KR20150017782A - A paste for electrode of solar cell, a method of preparing the same and a solar cell for using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a paste for a solar cell electrode and a solar cell using the same.
광을 이용한 태양전지는 태양광을 유용한 전기적 에너지로 변환시켜 클린 에너지 자원으로서 각광을 받고 있으며, 현재 실용화가 진행되고 있다. Photovoltaic cells convert sunlight into usable electrical energy, and are receiving the spotlight as a clean energy resource.
태양전지는 일반적으로 태양광이 입사되는 반도체 기판과 상기 반도체 기판의 상부에 형성된 전면 전극과 및 상기 반도체 기판의 하부에 형성된 후면 전극을 갖는다. 또한, 상기 반도체 기판의 표면에는 입사되는 태양광의 반사 손실을 방지하기 위한 반사 방지막이 코팅되어 있다.A solar cell generally has a semiconductor substrate on which sunlight is incident, a front electrode formed on the semiconductor substrate, and a rear electrode formed on the bottom of the semiconductor substrate. In addition, an anti-reflection film is coated on the surface of the semiconductor substrate to prevent reflection loss of incident sunlight.
상기 반도체 기판은 N형 실리콘층과 P형 실리콘층을 가지는 실리콘 웨이퍼로 구성되며, 상기 후면 전극은 주로 알루미늄(Al) 막으로 구성된다. 구체적으로, 상기 후면 전극은 알루미늄 분말을 주재료로 한 페이스트(paste)가 P형 실리콘층에 인쇄된 다음, 소결(sintering)하는 과정에서 P형 실리콘층 내부에 Al 이온이 확산되어, P형 실리콘층과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성한다. The semiconductor substrate is composed of a silicon wafer having an N-type silicon layer and a P-type silicon layer, and the rear electrode mainly consists of an aluminum (Al) film. Specifically, the rear electrode is formed by printing a paste made of aluminum powder as a main material on a P-type silicon layer, and then sintering. Al ions are diffused into the P-type silicon layer to form a P- And an ohmic contact.
또한, 상기 반사 방지막은 주로 태양광의 반사 손실을 방지하기 위한 유효성분으로서 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride)를 포함한다. 상기 전면 전극은 주로 은(Ag)이 사용되고 있다. 즉, 상기 전면 전극은 은(Ag) 분말을 주재료로 한 페이스트가 반사 방지막상에 그리드 패턴(grid pattern)으로 인쇄된 다음, 소결되어 형성된다. 이때, 전면 전극은 열처리를 통한 소결 과정에서 반사 방지막을 침투하여 N형 실리콘층과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성함으로써, 태양전지의 직렬 저항을 낮춘다.In addition, the antireflection film mainly includes silicon nitride as an effective component for preventing reflection loss of sunlight. The front electrode is mainly made of silver (Ag). That is, the front electrode is formed by sintering after a paste containing silver (Ag) powder as a main material is printed in a grid pattern on an antireflection film. At this time, the front electrode penetrates the antireflection film during sintering through heat treatment to form an ohmic contact with the N-type silicon layer, thereby lowering the series resistance of the solar cell.
태양전지의 직렬 저항값은 태양전지의 광 전환효율과 직접적인 상관관계를 가지므로, 고효율의 태양전지를 제조하기 위해서는 직렬 저항 값을 낮출 필요가 있다. 한편, 종래 은 입자의 탭 밀도를 조절함으로써, 태양전지의 직렬 저항 값을 낮추려는 다수의 시도가 있었다. Since the series resistance value of a solar cell has a direct correlation with the light conversion efficiency of the solar cell, it is necessary to lower the series resistance value in order to manufacture a high efficiency solar cell. On the other hand, there have been many attempts to lower the series resistance of a solar cell by adjusting the tap density of particles.
하지만, 구형 은 입자 간의 치밀도가 낮아 선저항이 상승함으로써, 태양전지 직렬저항 값을 하락시키는 데 어려움이 발생했다. 또한, 입자 크기에 따른 페이스트 점도 조절의 실패로 인해서, Finger가 퍼져버리거나 단락되는 문제가 발생하였다.However, since the sphere has a low density between particles, the line resistance is increased, so that it is difficult to decrease the series resistance of the solar cell. Also, due to the failure to control the viscosity of the paste depending on the particle size, the problem of spreading or shorting of the finger occurred.
