專利名稱：太陽能電池以及該太陽能電池的接觸層的制備方法
太陽能電池以及該太陽能電池的接觸層的制備方法本專利申請(qǐng)為申請(qǐng)日為2008年7月8日、申請(qǐng)?zhí)枮?00880023939. 2、名稱為“含鋁、和硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦及銅中的至少一種的太陽能電池接觸層”的專利申請(qǐng)的分
案申請(qǐng)。本專利申請(qǐng)涉及提交于2007年7月9日的第11/774，632號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)為共同擁有的、同時(shí)待審的、提交于2006年3月20日的第11/384，838號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，這兩個(gè)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容在此以引用方式并入本文。 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及導(dǎo)電制備物(formulation),所述導(dǎo)電制備物由以下物質(zhì)來制成招顆粒；其它金屬源；無機(jī)添加劑；以及分散于有機(jī)體系的玻璃料；所述金屬包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅中的至少一種。所述制備物通常可進(jìn)行絲網(wǎng)印刷并且適用于制造光電裝置。通過適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物改性，這些制備物也可通過其它方法來施加，例如噴霧、熱熔印刷、噴墨印刷、移印、微細(xì)筆寫(micro-pen writing)以及帶式層壓技術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽能電池通常由例如硅(Si)等半導(dǎo)體材料制成，其將太陽光轉(zhuǎn)化為有用的電能。太陽能電池通常由薄的Si晶片制成，在所述Si晶片中，通過將來自合適磷源的磷(P)擴(kuò)散入P型Si晶片中，從而形成所需要的PN結(jié)。在硅晶片上太陽光入射的一側(cè)通常涂覆有抗反射涂層(ARC)，以防止太陽光的反射損失。這ARC提高太陽能電池的效率。稱為前接觸層的二維電極柵狀圖形(two dimensional electrode grid pattern)連接于娃的n側(cè)，而主要為鋁(Al)的涂層連接于所述硅的P側(cè)(背接觸層)。進(jìn)一步，將稱為銀后接觸層的接觸層(由銀或銀-鋁膏制成)印刷并燒成于硅的P側(cè)，使得能夠進(jìn)行接頭的焊接，該接頭在太陽能電池模塊中將一個(gè)電池電連接于下一個(gè)。這些接觸層是從PN結(jié)到外部負(fù)載的電輸出口。用于太陽能電池接觸層的常規(guī)膏中包含鉛玻璃料。在太陽能電池膏的玻璃組分中包含PbO，產(chǎn)生如下理想效果(a)降低膏組合物的燒成溫度，(b)促進(jìn)與硅基底的相互作用，并通過燒成而有助于與硅形成低電阻接觸層。由于這些原因和其它原因，PbO成為許多常規(guī)太陽能電池膏組合物中的重要組分。然而，從環(huán)境方面考慮，現(xiàn)在要盡可能避免在膏組合物中使用PbO(以及CdO)。因此在光電工業(yè)中需要開發(fā)出無鉛的和無鎘膏組合物，其通過在太陽能電池接觸層膏中施加無鉛的和無鎘的玻璃來提供理想性能。目前，典型的太陽能電池硅晶片為約200-300微米厚，并且傾向開發(fā)出更薄的晶片。由于晶片成本占到電池制造成本的約60%，工業(yè)上在尋求更薄的晶片，接近150微米。隨著晶片厚度減小，電池由于燒結(jié)應(yīng)力增大而傾向發(fā)生彎曲(bowing, bending),并且招(232X 1(T7/。C@20-300° C)和硅(26X 1(T7/。C@20-300° C)之間的熱膨脹系數(shù)(TCE)的巨大差異也會(huì)誘發(fā)彎曲。已知的減輕硅晶片彎曲的方法包括在絲網(wǎng)印刷時(shí)降低鋁含量的方法，但這導(dǎo)致背表面場(chǎng)(Back Surface Field，BSF)層的形成不完全，并且必需更高的燒成溫度來達(dá)到相同結(jié)果。化學(xué)制品(酸)蝕刻法已被用于去除在燒成鋁膏后形成的Al-Si合金。這正是制備方法中的另一個(gè)導(dǎo)致額外成本的步驟。另一個(gè)途徑是使用添加劑來降低Al層和硅晶片之間的熱膨脹不匹配。然而，缺點(diǎn)在于降低了背表面鈍化質(zhì)量以及伴隨著降低了太陽能電池性能。部分覆蓋，即晶片背側(cè)的部分區(qū)域被鋁涂覆，已被用于背表面來抵消彎曲，但這導(dǎo)致電池性能降低。最后，另一個(gè)降低或消除彎曲的常規(guī)辦法為在燒成后將成品的太陽能電池從室溫冷卻至大約-50° C達(dá)幾秒。結(jié)合一同采用的對(duì)Al-Si膏基質(zhì)的塑性變形，極大地消除了彎曲，但是這帶來額外的工藝步驟，并且具有起因于熱應(yīng)力的高破損危險(xiǎn)性。因此在光電工業(yè)中需要開發(fā)出低彎曲、無鉛、高性能的、可在太陽能電池接觸層產(chǎn)生足夠的鋁背表面場(chǎng)的Al膏，這樣的接觸層的制造方法，以及形成這樣的BSF的Al膏。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種鋁基膏，其包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅中的至少一種，施加于具有P+層和Π+層的硅太陽能電池用于形成背表面場(chǎng)(BSF)和發(fā)射極。