專利名稱：用于制備mwt硅太陽能電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備具有n型硅基板的MWT (金屬貫穿式背電極)硅太陽能電池的方法。本發(fā)明也涉及相應(yīng)的MWT硅太陽能電池。
背景技術(shù)：
當(dāng)前生產(chǎn)的大部分太陽能電池均基于結(jié)晶硅。具有p型(p摻雜)硅基板的常規(guī)太陽能電池在其正面上具有n型擴(kuò)散層形式的n型(n摻雜)發(fā)射器。此類常規(guī)的硅太陽能電池結(jié)構(gòu)使用負(fù)極來接觸電池的正面或光照面、以及在背面上的正極。眾所周知，入射在半導(dǎo)體主體的p-n結(jié)上的適宜波長的輻射用作在該主體中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的外部能源。在P-n結(jié)處存在電勢(shì)差，這導(dǎo)致空穴和電子以相反的方向跨越該結(jié)移動(dòng)，從而產(chǎn)生能夠向外電路輸送電カ的電流的流。大部分太陽能電池 為金屬化硅片的形式，即，具有導(dǎo)電的金屬觸點(diǎn)。通常，正面金屬化為所謂的H圖案的形式，即銀網(wǎng)格陰極的形式，其包含細(xì)的平行指狀線(收集器線)以及使指狀線成直角相交的匯流條，而背面金屬化是與銀或銀/鋁匯流條或插片電連接的鋁陽扱。從正面匯流條以及背面匯流條或插片收集光電流。作為另外一種選擇，具有n型硅基板的反向太陽能電池結(jié)構(gòu)也是已知的。此類電池在正面上具有帶正極的正面P型硅表面(正面P型發(fā)射器)，并且具有與電池背面接觸的負(fù)極。由于n摻雜硅中的電子重組速度降低，因此與具有p型硅基板的太陽能電池相比較，具有n型硅基板的太陽能電池(n型硅太陽能電池)理論上可制備至多1%的絕對(duì)效率増益。MWT硅太陽能電池是其電池設(shè)計(jì)不同于上述硅太陽能電池的硅太陽能電池的實(shí)例。MWT娃太陽能電池是技術(shù)人員所熟知的(參見例如網(wǎng)站“http://www. sollandsolar.com/IManager/Content/4680/qf17/mtl537/mi30994/m ul254913665/mv2341” 和說明資料“Preliminary Datasheet Sunweb”，其能從該網(wǎng)站下載，以及F. Clement等人的uIndustrially feasible multi-crystalline metal wrap througn(MWT) silicon solarcells exceeding 16% efficiency”, Solar Energy Materials & Solar Cells 93(2009),第1051-1055頁)。MWT硅太陽能電池代表ー種特殊類型的硅太陽能電池；它們是背面觸點(diǎn)電池，使用它們可比標(biāo)準(zhǔn)的硅太陽能電池進(jìn)行較少的正面遮蔽。正如在上面提到的標(biāo)準(zhǔn)硅太陽能電池的情況一祥，MWT硅太陽能電池可制備成具有p型娃基板的MWT娃太陽能電池,或作為另外一種選擇，制備成具有n型娃基板的MWT娃太陽能電池。具有n型硅基板的MWT硅太陽能電池的硅片具有在電池的正面和背面之間形成通路的小空穴。具有n型硅基板的MWT硅太陽能電池具有延伸到空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)的p型發(fā)射器。P型發(fā)射器覆蓋有介電鈍化層，該鈍化層用作ARC (抗反射涂層)層，這對(duì)于硅太陽能電池而言是常規(guī)的。P型發(fā)射器不僅延伸到空穴的整個(gè)正面，而且還延伸到其內(nèi)側(cè)，而介電鈍化層不會(huì)這樣，其會(huì)略過空穴內(nèi)側(cè)，并且任選地也略過空穴前邊緣周圍的窄邊。空穴的內(nèi)側(cè)和(可能存在的)空穴前邊緣周圍的窄邊，即未覆蓋有介電鈍化層的P型擴(kuò)散層，具有導(dǎo)電性金屬層(開放的空穴)形式或?qū)щ娦越饘偃?填充有導(dǎo)電性金屬的空穴)形式的金屬化。空穴的金屬化通常由一種或兩種導(dǎo)電性金屬漿料施用并通常被焙燒。為了避免誤解，如果使用兩種不同的導(dǎo)電性金屬漿料，則不施用它們已致形成雙層金屬化；而是將一種導(dǎo)電性金屬漿料從空穴的正面施用到空穴并且從背面施用另一種漿料?？昭ǖ慕饘倩米靼l(fā)射器觸點(diǎn)并且形成MWT硅太陽能電池的陽極背面觸點(diǎn)。此外，MWT太陽能電池的正面具有細(xì)的導(dǎo)電性金屬收集器線形式的正面金屬化，所述收集器線按通常用于MWT硅太陽能電池的圖案來布置，例如網(wǎng)格狀或網(wǎng)狀圖案或者細(xì)平行指狀線形式。