專利名稱：將全背面電場(chǎng)和銀主柵線施加到太陽能電池上的方法
將全背面電場(chǎng)和銀主柵線施加到太陽能電池上的方法對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2010年2月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/304,030的權(quán)益，其公開內(nèi)容全文經(jīng)此弓I用并入本文。
背景技術(shù)：
太陽能電池是利用光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的器件。太陽能是有吸引力的能源，因?yàn)槠淇沙掷m(xù)和無污染。因此，大量的研究目前致力于開發(fā)在保持低材料成本和制造成本的同時(shí)具有提高的效率的太陽能電池。非常簡(jiǎn)單地，在陽光中的光子碰撞太陽能電池板時(shí)，它們被半導(dǎo)體材料如硅吸收。電子從它們的原子上敲松，以使它們可流過太陽能電池板的導(dǎo)電部分并產(chǎn)生電力。最常見的太陽能電池是基于硅的那些，更特別基于通過將n_型擴(kuò)散層施加到P-型硅基板上而由硅制成的p-n結(jié)，其與兩個(gè)電接觸層或電極連接。為了將太陽能電池對(duì) 日光的反射減至最低，將抗反射涂層(antireflection coating),如氮化娃施加到n_型擴(kuò)散層上以提高耦合到太陽能電池中的光的量。使用例如銀漿(silver paste)，可以將格柵狀金屬接點(diǎn)絲網(wǎng)印刷到抗反射層上以充當(dāng)前電極。電池的光進(jìn)入面或正面上的這種電接觸層通常以由“副柵線(finger lines)”和“主柵線(busbar)”制成的格柵圖案而非完整的層存在，因?yàn)榻饘贃艠O材料不透光。最后，例如通過將背面銀或銀/鋁漿施加到背面的跳格(tabbing)區(qū)域上、接著將鋁漿施加到背面的其余區(qū)域上，在基板上施加背接觸(rearcontact)o該器件隨后在高溫下燒制以將金屬衆(zhòng)轉(zhuǎn)化成金屬電極。例如在歐洲專利申請(qǐng)公開No. I 713 093中可以找到典型太陽能電池及其制造方法的描述。構(gòu)造太陽能電池背面的常規(guī)方法包括印刷干燥的背接觸(back contact)銀主柵線，然后印刷干鋁以覆蓋背面的其余部分。全鋁背面電場(chǎng)(BSF)適用于改進(jìn)太陽能電池性能。但是，印刷和干燥鋁以覆蓋基板的整個(gè)背面并隨后印刷和干燥該干鋁上的銀背接觸是不可行的，因?yàn)樵诠矡龝r(shí)觀察到銀膜與下方的鋁基底的剝離。此外，由于銀與鋁之間缺乏粘合，涉及印刷、干燥和燒制鋁并隨后印刷、干燥和燒制銀主柵線的方法也不可行。因此，共燒銀和干鋁的方法是合意的。鋁BSF是在硅基太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)中用于形成背面電場(chǎng)和制造低高結(jié)的最經(jīng)濟(jì)方法，同時(shí)充當(dāng)雜質(zhì)吸收劑和提供部分表面鈍化。但是，鋁的相對(duì)較差可焊性是形成全BSF的障礙。另外，鋁被玻璃體系松散粘合并因此不產(chǎn)生用于印刷金屬接線端子的牢固基底。施加鋁BSF的改進(jìn)的方法是合意的。發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明通過將背接觸銀主柵線施加到太陽能電池的鋁背面電場(chǎng)(BSF)的方法實(shí)現(xiàn)這些和其它目的，所述方法包括
(a)提供具有正面和背面的太陽能電池基板；
(b)在太陽能電池基板的背面上印刷全鋁背襯層；
(c)干燥所述印刷的鋁背襯層以產(chǎn)生全鋁層；
(d)在全鋁層上在需要銀主柵線的區(qū)域中印刷和干燥剝離漿；(e)在太陽能電池基板的正面上印刷和干燥前接觸(frontcontact)銀衆(zhòng)以產(chǎn)生前柵
