KR20190005464A - 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 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 비스무스(Bi), 텔루륨(Te) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 유리 프릿 및 유기비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은, 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7 내지 1 : 800이고, 몰리브덴(Mo)을 0.1 내지 40 몰%로 포함한다.

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.
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. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 pn 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 태양전지 전극 형성용 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물로는 도전성 분말, 유리 프릿, 유기 비히클을 포함하는 도전성 페이스트 조성물이 사용되고 있으며, 이 중 유리 프릿은 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 반사 방지막을 용해시켜 도전성 분말이 반도체 기판과 전기적으로 접촉될 수 있도록 하는 역할을 한다.
특히, 유리 프릿은 형성되는 전극의 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs) 등 태양전지의 전기적 특성뿐만 아니라, 전극의 종횡비에 영향을 주므로, 이에 따라 태양전지의 변환 효율 및 Fill Factor이 달라질 수 있다.
따라서, 전극의 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs)의 전기적 특성뿐만 아니라, 종횡비를 개선시킬 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물이 필요한 실정이다.
이와 관련 선행기술은 일본공개특허공보 2012-84585호에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 전극의 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs)의 전기적 특성뿐만 아니라, 종횡비를 개선시킬 수 있는 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 태양전지의 변환 효율 및 Fill Factor가 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 태양전지 전극 형성용 조성물에 관한 것이다.
일 구체예에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 비스무스(Bi), 텔루륨(Te) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 유리 프릿 및 유기비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은, 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7 내지 1 : 800이고, 몰리브덴(Mo)을 0.1 내지 40 몰%로 포함한다.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰% 합이 25 내지 75 몰%일 수 있다.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7.5 내지 1 : 70일 수 있다.
상기 유리 프릿은 몰리브덴(Mo)을 1 내지 10 몰%로 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi) 0.05 내지 30 몰%, 텔루륨(Te) 25 내지 70 몰% 및 몰리브덴(Mo)을 1 내지 45 몰%을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 납(Pb), 아연(Zn), 리튬(Li), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 붕소(B) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 상기 도전성 분말을 60 내지 95중량%, 상기 유리 프릿을 0.1 내지 20중량% 및 상기 유기 비히클을 1 내지 30중량%로 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 태양전지 전극 형성용 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 태양전지 전극에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 태양전지 전극은 상기 태양전지 전극 형성용 조성물로 제조될 수 있다.
본 발명은 전극의 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs)의 전기적 특성뿐만 아니라, 종횡비를 개선시킬 수 있고, 태양전지의 변환 효율 및 Fill Factor가 우수한 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 간단히 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다.
본 명세서에서, 유리 프릿에 포함되는 각 금속 원소의 함량(몰%)은 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES; Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometer)에 의하여 측정될 수 있다. 구체적으로, 상기 유도결합플라즈마-원자방출분광법(ICP-OES)은 시료를 전처리 하는 단계, 표준용액을 준비하는 단계, 및 측정 대상 원소의 농도를 측정 및 환산하여 유리 프릿 내 존재하는 각 원소의 함량을 측정하는 단계로 이루어진다. 상기 시료를 전처리하는 단계는 시료인 유리 프릿을 용해할 수 있는 산성용액을 이용하여 시료를 적당량 용해하고 가열하여 시료를 탄화시킬 수 있다. 상기 산성용액은 예로서 황산(H2SO4) 용액 등을 사용할 수 있다. 상기 탄화된 시료는 증류수, 과산화수소(H2O2) 등의 용매로 분석대상 원소의 분석농도 범위까지 적당히 희석할 수 있다. 상기 분석농도 범위는 적용되는 ICP-OES 기기의 원소 검출능력을 고려하여 약 10,000배까지 희석된 상태로 사용할 수 있다. 상기와 같이 전처리된 시료는 ICP-OES 기기로 측정시 표준용액, 예를 들면, 원소 측정용 분석대상 원소의 표준용액으로 교정(calibration)할 수 있다. 예로서, 상기 표준용액을 ICP-OES 측정기기에 도입하여 외부 표준법(external standard method)으로 검정곡선(calibration curve)을 작성한 후 상기 ICP-OES 측정기기로 전처리된 시료의 분석대상 금속 원소의 농도(ppm)를 측정한 후 환산하여 유리 프릿 내 각 원소의 몰비를 계산할 수 있다.
