KR20150057457A - 알루미늄 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평균입경(D50)이 1 내지 5㎛인 알루미늄 분말; 평균입경(D50)이 0.1~10㎛인 알루미늄-마그네슘합금 분말; 무연계 유리 프릿; 및 유기 비히클을 포함함으로써, Isc, Voc 및 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있고, 태양전지의 휨이나 알루미늄 후면 전극 층에 대한 알루미늄 기포 또는 범프(bump)의 발생을 최소화할 수 있는 알루미늄 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지 소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 알루미늄 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지 소자에 관한 것이다.
실리콘 결정형 태양전지는 P형 실리콘 웨이퍼 표면에 인(P)을 확산시킴으로써 P-N접합이 형성되고, 여기에 입사되는 태양빛의 반사손실을 줄이기 위하여 반사방지막을 코팅하고, 이렇게 구성된 웨이퍼의 전면 N층에 전면 전극을 형성하고, 후면 P층에 후면 전극을 형성함으로써 구성된다.
보다 상세하게 설명하면, 실리콘 결정형 태양전지는 일반적으로 두께가 180 내지 220㎛인 P형 실리콘 기판을 사용한다. 상기 기판의 전면부에는 0.2 내지 0.6㎛ 두께의 n형 불순물층이 형성되고, 그 위에 반사 방지를 위한 SiNx층과 전면 전극이 형성된다. 후면부에는 전극이 형성되는데, 전극은 전기전도성 페이스트를 스크린 인쇄 등에 의해 도포하고 이를 건조한 후, 저온(약 600℃)과 고온(800-950℃)의 2단 소성과정을 거쳐 형성된다.
이러한 소성과정에서 전기전도성 금속입자가 P형 실리콘 웨이퍼의 내부로 확산되면서 전기전도성 금속입자-Si 합금층이 형성된다. 이러한 확산층(P+층)에 의해, 태양전지에서 생성되는 전자의 재결합을 방지하고 생성된 캐리어(Carrier)의 수집 효율을 향상시키는 후면전계(BSF, Back Surface Field)가 형성된다. 이렇게 형성되는 후면전계층의 두께 및 균일도에 따라 태양전지의 효율이 좌우되는데 두께가 얇아지면 태양전지의 효율이 저하되고 두꺼워지면 효율이 상승된다.
한편, 최근 태양전지의 비용절감을 도모하기 위하여 실리콘 웨이퍼의 기판을 얇게 하는 것이 추세인데, 실리콘 웨이퍼의 두께를 얇게 하면 실리콘 웨이퍼와 알루미늄의 팽창계수 차이로 인하여 웨이퍼의 휨이 발생하며, 그에 따라 웨이퍼 갈라짐 등의 현상도 발생된다.
이러한 문제를 개선하기 위하여, 후면 전극인 알루미늄 전극의 두께를 얇게 형성할 필요가 있으며, 이는 알루미늄 페이스트의 도포량을 줄이는 방법으로 달성될 수 있다. 그러나, 알루미늄 페이스트의 도포량을 줄이게 되면 후면 전계층인 BSF층의 두께가 감소되어 태양전지의 효율이 저하될 뿐만 아니라, 소성공정 중에 전극층에 알루미늄 기포나 범프(bump)의 발생이 증가하는 문제가 야기된다. 이와 같이 발생된 알루미늄 기포나 돌출부위인 범프(bump)는 웨이퍼 후면의 평활도를 떨어뜨리며, 그들로 응력이 집중됨에 따라, 태양전지의 제조 공정이나 모듈제조 공정에서 전지의 깨짐을 야기한다.
이와 같은 문제를 해결하고자, 새로운 태양전지 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물에 대한 개발이 절실하다.