極；
(f)共燒和冷卻太陽能電池的正面和背面，其中在燒制過程中所述剝離漿潤(rùn)濕鋁層中的過量鋁粉，以致在太陽能電池冷卻過程中所述剝離漿收縮、固化并與所述過量鋁粉一起剝離以留下具有開放區(qū)的全鋁BSF ;和
(g)在BSF的開放區(qū)上印刷、干燥和燒制背接觸銀漿以產(chǎn)生銀主柵線。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過以下步驟形成太陽能電池
(a)提供具有正面和背面的太陽能電池基板；
(b)在太陽能電池基板的背面上印刷全鋁背襯層； (C)干燥所述印刷的鋁背襯層以產(chǎn)生全鋁層；
(d)在全鋁層上在需要銀主柵線的區(qū)域中印刷和干燥剝離漿；
(e)在太陽能電池基板的正面上印刷和干燥前接觸銀漿以產(chǎn)生前柵極；
(f)共燒和冷卻太陽能電池的正面和背面，其中在燒制過程中所述剝離漿潤(rùn)濕全鋁層中的過量鋁粉，以致在太陽能電池冷卻過程中所述剝離漿收縮、固化并與所述過量鋁粉一起剝離以留下具有開放區(qū)的全鋁BSF ;和
(g)在BSF的開放區(qū)上印刷、干燥和燒制背接觸銀漿以產(chǎn)生銀主柵線。附圖簡(jiǎn)述
在聯(lián)系附圖閱讀時(shí)，更好地理解上文的概述以及下列發(fā)明詳述。為了圖解本發(fā)明，在附圖中顯示了目前有限的實(shí)施方案。但是，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于所示精確布置和工具。在附圖中
圖I是具有部分背面電場(chǎng)(BSF)的太陽能電池的示意 圖2是具有全背面電場(chǎng)(BSF)的太陽能電池的示意 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案具有施加到全鋁層上的剝離漿的太陽能電池基板的照片；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案在燒制后的鋁BSF的剝離區(qū)的照片；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案在鋁BSF上的銀主柵線的照片；
圖6是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的太陽能電池的低溫重?zé)昂椭蟮腏sc的
圖7是在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的太陽能電池的低溫重?zé)昂椭蟮腣oc的
圖8是在根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方案的太陽能電池的低溫重?zé)昂椭蟮腇F的
圖9是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的太陽能電池的低溫重?zé)昂椭蟮男实?br>

圖10是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的太陽能電池的鋁和剝離區(qū)下方的BSF的SEM照片；
圖11是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的太陽能電池的剝離區(qū)下方的BSF的SEM照片； 圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的太陽能電池的粘合vs.距離的 圖13是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的全BSF和根據(jù)對(duì)比例的部分BSF的6 X 6晶片上的Voc的圖；和
圖14是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的全BSF和根據(jù)對(duì)比例的部分BSF的5 X 5晶片上的Voc的圖。發(fā)明詳述
