(57)【要約】【課題】導電ペーストおよびそれを含む太陽電池を提供する。【解決手段】導体ペーストを提供する。導体ペーストは、ポリマーマトリクスおよびポリマーマトリクスに混合される充填材を含み、充填材は非球形で、充填材の少なくとも一つの寸法は、長さがλ／２ｎ以上で（λは導体ペーストにより反射する光線の波長、ｎは充填材の屈折率）、ポリマーマトリクスと充填材は、その荷重配分比が３：７〜７：３である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体ペーストであって、
ポリマーマトリクス、および
前記ポリマーマトリクスに混合される充填材と、
を含み、前記充填材は非球形で、且つ、前記充填材の少なくとも一つの寸法は、長さがλ／２ｎ以上（λは導体ペーストにより反射する光線の波長、ｎは充填材の屈折率）で、前記ポリマーマトリクスおよび前記充填材は、荷重配分比が３：７〜７：３であることを特徴とする導体ペースト。
【請求項２】
前記ポリマーマトリクスは、アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、セルロース等を含むことを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項３】
前記充填材は、金、銀、銅、アルミニウム、チタン またはそれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項４】
前記充填材は、管状、ワイヤ状、棒状、シート状、リボン状またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項５】
さらに、前記ポリマーマトリクスに混合される助剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項６】
さらに、沸点または共沸点が９０℃〜１５０℃の少なくとも一つの溶剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項７】
前記導体ペーストにより反射する前記光線の前記波長は、２００ｎｍ〜１，２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項８】
太陽電池であって、
基板、
前記基板上に形成される第一導電層、
前記第一導電層上に形成される光電変換層、
前記光電変換層上に形成される第二導電層、 および
前記第二導電層上に形成される導電反射層を含み、
前記導電反射層は、請求項1に示される導体ペーストを含むことを特徴とする太陽電池。
【請求項９】
前記第一および第二導電層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、インジウムガリウム-酸化亜鉛（ＩＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）等を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記光電変換層は、結晶シリコン、アモルファスシリコン、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）または銅インジウムガリウムセレンの化合物（ＣＩＧＳ）を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記第二導電層は、厚さが５０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体ペーストに関するものであって、特に、高い反射率を有する導体ペーストとそれを含む太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷工程による諸々の製品の生産は、迅速な生産が可能であり、汚染が少なく、機器費用も低廉であるという長所があるので、ここ数年、印刷可能な導体ペーストの使用量が大幅に増加する傾向にあり、タッチコンポーネンツ、電子回路、機能素子および薄膜キーパッド等の製造に幅広く応用されている。金属導体ペーストの設計は、応用分野や応用領域の差異に基づいて異なる。
【０００３】
例えば、フレキシブル電子材料に応用できる導体ペーストは、柔軟性およびフレキシブル基板等との強い付着性を有することが必要である。そのため、各種機能性導体ペーストが絶えず開発されている。
【０００４】
また、近年の環境保護の対する意識の高まりに伴い、例えば、太陽電池および発光ダイオード（ＬＥＤ）等の代替エネルギー製品と省エネ製品に多くの注目が集まっている。そのため、これらに対応する導体ペーストも即時に開発されている。
