KR20210091972A - Fast curing type silver paste for solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 태양 전지 셀의 전극을 상호 접합을 통해 고정하고 전기적으로 연결하는데 사용하는 전기 전도성 접착제의 재료인 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트에 관한 것이다.The present invention relates to a fast-curing silver paste for solar cells, and more particularly, to a fast-curing silver paste for solar cells, which is a material of an electrically conductive adhesive used to fix and electrically connect electrodes of a plurality of solar cells through mutual bonding. it's about
최근 친환경 재생 에너지의 수요가 증대됨에 따라 태양광 발전 설비 비율이 점점 증가하고 있다. 이러한 태양광 발전 설비는 태양광 전지 셀을 복수개 연결하여 태양열 집열판을 구성하게 되는데 복수개의 태양광 전지 셀을 연결하는 방식으로 도 1과 같이 집열 효율 증대를 위해 인접한 태양광 전지 셀의 끝단을 상호 적층하는 구조인 슁글드(shingled) 구조 모듈이 최근 많이 사용되고 있다. 이러한 슁글드 구조 모듈의 경우 상호 적층 부분인 인접한 태양광 전지 셀의 전극 간 상호 접착 성능이 우수하면서 비저항이 적어 전기 전도도 또한 우수할 뿐만 아니라 접착 작업의 편의성 및 효율성이 우수한 전도성 접착제가 필요하다.Recently, as the demand for eco-friendly renewable energy increases, the proportion of solar power generation facilities is gradually increasing. In such a photovoltaic power generation facility, a plurality of photovoltaic cells are connected to form a solar heat collecting plate. As shown in FIG. 1, the ends of adjacent photovoltaic cells are stacked together to increase heat collection efficiency by connecting a plurality of photovoltaic cells. A shingled structure module, which is a structure that does In the case of such a shingled structure module, a conductive adhesive with excellent mutual adhesion performance between electrodes of adjacent photovoltaic cells, which is a mutually laminated part, and excellent electrical conductivity due to low specific resistance, as well as convenience and efficiency of bonding operation is required.
그런데 아직까지 태양 전지용 전도성 접착제의 재료인 속경화형 실버 페이스트의 개발이 미진하여 태양과 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있어 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트의 개발이 절실한 실정이다.However, the development of a fast-curing silver paste, which is a material of a conductive adhesive for a solar cell, is still insufficient, and there is a problem that the solar and power generation efficiency is lowered.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 문제점을 해결하여 태양 전지용 전도성 접착제의 재료로 비저항이 적어 전기 전도도가 우수하며 스크린 인쇄 등의 접착 작업시 속경화를 통해 접착 공정이 용이하고 효율적일 뿐만 아니라, 인접한 태양 전지 셀의 전극 간 접착력이 우수하여 전기 전도성 접착제의 신뢰성을 확보할 수 있는 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, as a material of a conductive adhesive for solar cells, it has excellent electrical conductivity due to low specific resistance, and the bonding process is easy and efficient through fast curing during bonding operations such as screen printing, An object of the present invention is to provide a fast-curing silver paste for solar cells capable of securing reliability of an electrically conductive adhesive due to excellent adhesion between electrodes of adjacent solar cells.
상기의 과제 해결을 위한 본 발명에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트는 입자 크기가 5.5 내지 9.5㎛인 제1 실버 파우더 100 중량부, 입자 크기가 1 내지 2 ㎛인 제2 실버 파우더 45 내지 57 중량부, 에폭시 당량이 2,273 내지 3,846 인 에폭시 수지(epoxy resin) 26 내지 34 중량부, 희석용제 31 내지 39 중량부, 분산제 2 내지 3 중량부, 커플링제 1 중량부, 그리고, 경화제 2 내지 3 중량부를 포함하여 제조된다.The fast-curing silver paste for solar cells according to the present invention for solving the above problems is 100 parts by weight of a first silver powder having a particle size of 5.5 to 9.5 μm, and 45 to 57 parts by weight of a second silver powder having a particle size of 1 to 2 μm. , 26 to 34 parts by weight of an epoxy resin having an epoxy equivalent weight of 2,273 to 3,846, 31 to 39 parts by weight of a diluent, 2 to 3 parts by weight of a dispersant, 1 part by weight of a coupling agent, and 2 to 3 parts by weight of a curing agent is manufactured by
상기 제 1실버 파우더와 상기 제2 실버 파우더는 상기 태양 전지용 속경화형실버 페이스트 조성물 100 중량부 당 64.17 내지 71.01 중량부로 포함되어 있을 수 있다.The first silver powder and the second silver powder may be included in an amount of 64.17 to 71.01 parts by weight per 100 parts by weight of the fast-curing silver paste composition for solar cells.
상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 2,273 내지 3,846 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지일 수 있다.The epoxy resin may be a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 2,273 to 3,846 g/eq.
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지((Diglycidyl Ether of Bisphenol A; DGEBA), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Diglycidyl Ether of Bisphenol F; DGEBF), 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy) 또는 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy) 등과 같은 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지(Brominated Epoxy) 등과 같은 할로겐화 에폭시 수지(Halogenated Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphatic Epoxy), 고무 변성 에폭시 수지(Rubber modified Epoxy), 지방족 폴리글리시딜형 에폭시 수지(Aliphatic polyglycidyl Epoxy), 글리시딜 아민형 에폭시 수지(Glycidylamine Epoxy), 폴리글리콜 에폭시 수지 (Polyglycol Epoxy) 및 카다놀 에폭시 수지(Cardanol-based Epoxy)를 단독 또는 하나 이상 혼합한 것일 수 있다.The epoxy resin is bisphenol A type epoxy resin (Diglycidyl Ether of Bisphenol A; DGEBA), bisphenol F type epoxy resin (Diglycidyl Ether of Bisphenol F; DGEBF), phenol novolac epoxy resin (Phenol Novolac Epoxy) or cresol novolac epoxy Novolac-type epoxy resin such as Cresol Novolac Epoxy, Halogenated Epoxy such as Brominated Epoxy, Cycloaliphatic Epoxy, Rubber modified Epoxy, Aliphatic polyglycidyl epoxy resin (Aliphatic polyglycidyl Epoxy), glycidyl amine epoxy resin (Glycidylamine Epoxy), polyglycol epoxy resin (Polyglycol Epoxy) and cardanol epoxy resin (Cardanol-based Epoxy) alone or mixed may have been
이상과 같이 본 발명에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트에 의하면, 태양 전지용 전도성 접착제의 재료로 비저항이 적어 전기 전도도가 우수하며 스크린 인쇄 등의 접착 작업시 속경화를 통해 접착 공정이 용이하고 효율적일 뿐만 아니라, 인접한 태양 전지 셀의 전극 간 접착력이 우수하여 전기 전도성 접착제의 신뢰성을 확보할 수 있어 태양광 발전 효율을 향상 시킬 수 있는 유리한 효과가 있다. As described above, according to the fast-curing silver paste for solar cells according to the present invention, as a material of the conductive adhesive for solar cells, it has excellent electrical conductivity due to low specific resistance. , it is possible to secure the reliability of the electrically conductive adhesive due to excellent adhesion between the electrodes of adjacent solar cells, which has an advantageous effect of improving the solar power generation efficiency.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트가 전극간 전도성 접착제로 사용된 슁글드(shingled) 구조 모듈의 태양광 전지 셀의 구조도,
도 2는 좌측은 본 발명의 실시예들에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트의 1 조성인 제1 실버 파우더의 오천 배율 광학 현미경 확대 사진이며, 우측은 제2 조성인 제2 실버 파우더의 이만 배율 광학 현미경 확대 사진,
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트와 비교예인 종래 사용 중인 전도성 접착제 실버 페이스트 간 전단 속도에 따른 점도 변화 비교 그래프, 그리고,
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트와 비교예인 종래 사용 중인 전도성 접착제 실버 페이스트 간 전단 응력에 따른 저장 탄성율(G')과 손실 탄성율(G") 변화 비교 그래프이다.1 is a structural diagram of a solar cell of a shingled structure module in which a fast-curing silver paste for a solar cell is used as an interelectrode conductive adhesive according to embodiments of the present invention;
2 is an enlarged optical microscope photograph of a first silver powder, which is a composition of 1, a fast-curing silver paste for solar cells, on the left, and on the right is an optical microscope, 20,000 magnification, of a second silver powder, which is a second composition, according to embodiments of the present invention. microscope closeup,
3 is a graph showing the change in viscosity according to the shear rate between the fast-curing silver paste for solar cells according to the embodiments of the present invention and the conventional conductive adhesive silver paste used as a comparative example, and FIG.