따라서, 상기 문제점을 해결하는 동시에 태양전지의 직렬 저항값을 줄이는 방안이 요구되고 있다. Accordingly, there is a need to solve the above problems and to reduce the series resistance of the solar cell.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고 낮은 직렬저항 태양전지를 제공하기 위하여, 충진 밀도가 높은 태양전지 전극용 페이스트 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a paste for a solar cell electrode having a high filling density and a method of manufacturing the same, in order to solve the problems of the prior art and to provide a low series resistance solar cell.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 구현에는 도전성 분말, 글래스 프릿(glass frit) 및 비히클을 포함하며, 상기 도전성 분말이 i) 평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 제1 Ag 분말, ⅱ) 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 제2 Ag 분말, 및 ⅲ) 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 제3 Ag 분말을 포함하며, 상기 제1 내지 제 3의 Ag 분말은 모두 구형인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트를 제공한다. In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention includes a conductive powder, a glass frit, and a vehicle, wherein the conductive powder comprises i) a first Ag powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.8 m, ii) And a third Ag powder having an average particle diameter of 2.0 to 4.0 탆, wherein the first to third Ag powders are all spherical. Thereby providing an electrode paste.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 태양전지 전극용 페이스트는 페이스트 총량에 대하여, 도전성 분말 75 내지 90 중량%, 글래스 프릿 1 내지 15 중량%, 및 비히클 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solar cell electrode paste may contain 75 to 90% by weight of the conductive powder, 1 to 15% by weight of the glass frit, and 1 to 10% by weight of the vehicle based on the total amount of the paste.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 태양전지 전극용 페이스트는 상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서, 제1 Ag 분말을 3 내지 10 중량부, 제2 Ag 분말을 5 내지 20 중량부, 및 제3 Ag 분말을 75 내지 90 중량부로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solar cell electrode paste is prepared by mixing 3 to 10 parts by weight of the first Ag powder, 5 to 20 parts by weight of the second Ag powder, and 3 to 10 parts by weight of the third Ag powder with respect to 100 parts by weight of the conductive powder. And 75 to 90 parts by weight of the powder.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 태양전지 전극용 페이스트는 상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서, 제1 Ag 분말 4 내지 7 중량부, 제2 Ag 분말을 5 내지 10 중량부, 및 제3 Ag 분말을 85 내지 89 중량부로 포함할 수 있다 In one embodiment of the present invention, the solar cell electrode paste is prepared by mixing 4 to 7 parts by weight of the first Ag powder, 5 to 10 parts by weight of the second Ag powder, and 5 to 10 parts by weight of the third Ag powder with respect to 100 parts by weight of the conductive powder. To 85 parts by weight to 89 parts by weight
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말과 글래스 프릿의 함량비는83 : 7 내지 84 : 6일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the content ratio of the conductive powder to the glass frit may be 83: 7 to 84: 6.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말이 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속을 추가로 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the conductive powder further includes at least one metal selected from the group consisting of gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu) .
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 비히클은 바인더, 용제 및 첨가제를 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, the vehicle may comprise a binder, a solvent and an additive.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 첨가제는 점도 조정제, 산화 억제제, 분산제, 안정화제, 요변제로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the additive may include at least one selected from a viscosity modifier, an oxidation inhibitor, a dispersant, a stabilizer, and a thixotropic agent.
본 발명의 다른 구현예는, 태양전지 전극용 페이스트를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 제1 Ag 분말, 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 제2 Ag 분말, 및 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 제3 Ag 분말을 혼합하여 도전성 분말을 제조하는 단계 (a); 비히클을 제조하는 단계 (b); 및 도전성 분말, 비히클 및 글래스 프릿을 혼합 및 분산하는 단계 (c)를 포함한다. Another embodiment of the present invention provides a method of making a paste for a solar cell electrode, comprising the steps of: preparing a first Ag powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.8 m, a second Ag powder having an average particle diameter of 0.5 to 1.5 m, And a third Ag powder having an average particle diameter of 2.0 to 4.0 占 퐉 to prepare a conductive powder (a); (B) preparing a vehicle; And (c) mixing and dispersing the conductive powder, the vehicle and the glass frit.
본 발명의 다른 구현예는 상기 방법에 따라 제조된 태양전지 전극용 페이스트를 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a paste for a solar cell electrode prepared according to the above method.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 전극용 페이스트를 포함하는 태양전지를 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a solar cell including the electrode paste.
본 발명에 따른 전극용 페이스트를 사용하는 경우, 단락전류(Jsc), 개방전압(Voc), 및 충진률은 향상되는 한편, 직렬 저항이 감소된 고효율의 태양전지를 제공할 수 있다.In the case of using the electrode paste according to the present invention, it is possible to provide a solar cell with high short-circuit current (Jsc), open-circuit voltage (Voc), and filling efficiency, while reducing the series resistance.
도 1 은 태양전지의 대략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 태양전지 전극용 페이스트의 제조방법의 공정도를 나타낸 것이다. 1 is a schematic sectional view of a solar cell.
2 shows a process chart of a method of manufacturing a paste for a solar cell electrode.
