KR20180018209A - 태양전지용 전면 전극 및 이를 포함하는 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 최외각 표면에, n단 (n은 3이상)으로 이루어지고, 상기 n단의 단면적이 n-1단의 단면적보다 작게 형성되어 n-1단의 일부가 외부로 노출되는 형태로 형성되는 계단식 구조물을 포함하며, 상기 최외각 표면의 전체 표면적에서 상기 계단식 구조물이 차지하는 면적이 5 내지 100%인 태양전지용 전면 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양전지용 전면 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 최외각 표면에 계단식 다층 구조물이 형성되어 태양전지의 셀과 셀을 연결하는 리본과의 접착력이 우수한 태양전지용 전면 전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 PN접합(PN junction)의 광전 효과를 이용하여 태양광의 포톤(photon)을 전기 에너지로 변환시킨다. 태양전지는 예를 들면, PN접합이 형성된 반도체 웨이퍼 또는 기판의 표면에 전면 전극과 후면 전극이 형성된 구조일 수 있다. 이러한 구조의 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 PN접합 의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다.
태양전지의 전극은 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 전극 페이스트를 웨이퍼 표면에 도포하고 패터닝한 다음, 소성하는 방법으로 제조될 수 있다.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터(emitter)의 두께가 지속적으로 얇아질 것이 요구되고 있다. 그러나, 에미터의 두께가 얇아지는 경우, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있다. 또한, 태양전지의 면적은 광전 변환효율을 향상시키기 위해 넓어지는 추세에 있다. 그러나, 면적의 확장은 태양전지의 접촉저항을 높여 변환효율을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 9를 참고하면 태양전지를 구성하는 셀(1)은 인접한 셀(미도시)과 리본(3)으로 서로 연결될 수 있다. 이때, 리본은 전극의 일종인 버스바(2)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 리본과 전극의 접착력이 좋지 못한 경우에는, 전극의 직렬 저항이 커지고, 태양전지의 변환효율이 저하될 수 있다. 종래에는 태양전지용 전극 페이스트에 납 함유 유리 프릿이 주로 사용되어 왔으나, 납 함유 유리 프릿을 사용할 경우, 리본과의 접착력이 떨어진다는 문제점이 있다. 이에 최근에는 전극 페이스트에 산화 텅스텐과 같이 리본과의 접찹력을 향상시킬 수 있는 물질을 첨가하여 사용하는 방법 등이 시도되고 있다. 그러나, 이러한 물질들을 첨가할 경우, 태양전지의 전기적 특성이 저하된다는 문제점이 있다.
따라서, 태양전지의 효율을 저하시키지 않으면서 리본과의 접착력을 향상시킬 수 있는 태양전지용 전면 전극의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 전극의 표면 모폴로지(morphology)를 제어하여 리본과의 접착력을 향상시킨 태양전지용 전면 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 전면 전극을 포함하여, 신뢰성 및 변환 효율이 우수한 태양전지를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은, 최외각 표면에, n단 (n은 3 이상인 정수)으로 이루어지고, 상기 n단의 단면적이 n-1단의 단면적보다 작게 형성되어 n-1단의 일부가 외부로 노출되는 형태로 형성되는 계단식 구조물을 포함하며, 상기 최외각 표면의 전체 표면적에서 상기 계단식 구조물이 차지하는 면적이 5 내지 100%인 태양전지용 전면 전극을 제공한다.
상기 계단식 구조물은 각 단의 적어도 일부에 각형 구조를 포함하는 것일 수 있다.
상기 계단식 구조물은 은(Ag)을 주 성분으로 포함하며, 구체적으로는, 상기 계단식 구조물 내의 은 함량이 50 내지 100중량%일 수 있다.
상기 전면 전극은 은 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 조성물을 소성하여 형성된 것일 수 있다. 이때, 상기 조성물은 상기 은 분말 60 내지 95중량%, 상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량% 및 상기 유기비히클 1 내지 30중량%을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 유리 프릿은 텔루륨 성분을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 조성물은, 필요에 따라, 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 조성물의 소성은 600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기와 같은 태양전지용 전면 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다. 구체적으로 상기 태양전지는 반도체 기판 및 에미터를 포함하는 기판, 상기 기판의 전면에 형성되는 본 발명에 따른 전면전극, 및 상기 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.
