含有有機鋅化合物的太陽能電池金屬化的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開漿料組合物、制備漿料組合物的方法、觸點和制備觸點的方法。所述漿料組合物包含固體部分和媒介物體系。所述固體部分包含導(dǎo)電金屬組分和玻璃粘合劑。所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。含鋅有機金屬化合物可溶解于媒介物體系并且媒介物體系不包含含鋅粒子。所述漿料組合物可用于形成太陽能電池或其它相關(guān)部件的觸點。
【專利說明】含有有機鋅化合物的太陽能電池金屬化

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開通常涉及漿料組合物、制備漿料組合物的方法、觸點、制備可用于太陽能電池以及其它相關(guān)部件的觸點的方法。
[0002]背景
[0003]太陽能電池通常由諸如硅(Si)的半導(dǎo)體材料制備，其將太陽光轉(zhuǎn)化為有用的電能。太陽能電池通常由Si的薄晶片制備，其中所需PN結(jié)通過將來自合適的磷源的磷(P)擴散至P-型Si晶片而形成。硅晶片的太陽光入射側(cè)通常用抗反射涂層(ARC)涂覆以防止入射太陽光的反射損失，并因而增加太陽能電池的效率。稱為前觸點的二維電極柵圖案連接至硅的N-側(cè)，并且另一側(cè)上的鋁(Al)涂層(背觸點)連接至硅的P-側(cè)。這些觸點是從PN結(jié)至外部載荷的電插座。
[0004]硅太陽能電池的前觸點通過絲網(wǎng)印刷厚膜漿料而形成。通常，漿料含有大致細小的銀粒子、玻璃和有機物。絲網(wǎng)印刷后，晶片和漿料在空氣中，通常在熔爐設(shè)定溫度下燒制。在燒制期間，玻璃軟化，熔融，并與抗反射涂層反應(yīng)，蝕刻硅表面并促進形成密切的硅-銀觸點。銀在硅上沉積為島。硅-銀島的形狀、大小和數(shù)量確定電子從硅轉(zhuǎn)移到外電路的效率。
[0005]概述
[0006]以下顯示發(fā)明的簡化概述以提供對發(fā)明的一些方面的基本理解。該概述不是發(fā)明的廣泛綜述。它既不旨在鑒別發(fā)明的關(guān)鍵或決定性元素也不旨在描繪發(fā)明的范圍。它的唯一目的是以簡化的形式顯示發(fā)明的一些概念作為之后顯示的更詳細的描述的序言。
[0007]根據(jù)一方面，提供漿料組合物。更具體地，根據(jù)該方面，所述漿料組合物包含固體部分和媒介物體系。所述固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約30重量％或更少的包含一種或多種玻璃熔塊的玻璃粘合劑。所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。
[0008]根據(jù)其它方面，提供制備漿料組合物的方法。更具體地，根據(jù)該方面，所述方法涉及使導(dǎo)電金屬組分、玻璃粘合劑、包含媒介物和含鋅有機金屬化合物的媒介物體系組合，并將導(dǎo)電金屬和玻璃粘合劑分散到媒介物體系。
[0009]根據(jù)又一方面，提供在硅太陽能電池上形成的觸點。更具體地，根據(jù)該方面，通過燒制包含固體部分和媒介物體系的漿料組合物形成觸點。所述固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約30重量％或更少的包含一種或多種玻璃熔塊的玻璃粘合劑。所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。
[0010]根據(jù)另外的又一方面，提供形成太陽能電池觸點的方法。更具體地，根據(jù)該方面，所述方法涉及將漿料組合物施加于硅襯底并加熱漿料以燒結(jié)金屬組分并熔化玻璃熔塊。所述漿料包含固體部分和媒介物體系，所述固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約30重量％或更少的包含一種或多種玻璃熔塊的玻璃粘合劑。所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。除了有機金屬鋅，可加入其它有機金屬添加劑特別是Mn、Co、Fe、Cu、N1、Ta、Ti 和 V0
[0011]為實現(xiàn)上述和相關(guān)的目的，則本發(fā)明涉及下文完整描述的和在權(quán)利要求中特別指出的特征。以下描述和附圖詳細示出本發(fā)明的某些示例性實施方案。然而這些實施方案僅代表能采用本發(fā)明原理的各種方法中的一些。當(dāng)結(jié)合附圖考慮本發(fā)明的以下詳述時，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和新穎特征將變得明顯。
[0012]附圖簡述
[0013]圖1A-1E示出示意性地示出制備根據(jù)本發(fā)明的一個方面的太陽能電池觸點的方法的工藝流程圖。下面解釋圖1A-1E所示的參考標(biāo)號。
[0014]10:p-型硅襯底
[0015]20:n_型擴散層
[0016]30:前面鈍化層/抗反射涂層
[0017]40:p+層(背面場(BSF))
[0018]70:背面上形成的第一漿料
[0019]71:通過燒制第一漿料70形成的背面電極
