特許 6940166 Ｐ型太陽電池電極形成用組成物、これを用いて製造された電極及びＰ型太陽電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6940166

(24)【登録日】2021年9月6日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】Ｐ型太陽電池電極形成用組成物、これを用いて製造された電極及びＰ型太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0224 20060101AFI20210909BHJP

   H01L 31/068 20120101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 264

   H01L31/06 300

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-565749(P2018-565749)

(86)(22)【出願日】2017年5月12日

(65)【公表番号】特表2019-519113(P2019-519113A)

(43)【公表日】2019年7月4日

(86)【国際出願番号】KR2017004961

(87)【国際公開番号】WO2017222181

(87)【国際公開日】20171228

【審査請求日】2019年12月26日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0078908

(32)【優先日】2016年6月23日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521193511

【氏名又は名称】チャンジョウ フション ニュー マテリアル カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】パク，サン ヒ

(72)【発明者】

【氏名】キム，サン チン

(72)【発明者】

【氏名】ナム，ヒ イン

【審査官】 桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２０９５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２４０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３０１４７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１２−００８８４５７（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８４２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２６５２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／１１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａ）銀粉末；（Ｂ）ガラスフリット；及び（Ｃ）有機ビヒクル；を含み、
前記ガラスフリットは、酸化されていないアルミニウム（Ａｌ）成分を５０ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍで含むものであるＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項2】

前記ガラスフリットはテルル（Ｔｅ）元素を含むものである、請求項１に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項3】

前記ガラスフリットは、鉛（Ｐｂ）元素及びビスマス（Ｂｉ）元素のうち少なくとも一つ以上を含むものである、請求項２に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項4】

前記ガラスフリットは、テルル元素及び鉛元素を含み、
前記ガラスフリット内のテルル元素：鉛元素のモル比が１：１０〜３０：１である、請求項１に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項5】

前記ガラスフリットは、テルル元素及びビスマス元素を含み、
前記ガラスフリット内のテルル元素：ビスマス元素のモル比が１：１０〜４０：１である、請求項１に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項6】

前記銀粉末６０重量％〜９５重量％、前記ガラスフリット０．５重量％〜２０重量％及び有機ビヒクル１重量％〜３０重量％を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項7】

前記Ｐ型太陽電池電極形成用組成物は酸化タングステン粒子をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項8】

前記Ｐ型太陽電池電極形成用組成物は、分散剤、揺変剤、可塑剤、粘度安定化剤、消泡剤、顔料、紫外線安定剤、酸化防止剤及びカップリング剤からなる群から選ばれる添加剤を１種以上さらに含むものである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物で製造されたＰ型太陽電池電極。

【請求項10】

ｐ型基板、及び前記ｐ型基板の一面に形成されたｎ型エミッタを含むウエハー；
前記ｎ型エミッタ上に形成された前面電極；及び
前記ｐ型基板の他面に形成された後面電極；を含み、
前記前面電極は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＰ型太陽電池電極形成用組成物で製造されたことを特徴とするＰ型太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｐ型太陽電池電極形成用組成物、これを用いて製造された電極及びＰ型太陽電池に関する。より詳細には、極少量のＡｌを含有するガラスフリットを使用し、電極とウエハーとの接触性及び抵抗特性を改善できるように開発されたＰ型太陽電池電極形成用組成物、これを用いて製造された電極及びＰ型太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池は、太陽光のフォトン（ｐｈｏｔｏｎ）を電気に変換させるｐｎ接合の光電効果を用いて電気エネルギーを発生させる。太陽電池においては、ｐｎ接合が構成される半導体ウエハー又は基板の上・下面にそれぞれ前面電極と後面電極が形成されている。太陽電池は、半導体ウエハーに入射される太陽光によってｐｎ接合の光電効果が誘導され、これから発生した各電子が電極を介して外部に流れる電流を提供する。このような太陽電池の電極は、太陽電池電極形成用組成物の塗布、パターニング及び焼成によってウエハーの表面に形成され得る。前記太陽電池電極形成用組成物としては、導電性粉末、ガラスフリット、有機ビヒクルを含む導電性ペースト組成物が使用されている。

