KR20140092744A - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 Download PDF

Info

Publication number
KR20140092744A
KR20140092744A KR1020130152675A KR20130152675A KR20140092744A KR 20140092744 A KR20140092744 A KR 20140092744A KR 1020130152675 A KR1020130152675 A KR 1020130152675A KR 20130152675 A KR20130152675 A KR 20130152675A KR 20140092744 A KR20140092744 A KR 20140092744A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
silver
composition
glass frit
electrode
Prior art date
Application number
KR1020130152675A
Other languages
English (en)
Inventor
박상희
신동일
Original Assignee
제일모직주식회사
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 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to CN201380063466.XA priority Critical patent/CN104838448A/zh
Priority to US14/758,041 priority patent/US9627556B2/en
Priority to PCT/KR2013/011467 priority patent/WO2014104618A1/ko
Priority to TW102147944A priority patent/TWI532197B/zh
Publication of KR20140092744A publication Critical patent/KR20140092744A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/80—Constructional details
    • H10K10/82—Electrodes
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 은(Ag) 분말; 은 원소를 0.1 내지 50 몰% 함유한 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것으로, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 시안화은 또는 질산은을 포함하는 유리 프릿을 도입하여 전극과 웨이퍼와 접촉성을 개선하였으며, 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극은 접촉 저항(Rc)과 직렬 저항(Rs)이 최소화되므로 변환 효율이 우수하다.