[0020]80:背面上形成的第二漿料
[0021]81:通過燒制第二漿料80形成的背面電極
[0022]500:前面漿料
[0023]501:將漿料500燒穿ARC后的前面電極
[0024]詳細描述
[0025]本發(fā)明提供包含固體部分和媒介物體系的漿料組合物，所述固體部分包含導(dǎo)電金屬組分和玻璃粘合劑，并且所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。所述漿料組合物可用于形成太陽能電池以及其它相關(guān)部件的觸點。通過將漿料組合物施加于硅襯底并加熱漿料以燒結(jié)導(dǎo)電金屬并熔化玻璃熔塊可形成觸點。所述漿料組合物可提供一種或多種以下優(yōu)點:改善粘附、改善熱膨脹匹配和改善電特性。綜合起來，所述衆(zhòng)料組合物的固體部分被認為是導(dǎo)電金屬、玻璃粘合劑、包含晶體材料的其它添加劑、還原劑和金屬。
[0026]在一個實施方案中，所述漿料組合物可用于制備硅基太陽能電池的前觸點以收集通過暴露于光而產(chǎn)生的電流。在另一個實施方案中，所述漿料組合物可用于制備硅基太陽能電池的背觸點。雖然通常通過絲網(wǎng)印刷施加漿料，還可使用諸如噴墨印刷、噴霧、擠壓、印移印刷、模版印刷和熱熔印刷的方法。將具有絲網(wǎng)印刷的前觸點的太陽能電池?zé)浦料鄬Φ偷臏囟?550°C至850°C晶片溫度；熔爐設(shè)定溫度為650°C至1000°C )以形成磷摻雜的硅晶片的N-側(cè)和漿料之間的低電阻觸點。制備太陽能電池的方法也是本文所設(shè)想的。
[0027]在另一個實施方案中，除了有機金屬鋅，可加入其它有機金屬添加劑，所述添加劑的金屬可選自 Mn、Co、Fe、Cu、N1、Ta、Ti 和 V。
[0028]導(dǎo)電金屬組分
[0029]固體部分可以任何合適的形式含有任何合適的導(dǎo)電金屬組分。導(dǎo)電金屬的實例包括銀和鎳。固體部分可包含銀、鎳或銀和鎳的組合。導(dǎo)電金屬組分的銀源可以是一種或多種銀金屬或銀合金的細粒子或粉末。一部分銀可以氧化銀(Ag2O)或以銀鹽諸如AgN03、Ag3PO4、AgOOCCH3 (乙酸銀)、丙烯酸銀或甲基丙烯酸銀加入。銀粒子的具體實例包括球形銀粉Ag3000-1、解聚集的銀粉SFCGED、銀片SF-23、銀粉Ag7000_35和膠態(tài)銀RDAGCOLB，所有的銀粒子可從 Ferro Corporat1n, Cleveland, Oh1 商購獲得。
[0030]導(dǎo)電金屬組分的鎳源可以是一種或多種鎳金屬或鎳合金的細粒子或粉末。一部分鎳可以有機鎳加入。具體的有機鎳的實例是乙酰丙酮酸鎳，來自O(shè)MG的鎳HEX-CEM。
[0031]在一個實施方案中，導(dǎo)電金屬組分可用諸如磷的各種材料涂覆。或者導(dǎo)電金屬組分可涂覆在玻璃上。或者在玻璃熔融/制備工藝過程中氧化銀和/或氧化鎳可溶解于玻璃中。用于漿料的導(dǎo)電金屬組分的粒子可以是球形、薄片狀、膠態(tài)、不規(guī)則形狀、無定形或其組入口 ο
[0032]漿料組合物可包含任何前述導(dǎo)電金屬組分。在一個實施方案中，漿料的固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的不規(guī)則或球形金屬粒子以及占所述固體部分約O重量％或更多和約29.5重量％或更少的金屬薄片。在另一個實施方案中，漿料的固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99重量％或更少的金屬薄片以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約29.5重量％或更少的膠態(tài)金屬。在另一個實施方案中，漿料的固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99重量％或更少的無定形金屬粒子、占所述固體部分約O重量％或更多和約29重量％或更少的金屬薄片以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約29.5重量％或更少的膠態(tài)金屬。
[0033]漿料組合物的固體部分通常含有任何合適量的導(dǎo)電金屬組分，只要漿料可提供電導(dǎo)電性。在一個實施方案中，固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分。在另一個實施方案中，固體部分包含占所述固體部分約75重量％或更多和約98重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分。在又一個實施方案中，固體部分包含占所述固體部分約80重量％或更多和約97重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分。
[0034]導(dǎo)電金屬組分的粒子可具有任何合適的大小。在一個實施方案中，粒子具有約0.05微米或更大和約10微米或更小的中值粒度。在另一個實施方案中，粒子具有約0.05微米或更大和約5微米或更小的中值粒度。在又一個實施方案中，粒子具有約0.05微米或更大和約2.5微米或更小的中值粒度。在另一個實施方案中，粒子具有約0.01g/m2至1g/m2的比表面積。在另一個實施方案中，粒子具有約0.lg/m2至5g/m2的比表面積。在另一個實施方案中，粒子具有約0.2g/m2至4g/m2的比表面積。在另一個實施方案中，粒子具有約
