專利名稱：太陽電池的背面電極用鋁糊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種太陽電池的背面電極用鋁糊。
背景技術(shù)：
通常結(jié)晶硅太陽電池使用一種厚180 220微米的P-型硅基板。其在P-型硅基板的前表面上形成厚0. 2 0. 6微米的N-型雜質(zhì)層，而且在N-型雜質(zhì)層上循序地形成抗反射用SiNx層與前面電極。此外在P-型硅基板的背表面上形成鋁電極。此鋁電極是借由使用網(wǎng)版印刷或類似方式涂布鋁糊，將涂布的鋁糊干燥，然后在低溫(約600°C )及高溫 (800 950°C) 二段燒制已干燥的鋁糊而形成。在此共燃程序中，鋁擴散至P-型硅基板中而形成鋁-硅(Al-Si)合金。此Al-Si合金形成背表面場(BSF)層而防止由太陽電池產(chǎn)生的電子再偶合，及改良由太陽電池產(chǎn)生的載體的收集效率。太陽電池的效率受BSF層的厚度與均勻性影響。即在減小BSF層的厚度時太陽電池的效率降低，及在增加其厚度時其效率增加。同時為了降低太陽電池的成本，近來已減小硅晶圓的厚度。然而在過度地減小硅晶圓的厚度時，硅晶圓由于硅晶圓與鋁間的膨脹系數(shù)差而翹曲，因而硅晶圓裂開。為了克服上述的問題，其必須減小作為背面電極的鋁電極的厚度，且此目的可借由減少鋁糊的涂布量而完成。然而在涂布較少量的鋁糊時BSF層(其為背面電場層)的厚度減小，使得太陽電池的效率退化，及在共燃程序期間在電極層中逐漸地形成鋁球及/或凸塊。在此情形，在電極層中形成的鋁球及/或凸塊降低硅晶圓的背表面的平坦性，而且應(yīng)力集中在這些鋁球及/或凸塊上，因而在太陽電池工藝或太陽電池模塊工藝期間造成太陽電池破裂。為了防止太陽電池翹曲及在共燃程序期間形成較少的鋁球，傳統(tǒng)技術(shù)提議如下。 韓國專利登記第10-0825580號揭示一種鋁糊，其包括一種粒徑為0. 5 10微米的鋁粉、一種有機媒液、及一種金屬烷氧化物；韓國未審查專利申請案公告第10-2008-0068638號揭示一種鋁糊，其包括一種粒徑為2 20微米的鋁粉、一種玻料、一種有機媒液、及一種金屬氫氧化物；韓國未審查專利申請案公告第10-2008-0057230號揭示一種鋁糊，其包括一種粒徑為2 20微米的鋁粉、一種玻料、一種有機媒液、及一種塑化劑；以及韓國未審查專利申請案公告第10-2008-0104179號揭示一種鋁糊，其包括一種粒徑為4 10微米的鋁粉、 一種堿性玻料、乙氧化硼、乙氧化鈦、及發(fā)煙硅石。除了鋁粉、玻料與有機媒液，上述專利文件揭示的鋁糊均包括有機或無機添加劑。 然而這些添加劑因為以殘渣而存在，或者在鋁糊共燃程序期間包含有孔，使得鋁糊的電阻與均勻性降低而成問題，因而不良地影響太陽電池的效率。此外上述的鋁糊因為鋁粉具有 10 20微米的最大粒徑，使得鋁糊難以均勻地接觸太陽電池的紋理背表面而成問題，結(jié)果其中形成的孔可能形成鋁凸塊
發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)發(fā)生的問題而完成，且本發(fā)明的一個目的為提供一種太陽電池的背面電極用鋁糊，其在共燃程序期間可防止太陽電池翹曲且最小化鋁球及 /或凸塊的形成以及變黃的發(fā)生，其可大幅增加短路電流(Isc)與斷路電壓(Voc)的值，及其可明顯地改良太陽電池的效率。為了完成以上的目的，本發(fā)明的一個方面提供一種太陽電池的背面電極用鋁糊， 其按總量計包括65 75重量％的平均粒徑分布為0. 01 5微米的鋁粉；0. 01 5重量％ 的玻料；及20 34. 90重量％的有機媒液。本發(fā)明的另一個方面提供一種制造太陽電池的方法，其包括使用此鋁糊形成背面電極的程序。依照本發(fā)明的鋁糊，由于改良鋁糊與紋理硅晶圓間的接觸，在共燃程序期間可防止太陽電池翹曲且可最小化鋁球及/或凸塊的形成以及變黃的發(fā)生，可大幅增加短路電流 (Isc)與斷路電壓(Voc)的值，及可明顯地改良太陽電池的效率。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種太陽電池的背面電極用鋁糊，其按總量計包括65 75重量％的平均粒徑分布為0. 01 5微米的鋁粉；0. 01 5重量％的玻料 ’及20 34. 90重量％的有機媒液。用于本發(fā)明鋁糊的鋁粉可具有0. 01 5微米的平均粒徑分布。通常為了放大接收太陽光的面積而將硅太陽電池的表面紋理化。通常單晶硅晶圓是以金字塔的形式紋理化，而且此金字塔具有2 15微米的高度及2 20微米的寬度。相反地，多晶硅晶圓是以不規(guī)則迷陣的形式紋理化。將紋理硅晶圓在其背表面上借由網(wǎng)版印刷、凹版印刷或膠印涂以鋁糊，干燥，然后共燃形成鋁電極。