 은염(D2)이, 1,2,3,4-부탄 테트라카르본산 은염인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(11) 상기 (5) ~ (10) 중 어느 하나에 있어서, 상기 에폭시 수지(C)의 함유량이, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 2 ~ 20질량부인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(12) 상기 (6) ~ (11) 중 어느 하나에 있어서, 상기 지방산 은염(D)의 함유량이, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 0.1 ~ 10질량부인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
(13) 수광면 측의 표면 전극, 반도체 기판 및 이면 전극을 구비하고,
상기 표면 전극 및/또는 상기 이면 전극이, 상기 (1) ~ (12) 중 어느 하나에 기재된 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물을 이용하여 형성되는 태양 전지 셀.
이하에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성에도 뛰어난 전극을 형성할 수 있는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 그것을 이용한 태양 전지 셀을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물은, 헤테로 접합 태양 전지의 제조 과정에 있어서, 200℃ 이하의 저온 소성에 의해서도 TCO와의 접착성에 뛰어난 전극을 형성할 수 있기 때문에, 매우 유용하다.
도 1은 태양 전지 셀의 호적한 실시 태양(態樣)의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 접착성의 평가에 이용한 전단 시험편을 설명하는 측면도이다.
본 발명의 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물(이하, 「본 발명의 도전성 조성물」이라고 생략한다.)은, 은 가루(A)와, 상기 식 (I)로 나타내지는 실란 화합물(B)을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용의 도전성 조성물이다.
이하에, 은 가루(A) 및 실란 화합물(B) 및 소망에 따라 함유하여도 무방한 다른 성분 등에 관하여 상세히 설명한다.
<은 가루(A)>
본 발명의 도전성 조성물로 이용하는 은 가루(A)는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 도전성 페이스트로 배합되어 있는 것을 사용할 수 있다.
상기 은 가루(A)는, 인쇄성이 양호해지고, 체적 저항률이 작은 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 그 적어도 일부로서 평균 입자 직경이 0.5 ~ 10μm인 구상의 은 분말을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 구상이란, 장경(長徑)/단경(短徑)의 비율이 2 이하인 입자의 형상을 말한다.
또한, 평균 입자 직경이란, 구상의 은 분말의 입자 직경의 평균값을 말하고, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정된 50% 체적 누적 직경(D50)을 말한다. 덧붙여, 평균값을 산출하는 기초로 되는 입자 직경은, 구상의 은 분말의 단면이 타원형인 경우는 그 장경과 단경의 합계값을 2로 나눈 평균값을 말하고, 정원형(正圓形)인 경우는 그 직경을 말한다.
또한, 상기 은 가루(A)의 평균 입자 직경은, 인쇄성이 보다 양호해지는 이유로부터 0.7 ~ 5μm인 것이 바람직하고, 소결(燒結) 속도가 적당해져 작업성에 뛰어난 이유로부터 1 ~ 3μm인 것이 보다 바람직하다.
나아가, 상기 은 가루(A)는, 상술한 구상의 은 분말과 함께, 플레이크(flake) 형상의 은 분말을 병용할 수 있다.
여기서, 플레이크 형상의 은 분말을 병용하는 경우, 상술한 구상의 은 분말의 함유량은, 상기 은 가루(A)의 총 질량 중 60질량% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 이와 같은 은 가루(A)로서 시판품을 이용할 수 있고, 그 구체예로서는, AgC-102(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 1.5μm, 후쿠다 킨조쿠 하쿠훈 코교 가부시키가이샤(福田金屬箔粉工業株式會社)에서 만듦), AgC-103(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 1.5μm, 후쿠다 킨조쿠 하쿠훈 코교 가부시키가이샤에서 만듦), AG4-8F(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 2.2μm, DOWA 에레쿠토로니쿠스 가부시키가이샤(DOWA Electronics Materials Co., Ltd.)에서 만듦), AG2-1C(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 1.0μm, DOWA 에레쿠토로니쿠스 가부시키가이샤에서 만듦), AG3-11F(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 1.4μm, DOWA 에레쿠토로니쿠스 가부시키가이샤에서 만듦), EHD(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 0.5μm, 미츠이 킨조쿠 코교 가부시키가이샤(三井金屬鑛業株式會社)에서 만듦), AgC-2011(형상 : 플레이크 형상, 평균 입자 직경 : 2 ~ 10μm, 후쿠다 킨조쿠 하쿠훈 코교 가부시키가이샤에서 만듦), AgC-301K(형상 : 플레이크 형상, 평균 입자 직경 : 3 ~ 10μm, 후쿠다 킨조쿠 하쿠훈 코교 가부시키가이샤에서 만듦) 등을 들 수 있다.
<실란 화합물(B)>
본 발명의 도전성 조성물로 이용하는 실란 화합물(B)은, 하기 식 (I)로 나타내지는 화합물이다.
Figure pat00002
식 중, R1 및 R2는 각각 독립으로 알킬기를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 가져도 무방한 2가의 알칸을 나타내며, m은 1 ~ 3의 정수를 나타낸다. 복수의 R1 및 R2는 각각 동일하여도 달라도 무방하다.