【0003】

一方、太陽電池のウエハー又は基板としては主にシリコン基板が使用されており、シリコン基板を使用する太陽電池は、ｐ型シリコン基板上にリン（Ｐ）などの不純物をドーピングすることによってｎ型エミッタ層を形成するＰ型太陽電池と、ｎ型シリコン基板上にボロン（Ｂ）などの不純物をドーピングすることによってｐ型エミッタ層を形成するＮ型太陽電池とに区分され得る。このうち、Ｐ型太陽電池は、エミッタ層の形成時に使用されるリン拡散がボロン拡散より低い温度で行われ、電子の移動度が正孔の移動度より速いという長所を有するが、Ｎ型太陽電池に比べて相対的に低い効率を示すという短所を有する。

【0004】

一方、近年、太陽電池の効率を増加させるために、太陽電池の面積は漸次増加し、エミッタ層の厚さは持続的に薄くなっている趨勢にある。このような太陽電池の面積の増加によってウエハーの面抵抗が増加し、これによって太陽電池の接触抵抗が高くなっており、これは、太陽電池の効率減少につながり得る。また、エミッタ層の厚さが薄くなることによって、シャンティング（ｓｈｕｎｔｉｎｇ）発生頻度が増加しており、これは、太陽電池の性能低下につながり得る。

【0005】

したがって、多様な面抵抗下でエミッタ層の接合に対する被害を最小化し、ウエハーと電極との界面における導電性を向上させることによって接触抵抗を改善することができ、これによって太陽電池の効率を高めることができるＰ型太陽電池電極形成用組成物を開発する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一側面は、電極と基板（ウエハー）との間の接触性及び抵抗特性を改善できるＰ型太陽電池電極形成用組成物を提供する。

【0007】

本発明の他の側面は、フィルファクター及び変換効率が向上したＰ型太陽電池電極及びＰ型太陽電池を提供する。

【0008】

本発明の更に他の側面は、Ｐ型太陽電池電極形成用組成物を用いて製造されたＰ型太陽電池電極及びＰ型太陽電池を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一側面において、本発明は、（Ａ）銀粉末；（Ｂ）ガラスフリット；及び（Ｃ）有機ビヒクル；を含み、前記ガラスフリットが、Ａｌ成分を約５０ｐｐｍ〜約１０，０００ｐｐｍで含むものであるＰ型太陽電池電極形成用組成物を提供する。

【0010】

前記ガラスフリットは、テルル（Ｔｅ）元素を含んでもよい。また、前記ガラスフリットは、テルル（Ｔｅ）元素と共に、鉛（Ｐｂ）元素及びビスマス（Ｂｉ）元素のうち少なくとも一つ以上を含んでもよい。

【0011】

一具体例によると、前記ガラスフリットは、テルル元素及び鉛元素を含み、前記ガラスフリット内のテルル元素：鉛元素のモル比が約１：１０〜約３０：１であってもよい。

【0012】

他の具体例によると、前記ガラスフリットは、テルル元素及びビスマス元素を含み、前記ガラスフリット内のテルル元素：ビスマス元素のモル比が約１：１０〜約４０：１であってもよい。

【0013】

本発明に係るＰ型太陽電池電極形成用組成物は、前記銀粉末約６０重量％〜約９５重量％、前記ガラスフリット約０．５重量％〜約２０重量％及び有機ビヒクル約１重量％〜約３０重量％を含んでもよい。

【0014】

また、前記組成物は、タングステン粒子及び／又は分散剤、揺変剤（チクソトロピック剤）、可塑剤、粘度安定化剤、消泡剤、顔料、紫外線安定剤、酸化防止剤及びカップリング剤からなる群から選ばれる添加剤を１種以上さらに含んでもよい。

【0015】

他の側面において、本発明は、前記のような本発明に係るＰ型太陽電池電極形成用組成物で製造されたＰ型太陽電池電極を提供する。

【0016】

更に他の側面において、本発明は、ｐ型基板、及び前記ｐ型基板の一面に形成されたｎ型エミッタを含むウエハー；前記ｎ型エミッタ上に形成された前面電極；及び前記ｐ型基板の他面に形成された後面電極；を含み、前記前面電極が前記のような本発明のＰ型太陽電池電極形成用組成物で製造されたものである太陽電池を提供する。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、極少量のＡｌを含有するガラスフリットを使用し、シャンティング現象を発生させないと共に、電極と基板（ウエハー）との間の接触性及び抵抗特性を向上させるＰ型太陽電池電極形成用組成物を提供する。

