KR20170079848A - 유리프릿 및 이를 포함하는 도전성 페이스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유리프릿은 10~30wt% Pb, 10~30wt% Te, 30~50wt% Bi, 0.01~0.1wt% Li, 0~0.2wt% B를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 유리프릿은 붕소(B)를 아예 포함하지 않거나 포함되더라도 그 양이 적기 때문에 낮은 연화점(Tg)을 가지게 된다. 나아가 리튬(Li) 함량이 적기 때문에 소성과정에서 리튬에 의해 국부적인 상분리가 발생되는 것이 방지되어 실리콘 기판과의 계면반응이 균일하게 이루어지는 효과도 얻을 수 있다. 이는 곧 실리콘 기판 표면의 에칭이 골고루 이루어져 균일한 접착면이 형성됨을 의미한다. 따라서 본 발명에 따른 유리프릿을 사용할 경우, 종래보다 낮은 소성온도에서도 도전성 입자의 충분한 확산 이동과 실리콘 표면 절연막의 에칭이 효율적으로 일어날 뿐만 아니라 설령 종래와 같은 소성온도에서 공정이 진행되더라도 종래보다 더욱 신속하게 도전성 입자의 확산 이동과 실리콘 표면 절연막의 에칭이 이루어지게 되어 향상된 전기적 특성 및 접착 특성을 가지게 된다.

Description

유리프릿 및 이를 포함하는 도전성 페이스트 조성물{Glass frit and conductive paste composition having the same}
본 발명은 유리프릿에 관한 것으로서, 특히 낮은 연화점(glass transition temperature, Tg)을 가지면서 고면저항 셀에서 션트(shunt)를 방지할 수 있는 유리프릿(glass frit)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 유리프릿을 포함하는 도전성 페이스트 조성물(conductive paste composition)에 관한 것이기도 하다.
신재생에너지 발전 디바이스로 주목을 받고 이미 실용화되어 있는 결정질 실리콘 태양전지는 절연막이 코팅된 실리콘 기판 위에 도전성 페이스트 조성물, 예컨대 실버 페이스트 조성물(silver paste)을 기판에 인쇄하여 전극을 형성함으로써 이루어진다. 실리콘 기판에 입사된 빛은 pn 접합에서 전자를 발생시키며 이 전자는 n형 에미터층과 연결된 실버 페이스트 전극을 통해 수집된다.
실버 페이스트 조성물은 유리프릿(glass frit), 은 분말(Ag powder), 바인더, 및 솔벤트(용매)를 주성분으로 포함하되, 필요에 따라 분산제나 기타 첨가제(additives)를 추가적으로 더 포함하여 이루어진다.
유리프릿은 실버 페이스트 조성물을 기판 상에 인쇄한 후의 소성 과정 중에 은 이온(Ag+)이 녹아 들어가 확산 및 이동을 할 수 있게 매트릭스(matrix) 역할을 할 뿐만 아니라 소성 과정 중 실리콘 기판의 절연막을 에칭하여 실리콘 기판과 실버 페이스트 전극 사이의 전도성을 확보하는 데에도 크게 영향을 미친다. 이와 같이, 유리프릿은 전극의 직렬저항, 기판과의 오믹접촉(ohmic contact), 및 부착력을 결정하는데 주요인자로 작용한다.
은 이온(Ag+)의 확산 이동과 실리콘 기판 표면의 반사방지막(예컨대 SiNx) 에칭이 효율적으로 일어나기 위해서는 유리프릿(glass frit)이 해당 소성 온도에서 액상 미디움(liquid medium) 상태가 되어 어느 정도 유동성을 가져야 한다. 이러한 액상 미디움 상태는 연화점(glass transition temperature) 이상의 온도에서 얻어진다.
대한민국 등록특허 제1400133호(2015.05.28.공고)에는 높은 광변환 효율과 높은 부착력을 갖는 전극을 형성할 수 있는 실버 페이스트 조성물에 관한 개시가 있다. 그러나 여기서 사용되는 유리프릿은 유리전이온도(glass transition temperature, Tg) 즉, 연화점이 400℃~500℃로서 높은 측면이 있다. 이렇게 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)가 높은 경우에는 유동성을 확보하기 위하여 소성온도를 연화점 이상으로 해야 하기 때문에 공정온도가 전체적으로 높아지는 단점이 있다.