본 발명은 태양전지의 휨이나 알루미늄 후면 전극 층에 대한 알루미늄 기포, 범프(bump)의 발생을 최소화할 수 있는 알루미늄 페이스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 알루미늄 전극의 후면전계 형성에 영향을 주지 않으면서도 전도성을 향상시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 알루미늄 페이스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 알루미늄 페이스트 조성물로부터 형성된 전극을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전극이 구비된 태양전지 소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
1. 평균입경(D50)이 1 ~ 5㎛인 알루미늄 분말; 평균입경(D50)이 0.1 ~ 10㎛인 알루미늄-마그네슘합금 분말; 무연계 유리 프릿; 및 유기 비히클을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 페이스트 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량에 대하여, 상기 알루미늄 분말 64 ~ 75 중량%, 상기 알루미늄-마그네슘합금 분말 0.5 ~ 5 중량%, 상기 무연계 유리 프릿 0.01 ~ 5 중량% 및 상기 유기 비히클 20 ~ 34.9 중량%를 포함하는, 알루미늄 페이스트 조성물.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 무연계 유리 프릿은 BiO2 20~30몰%, SiO2 25~35몰%, Al2O3 5~15몰%, B2O3 20~40몰% 및 SrO 1~10몰%를 포함하는, 알루미늄 페이스트 조성물.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 유리 프릿은 연화점이 400 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 태양전지 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 유기 비히클은 고분자 수지 1 ~ 25중량%와 유기 용매 75 ~ 99중량%가 혼합된 것인 알루미늄 페이스트 조성물.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 알루미늄 페이스트 조성물로 형성된 전극.
7. 청구항 6의 전극이 구비된 태양전지 소자.
본 발명의 알루미늄 페이스트 조성물은 치밀한 알루미늄과 알루미늄-마그네슘합금 입자의 배열을 통해 전극 배선 저항을 감소시킴으로써, Isc 및 Voc 값을 향상시킬 뿐만 아니라 전도성을 향상시켜 태양전지의 효율도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 알루미늄 페이스트 조성물은 태양전지의 휨이나 알루미늄 후면 전극 층에 대한 알루미늄 기포 또는 범프(bump)의 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명은 평균입경(D50)이 1 내지 5㎛인 알루미늄 분말; 평균입경(D50)이 0.1 ~ 10㎛인 알루미늄-마그네슘합금 분말; 무연계 유리 프릿; 및 유기 비히클을 포함함으로써, Isc, Voc 및 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있고, 태양전지의 휨이나 알루미늄 후면 전극 층에 대한 알루미늄 기포 또는 범프(bump)의 발생을 최소화할 수 있는 알루미늄 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지 소자에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 알루미늄 페이스트 조성물은 알루미늄 분말, 알루미늄-마그네슘합금 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함한다.
알루미늄 분말은 후면전극을 형성하기 위한 페이스트 조성물의 주성분인 전도성 금속이다.
본 발명에 따른 알루미늄 분말은 평균입경(D50)이 1 ~ 5㎛이다. 평균입경(D50)이 1㎛ 미만이면 인쇄 후 소성공정에서 알루미늄 범프가 발생하고, 웨이퍼 휨이 커지는 문제가 있다. 반면, 5㎛를 초과하면 입자의 충진율이 떨어지고, 이로 인해 효율이 저하되는 문제가 발생된다.
알루미늄 분말은 조성물 총 중량에 대하여 64 ~ 75 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 64중량% 미만으로 포함되면 소성 후 인쇄된 알루미늄 층이 얇아져 후면 후면전계(BSF)층이 충분히 형성되지 않아 효율이 떨어지는 문제가 발생하고, 75중량%를 초과하면 인쇄두께가 너무 두꺼워지고 이로 인해 웨이퍼의 휨을 초래할 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄-마그네슘합금 은 알루미늄 분말과 함께 사용되어 보다 치밀한 입자 배열 조직을 형성하여, 전기 전도성을 향상시킨다.
