KR20200094555A - 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지 - Google Patents
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Abstract
평균 입경(D50)이 0.5 내지 1.5㎛인 제1도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1전극 형성용 조성물을 도포하여 제1전극층을 형성하고, 평균 입경(D50)이 1.5 초과 내지 3㎛인 제2도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2전극 형성용 조성물을 도포하여 제2전극층을 형성한 후, 소성하는 단계를 포함하는 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극, 및 태양전지가 개시된다.
Description
태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변환효율 및 접착 강도가 우수한 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 p-n 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양전지는 p-n 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 p-n 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해, 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.
최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 에미터(emitter)의 두께가 지속적으로 얇아짐에 따라, 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있는 션팅(shunting) 현상을 유발시킬 수 있다. 또한, 태양전지의 효율을 증가시키기 위해 태양전지의 면적을 점차 증가시키고 있는데, 이는 태양전지의 접촉저항을 높여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
또한, 태양전지를 구성하는 셀(cell)들은 리본으로 서로 연결되는데, 전극과 리본의 접착력이 좋지 못한 경우에는 직렬저항이 크고 변환효율이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 배경 기술은 공개특허공보 제10-2014-0103233호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 변환효율이 우수한 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 접착 강도가 우수한 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지를 제공하는 것이다.
1. 일 측면에 따르면, 평균 입경(D50)이 0.5 내지 1.5㎛인 제1도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1전극 형성용 조성물을 도포하여 제1전극층을 형성하고, 평균 입경(D50)이 1.5 초과 내지 3㎛인 제2도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2전극 형성용 조성물을 도포하여 제2전극층을 형성한 후, 소성하는 단계를 포함하는 태양전지 전극 형성 방법이 제공된다.
2. 상기 1에서, 상기 제1도전성 분말과 상기 제2도전성 분말의 평균 입경(D50) 차이는 0.5 내지 2.5㎛일 수 있다.
3. 상기 1 또는 2에서, 상기 제1전극 형성용 조성물은
상기 제1도전성 분말 60 내지 95중량%;
상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%; 및
상기 유기 비히클 1 내지 30중량%를 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에서, 상기 제2전극 형성용 조성물은
상기 제2도전성 분말 60 내지 95중량%;
상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%; 및
상기 유기 비히클 1 내지 30중량%를 포함할 수 있다.
5. 다른 측면에 따르면, 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 태양전지 전극 형성 방법에 따라 제조된 태양전지 전극이 제공된다.
6. 또 다른 측면에 따르면, 상기 5의 태양전지 전극을 포함하는 태양전지가 제공된다.
본 발명은 높은 단락전류, 개방전압 및/또는 필팩터를 가져 변환효율이 우수하고, 리본과의 접착 강도가 우수한 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지를 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한다.
본 명세서 중 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서 중 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 수치범위를 나타내는 "a 내지 b" 에서 "내지"는 ≥ a 이고 ≤ b으로 정의한다.
본 명세서 중, 도전성 분말 또는 유리 프릿의 평균 입경(D50)은 이소프로필알코올(IPA)에 도전성 분말 또는 유리 프릿을 초음파로 25℃에서 3분 동안 분산시킨 후, CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정된 것이다.
일 측면에 따르면, 태양전지 전극 형성 방법은 평균 입경(D50)이 0.5 내지 1.5㎛인 제1도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1전극 형성용 조성물을 도포하여 제1전극층을 형성하고, 평균 입경(D50)이 1.5 초과 내지 3㎛인 제2도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2전극 형성용 조성물을 도포하여 제2전극층을 형성한 후, 소성하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 태양전지 전극 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
제1전극 및 제2전극 형성용 조성물의 제조
제1전극 형성용 조성물은 제1도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 혼합하여 제조할 수 있고, 제2전극 형성용 조성물은 제2도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 혼합하여 제조할 수 있다.
