고온소결형 태양전지용 silver paste의 레올로지 특성 및 성능평가

Abstract

과도한 화석연료의 사용으로 인하여 세계적으로 지난 150년간 이산화탄소의 농도는 30%, 메탄은 120% 증가하였다. 이와 같은 에너지원의 부재 및 고갈과 온실가스 배출로 초래되는 공해문제의 심각성은 대체에너지 개발에 대한 지대한 관심과 활성화에 박차를 가하게 하였다. 여러 분야의 대체에너지원 중에서도 태양광 발전은 이산화탄소 배출과 같은 열적 공해와 환경오염이 없을 뿐만 아니라 고갈되지 않는 영구적인 자원이라는 특면에서 가장먼저 기술개발과 실용화 및 보급이 추진되고 있다. 태양에너지에는 다양한 이용법이 있는데 가장 편리한 이용형태는 전력이다. 하지만 그 이용효율은 매우 낮고 세계의 전력수요의 0.015%를 공급하고 있는 실정이다. 현행의 제 1세대의 다결정 실리콘 태양전지의 최고효율은 연구실 레벨에서 25%, 상업용으로 16~17%이고, 지금도 이론적 한계 효율치인 31%를 달성하는 것이 연구 목표로 되고 있다. 태양전지에서 입사된 태양광이 전부 전기적 에너지로 변환 되지 않기 때문에 고효율의 태양전지를 위해서는 손실되는 요소를 줄여야만 한다. 태양전지에서의 손실 요소는 크게 광학적 손실과, 전기적 손실로 구분할 수 있다. 광학적 손실은 태양광이 입사 될 때에 일어나는 표면에서의 반사, 전극에 의한 그림자 손실, 태양광 파장에 따른 손실 등이 있다. 현재 상용화 되고 있는 일반적인 태양전지는 빛이 입사되는 전면에 전극을 형성하고 있다. 그러므로 전극에 의해 생기는 그림자가 태양광을 가리면 dead area가 생겨 태양광의 흡수를 방해하는 요인이 되는데 이를 shadowing이라 하며 태양전지 변환효율의 저해 요인이 된다. 이러한 저해 요인을 없애기 위해서는 전극 선폭을 줄여 shadowing 현상을 줄일 수 있지만 단순히 전극의 선폭을 줄이면 전극의 단면적이 줄어들어 직렬저항이 높아지기 때문에 이를 개선하기 위해 전극의 Aspect ratio (높이/폭)를 높일 수 있는 Ag 페이스트의 개발이 요구된다. 본 연구는 스크린 인쇄법으로 전극의 Aspect ratio를 높일 수 있는 Ag 페이스트의 바인더 조성에 따른 레오로지 특성, 스크린 인쇄 적성, 전극 패턴의 형상, 전극 패턴의 전기 전도성, 태양전지 모듈의 성능평가 등을 검토 하여 전극의 그림자에 의한 광학적 손실을 줄여 태양전지의 광전 변환 효율을 높일 수 있는 방안으로 수행 되었다.