【0018】

本発明は、抵抗が最小化され、フィルファクター及び変換効率に優れたＰ型太陽電池電極形成用組成物を用いて製造されたＰ型太陽電池電極及びＰ型太陽電池を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施例に係るＰ型太陽電池の構造を簡略に開示した概略図である。

【図2】Ａｇ−Ａｌ−Ｓｉ系共融点を示すダイアグラムである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明をより具体的に説明する。

【0021】

＜太陽電池電極形成用組成物＞
本発明の太陽電池電極形成用組成物は、銀粉末、ガラスフリット及び有機ビヒクルを含み、前記ガラスフリットは、Ａｌ成分を約５０ｐｐｍ〜約１０，０００ｐｐｍで含む。

【0022】

（Ａ）銀粉末
本発明の太陽電池電極形成用組成物は、導電性粉末として銀（Ａｇ）粉末を使用する。前記銀粉末は、ナノサイズ又はマイクロサイズの粒径を有する粉末であってもよく、例えば、数十ｎｍ〜数百ｎｍサイズの銀粉末、数μｍ〜数十μｍの銀粉末であってもよい。また、前記銀粉末として、２以上の互いに異なるサイズを有する銀粉末を混合して使用してもよい。

【0023】

前記銀粉末は、粒子の形状が特に限定されなく、多様な形状の粒子、例えば、球形、板状又は無定形の粒子が制限なく使用可能である。

【0024】

前記銀粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、具体的に約０．１μｍ〜約１０μｍであって、より具体的には約０．５μｍ〜約５μｍであってもよい。前記平均粒径は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に導電性粉末を超音波で約２５℃で約３分間分散させた後、ＣＩＬＡＳ社で製作した１０６４ＬＤモデルを使用して測定されたものである。前記銀粉末の平均粒径（Ｄ５０）が前記範囲内であると、接触抵抗及び線抵抗が低下するという効果を有することができる。

【0025】

前記銀粉末は、組成物の全体重量に対して約６０重量％〜約９５重量％で含まれてもよい。銀粉末の含量が前記範囲を満足するとき、太陽電池において優れた変換効率が示され、ペースト化が円滑に行われ得る。具体的に、前記銀粉末は、組成物の全体重量に対して約７０重量％〜約９０重量％で含まれてもよい。

【0026】

（Ｂ）ガラスフリット
ガラスフリットは、太陽電池電極形成用組成物の焼成工程中に反射防止膜をエッチングし、銀粒子を溶融させることによってエミッタ領域に銀結晶粒子を生成させるためのものである。また、ガラスフリットは、銀粉末とウエハーとの間の接着力を向上させ、焼結時の軟化によって焼成温度を低下させるという効果を誘導する。

【0027】

本発明において、前記ガラスフリットは、約５０、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１，０００、約１，５００、約２，０００、約２，５００、約３，０００、約３，５００、約４，０００、約４，５００、約５，０００、約５，５００、約６，０００、約６，５００、約７，０００、約７，５００、約８，０００、約８，５００、約９，０００、約９，５００又は約１０，０００ｐｐｍのアルミニウム成分を含んでもよい。また、前記ガラスフリットは、大略的に前記数値のうち一つ以上及び前記数値のうち一つ以下の範囲でアルミニウム成分を含んでもよい。例えば、前記ガラスフリットは、約５０ｐｐｍ〜約１０，０００ｐｐｍのアルミニウム成分を含み、具体的には、約１００ｐｐｍ〜約１０，０００ｐｐｍのアルミニウム成分を含む。

【0028】

上述したように、Ｐ型太陽電池は、ｐ型基板の一面にリン（Ｐ）などの不純物をドーピングすることによってエミッタ層が形成され、前記エミッタ層上に前面電極が形成される構造からなる。ところが、前記ｎ型エミッタ層にＡｌが結合される場合、シャンティングが発生し得るので、従来に使用されていたＰ型太陽電池の前面電極形成用組成物にはＡｌが含まれないことが一般的であった。

