KR20170128029A - 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 - Google Patents

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클 및 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 포함하고, 상기 유리 프릿은 비스무스 및 텔루륨 성분을 포함하며, 상기 유기 비히클은 셀룰로오스계 수지를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전극에 관한 것이다.

Description

태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극{COMPOSITION FOR FORMING SOLAR CELL ELECTRODE AND ELECTRODE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 속 경화형 수지인 에폭시기 함유 실리콘 수지를 첨가하여 기판과 전극의 부착력을 향상시킬 수 있도록 개발된 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 p-n 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 이 중 실리콘계 태양전지는, 예를 들면, p형의 실리콘 반도체로 이루어진 기판과 n형 실리콘 반도체로 이루어진 에미터층으로 이루어질 수 있으며, p형의 기판과 n형의 에미터층 사이에는 p-n 접합이 형성된다. 이러한 구조를 갖는 태양전지에 태양광이 입사되면, 광기전력효과에 의해 n형 실리콘 반도체로 이루어진 에미터층에서는 전자가 다수 캐리어로 발생되고, p 형 실리콘 반도체로 이루어진 기판에서는 정공이 다수 캐리어로 발생된다. 광기전력 효과에 의해 발생된 전자와 전공은 각각 에미터층 상부와 하부에 접합된 전면 전극 및 후면전극으로 이동하여, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전류가 흐르게 된다.
태양전지 전극 형성용 조성물로는 도전성 분말, 유리 프릿, 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트 조성물이 사용되고 있다. 이 중 유리 프릿은 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 반사 방지막을 용해시켜 도전성 분말이 반도체 기판이 전기적으로 접촉될 수 있도록 하는 것으로, 종래에는 유리 프릿으로 납 함유 유리가 주로 사용되어 왔다. 납 함유 유리의 경우, 연화점 조절이 용이하고 반도체 기판과의 밀착성이 우수하다는 장점이 있으나, 기판과의 접촉 저항이 높아 태양전지의 효율이 낮다는 문제점이 있다.
이에 최근에는 낮은 접촉 저항을 얻을 수 있는 텔루륨 함유 유리 프릿을 사용하는 기술들이 제안되었으나, 텔루륨 함유 유리 프릿의 경우, 반도체 기판과의 부착성이 떨어져 충분한 내구성을 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해 텔루륨 함유 유리에 텅스텐과 같은 원소를 첨가하거나, 납과 텔루륨을 동시에 함유하는 유리 프릿을 사용하는 방법들이 제안되었다. 그러나, 상기 방법들의 경우, 기판과의 접착성이 개선되는 만큼 접촉 저항 특성이 저하되어 기판과의 접착성과 저항 특성을 모두 우수하게 구현하기는 어려웠다.
한편, 최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터층의 두께 및 전극의 선폭이 지속적으로 얇아지고 있는 추세이다. 이와 같이 에미터층의 두께가 얇아짐에 따라 션팅(shunting) 발생 빈도가 증가하고 있으며, 이는 태양전지의 성능저하로 이어질 수 있다. 또한, 전극의 선폭이 얇아짐에 따라 단선 발생이 증가한다는 문제점이 있다.
따라서, 다양한 면저항 하에서 충분히 낮은 접촉 저항을 가짐과 동시에 p-n 겁합에 대한 피해를 최소화할 수 있고, 기판에 대한 부착력이 우수하며, 미세 선폭으로 인쇄하여도 단선 발생이 적은 태양전지 전극 형성용 조성물을 개발할 필요가 있다.
관련 선행기술이 일본공개특허 제2012-084585호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 기판에 대한 부착력이 우수하고, 낮은 접촉 저항을 구현할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미세 선폭으로 인쇄시에 단선 발생을 최소화할 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판과의 부착력, 필 팩터 및 변환효율이 우수한 태양전지 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 전극을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클 및 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 포함하고, 상기 유리 프릿은 비스무스 및 텔루륨 성분을 포함하며, 상기 유기 비히클은 셀룰로오스계 수지를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물을 제공한다.
상기 셀룰로오스계 수지는 하이드록시셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 셀룰로오스계 수지와 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물은 3:7 내지 8:2의 중량비율로 포함될 수 있으며, 상기 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물은 상기 조성물 내에 0.2 내지 0.6중량%로 포함될 수 있다.
상기 유리 프릿은 리튬 및 아연 중 적어도 하나의 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은, Bi-Te-Li-O계, Bi-Te-Zn-O계 및 Bi-Te-Li-Zn-O계 유리 프릿 중 하나 이상의 유리 프릿일 수 있다.