여기서, 상기 식 (I) 중, R1 및 R2의 알킬기로서는, 예를 들어, 탄소수 1 ~ 6의 알킬기를 들 수 있고, 구체적으로는, 메틸기(methyl group), 에틸기(ethyl group), n-프로필기(n-propyl group), n-부틸기(n-butyl group), n-펜틸기(n-pentyl group), n-헥실기(n-hexyl group)를 들 수 있다. 이 중, 메틸기, 에틸기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 식 (I) 중, R3의 알칸으로서는, 예를 들어, 헤테로 원자를 가지고 있어도 무방한 탄소수 2 ~ 10의 알킬기를 들 수 있고, 구체적으로는, 에틸렌기(ethylene group), 프로판-1,3-디일기(propane-1,3-diyl group), 부탄-1,4-디일기(butane-1,4-diyl group), 펜탄-1,5-디일기(pentane-1,5-diyl group), 헥산-1,6-디일기(hexane-1,6-diyl group), 헵탄-1,7-디일기(heptane-1,7-diyl group), 옥탄-1,8-디일기(octane-1,8-diyl group), 노난-1,9-디일기(nonane-1,9-diyl group), 데칸-1,10-디일기(decane-1,10-diyl group), N,N-디프로필 아민-3,3'-디일기(-H6C3-NH-C3H6-; N,N-dipropyl amine-3,3'-diyl group) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 식 (I) 중, m은 2 또는 3인 것이 바람직하다.
상기 식 (I)로 나타내지는 실란 화합물(B)로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 1,2-비스(트리에톡시 실릴)에탄(1,2-bis(triethoxy silyl)ethane), 1,6-비스(트리메톡시 실릴)헥산(1,6-bis(trimethoxy silyl)hexane), 1,7-비스(트리메톡시 실릴)헵탄(1,7-bis(trimethoxy silyl)heptane), 1,8-비스(트리메톡시 실릴)옥탄(1,8-bis(trimethoxy silyl)oxtane), 1,9-비스(트리메톡시 실릴)노난(1,9-bis(trimethoxy silyl)nonane), 1,10-비스(트리메톡시 실릴)데칸(1,10-bis(trimethoxy silyl)decane) 등의 비스(트리알콕시 실릴)알칸(bis(trialkoxy silyl)alkane); N,N-비스[(3-트리메톡시 실릴)프로필)]아민(N,N-bis[(3-trimethoxy silyl)propyl]amine), N,N-비스[(3-트리에톡시 실릴)프로필]아민(N,N-bis[(3-triethoxy silyl)propyl]amine), N,N-비스[(3-트리프로폭시 실릴)프로필]아민(N,N-bis[(3-tripropoxy silyl)propyl]amine) 등의 비스(알콕시 실릴 알킬)아민(bis(alkoxy silyl alkyl)amine); 등을 들 수 있다.
이 중, 1,2-비스(트리에톡시 실릴)에탄, 1,6-비스(트리메톡시 실릴)헥산, N,N-비스[(3-트리메톡시 실릴)프로필)]아민인 것이 바람직하다.
본 발명의 도전성 조성물은, 상기 실란 화합물(B)을 함유하는 것에 의하여, 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성에도 뛰어난 전극을 형성할 수 있다.
이것은, 상세하게는 분명하지는 않지만, 후술하는 비교예에서 사용한 헥실 트리메톡시 실란(hexyl trimethoxy silane)에서는 접착성의 개선 효과가 불충분한 것을 고려하면, 상기 실란 화합물(B)이 알콕시 실릴기를 2개 가지고 있는 것에 의하여, 형성되는 전극과 실리콘 기판이나 TCO와의 사이에서 가교가 형성되기 때문이라고 생각할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 실란 화합물(B)의 함유량은, 형성되는 전극의 체적 저항률과, 실리콘 기판이나 TCO에 대한 접착성과 밸런스가 양호하게 되는 이유로부터, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 0.05 ~ 1.0질량부인 것이 바람직하고, 0.1 ~ 0.7질량부인 것이 보다 바람직하다.
<에폭시 수지(C)>
본 발명의 도전성 조성물은, 필요에 따라, 나아가. 조막성 수지로서 에폭시 수지(C)를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지(C)로서는, 종래 공지의 에폭시 수지를 이용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 브로민화 비스페놀 A형, 수소 첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 S형, 비스페놀 AF형 등의 비스페놀형 에폭시 수지;
에틸렌 글리콜 글리시딜 에테르(ethylene glycol glycidyl ether), 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(propylene glycol diglycidyl ether), 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polypropylene glycol diglycidyl ether), 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르(1,6-hexanediol diglycidyl ether), 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르(neopentyl glycol diglycidyl ether), 폴리네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르(polyneopentyl glycol diglycidyl ether), 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르(1,4-butanediol diglycidyl ether), 트리메틸롤 프로판 폴리글리시딜 에테르(trimethylol propane polyglycidyl ether), 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(propylene glycol diglycidyl ether), 트리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(tripropylene glycol diglycidyl ether), 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polypropylene glycol diglycidyl ether), 디에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(diethylene glycol diglycidyl ether), 폴리글리세린 폴리글리시딜 에테르(polyglycerin polyglycidyl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyoxyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르(diglycerol polyglycidyl ether), 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르(polyglycerol polyglycidyl ether), 소르비톨 폴리글리시딜 에테르(sorbitol polyglycidyl ether), 폴리테트라메틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polytetramethylene glycol diglycidyl ether), 펜타에리스리톨 디글리시딜 에테르(pentaerythritol diglycidyl ether), 펜타에리스리톨 트리글리시딜 에테르(pentaerythritol triglycidyl ether), 폴리펜타에리스리톨 폴리글리시딜 에테르 (polypentaerythritol polyglycidyl ether), 트리메틸프로판 디글리시딜 에테르(trimethyl propane diglycidyl ether), 테트라키스(글리시딜 옥시페닐)에탄(tetrakis(glycidyl oxyphenyl)ethane), 트리스(글리시딜옥시)메탄(tris(glycidyl oxy)methane) 등의 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지;
다이머산(dimer acid) 등의 합성 지방산의 글리시딜 에스테르계 에폭시 수지;
N,N,N',N'-테트라글리시딜 디아미노 디페닐 메탄(TGDDM), 테트라글리시딜 디아미노 디페닐 술폰(TGDDS), 테트라글리시딜-m-크실렌 디아민(TGMXDA), 트리글리시딜-p-아미노 페놀, 트리글리시딜-m-아미노 페놀, N,N-디글리시딜 아닐린, 테트라글리시딜 1,3-비스아미노메틸 시클로헥산(TG1, 3-BAC), 트리글리시딜 이소시아누레이트(TGIC) 등의 글리시딜 아민계 에폭시 수지; 등을 들 수 있고, 이것들을 1종 단독으로 이용하여도 무방하고, 2종 이상을 병용하여도 무방하다.
