WO2013187608A1 - 도전성 페이스트 조성물 - Google Patents

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WO2013187608A1
WO2013187608A1 PCT/KR2013/004468 KR2013004468W WO2013187608A1 WO 2013187608 A1 WO2013187608 A1 WO 2013187608A1 KR 2013004468 W KR2013004468 W KR 2013004468W WO 2013187608 A1 WO2013187608 A1 WO 2013187608A1
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hydrophilic
hydrophobic
paste composition
weight
conductive paste
Prior art date
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PCT/KR2013/004468
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Inventor
고민수
황건호
박영일
장은수
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주식회사 동진쎄미켐
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Publication date
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
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    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a conductive paste composition for a solar cell electrode which can improve the characteristics of the solar cell by eliminating the spread of the line width after screen printing and easy to adjust the line width to improve the electrical properties by increasing the fine line width and aspect ratio.
  • the front electrode of the solar cell is mainly formed through the screen printing process. Therefore, the front and rear electrode paste compositions are also manufactured in consideration of the printability of the screen printing process, but in particular, the front electrode is difficult to realize a good resolution by reproducing a desired line width.
  • the conventional method uses a silver conductive paste composition for the front electrode, and even if the line width of the screen printing mask for the front electrode is 80, the line width of the front electrode is often 10 20 / ⁇ wider after actual printing. . As a result, the light receiving surface of the cell is reduced, and as a result, a problem of deterioration of battery characteristics occurs.
  • most of the existing compositions are intended to maximize the dispersibility of the paste by selecting the inorganic surface treatment agent and the organic material with the same series of properties for the dispersion of the inorganic material in the paste. However, if the optimal composition is not selected, it is difficult to form an electrode having desired characteristics because of the wide spread of the line width or the high surface roughness after printing.
  • Korean Patent Publication No. 2011-0011974 discloses a method of coating a hydrophilic material on a hydrophobic film by separately dropping the hydrophilic solution after applying heat to the hydrophobic film and evaporating the solvent.
  • the composition of the hydrophilic solution may not be known, and the fine line width at the time of forming the electrode of the solar cell may not be realized, and line width spread or surface roughness may occur.
  • the present invention is to provide a conductive paste composition that can realize a very good resolution by the composition development through a combination of a hydrophilic conductive metal, a hydrophobic binder and a hydrophobic solvent or a combination of a hydrophobic conductive metal, a hydrophilic binder and a hydrophilic solvent. .
  • the present invention is to provide a conductive paste composition that can improve the characteristics of the solar cell by increasing the aspect ratio and the improvement of the electrical properties by eliminating the spread of the line width and height.
  • the present invention includes (a) a hydrophilic conductive metal, hydrophobic vehicle, glass frit and additives, or (b) a hydrophobic conductive metal, hydrophilic vehicle, glass frit, and additives, wherein the hydrophobic vehicle comprises a hydrophobic binder and a hydrophobic solvent. and,
  • the hydrophilic vehicle includes a hydrophilic binder and a hydrophilic solvent
  • a conductive paste composition Provided is a conductive paste composition.
  • the present invention comprises a conductive paste containing 40 to 90% by weight of hydrophilic conductive metal 1 to 20% by weight of hydrophobic binder, 1 to 30% by weight of hydrophobic solvent ⁇ 3 , glass frit 1 to 10% by weight, and 0.01 to 5% by weight of additive.
  • a composition can be provided.
  • the present invention also provides a conductive paste composition comprising 40 to 90% by weight of hydrophobic conductive metal, 1 to 30% by weight of hydrophilic binder, 1 to 30% by weight of hydrophilic solvent, 1 to 10% by weight of glass frit, and 0.01 to 5% by weight of additive.
  • a solar cell comprising an electrode all formed using the above-described conductive paste composition.
  • the present invention provides a solar cell comprising a front electrode having an aspect ratio of 20 to 35% and a series resistance (Rs) of 3 or less.
  • Rs series resistance
  • the hydrophilic conductive metal and the hydrophobic vehicle or the hydrophobic conductivity relates to a paste composition capable of realizing a desired line width by performing screen printing using a paste made of a combination of a metal and a hydrophilic vehicle.
  • the present invention can realize the desired line width by using the composition consisting of the above combination can sufficiently secure the light receiving area of the solar cell in the solar cell. Therefore, the present invention can improve the solar cell efficiency by preventing the loss of ISC.
  • the paste made of the hydrophilic conductive metal and the hydrophobic vehicle or the combination of the hydrophobic conductive metal and the hydrophilic vehicle can be designed to have a high thixo index (TI) value, so that a high height can be realized at a constant line width and thus a high aspect ratio. You can get rain. Therefore, the present invention can ensure a low resistance even at the same line width can lower the Rs value of the solar cell and consequently improve the solar cell efficiency.
  • TI thixo index
  • the paste prepared according to the present invention exhibits a rheology characteristic suitable for screen printing, and thus has a mask masking property in a high shear rate section during printing even when the viscosity is high in a low shear rate section. have. Therefore, according to the present invention, the fineness of the fine line width is excellent, so that fine line width can be realized and the printability is excellent.
  • a fine line width is realized by applying a composition having different properties of the surface treatment agent and the organic material of the inorganic material, and selecting the optimal combination thereof so that their properties can have the best effect on the dispersibility and the printability of the paste. And high aspect ratio implementations.
  • hydrophilic conductive metal a hydrophilic conductive metal, hydrophobic vehicle, glass frit and additives
  • hydrophobic conductive metal hydrophilic vehicle, glass frit, and additives
  • a vehicle includes a hydrophobic binder and a hydrophobic solvent
  • the hydrophilic vehicle comprises a hydrophilic binder and a hydrophilic solvent.
  • the present invention can improve the aspect ratio of the electrode after printing by using a metal and a binder of different properties, and can implement a fine line width, and consequently lower the resistance of the electrode, thereby improving the efficiency of the solar cell. have.
  • the present invention includes a hydrophilic conductive metal and a hydrophobic vehicle, wherein It provides a paste composition comprising a glass frit and an additive.
  • the hydrophobic vehicle can be prepared using a hydrophobic binder and a hydrophobic solvent.
  • the present invention also provides a paste composition
  • a paste composition comprising a hydrophobic conductive metal and a hydrophilic vehicle, the glass frit and an additive.
  • the hydrophilic vehicle can be prepared using a hydrophilic binder and a hydrophilic solvent.
  • the conductive paste composition of the present invention (a) 40 to 90% by weight of hydrophilic conductive metal, 1 to 20% by weight of hydrophobic vehicle, 1 to 10% by weight of glass frit> and 0.01 to 5% by weight of addition system, or (b) hydrophobicity 40 to 90 wt% of the conductive metal, 1 to 20 wt% of the hydrophilic vehicle, 1 to 10 wt% of the glass frit, and 0.01 to 5 wt% of the additive.
