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導(dǎo)電膏,電極和太陽(yáng)能電池的制作方法

文檔序號(hào):12288544閱讀:261來(lái)源:國(guó)知局
本發(fā)明涉及適用于太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電膏,制造太陽(yáng)能電池的光接收表面電極的方法,和太陽(yáng)能電池的光接收表面。發(fā)明背景絲網(wǎng)印刷金屬(例如銀)膏通常用作太陽(yáng)能電池例如硅太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電軌跡。該膏典型的地包含金屬(例如銀)粉末、混合氧化物(例如玻璃粉)和有時(shí)一種或多種另外的添加劑,其全部分散在有機(jī)介質(zhì)中。該混合氧化物具有幾個(gè)作用。在燒制過(guò)程中,它變成熔融相,并且這樣用于將導(dǎo)電軌跡結(jié)合到半導(dǎo)體晶片上。但是,該混合氧化物在蝕刻掉提供在半導(dǎo)體晶片表面上的抗反射頂層(通常是氮化硅),來(lái)允許導(dǎo)電軌跡和半導(dǎo)體之間直接接觸中也是重要的。該混合氧化物典型地還在形成與n型半導(dǎo)體發(fā)射器歐姆接觸中是重要的。導(dǎo)電軌跡和半導(dǎo)體晶片之間接觸的品質(zhì)是決定最終太陽(yáng)能電池效率的基礎(chǔ)。最佳的混合氧化物需要優(yōu)化以在正確溫度的流動(dòng),和提供抗反射層合適的蝕刻度。如果提供了過(guò)少的蝕刻,則半導(dǎo)體晶片和導(dǎo)電軌跡之間的接觸將不足,導(dǎo)致高的接觸電阻。相反,過(guò)度的蝕刻會(huì)導(dǎo)致銀在半導(dǎo)體中大的孤島沉積,破壞它的p-n結(jié)和由此降低它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的能力。最新的關(guān)注已經(jīng)聚焦于改進(jìn)光伏電池的導(dǎo)電膏中所含的混合氧化物材料,來(lái)提供良好的性能平衡。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:需要混合氧化物(例如玻璃粉),其適用于太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電膏,其提供了良好的性能平衡。具體地,需要適用于太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電膏的混合氧化物,其提供了優(yōu)異的接觸電阻,而不對(duì)太陽(yáng)能電池的p-n結(jié)產(chǎn)生不利影響,并且其在太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中用于燒制導(dǎo)電膏的適宜溫度流動(dòng)。如下面的實(shí)施例所證實(shí)的,本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),當(dāng)某些添加劑包含在鉛-碲-鉍混合氧化物中時(shí),可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能平衡。本發(fā)明人另外已經(jīng)發(fā)現(xiàn),根據(jù)本發(fā)明的玻璃粉表現(xiàn)出良好的或優(yōu)異的粘附性,如下面的實(shí)施例所證實(shí)的。因此,在第一優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供一種用于太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電膏,該膏包含分散在有機(jī)介質(zhì)中的固體部分,該固體部分包含導(dǎo)電金屬和混合氧化物,其中該混合氧化物包含:5-30wt%的PbO;20-60wt%的TeO2;10-40wt%的Bi2O3;0-6wt%多價(jià)金屬氧化物,其中該多價(jià)金屬氧化物選自WO3和MoO3之一或二者;0-25wt%的CeO2;和0-10wt%的BaO,和其中該混合氧化物包含總計(jì)至少0.5wt%的WO3、MoO3、CeO2和BaO。在第二優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供一種用于太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電膏,該膏包含分散在有機(jī)介質(zhì)中的固體部分,該固體部分包含導(dǎo)電金屬和混合氧化物,其中該混合氧化物是包含至少0.5wt%的CeO2的鉛-碲-鉍混合氧化物,其中該混合氧化物優(yōu)選基本上不含硼。該混合氧化物典型地是粉末。該混合氧化物典型地是具有所述組成的玻璃粉,或者一起提供了所述組成的一種或多種玻璃粉的混合物。