KR20210111400A - Solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 산화물층을 포함한 패시베이션층(passivation layer) 상에 소정의 유리 프릿을 포함한 전극을 형성함으로써 낮은 접촉저항 및 우수한 변환효율을 구현할 수 있는 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell capable of implementing low contact resistance and excellent conversion efficiency by forming an electrode including a predetermined glass frit on a passivation layer including an aluminum oxide layer. it's about
태양 전지는 태양광의 포톤(photon)을 전기로 변환시키는 p-n 접합의 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 태양 전지는 p-n 접합이 구성되는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상·하면에 각각 전면 전극과 후면 전극이 형성되어 있다. 태양 전지는 반도체 웨이퍼에 입사되는 태양광에 의해 p-n 접합의 광전 효과가 유도되고, 이로부터 발생된 전자들이 전극을 통해 외부로 흐르는 전류를 제공한다. 이러한 태양 전지의 전극은 전극용 페이스트 조성물의 도포, 패터닝 및 소성에 의해 웨이퍼 표면에 형성될 수 있다.Solar cells generate electrical energy by using the photoelectric effect of a p-n junction that converts photons of sunlight into electricity. In a solar cell, a front electrode and a rear electrode are respectively formed on the upper and lower surfaces of a semiconductor wafer or substrate on which a p-n junction is formed. In a solar cell, a photoelectric effect of a p-n junction is induced by sunlight incident on a semiconductor wafer, and electrons generated therefrom provide a current flowing to the outside through an electrode. The electrode of such a solar cell may be formed on the wafer surface by applying, patterning, and firing a paste composition for an electrode.
종래 개발된 태양 전지 전극 조성물로는 접촉저항을 낮추어 태양 전지 변환효율을 높이는데 한계가 있어, 최근에는 생산 공정성과 태양 전지 변환효율 개선을 위해 전면에 알루미늄 산화물층을 형성하는 기술이 개발되고 있다. Conventionally developed solar cell electrode compositions have limitations in increasing solar cell conversion efficiency by lowering contact resistance. Recently, a technology of forming an aluminum oxide layer on the front surface to improve production processability and solar cell conversion efficiency has been developed.
본 발명의 배경 기술은 일본공개특허 제2015-144162호 등에 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-144162 and the like.
본 발명의 목적은 접촉저항이 낮고 변환효율이 우수한 알루미늄 산화물층을 포함한 태양 전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a solar cell including an aluminum oxide layer having low contact resistance and excellent conversion efficiency.
1. 일 측면에 따르면, 태양 전지가 제공된다. 상기 태양 전지는 제1도전형 영역, 및 상기 제1도전형 영역과 p-n 접합을 형성하는 제2도전형 영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 적어도 일면에 형성된 알루미늄 산화물층; 및 상기 알루미늄 산화물층을 관통하여 상기 제1도전형 영역 또는 제2도전형 영역에 연결되는 전극; 을 포함하고, 상기 전극은 도전성 분말 및 유리 프릿을 포함하고, 상기 유리 프릿은 납(Pb), 텔루륨(Te) 및 리튬(Li)의 합계 몰%가 50 내지 95 몰%이고, 칼슘(Ca) 및 규소(Si)의 몰비가 1 : 0.005 내지 10인 납-텔루륨-리튬-칼슘-규소-산화물(Pb-Te-Li-Ca-Si-O)계 유리 프릿을 포함할 수 있다.1. According to one aspect, a solar cell is provided. The solar cell may include: a substrate including a first conductivity type region and a second conductivity type region forming a p-n junction with the first conductivity type region; an aluminum oxide layer formed on at least one surface of the substrate; and an electrode connected to the first conductive region or the second conductive region through the aluminum oxide layer. The electrode includes a conductive powder and a glass frit, and the glass frit has a total mole % of lead (Pb), tellurium (Te) and lithium (Li) of 50 to 95 mole %, and calcium (Ca ) and a lead-tellurium-lithium-calcium-silicon-oxide (Pb-Te-Li-Ca-Si-O)-based glass frit having a molar ratio of 1:0.005 to 10 of silicon (Si) may be included.
2. 상기 1에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 납(Pb) 산화물을 0.1 내지 60 몰%로 포함할 수 있다.2. In 1 above, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may contain lead (Pb) oxide in an amount of 0.1 to 60 mol%.
3. 상기 1 또는 2에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 텔루륨(Te) 산화물을 15 내지 70 몰%로 포함할 수 있다.3. In 1 or 2, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may contain tellurium (Te) oxide in an amount of 15 to 70 mol%.
4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 리튬(Li) 산화물을 0.1 내지 35 몰%로 포함할 수 있다.4. In any one of 1 to 3, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may contain lithium (Li) oxide in an amount of 0.1 to 35 mol%.
5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 칼슘(Ca) 산화물을 0.1 내지 15 몰%로 포함할 수 있다.5. In any one of 1 to 4, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may contain calcium (Ca) oxide in an amount of 0.1 to 15 mol%.
6. 상기 1 내지 5 중 어느 하나에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 규소(Si) 산화물을 0.1 내지 30 몰%로 포함할 수 있다.6. In any one of 1 to 5, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may include silicon (Si) oxide in an amount of 0.1 to 30 mol%.