通過燒成所述膏而形成的摻雜(B/Ti/Ni/Sn/Ag/Ga/Zn/In/Cu)的招接觸層消除或最小化了超薄娃晶片的彎曲，由此，改進(jìn)了以其制成的太陽能電池的可靠性和電性能，如所檢測(cè)到的，低串聯(lián)電阻(Rs)和高并聯(lián)電阻(RSh)、高效率(EFF)和高填充因子(FF)，并且降低了破損。術(shù)語“ (B/Ti/Ni/Sn/Ag/Ga/Zn/m/Cu) ”表示存在所指定的金屬中的至少一種，如果多于一種，是指物理混合物或合金。通常，本發(fā)明包括包含由混合物制成的接觸層的太陽能電池，其中，在燒成前，所述混合物包含鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%;金屬源，所述金屬選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金所組成的組，其中(B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ;以及約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為包含硅晶片、鋁以及選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組中的金屬的太陽能電池，其中在所述硅晶片中約O微米至約5微米的深度的(Al+B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的加和濃度為每立方厘米(cm3)約IO18個(gè)原子至約102°個(gè)原子。還有另一個(gè)實(shí)施方案為太陽能電池接觸層的制備方法，包括將混合物施加于硅晶片，并且燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含(a)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(b)金屬源，所述金屬選自由硼、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其組合以及其合金組成的組，其中(B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ；以及(c)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為包含由混合物制成的接觸層的太陽能電池，其中，在燒成前，所述混合物包含(a)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(b)金屬源，所述金屬選自由鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組，其中(Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ;以及(c)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為包含由混合物制成的接觸層的太陽能電池，其中，在燒成前，所述混合物包含(a)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(b)金屬源，所述金屬選自由鈦、鎳、錫、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組，其中(Ti+Ni+Sn+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ;以及(c)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為太陽能電池接觸層的制備方法，包括(a)將混合物施加于硅晶片以及燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含(i)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(ii)金屬源，所述金屬選自由鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其組合以及其合金組成的組，其中(Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ；以及(iii)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。技術(shù)方案I的太陽能電池，其中(Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 2wt%至約20wt%。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為太陽能電池接觸層的制備方法，包括(a)將混合物施加于硅晶片，并且燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含(i)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%, (ii)金屬源,所述金屬選自由鎳、錫、鎵、鋅、銦、銅、其組合以及其合金組成的組，其中(Ni+Sn+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ；以及(iii)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。技術(shù)方案I的所述太 陽能電池，其中(Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 2wt%至約20wt%。