최근 태양전지 시장에서 셀 효율을 향상시키기 위하여 고면저항의 실리콘 기판을 사용함에 따라 n형 에미터층의 두께가 얇아지고 있는데, 이렇게 공정온도가 높아지면 도펀트(dopant)의 재확산에 의해서 얕은 접합(shallow junction)이 파괴될 뿐만 아니라 기타 다른 부위에서도 여러 형태로 열 손상(thermal damage)이 발생할 우려가 많다. 이를 피하기 이위하여 해당 소성 온도를 낮추면 유리프릿의 유동성이 충분히 확보되지 않아 은 입자(Ag powder)의 확산 이동과 실리콘 기판 표면의 절연막 에칭에 있어서 상당한 시간이 소요되기 때문에 이 또한 바람직하지 않다.
이와 같이 태양광전지의 전극재료로 사용되는 종래의 실버 페이스트 조성물은 유리프릿의 연화점(Tg)이 높은 측면이 있어, 실리콘 기판 상의 절연막을 효과적으로 에칭하여 n형 에미터층과 오믹접촉(ohmic contact)을 형성하거나 도전성 은 입자(Ag powder)의 확산 이동 및 기판과의 부착력 확보를 위해서는 소성온도를 높게 할 수 밖에 없다는 단점을 갖는다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 낮은 연화점(Tg)을 가짐으로써 얕은 접합(shallow junction)을 갖는 고면저항 셀에서도 션트(shunt)를 방지할 수 있는 등 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 유리프릿을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 유리프릿을 포함하는 도전성 페이스트 조성물을 제공하는 데에도 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리프릿은, 10~30wt% Pb, 10~30wt% Te, 30~50wt% Bi, 0.01~0.1wt% Li, 0~0.2wt% B를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유리프릿은 연화점(glass transition temperature, Tg)이 260℃ ~ 270℃인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 유리프릿은 연화점(glass transition temperature, Tg)과 결정화온도(crystallization temperature, Tc)의 갭(gap)이 50~70℃ 인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 도전성 페이스트 조성물은, 전도성 입자, 유리프릿, 솔벤트와 바인더를 이루는 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리프릿이 상기 유리프릿 전체중량 100wt%에 대하여 Pb 10~30wt%, Te 10~30wt%, Bi 30~50wt%, Li 0.01~0.1wt%, B 0~0.2wt% 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 도전성 페이스트 조성물은 도전성 페이스트 조성물 전체중량 100wt%에 대하여 상기 전도성 입자가 70~90wt%, 상기 유리프릿이 1~5wt%, 상기 유기 비히클이 5~15wt% 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유리프릿은 붕소(B)를 아예 포함하지 않거나 포함되더라도 그 양이 적기 때문에 낮은 연화점(Tg)을 가지게 된다. 나아가 리튬(Li) 함량이 적기 때문에 소성과정에서 리튬에 의해 국부적인 상분리가 발생되는 것이 방지되어 실리콘 기판과의 계면반응이 균일하게 이루어지는 효과도 얻을 수 있다. 이는 곧 실리콘 기판 표면의 에칭이 골고루 이루어져 균일한 접착면이 형성됨을 의미한다.
따라서 본 발명에 따른 유리프릿을 사용할 경우, 종래보다 낮은 소성온도에서도 도전성 입자의 충분한 확산 이동과 실리콘 표면 절연막의 에칭이 효율적으로 일어날 뿐만 아니라 설령 종래와 같은 소성온도에서 공정이 진행되더라도 종래보다 더욱 신속하게 도전성 입자의 확산 이동과 실리콘 표면 절연막의 에칭이 이루어지게 되어 향상된 전기적 특성 및 접착 특성을 가지게 된다.
도 1은 유리프릿과 실리콘 기판과의 계면에서 발생하는 상분리 현상을 관찰한 SEM 사진;
도 2는 유리프릿에 대한 TGA-mass 측정 그래프이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
[유리프릿]
본 발명에 따른 유리프릿은 Pb, Te, Bi를 주성분으로 하는 Pb-Te-Bi계 유리프릿으로서 유리프릿 전체중량에 대해 Li이 0.01~0.1wt%, 붕소(B)가 0~0.2wt% 포함되는 것을 특징으로 한다. Pb는 유리프릿 전체중량에 대해 10~30wt%, Te는 10~30wt%, Bi는 30~50wt% 만큼 포함된다.