0.2g/m2至3.5g/m2的比表面積。
[0035]玻璃組分
[0036]玻璃組分可含有任何合適的一種或多種玻璃熔塊。本文所用的玻璃熔塊不是關(guān)鍵性的并且漿料組合物可含有任何合適的玻璃熔塊。作為起始物質(zhì)，用于本文漿料的玻璃熔塊可有意含有鉛和/或鎘，或他們可有意不含加入的鉛和/或鎘。在一個實施方案中，玻璃熔塊是基本上不含鉛的玻璃熔塊。玻璃可部分結(jié)晶或非結(jié)晶。部分結(jié)晶的玻璃是優(yōu)選的。組合物和生產(chǎn)玻璃熔塊的細節(jié)可見于例如，共同分配的美國專利申請公布號2006/0289055和2007/0215202，其在此通過引用并入。
[0037]漿料組合物可包含任何合適的玻璃熔塊。以下表格示出用于本發(fā)明的實踐的玻璃熔塊組合物。諸如Sb205+v205的條目意指Sb2O5或V2O5或二者的組合以規(guī)定的量存在。
[0038]表1.總玻璃組分的鉛基玻璃熔塊組合物重量百分比。
[0039]

【權(quán)利要求】
1.一種漿料組合物，其包含固體部分和媒介物體系，所述固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約30重量％或更少的包含一種或多種玻璃熔塊的玻璃粘合劑，并且所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料組合物，其中所述有機金屬化合物充分溶解于所述媒介物體系并且所述媒介物體系不含金屬粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料組合物，其中所述漿料組合物包含所述有機金屬化合物，所述有機金屬化合物包含占所述衆(zhòng)料組合物約0.05重量％或更多和約30重量％或更少的鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料組合物，其中所述漿料組合物不含含鋅固體粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料組合物，其中所述玻璃粘合劑包含玻璃熔塊，所述玻璃熔塊包含: 55重量％ -88重量％的PbO ； 0.5重量％ -15重量％的S12 ;和
0.5_24Α1203+Β203。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的漿料組合物，其中所述玻璃熔塊還包含0.1重量％-5重量％的(P205+Ta205)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料組合物，其中所述玻璃粘合劑包含玻璃熔塊，所述玻璃熔塊包含: 65重量％ -90重量％的Bi2O3 ； 0.5重量％ -20重量％的S12 ;和
0.5 重量 ％ -24 重量 ％ 的 B203+A1203。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料組合物，其中所述玻璃粘合劑包含玻璃熔塊，所述玻璃熔塊包含: 30 重量 ％ -62 重量 ％的(B203+Si02)； 2重量％ -22重量％的T12 ;和 2 重量 ％ -35 重量 ％的(Li2CHNa2CHK2O)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的漿料組合物，其中所述玻璃熔塊還包含0.1重量％ -13重量％的(V205+Sb205)。
10.一種制備漿料組合物的方法，其包括: 使導(dǎo)電金屬組分、玻璃粘合劑以及包含媒介物和含鋅有機金屬化合物的媒介物體系組合；和 將所述導(dǎo)電金屬組分和所述玻璃粘合劑分散到所述媒介物體系中。
11.一種形成于硅太陽能電池上的觸點，所述觸點通過燒制包含固體部分和媒介物體系的漿料組合物而形成，所述固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約30重量％或更少的包含一種或多種玻璃熔塊玻璃粘合劑，并且媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物。
12.—種制備太陽能電池觸點的方法，其包括: 將漿料組合物施加于硅襯底上，所述漿料包含固體部分和媒介物體系，所述固體部分包含占所述固體部分約70重量％或更多和約99.5重量％或更少的導(dǎo)電金屬組分以及占所述固體部分約0.5重量％或更多和約30重量％或更少的包含一種或多種玻璃熔塊的玻璃粘合劑，并且所述媒介物體系包含含鋅有機金屬化合物；和加熱所述漿料以燒結(jié)所述導(dǎo)電金屬組分和熔化所述玻璃熔塊。
【文檔編號】H01L31/18GK104170020SQ201380005964
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月18日
【發(fā)明者】Y·楊, S·斯里德哈蘭, A·S·沙科赫, K·A·克拉克 申請人:赫勞斯貴金屬北美康舍霍肯有限責(zé)任公司