본 발명은 도전성 분말, 글래스 프릿(glass frit) 및 비히클을 포함하는 태양전지 전극 용 페이스트를 제공한다. The present invention provides a paste for a solar cell electrode comprising a conductive powder, a glass frit and a vehicle.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말은 i) 평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 구형의 제1 Ag 분말, ⅱ) 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 구형의 제2 Ag 분말, 및 ⅲ) 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 구형의 제3 Ag 분말을 포함하며, 이들 제1 Ag 분말, 제2 Ag 분말 및 제3 Ag 분말은 구형의 형상을 갖는다. In one embodiment of the present invention, the conductive powder comprises i) a spherical first Ag powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.8 m, ii) a spherical second Ag powder having an average particle diameter of 0.5 to 1.5 m, and iii) And a spherical third Ag powder having a particle diameter of 2.0 to 4.0 탆, wherein the first Ag powder, the second Ag powder and the third Ag powder have a spherical shape.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 도전성 페이스트의 구성 성분에 대해 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the constituent components of the conductive paste according to the embodiments of the present invention will be described in detail.
(A) 도전성 분말(A) conductive powder
상기 페이스트는 도전성 분말을 포함한다. 도전성 분말은 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막에 전기 도전성을 부여한다.The paste includes a conductive powder. The conductive powder imparts electrical conductivity to the conductive film formed by the conductive paste.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말은 Ag 분말을 포함한다. 상기 Ag 분말은 구형의 형상을 가지며, 서로 상이한 입자 크기를 가지는 3 종 이상의 Ag 분말을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the conductive powder includes Ag powder. The Ag powder has three or more kinds of Ag powders having a spherical shape and having different particle sizes.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말은 평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 제1 Ag 분말, 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 제2 Ag 분말, 및 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 제3 Ag 분말을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the conductive powder comprises a first Ag powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.8 μm, a second Ag powder having an average particle diameter of 0.5 to 1.5 μm, and a third Ag powder having an average particle diameter of 2.0 to 4.0 μm Powder.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서, 제1 Ag 분말을 3 내지 10 중량부, 제2 Ag 분말을 5 내지 20 중량부, 및 제3 Ag 분말을 75 내지 90 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서 제1 Ag 분말 4 내지 7 중량부, 제2 Ag 분말을 5 내지 10 중량부, 및 제3 Ag 분말을 85 내지 89 중량부로 포함할 수 있다. 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 페이스트의 충진 밀도가 78% 이상이며, 바람직하게는 80% 이상이며, 더욱 바람직하게는 81% 이상으로 향상될 수 있다. In one embodiment of the present invention, 3 to 10 parts by weight of the first Ag powder, 5 to 20 parts by weight of the second Ag powder, and 75 to 90 parts by weight of the third Ag powder are mixed with 100 parts by weight of the conductive powder . Preferably, 4 to 7 parts by weight of the first Ag powder, 5 to 10 parts by weight of the second Ag powder and 85 to 89 parts by weight of the third Ag powder are contained in 100 parts by weight of the conductive powder. When the above numerical range is satisfied, the filling density of the paste can be improved to 78% or more, preferably 80% or more, more preferably 81% or more.
본 발명의 일 구현예에서는, 제1 Ag 분말의 평균 입경은 0.1 내지 0.8㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.4㎛이다. In one embodiment of the present invention, the average particle diameter of the first Ag powder may be 0.1 to 0.8 탆, and preferably 0.1 to 0.4 탆.
본 발명의 일 구현예에서는, 제2 Ag 분말의 평균 입경은 0.5 내지 1.5㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.8 내지 1.2㎛이다.In one embodiment of the present invention, the average particle diameter of the second Ag powder may be 0.5 to 1.5 占 퐉, and preferably 0.8 to 1.2 占 퐉.
본 발명의 일 구현예에서는, 제3 Ag 분말의 평균 입경은 2.0 내지 4.0㎛일 수 있으며, 바람직하게는 2.2 내지 3.0㎛이다.In one embodiment of the present invention, the average particle diameter of the third Ag powder may be 2.0 to 4.0 mu m, preferably 2.2 to 3.0 mu m.
상기 평균 입경을 가지는 Ag 분말의 혼합물을 사용하는 경우, 은 입자의 충진밀도가 높아지기 때문에 태양전지의 직렬저항 값을 낮추어 고효율을 태양전지를 제조할 수 있다. When the mixture of Ag powder having the average particle diameter is used, the filling density of the silver particles is increased, so that the series resistance value of the solar cell can be lowered and the solar cell can be manufactured with high efficiency.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말은 은(Ag) 외에, 금속 입자로서 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 하나 이상의 금속 입자 또는 상기 금속 성분들을 포함하는 하나 이상의 합금 입자를 추가적으로 포함할 수 있다. 또한, 추가로 포함되는 금속은 코어쉘 구조의 금속 또는 합금 입자를 포함할 수 있으며, 구(spherical) 형상, 플레이크(flake) 형상, 판(plate) 형상, 섬유(fiber) 형상 또는 부정형상을 가질 수 있다. 또한, 금속 입자는 구(spherical) 형상, 플레이크(flake) 형상, 판(plate) 형상, 섬유(fiber) 형상 및 부정형상 중 적어도 2 이상의 형상의 금속 입자들이 혼합되어 사용될 수도 있다. In one embodiment of the present invention, the conductive powder may contain at least one metal such as gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu) Particles or one or more alloy particles comprising the metal components. In addition, the further included metal may include metal or alloy particles of a core shell structure and may have a spherical shape, a flake shape, a plate shape, a fiber shape, or an irregular shape . Further, the metal particles may be used by mixing metal particles having at least two or more shapes of spherical shape, flake shape, plate shape, fiber shape and irregular shape.