在第三優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供一種制造太陽(yáng)能電池的光接收表面電極的方法,該方法包括將根據(jù)第一方面或第二方面的導(dǎo)電膏施用到半導(dǎo)體基底,和燒制所施用的導(dǎo)電膏。在第四優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供一種用于太陽(yáng)能電池的光接收電極,該光接收電極包含半導(dǎo)體基底上的導(dǎo)電軌跡,其中該導(dǎo)電軌跡通過(guò)燒制該半導(dǎo)體基底上的根據(jù)第一方面或第二方面的膏來(lái)獲得或能夠獲得。在第五優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供一種玻璃粉,其包含:5-30wt%的PbO;20-60wt%的TeO2;10-40wt%的Bi2O3;0-6wt%多價(jià)金屬氧化物,其中該多價(jià)金屬氧化物選自WO3和MoO3之一或二者;0-25wt%的CeO2;和0-10wt%的BaO,和其中該玻璃粉包含總計(jì)至少0.5wt%的WO3、MoO3、CeO2和BaO。在第六優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供根據(jù)第一方面或第二方面的導(dǎo)電膏在制造太陽(yáng)能電池的光接收表面電極中的用途。在另一優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供根據(jù)第一方面或第二方面的導(dǎo)電膏在制造太陽(yáng)能電池中的用途。附圖說(shuō)明圖1顯示了在實(shí)施例中制備的太陽(yáng)能電池的一個(gè)示例燒制曲線。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將闡述本發(fā)明優(yōu)選的和/或任選的特征。本發(fā)明的任何方面可以與本發(fā)明的任何其他方面相組合,除非上下文另有要求。任何方面的任何優(yōu)選的和/或任選的特征可以單個(gè)地組合或者與本發(fā)明的任何方面相組合,除非上下文另有要求。混合氧化物組合物本文所述的混合氧化物組合物以重量百分比給出。這些重量百分比是相對(duì)于該混合氧化物的總重量。該重量百分比是用作制備該混合氧化物組合物的起始材料的組分的百分比,基于氧化物計(jì)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的,起始材料例如氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽可以用于制備本發(fā)明的混合氧化物(例如玻璃)。在非氧化物起始材料被用于為混合氧化物提供特定元素的情況中,使用適量的起始材料來(lái)提供該氧化物的等摩爾量的元素,該元素以所述的wt%供給。這種限定混合氧化物(例如玻璃)組成的方案是本領(lǐng)域中典型的。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的,揮發(fā)性物質(zhì)(例如氧)會(huì)在混合氧化物制造過(guò)程中損失,和這樣所形成的混合氧化物的組成不會(huì)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)于起始材料的重量百分比,其在本文中基于氧化物來(lái)給出。通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法例如誘導(dǎo)耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-ES)來(lái)分析燒制的混合氧化物(例如玻璃),可以用于計(jì)算所討論的混合氧化物組合物的起始組分?;旌涎趸锇?-25wt%的CeO2。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),優(yōu)異的性能平衡,和特別是優(yōu)異的填充因子,可以用包含混合氧化物的導(dǎo)電膏來(lái)實(shí)現(xiàn),該混合氧化物包含PbO、TeO2和Bi2O3,其進(jìn)一步包含CeO2,任選地與多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3)和/或BaO相組合?;旌涎趸锟梢园辽?.1wt%,至少0.2wt%,至少0.5wt%,至少1wt%,至少1.5wt%,至少2wt%,至少2.5wt%,至少3wt%的CeO2,至少3.5wt%的CeO2,至少4wt%的CeO2,至少4.5wt%的CeO2,至少5wt%的CeO2,至少6wt%的CeO2,或者至少7wt%的CeO2?;旌涎趸锟梢园?2wt%或更低,20wt%或更低,17wt%或更低,15wt%或更低,14wt%或更低,13wt%或更低,12wt%或更低,11wt%或更低,10wt%或更低,或者5wt%或更低的CeO2。一種特別合適的CeO2含量是1wt%-15wt%。CeO2可以與BaO相組合來(lái)提供,例如0.1-10wt%的BaO?;旌涎趸锟梢园珻eO2以及與之一起的至少0.1wt%的BaO,或者至少0.5wt%的BaO,和可以包含8wt%或更低的BaO,7wt%或更低的BaO,5wt%或更低的BaO,3wt%或更低的BaO,或者2wt%或更低的BaO??