在此程序中，在鋁粒子的粒徑過大時，鋁糊不易接觸硅晶圓，因此在被印刷及干燥后在鋁糊與硅晶圓的紋理表面間形成間隙。在共燃程序期間，凹節(jié)通過鋁糊層移動至鋁電極的表面，其伴隨有鋁球及/或凸塊的發(fā)生。因此較佳為鋁糊所包括鋁粉的平均粒徑分布為0.01 5微米。在鋁粉的平均粒徑小于0. 01微米時，其有在印刷程序后進行的共燃期間產(chǎn)生鋁凸塊，及硅晶圓漸增地翹曲的問題。此外在其平均粒度大于5微米時，鋁粒子的填充因子減小，因而降低太陽電池的效率。在使用具有此平均粒徑分布的鋁粉制備鋁糊時，鋁糊深度滲入紋理硅晶圓中，而且鋁糊中的孔隙度也降低。如此在硅晶圓上均勻地形成背表面場(BSF)層，鋁電極的電阻變低，及防止硅晶圓翹曲。因此在使用以此鋁粉制備的鋁糊制造太陽電池時，太陽電池的短路電流值增加，而且其效率也增加。此外以此方式制造的太陽電池因在共燃程序后可防止在鋁電極中發(fā)生的變黃而有利。此外本發(fā)明的鋁糊可使用一種平均粒徑分布為0. 01 5微米的鋁粉。本發(fā)明的鋁糊可包括65 75重量％的量的鋁粉。在鋁糊所包括鋁粉的量低于65 重量％時，其有在共燃程序后印刷的鋁層變薄，使得未充分地形成背表面場(BSF)層，因而降低太陽電池的效率的問題。此外在鋁糊所包括鋁粉的量大于75重量％時，其有印刷鋁層變成過厚，因而造成硅晶圓翹曲的問題。本發(fā)明的鋁糊可包括0.01 5重量％，較佳為0.05 3重量％，更佳為0. 1 1
重量％的量的玻料。
玻料可為Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrCL玻料可包括但不限于20 30摩爾％的 Bi203、5 15摩爾％的Al203、25 ；35摩爾％的SiO2U 10摩爾％的SrO、及20 40摩爾％的化03。在玻料中有效地使用SrO降低玻料的軟化點。在玻料不包括SrO時玻料的軟化點增加，使得在共燃期間鋁糊軟化不足，結(jié)果鋁糊與硅晶圓間的黏附性降低，因而降低太陽電池的效率。然而在玻料包括過量的SrO時玻料的軟化點過低，造成鋁電極的凸塊。此外用于本發(fā)明的玻料具有400 600°C的軟化點。在玻料的軟化點低于400°C 時，玻料的熱膨脹系數(shù)相對地增加，因此在太陽電池制程期間共燃的硅晶圓易于翹曲。此外在其軟化點高于600°C時，玻料在共燃程序中未充分地熔化至在鋁層與硅晶圓層之間提供黏附性的程度，因此其間的黏附性退化。本發(fā)明的鋁糊按其總量計可包括20 34. 90重量％的有機媒液。有機媒液是借由將聚合物樹脂溶于有機溶劑而制備，如果必要則可包括觸變劑、濕潤劑、添加劑等。用于本發(fā)明的有機媒液按其總量計可包括75重量％或更多的有機溶劑、1 30重量％的聚合物樹脂、5重量％或更少的濕潤劑與觸變劑、及1 10重量％的添加劑。有機溶劑可具有150 300°C的沸點，使得其可防止鋁糊干燥及控制鋁糊的流動性。常用有機溶劑的實例可包括二醇醚，如三丙二醇甲醚、二丙二醇正丙醚、二丙二醇正丁醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇正丁醚、二乙二醇己醚、乙二醇己醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇正丁醚、乙二醇苯醚、萜品醇、Texanol 、乙二醇等。聚合物樹脂的實例可包括聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、乙基纖維素、 松脂、酚樹脂、丙烯酸樹脂等。聚合物的量按有機媒液的總量計可為1 30重量％，較佳為 5 25重量％。在聚合物的量小于1重量％時，鋁糊的印刷力與分散液安定性退化。此外其量高于30重量％則無法將鋁糊印刷。至于觸變劑與濕潤劑，其可使用常用于相關(guān)領(lǐng)域的觸變劑與濕潤劑而無限制。添加劑可為常用于相關(guān)領(lǐng)域的分散劑等。至于分散劑，其可使用市售界面活性劑， 而且其可獨立地或彼此組合而使用。界面活性劑的實例可包括非離子性界面活性劑，如醚 (包括烷基聚氧乙烯醚、烷基芳基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等)、酯-醚(包括甘油酯的聚氧乙烯醚、山梨醇酐酯的聚氧乙烯醚、山梨醇酯的聚氧乙烯醚等)、酯(包括聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、山梨醇酐酯、丙二醇酯、糖酯、烷基聚葡萄糖苷等)、及含氮界面活性劑(包括脂肪酸烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、聚氧乙烯烷基胺、胺氧化物等)；及聚合界面活性劑，如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸-順丁烯二酸共聚物、 聚-12-羥基硬脂酸等。