本發(fā)明的組合物和方法通過采用適當(dāng)配制的鋁膏，優(yōu)化了背接觸層組分(典型地為硅和Al)之間的相互作用、連接性以及接觸層的形成，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，所述鋁膏也包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金中的至少一種、以及玻璃組分。將前述鋁膏印刷于硅基底并燒成以熔化所述玻璃、燒結(jié)所述金屬、并使鋁摻雜入所述硅晶片達(dá)幾微米的深度。通過燒成，為背接觸層形成了 P+層，所述P+層被Al-Si共晶層覆蓋，而所述Al-Si共晶層順次被鋁層覆蓋，該鋁層包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金中的至少一種。硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅，每種單獨(dú)地或以任何組合方式，用于促進(jìn)鋁的燒結(jié)及其與所述硅晶片的外延共結(jié)晶，由此在鋁和所述硅晶片之間產(chǎn)生電阻較低的接觸層。本發(fā)明的前述特征和其它特征，在下文中進(jìn)行更充分的描述并且被特別指出于權(quán)利要求中。以下說明詳細(xì)闡明了本發(fā)明的某些說明性實(shí)施方案，然而這些說明僅僅表示了可施加本發(fā)明原理的各種方法中的少數(shù)個(gè)。附圖
的簡(jiǎn)要說明圖I為對(duì)半導(dǎo)體裝置的制造進(jìn)行說明的工藝流程圖。圖I所示附圖標(biāo)記解釋如下。10 p型硅基底20 n型擴(kuò)散層30 :鈍化層/抗反射涂層，其可為氮化硅薄膜、氧化鈦薄膜或氧化硅薄膜中的一種40 p+ 層(背表面場(chǎng)，BSF)60 :形成于背側(cè)的鋁- (B/Ti/Ni/Sn/Ag/Ga/Zn/In/Cu)膏61 :鋁-(B/Ti/Ni/Sn/Ag/Ga/Zn/In/Cu)背電極(通過將背側(cè)鋁-(B/Ti/Ni/Sn/Ag/Ga/Zn/In/Cu)膏燒成而獲得)70 :形成于背側(cè)的銀或銀/鋁膏71 :銀背電極或銀/鋁背電極(通過將背側(cè)銀膏燒成而獲得)
500 :根據(jù)本發(fā)明的形成于前側(cè)的銀膏501 :根據(jù)本發(fā)明的銀前電極(通過將前側(cè)銀膏燒成而形成)發(fā)明詳述廣泛而言，本發(fā)明提供包含接觸層的太陽能電池。所述接觸層由混合物制成，其中在燒成前，所述混合物包含鋁源，其中鋁含量占 所述混合物的約50wt%至約85wt% ;金屬源，所述金屬選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組，其中(B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ；以及約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為包含硅晶片、鋁以及選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組的金屬的太陽能電池，其中在所述硅晶片中約O微米至約5微米的深度中(Al+B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的加和濃度為每立方厘米(cm3)約IO18個(gè)原子至約102°個(gè)原子。還有另一個(gè)實(shí)施方案為太陽能電池接觸層的制備方法，包括將混合物施加于硅晶片，并且燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，金屬源，所述金屬選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅、其混合物以及其合金組成的組，其中(B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ;以及約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。還有另一個(gè)實(shí)施方案為太陽能電池接觸層的制備方法，包括將混合物施加于硅晶片，并且燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含(a)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(b)金屬源，所述金屬源選自由硼、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其組合以及其合金組成的組，其中(B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ；以及(c)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。仍有本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為包含由混合物制成的接觸層的太陽能電池，其中，在燒成前，所述混合物包含(a)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(b)金屬源，所述金屬選自由鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組，其中(Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ;以及(c)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述組分(b)可包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅中的至少兩種，每種的含量占所述混合物的約O. 