術(shù)語“通常用于MWT硅太陽能電池的圖案”表示收集器線的末端與空穴的金屬化重疊并且因此與之電連接。收集器線由具有燒透能力的導(dǎo)電性金屬漿料施用。在使得如此施用的收集器線干燥之后，將它們穿過正面介電鈍化層燒透，從而與硅基板的正面產(chǎn)生接觸。本說明書和權(quán)利要求中所用的術(shù)語“具有燒透能力的金屬漿料”是指以下金屬漿料，該漿料在焙燒過程中蝕刻并且刺透(燒透)鈍化層或ARC層，從而與硅基板的表面產(chǎn)生電接觸。此外，具有較弱燒透能力或甚至不具有燒透能力的金屬漿料則表現(xiàn)相反；其不會(huì)燒透鈍化層或ARC層并且不會(huì)在焙燒時(shí)與硅基板產(chǎn)生電接觸。為了避免誤解，在此背景下，術(shù)語“無電接觸”不應(yīng)被理解為絕對(duì)的；而是應(yīng)指介于焙燒金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率超過IQ cm2，然而就電接觸而言，焙燒金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率在 I-IOmQ cm2的范圍內(nèi)。接觸電阻率可通過TLM (傳輸長度法)測(cè)量。為此，可使用以下樣本制備和測(cè)量的程序?qū)⒕哂蠥RC層或鈍化層(例如，75nm厚的SiNx層)的硅片絲網(wǎng)印刷在該層上，其中銀漿要以平行線的圖案(例如，127 y m寬和6 U m厚的線，其中各線間的間距為2. 2mm)測(cè)試，并且隨后焙燒使硅片達(dá)到例如800°C的峰值溫度。將焙燒后的硅片用激光切割成IOmmX28mm長條，其中平行的線彼此不接觸，并包括至少6條線。然后讓這些條在20°C下于暗處經(jīng)歷常規(guī)的TLM測(cè)量?？墒褂玫米訥P Solar的裝置GP 4-Test Pro實(shí)施TLM測(cè)量。具有n型硅基板的MWT硅太陽能電池的背面具有陰極導(dǎo)電性金屬收集器背面觸點(diǎn)，其在任何情況下均與空穴的金屬化電絕緣。從MWT硅太陽能電池的陽極背面觸點(diǎn)和陰極導(dǎo)電性金屬收集器背面觸點(diǎn)收集光電電流。與上面提到的反向型硅太陽能電池的制備類似，具有n型硅基板的MWT硅太陽能電池的制備以硅片形式的n型硅基板的形成開始。為此，通常通過含磷前體(例如POCl3)熱擴(kuò)散到硅片內(nèi)而形成n摻雜基板。通常，硅片的厚度在例如140-220 iim的范圍內(nèi)，并且面積在例如150-400cm2的范圍內(nèi)。通常通過激光鉆孔來施用在晶片的正面和背面之間形成通路的小空穴。如此制備的空穴的直徑為例如30-250 iim，并且它們均勻分布在硅片上。它們的數(shù)量在例如每個(gè)硅片10-100個(gè)的范圍內(nèi)。如此制備的空穴均勻分布在硅片上，并且它們的數(shù)量在例如每個(gè)硅片10-100個(gè)的范圍內(nèi)。然后通常通過含硼前體(例如BBr3)的熱擴(kuò)散而形成P型擴(kuò)散層。在硅基板的整個(gè)正面(包括空穴的內(nèi)側(cè))形成P型擴(kuò)散層。在n型摻雜劑的濃度等于P型摻雜劑的濃度的部位形成P_n結(jié)。具有靠近光照面的p_n結(jié)的電池具有介于50nm和500nm之間的結(jié)深度。在形成了擴(kuò)散層之后，通過進(jìn)行蝕刻(具體地，在某種強(qiáng)酸中，例如氫氟酸)而將多余的表面玻璃從發(fā)射器表面除去。通常，隨后在正面P型擴(kuò)散層上形成例如TiOx、SiOx,Ti0x/Si0x、SiNx的介電層或具體地SiNx/SiOx的介電堆棧，然而會(huì)略過空穴的內(nèi)側(cè)，并且任選地也略過空穴正面邊緣周圍的窄邊。例如，可使用如氫存在下的等離子CVD(化學(xué)氣相沉積)或?yàn)R射等方法進(jìn)行介電層的沉積。介電層同時(shí)用作MWT硅太陽能電池正面的ARC層和鈍化層。正如具有n型基板的常規(guī)太陽能電池結(jié)構(gòu)一樣，具有n型基板的MWT娃太陽能電池通常在其正面上具有正極，并且在其背面上具有負(fù)極。正的正面電極呈細(xì)的導(dǎo)電性收集器線的形式，所述收集器線按通常MWT硅太陽能電池的圖案來布置。通常通過在電池正面的ARC層上絲網(wǎng)印刷、干燥和焙燒正面導(dǎo)電性金屬漿料(形成導(dǎo)電性金屬漿料的正面電極)來施用細(xì)的導(dǎo)電性收集器線，從而使收集器線的末端與空穴的金屬化重疊以與之產(chǎn)生電連接。