KR20240059873A - 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물 - Google Patents
저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240059873A KR20240059873A KR1020220140880A KR20220140880A KR20240059873A KR 20240059873 A KR20240059873 A KR 20240059873A KR 1020220140880 A KR1020220140880 A KR 1020220140880A KR 20220140880 A KR20220140880 A KR 20220140880A KR 20240059873 A KR20240059873 A KR 20240059873A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- paste composition
- less
- silver paste
- resin
- Prior art date
Links
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 136
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 105
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 72
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 55
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 55
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 45
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 44
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 claims abstract description 33
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 24
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 24
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 24
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 claims description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000003055 glycidyl group Chemical group C(C1CO1)* 0.000 claims description 5
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 4
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 3
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- YOMVJXWHNWGAMU-UHFFFAOYSA-N [Ag]#P Chemical compound [Ag]#P YOMVJXWHNWGAMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 55
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 11
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 9
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 8
- 229920013820 alkyl cellulose Polymers 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 1-(2-butoxyethoxy)butane Chemical compound CCCCOCCOCCCC GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 4
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 3
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 3
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N tetralin Chemical compound C1=CC=C2CCCCC2=C1 CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOCC1CO1 JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FBHPRUXJQNWTEW-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-2-methylimidazole Chemical compound CC1=NC=CN1CC1=CC=CC=C1 FBHPRUXJQNWTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZFFMLCVRJBZUDZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbutane Chemical group CC(C)C(C)C ZFFMLCVRJBZUDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LLPKQRMDOFYSGZ-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=CN=C(C)N1 LLPKQRMDOFYSGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YTWBFUCJVWKCCK-UHFFFAOYSA-N 2-heptadecyl-1h-imidazole Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC1=NC=CN1 YTWBFUCJVWKCCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CRWNQZTZTZWPOF-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-4-phenylpyridine Chemical compound C1=NC(C)=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 CRWNQZTZTZWPOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIDDPPKZYZTEGS-UHFFFAOYSA-N 3-(2-ethyl-4-methylimidazol-1-yl)propanenitrile Chemical compound CCC1=NC(C)=CN1CCC#N UIDDPPKZYZTEGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHJIDZUQMHKGRE-UHFFFAOYSA-N 7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl 2-(7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl)acetate Chemical compound C1CC2OC2CC1OC(=O)CC1CC2OC2CC1 NHJIDZUQMHKGRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- XFUOBHWPTSIEOV-UHFFFAOYSA-N bis(oxiran-2-ylmethyl) cyclohexane-1,2-dicarboxylate Chemical compound C1CCCC(C(=O)OCC2OC2)C1C(=O)OCC1CO1 XFUOBHWPTSIEOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N butyl acetate Chemical compound CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 150000002168 ethanoic acid esters Chemical class 0.000 description 2
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010944 ethyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- IIEWJVIFRVWJOD-UHFFFAOYSA-N ethylcyclohexane Chemical compound CCC1CCCCC1 IIEWJVIFRVWJOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229920013821 hydroxy alkyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- HJOVHMDZYOCNQW-UHFFFAOYSA-N isophorone Chemical compound CC1=CC(=O)CC(C)(C)C1 HJOVHMDZYOCNQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N methylcyclohexane Chemical compound CC1CCCCC1 UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003087 methylethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001921 poly-methyl-phenyl-siloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ARCGXLSVLAOJQL-UHFFFAOYSA-N trimellitic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1 ARCGXLSVLAOJQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NOQONXWBCSGVGF-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-triphenylimidazole Chemical compound C=1C=CC=CC=1N1C=C(C=2C=CC=CC=2)N=C1C1=CC=CC=C1 NOQONXWBCSGVGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NYLCCBLDCDRPRW-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethyl-2-(1-methyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-3-yl)-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane-3-carboxylic acid Chemical compound C1CC(O2)C2(C)CC1C1C2(C)OC2CCC1(C)C(O)=O NYLCCBLDCDRPRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKKDZZRICRFGSD-UHFFFAOYSA-N 1-benzylimidazole Chemical compound C1=CN=CN1CC1=CC=CC=C1 KKKDZZRICRFGSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDHGFCVQWMDIQX-UHFFFAOYSA-N 1-ethenyl-2-methylimidazole Chemical compound CC1=NC=CN1C=C BDHGFCVQWMDIQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-(2-ethoxyethoxy)ethane Chemical compound CCOCCOCCOCC RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOLQKTGDSGKSKJ-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxypropan-2-ol Chemical compound CCOCC(C)O JOLQKTGDSGKSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SEULWJSKCVACTH-UHFFFAOYSA-N 1-phenylimidazole Chemical compound C1=NC=CN1C1=CC=CC=C1 SEULWJSKCVACTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CHTYYFOORKYAAV-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethyl-2-(3-methyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-3-yl)-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane-3-carboxylic acid Chemical compound C1CC2OC2CC1(C)C1(C)C2OC2CCC1(C)C(O)=O CHTYYFOORKYAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XIOGJAPOAUEYJO-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyphenyl)-4,5-diphenyl-1h-imidazole Chemical compound COC1=CC=CC=C1C1=NC(C=2C=CC=CC=2)=C(C=2C=CC=CC=2)N1 XIOGJAPOAUEYJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OPHSKKPSEMOQLM-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylethenyl)-1h-imidazole Chemical compound N=1C=CNC=1C=CC1=CC=CC=C1 OPHSKKPSEMOQLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)oxirane;4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol Chemical compound ClCC1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-4-heptanone Chemical compound CC(C)CC(=O)CC(C)C PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YAXVEVGFPVWPKA-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(4-methoxyphenyl)ethenyl]-1h-imidazole Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C=CC1=NC=CN1 YAXVEVGFPVWPKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLLDUURXGMDOCY-UHFFFAOYSA-N 2-butyl-1h-imidazole Chemical compound CCCCC1=NC=CN1 SLLDUURXGMDOCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQAMFDRRWURCFQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1h-imidazole Chemical compound CCC1=NC=CN1 PQAMFDRRWURCFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUZOLVDRTWTQJB-UHFFFAOYSA-N 2-heptadec-1-enyl-5-methyl-1h-imidazole Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC=CC1=NC(C)=CN1 XUZOLVDRTWTQJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFWOZDRUDBNGSY-UHFFFAOYSA-N 2-heptadecyl-5-methyl-1h-imidazole Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC1=NC(C)=CN1 RFWOZDRUDBNGSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIQHSJOKAUDDLN-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-propylimidazole Chemical compound CCCN1C=CN=C1C SIQHSJOKAUDDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WBDSXISQIHMTGL-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-4,5-diphenyl-1h-imidazole Chemical compound N1C(C)=NC(C=2C=CC=CC=2)=C1C1=CC=CC=C1 WBDSXISQIHMTGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSKPCWYORDSBPC-UHFFFAOYSA-N 2-naphthalen-2-yl-4,5-diphenyl-1h-imidazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=C(C=2C=CC=CC=2)NC(C=2C=C3C=CC=CC3=CC=2)=N1 GSKPCWYORDSBPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-imidazole Chemical compound C1=CNC(C=2C=CC=CC=2)=N1 ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCGFUIQPSOCUHI-UHFFFAOYSA-N 2-propan-2-yloxyethanol Chemical compound CC(C)OCCO HCGFUIQPSOCUHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPOLYUOBDJSLRC-UHFFFAOYSA-N 2-undec-1-enyl-1h-imidazole Chemical compound CCCCCCCCCC=CC1=NC=CN1 UPOLYUOBDJSLRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLEASVZEQBICSN-UHFFFAOYSA-N 2-undecyl-1h-imidazole Chemical compound CCCCCCCCCCCC1=NC=CN1 LLEASVZEQBICSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OVUCUBMCRPYGJA-UHFFFAOYSA-N 3,4-dimethyl-2-[(4-methyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-3-yl)methyl]-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane-3-carboxylic acid Chemical compound CC1CC2OC2CC1CC1C2OC2CC(C)C1(C)C(O)=O OVUCUBMCRPYGJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHXPPJKKWUKLDS-UHFFFAOYSA-N 3,5-dimethyl-2-(5-methyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-3-yl)-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane-3-carboxylic acid Chemical compound C1C2OC2C(C)CC1C1C2OC2C(C)CC1(C)C(O)=O BHXPPJKKWUKLDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SESYNEDUKZDRJL-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methylimidazol-1-yl)propanenitrile Chemical compound CC1=NC=CN1CCC#N SESYNEDUKZDRJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVYPJEBKDLFIDL-UHFFFAOYSA-N 3-(2-phenylimidazol-1-yl)propanenitrile Chemical compound N#CCCN1C=CN=C1C1=CC=CC=C1 BVYPJEBKDLFIDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZUPZARBRLCVCB-UHFFFAOYSA-N 3-(2-undecylimidazol-1-yl)propanenitrile Chemical compound CCCCCCCCCCCC1=NC=CN1CCC#N SZUPZARBRLCVCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPJQFPBIFZYRLB-UHFFFAOYSA-N 3-(4,5-diphenyl-1h-imidazol-2-yl)phenol Chemical compound OC1=CC=CC(C=2NC(=C(N=2)C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 UPJQFPBIFZYRLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DAJFVZRDKCROQC-UHFFFAOYSA-N 3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl-tripropoxysilane Chemical compound CCCO[Si](OCCC)(OCCC)CCCOCC1CO1 DAJFVZRDKCROQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBAMNGURPMUTG-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-hydroxycyclohexyl)propan-2-yl]cyclohexan-1-ol Chemical compound C1CC(O)CCC1C(C)(C)C1CCC(O)CC1 CDBAMNGURPMUTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RIAHASMJDOMQER-UHFFFAOYSA-N 5-ethyl-2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CCC1=CN=C(C)N1 RIAHASMJDOMQER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXQFGCIAJSWBTO-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-4-[(5-methyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl)methyl]-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane-4-carboxylic acid Chemical compound C1CC2OC2C(C)C1(C(O)=O)CC1CCC2OC2C1C UXQFGCIAJSWBTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MJZYCDYAVCQQEQ-UHFFFAOYSA-N 5-tert-butyl-2-(4,5-diphenyl-1H-imidazol-2-yl)phenol Chemical compound OC1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1C1=NC(C=2C=CC=CC=2)=C(C=2C=CC=CC=2)N1 MJZYCDYAVCQQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULKLGIFJWFIQFF-UHFFFAOYSA-N 5K8XI641G3 Chemical compound CCC1=NC=C(C)N1 ULKLGIFJWFIQFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UTOXHKZBTMSHOW-UHFFFAOYSA-N 6-(4,5-diphenyl-1h-imidazol-2-yl)-3,6-dimethylcyclohexa-2,4-dien-1-amine Chemical compound C1=CC(C)=CC(N)C1(C)C1=NC(C=2C=CC=CC=2)=C(C=2C=CC=CC=2)N1 UTOXHKZBTMSHOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YXALYBMHAYZKAP-UHFFFAOYSA-N 7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-ylmethyl 7-oxabicyclo[4.1.0]heptane-4-carboxylate Chemical compound C1CC2OC2CC1C(=O)OCC1CC2OC2CC1 YXALYBMHAYZKAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100004287 Caenorhabditis elegans best-6 gene Proteins 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940072049 amyl acetate Drugs 0.000 description 1
- PGMYKACGEOXYJE-UHFFFAOYSA-N anhydrous amyl acetate Natural products CCCCCOC(C)=O PGMYKACGEOXYJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- IKZDMJSZEMDIMC-UHFFFAOYSA-N chembl389656 Chemical compound OC1=CC=CC=C1C1=NC(C=2C=CC=CC=2)=C(C=2C=CC=CC=2)N1 IKZDMJSZEMDIMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- QSAWQNUELGIYBC-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1CCCCC1C(O)=O QSAWQNUELGIYBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940019778 diethylene glycol diethyl ether Drugs 0.000 description 1
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940075557 diethylene glycol monoethyl ether Drugs 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-M heptanoate Chemical compound CCCCCCC([O-])=O MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 1
- GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N iso-butyl acetate Natural products CC(C)COC(C)=O GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M isocaproate Chemical compound CC(C)CCC([O-])=O FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JMMWKPVZQRWMSS-UHFFFAOYSA-N isopropanol acetate Natural products CC(C)OC(C)=O JMMWKPVZQRWMSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940011051 isopropyl acetate Drugs 0.000 description 1
- GWYFCOCPABKNJV-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid Chemical compound CC(C)CC(O)=O GWYFCOCPABKNJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid methyl ester Natural products COC(=O)CC(C)C OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N methyl-cycloheptane Natural products CC1CCCCCC1 GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N methylimidazole Natural products CC1=CNC=N1 XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
- B22F1/103—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing an organic binding agent comprising a mixture of, or obtained by reaction of, two or more components other than a solvent or a lubricating agent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/065—Spherical particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0466—Alloys based on noble metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 태양전지용 도전성 페이스트에 관한 것으로, 구체적으로, 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물, 보다 구체적으로 저온 소결용 이종접합(Heterojunction, HJT) 태양전지용 실버 페이스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 일 양태는 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 용매를 포함하는 실버페이스트 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 태양전지용 도전성 페이스트에 관한 것으로, 구체적으로, 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물, 보다 구체적으로 저온 소결용 이종접합(Heterojunction, HJT) 태양전지용 실버 페이스트 조성물에 관한 것이다.
태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지 및 유기고분자 태양전지 등으로 구분된다.
이러한 태양전지에서는, 입사되는 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 비율과 관계된 변환효율(Efficiency)을 높이는 것이 매우 중요하다. 변환효율을 높이기 위해서 여러 가지 연구가 행해지고 있으며, 높은 광흡수 계수를 갖는 박막을 태양전지에 포함시킴으로써 변환효율을 높이고자 하는 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
한편, 태양광을 이용한 태양전지는 p-n 접합에 사용되는 p 영역과 n 영역의 성질에 따라 동종접합(homojunction) 태양전지와 이종접합(heterojunction) 태양전지로 나눌 수 있는데, 이중 이종 접합 태양전지는 서로 다른 결정구조 또는 서로 다른 물질로 결합되는 구조를 갖는다. 상기 이종접합 태양전지의 일 양태로 비정질/결정질 실리콘 이종접합 태양전지는 기존의 확산형 결정질 실리콘 태양전지에 비해 낮은 온도에서 제작이 가능하며 높은 개방전압을 갖기 때문에 많은 관심이 집중되고 있다.
상기 이종접합에 사용되는 전극용 도전성 페이스트로서 종래에는 도전성 분말, 바인더수지, 경화제 등이 사용된 페이스트를 사용하였다. 주로 바인더 수지로는 에폭시 수지를 사용하고 있다. 그러나 종래 개발된 전극 페이스트를 가열 경화하여 생성된 전극은 세라믹 기판, 실리콘 기판에서 밀착성이 우수하지 못한 단점이 있고, 미세한 선폭을 형성하는 것에 한계가 있다. 최근 이종접합 태양전지의 고효율화가 요구됨에 따라 스크린 인쇄를 통한 세선화가 가능한 것이 요구되고 있으며, 밀착성이 우수하고, 인쇄성이 우수한 성능의 전극 페이스트가 요구되고 있다.
본 발명자들은 상기 종래 전극용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄에 적용 시 발생하는 문제점을 해소하기 위하여 예의 연구를 계속한 결과, 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지;를 특정 조합으로 사용함에 따라 스크린 인쇄에 적용 가능하여 미세선폭을 구현할 수 있으며, 여러 종류의 스크린에 적용이 가능하고, 우수한 인쇄작업성을 제공하며, 기판과의 접착성 및 도막강도가 우수한 전극을 형성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 과제는 이종접합태양전지(Hetero-junction solar cell)의 전면 전극용 등의 용도로 사용되는 도전성 페이스트를 제공하고자 하는 것으로, 250 ℃이하, 보다 구체적으로 200 ℃ 이하에서 저온 경화하여도 비저항이 낮은 도막을 형성할 수 있으며, 스크린 인쇄를 통하여 50 ㎛ 이하의 미세 선폭을 구현할 수 있으며, 인쇄작업성이 우수한 도전성 페이스트를 제공하고자 한다.
또한, 다양한 견장 각도와 선폭으로 제작된 스크린에 적용이 가능하고, 기판과의 접착성 및 도막강도가 우수한 도전성 페이스트를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 과제는 일 양태에 따른 도전성 페이스트를 이용하여 전극을 형성함으로써, 변환효율이 우수한 태양전지를 제공하고자 한다. 본 발명의 일 양태에 따른 도전성 페이스트를 사용함에 따라 곡선인자(FF)가 75% 이상인 태양전지를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 용매를 포함하는 이종접합 태양전지용 실버 페이스트 조성물에 관한 것이다.
일 양태로, 상기 커플링제는 에폭시와 반응성기를 가지는 알콕시실란계 화합물일 수 있다. 상기 반응성기는 글리시딜기, 아민기, 티올기 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
일 양태로, 상기 다관능성 에폭시 화합물은 상온에서 액상인 다관능성 에폭시 수지일 경우 코팅성 및 코팅된 표면 평탄화의 의미에서 더욱 선호되지만 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한에서는 이에 한정하지 않는다.