본 발명에 있어서는, 상기 에폭시 수지(C)는, 납땜성이 양호한 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 에폭시 당량이 1500 ~ 4000g/eq의 비스페놀 A형 에폭시 수지(C1) 및 에폭시 당량이 1000g/eq 이하의 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2)를 병용하는 것이 바람직하다.
(비스페놀 A형 에폭시 수지(C1))
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지(C1)는, 에폭시 당량이 1500 ~ 4000g/eq의 비스페놀 A형 에폭시 수지이다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지(C1)의 에폭시 당량이 상기 범위이면, 본 발명의 도전성 조성물의 경화 후의 경도가 양호해져, 경화물(전극)에 대한 뛰어난 납땜성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지(C1)의 에폭시 당량은, 전극에 대한 납땜성이 보다 양호해지고, 경화 수축의 비율이 작아 태양 전지 셀 기판의 휨을 억제할 수 있는 이유로부터, 2000 ~ 4000g/eq인 것이 바람직하고, 2000 ~ 3500g/eq인 것이 보다 바람직하다.
(다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2))
상기 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2)는, 에폭시 당량이 1000g/eq 이하의 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지이다.
상기 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2)의 에폭시 당량이 상기 범위이면, 본 발명의 도전성 조성물의 점도가 양호해져, 인쇄성이 보다 양호해진다.
또한, 상기 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2)의 에폭시 당량은, 스크린 인쇄를 할 때의 점도가 적당해지는 이유로부터, 100 ~ 400g/eq인 것이 바람직하고, 100 ~ 300g/eq인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 에폭시 수지(C)는, 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성이 보다 양호한 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 에틸렌 옥시드(ethylene oxide) 및/또는 프로필렌 옥시드(propylene oxide)가 부가된 에폭시 수지(C3)인 것이 바람직하다.
여기서, 에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드에 의한 부가는, 예를 들어, 비스페놀 A, 비스페놀 F 등을 에피클로로히드린(epichlorohydrin)과 반응시켜 에폭시 수지를 조제할 때에, 에틸렌 및/또는 프로필렌을 첨가하는 것에 의하여 부가(변성)할 수 있다.
상기 에폭시 수지(C3)로서는 시판품을 이용할 수 있고, 그 구체예로서는, 에틸렌 옥시드 부가 비스페놀 A형 에폭시 수지(BEO-60E, 신니혼 리카 가부시키가이샤(新日本理化株式會社)에서 만듦), 프로필렌 옥시드 부가 비스페놀 A형 에폭시 수지(BPO-20E, 신니혼 리카 가부시키가이샤에서 만듦), 프로필렌 옥시드 부가 비스페놀 A형 에폭시 수지(EP-4010S, 가부시키가이샤 아데카(株式會社ADEKA)에서 만듦), 프로필렌 옥시드 부가 비스페놀 A형 에폭시 수지(EP-4000S, 가부시키가이샤 아데카에서 만듦) 등을 들 수 있다.
나아가, 본 발명에 있어서는, 상기 에폭시 수지(C)를 함유하는 경우의 함유량은, 실리콘 기판이나 TCO와의 접착성이 보다 양호한 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여, 2 ~ 20질량부인 것이 바람직하고, 2 ~ 10질량부인 것이 보다 바람직하다.
<지방산 은염(D)>
본 발명의 도전성 조성물은, 200℃ 이하의 저온 소성으로도 체적 저항률의 낮은 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 나아가 지방산 은염(D)을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 지방산 은염(D)은, 유기 카르본산의 은염이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 일본국 공개특허공보 특개2008-198595호의 [0063] ~ [0068] 단락에 기재된 지방산 금속염(특히 3급 지방산 은염), 일본국 특허공보 제4482930호의 [0030] 단락에 기재된 지방산은, 일본국 공개특허공보 특개2010-92684호의 [0029] ~ [0045] 단락에 기재된 수산기를 1개 이상 가지는 지방산 은염, 동 공보의 [0046] ~ [0056] 단락에 기재된 2급 지방산 은염 등을 이용할 수 있다.
