用于太陽電池電極的組成物、用其制造的電極及太陽電池的制作方法
【專利說明】
[0001] 交叉引用
[0002] 2013年10月21日于韓國智慧產(chǎn)權(quán)局申請的韓國專利申請案第10-2013-0125576 號以及2014年10月1日于韓國智慧產(chǎn)權(quán)局申請的韓國專利申請案第10-2014-0132667號 的全文內(nèi)容以參考方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于太陽電池電極的組成物、使用其制造的電極以及包括所述電 極的太陽電池。
【背景技術(shù)】
[0004] 太陽電池使用將日光的光子轉(zhuǎn)化成電力的p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生電力。在太 陽電池中，分別在具有p-n結(jié)的半導(dǎo)體晶片或襯底的上表面和下表面上形成前電極和后電 極。隨后，通過進(jìn)入半導(dǎo)體晶片的日光誘發(fā)P-n結(jié)處的光生伏特效應(yīng)，并且通過p-n結(jié)處的 光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的電子通過電極將電流提供到外部。通過對電極組成物進(jìn)行涂覆、圖案 化以及烘烤在晶片上形成太陽電池的電極。
[0005] 具體地說，用于太陽電池電極的烘烤型組成物的最優(yōu)烘烤條件取決于晶片的制造 過程中的差異（發(fā)射極的薄層電阻/厚度、通過等離子體化學(xué)氣相沉積而沉積的抗反射膜 的厚度以及紋理化過程中的表面不規(guī)則性）而變化。為了提高平均效率，有必要開發(fā)一種 具有廣泛范圍的最優(yōu)烘烤溫度的用于太陽電池電極的組成物。
[0006] 在制造晶體硅類太陽電池中，最優(yōu)烘烤溫度取決于硅襯底的表面處理、抗反射膜 的形成、發(fā)射極層的薄層電阻和厚度的不規(guī)則性而變化。公認(rèn)的是最優(yōu)烘烤溫度根據(jù)原始 晶片的差異的變化增加太陽電池效率的差異，進(jìn)而引起太陽電池的效率退化。
[0007] 為了通過使由原始晶片和工藝條件的差異引起的最優(yōu)烘烤條件的變化最小化來 改進(jìn)太陽電池效率，已進(jìn)行通過提供廣泛范圍的烘烤溫度的玻璃料的組成設(shè)計來尋找解決 方案的各種嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于太陽電池電極的組成物可以包含導(dǎo)電粉末；玻 璃料；以及有機媒劑，其中導(dǎo)電粉末包含銀（Ag)粉末和鋁（A1)粉末，并且銀粉末包含以銀 粉末的總重量計50重量％或大于50重量％的量的平均粒度D50為1. 5ym或大于1. 5ym 的銀粒子。
[0009] 銀粉末包含至少兩個具有不同平均粒度D50的銀粒子群，并且可以通過方程式1 計算銀粉末的平均粒度D50 :
[0010]D50 = {(X1XY1) + (X2XY2)+. ? ?+(XnXYn))/{Xl+X2+. ? ?+Xn} (1)，
[0011] 在方程式1中，其中
[0012]XI為第一銀粒子群的含量（重量％ )，
[0013]X2為第二銀粒子群的含量（重量％ )，
[0014]Xn為第n銀粒子群的含量（重量％ )，
[0015]Y1為第一銀粒子群的平均粒度D50，
[0016] Y2為第二銀粒子群的平均粒度D50,以及
[0017]Yn為第n銀粒子群的平均粒度D50。
[0018] 銀粉末包含以銀粉末的總重量計10重量％或大于10重量％的量的平均粒度D90 為2. 4ym或大于2. 4ym的銀粒子，其中通過方程式2計算銀粉末的平均粒度D90:
[0019]D90 ={(XIXZl) + (X2XZ2)+.. .+(XnXZn)}/{X1+X2+.. .+Xn} (2)，
[0020] 在方程式2中，其中
[0021]XI為第一銀粒子群的含量（重量％ )，
[0022]X2為第二銀粒子群的含量（重量％ )，
[0023]Xn為第n銀粒子群的含量（重量％ )，
[0024] Z1為第一銀粒子群的平均粒度D90，
[0025]Z2為第二銀粒子群的平均粒度D90,以及