본 발명의 일 구현예에서, 도전성 분말은 전극용 페이스트 총량에 대하여, 75 내지 90 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는, 페이스트 총량에 대하여 77 내지 87 중량%이며, 더욱 바람직하게는 80 내지 86 중량%이다.
In one embodiment of the present invention, the conductive powder may be contained in an amount of 75 to 90% by weight based on the total amount of the electrode paste. It is preferably 77 to 87% by weight, more preferably 80 to 86% by weight based on the total amount of the paste.
(B) (B) 글래스Glass 프릿( Frits ( GlassGlass FritFrit ))
글래스 프릿은 금속 입자의 소결을 보조하고, 소성시 기판에 대한 도전막의 접착력을 향상시킨다. 본 발명의 일 구현예에서는, 글래스 프릿은 SiO2, Al2O3, PbO 및 B2O3, MgO, ZrO2, ZnO, TiO2, Bi2O3 등 성분들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.Glass frit assists the sintering of the metal particles and improves the adhesion of the conductive film to the substrate during firing. In one embodiment of the present invention, the glass frit comprises SiO 2 , Al 2 O 3 , PbO and B 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , ZnO, TiO 2 , Bi 2 O 3 Etc. < / RTI >
본 발명의 일 구현예에서는, 글래스 프릿으로는 SiO2-Al2O3-PbO-B2O3계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3MgO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-ZrO2-ZnO계, SiO2-Al2O3-PbO-B2O3-MgO-ZrO2-ZnO계 등이 사용될 수 있다. 이러한 성분의 글래스 프릿은, 예를 들면, 태양전지의 전면 전극을 형성하기 위한 도전성 페이스트에 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the glass frit includes SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 series, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 MgO series, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZrO 2 system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -ZnO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO-B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO -B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO -based, SiO 2 -Al 2 O 3 -PbO -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 -ZnO -based, etc. may be used have. The glass frit of such a component can be used, for example, in a conductive paste for forming a front electrode of a solar cell.
본 발명의 일 구현예에서는, 글래스 프릿으로는 SiO2-Al2O3-B2O3계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZnO계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-ZrO2계, SiO2-Al2O3-B2O3-ZrO2-ZnO계, SiO2-Al2O3-B2O3-MgOZrO2-ZnO계 등이 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the glass frit includes SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 , SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO, SiO 2 -Al 2 O 3 - B 2 O 3 -ZrO 2 series, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO series, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-ZrO 2 series, SiO 2 -Al 2 O 3- B 2 O 3 -ZrO 2 -ZnO system, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 -MgOZrO 2 -ZnO system, or the like can be used.
본 발명의 일 구현예에서는, 글래스 프릿은 상기 성분들의 복합체 입자 형태로 첨가된다. 글래스 프릿 입자의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 구상, 침상 또는 부정형이어도 무방하다. 글래스 프릿 입자의 크기 역시 특별히 제한되지 않으나, 평균 입경이 약 0.1 내지 5㎛인 것이 바람직하다. 특히, 글래스 프릿의 평균 입경은 1.5 내지 3.5㎛인 것이 더욱 바람직하다.In one embodiment of the invention, the glass frit is added in the form of a composite particle of the components. The shape of the glass frit particles is not particularly limited, and may be spherical, acicular, or irregular. The size of the glass frit particles is also not particularly limited, but it is preferable that the average particle size is about 0.1 to 5 mu m. In particular, it is more preferable that the average particle diameter of the glass frit is 1.5 to 3.5 占 퐉.