이것들 중, 보다 저온(150 ~ 180℃ 정도)의 소성으로도 체적 저항률의 낮은 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 카르복시 은염기(-COOAg)와 수산기(-OH)를 각각 1개 이상 가지는 지방산 은염(D1), 및/또는, 카르복시 은염기(-COOAg)를 3개 이상 가지는 폴리카르본산 은염(D2)을 이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들어, 상기 지방산 은염(D1)으로서는, 2,2-비스(히드록시 메틸)-n-낙산 은염, 2-히드록시 이소낙산 은염을 호적하게 이용할 수 있고, 상기 폴리카르본산 은염(D2)으로서는, 1,2,3,4-부탄 테트라카르본산 은염을 호적하게 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 지방산 은염(D)의 함유량은, 인쇄성이 보다 양호해지는 이유로부터, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여, 0.1 ~ 10질량부인 것이 바람직하고, 1 ~ 10질량부인 것이 보다 바람직하다.
<양이온계 경화제(E)>
본 발명의 도전성 조성물은, 소망에 따라 상기 에폭시 수지(C)를 함유하는 경우, 에폭시 수지의 경화제로서 양이온계 경화제(E)를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 양이온계 경화제(E)는, 특별히 한정되지 않고, 아민계, 술포늄계, 암모늄계, 포스포늄계의 경화제가 바람직하다.
상기 양이온계 경화제(E)로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 삼불화붕소 에틸 아민(boron trifluoride ethyl amine), 삼불화붕소 피페리딘(boron trifluoride piperidine), 삼불화붕소 페놀(boron trifluoride phenol), p-메톡시벤젠 디아조늄 헥사플루오로 포스페이트(p-methoxy bebzene diazonium hexafluoro phosphate), 디페닐이오늄 헥사플루오로 포스페이트(diphenyl ionium hexafluoro phosphate), 테트라페닐 술포늄(tetraphenyl sulfonium), 테트라-n-부틸포스포늄 테트라페닐 보레이트(tetra-n-butyl phosphonium tetraphenyl borate), 테트라-n-부틸포스포늄-o,o-디에틸포스포로 디티오에이트(tetra-n-butyl phosphonium-o,o-diethyl phosphoro dithioate), 하기 식 (I)로 나타내지는 술포늄염 등을 들 수 있고, 이것들을 1종 단독으로 이용하여도 무방하고, 2종 이상을 병용하여도 무방하다.
이것들 중, 경화 시간이 짧아진다고 하는 이유로부터, 하기 식 (II)로 나타내지는 술포늄염을 이용하는 것이 바람직하다.
Figure pat00003
(식 중, R4는 수소 원자, 탄소수 1 ~ 4의 알킬기 또는 할로겐 원자를 나타내고, R5는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기, 탄소수 1 ~ 4의 알킬기로 치환되어 있어도 무방한 벤질기 또는 α-나프틸 메틸기를 나타내며, R6는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기를 나타낸다. 또한, Q는 하기 식 (a) ~ (c) 중 어느 하나로 나타내지는 기를 나타내고, X는 SbF6, PF6, CF3SO3, (CF3SO2)2N, BF4, B(C6F5)4 또는 Al(CF3SO3)4를 나타낸다.)
Figure pat00004
(식 (a) 중, R은 수소 원자, 아세틸기, 메톡시 카르보닐기 또는 벤질옥시 카르보닐기를 나타낸다.)
상기 식 (II)로 나타내지는 술포늄염 중, 납땜성이 양호한 전극을 형성할 수 있는 이유로부터, 상기 식 (II) 중의 X가 SbF6로 나타내지는 술포늄염인 것이 바람직하고, 그 구체예로서는, 하기 식 (1) 및 (2)으로 나타내지는 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00005
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 양이온계 경화제(E)의 함유량은, 열에 의하여 활성화하여 에폭시기의 개환 반응을 충분히 진행시킬 수 있다고 하는 이유로부터, 상기 에폭시 수지(C) 100질량부에 대하여 1 ~ 10질량부인 것이 바람직하고, 1 ~ 5질량부인 것이 보다 바람직하다.
<용매(F)>
본 발명의 도전성 조성물은, 인쇄성 등의 작업성의 관점으로부터, 나아가 용매(F)를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 용매(F)는, 본 발명의 도전성 조성물을 기재 상에 도포할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는, 부틸 카르비톨(butyl carbitol), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 이소포론(isophorone), α-테르피네올(α-terpineol) 등을 들 수 있고, 이것들을 1종 단독으로 이용하여도 2종 이상을 병용하여도 무방하다.
또한, 상기 용매(F)를 함유하는 경우의 함유량은, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여, 2 ~ 20질량부인 것이 바람직하고, 5 ~ 15질량부인 것이 보다 바람직하다.
<첨가제>
본 발명의 도전성 조성물은, 필요에 따라, 상술한 은 가루(A) 이외의 금속 가루, 환원제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 무방하다.
상기 금속 가루로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 동, 알루미늄 등을 들 수 있고, 그 중에서도 동인 것이 바람직하다. 또한, 0.01 ~ 10μm의 입경의 금속 가루인 것이 바람직하다.
상기 환원제로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 에틸렌 글리콜류 등을 들 수 있다.
한편, 애스팩트비를 보다 높게 할 수 있고, 또한, 상술한 에폭시 수지(C)의 분해를 억제하는 이유로부터, 산화 은의 함유량은 상술한 용매(F) 100질량부에 대하여 5질량부 이하인 것이 바람직하고, 1질량부 이하인 것이 보다 바람직하며, 실질적으로 산화 은을 함유하고 있지 않는 태양(態樣)이 가장 바람직하다.
본 발명의 도전성 조성물의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 상기 은 가루(A) 및 상기 실란 화합물(B) 및 소망에 따라 함유하여도 무방한 상기 에폭시 수지(C), 상기 지방산 은염(D), 상기 양이온계 경화제(E), 상기 용매(F) 및 첨가제를, 롤, 니더, 압출기, 만능 교반기 등에 의하여 혼합하는 방법을 들 수 있다.