梢詢?yōu)選混合氧化物中CeO2加上BaO的總量不超過(guò)30wt%,25wt%,20wt%,15wt%或10wt%。在混合氧化物包含CeO2的一些實(shí)施方案中,可以優(yōu)選該混合氧化物不包含BaO。CeO2可以與多價(jià)金屬氧化物組合來(lái)提供,其中該多價(jià)金屬氧化物選自WO3和MoO3之一或二者。例如,混合氧化物可以包含CeO2以及與之一起的至少0.1wt%或至少0.5wt%的多價(jià)金屬氧化物,和可以包含5wt%或更低,4wt%或更低,3.5wt%或更低,或者3wt%或更低的多價(jià)金屬氧化物。在一些實(shí)施方案,它可以特別優(yōu)選該多價(jià)金屬氧化物是WO3。它可以優(yōu)選混合氧化物中CeO2加上多價(jià)金屬氧化物的總量不超過(guò)30wt%,25wt%,20wt%,15wt%或10wt%。在混合氧化物包含CeO2的一些實(shí)施方案中,可以優(yōu)選該混合氧化物不包含WO3或MoO3。CeO2可以與BaO和多價(jià)金屬氧化物相組合來(lái)提供,其中該多價(jià)金屬氧化物選自WO3和MoO3之一或二者??梢詢?yōu)選混合氧化物中CeO2加上BaO加上多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3)的總量不超過(guò)30wt%,25wt%,20wt%,15wt%或10wt%?;旌涎趸锇?-6wt%的多價(jià)金屬氧化物(選自WO3和MoO3之一或二者)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),優(yōu)異的性能平衡,和特別是優(yōu)異的填充因子,可以用包含混合氧化物的導(dǎo)電膏來(lái)實(shí)現(xiàn),該混合氧化物包含PbO、TeO2和Bi2O3,其進(jìn)一步包含多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3),任選地與CeO2和/或BaO相組合。混合氧化物可以包含至少0.1wt%,至少0.5wt%,或者至少1wt%的多價(jià)金屬氧化物?;旌涎趸锟梢园?.5wt%或更低,5wt%或更低,4.5w%或更低,4wt%或更低,3.5wt%或更低,或者3wt%或更低的多價(jià)金屬氧化物。該多價(jià)金屬氧化物選自WO3和MoO3之一或二者。本文所述的多價(jià)金屬氧化物的量是指混合氧化物中WO3和MoO3的總量。為了避免疑義,這些多價(jià)金屬氧化物的所述量并非打算限制混合氧化物中其他多價(jià)金屬氧化物的存在。混合氧化物可以包含至少0.1wt%,至少0.5wt%,或者至少1wt%的MoO3?;旌涎趸锟梢园?.5wt%或更低,5wt%或更低,4.5wt%或更低,4wt%或更低,或者3.5wt%或更低的MoO3。在MoO3與WO3組合來(lái)提供的情況中,可以優(yōu)選混合氧化物包括3wt%或更低,2.5wt%或更低,2wt%或更低,或者1.5wt%或更低的MoO3?;旌涎趸锟梢园辽?.1wt%,至少0.5wt%,或者至少1wt%的WO3。混合氧化物可以包含5.5wt%或更低,5wt%或更低,4.5wt%或更低,4wt%或更低,或者3.5wt%的WO3。在WO3與MoO3組合來(lái)提供的情況中,可以優(yōu)選混合氧化物包含3wt%或更低或者2.5wt%或更低的WO3。混合氧化物包含0-10wt%的BaO。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),優(yōu)異的性能平衡,和特別是優(yōu)異的填充因子,可以用包含混合氧化物的導(dǎo)電膏來(lái)實(shí)現(xiàn),該混合氧化物包含PbO、TeO2和Bi2O3,其進(jìn)一步包含BaO,任選地與CeO2和/或多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3)相組合。如實(shí)施例所證實(shí)的,在BaO與多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3),特別是WO3組合來(lái)提供的情況中,實(shí)現(xiàn)了特別有利的性能?;旌涎趸锟梢园辽?.1wt%的BaO,至少0.5wt%的BaO,至少1wt%的BaO,至少1.5wt%的BaO,或者至少2wt%的BaO。混合氧化物可以包含9wt%或更低的BaO,8wt%或更低的BaO,7wt%或更低的BaO,6wt%或更低的BaO,或者5wt%或更低的BaO。BaO可以與多價(jià)金屬氧化物組合來(lái)提供,其中該多價(jià)金屬氧化物選自WO3和MoO3之一或二者。例如,混合氧化物可以包含BaO以及與之一起的至少0.1wt%或至少0.5wt%的多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3),和可以包含5wt%或更低,4wt%或更低,3.5wt%或更低,或者3wt%或更低的多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3)。