본 발명과 같이 최외각 표면의 전체 표면적의 5 내지 100%에 계단식 구조물이 형성된 전면 전극은, 종래에 무정형의 표면 구조를 갖는 전면 전극에 비해 리본과의 접착력이 우수하다. 또한, 본 발명의 전면 전극은 접촉 저항을 저하시키는 성분을 추가하지 않고 표면의 모폴로지를 제어하여 접착력을 개선하기 때문에, 저항 특성도 우수하다. 따라서, 상기와 같은 본 발명의 전면 전극을 포함하는 태양전지는 우수한 신뢰성 및 효율을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 2에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 3에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 7는 본 발명의 비교예 4에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 도시한 단면도이다.
도 9는 태양전지 셀들을 리본에 의해 연결하는 방법을 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 2에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 3에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 7는 본 발명의 비교예 4에 의해 제조된 전면 전극의 표면 형상을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 도시한 단면도이다.
도 9는 태양전지 셀들을 리본에 의해 연결하는 방법을 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 전기적 특성과 리본과의 접착력이 모두 우수한 태양전지용 전면 전극을 제조하기 위해 연구를 거듭한 결과, 전면 전극 최외각 표면의 모폴로지(morpology)를 특정하게 제어함으로써 전극 형성용 조성물에 추가적인 성분들을 첨가하지 않고도 리본과의 접착력을 현저하게 개선할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
전극 형성용 조성물을 소성하여 제조되는 종래의 소성형 태양전지의 전면 전극의 경우, 은 분말이 액상 소결되어 전극을 형성하기 때문에 전극 표면이 용암이 굳어진 것과 같은 곡면 형상의 구조가 형성되는 것이 일반적이었다. 그러나 본 발명자들의 연구에 따르면, 전극 형성용 조성물의 성분과 소성 조건이 특정하게 조합될 경우, 은 분말의 일부가 소성 과정에서 결정화되면서 본 발명과 같은 계단식 구조물을 갖는 전면 전극이 형성됨이 확인되었다. 본 발명과 같은 계단식 구조물이 형성되는 매카니즘을 명확하지 않으나, 전극 형성용 조성물이 소성되는 과정에서 과소성이 발생하여 은 분말의 일부가 결정화되면서 계단식의 다층 구조를 형성하는 것으로 추측된다.
본 발명과 같이 전극 표면에 계단식 구조물이 형성된 표면 전극의 경우, 종래의 무정형 곡면 구조의 표면을 갖는 전면 전극에 비해 리본과의 접착력이 현저하게 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 본 발명에 따른 전면 전극은 전극 형성용 조성물에 추가적인 성분을 첨가하지 않고, 전극 표면의 모폴로지를 조절하여 접착력을 향상시키기 때문에 전기적 특성도 우수하게 나타난다.
이하, 본 발명에 따른 태양전지용 전면 전극에 대해 자세히 설명한다.
태양전지용 전면 전극
본 발명에 따른 태양전지용 전면 전극은 최외각 표면에 계단식 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 계단식 구조물은 n단(n은 3 이상인 정수)으로 이루어지는 다층 구조물이며, 상기 n단의 단면적이 n-1단의 단면적보다 작게 형성되어 n-1단의 일부가 외부로 노출되는 형태로 형성되는 구조물을 의미한다.
상기 계단식 구조물은 각 단의 적어도 일부에 각형 구조를 포함할 수 있다. 이때, 상기 각형 구조는 두 개의 면이 소정의 각도를 이루도록 형성된 구조를 의미하는 것으로, 본 명세서에서는 계단식 구조물의 각 단이 원기둥, 구, 타원기둥 등과 같은 곡면으로 이루어지는 곡면 구조와 상반되는 의미로 사용된다. 한편, 상기 각형 구조에서, 상기 두 개의 면이 이루는 각도는 특별히 제한되지 않으며, 예각, 직각, 둔각 중 어떠한 각도라도 무방하다.
한편, 본 발명에 따른 전면 전극은 최외각 표면에서 상기 계단식 구조물이 차지하는 면적(이하, 점유 면적이라 함)이 최외각 전체 표면적의 5 내지 100%, 바람직하게는 15 내지 100%, 더 바람직하게는 20 내지 100%일 수 있다. 계단식 구조물의 점유 면적이 5% 미만이면 기판과의 접착력 개선 효과가 거의 없을 수 있다. 이때, 상기 점유 면적은 Media cybernetics, inc社의 image pro plus program을 사용하는 방법으로 측정되었다.
한편, 상기 계단식 구조물은 전극 형성용 조성물 내의 은 분말이 소성되어 형성되는 것으로, 은(Ag)을 주 성분으로 하여 이루어진다. 구체적으로는 상기 계단식 구조물 내의 은 함량은 50 내지 100중량%, 바람직하게는 80 내지 100중량%, 더 바람직하게는 90 내지 100중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 전면 전극은 은 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 조성물을 소성하여 형성된다.