【０００５】
太陽電池の主機能は、光エネルギーを電気エネルギーに転換することである。太陽光が太陽電池に照射される時、その光エネルギーは、半導体中の原子外殻電子のポテンシャルエネルギーを上げて、電子正孔対を分離させ、この時分離した電子ホールは電流 （電気エネルギー）を形成する。
【０００６】
従来の太陽電池は、底部に、金属（銀またはアルミニウム） 層をスパッタ（またはプリント）して電極とし、生成される電子を外部に伝送している。これは好ましい伝導率を有するが、太陽電池の光路を長くして、光吸収率を増加させるために、多くは、微細構造 （ＴＣＯガラス）を有する基板を使用している。そのため、基板上にスパッタされる銀も類似する微細構造を有し、表面プラズモン効果および不要な光吸収を生じて、反射率を悪くする。また、表面プラズモン効果により吸収される光が電気エネルギー利用に転換できないだけでなく、熱の形式で電池に伝導されて、効率を低下させ、太陽光が効果的に用いられない。
【０００７】
太陽電池の効果を増加するために、Ｏｅｒｌｉｋｏｎ社は、ソーラー基板底部上に一層の白色塗料をコートしている。この技術では、光が太陽電池内部に進入して、電子正孔対が励起、分離した後、光が反射して、第二励起を実行する。この技術は界面により生じる光学的損失を解決することができるが、しかし、透明導電層の厚さを増加させて（＞１．５μｍ）、十分な伝導性を有させる必要がある。また、透明電極層のキャリアが長波長光線を吸収するという問題もある。
【０００８】
なお、これらのことから、入射光の反射再利用が、太陽電池の効率の改善において重要な役割を担っていることが分かる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、導電ペーストおよびそれを含む太陽電池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】
【００１０】
本発明は、好ましい態様として導体ペーストを提供するものであって、導体ペーストは、ポリマーマトリクスおよびポリマーマトリクスに混合される充填材を含み、充填材は非球形で、充填材の少なくとも一つの寸法は、長さがλ／２ｎ以上で（λは導体ペーストにより反射する光線の波長、ｎは充填材の屈折率）、ポリマーマトリクスと充填材は、荷重配分比が３：７〜７：３というものである。
【００１１】
充填材は、金、銀、銅、アルミニウム、チタンまたはそれらの混合物を含む。充填材は、管状、ワイヤ状、棒状、シート状、リボン状またはそれらの組み合わせを含む。導体ペーストにより反射する光線の波長は２００ｎｍ〜１，２００ｎｍである。
【００１２】
また、本発明は、好ましい態様として太陽電池を提供するものであって、太陽電池は、基板、基板上に形成される第一導電層、第一導電層上に形成される光電変換層、光電変換層上に形成される第二導電層、及び、第二導電層上に形成される導電反射層を含み、導電反射層は上述の導体ペーストを含むというものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の導体ペーストを用いた太陽電池は、界面により生じる光吸収と光散乱、製造コストと透明導電層の厚さを減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の好ましい態様による太陽電池構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい態様による反射光の波長（２００ｎｍ〜１，２００ｎｍ）と充填材の一つの寸法の特徴長さ（λ／２ｎ）の関係を示す図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい態様による各種ペーストの平坦基板 （表面粗度は５ｎｍより小さい）の反射率を示す図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい態様による各種ペーストの凹凸表面の基板 （表面粗度は約１００ｎｍ）上の反射率を示す図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい態様による薄膜太陽電池の光電変換効率の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ポリマーマトリクスおよびポリマーマトリクスに混合される充填材を含む導体ペーストの一実施形態を説明する。この導体ペースとにおいては、特に、ポリマーマトリクスに混合される充填材は非球形で、充填材の少なくとも一つの寸法は、長さがλ／２ｎ以上（λは導体ペーストにより反射する光線の波長で２００ｎｍ〜１，２００ｎｍ、ｎは充填材の屈折率）である。また、この導体ペーストにおいて、ポリマーマトリクスおよび充填材は、荷重配分比が３：７〜７：３、好ましくは７：３〜６：４である。