제1도전성 분말 및 제2도전성 분말
도전성 분말은 전기 전도성을 부여하기 위한 것으로, 제1도전성 분말은 0.5 내지 1.5㎛의 평균 입경(D50)을 가지며, 제2도전성 분말은 1.5 초과 내지 3㎛의 평균 입경(D50)을 가질 수 있다. 제1전극층 형성 시 0.5 내지 1.5㎛의 평균 입경(D50)을 갖는 제1도전성 분말을 사용함으로써 패킹 밀도(packing density)를 높일 수 있다. 또한, 제2전극층 형성 시 1.5 초과 내지 3㎛의 평균 입경(D50)을 갖는 제2도전성 분말을 사용함으로써 바인더의 번-아웃(burn-out)이 유리하고, 소성 시 가스 방출이 용이하며, 리본과의 접촉 강도가 향상될 수 있다. 그 결과, 우수한 전기적 특성 및 물리적 부착력을 갖는 태양전지 전극의 구현이 가능할 수 있다. 제1도전성 분말의 평균 입경(D50)은, 예를 들어 0.5 내지 1.5㎛ 미만일 수 있다. 다른 예를 들면, 제1도전성 분말의 평균 입경(D50)은 0.5 내지 1㎛일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제1도전성 분말의 평균 입경(D50)은 0.5 내지 1㎛ 미만일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2도전성 분말의 평균 입경(D50)은, 예를 들어 2 내지 3㎛일 수 있다. 다른 예를 들면, 제2도전성 분말의 평균 입경(D50)은 2 초과 내지 3㎛일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제1도전성 분말의 평균 입경(D50)은 2 초과 내지 3㎛ 미만일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 제1도전성 분말과 제2도전성 분말의 평균 입경(D50) 차이는 0.5 내지 2.5㎛일 수 있다. 예를 들면, 제1도전성 분말과 제2도전성 분말의 평균 입경(D50) 차이는 0.5 내지 2㎛일 수 있다. 다른 예를 들면, 제1도전성 분말과 제2도전성 분말의 평균 입경(D50) 차이는 1 내지 2㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우, 변환효율 및 부착력 향상 효과가 있을 수 있다.
제1도전성 분말 또는 제2도전성 분말은 전기 전도성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상의 금속 분말을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제1도전성 분말 또는 제2도전성 분말은 은 분말을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1도전성 분말 또는 제2도전성 분말의 입자 형상은 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들어 구형, 판상형 또는 무정형 입자들이 사용될 수 있다.
제1도전성 분말의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 제1도전성 분말은 제1전극 형성용 조성물의 총 중량 중 60 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 변환효율 향상 효과가 있을 수 있다. 예를 들면, 제1도전성 분말은 제1전극 형성용 조성물의 총 중량 중 70 내지 95중량%, 다른 예를 들면 80 내지 95중량%, 또 다른 예를 들면 85 내지 95중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2도전성 분말의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 제2도전성 분말은 제2전극 형성용 조성물의 총 중량 중 60 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 변환효율 향상 효과가 있을 수 있다. 예를 들면, 제2도전성 분말은 제2전극 형성용 조성물의 총 중량 중 70 내지 95중량%, 다른 예를 들면 80 내지 95중량%, 또 다른 예를 들면 85 내지 95중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유리 프릿
유리 프릿은 태양전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 반사 방지막을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 에미터 영역에 도전성 분말의 결정 입자를 생성시키기 위한 것이다. 또한, 유리 프릿은 도전성 분말과 웨이퍼 사이의 접착력을 향상시키고 소결 시에 연화하여 소성 온도를 보다 낮추는 효과를 유도한다.
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.
일 구현예에 따르면, 유리 프릿은 납(Pb) 및 텔루륨(Te)을 포함하고, 선택적으로 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)(예를 들면, 비스무스(Bi), 리튬(Li), 아연(Zn) 및 텅스텐(W))에서 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 더 포함할 수 있는 납- 텔루륨-산화물(Pb-Te-O)계 유리 프릿을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 보다 넓은 범위의 소성 온도에서 우수한 변환효율을 구현하는 효과가 있을 수 있다. 예를 들어, 유리 프릿은 Bi-Pb-Te-Zn-Li-O계 유리 프릿 및/또는 Bi-Pb-Te-Zn-Li-W-O계 유리 프릿을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유리 프릿의 형상 및 크기 등은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 유리 프릿의 형상은 구형 또는 부정형일 수 있고, 유리 프릿의 평균 입경(D50)은 0.1 내지 10㎛일 수 있다.
