KR20140119249A - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents
태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140119249A KR20140119249A KR1020130033033A KR20130033033A KR20140119249A KR 20140119249 A KR20140119249 A KR 20140119249A KR 1020130033033 A KR1020130033033 A KR 1020130033033A KR 20130033033 A KR20130033033 A KR 20130033033A KR 20140119249 A KR20140119249 A KR 20140119249A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oxide
- silver
- composition
- sio
- glass frit
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 54
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910007472 ZnO—B2O3—SiO2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000013008 thixotropic agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TXDRMFQQROPOKK-UHFFFAOYSA-N [Si+2]=O.[B+]=O.[O-2].[Zn+2] Chemical compound [Si+2]=O.[B+]=O.[O-2].[Zn+2] TXDRMFQQROPOKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- UVFOVMDPEHMBBZ-UHFFFAOYSA-N zinc oxosilicon(2+) oxygen(2-) Chemical compound [Si+2]=O.[O-2].[Zn+2].[O-2] UVFOVMDPEHMBBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JUGMVQZJYQVQJS-UHFFFAOYSA-N [B+3].[O-2].[Zn+2] Chemical compound [B+3].[O-2].[Zn+2] JUGMVQZJYQVQJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AXPJXWWKFVOKMS-UHFFFAOYSA-N [B]=O.[Bi]=O Chemical compound [B]=O.[Bi]=O AXPJXWWKFVOKMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NBAQDKHMGIHRAK-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Al+3].[Si+2]=O.[B+]=O.[O-2].[Zn+2].[Bi+]=O Chemical compound [O-2].[Al+3].[Si+2]=O.[B+]=O.[O-2].[Zn+2].[Bi+]=O NBAQDKHMGIHRAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FHAMPNGWYQKTKY-UHFFFAOYSA-N [Si].[B]=O.[Bi]=O Chemical compound [Si].[B]=O.[Bi]=O FHAMPNGWYQKTKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZTGNBIINUWNGMI-UHFFFAOYSA-N [Si]=O.[Bi]=O Chemical compound [Si]=O.[Bi]=O ZTGNBIINUWNGMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- -1 defoamers Substances 0.000 claims description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 2
- LAJZODKXOMJMPK-UHFFFAOYSA-N tellurium dioxide Chemical compound O=[Te]=O LAJZODKXOMJMPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000326 ultraviolet stabilizing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 13
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 3
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXTYOFUMVKNMLR-UHFFFAOYSA-N dioxobismuth Chemical compound O=[Bi]=O AXTYOFUMVKNMLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- KZVBBTZJMSWGTK-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]butane Chemical compound CCCCOCCOCCOCCCC KZVBBTZJMSWGTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRWNQZTZTZWPOF-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-4-phenylpyridine Chemical compound C1=NC(C)=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 CRWNQZTZTZWPOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000896 Ethulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001859 Ethyl hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZJBDOJTOLXYNP-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Al+3].[Bi+]=O.[O-2] Chemical compound [O-2].[Al+3].[Bi+]=O.[O-2] XZJBDOJTOLXYNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCLDIQCCVGVPCA-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Al+3].[Si+2]=O.[B+]=O.[Bi+]=O Chemical compound [O-2].[Al+3].[Si+2]=O.[B+]=O.[Bi+]=O JCLDIQCCVGVPCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKEYURLTVSNCTR-UHFFFAOYSA-N [Si+2]=O.[B+]=O.[O-2].[Zn+2].[Bi+]=O.[O-2].[O-2] Chemical compound [Si+2]=O.[B+]=O.[O-2].[Zn+2].[Bi+]=O.[O-2].[O-2] GKEYURLTVSNCTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 235000019326 ethyl hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical group [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940051250 hexylene glycol Drugs 0.000 description 1
- 238000007603 infrared drying Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical group [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229940032007 methylethyl ketone Drugs 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 description 1
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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 potential barriers
- H10K10/80—Constructional details
- H10K10/82—Electrodes
-
- 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
- H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
-
- 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
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 은 분말; 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X); 유리 프릿; 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 금속 X는 은(Ag)과 공융점(eutectic point)이 형성되는 개시온도가 150 내지 900℃인 금속인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 소결 속도가 우수하고, 이로부터 제조된 전극은 직렬저항 값이 낮으며, 웨이퍼 표면과의 접촉성이 개선되어 우수한 Fill Factor 및 변환효율을 가질 수 있다.