본 발명의 일 구현예에서는, 글래스 프릿은 페이스트 총량에 대하여 1 내지 15 중량%로 함유될 수 있다. 바람직하게는, 페이스트 총량에 대하여 기준으로 2 내지 9 중량%이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 8 중량%이다. 글래스 프릿의 함량이 1 중량% 미만인 경우, 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막의 접착 강도가 불충분해지는 문제점이 있고, 글래스 프릿의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우, 유리 부유 등에 의해 후공정으로 수행되는 납땜에 지장을 초래하는 문제점이 있다.In one embodiment of the present invention, the glass frit may be contained in an amount of 1 to 15% by weight based on the total amount of the paste. It is preferably 2 to 9% by weight, more preferably 5 to 8% by weight based on the total amount of the paste. When the content of the glass frit is less than 1% by weight, there is a problem that the adhesive strength of the conductive film formed by the conductive paste becomes insufficient. When the content of the glass frit exceeds 10% by weight, There is a problem in that the soldering is hindered.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 도전성 분말과 글래스 프릿의 함량비는 82 : 8 내지 86 : 4일 수 있다. 바람직하게는 82.5 : 7.5 내지 85 : 5 범위이며, 더욱 바람직하게는 83 : 7 내지 84 : 6 이다. 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 2.5mΩ 내지 3.5mΩ 의 직렬저항을 가지는 태양전지를 제조할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the content ratio of the conductive powder to the glass frit may be 82: 8 to 86: 4. Preferably in the range of 82.5: 7.5 to 85: 5, more preferably 83: 7 to 84: 6. When the above numerical range is satisfied, a solar cell having a series resistance of 2.5 m? To 3.5 m? Can be manufactured.
(C) (C) 비히클Vehicle
본 발명의 일 구현예에서는, 비히클은 바인더, 용제 및/또는 첨가제를 혼합 및 분산시켜 제조할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the vehicle can be prepared by mixing and dispersing a binder, a solvent and / or an additive.
바인더는 도전성 페이스트의 점도에 영향을 미치고, 도전성 페이스트에 의해 형성되는 도전막이 소성 전에 기판에 부착될 수 있도록 한다. 본 발명의 일 구현예에서는, 상기 바인더로는 아크릴계수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 알키드 수지, 셀룰로오스 유도체, 폴리염화비닐계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 테르펜계 수지, 로진계 수지, 지방족계 수지, 아크릴산 에스테르계 수지, 크실렌계 수지, 크마론인덴계 수지, 스틸렌계 수지, 디시클로펜타디엔계 수지, 폴리부텐계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 초산비닐계수지, 폴리이소부틸계 수지 등이 사용될 수 있다. 상기 물질들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 상기 바인더로서 사용될 수 있다.The binder affects the viscosity of the conductive paste and allows the conductive film formed by the conductive paste to adhere to the substrate before firing. In one embodiment of the present invention, the binder may be an acrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, an alkyd resin, a cellulose derivative, a polyvinyl chloride resin, a polypropylene resin, a terpene resin, A resin selected from the group consisting of an acrylic resin, an acrylic ester resin, a xylene resin, a chalcone indene resin, a styrene resin, a dicyclopentadiene resin, a polybutene resin, a urea resin, a melamine resin, Resin or the like can be used. These materials may be used alone or as a mixture of two or more thereof as the binder.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 기술한 수지는 페이스트의 전체 중량에 대해 약 0.5 내지 20 중량%으로 함유될 수 있다. 수지의 함유량이 0.5 중량% 미만인 경우, 충분한 인쇄성 및 작업성을 확보할 수 없는 문제점이 있고, 바인더의 함유량이 20중량%를 초과하는 경우, 소성후 수축현상이 심해 도전성을 저하시키는 문제점이 있다.In one embodiment of the present invention, the above-described resin may be contained in an amount of about 0.5 to 20% by weight based on the total weight of the paste. When the content of the resin is less than 0.5% by weight, sufficient printability and workability can not be ensured. When the content of the binder is more than 20% by weight, there is a problem that the shrinkage phenomenon is severe after firing, .
용제는 도전성 페이스의 점도를 조절하여 도전성 페이스트의 인쇄성에 영향을 미친다. 본 발명의 일 구현예에서는, 용제는 상기 바인더를 용해할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 용제로는 헥산, 톨루엔, 시클로헥사논, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 부틸셀로솔브아세테이트, 부틸카비톨, 부틸카비톨아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디아세톤알코올, 테르피네올, 벤질알코올 등이 사용될 수 있다. 상기 물질들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 용제로서 사용될 수 있다.The solvent controls the viscosity of the conductive paste to affect the printing property of the conductive paste. In one embodiment of the present invention, the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the binder. These solvents include hexane, toluene, cyclohexanone, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, diethylene glycol diethyl ether, diacetone alcohol, Benzyl alcohol, etc. may be used. These materials may be used alone or as a mixture of two or more of them.
본 발명의 일 구현예에서는, 용제는 도전성 페이스트의 인쇄성을 페이스트 총량에 대하여 1 내지 20 중량%로 함유될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solvent may contain the printing property of the conductive paste in an amount of 1 to 20% by weight based on the total amount of the paste.
