太陽能電池電極用組成物及使用此組成物制造的電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種太陽能電池電極用組成物及使用此組成物制造的電極。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能電池使用pn結(jié)的光伏效應(yīng)（photovoltaiceffect)將日光的光子轉(zhuǎn)換成 電W產(chǎn)生電。在太陽能電池中，分別在具有pn結(jié)的半導(dǎo)體基板或巧片的上表面及下表面上 形成前電極和背電極。然后，通過進(jìn)入半導(dǎo)體巧片中的日光來誘發(fā)pn結(jié)處的光伏效應(yīng)，并 且通過在pn結(jié)處的光伏效應(yīng)中產(chǎn)生的電子經(jīng)由電極對外部提供電流。通過涂覆、圖案化W 及烘烤電極組成物，在巧片上形成太陽能電池的電極。
[0003]決定太陽能電池效率的因素包括開路電壓（opencircuitvoltage;Voc)、短路電 流密度（sho;rtcircuitcurrentdensity;Jsc)W及填充因子（fillfactor;F.F.)。開 路電壓（Voc)是指太陽能電池在開路狀態(tài)下（也即在施加無限阻抗（infiniteimpedance) 下）被光照射后其相對末端之間的電位差。例如，在同質(zhì)結(jié)（homo-junction)的太陽能電池 中，可能存在的最大開路電壓來自P型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間的功函數(shù)（work化nction) 差異。因?yàn)楣瘮?shù)是通過半導(dǎo)體的能隙化and-gap)來決定，因此使用具有高能隙的材料實(shí) 質(zhì)上可提供高開路電壓。短路電流密度（Jsc)是指太陽能電池在短路狀態(tài)下（也即沒有任 何外部電阻下）被光照射后的反（負(fù)）電流密度。短路電流密度主要取決于入射光的強(qiáng)度 和光譜分布。然而，在該些條件下，短路電流密度取決于通過光吸收所激發(fā)的電子及空穴在 沒有互相結(jié)合而因此損失的情況下，如何有效地從太陽能電池中傳遞至外部電路。在該點(diǎn) 上，由于再結(jié)合所造成的電子及空穴的損失發(fā)生在太陽能電池的內(nèi)部和/或材料接口處。
[0004] 因此，需要一種用于太陽能電池電極的組成物，此組成物可確保極佳的開路電壓 及短路電流密度W便增進(jìn)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明的一種觀點(diǎn)提供太陽能電池電極用組成物，其具有高開路電壓及短路電流 密度。
[0007] 本發(fā)明的另一種觀點(diǎn)提供太陽能電池電極用組成物，其具有極佳的轉(zhuǎn)換效率及填 充因子。
[000引本發(fā)明的上述與其他觀點(diǎn)可W通過下文所述的本發(fā)明來達(dá)成。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一種觀點(diǎn)，太陽能電池電極用組成物包括；銀粉、玻璃料W及有機(jī) 媒劑，其中玻璃料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為約100°c至約300°C，且在熱重/差熱分析（TG-DTA analysis)中的差熱曲線值TAcurve)上展示的放熱峰初溫為約200°C至約400°C。
[0011] 此玻璃料可W是含鉛的玻璃料。
[0012] 此玻璃料可包括鉛-餓-蹄-氧型玻璃料W及銀-饑-鉛-氧型玻璃料中的至少 一種。
[001引鉛-餓-蹄-氧型玻璃料可包括約lOwt%至約70wt%的氧化鉛（PbO)、約Iwt%至 約20wt%的氧化餓炬i203)W及約lOwt%至約70wt%的氧化蹄（Te02) 及銀-饑-鉛-氧 型玻璃料可包括約lOwt%至約60wt%的氧化銀（Ag20)、約lOwt%至約40wt%的氧化饑 (V205)W及約lOwt%至約60wt%的氧化鉛（PbO)。
[0014] 此玻璃料可還包括由氧化娃（Si〇2)、氧化領(lǐng)炬aO)、氧化饑（V2〇e)、氧化磯化的、 氧化儀（MgO)、氧化錦（Ce〇2)、氧化棚炬2〇3)、氧化鎖（SrO)、氧化鋼（Mo〇3)、氧化鐵（Ti〇2)、 氧化錫（SnO)、氧化銅（In2〇3)、氧化鑲（NiO)、氧化銅（化2〇或化的、氧化鋪（Sb2〇3、Sb2〇4或 Sb2〇5)、氧化錯(cuò)佑e〇2)、氧化嫁佑a2〇3)、氧化巧（CaO)、氧化神（As2〇3)、氧化鉆（CoO或C〇2〇3)、 氧化錯(cuò)伍〇2)、氧化鋪（MnO、Mn2〇3或Mri3〇4)、氧化欽（炯2〇3)、氧化鶴（WO3)、氧化銘府2〇3) W及氧化侶（Al2〇3)所構(gòu)成的群組中選出的至少一種金屬氧化物。