Description
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 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 있다. 또한, 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 태양전지의 면적을 점차 증가시키고 있는데, 이는 태양전지의 접촉저항을 높여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
또한, 다양한 면저항의 웨이퍼의 증가에 따라 소성 온도가 변동폭이 커지고 이에 따라 넓은 소성 온도에서도 열안정성을 확보할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물에 대한 요구가 높아지고 있다.
따라서, 다양한 면저항 하에서 pn 접합에 대한 피해를 최소화함으로써 pn 접합 안정성을 확보할 수 있고 태양전지 효율을 높일 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 소결 속도가 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 제조된 전극의 직렬저항을 낮추며, 웨이퍼 표면과의 접촉성을 향상시킬 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 Fill Factor 및 변환효율이 우수한 태양전지 전극을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 은 분말; 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X); 유리 프릿; 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 금속 X는 은(Ag)과 공융점(eutectic point)이 형성되는 개시온도가 150 내지 900℃인 금속인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다.
상기 금속 X는 In, Sr, Ce, Zn, Te, Sn, Se, Eu, La, Sb, Pb, Na, Li, Pr, As 및 Bi로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속일 수 있다.
상기 은 코팅된 금속 입자는 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛인 분말일 수 있다.
상기 은 코팅된 금속 입자는 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X)는 코어가 금속 X, 쉘이 은(Ag)인 코어-쉘 구조이고, Ag : X의 원자비는 1 : 99 내지 1 : 0.03일 수 있다.
상기 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X)에서, X가 Eu 또는 Bi인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03이고, X가 Li, Pr, As, Sb, Te, Sr, Ce 또는 Zn인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.05이고, X가 La 또는 Pb인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03이고, X가 Na인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.08이고, X가 Sn인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.09이고, X가 Se인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.11이며, X가 In인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.12일 수 있다.
상기 조성물은 상기 은 분말 55 내지 95 중량%; 상기 은 코팅된 금속 입자 0.1 내지 40 중량%; 상기 유리 프릿 0.5 내지 20 중량%; 및 상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산비스무스계(Bi2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화납계(PbO), 산화납-산화텔루륨계(PbO-TeO2), 산화납-산화텔루륨-산화규소계(PbO-TeO2-SiO2), 산화납-산화텔루륨-산화리튬계(PbO-TeO2-Li2O) 산화비스무스-산화텔루륨계(Bi2O3-TeO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화규소계(Bi2O3-TeO2-SiO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화리튬계(Bi2O3-TeO2-Li2O), 산화텔루륨계(TeO2), 및 산화텔루륨-산화아연계(TeO2 -ZnO) 유리 프릿로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유리 프릿을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 전이점이 상이한 2종의 유리 프릿을 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 또 다른 관점인 태양전지 전극은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 소결 속도가 우수하고, 이로부터 제조된 전극은 직렬저항 값이 낮으며, 웨이퍼 표면과의 접촉성이 개선되어 우수한 Fill Factor 및 변환효율을 가질 수 있다.
도 1은 은(Ag)과 인듐(In) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 2는 은(Ag)과 텔루륨(Te) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 3은 은(Ag)과 주석(Sn) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 4는 은(Ag)과 비스무스(Bi) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 5는 은(Ag)과 아연(Zn) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
도 2는 은(Ag)과 텔루륨(Te) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 3은 은(Ag)과 주석(Sn) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 4는 은(Ag)과 비스무스(Bi) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 5는 은(Ag)과 아연(Zn) 합금의 상평형도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 은 분말; 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X); 유리 프릿; 및 유기 비히클을 포함한다. 상기 금속 X는 은(Ag)과 공융점(eutectic point)이 형성되는 개시온도가 900℃ 이하로서 보다 낮은 온도에서 은과 얼로이(alloy)를 형성하여 태양전지 전극의 형성 물질로 사용될 수 있다.