유리프릿의 연화점(Tg)을 낮추기 위해서 망목구조 형성을 억제하는 Li을 다량으로 사용하게 되면 도 1의 설명에서와 같이 국부적인 상분리(불혼화)가 발생하여 문제가 된다. 그리고 Li은 실리콘 기판 표면의 절연막 식각에 기여하게 되는데, 이 과정에서 Li 함량이 너무 적으면 소성과정에서 실리콘 기판 표면의 절연막 에칭이 제대로 이루어지지 않게 되어 문제가 되고, Li 함량이 너무 많으면 식각 깊이 조절이 제대로 이루어지지 않아 Li이 실리콘 표면 밑으로까지 과도하게 침투하여 pn 접합에서 션트(shunt)가 발생되어 문제가 된다. 특히 최근과 같이 얕은 접합(shallow junction)이 이루어질 때에는 이러한 션트(shunt)가 더욱 문제가 된다.
이에 본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위해서 Li이 0.1wt%를 넘지 않으면서도 적어도 0.01wt% 만큼은 포함되도록 하는 것이다.
Li은 유리 망목구조의 형성을 억제하는 데에 기여하기 때문에 Li 함량이 많을수록 낮은 연화점(Tg)을 얻을 수 있지만, 앞서 설명한 바와 같이 Li의 함량을 늘리는 데에 제약을 받기 때문에 연화점(Tg)을 낮추기 위해서는 다른 방편이 요구된다.
이를 위해, 본 발명은 망목구조 형성체(network former)로서의 역할을 하는 붕소(B)를 아예 포함시키지 않거나 그 양을 최소화하여 0~0.2wt% 만큼만 함유되도록 함으로써 비록 Li 함량이 적더라도 낮은 연화점(Tg)을 갖도록 하였다. B는 유리 네트워크 구조를 형성하고 강화하는데 기여하기 때문에 붕소의 양이 적을수록 연화점이 낮아진다.
본 발명에 따른 유리프릿은 260℃~ 270℃의 연화점(Tg)을 가지며, 연화점(glass transition temperature, Tg)과 결정화온도(crystallization temperature, Tc)의 갭(gap)이 50~70℃ 의 온도범위를 갖는다.
유리프릿의 제조
본 발명의 특징을 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예로서의 유리프릿 1~4와 비교예로서의 유리프릿 5~9를 제조하였으며, 아래의 표 1은 이에 대한 조성을 정리한 것이다.
성분 함량(wt%)
실시예 비교예
유리프릿1 유리프릿2 유리프릿3 유리프릿4 유리프릿5 유리프릿6 유리프릿7 유리프릿8 유리프릿9
Al 2.04 1.93 2.12 1.88 2.11 2.05 2.05 2.04 2.00
B 0.00 0.00 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.21 0.21
Bi 45.14 44.81 44.74 44.45 45.36 45.97 45.70 46.33 46.51
Ca 0.15 0.14 0.14 0.14 0.15 0.14 0.15 0.13 0.15
Fe 0.80 0.80 0.80 0.81 0.80 0.79 0.80 0.09 0.08
Li 0.020 0.050 0.050 0.080 0.000 0.008 0.120 0.050 0.720
Na 1.30 1.31 1.31 1.35 1.29 1.25 1.09 0.05 0.68
Pb 26.29 26.61 26.42 26.80 26.07 25.42 25.65 26.31 24.47
Se 0.57 0.56 0.56 0.59 0.57 0.58 0.58 0.57 0.59
Si 2.86 3.01 3.01 3.00 2.78 2.74 2.89 2.96 2.92
Te 20.07 20.06 20.03 20.06 20.07 20.33 20.25 20.53 20.83
Mg 0.08 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08 0.08 0.09 0.09
Sr 0.62 0.63 0.63 0.65 0.62 0.64 0.64 0.64 0.65
Ba 0.06 0.00 0.00 0.10 0.10 0.00 0.00 0.00 0.10
합계 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
상기 표 1에 기재된 함량으로 금속산화물을 혼합하고 900~1400℃에서 용융하여 상온에서 급냉한 후, 그 결과물을 제트밀로 분쇄하여 각 실시예와 비교에에 대한 유리프릿을 얻었다.
유리프릿 1~4는 B 함량이 0~0.2wt% 이면서 Li 함량이 0.01~0.1wt%인 경우 중에서 샘플링된 것이며, 유리프릿 5, 6은 Li 함량이 과소한 경우이고, 유리프릿 7은 Li 함량이 과다한 경우이다. 유리프릿 8은 B 함량이 과다한 경우이고, 유리프릿 9는 Li와 B 둘 다 과다한 경우이다.