Description

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극{COMPOSITION FOR FORMING SOLAR CELL ELECTRODE AND ELECTRODE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 pn 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 태양전지 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터(emitter)의 두께가 지속적으로 얇아짐에 따라, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있으며, 변환 효율을 증가시키기 위해 태양전지의 면적을 점차 증가시키고 있는데, 이는 태양전지의 접촉저항을 높여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 웨이퍼와 접촉성을 향상하여 접촉저항(Rc)과 직렬저항(Rs)을 최소화시켜 변환 효율이 우수한 태양전지 전극을 제조할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물의 개발이 시급히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 전극과 웨이퍼 표면의 접촉성이 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 접촉저항과 직렬저항을 최소화할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 변환효율 및 Fill Factor 값이 우수한 태양전지 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물로 제조된 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 일 관점인 태양전지 전극 형성용 조성물은 은(Ag) 분말; 은 원소를 0.1 내지 50 몰% 함유한 유리 프릿; 및 유기 비히클;을 포함할 수 있다.
상기 은 원소는 시안화은 또는 질산은으로부터 유래된 것일 수 있다.
상기 조성물은 상기 은 분말 60 내지 95 중량%; 상기 유리 프릿 0.1 내지 20 중량%; 및 상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 유리 프릿 전체 몰수 대비 은 원소를 0.9 내지 45 몰% 함유할 수 있다.
상기 유리 프릿은 시안화은, 질산은 또는 이들의 혼합물; 및 1종 이상의 금속산화물로부터 형성된 것일 수 있다.
상기 금속산화물은 납(Pb), 비스무스(Bi), 텔루륨(Te), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Se), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Ce), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 태양전지 전극은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로 형성될 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 시안화은 또는 질산은을 유리 프릿에 도입하여 전극과 웨이퍼와 접촉성을 개선하였으며, 상기 조성물로 제조된 태양전지 전극은 접촉 저항(Rc)과 직렬 저항(Rs)이 최소화시켜 변환 효율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 은(Ag) 분말(A); 은 원소를 함유한 유리 프릿(B); 및 유기 비히클(C);을 포함한다. 이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
(A) 은 분말
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말로서 은(Ag) 분말을 사용한다. 상기 은 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있는데, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 은 분말일 수 있으며, 2이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
은 분말은 입자 형상이 구형, 판상, 무정형 형상을 가질 수 있다
은 분말은 평균입경(D50)은 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛이 될 수 있다. 상기 평균입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 상기 범위 내에서, 접촉 저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
은 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 60 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 저항의 증가로 변환 효율이 낮아지는 것을 막을 수 있고, 유기 비히클 양의 상대적인 감소로 페이스트화가 어려워지는 것을 막을 수 있다. 바람직하게는 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.
(B) 은 원소를 함유한 유리 프릿
유리 프릿(glass frit)은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 은 입자를 용융시켜 저항이 낮아질 수 있도록 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시키고, 전도성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
태양전지의 효율을 증가시키기 위하여 태양전지의 면적을 증가시키면 태양전지의 접촉저항이 높아질 수 있으므로 pn 접합(pn junction)에 대한 피해를 최소화함과 동시에 직렬저항을 최소화시켜야 한다. 또한, 다양한 면저항의 웨이퍼의 증가에 따라 소성 온도가 변동폭이 커지므로 넓은 소성 온도에서도 열안정성을 충분히 확보될 수 있는 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유리 프릿은 시안화은(AgCN), 질산은(AgNO3) 또는 이들의 혼합물 ; 및 1종 이상의 금속산화물로부터 형성된 것이다. 구체적으로, 본 발명의 유리 프릿은 은(Ag)보다 녹는점이 낮은 시안화은(melting point : 335℃), 질산은(melting point : 444℃) 또는 이들 혼합물 및 금속산화물을 혼합, 용융, 분쇄하여 제조될 수 있다. 상기 금속산화물은 1종 이상일 수 있다.
상기 금속산화물은 납(Pb), 비스무스(Bi), 텔루륨(Te), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Se), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Ce), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 유리 프릿 전체 몰수 대비 은 원소를 0.1 내지 50 몰% 함유할 수 있으며, 바람직하게는 0.9 내지 45 몰% 함유할 수 있다.
상기 은 원소의 함량은 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-AES; Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer)에 의하여 측정될 수 있다. 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-AES)은 매우 적은 양의 시료를 사용하므로 시료 준비 시간을 단축할 수 있고, 시료 전처리에 의한 오차를 줄일 수 있으며 분석 감도가 우수한 이점이 있다.
구체적으로, 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES)는 시료를 전처리 하는 단계, 표준 용액을 준비하는 단계, 및 은(Ag) 원소의 농도를 측정 및 환산하여 유리 프릿 내 은 원소의 함량을 산출하는 단계를 포함하여 유리 프릿 내 함유된 은 원소의 함량을 정밀하게 측정할 수 있다.
상기 시료를 전처리하는 단계는 시료인 유리 프릿의 분석 대상 금속인 은(Ag)을 용해할 수 있는 산성용액을 이용하여 시료를 적당량 용해하고 가열하여 시료를 탄화시킬 수 있다. 상기 산성용액은 바람직하게는 황산(H2SO4) 용액을 사용할 수 있다.
상기 탄화된 시료는 증류수, 과산화수소(H2O2) 등의 용매로 Ag 원소의 분석농도 범위까지 적당히 희석할 수 있다. 상기 분석농도 범위는 적용되는 ICP-OES 기기의 원소 검출능력을 고려하여 약 10,000배까지 희석된 상태로 사용할 수 있다.
상기 전처리된 시료는 ICP-OES 기기로 측정시 표준 용액, 예를 들면, 원소 측정용 은(Ag) 원소 표준용액(Ag+ 1000mg/L)으로 교정(calibration)할 수 있다.
예로서, 상기 표준용액을 ICP-OES 측정기기에 도입하여 외부 표준법(external standard method)으로 검정곡선(calibration curve)을 작성한 후 상기 ICP-OES 측정기기로 전처리된 시료의 은(Ag) 원소 농도(ppm)를 측정한 후 환산하여 유리 프릿 내 은 원소의 함량을 산출할 수 있다.