在一些實(shí)施方案中,可以特別優(yōu)選多價(jià)金屬氧化物是WO3??梢詢?yōu)選混合氧化物中BaO加上多價(jià)金屬氧化物(WO3和/或MoO3)的總量不超過(guò)15wt%,12wt%或10wt%?;旌涎趸锇偣仓辽?.5wt%的WO3、MoO3、CeO2和BaO。優(yōu)選混合氧化物包含總共至少1wt%,或總共至少2wt%,或總共至少3wt%的WO3、MoO3、CeO2和BaO?;旌涎趸锇琍bO?;旌涎趸锟梢园辽?wt%,至少7wt%,至少10wt%,至少15wt%,至少18wt%,或者至少20wt%的PbO?;旌涎趸锟梢园?0wt%或更低,29wt%或更低,28wt%或更低,27wt%或更低,26wt%或更低,25wt%或更低,24wt%或更低,23wt%或更低,22wt%或更低,21wt%或更低,或者20wt%或更低的PbO?;旌涎趸锇琓eO2?;旌涎趸锟梢园辽?0wt%,至少25wt%,至少30wt%,或者至少35wt%的TeO2?;旌涎趸锟梢园?0wt%或更低,55wt%或更低,50wt%或更低,或者45wt%或更低的TeO2?;旌涎趸锇珺i2O3?;旌涎趸锟梢园辽?0wt%,至少15wt%,至少18wt%,或者至少20wt%的Bi2O3?;旌涎趸锟梢园?0wt%或更低,35wt%或更低,30wt%或更低,或者25wt%或更低的Bi2O3。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的,混合氧化物(例如玻璃粉)可以包含其他組分。例如,混合氧化物可以包含堿金屬氧化物,例如選自Li2O、Na2O、K2O和Rb2O,優(yōu)選選自Li2O和Na2O。混合氧化物可以包含0wt%或更高,0.1wt%或更高,0.5wt%或更高,或者1wt%或更高的堿金屬氧化物。混合氧化物可以包含10wt%或更低,8wt%或更低,7wt%或更低,6wt%或更低,5wt%或更低,4wt%或更低,3.5wt%或更低,或者3wt%或更低的堿金屬氧化物?;旌涎趸锟梢园琒iO2。例如,混合氧化物可以包含0wt%或更高,0.1wt%或更高,0.5wt%或更高,或者1wt%或更高,2wt%或更高,或者2.5wt%或更高的SiO2?;旌涎趸锟梢园?5wt%或更低,10wt%或更低,7.5wt%或更低,或者5wt%或更低的SiO2。混合氧化物可以包含ZnO。例如,混合氧化物可以包含0wt%或更高,0.1wt%或更高,0.5wt%或更高,1wt%或更高,2wt%或更高,或者2.5wt%或更高的ZnO?;旌涎趸锟梢园?5wt%或更低,10wt%或更低,7.5wt%或更低,或者5wt%或更低的ZnO?;旌涎趸锟梢园琍2O5。例如,混合氧化物可以包含0wt%或更高,0.1wt%或更高,0.5wt%或更高,或者1wt%或更高的P2O5?;旌涎趸锟梢园?0wt%或更低,7wt%或更低,5wt%或更低,或者3wt%或更低的P2O5。混合氧化物可以包含另外的組分,例如另外的氧化物組分。典型地,混合氧化物將包含20wt%或更低,10wt%或更低,7wt%或更低,5wt%或更低,3wt%或更低,2wt%或更低,或者1wt%或更低的總量的另外的組分。混合氧化物可以包含至少0.1wt%的另外的組分。另外的組分可以是選自以下一種或多種:GeO2、CaO、ZrO2、CuO、AgO和Al2O3??梢詢?yōu)選混合氧化物基本上不含硼。作為本文使用的,術(shù)語(yǔ)“基本上不含硼”意在包括不包含有意添加的硼的混合氧化物。例如,混合氧化物可以包含小于0.1wt%的B2O3,例如小于0.05wt%,小于0.01wt%,或者小于0.005wt%的B2O3??梢詢?yōu)選混合氧化物基本上沒(méi)有硅。作為本文使用的,術(shù)語(yǔ)“基本上沒(méi)有硅”意在包括不包含有意添加的硅的混合氧化物。例如,混合氧化物可以包含小于0.1wt%的SiO2,例如小于0.05wt%,小于0.01wt%,或者小于0.005wt%的SiO2?;旌涎趸?例如玻璃粉)可以基本上由本文所述的組合物,和偶然的雜質(zhì)組成。在那種情況中,如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的,所述成分的總重量%將是100wt%,任何余量是偶然的雜質(zhì)。典型地,任何偶然的雜質(zhì)的存在量將是0.1wt%或更低,0.05wt%或更低,0.01wt%或更低,0.05wt%或更低,0.001wt%或更低,或者0.0001wt%或更低。本發(fā)明的導(dǎo)電膏的固體部分可以包含0.1-15wt%的混合氧化物(例如玻璃粉)。導(dǎo)電膏的固體部分可以包含至少0.5wt%,或者至少1wt%的混合氧化物(例如玻璃粉)。導(dǎo)電膏的固體部分可以包含10wt%或更低,7wt%或更低,或者5wt%或更低的混合氧化物(例如玻璃粉)。典型地,混合氧化物(例如玻璃粉)的軟化點(diǎn)將是200℃-400℃。例如,混合氧化物的軟化點(diǎn)可以是250℃-350℃。