SEM 관찰
도 1은 유리프릿과 실리콘 기판(10)과의 계면에서 발생하는 상분리 현상을 관찰한 SEM 사진으로서, 도 1a는 유리프릿 2을 사용한 경우이고, 도 1b는 유리프릿 9를 사용한 경우이다.
사진은 유리프릿 2와 9를 각각 지름 10mm의 펠렛으로 성형하여 실리콘 기판 위에 놓은 후 700℃에서 3분 열처리를 행하고, 이로 인해 유리프릿이 녹아서 실리콘 기판과 접촉면을 형성한 것을 확인한 후 접촉면의 단면을 SEM으로 관찰함으로써 얻었다.
도 1b에서와 같이 유리프릿 9를 사용하는 경우, 용융 후 냉각된 유리와 실리콘 기판 사이에서 원형의 상분리 영역(11)들이 존재함을 명확히 확인할 수 있다. 이러한 상분리 영역(11)은 도 1a에서와 같이 유리프릿 2를 사용하는 경우에도 미세하게나마 확인할 수 있지만 유리프릿 9의 경우가 훨씬 크다는 것을 확인할 수 있다.
도 1b에서 알 수 있듯이, Li이 과다하게 포함되면 소성과정에서 유리 내부에 Li 이온이 농축된 불균일한 상이 국부적으로 형성되고 이로 인해 국부적인 상분리(불혼화)가 발생하여 문제가 된다. 이렇게 상분리가 발생하면 조성차에 의해 실리콘 기판과의 계면반응이 불균일하게 이루어지게 된다.
DSC 분석
아래의 표 2는 각 유리프릿에 대한 DSC(differential scanning calorimetry) 측정 데이터이다.
실시예 비교예
유리프릿1 유리프릿2 유리프릿3 유리프릿4 유리프릿5 유리프릿6 유리프릿7 유리프릿8 유리프릿9
Tg 268.96 266.21 268.78 264.85 275.49 274.14 258.94 273.17 271.43
Tc 330.04 324.57 328.19 320.67 318.47 320.74 332.85 345.32 348.14
Tg-Tc 갭 61.08 58.36 59.41 55.82 42.98 46.60 73.91 72.15 76.71
표 2에서 알 수 있듯이, 유리프릿 1, 2, 4에서 Li 양이 증가함에 따라 Tg 값이 감소하였고, 유리프릿 2, 3, 8에서 B 양이 증가함에 따라 Tg 값이 증가하였다. 그리고 유리프릿 5, 6에서 Li 함량이 0.01wt% 보다 작을 때 Tg 값이 매우 증가하였고, 유리프릿 7에서 Li 함량이 과할 때 Tg 값이 매우 감소하였다. 또한 유리프릿 8에서 B 함량이 0.2wt%를 넘을 때 Tg 값이 매우 증가하였다.
종래보다 연화점이 낮으면 유리프릿에 유동성을 부여하기 위한 온도가 낮아지기 때문에 결국 소성온도를 낮출 수 있게 된다. 그러면 앞서 설명한 바와 같이 소성과정에서 얕은 접합(shallow junction)의 파괴나 기타 열적 손상을 줄일 수 있게 된다. 그리고 동일한 소성온도를 상정해 볼 때에도 연화점이 낮은 경우가 높은 경우에 비해 해당 소성온도에서 유리프릿의 충분한 유동성을 확보할 수 있으므로 도전성 입자의 확산 이동과 실리콘 기판 표면의 절연막 에칭이 짧은 시간 내에 이루어져 공정의 효율성을 높일 수 있게 된다.
본 발명에 따른 유리프릿은 연화점(Tg)과 결정화 온도(Tc)의 갭(gap)이 50~70ㅀ 정도가 되는데 이러한 Tg-Tc gap은 물성적으로 중요한 의미를 갖는다.
Tg-Tc 갭이 너무 작으면 유리프릿이 유동성을 갖는 시간이 짧아 은 입자 및 절연막과 반응이 불충분할 수 있다. 이는 접촉저항 특성을 저해하는 인자로 작용하게 된다. 반대로 Tg-Tc 갭이 너무 크면 유리프릿의 유동성이 너무 커 인쇄 후 전극 프로파일이 퍼질 수 있고 이로 인해 낮은 Isc 값과 낮은 수광률이 나타나게 된다. 따라서 전극의 저항 및 프로파일 특성을 저해하는 두 요인을 최소화하기 위해 위와 같이 적절한 Tg-Tc 갭이 요구된다.