7. 상기 1 내지 6 중 어느 하나에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 비스무스(Bi), 아연(Zn), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 은(Ag), 철(Fe), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 세슘(Cs), 니오븀(Nb), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 셀레늄(Se), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 탈륨(Tl), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce) 및 붕소(B) 중 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다.7. The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit according to any one of 1 to 6 above, wherein the bismuth (Bi), zinc (Zn), sodium (Na), phosphorus (P), germanium (Ge) ), gallium (Ga), silver (Ag), iron (Fe), tungsten (W), magnesium (Mg), molybdenum (Mo), cesium (Cs), niobium (Nb), strontium (Sr), titanium (Ti) ), tin (Sn), indium (In), vanadium (V), barium (Ba), nickel (Ni), copper (Cu), potassium (K), arsenic (As), selenium (Se), cobalt (Co) ), zirconium (Zr), manganese (Mn), aluminum (Al), thallium (Tl), tantalum (Ta), cerium (Ce), and may further include one or more elements of boron (B).
8. 상기 1 내지 7 중 어느 하나에서, 상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 알루미늄(Al) 산화물을 0 초과 내지 5 몰%로 더 포함할 수 있다.8. In any one of 1 to 7 above, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may further include aluminum (Al) oxide in an amount greater than 0 to 5 mol%.
9. 상기 1 내지 8 중 어느 하나에서, 상기 전극은 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 태양 전지 전극 형성용 조성물로부터 제조될 수 있다.9. The electrode according to any one of 1 to 8 above, wherein the electrode may be prepared from a composition for forming a solar cell electrode including a conductive powder, a glass frit, and an organic vehicle.
10. 상기 9에서, 상기 조성물은 상기 도전성 분말 60 내지 95 중량%; 상기 유리 프릿 0.1 내지 20 중량%; 및 상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%; 를 포함할 수 있다.10. In 9 above, the composition comprises 60 to 95 wt% of the conductive powder; 0.1 to 20% by weight of the glass frit; and 1 to 30% by weight of the organic vehicle; may include.
본 발명은 접촉저항이 낮고 변환효율이 우수한 알루미늄 산화물층을 포함한 태양 전지를 제공하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a solar cell including an aluminum oxide layer having low contact resistance and excellent conversion efficiency.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 개략적으로 도시한 것이다.1 to 3 schematically show a solar cell according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 중 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In this specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
'~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.When the positional relationship of two parts is described as 'on', 'on', 'on', 'beside', etc., between the two parts unless 'directly' or 'directly' is used. One or more other parts may be located in
도면을 설명함에 있어 '상부', '상면', '하부', '하면' 등과 같은 위치 관계는 도면을 기준으로 기재된 것일 뿐, 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니다. 즉, 관찰하는 위치에 따라, '상부'와 '하부' 또는 '상면'과 '하면'의 위치가 서로 변경될 수 있다.In describing the drawings, positional relationships such as 'upper', 'upper surface', 'lower', 'lower surface', etc. are only described with reference to the drawings, and do not represent absolute positional relationships. That is, the positions of 'upper' and 'lower' or 'upper surface' and 'lower surface' may be changed according to the observed position.
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.In this specification, terms such as include or have means that the features or components described in the specification are present, and the possibility that one or more other features or components may be added is not excluded in advance.
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.The terms first, second, etc. used herein may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.
본 명세서에서 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"에서 "내지"는 ≥a이고 ≤b으로 정의한다.In the present specification, in "a to b" representing a numerical range, "to" is defined as ≥a and ≤b.
일 측면에 따른 태양 전지는 기판, 상기 기판의 적어도 일면에 형성된 알루미늄 산화물층, 및 상기 알루미늄 산화물층을 관통하여 상기 기판에 연결되는 전극을 포함하고, 상기 전극은 도전성 분말 및 소정의 유리 프릿을 포함할 수 있다.A solar cell according to one aspect includes a substrate, an aluminum oxide layer formed on at least one surface of the substrate, and an electrode connected to the substrate through the aluminum oxide layer, the electrode comprising a conductive powder and a predetermined glass frit can do.
기판은 제1도전형 영역(예를 들면, n층 또는 p층) 및 상기 제1도전형 영역과 p-n 접합을 형성하는 에미터로서의 제2도전형 영역(예를 들면, p층 또는 n층)을 포함할 수 있다. 제1도전형 영역은 제1도전형 불순물을 도핑함으로써, 제2도전형 영역은 제2도전형 불순물을 도핑함으로써 형성될 수 있다. 기판의 두께는, 예를 들어 100 내지 300㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The substrate has a first conductivity type region (eg, n-layer or p-layer) and a second conductivity-type region (eg, p-layer or n-layer) as an emitter forming a pn junction with the first conductivity-type region (eg, p-layer or n-layer). may include. The first conductivity type region may be formed by doping the first conductivity type impurity, and the second conductivity type region may be formed by doping the second conductivity type impurity. The thickness of the substrate may be, for example, 100 to 300 μm, but is not limited thereto.
