(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末を含まず、１００〜４００℃で焼成可能な太陽電池電極形成用ペースト組成物であって、
ａ）０．０５乃至１０μｍの平均粒径を有する導電性粉末３０乃至９０質量％；
ｂ）セルロース系バインダー１乃至３０質量％；
ｃ）アクリレート系モノマー１乃至３０質量％；
ｄ）ペルオキシド系ラジカル重合開始剤０．０１乃至１０質量％；及び
ｅ）残量の溶媒
を含むことを特徴とする太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項２】
前記導電性粉末が、銀（Ａｇ）粉末であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項３】
前記セルロース系バインダーが、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロース、及びこれらの２種以上の混合物からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項４】
前記アクリレート系モノマーが、トリメチロールプロパントリアクリレート、メタクリル酸、メタクリレート、エチルグリシジルエーテルメタクリレート、プロピルグリシジルエーテルメタクリレート、２又は４−ブロモベンジルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、イソオクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソノニルメタクリレート、エチルイソアミルアクリレート、ブチルグリシジルエーテルメタクリレート、フェニルグリシジルエーテルアクリレート、トリシクロデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２又は４−メトキシフェニルメタクリレート、２又は４−メトキシベンジルメタクリレート、２又は４−エトキシフェニルメタクリレート、２又は４−エトキシベンジルメタクリレート、２又は４−クロロフェニルメタクリレート、２又は４−クロロベンジルメタクリレート、２又は４−ブロモフェニルメタクリレート、多官能性単量体であるトリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキシルメタクリレート、及びこれらの混合物からなる群より選択される１種以上であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項５】
前記ペルオキシド系ラジカル重合開始剤が、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、テトラブチルペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシネオデカノエート、ｔｅｒｔ−アミルペルオキシピバレート、ジ（２−エチルヘキシル）ペルオキシジカーボネート、ジ（３−メトキシブチル）ペルオキシジカーボネート、３−ヒドロキシ−１，１−ジメチルブチルペルオキシネオデカノエート、ジ（３，５，５−トリメチルヘキサノイル）ペルオキシド、ｔｅｒｔ−アミルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ−ブチルイソプロピルモノペルオキシカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート、ジベンゾイルペルオキシド、ｔｅｒｔ−アミル（２−エチルヘキシル）モノペルオキシカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、テトラブチルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、１，１，３，３−テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、ジクミルペルオキシド、ジデカノイルペルオキシド、及びこれらの混合物からなる群より選択されるペルオキシド系化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項６】
前記ペースト組成物が可塑剤、増粘剤、安定化剤、分散剤、脱泡剤、界面活性剤、又はこれらの混合物を０．０１乃至１０質量％追加的に含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項７】
前記ペーストの粘度が、常温（２５℃）で測定する場合、１乃至３００Ｐａ・ｓの粘度を有することを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項記載の太陽電池電極形成用ペースト組成物を基材上に塗布し、乾燥及び焼成することを含む、太陽電池電極形成方法。
【請求項９】
前記焼成が、１５０〜４００℃範囲内で行われることを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池電極形成方法。
【請求項１０】
太陽電池電極形成方法によって形成された電極が、３乃至５０μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池電極形成方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちのいずれか一項記載の太陽電池電極形成方法によって形成された電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低温焼成可能な電極又は配線形成用ペースト組成物に関するものであって、特に、低温焼成可能であり優れた電気比抵抗特性及び優れた安定性を有して、太陽電池、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）又はＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）の電極若しくは配線の形成に有用に使用される熱硬化性ペースト組成物、及びこれを利用した電極又は配線形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電極又は配線形成用ペースト組成物は、導電性粉末、エポキシ系バインダー、硬化剤、及び溶剤などを混合することによって製造されている。
【０００３】