〔태양 전지 셀〕
본 발명의 태양 전지 셀은, 수광면 측의 표면 전극, 반도체 기판 및 이면 전극을 구비하고, 상기 표면 전극 및/또는 상기 이면 전극이, 상술한 본 발명의 도전성 조성물을 이용하여 형성되는 태양 전지 셀이다.
여기서, 본 발명의 태양 전지 셀은, 상술한 본 발명의 도전성 조성물이 전(全) 이면 전극형(이른바 백 컨택트(back contact)형) 태양 전지의 이면 전극의 형성에도 적용할 수 있기 때문에, 전 이면 전극형의 태양 전지에도 적용할 수 있다.
이하에, 본 발명의 태양 전지 셀의 호적한 실시 태양의 일례에 관하여, 도 1을 이용하여 설명한다. 덧붙여, 도 1에서는, 박막계의 아몰퍼스(amorphous) 실리콘 태양 전지를 예로 들어, 본 발명의 태양 전지 셀을 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 하이브리드형(HIT) 태양 전지 등이어도 무방하다.
도 1은 태양 전지 셀의 호적한 실시 태양의 일례를 도시하는 단면도이다.
태양 전지 셀(1)은, 집전극인 표면 전극(2)과, 투명 도전 산화막(TCO, 3)과, p형 아몰퍼스 실리콘 층(4), i형 아몰퍼스 실리콘 층(5) 및 n형 아몰퍼스 실리콘 층(6)이 적층된 실리콘 기판(7)과, 금속 전극인 이면 전극(8)을, 플라스틱 필름 기판(9) 상에 구비하는 것이다.
또한, 태양 전지 셀(1)은, 그 표리면에 보호 필름(10)을 구비하는 것이 바람직하다.
실리콘 기판(7)을 구성하는 아몰퍼스 실리콘은, 그 원자 배열이 불규칙하기 때문에, 결정 실리콘에 비하여 광과 격자의 상호 작용이 커, 광을 보다 많이 흡수할 수 있다. 따라서, 태양 전지 셀(1)은 박막화가 가능해져, 1μm 이하의 막 두께로도 발전할 수 있다.
투명 도전 산화막(3)은, 절연체인 유리의 표면에, 주석 도프 산화 인듐(ITO), 산화 주석(TO), 불소 도프 산화 주석(FTO) 등의 반도체 세라믹의 박층을 형성하는 것에 의하여 도전성을 부여한 것이며, 투명한 것임에도 불구하고 전기를 흐르게 하는 성질을 가진다.
<표면 전극/이면 전극>
본 발명의 태양 전지 셀이 구비하는 표면 전극 및 이면 전극은, 어느 일방(一方) 또는 양방(兩方)이 본 발명의 도전성 조성물을 이용하여 형성되어 있으면, 전극의 배치(피치), 형상, 높이, 폭 등은 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 표면 전극 및 이면 전극은, 통상, 복수 개 가지는 것이지만, 본 발명에 있어서는, 예를 들어, 복수의 표면 전극의 일부만이 본 발명의 도전성 조성물로 형성된 것이어도 무방하고, 복수의 표면 전극의 일부와 복수의 이면 전극의 일부가 본 발명의 도전성 조성물로 형성된 것이어도 무방하다.
본 발명의 태양 전지 셀의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 도전성 조성물을 실리콘 기판 및/또는 TCO에 도포하여 배선을 형성하는 배선 형성 공정과, 얻어진 배선을 열 처리하여 전극(표면 전극 및/또는 이면 전극)을 형성하는 전극 형성 공정을 가지는 방법을 들 수 있다.
이하에, 배선 형성 공정, 열 처리 공정에 관하여 상세히 설명한다.
<배선 형성 공정>
배선 형성 공정은, 본 발명의 도전성 조성물을 실리콘 기판 및/또는 TCO에 도포하여 배선을 형성하는 공정이다.
여기서, 도포 방법으로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 잉크젯, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 오프셋 인쇄, 볼록판 인쇄 등을 들 수 있다.
<열 처리 공정>
열 처리 공정은, 상술한 배선 형성 공정으로 얻어진 도막을 열 처리하여 도전성의 배선(전극)을 얻는 공정이다.
여기서, 상기 열 처리의 조건은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 도전성 조성물을 이용하고 있기 때문에, 저온(150 ~ 200℃ 이하)이어도, 양호한 열 처리(소성)를 행할 수 있다.
덧붙여, 상술한 배선 형성 공정으로 얻어진 배선은, 자외선 또는 적외선의 조사로도 전극을 형성할 수 있기 때문에, 본 발명에 있어서의 열 처리 공정은, 자외선 또는 적외선의 조사에 의한 것이어도 무방하다.
[실시예]
이하, 실시예를 이용하여, 본 발명의 도전성 조성물에 관하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 ~ 9, 비교예 1 ~ 3)
볼 밀에, 하기 제1 표에 나타내는 은 가루 등을 하기 제1 표 중에 나타내는 조성비로 되도록 첨가하고, 이것들을 혼합하는 것에 의하여 도전성 조성물을 조제하였다.