유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상술한 금속 및/또는 금속 산화물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 상술한 금속 및/또는 금속 산화물을 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill) 등을 사용하여 혼합한 후, 혼합된 조성물을 800 내지 1,300℃에서 용융시키고, 25℃에서 ??칭(quenching)한 다음, 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 얻을 수 있다.
유리 프릿의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 유리 프릿은 제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물 총 중량 중 0.1 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 다양한 면저항 하에서 p-n 접합 안정성을 확보할 수 있고, 직렬저항 값을 최소화할 수 있으며, 종국적으로 태양전지의 효율을 개선할 수 있다. 예를 들면, 유리 프릿은 제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물 총 중량 중 0.5 내지 10중량%, 다른 예를 들면 1 내지 5중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 비히클
유기 비히클은 태양전지 전극 형성용 조성물의 무기 성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.
유기 비히클은 통상적으로 태양전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있으며, 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.
바인더 수지로는 아크릴레이트계 또는 셀룰로오스계 수지 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 바인더 수지로 에틸 셀룰로오스가 사용될 수 있다. 다른 예를 들면, 바인더 수지로 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 등이 사용될 수 있다.
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, 에틸락테이트 또는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트(예를 들면, 텍사놀) 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
유기 비히클의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 유기 비히클은 제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물의 총 중량 중 1 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있다. 예를 들면, 유기 비히클은 제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물의 총 중량 중 5 내지 20중량%, 다른 예를 들면 5 내지 15중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
첨가제
제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물은 각각 상술한 성분 외에도 유동 특성, 공정 특성 및 안정성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 분산제, 요변제, 가소제, 점도 안정화제, 소포제, 안료, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링제 등을 단독 또는 2종 이상 더 포함할 수 있다. 이들은 제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물 총 중량 중 0.05 내지 5중량%로 포함될 수 있으나, 필요에 따라 그 함량을 변경할 수 있다.
태양전지 전극의 제조
상술한 제1전극 형성용 조성물을 기판 표면에 일정 패턴으로 도포한 후 건조하여 제1전극층을 형성할 수 있다.
이후, 상기 제1전극층이 형성된 기판 위에 상술한 제2전극 형성용 조성물을 도포한 후 건조하여 제2전극층을 형성할 수 있다.
제1전극 또는 제2전극 형성용 조성물의 도포는, 예를 들어 스크린 인쇄, 그라비어 옵셋 공법, 로터리 스크린 인쇄 공법, 리프트 오프법 등의 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1전극 또는 제2 전극 형성용 조성물의 건조는, 예를 들어 200 내지 400℃에서 10 내지 60초 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 제1전극 형성용 조성물 및 제2 전극 형성용 조성물로부터 형성된 전극층을 소성하여 태양전지 전극을 형성할 수 있다. 소성 공정은, 예를 들어 400 내지 980℃에서 40 내지 210초 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 측면에 따르면, 상술한 태양전지 전극 형성 방법에 따라 제조된 태양전지 전극이 제공된다.