태양전지 전극 형성용 조성물
본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말, 비스무스(Bi), 텔루륨(Te) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 유리 프릿 및 유기비히클을 포함하고, 상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7 내지 1 : 800이고, 몰리브덴(Mo)을 0.1 내지 40 몰%로 포함한다.
이하, 본 발명 조성물의 각 성분들에 대해 상세히 설명한다.
도전성 분말
상기 도전성 분말은 전기 전도성을 부여하기 위한 것이다. 본 발명의 태양전지 전극 형성용 조성물은 도전성 분말로서 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 분말을 사용할 수 있고, 예를 들어 은 분말을 사용할 수 있다. 상기 도전성 분말은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 입경을 갖는 분말일 수 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 은 분말, 수 내지 수십 마이크로미터의 분말일 수 있다. 또한, 상기 도전성 분말로 2 이상의 서로 다른 사이즈를 갖는 은 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 도전성 분말은 입자 형상이 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면, 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 도전성 분말의 평균입경(D50)은 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 구체적으로 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 도전성 분말은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 60 내지 95 중량%, 구체적으로 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 도전성 분말의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 태양전지의 변화 효율이 우수하게 나타나며, 페이스트화가 원활하게 이루어질 수 있다.
유리 프릿
유리 프릿(glass frit)은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 금속 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리 프릿은 도전성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결 시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
본 발명의 유리 프릿은 비스무스(Bi), 텔루륨(Te) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하며, 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7 내지 1 : 800이고, 몰리브덴(Mo)을 0.1 내지 40 몰%로 포함한다.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7 내지 1 : 800의 비율을 만족함으로써, 태양전지 전극 형성용 조성물로 형성되는 전극은 종횡비가 우수하면서도, 전극 형성이 용이하여 성형성이 우수하다. 구체적으로, 상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7.5 내지 1 : 70일 수 있다.
상기 유리 프릿은 몰리브덴(Mo)을 0.1 내지 40 몰%로 포함함으로써, 직렬 저항(Rs)의 저하 없이, 개방전압(Voc)을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 프릿은 몰리브덴(Mo)을 1 내지 10 몰%로 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰% 합이 25 내지 75 몰%, 구체적으로 35 내지 70 몰%, 더욱 구체적으로 56 내지 66 몰%일 수 있다. 상기 범위에서, 조성물로 형성되는 전극의 소성 시 퍼짐 현상을 방지함으로써, 전극의 고종횡비를 달성할 수 있다.
상기 유리 프릿은 비스무스(Bi) 0.05 내지 30 몰%, 텔루륨(Te) 25 내지 70 몰% 및 몰리브덴(Mo)을 1 내지 45 몰%을 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 개방 전압(Voc), 직렬저항(Rs)의 전기적 특성뿐만 아니라, 종횡비도 개선될 수 있다. 구체적으로, 상기 유리프릿은 비스무스(Bi)를 0.6 내지 30 몰%, 더욱 구체적으로, 1 내지 10 몰%로 포함할 수 있고, 텔루륨(Te)를 45 내지 70 몰%, 구체적으로 50 내지 66 몰%로 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 납(Pb), 아연(Zn), 리튬(Li), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 붕소(B) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유리 프릿은 리튬(Li), 규소(Si), 아연(Zn), 및 망간(Mn) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿은 당해 기술 분야에서 사용되는 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 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.
한편, 상기 유리 프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물 중 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 함유되는 경우, 다양한 면저항 하에서 pn 접합 안정성을 확보할 수 있고 저항을 최소화시킬 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다.
유기 비히클
유기비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
상기 유기비히클은 통상적으로 태양전지 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 태양전지 전극 형성용 조성물 중 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다.
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 5 중량%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 일 구체예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지(100)는 기판(10), 기판(10)의 전면에 형성된 전면전극(23), 및 기판(10)의 후면에 형성된 후면전극(21)을 포함한다.