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, 더 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.
상기 은 분말은 조성물 전체 중량 대비 55 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 코팅된 금속 입자
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 은 코팅된 금속 입자를 포함한다. 상기 은 코팅된 금속 입자는 코어-쉘 구조의 입자로서 코어(core)에 해당하는 금속 X를 은(Ag)으로 코팅하여 쉘(shell) 층이 형성된 구조를 갖는다. 본 발명에서 상기 은 코팅된 금속 입자는 Ag coated X로 표시하기로 한다. 상기 X는 은(Ag)과 공융점(eutectic point)을 갖는 금속 물질로서, 상기 X는 은(Ag)과 공융점이 형성되는 개시 온도(initial temperature)가 150 내지 900℃인 금속일 수 있다.
공융점이라 함은, 두 성분계의 고체상-액체상 곡선에서 두 성분이 고용체를 만들지 않고 액체 상태에서 완전히 녹아 섞이는 점을 말한다.
도 1 내지 도 5는 은(Ag)과 금속 X가 혼합된 물질의 상평형도(phase diagram)들이다. 각각의 상평형도에서 x축은 각 성분들의 원자 퍼센트(atomic percent) 또는 몰비를 나타내며, y축은 섭씨온도를 나타낸다.
도 1은 은(Ag) 분말과 상기 은(Ag)과 얼로이를 형성하는 인듐(In)이 혼합된 물질의 상평형도이고, 도 2는 은(Ag) 분말과 상기 은(Ag)과 얼로이를 형성하는 텔루륨(Te)이 혼합된 물질의 상평형도이며, 도 3은 은(Ag) 분말과 상기 은(Ag)과 얼로이를 형성하는 주석(Sn)이 혼합된 물질의 상평형도이다. 상기 도 1 내지 도 3의 상평형도에서 공융점이 형성되는 개시온도는 Ag-In계에서는 약 156℃이고, Ag-Te계에서는 약 351℃이고, Ag-Sn계에서는 약 231℃인 것을 알 수 있다.
도 4를 참고하면, 은(Ag) 분말과 상기 은(Ag)과 얼로이를 형성하는 비스무스(Bi)를 혼합한 물질의 상평형도를 나타낸 것이다. 상기 상평형도에서 보는 바와 같이 Ag-Bi계의 공융점이 형성되는 개시온도는 약 545℃이고, 공융점 형성되는 Ag와 Bi의 몰비는 약 0.05/0.95 인 것을 알 수 있다. 즉, 상기 Ag에 혼용되는 물질로서 Bi를 혼합하면, 혼합물질인 Ag-Bi계의 공융점은 약 545℃가 되므로, 상기 Ag 고유의 녹는점인 961.93℃보다 더욱 낮은 온도에서 Ag를 용융시킬 수 있다. 따라서, 종래에 Ag를 700 내지 850℃ 정도의 온도에서 소성시키는 것과 달리, 본 발명에서는 그 보다 낮은 온도에서 상기 Ag와 금속 X를 포함하는 은 코팅된 금속 입자를 전극으로 제조할 수 있다.
상기 금속 X는 In, Sr, Ce, Zn, Te, Sn, Se, Eu, La, Sb, Pb, Na, Li, Pr, As 및 Bi로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않으며, Ag와 공융점을 형성하는 개시온도가 900℃ 이하인 금속이라면 본 발명에서 정의된 금속 X의 범주에 포함될 수 있다.
은 코팅된 금속 입자를 도전성 분말인 은(Ag)을 별도로 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용하는 경우, 금속 X가 얼로이되기 전에 산화되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 은과 금속 X의 공융온도가 낮아짐에 따라 소결속도가 빨라지므로 제조된 전극의 직렬저항을 최소화시킬 수 있으며, 은의 액상소결이 가능해지므로 웨이퍼 표면과의 접촉저항을 낮출 수 있다.