더욱 구체적인 일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 잔량의 용매를 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 비스페놀계 에폭시수지를 0.01 내지 2 중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 이미다졸계 화합물을 0.01 내지 0.3 중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 타이타네이트계 커플링제를 0.05 내지 2 중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 실버 페이스트 조성물을 이용한 이종접합 태양전지용 전면전극 및 이를 포함하는 이종접합 태양전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 실버 페이스트 조성물은 버스바 전극 및 핑거전극을 형성하는데 사용될 수 있으며, 특히 핑거전극에 적용되는 경우, 스크린 인쇄를 통해 미세한 선폭, 즉, 핑거라인 폭이 50 ㎛ 이하, 더욱 구체적으로 45 ㎛ 이하의 미세전극을 형성할 수 있어 이종접합 태양전지의 고효율화를 달성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 실버 페이스트 조성물은 스크린 인쇄를 위한 다양한 스크린에 적용이 가능하며, 기판과의 접착성이 우수하여 인쇄작업성이 더욱 우수한 효과가 있다.
또한, 스크린 인쇄를 통하여 형성된 도막은 불량률이 적고, 도막강도가 3H 이상으로 우수한 효과가 있다. 좋게는 KS M ISO 15184에 따른 도막강도는 3H 이상, 더욱 좋게는 3H 내지 9H, 더욱 좋게는 5H 내지 9H인 것일 수 있다.
이에 따라 본 발명의 도전성 페이스트를 이용하여 전극을 형성한 이종접합 태양전지는 곡선인자(FF)가 75 % 이상으로 종래에 비하여 매우 향상되는 효과를 달성할 수 있다.
일 구현예로서 상기 실버 페이스트 조성물은 브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14, 10 rpm)로 측정 시 점도가 500 cps 이하, 더욱 좋게는 400 cps 이하인 것을 제공할 수 있다.
일 구현예로서, 상기 실버페이스트 조성물로 제조된 전극은 실시예에 따른 측정방법으로 측정 시 체적저항(Volume resistance)이 9 μΩ·cm 이하, 더욱 좋게는 7 μΩ·cm 이하, 더 더욱 좋게는 6 μΩ·cm 이하의 특성을 부여할 수 있다.
일 구현예에서 상기 조성물로 제조된 전극은 실시예들에서 측정한 방법에 따른 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하, 좋게는 8 mΩ.cm2이하, 더욱 좋게는 7 mΩ.cm2이하, 아주 좋게는 6 mΩ.cm2이하의 특성을 부여할 수 있다.
또한, 일 구현예에 따른 상기 실버 페이스트 조성물은 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 8 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 것일 수 있다. 더욱 좋게는 핑거라인 폭이 45 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이하인 것일 수 있으며, 핑거라인 두께가 10 ㎛ 이상, 12 ㎛ 이상, 13 ㎛ 이상, 14 ㎛ 이상인 것인 스크린 인쇄 특성을 부여하는 것 일 수 있다. 또한, 단선발생 개수가 5개 이하인 것일 수 있다.
일 구현예에 따른 실버 페이스트 조성물은 전극 형성 시 가열온도가 250℃이하, 바람직하게는 200℃이하, 예를들면 60 내지 250℃, 보다 좋게는 60 내지 200℃의 낮은 온도에서 경화되어 전극이 형성되는 특성을 부여하는 효과를 제공할 수 있다.
일 구현예에서 상기 실버 페이스트 조성물은 전극 도막의 두께가 5 내지 100 ㎛이며, 바람직하게는 10 내지 50 ㎛의 두께로 균일하게 형성되는 특성을 부여할 수있다.
일 구현에는 은 입자를 포함하는 핑거전극 또는 버스바 전극에서 선택되는 도전막으로서, 상기 전극의 체적저항(Volume resistance)이 9 μΩ·cm 이하이고, 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하이며, KS M ISO 15184에 따른 도막강도가 3H 이상인 태양전지용 도전막을 제공할 수 있다.
일 구현예에서 상기 도전막은 체적저항(Volume resistance)이 7 μΩ·cm 이하이고, 접촉저항(Contact resistance)이 6 mΩ.cm2이하이며, KS M ISO 15184에 따른 도막강도가 5H 이상인 태양전지용 도전막을 제공하는 것일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 도전막은 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 8 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 태양 전지용 도전막을 제공하는 것일 수 있다.
일 구현예는 상기 양태의 도전막을 포함하는 태양전지를 제공하는 것일 수 있다.
일 구현예예서, 상기 태양전지는 이종접합 태양전지일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 태양전지는 곡선인자(FF)가 75 % 이상인 것인 태양전지를 제공하는 겄일 수 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한 “도전성 페이스트”란 도전성 분말을 포함하는 액상형 조성물을 의미하며, 이를 피도물에 도포하여 건조한 것을 “도막”이라고 한다. 상기 도막이 태양전지용 전극에 이용될 경우는 버스바 전극(Busbar electrode)이나 핑거전극(Finger electrode)을 포함하는 “전극층”이라고 이해할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 용매를 포함하는 실버페이스트 조성물을 제공한다.
일 양태로, 상기 실버페이스트 조성물은 이종접합 태양전지용으로 사용되는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 도전성 은 분말은 구상의 은 분말 단독 또는 구상의 은 분말과 무정형의 각형 은 분말을 혼합하여 사용하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 도전성 은 분말은 구상의 은 분말을 단독으로 사용할 수 있지만, 구상의 은분말과 무정형의 각형 은 분말을 혼합하여 사용하는 것이 동일한 조성에서 더욱 우수한 상기 특성들을 제공할 수 있어서 더욱 선호된다. 구상과 각형의 은분말을 혼합하여 사용하는 경우 구상의 은 분말 40 내지 99.9 중량%와 무정형의 각형 은 분말 0.1 내지 60 중량%를 혼합한 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 도전성 페이스트는 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지를 모두 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 무정형의 각형 은 분말은 종횡비(Aspect ratio)가 2 이상인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 무정형의 각형 은 분말은 D50이 0.5 내지 10 ㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 3 내지 6 g/cc이고, 비표면적은 0.1 내지 2㎡/g이고, 상기 구상의 은 분말은 D50이 0.1 내지 3 ㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 3 내지 6 g/cc이고, 비표면적은 0.1 내지 2 ㎡/g인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14, 10 rpm)로 측정 시 점도가 500 cps 이하인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버페이스트 조성물을 도포하고 열처리한 도막의 체적저항(Volume resistance) 9 μΩ·cm 이하 및 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하인 것일 수 있다.
일 양태로, 본 발명의 목적을 달성하는 한에서는 이를 특별히 한정하지 않지만, 도포성과 표면 평활성 및 도포 시 단선의 발생을 방지하는 등을 고려할 때, 브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14, 10 rpm)로 측정 시 점도가 500 cps 이하이고, 체적저항(Volume resistance) 9 μΩ·cm이하 및 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하인 것을 더 선호할 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 9 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width)이 45 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 12 ㎛ 이상인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width)이 45 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 14 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 5 이하인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 다관능성 에폭시 화합물은 특별히 한정하지 않지만 예를 들면, 분자량 2000 이하의 지환족 다관능성 에폭시 화합물의 경우 본 발명의 목적을 달성할 수 있어서 더욱 선호되지만 이에 한정하는 것은 아니다.
일 양태로, 상기 페녹시수지는 점도(Brookfield @25 ℃, 20% in cyclohexanone) 700 cP이하, 중량평균분자량 3,000 내지 60,000 g/mol이고, 유리전이온도가 100 ℃ 이하인 것일 수 있지만 본 발명의 목적으로 하는 효과를 달성하는 한에서는 이에 한정하는 것은 아니다.
일 양태로, 상기 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.
AnSi(OR)m [화학식 1]
상기 화학식 1에서, A는 글리시딜기, 에폭시기, 글리시딜옥시기, 아민기 또는 티올기로 치환된 C2 내지 C6의 알킬기이고, R은 C1 내지 C4의 알킬기이고, 상기 n은 1 내지 3에서 선택되는 정수이고, m은 1 내지 3에서 선택되는 정수이며, n+m은 4이다.
일 양태로, 상기 셀룰로오스수지는 알킬셀룰로오스, 히드록시알킬셀룰로오스 등의 다양한 수지를 사용할 수 있어서 본 발명에서 특별히 제한하는 것을 아니지만 메틸셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스와 같은 알킬셀룰로오스를 사용하는 것이 본 발명의 효과를 달성하기 쉬우므로 더욱 선호한다.