  • the weight ratio of the hydrophobic binder and the hydrophobic solvent may be 0.5: 9.5 to 3: 7.
  • the weight ratio of the hydrophilic binder and the hydrophilic solvent in the hydrophilic vehicle may be 0.5: 9.5 to 3: 7.
  • hydrophilic conductive metal More preferably, according to the first embodiment of the invention, 40 to 90% by weight of hydrophilic conductive metal, 1 to 20% by weight of hydrophobic binder, 1 to 30% by weight of hydrophobic solvent, 1 to 10% by weight of glass frit, and 0.01 to 10% by weight of additive.
  • a conductive paste composition comprising 5% by weight.
  • the hydrophilic conductive metal may be one or more selected from the group consisting of Ag, copper, nickel, Au, and silver coated metals having an average particle diameter of 0.1 5 5 which is not coated or has been subjected to hydrophilic surfactant treatment.
  • the hydrophilic surfactant treatment includes polysorbitol, sorbitan fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, and oxyethylene. It may proceed using any one or more selected from the group consisting of. For example, it can be a hydrophilic surfactant destination receiver Tween, Triton, SDS (SLS), the surface of the CTAB-based "processing.
  • the silver coated metal may be one in which silver powder is coated on a conductive metal such as Ag, copper, nickel, Au, etc. to a predetermined thickness, for example, 1 nm to 50 nm.
  • a conductive metal such as Ag, copper, nickel, Au, etc.
  • the hydrophilic conductive metal is preferably coated with Ag or having an average particle size of 0.1 to 5, which is not coated or has been subjected to hydrophilic surfactant treatment.
  • the silver paste composition which is more effective can be provided.
  • the hydrophilic conductive metal when the hydrophilic conductive metal is treated with the above-mentioned hydrophilic surface active agent, coagulation between Ag powders can be controlled in the paste as compared with the case without surface treatment, and the hydrophilic surface treatment agent, the vehicle and the binder have different physical properties. This allows the TI value of the paste to be controlled, thus improving aspect ratio after printing. Such synergy can further improve solar cell efficiency.
  • the content of the hydrophilic conductive metal may be used in an amount of 40 to 90% by weight based on the total composition. If the content is less than 40% by weight, the dispersion of the paste may be good, but the resistance is high, and there is a limit in increasing the aspect ratio of the electrode after printing. As a result, no increase in efficiency can be expected. In addition, when the content exceeds 90% by weight, the viscosity of the paste is high, so that dispersibility and printability are not good, and thus there is a problem in that single line and continuous printing are impossible during printing.
  • the hydrophobic binder is one selected from the group consisting of acrylic resins, epoxy resins, polyester resins, polyurethane resins, amino resins, phenol resins, vinyl resins, ethyl cellulose, polymethacrylate monobutyl ether, and polyvinyl resins. The above can be used.
  • the content of the hydrophobic binder is preferably used in 1 to 20% by weight based on the total composition. If the content of the hydrophobic binder is less than 1% by weight, there is a problem in that the amount of the binder is insufficient to sufficiently disperse the inorganic material in the paste. If the content of the hydrophobic binder exceeds 20% by weight, the dispersibility of the paste may be improved, but voids and xanthan generated during the firing process may be improved. There is a problem that the resistance of the electrode increases due to the large number of occurrences.
  • the hydrophobic solvent may be used at least one selected from the group consisting of terpineol, butyl carbyl, butyl carbyl acetate, tec ' sanol, butyl cellulsolve acetate, butyl salusolve, diethylene glycol ethyl ether, and nuylene glycol. Can be.
  • the content of the hydrophobic solvent is preferably used in an amount of 1. to 30% by weight based on the total composition.
  • the content of the hydrophobic solvent is less than 1% by weight, there is a limit to dissolving the necessary binder in a sufficient amount, there is a problem in printability because a high viscosity paste is prepared, and if the content exceeds 30% by weight, a low viscosity paste is prepared. There is a problem in that there is a limit in increasing the aspect ratio in printing.
  • the glass frit may be used as an inorganic binder, and at least one selected from the group consisting of Bi 2 O 3 , Si-B-Pb, Si-Bi-Zn, and Si-Pb-Al-Zn.
  • the content of the glass frit is preferably used in 1 to 10% by weight based on the total composition. If the content of the glass frit is less than 1% by weight, pores are generated during sintering of the electrode, and there is a problem in that the adhesion between the solar cell substrate and the electrode is weak. When the content exceeds 10% by weight, the electrode-to-solar contact resistance and the electrode resistance There is a growing problem.
  • the additive may be one or more selected from the group consisting of sintering aids, dispersants, antifoaming agents, thickeners, thixotropic agents and stabilizers.
  • the amount of the additive is preferably used in 0.01 to 5% by weight based on the total composition. If the content of the additive is less than 0.01% by weight, there is a problem in that it does not sufficiently affect the properties of the paste because it does not play an important role in the paste, and if it exceeds 5% by weight, the printability and sintering properties of the paste are excessively affected. Paste property control is difficult.
  • the method of manufacturing the conductive paste composition may be prepared using a mixer used for preparing the paste.
  • the glass frit is firstly mixed with a hydrophobic binder and a hydrophobic solvent, and then mixed with a hydrophilic conductive metal and an additive.
  • the grinding device may be a grinding device well known in the art, such as bead mill, 3-mill mill.
  • a conductive paste composition comprising a weight>.
  • the hydrophobic conductive metal may be one or more metal powders selected from the group consisting of Ag, copper, nickel, Au and silver coated metals having an average particle diameter of 0.1 to 5 im coated with a fatty acid. Also used for coating treatment with the fatty acids
  • the silver coated metal may be one in which silver powder is coated on a conductive metal such as copper, nickel, Au, or the like at a predetermined thickness, for example, 1 nm to 50 nm.
  • the fatty acid may be a substance well known in the art, but preferably fatty acids such as oleic acid, stearic acid, palmitic acid, acetic acid, and the like.
  • the fatty acid is preferably coated with a thickness of O.lnm to 50nm on the conductive metal.
  • the fatty acid coating may be performed by adding a general metal such as silver powder (Ag powder) to an organic solvent in which fatty acid is dissolved, stirring the mixture for a certain time, and then filtering.
  • the content of the hydrophobic conductive metal may be used in an amount of 40 to 90% by weight based on the total composition.
  • the content is less than 40% by weight, the dispersibility of the paste is good, but the resistance is high, and there is a limit in increasing the aspect ratio of the electrode after printing.
