專利名稱：太陽能電池背面電極用銀漿組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于ー種太陽能電池背面電極用銀漿組成物。本申請請求2009年12月17日申請的韓國專利申請No. 10-2009-0125885及2010年12月16日申請的韓國專利申請No. 10-2010-0128828的權(quán)益，其全部內(nèi)容借由引用并入本申請中。
背景技術(shù)：
一般而言結(jié)晶硅太陽能電池由下述方式制造。
首先，由例如磷所制成的η型雜質(zhì)層形成在P型硅基板的一面上。該P(yáng)型硅基板較佳為具有180-220 μ m的厚度。此外，該η型雜質(zhì)層較佳為具有O. 2-0. 6ym的厚度。接著，為了減少陽光的反射損失，在該η型雜質(zhì)層上形成抗反射膜。SiNx層可作為抗反射膜使用。然后，在抗反射膜上形成前電極。此外，在P型硅基板沒有形成η型雜質(zhì)層的另ー側(cè)上形成背面電極。電極可借由以網(wǎng)版印刷的方式涂布導(dǎo)電漿、將涂布后的漿干燥、然后將干燥后的漿送入低溫(約600°C )及高溫(800 950°C )的ニ階段燒結(jié)制程。通常在此燒結(jié)制程中，在導(dǎo)電性漿擴(kuò)散進(jìn)P型硅基板的同時(shí)形成導(dǎo)電性金屬粒子-Si合金層。借由這樣的擴(kuò)散形成了后表面電場(BSF，Back Surface Field)層，其防止了太陽能電池中所生成的電子的復(fù)合，并提升產(chǎn)生的載子(carrier)的收集效率。BSF層的厚度及均勻性決定了太陽能電池的效率。當(dāng)BSF層的厚度減少，太陽能電池的效率降低，而當(dāng)其厚度増加，其效率增加。目前，太陽能電池背面電極已被研究發(fā)展。一般實(shí)施例包括下列專利文獻(xiàn)。已公開的韓國未審查專利申請No. 10-2006-0108550，其關(guān)于厚膜導(dǎo)電性組成物，其包括具有3-15 μ m大小的金屬粒子、玻璃粒子、以及有機(jī)載體。此專利申請中所掲示的組成物具有ー缺點(diǎn)，即由于金屬粒子的尺寸大，在以燒結(jié)來増加太陽能電池的電阻后金屬粒子間的孔隙變更大，造成太陽能電池效率降低。同時(shí)，已公開的韓國未審查專利申請No. 10-2006-0108552，其關(guān)于導(dǎo)電性厚膜組成物，其包括導(dǎo)電性金屬粒子、無鉛玻璃料(glass frit)、及有機(jī)載體。然而,此已公開的專利申請中的組成物由于該玻璃料在加熱過程期間結(jié)晶化而有熱穩(wěn)定性上的問題。此外，該組成物具有不良的焊錫性。因此，現(xiàn)有發(fā)展克服上述問題的新穎的太陽能電池背面電極用漿組成物的急迫的需求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的ー個(gè)目標(biāo)為提供可減少背面電極的電阻以改善太陽能電池的效率的太陽能電池背面電極用銀漿組成物。
本發(fā)明的另ー個(gè)目標(biāo)為提供可在太陽能電池模塊的制造期間改善焊錫性的太陽能電池背面電極用銀漿組成物。解決方法本發(fā)明的ー個(gè)方面是提供一種太陽能電池背面電極用銀漿組成物，其包括(a)具有平均粒徑(D5tl)為0.3_1.5μπι的球狀或板狀(plate)導(dǎo)電銀粉；(b)Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO 系玻璃料(glass frit);及(c)有機(jī)載體。有利效果 依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背面電極用銀漿組成物減少了電阻并最小化背面電極中雜質(zhì)的含量來提升焊錫性，借此提升了太陽能電池及太陽能電池模塊的效率。
具體實(shí)施例方式最佳模式以下將說明本發(fā)明的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)。依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背面電極用銀漿組成物包括(a)導(dǎo)電銀粉、(b)玻璃料、及(C)有機(jī)載體。本發(fā)明的銀漿組成物所包括的導(dǎo)電銀粉(a)為球狀或板狀(plate)粉末，其具有的平均粒徑(D5tl)為O. 3-1. 5 μ m。又，較佳該導(dǎo)電銀粉(a)的最大粒徑(Dmax)為4. 5 μ m，且其最小粒徑(Dmin)為O. Ιμπι。若平均粒徑(D5tl)及最小粒徑(Dmin)低于上述范圍的下限，則銀粉的比表面積會(huì)變得更大而因此增加漿黏度。由于增加的黏度，漿的印刷性會(huì)被降低，而限制增加銀粉的含量。