본 발명의 유리 프릿으로 제조된 태양전지 전극은 소성 후 도전성 분말에 의하여 형성되는 은 결정(Ag crystalline)이외에 유리 프릿상에서도 은 결정이 석출될 수 있다. 또한, 상기 시안화은 또는 질산은으로부터 유래된 유리 프릿상 은 원소는 유리 프릿 상에서 은 결정-유리(glass)-웨이퍼(wafer) 순으로 형성된 전극의 계면 사이에서 은 결정과 웨이퍼 간의 인슐레이터(insulator)로 작용하는 유리(glass)에 전도성을 부여해주고, 유리 프릿 상에 형성된 고립된 포어(pore) 또는 보이드(void)를 채워줄 수 있으므로 웨이퍼-은 전극의 접촉저항 및 시리즈 저항을 감소시킬 수 있다.
상기 유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 기술된 금속산화물의 조성으로 혼합한다. 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 혼합할 수 있다. 혼합된 조성물을 700℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching)한다. 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 유리 프릿을 얻을 수 있다.
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있으며, 상기 유리 프릿의 형상은 구형이어도 부정형상이어도 무방하다.
상기 유리 프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시켜 다양한 면저항 하에서 pn 접합 안정성을 확보할 수 있고 직렬저항 값을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다.
(C) 유기 비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸셀로솔브, 부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 디부틸 카비톨(디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르), 부틸 카비톨 아세테이트(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 터핀올(Terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알콜, 감마부티로락톤 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(D) 첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기에서 기술한 구성 요소 외에 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 변경할 수 있다.
태양전지 전극 및 이를 포함하는 태양전지
본 발명의 다른 관점은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(102)을 포함하는 웨이퍼(100) 또는 기판 상에, 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다. 예컨대, 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 90초 정도 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 600℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 750℃ 내지 950℃에서 30초 내지 180초 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1-84 및 비교예 1-2
유리 프릿의 제조 : 하기 표 1 내지 5의 조성으로 실시예 및 비교예의 유리 프릿을 제조하였다. 실시예 및 비교예에서 제조된 유리 프릿이 함유한 은(Ag) 원소의 함량(단위: 몰%)을 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-AES)으로 측정하여 그 결과값 중 일부를 하기 표 6에 대표적으로 나타내었다.
실시예 1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 3.0 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 6.5 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 86.90 중량%, 하기 표 1의 조성으로 제조된 유리 프릿 3.1 중량%, 첨가제로서 분산제 BYK102(BYK-chemie) 0.2 중량% 및 요변제 Thixatrol ST (Elementis co.) 0.3 중량% 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 2 내지 42
하기 표 1-2의 조성으로 제조된 유리 프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 43 내지 84
질산은을 포함하는 하기 표 3-4의 조성으로 제조된 유리 프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
비교예 1 내지 2
하기 표 5의 조성으로 제조된 유리 프릿을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
[표 1]
Figure pat00001
[표 2]
Figure pat00002
[표 3]
Figure pat00003
[표 4]
Figure pat00004
[표 5]
Figure pat00005
유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-AES)을 이용한 유리 프릿 내 은(Ag) 원소 함량의 측정
시료의 전처리: 분석 대상 시료인 유리 프릿 0.01g을 비커에 담고 0.0001g 단위까지 정확하게 칭량한다. 시료가 담겨진 비커에 5mol% 황산(H2SO4) 200ml를 투입 후 열판(hot plate)를 이용하여 220℃에서 3시간 동안 가열하여 시료를 완전히 탄화시켰다. 탄화된 시료가 담겨진 비커가 투명하게 될 때까지 과산화수소(H2O2)를 투입하여 전처리를 완료하였다.
표준용액의 준비: 원소 측정용 은(Ag) 원소 표준용액(Ag+ 1000mg/L)을 준비하였다.
은(Ag) 원소 함량의 측정: 전처리가 완료된 시료가 담겨진 비커에 질산(HNO3)을 투입하여 5분간 가열 후 공냉 하였다. 준비된 표준용액을 ICP-OES 측정기기(PerkinElmer社)에 도입하여 외부 표준법(external standard method)으로 검정곡선(calibration curve)을 작성한 후 상기 ICP-OES 측정기기로 시료의 은(Ag) 원소 농도(ppm)를 측정한 후 환산하여 유리 프릿 내 은 원소의 함량을 산출하였다.
은 원소의 함량(%) = 원소 농도(ppm)×Dilution Factor(DF)/10000
은 원소의 mole = 은 원소의 함량 / 은 원소의 분자량
은 원소의 mole % = 은 원소의 mole / 전체 원소의 mole 총합
[표 6]
Figure pat00006
접촉저항 및 접촉비저항의 측정방법
상기 실시예 및 비교예에서 준비된 태양전지 전극 형성용 조성물을 결정계 모노 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 600 내지 900 ℃사이로 60초에서 210초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 TLM(Transfer Length Method)측정장비를 사용하여 태양전지의 접촉저항(Rc) 및 접촉비저항(ρc)을 측정하여 하기 표 7 내지 11에 각각 나타내었다.
직렬저항, Fill Factor 및 Efficiency 측정방법
상기 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물을 결정계 모노 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 Wafer의 후면에 알루미늄 페이스트를 후면 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 400 내지 900℃ 온도 범위에서 30초 내지 180초 동안 소성하였으며, 이렇게 제조 완료된 셀(Cell)은 태양전지효율 측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 직렬저항(Rs), Fill Factor (FF, %) 및 변환효율(%)을 측정하여 하기 표 7 내지 11에 각각 나타내었다.
[표 7]
Figure pat00007
[표 8]
Figure pat00008
[표 9]
Figure pat00009
[표 10]
Figure pat00010
[표 11]
Figure pat00011
상기 표 7 내지 11의 결과에서 확인할 수 있듯이, 시안화은으로부터 유래된 은 원소를 함유한 실시예 1 내지 42의 유리 프릿과 질산은으로부터 유래된 은 원소를 함유한 실시예 43 내지 84의 유리 프릿을 사용한 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극은 금속산화물로부터 유래된 유리 프릿을 사용한 비교예 1 내지 2의 전극에 비하여 접촉저항, 접촉비저항 및 직렬저항값이 낮고, 변환효율과 Fill Factor 값이 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (9)