除非對(duì)具體情況另行指明，本文所用的所有百分比(％)是重量百分比。此外，除非另行指明，本文所述的所有粒度或粒徑是通過激光衍射測(cè)得的d5(l粒徑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解的那樣，d50直徑代表這樣的尺寸——一半的單顆粒(按重量計(jì))小于規(guī)定直徑。本申請(qǐng)涉及將背接觸銀主柵線施加 到太陽能電池的全鋁背面電場(chǎng)(BSF)上的方法。如下面更詳細(xì)描述，該方法包括首先在太陽能電池基板的背面上印刷和干燥全鋁背襯層以形成全鋁層，然后在需要銀主柵線的區(qū)域中將剝離漿(下文更詳細(xì)描述)施加到全鋁層中。將前接觸銀漿施加至太陽能電池基板的正面，并將該電池的兩面共燒和隨后干燥。在燒制過程中該剝離漿潤(rùn)濕全鋁層中的過量鋁粉，以致在該共燒太陽能電池冷卻過程中所述漿收縮、固化并與所述過量鋁粉剝離以留下具有開放區(qū)的全鋁BSF。換言之，在固體鋁-硅共晶層上制造用于施加銀背接觸漿的狹槽。最后，在BSF的開放區(qū)或狹槽上施加背接觸銀漿以產(chǎn)生銀主柵線。通過這種新穎的概念和設(shè)計(jì)，由于較高的開路電壓，改進(jìn)電池性能。此外，由于低溫?zé)频谋辰佑|銀主柵線與基板的良好粘合和可焊性，該電池保持其可靠性。根據(jù)這種方法制成的太陽能電池也具有合意的全BSF。BSF用于減少太陽能電池背面的電子-空穴重組，由此提高電池效率。因此，全BSF改進(jìn)太陽能電池的效率。圖I和2示意性顯示具有部分BSF的太陽能電池(圖I)和具有全BSF的電池(圖2)之間的比較。在各圖中，硅基板2具有正面銀副柵線(silver finger)4和銀背接觸6。圖I中的太陽能電池具有部分BSF 8，而圖2中的太陽能電池具有全BSF 10?，F(xiàn)在更詳細(xì)描述本發(fā)明的方法的步驟。全鋁背層的施加
在該方法的第一步驟中，將全鋁背襯層施加到太陽能電池基板的背面?；鍍?yōu)選是通過將n-型擴(kuò)散層施加到P-型硅基板上制成的硅基板。適當(dāng)?shù)幕蹇梢允菃尉Щ蚨嗑У牟⑶沂潜绢I(lǐng)域中公知的。適合施加到太陽能電池基板上的鋁漿是本領(lǐng)域中公知的并且不需要描述。通過例如絲網(wǎng)印刷將鋁漿施加到基板的整個(gè)背面上，并在大約150°C - 200°C下干燥產(chǎn)生全鋁背層。這樣的印刷和干燥步驟是本領(lǐng)域中公知的。剝離漿和前接觸銀的施加
隨后，在需要銀主柵線的區(qū)域中將剝離漿施加到該全鋁層上。剝離漿是下面將更詳細(xì)描述的金屬基組合物。通過已知方法，例如通過絲網(wǎng)印刷施加該漿，然后在大約150°C -200°C下干燥。具有施加到全鋁層上的剝離漿的太陽能電池基板的照片顯示在圖3中。接著將前接觸銀漿施加到太陽能電池基板的正面。前接觸銀漿是本領(lǐng)域中公知的，且市售銀漿適合施加到太陽能電池的正面。在施加前接觸銀漿之前先將抗反射層，如氮化硅、氧化鈦或氧化硅施加到基板正面以在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^已知方法，例如通過絲網(wǎng)印刷施加該銀漿，然后在大約150°C -200°C下干燥。
共燒和冷卻
在印刷和干燥前接觸漿后，對(duì)該晶片施以金屬化和接點(diǎn)成形步驟。具體而言，施加了鋁層、剝離漿和前接觸銀漿的太陽能電池現(xiàn)在燒制以使正面和背面共燒。該太陽能電池優(yōu)選在IR燈加熱的爐中使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的太陽能電池加工溫度設(shè)置共燒。例如，可以使用BTU 6區(qū)IR燈加熱的爐。適當(dāng)?shù)臏囟群蛶俣仍O(shè)置可通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)確定，但優(yōu)選涉及大約700至800°C，更優(yōu)選大約750至800°C的峰值溫度。示例性的溫度分布包括在400、400、550、700、800和920°C的分區(qū)設(shè)置和5000 mm/min帶速度。隨后，將太陽能電池快速冷卻(如大約60至80°C /秒)至室溫。在快速工藝燒制(在本領(lǐng)域中也稱作“spike firing”)過程中，在大約575至600°C形成鋁-硅共晶體。在較高溫度下，剝離漿開始熔融并潤(rùn)濕鋁背襯層中的過量鋁粉。