일 구체예의 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 구체예의, 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) 및/또는 후면 전극(21)은 상기한 본 발명에 따른 전극 형성용 조성물을 이용하여 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 전면 전극(23)은 도전성 분말로 은 분말을 사용한 조성물을 이용하여 제조될 수 있으며, 후면 전극(21)은 도전성 분말로 알루미늄 분말을 사용한 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 전면 전극(23)은 에미터(12)의 상부에 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 형성할 수 있으며, 후면에는 상기 후면 전극(21)은 반도체 기판(11)의 후면에 전극 형성용 조성물을 도포한 후 소성하여 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
유기 바인더로서 에틸셀룰로오스 (Dow chemical company, STD4) 3.0 중량%를 용매인 부틸 카비톨 (Butyl Carbitol) 6.5 중량%에 60℃에서 충분히 용해한 후 평균입경이 2.0㎛인 구형의 은 분말(Dowa Hightech CO. LTD, AG-4-8) 86.9 중량%, 평균 입경이 1.0㎛인 표 1의 몰% 및 몰비를 갖는 유리 프릿 3.1 중량%, 첨가제로서 분산제 BYK102(BYK-chemie) 0.2 중량% 및 요변제 Thixatrol ST (Elementis co.) 0.3 중량%를 투입하여 골고루 믹싱 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
실시예 2 내지 7 및 비교에 1 내지 7
유리 프릿을 하기 표 1과 같이 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극 형성용 조성물을 준비하였다.
Bi Te Mo Li Si Zn Mg Cr Al total Bi:Te 몰비
실시예1 3 56 4 20 3 10 4 - - 100 1:18.7
실시예2 8 56 4 15 3 10 4 - - 100 1:7
실시예3 0.8 56 4 22.2 3 10 4 - - 100 1:70
실시예4 0.07 56 4 22.93 3 10 4 - - 100 1:800
실시예5 3 65 1 14 3 10 4 - - 100 1:21.7
실시예6 3 58 8 14 3 10 4 - - 100 1:19.3
실시예7 3 26 40 14 3 10 4 - - 100 1:8.7
비교예1 10 53 4 16 3 10 4 - - 100 1:5.3
비교예2 0.05 62.95 4 16 3 10 4 - - 100 1:1259
비교예3 5 67.95 0.05 10 3 10 4 - - 100 1:13.6
비교예4 0.5 27.5 45 10 3 10 4 - - 100 1:55
비교예5 3 56 - 20 3 10 4 4 - 100 1:18.7
비교예6 3 56 - 20 3 10 4 - 4 100 1:18.7
비교예7 12 68.5 0.5 7 3 5 4 - - 100 1:5.7
(함량: 몰%)
물성 측정 방법
(1) 접촉저항(Rc, mΩ), 직렬저항(Rs, mΩ), 개방전압(Voc, mV): 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 전극 형성용 페이스트를　Wafer의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 600℃ 내지 900℃ 사이로 60초에서 210초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 TLM(Tranfer Length Method)측정장비를 사용하여 태양전지의 접촉저항(Rc), 직렬저항(Rs) 및 개방전압(Voc)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
(2) Fill Factor(%) 및 Efficiency(%): 상기 실시예 및 비교예 에서 제조한 태양전지 전극 형성용 페이스트를 Wafer의 전면에 일정한 패턴으로 스크린 프린팅 하여 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 Wafer의 후면에 알루미늄 페이스트를 후면 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 Cell을 벨트형 소성로를 사용하여 400℃ 내지 900℃ 사이로 30초에서 180초간 소성을 행하였으며, 이렇게 제조 완료된 Cell은 태양전지효율측정장비 (Pasan社, CT-801)를 사용하여 태양전지의 Fill Factor (FF, %), 변환효율(Eff., %)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 선폭(㎛), 두께(㎛), 종횡비: 개구율이 82%이며, 전극 인쇄부의 선폭이 26㎛인 인쇄 마스크(三立精圖社)를 반도체 기판 상에 배치하고, 상기 제조예 1에 의해 제조된 전도성 페이스트를 배치한 다음 스퀴즈를 이용하여 전도성 페이스트를 인쇄하고, 적외선 건조로를 사용하여 건조시켰다. 이후 반도체 기판의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 동일한 방법으로 건조하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 950℃에서 45초간 소성하여 태양전지 셀을 제조하였다.