조제한 각 도전성 조성물을, 알칼리 에칭액에 침지(浸漬)하여 표면 산화막을 제거한 실리콘 기판(단결정 실리콘 웨이퍼, LS-25TVA, 156mm×156mm×200μm, 신에츠 카가쿠 코교 가부시키가이샤(信越化學工業株式會社)에서 만듦) 상에, 스크린 인쇄로 도포하여, 25mm×25mm의, 빈틈없이 도포되어 있는 테스트 패턴을 형성하였다.
또한, 마찬가지로, 조제한 각 도전성 조성물을, TCO인 ITO 증착 유리 기판 상에, 스크린 인쇄로 도포하여, 25mm×25mm의, 빈틈없이 도포되어 있는 테스트 패턴을 형성하였다.
<체적 저항률(비저항)>
테스트 패턴을 형성한 실리콘 기판을, 오븐에서 100℃에서 2분간 건조한 후에 200℃에서 30분 간 소성하는 것으로, 체적 저항률 측정용의 시험편을 제작하였다.
제작한 체적 저항률 측정용의 시험편에 관하여, 체적 저항률을 저항률계(로레스타 GP(Loresta-GP), 미츠비시 카가쿠 가부시키가이샤(三菱化學株式會社)에서 만듦)를 이용한 4단자 4탐침법에 의하여 측정하였다. 이 결과를 하기 제1 표에 나타낸다.
덧붙여, 테스트 패턴을 형성한 ITO 증착 유리 기판으로부터 마찬가지로 하여 제작한 시험편에 관해서도, 체적 저항률을 마찬가지로 측정하였는데, 하기 제1 표에 나타내는 결과와 같은 값을 나타냈다.
<접착성 : 실리콘 기판>
테스트 패턴을 형성한 실리콘 기판을, 체적 저항률 측정용의 시험편과 마찬가지로 건조 및 소성하는 것으로 시험편을 제작하였다.
이어서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 에폭시계 접착제(Araldite AR-R30, 한츠만 자팡 가부시키가이샤(Huntsman japan corp.)에서 만듦)(11)을 이용하여, 제작한 시험편(12)(부호 13 : 테스트 패턴, 부호 14 : 실리콘 기판)을 2매의 스테인리스 판(길이 : 100mm, 폭 : 25mm, 두께 : 1.5mm)(15)의 사이에 고정하여, 접착성 평가용의 시험편을 제작하였다. 덧붙여, 에폭시계 접착제(11)에 의한 스테인리스 판(15)과 테스트 패턴(13)과의 사이의 접착 면적은 312.5mm2였다.
제작한 접착성 평가용의 시험편을 전단 박리 시험기(RTC-1310A, 가부시키가이샤 오리엔테크(ORIENTEC)에서 만듦)에 세트하고, 일방의 스테인리스 판에 화살표 방향으로 힘을 가하여 전단 박리 강도를 측정하여, 박리면을 목시(目視, 눈으로 봄)로 관찰하였다. 이러한 결과를 하기 제1 표에 나타낸다. 덧붙여, 하기 제1 표 중, 「Si/SUS」란, 실리콘 기판과 스테인리스 판과의 박리를 나타내고, 「Si/Ag」란, 실리콘 기판과 테스트 패턴과의 박리를 나타낸다.
<접착성 : ITO 증착 유리>
테스트 패턴을 형성한 ITO 증착 유리를, 체적 저항률 측정용의 시험편과 마찬가지로 건조 및 소성하는 것으로 시험편을 제작하였다.
이어서, 제작한 시험편의 테스트 패턴에, 1mm 피치로 노치(notch)를 넣어, 바둑판 눈을 100개(10×10) 만들고, 바둑판 눈 상에 셀로판 점착 테이프를 완전하게 부착시켜, 손가락 끝의 내측 부분으로 10회 비빈 후, 테이프의 일단(一端)을 직각으로 유지한 상태로 순간적으로 떼어내어, 완전하게 벗겨지지 않고 남은 바둑판 눈의 수를 조사하였다. 이 결과를 하기 제1 표에 나타낸다.
덧붙여, 바둑판 눈의 전체 수 100개(하기 제1 표 중의 분모)에 대하여 남은 바둑판 눈의 수(하기 제1 표 중의 분자)가 80개 이상이면, TCO에 대한 접착성이 뛰어나다고 평가할 수 있다.
<납땜성(납땜 습윤성)>
테스트 패턴을 형성한 실리콘 기판 및 ITO 증착 유리 기판의 테스트 패턴 상에 납땜 플럭스를 도포한 후, 150℃의 핫 플레이트 상에서 20초 간 건조시켰다.
이어서, 270℃의 납땜조 내에 3초 간 침지시킨 후에 끌어올려, 테스트 패턴 상의 납땜의 습윤성(피복%)으로부터 납땜성을 평가하였다.
테스트 패턴 상의 납땜의 피복 면적이 100%인 것을 납땜성이 극히 양호한 것이라고 하여 「○」로 평가하고, 테스트 패턴 상의 납땜의 피복 면적이 80% 이상 100% 미만인 것을 납땜성이 양호한 것이라고 하여 「△」로 평가하고, 테스트 패턴 상의 납땜의 피복 면적이 80% 미만인 것을 납땜성이 뒤떨어지는 것이라고 하여 「×」로 평가하였다. 이와 같은 결과를 하기 제1 표에 나타낸다. 덧붙여, 실리콘 기판 및 ITO 증착 유리 기판에 대한 납땜성은 모두 같은 평가였기 때문에, 하기 제1 표 중에 있어서는 기판마다의 평가를 생략하고 있다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
제1 표 중의 각 성분은, 이하의 것을 사용하였다.
