KR20170064805A - 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지 - Google Patents

전극 형성 방법, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지 Download PDF

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Abstract

도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하지 않는 제1 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1 전극 형성용 조성물을 도포하여 핑거 전극의 패턴을 형성하고,
도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하는 제2 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2 전극 형성용 조성물을 도포하여 버스 전극의 패턴을 형성한 후, 소성하는 공정을 포함하는 전극 형성 방법을 제공한다.

Description

전극 형성 방법, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지{METHOD OF FORMING ELECTRODE, ELECTRODE MANUFACTURED THEREFROM AND SOLAR CELL}
전극 형성 방법, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지는 태양광의 광자(photon)를 전기로 변환시키는 pn 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양 전지는 pn 접합이 구성되는 기판(예를 들어 반도체 웨이퍼) 상하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양 전지는 기판에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다.
이러한 태양 전지의 전극은 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 기판 표면에 일정 패턴으로 형성될 수 있다.
고효율 태양 전지를 만들기 위해서는 태양 전지의 효율을 저하시키는 요인을 줄여야 한다. 태양 전지의 효율 손실은 크게 광학적 손실, 전자 정공의 재결합 손실, 저항 성분에 의한 손실로 나눌 수 있는데 광학적 손실을 야기하는 요인 중 하나는 태양 전지 내부로 들어온 빛을 100% 활용하지 못하는 데에서의 손실이며, 주된 원인은 전면 전극으로 인한 그림자 손실(shadow loss)이다.
따라서 전면 전극의 두께를 최대한 감소시켜 광 흡수율을 증가시키려는 방법이 연구되고 있으나 단순히 두께를 감소시키는 경우 전극 패턴의 손상(line broken)으로 직렬 저항이 증가하는 문제가 발생한다.
일 구현예는 직렬 저항(Rs)의 증가 없이 전극 패턴의 두께를 최소화함으로써 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있는 전극 형성 방법을 제공하는 것이다.
다른 일 구현예는 상기 방법으로 제조된 전극을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다.
일 구현예는 도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하지 않는 제1 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1 전극 형성용 조성물을 도포 후 건조하여 핑거 전극의 패턴을 형성하고,
도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하는 제2 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2 전극 형성용 조성물을 도포 후 건조하여 버스 전극의 패턴을 형성한 후 소성하는
공정을 포함하는 전극 형성 방법을 제공한다.
상기 제1 전극 형성용 조성물은 상기 도전성 분말 60 내지 95 중량% 상기 제1 유리 프릿 0.5 내지 20 중량% 및 상기 유기 비히클 잔부량을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극 형성용 조성물은 상기 도전성 분말 60 내지 95 중량%; 상기 제2 유리 프릿 0.5 내지 20 중량% 및 상기 유기 비히클 잔부량을 포함할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 전체 중 은(Ag)은 0.1 내지 5몰%, 인(P)은 0.1 내지 3몰%로 존재할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿은 텔루륨(Te) 및 리튬(Li) 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 전체 중 텔루륨(Te) 성분은 30 내지 60 몰%, 리튬(Li)은 3 내지 20 몰%로 존재할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 내 텔루륨(Te)과 리튬(Li)의 몰비는 80:20 내지 95:5의 범위에 있을 수 있다.
상기 제2 유리 프릿은 비스무스(Bi), 납(Pb) 및 이들의 조합에서 선택되는 성분을 더 포함할 수 있다.
다른 구현예는 상기 전극 형성 방법으로 제조된 전극을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다.
상기 전극 형성 방법은 직렬 저항의 증가 없이 전극 두께를 최대한 높임으로써 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 전면 전극의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따라 제조된 전면 전극의 주사 전자 현미경 사진이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서 "이들의 조합"이란 2 성분 이상의 혼합물, 합금(alloy) 또는 고용체 화합물을 의미한다.