通常在帶式爐中焙燒1-5分鐘，從而硅片達(dá)到了在700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。如已經(jīng)提到的一樣，MWT硅太陽能電池的硅片空穴具有金屬化。為此，通過以導(dǎo)電性金屬層(開放的空穴)形式或?qū)щ娦越饘偃?填充有導(dǎo)電性金屬的空穴)形式向空穴施用導(dǎo)電性金屬漿料而使空穴自身金屬化。金屬化可僅覆蓋空穴的內(nèi)側(cè)或者也覆蓋空穴邊緣周圍的窄邊，從而窄邊可存在于空穴的正面邊緣上、空穴的背面邊緣上、或同時(shí)存在于它們兩者之上。可由一種單一的導(dǎo)電性金屬漿料來施用金屬化。也可由兩種不同的導(dǎo)電性金屬漿料來施用金屬化，即，可將一種導(dǎo)電性金屬漿料施用至空穴的正面，并且將另一種施用至其 背面。在施用了一種或兩種導(dǎo)電性金屬漿料之后，對(duì)漿料進(jìn)行干燥和焙燒以形成發(fā)射器觸點(diǎn)以及分別形成MWT硅太陽能電池的陽極背面觸點(diǎn)。通常在帶式爐中實(shí)施焙燒1-5分鐘，并且硅片達(dá)到了在700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。焙燒后的空穴的金屬化與細(xì)的正面導(dǎo)電性收集器線的末端電連接。此外，在n型硅基板的背面，通常通過絲網(wǎng)印刷來施用背面銀漿，并依次干燥，從而避免與空穴的金屬化發(fā)生任何接觸。換句話講，施用背面銀漿，從而確保其在焙燒前后與空穴的金屬化保持電絕緣。施用背面銀漿，使其均勻分布在n型硅基板的背面。然后通過焙燒將干燥的背面銀漿轉(zhuǎn)化成使其成為均勻分布的陰極銀背面收集器觸點(diǎn)。通常在帶式爐中實(shí)施焙燒1-5分鐘，并且硅片達(dá)到了在700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。正面陽極、空穴的金屬化和背面陰極能依次焙燒或共同焙燒。銀背面收集器觸點(diǎn)僅占據(jù)n型硅基板背面的一小部分面積。此外，作為細(xì)的收集器線施用的正面導(dǎo)電性金屬漿料在焙燒過程中燒透ARC層，從而能夠電接觸正面P型發(fā)射器。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于制備具有n型硅基板的MWT硅太陽能電池的方法。同時(shí)，該方法是用于制備此類MWT硅太陽能電池的陽極背面觸點(diǎn)的方法。該方法包括以下步驟(I)提供n型硅片，其具有(i)在硅片的正面和背面之間形成通路的空穴和(ii)延伸到空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)的P型發(fā)射器，(2)將導(dǎo)電性金屬漿料施用到硅片的空穴以至少為空穴的內(nèi)側(cè)提供金屬化，(3)干燥所述施用的導(dǎo)電性金屬漿料，以及(4)焙燒所述干燥的導(dǎo)電性金屬漿料，從而所述硅片達(dá)到了 700-900°C的峰值溫度，其中導(dǎo)電性金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較弱燒透能力并且包含(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬，(b)至少一種粒狀p型摻雜劑，和(C)有機(jī)載體，其中至少一種粒狀P型摻雜劑選自硼、招和P型娃合金，所述P型娃合金選自包含娃和硼的合金、包含硅和鋁的合金以及包含硅、硼和鋁的合金。因此，本發(fā)明也涉及如此制備的MWT硅太陽能電池，并且分別涉及如此制備的其陽極背面觸點(diǎn)。在說明書和權(quán)利要求中，使用術(shù)語“p型硅合金”。該術(shù)語是指P型的硅合金，即在此類硅合金中的硼和/或鋁的比例足夠高以確保硅合金具有P型特征。發(fā)明詳述使用本發(fā)明的方法可制備出具有改善的電效率的MWT硅太陽能電池。焙燒過的導(dǎo)電性金屬漿料與空穴(即硅片空穴內(nèi)側(cè)的P型硅發(fā)射器表面)具有良好歐姆接觸并且良好地粘附至空穴。良好的粘附カ對(duì)于MWT硅太陽能電池的較長使用壽命很重要。不受理論的束縛，據(jù)信在進(jìn)行本發(fā)明方法的步驟(3)和(4)時(shí)，最多具有較弱燒透能力的導(dǎo)電性金屬漿料不會(huì)損壞或不會(huì)顯著地?fù)p壞P型發(fā)射器。重要的是避免或減少P型發(fā)射器的損壞以避免轉(zhuǎn)軌特征。在本發(fā)明方法的步驟(I)中，提供了ー種n型硅片，其具有(i)在硅片的正面和背 面之間形成通路的空穴，和(ii)延伸到空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)的P型發(fā)射器。