[0015] 此太陽能電池電極用組成物可包括約60wt%至約95wt%的銀粉；約0. 5wt%至約 20訊1%的玻璃料；1^及約1巧1%至約30*1%的有機(jī)媒劑。
[0016] 此玻璃料的平均粒徑值50)為約0.1微米至約10微米。
[0017] 此組成物可還包括由分散劑、觸變劑、增塑劑、黏度穩(wěn)定劑、抗發(fā)泡劑、顏料、紫外 光穩(wěn)定劑、抗氧化劑W及偶合劑所構(gòu)成的群組中選出的至少一種添加劑。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種由太陽能電池電極用組成物所形成的太陽能 電池電極。
[0019] 有益效果
[0020] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池電極用組成物所形成的太陽能電池電極具有高 開路電壓及短路電流密度，因此展示極佳的轉(zhuǎn)換效率及填充因子。
【附圖說明】
[0021] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的太陽能電池結(jié)構(gòu)所示出的示意圖。
[0022] 圖2所示出為通過熱重/差熱分析所得到的玻璃料的差熱曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 太陽能電池電極用組成物
[0024] 本發(fā)明設(shè)及一種太陽能電池電極用組成物，此組成物包括銀粉、玻璃料W及有機(jī) 媒劑。玻璃料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為約100°c至約30(TC，且在熱重/差熱分析中的差熱曲線上 展示的放熱峰初溫為約200°C至約400°C。
[002引根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，利用太陽能電池電極用組成物所制造的太陽能電池電極具有 高開路電壓及短路電流密度，因此可提供極佳的轉(zhuǎn)換效率及填充因子。在此，本發(fā)明將更詳 細(xì)描述。
[0026] (A)銀粉
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，太陽能電池電極用組成物包括作為導(dǎo)電粉末的銀（Ag)粉。銀粉的顆 粒尺寸可為納米尺度或微米尺度。例如，銀粉的顆粒尺寸可為數(shù)十至數(shù)百納米或數(shù)微米至 數(shù)十微米。又或者，此銀粉可為兩種或更多種類型的具有不同顆粒尺寸銀粉的混合物。
[0028] 此銀粉可具有球形、片狀或無定形（amor地OUS)的形狀。
[0029] 銀粉的平均粒徑值50)特別為約0. 1微米至約10微米，更特別為約0. 5微米至約 5微米。在25°C下，經(jīng)由超音波處理3分鐘將銀粉分散在異丙醇（IPA)中后，可使用例如顆 粒尺寸分析儀Model1064D(CILAS有限公司（CILASCo.，Ltd.))來測量此銀粉的平均粒 徑。當(dāng)銀粉具有在此范圍內(nèi)的平均粒徑，組成物可提供低接觸電阻（contactresistance) W及低線路電阻（lineresistance)。
[0030] 根據(jù)組成物的總重量，銀粉可占約60wt%至約95wt%的量。在此范圍內(nèi)，導(dǎo)電粉 末可避免因?yàn)殡娮柙黾铀斐赊D(zhuǎn)換效率變差。銀粉可特別占約70wt%至約90wt%的量。
[0031] 炬）玻璃料
[0032] 玻璃料可通過蝕刻抗反射層與烙化銀粉在射極區(qū)（emitterregion)中產(chǎn)生銀晶 粒，W便在電極的組成物的烘烤過程期間降低接觸電阻。另外，玻璃料用W提高導(dǎo)電粉末與 巧片之間的附著力，且玻璃料在烘烤期間被軟化W降低烘烤溫度。
[0033] 當(dāng)為了增進(jìn)太陽能電池的效率或填充因子而增加太陽能電池的面積時(shí)，可增加太 陽能電池的接觸電阻。因此，必須將串聯(lián)電阻W及對pn結(jié)的影響都減到最小。除此之外， 隨著具有不同薄層電阻（sheetresistance)的各種巧片的使用增加，烘烤溫度在寬廣范圍 內(nèi)變化，因此期望玻璃料能確保足夠的熱穩(wěn)定性去承受寬廣范圍的烘烤溫度。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，玻璃料可W是低烙點(diǎn)的玻璃料。此低烙點(diǎn)的晶狀玻璃料的玻璃轉(zhuǎn)化 溫度可為約100°c至約300°C。