표 2에서 유리프릿 1~4의 경우 50~70℃ 범위의 Tg-Tc 갭을 가지며, 따라서 본 발명의 조성이 소성 중 유리프릿의 거동에 유리하다.
도 2는 유리프릿의 조성에 따른 TGA-mass(ThermoGravimetric Analysis-mass) 측정 그래프이다. TGA-Mass 측정은 정해진 온도 구간에서 샘플의 무게변화와 반응 중에 발생한 기체를 포집하여 발생기체의 성분을 정성분석 함으로써 이루어졌다.
도 2a는 유리프릿 2, 반사방지막(Si3N4), 및 은 분말(Ag powder)를 1:1:1 중량비로 섞은 경우에 대한 분석 결과이고, 도 2b는 유리프릿 9, 반사방지막(Si3N4), 및 은 분말(Ag powder)를 1:1:1 로 섞은 경우에 대한 분석 결과이다.
도 2a의 경우가 도 2b의 경우에 비하여 유리프릿에서 반응에 따른 질량의 변화가 좀 더 빠른 시점에서 일어나는 것을 확인 할 수 있다. TGA-Mass 그래프에서 질량 증가 구간이 나타나는 이유는 유리프릿과 반사방지막 성분인 SiNx와 반응할 때 SiNx가 산화되면서 O2가 결합하게 되는데 이 때 결합한 O2 때문인 것으로 보인다.
도 2b의 경우는 질량이 증가하는 온도 영역이 약 450℃ 부근에서 시작되는 것에 반해 도 2a의 경우는 410 ~ 420℃ 부근에서 시작된다. 유리프릿과 은 입자 사이의 반응온도가 낮아지는 것은 그 만큼 전체 반응 시간이 늘어나는 것을 의미하므로 본 발명에 따른 유리프릿 2의 경우가 좀 더 반응이 이루어질 시간적 여유가 있다고 말 할 수 있다.
[도전성 페이스트 조성물]
본 발명에 따른 도전성 페이스 조성물은 전도성 입자, 유리프릿, 솔벤트와 바인더를 이루는 유기 비히클을 포함하여 이루어지되, 상기 유리프릿이 상기 유리프릿 전체중량 100wt%에 대하여 Pb 10~30wt%, Te 10~30wt%, Bi 30~50wt%, Li 0.01~0.1wt% 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전도성 입자로는 은 분말(Ag power), 알루미늄 분말(Al powder), 구리 분말(Cu powder), 탄소나노튜브(CNT), 은 나노 와이어(Ag nano wire) 등 전도성을 갖는 것이라면 다양한 모양과 재질의 것이 선택될 수 있다.
바인더는 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체 또는 불포화 카르복실산 화합물 및 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체인 카르복실기 함유 감광성수지, 불포화 카르복실산 화합물 및 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체에 에틸렌성 불포화기를 펜던트 기로 부가한 카르복실기 함유 감광성 수지, 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖지 않는 카르복실기 함유 수지, 또는 불포화 이중 결합을 갖는 산 무수물 및 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체와 수산기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 반응에 의해 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지 등의 카르복실기 함유 수지, 아크릴 수지, 알키드 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리염화비닐계수지, 폴리우레탄계 수지, 로진계 수지, 테르펜계 수지, 폴리에테르계 수 지, 요소계 수지를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
솔벤트는 상기 바인더를 용해시킬 수 있고, 기타 첨가제와 잘 혼합되는 것이라면 선택이 가능하다. 예를 들어, a-터피놀(a-Terpinol), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl cabitol acetate), 텍사놀(Texanol), 부틸 카비톨(butyl cabitol), 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Di-propylene glycol monomethyl ether)등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도전성 페이스트 조성물 전체중량 100wt%에 대하여 상기 전도성 입자는 70~90wt%, 상기 유리프릿은 1~5wt%, 상기 유기 비히클은 5~15wt% 포함된다.
전도성 입자의 경우 함량이 클수록 전도도를 향상시킬 수 있지만 페이스트 인쇄성을 조절하기 위한 한계 함량이 존재한다. 유리프릿은 전도성을 갖지 않으므로 효과를 충분히 나타낼 수 있는 최소한의 함량을 가져야 한다. 또한 유기 비히클과 무기물 전체 함량을 최적화 하여 인쇄성을 조절할 수 있다.