일 구현예는 도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하지 않는 제1 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1 전극 형성용 조성물을 도포하여 핑거 전극의 패턴을 형성하고,
도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하는 제2 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2 전극 형성용 조성물을 도포하여 버스 전극의 패턴을 형성한 후 소성하는 공정을 포함하는 전극 형성 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 전극 형성 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[제1 및 제2 전극 형성용 조성물의 제조]
제 1 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하지 않는 제1 유리 프릿 및 유기 비히클을 혼합하여 제조할 수 있으며, 제 2 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하는 제2 유리 프릿 및 유기 비히클을 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 도전성 분말은 금속 분말일 수 있다. 상기 금속 분말은 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 이트륨(Y), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 텅스텐(W), 주석(Sn), 크롬(Cr), 망간(Mn) 등을 포함할 수 있다.
상기 도전성 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있는데, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 도전성 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 도전성 분말일 수 있으며, 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 도전성 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 도전성 분말은 입자 형상이 구형, 판상, 무정형 형상을 가질 수 있다. 상기 도전성 분말의 평균 입경(D50)은 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛이며, 더 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛이 될 수 있다. 상기 평균 입경은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말을 초음파로 상온(20 내지 25 ℃에서 3분 동안 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다. 상기 범위 내에서, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
상기 도전성 분말은 제1 전극 형성용 조성물 또는 제 2 전극 형성용 조성물 각각의 총량 100 중량%에 대하여 60 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 70 내지 90 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.
상기 제1 유리 프릿 및 제 2 유리 프릿은 제1 및 제2 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말 입자를 용융시켜 저항이 낮아질 수 있도록 에미터 영역에 도전성 분말의 금속 결정 입자를 생성시키고, 상기 도전성 분말과 기판 사이의 접착력을 향상시키고 소결 시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
상기 제1 유리 프릿은 은(Ag) 및 인(P) 성분을 포함하지 않는다. 제1 유리 프릿이 은(Ag) 및 인(P) 성분을 포함하는 경우 직렬 저항이 상승하는 요인이 될 수 있다.
상기 제1 유리 프릿은 납(Pb), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi), 리튬(Li), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 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)에서 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함할 수 있다.
상기 제1 유리 프릿은 바람직하게는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te) 성분을 포함하는 유리 프릿일 수 있다.
상기 제1 유리 프릿은 제 1 유리 프릿 전체 중 비스무스(Bi) 성분을 20 내지 80 몰%, 텔루륨(Te) 성분을 20 내지 80 몰%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 우수한 태양 전지의 변환 효율(efficiency)과 전극 패턴의 부착강도(adhesion strength)를 동시에 확보할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿은 은(Ag) 및 인(P) 성분을 포함함으로써 전극과 기판의 불완전한 접촉으로 발생할 수 있는 개방전압(Voc)의 손실과 직렬 저항(Rs)의 증가를 최소화할 수 있다. 또한 제2 유리 프릿에서 유래하는 Ag 이온으로 인해 전극의 전도성을 향상시켜 직렬 저항(Rs)의 증가를 최소화할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 전체 중 은(Ag)은 0.1 내지 5몰%, 구체적으로는 0.1 내지 3몰%로 존재할 수 있으며, 인(P)은 0.1 내지 3몰%, 구체적으로는 0.1 내지 1.5몰%로 존재할 수 있다. 상기 범위에서 전극과 기판의 불완전한 접촉으로 발생할 수 있는 개방전압(Voc)의 손실과 직렬 저항(Rs)의 증가를 최소화할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 내 은(Ag) 및 인(P) 성분은 실버 메타포스페이트(AgPO3), 실버 오르쏘포스페이트(Ag3PO4), 실버 피로포스페이트(Ag4P2O7), 헥사플루오로인산은 및 이들을 조합으로부터 유래된 것 일 수 있다.
상기 제2 유리 프릿은 납(Pb), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi), 리튬(Li), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 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)에서 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿은 바람직하게는 텔루륨(Te) 및 리튬(Li) 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 전체 중 텔루륨(Te) 성분은 30 내지 60몰%, 구체적으로는 35 내지 55몰% 존재할 수 있고, 리튬(Li)은 3 내지 20몰%, 구체적으로는 5 내지 15몰%로 존재할 수 있다.