기판의 적어도 일면에는 패시베이션층으로서 알루미늄 산화물층이 형성될 수 있다. 이러한 알루미늄 산화물층은 고정 전하 및 수소 패시베이션에 의하여 패시베이션 특성을 향상하여 개방전압 및 단락전류를 향상시킬 수 있다. 알루미늄 산화물층의 두께는, 예를 들어 0.5 내지 20㎚일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.An aluminum oxide layer may be formed as a passivation layer on at least one surface of the substrate. Such an aluminum oxide layer may improve an open circuit voltage and a short circuit current by improving passivation characteristics by fixed charge and hydrogen passivation. The thickness of the aluminum oxide layer may be, for example, 0.5 to 20 nm, but is not limited thereto.
알루미늄 산화물층 상에는 도전성 분말 및 소정의 유리 프릿을 포함한 전극이 형성될 수 있다. An electrode including a conductive powder and a predetermined glass frit may be formed on the aluminum oxide layer.
도전성 분말은, 예를 들어 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상의 금속 분말을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 구현예에 따르면, 도전성 분말은 은 분말을 포함할 수 있다.The conductive powder may include, for example, one or more metal powders of silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), aluminum (Al), and nickel (Ni), but is not limited thereto. it is not According to one embodiment, the conductive powder may include silver powder.
도전성 분말의 입자 형상은 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형상의 입자들, 예를 들면 구형, 판상 또는 무정형 형상의 입자들이 사용될 수 있다.The particle shape of the conductive powder is not particularly limited, and particles of various shapes, for example, particles having a spherical, plate-like or amorphous shape may be used.
도전성 분말은 나노 크기 또는 마이크로 크기의 입경을 갖는 분말일 수 있으며, 예를 들어 수십 내지 수백 나노미터 크기의 도전성 분말, 또는 수 내지 수십 마이크로미터 크기의 도전성 분말일 수 있다. 또한, 도전성 분말로 2 이상의 서로 다른 크기를 갖는 도전성 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.The conductive powder may be a powder having a particle size of a nano size or a micro size, for example, a conductive powder having a size of several tens to hundreds of nanometers, or a conductive powder having a size of several to several tens of micrometers. In addition, as the conductive powder, two or more conductive powders having different sizes may be mixed and used.
도전성 분말의 평균 입경(D50)은 0.1 내지 10㎛, 예를 들어 0.5 내지 5㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항과 직렬 저항이 낮아질 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 도전성 분말을 이소프로필알코올(IPA) 중에서 25℃에서 3분 동안 초음파 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정될 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) of the conductive powder may be 0.1 to 10 μm, for example, 0.5 to 5 μm. In the above range, the contact resistance and the series resistance may be lowered. The average particle diameter (D 50 ) may be measured using a 1064LD model manufactured by CILAS, after ultrasonically dispersing the conductive powder in isopropyl alcohol (IPA) at 25° C. for 3 minutes.
유리 프릿은 태양 전지 전극 형성용 조성물의 소성 공정 중 패시베이션층을 에칭(etching)하고, 도전성 분말을 용융시켜 제1 또는 제2도전형 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.The glass frit is for generating crystal grains of the conductive powder in the first or second conductive type region by etching the passivation layer and melting the conductive powder during the firing process of the composition for forming a solar cell electrode. In addition, the glass frit improves adhesion between the conductive powder and the wafer and softens during sintering to induce the effect of lowering the sintering temperature.
유리 프릿은 납(Pb), 텔루륨(Te) 및 리튬(Li)의 합계 몰%가 50 내지 95 몰%이고, 칼슘(Ca) 및 규소(Si)의 몰비가 1 : 0.005 내지 10인 납-텔루륨-리튬-칼슘-규소-산화물(Pb-Te-Li-Ca-Si-O)계 유리 프릿을 포함할 수 있다. 알루미늄 산화물층은 비교적 단단하기 때문에 종래 유리 프릿으로는 알루미늄 산화물층을 에칭하기 어려웠고, 그 결과 태양 전지의 접촉저항이 상승하는 문제가 있었다. 그러나, 상술한 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 소정량의 납, 텔루륨, 리튬, 칼슘 및 규소를 포함함으로써, 소성 공정 중 적정 수준의 Ca-Si-Al 3원계 반응을 유도하여 알루미늄 산화물층을 직접 식각(direct breakthrough)할 수 있고, 그 결과 태양 전지는 낮은 접촉저항 및 우수한 변환효율을 가질 수 있다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿 중 납(Pb), 텔루륨(Te) 및 리튬(Li)의 합계 몰%는 50 내지 95 몰%, 다른 예를 들면 60 내지 90 몰%, 또 다른 예를 들면 55 내지 80 몰%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿 중 칼슘(Ca) 및 규소(Si)의 몰비는 1 : 0.005 내지 10, 다른 예를 들면 1 : 0.05 내지 10, 또 다른 예를 들면 1 : 0.1 내지 8일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The glass frit has a total mole % of lead (Pb), tellurium (Te) and lithium (Li) of 50 to 95 mole %, and a mole ratio of calcium (Ca) and silicon (Si) of 1: 0.005 to 10 lead- and a tellurium-lithium-calcium-silicon-oxide (Pb-Te-Li-Ca-Si-O)-based glass frit. Since the aluminum oxide layer is relatively hard, it is difficult to etch the aluminum oxide layer with a conventional glass frit, and as a result, there is a problem in that the contact resistance of the solar cell is increased. However, the above-described Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains a predetermined amount of lead, tellurium, lithium, calcium and silicon, so that an appropriate level of Ca-Si-Al ternary reaction during the firing process It is possible to directly etch the aluminum oxide layer by inducing , and as a result, the solar cell can have low contact resistance and excellent conversion efficiency. For example, the total mole % of lead (Pb), tellurium (Te) and lithium (Li) in the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit is 50 to 95 mol%, for example 60 to 90 mol%, for example, may be 55 to 80 mol%, but is not limited thereto. For example, the molar ratio of calcium (Ca) and silicon (Si) in the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit is 1: 0.005 to 10, for example 1: 0.05 to 10, another example For example, it may be 1: 0.1 to 8, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 납(Pb) 산화물을 0.1 내지 60 몰%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항이 개선되고, 변환효율이 우수할 수 있다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 납(Pb) 산화물을 5 내지 50 몰%, 다른 예를 들면 10 내지 50 몰%, 또 다른 예를 들면 10 내지 45 몰%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may include lead (Pb) oxide in an amount of 0.1 to 60 mol%. In the above range, the contact resistance may be improved and the conversion efficiency may be excellent. For example, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains 5 to 50 mol% of lead (Pb) oxide, for example, 10 to 50 mol%, for another example, from 10 to 45 mol%. %, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 텔루륨(Te) 산화물을 15 내지 70 몰%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항이 개선되고, 변환효율이 우수할 수 있다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 텔루륨(Te) 산화물을 15 내지 60 몰%, 다른 예를 들면 15 내지 55 몰%, 또 다른 예를 들면 15 내지 45 몰%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may include tellurium (Te) oxide in an amount of 15 to 70 mol%. In the above range, the contact resistance may be improved and the conversion efficiency may be excellent. For example, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains 15 to 60 mol% of tellurium (Te) oxide, for example 15 to 55 mol%, for another example 15 to 45 mol%. It may be included in mole %, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 리튬(Li) 산화물을 0.1 내지 35 몰%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항이 개선되고, 변환효율이 우수할 수 있다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 리튬(Li) 산화물을 1 내지 30 몰%, 다른 예를 들면 5 내지 25 몰%, 또 다른 예를 들면 8 내지 20 몰%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may include lithium (Li) oxide in an amount of 0.1 to 35 mol%. In the above range, the contact resistance may be improved and the conversion efficiency may be excellent. For example, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains 1 to 30 mol% of lithium (Li) oxide, for example 5 to 25 mol%, for another example, 8 to 20 mol% %, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 칼슘(Ca) 산화물을 0.1 내지 15 몰%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항이 개선되고, 변환효율이 우수할 수 있다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 칼슘(Ca) 산화물을 0.1 내지 10 몰%, 다른 예를 들면 0.1 내지 8 몰%, 또 다른 예를 들면 0.2 내지 6 몰%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may include calcium (Ca) oxide in an amount of 0.1 to 15 mol%. In the above range, the contact resistance may be improved and the conversion efficiency may be excellent. For example, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains 0.1 to 10 mol% of calcium (Ca) oxide, for example 0.1 to 8 mol%, for another example, 0.2 to 6 mol% %, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 규소(Si) 산화물을 0.1 내지 30 몰%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉저항이 개선되고, 변환효율이 우수할 수 있다. 예를 들면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 규소(Si) 산화물을 0.1 내지 20 몰%, 다른 예를 들면 0.5 내지 15 몰%, 또 다른 예를 들면 1 내지 10 몰%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit may include 0.1 to 30 mol% of silicon (Si) oxide. In the above range, the contact resistance may be improved and the conversion efficiency may be excellent. For example, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains 0.1 to 20 mol% of silicon (Si) oxide, for example 0.5 to 15 mol%, for another example, 1 to 10 mol% %, but is not limited thereto.
일 구현예에 따르면, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 비스무스(Bi), 아연(Zn), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 은(Ag), 철(Fe), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 세슘(Cs), 니오븀(Nb), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 셀레늄(Se), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 탈륨(Tl), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce) 및 붕소(B) 중 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 알루미늄(Al) 산화물을 0 초과 내지 5 몰%(예를 들면, 0.1 내지 5 몰%, 다른 예를 들면 0.1 내지 3 몰%)로 더 포함할 수 있으며, 이러한 경우, 유리 프릿이 알루미늄 산화물층을 과도하게 식각하는 것은 방지할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit is bismuth (Bi), zinc (Zn), sodium (Na), phosphorus (P), germanium (Ge), gallium (Ga) , silver (Ag), iron (Fe), tungsten (W), magnesium (Mg), molybdenum (Mo), cesium (Cs), niobium (Nb), strontium (Sr), titanium (Ti), tin (Sn) , indium (In), vanadium (V), barium (Ba), nickel (Ni), copper (Cu), potassium (K), arsenic (As), selenium (Se), cobalt (Co), zirconium (Zr) , manganese (Mn), aluminum (Al), thallium (Tl), tantalum (Ta), cerium (Ce), and may further include one or more of boron (B). For example, a Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains greater than 0 to 5 mole % (eg 0.1 to 5 mole %, other such as 0.1 to 3 mole %) aluminum (Al) oxide. %), and in this case, it is possible to prevent the glass frit from excessively etching the aluminum oxide layer, but is not limited thereto.