【0029】

しかし、本発明者等の研究により、ガラスフリット内に前記のように極少量のアルミニウムを含む場合、ｎ型エミッタ層とのＡｌとの反応によるシャンティング現象を発生させないと共に、電極と基板（ウエハー）との間の接触性及び抵抗特性が向上するという効果が得られることが分かった。前記電極と基板との間の接触性及び抵抗特性の向上効果は、ガラスフリット内に含まれたアルミニウム、銀粉末及び基板に含まれたシリコン成分が焼成時に低い温度で共融されることから発生するものと判断される。

【0030】

図２は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）の３成分系共融点を示すダイアグラムである。図２により、銀、アルミニウム及びシリコンの３成分系では、アルミニウムの含量が少ないほどより低い温度で共融が形成されることを確認することができる。すなわち、本発明のように、ガラスフリット内にアルミニウムが極少量で含まれる場合、焼成時にガラスフリット内のアルミニウム、銀粉末、及び基板のシリコンが低い温度で共融されながら焼結速度が速くなり、電極焼結温度で銀粉末が液体状態で溶融されることによって液相焼結が行われ、シリコン基板（ウエハー）表面との接触抵抗を低下させることができる。しかし、ガラスフリット内のアルミニウムの含量が約１０，０００ｐｐｍを超える場合、ガラスフリット内に含まれたアルミニウムがｎ型エミッタ層と反応することによってシャンティング現象が発生し得るので、Ｐ型太陽電池用として適していない。

【0031】

一方、前記ガラスフリットは、前記アルミニウム（Ａｌ）元素以外にテルル（Ｔｅ）元素を含むものであってもよく、具体的に、酸化テルルを約１０重量％〜約８０重量％で含む酸化テルル（ＴｅＯ_２）系ガラスフリットであってもよい。

【0032】

また、前記ガラスフリットは、アルミニウム（Ａｌ）及びテルル（Ｔｅ）元素と共に、鉛（Ｐｂ）元素及びビスマス（Ｂｉ）元素のうち少なくとも一つ以上をさらに含んでもよい。

【0033】

一具体例によると、前記ガラスフリットは、テルル元素及び鉛元素を含むＴｅ−Ｐｂ−Ｏ系ガラスフリットであってもよく、このとき、前記ガラスフリット内のテルル元素：鉛元素のモル比は、約１：１０、約１：５、約１：２、約１：１、約２：１、約５：１、約１０：１、約１５：１、約２０：１、約２５：１又は約３０：１であってもよい。また、前記ガラスフリット内のテルル元素：鉛元素のモル比は、大略的に前記比率のうち一つ以上及び前記比率のうち一つ以下の範囲であってもよい。例えば、前記ガラスフリット内のテルル元素：鉛元素のモル比は、約１：１０〜約３０：１、具体的に約１：５〜約２０：１であってもよい。

【0034】

他の具体例によると、前記ガラスフリットは、テルル元素及びビスマス元素を含むＴｅ−Ｂｉ−Ｏ系ガラスフリットであってもよく、前記ガラスフリット内のテルル元素：ビスマス元素のモル比が約１：１０、約１：５、約１：２、約１：１、約２：１、約５：１、約１０：１、約１５：１、約２０：１、約２５：１、約３０：１、約３５：１又は約４０：１であってもよい。また、前記ガラスフリット内のテルル元素：ビスマス元素のモル比は、大略的に前記比率のうち一つ以上及び前記比率のうち一つ以下の範囲であってもよい。例えば、前記ガラスフリット内のテルル元素：ビスマス元素のモル比は、約１：１０〜約４０：１、具体的に約１：５〜約３０：１であってもよい。

【0035】

また、前記ガラスフリットは、前記アルミニウム、テルル、鉛及び／又はビスマス以外に金属及び／又は金属酸化物をさらに含んでもよい。例えば、前記ガラスフリットは、リチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、バナジウム（Ｖ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ヒ素（Ａｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）及びこれらの酸化物からなる群から選ばれた１種以上の元素をさらに含んでもよい。