태양전지 전극은 제1 전극층 및 제2 전극층을 포함한다. 제1 전극층은, 예를 들어 핑거 전극층일 수 있고, 제2 전극층은, 예를 들어 핑거 전극층이거나, 핑거 및 버스 전극층일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 태양전지 전극 형성 방법에 따라 제조된 태양전지 전극을 포함한 태양전지가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지(100)의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, p층(또는 n층)(11) 및 에미터로서의 n층(또는 p층)(12)을 포함하는 웨이퍼(10) 상에, 태양전지 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극(21) 및 전면 전극(23)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 전면에 제1전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 제1전극층을 형성한 후, 제2전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 제2전극층을 형성하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 또한, 알루미늄 페이스트 등의 태양전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼(10)의 후면에 인쇄한 후, 200 내지 400℃에서 10 내지 60초 동안 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 이후, 400 내지 950℃에서 30 내지 210초 동안 소성하는 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A) 도전성 분말
(a1) 평균 입경(D50)이 0.5㎛인 구형의 은 분말(2-1F, DOWA社)
(a2) 평균 입경(D50)이 1.5㎛인 구형의 은 분말(3-8F, DOWA社)
(a3) 평균 입경(D50)이 2.5㎛인 구형의 은 분말(4-8F, DOWA社)
(a4) 평균 입경(D50)이 3㎛인 구형의 은 분말(5-8F, DOWA社)
(a5) 평균 입경(D50)이 0.3㎛인 구형의 은 분말(1-1F, DOWA社)
(a6) 평균 입경(D50)이 3.5㎛인 구형의 은 분말(6-8F, DOWA社)
(B) 유리 프릿
(b1) 산화비스무스(15중량%)-산화납(20중량%)-산화텔루륨(50중량%)-산화아연(5중량%)-산화리튬(10중량%)으로 구성된 평균 입경(D50)이 1.5㎛이고 전이점이 235℃인 Bi-Pb-Te-Zn-Li-O계 유리 프릿
(b2) 산화비스무스(10중량%)-산화납(15중량%)-산화텔루륨(60중량%)-산화아연(5중량%)-산화리튬(3중량%)-산화텅스텐(7중량%)으로 구성된 평균 입경(D50)이 1.5㎛이고 전이점이 260℃인 Bi-Pb-Te-Zn-Li-W-O계 유리 프릿
(C) 바인더 수지: 에틸 셀룰로오스(STD10, Dow chemical社)
(D) 용매
(d1) 터핀올
(d2) 텍사놀
(d3) 부틸 카비톨 아세테이트
제조예 1 내지 10
상기 각 성분들을 하기 표 1의 조성에 따라 칭량한 후, 바인더 수지 및 용매를 60℃에서 충분히 용해한 뒤, 도전성 분말 및 유리 프릿을 투입하여 골고루 믹싱한 후 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량%이다.
제조예 | ||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ||
(A) | (a1) | 90 | 90 | 90 | 90 | - | - | - | - | - | - | - |
(a2) | - | - | - | - | 90 | - | - | - | - | - | - | |
(a3) | - | - | - | - | - | 90 | 90 | - | - | - | - | |
(a4) | - | - | - | - | - | - | - | 90 | 90 | - | - | |
(a5) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 90 | - | |
(a6) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 90 | |
(B) | (b1) | 2 | - | 1 | 1 | 2 | 2 | - | 1 | 1 | 2 | 2 |
(b2) | - | 2.5 | 1 | 1.5 | - | - | 2.5 | 1 | 1.5 | - | - | |
(C) | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | |
(D) | (d1) | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.5 |
(d2) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
(d3) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
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 mono crystalline 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 300℃에서 건조하였다. 이후, 웨이퍼 전면에 제조예 1에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물을 스크린 인쇄하고 300℃에서 건조시켜 제1전극층 형성한 후, 그 위에 제조예 7에 따른 태양전지 전극 형성용 조성물을 스크린 인쇄하고 300℃에서 건조시켜 제2전극층을 형성하였다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 940℃에서 70초간 소성을 행하여 태양전지 셀을 제조하였다.
실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 8
제1전극층 및 제2전극층 형성 시 하기 표 2에 기재된 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 태양전지 셀을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 태양전지 셀의 물성을 하기 물성 평가 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 2에 나타냈다.
물성 평가 방법
(1) 단락전류(Isc, 단위: A), 개방전압(Voc, 단위: mV), 필팩터(FF, 단위: %) 및 변환효율(Eff., 단위: %): 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 셀에 대하여 태양전지 효율 측정 장비(Halm, Fortix tech社)를 사용하여 단락전류, 개방전압, 필팩터 및 변환효율을 측정하였다.