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. 상기 평균 입경(D50)은 유리 프릿을 이소프로필알코올(IPA) 중에서 25℃에서 3분 동안 초음파 분산시킨 후 CILAS社에서 제작한 1064LD 모델을 사용하여 측정될 수 있다.The shape and size of the glass frit are not particularly limited. For example, the shape of the glass frit may be spherical or irregular, and the average particle diameter (D 50 ) of the glass frit may be 0.1 to 10 μm. The average particle diameter (D 50 ) may be measured using a 1064LD model manufactured by CILAS after ultrasonically dispersing the glass frit in isopropyl alcohol (IPA) at 25° C. for 3 minutes.
유리 프릿은 통상의 방법을 사용하여 상술한 원소 및/또는 원소 산화물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 상술한 원소 및/또는 원소 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.Glass frits may be prepared from the elements and/or element oxides described above using conventional methods. For example, after mixing the above-described elements and/or element oxides using a ball mill or a planetary mill, the mixed composition is melted at 800 to 1,300°C, and 25°C After quenching in the , the obtained result can be obtained by pulverizing by a disk mill, a planetary mill, or the like.
상기 전극은 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함한 태양 전지 전극 형성용 조성물로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 혼합하여 태양 전지 전극 형성용 조성물을 형성한 후 이를 알루미늄 산화물층 상에 도포한 후 소성하여 형성될 수 있다. 도전성 분말 및 유리 프릿에 대해서는 상술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.The electrode may be formed from a composition for forming a solar cell electrode including a conductive powder, a glass frit, and an organic vehicle. For example, it may be formed by mixing a conductive powder, a glass frit, and an organic vehicle to form a composition for forming a solar cell electrode, coating it on an aluminum oxide layer, and then sintering. Since the conductive powder and the glass frit have been described above, a detailed description thereof will be omitted.
유기 비히클은 태양 전지 전극 형성용 조성물의 무기성분과 기계적 혼합을 통하여 조성물에 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여한다.The organic vehicle imparts viscosity and rheological properties suitable for printing to the composition through mechanical mixing with the inorganic component of the composition for forming a solar cell electrode.
유기 비히클은 통상적으로 태양 전지 전극 형성용 조성물에 사용되는 유기 비히클이 사용될 수 있으며, 바인더 수지와 용매 등을 포함할 수 있다.As the organic vehicle, an organic vehicle typically used in a composition for forming a solar cell electrode may be used, and may include a binder resin, a solvent, and the like.
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.As the binder resin, an acrylate-based resin or a cellulose-based resin may be used. For example, ethyl cellulose may be used as the binder resin. In another example, as the binder resin, ethyl hydroxyethyl cellulose, nitrocellulose, a mixture of ethyl cellulose and phenol resin, alkyd resin, phenol-based resin, acrylic acid ester-based resin, xylene-based resin, polybutene-based resin, polyester-based resin , urea-based resin, melamine-based resin, vinyl acetate-based resin, wood rosin, or polymethacrylate of alcohol may be used.
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) 등이 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the solvent include hexane, toluene, ethyl cellosolve, cyclohexanone, butyl cellosolve, butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), dibutyl carbitol (diethylene glycol dibutyl ether), butyl carbitol acetate (diethylene glycol monobutyl ether acetate), propylene glycol monomethyl ether, hexylene glycol, terpineol, methyl ethyl ketone, benzyl alcohol, gamma butyrolactone, ethyl lactate or 2,2; 4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (eg, Texanol) and the like may be used alone or in combination.
도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클의 사용량은 특별히 한정되지 않는다. 도전성 분말은, 예를 들면 태양 전지 전극 형성용 조성물 총 중량 중 60 내지 95 중량%, 다른 예를 들면 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 태양 전지의 변환효율이 우수하며 페이스트화가 원활히 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유리 프릿은, 예를 들면 태양 전지 전극 형성용 조성물 총 중량 중 0.1 내지 20중량%, 다른 예를 들면 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 다양한 면저항 하에서 p-n 접합 안정성을 확보할 수 있고 저항을 최소화시킬 수 있으며 종국적으로 태양 전지의 효율을 개선할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기 비히클은, 예를 들면 태양 전지 전극 형성용 조성물 총 중량 중 1 내지 30 중량%, 다른 예를 들면 3 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 충분한 접착강도와 우수한 인쇄성을 확보할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The amount of the conductive powder, glass frit and organic vehicle to be used is not particularly limited. The conductive powder, for example, may be included in an amount of 60 to 95% by weight, for example, 70 to 90% by weight of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, and the conversion efficiency of the solar cell is excellent in the above range and the paste is smoothly formed. may be made, but is not limited thereto. The glass frit, for example, may be included in an amount of 0.1 to 20% by weight, for example, 0.1 to 10% by weight of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, and pn junction stability can be secured under various sheet resistances in the above range, It is possible to minimize the resistance and ultimately improve the efficiency of the solar cell, but is not limited thereto. The organic vehicle may be included, for example, in an amount of 1 to 30% by weight, for example, 3 to 20% by weight of the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, and sufficient adhesive strength and excellent printability can be ensured in the above range. However, the present invention is not limited thereto.