본 발명에 따른 알루미늄-마그네슘합금 은 평균입경(D50)이 0.1 ~ 10㎛ 이다. 평균입경(D50)이 0.1㎛ 미만이면, 입자의 비표면적이 넓어져 본 발명의 페이스트 점도가 높아져서 인쇄성이 떨어진다. 이로 인해 알루미늄-마그네슘합금 입자의 함량을 높이는데 제한을 받게 된다. 반면 10㎛를 초과하면, 페이스트 내 전도성 입자의 치밀도가 떨어져 소성공정 후 배선 내 공극이 다량 발생하게 되어 배선의 저항이 상승하게 된다.
알루미늄-마그네슘합금 분말은 알루미늄 페이스트 조성물 총 함량 100중량%에 대하여 0.5 ~ 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 0.5중량% 미만으로 포함되면 알루미늄 전극의 기포, 범프, 웨이퍼 휨의 개선을 기대할 수 없고, 5중량%를 초과하면 알루미늄의 확산에 의해 형성되는 후면전계층의 깊이가 감소함으로서 태양전지의 효율 저하를 초래할 수 있다.
본 발명에 따른 무연계 유리 프릿으로서 친환경적이다. 본 발명에 따른 무연계 유리 프릿은 BiO2-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO계 산화물인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, BiO2 20~30몰%, SiO2 25~35몰%, Al2O3 5~15몰%, B2O3 20~40몰% SrO 1~10몰%를 포함하는 것이 좋다. 무연계 유리 프릿의 조성이 상기 범위에 해당하는 경우 웨이퍼와의 밀착성 및 내수성이 우수한 장점이 있다.
선택적으로, 무연계 유리 프릿은 K2O, Na2O, Li2O 등의 알칼리금속 산화물 0 내지 15몰%; MgO, CaO, SrO 등의 알칼리토금속 산화물 0~15몰%; ZnO 0~15몰%; V2O5 0~10몰%; P2O5 0~10몰% 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 무연계 유리 프릿은 연화점이 400~600℃인 것이 바람직하다. 무연계 유리 프릿의 연화점이 400℃ 미만인 경우에는 유리 프릿의 열팽창계수가 상대적으로 커져 이로 인해 태양전지 제조 공정 중 소성공정을 거친 후 웨이퍼의 휨을 증가시키는 문제가 발생하며, 600℃를 초과하는 경우에는 소성과정에서 유리 프릿이 용융되어 알루미늄 층과 실리콘 웨이퍼층 사이에서 밀착성을 부여해야 되는데 유리 프릿이 충분히 용융되지 않아 밀착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
무연계 유리 프릿은 알루미늄 페이스트 조성물 총 함량 100중량%에 대하여 0.01 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.05 ~ 4 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량%로 포함된다. 무연계 유리 프릿은 0.01 중량% 미만으로 포함되면 웨이퍼의 휨이 증가하고 부착력이 떨어지는 문제가 발생하고, 5 중량%를 초과하면 저항이 높아져 태양전지의 효율이 떨어지는 문제가 발생된다.
유기 비히클은 알루미늄 페이스트 조성물에 인쇄에 적합한 점조도 및 유변학적 특성을 부여하기 위한 성분으로서, 유기 용매에 고분자 수지와 필요에 따라 각종 첨가제를 용해시킨 용액일 수 있다.
유기 비히클은 유기 용매 75~99중량%와 고분자 수지 1~25중량%가 혼합된 것일 수 있으며, 여기에 첨가제 1~10중량%가 더 혼합된 것일 수도 있다.
유기 용매로는 공지된 것을 사용할 수 있으며, 인쇄 공정 중 페이스트 조성물의 건조를 방지하고 유동성을 조절할 수 있도록 끓는점이 150 내지 300℃인 용매를 사용할 수 있다. 구체적으로, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 트리프로필렌글리콜n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜n-부틸에테르, 프로필렌글리콜페닐에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜헥실에테르, 에틸렌글리콜헥실에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에테르, 트리에틸렌글리콜에틸에테르, 트리에틸렌글리콜n-부틸에테르, 에틸렌글리콜페닐에테르, 에틸렌글리콜, 테르피네올, 부틸카비톨, 부틸카비톨아세테이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부티레이트(texanol) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
유기 용매는 유기 비히클 총 함량 100중량%에 대하여 75 내지 99중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이 함량 범위에서는 페이스트 조성물에 최적의 유동성을 부여할 수 있다.