상기 조성물은, 상기 은 분말 60 내지 95중량%, 상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%, 상기 유기 비히클 1 내지 30중량% 및 상기 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물 0.2 내지 0.6중량%를 포함할 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.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극을 제공한다.
본 발명에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물은 속경화성을 가짐과 동시에 레벨링성이 우수한 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 사용하여, 전극 형성시에 전극막이 단단하게 형성될 수 있도록 함으로써, 기판과 전극 간의 부착력을 향상시킬 수 있으며, 미세 선폭 인쇄 시에도 단선 발생을 최소화할 수 있도록 하였다.
본 발명에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전극은 기판과의 부착력이 우수하고, 낮은 접촉 저항을 가져 필 팩터 및 변환 효율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 간략히 도시한 개략도이다.
도 2는 기판과의 부착력 테스트 시의 패턴 박리 정도를 보여주는 사진들이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클 및 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 포함하고, 상기 유리 프릿은 비스무스 및 텔루륨 성분을 포함하며, 상기 유기 비히클은 셀룰로오스계 수지를 포함한다.
이하, 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물의 각 성분에 대해 보다 자세하게 설명한다.
(1) 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 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 은 분말일 수 있다. 또한, 상기 은 분말로 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 은 분말은 입자 형상이 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면, 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 제한없이 사용될 수 있다.
상기 은 분말의 평균입경(D50)은 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 더 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛일 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, 접촉저항과 선 저항이 낮아지는 효과를 가질 수 있다.
상기 은 분말은 조성물 전체 중량 대비 60 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 은 분말의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 태양전지의 변화 효율이 우수하게 나타나며, 페이스트화가 원활하게 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 은 분말은 조성물 전체 중량 대비 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.
(2) 유리 프릿
유리 프릿(glass frit)은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 은 입자를 용융시켜 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리 프릿은 은 분말과 웨이퍼 사이의 부착력을 향상시키고 소결시에 연화하여 소성 온도를 낮추는 효과를 유도한다.
본 발명에 있어서, 상기 유리 프릿은 비스무스 및 텔루륨 성분을 포함하는 비스무스-텔루륨-산화물(Bi-Te-O)계 유리 프릿일 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 텔루륨(Te) 원소를 25 내지 85몰%로 포함하며, 상기 비스무스(Bi)와 상기 텔루륨(Te) 원소를 1 : 0.1 내지 1 : 50의 몰비(mole ratio)로 포함하는 것일 수 있다. 비스무스와 텔루륨의 몰 비가 상기 범위를 만족할 경우, 기판과의 부착력 저하를 최소화하면서 낮은 저항 특성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 유리 프릿은, 상기 비스무스 및 텔루륨 이외에 다른 금속 및/또는 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 리튬(Li), 아연(Zn), 납(Pb), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 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 이들의 산화물들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 이 중에서도 리튬(Li) 및 아연(Zn) 중 적어도 하나의 성분을 더 포함하는 것이 특히 바람직하다.
일 구체예에 따르면, 상기 유리 프릿은 비스무스, 텔루륨 및 리튬 성분을 포함하는 비스무스-텔루륨-리튬-산화물(Bi-Te-Li-O)계 유리 프릿일 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 비스무스 1 내지 20몰%, 텔루륨 25 내지 85몰% 및 리튬 5 내지 30몰%을 포함하는 것일 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 상기 유리 프릿은 비스무스, 텔루륨 및 아연 성분을 포함하는 비스무스-텔루륨-아연-산화물(Bi-Te-Zn-O)계 유리 프릿일 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 비스무스 1 내지 20몰%, 텔루륨 25 내지 85몰%, 아연 10 내지 30몰%을 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 구체예에 따르면, 상기 유리 프릿은 비스무스, 텔루륨, 리튬 및 아연 성분을 포함하는 비스무스-텔루륨-리튬-아연-산화물(Bi-Te-Li-Zn-O)계 유리 프릿일 수 있다. 이때, 상기 유리 프릿은 비스무스 1 내지 15몰%, 텔루륨 25 내지 85몰%, 리튬 5 내지 30몰%, 아연 10 내지 30몰%을 포함하는 것일 수 있다.
상기 유리 프릿은 특별히 제한되지 않고, 통상의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 상기 기술된 조성을 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 혼합한 후, 혼합된 조성물을 900℃ 내지 1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ??칭(quenching)한 다음, 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 얻을 수 있다.
상기 유리 프릿으로는 평균입경(D50)이 0.1 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 유리 프릿의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 구형이거나 부정형상일 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 범위로 함유되는 경우, 다양한 면저항 하에서 p-n 접합 안정성을 확보할 수 있고 직렬저항 값을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다.