상기 제2 유리 프릿 내 텔루륨(Te)과 리튬(Li)의 몰비는 80:20 내지 95:5의 범위에 있을 수 있다. 상기 범위에서 우수한 태양 전지의 효율(efficiency)과 전극 패턴의 접착강도(adhesion strength)를 동시에 확보할 수 있다.
또한, 상기 제2 유리 프릿은 은(Ag), 인(P), 텔루륨(Te) 및 리튬(Li)외에 비스무스(Bi), 납(Pb) 및 이들의 조합에서 선택되는 원소를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 유리 프릿 및 제2 유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 원소의 산화물로부터 유래된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 원소의 산화물을 특정 조성으로 혼합하여 제조한 혼합물을 용융한 후 급냉(quenching)한 다음 다시 분쇄하여 얻을 수 있다. 상기 혼합 공정은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 실시할 수 있다. 상기 용융 공정은 700℃내지 1300℃의 조건에서 실시할 수 있으며, 상기 급냉 공정은 상온(20 내지 25℃에서 실시할 수 있다. 상기 분쇄 공정은 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 실시할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 유리 프릿 및 제2 유리 프릿은 각각 평균입경(D50)이 0.1 내지 10 ㎛인 것이 사용될 수 있다.
상기 제1 유리 프릿 및 제2 유리 프릿의 형상은 구형이어도 무정형상이어도 무방하다.
상기 제 1 유리 프릿은 제1 전극 형성용 조성물 총량 100 중량%에 대하여 0.5 내지 20 중량% 포함될 수 있으며, 상기 제2 유리 프릿은 제2 전극 형성용 조성물 총량 100 중량%에 대하여 0.5 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 전극의 전기적 특성을 저해하지 않는 범위에서 전극 패턴의 부착 강도(adhesion strength)를 향상시킬 수 있다
상기 유기 비히클은 상기 제1 전극 형성용 조성물 및 제2 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다. 상기 유기 비히클은 유기 바인더 및 용매를 포함한다.
상기 유기 바인더는 아크릴레이트계, 메타크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 예를 들어, 에틸하이드록시 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 에틸셀룰로오스와 페놀수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알코올의 폴리메타크릴레이트를 사용할 수도 있다.
상기 유기 바인더의 중량 평균 분자량(Mw)은 30,000 내지 200,000 g/mol 일 수 있으며, 바람직하게는 40,000 내지 150,000 g/mol일 수 있다. 상기 중량 평균 분자량(Mw)이 상기 범위 이내인 경우, 인쇄성 면에서 우수한 효과를 가질 수 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 텍사놀(Texanol), 메틸 셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸셀로솔브, 지방족 알코올(aliphatic alcohol), 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, 터피네올(terpineol), 메틸에틸케톤, 벤질알코올, 감마부티로락톤, 에틸락테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 비히클의 함량은 잔부량으로 함유될 수 있으며, 제1 전극 형성용 조성물 또는 제2 전극 형성용 조성물 각각의 총량 100 중량%에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 우수한 연속 인쇄성을 확보할 수 있다.
상기 제1 전극 형성용 조성물 또는 제2 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 표면처리제, 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들은 전극 형성용 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 첨가되지만 필요에 따라 변경할 수 있다.
[전극의 제조]
상기 제1 전극 형성용 조성물을 기판 표면에 일정 패턴으로 도포한 후 건조하여 핑거 전극 패턴을 형성한다.
이 후, 상기 핑거 전극 패턴이 형성된 기판 위에 상기 제2 전극 형성용 조성물을 도포한 후 건조하여 버스 전극의 패턴을 형성한다.
상기 제 1 및 제2 전극 형성용 조성물의 도포는 스크린 프린팅, 그라비어 옵셋 공법, 로터리 스크린 프린팅 공법, 리프트 오프법 등의 다양한 방법이 사용될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제 2 전극 형성용 조성물로 형성된 전극 패턴을 소성하여 전극을 형성한다. 상기 소성공정은 400 ℃ 내지 980℃ 바람직하게는 700℃ 내지 980 ℃에서 실시할 수 있다. 상기 전극은 0.2 내지 0.35의 종횡비와 15 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면 상기 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다. 도 1을 참조하여 일 구현예에 따른 태양 전지를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 태양 전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p 층)(102)을 포함하는 기판(100) 상에, 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다.