일 양태로, 상기 폴리실록산수지는 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니지만 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산 및 폴리에틸페닐실록산 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 경우, 본 발명의 효과를 더욱 용이하게 달성할 수 있으므로 이를 선호하며 특히 상온에서 액상 형태를 가지는 경우, 상기 기재된 본발명의 효과를 아주 용이하게 달성할 수 있으므로 이를 더욱 선호한다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 비스페놀계 에폭시수지를 0.01 내지 2 중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 이미다졸계 화합물을 0.01 내지 0.3 중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 타이타네이트계 커플링제를 0.05 내지 2 중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 도막의 KS M ISO 15184에 따른 도막강도가 3H 이상인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 용매는 에틸렌글리콜디부틸에테르아세테이트인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 도전성 은 분말을 포함하는 핑거전극 또는 버스바 전극에서 선택되는 도전막으로서, 상기 전극의 체적저항(Volume resistance)이 9 μΩ·cm 이하이고, 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하이며, 표면경도가 3H 이상인 태양전지용 도전막을 제공한다.
일 양태로, 상기 도전막은 상기 일 양태에 따른 실버 페이스트 조성물로부터 형성된 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 도전막은 체적저항(Volume resistance)이 7 μΩ·cm 이하이고, 접촉저항(Contact resistance)이 6 mΩ.cm2이하이며, KS M ISO 15184에 따른 도막강도는 3H 이상, 더욱 좋게는 3 내지 9 H인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 도전막은 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 8 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 도전막을 포함하는 태양전지를 제공한다.
일 양태로, 상기 태양전지는 이종접합 태양전지인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 도전막의 KS M ISO 15184에 따른 도막강도는 3H 이상, 더욱 좋게는 3 내지 9 H인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 태양전지는 곡선인자(FF)가 75 % 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 발명자들은 도전성 은 분말을 결착시키는 바인더 성분으로 특정 조합의 성분을 혼합하여 사용함에 따라, 저온, 구체적으로 250 ℃이하, 200℃이하, 180℃이하, 150℃이하의 저온에서 처리하는 것이 가능하며, 접착성이 우수하고, 비저항이 낮은 도막, 구체적으로 전극층을 형성할 수 있다. 또한 스크린 인쇄를 통하여 미세한 선폭으로 형성이 가능하고 불량률이 적고, 도막 강도가 우수하여 전극층 형성 시 셀 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
더욱 구체적으로, 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 용매를 포함하는 이종접합 태양전지용 실버 페이스트 조성물을 제공함으로써 목적으로 하는 물성을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
더욱 구체적으로 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 용매를 포함하는 이종접합 태양전지용 실버 페이스트 조성물을 제공함으로써 목적으로 하는 물성을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
또한 상기 도전성 은 분말은 구상의 은 분말 단독 및 구상의 은 분말과 무정형의 각형 은 분말을 혼합하여 사용할 수 있지만, 구상의 은분말과 각형의 은분말을 혼합하여 사용하는 경우, 동일한 조성에서 본 발명의 효과가 더욱 우수하게 달성될 수 있므로 이를 더욱 선호한다.
일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 비스페놀계 에폭시수지 0.01 내지 2 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 비스페놀계 에폭시수지 0.01 내지 2 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 타이타네이트계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 타이타네이트계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 비스페놀계 에폭시수지 0.01 내지 2 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 타이타네이트계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
또 다른 양태로, 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 타이타네이트계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 이미다졸계 화합물 0.01 내지 0.3 중량%; 비스페놀계 에폭시수지 0.01 내지 2 중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 것일 수 있다.
이하 본 발명의 과제를 해결하기 위한 도전성 페이스트의 각 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 도전성 은 분말은 구상이거나 또는 구상과 각형의 무정형 은분말의 혼합분말일 수 있다. 더욱 좋게는 구상의 은 분말과 무정형의 각형 은 분말을 혼합하여 사용하는 것일 수 있다. 이때 혼합비율은 제한되는 것은 아니지만 구상의 은 분말 40 내지 99.9 중량%와 무정형의 각형 은 분말 0.1 내지 60 중량%를 혼합하여 사용하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 무정형의 각형 은 분말은 D50이 0.5 내지 10 ㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 3 내지 6 g/cc이고, 비표면적은 0.1 내지 2㎡/g일 수 있고, 상기 구상의 은 분말은 D50이 0.1 내지 3 ㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 3 내지 6 g/cc이고, 비표면적은 0.1 내지 2 ㎡/g인 것일 수 있다. 또한 좋게는 상기 각형의 은분말은 종횡비가 2 이상인 것을 선호하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 범위에서 인쇄성이 더욱 우수하고, 접착성 및 표면 상태가 양호한 박막을 형성할 수 있어서 선호되지만 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 충진 밀도란 일정 용기 중에 일정량의 분체를 상하로 가진하면서 넣은 후의 체적 당 질량을 의미하며, JIS Z 2512:2006법에 따라 측정된다. 구체적으로는 눈금 부착 유리 용기(용량 100ml)에 도전성 은 분말(분체량 100g)를 채취하고 소정의 태핑장치에서 탭 스트로크 3 mm, 탭 횟수 100회/분의 조건에서 태핑했다.
본 발명의 일 양태는 상기 액상 다관능성 에폭시 화합물을 포함함에 따라 스크린 인쇄 시 인쇄성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 다관능성 에폭시 화합물은 본 발명의 상기 효과를 달성할 수 있는 한에서는 특별히 한정하지 않지만 예를들면, 글리시딜기를 갖는 분자량 2000 이하의 지환족(cycloaliphatic)(alicyclic) 다관능성 에폭시 화합물일 경우 더욱 선호되지만 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 다관능성 에폭시 화합물의 비제한적인 예를 들면, 디글리시딜 1,2-사이클로헥산디카르복실레이트, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카복실레이트, 3,4-에폭시-1-메틸사이클로헥실-메틸-3,4-에폭시-1-메틸사이클로헥산 카복실레이트, 6-메틸-3,4-에폭시사이클로헥실메틸메틸-6-메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카복실레이트, 3,4-에폭시-2-메틸사이클로헥실메틸-3,4-에폭시-2-메틸사이클로헥산 카복실레이트, 3,4-에폭시-3-메틸사이클로헥실-메틸-3,4-에폭시-3-메틸사이클로헥산 카복실레이트, 3,4-에폭시-5-메틸사이클로헥실-메틸-3,4-에폭시-5-메틸사이클로헥산 카복실레이트, 2,2-비스(4-하이드록시사이클로헥실)프로판 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
더욱 좋게는 디글리시딜 1,2-사이클로헥산디카르복실레이트, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카복실레이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
상기 다관능성 에폭시 화합물은 실버 페이스트 조성물 내 0.2 내지 5 중량%, 0.2 내지 4 중량%, 0.2 내지 3 중량%, 0.2 내지 2 중량%를 사용하는 것일 수 있으며. 상기 범위에서 우수한 인쇄성을 발현할 수 있어서 선호되지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태는 상기 다관능성 에폭시 화합물과 함께, 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지를 혼합하여 사용함에 따라 스크린 인쇄 시 인쇄성이 우수하고, 도막 강도가 우수하며, 불량률이 낮은 조성물을 제공할 수 있다. 더욱 좋게는 다관능성 에폭시 화합물과 함께, 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지를 모두 혼합하여 사용함으로써 우수한 인쇄성과 도막강도 및 셀효율을 달성할 수 있다.
먼저, 상기 페녹시수지는 도막 특성을 더욱 향상시키기 위하여 사용될 수 있으며, 상기 페녹시수지는 일 양태로 점도(Brookfield @25 ℃, 20% in cyclohexanone) 700 cP이하, 중량평균분자량 3,000 내지 60,000 g/mol이고, 유리전이온도가 100 ℃ 이하인 것을 사용할 수 있지만 이에 한정하는 것은 아니다. 구체적으로 상업화된 예로는 인켐(INCHEM)사의 PKHH, PKHB, PKHC 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 페녹시 수지는 조성물 내에서 예를들면 0.01 내지 5 중량%, 더욱 좋게는 0.01 내지 4 중량%를 사용하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 페녹시수지는 조성물에 혼합 시 글리콜 에테르계 용매에 미리 용해한 상태에서 혼합하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 셀룰로오스수지는 알킬셀룰로오스, 히드록시알킬셀룰오오스 등의 다양한 수지를 사용할 수 있어서 본 발명에서 특별히 제한하는 것은 아니지만 메틸셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스와 같은 알킬셀룰로오스를 사용하는 것이 본 발명의 효과를 달성하기 쉬우므로 더욱 선호한다.
일 양태로, 상기 셀룰로오스수지는 메틸셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스를 사용하는 것일 수 있다. 그 함량은 조성물 내 0.01 내지 2 중량%, 더욱 좋게는 0.01 내지 1.5 중량%를 사용하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 양태로, 상기 폴리실록산수지는 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니지만 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산 및 폴리에틸페닐실록산 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 경우, 본 발명의 효과를 더욱 용이하게 달성할 수 있으므로 이를 선호하며 특히 상온에서 액상 형태를 가지는 경우, 상기 기재된 본발명의 효과를 아주 용이하게 달성할 수 있으므로 이를 더욱 선호한다.