このような従来のペースト組成物は、加熱硬化した時にウレタン化合物が生成されるが、生成されたウレタン化合物は、導電性粉末として主に使用されるＡｇ粒子の密着性及び溶接性を大きく低下させるという問題点を有する。また、このような従来のペースト組成物は、遅い硬化速度に起因して、線幅が滲むという現象を引き起こすので、高解像度の電極パターンを実現することが困難であった（例えば、特許文献１乃至５参照）。
【０００４】
そのため、導電性粉末と共に使用するバインダー及び重合開始剤などの有機物の種類を選別することによって、導電性粉末の接着力を低下させることなく高い硬化度及び優れた安定性を有する電極又は配線形成用ペースト組成物を開発しようとする努力が続いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００６−００４９９９６号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２００８−００２４４４４号公報
【特許文献３】特開２００５−２６８２３９号公報
【特許文献４】特開２００６−４８１４９号公報
【特許文献５】特開２００７−２２４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、従来の電極又は配線形成用ペースト組成物に比べて、低温で焼成可能であり、且つ、優れた硬化度、電気比抵抗特性及び安定性を有して、電極又は配線の形成に有用に使用される熱硬化性ペースト組成物、及びこれを利用した電極又は配線形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、
ガラス粉末を含まず、１００〜４００℃で焼成可能な太陽電池電極形成用ペースト組成物であって、ａ）０．０５乃至１０μｍの平均粒径を有する導電性粉末３０乃至９０質量％；ｂ）セルロース系バインダー１乃至３０質量％；ｃ）アクリレート系モノマー１乃至３０質量％；ｄ）ペルオキシド系ラジカル重合開始剤０．０１乃至１０質量％；及びｅ）残量の溶媒を含むことを特徴とする太陽電池電極形成用ペースト組成物を提供する。
また、本発明は、前記太陽電池電極形成用ペースト組成物を基材上に塗布し、乾燥及び焼成することを含む太陽電池電極形成方法を提供する。
また、本発明は、前記太陽電池電極形成方法によって形成された電極を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電極又は配線形成用ペースト組成物は、
（１）印刷特性が優れており、高解像度の電極パターンを実現することができる。
（２）レオロジー特性が優れており、高い縦横比（アスペクト比）を実現することができる。
（３）硬化度が優れており、低温（４００℃以下）でも優れた電気比抵抗特性を得ることができる。
（４）粘度変化が少なくて、保管安定性が優れている。
（５）基板材質（ポリマー、ガラス、金属、セラミックなど）に関係なく高い接着力を示して、幅広い応用分野（太陽電池、ＲＦＩＤ、ＰＣＢなど）に適用可能である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に従う電極又は配線形成用ペースト組成物は、ａ）導電性粉末、ｂ）セルロース系バインダー、ｃ）アクリレート系モノマー、ｄ）ラジカル重合開始剤、及びｅ）溶媒を必須成分として含むことを特徴とし、反応温度が８０〜１５０℃であるため常温で自発的に硬化しないので、８０℃以下での保管上の変質の危険がなく、１５０〜４００℃での低温焼成が可能である。
【００１０】
本発明の組成物は、好ましくは、ａ）導電性粉末３０乃至９０質量％、ｂ）セルロース系バインダー１乃至３０質量％、ｃ）アクリレート系モノマー１乃至３０質量％、ｄ）ラジカル重合開始剤０．０１乃至１０質量％、及びｅ）残量の溶媒を含むことができる。
【００１１】
本発明において前記ａ）導電性粉末は、電極又は配線の形成に使用される通常の金属粉末又は金属パウダーを使用することができ、最も代表的な導電性粉末としては銀（Ａｇ）粉末が挙げられる。本発明に使用される導電性粉末は、平均粒径０．０５乃至１０μｍの粉末とすることができ、好ましくは平均粒径０．１乃至５μｍの粉末とすることができる。
【００１２】
また、導電性粉末を２種以上混合して使用することができ、この場合、ナノ粒径である０．０５乃至１μｍの粉末とマイクロ粒径である１乃至１０μｍの粒径を有する粉末とを２種以上混合して使用することができる。
【００１３】
導電性粉末の形状は、球形、非球形又は板状（フレーク状）とすることができ、これらを２種以上混合して使用することができる。
【００１４】
本発明において前記ｂ）セルロース系バインダーの具体的な例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロース、及びこれらの混合物からなる群より選択されるものを挙げることができ、好ましくはエチルセルロースを使用することができる。
【００１５】
本発明において前記ｃ）アクリレート系モノマーの具体的な例としては、メタクリル酸、メタクリレート、エチルグリシジルエーテルメタクリレート、プロピルグリシジルエーテルメタクリレート、２又は４−ブロモベンジルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、イソオクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソノニルメタクリレート、エチルイソアミルアクリレート、ブチルグリシジルエーテルメタクリレート、フェニルグリシジルエーテルアクリレート、トリシクロデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２又は４−メトキシフェニルメタクリレート、２又は４−メトキシベンジルメタクリレート、２又は４−エトキシフェニルメタクリレート、２又は４−エトキシベンジルメタクリレート、２又は４−クロロフェニルメタクリレート、２又は４−クロロベンジルメタクリレート、２又は４−ブロモフェニルメタクリレート、多官能性単量体であるトリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキシルメタクリレート、又はこれらの混合物が挙げられ、好ましくはトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレートを使用することができる。
【００１６】