【００１６】
ポリマーマトリクスは、アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニール樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロース等を含む。セルロースは、メチルセルロース、エチルセルロースまたはヒドロキシエチルセルロースを含む。
【００１７】
充填材は、金、銀、銅、アルミニウム、チタンまたはそれらの混合物を含む。充填材の形状は、管状、ワイヤ状、棒状、シート状、リボン状またはそれらの組み合わせを含む。一具体例では、銀シートおよび銀ワイヤは、荷重配分比が、例えば、１：１〜７：１、好ましくは３：１である。
【００１８】
本発明の導体ペーストは、さらに、ポリマーマトリクスに混合される助剤を含む。助剤は、消泡剤またはレオロジー制御剤である。
【００１９】
消泡剤は、アルコール、ポリエーテル、アミド、脂肪酸エステル、有機ケイ素重合体、ケトン、芳香族化合物またはそれらの混合物である。アルコールは、アルキルアルコール（例えば、オクタノールまたはイソペンタノール）である。ポリエーテルはエチレングリコールモノブチルエーテルである。ケトンはジイソブチルケトンである。一具体例では、エチレングリコールモノブチルエーテルを含む助剤は、ＢＹＫ０２０ （エチレングリコールモノブチルエーテル、エチルアルコールおよびガソリンの混合物）または ＢＹＫＥＴＯＬ  ＷＳ（８％のエチレングリコールモノブチルエーテル）である。ジイソブチルケトンを含む助剤は、ＢＹＫ０６６Ｎ または ＢＹＫ０６０Ｎである。高沸点の芳香族化合物を含む助剤は、ＢＹＫ０５５（高沸点の芳香族化合物／プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート（propylene glycol methyl ether acetate））またはＢＹＫ０５７（高沸点の芳香族化合物／プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート）である。
【００２０】
レオロジー制御剤は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ポリプロピレングリコールまたはそれらの混合物である。Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含むレオロジー制御剤は、ＢＹＫ４１０またはＢＹＫ４２０である。ポリプロピレングリコールを含むレオロジー制御剤は、ＢＹＫ４２５である。
【００２１】
本発明の導体ペーストは、さらに、少なくとも一つの溶剤、例えば、ケトン、アルコール、エーテル、エステル、水、別の適当な有機溶剤またはそれらの混合物を含む。一具体例では、ケトンは、アセトン、シクロヘキサノン、イソホロンまたはＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含む。アルコールは、エタノール、テルピネオール、エチレングリコールまたはイソプロパノールを含む。エーテルは、エ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ジメチルエーテルまたはエチレングリコールモノブチルエーテルを含む。エステルは、酢酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノエーテルアセテート、炭酸ジメチルエステルまたはブチロラクトンを含む。別の適当な有機溶剤はジメチルスルホキシドである。一具体例では、溶剤は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）とケトン、アルコール、エーテル、エステルまたは水の一つの混合物である。一具体例では、溶剤は、ブチロラクトンとケトン、アルコール、エーテル、エステルまたは水の一つの混合物である。一具体例では、溶剤は、テルピネオールと別のアルコールの混合物である。一具体例では、導体ペーストに加えられる溶剤は、主に、一種またはそれ以上の低揮発性の液体と相容性のある低沸点溶剤を採用して、ペースト−成形温度と蒸発速度を低下させる。溶剤は、沸点または共沸点が、約９０℃〜１５０℃、好ましくは９０℃〜１１０℃である。
