KR20170037209A - 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 - Google Patents
태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170037209A KR20170037209A KR1020150136464A KR20150136464A KR20170037209A KR 20170037209 A KR20170037209 A KR 20170037209A KR 1020150136464 A KR1020150136464 A KR 1020150136464A KR 20150136464 A KR20150136464 A KR 20150136464A KR 20170037209 A KR20170037209 A KR 20170037209A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oxide
- solar cell
- powder
- electrode
- crystalline
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 41
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- LAJZODKXOMJMPK-UHFFFAOYSA-N tellurium dioxide Chemical compound O=[Te]=O LAJZODKXOMJMPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 16
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M dipotassium;hydroxide Chemical compound [OH-].[K+].[K+] FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 25
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 14
- 229910003069 TeO2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 2
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- DAFHKNAQFPVRKR-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxy-2,2,4-trimethylpentyl) 2-methylpropanoate Chemical compound CC(C)C(O)C(C)(C)COC(=O)C(C)C DAFHKNAQFPVRKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 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 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 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
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent 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
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- 239000013008 thixotropic agent Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000326 ultraviolet stabilizing agent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
- C01B19/004—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
- C01G21/02—Oxides
- C01G21/06—Lead monoxide [PbO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G29/00—Compounds of bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G41/00—Compounds of tungsten
- C01G41/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G9/00—Compounds of zinc
- C01G9/02—Oxides; Hydroxides
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
본 발명의 실시예에서는, 5~35(wt%)의 산화비스무스(Bi2O3)와, 30~85(wt%)의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고, 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루늄은 결정질인 태양전지 전극용 결정질 분말을 개시한다.
Description
본발명은 결정질의 태양전지 전극용 결정질 분말과 이를 포함해 이뤄진 페이스트 조성물, 그리고 이로 제조된 태양전지에 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.
이 같은 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다.
이러한 태양전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물을 기판에 도포하고, 이를 패터닝(patterning) 및 소성(firing)해 만들 수 있다.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 전극을 쉽게 제조할 수 있는 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 이로 제조된 태양전지를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에서는, 5~35(wt%)의 산화비스무스(Bi2O3)와, 30~85(wt%)의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고, 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 결정질인 태양전지 전극용 결정질 분말을 개시한다.
상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 화학 결합을 이루고 있는 것이 바람직하다.
상기 결정질 분말은 1~25(wt%)의 산화납(PbO), 1~15(wt%)의 산화텅스텐(W3O), 1~15(wt%)의 산화 아연(ZnO) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 결정질 분말은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트륨(Na2O), 산화 칼륨(K2O) 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 이들의 총합이 1~15(wt%) 중량비를 가질 수 있다.
상기 산화비스무스와 산화 텔루륨이 포함된 화학결합 결정질 분말은 500~900℃에서 용융되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 65~93(wt%)의 도전성 금속 분말과, 상기 제1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 0.5~5(wt%)의 결정질 분말과, 5~30(wt%)의 유기 비히클을 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물을 개시한다.
상기 도전성 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 인듐틴옥사이드(ITO, Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 결정질 분말의 평균 입경(D50)은 0.1~5(㎛)인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 상술한 결정질 분말을 포함해 구성된 페이스트를 이용해서 제조된 태양전지를 개시한다.
본 발명은 기존의 태양전지 전극용 페이스트 조성물에 사용하던 유리 프릿이 아닌 결정질 분말을 사용함으로써, 다음과 같은 효과를 제공한다.