일 양태로, 상기 폴리실록산 수지는 전체 조성물에서 조성비가 0.1 내지 2 중량%, 더욱 좋게는 0.1 내지 1.5 중량%, 더욱 좋게는 0.1 내지 1 중량%를 사용하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태는 상기 커플링제로 반응성 기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 단독으로 사용하거나, 또는 상기 반응성기를 가지는 알콕시 실란계 커플링제와와 타이타네이트계 커플링제를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.
AnSi(OR)m [화학식 1]
상기 화학식 1에서, A는 글리시딜기, 에폭시기, 글리시딜옥시기, 아민기 또는 티올기로 치환된 C2 내지 C6의 알킬기이고, R은 C1 내지 C4의 알킬기이고, 상기 n은 1 내지 3에서 선택되는 정수이고, m은 1 내지 3에서 선택되는 정수이며, n+m은 4이다.
더욱 구체적으로, 상기 화학식 1에서, n은 1 또는 2이고, m은 3 또는 2일 수 있으며, n+m은 4이다.
구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 알콕시실란계 커플링제의 예를 들면, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리프로폭시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 좋게는 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란을 사용하는 것일 수 있다.
상기 커플링제의 함량은 실버 페이스트 조성물 전체에 대하여 0.05 내지 2 중량%, 더욱 좋게는 0.05 내지 1.5 중량%, 더욱 좋게는 0.05 내지 1 중량%를 사용하는 것일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 알콕시실란계 커플링제와 함께 타이타네이트계 커플링제를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 타이타네이트계 커플링제의 일 예로는 디이소프로필 디올레일 타이타네이트 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 0.05 내지 2 중량%, 더욱 좋게는 0.05 내지 1.5 중량%, 더욱 좋게는 0.05 내지 1 중량%를 사용하는 것일 수 있다.
본 발명의 도전성 실버 페이스트 조성물은 용매를 포함하여 도전성 은 분말의 분산이 용이하며, 인쇄에 적합한 점도로의 조정이 용이하게 된다.
상기 용매는 사용하는 수지의 용해성이나 인쇄 방법 등의 종류에 따라 선택할 수 있다. 용매는 에스테르계 용제, 케톤계 용매, 글리콜 에테르계 용매, 지방족계 용매, 지환족계 용매, 방향족계 용매, 알코올계 용매 및 물 등이 사용될 수 있다. 에스테르계 용매는 예를 들면 아세트산 에틸, 아세트산 이소프로필, 아세트산 n-부틸, 초산 이소부틸, 초산아밀, 젖산 에틸 및 탄산 디메틸 등을 들 수 있으나 이들로 제한되지 않는다.
고리형 에스테르계 용매는 예를 들면ε-카프로락톤 및 γ―부티로락톤 등을 들 수 있으나 이들로 제한되지 않는다. 케톤계 용매는 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸 케톤, 디이소부틸케톤, 디아세톤알코올, 이소포론 및 시클로헥사논 등을 들 수 있으나 이들로 제한되지 않는다. 글리콜 에테르계 용매는 예를 들면 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르 및 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 등의 모노에테르 및 이들의 아세트산 에스테르, 디에틸렌글리콜디 메틸에테르, 디에틸렌글리콜디 에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 및 프로필렌글리콜 모노에틸 에테르 등 및 이들의 아세트산 에스테르 등을 들 수 있으나 이들로 제한되지 않는다.
지방족계 용매는 예를 들면 n-헵탄, n-헥산, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 에틸사이클로헥산 등을 들 수 있으나 이들로 제한되지 않는다. 방향족계 용매는 예를 들면 톨루엔, 자일렌, 테트랄린 등을 들 수 있으나 이들로 제한되지 않는다. 용매는 단독 또는 2 종류 이상을 병용할 수 있다. 더욱 좋게는 용매로 디에틸렌글리콜 디부틸에테르를 사용하는 것일 수 있다.
상기 용매의 함량은 스크린 인쇄 가능한 점도로 조절하는 함량이라면 제한되지 않으며, 더욱 좋게는 조성물의 점도가 브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14, 10 rpm)로 측정 시 500 cps 이하, 더욱 좋게는 400 cps 이하가 되도록 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태로, 상기 실버 페이스트 조성물은 경화제로 이미다졸계화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸,1-비닐-2-메틸이미다졸,2-n-헵타데실이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-구아나미노에틸-2-메틸이미다졸, 이미다졸과 메틸이미다졸의 부가생성물,이미다졸과 트리멜리트산의 부가생성물, 2-n-헵타데실-4-메틸이미다졸, 페닐이미다졸, 벤질이미다졸, 2-메틸-4,5-디페닐이미다졸, 2,3,5-트리페닐이미다졸, 2-스티릴이미다졸, 1-(도데실 벤질)-2-메틸이미다졸, 2-(2-히드록실-4-t-부틸페닐)-4,5-디페닐이미다졸, 2-(2-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸,2-(3-히드록시페닐)-4,5-디페닐이미다졸, 2-(p-디메틸-아미노페닐)-4,5-디페닐이미다졸, 2-(2-히드록시페닐)-4,5-디페닐이미다졸, 디(4,5-디페닐-2-이미다졸)-벤젠-1,4, 2-나프틸-4,5-디페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸 및 2-p-메톡시스티릴이미다졸 등을 이용할 수 있다. 더욱 좋게는 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸인 것일 수 있다.
상기 이미다졸계 화합물 이외에도 통상적으로 해당분야에서 사용되는 경화제 및 경화촉진제라면 제한되지 않고 더 추가적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 필요에 따라 추가의 비스페놀계 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 추가의 에폭시 수지 성분은 구체적으로, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 수소화된 비스페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있다. 더욱 좋게는 비스페놀 A형 에폭시 수지와 비스페놀 F형 에폭시 수지를 혼합하여 사용하는 것일 수 있으며, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 수소화된 비스페놀형 에폭시 수지를 혼합하여 사용하는 것일 수 있다.
상기 비스페놀계 에폭시 수지의 함량은 실버 페이스트 조성물 전체에 대하여0.01 내지 2 중량%, 더욱 좋게는 0.1 내지 2 중량%의 함량으로 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따른 실버 페이스트 조성물은 필요에 따라 해당 분야에서 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들면 내마찰 향상제, 적외선 흡수제, 자외선 흡수제, 방향제, 산화 방지제, 가소제, 난연제, 무기 안료, 유기안료, 레벨링제, 점탄성조절제 및 소포제 등에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 양태에 따른 실버 페이스트 조성물은 본 발명에 따른 목적 및 효과를 달성하는 한에서는 특별히 한정하지 않지만, 예를 들면 브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14, 10 rpm)로 측정 시 점도가 500 cps 이하, 더욱 좋게는 400 cps 이하인 것을 더욱 선호할 수 있다.
또한, 상기 조성물로 도포하여 제조한 전극의 경우, 본 발명의 실시예에서 측정한 방법으로 측정하였을 때 체적저항(Volume resistance)이 9 μΩ·cm 이하, 더욱 좋게는 7 μΩ·cm 이하, 더 더욱 좋게는 6 μΩ·cm 이하인 것일 수 있으며, 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하, 좋게는 8 mΩ.cm2이하, 더욱 좋게는 7 mΩ.cm2이하, 더 더욱 좋게는 6 mΩ.cm2이하인 것일 수 있다.
또한, 상기 실버 페이스트 조성물은 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 8 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하, 15개 이하, 10개 이하, 아주좋게는 5개 이하인 것일 수 있다. 더욱 좋게는 핑거라인 폭이 45 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이하인 것일 수 있으며, 핑거라인 두께가 10 ㎛ 이상, 12 ㎛ 이상, 13 ㎛ 이상, 14 ㎛ 이상인 것일 수 있다. 또한, 단선발생 개수가 5개 이하인 것이 더욱 선호된다. 또한 번짐이 없는 실버 페이스트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 실버 페이스트 조성물 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 일 구현예로는 본 발명의 실버 페이스트 조성물은 각 성분을 소정의 배합으로 라이카이기, 프로펠러 교반기, 니더, 3 개 롤 밀 및 포트밀 등의 혼합기에 투입하고 혼합함으로써, 제조할 수 있다.
본 발명의 실버 페이스트 조성물은 공지의 코팅방법으로 도포할 수있으므로 이를 특별히 한정하지 않는다. 상기 도포 방법의 일예로는 스크린 인쇄법을 예로 들 수 있으며, 스크린 인쇄방법을 이용하여 ITO 등의 투명 전극 등의 표면에 도포하는 경우 간단한 공정으로 도포할 수 있으므로 선화될 수 있다.
