專利名稱：鋁漿及其在鈍化發(fā)射極以及背面接觸硅太陽能電池生產(chǎn)中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁漿及其在PERC (鈍化發(fā)射極以及背面接觸)硅太陽能電池生產(chǎn)中的用途，即在PERC電池型硅太陽能電池的鋁背面電極以及相應(yīng)的硅太陽能電池生產(chǎn)中的用途。
背景技術(shù)：
通常，硅太陽能電池兼具正面和背面金屬噴鍍(正面電極和背面電極)。常規(guī)的具有P型基板的硅太陽能電池結(jié)構(gòu)使用負(fù)極來接觸電池正面或光照面、以及位于背面上的正極。眾所周知，在半導(dǎo)體的p-n結(jié)上入射的合適波長的輻射充當(dāng)在該半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的外部能源。存在于P-n結(jié)處的電勢(shì)差會(huì)導(dǎo)致空穴和電子以相反的方向跨過該結(jié)而移動(dòng)，從而產(chǎn)生能夠向外部電路輸送功率的電流。大部分太陽能電池呈金屬噴鍍的硅片形式，即具有導(dǎo)電的金屬觸點(diǎn)。當(dāng)前生產(chǎn)的大部分太陽能電池均基于結(jié)晶硅。ー種流行的用于電極沉積的方法是絲網(wǎng)印刷金屬漿料。PERC硅太陽能電池對(duì)技術(shù)人員而言是熟知的；參見(例如)P. Choulat等人，“Above 17% industrial type PERC Solar Cell on thin Multi-Crystalline SiliconSubstrate，，，22nd European Photovoltaic Solar EnergyConference (第 22 屆歐洲太陽能光伏展覽會(huì))，2007年9月3日-7日(Milan，Italy)。PERC硅太陽能電池代表了常規(guī)硅太陽能電池的ー種特殊類型；它們以其正面和背面上具有介電鈍化層為特征。正面上的鈍化層作為ARC層(抗反射涂層)，正如常規(guī)的硅太陽能電池一祥。背面上的介電鈍化層被穿孔；其用于延長載流子壽命并因此改善光轉(zhuǎn)換效率。理想的是，盡可能避免損壞穿孔的介電背面鈍化層。與生產(chǎn)常規(guī)的硅太陽能電池相似，生產(chǎn)PERC硅太陽能電池通常以硅片形式的P型硅基板開始，在其上通過磷(P)等的熱擴(kuò)散形成逆向?qū)ㄊ溅切蛿U(kuò)散層(η型發(fā)射極)。通常將三氯氧化磷(POCl3)用作氣態(tài)磷擴(kuò)散源，其它液體源為磷酸等。在不進(jìn)行任何特定改性的情況下，在硅基板的整個(gè)表面上形成η型擴(kuò)散層。在P型摻雜劑的濃度等于η型摻雜劑的濃度的部位形成P-n結(jié)。具有靠近光照面的P-n結(jié)的電池具有介于O. 05 μ m和O. 5 μ m之間的結(jié)深度。在形成該擴(kuò)散層之后，通過酸例如氫氟酸進(jìn)行蝕刻而將過量的表面玻璃從表面的其余部分除去。接著，在正面η型擴(kuò)散層上形成例如Ti0x、Si0x、Ti0x/Si0x、SiNx的介電層，或具體地講SiNx/Si0x的介電膜。作為PERC硅太陽能電池的ー個(gè)特征，也在硅片的背面上沉積介電層,得到例如介于0. 05 μ m和0. I μ m之間的厚度。例如，可使用如氫存在下的等離子CVD(化 學(xué)氣相沉積)或?yàn)R射等方法進(jìn)行介電層的沉積。這樣的層既用作正面的ARC層和鈍化層，也用作PERC硅太陽能電池背面的介電鈍化層。然后對(duì)PERC硅太陽能電池背面上的鈍化層進(jìn)行穿孔。通常通過酸蝕刻或激光鉆孔形成穿孔，如此形成的孔的直徑為例如50 μ m-300 μ m。它們的深度與鈍化層的厚度一致，或者甚至可以比其略深。穿孔的數(shù)量在例如每平方厘米100個(gè)至500個(gè)的范圍內(nèi)。正如具有P型基板和正面η型發(fā)射極的常規(guī)太陽能電池結(jié)構(gòu)一祥，PERC硅太陽能電池通常在其正面上具有負(fù)極，并且在其背面上具有正扱。