결정질 분말은 유리와 같은 과냉각된 액체상태와 다르게 상온에서 안정한 상태를 나타내므로, 조성 상 유리 형성 영역에 제약을 받지 않고 설계가 가능하다. 또한 기존의 유리 프릿은 전이점(Tg), 연화점(Ts), 결정화온도(Tc)와 같은 열특성이 태양전지 전극 소성과정에서 중요한 인자로 작용하기 때문에 그 열특성을 제어하기 위한 설계 상의 복잡성을 요구하지만, 결정질 분말은 단순한 융점(Tm)만으로 열특성을 조절하기 때문에 보다 용이한 조성의 설계가 가능하다. 그리고 융점(Tm)보다 높은 온도로부터 형성된 액상의 점도는 유리 프릿이 점성을 갖는 전이점(Tg), 연화점(Ts) 부근에서의 점도보다 낮기 때문에, 더 큰 유동성을 가질 수 있고 그로 인한 기판과의 균일한 반응을 기대할 수 있다. 유리 프릿의 복잡한 열특성이 아닌 결정질 분말의 단순한 융점(Tm) 조절을 이용한 기판과의 반응 제어를 통해 태양전지 소성 공정 온도조건에 대한 높은 안정성 확보도 가능하다.
도 1은 태양전지의 구성을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
지금까지 개발된 전극 페이스트는 유리 프릿과 금속 분말을 포함하고 있다.
이 같은 종전의 전극 페이스트는 유리 프릿을 포함하고 있어, 전극 소성시 유리 프릿의 전이점(Tg) 또는 연화점(Ts) 이상의 온도에서 주로 반응이 진행되고 유리의 결정화 온도(Tc)에 다다르면서 전극 형성 반응이 감소된다.
그런데, 종래의 유리 프릿은 전이점(Tg), 연화점(Ts), 결정화온도(Tc)와 같은 열 특성이 태양전지 전극을 만드는 소성과정에서 중요한 인자로 작용하기 때문에 그 열 특성을 제어하기 위해서는 설계상의 복잡성이 요구된다.
한편, 전극과 기판 사이의 균일한 컨택(contact)을 이루기 위해서는 소성시 유리 프릿의 점성이 중요하다. 소성에서, 유리 프릿의 점성이 크면 유리 프릿의 유동성이 적어 컨택(contact)이 불량해진다.
그리고, 이 같은 문제를 해결하기 위해 종래 기술은 유리 프릿의 전이점(Tg) 또는 연화점(Ts)을 낮출 목적으로 산화납(PbO) 또는 산화비스무스(Bi2O3)와 같은 금속 산화물을 다량 사용하게 되는데, 이 산화납(PbO)과 산화비스무스(Bi2O3)가 과량 첨가되면, 전극 형성물이 반도체 기판과 이상 반응을 일으키기 때문에, 전극과 기판 사이에 양호한 컨택을 얻기가 쉽지 않다.
결정질 분말
이 실시예에서, 결정질 분말은 5~35(wt%) 중량비의 산화비스무스(Bi2O3)와 30~85(wt%) 중량비의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고, 산화비스무스와 상기 산화텔루륨은 모두 결정질로 존재한다.
이처럼 본 발명에서는 유리 프릿 대신 결정질 분말을 사용하기 때문에, 전극형성 반응이 융점에서 일어나게 된다. 그런데 주지하는 바처럼 융점에서의 상태 변화는 급격하게 일어나므로, 융점에서 결정질 분말의 점성은 유리 프릿과 비교해 매우 낮다. 따라서, 전극과 기판 사이에 균일한 컨택을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서는 유리 프릿대신 결정질 분말을 사용하므로, 열특성 측면에서는 단순히 융점만 조절하면 되기 때문에, 종전과 같은 설계상의 복잡성이 요구되지 않는다.
한편, 상기 산화비스무스는 전체 대비 5~35(wt%)의 중량비를 갖고, 산화텔루륨은 전체 대비 30~85(wt%)의 중량비를 갖는다.
산화비스무스와 산화텔루륨이 이 중량비보다 많게 되면, 반응이 너무 심하게 일어나 태양전지를 구성하는 다른 층, 예로 반사방지막이나 에미터처럼 원하지 않는 구성요소를 손상시키는 문제가 있다. 반대로, 상술한 중량비보다 낮으면, 반응이 약해 전극 형성에 어려움이 있다.
본 발명의 함량 범위에 해당하는 결정질 분말 상태에서, 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨은 아래에서 예시하는 화학식 1, 2 등과 같은 화학 결합상태로 존재하며, 함량 범위에 따라 일부 단일 물질의 산화 텔루륨이 혼재된 형태로 존재하기도 한다.