【0036】

前記ガラスフリットは、特に制限されることなく、通常の方法を使用して製造され得る。例えば、前記ガラスフリットは、上述した組成をボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）又はプラネタリーミル（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｍｉｌｌ）などを使用して混合した後、混合された組成物を約９００℃〜約１３００℃の条件で溶融させ、約２５℃でクエンチング（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）した後、得られた結果物をディスクミル（ｄｉｓｋ ｍｉｌｌ）、プラネタリーミルなどによって粉砕して得ることができる。

【0037】

前記ガラスフリットとしては、平均粒径（Ｄ５０）が約０．１μｍ〜約１０μｍであるものが使用されてもよいが、これに限定されることはない。また、前記ガラスフリットの形状は特に限定されなく、例えば、球形であってもよく、無定形であってもよい。

【0038】

前記ガラスフリットは、全体組成物の重量に対して約０．５重量％〜約２０重量％、例えば、約３重量％〜約１５重量％で含まれてもよい。前記ガラスフリットが前記範囲で含有される場合、多様な面抵抗下でｐｎ接合安定性を確保することができ、且つ直列抵抗値を最小化させることができ、結局、太陽電池の効率を改善することができる。

【0039】

（Ｃ）有機ビヒクル
有機ビヒクルは、太陽電池電極形成用組成物の無機成分との機械的混合を通じて組成物に印刷に適した粘度及びレオロジー特性を付与する。

【0040】

前記有機ビヒクルは、通常、太陽電池電極形成用組成物に使用される有機ビヒクルであってもよいが、バインダー樹脂及び溶媒などを含んでもよい。

【0041】

前記バインダー樹脂としては、アクリレート系又はセルロース系樹脂などを使用してもよく、エチルセルロースが一般的に使用される樹脂である。しかし、前記バインダー樹脂として、エチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロース、エチルセルロースとフェノール樹脂との混合物、アルキド樹脂、フェノール系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、キシレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリエステル系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、木材ロジン（ｒｏｓｉｎ）又はアルコールのポリメタクリレートなどを使用してもよい。

【0042】

前記溶媒としては、例えば、ヘキサン、トルエン、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、ジブチルカルビトール（ジエチレングリコールジブチルエーテル）、ブチルカルビトールアセテート（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘキシレングリコール、テルピネオール （Ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）、メチルエチルケトン、ベンジルアルコール、γ−ブチロラクトン又はエチルラクテートなどを単独で使用してもよく、これらの２種以上を混合して使用してもよい。

【0043】

前記有機ビヒクルは、太陽電池電極形成用組成物の全体重量に対して約１重量％〜約３０重量％で含まれてもよい。前記有機ビヒクルが前記範囲で含まれると、十分な接着強度及び優れた印刷性を確保することができる。

【0044】

（Ｄ）金属酸化物
本発明の太陽電池電極形成用組成物は、上述した構成要素以外に、必要に応じて、金属酸化物粒子をさらに含んでもよい。

【0045】

太陽電池は多数のセルを含んでもよい。この場合、一つのセルは、隣接したセルとリボンによって互いに連結される。このとき、リボンは、バスバー形態の電極と直接接着され得る。よって、リボンと接着される太陽電池電極の接着強度が十分に確保されない場合、セルが脱落したり、太陽電池の信頼性が低下するおそれがある。金属酸化物粒子は、電極とリボンとの接着強度を向上させるためのものであって、例えば、酸化タングステン（ＷＯ_３）粒子であってもよい。

【0046】

このとき、酸化タングステン（ＷＯ_３）粒子は、粉末状又は顆粒状であってもよい。前記酸化タングステン（ＷＯ_３）粒子の焼結前の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、約０．１μｍ〜約１０μｍであって、具体的には、約０．１μｍ〜約５μｍであってもよい。前記酸化タングステン（ＷＯ_３）粒子の焼結前の平均粒径（Ｄ５０）が前記範囲であると、電極において優れた接着強度及び光電変換効率を確保することができる。

【0047】

前記酸化タングステン粒子は、電極ペーストの全体重量に対して約０．１重量％〜約１．０重量％で含まれてもよい。前記酸化タングステン粒子が前記範囲で含まれると、電極のエッチング時に精密なパターンの形成が可能である。また、電極の開放電圧を向上させると同時に、優れた接着強度を確保することができる。