·은 가루 : AgC-103(형상 : 구상, 평균 입자 직경 : 1.5μm, 후쿠다 킨조쿠 하쿠훈 코교 가부시키가이샤에서 만듦)
·1,6-비스(트리메톡시 실릴)헥산 : KBM-3066(신에츠 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦)
·1,2-비스(트리에톡시 실릴)에탄 : KBM-6026(신에츠 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦)
·6-헥실 트리메톡시 실란 : KBM-3063(신에츠 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦)
·3-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(3-glycidoxy propyl trimethoxy silane) : KBM-403(신에츠 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦)
·비스페놀 A형 에폭시 수지 : YD-019(에폭시 당량 : 2400 ~ 3300g/eq, 신닛테츠 카가쿠 가부시키가이샤(新日鐵化學株式會社)에서 만듦)
·다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지 : 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(EX-821, 에폭시 당량 : 185g/eq, 나가세 케무테쿠스 가부시키가이샤(Nagase ChemteX Corporation)에서 만듦)
·경화제 : 상기 식 (1)로 나타내지는 방향족 술포늄염(Sl-100L, 산신 카가쿠 코교 가부시키가이샤(三新化學工業株式會社)에서 만듦)
·α-테르피네올 : 용매
·2,2-비스(히드록시 메틸)-n-낙산 은염 : 우선, 산화 은(토요 카가쿠 코교 가부시키가이샤(東洋化學工業株式會社)에서 만듦) 50g, 2,2-비스(히드록시 메틸)-n-낙산(도쿄 카세이 코교 가부시키가이샤(東京化成工業株式會社)에서 만듦) 64g 및 메틸 에틸 케톤(MEK) 300g을 볼 밀에 투입하고, 실온에서 24시간 교반시키는 것에 의하여 반응시켰다. 이어서, 흡인 여과에 의하여 MEK를 없애고, 얻어진 분말을 건조시키는 것에 의하여, 백색의 2,2-비스(히드록시 메틸)-n-낙산 은염을 조제하였다.
·1,2,3,4-부탄 테트라카르본산 은염 : 우선, 산화 은(토요 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦) 50g, 1,2,3,4-부탄 테트라카르본산(신니혼 리카 가부시키가이샤에서 만듦) 25.29g 및 메틸 에틸 케톤(MEK) 300g을 볼 밀에 투입하고, 실온에서 24시간 교반시키는 것에 의하여 반응시켰다. 이어서, 흡인 여과에 의하여 MEK를 없애고, 얻어진 분말을 건조시키는 것에 의하여, 백색의 1,2,3,4-부탄 테트라카르본산 은염을 조제하였다.
·이소낙산 은염 : 우선, 산화 은(토요 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦) 50g, 이소낙산(칸토 카가쿠 가부시키가이샤(關東化學株式會社)에서 만듦) 38g 및 메틸 에틸 케톤(MEK) 300g을 볼 밀에 투입하고, 실온에서 24시간 교반시키는 것에 의하여 반응시켰다. 이어서, 흡인 여과에 의하여 MEK를 없애고, 얻어진 분말을 건조시키는 것에 의하여, 백색의 이소낙산 은염을 조제하였다.
·2-히드록시 이소낙산 은염 : 우선, 산화 은(토요 카가쿠 코교 가부시키가이샤에서 만듦) 50g, 2-히드록시 이소낙산(도쿄 카세이 코교 가부시키가이샤에서 만듦) 45g 및 메틸 에틸 케톤(MEK) 300g을 볼 밀에 투입하고, 실온에서 24시간 교반시키는 것에 의하여 반응시켰다. 이어서, 흡인 여과에 의하여 MEK를 없애고, 얻어진 분말을 건조시키는 것에 의하여, 백색의 2-히드록시 이소낙산 은염을 조제하였다.
제1 표에 나타내는 결과로부터, 알콕시 실릴기를 1개만 가지는 실란 화합물을 이용하여 조제한 비교예 1 및 2의 도전성 조성물은, 체적 저항률은 낮지만, 실란 화합물을 이용하지 않고 조제한 비교예 3의 도전성 조성물과 비교하여도 전단 박리 강도의 향상 효과가 거의 보이지 않아, 실리콘 기판 및 ITO 증착 유리 기판과의 접착성에 뒤떨어지는 것을 알았다.
이것에 대하여, 알콕시 실릴기를 2개 이상 가지는 소정의 실란 화합물을 이용하여 조제한 실시예 1 ~ 9의 도전성 조성물은, 체적 저항률이 낮고, 또한, 실리콘 기판 및 ITO 증착 유리 기판과의 접착성에 뛰어난 것을 알았다.
특히, 실란 화합물을 은 가루 100질량부에 대하여 0.1 ~ 0.5질량부 배합하여 조제한 실시예 1 ~ 3 및 6 ~ 9의 도전성 조성물은, 체적 저항률과, 실리콘 기판 및 ITO 증착 유리 기판에 대한 접착성과의 밸런스에 뛰어난 것을 알았다.
또한, 에폭시 당량이 소정의 범위인 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지를 병용하여 조제한 실시예 1 ~ 6 및 8 및 9의 도전성 조성물은, 납땜성도 극히 양호해지는 것을 알았다.
나아가, 카르복시 은염기(-COOAg)와 수산기(-OH)를 각각 1개 이상 가지는 지방산 은염 또는 카르복시 은염기(-COOAg)를 3개 이상 가지는 폴리카르본산 은염을 이용하여 조제한 실시예 1 ~ 7 및 9의 도전성 조성물을 이용한 경우도 체적 저항률이 낮고, 실리콘 기판 및 ITO 증착 유리 기판과의 접착성에 보다 뛰어난 것을 알았다.