通常通過在電池正面的ARC層上絲網(wǎng)印刷正面銀漿(正面電極形成銀漿)并進(jìn)行干燥來施加作為柵極的負(fù)極。正面柵電極通常以所謂的H圖案進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，該圖案包括細(xì)平行指狀線(收集器線)和以直角與指狀線相交的兩條母線。此外，在P型硅基板背面的穿孔鈍化層上，通常通過絲網(wǎng)印刷來施加背面銀或銀/鋁漿和鋁漿，并依次干燥。一般地，首先將背面銀或銀/鋁漿施加到背面穿孔鈍化層上，形成陽極背面觸點(diǎn)，例如以兩條平行母線的形式或以矩形或條的形式，從而為焊接互連帶(預(yù)焊接的銅帶)做準(zhǔn)備。然后將鋁漿施加到裸露區(qū)域中，其與背面銀或銀/鋁略微重疊。在一些情況下，在施加了鋁漿之后施加銀或銀/鋁漿。然后通常在帶式爐中焙燒1-5分鐘，從而使硅片達(dá)到700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。正面電極和背面電極可依次焙燒或共同焙燒。通常在硅片背面的穿孔的介電鈍化層上絲網(wǎng)印刷并干燥鋁漿。在鋁熔點(diǎn)以上的溫度下焙燒硅片以在鋁和硅之間的局部觸點(diǎn)形成鋁-硅熔體，即在硅片背面未被介電鈍化層覆蓋的那些部分，或換句話講，在穿孔的位置。如此形成的局部P+觸點(diǎn)通常稱為局部BSF(背表面場(chǎng))觸點(diǎn)。通過從干燥狀態(tài)焙燒成鋁背面電極進(jìn)行鋁漿的轉(zhuǎn)化，而背面銀或銀/鋁漿則在焙燒時(shí)變成銀或銀/鋁背面電極。通常，對(duì)鋁漿和背面銀或銀/鋁漿共同焙燒，但也可依次焙燒。在焙燒期間，背面鋁與背面銀或銀/鋁之間的邊界呈現(xiàn)合金狀態(tài)，并且也實(shí)現(xiàn)了電連接。鋁電極占據(jù)背面電極的大部分區(qū)域。在背面的各部分上形成銀或銀/鋁背面電極以作為用于通過預(yù)焊接的銅帶等來互連太陽能電池的陽極。此外，在焙燒過程中，作為正面陰極而印刷的正面銀漿會(huì)蝕刻并穿透ARC層，從而能夠與η型層進(jìn)行電接觸。這類方法通常被稱為“燒透”。發(fā)明概述本發(fā)明涉及可用于形成PERC硅太陽能電池的鋁背面電極的鋁漿(鋁厚膜組合物)。還涉及形成鋁漿的方法和鋁漿在PERC硅太陽能電池生產(chǎn)中的用途以及PERC硅太陽能電池本身。本發(fā)明涉及鋁漿，其包含粒狀鋁、有機(jī)載體和至少ー種玻璃料，該玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含11-33重量％的Si02、>0-7重量％，具體地講5-6重量％的Al2O3和2-10重量％的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636 °C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含53-57重量％的Pb0、25_29重量％的Si02、2_6重量%的Al2O3和6-9重量%的B203。在說明書及權(quán)利要求書中，使用了術(shù)語“軟化點(diǎn)溫度”。它是指在ΙΟΚ/min的加熱速率下通過差熱分析(DTA)測(cè)得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明還涉及形成PERC硅太陽能電池的方法和PERC硅太陽能電池本身，所述電池利用具有P型和η型區(qū)域、P-n結(jié)的硅片、正面ARC層和背面穿孔的介電鈍化層，所述方法包括在背面穿孔的介電鈍化層上施加(例如印刷，具體地講絲網(wǎng)印刷)本發(fā)明的鋁漿，然后焙燒如此施加的鋁漿，從而使硅片達(dá)到700-900°C的峰值溫度。 發(fā)明詳述