  1. 은(Ag) 분말;
    은 원소를 0.1 내지 50 몰% 함유한 유리 프릿; 및
    유기 비히클;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 은 원소는 시안화은 또는 질산은으로부터 유래된 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 은 분말 60 내지 95 중량%;
    상기 유리 프릿 0.1 내지 20 중량%; 및
    상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 유리 프릿 전체 몰수 대비 은 원소를 0.9 내지 45 몰% 함유한 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 시안화은, 질산은 또는 이들의 혼합물; 및 1종 이상의 금속산화물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속산화물은 납(Pb), 비스무스(Bi), 텔루륨(Te), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Se), 철(Fe), 리튬(Li), 규소(Si), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Ce), 스트론튬(Sr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 나트륨(Na), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극.
KR1020130152675A 2012-12-29 2013-12-09 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 KR20140092744A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380063466.XA CN104838448A (zh) 2012-12-29 2013-12-11 形成太阳能电池电极用的组成物及使用该组成物所制电极
US14/758,041 US9627556B2 (en) 2012-12-29 2013-12-11 Composition for forming electrode of solar cell and electrode manufactured by using same
PCT/KR2013/011467 WO2014104618A1 (ko) 2012-12-29 2013-12-11 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
TW102147944A TWI532197B (zh) 2012-12-29 2013-12-24 用於形成太陽能電池電極之組成物、及使用該組成物所製電極（二）