在快速冷卻過程中，所述剝離漿收縮、固化并與所述過量鋁粉剝離以留下在BSF層中具有開放區(qū)的全鋁BSF。換言之，固體鋁-硅共晶層暴露出來并充當(dāng)背接觸銀主柵線的粘合基底。燒制和玻璃后的太陽能電池的照片顯示在圖4中，其圖解BSF上的剝離(開放)區(qū)。背接觸銀漿的施加
最后，例如通過絲網(wǎng)印刷將背接觸銀漿施加到BSF的開放區(qū)，然后在大約150至200°C下干燥并在低溫(低于大約550°C，如大約500°C)下燒制數(shù)秒以使其燒結(jié)和粘合至固體鋁-硅共晶表面并形成主柵線。適當(dāng)?shù)谋辰佑|銀漿是低溫(低于大約550°C)燒制材料，如下文更詳細(xì)描述的漿。帶有施加到鋁BSF上的銀主柵線的太陽能電池顯示在圖5中。剝離漿
在全鋁層上印刷和干燥的剝離漿旨在與鋁層共燒并在形成鋁-硅共晶體后熔融和潤(rùn)濕鋁層中的鋁粉，然后與過量鋁粉一起剝離以暴露出共晶層。該漿像常規(guī)銀漿那樣含有占該組合物總重量的10-30重量％的溶劑和粘合劑的有機(jī)體系和占該組合物總重量的70-90重量％的無機(jī)體系。該無機(jī)體系包含兩部分玻璃體系(3-20總重量％)和粉末體系(30-80總重量％)。粉末體系、玻璃體系和有機(jī)體系構(gòu)成剝離漿組合物的三種基本組分?，F(xiàn)在更詳細(xì)描述剝離漿組合物中的各組分。粉末體系
該粉末體系含有一種或多種下列粉末
(a)粒度為0.I至5. 0微米的銀粉；
(b)粒度為0.I至5. 0微米的金屬粉末；和/或
(c)粒度為0.I至5. 0微米的金屬氧化物，以使該金屬氧化物與鋁粉粘合并在燒制過程中收縮。粉末體系優(yōu)選包括銀薄片和與銅或錫結(jié)合的銀。該粉末體系的作用是在施加到鋁層上時(shí)與鋁分粘合并在燒制過程中收縮。該金屬或金屬氧化物顆?？梢砸苑勰┗虮∑问桨谠摻M合物中，只要它們具有大約0. I至5.0微米的粒度。該粉末體系優(yōu)選以該組合物總重量的大約30-80重量％，更優(yōu)選大約50-80重量％的量存在于剝離衆(zhòng)組合物中。玻璃體系
該玻璃體系包含玻璃粉(玻璃顆粒)并充當(dāng)剝離漿組合物中的無機(jī)粘合劑。玻璃的具體類型不重要，只要其可以為漿組合物提供所需性質(zhì)。優(yōu)選的玻璃包括硼硅酸鉛和硼硅酸鉍，但其它無鉛玻璃，如硼硅酸鋅也合適。該玻璃顆粒優(yōu)選具有大約0. I至大約4. 5微米的粒度和300-800°C，更優(yōu)選大約300-350°C的Tg，并優(yōu)選以漿組合物總重量的大約3至大約20重量％，更優(yōu)選大約3至大約10重量％的量包含在該組合物。有機(jī)體系
該有機(jī)體系包含溶劑和粘合劑。特定的溶劑和粘合劑不重要并且是本領(lǐng)域中已知的或?qū)檫@種類型的用途開發(fā)的那些。例如，優(yōu)選的有機(jī)載體含有纖維素樹脂和溶劑，如在溶劑如萜品醇中的乙基纖維素。有機(jī)載體優(yōu)選以該組合物總重量的大約10至大約30重量％的量存在于該導(dǎo)電衆(zhòng)組合物中。在剝離漿組合物中包括添加劑也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，最好單獨(dú)或聯(lián)合包括增稠劑(增粘劑)、穩(wěn)定劑、分散劑、粘度調(diào)節(jié)劑等化合物。此類組分是本領(lǐng)域中公知的。如果包含，可以根據(jù)想要的剝離漿性質(zhì)通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)確定此類組分的量。