본 발명의 일 구현예에서는, 첨가제, 점도 조정제, 산화 억제제, 분산제, 안정화제 및 요변제부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 이러한 첨가제는 도전성 페이스트는 인쇄성을 향상시키고, 금속성분과 기판의 반도체 성분간의 접촉 저항을 감소시키기 위하여 포함된다. In one embodiment of the present invention, it may be at least one selected from additives, viscosity regulators, oxidation inhibitors, dispersants, stabilizers, and whitening agents. Such an additive is included in the conductive paste to improve the printability and reduce the contact resistance between the metal component and the semiconductor component of the substrate.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 비히클은 페이스트 총량에 대하여 1 내지 35 중량%로 함유될 수 있다. 바람직하게는, 페이스트 총량에 대하여 2 내지 15 중량%이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량%이다. 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 인쇄성이 우수하다. In one embodiment of the present invention, the vehicle may be contained in an amount of 1 to 35% by weight based on the total amount of the paste. It is preferably 2 to 15% by weight, more preferably 5 to 10% by weight, based on the total amount of the paste. When the numerical range is satisfied, the printability is excellent.
본 발명의 또 다른 구현예는 태양전지 전극용 페이스트를 제조하는 방법을 제공한다. 일 구현예로, 상기 방법은 평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 제1 Ag 분말, 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 제2 Ag 분말, 및 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 제3 Ag 분말을 혼합하여 도전성 분말을 제조하는 단계 (a); 글래스프릿과 비히클을 혼합하여 프릿 페이스트를 제조하는 단계(b) 및 상기 도전성 분말과 프릿 페이스트를 혼합 및 분산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조방법에 따라 제조된 태양전지 전극용 페이스트는 충진률이 78% 이상이며, 바람직하게는 80% 이상이며, 더욱 바람직하게는 81% 이상이다.Another embodiment of the present invention provides a method for producing a paste for a solar cell electrode. In one embodiment, the method comprises mixing a first Ag powder having an average particle size of 0.1 to 0.8 m, a second Ag powder having an average particle size of 0.5 to 1.5 m, and a third Ag powder having an average particle size of 2.0 to 4.0 m (A) preparing a conductive powder; (B) mixing the glass frit and the vehicle to prepare a frit paste, and mixing and dispersing the conductive powder and the frit paste. The solar cell electrode paste prepared according to the above production method has a fill factor of 78% or more, preferably 80% or more, and more preferably 81% or more.
한편, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 도전성 분말을 제조하는 경우, 상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서, 제1 Ag 분말 3 내지 10 중량부, 제2 Ag 분말 5 내지 20 중량부 및 제3 Ag 분말 75 내지 90 중량부의 비율로 혼합하여 통상의 방법에 의하여 제조될 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the conductive powder is produced, 3 to 10 parts by weight of the first Ag powder, 5 to 20 parts by weight of the second Ag powder, and 3 to 10 parts by weight of the second Ag powder are added to 100 parts by weight of the conductive powder. And 75 to 90 parts by weight of the Ag powder may be mixed in a conventional manner.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 최종적으로 제조된 페이스트의 총량에 대하여, 도전성 분말 75 내지 90 중량%, 글래스 프릿 1 내지 15 중량% 및 비히클 1 내지 10 중량%가 포함되도록 조성을 조절하여 혼합 및 분산시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, the composition is adjusted such that 75 to 90% by weight of the conductive powder, 1 to 15% by weight of glass frit and 1 to 10% by weight of the vehicle are contained in the total amount of the paste finally prepared, .
또한, 본 발명이 일 구현예에 있어서, 페이스트 내에 포함된 도전성 분말과 글래스 프릿의 함량비가 82 : 8 내지 86 : 4 가 되도록 조성을 조절하여 혼합 및 분산시킬 수 있다. Also, in one embodiment of the present invention, the composition may be adjusted and mixed and dispersed so that the content ratio of the conductive powder and the glass frit contained in the paste is 82: 8 to 86: 4.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 태양전지 전극용 페이스트를 이용하여 2.5 내지 3.5 mΩ 의 직렬저항 값을 가지는 태양전지를 제조할 수 있다. In one embodiment of the present invention, a solar cell having a series resistance value of 2.5 to 3.5 m OMEGA can be manufactured using the above-described solar cell electrode paste.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
(( 실시예Example 1) One)
본 발명의 일 구현예로서 태양전지 전극용 페이스트를 하기의 방법에 따라 제조하였다.
As an embodiment of the present invention, a paste for a solar cell electrode was prepared by the following method.
1) 하기 표 1에 기재된 특성을 가지는 분말 (A), (B) 및 (C)를 5:7:88의 중량부로 혼합하여 도전성 분말을 제조하였다.
1) Powders (A), (B) and (C) having the properties shown in Table 1 were mixed in a weight ratio of 5: 7: 88 to prepare conductive powder.
2) 용제로서 텍사놀 및 DBDG (Diethylene Glycol Dibutyl Ether)의 혼합물과 바인더로서 에틸 셀룰로오스 #50를 1:5의 중량비로 혼합하고, 증점제 및 분산제를 첨가하여 비히클을 제조하였다.
2) A mixture of Texanol and DBDG (Diethylene Glycol Dibutyl Ether) as a solvent and ethylcellulose # 50 as a binder were mixed at a weight ratio of 1: 5, and a vehicle was prepared by adding a thickener and a dispersant.