已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的鋁漿能用于生產(chǎn)具有改善電效率的PERC硅太陽能電池。焙燒后的鋁漿與背面穿孔鈍化層粘附良好，并因此使通過本發(fā)明的鋁漿生產(chǎn)的PERC硅太陽能電池具有更長的耐久性或使用壽命。不受理論的約束，據(jù)信，本發(fā)明的鋁漿不會(huì)損壞或不會(huì)明顯損壞硅片背面上的穿孔的介電鈍化層和/或表現(xiàn)出無或僅有少量的鋁-硅合金在焙燒過程中通過硅片背面鈍化層中的穿孔而逸出。本發(fā)明的鋁漿不具有或僅具有較差的燒透能力。它們包含粒狀鋁、有機(jī)載體和至少ー種玻璃料，該玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含11-33重量%的SiO2、>0-7重量％，具體地講5-6重量%的Al2O3和2-10重量%的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含53-57重量％的PbO、25-29重量％的Si02、2-6重量％的Al2O3和6-9重量％的B203。在本發(fā)明說明書和權(quán)利要求書中使用了術(shù)語“燒透能力”。它是指焙燒過程中金屬漿料蝕刻并穿透(燒透)鈍化層或ARC層的能力。換句話講，具有燒透能力的金屬漿料是可、燒透鈍化層或ARC層使得與硅基板表面電接觸的漿料。相應(yīng)地，具有較差燒透能力或甚至無燒透能力的金屬漿料在焙燒時(shí)與硅基板無電接觸。為了避免誤解，在此背景下，術(shù)語“無電接觸”不應(yīng)理解為絕對(duì)的；而是應(yīng)指介于焙燒金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率超過1Ω ^cm2,而就電接觸而言，介于焙燒金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率在1-ΙΟπιΩ - cm2的范圍內(nèi)。接觸電阻率可通過TLM (傳輸長度法)測(cè)量。為此，可使用以下樣本制備和測(cè)量程序在具有背面鈍化層的硅片的鈍化層上絲網(wǎng)印刷待測(cè)試的鋁漿，印刷圖案為平行的100 μ m寬20 μ m厚的線，線之間的間距為2. 05mm ;然后焙燒硅片，達(dá)到730°C的峰值溫度。優(yōu)選的是，對(duì)于樣本制備，使用的硅片具有與本發(fā)明方法中(即，使用本發(fā)明的鋁漿形成PERC硅太陽能電池的方法中)所用的相同類型的但未穿孔的背面鈍化層。將焙燒后的硅片用激光切割成8mmX42mm長的條，其中平行的線不相互接觸，并包含至少6條線。然后讓這些條在20°C下和暗處進(jìn)行常規(guī)TLM測(cè)量?？墒褂玫米訥P Solar的裝置GP 4-Test Pro進(jìn)行TLM測(cè)量。粒狀鋁可由鋁或鋁合金構(gòu)成，所述鋁合金具有一種或多種其它金屬，例如鋅、錫、銀和鎂。就招合金而言，招含量為例如99. 7重量％至小于100重量％。粒狀招可包括各種形狀的鋁顆粒，例如鋁薄片、球形鋁粉、結(jié)節(jié)形(不規(guī)則形)鋁粉或它們的任何組合。在ー個(gè)實(shí)施方案中，粒狀鋁為鋁粉。鋁粉表現(xiàn)出例如4-12 μ m的平均粒度。粒狀鋁可按如下比例存在于鋁漿中基于總鋁漿組合物計(jì)，所述比例為50-80重量％，或者在一個(gè)實(shí)施方案中為70-75 重量 ％。在本說明書及權(quán)利要求書中使用了術(shù)語“平均粒度”。該術(shù)語是指通過激光散射方法測(cè)定的平均粒度(平均粒徑，d50)。本說明書和權(quán)利要求書中關(guān)于平均粒度所作的所有陳述均涉及如存在于鋁漿組合物中的相關(guān)材料的平均粒度。存在于鋁漿中的粒狀鋁可伴隨有ー種或多種其它粒狀金屬，例如銀或銀合金粉?；诹钿X加上其它粒狀金屬的總量計(jì)，此類其它粒狀金屬的比例為例如0-10重量％。本發(fā)明的鋁漿包含有機(jī)載體。可將各種惰性粘稠材料用作有機(jī)載體。有機(jī)載體可為粒狀成分(粒狀鋁、任選存在的其它粒狀金屬、玻璃料、進(jìn)ー步任選存在的無機(jī)粒狀成分)并能夠以足夠的穩(wěn)定度分散于其中的載體。