또한 상기 방법을 이용하여 실버 페이스트 조성물을 투명 전극 등의 표면에 도포한 후, 실버 페이스트 조성물을 소정의 온도로 가열해 경화함으로써, 버스바전극이나 핑거전극 용 도전막을 형성할 수 있다. 이때, 가열 온도는 전극 형성 시의 처리 온도가 250℃이하인 것이 바람직하고 200℃이하인 것이 더욱 바람직하다. 구체적으로는 실버 페이스트 조성물의 열경화를 위한 가열 온도는 바람직하게는 60 내지 250℃이며 보다 바람직하게는 60 내지 200℃, 또한 바람직하게는 100 내지 200℃이다.
일 구현예로서, 상기 ITO 등의 투명 전극 등의 표면에 도포하여 실버 페이스트 조성물로부터 형성된 도막의 두께는 바람직하게는 5 내지 100 ㎛이며, 보다 바람직하게는 5 내지 80 ㎛이며, 또한 바람직하게는 10 내지 50 ㎛이다.
본 발명의 실버 페이스트 조성물을 가열해 얻어진 도전막은 ITP 표면과 같은 태양전지 기판에 대한 접착 강도가 높고, 접촉 저항이 낮은 특징을 가지고 있다.
본 발명의 실버 페이스트 조성물은 버스바(BUS BAR) 전극이나 핑거바 전극과 같은 태양전지 전극 형성용 도전성 페이스트로서 바람직하게 이용할 수 있다. 더욱 좋게는 이종접합 태양전지의 전극에 적합하게 사용될 수 있으며, 그 밖에도 반도체 장치, 전자 부품의 전극 및 회로 패턴 등의 형성에 이용할 수 있다.
본 발명의 태양전지 전극 형성용 실버 페이스트 조성물은 전극 형성 시의 처리 온도가 250℃이하인 것이 바람직하고 200℃이하인 것이 더욱 바람직하하며, 처리온도를 부여하는 시간은 특별히 한정하지 않지만 예를들면, 10분 이내가 바람직 하다. 이러한 온도에서 전극 형성을 함으로써, 고온에 약한 박막 재료에 대한 악영향을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 실버 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 도막의 KS M ISO 15184에 따른 도막강도는 3H 이상, 더욱 좋게는 3 내지 9 H인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 실버 페이스트 조성물을 이용한 전극층을 포함하는 이종접합 태양전지는 곡선인자(FF)가 75 % 이상, 더욱 좋게는 80 % 이상인 것일 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하 물성은 다음과 같이 측정하였다.
1) 점도
브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14)
단일 원통 회전형 브룩필드 점도계(Brookfield DV2)와 Spindle 14번을 사용하였다. 어댑터와 항온조를 연결하여 25℃ 온도로 유지시켰다. 측정기 온도 제어는 ±0.1℃ 이내로 하였다. 표준 용액을 사용하여 calibration을 진행하여 점도계 세팅을 완료하였다. 원형 용기에 측정 시료를 스핀들 부피를 고려하여 내용물이 적거나 넘치지 않게 완전히 채워 넣었다. 원형 용기를 어댑터에 체결하고 스핀들은 점도계 아래 회전시키는 고리에 고정하고 이 때 토크 값이 0%, 즉 수평이 되게 하였다. 용기 내 측정 시료가 규정 온도에 도달하기 까지 약 10분간 방치하였다. 점도계의 viscosity mode로 변경하고 원하는 rpm을 설정하여 1분간 작동시켰다. 디스플레이의 값이 안정이 되면 측정된 값을 읽었다. 측정 범위는 1rpm, 10rpm, 100rpm 순서대로 측정하였으며, 표 1 및 2에는 10rpm의 값을 기재하였다. 여기서 rpm은 (rotations per minute)의 약자로 점도계 Spindle 14번의 분당 회전수를 말하며, 10rpm 값은 Brookfield DV2의 기준이 되는 회전수이다.
2) 체적저항(Volume resistance)
시험편(두께 20~30㎛)의 30mm되는 지점에 오옴메터(ohm-meter)로 저항을 측정한 후, 하기 식에 따라 계산하였다.
체적저항(μΩ·cm) = (측정저항 × 도막의 폭 × 도막의 두께)/도막의 측정길이
200×200mm, 두께 1.0mm TCO 10 ~ 13Ω의 저항을 가진 투명한 유리 기판을 사용한다. TCO가 코팅된 표면에 스크린 인쇄를 통해 5×60mm, 두께 30um의 전극을 형성하고 200℃도 10분간 적외선 열처리 건조로를 이용하여 경화시킨다. HIOKI RM 3545 resistance meter의 2 prove pin을 사용하여 전극 저항을 측정하고 경화된 전극의 전극폭과 전극두께를 측정하여 상기 계산식에 따라 체적저항을 구한다.
3) 접촉저항(Contact resistance)
접촉저항 측정은 TLM (Transfer length method) 패턴을 이용하여 측정한다. 단위접촉저항을 측정하는 방법 중 가장 간단하며 실제로도 가장 많이 사용하는 측정 방법이다. 폭 100mm를 가진 5개의 전극 패턴이 200 ㎛, 400 ㎛ 600 ㎛, 800 ㎛, 1000 ㎛ 간격으로 형성되어 있는 스크린 제판을 이용하여 TCO 처리된 웨이퍼 표면에 스크린 프린팅 공정을 이용하여 전극을 형성시킨다. 325 mesh 선경 23 ㎛ 유제 10 ㎛ 규격을 가진 스크린 패턴을 사용하였으며 스크린 인쇄설비는 MICRO-TEC 사 MT-650TV 모델을 사용한다. 이후 200℃, 10분간 적외선 열처리 건조로를 이용하여 경화시킨 후 HIOKI RM 3545 resistance meter를 사용하여 전극 거리에 따른 저항을 측정한다. 전극 거리와 측정된 저항값을 이용하여 기울기를 구하고 면저항과 접촉비저항(mΩ.cm2)을 구할 수 있다.
4) 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width), 핑거라인 두께(Finger line thickness) 및 단선발생(Broken finger line) 개수
MICRO-TEC 스크린 장비를 사용하였으며 스크린은 삼본에 의뢰하여 제작하였다. 스크린 스펙은 S/T 430 Mesh, 유제두께 13um, 견장각 5도이며 인쇄 패턴은 9줄의 bus bar와 finger line 개수 100, 폭이 22㎛ 이하로 하였다. 인쇄 압력은 squeegee 0.25 MPa, Flood blade 0.1 MPa이며, 인쇄 속도는 squeegee 230㎜/s, Flood blade 300㎜/s로 인쇄 조건을 고정하였다. 균일한 인쇄 도포를 위해 500g 이상의 시료를 적용하고 초반부에 약 10회 정도 인쇄 토출을 한 뒤 실리콘 웨이퍼에 인쇄를 진행하였다.
5）도막강도
KS M ISO 15184 ‘도료와 바니시-연필시험기에 의한 필름 강도 측정’ 국내 규격 방법을 사용하여 전극 도막 강도를 측정하였다. 측정 시편은 슬라이드 글라스에 50㎛ 이하의 도막을 경화시켜 준비하였다. 미쯔비시 연필을 사용하고 연필은 사포에 직각으로 세운 뒤 마모시켜 평평하게 만들었다. 측정 시편을 스테이지에 고정시키고 연필과 시편을 45도 각도를 이룬 뒤 추의 무게를 조절하여 7.5N의 힘을 인가하여 일정한 속도로 밀어주었다. 8B부터 8H까지 차례대로 연필을 교체하여 시험하고 도막이 손상되지 않는 최대의 경도를 읽었다.
6) 셀 효율
셀 효율은 Solar simulator로 측정하였다. 측정 조건은 STC(표준시험조건)에 따라 Air Mass 1.5, 1 Sun(100 mW/cm2), 25 ℃에서 진행하였다. 일정한 빛 에너지를 공급하면 태양전지에서 전류(I)가 발생하게 되고, 이때 전압(V)을 달리하여 전류의 양을 측정한다. 효율(EFF)은 전류와 전압 사이의 관계로 얻어진 I-V 곡선 그래프 데이터를 통해 최대 지점을 찾고, 그 값을 태양 빛의 양으로 나눈 값이다. 또한 단락전류(ISC), 개방전압(VOC), Fill Factor(FF), 면적(A)의 상관 관계식으로 효율을 측정할 수 있다.
7) 곡선인자
곡선인자는 (FF (Fill factor)) 곡선인자 또는 충전율이라고 표현하는 것으로서, IV 곡선(전류, 전위 곡선)을 그려서 구할 수 있다. I는 단락전류 Isc를 의미하며, V는 개방전압 Voc를 의미한다. IV 곡선은 태양전지가 생성할 수 있는 최대 전류(Imp), 최대전압(Vmp), 최대전력을 나타낼 수 있으며 이를 이용하여 FF를 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.