  • the viscosity of the paste is higher than 90% by weight, the dispersibility and printability is not good, there is a problem that the disconnection and continuous printing during printing is impossible.
  • the hydrophilic binder is polystyrene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylacetate, polyacrylamide, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyethylene oxide, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, aqueous poly At least one selected from the group consisting of urethane, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, ethyl hydroxy acetyl cellulose, methyl cellulose and hydroxy alkylmethyl cellulose can be used. .
  • the content of the hydrophilic binder is preferably used in 1 to 20% by weight based on the total composition.
  • the content of the hydrophilic binder is less than 1 weight « 3 ⁇ 4, there is a problem in that the amount of binder is insufficient to disperse the inorganic material in the paste. If the content exceeds 20 weight 1 3 ⁇ 4, the dispersibility of the paste may be improved, but the firing process There is a problem that the resistance of the electrode increases because the generation of voids and residual coal generated a lot.
  • the hydrophilic solvent may be at least one selected from the group consisting of bufeoxytane, isopropyl alcohol, ethylene glycol, acetone, methane and ethyl acetate.
  • the content of the hydrophilic solvent is preferably used in 1 to 30% by weight based on the total composition. When the content of the hydrophilic solvent is less than 1% by weight, there is a limit to dissolving the necessary binders sufficiently, and a high viscosity paste is prepared. There is a problem in printability, there is a problem in limiting the aspect ratio during printing because a paste having a low viscosity is produced if it exceeds 30% by weight
  • the glass frit and the additive in the composition of the second embodiment may use the same contents and ingredients as those used in the first embodiment described above.
  • the glass frit is based on Bi 2 O 3 , Si-B-Pb, Si-Bi-Zn and
  • At least one selected from the group consisting of Si-Pb-Al-Zn systems can be used.
  • the additive may be used one or more selected from the group consisting of sintering aid, dispersant, antifoaming agent, thickener, thixotropic agent and stabilizer.
  • the content of the glass frit is preferably used in 1 to 10% by weight based on the total composition.
  • the amount of the additive is preferably used in 0.01 to 5% by weight based on the total composition.
  • the method of manufacturing the conductive paste composition may be prepared using a mixer used for preparing the paste.
  • the glass frit is firstly mixed with a hydrophilic binder and a hydrophilic solvent, and then mixed with a hydrophobic conductive metal and an additive.
  • the grinding device may be a grinding device that is well known in the art, such as bead mill, 3 mill mill.
  • a solar cell including an electrode formed using the conductive paste composition of any one of the compositions of the first embodiment and the second embodiment described above.
  • the conductive paste ⁇ composition of the present invention is preferably used for the production of the front electrode of the solar cell.
  • the present invention can provide an overall effect of excellent efficiency of the solar cell, in particular can provide a solar cell including a front electrode having an aspect ratio of 20 to 35% and a series resistance (Rs) of 3 or less.
  • the manufacturing method of the electrode of the solar cell is the conductive paste composition described above Except for use, it can be manufactured by methods well known in the art. Therefore, a detailed description of the manufacturing method of the electrode of the solar cell will be omitted.
  • screen printing is performed by using a paste made of a hydrophilic conductive metal and a hydrophobic vehicle or a combination of a hydrophobic conductive metal and a hydrophilic vehicle, and thus, the line width spreading phenomenon is improved, so that a desired line width can be realized and a high aspect ratio can be achieved by implementing a fine line width. It is possible to improve the efficiency of the solar cell.
  • 1 to 4 is an electron micrograph showing a cross section of the electrode according to Examples 1 to 4.
  • Fig. 5 is an electron micrograph showing the cross section and aspect ratio of an electrode formed using the conductive paste composition of Example 5 of the present invention.
  • Figure 6 shows a 3D photograph of the electrode according to Example 5.
  • the conductive pastes of Examples and Comparative Examples were prepared using the compositions shown in Table 1 below.
  • the content of each used component is shown in Table 1 (unit: wt%).
  • a paste containing 1 to 3 / m of hydrophilic spherical silver particles, a hydrophobic vehicle (a hydrophobic binder and a hydrophobic solvent in which it is dissolved), a Bi 2 O 3 based glass frit, and an additive in the form of a sintering aid (Zn0 2 ) is prepared.
  • hydrophobic spherical silver particles 1.5-2.5 / zm hydrophobic spherical silver particles, hydrophilic vehicles (hydrophilic binders and A paste containing a hydrophilic solvent in which it was dissolved), a Bi 2 O 3 based glass frit, and an additive (Zn0 2 ) in the form of a sintering aid was prepared.
  • the spherical silver particles having hydrophobicity were coated with a fat-based surface treatment agent (oleic acid) in a thickness of l-2 nm.
  • a fat-based surface treatment agent oleic acid
  • the hydrophilic vehicle was prepared by mixing hydroxypropyl cellulose and ethylene glycol
  • the hydrophobic vehicle was prepared by mixing ethyl cellulose and butyl carby.
  • Paste manufacturing method is to add the glass frit to the hydrophilic vehicle or hydrophobic vehicle, and then mix them first by using PLM (Planetary Mixer), and then add the hydrophilic or hydrophobic silver particles and additives, and then proceed to PLM mixing secondly, and this paste
  • PLM Planetary Mixer
  • hydrophilic surfactants were used as the hydrophilic conductive metals. That is, for surface treatment of the hydrophilic conductive metal, l ⁇ / m hydrophilic spherical silver particles were surface treated with Tween 20, and then used for the preparation of the conductive paste composition.
  • the silver precursor (silver powder) is dissolved in an aqueous solution in which the surfactant (Tween 20) is dispersed, and the surfactant is coated on the surface of the silver particles at about 4 CTC or less. Surface treatment was in progress.
  • the silver particles thus synthesized are finally washed (water, alcohol) and dried (about 40 ° C).
  • the solar cell was manufactured using the electrically conductive paste of an Example and a comparative example.
  • the silicon wafer (Si wafer) for printing the electrode used a polycrystalline substrate having a sheet resistance of 60 ⁇ 65 / ⁇ , and printed a back Ag electrode on the Si substrate.
  • the back A1 electrode was dried after screen printing to overlap with a part of the dried back Ag electrode.
  • Each paste drying temperature proceeded at 170 ° C.
  • the conductive paste of the present invention was printed on the entire surface of the silicon substrate through screen printing and then dried.
  • the mask for printing used a total thickness of 290mesh, and the front electrode was formed using a finger line having a width of 80 1 and a bus bar pattern having a width of 2 mm.
  • drying at 170 ° C to proceed with calcination to manufacture a solar cell and to evaluate the physical properties.
  • FIGS. 1 to 4 cross-sectional photographs of the electrodes according to Examples 1 to 4 are shown in FIGS. 1 to 4, respectively.