4 is a graph comparing changes in storage modulus (G') and loss modulus (G") according to shear stress between a fast-curing silver paste for solar cells according to embodiments of the present invention and a conventional conductive adhesive silver paste used as a comparative example.
본 발명의 실시예들에 관한 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면에 포함되어 있다.Specific details regarding the embodiments of the present invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
이하에서, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트에 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail for the fast-curing silver paste for solar cells according to the present invention with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트는 입자 크기가 5.5 내지 9.5㎛인 제1 실버 파우더 100 중량부, 입자 크기가 1 내지 2 ㎛인 제2 실버 파우더 45 내지 57 중량부, 에폭시 당량이 2,273 내지 3,846 인 에폭시 수지(epoxy resin) 26 내지 34 중량부, 희석용제 31 내지 39 중량부, 분산제 2 내지 3 중량부, 커플링제 1 중량부, 그리고, 경화제 2 내지 3 중량부를 포함하여 제조된다.The fast-curing silver paste for solar cells according to the present invention contains 100 parts by weight of a first silver powder having a particle size of 5.5 to 9.5 μm, 45 to 57 parts by weight of a second silver powder having a particle size of 1 to 2 μm, and an epoxy equivalent of 2,273 to 2,273 parts by weight. 26 to 34 parts by weight of a 3,846 phosphorus epoxy resin, 31 to 39 parts by weight of a diluent, 2 to 3 parts by weight of a dispersant, 1 part by weight of a coupling agent, and 2 to 3 parts by weight of a curing agent.
1. 제1 실버(silver) 파우더, 제2 실버 파우더 1. 1st silver powder, 2nd silver powder
전도성 실버 파우더는 무기 전도성 실버 파우더일 수 있다. 일반적으로 무기 전도성 파우더는 태양 전지용 셀의 전극용 페이스트에 전도성을 부여하기 위한 것으로 예를 들어 1종 이상의 금속 파우더를 사용할 수 있다. 전도성 파우더로서 이번 발명에 사용된 금속 파우더는 실버(Ag) 파우더이다. The conductive silver powder may be an inorganic conductive silver powder. In general, the inorganic conductive powder is for imparting conductivity to the electrode paste of the solar cell, and for example, one or more metal powders may be used. The metal powder used in this invention as a conductive powder is silver (Ag) powder.
종래의 경우 전도성 파우더로서 금속 파우더를 사용하는 경우 적절한 입도 분포, 형태 및 평균 입경을 갖는 실버 파우더를 단독으로 사용하거나 또는 실버 파우더에 다른 금속 파우더, 바람직하게는 산화지르코늄, 산화주석, 산화안티몬, 산화니켈, 산화알루미늄 및 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 산화된 금속 입자에서 선택되는 금속 파우더를 혼합하여 사용하기도 하였다. In the conventional case, when a metal powder is used as the conductive powder, silver powder having an appropriate particle size distribution, shape and average particle size is used alone or other metal powder, preferably zirconium oxide, tin oxide, antimony oxide, oxide A metal powder selected from oxidized metal particles such as nickel, aluminum oxide, and indium tin oxide (ITO) was mixed and used.
그런데 본 발명에서는 전도성 페이스트 내 1 조성인 금속 파우더로 하나의 금속인 실버를 단독으로 사용하되 실버 파우더의 크기가 서로 다른 두 입자를 사용한다. 즉 입자 크기가 5.5 내지 9.5 ㎛ 인 실버 파우더와, 입자 크기가 1 내지 2㎛인 실버 파우더 혼합하여 사용하였다. 이때 두 실버 파우더간 혼합 비율은 제2 실버 파우더가 제1 실버 파우더 100 중량부 당 45 내지 57 중량부로 혼합된다.However, in the present invention, silver, which is one metal, is used alone as a metal powder having one composition in the conductive paste, but two particles having different sizes of silver powder are used. That is, a silver powder having a particle size of 5.5 to 9.5 μm and a silver powder having a particle size of 1 to 2 μm were mixed and used. At this time, the mixing ratio between the two silver powders is 45 to 57 parts by weight of the second silver powder per 100 parts by weight of the first silver powder.
제1 실버 파우더와 제2 실버 파우더를 혼합 사용하는 이유는 다음과 같다. 실버 파우더는 동일한 조건에서 작은 실버 입자보다 큰 실버 입자를 사용할수록 저항이 낮아진다. 큰 입자는 작은 입자보다 접촉 면적이 넓어 더 많은 전류가 흐를 수 있고, 동일한 패턴에서 작은 입자보다 입자간의 접촉 수가 적어 접촉 저항을 줄여 손실되는 전류가 적다. 하지만 단독 입자의 사용으로 저항 향상에는 한계가 존재한다. 실버 입자의 표면은 불규칙한 굴곡을 가지고 있어 실버 입자간의 접촉 시 미세한 공극이 존재한다. 이 공극을 더욱 작은 입자로 채워줌으로써 저항을 더욱 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 제 1실버 파우더와 제 2실버 파우더의 비율이 2:1일 때 가장 우수한 저항을 가지게 됨을 확인 할 수 있었다.The reason for using the mixed use of the first silver powder and the second silver powder is as follows. Silver powder has a lower resistance when larger silver particles are used than smaller silver particles under the same conditions. Larger particles have a larger contact area than small particles, so more current can flow. In the same pattern, there are fewer contacts between particles than small particles, so the contact resistance is reduced, resulting in less current loss. However, there is a limit to the improvement of resistance due to the use of single particles. The surface of the silver particles has irregular curves, so fine voids exist when the silver particles come into contact with each other. By filling these voids with smaller particles, the resistance can be further improved. In the present invention, it was confirmed that the best resistance was obtained when the ratio of the first silver powder to the second silver powder was 2:1.