[화학식 1]
Bi2TeO5(Smirnite)
[화학식 2]
Bi2Te2O7
이와 같이, 결정질 분말에서 상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루륨이 화학 결합을 이루고 있는 상태를 포함하므로, 각각 단독으로 존해하는 경우에 그 융점이 산화 비스무스의 경우 약 817℃, 산화 텔루륨의 경우 약 732℃ 이었던 것을, 공융점(Eutectic point)을 통해 600 미만으로 낮추거나, 조화상변환점(동질용융점, Congruent melting point)을 통해 약 900℃까지 높일 수 있다. 즉, 산화 비스무스와 산화 텔루륨이 화학결합된 상태를 통해 약 575~906℃ 범위로 조절이 가능하며, 다른 성분의 첨가를 통해 더 넓은 범위의 융점 조절 또한 가능하다.
이 같은 결정질 분말은 1~25(wt%) 중량비의 산화납(PbO), 1~15(wt%) 중량비의 산화텅스텐(WO3), 1~15(wt%) 중량비의 산화아연(ZnO) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
결정질 분말이 이 같은 금속 산화물을 더 포함하게 되면, 융점을 조절하거나 보다 양호한 컨택을 형성하는데 효과적으로, 상술한 중량비 미만으로 포함되는 경우 그 효과가 없거나, 초과하여 포함되는 경우 컨택이 불량해지므로, 이 조성비를 갖는 것이 바람직하다.
상기 산화납(PbO)은 1~25(wt%) 중량비를 갖는데, 1(wt%)보다 낮으면 첨가 효과를 기대하기가 어렵고, 25(wt%)보다 높으면 전극과 기판 간의 반응성이 과해지므로 컨택이 불량해진다.
상기 산화텅스텐은 1~15(wt%) 중량비를 갖는데, 1(wt%)보다 낮으면 첨가 효과를 기대하기 어렵고, 25(wt%)보다 높으면 융점에 크게 영향을 미치거나 존재하는 결정상의 변화로 컨택이 불량해진다.
상기 산화아연은 1~15(wt%) 중량비를 갖는데, 1(wt%)보다 낮으면 첨가 효과를 기대하기 어렵고, 15(wt%)보다 높으면 융점에 크게 영향을 미치거나 존재하는 결정상의 변화로 컨택이 불량해진다.
또한, 결정질 분말은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트륨(Na2O), 산화 칼륨(K2O) 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 이들의 총합은 1~15 중량비를 갖는다.
알칼리 산화물은 상기 산화 비스무스와 산화 텔루륨으로 구성된 화학결합 상태의 융점과, 전극-기판 간 반응성을 조절하는데 있어 매우 효과적인 물질이다. 1% 미만의 경우 그 효과가 적고, 15%를 초과하여 포함되는 경우 융점과 반응성에 큰 변화를 초래하여 컨택이 불량해진다.
이 같은 결정질 분말은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 결정질 분말을 제조하는 한 방법은 혼합, 용융, 서냉, 조분쇄, 미분쇄의 단계를 거쳐 만들 수 있다.
혼합 단계는 덩어리 상태의 산화비스무스와 산화텔루륨을 각각 5~35, 30-85 중량비가 되도록 혼합하는 과정이다.
그리고, 용융 단게는 혼합 단계에서 준비한 혼합물을 용융시키는 단계로, 혼합된 상태의 물질을 백금도가니 또는 알루미나 도가니나 수냉식 탱크 등에 넣고 고온전기로에서 약 900 내지 1300℃의 온도로 10분 내지 60분간 완전히 용융시키는 과정이다
그리고, 서냉 단계는 용융 단계를 통해 용융된 혼합물을, 혼합된 조성의 결정 형성 온도 내지 결정 형성 온도 보다 200℃ 낮은 온도에서 20분 내지 1시간 동안 열처리 후 분당 1 내지 10℃로 서냉하여 완전히 결정화 시키는 과정이다.