有機(jī)載體的特性，具體地講流變性可使得其能賦予鋁漿料組合物良好的施加特性，包括不溶性固體的穩(wěn)定分散性、對(duì)于施加具體地講絲網(wǎng)印刷的適當(dāng)粘度和觸變性、硅片背面穿孔鈍化層和漿料固體的適當(dāng)可潤濕性、良好的干燥速率、以及良好的焙燒特性。用于本發(fā)明鋁漿的有機(jī)載體可為非水性惰性液體。有機(jī)載體可為有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑混合物；在ー個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)載體可為ー種或多種有機(jī)聚合物在ー種或多種有機(jī)溶劑中的溶液。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于該目的的聚合物可為こ基纖維素?？蓞g獨(dú)使用或以組合方式使用的聚合物的其它實(shí)例包括こ基羥こ基纖維素、木松香、酚醛樹脂和低級(jí)醇的聚(甲基)丙烯酸酷。合 適的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括醇酯和萜烯諸如α-或β_萜品醇或它們與其它溶劑諸如煤油、鄰苯ニ甲酸ニ丁酷、ニ甘醇丁基醚、ニ甘醇丁醚こ酸酷、己ニ醇和高沸點(diǎn)醇的混合物。此外，在有機(jī)載體中還可包含揮發(fā)性有機(jī)溶劑以用于促進(jìn)在將鋁漿施加到背面穿孔鈍化層上后的快速硬化。可配制這些溶劑和其它溶劑的各種組合以達(dá)到所期望的粘度和揮發(fā)性要求。本發(fā)明的鋁漿中的有機(jī)載體含量可取決于施用漿料的方法和所用有機(jī)載體的種類，并且其可變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，基于總鋁漿組合物計(jì)，其可為20-45重量％，或者在一個(gè)實(shí)施方案中，其可在22-35重量％的范圍內(nèi)。該數(shù)目20-45重量％包括ー種或多種有機(jī)溶劑、可能的一種或多種有機(jī)聚合物和可能的一種或多種有機(jī)添加剤?；诳備X漿組合物計(jì)，本發(fā)明鋁漿中的有機(jī)溶劑含量可在5-25重量％，或在ー個(gè)實(shí)施方案中在10-20重量％的范圍內(nèi)。一種或多種有機(jī)聚合物可按如下比例存在于有機(jī)載體中基于總鋁漿組合物計(jì)，所述比例在0-20重量％,或者在一個(gè)實(shí)施方案中在5-10重量％的范圍內(nèi)。本發(fā)明的鋁漿包含作為無機(jī)粘合劑的至少ー種玻璃料。所述至少ー種玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含11-33重量％的5102、>0-7重量％具體地講5-6重量％的Al2O3和2-10重量％的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含53-57重量％的Pb0、25_29重量％的Si02、2_6重量%的Al2O3和6-9重量%的B203。對(duì)于⑴型無鉛玻璃料，Si02、Al203和B2O3的重量百分比總和不為100重量％，其余的重量％具體由ー種或多種其它氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如Bi203、TiO2和ZnO。⑴型無鉛玻璃料可包含40-73重量％具體地講48-73重量％的Bi203。Bi203、SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比總和可為或可不為100重量％。在總和不為100重量％的情況下，其余的重量％可具體由ー種或多種其它氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na2O、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO。對(duì)于(ii)型含鉛玻璃料，Pb0、Si02、Al203和B2O3的重量百分比總和可為或可不為100重量％。在總和不為100重量％的情況下，其余的重量％可具體由ー種或多種其它氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO。對(duì)于包含(i)型無鉛玻璃料和(ii)型含鉛玻璃料的本發(fā)明的鋁漿，兩種玻璃料之間的比率可為任何值，或換句話講在>0至無限大的范圍內(nèi)。一般來講，鋁漿不包含選自(i)型和(ii)型玻璃料之外的其它玻璃料。