(2) 접착 강도(단위: N): 실시예 및 비교예에서 제조한 태양전지 셀의 제2전극층 상에 플럭스(Flux)(952S, Kester社)를 도포하고, 리본(62Sn/36Pb/2Ag, 두께 0.18mm, 폭 1.5mm)을 인두를 사용하여 360℃ 온도에서 접착한 후, 테스터기(Mocel H5K-T, Tinius Olsen社)을 사용하여 리본의 끝을 180도 각도로 고정하고 50mm/min의 속도로 잡아당겨 그 값을 측정하였다.
제1전극층 | 제2전극층 | Isc | Voc | FF | Eff. | 접착 강도 | |
실시예 1 | 제조예 1의 조성물 | 제조예 7의 조성물 | 9.95 | 670 | 79.32 | 22.12 | 4.0 |
실시예 2 | 제조예 1의 조성물 | 제조예 9의 조성물 | 9.92 | 665 | 79.4 | 21.92 | 4.0 |
실시예 3 | 제조예 3의 조성물 | 제조예 7의 조성물 | 9.9 | 671 | 79.2 | 22.01 | 4.2 |
실시예 4 | 제조예 5의 조성물 | 제조예 7의 조성물 | 9.91 | 665 | 79.4 | 21.89 | 4.1 |
비교예 1 | 제조예 1의 조성물 | 제조예 1의 조성물 | 9.75 | 655 | 78.2 | 20.9 | 0.5 |
비교예 2 | 제조예 7의 조성물 | 제조예 7의 조성물 | 9.75 | 660 | 77.5 | 20.87 | 4.0 |
비교예 3 | 제조예 2의 조성물 | 제조예 2의 조성물 | 9.75 | 662 | 76.2 | 20.58 | 3.96 |
비교예 4 | 제조예 4의 조성물 | 제조예 4의 조성물 | 9.75 | 655 | 78.2 | 20.9 | 4.0 |
비교예 5 | 제조예 6의 조성물 | 제조예 6의 조성물 | 9.75 | 654 | 78.2 | 20.86 | 0.5 |
비교예 6 | 제조예 8의 조성물 | 제조예 8의 조성물 | 9.75 | 660 | 77 | 20.73 | 0.7 |
비교예 7 | 제조예 10의 조성물 | 제조예 7의 조성물 | 9.65 | 650 | 77.5 | 20.34 | 4.0 |
비교예 8 | 제조예 1의 조성물 | 제조예 11의 조성물 | 9.62 | 668 | 76.5 | 20.56 | 0.2 |
상기 표 2로부터, 실시예 1 내지 4에 따른 태양전지는 비교예 1 내지 8의 태양전지에 비하여 단락전류, 개방전압 및/또는 필팩터가 높아 우수한 변환효율을 보였으며, 접착 강도 또한 우수한 것을 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 (5)
- 평균 입경(D50)이 0.5 내지 1.5㎛인 제1도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제1전극 형성용 조성물을 도포하여 제1전극층을 형성하고,
평균 입경(D50)이 1.5 초과 내지 3㎛인 제2도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 제2전극 형성용 조성물을 도포하여 제2전극층을 형성한 후,
소성하는 단계를 포함하는 태양전지 전극 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1도전성 분말과 상기 제2도전성 분말의 평균 입경(D50) 차이가 0.5 내지 2.5㎛인 태양전지 전극 형성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1전극 형성용 조성물 또는 제2전극 형성용 조성물은
상기 제1도전성 분말 또는 제2도전성 분말 60 내지 95중량%;
상기 유리 프릿 0.1 내지 20중량%; 및
상기 유기 비히클 1 내지 30중량%를 포함하는 태양전지 전극 형성 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 태양전지 전극 형성 방법에 따라 제조된 태양전지 전극.
- 제4항의 태양전지 전극을 포함하는 태양전지.
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