軟化點(diǎn)可以例如使用DSC測(cè)量,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTME1356“StandardTestMethodforAssignmentoftheGlassTransitionTemperaturebyDifferentialScanningCalorimetry”來(lái)測(cè)定?;旌涎趸锓勰?例如玻璃粉)的粒度在本發(fā)明中沒(méi)有特別限制。典型地,D50粒度可以是至少0.1μm,至少0.5μm,或者至少1μm。D50粒度可以是15μm或更低,10μm或更低,5μm或更低,4μm或更低,3μm或更低,或者2μm或更低,或者1μm或更低。粒度可以使用激光衍射方法(例如使用MalvernMastersizer2000)來(lái)測(cè)定。典型地,混合氧化物是玻璃粉。使用X射線衍射技術(shù),本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),一些玻璃(首先制備其包含CeO2作為組分的它們)實(shí)際上除了無(wú)定形玻璃相之外,還包含結(jié)晶CeO2部分。在玻璃粉配方包含大重量百分比的CeO2(例如5wt%或更高)的情況中,尤其觀察到這一點(diǎn)。因此,將理解本文所述的玻璃粉可以包含結(jié)晶CeO2,和玻璃粉的CeO2含量與該玻璃粉中無(wú)定形玻璃相和結(jié)晶相中的CeO2的總量有關(guān)。玻璃粉典型地通過(guò)本文所述的或所定義的方法來(lái)獲得或能夠獲得。典型地,玻璃粉如下來(lái)制備:將原料混合在一起,并且將它們?nèi)廴趤?lái)形成熔融玻璃混合物,然后驟冷來(lái)形成玻璃粉。因此,在另一優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供一種制備本發(fā)明的玻璃粉的方法,其中該方法包括將用于形成玻璃粉的起始材料熔融在一起來(lái)提供熔融玻璃混合物,和驟冷該熔融玻璃混合物來(lái)形成玻璃粉。該方法可以進(jìn)一步包括研磨玻璃粉來(lái)提供所需的粒度。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉用于制備玻璃粉的可選的合適的方法。合適的可選的方法包括水驟冷、溶膠-凝膠法和噴霧熱解。導(dǎo)電膏典型地,導(dǎo)電膏是前側(cè)導(dǎo)電膏。本發(fā)明的導(dǎo)電膏的固體部分可以包含85-99.9wt%的導(dǎo)電金屬。例如,固體部分可以包含至少85wt%,至少90wt%,至少93wt%,或者至少95wt%的導(dǎo)電金屬。固體部分可以包含99.9wt%或更低,99.5wt%或更低,或者99wt%或更低的導(dǎo)電金屬。導(dǎo)電金屬可以包括選自銀、銅、鎳和鋁的一種或多種金屬。優(yōu)選導(dǎo)電金屬包含銀或者由銀組成。導(dǎo)電金屬可以以金屬顆粒的形式來(lái)提供。對(duì)金屬顆粒的形式?jīng)]有特別限制,但是可以為薄片、球形顆粒、細(xì)粒、晶體、粉末或其他不規(guī)則顆?;蛘咂浠旌衔锏男问健1景l(fā)明對(duì)于導(dǎo)電金屬的粒度沒(méi)有特別限制。典型地,D50粒度可以是至少0.1μm,至少0.5μm,或者至少1μm。D50粒度可以是15μm或更低,10μm或更低,5μm或更低,4μm或更低,3μm或更低,或者2μm或更低。粒度可以使用激光衍射方法(例如使用MalvernMastersizer2000)來(lái)測(cè)定。本發(fā)明的導(dǎo)電膏的固體部分可以包含0.1-15wt%的混合氧化物(例如玻璃粉)。例如,固體部分可以包含至少0.2wt%,至少0.5wt%,或者至少wt%的混合氧化物。固體部分可以包含10wt%或更低,7wt%或更低,或者5wt%或更低的金屬氧化物。固體部分可以包含一種或多種另外的添加劑材料,例如0-10wt%,或者0-5wt%的另外的添加劑材料。有機(jī)介質(zhì)本發(fā)明導(dǎo)電膏的固體部分分散在有機(jī)介質(zhì)中。有機(jī)介質(zhì)可以占導(dǎo)電膏的例如至少2wt%,至少5wt%,者或至少9wt%。有機(jī)介質(zhì)可以占該導(dǎo)電膏的20wt%或更低,15wt%或更低,13wt%或更低,或者10wt%或更低。因此,將理解固體部分可以占導(dǎo)電膏的至少80wt%,至少85wt%,至少87wt%,或者至少90wt%。固體部分可以占導(dǎo)電膏的98wt%或更低,95wt%或更低,或者91wt%或更低。有機(jī)介質(zhì)典型地包含有機(jī)溶劑和溶解或分散在其中的一種或多種添加劑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的,有機(jī)介質(zhì)的組分通常經(jīng)選擇來(lái)提供合適的一致性和流變性,以使得導(dǎo)電膏可以印刷到半導(dǎo)體基底上,和賦予該膏在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的穩(wěn)定性。用于有機(jī)介質(zhì)的合適的溶劑的例子包括選自以下的一種或多種溶劑:丁基二甘醇、丁基二甘醇乙酸酯、萜品醇、二亞烷基二醇烷基醚(例如二甘醇二丁醚和三丙二醇單甲醚)、酯醇(例如)、2-(2-甲氧基丙氧基)-1-丙醇及其混合物。