한편, 전도성 실버 파우더의 형상은 크게 판형(Flake), 구형(Spherical), 응집형(Agglomerate)과 같은 임의의 형태를 가질 수 있지만 본 실시예에서는 접촉면이 큰 판형의 실버 파우더를 사용하였다. 구형 입자는 점접촉을 하는 데 반하여 판형 입자는 면 접촉을 하기 때문에 비저항을 향상시킬 수 있다. On the other hand, the conductive silver powder may have an arbitrary shape such as a flake, a spherical, and an agglomerate, but in this embodiment, a plate-shaped silver powder having a large contact surface was used. The specific resistance can be improved because the spherical particles are in point contact while the plate-shaped particles are in surface contact.
제1 실버 파우더와 제2 실버 파우더의 겉보기 밀도, 평균 입경, 최소 최대 입경(입자 크기) 및 비표 면적은 아래 [표 1]과 같다. The apparent density, average particle size, minimum maximum particle size (particle size) and specific surface area of the first silver powder and the second silver powder are shown in Table 1 below.
(g/cc)Apparent density
(g/cc)
(㎛)average particle diameter
(μm)
(㎛)Min/Max particle size
(μm)
(m2/g)specific surface area
(m 2 /g)
판상
(Flake type)
plate
(Flake type)
2.60~ 4.00
2.60~ 4.00
한편, 제1 실버 파우더와 제2 실버 파우더의 광학 현미경 확대 사진은 도 2와 같다. 도 2는 좌측은 본 발명의 실시예들에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트의 1 조성인 제1 실버 파우더의 오천 배율 광학 현미경 확대 사진이며, 우측은 제2 조성인 제2 실버 파우더의 이만 배율 광학 현미경 확대 사진이다. On the other hand, an optical microscope enlarged photograph of the first silver powder and the second silver powder is shown in FIG. 2 . 2 is an enlarged optical microscope photograph of a first silver powder, which is one composition, of a fast-curing silver paste for solar cells, on the left, and on the right is an optical microscope, 20,000 magnification, of a second silver powder, which is a second composition, according to embodiments of the present invention. This is an enlarged microscope.
제 1실버 파우더와 제2 실버 파우더는 본 발명에 따른 실버 페이스트 조성물 100 중량부 당으로는 64.17 내지 71.01 중량부로 포함될 수 있다. 전도성 실버 파우더의 함량이 이보다 적으면 비저항이 낮아져 태양 전지 셀 전극 간의 접촉 효율이 감소하는 문제가 발생한다. 반대로 전도성 실버 파우더의 함량이 전술한 범위를 초과하면 태양 전지 셀의 접착 강도가 낮아 질 수 있다. The first silver powder and the second silver powder may be included in an amount of 64.17 to 71.01 parts by weight per 100 parts by weight of the silver paste composition according to the present invention. If the content of the conductive silver powder is less than this, the specific resistance is lowered, so that the contact efficiency between the solar cell electrodes is reduced. Conversely, when the content of the conductive silver powder exceeds the above-described range, the adhesive strength of the solar cell may be lowered.
2. 에폭시 수지-바인더 2. Epoxy resin-binder
본 발명에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트를 구성하는 바인더로 주쇄의 말단 또는 측쇄에 에폭시 고리(epoxy ring)를 포함하는 에폭시 수지를 제1 실버 파우더 100 중량부 기준으로 26 내지 34중량부를 혼합 사용한다. As a binder constituting the fast-curing silver paste for solar cells according to the present invention, 26 to 34 parts by weight of an epoxy resin including an epoxy ring at the end or side chain of the main chain is mixed and used based on 100 parts by weight of the first silver powder. .
구체적인 예를 들면, 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지((Diglycidyl Ether of Bisphenol A; DGEBA), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Diglycidyl Ether of Bisphenol F; DGEBF), 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy) 또는 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy) 등과 같은 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지(Brominated Epoxy) 등과 같은 할로겐화 에폭시 수지(Halogenated Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphatic Epoxy), 고무 변성 에폭시 수지(Rubber modified Epoxy), 지방족 폴리글리시딜형 에폭시 수지(Aliphatic polyglycidyl Epoxy), 글리시딜 아민형 에폭시 수지(Glycidylamine Epoxy), 폴리글리콜 에폭시 수지 (Polyglycol Epoxy) 및 카다놀 에폭시 수지(Cardanol-based Epoxy) 등을 단독 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있다. As a specific example, the epoxy resin is a bisphenol A type epoxy resin (Diglycidyl Ether of Bisphenol A; DGEBA), a bisphenol F type epoxy resin (Diglycidyl Ether of Bisphenol F; DGEBF), a phenol novolac epoxy resin (Phenol Novolac Epoxy) or Novolac-type epoxy resins such as Cresol Novolac Epoxy, Halogenated Epoxy such as Brominated Epoxy, Cycloaliphatic Epoxy, Rubber Modified Epoxy Resins (Rubber) modified Epoxy), aliphatic polyglycidyl epoxy, glycidylamine epoxy, polyglycol epoxy, and cardanol-based epoxy. It may be used alone or in combination of one or more.
본 실시예에서 에폭시 수지는 에폭시 당량(EEW, Epoxy Equivalent Weight = Epoxy 평균 분자량(g/eq) / 분자당 Epoxide기의 수)이 2,273 내지 3,846 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지 사용하였으며, 그 물성은 아래의 [표 2]와 같다. Bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent weight (EEW, Epoxy Equivalent Weight = Epoxy average molecular weight (g / eq) / number of epoxide groups per molecule) of 2,273 to 3,846 g / eq was used as the epoxy resin in this example, and its physical properties is shown in [Table 2] below.
Viscosity(cps at 25℃)
100 to 280
비스페놀 A형 에폭시 수지는 대표적인 에폭시형 수지로서, 주쇄의 말단에 에폭시기(epoxy ring)를 가진다. 비스페놀 A형 에폭시 수지는 분자의 말단에 에폭시기가 형성되어 반응성이 우수하고, 경화제와 변성 성분의 선택에 따라 광범위한 경화물성을 얻을 수 있다는 장점이 있으며, 다른 열경화성 수지에 비하여 경화수축이 적고, 비스페놀의 골격이 대칭성이 우수하고, 강직한 구조로 이루어져 있어, 강인성과 고온 안정성이 우수하다는 장점이 있다. Bisphenol A-type epoxy resin is a typical epoxy-type resin, and has an epoxy ring at the terminal of the main chain. Bisphenol A-type epoxy resins have excellent reactivity due to the formation of an epoxy group at the end of the molecule, and have the advantage of obtaining a wide range of cured properties depending on the selection of curing agents and modifying components. Compared to other thermosetting resins, curing shrinkage is less, and bisphenol Since the skeleton has excellent symmetry and a rigid structure, it has the advantage of excellent toughness and high temperature stability.