3) 상기 제조한 비히클에 글래스 프릿 및 상기 도전성 분말을 하기 표 2에 기재된 중량비로 첨가하여 혼합물을 제조한 뒤, 혼합 탈포기에서 공전(550RPM) 자전(450RPM)으로 3분 동안 혼합하고, 3 Roll Mill로 3회 분산시켰다. 그 뒤, 진공 상태의 혼합 탈포기에서 공전(550RPM), 자전(450RPM)에서 5분 동안 교반하여, 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다.
3) Glass frit and the conductive powder were added to the prepared vehicle at the weight ratios shown in Table 2 below to prepare a mixture. The mixture was stirred for 3 minutes at 450 RPM in revolution (550 RPM) in a mixed deaerator, Mill three times. Thereafter, the mixture was agitated for 5 minutes at 450 RPM and revolutions (550 RPM) in a vacuum deaerator to prepare a paste for a solar cell electrode.
비교예Comparative Example 1: One:
도전성 분말로서 Ag 분말 (B)만을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다.
A paste for a solar cell electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that only the Ag powder (B) was used as the conductive powder.
비교예Comparative Example 2: 2:
도전성 분말로서 Ag 분말 (B) 및 (C)를 12 : 88 중량비로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다.
A paste for a solar cell electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the Ag powders (B) and (C) were used in a weight ratio of 12: 88 as the conductive powder.
비교예Comparative Example 3: 3:
도전성 분말로서 Ag 분말 (A) 및 (C)를 12 : 88 중량비로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다.
A paste for a solar cell electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the Ag powders (A) and (C) were used in a weight ratio of 12: 88 as the conductive powder.
비교예Comparative Example 4: 4:
도전성 분말로서 Ag 분말 (A), (B) 및 (C)를 5 : 7 : 88의 중량비로 사용하고, 상기 도전성 분말: 글라스 플릿의 중량비를 페이스트 총량에 대해서 86 wt%: 4 wt%로 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다.
(A), (B) and (C) were used as conductive powders at a weight ratio of 5: 7: 88, and the weight ratio of the conductive powder to the glass frit was adjusted to 86 wt%: 4 wt% A paste for a solar cell electrode was prepared in the same manner as in Example 1. [
비교예Comparative Example 5: 5:
도전성 분말로서 분말 (A), (B) 및 (C)를 5 : 7 : 88의 중량비로 사용하고, 도전성 분말: 글라스 플릿의 중량비를 페이스트 총량에 대해서 82 wt%: 8 wt%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지 전극용 페이스트를 제조하였다.
(A), (B) and (C) were used as conductive powders at a weight ratio of 5: 7: 88 and the weight ratio of conductive powder to glass frit was set to 82 wt%: 8 wt% A paste for a solar cell electrode was prepared in the same manner as in Example 1.
상기 방법에 따라 제조한 실시예 1 및 비교예 1 내지 5의 태양전지 전극용 페이스트의 조성은 하기 표 2에 나타난 바와 같다.
The compositions of the solar cell electrode paste of Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 prepared according to the above method are shown in Table 2 below.
2. 태양전지 전극 평가2. Evaluation of solar cell electrode
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 태양전지 전극용 페이스트를 스크린 프린터로 태양전지 수광면에 도포하고, 벨트형 소성로를 사용하여 800℃에서 90초간 소성하여 태양전지의 전면의 전극을 형성하였다. 상기 전극을 이용하여 태양전지를 제조하였으며, 이 때의 제조방법은 공지된 방법과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
The paste for a solar cell electrode prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 was applied to a solar cell light receiving surface using a screen printer and fired at 800 DEG C for 90 seconds using a belt type firing furnace to form electrodes on the front surface of the solar cell . A solar cell was manufactured using the above electrode. Since the manufacturing method at this time is the same as that in the known method, a detailed description thereof will be omitted.
3. 태양전지 전기적 3. Solar Cells Electrical 특성치Characteristic value 결과 result
상기 제조한 태양전지에 대해서 그 특성을 평가하여, 하기 표 3에 그 결과를 기재하였다. The characteristics of the solar cell were evaluated, and the results are shown in Table 3 below.
상기 표에 기재된 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 태양전지의 전극은 비교예 1 내지 5에 비하여 낮은 직렬 저항 값을 가지는 것을 확인하였다. As shown in the above table, it was confirmed that the electrode of the solar cell manufactured in Example 1 had a lower series resistance value than Comparative Examples 1 to 5.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 특허청구범위와 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (14)
i) 평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 제1 Ag 분말:
ⅱ) 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 제2 Ag 분말; 및
ⅲ) 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 제3 Ag 분말을 포함하며,
상기 제1 Ag 분말, 제2 Ag 분말 및 제3 Ag 분말이 구형인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. A paste for a solar cell electrode comprising a conductive powder, a glass frit and a vehicle,
i) a first Ag powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.8 m;
Ii) a second Ag powder having an average particle diameter of 0.5 to 1.5 탆; And
Iii) a third Ag powder having an average particle diameter of 2.0 to 4.0 m,
Wherein the first Ag powder, the second Ag powder, and the third Ag powder are spherical.