[태양전지]
아래의 표 3은 각 유리프릿을 이용하여 실버 페이스트 조성물을 제작한 후 멀티 셀에서 효율평가를 진행한 결과표이다.
효율평가를 위한 샘플은 다음과 같이 제조되었다. 에스테르계 바인더를 용매와 혼합하여 유기 비히클을 형성한 후 요변제를 투입하고 고속 믹서로 교반하였다. 교반이 완료된 유기 비히클에 분산제 및 유리프릿을 넣고 믹서로 교반한 다음, 은 분말을 투입하고 다시 교반한 후, 3롤 밀을 이용하여 분산시켜 페이스트 조성물을 제조하였다. 이렇게 제조한 페이스트 조성물을 반도체 기재 상에 스크린 인쇄하고 소성하여 태양전지의 전극을 형성하였다.
실시예 비교예
유리
프릿1		 유리
프릿2		 유리
프릿3		 유리
프릿4		 유리
프릿5		 유리
프릿6		 유리
프릿7		 유리
프릿8		 유리
프릿9
efficiency 17.000 17.095 16.961 17.120 16.615 16.714 16.549 16.681 16.427
FF(%) 78.25 78.41 78.02 78.49 76.92 77.35 75.43 77.48 77.42
상기 표 3의 결과에서, 본 발명에 따른 유리프릿 1 ~ 4가 비교예에 따른 유리프릿 5~9에 비하여 변환효율 및 Fill factor가 우수한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유리프릿은 붕소(B)를 아예 포함하지 않거나 포함되더라도 그 양이 적기 때문에 낮은 연화점(Tg)을 가지게 된다. 나아가 리튬(Li) 함량이 적기 때문에 소성과정에서 리튬에 의해 국부적인 상분리가 발생되는 것이 방지되어 실리콘 기판과의 계면반응이 균일하게 이루어지는 효과도 얻을 수 있다. 이는 곧 실리콘 기판 표면의 에칭이 골고루 이루어져 균일한 접착면이 형성됨을 의미한다.
따라서 본 발명에 따른 유리프릿을 사용할 경우, 종래보다 낮은 소성온도에서도 도전성 입자의 충분한 확산 이동과 실리콘 표면 절연막의 에칭이 효율적으로 일어날 뿐만 아니라 설령 종래와 같은 소성온도에서 공정이 진행되더라도 종래보다 더욱 신속하게 도전성 입자의 확산 이동과 실리콘 표면 절연막의 에칭이 이루어지게 되어 향상된 전기적 특성 및 접착 특성을 가지게 된다.
10: 실리콘 기판
11: 상분리 영역

Claims (6)

10~30wt% Pb, 10~30wt% Te, 30~50wt% Bi, 0.01~0.1wt% Li, 0~0.2wt% B를 포함하여 이루어지는 유리프릿.
제1항에 있어서, 연화점(glass transition temperature, Tg)이 260℃ ~ 270℃인 유리프릿.
제1항에 있어서, 연화점(glass transition temperature, Tg)과 결정화온도(crystallization temperature, Tc)의 갭(gap)이 50~70℃ 인 유리프릿.
전도성 입자, 유리프릿, 솔벤트와 바인더를 이루는 유기 비히클을 포함하고, 상기 유리프릿은 상기 유리프릿 전체중량 100wt%에 대하여 Pb 10~30wt%, Te 10~30wt%, Bi 30~50wt%, Li 0.01~0.1wt%, B 0~0.2wt% 를 포함하는 도전성 페이스트 조성물.
제4항에 있어서, 상기 유리프릿은 연화점(glass transition temperature, Tg)과 결정화온도(crystallization temperature, Tc)의 갭(gap)이 50~70℃ 의 범위를 갖는 도전성 페이스트 조성물.
제4항에 있어서, 도전성 페이스트 조성물 전체중량 100wt%에 대하여 상기 전도성 입자가 70~90wt%, 상기 유리프릿이 1~5wt%, 상기 유기 비히클이 5~15wt% 포함되는 도전성 페이스트 조성물.
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KR20190052310A (ko) * 2017-11-08 2019-05-16 엘지전자 주식회사 유리 조성물, 코팅 부재 및 조리기기
WO2022097839A1 (ko) * 2020-11-06 2022-05-12 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지

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