일 예로서, 상기 은 코팅된 금속 입자는 Ag coated In, Ag coated Sr, Ag coated Sn, Ag coated Bi, Ag coated Te 등일 수 있다. 상기 은 코팅된 금속 입자는 기계적, 전기적 특성이 우수하여 전극으로 사용될 수 있으며, 특히, 전면 전극으로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 은 코팅된 금속 입자는 파우더 또는 분말 형태로 사용하는 것이 반응 비표면적을 넓힐 수 있다는 점에서 바람직하다. 상기 은 코팅된 금속 입자는 평균입경은 0.1 내지 10㎛ 인 분말상일 수 있다.
상기 은 코팅된 금속 입자는 코어-쉘 구조를 가지며, 코어를 형성하는 금속 X와 쉘 층을 형성하는 은(Ag)의 구조로서, 은(Ag) : 금속 X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03일 수 있다. 상기 범위에서 공융점을 잘 형성하여 접촉저항을 낮춤으로써 태양전지 전극의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로는 상기 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X)에서, 금속 X가 유로퓸(Eu) 또는 비스무스(Bi)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03일 수 있고, X가 리튬(Li), 프라세오디뮴(Pr), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 스트론튬(Sr), 세륨(Ce), 또는 아연(Zn)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.05일 수 있고, X가 란탄(La) 또는 납(Pb)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03일 수 있고, X가 나트륨(Na)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.08일 수 있고, X가 주석(Sn)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.09일 수 있고, X가 셀레늄(Se)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.11일 수 있으며, X가 인듐(In)인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.12일 수 있다.
상기 은 코팅된 금속 입자는 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 40 중량%로 포함될 수 있으며, 예를 들면 0.5 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 태양전지 전극의 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 은이 코팅된 금속입자는 코어-쉘 물질에 전기 도금으로 코팅함으로써 만들어질 수 있다.
(C) 유리
프릿
유리 프릿(glass frit)은 전극 제조를 위한 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.
상기 유리 프릿은 통상적으로 전극 형성용 조성물에 사용되는 유연 유리 프릿 또는 무연 유리 프릿 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
일 구체예로서, 상기 유리 프릿은 산화납, 산화규소, 산화텔루륨, 산화비스무스, 산화아연, 산화붕소, 산화알루미늄, 산화텅스텐, 나트륨산화물 등의 금속 산화물을 단독으로 또는 이들 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산비스무스계(Bi2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화납계(PbO), 산화납-산화텔루륨계(PbO-TeO2), 산화납-산화텔루륨-산화규소계(PbO-TeO2-SiO2), 산화납-산화텔루륨-산화리튬계(PbO-TeO2-Li2O) 산화비스무스-산화텔루륨계(Bi2O3-TeO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화규소계(Bi2O3-TeO2-SiO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화리튬계(Bi2O3-TeO2-Li2O), 산화텔루륨계(TeO2), 및 산화텔루륨-산화아연계(TeO2 -ZnO) 유리 프릿로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유리 프릿을 포함할 수 있다.
유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 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 900℃-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, 조성물 전체 중량 대비 0.5 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 상기 유리 프릿의 형상은 구형이거나 부정형상이어도 무방하다. 구체예에서는, 전이점이 상이한 2종의 유리 프릿을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 전이점이 200℃ 이상 420℃ 이하인 제1 유리프릿과 전이점이 420℃ 초과 550℃ 이하인 제2 유리프릿를 1 : 0.2 내지 1 : 1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유리 프릿은 전체 조성물 중량 대비 0.5 내지 20 중량%, 예를 들면 3 내지 15 중량% 로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 우수한 옴 접촉(ohmic contact)이 이루어 질 수 있다.