本発明において前記ｄ）ラジカル重合開始剤としては、ラジカル重合反応に使用されるペルオキシド系化合物を使用することが好ましい。このようなペルオキシド系化合物（開始剤）の具体的な例としては、ジラウロイルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシネオデカノエート、ｔｅｒｔ−アミルペルオキシピバレート、ジ（２−エチルヘキシル）ペルオキシジカーボネート、ジ（３−メトキシブチル）ペルオキシジカーボネート、３−ヒドロキシ−１，１−ジメチルブチルペルオキシネオデカノエート、ジ（３，５，５−トリメチルヘキサノイル）ペルオキシド、ｔｅｒｔ−アミルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ−ブチルイソプロピルモノペルオキシカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート、ジベンゾイルペルオキシド、ｔｅｒｔ−アミル（２−エチルヘキシル）モノペルオキシカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、テトラブチルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、１，１，３，３−テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、ジクミルペルオキシド、ジデカノイルペルオキシド、又はこれらの混合物が挙げられ、好ましくはｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、テトラブチルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシネオデカノエートを使用することができる。
【００１７】
また、本発明による電極又は配線形成用ペースト組成物は、前述の必須成分以外にも、電極又は配線形成用ペーストに通常含まれる添加剤を必要によって追加的に含むことができる。このような添加剤の例としては、可塑剤、増粘剤、安定化剤、分散剤、脱泡剤、及び界面活性剤などが挙げられ、それぞれの添加剤は本発明のペーストに０．０１乃至１０質量％使用することができる。
【００１８】
前記導電性粉末、セルロース系バインダー、アクリレート系モノマー、ラジカル重合開始剤、及び任意の添加剤を、前述の使用量範囲内で溶媒と共にブレンダー又は３ロール混練機などで均一に混合することによって、本発明のペースト組成物を製造することができる。
【００１９】
本発明のペースト組成物は特定の粘度を達成する量で溶媒を含むことができ、好ましくは、ブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）ＨＢＴ粘度計を使用し、＃５１スピンドルとして常温（温度２５℃）下でずり速度（ｓｈｅａｒ  ｒａｔｅ）３．８４ｓｅｃ−１条件で測定する場合、１乃至３００Ｐａ・ｓの粘度を有することができる。
【００２０】
前記溶媒としては、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ブチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールメ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プロピオネート、エチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアミノフォルムアルデヒド、メチルエチルケトン、ガンマブチロラクトン、乳酸エチル（ｅｔｈｙｌ  ｌａｃｔａｔｅ）、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタネジオールモノイソブチレート（テキサノール）、トルエン、１−メトキシ−２−プロパノール、又はこれらの混合物などを使用することができる。
【００２１】
また、本発明は前記ペースト組成物を基材上に塗布し、乾燥及び焼成して電極又は配線を形成する方法を提供する。前記電極又は配線は、太陽電池、ＲＦＩＤ、又はＰＣＢの電極若しくは配線であることができ、本発明に従う太陽電池、ＲＦＩＤ、又はＰＣＢは、本発明に従うペースト組成物を使用して電極又は配線を形成することを除いては通常の材料及び方法によって製造することができる。
【００２２】
本発明のペースト組成物から形成される前記電極又は配線は、３乃至５０μｍの厚さを有することができる。また、例えば、太陽電池の場合、前記基材は前面電極（例：Ａｇ電極）が塗布されて乾燥されたＳｉ基板であり得る。前記塗布はスクリーン印刷法によって行い、前記乾燥は６０〜１５０℃で３乃至３０分間、そして焼成は１５０〜４００℃で５乃至６０分間行うことができる。また、乾燥及び焼成を同時に、１００〜４００℃の低温で５乃至６０分間行うことができる。
【００２３】
前述のように、本発明の電極又は配線形成用ペースト組成物は次のような長所を有する；
（１）高解像度（ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）：ペーストのレオロジー特性が優れており、８０μｍ以下の高解像度パターンの実現が容易である。
（２）高い縦横比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）：印刷時のスクリーンメッシュ抜け性が優れており、高い縦横比のパターンを実現することができ、高解像度でも優れた線抵抗特性を得ることができる。
（３）４００℃以下の低温硬化でも電気抵抗特性が優秀:少量のバインダー＋モノマー＋重合開始剤でも硬化度が優れており、電気比抵抗特性が優れている。
（４）保管安定性が優れる：常温では硬化反応が抑制され、２５〜４０℃条件下で粘度変化が少ない。
（５）高い硬化度を有するので、フィルム、透明導電層、シリコン、ガラスなどのような電子材料に使用される全ての基板との接着力が優れており、太陽電池、ＲＦＩＤ、ＰＣＢなどの幅広い応用分野に効率的に適用可能である。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるのではない。
【００２５】
実施例１〜３、比較例１〜２
下記表１に記載された成分を該当量使用して、３ロール混練機で混合して目的とするペースト組成物を製造した。
その次に、製造されたペースト組成物に対して比抵抗、粘度変化、解像度、縦横比、基板付着力及び焼成後強度などを測定して、物性測定結果も下記表１に示した。
【００２６】
【表１】
0005568125.tif 000002
【００２７】
前記表１から、実施例１乃至３で製造された本発明のペースト組成物は、比較例１及び２で製造された組成物に比べて、はるかに優れた電気比抵抗特性、安定性、強度、及び基板付着力を示すだけでなく、高解像度及び高縦横比の電極パターンを実現することができるのが分かる。