상기 페이스트 총량에 대하여,
도전성 분말 75 내지 90 중량%;
글래스 프릿 1 내지 15 중량%; 및
비히클 1 내지 10 중량%
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
For the total paste amount,
75 to 90% by weight of a conductive powder;
1 to 15% by weight of glass frit; And
Vehicle 1 to 10 wt%
Wherein the paste for a solar cell electrode is a paste for a solar cell electrode.
상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서,
제1 Ag 분말 3 내지 10 중량부;
제2 Ag 분말 5 내지 20 중량부; 및
제3 Ag 분말 75 내지 90 중량부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
With respect to 100 parts by weight of the conductive powder,
3 to 10 parts by weight of the first Ag powder;
5 to 20 parts by weight of a second Ag powder; And
75 to 90 parts by weight of the third Ag powder
Wherein the paste for a solar cell electrode is a paste for a solar cell electrode.
상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서,
제1 Ag 분말 4 내지 7 중량부;
제2 Ag 분말 5 내지 10 중량부; 및
제3 Ag 분말 85 내지 89 중량부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
With respect to 100 parts by weight of the conductive powder,
4 to 7 parts by weight of the first Ag powder;
5 to 10 parts by weight of a second Ag powder; And
85 to 89 parts by weight of the third Ag powder
Wherein the paste for a solar cell electrode is a paste for a solar cell electrode.
상기 도전성 분말과 글래스 프릿의 함량비가 82 : 8 내지 86 : 4 인 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
Wherein the content ratio of the conductive powder to the glass frit is 82: 8 to 86: 4.
상기 도전성 분말이 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
Wherein the conductive powder further comprises at least one metal selected from the group consisting of gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu) Paste.
상기 비히클이 바인더, 용제 및 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
A paste for a solar cell electrode, wherein the vehicle comprises a binder, a solvent and an additive.
상기 첨가제는 점도 조정제, 산화 억제제, 분산제, 안정화제 및 요변제로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 전극용 페이스트. The method according to claim 1,
Wherein the additive comprises at least one selected from a viscosity modifier, an oxidation inhibitor, a dispersant, a stabilizer, and a thixotropic agent.
평균입경이 0.1 내지 0.8 ㎛인 제1 Ag 분말, 평균입경이 0.5 내지 1.5 ㎛인 제2 Ag 분말, 및 평균입경이 2.0 내지 4.0 ㎛인 제3 Ag 분말을 혼합하여 도전성 분말을 제조하는 단계 (a);
비히클을 제조하는 단계 (b):
상기 도전성 분말, 비히클 및 글래스 프릿을 혼합 및 분산하는 단계 (c)를 포함하는 방법. A method for producing a paste for a solar cell electrode,
(A) preparing a conductive powder by mixing a first Ag powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.8 탆, a second Ag powder having an average particle diameter of 0.5 to 1.5 탆, and a third Ag powder having an average particle diameter of 2.0 to 4.0 탆, );
Step (b) of producing the vehicle:
(C) mixing and dispersing the conductive powder, the vehicle and the glass frit.
상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서,
제1 Ag 분말 3 내지 10 중량부;
제2 Ag 분말 5 내지 20 중량부; 및
제3 Ag 분말 75 내지 90 중량부
로 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9,
With respect to 100 parts by weight of the conductive powder,
3 to 10 parts by weight of the first Ag powder;
5 to 20 parts by weight of a second Ag powder; And
75 to 90 parts by weight of the third Ag powder
. ≪ / RTI >
상기 페이스트 총량에 대하여,
도전성 분말 75 내지 90 중량%;
글래스 프릿 1 내지 15 중량%; 및
비히클 1 내지 10 중량%
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 10. The method of claim 9,
For the total paste amount,
75 to 90% by weight of a conductive powder;
1 to 15% by weight of glass frit; And
Vehicle 1 to 10 wt%
≪ / RTI >
상기 도전성 분말과 글래스 프릿의 함량비가 82 : 8 내지 86 : 4 인 것을 특징으로 하는 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the content ratio of the conductive powder to the glass frit is from 82: 8 to 86: 4.
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|---|---|---|---|---|
| WO2017099470A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 주식회사 동진쎄미켐 | Paste composition for forming solar cell electrode |
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2013
- 2013-05-27 KR KR1020130059996A patent/KR20150017782A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017099470A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 주식회사 동진쎄미켐 | Paste composition for forming solar cell electrode |
| CN108431965A (en) * | 2015-12-10 | 2018-08-21 | 东进世美肯株式会社 | It is used to form the paste composition of electrode of solar battery |
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