【0048】

（Ｅ）添加剤
本発明の太陽電池電極形成用組成物は、上述した構成要素以外に、流動特性、工程特性及び安定性を向上させるために、必要に応じて通常の添加剤をさらに含んでもよい。前記添加剤は、分散剤、揺変剤（チクソトロピック剤）、可塑剤、粘度安定化剤、消泡剤、顔料、紫外線安定剤、酸化防止剤、カップリング剤などを単独で使用してもよく、これらの２種以上を混合して使用してもよい。これらは、太陽電池電極形成用組成物の全体重量に対して約０．１重量％〜約５重量％で含まれてもよいが、必要に応じて含量を変更してもよい。

【0049】

前記のような本発明の太陽電池電極形成用組成物は、極少量のＡｌを含有するガラスフリットを使用することによって、電極の焼成時にアルミニウム、銀粉末及びシリコン成分が共融されながら液相焼結が行われ、その結果、電極とウエハーとの間の接触性及び抵抗特性が向上する。また、アルミニウムの含有量が非常に少ないので、Ｐ型太陽電池に適用されたときにもシャンティング現象を発生させない。

【0050】

＜太陽電池電極及びこれを含む太陽電池＞
本発明の他の観点は、前記のような太陽電池電極形成用組成物から形成された電極及びこれを含む太陽電池に関する。図１は、本発明の一具体例に係る太陽電池の構造を示す。

【0051】

図１に示したように、本発明に係る太陽電池は、ｐ型基板１０１、及び前記ｐ型基板の一面に形成されたｎ型エミッタ１０２を含むウエハー１００；前記ｎ型エミッタ上に形成された前面電極２３０；及び前記ｐ型基板１０１の他面に形成された後面電極２１０；を含むものであってもよい。

【0052】

このとき、前記ｎ型エミッタ１０２は、ｐ型基板１０１の一面に５族元素であるアンチモン（Ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）などの不純物をドーピングして形成され得る。

【0053】

前記前面電極２３０は、前記のような本発明に係る太陽電池電極形成用組成物を用いて製造されたものであってもよく、前記後面電極２１０は、アルミニウムペーストで製造されたものであってもよい。具体的には、ｐ型基板１０１及びｎ型エミッタ１０２を含むウエハー１００の前面には、本発明に係る太陽電池電極形成用組成物を印刷・焼成することによって前面電極（Ｐ＋電極）２３０を形成することができ、後面には、アルミニウムペーストを塗布した後で焼成することによって後面電極２１０を形成することができる。例えば、前記組成物をウエハーの後面に印刷・塗布した後、約２００℃〜約４００℃の温度で約１０秒〜約６０秒間乾燥させることによって、後面電極のための事前準備段階を行うことができる。また、ウエハーの前面に組成物を印刷した後で乾燥させることによって、前面電極のための事前準備段階を行うことができる。その後、約４００℃〜約９５０℃、具体的に約８５０℃〜約９５０℃で約３０秒〜約５０秒間焼成する焼成過程を行うことによって前面電極及び後面電極を形成することができる。

【実施例】

【0054】

以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。但し、下記の各実施例は、本発明を説明するためのものであって、本発明が下記の実施例に制限されると解釈してはならない。

【0055】

（実施例及び比較例）
有機バインダーとしてエチルセルロース（ダウ・ケミカル株式会社、ＳＴＤ４）１．０重量％を溶媒であるテキサノール（Ｔｅｘａｎｏｌ）６．２重量％に６０℃で十分に溶解した後、平均粒径が１．０μｍである球形の銀粉末（ＤＯＷＡハイテック株式会社、ＡＧ−４−８）８９．０重量％、下記の表１に提示されたガラスフリット３．０重量％、添加剤として分散剤であるＢＹＫ１０２（ＢＹＫ−ｃｈｅｍｉｅ社）０．２重量％及び揺変剤であるＴｈｉｘａｔｒｏｌ ＳＴ（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ社）０．３重量％、酸化タングステン粒子０．３重量％を投入して均一にミキシングした後、３本ロール混練器で混合・分散させることによって電極ペーストを製造した。