合適的添加劑的例子包括用于幫助固體部分分散在膏中的那些分散劑、粘度/流變改性劑、觸變改性劑、潤(rùn)濕劑、增稠劑、穩(wěn)定劑和表面活性劑。例如,有機(jī)介質(zhì)可以包含選自以下的一種或多種:松香(松脂樹脂)、丙烯酸樹脂(例如)、聚羧酸聚合物的烷基銨鹽(例如110或111)、聚酰胺蠟(例如Thixatrol或Thixatrol)、硝基纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖維素和卵磷脂。典型地,導(dǎo)電膏通過(guò)將導(dǎo)電金屬,混合氧化物和有機(jī)介質(zhì)的組分以任何順序混合在一起來(lái)制備。在另一優(yōu)選的方面中,本發(fā)明提供根據(jù)第一方面的一種制備導(dǎo)電膏的方法,其中該方法包括將導(dǎo)電金屬,混合氧化物和有機(jī)介質(zhì)的組分以任何順序混合在一起。制造光接收表面電極和太陽(yáng)能電池本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉制造太陽(yáng)能電池的光接收表面電極的合適的方法。類似地,本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉制造太陽(yáng)能電池的合適的方法。制造太陽(yáng)能電池的光接收表面電極的方法典型地包括將導(dǎo)電膏施用到半導(dǎo)體基底的表面上,和燒制所施用的導(dǎo)電膏。導(dǎo)電膏可以以任何合適的方法來(lái)施用。例如,導(dǎo)電膏可以通過(guò)印刷例如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷來(lái)施用。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉燒制所施用的導(dǎo)電膏的合適的技術(shù)。一種示例燒制曲線顯示在圖1中。一種典型的燒制方法持續(xù)約30秒,并且光接收表面電極的表面達(dá)到約800℃的峰值溫度。典型的爐溫將更高,來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)表面溫度。燒制可以例如持續(xù)1小時(shí)或更短,30分鐘或更短,10分鐘或更短,或者5分鐘或更短。燒制可以持續(xù)至少10秒。例如,光接收表面電極的峰值表面溫度可以是1200℃或更低,1100℃或更低,1000℃或更低,950℃或更低,或者900℃或更低。光接收表面電極的峰值表面溫度可以是至少600℃。光接收表面電極的半導(dǎo)體基底可以是硅基底。例如,它可以是單晶半導(dǎo)體基底,或者多晶半導(dǎo)體基底。可選的基底包括CdTe。半導(dǎo)體可以例如是p型半導(dǎo)體或n型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體基底可以包含在其表面上的絕緣層。典型地,將本發(fā)明的導(dǎo)電膏施用到絕緣層的頂上來(lái)形成光接收表面電極。典型地,絕緣層將是非反射的。合適的絕緣層是SiNx(例如SiN)。其他合適的絕緣層包括Si3N4、SiO2、Al2O3和TiO2。制造太陽(yáng)能電池的方法典型地包括將背側(cè)導(dǎo)電膏(例如包含鋁)施用到半導(dǎo)體基底的表面,和燒制該背側(cè)導(dǎo)電膏來(lái)形成背側(cè)電極。背側(cè)導(dǎo)電膏典型地施用到半導(dǎo)體基底與光接收表面電極相對(duì)的面。典型地,背側(cè)導(dǎo)電膏施用到半導(dǎo)體基底的背側(cè)(非光接收側(cè)),和在該基底上干燥,其后將前側(cè)導(dǎo)電膏施用到該半導(dǎo)體基底的前側(cè)(光接收側(cè))和在該基底上干燥??蛇x地,可以首先施用前側(cè)膏,隨后施用背側(cè)膏。導(dǎo)電膏典型地是共燒制的(即燒制具有施用了前側(cè)膏和背側(cè)膏二者的基底),來(lái)形成包含前側(cè)導(dǎo)電軌跡和背側(cè)導(dǎo)電軌跡的太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池的效率可以通過(guò)在基底背側(cè)上提供鈍化層來(lái)改進(jìn)。合適的材料包括SiNx(例如SiN),Si3N4,SiO2,Al2O3和TiO2。典型地,局部除去(例如通過(guò)激光燒蝕)鈍化層的區(qū)域,來(lái)允許半導(dǎo)體基底和背側(cè)導(dǎo)電軌跡之間的接觸。在本文規(guī)定了范圍的情況中,目的是該范圍的每個(gè)端點(diǎn)是獨(dú)立的。因此,明確可以預(yù)期的是,范圍的每個(gè)所述上端點(diǎn)可獨(dú)立地與每個(gè)所述下端點(diǎn)組合,反之亦然。實(shí)施例玻璃合成玻璃粉使用市售原料來(lái)制備。該玻璃粉的組成在下表1中給出。每個(gè)玻璃根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)程序來(lái)制造。