상기 후면 전극(210)은 제1 전극 형성용 조성물을 기판(100)의 후면에 인쇄 도포한 후, 대략 200℃ 내지 400℃ 온도로 대략 10 내지 60초 정도 열처리하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다.
상기 전면 전극(230)은 제1 전극 형성용 조성물을 도포한 후 건조하여 핑거 전극 패턴을 형성한 다음, 제2 전극 형성용 조성물을 도포한 후 건조하여 버스 전극 패턴을 형성하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다.
이후에, 400 ℃내지 980 ℃ 바람직하게는 700 ℃ 내지 980 ℃에서 약 30초 내지 210초 동안 소성하는 소성 과정을 수행하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 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.
제조예: 전극 형성용 조성물의 제조
제조예 1
에틸셀룰로오스(Dow chemical company, STD4) 1 중량%를 60℃에서 터핀올(Nippon Terpine) 6.7 중량%에 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0 ㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-5-11F, 3-11F) 90 중량%, 평균 입경이 2.0 ㎛인 하기 표 1의 유리 프릿 A 2.3 중량%을 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
제조예 2
유리 프릿 A 대신 하기 표 1의 유리 프릿 B를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
제조예 3
유리 프릿 A 대신 하기 표 1의 유리 프릿 C를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
제조예 4
유리 프릿 A 대신 하기 표 1의 유리 프릿 D를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
(단위: 몰%)
Ag P Te Bi Zn Li Si W Mg
유리 프릿 A - - 43.9 8.6 14.4 12.2 11.8 9.1 -
유리 프릿 B - - 58.8 5.0 14.2 12.8 - 9.2 -
유리 프릿 C 0.8 0.4 48.6 4.4 12.5 12.6 - 6.2 14.5
유리 프릿 D 1.6 0.8 53.1 4.8 13.7 12.7 - 5.4 7.9
태양전지의 제조
비교예 1
웨이퍼(보론(Boron)이 도핑(doping)된 p 타입 웨이퍼) 전면에 텍스쳐링(texturing)한 후, POCl3로 n+층을 형성하고 그 위에 질화규소(SiNx:H)를 반사방지막으로 형성시킨 Multi crystalline 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 300 ℃ 에서 건조 후 전면에 제조예 1에 따른 전극 형성용 조성물을 이용하여, 스크린 프린팅하여 인쇄하고 약 300 ℃ 에서 건조시켜 핑거 전극 및 버스 전극 패턴을 형성하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 940 ℃에서 소성을 행하여 테스트용 셀을 제작하였다.
비교예 2
제조예 1에 따른 전극 형성용 조성물 대신 제조예 2에 따른 전극 형성용 조성물을 사용하여 핑거 전극 및 버스 전극 패턴을 형성한 것을 제외하고는 비교예 과 동일한 방법으로 실시하여, 테스트용 셀을 제작하였다.
비교예 3
제조예 1에 따른 전극 형성용 조성물 대신 제조예 3에 따른 전극 형성용 조성물을 사용하여 핑거 전극 및 버스 전극 패턴을 형성한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 테스트용 셀을 제작하였다.
실시예 1
웨이퍼(보론(Boron)이 도핑(doping)된 p 타입 웨이퍼) 전면에 텍스쳐링(texturing)한 후, POCl3로 n+층을 형성하고 그 위에 질화규소(SiNx:H)를 반사방지막으로 형성시킨 Multi crystalline 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 300 ℃ 에서 건조 후 전면에 제조예 1에 따른 전극 형성용 조성물을 스크린 프린팅하여 인쇄하고 약 300 ℃ 에서 건조시켜 핑거 전극 패턴을 형성하였다. 건조된 핑거 전극 패턴 위에 제조예 3에 따른 전극 형성용 조성물을 스크린 프린팅하여 인쇄하고 약 300 ℃ 에서 건조시켜 버스 전극 패턴을 형성하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 940 ℃에서 소성을 행하여 테스트용 셀을 제작하였다.