可以通過本領(lǐng)域中已知的或待開發(fā)的任何制備漿組合物的方法制備該剝離漿組合物；制備方法不重要。例如，可以例如用混合器混合漿組分，然后經(jīng)過例如三輥磨，以制造分散的均勻漿。利用常規(guī)銀漿作為剝離漿也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要其在該方法中有效工作。背接觸衆(zhòng)
本發(fā)明還涉及可施加至BSF上的剝離區(qū)的低溫背接觸漿。該漿可以在剝離區(qū)上印刷、干燥和在小于大約550°C，如大約500°C下低溫?zé)啤Ｔ摫辰佑|漿提供后接觸端子和表面的可焊性。重要地，該背接觸漿必須能在小于大約550°C下燒制。該漿含有占該漿的大約10-30重量％的有機(jī)體系(包含溶劑和粘合劑)和占該漿的大約70-90重量％的無機(jī)體系(包含玻璃體系和粉末體系)。粉末體系
該粉末體系是本領(lǐng)域中已知的常規(guī)粉末體系并含有下列粉末
(a)50-80重量％的量的粒度為0. I至5. 0微米的銀粉；和
(b)0至2.0重量％的量的粒度為0.5至3.0微米的金屬氧化物。該粉末體系優(yōu)選含有大部分銀以提供充足可焊性。優(yōu)選粉末含有銀或與氧化銅結(jié)合的銀。該金屬或金屬氧化物顆?？梢砸苑勰┗虮∑问桨谠摻M合物中，只要它們具有大約0. I至5. 0微米的粒度。玻璃體系
該玻璃體系包含玻璃粉(玻璃顆粒)并充當(dāng)剝離漿組合物中的無機(jī)粘合劑。玻璃的具體類型不重要，只要其可以為漿組合物提供所需性質(zhì)。優(yōu)選的玻璃包括硼硅酸鉛和硼硅酸鉍，但其它無鉛玻璃，如硼硅酸鋅也合適。該玻璃顆粒優(yōu)選具有大約0. I至大約4. 5微米的粒度和250-600°C，更優(yōu)選250-350°C的Tg，并優(yōu)選以漿組合物總重量的大約3至大約20重量％的量包含在該組合物。相對(duì)較低的Tg對(duì)于為所得組合物提供適當(dāng)?shù)牡蜏責(zé)Y(jié)性質(zhì)而言是至關(guān)重要的。有機(jī)體系
該有機(jī)體系是本領(lǐng)域中已知的常規(guī)有機(jī)體系并包含溶劑和粘合劑。特定的溶劑和粘合劑不重要并且是本領(lǐng)域中已知的或?qū)檫@種類型的用途開發(fā)的那些。例如，優(yōu)選的有機(jī)載體含有纖維素樹脂和溶劑，如在溶劑如萜品醇中的乙基纖維素。有機(jī)載體優(yōu)選以該組合物總重量的大約10至大約30重量％的量存在于該導(dǎo)電漿組合物中。在背接觸漿組合物中包括添加劑也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，最好單獨(dú)或聯(lián)合包括增稠劑(增粘劑)、穩(wěn)定劑、分散劑、粘度調(diào)節(jié)劑等化合物。此類組分是本領(lǐng)域中公知的。如果包含，可以根據(jù)想要的剝離漿性質(zhì)通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)確定此類組分的量?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域中已知的或待開發(fā)的任何制備漿組合物的方法制備該背接觸漿組合物；制備方法不重要。例如，可以例如用混合器混合漿組分，然后經(jīng)過例如三輥磨，以制造分散的均勻漿。在太陽能電池工業(yè)中，帶有用于提高電池性能的全背面電場(chǎng)的太陽能電池非常合意，此類BSF是用于降低太陽能電池的每瓦特成本的硅基太陽能電池發(fā)展的一部分。本發(fā)明的剝離漿組合物在形成背面電場(chǎng)后有效除去幾乎全部的過量鋁粉，從而產(chǎn)生用于施 加低燒制溫度背接觸銀主柵線和增進(jìn)太陽能電池性能的固體基底。施加背接觸漿后的低溫重?zé)伙@著影響太陽能電池的電性能，本發(fā)明的背接觸銀漿在低溫下很好地?zé)Y(jié)，具有良好可焊性并提供充足的與基板的粘合。因此，本發(fā)明的方法和銀漿的使用有助于太陽能工業(yè)接近電網(wǎng)平價(jià)?，F(xiàn)在聯(lián)系下列非限制性實(shí)施例描述本發(fā)明的實(shí)施方案。太陽能電池的制備和分析