FF = (Imp×Vmp) / (Isc×Voc)
[실시예 1 내지 13]
실시예 1 내지 13으로 하기의 표 1과 같은 조성 및 함량으로 실버 페이스트 조성물을 제조하였다. 각 성분들의 함량 단위는 중량%이다.
또한, 제조된 실버 페이스트 조성물을 다음의 조건으로 스크린 인쇄하여 도막의 체적저항, 접촉저항, 핑거라인 폭(Finger line width), 핑거라인 두께(Finger line thickness), 단선발생(Broken finger line) 개수, 도막 강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
스크린인쇄 조건 :430MESH / 선경 13 ㎛ / 유제막 두께(EOM, Emulsion over mesh height) 10 ㎛ /선폭 30(스크린 상단) ~ 35(스크린 하단)㎛ / Finger 100ea, 9BB Half Cut pattern, M6 / 스크린 프레임 사이즈 : 450×450mm
또한, 이종접합 태양전지를 제조하여 셀 특성 중 곡선인자 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1 내지 3]
하기 표 2와 같은 조성 및 함량으로 실버 페이스트 조성물을 제조하였다. 각 성분들의 함량 단위는 중량%이다.
또한, 비교예1 내지 3으로, 실시예와 동일한 인쇄조건으로 스크린 인쇄하여 도막의 체적저항, 접촉저항, 핑거라인 폭(Finger line width), 핑거라인 두께(Finger line thickness), 단선발생(Broken finger line) 개수, 도막 강도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 이종접합 태양전지를 제조하여 셀을 측정하였고 셀 특성 중 곡선인자 값을 하기 표 1에 나타내었다.
| 성분 | 실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
실시예 6 |
실시예 7 |
실시예 8 |
실시예 9 |
실시예 10 |
실시예 11 |
실시예 12 |
실시예 13 |
|
| (A) | 구상 | 46 | 45 | 40 | 70 | 46 | 46 | 80 | 90 | 46 | 46 | 46 | 46 | 92 |
| 각상 | 46 | 47 | 52 | 21 | 46 | 46 | 12 | 2 | 46 | 46 | 46 | 46 | - | |
| (B) | B-1 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.8 | 1.6 | 1.0 | 0.4 | - | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
| B-2 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.3 | - | - | - | - | |
| (C) | C-1 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| C-2 | - | - | - | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| (D) | D-1 | 3.95 | 2.55 | 3.05 | 3.9 | 2.05 | 3.55 | 3.55 | 3.15 | 3.05 | 2.05 | 2.05 | - | 2.05 |
| D-2 | - | 0.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| (E) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.6 | 0.9 | 0.3 | 0.3 | 0.9 | 0.3 | - | 1.8 | 1.95 | 0.9 | |
| (F) | 0.6 | 0.9 | 1.2 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 1.8 | - | 1.9 | 0.9 | |
| (G) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | |
| (H) | 1.1 | 1.7 | 1.4 | 1.15 | 1.4 | 0.7 | 0.3 | 0.1 | 0.7 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | |
| (I) | I-1 | - | - | - | - | - | - | 0.2 | 1.1 | 0.5 | - | - | - | - |
| I-2 | - | - | - | - | - | - | 0.8 | 0.5 | 1.1 | - | - | - | - | |
| I-3 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.2 | - | - | - | - | |
| 성분 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 점도(cps) | 325 | 332 | 348 | 315 | 310 | 340 | 350 | 360 | 330 | 320 | 350 | 310 | 400 | |
| 체적저항 (μΩ·cm) |
7.4 | 7.0 | 7.7 | 6.8 | 5.8 | 7.5 | 8.8 | 8.9 | 8.5 | 8.5 | 7.8 | 8.8 | 13.0 | |
| 접촉저항 (mΩ·cm2) |
8.8 | 8.0 | 9.0 | 7.0 | 6.0 | 6.7 | 7.5 | 8.0 | 8.2 | 8.8 | 8.2 | 8.7 | 11 | |
| 핑거라인 폭 (㎛) |
48 | 45 | 49 | 40 | 35 | 40 | 41 | 42 | 39 | 43 | 46 | 43 | 45 | |
| 핑거라인 두께 (㎛) |
9 | 10 | 9 | 13.2 | 14.5 | 12 | 13 | 12.5 | 12.5 | 10.5 | 11.1 | 10.3 | 9 | |
| 단선발생 개수 (개) |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
5개 이하 | 20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 |
20개 이하 | |
| 도막강도 | 5H | 5H | 5H | 5H | 5H | 8H | 5H | 5H | 5H | 3H | 3H | 3H | 3H | |
| 곡선인자 FF(%) |
75~80% | 75~80% | 75~80% | 75~80% | 80% 이상 | 75~80% | 75~80% | 75~80% | 75~80% | 75~80% | 75~80% | 75~80% | 70~74% | |
상기 표 1에 표시된 성분은 다음과 같다.
(A) 도전성 은 분말 : 구상(DAEJOO, DSP-0575-05, D50이 0.5㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 4.0 g/cc이고, 비표면적은 0.9 ㎡/g), 각상(DAEJOO, DSF-38, D50이 5.0㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 6.0g/cc이고, 비표면적은 0.4㎡/g)
(B) 액상 다관능성 에폭시화합물
B-1 : 1,2-사이클로헥산디카르복실레이트
B-2 : 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카르복실레이트
(C) 커플링제
C-1 : 알콕시실란계 커플링제(3-글리시독시프로필 트리에톡시실란)
C-2 : 티타네이트계 커플링제(디이소프로필 디올레일 티타네이트)
(D) 페녹시 수지
D-1 : 페녹시수지 A(INCHEM사, PKHC) 30.0 중량%와 에틸렌글리콜디부틸에테르아세테이트 70.0 중량%를 혼합하여 사용
D-2 : 페녹시수지 B(INCHEM사, PKHB) 30.0 중량%와 에틸렌글리콜디부틸에테르아세테이트 70.0 중량%를 혼합하여 사용
(E) 폴리디메틸 실록산(SHINETSU사, KF-96)
(F) 에틸셀룰로오스(DOW사, STD-100, 고형분 15 중량%)
(G) 2-에틸이미다졸
(H) 용매 : 에틸렌글리콜디부틸에테르아세테이트
(I) 비스페놀계 에폭시수지
I-1 : 비스페놀 A형 에폭시 수지(국도화학, YD-128)
I-2 : 비스페놀 F형 에폭시 수지(국도화학, YDF-170)
I-3 : 수소화된 비스페놀형 에폭시 수지(국도화학, ST-3000)
| 성분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| (A) | 구상 | 50 | 46 | 46 |
| 각상 | 42 | 46 | 46 | |
| (B) | B-1 | 1.6 | 3.55 | 1.6 |
| B-2 | - | - | - | |
| (C) | C-1 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| C-2 | 0.5 | 0.5 | - | |
| (D) | D-1 | 3.95 | - | 3.95 |
| D-2 | - | - | - | |
| (E) | - | - | - | |
| (F) | - | - | - | |
| (G) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | |
| (H) | 1.5 | 3.5 | 2.0 | |
| (I) | I-1 | - | - | - |
| I-2 | - | - | - | |
| I-3 | - | - | - | |
| 성분 합계 | 100 | 100 | 100 | |
| 점도(cps) | 330 | 270 | 290 | |
| 체적저항 (μΩ·cm) |
9.5 | 10.0 | 9.2 | |
| 접촉저항 (mΩ·cm2) |
10 | 9 | 12 | |
| 핑거라인 폭 (㎛) |
58 | 60 | 58 | |
| 핑거라인 두께 (㎛) |
7.0 | 7.0 | 7.5 | |
| 단선발생 개수 (개) |
51개 이상 | 51개 이상 | 51개 이상 | |
| 도막강도 | 2H | H이하 | H | |
| 곡선인자 FF(%) |
70% 이하 | 70% 이하 | 70% 이하 | |
상기 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실버 페이스트 조성물은 점도가 500 cps 이하로 스크린 인쇄에 적용이 가능하였으며, 체적저항(Volume resistance)이 9 μΩ·cm 이하 및 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ·cm2이하인 것을 확인하였다. 또한, 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 9 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 것을 확인하였으며, 셀 효율이 75% 이상임을 확인하였다.
또한, 실시예 10 내지 12는 실시예 5와 대비하여 동일한 조성을 사용하였으나 한가지 씩 제외된 경우로서, 실시예 5에 비하여 다소 물성이 열세한 것을 보였으나 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 달성할 수 있었다.
또한, 실시예 13에서, 실시예 5와 조성비가 동일하되, 각상 은 입자를 사용하지 않고 모두 구상입자만을 사용할 때, 실시예 5에 비하여 다소 물성이 열세한 것을 보였으나 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 달성할 수 있었다.