平均粒徑(D5tl)及最大粒徑(Dmax)高于上述范圍的上限則會(huì)減少漿中銀粒子的緊密性，以致在燒結(jié)制程后可能在互連中產(chǎn)生大量孔隙，因而增加互連的電阻?；谠摻M成物的總重量計(jì)，該導(dǎo)電性銀粉(a)較佳以65-75wt%的量存在。若該銀粉以低于上述范圍的下限的量存在，則印刷的銀互連層在燒結(jié)后會(huì)變更薄，以致背側(cè)互連層的電阻増加，而太陽能電池的焊錫性會(huì)退化。若該銀粉以高于上述范圍的上限的量存在，則印刷的漿厚度會(huì)變得過大，因而造成硅晶圓的彎曲。依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背面電極用銀漿組成物所包括的玻璃料(b)為Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO系。該玻璃料(b)是借由熔化來提供銀互連層與硅晶圓層間的黏著。該玻璃料(b)中所含有的SrO為ー種堿土金屬氧化物，其用于控制玻璃料的轉(zhuǎn)變溫度(transition temperature)。由于SrO具有大的離子半徑,其抑制了熱穩(wěn)定性降低相關(guān)的問題，例如結(jié)晶化。同吋，SrO改善了焊錫性并增加了太陽能電池的效率?；谠摻M成物的總重量計(jì)，該玻璃料(b)較佳為以O(shè). Ol-IOwt %的量存在，更佳為O. 5-7wt%，還要更佳為l-5wt%。若組成物中玻璃料的含量低于上述范圍的下限，則太陽能電池的銀互連層及P型硅基板間的黏著在燒結(jié)制程后會(huì)減少。若該玻璃料的含量高于上述范圍的上限，則漿的電阻會(huì)增加而降低太陽能電池的效率。雖然玻璃料(b)的組成比例沒有特別限制，該玻璃料較佳具有的組成為Bi2O3為 20-30mol %、SiO2 為 25_35mol %，、Al2O3 為 5_15mol %、B2O3 為 20_40mol %、及 SrO 為l-10mol%。玻璃的物理性質(zhì)取決于作為網(wǎng)絡(luò)形成劑的Si及B、作為網(wǎng)絡(luò)中間氧化物的Bi及Al、及作為堿土金屬的Sr的適當(dāng)比例。因此，較佳為使用具有滿足上述數(shù)值范圍的組成的玻璃料。以及，用于本發(fā)明的玻璃料的軟化點(diǎn)(Tg)較佳為400 500°C。若玻璃料的軟化點(diǎn)低于上述范圍的下限，則玻璃料的熱膨脹系數(shù)可能會(huì)増加，從而，在太陽能電池制造期間的燒結(jié)制程后，晶圓的彎曲可能増加。如果軟化溫度高于上述范圍的上限，則玻璃料可能不會(huì)充分地融化，以致銀互連層的黏著性可能降低。依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背面電極用銀漿組成物，基于該組成物的總重量計(jì)，有機(jī)載體(c)較佳以20-34. 9wt%的量存在。若組成物中有機(jī)載體的含量低于上述范圍的下限，則漿的黏度會(huì)増加并減少其印刷性。若有機(jī)載體的含量高于上述范圍的上限，則組成物的粉含量會(huì)減少，使得難以確保銀互連層有足夠的厚度。

該有機(jī)載體(C)借由將高分子樹脂溶入有機(jī)溶劑來制備。若有需要，有機(jī)載體可進(jìn)一步含有搖變劑、濕潤劑、添加劑等?；谟袡C(jī)載體(C)的總重量計(jì)，高分子樹脂較佳為以l-25wt%的量存在，而更佳為5-25wt%。在有機(jī)載體中的高分子樹脂的含量低于上述范圍的下限，則以本發(fā)明的組成物所制成的銀漿的印刷性及分散穩(wěn)定性會(huì)減少。又，若高分子樹脂含量高于上述范圍的上限，則漿可能無法用來印刷。高分子樹脂的實(shí)施例包括聚こ烯吡咯烷酮、聚こ烯醇、聚こニ醇、こ基纖維素、松香、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂等。溶劑較佳具有約150 300°C的沸點(diǎn)，以便能夠防止?jié){在印刷過程期間干燥以及控制漿的流動(dòng)性。溶劑較佳以使有機(jī)載體(c)的總重量成為100wt%的量存在。溶劑的實(shí)施例包括但不限于こニ醇醚系溶劑，例如三丙ニ醇甲醚、ニ丙ニ醇正丙
醚、ニ丙ニ醇正丁醚、三丙ニ醇正丁醚、丙ニ醇苯醚、ニこニ醇こ醚、ニこニ醇正丁醚、ニこニ醇己醚、こニ醇己醚、三こニ醇甲醚、三こニ醇こ醚、三こニ醇正丁醚、こニ醇苯醚、萜品醇、TexanoKi (商品名)、及こニ醇?；谟袡C(jī)載體(C)的總重量計(jì)，搖變劑及濕潤劑較佳以5wt%以下的量存在。搖變劑及濕潤劑只要為本領(lǐng)域內(nèi)通常所使用的即可，并未特殊限定。搖變劑可為THIXATROLfgST (可購自Elementis (海名斯公司))，而濕潤劑可為例如可購自Momentive (邁圖高新材料集団)的 Silwet L-77、Silwet L-7500 或 SilwetL-7280?