3차원 측정기 VK anaylizer(키엔스社)를 이용하여 제조된 태양전지 셀의 전극 선폭 및 두께를 측정하여, 종횡비(두께/선폭)와 함께 하기 표 2에 나타내었다.
접촉저항
(mΩ)		 직렬저항
(mΩ)		 개방전압
(mV)		 FF
(%)		 Eff.
(%)		 선폭
(㎛)		 두께
(㎛)		 종횡비
실시예 1 0.225 2.59 642.47 79.18 18.24 51.458 17.561 0.341
실시예 2 0.247 2.62 643.14 78.99 18.20 57.694 16.852 0.292
실시예 3 0.271 2.80 642.76 78.94 18.22 48.023 17.358 0.361
실시예 4 0.308 2.96 642.55 78.92 18.17 47.578 17.021 0.358
실시예 5 0.310 2.96 640.22 78.92 18.16 59.368 16.911 0.285
실시예 6 0.299 2.85 642.75 78.93 18.20 56.487 16.898 0.299
실시예 7 0.318 3.04 639.77 78.92 18.14 52.658 16.687 0.317
비교예 1 0.325 3.05 639.66 78.88 18.10 61.587 16.325 0.265
비교예 2 0.340 3.09 639.39 78.86 18.09 60.878 16.854 0.277
비교예 3 0.339 3.08 639.47 78.88 18.10 64.221 16.321 0.254
비교예 4 0.431 3.50 633.36 78.11 17.85 62.328 16.574 0.266
비교예 5 0.432 3.55 633.11 77.82 17.83 50.214 17.436 0.347
비교예 6 0.552 3.68 631.67 77.78 17.80 51.087 17.532 0.343
비교예 7 0.398 3.41 635.88 78.31 17.90 71.587 15.932 0.223
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비스무스와 텔루륨의 몰비 및 몰리브덴의 몰%가 본원발명 범위인 유리프릿을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물을 사용하여 제조된 태양전지 전극은 저항의 상승 없이, 개방전압이 개선될 뿐만 아니라, 고종횡비를 구현할 수 있는 것을 알 수 있다.
반면에, 비스무스와 텔루륨의 몰비가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 1 및 2는 접촉저항 및 직렬저항이 높고 개방전압이 낮으며, 몰리브덴의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 3 및 4는 종횡비가 저하되고, 접촉저항이 현저하게 높거나, Fill Factor 및 변환효율이 저하되며, 몰리브덴을 포함하지 않는 비교예 5 및 6은 접촉저항 및 직렬저항이 높은 것을 알 수 있습니다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10: 기판
11: 반도체 기판
12: 에미터
21: 후면전극
23: 전면전극

Claims (9)

  1. 도전성 분말;
    비스무스(Bi), 텔루륨(Te) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 유리 프릿; 및
    유기비히클;을 포함하고,
    상기 유리 프릿은, 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7 내지 1 : 800이고, 몰리브덴(Mo)을 0.1 내지 40 몰%로 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰% 합이 25 내지 75 몰%인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 비스무스(Bi)와 텔루륨(Te)의 몰비가 1 : 7.5 내지 1 : 70인 태양전지 전극 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 몰리브덴(Mo)을 1 내지 10 몰%로 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 비스무스(Bi) 0.05 내지 30 몰%, 텔루륨(Te) 25 내지 70 몰% 및 몰리브덴(Mo)을 1 내지 45 몰%을 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 납(Pb), 아연(Zn), 리튬(Li), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 철(Fe), 규소(Si), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 및 붕소(B) 중 하나 이상을 더 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 분말 60 내지 95중량%;
    상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%; 및
    상기 유기 비히클 1 내지 30중량%;를 포함하는 태양전지 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제 및 커플링제 중 하나 이상을 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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