[0035] 玻璃料在熱重/差熱分析中的差熱曲線上展示的放熱峰初溫為約20(TC至約 400°C。此放熱峰初溫是指第一次出現(xiàn)放熱峰時(shí)的溫度?？蒞存在一個(gè)或多個(gè)放熱峰。當(dāng) 多個(gè)放熱峰出現(xiàn)在差熱曲線上時(shí)，第一個(gè)放熱峰可出現(xiàn)在約200°C至約400°C的范圍中。圖 2所展示的是依照本發(fā)明的一實(shí)施例通過熱重/差熱分析所得到的差熱曲線圖，且經(jīng)由實(shí) 例所示，在差熱曲線上的放熱峰初溫為283. 5°C。
[0036] 在熱重/差熱分析中，當(dāng)玻璃料W 20°C/分鐘的加熱速率加熱至600°C時(shí)，每一個(gè) 吸熱與放熱的溫度可經(jīng)由出現(xiàn)在差熱曲線上的吸熱峰或放熱峰來測量。
[0037] 玻璃料可例如是含鉛的玻璃料。因此，組成物可確保極佳的轉(zhuǎn)換效率。
[003引玻璃料可例如是低烙點(diǎn)的晶狀玻璃料。因此，組成物可確保對于焊帶（ribbons) 的極佳附著強(qiáng)度。
[0039] 舉例來說，玻璃料可W是鉛-餓-蹄-氧型的玻璃料。此鉛-餓-蹄-氧型玻璃 料可包括約lOwt%至約70wt%的氧化鉛（PbO)、約Iwt%至約20wt%的氧化餓炬i2〇3)W 及約lOwt%至約70wt%的氧化蹄（Te〇2)。在一個(gè)實(shí)施例中，此鉛-餓-蹄-氧型玻璃料可 包括約25wt%至約50wt%的氧化鉛（PbO)、約5wt%至約20wt%的氧化餓炬i2〇3)W及約 35wt%至約65wt%的氧化蹄（Te〇2)。在特別實(shí)例中，氧化鉛（PbO)與氧化蹄（Te〇2)的重量 比可為約1:1. 3至約1: 2。在該個(gè)范圍內(nèi)，組成物可確保極佳的轉(zhuǎn)換效率W及對于焊帶的極 佳附著強(qiáng)度。
[0040] 舉例來說，玻璃料可包括銀-饑-鉛-氧型的玻璃料。此銀-饑-鉛-氧型的玻 璃料可包括約lOwt%至約60wt%的氧化銀（Ag2〇)、約lOwt%至約40wt%的氧化饑（乂2〇日） W及約lOwt%至約60wt%的氧化鉛（PbO)。在一個(gè)實(shí)施例中，此銀-饑-鉛-氧型玻璃料 可包括約20wt%至約45wt%的氧化銀（Ag2〇)、約lOwt%至約30wt%的氧化饑（V2O日）W及 約40wt%至約60wt%的氧化鉛（PbO)。在特別實(shí)例中，氧化銀（A拓0)與氧化饑（V2〇日）的重 量比可為約1. 5:1至約3:1。在此范圍內(nèi)，組成物可確保極佳的轉(zhuǎn)換效率W及對于焊帶的極 佳附著強(qiáng)度。
[0041] 玻璃料可W還包括由氧化娃（Si化）、氧化領(lǐng)炬aO)、氧化饑（V205)、氧化磯任2〇5)、 氧化儀（MgO)、氧化錦（Ce〇2)、氧化棚炬2〇3)、氧化鎖（SrO)、氧化鋼（Mo〇3)、氧化鐵（Ti化）、 氧化錫（SnO)、氧化銅（In2〇3)、氧化鑲（NiO)、氧化銅（化2〇或化的、氧化鋪（Sb2〇3、Sb2〇4或 Sb2〇5)、氧化錯(cuò)佑e〇2)、氧化嫁佑a2〇3)、氧化巧（CaO)、氧化神（As2〇3)、氧化鉆（CoO或C〇2〇3)、 氧化錯(cuò)伍〇2)、氧化鋪（MnO、Mn2〇3或Mri3〇4)、氧化欽（刷2〇3)、氧化鶴（W〇3)、氧化銘（化〇3) W及氧化侶（Al2〇3)所構(gòu)成的群組中選出的至少一種金屬氧化物。
[0042] 玻璃料可通過本領(lǐng)域中已知的典型方法從上述的金屬氧化物來制備。例如，金屬 氧化物可通過預(yù)定的比例混合。使用球磨機(jī)或行星式軸機(jī)進(jìn)行混合。此混合物在約90(TC 至約1300°C下烙化，然后冷卻至25°C。利用盤式磨機(jī)與行星式軸機(jī)等對所得到的生成物進(jìn) 行研碎，W此制備玻璃料。
[0043] 玻璃料的平均粒徑值50)可為約0. 1微米至約10微米。在此范圍內(nèi)，可進(jìn)一步降 低組成物的電阻。
[0044] 根據(jù)組成物的總重量，玻璃料可占約0.5wt%至約20wt%的量，特別的量為約 0. 5wt%至約5wt%。在此范圍內(nèi)，玻璃料可提升導(dǎo)電粉末與巧片之間的附著力，W及可在烘 烤期間軟化并降低烘烤溫度。
[0045] 玻璃料可W是球形或無定形的形狀。
[0046] (C)有機(jī)媒劑
[0047] 有機(jī)媒劑經(jīng)由機(jī)械混合太陽能電池電極用組成物中的無