；谟袡C(jī)載體(C)的總重量計(jì)，添加劑較佳以I-IOwt %的量存在、更佳為l-5wt%。添加劑包括本領(lǐng)域內(nèi)通常所使用的，例如分散劑。分散劑可使用市售的表面活性劑，并可以單種或組合ニ種或更多種使用。表面活性劑的實(shí)施例包括非離子性表面活性齊U，包括醚類表面活性剤，例如烷基聚氧こ烯醚、烷芳基聚氧こ烯醚、聚氧こ烯聚氧丙烯共聚物；酯醚類表面活性剤，例如甘油酯的聚氧こ烯醚、山梨糖酯的聚氧こ烯醚、及山梨醇酯的聚こ烯醚；酯類表面活性剤，例如聚こニ醇脂肪酸酷、甘油酷、山梨糖酷、丙ニ醇酯、糖酷、及烷基聚葡萄醣苷；及含氮的表面活性剤，例如脂肪酸烷醇酰胺、聚氧こ烯脂肪酸酰胺、聚氧こ烯烷基胺、及氧化胺；及聚合物系表面活性剤，例如聚こ烯醇、聚こ烯吡咯烷酮、聚丙烯酸，聚丙烯酸馬來酸共聚物、及聚12-羥硬脂酸。又,可用于本發(fā)明的市售表面活性劑包括Hypermer KD(Uniqema,有利凱瑪公司)、AKM 0531 (Nippon Oil&Fats Co.，Ltd.，日本油脂有限公司)、KP (信越化學(xué)エ業(yè)股份有限公司)、P0LYFL0W(共榮社化學(xué)股份有限公司)、EFTOP (Tokem Products Co.，Ltd.，Tokem產(chǎn)品有限公司)、Asahi guard (旭硝子股份有限公司)、Surf Ion (旭硝子股份有限公司)、SOLSPERSE(Zeneca Co. ,Ltd.，Zeneca有限公司)、EFKA(EFKA Chemicals Co. ,Ltd. ,EFKA化學(xué)有限公司)、PB 821 (味之素股份有限公司)、BYK-184、BYK-185、BYK-2160及Anti-TerraU(BYK Co.，Ltd.，畢克有限公司)。依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背面電極用銀漿組成物減少了背面電極的電阻并最小化了背面電極中雜質(zhì)的含量來提升背面電極的焊錫性，借此改善了太陽能電池及太陽能電池模塊的效率。發(fā)明的模式以下，參照實(shí)施例、制造例及測試?yán)M(jìn)ー步說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明的范圍不受此等實(shí)施例、制造例或測試?yán)拗啤?
實(shí)施例I至3及比較例I至4 :太陽能電池背面電極用銀漿組成物的制備
表I中所示的成分以表I中所示的量予以彼此混合。然后，使用同時(shí)執(zhí)行自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)的混合器以1，OOOrpm攪拌混合物3分鐘，如此制備太陽能電池背面電極用銀漿組成物。此時(shí)，玻璃料的組成、轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)、熱膨脹系數(shù)及軟化點(diǎn)(Tdsp)示于下表2。[表 I]
IΓI 破璃料 I 有機(jī)栽體
招*玻璃料"]玻璃料I cバr c—2 f合計(jì)
Il均粒徑(0 ) wt%f-均粒徑(Dsi) w|% wt%wt*IwtfZr-J w{%wl%
實(shí)施例 I .5μπι70-4.5-t 21Γ 4.5Γ 25.5實(shí)施例2I.Ομηι 70-4.5-f 21Γ 4.5Γ 25.5 實(shí)施例31,5μηι70-4.5-J 21Γ 4.5[ 25.5 比較例 I3μιιι70-4,5-J 21Γ 4,5Γ 25,5 t匕例 2O. I pm 70-4.5Γ 21f_4.5Γ 25.5 比較例 3I .Ομηι67.54.5,2.5 4.5-J 21Γ 4.5[ 25.5 比較例 4 JI .Ομηι70I: - Γ -- I: 4.5[ 21Γ 4.5Γ 25.5c-Ι :ニこニ醇單丁醚c-2:こ基纖維素[表2]
I BM3, ISiO1 I AKO,Γ Β,Ο-.f SrO A膨賬系數(shù) f
I - _" ' '…Ts(T) 7 TdspfCj
(moll)> (mol*7f)(mol9fi(mol%) " (ΙΟ^/'Ο ' '
破瑪料I I 26.0 32.0 6.530.05.5 45377507