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157690 2012-12-29
KR20120157690 2012-12-29

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170158900A Division KR101982412B1 (ko) 2012-12-29 2017-11-24 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140092744A true KR20140092744A (ko) 2014-07-24

Family

ID=51739308

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130152675A KR20140092744A (ko) 2012-12-29 2013-12-09 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR1020170158900A KR101982412B1 (ko) 2012-12-29 2017-11-24 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170158900A KR101982412B1 (ko) 2012-12-29 2017-11-24 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9627556B2 (ko)
KR (2) KR20140092744A (ko)
CN (1) CN104838448A (ko)
TW (1) TWI532197B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11518706B2 (en) 2016-02-02 2022-12-06 Tera Metal Co., Ltd. Silver coated glass frit, method for preparing same, and silver paste compoisition using silver coated glass frit for solar cell

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150072994A (ko) * 2013-12-20 2015-06-30 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
GB201507148D0 (en) * 2015-04-27 2015-06-10 Johnson Matthey Plc Conductive paste, electrode and solar cell
KR101859017B1 (ko) * 2015-12-02 2018-05-17 삼성에스디아이 주식회사 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지
KR20180090669A (ko) * 2017-02-03 2018-08-13 삼성에스디아이 주식회사 태양전지용 핑거 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 태양전지용 핑거 전극
KR20190066158A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9518033D0 (en) * 1995-09-05 1995-11-08 Cookson Matthey Ceramics Plc Composition
US20060102228A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Ferro Corporation Method of making solar cell contacts
US8575474B2 (en) * 2006-03-20 2013-11-05 Heracus Precious Metals North America Conshohocken LLC Solar cell contacts containing aluminum and at least one of boron, titanium, nickel, tin, silver, gallium, zinc, indium and copper
US8309844B2 (en) * 2007-08-29 2012-11-13 Ferro Corporation Thick film pastes for fire through applications in solar cells
TW200926210A (en) 2007-09-27 2009-06-16 Murata Manufacturing Co Ag electrode paste, solar battery cell, and process for producing the solar battery cell
US7736546B2 (en) 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
KR101250139B1 (ko) 2008-05-14 2013-04-04 샤프 가부시키가이샤 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법
US8158504B2 (en) 2008-05-30 2012-04-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices—organic medium components
WO2009146398A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices
EP2637216B1 (en) 2008-08-07 2014-12-17 Kyoto Elex Co., Ltd. Conductive paste for formation of a solar cell element electrode, solar cell element, and manufacturing method for said solar cell element
CN102763172B (zh) * 2009-10-13 2015-03-18 Lg化学株式会社 银糊剂组合物及其制备方法以及使用该银糊剂组合物的太阳能电池
JP5559509B2 (ja) 2009-10-28 2014-07-23 昭栄化学工業株式会社 太陽電池電極形成用導電性ペースト
KR101332429B1 (ko) 2009-12-17 2013-11-22 제일모직주식회사 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지
TWI576861B (zh) * 2010-02-12 2017-04-01 碩禾電子材料股份有限公司 導電鋁膠及其製造方法、太陽能電池及其模組
CN102456427A (zh) * 2010-10-30 2012-05-16 比亚迪股份有限公司 一种导电浆料及其制备方法
KR101796658B1 (ko) 2011-03-28 2017-11-13 삼성전자주식회사 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
EP2701160B1 (en) * 2011-04-21 2016-03-30 Shoei Chemical Inc. Conductive paste
US9023254B2 (en) * 2011-10-20 2015-05-05 E I Du Pont De Nemours And Company Thick film silver paste and its use in the manufacture of semiconductor devices
KR20130045225A (ko) * 2011-10-25 2013-05-03 헤레우스 프레셔스 메탈즈 노스 아메리카 콘쇼호켄 엘엘씨 금속 나노입자를 함유한 전도성 페이스트
KR101444738B1 (ko) * 2011-11-21 2014-09-30 한화케미칼 주식회사 태양전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지
CN102592706B (zh) 2012-03-16 2013-09-11 上海交通大学 一种太阳能电池正极银浆及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11518706B2 (en) 2016-02-02 2022-12-06 Tera Metal Co., Ltd. Silver coated glass frit, method for preparing same, and silver paste compoisition using silver coated glass frit for solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170136466A (ko) 2017-12-11
CN104838448A (zh) 2015-08-12
TWI532197B (zh) 2016-05-01
TW201431100A (zh) 2014-08-01
US20150364621A1 (en) 2015-12-17
US9627556B2 (en) 2017-04-18
KR101982412B1 (ko) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101982412B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101802546B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101696968B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR102097805B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
US10315950B2 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same
KR20140092489A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101731674B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101693070B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
US20150179296A1 (en) Composition for solar cell electrodes and electrode fabricated using the same
KR101721731B1 (ko) 태양전지 전극용 페이스트 및 이로부터 제조된 전극
KR101691694B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101955759B1 (ko) P형 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이를 이용해 제조된 전극 및 p형 태양전지
KR102052201B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
US20190013421A1 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same
KR101737172B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20180046808A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20170021825A (ko) 고면저항 기판상에 형성된 전극을 포함하는 태양전지
WO2014104623A1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20160048313A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20160035700A (ko) 고면저항 기판상에 형성된 전극을 포함하는 태양전지

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2017101005691; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20171124

Effective date: 20190402