3wt%至約10wt%。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述組分(b)可包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅中的至少三種，每種的含量占所述混合物的約O. 3wt%至約10wt%。此處所述太陽能電池的玻璃組分還可以包含元素的三價(jià)氧化物，所述元素選自原子序數(shù)為57至71的元素、Al、Ga、In、Sc和Y以及其組合，條件是這樣的三價(jià)氧化物的加和總含量不超過所述玻璃組分的約25mol%。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為太陽能電池接觸層的制備方法，包括(a)將混合物施加于硅晶片并且燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含(i)鋁源，其中鋁含量占所述混合物的約50wt%至約85wt%，(ii)金屬源，所述金屬選自由鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其組合以及其合金組成的組，其中(Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 05wt%至約40wt% ；以及(iii)約O. lwt%至約10wt%的玻璃組分。技術(shù)方案I的太陽能電池，其中(Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)的總含量占所述混合物的約O. 2wt%至約20wt%。招背接觸層與Si和Ag/Al后接觸層(rear contacts)均有接觸。在背接觸層中，金屬組分優(yōu)選包含鋁和選自硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅、其混合物以及其合金組成的組中的金屬，并且玻璃組分可為若干類型中的一種。當(dāng)用于太陽能電池背接觸層時(shí)，鉍基玻璃和堿金屬鈦硅酸鹽玻璃都比現(xiàn)有技術(shù)具有某些優(yōu)勢(shì)。廣泛而言，包含鋁和玻璃料的厚膜膏被用于制備硅基太陽能電池的背接觸層，以將通過暴露于光而產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)至外部負(fù)載。雖然施加所述膏通常采用絲網(wǎng)印刷來進(jìn)行，但是也可采用如下方法來進(jìn)行，例如擠出、移印、噴墨印刷、非接觸印刷(如微細(xì)筆寫等)以及熱熔印刷。進(jìn)一步，結(jié)合進(jìn)行合適的有機(jī)物改性，也可采用帶式層壓技術(shù)來施加本發(fā)明的混合物。具有由絲網(wǎng)印刷而成的前接觸層的太陽能電池被燒成至相對(duì)低的溫度(550° C至850° C的晶片溫度；650° C至1000° C的熔爐設(shè)定溫度)，以在摻雜硼的硅晶片的P側(cè)和鋁基膏之間形成低電阻接觸層。本文也涵蓋了太陽能電池的制備方法。
由于摻雜Al的(p+)外延生長(zhǎng)的Si層的大面積熔化和再固化，因此將包含招和玻璃的膏用于在所述太陽能電池的背側(cè)以形成低電阻歐姆接觸層，由于其改進(jìn)了背表面場(chǎng)因而提高了所述太陽能電池的性能。為獲得最佳性能，認(rèn)為厚的P+再生長(zhǎng)區(qū)域是理想的。還認(rèn)為從所述外延生長(zhǎng)的P+層中去除金屬雜質(zhì)可達(dá)到高的載流子壽命。這兩個(gè)因素被認(rèn)為可提高開路電壓。更重要的是，所述開路電壓隨著體積電阻率的增高而僅輕微降低。因此，由于在Al背接觸層中形成了實(shí)質(zhì)上外延再生長(zhǎng)的P+層，因而改進(jìn)了太陽能電池的性能。由于出眾的低熔點(diǎn)特性和良好的潤(rùn)濕特性，通常將含鉛玻璃應(yīng)用于所述膏中。由于環(huán)境理由，希望使用無鉛的和無鎘的玻璃。高鉍、無鉛且無鎘的玻璃在制備接觸層中允許低的燒成溫度，這歸因于它們?cè)谙鄬?duì)低溫度下的優(yōu)良的流動(dòng)特性。堿金屬鈦硅酸鹽玻璃是獲得較低燒成溫度的另一個(gè)途徑。雖然從環(huán)境理由考慮而常常避免使用鉛玻璃，但是，由于它們是目前可達(dá)到某些特性(例如極低熔點(diǎn)和潤(rùn)濕玻璃)的唯一途徑，因此有時(shí)使用它們。相對(duì)的高硅、低鉍無鉛且無鎘的玻璃賦予背接觸層合適的性能，而不會(huì)與背側(cè)Si發(fā)生過度的相互作用。類似地，高鉍、無鉛且無鎘的玻璃允許在背側(cè)Si上形成合適的無鉛的銀和/或銀-鋁后接觸層，并且與Si和所述背接觸層Al層皆具有最佳相互作用。泛泛地說，本發(fā)明的膏包含鋁加選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金組成的組中的一種或多種金屬；以及玻璃組分。也可包含通常的膏成分，例如有機(jī)載體。各種成分在下文將進(jìn)行詳細(xì)描述。金屬組分。所述背接觸層膏的主要金屬組分為鋁。采用鋁的原因在于它可形成P+/P表面，并提供用于增強(qiáng)太陽能電池性能的BSF。所述金屬的通常施加形式為膏。用于所述膏的鋁顆?？梢詾榍蛐?、薄片形、或以膠體懸浮液形式提供，并且可使用前述各形態(tài)的組合。在配備所述膏時(shí)，金屬粉末的顆粒尺寸典型地為約O. I微米至約40微米，優(yōu)選小于10微米。例如所述膏可包含約80wt%至約99wt%的球形招顆粒,或者作為另一種選擇，可包含約75wt%至約90wt%的招顆粒和約lwt%至約10wt%的招薄片。