玻璃料的平均粒度在例如O. 5-4 μ m的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的鋁漿中，選自⑴型和(ii)型的玻璃料的總含量為例如O. 25-8重量％，或在一個(gè)實(shí)施方案中，為O. 8-3. 5重量％。玻璃料的制備是熟知的，并包括例如將玻璃的組分熔融在一起，具體地講以組分氧化物的形式，然后將此類熔融組合物注入水中以形成玻璃料。如本領(lǐng)域所熟知，可加熱到例如1050-1250°C范圍內(nèi)的峰值溫度并持續(xù)通常為O. 5-1. 5小時(shí)的時(shí)間，使得熔體變?yōu)橥耆簯B(tài)且均相的?？稍谇蚰C(jī)中用水或惰性的低粘度低沸點(diǎn)有機(jī)液體來研磨玻璃，以減小玻璃料的粒度并且獲得基本上大小均勻的玻璃料。然后可將其沉降在水或所述有機(jī)液體中以分離出細(xì)料，并且可除去包含細(xì)料的上清液。也可使用其它分類方法。本發(fā)明的鋁漿可包含耐火無機(jī)化合物和/或金屬有機(jī)化合物。“耐火無機(jī)化合物”是指耐焙燒過程中經(jīng)歷的熱條件的無機(jī)化合物。例如，它們的熔點(diǎn)高于焙燒期間經(jīng)歷的溫度。實(shí)例包括固體無機(jī)氧化物，例如無定形ニ氧化硅。金屬有機(jī)化合物的實(shí)例包括錫有機(jī)化合物和鋅有機(jī)化合物，例如新癸酸鋅和2-こ基己酸亞錫。 考慮到焙燒后的鋁漿與背面穿孔鈍化層的粘附性，可能有利的是鋁漿包含少量的至少ー種氧化銻。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的鋁漿可包含至少ー種氧化銻。基于總的鋁漿組合物計(jì)，鋁漿中所含的所述至少一種氧化銻的總比例可為例如O. 05-1. 5重量％，其中所述至少一種氧化銻可作為單獨(dú)的粒狀組分和/或玻璃料組分存在。合適的氧化銻的實(shí)例包括Sb2O3和Sb2O5,其中Sb2O3為優(yōu)選的氧化銻。本發(fā)明的鋁漿可包含一種或多種有機(jī)添加剤，例如表面活性剤、增稠劑、流變改性劑和穩(wěn)定劑。所述ー種或多種有機(jī)添加劑可為有機(jī)載體的一部分。然而，也可在制備鋁漿時(shí)單獨(dú)加入一種或多種有機(jī)添加剤。所述ー種或多種有機(jī)添加劑可按如下的總比例存在于本發(fā)明的鋁漿中基于總鋁漿組合物計(jì)，所述總比例為例如0-10重量％。本發(fā)明的鋁漿為粘稠組合物，它們可通過將粒狀鋁和玻璃料與有機(jī)載體進(jìn)行機(jī)械混合來制備。在一個(gè)實(shí)施方案中，可使用粉末混合生產(chǎn)方法，這是ー種相當(dāng)于傳統(tǒng)輥磨的分散技術(shù)；還可使用輥磨或其它混合技木。本發(fā)明的鋁漿可原樣使用，或可例如通過加入附加的有機(jī)溶劑稀釋后使用；相應(yīng)地，可降低鋁漿的所有其它組分的重量百分比。本發(fā)明的鋁漿可用于生產(chǎn)PERC硅太陽能電池的鋁背面電極或相應(yīng)地用于生產(chǎn)PERC硅太陽能電池?？赏ㄟ^以下方法進(jìn)行生產(chǎn)將鋁漿施加到具有正面ARC層和背面穿孔的介電鈍化層的硅片的背面上，即施加到硅片未被或?qū)硪膊粫?huì)被其它背面金屬漿料(具體地講如背面銀或銀/鋁漿)覆蓋的那些背面部分。施加鋁漿后，對(duì)其進(jìn)行焙燒以形成鋁背面電極。