(D) 유기
비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물을 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, 부틸센로솔브, 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 조성물 전체 중량 대비 1 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(E) 첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기한 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 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 첨가되지만 필요에 따라 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 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(102)을 포함하는 웨이퍼(100) 또는 기판 상에, 상기 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 60초 정도 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400℃ 내지 950℃, 바람직하게는 850℃ 내지 950℃에서 30초 내지 50초 정도 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
실시예
1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 4 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 7.5 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 83 중량%, 평균 입경이 2.0㎛인 은 코팅된 금속 입자로서 은 코팅된 인듐 입자(Ag coated In)(Dowa Hightech CO. LTD) (1.0) 중량%, 평균 입경이 1.0 ㎛이고 전이점이 415℃인 저융점 유연 유리 프릿-Ⅰ(유연 Glass, (주)파티클로지, CI-1090) 4.0 중량%, 평균 입경이 1.0 ㎛이고 전이점이 430℃인 저융점 유연 유리 프릿-Ⅱ(유연 Glass, (주)파티클로지, CI-5008) 1.0 중량%, 및 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 제조하였다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 후면 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 400 내지 900 ℃사이로 30초에서 180초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율 측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 Fill Factor (FF, %) 및 변환효율(%)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예
2-6 및
비교예
1-2
실시예 2-6은 은 코팅된 금속 입자로서 Ag coated Sr(Dowa Hightech CO. LTD), Ag coated Sn(Dowa Hightech CO. LTD), Ag coated Bi(Dowa Hightech CO. LTD), Ag coated Te(Dowa Hightech CO. LTD), Ag coated Ce(Dowa Hightech CO. LTD)를 각각 사용하고, 비교예 1은 은 코팅된 금속 입자를 사용하지 않고, 비교예 2는 은 코팅된 금속 입자로서 Ag coated Pd(Dowa Hightech CO. LTD)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였으며, 물성 측정 후 결과 값을 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
[단위 : 중량%]
상기 표 1의 결과 값에서 확인할 수 있듯이, 은 분말과 공융점(eutectic point)이 형성되는 개시온도가 150 내지 900℃에 속하는 금속 X를 은 코팅된 금속 입자 형태로 사용한 실시예 1 내지 6의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극이은 코팅된 금속 입자를 사용하지 않은 비교예 1 또는 은 분말과 공융점이 형성되는 개시온도가 900℃를 초과하는 은 코팅입자를 사용한 비교예 2에 비하여 직렬저항이 낮아지고 접촉성이 개선됨에 따라 Fill Factor값과 변환 효율이 우수한 것을 알 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 (12)
- 은 분말;
은 코팅된 금속 입자(Ag coated X);
유리 프릿; 및
유기 비히클을 포함하고,
상기 금속 X는 은(Ag)과 공융점(eutectic point)이 형성되는 개시온도가 150 내지 900℃인 금속인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속(X) 은 In, Sr, Ce, Zn, Te, Sn, Se, Eu, La, Sb, Pb, Na, Li, Pr, As 및 Bi로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 은 코팅된 금속 입자는 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 은 코팅된 금속 입자는 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 40 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 은 코팅된 금속 입자(Ag coated X)는 코어가 금속 X, 쉘이 은(Ag)인 코어-쉘 구조이고, Ag : X의 원자비는 1 : 99 내지 1 : 0.03인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 X가 Eu 또는 Bi인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03이고,
상기 X가 Li, Pr, As, Sb, Te, Sr, Ce 또는 Zn인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.05이고,
상기 X가 La 또는 Pb인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.03이고,
상기 X가 Na인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.08이고,
상기 X가 Sn인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.09이고,
상기 X가 Se인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.11이며,
상기 X가 In인 경우, Ag : X의 원자비는 1:99 내지 1:0.12인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은
상기 은 분말 55 내지 95 중량%;
상기 은 코팅된 금속 입자 0.1 내지 40 중량%;
상기 유리 프릿 0.5 내지 20 중량%; 및
상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산비스무스계(Bi2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화납계(PbO), 산화납-산화텔루륨계(PbO-TeO2), 산화납-산화텔루륨-산화규소계(PbO-TeO2-SiO2), 산화납-산화텔루륨-산화리튬계(PbO-TeO2-Li2O) 산화비스무스-산화텔루륨계(Bi2O3-TeO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화규소계(Bi2O3-TeO2-SiO2), 산화비스무스-산화텔루륨-산화리튬계(Bi2O3-TeO2-Li2O), 산화텔루륨계(TeO2), 및 산화텔루륨-산화아연계(TeO2 -ZnO) 유리 프릿로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유리 프릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 전이점이 상이한 2종의 유리 프릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유리 프릿은 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극 형성용 조성물
- 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