通過合并常規(guī)銀漿的組分制備剝離漿組合物70%銀，8%玻璃和22%載體。如下制備四個(gè)相同的太陽能電池在具有55 Q/D (sc)的薄層電阻的準(zhǔn)備金屬化的P-型單晶(sc)太陽能晶片的背面上，印刷鋁漿(RuXing 8252X)并在150°C下干燥。在干鋁上在需要背接觸主柵線之處印刷剝離漿組合物，然后在烘箱中在150°C下干燥5分鐘。將市售銀衆(zhòng)(CL80-9271,可購自 Heraeus Incorporated, ff. Conshohocken, PA)施加到晶片正面并在烘箱中在150°C下干燥5分鐘。所得電池顯示在圖3中。然后通過在具有400°C、400°C、550°C、700°C、800°C和920°C的分區(qū)設(shè)置的IR燈加熱的6區(qū)BTU爐中以5000 mm/min帶速度共燒，對(duì)電池施以金屬化和接觸成形。然后以60至80°C /秒的速率快速冷卻電池。剝離過量鋁后的所得電池顯示在圖4中。使用I-V試驗(yàn)機(jī)測(cè)試所得太陽能電池。I-V試驗(yàn)機(jī)中的Xe弧光燈用于模擬已知強(qiáng)度的日光，并照射太陽能電池的正面以生成I-V曲線。使用這種曲線，測(cè)定這種測(cè)量方法共用的各種參數(shù)(其提供電性能比較)，包括短路電流密度(Jsc)、開路電壓(Voc)、填充因數(shù)、能量轉(zhuǎn)換效率(效率)、最大功率(Pmax)、串聯(lián)電阻(Rse)和分流電阻(Rsh)。數(shù)據(jù)匯集在表I中。表I :在低溫重?zé)笆占臄?shù)據(jù)
電池號(hào)IJsc IYoc I填充因數(shù) I效率 |Pmax(W)IRse(Q)IRsh(Q)
134. 483 0. 64~ 78. 44 ~ 11. 3 4~213. 68E-Q39. 85E+00
234. 371 0. 639" 78. 17 ~ 11. 16 ~1783. 86E-032. 17E+01
334. 532 0. 639~ 11. 97 ~ 11. 19 4~1844. 02E-032. 39E+01
4丨34. 368 丨0. 641 丨78. 94 丨17. 39 丨4. 233丨3. 43E-03丨2. 53E+01在剝離區(qū)上施加含有70%銀、4%低Tg玻璃和26%載體的背接觸銀漿，然后在150-200°C下干燥和在低溫(550°C)下燒制。低溫?zé)频谋辰佑|銀漿作為銀主柵線燒結(jié)和粘合到固體鋁-硅共晶表面上。如圖5中所示，直接在鋁-硅共晶表面上形成燒結(jié)銀膜。在第二低溫?zé)坪?，再如上所述測(cè)量太陽能電池的電性能。電池的電性能數(shù)據(jù)制表在下表2中。可以看出，在低溫重?zé)髱缀鯖]有觀察到任何劣化。低溫重?zé)昂椭蟮腏sc、V0C、填充因數(shù)(FF)和效率的圖繪制在圖6-9中。表2 :在低溫重?zé)笫占臄?shù)據(jù)
電池號(hào)IJsc IYoc I填充因數(shù) I效率 |Pmax(W)IRse(Q)IRsh(Q)
134. 444 0. 64~ 78. 19 ~ 11. 25 4~1994. 01E-032. 28E+01 234. 42 0. 64~ 78. 96 — 11. 17 ~184. 24E-03I. 84E+01
334. 453 0. 64~ 78. 21 ~ 17. 26 4~2014. 03E-032. 24E+01