【００２２】
図１を参照して、本発明の好ましい一実施形態の太陽電池について説明する。太陽電池１０は、基板１２、第一導電層１４、光電変換層１６、第二導電層１８および導電反射層２０を含む。第一導電層１４は基板１２上に形成される。光電変換層１６は第一導電層１４上に形成される。第二導電層１８は光電変換層１６上に形成される。導電反射層２０は第二導電層１８上に形成される。特に、導電反射層２０は上述の導体ペーストを含む。
【００２３】
基板１２はガラス基板である。
第一導電層１４および第二導電層１８は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、インジウムガリウム−酸化亜鉛（ＩＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）等を含む。
【００２４】
光電変換層１６は、結晶シリコン、アモルファスシリコン、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）または銅インジウムガリウムセレンの化合物（copper indium gallium selenide、ＣＩＧＳ）を含む。
【００２５】
第二導電層１８は厚さが約５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２６】
本発明の導体ペーストは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のプリント回路板（ＰＣＢ）に応用できる。
【００２７】
本発明は、主に、非回折材料（non-diffractive material）または上述材料の混合物を導電充填材とし、高い反射率を有する印刷可能な導体ペーストを製造する。導体ペーストは、加熱（約５０℃〜１５０℃）により、または、自然温度下で、太陽電池の底部で成形される。本発明の導体ペーストを用いた太陽電池は、界面により生じる光吸収と光散乱を減少させ、製造コストと透明導電層の厚さを減少させる。
【００２８】
本発明の非回折材料の少なくとも一つの寸法は式ｄ＞λ／（２ｎ）を満たす。式中、ｄは充填材の一つの寸法の特徴長さ、λは反射光線の波長、ｎは非回折材料の屈折率である。本発明に用いられる非回折材料の形状は、管状、ワイヤ状、棒状またはシート状、好ましくは、ワイヤ状かシート状である。充填材の材料は、例えば、金、銀、銅またはアルミニウムである。反射光線の波長は２００ｎｍ〜１，２００ｎｍである。充填材の一つの寸法の特徴長さは式ｄ＞λ／（２ｎ）を満たす。図２を参照すると、充填材の材料が金である時、ｄ＞２．３μｍである。充填材の材料が銀である時、ｄ＞２．８μｍである。充填材の材料が銅である時、ｄ＞１．７μｍである。充填材の材料がアルミニウムである時、ｄ＞０．８μｍである。
【００２９】
この他、高い反射率を有する本発明の金属導体ペーストは、ＬＥＤパネルの回路製造にも応用できる。パターン化ラインは、導体ペーストにより、従来の ＬＥＤのＰＣＢ上に形成される。高い反射率を有する本発明の導体ペーストは、ＬＥＤにより生成される光線の大部分を周辺に反射し、材料の散乱や吸収により生じる光学的損失を減少させる。
【００３０】
各種ペーストの製造と電気特性
実施例１
銀ナノシートと銀ナノワイヤを充填材とした本発明のペーストＩ：
２０ｇのアクリル樹脂（Company：ＤＳＭ, Type：ＮＥＯ Ｂ８９０）を、３５ｇのＮＭＰと１５ｇのアセトンに溶解すると共に、攪拌器を用いて、空気中で３０分攪拌して、室温になるまで冷却した後、ペーストを形成した。続いて、３０ｇの銀ナノシート（長さ５μｍ、幅５μｍ、厚さ約７０ｎｍ）、１０ｇの銀ナノワイヤ（直径約８０ｎｍ〜１００ｎｍおよび長さ１０μｍ〜２５μｍ）、０．５ｇの泡安定剤 （Company：ＢＹＫ，Type：ＢＹＫ３９０）および０．５ｇの消泡剤（Company：ＢＹＫ,Type：ＢＹＫＷＳ）をペーストに加え、２００ｒｐｍの速度で３０分攪拌し続けた。ペーストを、３本ロール印刷用インクミルで３回ロールして、ペーストを分散させた後、ガラス基板上にコートした。１００℃で１０分加熱後、ペーストを成形した。４端子プローブで、成形された導電層を測定した。シート抵抗は０．００５４ｏｈｍ／ｓｑである。
【００３１】
実施例２
銀ナノシートと銀ナノワイヤを充填材とした本発明のペーストII：