玻璃料 2 28J M.O 6.531.0O46277515制造例I至3及比較制造例I至4 :太陽能電池的制造具有156x156mm大小及200 μ m厚度的單晶晶圓接受表面變形(texturing)加工而形成具有約4-6 μ m高度的金字塔結(jié)構(gòu)。然后，在晶圓的N側(cè)上沉積SiNx。接著，在晶圓的背側(cè)上使用實(shí)施例I至3及比較例I至4的太陽能電池背面電極用的各銀漿組成物來印刷總線(bus bar)并干燥。然后，使用網(wǎng)版印刷板將鋁電極漿(AMP-BL122C;東友精化股份有限公司)涂布在各晶圓的背側(cè)并干燥，及使用銀漿在各晶圓的前SiNx側(cè)印刷手指狀電路(finger line)并干燥。其后，硅晶圓在紅外線連續(xù)式燒結(jié)爐中以燒結(jié)區(qū)間的溫度為800 950°C的方式被燒結(jié)，借此制造太陽能電池。燒結(jié)制程也可將硅晶圓通過帶式爐(belt furnace)且同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)前側(cè)及背側(cè)的干燥的銀漿。帶式爐包括約600°C的燒盡區(qū)(burn-out)及約860°C的燒結(jié)區(qū)(firing)。在帶式爐中，楽;中的有機(jī)物質(zhì)被燒盡,接著在晶圓的前側(cè)及后側(cè)上的銀及/或鋁被熔化以形成電極。所制造的太陽能電池稱為“制造例I至3”及“比較制造例I至4”，使用依據(jù)實(shí)施例I至3及比較例I至4的太陽能電池背面電極用銀漿組成物來形成總線。測試?yán)柲茈姵氐男再|(zhì)的評估〈太陽能電池的評估〉所制造的太陽能電池的性能使用SCM-100 (FitTech，惠特科技股份公司)予以評估，評估的結(jié)果示于下表3。
〈彎曲的評估〉太陽能電池的彎曲被評估，而評估的結(jié)果示于下表3。太陽能電池的彎曲的標(biāo)準(zhǔn)如下良好少于Imm ;且不良大于Imm〈太陽能電池的焊錫性的評估〉所制造的太陽能電池的焊錫性是使用兩種銅帶評估一種為涂覆有組成為96. 5Sn/3. 5Ag的銅帶；及一種為涂覆有組成為62Sn/36Pb/2Ag的銅帶。含鉛(62Sn/36Pb/2Ag)焊錫的焊錫溫度為230°C，無鉛(96. 5Sn/3. 5Ag)焊錫的焊錫溫度為320°C，而焊錫時(shí)間為5-7秒。使用的助焊劑為MF200。又，焊錫性是基于黏著強(qiáng)度而評估，黏著強(qiáng)度是由以相對太陽能電池表面為90°的角度拉扯帶子而獲得。黏著強(qiáng)度的評估標(biāo)準(zhǔn)如下低于200g :低；200-300g :中等；及300-400g或更高良好。評估結(jié)果示于下表3。[表3]
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背面電極用銀漿組成物，其包括 (a)具有平均粒徑(D5tl)為0.3-1. 5 u m的球狀或板狀導(dǎo)電銀粉；(b)Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO 系玻璃料；及 (c)有機(jī)載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿組成物，其中基于總重量計(jì)，所述組成物包括65-75wt % 的導(dǎo)電銀粉(a) ；0. I-IOwt % 的 Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO 系玻璃料(b);及20-34. 9wt%的有機(jī)載體(c)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿組成物，其中所述導(dǎo)電銀粉(a)的最大粒徑為4.5pm，且其最小粒徑為0. I ii m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿組成物，其中所述Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO系玻璃料的組成比為20-30mol% 的 Bi203、25-35mol% 的 Si02、5_15mol % 的 Al203、20_40mol % 的 B2O3'及 I-IOmol % StJ SrO0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿組成物，其中基于所述有機(jī)載體(c)的總重量計(jì)，所述有機(jī)載體(c)包括l-25wt%的聚合樹脂，以及其余為溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿組成物，其中所述組成物不含鋁粉末。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種太陽能電池背面電極用銀漿組成物，其包括(a)具有平均粒徑(D50)為0.3-1.5μm的球狀或板狀(plate)的導(dǎo)電銀粉；(b)Bi2O3-SiO2-Al2O3-B2O3-SrO系玻璃料(glass frit)；及(c)有機(jī)載體。
文檔編號H01B1/22GK102652339SQ201080053341
公開日2012年8月29日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者崔亨燮, 李昶模, 林大成, 洪勝權(quán) 申請人:東友Fine-Chem股份有限公司