본 발명에 사용한 에폭시 수지는 펠렛(pellet) 상태이기 때문에 용제에 용해시켜 사용해야 한다. 수지를 용해시키는 용제에 따라 물성이 다르게 나타난다. 점도, 비저항, 접착력을 고려하여 본 발명에 사용한 용제는 후술할 하기의 희석 용제를 선택하였다. 비점이 낮은 용제로 용해한 수지일수록 점도가 낮게 나왔고, 인쇄 동안 빠르게 증발하여 연속 인쇄에 문제가 있었다. 반대로 비점이 높은 용제로 용해한 수지일수록 점도가 높아 인쇄 도막은 두꺼워 낮은 비저항을 기대했지만 동일한 건조 온도에서 증발 속도가 느려 비저항은 높았다. 그에 반해 본 발명의 희석용제는 비점이 낮지만 표면 장력이 높아 페이스트의 점도를 높일 수 있었으며, 200℃의 낮지 않은 비점이지만 증기압이 높아 빠른 건조를 통해 낮은 비저항을 보였다. Since the epoxy resin used in the present invention is in a pellet state, it must be dissolved in a solvent before use. The physical properties are different depending on the solvent that dissolves the resin. In consideration of viscosity, resistivity, and adhesion, the solvent used in the present invention was selected as a diluent solvent, which will be described later. The resin dissolved in a solvent with a low boiling point had a lower viscosity and evaporated quickly during printing, causing a problem in continuous printing. Conversely, the higher the viscosity, the higher the viscosity of the resin dissolved in a solvent with a higher boiling point, and the thicker the printed coating film, the lower the specific resistance was expected. On the other hand, the diluent solvent of the present invention has a low boiling point but high surface tension, so that the viscosity of the paste can be increased.
에폭시 수지를 용해시키기 위해 삼구 플라스크에 희석 용제와 5:5 비율로 넣은 다음 70℃의 열을 가하는 동시에 임펠라 교반을 실시하였다. 24시간이면 에폭시 수지가 완전히 용해되고, 그 후 200mesh의 망사로 이물을 걸러내어 페이스트 제조에 사용한다. 수지는 페이스트 상태에서는 분산성에 영향을 주어 조성물간의 혼합을 유리하게 하고, 인쇄하는 동안에는 유동성에 큰 역할을 하며, 건조 후에는 접착력, 경도에 영향을 준다. In order to dissolve the epoxy resin, it was put into a three-necked flask with a dilution solvent in a ratio of 5:5, and then heat of 70° C. was applied and impeller stirring was performed at the same time. After 24 hours, the epoxy resin is completely dissolved, and then, foreign substances are filtered out with a 200mesh mesh and used to prepare a paste. The resin affects the dispersibility in the paste state to favor mixing between the compositions, plays a large role in fluidity during printing, and affects adhesion and hardness after drying.
따라서 본 발명에 따른 태양 전지용 속경화 전도성 접착제 실버 페이스트 조성물에 바인더로 에폭시 수지가 상기 중량부로 함유되는 경우, 저온의 짧은 건조 시간에서 안정적인 비저항과 접착력을 나타낼 수 있다는 장점이 있다. Therefore, when the epoxy resin is contained in the above weight part as a binder in the fast-curing conductive adhesive silver paste composition for solar cells according to the present invention, there is an advantage in that it can exhibit stable specific resistance and adhesive strength in a short drying time at a low temperature.
3. 희석용제3. Diluent solvent
본 발명에 따른 태양 전지용 속경화 전도성 접착제 실버 페이스트를 구성하는 희석 용제의 분자는 6 개의 수소 원자, 4 개의 탄소 원자 그리고 2 개의 산소 원자로 구성되어 있다. 희석용제로 제1 실버 파우더 100 중량부 기준으로 31 내지 39 중량부를 혼합 사용한다.Molecules of the diluent solvent constituting the silver paste of the fast-curing conductive adhesive for solar cells according to the present invention are composed of 6 hydrogen atoms, 4 carbon atoms, and 2 oxygen atoms. As a diluting solvent, 31 to 39 parts by weight based on 100 parts by weight of the first silver powder are mixed and used.
희석용제는 페이스트의 유동성을 높여 스크린 인쇄 시 토출이나 인쇄 후의 레벨링에 영향을 준다. 소량이나 과다한 희석용제의 사용은 인쇄에 영향을 주어 저항에 악영향을 미친다. 특히 과다한 희석용제의 사용은 실버 함량을 낮추고, 스크린 인쇄 시 얇게 인쇄되어 저항에 악영향을 준다. 충분히 건조과정을 거치면 희석용제는 증발되기 때문에 경도나 접착력 저항 등에는 영향을 주지 않는다. 그러므로, 본 발명의 희석용제 선택에 있어 두 가지 사항을 고려하였다. The diluent solvent increases the fluidity of the paste and affects ejection during screen printing and leveling after printing. The use of a small amount or excessive diluent solvent affects the printing and adversely affects the resistance. In particular, the use of excessive diluent solvent lowers the silver content and adversely affects the resistance due to thin printing during screen printing. Since the diluent solvent evaporates when it is sufficiently dried, it does not affect hardness or adhesion resistance. Therefore, two matters were considered in selecting the diluent of the present invention.
첫 번째는 스크린 인쇄를 위한 용제 선택이다. 스크린 인쇄는 패턴이 있는 망사로 된 제판 위에 페이스트를 올린 다음 고무로 스퀴징 하여 인쇄하는 방식이다. 페이스트는 수 십회의 인쇄동안 스퀴지(squeegee)로 인한 마찰열과 상온에서의 노출로 인해 용제가 서서히 증발한다. 그래서 휘발성이 강한 저비점 용제보다 200 ℃이상의 고비점 용제를 사용하여 양산성에 문제가 없게 만들어야 한다. 두 번째는 속건성(속경화성)을 위한 용제 선택이다. 태양 전지 셀의 열충격을 최소화하기 위해 업체에서 요구하는 건조 온도와 시간은 150℃ 이하, 3분 이하이다. 이 이상의 건조를 하면 페이스트는 더욱 성능이 올라가겠지만 태양 전지는 접착효율이 저하된다. 그러므로 150℃, 3분보다 더 빠른 건조가 필요하다. The first is solvent selection for screen printing. Screen printing is a method of printing by putting paste on a plate made of mesh with a pattern and then squeezing it with rubber. In the paste, the solvent evaporates slowly due to the frictional heat caused by the squeegee and exposure to room temperature during several dozen printing cycles. Therefore, it is necessary to use a high boiling point solvent of 200℃ or higher rather than a low boiling point solvent with strong volatility so that there is no problem in mass production. The second is the choice of solvent for quick drying (quick curing). In order to minimize the thermal shock of the solar cell, the drying temperature and time required by the company are 150℃ or less and 3 minutes or less. If it is dried more than this, the performance of the paste will be improved, but the adhesion efficiency of the solar cell will be lowered. Therefore, faster drying than 150°C, 3 minutes is required.
따라서 본 발명에 따른 태양전지용 속경화형 실버 페이스트에 그 물성이 아래 [표 3]와 같은 희석 용제가 상기 중량부로 함유되는 경우, 저온의 짧은 건조 시간에서 안정적인 비저항과 접착력을 나타낼 수 있다는 장점이 있다.Therefore, when the diluting solvent as shown in [Table 3] below is included in the weight part of the fast-curing silver paste for solar cells according to the present invention, there is an advantage in that it can exhibit stable specific resistance and adhesion at low temperature and short drying time.