4|34.422 |o.64 卜8. 49 |l7. 3 \4. 21丨3. 83E-03|l. 60E+01在燒制后，取背面電場(chǎng)的橫截面的SEM照片以檢查BSF品質(zhì)。如圖10-11中所示，在鋁下方和在剝離區(qū)下方連續(xù)形成鋁層(BSF)。通過剝離漿幾乎完全除去過量鋁層，并為接下來的施加背接觸銀層的加工步驟(為焊接和連接目的)提供固態(tài)干凈表面。圖10顯示在Al下方和在剝離區(qū)下方形成的連續(xù)Al BSF層，而圖11以更高放大率顯示在剝離區(qū)下方的BSF。為了評(píng)測(cè)電池的粘合，將焊料涂布的銅線(2毫米寬，200微米厚)焊接到背面的銀上以制造焊點(diǎn)(solder joint)。將焊劑施加到該點(diǎn)并在300°C下將所述銅線焊接到背面的銀上。使用焊鐵加熱焊料并使其流到背面銀上。將銅線切成 10”長(zhǎng)度以從6”太陽能電池的一端懸掛出4”引線。將銅引線連接到測(cè)力計(jì)上并將該電池固定到恒速移離測(cè)力計(jì)的臺(tái)上。將計(jì)算機(jī)連接到測(cè)力計(jì)上以記錄瞬時(shí)力。通過以相對(duì)于該焊點(diǎn)180°角度牽拉該線，測(cè)量粘合。收集多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，所得粘合狀況顯示在圖12中。對(duì)比太陽能電池的制備和分析
在6”x6”多晶晶片上和在5” X 5”單晶晶片上通過印刷和干燥背接觸銀、印刷和干燥背襯鋁和印刷和干燥前接觸銀制備常規(guī)太陽能電池。所有施加的銀和鋁漿是市售漿，且所有干燥都在150°C下進(jìn)行5分鐘。在如上所述的相同晶片上制備本發(fā)明的太陽能電池。如上所述測(cè)量對(duì)比電池和本發(fā)明的電池的電性能，并將Voc結(jié)果繪制在圖13和14中。可以看出，在6”x6”多晶晶片上的本發(fā)明電池的Voc有4.5 mV增進(jìn)，在5” x 5”單晶晶片上的本發(fā)明的電池有6.5 mV增進(jìn)。這些結(jié)果證明了由具有全BSF的太陽能電池獲得的優(yōu)異結(jié)果。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，應(yīng)在不背離其廣義發(fā)明理念的情況對(duì)上述實(shí)施方案作出改變。因此，要理解的是，本發(fā)明不限于所公開的具體實(shí)施方案，但其旨在涵蓋在如所附權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.將背接觸銀主柵線施加到太陽能電池的鋁背面電場(chǎng)(BSF)的方法，所述方法包括 (a)提供具有正面和背面的太陽能電池基板； (b)在該太陽能電池基板的背面上印刷全鋁背襯層； (c)干燥所述印刷的鋁背襯層以產(chǎn)生全鋁層； (d)在該全鋁層上在需要銀主柵線的區(qū)域中印刷和干燥剝離漿； (e)在該太陽能電池基板的正面上印刷和干燥前接觸銀漿以產(chǎn)生前柵極； (f)共燒和冷卻該太陽能電池的正面和背面，其中在燒制過程中所述剝離漿潤(rùn)濕該鋁層中的過量鋁粉，以致在太陽能電池冷卻過程中所述剝離漿收縮、固化并與所述過量鋁粉一起剝離以留下具有開放區(qū)的全鋁BSF ;和 (g)在BSF的所述開放區(qū)上印刷、干燥和燒制背接觸銀漿以產(chǎn)生所述銀主柵線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述太陽能電池基板包含單晶或多晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中步驟(f)中的共燒在至少大約700-800°C的峰值溫度下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中步驟(f)中的冷卻以大約60至80°C/秒的速率進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中步驟(g)中的燒制在大約500°C下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述剝離漿包含 (a)粉末體系，其量為所述漿的30-80重量％和粒度為大約0.I至5. 