[0026]Zn為第n銀粒子群的平均粒度D90。
[0027] 導(dǎo)電粉末可以包含鋁粉末與銀粉末的重量比在1 : 30到1 : 45范圍內(nèi)的鋁粉末 和銀粉末。玻璃料可以是氧化硼-氧化鉍（B203_Bi203)玻璃料或氧化鉛-氧化硼-氧化鉍 (Pb0-B203-Bi203)玻璃料。氧化硼（B203)可以1重量％到30重量％的量存在于玻璃料中。
[0028] 玻璃料可以還包含至少一種從由以下構(gòu)成的族群中選出的金屬氧化物：氧化碲 (Te02)、氧化鋰（Li20)、氧化鋅（ZnO)、氧化磷（P205)、氧化娃（Si02)、氧化鎂（MgO)、氧化鋪 (Ce02)、氧化銀（SrO)、氧化鑰（M〇03)、氧化鈦（Ti02)、氧化錫（SnO)、氧化銦（ln203)、氧化鑰； (V205)、氧化鋇（BaO)、氧化鎳（NiO)、氧化銅（Cu20或CuO)、氧化鈉（Na20)、氧化鉀（K20)、氧 化銻（Sb203、Sb204 或Sb205)、氧化鍺（Ge02)、氧化鎵（Ga203)、氧化鈣（CaO)、氧化砷（As203)、 氧化鈷（C〇0或C〇203)、氧化锫（Zr02)、氧化猛（MnO、Mn203或Mn304)、氧化錯（A1203)以及氧 化鎢（W03)。
[0029] 組成物可以包含60重量％到95重量％的導(dǎo)電粉末；0. 5重量％到20重量％的玻 璃料；以及1重量％到30重量％的有機媒劑。
[0030] 以組成物的總重量計，玻璃料可以約0. 5重量％到約3. 5重量％的量存在于組成 物中。
[0031] 玻璃料具有0. 1 ii m到10 ii m的平均粒度D50。
[0032] 組成物可以還包含至少一種從由以下構(gòu)成的族群中選出的添加劑：分散劑、觸變 齊U、塑化劑、粘度穩(wěn)定劑、消泡劑、顏料、UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑以及耦合劑。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種由用于太陽電池電極的組成物形成的太陽電 池電極。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，太陽電池包含晶片，其包含p型襯底和p型襯底的一側(cè) 上形成的n型發(fā)射極；n型發(fā)射極上形成的前電極；以及p型襯底的另一側(cè)上形成的后電 極，其中前電極由所述用于太陽電池電極的組成物形成。
[0035] 后電極可以由鋁漿形成。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，太陽電池包含晶片，此晶片包含n型襯底和n型襯底的 表面上形成的P型發(fā)射極；P型發(fā)射極上形成的前電極；以及n型襯底的另一側(cè)上形成的后 電極，其中前電極和后電極中的一或多個由所述用于太陽電池電極的組成物形成。
【附圖說明】
[0037] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的太陽電池的側(cè)視示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 用于太陽電池電極的組成物
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于太陽電池電極的組成物包含導(dǎo)電粉末；玻璃料；以及 有機媒劑，其中導(dǎo)電粉末包含銀（Ag)粉末和鋁（A1)粉末，并且銀粉末包含以銀粉末的總重 量計50重量％或大于50重量％的量的平均粒度D50為1. 5iim或大于1. 5iim的銀粒子。
[0040] 如本文所用，平均粒度D10、D50以及D90意味著在累積粒度分布曲線上分別在 10 %、50 %以及90 %的體積比下的粒度（直徑）。
[0041] 現(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的用于太陽電池電極的組成物的每種組分。
[0042] ⑷導(dǎo)電粉末
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于太陽電池電極的組成物可以包含銀（Ag)粉末和鋁 (A1)粉末作為導(dǎo)電粉末。