다음으로, 조분쇄 단계는 위 서냉 단계를 통해 얻어진 결정덩어리를 볼 밀(ball mill)을 이용하여 평균 입경이 수 내지 수십 마이크로가 되게 잘게 부수는 과정이다. 결정 덩어리를 이렇게 조분쇄하면 추후의 미분쇄 효율을 높이는 한편, 입도 재현성을 좋게 할 수가 있다.
마지막으로, 미분쇄 단계는 조분쇄된 컬릿을 에어젯 밀(airjet mill) 또는 파인 밀(fine mill)에서 평균 입경(D50)이 0.1~10(um), 보다 바람직하게는 0.1~5(um)로 분쇄해 결정질 입자를 완성하는 단계이다. 이 범위 내에서 컨택 특성이 가장 양호하게 형성되며, 또한 이 범위보다 입경이 큰 경우 스크린 프린팅 시 인쇄성이 불량해진다.
태양전지 전극용
페이스트
이 실시예의 전극용 페이스트는 상술한 결정질 분말, 도전성 금속 분말 그리고 유기 비히클을 포함한다.
이 실시예에서, 금속 분말은 65 내지 93(wt%) 포함되고, 결정질 분말은 0.5 내지 5(wt%), 유기 비히클은 5 내지 30(wt%) 각각 포함되어 있다.
금속 분말이 65wt% 미만인 경우 무기 고형분이 함량이 적어 페이스트로 제작할 경우 점도가 너무 낮게 형성되고 그로인해 페이스트의 원하는 인쇄성을 얻기 힘들다. 또한 무기 고형분 함량이 낮은 만큼 유기 성분의 함량이 많아져 태양전지 전극 소성 시 금속 분말의 소결성을 저해하는 요인이 된다. 금속 분말의 함량이 93wt%를 초과하는 경우에는 무기 고형분 함량이 높아져 페이스트로 제작하였을 경우 점도가 너무 높게 형성되어 인쇄성능을 저해한다.
결정질 분말의 경우, 그 함량이 0.5wt% 미만인 경우 태양전지 전극 소성 시에 금속 분말 함유량 대비 결정질 분말의 함유량이 낮아 기판-전극 간 양호한 컨택 특성을 얻기 힘들며, 5wt%를 초과하는 경우에는 금속 분말 함유량 대비 결정질 분말의 함유량이 높아 태양전지 전극의 전도성을 저해하거나, 기판-전극 간 이상 반응의 원인이 된다.
유기 비히클 함량이 5wt% 미만인 경우 페이스트 점도가 높아 인쇄성이 불량해지는 원인이 되며, 또한 그 함량이 30wt%를 초과하는 경우에는 페이스트의 점도가 너무 낮아 원하는 인쇄성능을 구현하기 어렵다. 상기에 언급한 금속 분말 함량이 65wt% 미만인 경우와 마찬가지로 유기 비히클 함량이 30wt%를 초과하는 경우 바인더 등의 유기 성분 함량이 많아지므로 태양전지 전극 소성 시 금속 분말의 소결을 방해하는 원인이 된다.
가) 도전성 금속 분말
도전성 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 인듐틴옥사이드(ITO, Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나를 포함한다.
이 도전성 금속 분말의 입경이나 입자 형상에는 특별한 제한이 없고, 서로 다른 입상 형상을 갖는 금속 분말들이 섞이거나, 서로 다른 종류의 금속 분말들이 섞여도 상관없다.