4. 분산제4. Dispersant
분산제는 나노 실버 파우더 표면에 흡착하여 정전기적 반발력이나 입체 장애 효과로 파우더 간의 응집을 막아준다. 즉, 분말인 파우더 표면에 분산제가 흡착하고 흡착된 파우더 사이에 수지가 채워져 유동성을 부여해 주게 된다. 본 발명에서는 유용성 도료용 고분자량 습윤 분산제로 산성 그룹을 가진 공중합체를 분산제로 선택 사용하였다. The dispersant is adsorbed on the surface of the nano silver powder to prevent agglomeration between the powders due to electrostatic repulsion or steric hindrance effect. That is, the dispersant is adsorbed on the surface of the powder, which is the powder, and the resin is filled between the adsorbed powder to give fluidity. In the present invention, as a high molecular weight wetting dispersant for oil-soluble paints, a copolymer having an acidic group was selected and used as a dispersant.
인산기(인산을 포함하는 산성 반응물)를 함유한 분산제는 안료(분말)의 입체적 안정화를 통하여 파우더를 탈응집시킨다. 안료에 동일한 전하를 띄게하여 안료간의 전기반발력을 일으켜 안료의 재응집의 가능성을 방지한다. 안료를 탈응집시키고 미립화하여 고광택을 얻을 수 있으며 착색력을 향상시킨다. 그 외에 투명성을 증대시킨다. 이 분산제는 점도를 저하시키고 레벨링을 향상시키며 안료의 함량을 증가시킬 수 있게 해준다. A dispersant containing a phosphoric acid group (acidic reactant including phosphoric acid) deagglomerates the powder through steric stabilization of the pigment (powder). By giving the pigment the same electric charge, it causes an electric repulsion force between the pigments to prevent the possibility of re-agglomeration of the pigment. By deaggregating and atomizing the pigment, high gloss can be obtained and the coloring power is improved. In addition, transparency is increased. This dispersant makes it possible to lower the viscosity, improve leveling and increase the pigment content.
분산제는 제1 실버 파우더 100 중량부 당 2 내지 3 중량부로 첨가될 수 있다. 분산제가 2 중량부 미만으로 첨가되면 분산성 기능을 발휘하기 곤란하고, 3 중량부를 초과한 경우에는 분산성은 만족되지만 저항이나 인쇄 적성 및 물성이 저하될 수 있다. The dispersant may be added in an amount of 2 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the first silver powder. When the dispersant is added in an amount of less than 2 parts by weight, it is difficult to exhibit the dispersibility function, and when it exceeds 3 parts by weight, the dispersibility is satisfied, but resistance, printability, and physical properties may be reduced.
5. 커플링제5. Coupling agent
실버 페이스트 조성물의 커플링제는 페이스트와 태양 전지 모듈 등의 피인쇄체에 계면 접착성을 높이고, 페이스트의 특성을 향상시키는 데 사용된다. 종류로서는 실란계, 티탄산염계, 크롬계 등 많은 종류가 있다.The coupling agent of the silver paste composition is used to increase interfacial adhesion between the paste and a printed object such as a solar cell module and to improve the properties of the paste. There are many types such as silane-based, titanate-based, and chromium-based types.
본 발명에 사용된 페이스트는 에폭시 수지에 적합한 실란 커플 링제(Siliane Coupling Agent)를 사용하였고, 그 특성은 수지 및 충전제의 혼합 동안 분산을 개선하고, 복합 재료의 기계적 강도, 내수성 및 내열성, 투명성, 접착성 및 기타 특성을 개선시킨다. 또한 열 경화 수지의 화학적 결합 및 중합체와의 상용성을 개선하는데 매우 효과적이다. The paste used in the present invention uses a silane coupling agent suitable for an epoxy resin, and its properties improve dispersion during mixing of resin and filler, and mechanical strength, water resistance and heat resistance of the composite material, transparency, adhesion improve sex and other characteristics; It is also very effective in improving the chemical bonding of thermosetting resins and compatibility with polymers.
과량의 커플링제는 저항에 영향을 주며, 소량의 커플링제는 영향이 미미하여 제1 실버 파우더 100 중량부 기준으로 1 중량부로 추가 혼합 사용할 수 있다. An excessive amount of the coupling agent affects the resistance, and a small amount of the coupling agent has insignificant effect, so that 1 part by weight based on 100 parts by weight of the first silver powder may be additionally mixed and used.
6. 경화제6. Hardener
에폭시 수지의 종류에는 경화 후 수지의 분자를 구조화 하는 경화제와 경화를 촉진하는 촉매로서의 경화제가 있다.There are two types of epoxy resins: a curing agent that structures the molecules of the resin after curing and a curing agent as a catalyst that promotes curing.
본 발명에서 사용된 경화제는 안티몬 헥사 플루오라이드 기반의 촉매이다. 알코올, 글리콜 에테르 및 글리콜에 용해되며, 페이스트의 상태에서는 경화를 일으키지 않지만 인쇄 후 100℃ 이상의 건조에서 반응하여 수지의 경화를 촉진시킨다. 본 발명의 실시예에서 경화제는 제1 실버 파우더 100 중량부 기준으로 2 내지 3 중량부를 혼합 사용한다. 경화제가 2 중량부 미만으로 첨가되면 원하는 경화기능을 발휘하기 곤란하고, 3 중량부를 초과한 경우에는 저항이나 다른 물성이 저하된다.The curing agent used in the present invention is an antimony hexafluoride based catalyst. It is soluble in alcohol, glycol ether and glycol, and does not harden in the state of a paste, but reacts in drying at 100° C. or higher after printing to accelerate curing of the resin. In an embodiment of the present invention, 2 to 3 parts by weight of the curing agent is mixed and used based on 100 parts by weight of the first silver powder. When the curing agent is added in an amount of less than 2 parts by weight, it is difficult to exhibit a desired curing function, and when it exceeds 3 parts by weight, resistance and other physical properties are lowered.
이하에서는 실제 실험을 통해 확인한 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트표를 비교예인 종래 전도성 접착제 실버 페이스트와 상호 비교하여 바람직한 실시예에 대해 더욱 상세히 설명한다. 아래 [표 4]은 본 발명의 바람직한 제1 내지 제 5 실시예와 비교예간 조성에 관한 수치를 나타낸 것이다. Hereinafter, a table of fast-curing silver paste for solar cells according to Examples 1 to 5 of the present invention confirmed through actual experiments is compared with a conventional conductive adhesive silver paste as a comparative example, and a preferred embodiment will be described in more detail. [Table 4] below shows the numerical values relating to the compositions of preferred first to fifth examples and comparative examples of the present invention.