  • FIGS. 5 and 6 Sectional photographs (including aspect ratios) and 3D photographs of electrodes formed using the conductive paste composition according to Example 5 are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.
  • Examples 1-5 of the present invention include a combination of a hydrophilic metal, a hydrophobic binder, and a hydrophobic solvent, or a composition including a combination of a hydrophobic metal, a hydrophilic binder, and a hydrophilic solvent.
  • the aspect ratio of the prepared electrode is superior to Comparative Example 1-2. Therefore, the present invention has improved the efficiency of the solar cell by lowering the Rs of the electrode.
  • the surface of the hydrophilic conductive metal was used after the surface active treatment, and compared to Example 1-2, the aspect ratio after printing was further improved and Rs was very low, thereby improving battery efficiency.
  • Comparative Examples 1 and 2 from Table 2 and the results of FIGS.
  • the paste contained only the same hydrophilic or hydrophobic material, and the printability could not be improved, resulting in low battery efficiency due to a low aspect ratio and high series resistance of the electrode.
  • Comparative Example 1-2 uses a metal and a binder having the same characteristics, it is difficult to control the TI value and the light receiving area is reduced due to the spread of the line width, resulting in a decrease in solar cell efficiency.

Abstract

본 발명은 종횡비가 우수하고 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지용 도전성 페이스트 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 도전성 페이스트 조성물은 (a) 친수성 도전성 금속, 소수성 비히클, 글래스 프릿 및 첨가제, 또는 (b) 소수성 도전성 금속, 친수성 비히클, 글래스 프릿, 및 첨가제를 포함하며, 상기 소수성 비히클은 소수성 바인더 및 소수성 용매를 포함하고, 상기 친수성 비히클은 친수성 바인더 및 친수성 용매를 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
도전성 페이스트 조성물
【기술분야]
본 발명은 스크린 인쇄후 선폭 퍼짐을 없애고 선폭 조절이 용이하여 미세선폭 및 종횡비 증가로 전기적 특성을 개선하여 태양 전지의 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전극용 도전성 페이스트 조성물에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
태양전지의 전면 전극은 주로 스크린 프린팅 공정올 통해 형성되고 있다. 그래서 전후면 전극 페이스트 조성물도 스크린 프린팅 공정의 인쇄성을 고려하여 제조되고 있지만， 특히 전면 전극은 원하는 선폭을 재현하여 좋은 해상도를 구현하기가 어려운 실정이다.
예를 들어 종래 방법은 전면 전극용 은 도전성 페이스트 조성물을 이용하여， 전면 전극용 스크린 인쇄용 마스크의 선폭을 80 로 제작하여도 실제 인쇄 후 전면전극의 선폭은 10 20/皿이 더 넓어지는 경우가 많다. 그렇게 되면 전지 (cell)의 수광면이 줄어들게 되고， 결과적으로 전지 특성이 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 또한 기존의 대부분의 조성에서는 페이스트 내의 무기물 분산을 위해 무기물 표면처리제와 유기물을 같은 계열의 특성을 가지는 조성으로 선정하여 페이스트 분산성을 최대화하고자 하였다. 하지만 최적의 조성을 선정하지 못하면 인쇄 후 선폭 퍼짐이 심하거나 표면 거칠기가 심하여 원하는 특성의 전극을 형성하기에 어려움이 있다.
또한 한국특허공개 제 2011-0011974호에서는 소수성 필름에 열을 가한 후 친수성 용액을 별도로 떨어뜨리고 용매의 증발에 의해 친수성 물질을 소수성 필름 위에 코팅하는 방법을 개시하고 있다. 하지만， 상기 방법에서는 단지 소수성 필름에 친수성 용액의 적하에 의한 코팅방법이므로, 친수성 용액의 조성을 알 수 없고 태양전지의 전극 형성시의 미세선폭을 구현할 수 없고 선폭 퍼짐이나 표면 거칠기가 발생할 수 있다. 【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명에서는 친수성 도전성 금속， 소수성 바인더 및 소수성 용매의 조합 또는 소수성의 도전성 금속， 친수성 바인더 및 친수성 용매의 조합을 통한 조성 개발로 매우 우수한 해상도를 구현할 수 있는 도전성 페 이스트 조성물을 제공하기 위 한 것 이다.
또한 본 발명은 선폭의 퍼 짐은 없애고 높이를 높게 함으로써 종횡 비의 증가 및 전기 적 특성 의 개선으로 태양전지의 특성을 향상시 킬 수 있는 도전성 페이스트 조성물을 제공하기 위 한 것이다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 (a) 친수성 도전성 금속， 소수성 비 히클， 글래스 프릿 및 첨가제， 또는 (b) 소수성 도전성 금속， 친수성 비히클， 글래스 프릿， 및 첨가제를 포함하며， 상기 소수성 비히클은 소수성 바인더 및 소수성 용매를 포함하고，
상기 친수성 비히클은 친수성 바인더 및 친수성 용매를 포함하는，
도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
바람직하게， 본 발명은 친수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 소수성 바인더 1 내지 20 중량 %， 소수성 용매 1 내지 30 증량 <¾， 글래스 프릿 1 내지 10 증량 %， 및 첨가제 0.01 내지 5 중량 %를 포함하는 도전성 페이스트 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 소수성 도전성 금속 40 내지 90 증량 %， 친수성 바인더 1 내지 20 중량 친수성 용매 1 내지 30 중량 %， 글래스 프릿 1 내지 10 중량 %， 및 첨가제 0.01 내지 5 중량 %를 포함하는 도전성 페 이스트 조성물을 제공할 수 있다. 또한 본 발명 에 따르면, 상술한 도전성 페 이스트 조성물을 이용하여 형성 된 전극올 포함하는 태양전지를 제공한다. 바람직하게， 본 발명은 종횡 비가 20 내지 35%이고 직 렬 저항 (Rs)이 3 이하인 전면 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다. 이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명 한다.
본 발명 에서는 친수성 도전성 금속과 소수성 비히클 또는 소수성 도전성 금속과 친수성 비히클의 조합으로 제조된 페이스트를 이용하여 스크린 인쇄를 진행함으로써， 원하는 선폭 구현이 가능한 페이스트 조성물에 관한 것 이다.
본 발명은 상기 조합으로 이루어진 조성물을 사용함으로써 원하는 선폭 구현이 가능하여 태양전지 에서 태양광의 수광면적을 층분히 확보할 수 있다. 따라서 본 발명은 ISC의 손실을 방지하여 태양전지 효율을 향상시 킬 수 있다.