0微米； (b)玻璃體系，其量為所述漿的3至20重量％和粒度為大約0.I至4. 5微米及Tg為300 至 800 0C ;和 (c)有機(jī)體系，其量為所述漿的10-30重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述粉末體系包含選自銀粉、銅粉和金屬氧化物粉末的至少ー種組分，其中所述金屬氧化物粉末是與鋁粉粘合并在燒制過程中收縮的粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述背接觸銀漿在小于大約550°C下燒制。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述剝離漿包含 (a)選自銀顆粒、銅顆粒和金屬氧化物顆粒的至少ー種類型的顆粒，其中所述顆粒具有0. I至5. 0微米的粒度； (b)玻璃粉，其具有0.I至4. 5微米的粒度和300至800°C的Tg ;和 (C)有機(jī)載體。
10.通過權(quán)利要求I的方法形成的太陽能電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池，其中步驟(f)中的共燒在至少大約700-800°C的峰值溫度下進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池，其中步驟(f)中的冷卻以大約60至80°C/秒的速率進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池，其中步驟(g)中的燒制在大約500°C下進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池，其中所述剝離漿包含 (a)粉末體系，其量為所述漿的30-80重量％和粒度為大約0.I至5. 0微米； (b)玻璃體系，其量為所述漿的3至20重量％和粒度為大約0.I至4. 5微米以及Tg為300至800 0C ;和 (c)有機(jī)體系，其量為所述漿的10-30重量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池，其中所述背接觸銀漿在小于大約550°C下燒制。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池，其中所述剝離漿包含 (a)選自銀顆粒、銅顆粒和金屬氧化物顆粒的至少ー種類型的顆粒，其中所述顆粒具有0. I至5. 0微米的粒度； (b)玻璃粉，其具有0.I至4. 5微米的粒度和300至800°C的Tg ;和 (C)有機(jī)載體。
全文摘要
本發(fā)明提供了將背接觸銀主柵線施加到太陽能電池的鋁背面電場(chǎng)(BSF)上的方法。該方法包括提供具有正面和背面的太陽能電池基板；在太陽能電池基板的背面上印刷全鋁背襯層；干燥所述印刷的鋁背襯層以產(chǎn)生全鋁層；在全鋁層上在需要銀主柵線的區(qū)域中印刷和干燥剝離漿；在太陽能電池基板的正面上印刷和干燥前接觸銀漿以產(chǎn)生前柵極；共燒和冷卻太陽能電池的正面和背面，其中在燒制過程中所述剝離漿潤(rùn)濕鋁層中的過量鋁粉，以致在太陽能電池冷卻過程中所述剝離漿收縮、固化并與所述過量鋁粉剝離以留下具有開放區(qū)的全鋁BSF；和在BSF的開放區(qū)上印刷、干燥和燒制背接觸銀漿以產(chǎn)生銀主柵線。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102763223SQ201180009046
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者T.T.范, 張偉銘 申請(qǐng)人:賀利氏北美肯肖霍肯貴金屬材料有限責(zé)任公司