태양 전지 전극 형성용 조성물은 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 태양 전지 전극 형성용 조성물 총 중량 중 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있으나, 필요에 따라 그 함량을 변경할 수 있다.In addition to the above components, the composition for forming a solar cell electrode contains a dispersant, a thixotropic agent, a plasticizer, a viscosity stabilizer, an antifoaming agent, a pigment, a UV stabilizer, an antioxidant, a coupling agent, etc. as necessary to improve flow characteristics, process characteristics and stability. It may further include alone or two or more types. These may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition for forming a solar cell electrode, but the content may be changed as needed.
상술한 태양 전지는 PESC(passivated emitter solar cell), PERC(passivated emitter and rear cell) 또는 PERL(passivated emitter real locally diffused) 구조의 태양 전지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The above-described solar cell may include, but is not limited to, a solar cell having a passivated emitter solar cell (PEC), a passivated emitter and rear cell (PERC), or a passivated emitter real locally diffused (PERL) structure.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 태양 전지(100)는 p층(또는 n층)인 제1도전형 영역(112) 및 에미터로서 n층(또는 p층)인 제2도전형 영역(111)을 포함한 기판(110)을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
기판(110)의 상부면은 태양 전지(100)의 전면부로서, 기판(110)의 상부면에는 알루미늄 산화물층(130), 및 알루미늄 산화물층(130)을 관통하여 제2도전형 영역(111)에 연결되는 전면 전극(121)이 형성되어 있다. 전면 전극(121)은 도전성 분말 및 상술한 소정의 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿을 포함할 수 있다.The upper surface of the
기판(110)의 하부면은 태양 전지(100)의 후면부로서, 기판(110)의 하부면에는 후면 전극(122)이 형성되어 있다.A lower surface of the
일 구현예에 따르면, 제2도전형 영역(111) 및 알루미늄 산화물층(130) 사이에, 알루미늄 산화물층(130) 상부면에, 또는 둘다에 알루미늄 산화물층을 제외한 패시베이션용 층(미도시), 예를 들면 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층 및/또는 실리콘 질화산화물층이 추가로 형성될 수 있으며, 이들의 적층 순서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2도전형 영역(111) 상부면에 실리콘 산화물층/실리콘 질화물층/알루미늄 산화물층(130)이 순서대로 적층될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, between the second
일 구현예에 따르면, 알루미늄 산화물층(130)은 텍스쳐링(texturing) 구조를 가질 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층 및/또는 실리콘 질화산화물층을 더 포함하는 경우, 알루미늄 산화물층(130), 및 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층 및/또는 실리콘 질화산화물층 중 1종 이상은 텍스쳐링 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment, the
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 태양 전지를 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically shows a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 태양 전지(200)는 p층(또는 n층)인 제1도전형 영역(212) 및 에미터로서 n층(또는 p층)인 제2도전형 영역(211)을 포함한 기판(210)을 구비하고, 기판(210)의 상부면은 전면 전극(221)이 형성되어 있고, 기판(210)의 하부면은 알루미늄 산화물층(230), 및 알루미늄 산화물층(230)을 관통하여 제1도전형 영역(212)에 연결되는 후면 전극(222)이 형성되어 있다. 후면 전극(222)은 도전성 분말 및 상술한 소정의 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
일 구현예에 따르면, 제1도전형 영역(212) 및 알루미늄 산화물층(230) 사이에, 알루미늄 산화물층(230) 하부면에, 또는 둘다에 알루미늄 산화물층을 제외한 패시베이션용 층(미도시), 예를 들면 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층 및/또는 실리콘 질화산화물층이 추가로 형성될 수 있으며, 이들의 적층 순서는 특별히 제한되지 않으며, 이들은 선택적으로 텍스쳐링 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment, between the first
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 태양 전지를 개략적으로 도시한 것이다.3 schematically shows a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 태양 전지(300)는 p층(또는 n층)인 제1도전형 영역(312) 및 에미터로서 n층(또는 p층)인 제2도전형 영역(311)을 포함한 기판(310)을 구비하고, 기판(310)의 상부면은 알루미늄 산화물층(330), 및 알루미늄 산화물층(330)을 관통하여 제2도전형 영역(311)에 연결되는 전면 전극(321)이 형성되어 있고, 기판(310)의 하부면은 알루미늄 산화물층(330), 및 알루미늄 산화물층(330)을 관통하여 제1도전형 영역(312)에 연결되는 후면 전극(322)이 형성되어 있다. 전면 전극(321) 및 후면 전극(322) 각각은 도전성 분말 및 상술한 소정의 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
일 구현예에 따르면, 제2도전형 영역(311) 및 알루미늄 산화물층(330) 사이에, 알루미늄 산화물층(330) 상부면에, 제1도전형 영역(312) 및 알루미늄 산화물층(330) 사이에, 및/또는 알루미늄 산화물층(330) 하부면에 알루미늄 산화물층을 제외한 패시베이션용 층(미도시), 예를 들면 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층 및/또는 실리콘 질화산화물층이 추가로 형성될 수 있으며, 이들의 적층 순서는 특별히 제한되지 않으며, 이들은 선택적으로 텍스쳐링 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment, between the second
상술한 태양 전지는 적어도 일면에 알루미늄 산화물층이 형성된 기판 상에 태양 전지 전극 형성용 조성물을 인쇄하고 소성하여 후면 전극 및 전면 전극을 형성하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 전극 형성용 조성물을 웨이퍼의 후면에 인쇄 도포한 후, 200 내지 400℃에서 10 내지 60초 동안 건조하여 후면 전극을 위한 사전 준비 단계를 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 전면에 태양 전지 전극 형성용 조성물을 인쇄한 후 건조하여 전면 전극을 위한 사전 준비단계를 수행할 수 있다. 이후에, 400 내지 950℃에서 30 내지 210초 동안 소성하는 소성 과정을 수행하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성할 수 있다.The above-described solar cell may be manufactured by printing and firing a composition for forming a solar cell electrode on a substrate having an aluminum oxide layer formed on at least one surface to form a rear electrode and a front electrode. For example, after the composition for forming a solar cell electrode is printed and applied to the rear surface of the wafer, it is dried at 200 to 400° C. for 10 to 60 seconds to perform a pre-preparation step for the rear electrode. In addition, the composition for forming a solar cell electrode may be printed on the front surface of the wafer and dried to perform a pre-preparation step for the front electrode. Thereafter, a firing process of firing at 400 to 950° C. for 30 to 210 seconds may be performed to form the front electrode and the rear electrode.