또한 상기 친수성 도전성 금속과 소수성 비히클 또는 소수성 도전성 금속과 친수성 비히클의 조합으로 제조된 페이스트는 요변지수 (thixo index, TI) 값을 높게 설계할 수 있으므로 일정 한 선 폭에서 높은 높이를 구현할 수 있어서 높은 종횡 비를 얻을 수 있다. 그러므로 본 발명은 같은 선폭에서도 낮은 저항을 확보할 수 있어 태양전지의 Rs 수치를 낮출 수 있고 결과적으로 태양전지 효율을 향상시킬 수 있다.
. 또한 본 발명을 통해 제조된 페이스트는 스크린 인쇄에 적합한 레을로지 특성을 나타내므로 낮은 전단율 (shear rate) 구간에서 점도가 높아도 인쇄시 받는 고전단율 (shear rate) 구간에서는 마스크 빠짐성 이 우수한 특성을 가지고 있다. 따라서 본 발명에 따르면 미세선폭에서도 빠짐성 이 우수하여 미세선폭 구현이 가능하고 우수한 인쇄성을 나타낸다.
더욱이， 본 발명에서는 무기물의 표면처 리 제 및 유기물의 특성 이 상이한 조성을 적용하고， 이들의 특성 이 페이스트의 분산성 및 인쇄성에 최 적의 영향을 줄 수 있도록 이들의 최 적의 조합을 선정함으로써 미세선폭 구현 및 높은 종횡 비 구현이 가능하게 되었다.
구체적으로， 본 발명의 바람직 한 구현예에 따르면， (a) 친수성 도전성 금속, 소수성 비히클， 글래스 프릿 및 첨가제， 또는 (b) 소수성 도전성 금속, 친수성 비히클， 글래스 프릿， 및 첨가제를 포함하며， 상기 소수성 비히클은 소수성 바인더 및 소수성 용매를 포함하고， 상기 친수성 비히클은 친수성 바인더 및 친수성 용매를 포함하는， 도전성 페이스트 조성물이 제공된다.
본 발명은 서로 다른 성 질의 금속과 바인더를 사용함으로써 인쇄 후 전극의 종횡 비를 향상시 킬 수 있고, 미세선폭 구현이 가능하여 결과적으로 전극의 저항을 낮출 수 있으므로 태양전지의 효율을 향상시 킬 수 있다.
따라서， 본 발명은 친수성 도전성 금속과 소수성 비히클을 포함하고， 여 기 에 글래스 프릿 및 첨가제를 포함하는 페 이스트 조성물을 제공한다. 상기 소수성 비히클은 소수성 바인더와 소수성 용매를 사용하여 제조될 수 있다.
또한 본 발명은 소수성 도전성 금속과 친수성 비히클을 포함하고， 여기 에 글래스 프릿 및 첨가제를 포함하는 페이스트 조성물을 제공한다. 상기 친수성 비히클은 친수성 바인더와 친수성 용매를 사용하여 제조될 수 있다.
또한 본 발명의 도전성 페이스트 조성물은 (a) 친수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 %， 소수성 비히클 1 내지 20 중량 %， 글래스 프릿 1 내지 10 중량 %> 및 첨가계 0.01 내지 5 중량 %, 또는 (b) 소수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 %， 친수성 비히클 1 내지 20 중량 %， 글래스 프릿 1 내지 10 중량 % 및 첨가제 0.01 내지 5 중량 %를 포함할 수 있다.
상기 소수성 비히클에서 소수성 바인더와 소수성 용매의 중량비는 0.5:9.5 내지 3: 7 일 수 있다. 또한 친수성 비히클에서 친수성 바인더와 친수성 용매의 중량비는 0.5:9.5 내지 3:7 일 수 있다.
보다 바람직하게， 발명의 제 1 구현예에 따르면， 친수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 %， 소수성 바인더 1 내지 20 증량 %， 소수성 용매 1 내지 30 중량 %, 글래스 프릿 1 내지 10 중량 %， 및 첨가제 0.01 내지 5 중량 %를 포함하는 도전성 페이스트 조성물이 제공된다.
본 발명에서 친수성 도전성 금속은 코팅 되지 않거나 친수성 계면 활성 처 리가 된， 평균 입경 0.1ᅳ 5 의 Ag, 구리， 니 켈， Au 및 은 코팅 된 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 친수성 계면 활성 처 리는 폴리솔비를 (polysorbitol), 솔비 탄 지방산 에스테르 (sorbitan fatty acid esters), 폴리글리세린 (글리세를) 지방산 에스테르 (polyglycerin(glycerol) fatty acid esters) 및 옥시 에틸렌 (oxyethylene) 계열로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 진행될 수 있다. 예를 들면， 친수성 계면활성 처 리시 Tween, Triton, SDS(SLS), CTAB 계열의 표면 ' 처 리를 할 수 있다. 또한 상기 은 코팅된 금속은 Ag, 구리， 니켈， Au 등의 도전성 금속에 은 분말이 일정 두께， 예를 들면 lnm 내지 50nm의 두께로 코팅된 것을 사용할 수 있다. 본 발명 에서 친수성 도전성 금속은 코팅되지 않거나 친수성 계면 활성 처 리가 된， 평균 입 경 0.1 ~ 5 의 Ag을 사용하는 것 이 더 바람직하고， 이 러 한 경우 도전성 페 이스트 조성물은 기존보다 효과가 더 우수한 은 페이스트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서， 친수성 도전성 금속에 상술한 친수성 계면활성처리를 하면， 표면 처리를 하지 않은 경우에 비해 페이스트 내에서 Ag 분말 간의 웅집현상을 제어할 수 있고 친수성 표면처리제와 비히클 및 바인더의 상이한 물성으로 인해 페이스트의 TI 값을 제어할 수 있으므로 인쇄 후 종횡비 (Aspect ratio)를 향상시킬 수 있다. 이러한 시너지 효과로 태양전지 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 친수성 도전성 금속의 함량은 전체 조성물에 대하여 40 내지 90 중량 %로 사용될 수 있고， 그 함량이 40 중량 % 미만이면 페이스트의 분산성은 좋으나 저항이 높고， 인쇄 후 전극의 종횡비를 높이는데 한계가 있어 결과적으로 효율 상승을 기대할 수 없다. 또한 그 함량이, 90 중량 %를 초과하면 페이스트의 점도가 높아 분산성 및 인쇄성이 좋지 못하므로 인쇄시 단선 및 연속인쇄가 블가능한 문제가 있다.
