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표제지

Abstract

요약

목차

기호 설명 13

제1장 서론 14

제2장 이론적 배경 16

2.1. 태양전지 (Solar cell) 16

2.1.1. 구조 및 작동 원리 16

2.1.2. 포톤 플럭스 (Photon Flux) 18

2.2. 잔탄검 (Xanthan gum) 19

2.2.1. 기본 성질 19

제3장 실험 20

3.1. 재료 20

3.2. 에틸 셀룰로오스 및 잔탄검 함량에 따른 구리 페이스트 제조 20

3.3. 에틸 셀룰로오스 및 잔탄검의 두 가지 함량 은 페이스트 제조 24

3.4. 패터닝된 스크린 매쉬를 통한 스크린 인쇄 24

3.5. 스크린 인쇄된 미세전극 소성과정 24

3.6. 특성 분석 28

3.6.1. 모폴로지 관찰(FE-SEM, EDS) 28

3.6.2. 유변학 특성 분석(Rheometer) 28

3.6.3. 미세전극 종횡비 분석(3D digital microscope) 28

3.6.4. 저항 및 선 전기전도도 분석(Digital Multimeter) 28

제4장 결과 및 고찰 29

4.1. 에틸 셀룰로오스의 함량에 따른 구리 페이스트 29

4.1.1. 유변학 특성 29

4.1.2. 소성 전후 미세전극 형상 및 종횡비 30

4.1.3. 선 전기전도도 측정 30

4.2. 잔탄검의 함량에 따른 구리 페이스트 37

4.2.1. 유변학 특성 37

4.2.2. 소성 전후 미세전극 형상 및 종횡비 37

4.2.3. 선 전기전도도 측정 38

4.3. 에틸 셀룰로오스 및 잔탄검의 두 가지 함량 은 페이스트 44

4.3.1. 유변학 특성 44

4.3.2. 소성 전후 미세전극 형상 및 종횡비 45

4.3.3. 선 전기전도도 측정 45

제5장 결론 53

참고문헌 55

표목차

[표 3.1] Ethyl cellulose/Copper 페이스트의 성분별 질량분율 23

[표 3.2] Xanthan gum/Copper 페이스트의 성분별 질량분율 23

[표 3.3] 페이스트 제조 실험 단계 및 시간 23

[표 3.4] EC/Silver 및 XG/Silver 페이스트의 성분별 질량분율 26

[표 4.1] EC/Copper 페이스트 소성 후 선 전기전도도 36

[표 4.2] XG/Copper 페이스트 소성 후 선 전기전도도 43

[표 4.3] EC 10, 12 wt%로 제조한 은 페이스트 (A) 소성 전 (B) 소성 후 선... 52

[표 4.4] XG 4, 7 wt%로 제조한 은 페이스트 (A) 소성 전 (B) 소성 후 선... 52

그림목차

[그림 1.1] 전극의 형태에 따른 태양전지 효율 15

[그림 1.2] 저점도 및 고점도 페이스트 전극의 형태 및 연속성 15

[그림 2.1] 태양전지 모식도 17

[그림 2.2] 평형상태 PN 접합의 바이어스 모식도 17

[그림 3.1] 무기 성분 입자 모폴로지 사진 21

[그림 3.2] 유기 성분 바인더 화학 구조 22

[그림 3.3] 스크린 인쇄과정 중 상이한 흐름 특성 영역 26

[그림 3.4] 스크린 인쇄된 미세전극 소성과정 온도 프로파일 27

[그림 4.1] EC/Copper 페이스트의 함량별 점도 데이터 32

[그림 4.2] EC/Copper 페이스트의 항복응력에 따른 모듈러스 데이터 33

[그림 4.3] EC/Copper 페이스트의 주파수에 따른 모듈러스 데이터 34