因此，本發(fā)明也涉及生產(chǎn)PERC硅太陽能電池鋁背面電極的方法，相應(yīng)地還涉及生產(chǎn)PERC硅太陽能電池的方法，其包括以下步驟(I)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層，(2)在硅片背面上，在穿孔的介電鈍化層上施加并干燥本發(fā)明的鋁漿，以及(3)焙燒干燥的鋁漿，從而使硅片達(dá)到700_900°C的峰值溫度。在本發(fā)明方法的步驟(I)中提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層。該硅片是常規(guī)用于生產(chǎn)硅太陽能電池的單晶或多晶硅片；它具有P-型區(qū)域、Π-型區(qū)域和P-n結(jié)。硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層，兩種層均為例如TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、SiNx或具體地講SiNJSiOx的介電膜。此類硅片為技術(shù)人員所熟知；為簡(jiǎn)明起見，在“發(fā)明背景”部分中清楚地給出了參考。硅片可已具有常規(guī)的正面金屬噴鍍，即具有如上“發(fā)明背景”部分中所述的正面銀漿。正面金屬噴鍍的施加可在完成鋁背面電極之前或之后進(jìn)行。在本發(fā)明方法的步驟(2)中，在硅片背面上穿孔的介電鈍化層上施加本發(fā)明的鋁漿，即覆蓋介電層和穿孔。以例如15-60 μ m的干膜厚度施加本發(fā)明的鋁漿。通常，它們作為單層來施加。鋁漿的施加方法可為印刷，例如硅氧烷移??；或在一個(gè)實(shí)施方案中為絲網(wǎng)印刷。當(dāng)通過使用Brookfield HBT粘度計(jì)和14號(hào)轉(zhuǎn)子的效用杯以IOrpm的轉(zhuǎn)子速度并在25°C下測(cè)量時(shí)，本發(fā)明鋁漿的施加粘度可為20-200Pa · S。施加招衆(zhòng)后使其干燥例如1-100分鐘,從而使娃片達(dá)到100-300°C范圍內(nèi)的峰值溫度?？衫美鐜?、旋轉(zhuǎn)式或靜止式干燥機(jī)，具體地講IR (紅外線)帶式干燥機(jī)來進(jìn)行干燥。在本發(fā)明方法的步驟(3)中，焙燒干燥的鋁漿以形成鋁背面電極。步驟(3)的焙燒可進(jìn)行例如1-5分鐘，從而使硅片達(dá)到700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度?？衫美鐔螀^(qū)段或多區(qū)段帶式爐，具體地講多區(qū)段IR帶式爐來進(jìn)行焙燒?？稍诙栊詺夥罩谢蛟谘鯕獾拇嬖谙吕缭诳諝獾拇嬖谙逻M(jìn)行焙燒。在焙燒期間，可除去(即燒盡和/或碳化，具體地講燒盡)包括非揮發(fā)性有機(jī)材料的有機(jī)物質(zhì)和在干燥期間未蒸發(fā)的有機(jī)部分。在焙燒期間所除去的有機(jī)物質(zhì)包括有機(jī)溶劑、任選存在的有機(jī)聚合物、任選存在的有機(jī)添加劑以及任選存在的金屬有機(jī)化合物的有機(jī)部分。在焙燒期間還發(fā)生了另ー過程，即玻璃料與粒狀鋁的燒結(jié)。在焙燒過程中，鋁漿不會(huì)燒透背面穿孔鈍化層，但在鈍化層中的穿孔處與硅基板背面發(fā)生局部接觸，并形成局部BSF觸點(diǎn)，即至少基本上在焙燒鋁漿和硅基板之間，鈍化層得以保
&3甶O可將焙燒執(zhí)行為所謂與已施加到PERC太陽能電池硅片上的其它金屬漿料即正面和/或背面金屬漿料共焙燒在一起，在焙燒過程期間，所述金屬漿料已被施加以形成硅片 表面上的正面電極和/或背面電極。一個(gè)實(shí)施方案包括正面銀漿和背面銀或背面銀/鋁漿。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種背面銀或背面銀/鋁漿為不具有燒透能力或僅具有較差燒透能力的銀或銀/鋁漿。不具有燒透能力或僅具有較差燒透能力的背面銀或背面銀/鋁漿在焙燒過程中不會(huì)蝕刻穿背面穿孔鈍化層；因此它只在鈍化層中的穿孔處與硅片的硅背面形成局部物理接觸。