상기 소수성 바인더는 아크릴 수지， 에폭시 수지， 폴리에스테르 수지， 폴리우레탄 수지, 아미노 수지， 페놀 수지， 비닐 수지, 에틸셀를로오스， 폴리메타크릴레이트 모노부틸 에테르 및 폴리비닐수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 소수성 바인더의 함량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 20 중량 %로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소수성 바인더의 함량이 1 중량 % 미만이면 페이스트 내 무기물을 층분히 분산시키는데 바인더의 양이 부족한 문제가 있고, 20 중량%를 초과하면 페이스트의 분산성은 향상시킬 수 있으나 소성 과정에서 발생하는 공극 및 잔탄 발생이 많아 전극의 저항이 증가하는 문제가 있다.
상기 소수성 용매는 테르피네올， 부틸카비를, 부틸카비를아세테이트， 텍'사놀， 부틸셀루솔브 아세테이트， 부틸샐루솔브， 디에틸렌글리콜에틸에테르 및 핵실렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. - 상기 소수성 용매의 함량은 전체 조성물에 대하여 1. 내지 30 중량 %로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소수성 용매의 함량이 1 중량 % 미만이면 필요한 바인더를 층분히 용해시키는데 한계가 있고， 고 점도의 페이스트가 제조되므로 인쇄성에 문제가 있고， 30 중량 %를 초과하면 점도가 낮은 페이스트가 제조되므로 인쇄시 종횡비를 높이는데 한계가 있는 문제가 있다.
상기 글래스 프릿은 무기계 결합제로 사용되며， Bi203계， Si-B-Pb계， Si-Bi-Zn계 및 Si-Pb-Al-Zn 계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 글래스 프릿의 함량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 10 중량 %로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 글래스 프릿의 함량이 1 증량 % 미만이면 전극 소결시 공극이 많이 발생하고， 태양전지 기판과 전극의 접착력이 약해지는 문제가 있고， 10 중량 %를 초과하면 전극과 태양전지 접촉저항 및 전극의 저항이 증가하는 문제가 있다.
상기 첨가제는 소결 보조제, 분산제, 소포제， 증점제， 요변제 및 안정제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01 내지 5 증량 %로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 첨가제의 함량이 0.01 중량 % 미만이면 페이스트 내에서 첨가제의 역할을 충분히 하지 못해 페이스트의 물성에 영향을 주지 못하는 문제가 있고， 5 중량 %를 초과하면 페이스트의 인쇄성 및 소결특성에 지나친 영향 미치므로 페이스트 물성 제어가 어려운 문제가 있다.
상기 도전성 페이스트 조성물의 제조방법은 페이스트의 제조에 사용되는 믹서를 이용하여 제조될 수 있다. 또한， 소수성 바인더와 소수성 용매로 이루어진 비히클에 글래스 프릿을 첨가하여 1차로 흔합하고， 여기에 친수성 도전성 금속과 첨가제를 첨가하여 2차로 흔합한 후， 이를 분쇄장치를 이용한 분쇄 과정을 거쳐 제조될 수 있다. 상기 분쇄 장치는 비드밀， 3-를밀 등의 이 분야에 잘 알려진 분쇄 장치가사용될 수 있다.
본 발명의 제 2 구현예에 따르면， 소수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 %， 친수성 바인더 1 내지 20 중량 %， 친수성 용매 1 내지 30 중량1 ¾, 글래스 프릿 1 내지 10 중량1 ¾， 및 첨가제 0.01 내지 5 중량 >를 포함하는 도전성 페이스트 조성물이 제공된다.
상기 소수성 도전성 금속은 지방산으로 코팅 처리된 평균 입경 0.1~5im의 Ag, 구리， 니켈, Au 및 은 코팅된 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 분말을 사용할 수 있다. 또한 상기 지방산으로 코팅 처리하기 위해 사용하는 은 코팅된 금속은 구리， 니켈, Au 등의 도전성 금속에 은 분말이 일정 두께， 예를 들면 lnm 내지 50nm의 두께로 코팅된 것을 사용할 수 있다.
상기 지방산은 이 분야에 잘 알려진 물질이 사용될 수 있으나， 바람직하게는 올레 익산， 스테아릭산, 팔미트산， 아세트산 등의 지 방산을 사용한다. 또한 상기 지방산은 도전성 금속에 O.lnm 내지 50nm의 두께로 코팅 되 는 것이 바람직하다. 상기 지방산 코팅은 지방산이 녹아있는 유기용매에 은분말 (Ag powder)과 같은 일반 금속을 넣고 일정시 간 교반한 후 여과하는 방법으로 진행될 수 있다.
상기 소수성 도전성 금속의 함량은 전체 조성물에 대하여 40 내지 90 중량 %로 사용될 수 있고， 그 함량이 40 중량 % 미만이면 페이스트의 분산성은 좋으나 저항이 높고， 인쇄 후 전극의 종횡 비를 높이는데 한계가 있어 결과적으로 효율 상승을 기 대할 수 없는 문제가 있고， 90 중량 %를 초과하면 페이스트의 점도가 높아 분산성 및 인쇄성 이 좋지 못하므로 인쇄시 단선 및 연속인쇄가 불가능한 문제가 있다.
상기 친수성 바인더는 폴리에 틸렌글리콜， 폴리비닐알콜， 폴리비닐아세테 이트， 폴리 아크릴아마이드， 폴리 아크릴산， 폴리 메타크릴산， 폴리에 틸렌 옥사이드， 메틸락테이트， 에틸락테이트， 프로필락테 이트， 수성폴리 우레탄， 하이드록시에틸 셀를로오스, 하이드록시프로필 셀를로오스, 에 틸하이드록시에 틸셀를로오스， 메틸셀를로오스 및 하이드록시 알킬메틸 셀를로오스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 친수성 바인더의 함량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 20 중량 %로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 친수성 바인더의 함량이 1 중량 «¾ 미만이면 페이스트 내 무기물을 층분히 분산시 키는데 바인더의 양이 부족한 문제가 있고， 20 중량1 ¾를 초과하면 페이스트의 분산성은 향상시 킬 수 있으나 소성 과정에서 발생하는 공극 및 잔탄 발생이 많아 전극의 저항이 증가하는 문제가 있다.
상기 친수성 용매는 부특시에탄을， 이소프로필 알코올， 에틸렌글리콜， 아세톤， 메탄을 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 친수성 용매의 함량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 30 중량 %로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 친수성 용매의 함량이 1 중량 % 미만이면 필요한 바인더를 층분히 용해시 키는데 한계가 있고, 고 점도의 페 이스트가 제조되므로 인쇄성에 문제가 있고， 30 중량 %를 초과하면 점도가 낮은 페 이스트가 제조되므로 인쇄시 종횡 비를 높이는데 한계가 있는 문제가 있다
제 2 구현예의 조성에서 글래스 프릿 및 첨가제는 상술한 제 1 구현예에서 사용된 것과 동일한 함량과 성분을 사용할 수 있다.