나) 유기
비히클
유기 비히클(vehicle)은 페이스트에 액상 특성을 부여하는 유기 바인더(binder)를 포함할 수 있다. 유기 바인더로는 에틸셀룰로오즈, 히드록시에틸셀룰로오즈, 히드록시프로필 셀룰로오즈 또는 히드록시에틸히드록시프로필셀룰로오즈 등의 셀룰로오즈계 고분자, 카르복실기 등의 친수성을 가지는 아크릴 단량체로 공중합시
킨 아크릴계 공중합체, 폴리비닐계 수지 등 이들 각각 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
이 유기 비히클은 용제를 더 포함할 수 있다. 이 경우 유기 비히클은 용제에 유기 바인더를 용해시킨 용액이 될 수있다. 유기 비히클은 유기 바인더 5 내지 40 (wt%)와 용제 60 내지 95(wt%)를 포함할 수 있다. 용제로는 120℃ 이상의 비점을 갖는 유기 용제가 사용될 수 있다. 구체적으로는, 카비톨 용매, 지방족 알코올류, 에스테르계, 셀로솔브 용매, 탄화수소 용매 등 전극 제조에 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수있다. 예를 들면, 용매는 부틸 카비톨, 부틸 카비톨 아세테이트, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 지방족 알코올, 터핀올(terpineol), 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 부틸셀로솔브아세테이트, 텍사놀(texanol) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 전극 페이스트는 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.
태양전지
이 실시예에서 태양전지는 상술한 전극용 페이스트를 이용해서 전면 전극과 후면 전극 중 적어도 하나를 형성한 것이다. 태양전지는 이미 다양한 종류의 것들 것 개발돼 시장에서 판매중에 있으므로, 여기서는 그 자세한 구성은 생략한다.
도 1은 태양전지의 간단한 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 태양전지는 반도체 기판(101)과 pn 접합을 이루는 에미터(102)와, 에미터 및 기판과 각각 연결된 전면 전극(230)과 후면 전극(210)을 포함해 이뤄진다.
상기 반도체 기판(101)은 불순물을 포함하는 반도체로, 에미터(102)와 반대되는 극성을 갖도록 불순물을 포함한다.
상기 에미터(102)는 상기 반도체 기판(110)의 표면에 불순물을 주입해 형성된 것으로, 상기 반도체 기판과 다른 극성의 불순물을 포함해 둘 사이는 pn 접합을 이룬다.
여기서 전극은 위치에 맞춰 전면 전극(230)과 후면 전극(210)이라 하지만, 보다 정확히는 홀과 정공을 각각 수집하는 n전극과 p전극을 의미한다. 그리고, 이 n전극과 p전극은 후면에 모두 배치되거나, 도 1에서 예시하는 바처럼 전면과 후면에 각각 나눠져 배치될 수 있다.
여기서, 전면 전극(230)과 후면 전극(210)은 pn 접합을 이루도록 반도체 기판(110)에 에미터(120)를 형성한 후, 그 위와 반도체 기판(110)의 아래에 각각 상술한 페이스트를 인쇄해 형성한 것이다.
페이스트를 인쇄한 후에는 낮은 온도, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 프리 베이킹(pre baking)하고 이를 패터닝한 후에 400℃ 내지 950℃ 온도로 가열해 소성함으로써 전극을 형성할 수가 있다.
이하, 실험예를 통해 상술한 본 발명이 실시예들을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실험예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실험예들
실험예
1
20wt%의 납 산화물 (PbO) 분말, 25wt%의 비스무스 산화물 (Bi2O3), 5wt%의 아연 산화물 (ZnO)과 50wt%의 산화 텔루륨(TeO2) 분말을 알루미나 볼 밀을 이용하여 건식으로 5시간 동안 분쇄 및 혼합시킨 후, 500cc 백금 도가니에 담아 엘리베이터 타입 전기로(Elevator Type Furnace)에서 약 1050의 온도로 30분 동안 용융하였다. 형성된 용융액을 600℃에서 10분 간 유지시킨 다음 분당 3℃의 속도로 서냉하여 결정질 덩어리 형태로 제조하였고, 이를 알루미나 볼 밀을 이용하여 1차 분쇄 후, 에어 젯 밀 로 2차 미분쇄 및 분급처리하여, 중심 입경이 1㎛인 결정질 분말을 제조하였다.
