Study on Cell Efficiency Change by Carbon Nanofiber in Silver Paste for Front side Metallization of Crystalline Silicon Solar Cells with Dispensing Printing

Abstract

결정질 실리콘 태양전지의 셀 효율을 높이기 위하여 수광면의 전극을 미세하면서도 두껍게 형성함으로써 수광량을 최대화하면서도 파워손실을 최소화할 필요성이 있다. 디스펜싱 인쇄는 공압 혹은 스크류 펌프를 이용하여 고점도의 페이스트를 노즐을 통해 밀어내는 인쇄 방식이며, 한 번의 인쇄만으로 고종횡비의 전극을 형성할 수 있기 때문에 차세대 결정질 실리콘 태양전지 전극인쇄 방식으로 주목받고 있다. 그러나, 고점도의 실버 페이스트를 고속으로 인쇄 시 실버 페이스트의 토출이 끊기는 단락현상이 발생하며, 이로인해 연속적인 전극인쇄가 힘들다는 문제점이 있다. 이와 같은 인쇄 중 단락문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 태양전지용 상용 실버 페이스트에 카본 나노파이버를 다양한 무게비율로 첨가하였으며, 카본 나노파이버의 첨가비율에 따라 디스펜싱 인쇄로 제작된 전극의 물리적, 전기적 특성들이 어떻게 변하는지를연구하였다. 다양한 실험들을 통해 카본 나노파이버를 첨가할 경우 실버 페이스트의 연신특성이 향상됨을 알 수 있었으며, 연신특성이 향상된 실버 페이스트는 인쇄 중 단락현상이 현저히 감소할 뿐만 아니라 전극 미세화에도 기여를 함을 알 수 있었다. 0.2 wt%의 카본 나노파이버를 실버 페이스트에 혼합한 후 50 μm 직경의 노즐로 디스펜싱하여 전극을 형성하였을 때, 기존 실버 페이스트에 비해 31% 가량 더 미세한 전극을 형성할 수 있었다. 이와 같은 전극 미세화는 수광 면적을 최대화함으로써 소성온도 790, 810 및 830도에서 각각 +0.22,+0.10 및 +0.22%p의 셀효율 증대를 가져옴을 알 수 있었다.