１７ｇのエチルセルロースを４５ｇのテルピネオールに溶解して、攪拌器を用いて、空気中で３０分攪拌して、室温になるまで冷却した後、ペーストを形成した。続いて、２０ｇの銀ナノシート（長さ５μｍ，幅５μｍ  および厚さ約７０ｎｍ）、２０ｇの銀ナノワイヤ（直径約８０ｎｍ〜１００ｎｍおよび長さ１０μｍ〜２５μｍ）および０．４ｇの消泡剤（Company：ＢＹＫ,Type：ＢＹＫｅｔｏｌ−ＯＫ）をペーストに加え、２００ｒｐｍの速度で３０分攪拌し続けた。ペーストを３本ロール印刷用インクミルで３回ロールして、ペーストを分散させた後、ガラス基板上にコートした。１００℃で１０分加熱後、ペーストを成形した。４端子プローブで、成形された導電層を測定した。シート抵抗 は０．００４２ｏｈｍ／ｓｑである。
【００３２】
実施例３
銀ナノシートと銀ナノワイヤを充填材とした本発明のペーストIII:
２０ｇのアクリル樹脂（Company：ＤＳＭ, Type：ＮＥＯ Ｂ８９０）を、３５ｇのＮＭＰと１５ｇのアセトンに溶解し、攪拌器を用いて、空気中で３０分攪拌して、室温になるまで冷却した後、ペーストを形成した。続いて、３５ｇの銀ナノシート（長さ５μｍ、幅５μｍおよび厚さ約７０ｎｍ）、５ｇの銀ナノワイヤ（直径約８０ｎｍ〜１００ｎｍおよび長さ１０μｍ〜２５μｍ）、０．５ｇの泡安定剤（Company：ＢＹＫ,Type：ＢＹＫ３９０）および０．５ｇの消泡剤（Company：ＢＹＫ,Type：ＢＹＫＷＳ）をペーストに加え、２００ｒｐｍの速度で３０分攪拌し続けた。ペーストを３本ロール印刷用インクミルで３回ロールし、ペーストを分散させた後、ガラス基板上にコートした。１００℃で１０分加熱後、ペーストを成形した。４端子プローブで、成形された導電層を測定した。シート抵抗は０．０４１７ｏｈｍ／ｓｑである。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態においては、非回折ナノ導電材料を充填材とし、光材料による散乱と光吸収を減少させ、高い反射率を有し、導電性を改善する印刷可能な導体ペーストを製造することができる。本発明は、高い反射率の銀ナノシートおよび接触率を増加させることができる銀ナノワイヤを充填材として、高い伝導性と高い反射率を有する導体ペーストを製造することができる。
【００３４】
比較例１
二酸化チタン粒子を充填材とした従来のペースト：
２０ｇのアクリル樹脂（Company：ＤＳＭ，Type：ＮＥＯ Ｂ８９０）を４５ｇのＮＭＰに溶解し、空気中で、冷却して室温になるまで攪拌し、ペーストを形成した。続いて、３０ｇの二酸化チタン粒子（直径：１００ｎｍ）をペーストに加え、２００ｒｐｍの速度で３０分攪拌し続けた。ペーストを３本ロール機器で３回ロールして、ペーストを分散させた。続いて、ペーストをそれぞれ、平面ガラスと凹凸表面のガラス上に塗布して、反射率と電気特性を検出した。４端子プローブ測定で得られた測定結果では、二酸化チタン粒子を充填材とした反射層は伝導性がないことが示された。
【００３５】
比較例２
銀ナノ粒子を充填材とした従来のペースト：
バック電極の反射率に加え、伝導性も太陽電池の変換効率に影響する要素の一つである。この例中、２０ｎｍ銀ナノ粒子を充填材として用い、反射効果と伝導性があるペーストを製造した。初めに、２０ｇのアクリル樹脂（Company：ＤＳＭ，Type：ＮＥＯ Ｂ８９０）を４０ｇのＮＭＰおよび１５ｇのアセトンに溶解させて、ペーストを形成した。これにより、溶剤の共沸点と蒸発速度が減少した。ペーストを、攪拌器により、空気中で、３０分攪拌して、室温になるまで冷却した後、３５ｇの銀ナノ粒子（直径２０ｎｍ）および０．５ｇのオクタノールをペーストに加え、２００ｒｐｍの速度で30分攪拌し続けた。ペーストを３本ロール印刷用インクミルで３回ロールして、ペーストを分散させた後、ガラス基板上にコートした。１００℃で１０分加熱後、ペーストを成形した。４端子プローブにより、成形された導電層を測定した。シート抵抗は０．２５ｏｈｍ／ｓｑである。
【００３６】
比較例３
バック電極とする従来のスパッタ銀：
現在、スパッタ銀が、通常、薄膜太陽電池のバック電極として用いられ、厚さは約２００ｎｍ，シート抵抗は約０．００３６ｏｈｍ／ｓｑである。
上述のペーストの組成および電気特性を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2013038387.tif 000003
【００３８】
表１から分かるように、高い反射率を有する導体ペースト中の銀ナノワイヤの比率が増加すると、導体ペーストの伝導性も増加する。その原因は、ナノワイヤが周囲の導電材料に接触し、これにより、導体ペーストの接触抵抗を効果的に減少させることである。
【００３９】
実施例４
各種ペーストの平坦基板上での反射率