(중량부, g)comparative example
(parts by weight, g)
(㎛)particle size
(μm)
파우더2nd silver
powder
(g/eq)EEW
(g/eq)
태양전지용 속경화형 실버 페이스트를 발명하기 위해 여러의 실시예로 실험을 진행하였다. 각 실시예를 통해 적정 실버 파우더 비율, 수지 함량, 희석용제 함량 범위를 결정하였다. 그 결과 실시예 1과 5를 통해 적정 수지 함량과 용제 함량을 구하였고, 실시예 2 내지 4를 통해 제1 실버 파우더와 제2 실버 파우더의 비율을 결정하였다. In order to invent a fast-curing silver paste for solar cells, experiments were carried out in various examples. Through each Example, the appropriate silver powder ratio, resin content, and diluent solvent content range were determined. As a result, the appropriate resin content and solvent content were obtained through Examples 1 and 5, and the ratio of the first silver powder to the second silver powder was determined through Examples 2 to 4.
실버 페이스트의 평가는 기존의 태양전지 셀이 인쇄 후 180 매비 300 ℃에서 건조하였을 때 불량이 발생했다는 점, 비교예의 페이스트가 150 ℃에서 가장 우수한 접합 효율을 보였던 점, 150 ℃이하에서 작업해야 태양전지 셀의 불량률을 감소시킬 수 있다는 점을 감안하여 본 발명엔서 경화 조건은 150 ℃미만에서 진행하였으며, 온도가 낮아진 만큼 경화 시간은 2 내지 4분으로 하였다. 여러 조건에서 경화를 마친 실시예들의 비저항과 접착력을 평가하였다. 아래 [표 5]은 본 발명의 바람직한 제1 내지 제 5 실시예와 비교예간 상이한 경화 조건에 따른 비저항과 접착력에 관한 수치를 나타낸 것이다.The evaluation of silver paste showed that the conventional solar cell failed when it was dried at 300 °C in 180 sheets after printing, that the paste of the comparative example showed the best bonding efficiency at 150 °C, and that the solar cell should be worked at 150 °C or lower. In consideration of the fact that the cell defect rate can be reduced, the curing conditions in the present invention were carried out at less than 150° C., and the curing time was set to 2 to 4 minutes as the temperature decreased. The specific resistance and adhesive strength of the Examples after curing under various conditions were evaluated. [Table 5] below shows numerical values relating to specific resistance and adhesive strength according to different curing conditions between the first to fifth preferred examples and the comparative examples of the present invention.
(중량부, g)comparative example
(parts by weight, g)
(ASTM D 3359)adhesion
(ASTM D 3359)
[표 5]에서 보는 바와 같이 실시예들과 비교예 모두 건조 온도가 상승할수록, 건조 시간이 길어질수록 비저항과 접착력의 성능은 상승하였다. 실시예 1의 경우 수지의 함량이 줄어들어 접착력 결과가 4B로 측정되었지만, 실버 파우더 함량이 늘어나 비저항은 낮아졌다. 반대로 실시예 5의 경우 수지의 함량이 늘어나 접착력 결과가 5B로 측정되었지만, 실버 파우더 함량이 줄어들수록 비저항은 높아졌다. As shown in [Table 5], in both Examples and Comparative Examples, the performance of specific resistance and adhesive strength increased as the drying temperature increased and the drying time increased. In the case of Example 1, the content of the resin was reduced and the adhesive force result was measured to be 4B, but the specific resistance was lowered as the content of silver powder increased. Conversely, in the case of Example 5, as the content of the resin increased, the adhesion result was measured to be 5B, but as the content of silver powder decreased, the specific resistance increased.
실시예 2는 제 1실버 파우더와 제 2실버 파우더의 비율은 2.25:1로 제 1실버 파우더의 비율이 높다. 제 1실버 파우더 비율이 높을수록 실버간의 접촉 면적이 넓어져 비저항은 낮아졌지만, 인쇄성이 저하 되었고 건조 후 표면이 거칠었으며 접착력은 최고 4B가 측정되었다.In Example 2, the ratio of the first silver powder to the second silver powder was 2.25:1, and the ratio of the first silver powder was high. The higher the ratio of the first silver powder, the wider the contact area between the silvers and the lower the specific resistance, but the printability was lowered, the surface was rough after drying, and the maximum adhesive strength was 4B.
실시예 4는 제 1실버 파우더와 제 2실버 파우더의 비율은 1.75:1로 제 1실버 파우더의 비율이 높다. 제 2실버 파우더의 비율이 다른 실시예와 비교했을 때 제일 높으며 제 1실버 파우더의 감소로 비저항이 상승하였다. 접착력은 실시예 3과 동일하였다. In Example 4, the ratio of the first silver powder to the second silver powder was 1.75:1, and the ratio of the first silver powder was high. The ratio of the second silver powder was the highest compared to the other examples, and the specific resistance was increased due to the decrease of the first silver powder. Adhesion was the same as in Example 3.
종합적으로 실시예 3의 조성비인 제 1실버 파우더와 제 2실버 파우더의 비율이 2:1이고, 에폭시 수지 30 중량부, 희석용제 35 중량부로 실버 페이스트 조성물이 제조될 때, 제 1 실버 사이의 공극을 가장 이상적으로 채우고 접촉 면적을 증대시켜 가장 양호한 비저항 값을 가지는 동시에 우수한 접착력 결과를 얻을 수 있는 최적 실시예로 확인 되었다. Overall, when the ratio of the first silver powder and the second silver powder, which is the composition ratio of Example 3, is 2:1, and the silver paste composition is prepared with 30 parts by weight of the epoxy resin and 35 parts by weight of the diluent, the voids between the first silver It was confirmed as an optimal example that can ideally fill and increase the contact area to have the best resistivity value and to obtain excellent adhesion results.
실시예들은 비교예보다 적은 실버 파우더를 사용했지만 비저항값은 더 낮았으며 접착력 또한 월등히 우수했다.The Examples used less silver powder than the Comparative Examples, but the resistivity value was lower and the adhesive strength was also excellent.
한편, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트와 비교예인 전도성 접착제 실버 페이스트 간 전단 속도에 따른 점도 변화 비교 그래프이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지용 속경화형 실버 페이스트와 비교예인 종래 LED 용으로 사용 중인 용제형 실버 페이스트 간 전단 응력에 따른 저장 탄성율(G')과 손실 탄성율(G") 변화 비교 그래프이다.Meanwhile, FIG. 3 is a graph showing the change in viscosity according to the shear rate between the fast-curing silver paste for solar cells according to preferred embodiments of the present invention and the conductive adhesive silver paste as a comparative example, and FIG. 4 is a graph for solar cells according to an embodiment of the present invention. It is a graph comparing changes in storage modulus (G') and loss modulus (G") according to shear stress between the fast-curing silver paste and the conventional solvent-type silver paste used for LED as a comparative example.
또한, [표 6]는 상기 도 4의 그래프를 수치로 나타낸 표이다. In addition, [Table 6] is a table showing the graph of FIG. 4 numerically.