전체 100 중량부에 대하여, 6.5 중량부의 부틸 카르비톨(용매)에 0.5 중량부의 Dow사의 상품명 EC300(바인더)를 용해하여 유기 비히클을 준비하였다. 유기 비히클에 90 중량부의 Ag 분말(전도성 분말), 3 중량부의 상술한 결정질 분말을 첨가한 뒤 Planetary mixer를 사용하여 5시간 동안 충분히 교반하였다. 이를 12시간 동안 숙성 후 3roll-milling 기기를 이용하여 4회에 걸쳐 혼합 및 분산하였다. 그리고 이를 선경 30㎛, 250mesh인 SUS 재질의 망을 이용하여 2회 여과 및 탈포 처리하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
2
15wt%의 PbO, 15wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 2wt%의 Li2O, 3wt%의 Na2O 과 60wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
3
10wt%의 PbO, 15wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 5wt%의 WO3, 2.5wt%의 Li2O, 2.5wt%의 Na2O와 60wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
4
25wt%의 Bi2O3, 7wt%의 ZnO, 10wt%의 WO3, 2wt%의 Li2O, 2wt%의 K2O 과 53wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
5
25wt%의 Bi2O3, 6wt%의 ZnO, 4wt%의 WO3, 2.5wt%의 Na2O, 2.5wt%의 K2O와 60wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
6
25wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 5wt%의 WO3와 65wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
7
15wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 10wt%의 WO3와 70wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
8
15wt%의 Bi2O3, 10wt%의 WO3, 2.5wt%의 Li2O, 2.5wt%의 K2O와 70wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
9
20wt%의 PbO, 20wt%의 Bi2O3, 5wt%의 ZnO, 5wt%의 Li2O, 3wt%의 Na2O, 2wt%의 K2O와 45wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예
10
30wt%의 Bi2O3, 10wt%의 ZnO, 15wt%의 WO3, 5wt%의 Li2O, 5wt%의 Na2O와 35wt%의 TeO2 분말을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 결정질 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 결정질 분말을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
그리고, 위와 같은 본 발명의 실험예들을 비교하기 위해서 아래와 같은 비교예 1내지 4를 제조하였다.
비교예
1
82wt%의 PbO, 7wt%의 SiO2와 11wt%의 B2O3 분말을 알루미나 볼 밀을 이용하여 건식으로 5시간 동안 분쇄 및 혼합시킨 후, 500cc 백금 도가니에 담아 엘리베이터 타입 전기로(Elevator Type Furnace)에서 약 1050의 온도로 30분 동안 용융하였다. 형성된 용융액을 SUS 재질의 수냉식 냉각 롤(roll)에 급냉 및 통과시켜 판상형의 유리 컬릿(Cullet)으로 제조 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 분쇄하여 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예
2
74wt%의 PbO, 9wt%의 SiO2, 6wt%의 B2O3와 8wt%의 ZnO 분말을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법에 의해 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 결유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예
3
70wt%의 PbO, 7wt%의 Bi2O3, 9wt%의 SiO2, 13wt%의 ZnO와 2wt%의 Li2O 분말을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법에 의해 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예
4
62wt%의 PbO, 11wt%의 Bi2O3, 10wt%의 SiO2, 12wt%의 ZnO와 5wt%의 WO3 분말을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법에 의해 유리 프릿을 제조하였다. 이렇게 제조된 유리 프릿을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
위와 같이 제조된 페이스트 조성물을 이용해서 실험예, 비교예 모두 동일 조건으로 솔라셀을 제조한 후에 그 효율 및 직렬 저항(Rs)을 측정하였다. 솔라셀을 제조함에 있어 전면 전극은 위의 실험예들 내지 비교예들에 따라 제작된 페이스트 조성물을 이용하였고, 후면 전극용 페이스트 조성물은 LG에서 제작한 CPR-707을 이용하였다.