이하, 실시예를 들어 본 발명의 일 구현예를 따르는 태양 전지에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in more detail by way of example. However, this is presented as a preferred example of the present invention, and it cannot be construed as limiting the present invention in any sense.
실시예Example
실시예 1Example 1
바인더 수지로서 에틸셀룰로오스(STD4, Dow chemical社) 2 중량부를 용매인 터핀올(Nippon Terpine社) 6.5 중량부로 60℃에서 충분히 용해한 후, 평균 입경이 2.0 ㎛인 구형의 은 분말(4-8F, Dowa社) 90 중량부, 평균 입경이 1.0 ㎛인 하기 표 1의 유리 프릿 A 1.5 중량부를 투입하여 골고루 믹싱한 후, 3롤 혼련기로 혼합 분산시켜 태양 전지 전극 형성용 조성물을 제조하였다.After sufficiently dissolving 2 parts by weight of ethyl cellulose (STD4, Dow chemical) as a binder resin at 60° C. with 6.5 parts by weight of terpinol (Nippon Terpine) as a solvent, spherical silver powder (4-8F, Dowa) having an average particle diameter of 2.0 μm Company) 90 parts by weight, 1.5 parts by weight of the glass frit A of Table 1 below having an average particle diameter of 1.0 μm, mixed evenly, and mixed and dispersed with a 3-roll kneader to prepare a composition for forming a solar cell electrode.
웨이퍼(보론이 도핑된 p 타입 웨이퍼)전면에 텍스쳐링(texturing)한 후, POCl3로 n+층을 형성하고, 그 위에 알루미늄 산화물층을 형성시킨 mono crystalline 웨이퍼의 후면에 알루미늄 페이스트를 인쇄한 후 300℃에서 30초 동안 건조하였다. 이후, 웨이퍼전면에 상기 제조한 태양 전지 전극 형성용 조성물을 스크린 인쇄하고 300℃에서 30초 동안 건조시켰다. 상기 과정으로 형성된 셀을 벨트형 소성로를 사용하여 940℃에서 70초간 소성하여 태양 전지 셀을 제조하였다.After texturing on the entire surface of the wafer (boron-doped p-type wafer) , an n+ layer is formed with POCl 3 , and aluminum paste is printed on the back side of the monocrystalline wafer on which an aluminum oxide layer is formed. dried for 30 seconds. Thereafter, the prepared composition for forming a solar cell electrode was screen-printed on the entire surface of the wafer and dried at 300° C. for 30 seconds. The cell formed by the above process was fired at 940° C. for 70 seconds using a belt-type firing furnace to prepare a solar cell.
실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 3Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 3
유리 프릿 A 대신 하기 표 1의 유리 프릿 B 내지 H를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 태양 전지를 제조하였다.A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that glass frits B to H of Table 1 were used instead of glass frit A.