(3) 유기 비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기 비히클은 유기 바인더 및 용매를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 바인더는 셀룰로오스계 수지인 것이 바람직하다. 상기 셀룰로오스계 수지는, 예를 들면, 하이드록시셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기 바인더로서 셀룰로오스계 수지를 포함하는 경우, 아크릴계 또는 에폭시계 수지 대비 사출성이 우수하여 미세 선폭 인쇄 시 유리한 효과가 있다.
상기 유기 바인더는 태양전지 전극 형성용 조성물 전제 중량 대비 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다.
상기 용매로는 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 에틸셀로솔브, 시클로헥사논, 부틸셀로솔브, 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 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
(4) 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 포함한다. 본 발명과 같이 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 포함할 경우, 실리콘계 화합물의 속 경화 성질에 의해 전극 형성 시에 태양전지 전극 형성용 조성물이 빠르게 경화되고, 단단한 막을 형성할 수 있어 전극과 기판과의 부착력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 실리콘계 화합물에 함유된 에폭시기에 의해 레벨링성(leveling)이 개선되어, 미세 선폭으로 인쇄 시 단선 발생이 현저하게 줄어드는 효과가 있다.
한편, 상기 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물은 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.2 내지 0.6중량%, 바람직하게는 0.3 내지 0.5중량%로 포함될 수 있다. 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 낮은 저항 특성과 우수한 기판 부착력을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 상기 셀룰로오스계 수지와 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 3:7 내지 8:2의 중량비율, 바람직하게는 4:6 내지 6:4의 중량비율로 포함할 수 있다. 셀룰로오스계 수지와 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물의 중량비율이 상기 범위를 만족할 때, 저항 특성을 저해하지 않으면서 기판과의 부착력 향상 효과를 극대화할 수 있다.
(5) 기타 첨가제
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기에서 기술한 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 태양전지 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 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 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, p층(또는 n층)(101) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(102)을 포함하는 웨이퍼(100) 또는 기판 상에, 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(210) 및 전면 전극(230)을 형성할 수 있다. 예컨대, 전극 형성용 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 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400℃ 내지 950℃, 바람직하게는 700℃ 내지 950℃에서 약 30초 내지 210초 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명이 하기 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
태양전지 전극 형성용 조성물의 제조
하기 표 1에 제시된 조성에 의거하여 다음의 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예 1-3
유기 바인더(C) 로서 에틸 셀룰로오스(Dow chemical社, STD4) 를 60℃에서 용매(Eastman社, 텍사놀)(D)에 충분히 용해시킨 다음, 은 분말(Dowa Hightech社, AG-5-11F; D50=1.5㎛)(A), Bi-Te-O계 유리프릿(Asahai社, ABT-1; D50=1.0㎛)(B), 에폭시기 함유 실리콘 화합물(Corning社, AY 42-119)(E1), 분산제(BYK-chemie社, BYK-102)(F) 및 요변제(Elementis社, Thixatrol ST)(G)를 투입하여 믹싱한 후, 3롤 밀링기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다
비교예 1-5
상기 에폭시기 함유 실리콘 화합물(E1) 대신 에폭시기를 함유하지 않은 실리콘 화합물(모멘티브퍼포먼스머티리얼스 코리아社, TSR-116)(E2)을 사용하였다.
비교예 6-7
상기 에폭시기 함유 실리콘 화합물(E1) 대신 에폭시 화합물(국도화학社, KSR-177)(E3)을 사용하였다.
비교예 8-9
상기 에폭시기 함유 실리콘 화합물(E1) 대신 아크릴 화합물(Showa Polymer社, B-7)(E4)을 사용하였다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(A) 89 89 89 89 89 89 89 89 89 89 89 89
(B) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
(C) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
(D) 7.0 6.8 6.6 7.1 7.0 6.8 6.6 6.4 6.8 6.4 6.8 6.4
(E1) 0.2 0.4 0.6 - - - - - - - - -
(E2) - - - 0.1 0.4 0.4 0.6 0.8 - - - -
(E3) - - - - - - - - 0.4 0.8 - -
(E4) - - - - - - - - - - 0.4 0.8
(F) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
(G) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
물성측정방법
(1) 전기적 특성
상기 실시예 1-3 및 비교예 1-9에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼(보론(Bron)이 도핑(doping)된 p 타입 wafer 전면에 텍스쳐링(texturing)한 후, POCL3로 n+층을 형성하고 그 위에 질화규소(SiNx:H)를 반사방지막으로 형성시킨 Multi crystalline 웨이퍼)의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅하여 인쇄하고 적외선 건조로를 사용하여 300~400℃에서 건조시켰다. 이후 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 400~900℃에서 30초에서 50초간 소성하여 태양전지 셀을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 셀의 단락전류(Isc), 개방전압(Voc), 접촉저항(Rs), 필팩터(FF), 변환효율(Eff.)을 태양전지 효율측정장비(Passan社, CT-801)를 사용하여 측정하였다.