본 발명에서 구상과 각상의 은입자를 사용하고, 폴리실록산수지, 페놀수지 및 셀룰로우스 수지를 함께 사용하는 경우 가장 우수한 효과를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
비교예 1에서 보는 바와 같이, 폴리실록산수지와 알킬셀룰로오스수지를 사용하지 않은 경우 체적저항과 접촉저항이 증가하고, 단선 발생 개수가 증가하였으며, 셀 효율이 저하되는 것을 확인하였다.
비교예 2와 같이 페녹시수지, 폴리실록산수지와 알킬셀룰로오스수지를 사용하지 않은 경우 체적저항 및 접촉저항이 증가하고, 핑거라인 폭이 증가하였으며, 핑거라인 두께가 감소하고, 단선 발생 개수가 크게 증가하였으며, 도막강도가 저하되고, 셀 효율이 감소되는 것을 확인하였다.
비교예 3은 실시예 1에서 폴리실록산수지와 알킬셀룰로오스수지를 사용하지 않은 경우로, 실시예 1과 비교하였을 때 체적저항과 접촉저항이 증가하고, 핑거라인 폭이 증가하였으며, 핑거라인 두께가 감소하고, 단선 발생 개수가 크게 증가하였으며, 도막강도가 저하되고, 셀 효율이 감소되는 것을 확인하였다.
비교예 4는 도전성 은 분말을 구상만 사용한 경우로, 조성물의 점도가 증가하고, 체적저항과 접촉저항이 증가하는 것을 확인하였고, 핑거라인 두께가 감소하고, 단선 발생 개수가 크게 증가하고, 도막강도가 저하되고, 셀 효율이 감소되는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (15)
- 도전성 은 분말; 다관능성 에폭시 화합물; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제; 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 용매를 포함하는 실버페이스트 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 도전성 은 분말은 구상의 은 분말 단독 또는 구상의 은 분말과 무정형의 각형 은 분말을 혼합하여 사용하는 것인 실버페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 도전성 페이스트는 페녹시수지, 폴리실록산수지 및 셀룰로오스수지를 모두 포함하는 것인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 실버 페이스트 조성물은 도전성 은 분말 85 내지 96 중량%; 다관능성 에폭시 화합물 0.2 내지 5 중량%; 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제 0.05 내지 2 중량%; 페녹시수지 0.01 내지 5 중량%, 폴리실록산수지 0.1 내지 2 중량% 및 셀룰로오스수지 0.01 내지 2 중량%에서 선택되는 2종 이상의 바인더 수지; 및 잔량의 용매;를 포함하는 실버 페이스트 조성물. - 제 2항에 있어서,
상기 도전성 은 분말은 구상의 은 분말 40 내지 99.9 중량%와 무정형의 각형 은 분말 0.1 내지 60 중량%를 혼합한 것인 실버 페이스트 조성물. - 제 2항에 있어서,
상기 무정형의 각형 은 분말은 종횡비(Aspect ratio)가 2 이상이고, D50이 0.5 내지 10 ㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 3 내지 6 g/cc이고, 비표면적은 0.1 내지 2㎡/g이고,
상기 구상의 은 분말은 D50이 0.1 내지 3 ㎛이고, 탭 밀도(Tap Density)가 3 내지 6 g/cc이고, 비표면적은 0.1 내지 2 ㎡/g인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 실버 페이스트 조성물은 브룩필드 점도계(Brookfield DV2 @25 ℃, Spindle 14, 10 rpm)로 측정 시 점도가 500 cps 이하인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 실버페이스트 조성물을 도포하고 열처리한 도막의 체적저항(Volume resistance) 9 μΩ·cm 이하 및 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하 이고, KS M ISO 15184에 따른 도막강도가 3H 이상인 것인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 실버 페이스트 조성물은 스크린인쇄 시 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 9 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 것인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 다관능성 에폭시 화합물은 분자량 2000 이하의 지환족 다관능성 에폭시 화합물이고,
상기 반응성기를 가지는 알콕시실란계 커플링제는 하기 화학식 1로 표시되는 것인 실버 페이스트 조성물.
AnSi(OR)m [화학식 1]
상기 화학식 1에서, A는 글리시딜기, 에폭시기, 글리시딜옥시기, 아민기 또는 티올기로 치환된 C2 내지 C6의 알킬기이고, R은 C1 내지 C4의 알킬기이고, 상기 n은 1 내지 3에서 선택되는 정수이고, m은 1 내지 3에서 선택되는 정수이며, n+m은 4이다. - 제 1항에 있어서,
상기 페녹시수지는 점도(Brookfield @25 ℃, 20% in cyclohexanone) 700 cP이하, 중량평균분자량 3,000 내지 60,000 g/mol이고, 유리전이온도가 100 ℃ 이하인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 실버 페이스트 조성물은 비스페놀계 에폭시수지, 이미다졸계 화합물 및 타이타네이트계 커플링제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 더 포함하는 것인 실버 페이스트 조성물. - 제 1항 내지 제 12항에서 선택되는 어느 한 항의 실버 페이스트 조성물로부터 형성되며, 핑거전극 또는 버스바 전극에서 선택되는 도전막으로서, 체적저항(Volume resistance)이 9 μΩ·cm 이하이고, 접촉저항(Contact resistance)이 9 mΩ.cm2이하이며, KS M ISO 15184에 따른 도막강도가 3H 이상이며, 핑거라인 폭(Finger line width)이 50 ㎛ 이하이고, 핑거라인 두께(Finger line thickness)가 8 ㎛ 이상이고, 단선발생(Broken finger line) 개수가 20 이하인 태양전지용 도전막.
- 제 13항의 도전막을 포함하는 태양전지.
- 제 14항에 있어서,
상기 태양전지는 이종접합 태양전지이고, 곡선인자(FF)가 75 % 이상인 것인 태양전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220140880A KR20240059873A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220140880A KR20240059873A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240059873A true KR20240059873A (ko) | 2024-05-08 |
Family
ID=91074108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220140880A KR20240059873A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240059873A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102263618B1 (ko) | 2019-03-29 | 2021-06-10 | 대주전자재료 주식회사 | 혼합 은 분말 및 이를 포함하는 도전성 페이스트 |
-
2022
- 2022-10-28 KR KR1020220140880A patent/KR20240059873A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102263618B1 (ko) | 2019-03-29 | 2021-06-10 | 대주전자재료 주식회사 | 혼합 은 분말 및 이를 포함하는 도전성 페이스트 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106967335B (zh) | 水性石墨烯导电油墨、电加热结构、装置及其制备方法 | |
| EP3726538B1 (en) | Conductive paste | |
| KR101257242B1 (ko) | 저온 소성 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 집광형 구상 실리콘 태양전지 | |
| WO2021142752A1 (zh) | 一种有机硅树脂导电胶及其制备方法和应用 | |
| JP2010257958A (ja) | 導電性ペースト組成物およびその製造方法 | |
| JP2010109334A (ja) | 導電性インク組成物及び該組成物を用いて形成された太陽電池モジュール | |
| CN111448670B (zh) | 导电性糊剂 | |
| TWI784928B (zh) | 用於太陽能光伏打電池之可燒結組合物 | |
| US10332649B2 (en) | Conductive paste | |
| CN113808779B (zh) | 一种片式电阻器低温固化绝缘介质浆料 | |
| CN103059676B (zh) | 一种太阳能电池背膜 | |
| JP6018476B2 (ja) | 熱硬化型導電性ペースト | |
| JP2010087131A (ja) | 導電性インク組成物及び該組成物を用いて形成された太陽電池モジュール | |
| CN113035408B (zh) | 太阳能电池栅线浆料及其制备方法，太阳能电池 | |
| US20190359842A1 (en) | Electrically Conductive Composition | |
| KR20240059873A (ko) | 저온 소결용 태양전지용 실버 페이스트 조성물 | |
| CN104798142A (zh) | 低温煅烧用导电性组合物以及太阳能电池单元 | |
| KR20130020367A (ko) | 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극의 형성방법 | |
| JP2019102273A (ja) | 導電性ペースト組成物 | |
| CN110651336B (zh) | 导电性糊组合物、包含由该导电性糊组合物形成的电极装置、及导电性糊组合物的制造方法 | |
| JP2017054623A (ja) | アンチモンドープ酸化錫導電膜形成用組成物及びアンチモンドープ酸化錫導電膜 | |
| US20230319988A1 (en) | Electrically conductive adhesive, electronic circuit using the same, and method for manufacturing such electronic circuit | |
| JP6530673B2 (ja) | リンドープ酸化錫導電膜形成用組成物及びリンドープ酸化錫導電膜 | |
| CN117457258B (zh) | 一种导电银浆的制备方法及应用 | |
| CN103531267A (zh) | 太阳能电池集流电极形成用导电性组合物及太阳能电池单元 |