(몰%)PbO
(mole%)
(몰%)TeO 2
(mole%)
(몰%)Li 2 O
(mole%)
(몰%)CaO
(mole%)
(몰%)SiO 2
(mole%)
(몰%)Al 2 O 3
(mole%)
(몰비)Ca: Si
(molar ratio)
(몰%)Pb + Te + Li
(mole%)
평가예: 전기적 특성Evaluation Example: Electrical Characteristics
실시예 및 비교예에서 제조된 태양 전지 셀에 대하여 태양 전지 효율 측정 장비(Halm, Fortix tech社)를 사용하여 단락전류(Isc, 단위: A), 개방전압(Voc, 단위: mV), 직렬 저항(Rs, 단위: Ω), 변환 효율(Eff, 단위: %), Fill Factor(FF, 단위:%)를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.Short-circuit current (Isc, unit: A), open-circuit voltage (Voc, unit: mV), series resistance using solar cell efficiency measuring equipment (Halm, Fortix tech) for the solar cells prepared in Examples and Comparative Examples (Rs, unit: Ω), conversion efficiency (Eff, unit: %), and Fill Factor (FF, unit: %) were measured, and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 알루미늄 산화물층 상에 본 발명의 유리 프릿을 포함한 전극을 구비한 실시예 1 내지 5의 태양 전지는 그렇지 않은 비교예 1 내지 3에 비해 접촉저항이 낮고 변환효율이 우수한 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 2 above, the solar cells of Examples 1 to 5 having the electrode including the glass frit of the present invention on the aluminum oxide layer have lower contact resistance and conversion compared to Comparative Examples 1 to 3, which is not. It can be seen that the efficiency is excellent.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Up to now, the present invention has been looked at mainly with respect to the embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in modified forms without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
100, 200, 300 : 태양 전지
110, 210, 310 : 기판
111, 211, 311 : 제2도전형 영역
112, 212, 312 : 제1도전형 영역
120, 220, 320 : 전극
121, 221, 321 : 전면 전극
122, 222, 322 : 후면 전극
130, 230, 330 : 알루미늄 산화물층100, 200, 300: solar cell
110, 210, 310: substrate
111, 211, 311: second conductive type region
112, 212, 312: first conductive type region
120, 220, 320: electrode
121, 221, 321: front electrode
122, 222, 322: back electrode
130, 230, 330: aluminum oxide layer
Claims (10)
상기 기판의 적어도 일면에 형성된 알루미늄 산화물층; 및
상기 알루미늄 산화물층을 관통하여 상기 제1도전형 영역 또는 제2도전형 영역에 연결되는 전극; 을 포함하는 태양 전지이며,
상기 전극은 도전성 분말 및 유리 프릿을 포함하고,
상기 유리 프릿은 납(Pb), 텔루륨(Te) 및 리튬(Li)의 합계 몰%가 50 내지 95 몰%이고, 칼슘(Ca) 및 규소(Si)의 몰비가 1 : 0.005 내지 10인 납-텔루륨-리튬-칼슘-규소-산화물(Pb-Te-Li-Ca-Si-O)계 유리 프릿을 포함하는, 태양 전지.
a substrate including a first conductivity type region and a second conductivity type region forming a pn junction with the first conductivity type region;
an aluminum oxide layer formed on at least one surface of the substrate; and
an electrode connected to the first conductive region or the second conductive region through the aluminum oxide layer; A solar cell comprising
The electrode comprises a conductive powder and a glass frit,
In the glass frit, the total mole % of lead (Pb), tellurium (Te) and lithium (Li) is 50 to 95 mole %, and the mole ratio of calcium (Ca) and silicon (Si) is 1: 0.005 to 10 lead. - A solar cell comprising a glass frit based on tellurium-lithium-calcium-silicon-oxide (Pb-Te-Li-Ca-Si-O).
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 납(Pb) 산화물을 0.1 내지 60 몰%로 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit comprises lead (Pb) oxide in an amount of 0.1 to 60 mol%, a solar cell.
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 텔루륨(Te) 산화물을 15 내지 70 몰%로 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit comprises 15 to 70 mol% of tellurium (Te) oxide.
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 리튬(Li) 산화물을 0.1 내지 35 몰%로 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit comprises lithium (Li) oxide in an amount of 0.1 to 35 mol%, a solar cell.
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 칼슘(Ca) 산화물을 0.1 내지 15 몰%로 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit contains calcium (Ca) oxide in an amount of 0.1 to 15 mol%, a solar cell.
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 규소(Si) 산화물을 0.1 내지 30 몰%로 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit comprises a silicon (Si) oxide in an amount of 0.1 to 30 mol%, a solar cell.
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 비스무스(Bi), 아연(Zn), 나트륨(Na), 인(P), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 은(Ag), 철(Fe), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 세슘(Cs), 니오븀(Nb), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 인듐(In), 바나듐(V), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 칼륨(K), 비소(As), 셀레늄(Se), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 탈륨(Tl), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce) 및 붕소(B) 중 1종 이상의 원소를 더 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit is bismuth (Bi), zinc (Zn), sodium (Na), phosphorus (P), germanium (Ge), gallium (Ga), silver (Ag) , iron (Fe), tungsten (W), magnesium (Mg), molybdenum (Mo), cesium (Cs), niobium (Nb), strontium (Sr), titanium (Ti), tin (Sn), indium (In) , vanadium (V), barium (Ba), nickel (Ni), copper (Cu), potassium (K), arsenic (As), selenium (Se), cobalt (Co), zirconium (Zr), manganese (Mn) , A solar cell further comprising at least one of aluminum (Al), thallium (Tl), tantalum (Ta), cerium (Ce), and boron (B).
상기 Pb-Te-Li-Ca-Si-O계 유리 프릿은 알루미늄(Al) 산화물을 0 초과 내지 5 몰%로 더 포함하는, 태양 전지.
According to claim 1,
The Pb-Te-Li-Ca-Si-O-based glass frit further comprises more than 0 to 5 mol% of aluminum (Al) oxide.
상기 전극은 도전성 분말, 유리 프릿 및 유기 비히클을 포함하는 태양 전지 전극 형성용 조성물로부터 제조되는, 태양 전지.
According to claim 1,
The electrode is prepared from a composition for forming a solar cell electrode comprising a conductive powder, a glass frit and an organic vehicle.
상기 조성물은,
상기 도전성 분말 60 내지 95 중량%;
상기 유리 프릿 0.1 내지 20 중량%; 및
상기 유기 비히클 1 내지 30 중량%; 를 포함하는, 태양 전지10. The method of claim 9,
The composition is
60 to 95 wt% of the conductive powder;
0.1 to 20% by weight of the glass frit; and
1 to 30% by weight of the organic vehicle; A solar cell comprising
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