(2) 기판과의 부착력
상기 실시예 1-3 및 비교예 1-9에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 삼본 스크린(360mesh, 선폭 40㎛)을 사용하여 웨이퍼 상에 Bus bar 패턴을 인쇄하고, 벨트형 소성로에서 250~300℃로 건조하였다. 그런 다음, 3M Tape(3M, #610)을 상기 버스 바 패턴에 붙였다 떼어서 패턴의 박리 여부를 육안으로 확인하였다. 박리 테스트는 박리 각도 250°및 300°로 수행하였다. 도 2에는 버스 바 패턴의 박리 정도를 보여주는 사진들이 도시되어 있다. 도 2의 (A)와 같이 버스 바 패턴이 거의 박리되지 않은 경우를 ○, 도 2의 (B)와 같이 일부 박리가 발생한 경우를 △, 도 2의 (C)와 같이 전면적인 박리가 발생한 경우를 ×로 판단하였다.
(3) 미세 선폭 인쇄성
상기 실시예 1-3 및 비교예 1-9에서 제조한 태양전지 전극 형성용 조성물을 360mesh, 30㎛ 선폭으로 설계된 스크린 마스크를 사용하여 웨이퍼(Wafer) 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅하여 인쇄하였다. 인쇄한 웨이퍼를 건조, 소성한 후 3차원 측정 현미경으로 패턴을 확인한 후, EL 분석기를 통해 단선 개수를 측정하였다.
Isc.
(A)		 Voc.
(mV)		 Rs
(ohm)		 FF
(%)		 Eff.
(%)		 부착력 인쇄성
(단선개수)
250° 300°
실시예 1 8.735 629.43 0.0055 76.54 17.32 ○ ○ 0
실시예 2 8.727 628.52 0.0051 76.86 17.35 ○ ○ 0
실시예 3 8.696 629.69 0.0054 77.01 17.35 ○ ○ 0
비교예 1 8.720 626.83 0.0060 75.18 16.91 △ △ 3
비교예 2 8.721 630.34 0.0061 75.23 17.02 △ △ 2
비교예 3 8.758 629.85 0.0060 75.32 17.10 △ ○ 2
비교예 4 8.708 628.61 0.0071 74.01 16.67 △ ○ 3
비교예 5 8.724 630.12 0.0069 73.98 16.74 △ ○ 4
비교예 6 8.721 626.80 0.0056 75.86 17.06 × △ 3
비교예 7 8.725 626.99 0.0061 75.18 16.92 × △ 6
비교예 8 8.716 627.29 0.0055 75.56 17.00 × △ 5
비교예 9 8.713 627.14 0.0057 75.96 17.08 × △ 6
상기 [표 2]을 통해, 에폭시 함유 실리콘 화합물을 포함하는 실시예 1-3의 조성물을 사용하는 경우, 전기적 특성과 부착력이 우수하며, 미세 선폭으로 인쇄하는 경우에도 단선이 발생하지 않는데 반해, 에폭시기 함유 실리콘 화합물을 사용하지 않는 비교예 1-9의 조성물을 사용할 경우, 기판에 대한 부착력이 떨어지고, 미세 선폭 인쇄 시에 단선이 발생함을 확인할 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.
100 : 웨이퍼
201 : 후면전극
230 : 전면전극

Claims (9)

  1. 은 분말, 유리 프릿, 유기 비히클 및 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물을 포함하고,
    상기 유리 프릿은 비스무스 및 텔루륨 성분을 포함하며,
    상기 유기 비히클은 셀룰로오스계 수지를 포함하는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 수지는 하이드록시셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 수지와 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물이 3:7 내지 8:2의 중량비율로 포함되는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물은 조성물 내에 0.2 내지 0.6중량%로 포함되는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 리튬 및 아연 중 적어도 하나의 성분을 더 포함하는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 Bi-Te-Li-O계, Bi-Te-Zn-O계 및 Bi-Te-Li-Zn-O계 유리 프릿 중 하나 이상인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 은 분말 60 내지 95중량%;
    상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%;
    상기 유기비히클 1 내지 30중량%; 및
    상기 에폭시기를 함유하는 실리콘계 화합물 0.2 내지 0.6중량%를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함하는 것인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조된 태양전지 전극.
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