상기 은 분말은 전극에 도전성을 부여하기 위한 것으로, 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 제한 없이 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.
상기 유리 프릿(glass frit)은 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 은 입자를 용융시켜 에미터 영역에 은 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다.
상기 유리 프릿으로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 유리 프릿들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 프릿은 텔루륨 성분을 포함하는 텔루륨계 유리 프릿일 수 있다.
바람직하게는 상기 유리 프릿은 텔루륨 외에 비스무스, 납, 리튬, 나트륨, 아연, 텅스텐, 규소 및 마그네슘 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 유리 프릿일 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.
상기 유기비히클은 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기비히클은 통상적으로 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기비히클이 사용될 수 있는데, 통상 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등을 사용할 수 있으며 에틸 셀룰로오스가 일반적으로 사용되는 수지이다. 그러나, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 폴리부텐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계 수지, 목재 로진(rosin) 또는 알콜의 폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수도 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 유기비히클은 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 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 전극 형성용 조성물 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있지만 필요에 따라 함량을 변경할 수 있다.
본 발명의 계단식 구조물을 갖는 표면 전극은 전극 형성용 조성물을 기판 전면에 도포한 후 소성하는 방법으로 제조될 수 있으며, 이때, 상기 소성 온도는 예를 들면, 600℃ 내지 1,000℃, 바람직하게는 800℃ 내지 1,000℃일 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 표면 전극은 텔루륨 성분을 포함하는 유리 프릿을 사용한 전극 형성용 조성물을 600℃ 내지 1,000℃의 소성 온도로 30초 내지 10분 동안 소성하는 방법으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 소성 조건은 전극 형성용 조성물의 소성 조건은 전극 형성용 조성물의 조성, 예를 들면, 유리 프릿의 조성, 은 분말의 함량 등에 따라 달라진다. 이는 유리 프릿의 조성이나 전극 형성용 조성물 내의 은 분말의 함량 등에 따라 은의 용융 온도 및 결정화 온도가 달라지기 때문인 것으로 추정된다.
태양전지
다음으로 본 발명에 따른 태양전지에 대해 설명한다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(100)는 기판(10), 기판(10)의 전면에 형성된 전면전극(23), 및 기판(10)의 후면에 형성된 후면전극(21)을 포함한다.
일 실시예의 기판(10)은 PN접합이 형성된 기판일 수 있다. 구체적으로, 기판(10)은 반도체 기판(11) 및 에미터(12)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판(10)은 P형 반도체 기판(11) 일면에 N형 도펀트를 도핑하여 N형 에미터(12)가 형성된 기판 수 있다. 또는, 기판(10)은 N형 반도체 기판(11) 일면에 P형 도펀트를 도핑하여 P형 에미터(12)가 형성된 기판일 수도 있다. 이 때, 반도체 기판(11)은 P형 기판 또는 N형 기판 중 어느 하나를 의미한다. 상기 P형 기판은 P형 도펀트(dopant)로 도핑되는 반도체 기판(11)이고, N형 기판은 N형 도펀트로 도핑되는 반도체 기판(11)일 수 있다.
본 명세서에서, 기판(10) 및 반도체 기판(11) 등을 설명함에 있어서, 광이 입사되는 측의 표면은 전면(수광면)이라 한다. 또한 상기 전면과 대향하는 측의 표면은 후면이라 한다.
일 실시예의, 반도체 기판(11)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있다. 이 때, 결정질 규소는 단결정 또는 다결정일 수 있다. 결정질 규소로는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다.
이러한 경우, P형 도펀트는 보론, 알루미늄, 갈륨과 같은 주기율표 Ⅲ족 원소를 포함하는 물질일 수 있다. 또한, N형 도펀트는 인, 비소, 안티몬과 같은 주기율표 V족 원소를 포함하는 물질일 수 있다.
상기 전면 전극(23)은 상기한 본 발명에 따른 전극 형성용 조성물을 이용하여 제조된 것일 수 있으며, 상기 후면 전극(21)은 알루미늄 페이스트로 제조된 것일 수 있다. 구체적으로는, 기판(10)의 전면에 본 발명에 따른 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 전면 전극(23)을 형성할 수 있으며, 후면에는 알루미늄 페이스트를 도포 후 소성하여 후면 전극(21)을 형성할 수 있다.