作為另一種選擇，所述膏可包含約75wt%至約90wt%的招薄片和約lwt%至約10wt%的膠體招，或者可包含約60wt%至約95wt%的鋁粉末或鋁薄片和約O. lwt%至約20wt%的膠體鋁。合適的鋁顆粒的市售實(shí)例可商購自賓夕法尼亞州(PA)匹茲堡的美鋁公司(Alcoa，Inc.);新澤西州(NJ)弗萊明頓的安帕爾公司(Ampal Inc.);以及德國(guó)FOrth的?？ǚ勰┕?ECKA Granulate GmbH&Co.KG)。砸、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅。此處所述膏混合物包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅中的至少一種的源，以用作在Al和Si之間的燒結(jié)助劑和/或固化改性添加劑，使得所述膏包含約O. 05wt%至約40wt%的(B+Ti+Ni+Sn+Ag+Ga+Zn+In+Cu)。優(yōu)選這九種元素(金屬)的加和范圍為所述混合物的約O. 2wt%至約20wt%,更優(yōu)選為所述混合物的約O. 3wt%至約10wt%。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，含有硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅中的至少兩種，每種的含量占所述混合物的約O. 5wt%至約10wt%。在一個(gè)還更優(yōu)選的實(shí)施方案中，含有硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅中的至少三種，每種的含量占所述混合物的約O. 5wt%至約5wt%。所述九種金屬中的任一種的源可以是以下物質(zhì)中的一種或多種所述各金屬的粉末、包含所述各金屬中的兩種或多種的合金、包含所述各金屬的鹽、所述各金屬的膠體懸浮液、所述各金屬的氧化物、或包含所述各金屬的玻璃。此處，目標(biāo)金屬的粉末、鹽、酸、堿、氧化物、玻璃、膠體以及有機(jī)金屬化合物可用作它們的源。各種顆粒尺寸和粒度分布的硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、銦、銅以及鋅的金屬粉末可以被廣泛地使用。通常，所述金屬粉末尺寸為約O. I微米至約40微米，優(yōu)選最高達(dá)約10微米。此處，所述金屬顆粒尺寸更優(yōu)選為符合本文中鋁顆粒的尺寸。也可使用前述金屬與鋁的任一種組合的金屬合金粉末。例如，鋁-M合金(其中M是硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅的一種或多種)可用作金屬的源，并且可包含約60wt%至約99. 9wt%的招和約O. lwt%至約40wt%的所述其它金屬。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，包含約O. lwt%至約O. 5wt%M的鋁-M合金可用作膏混合物的最多約98wt%。進(jìn)一步，目標(biāo)金屬可以以包含目標(biāo)金屬的多組分合金粉末的方式被引入，例如TiBAl，TiCAl，AlTiBSr。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，有機(jī)金屬溶液可用于提供硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅中的一種或多種，其中這樣的金屬的總量不超過所述膏混合物的約5wt%。進(jìn)一步，通常所述金屬硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦和銅的可以下列方式被提供目標(biāo)金屬的離子鹽，例如鹵化物、碳酸鹽、氫氧化物、磷酸鹽、硝酸鹽以及硫酸鹽，或者可為硼化物、碳化物、氮化物、硅化物以及鋁化物的方式。也可使用包含目標(biāo)金屬的酸或堿，例如硼酸。此處，包含所述九種金屬的一種或多種的膠體懸浮液可用于形成所述膏。也可使用任一種所述金屬的有機(jī)金屬化合物，包含有但不限定為樹脂酸鹽、醋酸鹽、甲酸鹽、羧酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、間苯二甲酸鹽、對(duì)苯二甲酸鹽、延胡索酸鹽、水楊酸鹽、酒石酸鹽、葡萄糖酸鹽、乙醇鹽、或螯合物，例如與乙二胺或乙二胺四乙酸(EDTA)的螯合物。其它適當(dāng)?shù)陌鼍欧N金屬的至少一種的粉末、鹽、膠體以及有機(jī)金屬物質(zhì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所顯而易見。膏玻璃。所述膏包含約O. lwt%至約10wt%,優(yōu)選O. 2wt%至約5wt%的玻璃組分。在燒成前，所述玻璃組分包含一種或多種玻璃組合物。每種玻璃組合物包含氧化物玻璃料，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氧化物玻璃料包括Bi203、B203和Si02。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述玻璃組合物包含堿金屬氧化物、TiO2以及Si02。在第三實(shí)施方案中，所述玻璃組合物包含PbO0特別地，在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，背接觸層的玻璃組合物可獲自表1-3。術(shù)語“20 三價(jià)氧化物”表示選自Al、Ga、In、Sc、Y以及原子序數(shù)為57至71的元素的元素的三價(jià)氧化物的一種或多種。在配制所述膏時(shí)，所述玻璃料的顆粒尺寸典型地為約O. 5微米至約10微米，盡管本領(lǐng)域已知的其它顆粒尺寸也可使用。