[그림 4.4] EC/Copper 페이스트 소성 전 미세전극 형상 35

[그림 4.5] EC/Copper 페이스트 소성 후 미세전극 형상 36

[그림 4.6] XG/Copper 페이스트의 함량별 점도 데이터 39

[그림 4.7] XG/Copper 페이스트의 항복응력에 따른 모듈러스 데이터 40

[그림 4.8] XG/Copper 페이스트의 주파수에 따른 모듈러스 데이터 41

[그림 4.9] XG/Copper 페이스트 소성 전 미세전극 형상 42

[그림 4.10] XG/Copper 페이스트 소성 후 미세전극 형상 43

[그림 4.11] EC/Silver, XG/Silver 페이스트의 점도 데이터 47

[그림 4.12] EC/Silver, XG/Silver 페이스트의 주파수에 따른 모듈러스... 48

[그림 4.13] (A) EC/Silver 페이스트와 (B) XG/Silver 페이스트의... 49

[그림 4.14] EC/Silver 페이스트의 (A) 소성 전 미세전극 형상 (B) 소성 후... 50

[그림 4.15] XG/Silver 페이스트의 (A) 소성 전 미세전극 형상 (B) 소성 후... 51

수식목차

[수식 1.1] 포톤 플럭스(Photon flux)의 정의 18

[수식 1.2] 출력밀도와 포톤 플럭스 및 포톤들의 에너지 사이의 관계식 18

초록보기

 본 연구의 목표는 다양한 분야에 응용되는 페이스트의 유변특성을 조절하여 미세선폭 전극을 형성하는 데에 필요한 분산특성, 인쇄특성에 영향을 미치는 인자를 찾아내는 데에 있다. 또한, 페이스트의 점도로만 조절되던 유변특성을 점탄성 및 유동 특성과 같은 다양한 실험을 통하여 최종 선폭의 예측과 스크린 인쇄의 공정조건 조절에 의한 페이스트 개발이 가능한 상관관계를 찾아내는 것이다. 그리고 이러한 페이스트의 유변특성을 조절하기 위하여 고분자 바인더, 용매의 변경을 통하여 응용 분야에 따라 효과적인 흐름 특성 및 회복 특성들을 조절할 수 있는 페이스트 제조를 목표로 하고 있다. 실험에 사용된 고분자 바인더로는 기존 범용 바인더인 에틸셀룰로오스와 식품산업에 널리 증점제로 사용되며 탁월한 온도안정성을 가지고 적은 함량으로도 높은 점도를 가질 수 있는 장점이 있는 잔탄검이 있다. 먼저 용매에 바인더를 완전히 용해시켜 유기 용액을 제조한 뒤 무기입자와 유리 플릿을 넣어 최종 페이스트를 제조하였다. 이후 페이스트의 유변학 데이터를 측정하였고 스크린 프린팅을 통해 인쇄 후 소성단계를 거쳐 전극의 종횡비 및 선 전기전도도를 측정 및 분석하였다. 결과적으로 잔탄검 바인더로 제조한 페이스트가 에틸셀룰로오스 바인더로 제조한 페이스트에 비해 넣어준 함량에 비해 전체적으로 높은 점도값을 가졌으며 전단담화현상 역시 잘 일어나는 것을 확인하였다. 인쇄특성이 우수했던 페이스트의 경우 각각 에틸셀룰로오스 12 wt%, 잔탄검 7 wt%이었다. Frequency sweep test 에서는 잔탄검이 에틸셀룰로오스보다 높은 G', G"을 가져 침강안정성이 상대적으로 좋게 나왔으며 높은 종횡비를 나타내었다. 히스테리어스 실험을 통한 점도회복성 역시 잔탄검이 에틸셀룰로오스보다 좋았다. 최종 선 전기전도도의 경우 에틸셀룰로오스 및 잔탄검 모두 ~103의 값을 나타내었다. 하지만 잔탄검으로 만든 페이스트로 전극을 형성했을 경우 높은 종횡비로 인하여 태양빛을 받는 면적이 넓어져 최종 태양전지 효율은 높게 측정될 것으로 예상된다.

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