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130033033A KR101659118B1 (ko) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130033033A KR101659118B1 (ko) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140119249A true KR20140119249A (ko) | 2014-10-10 |
| KR101659118B1 KR101659118B1 (ko) | 2016-09-22 |
Family
ID=51991589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130033033A KR101659118B1 (ko) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101659118B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016193813A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-17 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 銀被覆テルル粉及びその製造方法、並びに導電性ペースト |
| WO2017135619A1 (ko) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | 주식회사 테라메탈 | 실버 코팅 글래스 프릿, 그 제조방법 및 실버 코팅 글래스 프릿을 이용한 솔라셀용 실버 페이스트 조성물 |
| KR20180040720A (ko) * | 2016-03-18 | 2018-04-20 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 은 텔루륨 피복 유리 분말 및 그 제조 방법, 그리고 도전성 페이스트 및 그 제조 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040044955A (ko) * | 2001-09-20 | 2004-05-31 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 은 도전성 조성물 |
| WO2008078374A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Namics Corporation | 太陽電池用導電性ペースト |
| KR20120078109A (ko) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지 |
| WO2012099877A1 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-26 | Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc | Electroconductive paste compositions and solar cell electrodes and contacts made therefrom |
-
2013
- 2013-03-27 KR KR1020130033033A patent/KR101659118B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040044955A (ko) * | 2001-09-20 | 2004-05-31 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 은 도전성 조성물 |
| WO2008078374A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Namics Corporation | 太陽電池用導電性ペースト |
| KR20120078109A (ko) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지 |
| WO2012099877A1 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-26 | Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc | Electroconductive paste compositions and solar cell electrodes and contacts made therefrom |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016193813A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-17 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 銀被覆テルル粉及びその製造方法、並びに導電性ペースト |
| WO2017135619A1 (ko) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | 주식회사 테라메탈 | 실버 코팅 글래스 프릿, 그 제조방법 및 실버 코팅 글래스 프릿을 이용한 솔라셀용 실버 페이스트 조성물 |
| 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 |
| KR20180040720A (ko) * | 2016-03-18 | 2018-04-20 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 은 텔루륨 피복 유리 분말 및 그 제조 방법, 그리고 도전성 페이스트 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101659118B1 (ko) | 2016-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101648242B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101696985B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| JP6343661B2 (ja) | 太陽電池電極形成用組成物およびそれにより製造された電極 | |
| US9741876B2 (en) | Composition for solar cell electrodes and electrode fabricated using the same | |
| KR101716525B1 (ko) | 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101780531B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101596548B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101590227B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR20140092489A (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| TWI651289B (zh) | 用於太陽電池電極的組合物以及使用其製作的電極 | |
| KR101557536B1 (ko) | 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101768276B1 (ko) | 태양전지 | |
| KR20150045831A (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조된 전극 및 태양전지 | |
| CN113380439A (zh) | 用于形成太阳能电池电极的组合物及由其形成的太阳能电池电极 | |
| KR101600659B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101659118B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101590224B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR102406747B1 (ko) | 태양전지 전극 형성 방법 및 태양전지 | |
| KR101566071B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101835921B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR20200040626A (ko) | 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지 | |
| KR20140143294A (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101582374B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR20160075422A (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101590226B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190822 Year of fee payment: 4 |