優(yōu)選的是，用于所述膏制備物的玻璃粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為300° C至700° C的范圍，優(yōu)選為400° C至550° C的范圍。參見表1-3，可使用多于一種的玻璃組合物，并且也涵蓋了包含來自相同表中不同欄的量的組合物。如果使用第二玻璃組合物，那么可變化玻璃組合物的比例，來控制膏與硅的相互作用程度從而控制所得到的太陽能電池的性能，以及來控制所述硅晶片的彎曲。例如，在所述玻璃組分中，所含的第一和第二玻璃組合物的重量比可以以約1:20至約20:1，或約1:5至約5:1的比例存在。在某些方案中，所述玻璃組分不包含鉛或鉛的氧化物，以及不包含鎘或鎘的氧化物。然而，在PbO和/或CdO的性能不可被替代的某些實(shí)施方案中，這些實(shí)施方案有利地包含PbO和/或CdO。特別的含鉛的實(shí)施方案包括以下物質(zhì)(只要以下氧化物的含量不超過所指明的mol%量即可)PbO (65%) ,SiO2 (40%) ,B2O3 (30%) ,ZnO (25%);選自由Al、Ga、In、Sc、Y、La組成的組的元素的三價(jià)氧化物(25%)以及(Ti02+Zr02) (5%)，條件是(B203+Si02)的總量不超過45%。所述含鉛的玻璃組分可還包含約O. lmol%至約12mol%的Al2O315術(shù)語例如“Li20+Na20+K20”表示Li20和Na2O和K2O的總含量落入所指定的范圍 中。在每個(gè)范圍中的低限為零，其優(yōu)選的實(shí)施方案是低限為O. 1%的所述相同范圍。表I.用于鉍基背接觸層玻璃的氧化物玻璃料組分，單位為摩爾百分?jǐn)?shù)。
玻璃組合物 Γ1 Γ III
~ §
Bi2O3^85 10-7512-50
B203+Si02Ρ75 15-7534-71
ZnO0~12
Li20+Na20+K20^3010-30
20三價(jià)氧化物3~10
Sb205+Nb2050^30
Ti02+Zr02OrIOΓθ表2.用于堿金屬鈦硅酸鹽背接觸層玻璃的氧化物玻璃料組分，單位為摩爾百分?jǐn)?shù)。
玻璃組合物Γ ν pvPvi
權(quán)利要求
1.太陽能電池，包含由混合物制成的接觸層，其中，在燒成前，所述混合物包含a.鋁源，其中，所述鋁源包含60wt%至95wt%的鋁薄片和0.lwt%至20wt%的膠體鋁，以及 b.0. lwt%至10wt%的玻璃組分。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池，其中，所述鋁源包含75wt%至90wt%的鋁薄片和lwt%至10wt%的膠體招。
3.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池，其中，所述混合物包括金屬源，選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金所組成的組。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池,其中，從B、Ti、Ni、Sn、Ag、Ga、Zn、In、Cu中選擇的元素的總含量占所述混合物的0. 05wt%至40wt%。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池，其中，所述金屬源包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅中的至少兩種，每種的含量占所述混合物的0. 3wt%至10wt%。
6.太陽能電池接觸層的制備方法，包括將混合物施加于硅晶片，并且燒成所述混合物，其中，在燒成前，所述混合物包含a.鋁源，其中，所述鋁源包含60wt%至95wt%的鋁薄片和0.lwt%至20wt%的膠體鋁，以及 b.0. lwt%至10wt%的玻璃組分。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其中，所述招源包含75wt%至90wt%的招薄片和lwt%至10wt%的膠體鋁。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述混合物包括金屬源，選自由硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦、銅、其混合物以及其合金所組成的組。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，從B、Ti、Ni、Sn、Ag、Ga、Zn、In、Cu中選擇的元素的總含量占所述混合物的0. 05wt%至40wt%。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述金屬源包含硼、鈦、鎳、錫、銀、鎵、鋅、銦以及銅中的至少兩種，每種的含量占所述混合物的0. 3wt%至10wt%。
全文摘要
本發(fā)明提供太陽能電池以及該太陽能電池的接觸層的制備方法。大體而言，本發(fā)明提供包含由混合物制成的接觸層的太陽能電池，其中，在燒成前，所述混合物包含a.包含60wt%至95wt%的鋁薄片和0.1wt%至20wt%的膠體鋁的鋁源，以及b.0.1wt%至10wt%的玻璃組分。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102709341SQ20121021095
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者史蒂夫·S.·基姆, 斯里尼瓦?！に估锏鹿m, 賈拉爾·薩拉米, 阿齊茲·S.·謝克 申請(qǐng)人:費(fèi)羅公司