該硅片是常規(guī)用于制備硅太陽能電池的單晶或多晶硅片；它具有P-型區(qū)域和n-型區(qū)域兩者以及p-n結(jié)。通常，硅片在其正面上具有例如Ti0x、Si0x、Ti0x/Si0x、SiNx的ARC層或具體地SiNx/SiOx的介電堆棧。如果存在此類ARC層，則它會(huì)略過空穴的內(nèi)側(cè)，并且任選地也略過空穴邊緣周圍的窄邊。此類硅片是技術(shù)人員所熟知的；為簡明起見，明確地對(duì)“發(fā)明背景”部分進(jìn)行參考。硅片可能已具有正面導(dǎo)電性金屬收集器線和/或具有陰極銀背面收集器觸點(diǎn)，如上面的“發(fā)明背景”部分中所述。在本發(fā)明方法的步驟(2)中，將導(dǎo)電性金屬漿料施用到硅片的空穴，以便為至少空穴的內(nèi)側(cè)提供金屬化，所述導(dǎo)電性金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較弱燒透能力并且包含(a)至少ー種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬，(b)至少ー種粒狀p型摻雜劑，和(C)有機(jī)載體。在本發(fā)明方法的ー個(gè)特定實(shí)施方案中，導(dǎo)電性金屬漿料包含至少ー種玻璃料作為(d)組分，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有在550-611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含11-33重量%(wt. %)的SiO2, >0-7重量% (具體地，5-6重量％)的Al2O3和2-10重量%的B2O3，以及(ii)含鉛玻璃料，其具有在571-636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含53-57重量％的PbO、25-29重量％的SiO2、2-6重量％的Al2O3和6-9重量％的B2O3。在說明書及權(quán)利要求書中，使用了術(shù)語“軟化點(diǎn)溫度”。它是指在10K/min的加熱速率下通過差熱分析(DTA)測(cè)得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。導(dǎo)電性金屬漿料包含至少ー種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬。優(yōu)選地，粒狀導(dǎo)電金屬為銀。粒狀銀可由銀或銀與一種或多種其它金屬例如銅的合金構(gòu)成。就銀合金而言，銀含量為例如99. 7重量％至低于100重量％。粒狀導(dǎo)電金屬或銀可未涂覆有或至少部分涂覆有表面活性剤。表面活性劑可選自但不限干硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸和亞油酸以及它們的鹽，例如銨鹽、鈉鹽或鉀鹽。粒狀導(dǎo)電金屬或銀的平均粒度在例如0. 5-5 iim的范圍內(nèi)。基于總導(dǎo)電性金屬漿料組合物，粒狀導(dǎo)電金屬或銀可以50-2重量％的比例，或在一個(gè)實(shí)施方案中，65-84重量％的比例存在于導(dǎo)電性金屬漿料中。在本說明書及權(quán)利要求書中使用術(shù)語“平均粒度”。該術(shù)語是指借助激光散射測(cè)定的平均粒度(平均粒徑，d50)。
本說明書和權(quán)利要求書中關(guān)于平均粒度所作的所有陳述均涉及如存在于導(dǎo)電性金屬漿料組合物中的相關(guān)材料的平均粒度?？蓪⑿〔糠值倪x自銀、銅和鎳的導(dǎo)電金屬替換為一種或多種其它粒狀金屬?；谠趯?dǎo)電性金屬漿料中包含的粒狀金屬的總重量，此類ー種或多種其它粒狀金屬的比例為例如0-10重量％。具體地講，可能權(quán)宜之計(jì)是使導(dǎo)電性金屬漿料包含粒狀銥、粒狀鉬和/或粒狀鈀作為替換ー小部分導(dǎo)電金屬的ー種或多種粒狀金屬。基于在導(dǎo)電性金屬漿料中包含的粒狀金屬的總量，包含的粒狀銥、鉬和/或鈀的總比例可為例如0. 5-5重量％。導(dǎo)電性金屬漿料包含至少ー種粒狀p型摻雜劑，其中至少ー種粒狀p型摻雜劑選自硼、鋁和P型硅合金，所述P型硅合金選自包含硅和硼的合金、包含硅和鋁的合金以及包含娃、硼和招的合金。至少ー種粒狀p型摻雜劑的平均粒度在例如0. 5-<10 U m的范圍內(nèi)。導(dǎo)電性金屬漿料中的至少ー種P型摻雜劑的總含量為例如0. 5-10重量％，或在一個(gè)實(shí)施方案中為1-5重量％，或具體地為I. 