【0056】

【表1】

【0057】

＜誘導結合プラズマ−原子放出分光法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を用いたガラスフリット内のＡｌ含量（ｗｔ％）の測定＞
前記において、各ガラスフリットの成分及び含量は次のような方法で測定した。

【0058】

試料の前処理：分析対象試料であるガラスフリット０．５ｇをビーカーに入れて０．０００１ｇ単位まで正確に秤量する。試料が入ったビーカーに硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）５ｍｌを投入した後、熱板（ｈｏｔ ｐｌａｔｅ）を用いて２２０℃で３時間にわたって加熱し、試料を完全に炭化させた。炭化された試料が入ったビーカーが透明になるまで過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を投入することによって前処理を完了した。

【0059】

標準溶液の準備：分析対象である各元素（Ａｌ含有）の標準溶液をそれぞれ準備した。

【0060】

金属成分の含量測定：前処理が完了した試料が入ったビーカーに窒酸（ＨＮＯ_３）を投入して５分間加熱した後で空冷した。準備された標準溶液をＩＣＰ−ＯＥＳ測定機器（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社）に導入し、外部標準法（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｅｔｈｏｄ）で検定曲線（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ）を作成した後、前記ＩＣＰ−ＯＥＳ測定機器で試料内に含まれる分析対象元素であるガラスフリットの元素濃度をそれぞれ測定した後で換算し、ガラスフリット内のＡｌの含量比を計算した。

【0061】

【数1】

【0062】

【数2】

【0063】

＜物性測定方法＞
（１）Ｒｓ（ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、Ｒｓｈ（Ｓｈｕｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、フィルファクター（ＦＦ、％）及び変換効率（Ｅｆｆ．、％）：
ＰＯＣｌ_３でドーピングされたＰ型基板（Ｌｉｇｈｔｗａｙ Ｇｒｅｅｎ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．、ｃ−Ｓｉ ｐ型ウエハー）の前面に前記実施例及び比較例で製造した太陽電池電極形成用ペーストを一定のパターンでスクリーンプリンティングして印刷し、これを赤外線乾燥炉を使用して乾燥させた。その後、ウエハーの後面にアルミニウムペーストを印刷した後、これを同一の方法で乾燥させた。前記過程で形成されたセルをベルト型焼成炉を使用して４００℃〜９５０℃で３０秒〜１８０秒間焼成し、このように製造が完了したセルに対しては、太陽電池効率測定装備（Ｐａｓａｎ社、ＣＴ−８０１）を使用して太陽電池の接触抵抗（Ｒｓ）（ｏｈｍ）、分路抵抗（Ｒｓｈ）（ｏｈｍ）、フィルファクター（ＦＦ、％）、変換効率（Ｅｆｆ．、％）を測定し、その結果を下記の表２に示した。

【0064】

【表2】

【0065】

前記表２により、Ａｌ成分を本発明の範囲で含むガラスフリットを使用した実施例１〜６の場合は、シャンティング現象が最小化され、分路抵抗（Ｒｓｈ）が高いと共に接触抵抗（Ｒｓ）に優れ、電気的特性（フィルファクター及び変換効率）の全てに優れることを確認することができる。これに比べて、Ａｌ成分を本発明に比べて過量で含むガラスフリットを使用した比較例１の場合は、接触抵抗は良好な水準であるが、シャンティング現象が発生し、電気的特性が相対的に低下するという結果を示しており、Ａｌ成分を全く含んでいないガラスフリットを使用した比較例２の場合は、接触抵抗特性が高く、これによって電気的特性が低下することを確認した。

【0066】

例示的な実施例が本明細書に開示されており、特定の用語を使用しているが、これらは、制限的な目的でなく、一般的且つ説明的な意味でのみ使用されて解釈されなければならない。ある場合は、本発明の出願時点で当業者にとって自明なように、別段の特別な指示がない限り、特定の実施例と関連して記述された特徴、特性及び／又は要素は、単独で使用されたり、又は、他の実施例と関連して記述された特徴、特性及び／又は要素と組み合わされて使用される。したがって、当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の多様な変更が可能であることを理解できるだろう。

【図1】

【図2】