實(shí)施例(I)牛產(chǎn)試驗(yàn)樣本(I)實(shí)施例鋁漿實(shí)施例鋁漿包含72重量％的空氣霧化鋁粉(d50=6 μ m)、26. 5重量％的聚合物樹脂與有機(jī)溶劑的有機(jī)載體、O. 5重量％的Sb2O3和I重量％的玻璃料。玻璃料組合物為28重量％的Si02、4. 7重量％的Al203、8. I重量％的B203、55. 9重量％的PbO和3. 3重量％的TiO2 ;玻璃具有573°C的軟化點(diǎn)溫度。(ii)形成 TLM 樣本在面積為80cm2、厚度為160 μ m、具有η型擴(kuò)散POCl3發(fā)射極以及正面SiNx ARC和未穿孔IOOnm厚Si02/SiNx背面介電膜的P型多晶硅片的背面上絲網(wǎng)印刷實(shí)施例鋁漿的平行線。以100 μ m的標(biāo)稱線寬和2. 05mm的線間距(節(jié)距)使鋁漿圖案化；干燥的鋁漿膜厚度為 20 μ m。然后在Despatch提供的6區(qū)段紅外爐中焙燒印刷后的娃片。使用580cm/min的帶速，其中區(qū)段溫度被限定為區(qū)段1=500°C、區(qū)段2=525°C、區(qū)段3=550°C、區(qū)段4=600°C、區(qū)段5=900°C，最后區(qū)段設(shè)定為865°C。使用DataPaq熱數(shù)據(jù)記錄器，發(fā)現(xiàn)峰值硅片溫度達(dá)到7 730 0C ο 焙燒后的硅片隨后進(jìn)行激光劃片并分割成8mmX42mm的TLM樣本，其中平行的鋁金屬噴鍍線彼此不相接觸。使用由Optek提供的1064nm紅外線激光器進(jìn)行激光劃片。(iii)形成粘附試驗(yàn)樣本提供面積為243cm2、厚度為160 μ m、具有η型擴(kuò)散POCl3發(fā)射極以及正面SiNx ARC和未穿孔Si02/SiNx背面介電膜的P型多晶硅片。使用1064nm波長激光器處理介電膜，形成多個(gè)100 μ m直徑的圓孔，間距(節(jié)距)為600 μ m。激光燒蝕后，將硅片的整個(gè)平面用實(shí)施例鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，然后進(jìn)行干燥。鋁漿具有30 μ m的干燥層厚。然后在Despatch提供的6區(qū)段紅外爐中焙燒印刷并干燥后的硅片。使用580cm/min的帶速，其中區(qū)段溫度被限定為區(qū)段1=500°C、區(qū)段2=525°C、區(qū)段3=550°C、區(qū)段4=600°C、區(qū)段5=900°C，最后區(qū)段設(shè)定為865°C。使用DataPaq熱數(shù)據(jù)記錄器，發(fā)現(xiàn)峰值硅片溫度達(dá)到了 730°C。(2)測(cè)試稈序(i) TLM 測(cè)量通過將TLM樣本放入用于測(cè)量接觸電阻率的得自GP Solar的GP 4-Test Pro儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。樣本的測(cè)量在20°C下和暗處進(jìn)行。設(shè)備的測(cè)試探頭與TLM樣本的6個(gè)相鄰細(xì)線鋁電極接觸，記錄接觸電阻率(pc)。
_7] (ii)焙燒后的粘附性為了測(cè)量鋁金屬噴鍍的粘合強(qiáng)度，利用剝離試驗(yàn)測(cè)定從焙燒硅片的背面除去的材料量。為此，牢固地貼上透明的膠帶層(3M Scotch Magic膠帶，810級(jí))，然后通過以45度的角度剝離而除去。通過計(jì)算膠帶上殘留的面積與硅片上留下的材料面積的比值，可以對(duì)粘附性作出定性評(píng)估。實(shí)施例鋁漿得出了以下結(jié)果粘附性(無粘附損失的面積％) =100%，剝離試驗(yàn)后膠帶上無殘留。接觸電阻率超過了 GP 4-Test Pro設(shè)備的可測(cè)量上限(>364 Ω · cm2)。
權(quán)利要求
1.鋁漿，包含粒狀鋁、有機(jī)載體和至少ー種玻璃料，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611 °C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含11-33重量％的SiO2、>0-7重量％的Al2O3和2-10重量％的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含53-57重量％的Pb0、25-29重量％的Si02、2_6重量％的Al2O3和6-9重量％的B203。
2.權(quán)利要求I的鋁漿，其中基于總鋁漿組合物計(jì)，所述粒狀鋁以50-80重量％的比例存在。
3.權(quán)利要求I或2的鋁漿，其中基于總鋁漿組合物計(jì)，所述有機(jī)載體含量為20-45重量％。
4.權(quán)利要求1、2或3的鋁漿，其中所述ー種或多種無鉛玻璃料包含40-73重量％的Bi2O3O
5.任ー項(xiàng)前述權(quán)利要求的鋁漿，其中在所述鋁漿中，選自(i)型和(ii)型的玻璃料的總含量為O. 25-8重量％。
6.任ー項(xiàng)前述權(quán)利要求的鋁漿，基于總鋁漿組合物計(jì)，所述鋁漿包含O.05-1. 5重量％的至少ー種氧化銻，其中所述至少ー種氧化銻(i)作為ー種或多種單獨(dú)的粒狀組分，(ii)作為ー種或多種玻璃料組分或Qii)作為ー種或多種單獨(dú)的粒狀組分和作為ー種或多種玻璃料組分存在。
7.用于生產(chǎn)PERC硅太陽能電池的方法，包括以下步驟 (1)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層， (2)在所述硅片的背面上，在穿孔的介電鈍化層上施加權(quán)利要求1-6中任ー項(xiàng)的鋁漿并干燥，以及 (3)焙燒所述干燥的鋁漿，從而使所述晶片達(dá)到700-900°C的峰值溫度。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述鋁漿通過印刷被施加。
9.權(quán)利要求7或8的方法，其中焙燒以共同焙燒進(jìn)行，在焙燒期間，所述共同焙燒連同已被施加到所述硅片的正面和/或背面金屬漿料一起以在所述硅片上形成正面和/或背面電極。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述ー種或多種其它背面金屬漿料選自不具有燒透能力或僅具有較差燒透能力的銀漿和不具有燒透能力或僅具有較差燒透能力的銀/鋁漿。
11.由權(quán)利要求7-10中任ー項(xiàng)的方法所制得的PERC硅太陽能電池。
12.包含鋁背面電極的PERC硅太陽能電池，其中所述鋁背面電極利用權(quán)利要求1-6中任ー項(xiàng)的鋁漿制成。
13.權(quán)利要求12的PERC硅太陽能電池，還包含硅片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋁漿，所述鋁漿包含粒狀鋁、有機(jī)載體和玻璃料，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611℃范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含11-33重量%的SiO2、>0-7重量%的Al2O3和2-10重量%的B2O3，和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636℃范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度，并包含53-57重量%的PbO、25-29重量%的SiO2、2-6重量%的Al2O3和6-9重量%的B2O3，所述鋁漿可用于PERC硅太陽能電池的鋁背面電極的生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)H01B1/22GK102667961SQ201080052639
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者A·G·普林斯, B·懷特勒, G·勞迪辛奧, G·庫爾塔特, K·W·杭, R·J·S·楊 申請(qǐng)人:E·I·內(nèi)穆爾杜邦公司