5-3重量％。 p型硅合金選自包含硅和硼的合金、包含硅和鋁的合金以及包含硅、硼和鋁的合金。它們包含硅與硼的ニ元合金、硅與鋁的ニ元合金、硅與鋁以及硼的三元合金、硅與硼以及除鋁之外的其它化學(xué)元素的合金、硅與鋁以及除硼之外的其它化學(xué)元素的合金、以及硅與鋁、硼以及除鋁和硼之外的其它化學(xué)元素的合金。優(yōu)選的是使用硅與硼ニ元合金、硅與鋁ニ元合金和/或硅與鋁和硼三元合金的粉末作為粒狀P型硅合金。ニ元合金，具體地硅與鋁的ニ元合金作為P型硅合金是尤其優(yōu)選的。p型硅合金中的硅含量在例如5-20重量％的范圍內(nèi)。就尤其優(yōu)選的硅與鋁ニ元合金而言，硅含量在例如10-15重量％的范圍內(nèi)。共熔的鋁/硅合金(AlSil2)是最優(yōu)選的。導(dǎo)電性金屬漿料包含有機(jī)載體?？蓪⒑芏喾N惰性的粘稠材料用作有機(jī)載體。有機(jī)載體可為粒狀成分(粒狀金屬、粒狀p型摻雜劑、玻璃料、還任選存在的無機(jī)粒狀成分)能夠以足夠的穩(wěn)定度分散于其中的載體。有機(jī)載體的特性，尤其是流變特性可賦予導(dǎo)電性金屬漿料組合物良好的施用特性，包括不溶固體的穩(wěn)定分散性、適于施用的粘度和觸變性、漿料固體的適當(dāng)可潤濕性、良好的干燥速率以及良好的焙燒特性。用于導(dǎo)電性金屬漿料中的有機(jī)載體可為非水性惰性液體。有機(jī)載體可為有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑混合物；在ー個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)載體可為ー種或多種有機(jī)聚合物在ー種或多種有機(jī)溶劑中的溶液。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于該目的的聚合物可為こ基纖維素?？蓞g獨(dú)使用或以組合方式使用的聚合物的其它實(shí)例包括ニこ基羥基纖維素、木松香、酚醛樹脂和低級(jí)醇的聚(甲基)丙烯酸酷。適宜有機(jī)溶劑的實(shí)例包括酯醇和萜烯諸如a-或0-萜品醇或它們與其它溶劑諸如煤油、鄰苯ニ甲酸ニ丁酷、ニこニ醇丁醚、ニこニ醇丁醚醋酸酷、己ニ醇和高沸點(diǎn)醇的混合物。此外，用于在本發(fā)明方法的步驟(2)中施用導(dǎo)電性金屬漿料之后促進(jìn)迅速硬化的揮發(fā)性有機(jī)溶劑能夠被包括在有機(jī)載體中?？膳渲七@些溶劑和其它溶劑的各種組合以獲得所期望的粘度和揮發(fā)性要求。導(dǎo)電性金屬漿料中的有機(jī)載體含量可取決于施用漿料的方法和所用的有機(jī)載體的種類，并且其能夠變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，基于總導(dǎo)電性金屬漿料組合物，其可為10-45重量％，或在一個(gè)實(shí)施方案中，基于總導(dǎo)電性金屬漿料組合物，其可在12-35重量％的范圍內(nèi)。該數(shù)目10-45重量％包括ー種或多種有機(jī)溶劑、ー種或多種可能的有機(jī)聚合物和ー種或多種可能的有機(jī)添加剤。基于總導(dǎo)電性金屬漿料組合物，導(dǎo)電性金屬漿料中的有機(jī)溶劑含量可在5-25重量％的范圍內(nèi)，或在一個(gè)實(shí)施方案中在10-20重量％的范圍內(nèi)?；诳倢?dǎo)電性金屬衆(zhòng)料組合物，一種或多種有機(jī)聚合物可以在0-20重量％范圍內(nèi)的比例，或在一個(gè)實(shí)施方案中在5-10重量％范圍內(nèi)的比例存在于有機(jī)載體中。在本發(fā)明方法的ー個(gè)特定實(shí)施方案中，導(dǎo)電性金屬衆(zhòng)料包含至少ー種玻璃料，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611 °C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含11-33重量%的SiO2,>0-7重量% (具體地，5-6重量％)的Al2O3和2-10重量%的B2O3,以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636 °C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含53-57重量％的Pb0、25_29重量％的Si02、2-6重量％的Al2O3和6-9重量％的B203。就⑴型無鉛玻璃料而言，SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比總計(jì)不為100重量％，其余的重量％具體地由ー種或多種其它氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧 化物如MgO以及金屬氧化物如Bi203、TiO2和ZnO。(i)型無鉛玻璃料可包含40-73重量％，具體地48-73重量％的Bi203。Bi2O3^SiO2,Al2O3和B2O3的重量百分比總計(jì)可為或可不為100重量％。在總計(jì)不為100重量％的情況下，其余的重量％具體地可由ー種或多種其它氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na2O、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO。就(ii)型含鉛玻璃料而言,Pb0、Si02、Al203和B2O3的重量百分比總計(jì)可為或可不為100重量％。在總計(jì)不為100重量％的情況下，其余的重量％具體地可由一種或多種其它氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO0如果導(dǎo)電性金屬漿料包含⑴型無鉛玻璃料和(ii)型含鉛玻璃料，則兩種玻璃料之間的比率可為任何值，或換句話講在>0至無限大的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法的特定實(shí)施方案中所用的導(dǎo)電性金屬漿料不包含除(i)型和/或(ii)型玻璃料之外的玻璃料。選自(i)和/或(ii)的ー種或多種玻璃料用作無機(jī)基料。玻璃料的平均粒度在例如0. 5-4 i! m的范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法的特定實(shí)施方案所用的導(dǎo)電性金屬漿料中，選自(i)和/或(ii)的玻璃料的總含量為例如0. 25-8重量％，或在一個(gè)實(shí)施方案中為0. 8-3. 5重量％。玻璃料的制備是熟知的，并包括例如將玻璃的成分熔融在一起，具體地以成分氧化物的形式，然后將此類熔融組合物注入水中以形成玻璃料。如本領(lǐng)域所熟知，可加熱到例如1050-1250°C范圍內(nèi)的峰值溫度并持續(xù)通常為0. 5-1. 5小時(shí)的一段時(shí)間，使得熔體變?yōu)橥耆簯B(tài)且均相的?？蓪⒉Ａг谇蚰C(jī)中用水或惰性的低粘度低沸點(diǎn)的有機(jī)液體進(jìn)行研磨，以減小玻璃料的粒度并且獲得尺寸基本上均勻的玻璃料。然后可將其沉淀在水或所述有機(jī)液體中以分離出細(xì)料，并且可除去包含細(xì)料的上清液。也可使用其它分類方法。導(dǎo)電性金屬漿料可包括一種或多種有機(jī)添加剤，例如表面活性剤、增稠齊U、流變改性劑和穩(wěn)定劑。有機(jī)添加劑可為有機(jī)載體的一部分。然而，也可能在制備導(dǎo)電性金屬漿料時(shí)單獨(dú)加入一種或多種有機(jī)添加剤。基于總導(dǎo)電性金屬漿料組合物，一種或多種有機(jī)添加劑可以例如0-10重量％的總比例存在于導(dǎo)電性金屬漿料中。
在本發(fā)明方法中所用的導(dǎo)電性金屬漿料為粘稠的組合物，其可通過將粒狀金屬、粒狀P型摻雜劑和玻璃料與有機(jī)載體機(jī)械地混合而制備。在一個(gè)實(shí)施方案中，可使用粉末混合生產(chǎn)方法，這是一種相當(dāng)于傳統(tǒng)輥磨的分散技術(shù)；還可使用輥磨或其它混合技術(shù)。導(dǎo)電性金屬漿料可原樣使用，或者可例如通過加入一種或多種附加的有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋；因此，可降低導(dǎo)電性金屬漿料的所有其它成分的重量百分比。當(dāng)通過使用Brookfield HBT粘度計(jì)和#14錠子的效用杯以IOrpm的錠子速度并且在25°C下測(cè)量時(shí)，導(dǎo)電性金屬漿料的施用粘度可為20-350Pa S。將導(dǎo)電性金屬漿料施用到硅片的空穴以至少為空穴的內(nèi) 側(cè)提供金屬化，即形成至少空穴內(nèi)側(cè)的金屬化。可采用導(dǎo)電性金屬層(開放的空穴)的形式或?qū)щ娦越饘偃?填充有導(dǎo)電性金屬的空穴)的形式施用導(dǎo)電性金屬漿料。導(dǎo)電性金屬漿料施用的方法可為印刷，例如絲網(wǎng)印刷?？蓮目昭ǖ恼婧?或背面進(jìn)行施用。施用導(dǎo)電性金屬漿料以致用金屬化覆蓋至少空穴的內(nèi)側(cè)；即可施用導(dǎo)電性金屬漿料，以致僅覆蓋空穴的內(nèi)側(cè)或者還覆蓋空穴邊緣周圍的窄邊，從而窄邊可存在于空穴正面邊緣的周圍、空穴背面邊緣的周圍、或它們兩者的周圍?？梢允┯貌煌诒景l(fā)明方法的步驟(2)中所施用的導(dǎo)電性金屬漿料的附加的第二導(dǎo)電性金屬漿料；在此類情況下，通過從空穴的正面施用一種導(dǎo)電性金屬漿料并且從其背面施用另一種而形成空穴的金屬化，其中從本發(fā)明方法的步驟(2)中所用的不具有燒透能力或具有較弱燒透能力的導(dǎo)電性金屬漿料施用空穴內(nèi)側(cè)的金屬化。在本發(fā)明方法的步驟(3)中，對(duì)步驟(2)中施用的導(dǎo)電性金屬漿料干燥例如1-100分鐘，使硅片達(dá)到在100-300°C范圍內(nèi)的峰值溫度。干燥可利用例如帶式、旋轉(zhuǎn)式或固定式干燥機(jī)，具體地，IR (紅外線)帶式干燥機(jī)來進(jìn)行。在本發(fā)明方法的步驟(4)中，將干燥的導(dǎo)電性金屬漿料焙燒以形成空穴金屬化成品。這些金屬化用作MWT硅太陽能電池的發(fā)射器觸點(diǎn)和陽極背面觸點(diǎn)。步驟(4)的焙燒可進(jìn)行例如1-5分鐘從而使娃片達(dá)到在700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度?？衫美鐔螀^(qū)段或多區(qū)段帶式爐，具體地，多區(qū)段IR帶式爐進(jìn)行焙燒?？稍诙栊詺夥罩谢蛟谘鯕獾拇嬖谙吕缭诳諝獾拇嬖谙逻M(jìn)行焙燒。在焙燒期間，可除去(即燒盡和/或碳化，具體地?zé)M)包括非揮發(fā)性有機(jī)材料的有機(jī)物質(zhì)和在干燥期間未蒸發(fā)的有機(jī)部分。在焙燒期間所除去的有機(jī)物質(zhì)包括一種或多種有機(jī)溶劑、任選存在的一種或多種有機(jī)聚合物以及任選存在的一種或多種有機(jī)添加劑。至少就本發(fā)明方法的特定實(shí)施方案而言，在焙燒過程中還存在一種工藝，即，玻璃料與粒狀導(dǎo)電金屬的燒結(jié)。焙燒可作為所謂的共同焙燒與細(xì)的導(dǎo)電性金屬收集器線形式的正面金屬化(所述收集器線按通常用于MWT硅太陽能電池的圖案來布置，并且從導(dǎo)電性金屬漿料施用)和/或從背面銀漿施用的銀背面收集器觸點(diǎn)一起進(jìn)行。以下實(shí)施例示出了銀漿燒透能力的測(cè)定。這些實(shí)施例還示出了如何測(cè)試焙燒過的銀漿和n型硅基板表面之間的粘附力，從而利用常規(guī)的樣本n型硅片進(jìn)行粘附力測(cè)試，因?yàn)闊o法測(cè)試焙燒過的銀漿和MWT硅太陽能電池硅片空穴內(nèi)側(cè)之間的粘附力。
實(shí)施例(I)測(cè)試樣本的制造(i)實(shí)施例銀漿I至3
銀漿I至3的組成在表I中列出。漿料由銀粉(平均粒度2 U m)、有機(jī)載體(聚合物樹脂和有機(jī)溶劑)和玻璃料(平均粒度8 u m)組成。表2提供了所采用的玻璃料類型的組成數(shù)據(jù)。表I
權(quán)利要求
1.用于制備MWT硅太陽能電池的方法，包括以下步驟 (1)提供η型硅片，其具有(i)在所述硅片的正面和背面之間形成通路的空穴和(ii)延伸到所述空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)的P型發(fā)射器， (2)將導(dǎo)電性金屬漿料施用到所述硅片的空穴以至少為所述空穴的內(nèi)側(cè)提供金屬化， (3)干燥所述施用的導(dǎo)電性金屬漿料，以及 (4)焙燒所述干燥的導(dǎo)電性金屬漿料，從而所述晶片達(dá)到了700-900°C的峰值溫度， 其中所述導(dǎo)電性金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較弱燒透能力并且包含(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬，(b)至少一種粒狀P型摻雜劑，和(C)有機(jī)載體，其中所述至少一種粒狀P型摻雜劑選自硼、鋁和P型硅合金，所述P型硅合金選自包含硅和硼的合金、包含硅和鋁的合金以及包含硅、硼和鋁的合金。
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述η型硅片在其正面上具有ARC層，所述層略過所述空穴的內(nèi)側(cè)。
3.權(quán)利要求I或2的方法，其中基于總導(dǎo)電性金屬漿料組合物，所述有機(jī)載體含量為10-45 重量 ％。
4.權(quán)利要求1、2或3的方法，其中所述導(dǎo)電金屬以50-92重量％的比例存在于所述導(dǎo)電性金屬漿料中。
5.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中所述導(dǎo)電金屬為銀。
6.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中所述導(dǎo)電性金屬漿料包含至少一種選自粒狀銥、粒狀鉬和粒狀鈀的其它粒狀金屬，基于在所述導(dǎo)電性金屬漿料中包含的粒狀金屬的總量，所述粒狀銥、粒狀鉬和粒狀鈀的總比例為O. 5-5重量％。
7.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法,其中在所述導(dǎo)電性金屬衆(zhòng)料中的至少一種P型摻雜劑的總含量為O. 5-10重量％。
8.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中所述P型硅合金為共熔的鋁/硅合金(AlSil2)。
9.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中所述導(dǎo)電性金屬漿料包含至少一種玻璃料作為組分(d)，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有在550-611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含11-33重量%的SiO2,>0-7重量%的Al2O3和2-10重量%的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有在571-636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含53-57重量％的PbO、25-29重量％的Si02、2-6重量%的Al2O3和6-9重量%的B2O3。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述無鉛玻璃料中的一種或多種包含40-73重量％的Bi2O3O
11.權(quán)利要求9或10的方法，其中在所述導(dǎo)電性金屬漿料中，選自類型⑴和(ii)的玻璃料的總含量為O. 25-8重量％。
12.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中施用所述導(dǎo)電性金屬漿料作為導(dǎo)電性金屬層或作為導(dǎo)電性金屬塞。
13.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中所述導(dǎo)電性金屬漿料通過印刷來施用。
14.任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法，其中焙燒作為共同焙燒與選自以下的至少一種金屬漿料一起進(jìn)行(1)導(dǎo)電性金屬漿料，其已被施用到所述正面以形成細(xì)的導(dǎo)電性金屬收集器線形式的正面金屬化，所述收集器線按通常用于MWT硅太陽能電池的圖案來布置，以及(2)背面銀漿，其已被施用到所述背面以形成銀背面收集器觸點(diǎn)。
15.由任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法制備的MWT娃太陽能電池。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于制備MWT硅太陽能電池的方法，所述方法包括以下步驟(1)提供n型硅片，其具有(i)在所述晶片的正面和背面之間形成通路的空穴和(ii)延伸到所述空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)的p型發(fā)射器，(2)將導(dǎo)電性金屬漿料施用到所述硅片的空穴以至少為所述空穴的內(nèi)側(cè)提供金屬化，(3)干燥所述施用的導(dǎo)電性金屬漿料，以及(4)焙燒所述干燥的導(dǎo)電性金屬漿料，從而所述硅片達(dá)到了700-900℃的峰值溫度，其中所述導(dǎo)電性金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較弱燒透能力并且包含(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬，(b)至少一種粒狀p型摻雜劑，和(c)有機(jī)載體。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102770963SQ201180007794
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者A·G·普林斯, G·勞迪辛奧, K·W·杭, R·J·S·楊 申請(qǐng)人:E·I·內(nèi)穆爾杜邦公司