1 : 태양 전지 셀
2 : 표면 전극
3 : 투명 도전 산화막(TCO)
4 : p형 아몰퍼스 실리콘 층
5 : i형 아몰퍼스 실리콘 층
6 : n형 아몰퍼스 실리콘 층
7 : 실리콘 기판
8 : 이면 전극
9 : 플라스틱 필름 기판
10 : 보호 필름
11 : 에폭시계 접착제
12 : 시험편
13 : 테스트 패턴(도전성 조성물)
14 : 실리콘 기판 또는 ITO 증착 유리 기판
15 : 스테인리스 판

Claims (13)

  1. 은 가루(A)와, 하기 식 (I)로 나타내지는 실란 화합물(B)을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00009

    (식 중, R1 및 R2는 각각 독립으로 알킬기를 나타내고, R3는 헤테로 원자를 가져도 무방한 2가의 알칸을 나타내며, m은 1 ~ 3의 정수를 나타낸다. 복수의 R1 및 R2는 각각 동일하여도 달라도 무방하다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 은 가루(A)의 적어도 일부가, 평균 입자 직경이 0.5 ~ 10μm인 구상(球狀)의 은 분말인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실란 화합물(B)이, 상기 식 (I) 중, R1 및 R2가 각각 독립으로 메틸기 또는 에틸기로 나타내지고, R3가 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기로 나타내지며, m이 2 또는 3으로 나타내지는 화합물인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실란 화합물(B)의 함유량이, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 0.05 ~ 1.0질량부인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    나아가, 에폭시 수지(C)를 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    나아가, 지방산 은염(D)을 함유하는 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 에폭시 수지(C)가, 적어도, 에폭시 당량이 1500 ~ 4000g/eq의 비스페놀 A형 에폭시 수지(C1) 및 에폭시 당량이 1000g/eq 이하의 다가 알코올계 글리시딜형 에폭시 수지(C2)인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 지방산 은염(D)이, 카르복시 은염기(-COOAg)와 수산기(-OH)를 각각 1개 이상 가지는 지방산 은염(D1), 및/또는, 카르복시 은염기(-COOAg)를 3개 이상 가지는 폴리카르본산 은염(D2)인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지방산 은염(D1)이, 2,2-비스(히드록시 메틸)-n-낙산 은염 및/또는 2-히드록시 이소낙산 은염인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 폴리카르본산 은염(D2)이, 1,2,3,4-부탄 테트라카르본산 은염인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에폭시 수지(C)의 함유량이, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 2 ~ 20질량부인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지방산 은염(D)의 함유량이, 상기 은 가루(A) 100질량부에 대하여 0.1 ~ 10질량부인 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물.
  13. 수광면 측의 표면 전극, 반도체 기판 및 이면 전극을 구비하고,
    상기 표면 전극 및/또는 상기 이면 전극이, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물을 이용하여 형성되는 태양 전지 셀.
KR1020120084992A 2012-08-02 2012-08-02 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀 KR20140019100A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120084992A KR20140019100A (ko) 2012-08-02 2012-08-02 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120084992A KR20140019100A (ko) 2012-08-02 2012-08-02 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140019100A true KR20140019100A (ko) 2014-02-14

Family

ID=50266784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120084992A KR20140019100A (ko) 2012-08-02 2012-08-02 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140019100A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107301887A (zh) * 2017-05-14 2017-10-27 成都才盖科技有限公司 一种新型太阳能电池背银导电银浆组合物及制备方法
WO2022114894A1 (ko) * 2020-11-30 2022-06-02 대주전자재료 주식회사 고온 이형 가능한 에폭시경화용 도전성 접착제 및 태양 전지 모듈

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107301887A (zh) * 2017-05-14 2017-10-27 成都才盖科技有限公司 一种新型太阳能电池背银导电银浆组合物及制备方法
WO2022114894A1 (ko) * 2020-11-30 2022-06-02 대주전자재료 주식회사 고온 이형 가능한 에폭시경화용 도전성 접착제 및 태양 전지 모듈

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5045803B2 (ja) 導電性組成物および太陽電池セル
JP5304932B1 (ja) 導電性組成物および太陽電池セル
JP5321723B1 (ja) 導電性組成物および太陽電池セル
JP5527901B2 (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
CN110249001A (zh) 导电性组合物
JP2016030794A (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
KR20140019100A (ko) 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀
JP6579108B2 (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
WO2014080789A1 (ja) 低温焼成用導電性組成物および太陽電池セル
JPWO2016021535A1 (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
TWI673725B (zh) 太陽能電池集電電極形成用導電性組成物、太陽能電池單元及太陽能電池模組
JP2016032022A (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP2016160413A (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP2012178456A (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
JP2016160415A (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
WO2014203897A1 (ja) 導電性組成物および太陽電池セル
WO2015118760A1 (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
KR20140007041A (ko) 태양 전지 집전 전극 형성용 도전성 조성물 및 태양 전지 셀
CN103531267A (zh) 太阳能电池集流电极形成用导电性组合物及太阳能电池单元
CN103594141A (zh) 太阳能电池集电极形成用导电性组合物和太阳能电池单元
TW201409486A (zh) 太陽能電池集電電極形成用導電性組成物及太陽能電池單元
JP6361843B1 (ja) 導電性組成物

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination