專利名稱：用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物和包含該組合物的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物和包含該組合物的太陽能電池。
背景技術(shù)：
最近，由于化石能源枯竭，開發(fā)下一代清潔能源正變得日益重要。太陽能電池產(chǎn)生很少的污染，利用無限資源并且具有半永久性壽命。因此，期望太陽能電池可以用作一種解決將來能量受限制的能源。此種太陽能電池可以包括設置在硅襯底上的電極，該硅襯底包括N-型和P-型半導體。為了通過增強電極和硅襯底之間的粘合來改善電性能，用于太陽能電池的糊劑組合物中的玻璃粉內(nèi)的1 含量應該增加。但是，因為1 可能污染環(huán)境，所以考慮到環(huán)境，玻璃粉內(nèi)的1 含量應該減小。因此，需要可以保持電極與硅襯底之間優(yōu)異的粘合同時減小1 含量的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施方案提供了一種用于太陽能電池的電極的糊劑組合物和包括由該糊劑組合物形成的前電極的太陽能電池，所述糊劑組合物減小了 1 含量且改善了電性能。在一個實施方案中，用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物包含導電粉末、有機載體玻璃粉和添加劑，其中所述添加劑包括選自Si、Sb、V、W、Cr、Cd、Re、Sn、Mo、Mn、Ni、Co、 Cu和含有上述金屬之一的金屬氧化物中的至少一種物質(zhì)。上述金屬氧化物可以包括選自SnF%04、NiFe2O4, ZnFe2O4, CuFe2O4和Vi^e2O4中的至少一種物質(zhì)。所述糊劑組合物可以包含約0. 1重量％ 約10重量％的添加劑。在本發(fā)明中， 所述糊劑組合物可以包含約0. 1重量％ 約5重量％的添加劑，且更優(yōu)選包含約0. 1重
量％ 約2重量％的添加劑。所述糊劑組合物可以包含約50重量％ 約90重量％的導電粉末，約10重量％ 約50重量％的有機載體，約1重量％ 約20重量％的玻璃粉，和約0. 1重量％ 約 10重量％的添加劑。優(yōu)選地，所述糊劑組合物可以包含約0. 1重量％ 約5重量％的添加齊U，且更優(yōu)選包含約0. 1重量％ 約2重量％的添加劑。所述導電粉末可以包括銀(Ag)粉末。在另一個實施方案中，用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物包含導電粉末、有機載體、玻璃粉和添加劑，該添加劑含有不同于上述導電粉末的金屬，其中所述糊劑組合物包含約0. 1重量％ 約10重量％的添加劑。上述添加劑可以包括選自Si、Sb、V、W、Cr、Cd、Re、Sn、Mo、Mn、Ni、Co、Cu和含有上
述金屬之一的金屬氧化物中的至少一種物質(zhì)。所述金屬氧化物可以包括選自SnFi5204、NiFi5204、ZnFi5204、CuFii2O4和VFii2O4中的至少一種物質(zhì)。所述糊劑組合物可以包含約0. 1重量％ 約5重量％的添加劑，且更優(yōu)選包含約 0. 1重量％ 約2重量％的添加劑。在又一實施方案中，提供一種太陽能電池，該太陽能電池包括使用根據(jù)本發(fā)明實施方案的用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物制造的前電極。在下面的附圖和描述中對一個或多個實施方案的細節(jié)進行闡述。從該描述和附圖以及從權(quán)利要求書中其它特征將顯而易見。附圖簡述

圖1是根據(jù)實施方案的太陽能電池的剖視圖。
具體實施例方式在實施方案的描述中，要理解，當一層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被描述為在另一層(或膜)、區(qū)域、襯墊或結(jié)構(gòu)的“上面”或“下面”時，用語“上面”和“下面”包括“直接”和 “間接”這兩種含義。此外，關于在各個層的“上面”和“下面”的參考將基于附圖進行。在附圖中，為了方便描述和清楚，可以改變各個層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)的厚度或尺寸。而且，各個元件的尺寸不完全反映實際尺寸。下文，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池和用于前電極的糊劑組合物 (下文，稱為“糊劑組合物”)，該糊劑組合物用于形成所述太陽能電池的前電極。將參考圖1描述太陽能電池的示例性實施方案，根據(jù)實施方案的糊劑組合物可應用于該太陽能電池中。圖1是根據(jù)實施方案的太陽能電池的剖視圖。參考圖1，太陽能電池包括在其前表面包括N-型半導體元件11的P-型硅襯底 10，與N-型半導體元件11電連接的前電極12和與P-型硅襯底10電連接的后電極13?？狗瓷鋵?4可以設置在N-型半導體元件除了前電極12的上表面上。背場(BSF)層可以設置在包括后電極13的硅襯底10上。根據(jù)本發(fā)明實施方案的糊劑組合物可以用于形成太陽能電池的前電極12。也就是說，可以將該糊劑組合物涂布在硅襯底10上，然后干燥和燒制，形成前電極12。例如，所述糊劑組合物可以在約80°C 約200°C的溫度下干燥約30分鐘 約1小時。此外，可以在約 700°C 約900°C的溫度下進行快速熱處理，以燒制所述糊劑組合物。所述糊劑組合物可以包含導電粉末、有機載體、玻璃粉和添加劑。在本發(fā)明中，所述導電粉末可以是銀(Ag)粉末。但是，本公開內(nèi)容不限于此。例如，多種金屬粉末可以用作導電粉末。所述導電粉末可以具有球形。但是，本公開內(nèi)容不限于此。例如，所述導電粉末可以包括具有板形、鐘形或薄片形的粉末。所述導電粉末的平均粒徑可以為約1 μ m 約10 μ m。當導電粉末的平均粒徑小于約Iym時，在導電粉末之間插入有機物質(zhì)的空間可能窄小。因此，難以分散有機物質(zhì)。當導電粉末的平均粒徑大于約IOym時，在導電粉末之間產(chǎn)生大量的孔隙，從而減小了密度并增加了電阻。一種單一的粒子可以用作導電粉末?；蛘撸睆交蛐螤畋舜瞬煌牧Ｗ涌梢曰ハ嗷旌?，從而該混合粒子可以用作導電粉末。所述有機載體可以是溶解有粘合劑的溶劑。而且，所述有機載體可以另外包含消泡劑和分散劑。例如萜品醇或二甘醇一乙醚的有機溶劑可以用作溶劑。丙烯酸類樹脂、纖維素類樹脂、醇酸類樹脂可以用作粘合劑。但是，本公開內(nèi)容不限于此。例如，可以使用多種有機載體。所述有機載體可以另外包含觸變劑、均化劑或消泡劑。脲類、酰胺類或氨基甲酸酯類聚合物/有機物質(zhì)可以用作觸變劑。或者，無機類二氧化硅可以用作觸變劑。PbO-SiO2 類，PbO-SiO2-B2O3 類、ZnO-SiO2 類，ZnO-B2O3-SiO2 類或 Bi2O3-B2O3-SiO-SiO2類玻璃料可以用作玻璃粉。包括金屬的金屬添加劑，除了Ag，例如 Zn、Sb、V、W、Cr、Cd、Re、Sn、Mo、Mn、Ni、Co
或Cu，或者含有該金屬的金屬氧化物可以用作添加劑。Sr^e204、NiFe2O4^ ZnFe2O4, CuFe2O4, VFe2O4, FeO · Fe203> MnO · Fe203> ZnO · Fe2O3 或 NiO · Fe2O3 可以用作金屬氧化物。所述添加劑可以包括金屬，該金屬在較低的溫度下與構(gòu)成太陽能電池的硅襯底 10( S卩，N-型半導體元件11)結(jié)合，形成合金。該添加劑可以增強糊劑組合物與硅襯底10 之間的粘合。此外，所述添加劑可以包括金屬，該金屬與作為導電粉末包含的Ag反應，從而促進固相反應。而且，該添加劑可以在低溫下促進作為導電粉末的^Vg粉末的晶粒生長(grain growth)。因此，可以擴大所述糊劑組合物的燒制溫度范圍，以提高導電性。由于可以利用添加劑來增強粘合，所以盡管玻璃粉中含有的1 含量減小，導電性和效率仍可以保持在高水平。例如，所述糊劑組合物可以包含約50重量％ 約90重量％的導電粉末，約10重量％ 約50重量％的有機載體，約1重量％ 約20重量％的玻璃粉，和約0. 1重量％ 約 10重量％的添加劑。當上述導電粉末的含量超過約90重量％時，可能難以形成糊劑狀態(tài)的組合物。當上述導電粉末的含量小于約50重量％時，該導電粉末的量可能減小，從而降低所制造的前電極12的導電性。當上述有機載體的含量超過約50重量％時，所制造的前電極12的導電性可能降低。當上述有機載體的含量小于約10重量％時，糊劑組合物與硅襯底10之間的粘合性可
能變差。當上述玻璃粉的含量為約1重量％ 約20重量％時，可以提高粘合、燒結(jié)性能和后處理性能。當上述添加劑的含量超過約10重量％時，上述導電粉末的量可能減小，從而增大使用該糊劑組合物制造的前電極12的電阻。因此，太陽能電池的效率可能降低。當上述添加劑的含量小于約0. 1重量％時，可能難以充分地期望由于添加劑而帶來的效果。在本發(fā)明中，所述糊劑組合物可以包含約0. 1重量％ 約5重量％的添加劑。在這種情況下，所述導電粉末可以被足夠地加入，從而保持高導電性以及與帶(ribbon)的高結(jié)合力。為了在1 含量被減至最小的情況下，使導電性和與帶的結(jié)合力最大化，所述糊劑組合物可以包含約0. 1重量％ 約2重量％的添加劑。可以通過如下方法制備所述糊劑組合物。將粘合劑溶于溶劑中，然后進行預混合過程以形成有機載體。而后，將導電粉末和添加劑加入到上述有機載體中，熟化(age)該混合物約1小時 約12小時。此處，可以將玻璃粉與上述導電粉末和添加劑一起加入。將上述經(jīng)熟化的混合物利用3輥研磨劑機械混合和分散。對該混合物進行過濾和除去氣泡，從而制得糊劑組合物。但是，前述方法只是一個實例，因此本公開內(nèi)容不限于此。包括使用所述糊劑組合物制造的前電極12的太陽能電池在前電極12與硅襯底10 之間可以具有優(yōu)異的粘合性，從而提高其效率。此外，1 含量可以減小，從而使環(huán)境污染最小化。下文，將參考實施例詳細描述本公開內(nèi)容。但是，以下實施例舉例說明本公開內(nèi)容，因此本公開內(nèi)容不限于此。實施例1將粘合劑溶于溶劑中以制備有機載體。二甘醇單丁基醚乙酸酯和α -萜品醇的混合溶劑可以用作溶劑。乙基纖維素類粘合劑可以用作粘合劑。將^Vg粉末作為導電粉末、玻璃粉和添加劑加入到有機載體中，對該混合物進行混合。Sr^e2O4可以用作添加劑。將得到的混合物熟化約12小時，然后使用3輥研磨劑二次混合和分散。然后，對該混合物進行過濾和除去氣泡，從而制得糊劑組合物。在該實施例中，該糊劑組合物包含約17重量％的有機載體，約80重量％的Ag粉末，約2重量％的玻璃粉，和約1重量％的添加劑。進行絲網(wǎng)印刷過程，以將上述糊劑組合物涂布在厚度為約200μπι的硅襯底上，然后在約200°C的溫度下將該包括糊劑組合物的襯底干燥約2分鐘。而后，在約900°C的溫度下進行快速熱處理過程約30秒，從而制得前電極。實施例2除了糊劑組合物包含約16重量％的有機載體、約80重量％的Ag粉末、約2重量％ 的玻璃粉和約2重量％的添加劑之外，按照與實施例1相同的方法制造前電極。實施例3除了糊劑組合物包含約13重量％的有機載體、約80重量％的Ag粉末、約2重量％ 的玻璃粉和約5重量％的添加劑之外，按照與實施例1相同的方法制造前電極。實施例4除了糊劑組合物包含約12重量％的有機載體、約76重量％的Ag粉末、約2重量％ 的玻璃粉和約10重量％的添加劑之外，按照與實施例1相同的方法制造前電極。實施例5除了 Nii^e2O4用作添加劑之外，按照與實施例2相同的方法制造前電極。實施例6除了 S^e2O4用作添加劑之外，按照與實施例2相同的方法制造前電極。實施例7除了 Cui^e2O4用作添加劑之外，按照與實施例2相同的方法制造前電極。
實施例8除了 VFe2O4用作添加劑之外，按照與實施例2相同的方法制造前電極。實施例9除了 S1用作添加劑之外，按照與實施例2相同的方法制造前電極。對比例1除了糊劑組合物包含約16重量％的有機載體、約80重量％的Ag粉末和約4重量％的玻璃粉且不包含添加劑之外，按照與實施例1相同的方法制造前電極。對比例2除了糊劑組合物包含約18重量％的有機載體、約80重量％的Ag粉末和約2重量％的玻璃粉且不包含添加劑之外，按照與實施例1相同的方法制造前電極。下面表1顯示，當將對比例1中得到的值定義為100時，通過測量包括實施例1 9以及對比例1和2制造的前電極的太陽能電池的效率、填充因數(shù)和帶的結(jié)合力所得到的相對值。通過如下方法得到與帶的結(jié)合力在約250°C 約300°C的溫度下，將由1 和Sn形成的帶焊接在被印刷在硅襯底上的糊劑組合物上之后，使用萬能試驗機測量結(jié)合強度。[表1]
權(quán)利要求
1.一種用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物，該糊劑組合物包含導電粉末、有機載體、玻璃粉和添加劑，其中所述添加劑包括選自Zn、Sb、V、W、Cr、Cd、Re、Sn、Mo、Mn、Ni、Co、Cu和含有上述金屬之一的金屬氧化物中的至少一種物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊劑組合物，其中，所述金屬氧化物包括選自Sr^e204、 NiFe2O4^ ZnFe2O4, CuFe2O4 和 Vi^e2O4 中的至少一種物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約0.1重量％ 約 10重量％的添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約0.1重量％ 約5 重量％的添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約0.1重量％ 約2 重量％的添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約50重量％ 約 90重量％的導電粉末，約10重量％ 約50重量％的有機載體，約1重量％ 約20重量％ 的玻璃粉，和約0.1重量％ 約10重量％的添加劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約50重量％ 約 90重量％的導電粉末，約10重量％ 約50重量％的有機載體，約1重量％ 約20重量％ 的玻璃粉，和約0. 1重量％ 約5重量％的添加劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約50重量％ 約 90重量％的導電粉末，約10重量％ 約50重量％的有機載體，約1重量％ 約20重量％ 的玻璃粉，和約0. 1重量％ 約2重量％的添加劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊劑組合物，其中，所述導電粉末包括銀(Ag)粉末。
10.一種用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物，該糊劑組合物包含導電粉末、有機載體、玻璃粉和添加劑，該添加劑包含不同于上述導電粉末的金屬，其中，所述糊劑組合物包含約0.1重量％ 約10重量％的添加劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的糊劑組合物，其中，所述添加劑包括選自ai、Sb、V、W、Cr、 Cd、Re、Sn、Mo、Mn、Ni、Co、Cu和含有上述金屬之一的金屬氧化物中的至少一種物質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的糊劑組合物，其中，所述金屬氧化物包括選自Sr^e204、 NiFe2O4^ ZnFe2O4, CuFe2O4 和 Vi^e2O4 中的至少一種物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約0.1重量％ 約 5重量％的添加劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的糊劑組合物，其中，所述糊劑組合物包含約0.1重量％ 約 2重量％的添加劑。
15.一種太陽能電池，其包括使用根據(jù)權(quán)利要求1 14中任一項的用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物制造的前電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于太陽能電池的前電極的糊劑組合物。所述糊劑組合物包含導電粉末、有機載體、玻璃粉和添加劑。所述添加劑包括選自Zn、Sb、V、W、Cr、Cd、Re、Sn、Mo、Mn、Ni、Co、Cu和含有上述金屬之一的金屬氧化物中的至少一種物質(zhì)。
文檔編號H01B1/22GK102456426SQ20111033393
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者嚴俊弼, 蔡京勛, 金相坤, 金順吉 申請人:Lg伊諾特有限公司