市售界面活性劑產(chǎn)品的實例可包括hypermer KD (由Uniqema Corp.制造)、AKM 0531 (由 NOF Corp.制造)、KP(由 Shinetsu Kagaku Kogyo Corp.制造)、P0LYFL0W(由 Kyoei Kagaku Corp.制造)、EFTOP(由 Tokemu Products Corp.制造)、Asahi guard、 Surflon (由 Asahi Glass Corp.制造)、S0LSPERSE (由 Geneka Corp.制造)、EFKA (由 Ei7KA Chemicals Co. , Ltd.制造)、PB 821 (由 Ajinomoto Co. , Inc.制造)、BYK-184、BYK-185、 BYK-2160、Anti-Terra U(由 BYK Corp.制造)等。分散劑的量按有機媒液的總量計可為1 10重量％，較佳為1 5重量％。
依照本發(fā)明的鋁糊可使用同時轉(zhuǎn)動及回轉(zhuǎn)的行星式混合器而容易地制備。即此鋁糊可借由將上述組成物按對應(yīng)組成比例置于行星式混合器中，然后攪拌，然后將固體適當(dāng)?shù)鼗旌霞胺稚⒃谟袡C媒液中而制備。在25°C使用Brookfield HBDV-III Ultra Rheometer 或心軸CPE-52測量其黏度時，以此方式制備的鋁糊在5rpm具有20，000 200，OOOcps的黏度。較佳為可制備鋁糊使得其具有40，000 100，OOOcps的黏度。此外本發(fā)明提供一種制造太陽電池的方法，其包括使用此鋁糊形成背面電極的步馬聚ο以此方式制造的太陽電池因其不易翹曲，及在電極層形成最少量的鋁球及/或凸塊，使得大幅增加短路電流(Isc)與斷路電壓(Voc)的值，及明顯地改良其效率而有利。以下具體實施例對本發(fā)明進行了詳細描述。然而，下面實施例僅用于闡述本發(fā)明， 且不限制本發(fā)明范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明范圍的情況下可以對其進行適當(dāng)修改。實例1 鋁糊的制備將70重量％的平均粒徑分布為0. 04 5微米的鋁粉、0. 5重量％的組成比例示于以下表1的玻料、及四.5重量％的有機媒液(其中將乙基纖維素溶于二醇醚)循序地彼此混合形成混合物，然后使用一種同時轉(zhuǎn)動及回轉(zhuǎn)的混合器將混合物以IOOOrpm的轉(zhuǎn)速攪拌 3分鐘而制備鋁糊。〈表1>
權(quán)利要求
1.一種太陽電池的背面電極用鋁糊，其特征在于，按總量計包含65 75重量％的平均粒徑分布為0. 01 5微米的鋁粉；0. 01 5重量％的玻料 ’及20 34. 90重量％的有機媒液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁糊，其特征在于，所述玻料為Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrCL
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁糊，其特征在于，所述玻料包含20 30摩爾％的Bi203、 5 15摩爾％的Al203、25 ；35摩爾％的SiO2U 10摩爾％的SrO、及20 40摩爾％的 B2O30
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁糊，其特征在于，所述玻料具有400 600°C的軟化點。
5.一種制造太陽電池的方法，其特征在于，包含使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁糊形成背面電極的程序。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種太陽電池的背面電極用鋁糊，按總量計包括65～75重量％的平均粒徑分布為0.01～5微米的鋁粉；0.01～5重量％的玻料；及20～34.90重量％的有機媒液。該鋁糊由于改良鋁糊與紋理硅晶圓間的接觸，在共燃程序期間可防止太陽電池翹曲，而且可最小化鋁球及/或凸塊的形成以及變黃的發(fā)生，可大幅增加短路電流(Isc)與斷路電壓(Voc)的值，及可明顯地改良太陽電池的效率，從而是有利的。
文檔編號H01L31/0224GK102549760SQ201080042674
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者崔亨燮, 李承傭, 李昶模, 林大成, 洪勝權(quán) 申請人:東友Fine-Chem股份有限公司