비교예의 점도가 15,890 cps로 가장 낮지만 스크린 인쇄는 가능하다. 다만 점도의 높고 낮음은 인쇄 도막의 두께와 관련 있으며 비저항에 영향을 준다. 즉, 같은 조건이면 점도가 높은 페이스트가 비저항이 낮은 편이다. 하지만 실시예 3의 비저항과 접착력이 가장 우수하였으며 50 shear rate일 때의 점도는 48,430 cps로 측정되었다. 실시예 1의 경우 실버 파우더 함량이 가장 많아 점도가 53,560 cps로 가장 높았다.Although the viscosity of the comparative example is the lowest at 15,890 cps, screen printing is possible. However, the high and low viscosity is related to the thickness of the printed film and affects the resistivity. That is, under the same conditions, a paste with a high viscosity has a low specific resistance. However, the resistivity and adhesion of Example 3 were the best, and the viscosity at 50 shear rate was measured to be 48,430 cps. In the case of Example 1, the silver powder content was the highest, and the viscosity was the highest at 53,560 cps.
실시예 2의 경우 제1 실버 파우더의 비율이 높아 51,730 cps로 측정 되었다. 반면, 실시예 4의 경우 제1 실버 파우더와 제 2실버 파우더의 비율이 1.75:1로 44,010 cps로 측정되었다.In the case of Example 2, the ratio of the first silver powder was high, and it was measured to be 51,730 cps. On the other hand, in the case of Example 4, the ratio of the first silver powder to the second silver powder was 1.75:1, which was measured to be 44,010 cps.
실시예 5의 경우 수지와 용제의 함량이 높아 40,390 cps로 측정되었다. 수지와 용제의 함량이 적어질수록, 제1 실버 파우더의 함량이 많을수록 점도가 높다. 수지와 용제의 함량이 많아질수록, 제2 실버 파우더의 함량이 많을수록 점도가 낮은 것을 확인할 수 있었다.In the case of Example 5, the content of the resin and solvent was high, and it was measured to be 40,390 cps. As the content of the resin and solvent decreases, and the content of the first silver powder increases, the viscosity increases. As the content of the resin and solvent increased, and the content of the second silver powder increased, it was confirmed that the viscosity was lowered.
도 3 및 도 4는 HAAKE사의 Rheoscope 1(Germany) 장비를 이용하여 실시예 1 내지 5와 비교예를 이용하여 각각 제조된 전도성 실버 페이스트의 레올로지(Rheology)를 측정한 것으로써, 측정 항목은 전단속도(0.1 내지 100s-1)에 따른 점도 변화를 측정하는 Viscosity Profile과 전단응력(0.1 내지 1000 Pa)에 따른 저장 탄성율(G')과 손실탄성율(G") 변화를 측정하는 Amplitude Sweep을 사용하였다. 시료대는 직경이 35 ㎜의 평행판이고, 시료 간격은 0.8로 설정하였으며, 이 때 측정 온도는 23℃로 하였다.3 and 4 show the rheology of the conductive silver pastes respectively prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples using HAAKE's Rheoscope 1 (Germany) equipment, and the measurement items are shear Viscosity Profile, which measures the change in viscosity according to speed (0.1 to 100s -1 ), and Amplitude Sweep, which measures the change in storage modulus (G') and loss modulus (G") according to shear stress (0.1 to 1000 Pa) were used. The sample stand was a parallel plate with a diameter of 35 mm, the sample interval was set to 0.8, and the measurement temperature was set to 23°C.
도 3의 그래프는 Shear rate의 상승(0.1 내지 100 s-1)과 하강(100 내지 0.1 s-1)에 따른 점도 변화를 나타낸 것이다. 점도 그래프를 통해 인쇄 전 후 점도차에 따른 레벨링 및 분산성을 파악 할 수 있고 오렌지 필이나 메쉬 자국, 분화구 현상 등 도막 표면에서 생기는 결함을 예측할 수 있다.The graph of FIG. 3 shows the viscosity change according to the increase (0.1 to 100 s -1 ) and the decrease (100 to 0.1 s -1 ) of the shear rate. Through the viscosity graph, leveling and dispersibility according to the difference in viscosity before and after printing can be identified and defects occurring on the surface of the coating film such as orange peel, mesh marks, and crater phenomena can be predicted.
도 3에서 보는 바와 같이 0.1 내지 100 s-1로 상승 시 전단력에 의해 점도는 낮아진다. 한 방향으로 전단력이 발생하기 때문에 페이스트의 입자들 혹은 분자들이 같은 방향으로 나열된다. 그 상태에서 100 내지 0.1 s-1로 하강 시 전단력이 서서히 약해진다. 페이스트의 입자 또는 분자들이 정렬된 상태이기 때문에 점도는 낮아질 때와 다른 점도 값이 나오게 된다.As shown in FIG. 3, the viscosity is lowered by the shear force when it rises from 0.1 to 100 s -1. Because the shear force occurs in one direction, the particles or molecules of the paste are aligned in the same direction. When descending from 100 to 0.1 s -1 in that state, the shear force gradually weakens. Because the particles or molecules of the paste are in an ordered state, the viscosity value is different from when the viscosity is lowered.
그래프가 '⊃' 모양으로 그려진 이유는 페이스트의 레벨링성과 연관이 있다. 레벨링이 빠를수록 그래프의 모양이 '─' 에 가까우며 레벨링이 느릴수록 ⊃의 간격이 크다. 레벨링은 인쇄된 패턴의 표면 상태와 관련있으며 레벨링이 빠를수록 표면이 매끈하고 평평하다. 그래서 울퉁불퉁한 페이스트 표면보다 기재에 접착했을 때 접촉면적이 넓어 접촉효율을 높일 수 있다. 하지만 레벨링이 너무 빠르면 페이스트의 유동성이 커서 일정 높이 이상에서 흘러내려 패턴을 두껍게 인쇄할 수 없다. 실시예와 비교예의 페이스트 모두 레벨링 속도가 느려 인쇄 도막이 두껍게 인쇄될 물성을 가지고 있다.The reason the graph is drawn in a '⊃' shape is related to the leveling properties of the paste. The faster the leveling is, the closer the shape of the graph is to '-', and the slower the leveling is, the larger the interval of ⊃. Leveling is related to the surface condition of the printed pattern, and the faster the leveling, the smoother and flatter the surface. Therefore, the contact efficiency can be improved because the contact area is wider when it is adhered to the substrate rather than the uneven paste surface. However, if the leveling is too fast, the fluidity of the paste is high, and the pattern cannot be printed thickly because it flows down from a certain height. Both of the pastes of Examples and Comparative Examples have properties such that the printed coating film is thickly printed because the leveling speed is slow.
한편, 도 4의 그래프는 Shear stress의 상승(0.1 내지 1000) 동안에 G’과 G”를 측정한 값을 나타낸 것이다. 한편, 그림 3의 G는 강성률(rigidity)이고, G'는 에너지를 잠시 저장했다가 방출하는 상태이므로 저장 탄성율(storage modulus)이라고 부르고, 일정한 위상에서 어긋나는 위상 비율 G"는 에너지를 즉시 방출하는 성질을 갖는다고 하여 손실 탄성율(loss modulus)이라고 부른다. 실제로 G'는 에너지 보관의 탄성과 관련이 있고, G"는 에너지를 그때 그때 소모해 버리므로 점성과 관련이 있는 계수이다. G"값이 크면 물질이 점성을 많이 가지고 있어 저분자 물질 또는 뉴턴 유동에 가깝다고 볼 수 있고, G'이 크면 분자 간에 엉킴 현상이 심하고 분자들이 스프링처럼 꼬여 있어서 탄성을 많이 가지고 있는 고분자 물질 또는 분자량이 큰 물질이라고 판단할 수 있다. On the other hand, the graph of FIG. 4 shows the measured values of G' and G" during the rise of shear stress (0.1 to 1000). On the other hand, G in Figure 3 is rigidity, and G' is a state in which energy is temporarily stored and then released, so it is called storage modulus. It is called a loss modulus because G' is actually related to the elasticity of energy storage, and G" is a modulus related to viscosity because energy is dissipated from time to time. If the G" value is large, the material has a lot of viscosity and can be considered to be close to a low molecular weight material or Newtonian flow. If the G' value is large, entanglement between molecules is severe and the molecules are twisted like a spring. material can be considered.