用于玻璃的原料使用實(shí)驗(yàn)室混合器來(lái)混合。將100g的該混合物在Carbolite實(shí)驗(yàn)室電爐中在陶瓷坩堝中熔融。含有原料混合物的坩堝在它仍然冷卻的時(shí)候放入爐中,來(lái)避免陶瓷坩堝的熱沖擊和破裂。熔融在950-1100℃在空氣中進(jìn)行。熔融玻璃在水中驟冷來(lái)獲得玻璃粉。該玻璃粉在Binder加熱室中在120℃干燥一整夜,然后在行星研磨機(jī)中濕磨來(lái)提供D50粒度小于1μm的顆粒(使用激光衍射方法,使用MalvernMastersizer2000測(cè)定)。濕磨可以在有機(jī)溶劑或水中進(jìn)行。表1玻璃粉組成(基于氧化物計(jì)的重量%組成)(CE表示對(duì)比例)(在CE4中,使用Na2O代替Li2O)使用差示掃描量熱法,根據(jù)ASTME1356“StandardTestMethodforAssignmentoftheGlassTransitionTemperaturebyDifferentialScanningCalorimetry”測(cè)定每個(gè)玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)果顯示在下表2中:表2玻璃化轉(zhuǎn)變溫度實(shí)施例代號(hào)Tg(℃)107729021143073115293411329351162936142267714326881072959108298101062971110929912118287131192961424526315246259CE1112295CE2120285CE3231302CE4229263CE5227260這些玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對(duì)于光伏應(yīng)用的銀膏而言是可接受的。膏制備包含每種玻璃粉的導(dǎo)電銀膏如下來(lái)制備:對(duì)于下面報(bào)告的測(cè)試1和測(cè)試2,使用87.5wt%的市售銀粉末,2.5wt%的玻璃粉,并且余量是常規(guī)有機(jī)介質(zhì),和對(duì)于測(cè)試3,使用88wt%的市售銀粉末,2wt%的玻璃粉,并且余量是常規(guī)有機(jī)介質(zhì)。膏通過(guò)預(yù)混全部組分,并且在三輥磨機(jī)中送過(guò)幾次來(lái)制備,產(chǎn)生了均勻的膏。制備太陽(yáng)能電池測(cè)試1和2:薄層電阻是90Ohm/sq,6英寸尺寸的單晶硅晶片,在它們的背側(cè)上絲網(wǎng)印刷有市售鋁膏,在IRMass帶式干燥機(jī)中干燥,和隨機(jī)分組。這些組的每個(gè)用上述制備的前側(cè)銀膏來(lái)絲網(wǎng)印刷。測(cè)試3:薄層電阻是90Ohm/sq,6英寸尺寸的多晶硅晶片,在它們的背側(cè)上絲網(wǎng)印刷有市售鋁膏,在IRMass帶式干燥機(jī)中干燥,和隨機(jī)分組。這些組的每個(gè)用上述制備的前側(cè)銀膏來(lái)絲網(wǎng)印刷。用于前側(cè)膏的絲網(wǎng)具有60μm的指孔。在印刷前側(cè)之后,將電池在IRMass帶式干燥機(jī)中干燥,并且在Despatch帶式爐中燒制。Despatch爐具有6個(gè)有上和下加熱器的燒制區(qū)。前面三個(gè)區(qū)編程為約500℃以燃燒該膏的粘合劑,第四和第五區(qū)處于更高的溫度,并且最后的區(qū)中最大溫度是945℃(爐溫)。用于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的爐帶速是610cm/分鐘。圖1顯示了玻璃粉的示例燒制曲線。記錄的溫度使用熱電偶,通過(guò)在燒制過(guò)程中測(cè)量太陽(yáng)能電池表面的溫度來(lái)測(cè)定。在冷卻后,在來(lái)自于Halm的cetisPV-CTL1型的I-V曲線追蹤儀中測(cè)試燒制的太陽(yáng)能電池。結(jié)果顯示在下表3中。該結(jié)果以漸增的填充因子(FF)的順序排列。表3所示結(jié)果通過(guò)I-V曲線追蹤儀,通過(guò)直接測(cè)量或者使用它的內(nèi)部軟件計(jì)算來(lái)提供。(為了使接觸面積的影響最小化,電池使用與印刷相同的絲網(wǎng),和相同粘度的膏來(lái)制備。這確保了進(jìn)行比較的膏的線寬基本上相同,并且不影響測(cè)量)。表3所示的結(jié)果是每種膏的5個(gè)電池的測(cè)量的中值。在測(cè)試1和測(cè)試2中,使用不同批次的硅晶片。這會(huì)影響電池性能。因此,為了在每個(gè)測(cè)試中產(chǎn)生可比較的值,使用市售膏(稱作“參比膏”)制備參比樣品。測(cè)試1和測(cè)試2的結(jié)果應(yīng)當(dāng)與相關(guān)的參比電池的性能比較,來(lái)提供實(shí)施例和對(duì)比例之間的真正的性能比較。要注意的是,參比膏的性能與實(shí)施例和對(duì)比例不相當(dāng),這是由于其他變量例如銀含量、銀類型、有機(jī)物含量、玻璃粉含量。