따라서 상기 글래스 프릿은 Bi203계， Si-B-Pb계， Si-Bi-Zn계 및
Si-Pb-Al-Zn 계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한 상기 첨가제는 소결보조제， 분산제， 소포제， 증점 제， 요변제 및 안정 제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 글래스 프릿의 함량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 10 중량 %로 사용하는 것 이 바람직하다. 상기 첨가제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01 내지 5 중량 %로 사용하는 것 이 바람직하다.
상기 도전성 페이스트 조성물의 제조방법은 페이스트의 제조에 사용되는 믹서를 이용하여 제조될 수 있다. 또한， 친수성 바인더와 친수성 용매로 이루어진 비히클에 글래스 프릿을 첨가하여 1차로 흔합하고， 여 기에 소수성 도전성 금속과 첨가제를 첨가하여 2차로 흔합한 후， 이를 분쇄장치를 이용한 분쇄 과정을 거 쳐 제조될 수 있다. 상기 분쇄 장치는 비드밀， 3ᅳ를밀 등의 이 분야에 잘 알려진 분쇄 장치가 사용될 수 있다. 한편 본 발명의 제 3 구현예에 따르면， 상술한 계 1 구현예 및 제 2 구현예의 조성들 중 어느 하나의 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다.
본 발명의 도전성 페 이스트 ᅵ 조성물은 태양전지의 전면 전극의 제조에 사용하는 것 이 바람직하다. 또한， 본 발명 에서는 특정 조합을 갖는 도전성 페이스트 조성물의 사용으로 스크인 인쇄 후 원하는 선폭 구현이 가능하여 종횡 비를 증가시 킬 수 있고 전기 적 특성을 개선할 수 있다. 따라서， 본 발명은 전반적으로 태양전지의 효율이 우수한 효과를 제공할 수 있고， 특히 종횡비가 20 내지 35%이고 직 렬 저항 (Rs)이 3 이하인 전면 전극을 포함하는 태양전지를 제공할 수 있다.
이 때， 태양전지의 전극의 제조방법은 상술한 도전성 페이스트 조성물을 사용하는 것을 제외하고는， 이 분야에 잘 알려진 방법으로 제조가 가능하다. 따라서， 태양전지의 전극의 제조방법에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
【발명의 효과】
본 발명에서는 친수성 도전성 금속과 소수성 비히클 또는 소수성 도전성 금속과 친수성 비히클의 조합으로 제조된 페이스트를 이용하여 스크린 인쇄를 진행함으로써， 선폭 퍼짐 현상이 개선되어 원하는 선폭 구현이 가능하고 미세선폭 구현으로높은 종횡비를 나타내어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 【도면의 간단한 설명】
도 1 내지 4는 실시예 1 내지 4에 따른 전극의 단면을 나타낸 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5의 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극의 단면과 그 종횡비를 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 6은 실시예 5에 따른 전극의 3D사진을 나타낸 것이다.
도 7 및 8은 비교예 1 및 2에 따른 전극의 단면을 나타낸 전자현미경 사진이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하 본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 참조로 하여 설명한다. 그러나， 이들 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐， 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 1내지 4및 비교예 1내지 2>
하기 표 1의 조성으로 실시예 및 비교예의 도전성 페이스트를 제조하였다. 각각 사용된 성분의 함량은 표 1에 나타내었다 (단위: 중량%).
구체적으로, l~3/m의 친수성 구형의 은입자， 소수성 비히클 (소수성 바인더 및 이를 용해한 소수성 용매)， Bi203계 글래스 프릿, 및 소결 보조제 형태의 첨가제 (Zn02)를 함유하는 페이스트를 제조하였다.
또한， 1.5~2.5/zm의 소수성 구형의 은 입자, 친수성 비히클 (친수성 바인더 및 이를 용해한 친수성 용매), Bi203계 글래스 프릿， 및 소결 보조제 형태의 첨가제 (Zn02)를 함유하는 페이스트를 제조하였다.
이때， 소수성을 갖는 구형의 은입자는 지방계열 표면처리제 (올레익산)가 l-2nm 두께로 코팅된 것을 사용하였다. 또한， 친수성 비히클은 하이드록시프로필 셀를로오스와 에틸렌글리콜를 흔합하여 제조하였고， 소수성 비히클은 에틸셀를로오스와 부틸카비를을 흔합하여 제조하였다.
페이스트 제조방법은 친수성 비히클 또는 소수성 비히클에 글래스 프릿을 첨가한 다음 PLM(Planetary Mixer)을 사용하여 1차로 이들을 흔합하고， 친수성 또는 소수성 은입자와 첨가제를 첨가 후 PLM 혼합을 2차로 진행하고， 이 페이스트를 3-를밀을 이용해 흔련하여 태양전지 전극을 위한 페이스트를 제조하였다.
〈실시예 5>
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되， 친수성 도전성 금속으로서 친수성 계면활성 처리된 것을 사용하였다. 즉， 친수성 도전성 금속의 계면활성처리를 위해， l~ /m의 친수성 구형의 은입자를 Tween 20으로 표면 처리한 후， 이를 도전성 페이스트 조성물의 제조에 사용하였다.
구체적으로， 친수성 계면활성 처리된 은입자를 제조시 계면활성제 (Tween 20)가 분산된 수용액에 은 전구체 (은 분말)를 용해시키고， 약 4CTC 이하에서 계면활성제가 은 입자 표면에 코팅되도록 하는 방식으로 표면처리가 진행되었다. 이렇게 합성된 은 입자는 최종적으로 세척 (물, 알코올) 및 건조 (40°C 정도)과정을 거치게 된다.
【표 1】
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
<실험예 >
1. 태양전지 제조
실시 예 및 비교예의 도전성 페이스트를 사용하여 태양전지를 제조하였다. 전극을 인쇄하기 위한 실리콘 기판 (Si wafer)는 면저항 60~65 /ᄆ의 다결정 기판을 사용하였고, Si기판에 후면 Ag 전극을 인쇄하였다. 다음으로 후면 A1 전극을 건조된 후면 Ag 전극의 일부분과 중첩되도록 스크린 인쇄 후 건조하였다. 각각의 페이스트 건조 온도는 170°C에서 진행하였다.
그리고， 본 발명의 도전성 페 이스트를 스크린 인쇄를 통해 실리콘 기판 전면에 인쇄 후 건조과정을 진행하였다. 이 때 인쇄용 마스크는 290mesh의 전체 두께 인 것을 사용하였고， 패턴은 80 1의 폭을 갖는 핑거 라인 (finger line)과 2mm 폭을 갖는 버스바 (bus bar) 패턴을 사용하여 전면 전극을 형성하였다. 다음으로 170°C로 건조후 소성을 진행하여 태양전지를 제조하고 물성을 평가 하였다.