고분자 수지로는 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예컨대 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 페놀, 아크릴, 로진, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐부티랄, 우레아, 자일렌, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 퓨란, 우레탄, 이소시아네이트, 시아네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐아세테에트, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르에테르케톤, 실리콘 등의 수지를 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
고분자 수지는 유기 비히클 총 함량 100중량%에 대하여 1 내지 25중량%, 바람직하게 5 내지 25중량%로 포함되는 것이 좋다. 함량이 1중량% 미만인 경우 페이스트 조성물의 인쇄성과 분산 안정성이 저하될 수 있고, 25중량% 초과인 경우 페이스트 조성물이 인쇄되지 않을 수 있다.
유기 비히클은 상기 성분들과 함께 첨가제로 분산제 등을 더 포함할 수 있다.
분산제로는 공지된 계면활성제를 사용할 수 있으며, 예컨대 알킬기의 탄소수가 6 내지 30인 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 알킬기의 탄소수가 6 내지 30인 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 알킬기의 탄소수가 6 내지 30인 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 알킬에테르 등의 에테르계; 글리세린에스테르 부가형 폴리옥시에틸렌에테르, 소르비탄에스테르 부가형 폴리옥시에틸렌에테르, 소르비톨에스테르 부가형 폴리옥시에틸렌에테르 등의 에스테르에테르계; 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 소르비탄에스테르, 프로필렌글리콜에스테르, 슈가에스테르, 알킬폴리글루코시드 등의 에스테르계; 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 알킬기의 탄소수가 6 내지 30인 폴리옥시에틸렌알킬아민, 아민옥사이드 등의 질소함유계; 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산-말레인산 공중합체, 폴리12-히드록시스테아린산 등의 고분자계 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 시판되고 있는 제품으로서 하이퍼머(hypermer) KD(Uniqema), AKM 0531(일본유지㈜), KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사), 아사히가드(Asahi guard)(아사히 유리㈜), 서플론(Surflon)(아사히 유리㈜), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜), EFKA(EFKA 케미칼스사), PB 821(아지노모또㈜), BYK-184, BYK-185, BYK-2160, Anti-Terra U(BYK사 제조) 등을 사용할 수도 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
분산제는 유기 비히클 총 함량 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%, 바람직하게 1 내지 5중량%로 포함되는 것이 좋다.
유기 비히클은 분산제 이외에도 요변성제, 습윤제, 산화방지제, 부식억제제, 소포제, 증점제, 분산제, 점착부여제, 커플링제, 대전방지제, 중합금지제, 침강방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
유기 비히클은 알루미늄 페이스트 조성물 총 함량 100중량%에 대하여 20 ~ 34.9 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 20중량% 미만으로 포함되면, 점도가 너무 높아져 인쇄성이 떨어지는 문제가 발생된다. 반면 34.9 중량%를 초과하면, 도전성 알루미늄 분말의 함유량이 떨어져 충분한 알루미늄 전극 층의 두께를 확보하기 어려운 문제가 발생된다.
상기한 바와 같은 성분을 포함하는 알루미늄 페이스트 조성물은 전극 배선 저항을 감소시킴으로써, Isc 및 Voc 값을 향상시킬 뿐만 아니라 전도성을 향상시켜 태양전지의 효율도 향상시킬 수 있고, 소성 시 표면에서 범프의 발생을 억제하여 외관이 우수하고 실리콘 웨이퍼 기판의 휨 현상도 적은 전극을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 알루미늄 페이스트 조성물로부터 형성된 전극을 제공한다.
전극은 알루미늄 페이스트 조성물을 기재, 예컨대 은(Ag) 전면전극이 형성된 실리콘 웨이퍼 기판 상에 인쇄하고 건조 및 소성하는 공정을 통하여 형성된다. 인쇄방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 오프셋 인쇄 등의 방법을 이용할 수 있다. 건조는 60 내지 300℃에서 수초 내지 수분 동안 수행되며, 소성은 600 내지 950℃에서 수초 동안 수행될 수 있다.