這些變量在實(shí)施例和對(duì)比例之間保持恒定,但是參比膏是直接購(gòu)買使用的。實(shí)施例與參比膏的比較沒(méi)有顯示膏中玻璃粉的相關(guān)性能,因?yàn)樾阅艿淖兓赡軞w因于其他變量。表3太陽(yáng)能電池測(cè)試結(jié)果填充因子指示太陽(yáng)能電池相對(duì)于理論上理想的(0電阻)系統(tǒng)的性能。填充因子與接觸電阻相關(guān)——接觸電阻越低,填充因子將越高。但是如果導(dǎo)電膏的玻璃粉過(guò)于強(qiáng)力,則它會(huì)損壞半導(dǎo)體的pn結(jié)。在這種情況中,接觸電阻將是低的,但是由于pn結(jié)的損壞(復(fù)合效應(yīng)和較低的分流電阻),將產(chǎn)生低的填充因子。所以高的填充因子指示在硅晶片和導(dǎo)電軌跡之間存在低的接觸電阻,和半導(dǎo)體上膏的燒制沒(méi)有不利地影響半導(dǎo)體的pn結(jié)(即分流電阻高)。77%或更高的填充因子是令人期望的。pn結(jié)的品質(zhì)可以通過(guò)測(cè)量假填充因子(SunsVocFF)來(lái)測(cè)定。這是獨(dú)立于電池中的電阻引起的損失的填充因子。因此,接觸電阻越低和SunsVocFF越高,則所形成的填充因子將越高。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉測(cè)定SunsVocFF的方法,例如參考文獻(xiàn)1中所述。SunsVocFF在開路條件下測(cè)量,并且獨(dú)立于串聯(lián)電阻效應(yīng)。Eta表示太陽(yáng)能電池的效率,其比較了太陽(yáng)能輸入與電能輸出。高品質(zhì)電池的效率典型的范圍是17%-18%。小的效率變化在市售太陽(yáng)能電池中是非常有價(jià)值的。開路電壓Uoc是可獲自太陽(yáng)能電池的最大電壓,并且這在零電流時(shí)發(fā)生。開路電壓對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)能電池上正向偏壓的量,這是由于具有發(fā)光電流的太陽(yáng)能電池結(jié)的偏壓。如果膏損壞了p-n結(jié),則可以降低該Uoc值。如上面報(bào)告的結(jié)果所證實(shí)的,使用本發(fā)明的膏制備的太陽(yáng)能電池獲得了優(yōu)異的表現(xiàn)性能。具體是:-包含Ba,具有或不具有W,提供了優(yōu)異的FF和效率。-包含Ce,具有或不具有W,提供了優(yōu)異的FF和效率。-包含W和/或Mo提供了優(yōu)異的FF和效率,條件是W或Mo的總含量不是7%或更高。包含總共5wt%的W和Mo提供了良好的FF和效率,和包含總共4wt%或更低的W和Mo提供了優(yōu)異的FF和效率。另外的膏測(cè)試(XRD和粘合性能)X射線衍射(XRD)XRD在一些玻璃粉末樣品上進(jìn)行,用于結(jié)晶學(xué)表征。分析使用衍射計(jì)BrukerD8來(lái)進(jìn)行,其用CuKα輻射()運(yùn)行。數(shù)據(jù)使用點(diǎn)檢測(cè)器,在2θ范圍20-60°,以步幅0.01°收集。結(jié)果顯示在下表4中。太陽(yáng)能電池的焊接和牽引測(cè)試將全部樣品以相同的參數(shù)和裝置來(lái)焊接和測(cè)試。焊接加工的和牽引強(qiáng)度測(cè)試與工業(yè)方法和工業(yè)裝置相容。實(shí)驗(yàn)室焊接系統(tǒng)和牽引測(cè)試儀由Somont生產(chǎn)。樣品在320℃焊接1.5s。對(duì)于這個(gè)測(cè)試,使用市售的0.2×1.5mm的Cu芯62Sn/36Pb/2Ag條,其由KunmingSunlightScienceandTech制造。牽引力在180°的角度下測(cè)量。表5給出的牽引力結(jié)果是每種膏的9個(gè)母線測(cè)試的中值結(jié)果。全部膏用2wt%玻璃粉,88wt%的銀粉末和10wt%有機(jī)介質(zhì)來(lái)制備。表4XRD和牽引力測(cè)試結(jié)果實(shí)施例代號(hào)XRD結(jié)果牽引力N16137部分結(jié)晶5.7CE4229無(wú)定形4.0CE5227無(wú)定形3.4不希望受限于理論,本發(fā)明人相信,本發(fā)明的膏所觀察到的優(yōu)異的粘合性主要?dú)w因于玻璃粉的性能。他們認(rèn)為它是以下組合:(i)本發(fā)明的玻璃粉的優(yōu)異的玻璃流動(dòng)性能,和(ii)通過(guò)XRD觀察到的結(jié)晶相的玻璃基質(zhì)的增強(qiáng),其據(jù)信是玻璃粉中存在CeO2的結(jié)果。參考文獻(xiàn)1.A.McEvoy,T.Markvart,L.Castaner,Solarcells:Materials,ManufactureandOperation。AcademicPress,第二版,2013。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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