2. 태양전지 효율 평가 얻어진 태양전지 기판의 전기 특성 (I-V curve)의 평가를 solar simulator를 이용하여 진행하였다. 또한 상기에서 평가된 전극 단면의 인쇄 선폭， 높이를 분석하여 종횡비 (Aspect ratio)를 평가하였다. 종횡 비가 우수하면 전극의 직 렬저항 (Rs)이 낮아지고， 그 영향으로 태양전지의 효율이 향상된다. 이 평가 결과는 표 2에 나타내었다.
또한 실시 예 1 내지 4에 따른 전극의 단면 사진은 도 1 내지 4에 각각 나타내었다.
실시 예 5에 따른 도전성 페 이스트 조성물을 이용하여 형성 된 전극의 단면 사진 (종횡 비 포함)과 3D사진을 도 5 및 6에 각각 나타내었다.
그리고， 비교예 1 및 2에 따른 전극의 단면 사진은 도 7 및 8에 나타내었다.
【표 2】
Figure imgf000014_0001
상기 표 2 및 도 1—6의 결과에서 보면， 본 발명의 실시 예 1-5는 친수성 금속， 소수성 바인더 및 소수성 용매의 조합을 포함하거나， 소수성 금속， 친수성 바인더 및 친수성 용매의 조합을 포함한 조성물을 이용하므로， 제조된 전극의 종횡 비가 비교예 1-2에 비해 우수함을 알 수 있다. 따라서， 본 발명은 전극의 Rs가 낮아짐으로써 태양전지의 효율이 향상되 었다. 또한 실시 예 5는 친수성 도전성 금속의 표면을 계면 활성처 리후 사용하여， 실시 예 1-2에 비해 인쇄 후 종횡 비 (Aspect ratio)가 더욱 향상되 었고 Rs가 매우 낮아져 전지 효율도 개선되 었다.
반면, 표 2 및 도 7—8의 결과로부터， 비교예 1 및 2의 도전성 페 이스트 조성물을 이용하여 전극을 제조하면， 페이스트가 동일한 친수성 또는 소수성 물질만 포함하여， 인쇄성을 개선할 수 없어서 전극의 종횡비가 낮고 직 렬 저항도 높아 전지 효율이 떨어졌다. 또한 비교예 1-2는 동일한 특성을 지 닌 금속과 바인더를 사용하여， TI값 제어가 힘들고 선폭의 퍼 짐으로 인해 수광면적 이 줄어들어 결과적으로 태양전지 효율이 감소하였다.

Claims

【특허 청구범위】
【청구항 1】
(a) 친수성 도전성 금속， 소수성 비히클， 글래스 프릿 및 첨가제， 또는
(b) 소수성 도전성 금속, 친수성 비히클， 글래스 프릿， 및 첨가제
를 포함하며，
상기 소수성 비히클은 소수성 바인더 및 소수성 용매를 포함하고，
상기 친수성 비 히클은 친수성 바인더 및 친수성 용매를 포함하는,
도전성 페이스트 조성물.
【청구항 2】
제 1항에 있어서， 상기 친수성 도전성 금속은 코팅 되지 않거나 친수성 계면 활성 처 리가 된， 평균 입 경 0.1~5 의 Ag, 구리， 니켈， Au 및 은 코팅 된 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 3】
제 2항에 있어서， 상기 친수성 계면 활성 처리는 폴리솔비를 (polysorbitol), 솔비탄 지방산 에스테르 (sorbitan fatty acid esters), 폴리글리세린 (글리세를) 지방산 에스테르 (polyglycerin(glycerol) fatty acid esters) 및 옥시에틸렌 (oxyethylene) 계열로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 진행하는 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 4】
제 1항에 있어서， 상기 소수성 바인더는 아크릴 수지， 에폭시 수지， 폴리에스테르 수지， 폴리우레탄 수지， 아미노 수지 , 페놀 수지， 비 닐 수지， 에 틸셀를로오스, 폴리 메타크릴레이트， 모노부틸 에 테르 및 폴리 비닐수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 5】 제 1항에 있어서， 상기 소수성 용매가 테르피네을， 부틸카비를， 부틸카비를아세테이트， 텍사놀， 부틸셀루솔브 아세테이트， 부틸셀루솔브， 디에틸렌글리콜에틸에 테르 및 핵실렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 6】
제 1항에 있어서， 상기 소수성 도전성 금속은 지 방산으로 코팅 처 리된， 평균 입경 0.1~5 의 Ag, 구리 , 니켈, Au 및 은 코팅 된 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 분말을 포함하는 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 7】
제 6항에 있어서， 상기 지방산은 올레익산， 스테아릭산， 팔미트산 및 아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 8】
제 1항에 있어서， 상기 친수성 바인더는 폴리에 틸렌글리콜， 풀리 비닐알콜， 플리비 닐아세테이트， 폴리아크릴아마이드， 폴리 아크릴산， 폴리 메타크릴산， 플리에 틸렌 옥사이드, 메틸락테이트， 에 틸락테이트， 프로필락테이트， 수성폴리 우레탄， 하이드록시에 틸 셀를로오스， 하이드록시프로필 샐를로오스， 에틸하이드록시에틸셀를로오스， 메틸셀를로오스 및 하이드록시알킬메틸 셀를로오스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페 이스트 조성물.
【청구항 9】
제 1항에 있어서， 상기 친수성 용매가 부톡시에 탄을， 이소프로필 알코을， 에 틸렌글리콜， 아세톤， 메탄을 및 에 틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 10】
제 1항에 있어서， 상기 글래스 프릿은 Bi203계， Si-B-Pb계， Si-Bi-Zn계 및 Siᅳ Pb-Al-Zn 계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 11】
제 1항에 있어서， 상기 첨가제는 소결보조제， 분산제， 소포제， 증점 제 , 요변제 및 안정제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 12】
제 1항에 있어서，
친수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 %，
소수성 바인더 1 내지 20 중량 %，
소수성 용매 1 내지 30 중량 %，
글래스 프릿 1 내지 10 중량 %， 및
첨가제 0.01 내지 5 중량 %
를 포함하는 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 13】
제 1항에 있어서 ,
소수성 도전성 금속 40 내지 90 중량 %，
친수성 바인더 1 내지 20 중량
친수성 용매 1 내지 30 중량 <%,
글래스 프릿 1 내지 10 중량 %， 및
첨가제 0.01 내지 5 중량 <¾
를 포함하는 도전성 페이스트 조성물.
【청구항 14】
제 1항에 따론 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 전극을 포함하는 태양전지 .
【청구항 15】 제 14항에 있어서， 종횡비가 20 내지 35%이고 직렬 저항 (Rs)o 전극을 포함하는 태양전지.
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