실시예
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.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A) 은 분말
평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8)을 사용하였다.
(B) 유리
프릿
(B-1) 파티클로지社의 CTB-06 를 사용하였다.
(B-2) 아사히 글라스社의 BT-698 를 사용하였다.
(B-3) 아사히 글라스社의 ABT-1을 사용하였다.
(B-4) 파티클로지社의 CI-19를 사용하였다.
(B-5) 파티클로지社의 CI-37을 사용하였다.
(B-6) 파티클로지社의 CI-05를 사용하였다.
(B-7) 파티클로지社의 BL1001을 사용하였다.
(C) 유기 비히클
유기 바인더로 에틸셀룰로오스(Dow chemical社, STD4)를 사용하였으며, 용매로 텍사놀(Texanol)을 사용하였다.
(D) 분산제: BYK102(BYK-chemie)를 사용하였다.
(E) 요변제: Thixatrol ST (Elementis co.)를 사용하였다.
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4
(A) ~ (E) 성분을 하기 표 1에 기재된 함량으로 혼합하여 골고루 믹싱한 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지용 전면 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| (A) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | |
| (B) | (B-1) | 2.5 | ||||||
| (B-2) | 2.5 | |||||||
| (B-3) | 2.5 | |||||||
| (B-4) | 2.5 | |||||||
| (B-5) | 2.5 | |||||||
| (B-6) | 2.5 | |||||||
| (B-7) | 2.5 | |||||||
| (C) | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | |
물성측정 방법
(1) 표면 구조 평가: 상기와 같이 제조된 전면 전극의 최외각 표면을 주사전자현미경을 통해 촬영하고, 계단식 구조물의 점유 면적을 측정하였다. 점유 면적 측정 방법은, Media cybernetics, inc社의 image pro plus program을 사용하는 방법으로 측정되었다. 촬영된 사진을 도 1 ~ 도 8에 도시하였으며, 계단식 구조물이 점유 면적은 [표 2]에 나타내었다.
(2) 접착력: 상기와 같이 제조된 전면 전극에 flux를 바른 후 HAKKO社의 인두기로 300~400℃에서 리본과 땜납을 하였다. 이후 박리각 180도로 Tinius olsen社의 장력기를 사용하여 50mm/min의 신장속도로 접착강도를 측정하였다.
| 점유면적(%) | 접착력(N/mm) | |
| 실시예 1 | 15 | 3.54 |
| 실시예 2 | 60 | 4.62 |
| 실시예 3 | 100 | 5.52 |
| 비교예 1 | 0 | 2.31 |
| 비교예 2 | 0 | 2.15 |
| 비교예 3 | 0 | 2.41 |
| 비교예 4 | 4 | 2.89 |
상기 표 2를 통해, 계단식 구조물의 점유 면적이 5% 이상인 실시예 1 내지 3의 전면 전극의 경우, 계단식 구조물이 형성되지 않은 비교예 1 내지 3 및 계단식 구조물의 점유면적이 5% 미만인 비교예 4에 비해 리본과의 접착력이 현저히 개선되었음을 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.
Claims (9)
- 최외각 표면에 n단 (n은 3 이상인 정수)으로 이루어지고, 상기 n단의 단면적이 n-1단의 단면적보다 작게 형성되어 n-1단의 일부가 외부로 노출되는 형태로 형성되는 계단식 구조물을 포함하며,
상기 최외각 표면의 전체 표면적에서 상기 계단식 구조물이 차지하는 면적이 5 내지 100%인 태양전지용 전면 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 계단식 구조물은 각 단의 적어도 일부에 각형 구조를 포함하는 것인 태양전지용 전면 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 계단식 구조물 내의 은 함량이 50 내지 100중량%인 태양전지용 전면 전극.
- 제1항에 있어서,
상기 전면 전극은 은 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 조성물을 소성하여 형성된 것인 태양전지용 전면 전극.
- 제4항에 있어서,
상기 유리 프릿은 텔루륨 성분을 포함하는 것인 태양전지용 전면 전극.
- 제4항에 있어서,
상기 조성물은 상기 은 분말 60 내지 95중량%, 상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량% 및 상기 유기비히클 1 내지 30중량%을 포함하는 것인 태양전지용 전면 전극.
- 제4항에 있어서,
상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 더 포함하는 것인 태양전지용 전면 전극.
- 제4항에 있어서,
상기 소성은 600 내지 1,000℃에서 수행되는 것인 태양전지용 전면 전극.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 태양전지용 전면 전극을 포함하는 태양전지.
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