페이스트는 점성적 성질과 탄성적 성질 모두 가진 물질을 점탄성 물질이라 부르며 스크린 인쇄에서 탄성적 성질은 탄성은 기판에 토출된 페이스트가 일정한 형태로 유지될 수 있도록 하는 역할, 점성적 성질은 스크린인쇄 시에 페이스트가 망사에서 토출이 잘 되도록 하는 역할을 한다. Paste is a material that has both viscous and elastic properties, called viscoelastic material. In screen printing, elasticity plays a role in allowing the paste discharged to the substrate to be maintained in a constant shape, and viscous properties are used in screen printing. It plays a role in making the paste well discharged from the mesh.
도 4에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 5와 비교예 1을 비교했을 때 실시예의 Paste들은 20 내지 30Pa에서 G'과 G"의 역전 현상이 발생한다. G'과 G"의 역전은 스크린 제판 위의 페이스트가 망사를 통과하여 피인쇄체에 인쇄가 될 수 있는 상태로 변화된 것을 의미한다. 그에 반해 비교예는 2Pa 이라는 작은 압력에 G'과 G" 값의 역전이 발생한다. 작은 압력에 페이스트의 성질이 변하면 페이스트는 피인쇄체에 스크린 인쇄를 하는 동안 페이스트가 압력에 눌려 점성적 성질이 유지되고 같은 토출량에 두껍게 인쇄되지 않고, 패턴이 얇게 퍼져 인쇄된다. 실시예의 페이스트들은 특정 압력을 기준으로 탄성적 성질과 점성적 성질의 변화가 뚜렷함으로 스크린 인쇄에 유리함을 확인 할 수 있었다.As shown in FIG. 4, when comparing Examples 1 to 5 of the present invention with Comparative Example 1, the pastes of the example exhibit a reversal of G' and G" at 20 to 30 Pa. The reversal of G' and G" is It means that the paste on the screen engraving has passed through the mesh and changed into a state that can be printed on the object to be printed. On the other hand, in the comparative example, the reversal of G' and G" values occurs at a small pressure of 2Pa. If the properties of the paste change at a small pressure, the paste is pressed under the pressure while screen printing on the substrate, and the viscous properties are maintained. It is not printed thickly at the same discharge amount, but is printed with a thin pattern.It was confirmed that the pastes of Examples are advantageous for screen printing because the elastic properties and viscous properties change clearly based on a specific pressure.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
Claims (4)
입자 크기가 1 내지 2 ㎛인 제2 실버 파우더 45 내지 57 중량부,
에폭시 당량이 2,273 내지 3,846 인 에폭시 수지(epoxy resin) 26 내지 34 중량부,
희석용제 31 내지 39 중량부,
분산제 2 내지 3 중량부,
커플링제 1 중량부, 그리고,
경화제 2 내지 3 중량부
를 포함하여 제조된
태양 전지용 속경화형 실버 페이스트.100 parts by weight of the first silver powder having a particle size of 5.5 to 9.5 μm;
45 to 57 parts by weight of a second silver powder having a particle size of 1 to 2 μm;
26 to 34 parts by weight of an epoxy resin having an epoxy equivalent weight of 2,273 to 3,846;
31 to 39 parts by weight of a diluent,
2 to 3 parts by weight of a dispersant;
1 part by weight of a coupling agent, and
2 to 3 parts by weight of curing agent
manufactured including
Fast curing silver paste for solar cells.
상기 제 1실버 파우더와 상기 제2 실버 파우더는
상기 태양 전지용 속경화형실버 페이스트 조성물 100 중량부 당 64.17 내지 71.01 중량부로 포함되어 있는
태양 전지용 속경화형 실버 페이스트.In claim 1,
The first silver powder and the second silver powder are
64.17 to 71.01 parts by weight per 100 parts by weight of the fast-curing silver paste composition for solar cells.
Fast curing silver paste for solar cells.
상기 에폭시 수지는
에폭시 당량이 2,273 내지 3,846 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지인
태양 전지용 속경화형 실버 페이스트.In claim 2,
The epoxy resin
Bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 2,273 to 3,846 g/eq
Fast curing silver paste for solar cells.
상기 에폭시 수지는
비스페놀 A형 에폭시 수지((Diglycidyl Ether of Bisphenol A; DGEBA), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Diglycidyl Ether of Bisphenol F; DGEBF), 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy) 또는 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy) 등과 같은 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지(Brominated Epoxy) 등과 같은 할로겐화 에폭시 수지(Halogenated Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphatic Epoxy), 고무 변성 에폭시 수지(Rubber modified Epoxy), 지방족 폴리글리시딜형 에폭시 수지(Aliphatic polyglycidyl Epoxy), 글리시딜 아민형 에폭시 수지(Glycidylamine Epoxy), 폴리글리콜 에폭시 수지 (Polyglycol Epoxy) 및 카다놀 에폭시 수지(Cardanol-based Epoxy)를 단독 또는 하나 이상 혼합한 것인
태양 전지용 속경화형 실버 페이스트.
In claim 3,
The epoxy resin
Diglycidyl Ether of Bisphenol A (DGEBA), Diglycidyl Ether of Bisphenol F (DGEBF), Phenol Novolac Epoxy or Cresol Novolac Epoxy Novolak-type epoxy resin such as Epoxy, Halogenated Epoxy such as Brominated Epoxy, Cycloaliphatic Epoxy, Rubber modified Epoxy, Aliphatic Polyglycy Dill type epoxy resin (Aliphatic polyglycidyl Epoxy), glycidyl amine type epoxy resin (Glycidylamine Epoxy), polyglycol epoxy resin (Polyglycol Epoxy) and cardanol epoxy resin (Cardanol-based Epoxy) alone or a mixture of one or more
Fast curing silver paste for solar cells.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404032A (en) * | 2022-10-19 | 2022-11-29 | 苏州瑞力博新材科技有限公司 | Epoxy positioning adhesive for main-grid-free solar module and preparation method thereof |
| CN116682593A (en) * | 2023-06-09 | 2023-09-01 | 无锡帝科电子材料股份有限公司 | HJT cell backside metallization paste composition, HJT cell backside metallization paste and HJT cell |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20110099724A (en) | 2008-12-16 | 2011-09-08 | 아크조노벨코팅스인터내셔널비.브이. | Aqueous dispersions of silver particles |
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2020
- 2020-01-15 KR KR1020200005330A patent/KR20210091972A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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