Dispensing printing을 이용한 태양전지 전극 형성에 대한 연구

Abstract

태양전지의 은 전극 형성을 위하여 기존의 스크린 프린트 대신 웨이퍼에 접촉하지 않고, 요철이 없는 전극을 형성하기 위해 dispensing 방식의 인쇄공정을 적용하기 위하여 2가지 연구를 진행하였다. 첫 번째 연구는 비접촉식 dispensing 조건에 대한 것이며, 두 번째 연구는 dispensing에 적용 가능한 페이스트 제조에 대한 것이다. Dispensing 방법은 마이크로 미세 노즐이 결정질 실리콘기판의 표면을 이동하면서 전극을 형성하는 것으로 미세노즐의 내경, dispensing 속도, 토출 압력과 기판과 노즐 사이의 간격에 따라 전극의 종횡비와 선폭을 조절할 수 있다. 첫 번째 연구에서는 스크린프린트용 상용화 페이스트를 사용하여 50㎛의 노즐에서 비접촉식 dispensing 인쇄를 하면 90㎛의 선폭과 0.2이상의 종횡비를 구현할 수 있었으며, 같은 Ag 페이스트를 사용하더라도 스크린프린트와 비교하여 0.8%의 변환효율이 증가하는 것을 확인하였다. 이는 dispensing방식을 이용하여 형성한 전극이 스크린 프린트에 비하여 선폭은 얇았으나, 균일하고 높은 종횡비를 구현할 수 있었기 때문에 전극의 저항을 낮출 수 있었던 것으로 생각한다. 두 번째로 dispensing에 적합한 페이스트의 특성을 확인하고 이러한 특성에 부합하는 페이스트의 제조 조건을 제안하였다. 첫 번째 연구로부터 페이스트의 미세노즐을 통한 토출 가능 점도조건은 전단속도40s-1에서 40Pa• s이하의 점도 값을 가져야 하는 것을 확인하였다. 이 조건에 부합하는 페이스트를 α-terpineol, butyl carbitol acetate와 ethyl cellulose로 구성된 vehicle과 Ag분말을 사용하여 제조하였다. Dispensing에 적합한 페이스트의 Ag : TPN : BCA : EC의 비율은 85 : 3.3 : 6.6 : 1이였다. 최종적으로 67.2㎛의 선폭과 0.277의 종횡비를 가지는 전극을 형성할 수 있었다.