[0044] 銀粉末和鋁粉末的粒度可以在納米或微米尺度上。
[0045] 銀粉末可以包含至少兩個銀粒子群，例如2個到1000個根據(jù)粒度分布具有不同粒 度的銀粒子群。
[0046] 在一個實施例中，銀粉末可以包含以銀粉末的總重量計50重量％或大于50重 量％ (更確切地說50重量％到80重量％ )的量的平均粒度D50為1. 5iim或大于1. 5iim 的銀粒子。與單獨使用銀粉末相比，在上文所提及的條件下使用銀粉末和鋁粉末的混合物 可以降低烘烤溫度，因為鋁粉末為混合物提供低共熔點（eutecticpoint)。此外，在上文所 提及的條件下使用銀粉末和鋁粉末的混合物可以提供關(guān)于通過如下文所描述的玻璃料在 抗反射膜上進(jìn)行蝕刻的程度的可調(diào)性，同時使鋁在玻璃中的溶解度最大化，進(jìn)而允許使接 觸電阻最小化。
[0047] 在另一個實施例中，銀粉末可以包含以銀粉末的總重量計50重量％或大于50重 量％的量的平均粒度D50為2. 4iim或大于2. 4iim的銀粒子。在此情況下，組成物可以進(jìn) 一步減小接觸電阻。
[0048] 當(dāng)銀粉末包含具有不同平均粒度的第一到第n銀粒子群時，可以通過方程式1計 算銀粉末的平均粒度D50:
[0049]D50 = {(X1XY1) + (X2XY2)+. ? ?+(XnXYn)}/{Xl+X2+. ? ?+Xn} (1)，
[0050] 其中在方程式1中，
[0051]XI為第一銀粒子群的含量（重量％ )，
[0052]X2為第二銀粒子群的含量（重量％ )，
[0053]Xn為第n銀粒子群的含量（重量％ )，
[0054]Y1為第一銀粒子群的平均粒度D50，
[0055]Y2為第二銀粒子群的平均粒度D50,以及
[0056]Yn為第n銀粒子群的平均粒度D50。
[0057] 在方程式1中，n可以在2到100,或2到10范圍內(nèi)。確切地說，n可以在2到5 范圍內(nèi)。
[0058] 在另一個實施例中，銀粉末可以包含具有2. 4iim或大于2. 4iim的平均粒度D90 的銀粒子。在此情況下，具有2. 4ym或大于2. 4ym的平均粒度D90的銀粒子可以按銀粉末 的總重量計10重量％或大于10重量％ (更確切地說10重量％到80重量％ )的量存在。
[0059] 當(dāng)銀粉末包含具有不同平均粒度的第一到第n銀粒子群時，可以通過方程式2計 算銀粉末的平均粒度D90:
[0060]D90 ={(XIXZl) + (X2XZ2)+.. .+(XnXZn)}/{X1+X2+.. .+Xn} (2)，
[0061] 其中在方程式2中，
[0062]XI為第一銀粒子群的含量（重量％ )，
[0063]X2為第二銀粒子群的含量（重量％ )，
[0064]Xn為第n銀粒子群的含量（重量％ )，
[0065]Z1為第一銀粒子群的平均粒度D90，
[0066]Z2為第二銀粒子群的平均粒度D90,以及
[0067]Zn為第n銀粒子群的平均粒度D90。
[0068] 可以在經(jīng)由超聲波處理在25°C下于異丙醇（IPA)中分散導(dǎo)電粉末3分鐘之后使用 例如型號1064D(西萊斯有限公司（CILASCo.，Ltd.))測量平均粒度（D50或D90)。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的用于太陽電池電極的組成物可以包含以組成物的總重量計60重 量％到95重量％的量的導(dǎo)電粉末。在此范圍內(nèi)，組成物可以防止由于電阻增加造成的電極 轉(zhuǎn)化效率的退化。在一個實施例中，導(dǎo)電粉末可以70重量％到90重量％的量存在。另外， 導(dǎo)電粉末可以包含鋁粉末與銀粉末的重量比在1 : 30到1 : 45范圍內(nèi)的鋁粉末和銀粉 末。在此范圍內(nèi)，導(dǎo)電粉末可以根據(jù)共熔溫度具有較寬范圍的最優(yōu)烘烤溫度，進(jìn)而提供增強 的加工特性和最小化的接觸電阻。
[0070] ⑶玻璃料
[0071] 玻璃料用以通過蝕刻抗反射層和熔化導(dǎo)電粉末增強導(dǎo)電粉末與晶片之間的粘著 力和在發(fā)射極區(qū)域中形成銀晶體顆粒，以在用于電極的組成物的烘烤過程期間減小電阻。 此外，在烘烤過程