실시예 2
제조예 3에 따른 전극 형성용 조성물 대신 제조예 4에 따른 전극 형성용 조성물을 사용하여 버스 전극 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 테스트용 셀을 제작하였다.
상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 및 2에 따라 제조된 소성 후 전극 패턴의 형상을 주사 전자 현미경 사진으로 관측하였다. 대표적으로, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 전면 전극의 주사 전자 현미경 사진이며, 도 3은 비교예 1에 따라 제조된 전면 전극의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 2와 도 3을 참조하면 실시예 1에 따라 제조된 전면 전극은 두께가 23㎛이고, 선폭 67㎛이고, 비교예 1에 따른 전면 전극은 두께가 18㎛이고, 선폭이 75㎛임을 알 수 있다. 따라서 실시예 1에 따라 제조된 전극의 두께가 비교예 1에 따라 제조된 전극에 비하여 두껍게 형성됨을 알 수 있으며, 종횡비도 높은 전극 패턴이 형성됨을 확인할 수 있다.
상기 제작된 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 및 2에 따른 테스트용 셀의 전기적 특성(Isc, Voc, Rs, Fill Factor (FF, %), 변환효율(Eff., %))을 태양 전지 효율측정장비(Pasan社, CT-801)를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 기재한다.
Isc(A) Voc(mV) Rs(ohm) FF(%) Eff.(%)
비교예 1 8.716 626.5 0.0058 77.49 17.37
비교예 2 8.710 626.3 0.0059 77.30 17.35
비교예 3 8.726 625.7 0.0063 76.78 17.27
실시예 1 8.720 627.1 0.0056 77.52 17.41
실시예 2 8.706 627.2 0.0058 77.47 17.39
표 2를 참조하면, 실시예 1 및 2에 따른 태양 전지는 비교예 1 내지 3의 태양 전지에 비하여 전기적 특성(Voc, Rs, Fill Factor (FF, %), 변환효율(Eff., %))이 모두 양호한 값을 보였다. 특히, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하는 유리 프릿을 포함한 전극 형성용 조성물로 핑거 전극과 버스 전극 패턴을 형성한 비교예 3은 Voc가 감소하고 Rs가 증가하였으며 이에 따라 효율이 저하됨을 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 (10)

  1. 도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하지 않는 제1 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1 전극 형성용 조성물을 도포하여 핑거 전극 패턴을 형성하고,
    도전성 분말, 은(Ag) 및 인(P)을 포함하는 제2 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2 전극 형성용 조성물을 도포하여 버스 전극의 패턴을 형성한 후 소성하는 공정
    을 포함하는 전극 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 형성용 조성물은 도전성 분말 60 내지 95 중량% 상기 제1 유리 프릿 0.5 내지 20 중량 및 상기 유기 비히클 잔부량을 포함하는 전극 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극 형성용 조성물은 도전성 분말 60 내지 95 중량%; 상기 제2 유리 프릿 0.5 내지 20 중량 및 상기 유기 비히클 잔부량을 포함하는 전극 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유리 프릿은 유리 프릿 내 은(Ag) 0.1 내지 5몰% 및 인(P) 0.1 내지 3몰%를 포함하는 전극 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유리 프릿은 텔루륨(Te) 및 리튬(Li) 성분을 더 포함하는 전극 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 유리 프릿은 유리 프릿 내 텔루륨(Te) 30 내지 60몰% 및 리튬(Li) 3 내지 20몰%를 포함하는 전극 형성 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 유리 프릿은 유리 프릿 내 텔루륨과 리튬의 몰비가 80:20 내지 95:5의 범위인 전극 형성 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 유리 프릿은 비스무스(Bi), 납(Pb) 및 이들의 조합에서 선택되는 원소를 더 포함하는 전극 형성 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 전극을 포함하는 태양 전지용 전극.
  10. 제9항에 따른 전극을 포함하는 태양 전지.
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