그리고, 반도체 기판의 면저항은 85옴(Ω)이며, 효율 측정 장비로는 Denken사의 상품명 DKSCT-100-180을 사용하였다. 측정 결과는 아래 표 1과 같다.
| 효율(%) | 직렬 저항(Rs) | |
| 실험예 1 | 17.48 | 2.99 |
| 실험예 2 | 17.68 | 2.70 |
| 실험예 3 | 17.71 | 2.58 |
| 실험예 4 | 17.61 | 2.72 |
| 실험예 5 | 17.73 | 2.58 |
| 실험예 6 | 17.15 | 3.29 |
| 실험예 7 | 17.32 | 3.14 |
| 실험예 8 | 17.85 | 2.43 |
| 실험예 9 | 17.57 | 2.81 |
| 실험예 10 | 17.50 | 2.83 |
| 비교예 1 | 15.14 | 5.77 |
| 비교예 2 | 15.21 | 5.75 |
| 비교예 3 | 15.67 | 5.08 |
| 비교예 4 | 15.55 | 5.23 |
실험 결과, 본 발명에 따른 실험예들의 결정질 분말은 TeO2 화학결합 결정질의 열특성(융점)에 의해 유동성이 개선되어 비교예들에에 비해 낮은 직렬 저항을 가져 더 높은 효율을 가지는 것을 알 수 있다.
그리고 실험예 2 내지 5와 8 내지 10에 따른 결정질 분말은 알칼리 금속 (Li2O, Na2O, K2O)에 의해 융점이 더 감소하고 반응성이 높아졌다. 이에 의하여 낮은 직렬 저항을 가지며 더 높은 효율을 나타내었다
실험예 1 내지 10은 PbO, Bi2O3, ZnO, WO3, TeO2와 알칼리 금속 이외의 다른 물질을 포함하지 않은 결정화 분말의 결과임에도 비교예1 내지 4에 비하여 우수한 결과를 가진다. 따라서, 전이 금속 산화물 등이 더 포함된다면, 이보다 더 좋은 효과가 나올 것으로 기대된다.
Claims (9)
- 5~35(wt%)의 산화비스무스(Bi2O3)와,
30~85(wt%)의 산화텔루륨(TeO2)을 포함하고,
상기 산화 비스무스와 상기 산화 텔루늄은 결정질인 태양전지 전극용 결정질 분말. - 제1항에 있어서,
상기 산화비스무스와 상기 산화텔루륨은 화학 결합을 이루고 있는 태양전지 전극용 결정질 분말. - 제1항에 있어서,
1~25(wt%)의 산화납(PbO), 1~15(wt%)의 산화텅스텐(W3O), 1~15(wt%)의 산화 아연(ZnO) 중 적어도 하나를 더 포함하는 태양전지 전극용 결정질 분말. - 제1항에 있어서,
산화 리튬(Li2O), 산화 나트륨(Na2O), 산화 칼륨(K2O) 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 이들의 총합이 1~15(wt%) 중량비를 갖는 태양전지 전극용 결정질 분말. - 제2항에 있어서,
상기 산화비스무스와 산화텔루륨이 포함된 화학결합 결정질 분말은 500~900℃에서 용융되는 태양전지 전극용 결정질 분말. - 65~93(wt%)의 도전성 금속 분말과,
상기 제1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 0.5~5(wt%)의 결정질 분말과,
5~30(wt%)의 유기 비히클,
을 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물. - 제6항에 있어서,
상기 도전성 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr), 코발트(Co), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 철(Fe), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 인듐틴옥사이드(ITO, Indum Tin Oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물. - 제6항에 있어서,
상기 결정질 분말의 평균 입경(D50)은 0.1~5(㎛)인 태양전지 전극용 페이스트 조성물. - pn 접합을 이루고 있는 반도체 기판과,
상기 반도체 기판에 연결되고, 상기 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의한 페이스트 조성물로 이뤄진 전극,
을 포함하는 태양전지.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150136464A KR102507404B1 (ko) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 |
| PCT/KR2016/005358 WO2017052025A1 (ko) | 2015-09-25 | 2016-05-20 | 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150136464A KR102507404B1 (ko) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170037209A true KR20170037209A (ko) | 2017-04-04 |
| KR102507404B1 KR102507404B1 (ko) | 2023-03-07 |
Family
ID=58386156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150136464A KR102507404B1 (ko) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102507404B1 (ko) |
| WO (1) | WO2017052025A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11152640B2 (en) * | 2018-10-05 | 2021-10-19 | University Of Maryland | Lithium bismuth oxide compounds as Li super-ionic conductor, solid electrolyte, and coating layer for Li metal battery and Li-ion battery |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110232746A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-09-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Thick-film pastes containing lead-tellurium-boron-oxides, and their use in the manufacture of semiconductor devices |