各種ペーストの平坦基板上での反射率を理解するため、この例中、比較例１および２、実施例１により製造されるペーストを、それぞれ、ガラス基板に塗布した。一般に、太陽電池のバック電極に用いられるスパッタ銀（比較例３）に、反射率のスペクトル分析を実行し、図３に示した。結果は、比較例１で製造されたペースト（白色塗料）のガラス基板（表面粗度＜５ｎｍ）の１００℃で１０分加熱後の平均反射率が９５．５％に達し（波長４００ｎｍ〜１，２００ｎｍ）、ペーストは伝導性がないことが分かった。
【００４０】
このほか、比較例２により製造されたペーストを加熱して、ガラス基板上に成形した後、ペーストのシート抵抗は０．２５ｏｈｍ／ｓｑであるが、波長４００ｎｍ〜１，２００ｎｍの反射率はわずか２７．５％である。その原因は、銀ナノ粒子が、強い光散乱能力および表面プラズモンの光吸収を有して、表面プラズマ効果が反射率を大幅に減少させることである。比較例３では、銀が、表面粗度が５ｎｍより小さいガラス基板上に直接スパッタされ、その平均反射率は９３．５％に達し、比較例１で製造される白色塗料の次である。
【００４１】
実施例１中、銀ナノシートと銀ナノワイヤの混合物（３：１）を導体ペーストの充填材 （６６．７ｗｔ％） とした。高反射率の銀シートと高い伝導性の銀ワイヤの組み合わせにより、ペーストは反射性と導電性を有する。銀ナノシート／銀ナノワイヤ混合物を含むペーストの波長４００ｎｍ〜１，２００ｎｍの反射率は８４．７％であることが分かった。よって、本発明の反射率と伝導性は、銀ナノ粒子を含むペーストよりも３倍以上高く、表２に示した。
【００４２】
【表２】
2013038387.tif 000004
【００４３】
実施例５
各種ペーストの凹凸表面の基板上の反射率
太陽電池は、凹凸表面の基板 （表面粗度約１００ｎｍ）を用いて、電池内の光路を延長して、太陽電池効率を改善する。太陽光がバック電極により反射して、光電変換層を励起し、変換効率を改善する。この例中、比較例１〜３および実施例１のペーストを凹凸表面の基板に塗布した。塗布後、比較例３のペーストを塗布した凹凸表面の基板の色はカーキ色である。比較例２のペーストを塗布した凹凸表面の基板の色はダークグレイである。実施例１の銀ナノシート／銀ナノワイヤを含むペーストを塗布した凹凸表面の基板の色は白である。結果により、凹凸表面の基板上の銀ナノシート／銀ナノワイヤにより製造された本発明の導体ペーストは高い反射率を有することが分かった。その原因は、銀がスパッタされる基板は、表面形状の成長に伴い、多くの銀ナノ粒子が電池の表面にあると見なされ、強い後方散乱（back scattering ）および表面プラズモン共振を生じることである。一部の光の帯が吸収され、散乱光はカーキである。本発明は、銀ナノシートと銀ナノワイヤを充填材とし、その尺寸が赤方偏移（red shift）共振を生じる。
【００４４】
スペクトロメータ（spectrometer ）を使用して、比較例１〜３および 実施例１のペーストの凹凸表面の基板上の反射率を検出し、その結果を図４で示した。実施例１の導電ペーストを塗布した凹凸表面の基板の平均反射率が５６．８％に達することが分かった。５００ｎｍ−厚さの薄膜（比較例３）をスパッタした凹凸表面の基板の可視光の波長範囲の平均反射率は４４．６％である。それぞれ、比較例１と比較例２のペーストを塗布した凹凸表面の基板の波長４００ｎｍ〜１，２００ｎｍの平均反射率は、表３に示すように、それぞれ、４２．９％および４２．１％である。結果は、太陽電池のバック電極として用いられる本発明の導体ペーストが、その反射率を改善できることが証明された。
【００４５】
【表３】
2013038387.tif 000005
【００４６】
実施例６
薄膜太陽電池の光電変換効率の比較
この例中、同一のアモルファス薄膜太陽電池の背面に、それぞれ、実施例１の導体ペーストを塗布し、銀をスパッタした（比較例３）。太陽電池の変換効率と電気特性を検出し、図５で示した。量子効果（quantum efficiency）と波長の図によると、本発明の導体ペーストを用いた太陽電池の波長５５０ｎｍ後の効率は、銀をスパッタした従来の太陽電池より約５％、最高１２％以上高い。その原因 は、本発明の導体ペーストの反射率は波長５５０ｎｍ後、スパッタ銀より高いことである。この他、銀は太陽電池の表面全体にスパッタされる。しかし、本発明の導体ペーストは太陽電池の部分表面に塗布され、スクリーン印刷工程中の導体ペーストのオーバーフローのため、適切な領域を残す。
【００４７】
実施例１の導体ペーストと比較例３の同一アモルファス太陽電池の電気特性と光電変換効率を検出し、表４に示した。検出結果によると、スパッタ銀を使用する太陽電池は、Ｖｏｃ＝０．８４Ｖ、Ｊｓｃ＝０．０１３およびefficiency＝８．２８％である。本発明の導体ペーストを使用する太陽電池は、Ｖｏｃ＝０．８５Ｖ、Ｊｓｃ＝０．０１５およびefficiency＝９．０２％である。結果から、本発明の導体ペーストの被覆面積は小さくなるが、本発明の導体ペーストの反射率が改善されているので、本発明の導体ペーストを用いた太陽電池の光電変換効率は、銀がスパッタされた太陽電池より高いことが分かる。スパッタ銀と高い反射率を有する本発明の導体ペースト間の変換効率を比較すると、本発明の導体ペーストは効率を０．７４２％改善する。太陽電池の材料コストが１０．４％減少する以外に、機器費用がさらに減少する。製造工程中、レーザー衝撃工程を省略し、製造能力を増加させることができる。
【００４８】
【表４】
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【００４９】
実施例７
薄膜太陽電池モジュールの光電変換効率の比較
実施例１の導体ペーストを用いて、それぞれ、銀をスパッタし（比較例３）、薄膜太陽電池モジュールのバック電極を製造すると共に、太陽電池の特性を検出した。スパッタ銀により製造される薄膜太陽電池モジュールの被覆面積は最大である。実施例１の導体ペーストをスクリーン印刷により、薄膜太陽電池の背部に塗布し、その被覆面積は８１％である。
【００５０】
二種の異なるバック電極の太陽電池の特性を検出し、本発明の高い反射率の導体ペーストにより製造される薄膜太陽電池の効率は最高であることが示された。被覆面積はわずか81%であるが、光電変換効率が約６．６％に達する。その原因は、銀により短波長光線の吸収が、高い反射率を有する本発明の導体ペーストにより効果的に減少することである。また、光熱変換により生成される熱が減少し、太陽電池効率を改善する。凹凸構造により生じる銀の表面プラズモン共振のために、スパッタ銀により製造されるバック電極を使用する太陽電池の変換効率は、表５に示すようにわずか５．９９％である。本発明は、スクリーン印刷または転写工程により太陽電池を製造することができるバック電極を既に開発し、レーザースクライビング工程が省略できる以外に、変換効率がさらに０．６％改善され、機器費用および材料コストを効果的に減少させる。
【００５１】
【表５】
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【００５２】
本発明は、主に、非回折材料または上述の材料の混合物を導電充填材として、高い反射率の印刷可能な導体ペーストを製造する。加熱（約５０−１５０℃）により、または、自然温度下で、導体ペーストが太陽電池底部で成形される。本発明の導体ペーストを用いた太陽電池は、界面により生じる光吸収と光散乱、製造コストと透明導電層の厚さを減少させる。
【００５３】
本発明の非回折材料の少なくとも一つの寸法は、式ｄ≧λ／（２ｎ）を満たす。式中、 ｄは充填材の一つの寸法の特徴長さ、λは反射光線の波長、ｎ は非回折材料の屈折率である。本発明に用いられる非回折材料の形状は、管状、ワイヤ状、棒状またはシート状を含み、好ましくは、ワイヤ状およびシート状である。充填材の材料は、例えば、金、銀、銅またはアルミニウムである。反射光の波長は２００ｎｍ〜１，２００ｎｍである。充填材の一つの寸法の特徴長さは、式ｄ≧λ／（２ｎ）を満たす。図２を参照すると、充填材の材料が金である時、ｄ≧２．３μｍである。充填材の材料が銀である時、ｄ≧２．８μｍである。充填材の材料が銅である時、ｄ≧１．７μｍである。充填材の材料がアルミニウムである時、ｄ≧０．８μｍである。
【００５４】
この他、高い反射率を有する本発明の金属導体ペーストは、ＬＥＤパネルの回路製造にも応用できる。パターン化ラインは、導体ペーストにより、従来のＬＥＤのＰＣＢ上に導入することができる。高い反射率を有する本発明の導体ペーストは、ＬＥＤにより生成される光の大部分を外部に反射して、材料による散乱や吸収により生じる光学的損失を減少させる。
【００５５】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００５６】
１０…太陽電池
１２…基板
１４…第一導電層
１６…光電変換層
１８…第二導電層
２０…導電反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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