이와 같이 형성된 전극은 본 발명의 또 다른 구현예인 태양전지 소자의 후면전극으로 적용되면, 태양전지 소자의 최대출력전류(Isc)를 높이고 효율을 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
1 내지 4 및
비교예
1 내지 4
알루미늄 분말, 알루미늄-마그네슘합금 분말, 유리 프릿 및 글리콜 에테르에 에틸셀룰로오스를 녹여서 제조한 유기 비히클을 표 1에 기재된 조성대로 순차적으로 첨가한 후 자전 및 공전을 동시에 수행하는 믹서를 이용하여 1,000rpm에서 3분간 교반을 실시하여 태양전지 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물을 제조하였다.
한편, 유리 프릿의 조성은 표 2에 기재되어 있고, 유기 비히클은 글리콜 에테르에 에틸셀룰로오스를 85:15로 혼합 용해시켜 제조하였다.
| 구분 | 알루미늄 분말 | 알루미늄-마그네슘합금 | 유리 프릿 | 유기 비히클 | ||
| 평균입경(D50) | 중량% | 평균입경(D50) | 중량% | 중량% | 중량% | |
| 실시예1 | 4㎛ | 67 | 1㎛ | 2 | 0.5 | 30.5 |
| 실시예2 | 4㎛ | 67 | 4.5㎛ | 2 | 0.5 | 30.5 |
| 실시예3 | 4㎛ | 67 | 9㎛ | 2 | 0.5 | 30.5 |
| 실시예4 | 4㎛ | 67 | 4.5㎛ | 5 | 0.5 | 27.5 |
| 실시예5 | 4㎛ | 67 | 4.5㎛ | 6 | 0.5 | 26.5 |
| 비교예1 | 4㎛ | 67 | 13㎛ | 2 | 0.5 | 30.5 |
| 비교예2 | 4㎛ | 67 | - | - | 0.5 | 32.5 |
| 비교예3 | 6㎛ | 67 | 4.5㎛ | 2 | 0.5 | 30.5 |
| 유리 프릿 성분 | 몰% |
| Al2O3 | 6.5 |
| SrO | 5.5 |
| BiO2 | 26.0 |
| B2O3 | 30.0 |
| SiO2 | 32.0 |
| Tg(유리전이온도, ℃) | 453 |
| 열팽창계수(10-7/℃) | 77 |
| Tdsp(연화점, ℃) | 507 |
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 알루미늄 페이스트 조성물을 사용하여 하기와 같이 태양전지 소자를 제조하였고, 그 물성을 하기 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
크기가 156㎜×156㎜이고 두께가 200㎛이며 텍스쳐링 공정에 의해 높이가 약 4-6㎛인 피라미드 구조가 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼 기판의 후면에 은 페이스트 조성물로 버스 바(bus bar)를 인쇄하고 건조시켰다. 그 후 제조된 알루미늄 페이스트 조성물을 250메쉬(mesh)의 스크린 인쇄판을 이용하여 도포하고 건조시켰다. 이때, 도포량은 건조 전 1.5±0.1g이 되도록 하였다. 그 후 전면 SiNx측 상에 은 페이스트를 이용하여 핑거 라인(finger line)을 인쇄하고 건조시켰다. 위 과정을 거친 기판을 온도가 720-900℃인 적외선 연속 소성로에서 약 10초 동안 소성하였다. 소성 공정은 실리콘 웨이퍼 기판을 약 600℃의 번-아웃(burn-out) 구간과 800-950℃의 소성(firing) 구간을 포함하는 벨트 로(belt furnace) 내로 통과시키면서 전후면 동시 소성으로 수행하여, 페이스트 내 유기물을 태워 없앤 후 알루미늄을 용융시켜 전극이 형성되도록 하여 태양전지 소자를 제조하였다.
(1)
범프
개수(개)
제조된 태양전지 소자의 후면 알루미늄 전극 부위에 발생한 범프 및 알루미늄 기포를 육안으로 관찰하고, 그 개수를 측정하였다.
○:5개 이상 발생
△:5개 미만 발생
×:발생하지 않음
(2) 휨(㎜)
제조된 태양전지 소자를 평평한 바닥에 놓고 네 모서리가 바닥과 일치되도록 한 후 중앙부의 들뜸 정도를 측정하였다. 통상, 휨이 1.50㎜ 이하이면 양호한 수준으로 간주한다.
(3) 효율(%)
제조된 태양전지 소자의 효율을 평가장치(SCM-1000, FitTech)를 이용하여 평가하였다.
(4)
BSF
두께 측정
제조된 태양전지 소자의 절단면을 불산:질산:초산(1:3:6)의 약액으로 20초간 식각한 후 주사전자현미경(SEM)을 통하여 그 두께를 측정하였다.
○:7㎛이상 형성
△:4~6㎛ 형성
×:4㎛ 미만 형성
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 휨(mm) | 1.2~1.4 | 1.1~1.2 | 1.2~1.3 | 1.1~1.3 | 1.2~1.4 | 1.6~1.7 | 1.9~2.0 | 1.2~1.5 |
| bump발생 | × | × | × | × | △ | △ | △ | × |
| BSF형성 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ |
| 효율(%) | 18.3 | 18.5 | 18.4 | 18.3 | 18.1 | 17.8 | 17.5 | 17.6 |
표 3을 참고하면, 본 발명의 실시예들의 태양전지가 각 평가항목에서 전체적으로 비교예들보다 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
다만, 알루미늄-마그네슘합금 분말이 다소 과량으로 포함된 실시예 5의 경우 bump가 다소 발생하는 것을 확인하였다.
하지만, 알루미늄 분말 또는 알루미늄-마그네슘합금 분말의 평균입경이 본 발명의 범위를 벗어나거나 알루미늄-마그네슘합금 분말을 포함하지 않는 비교예들은 소성 시 표면에서 범프가 다수 발생하거나 효율이 저하되었다.
Claims (7)
- 평균입경(D50)이 1 ~ 5㎛인 알루미늄 분말;
평균입경(D50)이 0.1 ~ 10㎛인 알루미늄-마그네슘합금 분말;
무연계 유리 프릿; 및
유기 비히클을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 페이스트 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량에 대하여,
상기 알루미늄 분말 64 ~ 75 중량%,
상기 알루미늄-마그네슘합금 분말 0.5 ~ 5 중량%,
상기 무연계 유리 프릿 0.01 ~ 5 중량% 및
상기 유기 비히클 20 ~ 34.9 중량%를 포함하는, 알루미늄 페이스트 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 무연계 유리 프릿은 BiO2 20~30몰%, SiO2 25~35몰%, Al2O3 5~15몰%, B2O3 20~40몰% 및 SrO 1~10몰%를 포함하는, 알루미늄 페이스트 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유리 프릿은 연화점이 400 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 태양전지 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유기 비히클은 고분자 수지 1 ~ 25중량%와 유기 용매 75 ~ 99중량%가 혼합된 것인 알루미늄 페이스트 조성물.
- 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 알루미늄 페이스트 조성물로 형성된 전극.
- 청구항 6의 전극이 구비된 태양전지 소자.
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| KR1020130140846A KR20150057457A (ko) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | 알루미늄 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지 소자 |
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| KR20150057457A true KR20150057457A (ko) | 2015-05-28 |
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| KR (1) | KR20150057457A (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180004166A (ko) * | 2015-05-01 | 2018-01-10 | 도요 알루미늄 가부시키가이샤 | Perc형 태양전지용 알루미늄 페이스트 조성물 |
-
2013
- 2013-11-19 KR KR1020130140846A patent/KR20150057457A/ko not_active Application Discontinuation
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