| KR20150027652A (ko) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| KR20150054597A (ko) * | 2013-11-12 | 2015-05-20 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101400133B1 (ko) * | 2013-11-28 | 2014-05-28 | 덕산하이메탈(주) | 은 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 제조된 태양전지 |
| JP5903424B2 (ja) * | 2013-12-21 | 2016-04-13 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池用導電性ペースト組成物およびその製造方法 |
-
2015
- 2015-09-25 KR KR1020150136464A patent/KR102507404B1/ko active IP Right Grant
-
2016
- 2016-05-20 WO PCT/KR2016/005358 patent/WO2017052025A1/ko active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110232746A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-09-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Thick-film pastes containing lead-tellurium-boron-oxides, and their use in the manufacture of semiconductor devices |
| US8895843B2 (en) * | 2010-05-04 | 2014-11-25 | E I Du Pont De Nemours And Company | Thick-film pastes containing lead-tellurium-boron-oxides, and their use in the manufacture of semiconductor devices |
| KR20150027652A (ko) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| KR20150054597A (ko) * | 2013-11-12 | 2015-05-20 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102507404B1 (ko) | 2023-03-07 |
| WO2017052025A1 (ko) | 2017-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102013111563B4 (de) | Pastenzusammensetzung für Solarzellenelektroden und damit angefertigte Elektrode | |
| CN104751942B (zh) | 太阳能电池细线丝网印刷用无铅导电浆料及其制备方法 | |
| WO2014126293A1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| US9087937B2 (en) | Glass composition and its use in conductive silver paste | |
| TWI532062B (zh) | Conductive pulp and a method of manufacturing the same | |
| KR101648253B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| US20130180583A1 (en) | Conductive paste for fine-line high-aspect-ratio screen printing in the manufacture of semiconductor devices | |
| KR101159787B1 (ko) | ＺｎＯ계 글래스 프릿 조성물 및 이를 이용한 태양전지의 후면 전극용 알루미늄 페이스트 조성물 | |
| JP2013089600A (ja) | 厚膜銀ペーストと半導体デバイスの製造においてのその使用 | |
| JP2011525887A (ja) | 光起電力電池用導体に用いるガラス組成物 | |
| KR20160083354A (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR20120028789A (ko) | 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용하여 제조되는 태양전지 | |
| KR20130064659A (ko) | 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| US20130186463A1 (en) | Conductive silver paste for a metal-wrap-through silicon solar cell | |
| KR101706539B1 (ko) | 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물, 이를 사용하여 형성된 태양 전지용 전극, 및 상기 전극을 포함하는 태양 전지 | |
| CN106098144A (zh) | 一种玻璃粉及用其制备的太阳能电池正面银浆及其制备方法 | |
| CN114213018B (zh) | 一种陶瓷玻璃粉及含有该玻璃粉的太阳能电池金属化浆料 | |
| CN106504814B (zh) | 玻璃粉、正银浆料及其制备方法 | |
| KR102507404B1 (ko) | 태양전지 전극용 결정질 분말, 이의 페이스트 조성물과 태양전지 | |
| CN114180844B (zh) | 一种锂-碲硅二元玻璃氧化物复合体系及含有该复合体系的导电浆料 | |
| KR101590224B1 (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR101940170B1 (ko) | 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지 | |
| KR20190113131A (ko) | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 | |
| KR20200078173A (ko) | 태양전지 전극 형성 방법 및 태양전지 | |
| TWI741283B (zh) | 用於太陽能電池電極的組成物以及太陽能電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |