專利名稱：光電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)的光電池及其制造方法。
一般來(lái)說(shuō)太陽(yáng)能電池在其光接收電極的表面上備有由一種精細(xì)的金屬部件構(gòu)成的電流收集極。這種在太陽(yáng)能電池的光入射面上提供的電流收集極形成一個(gè)所謂的陰影損耗區(qū)，并減小了構(gòu)成太陽(yáng)能電池的功率產(chǎn)生的有效區(qū)域。因此，將電流收集極形成為一種較薄的梳狀。由于這利電流收集極通常是薄的和長(zhǎng)方形的，故需要可減少電阻的材料和截面設(shè)計(jì)。
美國(guó)專利5,084,107號(hào)提出了一種可用于這種電流收集極的金屬線。在美國(guó)專利4,348,546號(hào)中也公開(kāi)了一種制作這種電流收集極的方法。作為例子，在美國(guó)專利4,260,429號(hào)和4,283,591號(hào)中也公開(kāi)了一種用于形成一個(gè)稱之為匯流條的較厚的金屬電極以收集被電流收集極所收集的電流的工藝。
圖9示出了一例具有上述的常規(guī)電極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池組件，其中示出“該太陽(yáng)能電池的主體900；襯底901；半導(dǎo)體層902；電流收集極903；焊料或?qū)щ姾齽?04；匯流條905；以及粘結(jié)劑906。該匯流條作為該電極結(jié)構(gòu)的一部分起到將電流收集極中的電流收集到一端的作用。
在這種常規(guī)的電流收集極結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成該電流收集極的金屬線和匯流條通過(guò)下述方法進(jìn)行電連接
i)首先，在安置該金屬線時(shí)將其暫時(shí)固定，例如用一種粘結(jié)劑將其暫時(shí)固定在太陽(yáng)能電池的有效區(qū)以外；以及ii)存在于匯流條上的部分金屬線用銀糊劑等導(dǎo)電糊劑或焊料以電和機(jī)械的方式固定于此處。
在使用導(dǎo)電糊劑的情況下，用一種敷料器將該糊劑灑在多個(gè)點(diǎn)內(nèi)，然后將其干燥或硬化。在使用焊料的情況下，將金屬線和匯流條直接與焊料固定在一起。
但是，這種上述的常規(guī)電極結(jié)構(gòu)如應(yīng)用于太陽(yáng)能電池會(huì)導(dǎo)致以下缺點(diǎn)1)在用銀糊劑將金屬線連接到匯流條上的方法中不僅需要灑注適量銀糊劑的敷料器，而且還需要對(duì)該銀糊劑進(jìn)行加熱、干燥和硬化的步驟，結(jié)果使生產(chǎn)能力變得較低；2)將銀糊劑涂敷在凸起的電極上時(shí)，可能會(huì)刺穿用層壓成型等方法形成的密封層；3)由于難以穿過(guò)用上述導(dǎo)電粘合劑形成的涂層來(lái)進(jìn)行焊料到匯流條的連接，以致只能在部分地除去粘附層之后才能進(jìn)行焊接。因此，必須在多個(gè)點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行連接，故導(dǎo)致不期望的工作效率的下降；4)為了熔化焊料，必須局部施以250℃至350℃的高熱；5)在共同使用焊劑或使用帶有松香的焊料以改善焊料流動(dòng)性的情況下，必須在一個(gè)單獨(dú)的如超聲清洗的步驟中除去這種焊劑或松香；6)由于上述1)至5)項(xiàng)中所述的高溫和清洗步驟對(duì)各種特性的影響，很容易使非晶太陽(yáng)能電池等受到損壞；以及
7)在上述的任一種方法中，在放置金屬線時(shí)必須用粘結(jié)劑暫時(shí)將其同定在太陽(yáng)能電池的有源區(qū)之外。因此這種暫時(shí)性的固定需要一個(gè)除形成匯流條所需的區(qū)域之外的附加的區(qū)域，這樣一來(lái)就導(dǎo)致該區(qū)域的擴(kuò)大。
本發(fā)明的目的是提供下述的一種光電池，該光電池至少備有一個(gè)半導(dǎo)體層，一個(gè)電流收集極，和一個(gè)與該電流收集極電連接的匯流條；其中該電流收集極由金屬線形成；并且電流收集極的一部分位于匯流條和半導(dǎo)體層之間。
這利，結(jié)構(gòu)提供了一種具有簡(jiǎn)單的制造工藝和高生產(chǎn)率的光電池的電極結(jié)構(gòu)。因此可得到一種具有令人滿意的特性(即具有良好的轉(zhuǎn)換效率和分流電阻)的光電池。其原因如下。由于導(dǎo)電糊劑存在于電流收集極的周?chē)孰娏魇占瘶O與半導(dǎo)體層或透明電極層的粘合是通過(guò)加熱和加壓來(lái)獲得的。此外本發(fā)明能同時(shí)使電流收集極與匯流條連接起來(lái)，由此可減少工藝步驟的數(shù)目和降低制造成本。再者，由于電流收集極可與匯流條牢固地連接，故可得到一種具有低連接電阻和高輸出的光電池，還可得到一種在室外應(yīng)用中(如用于屋頂材料)具有高可靠性的太陽(yáng)能電池組件。
上述導(dǎo)電糊劑也可涂敷在匯流條上。
在上述的加熱和加壓之前，最好也預(yù)先用一種粘結(jié)或粘合材料將電流收集極固定在半導(dǎo)體層上，或固定在形成于該半導(dǎo)體層上的透明導(dǎo)電層上，或固定在一部分襯底上，半導(dǎo)體層形成于該襯底上，這種固定在通過(guò)加熱和加壓將電流收集極與匯流條和半導(dǎo)體層連接起來(lái)之前起到暫時(shí)性的固定作用，由此可省去外部支撐裝置并且可大大提高生產(chǎn)率。
再者，通過(guò)提供具有電導(dǎo)性的粘接劑或粘合材料可在電流收集極和/或匯流條之間同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接和電連接，由此得到的光電元件是具有改進(jìn)特性的光電器件。


圖1A和1B是使用本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的一種非晶太陽(yáng)能電池的概略的截面圖；圖2A和2B是使用本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的一種晶態(tài)太陽(yáng)能電池的概略的截面圖；圖3A和3B是示出本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的表面電極結(jié)構(gòu)的概略的截面圖；圖4A和4B是示出按照本發(fā)明的在匯流條和電流收集極之間的一個(gè)連接部分的概略的截面圖；圖5A至5C是一個(gè)在太陽(yáng)能電池襯底的頂部表面上具有匯流條的太陽(yáng)能電池的概略圖；圖6是一個(gè)在太陽(yáng)能電池襯底的背部表面上有本發(fā)明的匯流條的太陽(yáng)能電池的概略圖；圖7A和7B是一個(gè)在有源區(qū)內(nèi)有本發(fā)明的匯流條的太陽(yáng)能電池的概略圖；圖8是一個(gè)通過(guò)局部涂敷導(dǎo)電粘結(jié)劑來(lái)固定本發(fā)明的電流收集極的太陽(yáng)能電池的概略圖；以及圖9是一個(gè)使用常規(guī)的電極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的概略圖。
〔金屬線〕本發(fā)明中使用的金屬線可由一種具有低電阻的、在工業(yè)上能以一種線的形式穩(wěn)定地提供的材料組成，這是有利的，這種材料的例子如銅、銀、金、鉑、鋁、鉬或鎢，或它們的合金。如需要的話，這種金屬線可用一薄金屬層以表面形式提供，其目的是防止腐蝕或氧化，改善與涂有導(dǎo)電膠的材料的粘附性以及改善電導(dǎo)性。使用上述表面金屬層尤其是為了避免在該金屬線由銅組成的情況下由于表面氧化而導(dǎo)致的高阻，或?yàn)榱吮苊庠谏鲜龈采w層的導(dǎo)電粒子由石墨或金屬氧化物組成情況下的高接觸電阻。
上述表面金屬層由一種抗腐蝕的貴金屬組成，如銀、鈀、銀-鈀合金或金，也可由一種抗腐蝕的金屬組成，如鎳或錫。上述表面金屬層由涂敷法或包覆(clad)法來(lái)形成是有利的。也可以是涂敷的導(dǎo)電樹(shù)脂，該導(dǎo)電樹(shù)脂通過(guò)將上述金屬作為填充劑分散在一種樹(shù)脂材料中而制成。該涂層厚度根據(jù)需要來(lái)確定，但在一種具有圓形截面的金屬線的情況下，其厚度最好在該金屬線直徑的1-10％的范圍內(nèi)。
金屬線的截面形狀最好是圓的，但也可以是矩形的并可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。該金屬線的直徑是考慮到電阻的損耗和陰影損耗之間的平衡而確定的。更準(zhǔn)確地說(shuō)，使用一種直徑為25μm至1mm的銅線是有利的。更佳的是選擇直徑為25μm至200μm范圍內(nèi)的銅線以獲得高效率的太陽(yáng)能電池。比25μm細(xì)的線很易斷且難以制造，而且由于電阻的存在而呈現(xiàn)出大的損耗。比200μm粗的線導(dǎo)致較大的陰影損耗，或增加太陽(yáng)能電池表面上的不平整度，這樣一來(lái)在用層壓成型等工藝進(jìn)行密封時(shí)就需要一種較厚的填充材料如EVA。
這種金屬線可用一種已知的線展延機(jī)制作出需要的直徑。通過(guò)這種線展延機(jī)得到的線是硬的，根據(jù)所需要的可延展性或可彎曲性，通過(guò)已知的退火方法可使其變軟。
〔導(dǎo)電糊劑〕本發(fā)明中的導(dǎo)電糊劑用于把金屬線粘到太陽(yáng)能電池的表面和粘到匯流條上。通過(guò)用導(dǎo)電粘合劑涂敷整個(gè)金屬線或其一部分以及進(jìn)行加熱和/或加壓來(lái)完成上述粘合。在將電流收集極粘到匯流條上時(shí)，也可預(yù)先用導(dǎo)電粘合劑涂敷匯流條并且進(jìn)行加熱和/或加壓來(lái)完成上述粘合。
在本發(fā)明中，用于粘接金屬線的導(dǎo)電糊劑是將導(dǎo)電粒子分散在聚合物樹(shù)脂中得到的。最好使用容易在金屬線上制作一層膜的聚合物樹(shù)脂，并且在工作效果、柔軟性、耐老化性等方面具有優(yōu)良性能，滿足這種要求的熱固性樹(shù)脂的優(yōu)選例包括環(huán)氧樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚乙烯醇縮甲醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂及它們的變性樹(shù)脂。特別是使用尿烷樹(shù)脂作為漆包線的絕緣涂敷材料，該樹(shù)脂在柔軟性和生產(chǎn)能力方面性能優(yōu)良。滿足這種要求的熱塑性樹(shù)脂的優(yōu)選例還包括苯氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、丁縮醛樹(shù)脂、蜜胺樹(shù)脂、氟化樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù)脂以及聚酯樹(shù)脂。
上述的導(dǎo)電粒子是一種用于提供導(dǎo)電性的顏料，可以由諸如石墨、碳黑、一種如In2O3、TiO2、SnO2、ITO、ZnO的氧化物半導(dǎo)體材料或是添加了適當(dāng)摻雜劑的這種材料所組成。這種導(dǎo)電粒子的直徑必須小于待形成的涂敷層的厚度，但如果太小，因該粒子間接觸電阻的存在就不能獲得一個(gè)特定的電阻率。由于這些原因，導(dǎo)電粒子的平均直徑最好在0.02-15μm的范圍內(nèi)。
將導(dǎo)電粒子和聚合物樹(shù)脂以適當(dāng)?shù)谋壤旌弦缘玫揭粋€(gè)特定的電阻率，但是，雖然電阻率降低了，導(dǎo)電粒子數(shù)量的增加卻會(huì)因樹(shù)脂比例的降低而破壞涂敷膜的穩(wěn)定性。另一方面，樹(shù)脂量的增加會(huì)由于導(dǎo)電粒子間接觸減少而使電阻增加。因此要根據(jù)聚合物樹(shù)脂、導(dǎo)電粒子以及所需要的物理特性來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇優(yōu)選的比例。更準(zhǔn)確地說(shuō)，當(dāng)導(dǎo)電粒子的容量百分比達(dá)到5-95％時(shí)可得到滿意的特定電阻率。
導(dǎo)電樹(shù)脂的特定電阻率必須小到可忽略，以收集由太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電流以及足以避免分流，該電阻率最好在0.01-100Ωcm的范圍內(nèi)，這是由于低于0.01Ωcm的電阻率減少了用于避免分流的阻擋功能，而超過(guò)100Ωcm的電阻率增加了電阻所產(chǎn)生的損耗。可用一種普通的分散裝置，如3輪研磨機(jī)、顏料搖振機(jī)或細(xì)粒研磨機(jī)，來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電粒子與聚合物樹(shù)脂的混合。如果需要，可加入一種已知的分散劑以獲得滿意的分散度。為調(diào)整導(dǎo)電樹(shù)脂的粘滯性也可以在分散過(guò)程中或在分散之后用適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行稀釋。
〔匯流條〕在該光電器件的一部分內(nèi)，或是在其光接收面內(nèi)或是在與其相對(duì)的面內(nèi)，提供本發(fā)明的匯流條。該匯流條可以在光接收面上的有源區(qū)內(nèi)提供，但最好在有源區(qū)之外提供以獲得更高的效率。
本發(fā)明的匯流條由一種具有低電阻的、在工業(yè)上作為薄片材料可穩(wěn)定提供的材料構(gòu)成，如銅、銀、金、鉑、錫、鉛或鎳，這是有利的。該材料也可由這類(lèi)金屬的合金組成。使用銅特別有利，因?yàn)殂~具有低電阻、廉價(jià)而且可根據(jù)工作目的來(lái)選擇硬銅或軟銅。
如果需要，為防止腐蝕或氧化、改善與導(dǎo)電樹(shù)脂的粘附性以及提高導(dǎo)電性，該匯流條可用一薄金屬層以表面形式提供。
這種表面金屬層可由一種抗腐蝕的貴金屬構(gòu)成，如銀、鈀、銀-鈀合金或金，或由一種抗腐蝕的金屬如鎳或錫構(gòu)成。因?yàn)榫哂锌钩睗竦姆€(wěn)定性和與導(dǎo)電樹(shù)脂良好的粘附性，使用銀或金特別有利。上述的表面金屬通過(guò)涂敷法或包覆法來(lái)制作是有利的。
也可使用一種至少在匯流條的一部分上涂敷導(dǎo)電糊劑的方法，從而使匯流條與金屬線電連接。
〔粘結(jié)或粘合劑〕本發(fā)明中的粘結(jié)或粘合劑用于將金屬線粘到太陽(yáng)能電池的一部分上，以固定該金屬線并將其放置在匯流條之間。因而該粘結(jié)或粘合劑可起到在金屬線與光電器件之間以及匯流條與光電器件之間的固定作用。如果粘結(jié)或粘合劑是導(dǎo)電的，就可以將其涂敷在光電器件或者匯流條上。
這種粘結(jié)劑的例子包括丙烯酸、橡膠、硅酮、聚乙烯醚、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨基甲酸酯、尼龍、聚酰胺、無(wú)機(jī)和復(fù)合粘接劑。也可使用一種諸如上述導(dǎo)電糊劑的導(dǎo)電粘接劑。在這些粘接劑中使用一種在粘接能力、粘性、支撐能力、電絕緣性和抗潮濕性方面良好的粘接劑是有利的。由于具有良好的耐久性、抗熱性和支撐能力，使用丙烯酸和硅酮粘接劑特別有利?？梢砸阅撤N方式如使用一種敷料器來(lái)均勻地涂敷該粘結(jié)劑?？梢愿鶕?jù)粘接劑的種類(lèi)來(lái)增加干燥、加熱、加壓和光輻射等步驟。
粘合材料也可以使用粘合帶、粘合片或雙面粘合帶的形式，在這些形式中將襯底和粘合材料重疊在一起。這種粘合材料可具備導(dǎo)電性。
這種粘合材料通過(guò)省去粘接劑所需的干燥時(shí)間和從外部支撐電流收集極的裝置可提高生產(chǎn)率。也可以省去用于涂敷適量粘結(jié)劑的復(fù)雜裝置。再者，粘合材料和粘接劑可以合起來(lái)使用。
〔襯底、第一電極和半導(dǎo)體層〕本發(fā)明的光電器件最好包括一個(gè)襯底、一個(gè)在其上提供的第一電極、一個(gè)在該第一電極上提供的、對(duì)電流產(chǎn)生有影響的半導(dǎo)體層以及一個(gè)由本發(fā)明的電流收集極和匯流條組成的、在該半導(dǎo)體層上(光入射面上)提供的第二電極。如果需要，在半導(dǎo)體層的光入射面和電流收集極之間提供一個(gè)透明導(dǎo)電層，用于阻止反射和減小表面電阻。
通過(guò)用網(wǎng)板印刷或蒸發(fā)等方法來(lái)淀積一種金屬以形成第一電極。適當(dāng)?shù)剡x擇金屬的類(lèi)型以得到合適的半導(dǎo)體的或歐姆的特性。
在半導(dǎo)體層由一種薄膜組成的情況下，如非晶硅膜需要一個(gè)支撐襯底，該襯底可以是絕緣襯底或者導(dǎo)電襯底。上述的第一電極形成于該襯底上。另一方面，如該半導(dǎo)體層以一種體形式存在，則可省去該支撐襯底。
該第一電極可由一個(gè)金屬襯底本身組成，例如由不銹鋼或鋁組成。也可由一種在玻璃、聚合物樹(shù)脂或陶瓷等絕緣襯底上形成的諸如鉻、鋁或銀的蒸發(fā)金屬組成。在晶態(tài)硅太陽(yáng)能電池的情況下，也可通過(guò)銀糊劑的網(wǎng)板印刷來(lái)形成第一電極而不使用襯底。
半導(dǎo)體層需要具有半導(dǎo)體結(jié)，如pn結(jié)或肖特基結(jié)，該半導(dǎo)體層由IV族半導(dǎo)體(如晶態(tài)硅、多晶硅、薄膜多晶硅或非晶硅)、II-VI族半導(dǎo)體(如CdS或CdTe)或III-V族半導(dǎo)體(如GaAs)構(gòu)成是有利的。除了單一電池之外，可使用級(jí)聯(lián)電池和三電池(其中將多個(gè)pin結(jié)或pn結(jié)重疊在一起)，這樣做是有利的。
這種級(jí)聯(lián)電池結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子由重疊基于一個(gè)a-Sii層上的pin結(jié)構(gòu)的頂層和底層或重疊基于一個(gè)a-Sii層上的pin結(jié)構(gòu)的頂層和基于一個(gè)a-SiGei層上的pin結(jié)構(gòu)的底層來(lái)構(gòu)成。也可使用由基于一個(gè)a-Sii層上的pin結(jié)構(gòu)的頂層和一個(gè)基于多晶薄膜結(jié)的底層所組成的結(jié)構(gòu)。
三電池結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子由基于一個(gè)a-Sii層上的pin結(jié)構(gòu)的頂層和中間層以及基于一個(gè)a-SiGei層上的pin結(jié)構(gòu)的底層構(gòu)成，或由基于一個(gè)a-Sii層上的pin結(jié)構(gòu)的頂層、基于一個(gè)a-SiGei層上的pin結(jié)構(gòu)的中間層和基于一個(gè)a-SiGei層上的pin結(jié)構(gòu)的底層來(lái)構(gòu)成。
上述的透明導(dǎo)電層由一種已知的材料(諸如ITO、SnO2或In2O3)來(lái)構(gòu)成是有利的。
由本發(fā)明的電流收集極和匯流條組成的第二電極是在上述半導(dǎo)體層的光入射面上提供的。在這種情況下，考慮到在電流收集中因電阻引起的損耗和陰影損耗之間的折衷，最好使電流收集極以平行的方式放置，并具有一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g距。作為一個(gè)例子，在透明電極層具有約100Ω/□的薄層電阻的情況下，最好使電流收集極之間相隔約5mm。如線的直徑較小或較大，通過(guò)分別減少或增加間距進(jìn)行優(yōu)化可得到最大效率。
圖1A和1B的概略截面圖示出了將本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)應(yīng)用到三電池式的非晶太陽(yáng)能電池的一個(gè)例子，其中示出太陽(yáng)能電池的主體100；襯底101；第一電極102；n型半導(dǎo)體層103、113、123；i半導(dǎo)體層104、114、124；p型半導(dǎo)體層105、115、125；透明導(dǎo)電膜106；電流收集極107；粘接劑108；和匯流條109。圖1A所示截面圖，是直到匯流條形成的一種狀態(tài)，圖1B是在電池表面形成電流收集極時(shí)的一種狀態(tài)的截面圖。雖然圖1A和1B說(shuō)明了三電池結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的電流收集極自然也適用于具有一個(gè)或二個(gè)半導(dǎo)體結(jié)的單一電池結(jié)構(gòu)或級(jí)聯(lián)電池結(jié)構(gòu)。
圖2A和2B的概略截面圖示出了將本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)應(yīng)用于晶態(tài)太陽(yáng)能電池的一個(gè)例子，其中示出太陽(yáng)能電池的主體200；由硅片組成的半導(dǎo)體層201；與半導(dǎo)體層201構(gòu)成一個(gè)結(jié)的半導(dǎo)體層202；背面電極203；電流收集極204；粘接劑205；以及匯流條206。圖2A的截面圖示出了直到匯流條形成為止的一種狀態(tài)，圖2B的截面圖示出在電池表面上形成了電流收集極的一種狀態(tài)。
本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)特別適合于形成大面積的太陽(yáng)能電池。例如，在制備邊長(zhǎng)為30cm的正方形太陽(yáng)能電池的情況下，可在半導(dǎo)體層上配備長(zhǎng)度為30cm的電極，電極之間的間距為30cm，從而構(gòu)成本發(fā)明的電流收集極，并形成能流過(guò)較大電流的一個(gè)匯流條，以便引導(dǎo)電流從上述的電流收集極有流向一端。
〔制造方法〕通過(guò)粘接將電流收集極粘到光電器件的表面上，用加熱和/或加壓將覆蓋有導(dǎo)電糊劑的電流收集極粘到光入射面的半導(dǎo)體層上或透明導(dǎo)電膜上。最好使加熱溫度至少等于構(gòu)成覆蓋層的導(dǎo)電糊劑軟化并粘到太陽(yáng)能電池表面上時(shí)的溫度。所加壓力最好能引起該覆蓋層適當(dāng)?shù)男巫儯忠陀谑固?yáng)能電池破裂的壓力。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在由諸如非晶硅構(gòu)成的薄膜太陽(yáng)能電池情況下，優(yōu)選的壓力范圍是0.1-1.0kg/cm2。
除以上所述外，還可用下述方式在光電器件的表面上形成電流收集極例如通過(guò)網(wǎng)板印刷在光電器件的表面上以所需的線狀或圓點(diǎn)形成導(dǎo)電糊劑并在其上配置和粘結(jié)金屬線。
如覆蓋層是熱塑性的，則可通過(guò)加熱使其軟化。如覆蓋層由熱固性樹(shù)脂構(gòu)成，則不對(duì)其進(jìn)行固化反應(yīng)，而只是在將該樹(shù)脂涂敷到線上或印刷到太陽(yáng)能電池襯底上時(shí)蒸發(fā)溶劑，使該樹(shù)脂軟化，然后通過(guò)在粘接操作時(shí)的加熱使其變硬。
圖3A和3B的截面圖示出了將金屬線粘接到太陽(yáng)能電池表面上的粘接狀態(tài)，其中示出半導(dǎo)體層301；金屬線302；以及導(dǎo)電粘接劑303。圖3A的截面圖示出了金屬線被導(dǎo)電粘結(jié)劑覆蓋及隨后被粘結(jié)到半導(dǎo)體層表面時(shí)的狀態(tài)，圖3B的截面圖示出了局部提供導(dǎo)電粘接劑及隨后的金屬線放置并粘結(jié)時(shí)的狀態(tài)。
然后，為了電連接金屬線和匯流條，以與粘接金屬線和太陽(yáng)能電池類(lèi)似方式對(duì)匯流條加熱和/或加壓。
圖4A和4B的截面圖，示出了粘接到匯流條時(shí)的狀態(tài)，其中示出半導(dǎo)體層401；粘接劑或粘合材料402；金屬線403；匯流條404；和導(dǎo)電糊劑405。圖4A示出了用導(dǎo)電粘接劑覆蓋金屬線并使其與匯流條粘接時(shí)的狀態(tài)，圖4B示出了導(dǎo)電粘接劑涂敷于匯流條上并在其上粘附金屬線時(shí)的狀態(tài)。在這種情況下可在整個(gè)匯流條或部分匯流條上涂敷導(dǎo)電粘接劑。
很自然，本發(fā)明用于其它的不同于非品硅太陽(yáng)能電池如晶態(tài)太陽(yáng)能電池、多晶太陽(yáng)能電池或薄膜太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池和光電器件中也很有利。
圖5A至圖8示出應(yīng)用本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的實(shí)例。
在圖5A至5C中示出太陽(yáng)能電池主體500；襯底501；半導(dǎo)體層502；電流收集極503；粘接劑或粘合材料504；以及匯流條505。圖5A示出了在兩端都具有匯流條的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能改善來(lái)自金屬線的電流收集效率并適用于大面積的電池。圖5B的結(jié)構(gòu)具有位于一端的匯流條，這樣能有效地利用太陽(yáng)能電池襯底，并且在將多個(gè)小面積的電池串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)是很有效的。在圖5C的結(jié)構(gòu)中通過(guò)粘結(jié)劑或粘合材料504將電流收集極固定在襯底上，而不是固定在半導(dǎo)體層上。
圖6概略地示出了一種在太陽(yáng)能電池襯底的背部表面上有匯流條的太陽(yáng)能電池，其中示出太陽(yáng)能電池主體600；襯底601；半導(dǎo)體層的頂部表面602；電流收集極603；粘接劑或粘合材料604；以及匯流條605。由于在太陽(yáng)能電池的頂部表面上沒(méi)有匯流條，故可使該太陽(yáng)能電池的有源區(qū)得到有效的利用。
圖7A和7B概略地示出了一種在有源區(qū)內(nèi)有匯流條的太陽(yáng)能電池，其中示出太陽(yáng)能電池的主體700；支撐襯底701；太陽(yáng)能電池的頂部表面702；電流收集極703；粘接劑或粘合材料704；以及匯流條705。圖7A示出了在圓形襯底的有源區(qū)中心具有匯流條705的一種配置方式，而圖7B示出了在矩形襯底中有源區(qū)內(nèi)具有兩個(gè)匯流條的一種配置方式，這是為了改善對(duì)來(lái)自金屬線的電流的收集能力。
圖8概略地示出了一種太陽(yáng)能電池，其中電流收集極通過(guò)局部涂敷導(dǎo)電粘結(jié)劑來(lái)固定，圖中示出，太陽(yáng)能電池的主體800；襯底801；半導(dǎo)體層的頂部表面802；電流收集極803；粘接劑或粘合材料804；匯流條805；以及導(dǎo)電糊劑806。
用一種已知的封裝方法將以上述方式制備的太陽(yáng)能電池制成一組件，以改善耐老化性和提高室外應(yīng)用時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度?？紤]到與太陽(yáng)能電池的粘附性、耐老化性和減震效應(yīng)，使用EVA(聚烯烴塑料)制作用于封裝的粘接層是有利的。在其上形成一個(gè)如玻璃的表面保護(hù)層以改善耐潮濕性和耐劃性。另外，使用一種氟化樹(shù)脂膜以減少組件的重量和獲得在其內(nèi)的柔韌性是有利的。
這種氟化樹(shù)脂的例子包括ETFE(聚四氟乙烯；由杜邦公司提供的Tefzel)和聚氟化乙烯樹(shù)脂(由杜邦公司提供的Tedlar)?？蓪⒁环N紫外線吸收劑加到這種樹(shù)脂中以增強(qiáng)耐老化性。例如，用真空層壓成型機(jī)等市場(chǎng)上可購(gòu)得的設(shè)備，通過(guò)在真空中加熱和加壓可完成上述封裝。
(實(shí)施例1)在本實(shí)施例中，以下述方式制備包括圖1A和1B所示結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池并具有圖5A和5B所示電板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池組件。
電流收集極503由圖3A和3B中的一種有覆蓋層的金屬線構(gòu)成。該金屬線302由一種具有銀包層的銅線組成，銅線直徑為100μm，其上的銀包層的厚度為2μm。
以下將說(shuō)明制備用于覆蓋層的導(dǎo)電糊劑303的碳糊劑的方去(1)首先將由2.5g的乙酸乙酯和2.5g的IPA(異丙烯基乙炔)組成的混合溶劑放在一個(gè)分散用的搖瓶中。其次把22.0g的構(gòu)成主要成分的尿烷樹(shù)脂加到該搖瓶中，并置于球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛５谌?，?.1g作為固化劑的塊狀異氨酸鹽和10g分散的玻璃細(xì)粒加到所得到的溶液中。第四，將2.5g的碳黑(其主要的平均粒子尺寸為0.05μm)加入到上述溶液中作為導(dǎo)電粒子。
(2)將含有上述材料的搖瓶在置于Toyo Seiki Mfg公司制造的顏料搖振器中進(jìn)行10小時(shí)的分散處理。然后將分散的玻璃細(xì)粒從已制成的導(dǎo)電粘結(jié)劑中除去。測(cè)量該導(dǎo)電粘結(jié)劑的平均粒子尺寸，約為1μm。使用一種細(xì)粒研磨機(jī)來(lái)代替該顏料搖振器也得到類(lèi)似的結(jié)果。
(3)上述粘接劑在160℃下凝固30分鐘(這是上述凝固劑的標(biāo)準(zhǔn)凝固條件)，呈現(xiàn)出10Ωcm的體電阻率，該體電阻率被確認(rèn)為是足夠低的電阻。
(4)使用一種未示出的線涂敷機(jī)來(lái)涂敷導(dǎo)電糊劑303并使之干燥以形成覆蓋層。該涂敷工藝是以40m/min的速度進(jìn)行的，并在一個(gè)干燥爐內(nèi)以停留時(shí)間2秒、溫度為120℃的條件進(jìn)行干燥，該涂敷工藝進(jìn)行5次。所使用的具有搪瓷表面層的模子具有直徑為150-200μm的小孔。在蒸發(fā)溶劑之后，涂敷在線302上的導(dǎo)電糊劑303以一種未凝固的狀態(tài)存在。導(dǎo)電糊劑303的厚度是20μm，涂敷厚度超過(guò)100m以后，厚度的起伏在±1.5μm之內(nèi)。
下面將說(shuō)明圖1A和1B中所示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的制備方法，該太陽(yáng)能電池使用上述(1)-(4)步中形成的電流收集極。
(5)通過(guò)對(duì)SUS430BA襯底進(jìn)行去油和漂洗制備所使用的太陽(yáng)能電池主體100，將其作為襯底101，并通過(guò)使用一種在圖中未示出的DC濺射裝置淀積400nm的Ag和400nm的ZnO作為第一電極102。
(6)然后使用一種未示出的微波等離子體CVD裝置連續(xù)地形成一個(gè)底層、一個(gè)中間層和一個(gè)頂層。
該底層具有一個(gè)由n層103、i層104和p層105連續(xù)形成的層疊結(jié)構(gòu)，其中i層104由a-SiGe構(gòu)成。該中間層具有一個(gè)由n層113、i層114和p層115連續(xù)形成的層疊結(jié)構(gòu)，其中i層114由a-SiGe構(gòu)成。該頂層具有一個(gè)由n層123、i層124和p層125連續(xù)形成的層疊結(jié)構(gòu)，其中i層124由a-Si構(gòu)成。
(7)通過(guò)一個(gè)未示出的電阻加熱蒸發(fā)裝置在光入射面上形成ITO透明導(dǎo)電膜作為透明電極106。
(8)通過(guò)使用主要由四氯化鐵組成的腐蝕糊劑和一種市場(chǎng)上可買(mǎi)到的印刷機(jī)，除去步驟(7)中所得電池的外圍透明導(dǎo)電膜，由此來(lái)得到一個(gè)邊長(zhǎng)為30cm的正方形和一個(gè)有效面積為900cm2的電池。
(9)粘上雙面粘合帶(由住友3M公司提供的VHB)作為粘合材料504，以5.5mm的間距放置電流收集極503，并用上述的雙面粘合帶進(jìn)行固定。
(10)在電流收集極503和粘合材料504上放置由具有銀包層的硬銅組成的銅箔作為匯流條505。
(11)用一種未示出的加熱裝置在溫度為190℃、時(shí)間為1分鐘和壓力為1kg/cm2的條件下進(jìn)行加熱和加壓，以而將電流收集極503粘接到透明導(dǎo)電膜上。圖5A的截面圖示出了將電流收集極粘接到太陽(yáng)能電池襯底上的狀態(tài)。
(12)用一種未示出的加熱裝置在溫度為190℃、時(shí)間為15秒和壓力為5kg/cm2的條件下進(jìn)行加熱和加壓，從而將電流收集極503粘接到匯流條504上。
(13)對(duì)由直到步驟(12)為止的工藝制備的太陽(yáng)能電池500進(jìn)行封裝以得到太陽(yáng)能電池組件。封裝方式如下。
首先將太陽(yáng)能電池襯底500夾在平滑玻璃之間，玻璃間具有EVA，之后再將其夾在氟化樹(shù)脂ETFE膜之間，150℃條件下，在真空層合機(jī)中進(jìn)行60分鐘的層壓成型處理。
通過(guò)上述(1)至(13)的步驟制備了10個(gè)類(lèi)似的太陽(yáng)能電池組件。
下面將說(shuō)明由此得到的樣品的初始特性測(cè)定結(jié)果。
(a)樣品處于黑暗狀態(tài)下測(cè)量電壓-電流特性以便從圍繞原始點(diǎn)的傾斜來(lái)測(cè)定分流電阻。結(jié)果，分流電阻位于200-500kΩcm2的令人滿意的范圍內(nèi)。
(b)通過(guò)用一個(gè)具有AM1.5全程太陽(yáng)光譜和100mW/cm2光強(qiáng)的準(zhǔn)太陽(yáng)光源(以下稱為模擬器)測(cè)量太陽(yáng)能電池特性 來(lái)確定轉(zhuǎn)換效率。結(jié)果，轉(zhuǎn)換效率是8.7±0.02％，起伏也得到了很好的限制。
以下將說(shuō)明對(duì)所得樣品進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)。依據(jù)用于晶態(tài)太陽(yáng)能電池的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)C8917的環(huán)境測(cè)試方法和其中耐久性測(cè)試方法所定義的溫度-濕度循環(huán)測(cè)試A-2對(duì)樣品進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，重復(fù)進(jìn)行下述循環(huán)試驗(yàn)20次將樣品保存在一個(gè)具有可控的溫度和濕度的室內(nèi)，在相對(duì)濕度為85％下使溫度從-40℃變到+85℃。其后如在初始特性的測(cè)定中那樣，用模擬器測(cè)定轉(zhuǎn)換效率。結(jié)果，在可靠性試驗(yàn)之后的轉(zhuǎn)換效率比初始轉(zhuǎn)換效率平均低2％。由此降低量可證實(shí)沒(méi)有出現(xiàn)任何較明顯的性能變壞的現(xiàn)象。
上述結(jié)果表明本發(fā)明的太陽(yáng)能電池具有優(yōu)良特性和高可靠性。
(參考例1)本參考例與實(shí)施例1的不同處在于電流收集極具有圖9中示出的常規(guī)結(jié)構(gòu)，或在于用紫外線固化的粘接劑將電流收集極固定到匯流條上。
參照?qǐng)D9，其中示出太陽(yáng)能電池的主體900，太陽(yáng)能電池表面902；電流收集極903；焊料904；匯流條905；以及用于暫時(shí)固定電流收集極的粘接劑906。襯底901、電流收集極903和匯流條905與實(shí)施例1中的相同。
以下將說(shuō)明用于制備該例的太陽(yáng)能電池組件的方法。
(1)用主要由四氯化鐵組成的腐蝕糊劑和一種可從市場(chǎng)上購(gòu)到的印刷機(jī)，除去太陽(yáng)能電池襯底901上不需要的區(qū)域內(nèi)的透明導(dǎo)電膜，以便得到一個(gè)邊長(zhǎng)為30cm的正方形和具有900cm2的電池有效面積。
(2)放置匯流條905并將其粘接到有效區(qū)域之外。然后以5.5mm的間距放置電流收集極903并用紫外線固化的粘接劑906將其固定在匯流條的外面。然后，為了將電流收集極903粘接到太陽(yáng)能電池襯底901的電池表面上，用一種未示出的加熱裝置在溫度為190℃、時(shí)間為1分鐘和壓力為1k2/cm2的條件下進(jìn)行加熱和加壓。
(3)通過(guò)300℃下在匯流條905上熔化焊料904來(lái)固定電流收集極903以將其粘接到匯流條905上。由于將具有涂敷層的金屬線焊到匯流條上不容易，故將線上一部分涂敷層除去并使用帶有松香的焊料。在焊接之后用IPA進(jìn)行漂洗以除去包含在焊料中的松香。
(4)將直到步驟(3)為止制備的太陽(yáng)能電池襯底進(jìn)行封裝以得到太陽(yáng)能電池組件。封裝方法與實(shí)施例1中的相同。
其它方面與實(shí)施例1中的相同。
通過(guò)上面說(shuō)明的工藝制備了10個(gè)類(lèi)似的太陽(yáng)能電池組件。
以下將說(shuō)明在與實(shí)施例1相同的條件下對(duì)于以上述方式制備的樣品的初始特性的測(cè)定結(jié)果。轉(zhuǎn)換效率是6.0±1.02％，這表明特性有較大的起伏。在一些樣品中也觀察到分流現(xiàn)象。
下面將說(shuō)明在以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)之后，對(duì)所得到的樣品用如在初始特性的測(cè)定中用的模擬器測(cè)定的轉(zhuǎn)換效率。
與初始轉(zhuǎn)換效率相比，在可靠性試驗(yàn)后的轉(zhuǎn)換效率平均降低20％，這表明存在較明顯的性能變壞的現(xiàn)象。分流的比例也增加了。
上述實(shí)施例1和參考例1的結(jié)果表明使用本發(fā)明電流收集極的太陽(yáng)能電池提供了較高的初始產(chǎn)額和較高的可靠性。
(參考例2)本例使用常規(guī)結(jié)構(gòu)的電流收集極，與參考例的不同處在于用銀糊劑將電流收集極粘結(jié)到匯流條上。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，將電流收集極903放置在匯流條905上以便將其粘接到匯流條905上，并且以圓點(diǎn)的方式來(lái)應(yīng)用銀糊劑904(由Amikon公司提供的C-220)。然后在一個(gè)未示出的熱空氣爐中在150℃、30分鐘的條件下對(duì)銀糊劑904進(jìn)行硬化。
此后以與實(shí)施例1中同樣的方式進(jìn)行封裝以得到太陽(yáng)能電池組件。
使用上述工藝制備了10個(gè)類(lèi)似的太陽(yáng)能電池組件。
下面將說(shuō)明在與實(shí)施例1相同的條件下對(duì)以上述方式制備的樣品的初始特性進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。轉(zhuǎn)換效率是6.1±0.92％，這表明特性有較大的起伏。在一些樣品中，因不良的粘結(jié)使串聯(lián)電阻較高，這是因?yàn)樵阢y糊劑的干燥和硬化的過(guò)程中電流收集極903從匯流條905處分離開(kāi)。
下面將說(shuō)明在以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)之后，對(duì)所得到的樣品用在初始特性的測(cè)定中所用的模擬器測(cè)定的轉(zhuǎn)換效率。
與初始轉(zhuǎn)換效率相比，在可靠性試驗(yàn)后的轉(zhuǎn)換效率平均降低17％，這表明存在較明顯的性能變壞的現(xiàn)象。也觀察到了串聯(lián)電阻的增加。
上述實(shí)施例1和參考例2的結(jié)果表明使用本發(fā)明的電流收集極的太陽(yáng)能電池提供了較高的初始產(chǎn)額和較高的可靠性。
(實(shí)施例2)在本例中以下述方式制備包括圖1A和1B所示結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池和圖6所示的電極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池組件。
參照?qǐng)D6，其中示出太陽(yáng)能電池襯底601；太陽(yáng)能電池表面602；電流收集極603；粘合材料604；以及匯流條605。太陽(yáng)能電池襯底601、電流收集極603、粘合材料604和匯流條605與實(shí)施例1中的相同。
以下將說(shuō)明制備本實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組件的方法。
(1)用主要由四氯化鐵組成的腐蝕糊劑和一種可從市場(chǎng)上購(gòu)到的印刷機(jī)，除去太陽(yáng)能電池襯底601上不需要區(qū)域內(nèi)的透明導(dǎo)電膜，以便得到一個(gè)邊長(zhǎng)為30cm電池有效面積為900cm2的正方形。
(2)在太陽(yáng)能電池襯底的底部表面粘上粘合帶(由住友3M公司提供的VHB)作為粘合材料604，然后以5.5mm的間距配置電流收集極603，將其折回到底部表面并固定到上述的粘合材料上。為了避免電流收集極603在邊緣部分處或在太陽(yáng)能電池襯底601的底部表面上短路，粘合帶604的放置方式是對(duì)在邊緣部分處和在底部表面上的陰極部分進(jìn)行充分的絕緣。然后將一個(gè)由具有銀包層的硬銅組成的銅箔作為匯流條605放置在電流收集極603和粘合材料604上。
(3)用一種未示出的加熱裝置，在溫度為190℃、時(shí)間為1分鐘和壓力為1kg/cm2的條件下進(jìn)行加熱和加壓，以便將電流收集極603粘合到半導(dǎo)體層602的表面上。用一利未示出的加熱裝置，在溫度為190℃、時(shí)間為15秒和壓力為5kg/cm2的條件下進(jìn)行加熱和加壓，以便將電流收集極603也粘接到匯流條604上。
(4)將直到步驟(3)為止制備的太陽(yáng)能電池進(jìn)行封裝以得到太陽(yáng)能電池組件。封裝方法與實(shí)施例1中的相同。
其它方面與參考例1中的相同。
使用上面說(shuō)明的工藝制備了10個(gè)類(lèi)似的太陽(yáng)能電池組件。
以下將說(shuō)明在與實(shí)施例1相同的條件下對(duì)由以上方式制備的樣品的初始特性進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。特性是令人滿意的，具有被限定了的起伏，顯示出200-500kΩcm2的分流電阻以及9.0±0.02％的轉(zhuǎn)換效率。
以下將說(shuō)明在以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)之后，對(duì)所得到的樣品用如在初始特性的測(cè)定中用的模擬器測(cè)定的轉(zhuǎn)換效率。
與初始轉(zhuǎn)換效率相比，在可靠性試驗(yàn)后的轉(zhuǎn)換效率平均降低2％，這表明不存在較明顯的性能變壞的現(xiàn)象。
本實(shí)施例的結(jié)果表明，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池提供了令人滿意的特性和較高的可靠性。
(實(shí)施例3)在本實(shí)施例中以下述方式制備包括圖2A和2B所示結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池和圖7A和7B所示的電極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池組件。
參照?qǐng)D7A和7B，其中示出太陽(yáng)能電池主體700；半導(dǎo)體層702；電流收集極703；匯流條705；以及粘合材料704。該電流收集極703、匯流條705和粘合材料704與實(shí)施例1中的相同。
制備的圖2A和2B所示太陽(yáng)能電池帶有以實(shí)施例1相同方式制備的電流收集極。通過(guò)使用以下述方式制備的晶態(tài)太陽(yáng)能電池襯底來(lái)得到太陽(yáng)能電池主體700。
以下將說(shuō)明制備本實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組件的方法。
(1)用CZ晶體生長(zhǎng)法制備控制到p型的硅單晶，并將其切片以得到厚度約300μm的硅片201。
(2)在硅片201上覆蓋P2O5并進(jìn)行擴(kuò)散以形成n+層202。
(3)在硅片201的背部表面(與n+層202相對(duì))上用一種未示出的網(wǎng)板印刷機(jī)印制銀糊劑并進(jìn)行加熱以形成下電極203。
(4)在上述n+層202的表面中心處提供如實(shí)施例1中的粘合帶作為粘合材料205，在構(gòu)成光接收面的n+層202上以類(lèi)似方式放置與實(shí)施例1相同的電流收集極。
(5)在電流收集極204(703)和粘合材料205(705)上放置由具有銀包層的硬銅組成的銅箔作為匯流條206(705)。
(6)通過(guò)加熱和加壓以與實(shí)施例1類(lèi)似的方式形成電流收集極204(703)和匯流條206(705)，其中電流收集極的間距是8.5mm。
(7)通過(guò)濺射形成一圖中未示出的SiO2膜作為抗反射膜。
(8)對(duì)直到步驟(7)為止制備的太陽(yáng)能電池襯底進(jìn)行封裝以得到一個(gè)太陽(yáng)能電池組件。封裝方法與實(shí)施例1所述方法相同。
通過(guò)上面說(shuō)明的工藝制備了10個(gè)類(lèi)似的太陽(yáng)能電池組件。
以下將說(shuō)明在與實(shí)施例1相同的條件下對(duì)用以上方式制備的樣品的初始化特性的測(cè)定結(jié)果。特性是令人滿意的，具有被限定了的起伏，顯示出300-650KΩcm2的分流電阻和10.2±0.02％的轉(zhuǎn)換效率。
以下將說(shuō)明在以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)之后，對(duì)所得到的樣品用初始特性測(cè)定中所用的模擬器測(cè)定的轉(zhuǎn)換效率。
與初始轉(zhuǎn)換效率相比，在可靠性試驗(yàn)后的轉(zhuǎn)換效率平均降低2％，這表明不存在較明顯的性能變壞的現(xiàn)象。
本例的結(jié)果表明應(yīng)用本發(fā)明由覆蓋導(dǎo)電樹(shù)脂的金屬線組成電流收集極的太陽(yáng)能電池提供了令人滿意的特性和較高的可靠性。
(實(shí)施例4)在本實(shí)施例中以下述方式制備包括圖1A和1B所示結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池和圖8所示的電板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池組件。
參照?qǐng)D8，其中示出太陽(yáng)能電池主體800；半導(dǎo)體膜802；電流收集極803；粘合材料804；匯流條805；和導(dǎo)電粘接劑806。
以下將說(shuō)明制備本實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組件的方法。
(1)以與實(shí)施例1相同的方式形成一個(gè)透明導(dǎo)電膜。
(2)粘上如實(shí)施例1的一個(gè)粘合帶作為粘合材料804。以5.5mm的間距放置直徑為100μm的、帶有2μm厚的銀包層的銅線作為電流收集極803，并將其固定在上述粘合材料上。
(3)用與覆蓋在實(shí)施例1中金屬線上類(lèi)似的導(dǎo)電糊劑覆蓋由具有銀包層的硬銅組成的、用作匯流條805的銅箔，并放置在電流收集極803和粘合材料804上。
(4)通過(guò)一種未示出的打點(diǎn)機(jī)在電流收集極803上以間距為5mm的圓點(diǎn)的方式涂敷導(dǎo)電糊劑806。在使導(dǎo)電糊劑干燥之后，在溫度為190℃、時(shí)間為1分鐘和壓力為0.5kg/cm2的條件下進(jìn)行如實(shí)施例1中那樣的加熱和加壓。
(5)在溫度為190℃、時(shí)間為15秒和壓力為5kg/cm2的條件下用一種未示出的加熱裝置進(jìn)行加熱和加壓，從而將電流收集極803粘接到匯流條804上。
(6)對(duì)直到步驟(5)為止制備的太陽(yáng)能電池襯底進(jìn)行封裝以得到一個(gè)太陽(yáng)能電池組件。封裝方法與實(shí)施例1相同。
通過(guò)上述工藝制備了10個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
以下將說(shuō)明在與實(shí)施例1相同的條件下對(duì)用以上方式制備的樣品的初始特性進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。特性是令人滿意的，具有被限定了的起伏，顯示出200-300kΩcm2的分流電阻和8.7±0.02％的轉(zhuǎn)換效率。
以下將說(shuō)明在以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)之后，對(duì)所得到的樣品用如在初始特性的測(cè)定中用的模擬器測(cè)定的轉(zhuǎn)換效率。
與初始轉(zhuǎn)換效率相比，在可靠性試驗(yàn)后的轉(zhuǎn)換效率平均降低2％，這表明不存在較明顯的性能變壞的現(xiàn)象。
本實(shí)施例的結(jié)果表明本發(fā)明的太陽(yáng)能電池提供了令人滿意的特性和較高的可靠性。
如以上所說(shuō)明的，本發(fā)明提供了光電器件的一種電極結(jié)構(gòu)，提供了令人滿意的電流收集性能、令人滿意的工作效率和高的生產(chǎn)率。
本發(fā)明的用于光電器件的電極結(jié)構(gòu)提供了一種具有令人滿意的初始特性和令人滿意的長(zhǎng)期可靠性的光電器件，并對(duì)該光電器件提供了一種具有高生產(chǎn)率的方法。
權(quán)利要求
1.一種光電器件，至少備有一個(gè)半導(dǎo)體層、一個(gè)電流收集極和一個(gè)與所述電流收集極電連接的匯流條其中，所述電流收集極由金屬線構(gòu)成；以及所述電流收集極的一部分被放置于所述匯流條和所述半導(dǎo)體層之間。
2.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于至少所述金屬線的一部分為導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
3.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于至少所述匯流條的一部分為導(dǎo)電糊劑所覆蓋 。
4.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于粘接劑或粘合材料是在所述電流收集極和所述半導(dǎo)體層之間提供的。
5.按照權(quán)利要求4的一種光電器件，其特征在于所述粘接劑是從丙烯酸、橡膠、硅酮、聚乙烯醚、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨基甲酸酯、尼龍、聚酰胺、無(wú)機(jī)和合成粘接劑中選出的至少一種。
6.按照權(quán)利要求4的一種光電器件，其特征在于所述粘接劑具有導(dǎo)電性。
7.按照權(quán)利要求4的一種光電器件，其特征在于粘合材料是一種粘合帶。
8.按照權(quán)利要求4的一種光電器件，其特征在于所述粘合帶具有導(dǎo)電性。
9.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于所述匯流條至少是一種選自Cu、Ag、Au、Pt、Al、Sn、Pb和Ni中的材料。
10.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于所述匯流條被一種表面金屬層所覆蓋。
11.按照權(quán)利要求10的一種光電器件，其特征在于所述金屬層由以Ag、Pd、一種Ag-Pd合金、Au、Ni、Sn和包含上述金屬的合金中選出的至少一種材料組成。
12.按照權(quán)利要求2或3的一種光電器件，其特征在于所述導(dǎo)電糊劑至少包括導(dǎo)電粒子和聚合物樹(shù)脂。
13.按照權(quán)利要求12的一種光電器件，其特征在于所述聚合物樹(shù)脂包括從環(huán)氧樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚乙烯醇縮甲醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、苯氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、蜜胺樹(shù)脂、丁縮醛樹(shù)脂、氟化樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂中選出的至少一種樹(shù)脂。
14.按照權(quán)利要求12的一種光電器件，其特征在于所述導(dǎo)電粒子由石墨、碳黑、In2O3、TiO2、SnO2、ITO、ZnO和摻雜的半導(dǎo)體氧化物中選出的至少一種構(gòu)成。
15.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于所述金屬線由從Cu、Ag、Au、Pt、Al、Mo和W中選出的至少一種構(gòu)成。
16.按照權(quán)利要求15的一種光電器件，其特征在于所述金屬線還為一個(gè)表面金屬層所覆蓋。
17.按照權(quán)利要求16的一種光電器件，其特征在于所述表面金屬層由以Ag、Pd、一種Ag-Pd合金、Au、Ni、Sn和包含上述金屬的合金中選出的至少一種材料構(gòu)成。
18.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于所述金屬線的直徑為25μm-1mm。
19.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，其特征在于所述半導(dǎo)體層為非單晶態(tài)。
20.按照權(quán)利要求1的一種光電器件，還包括一個(gè)在所述半導(dǎo)體層和所述電流收集極之間的透明導(dǎo)電層。
21.一種光電器件，至少備有層疊在襯底上的一個(gè)半導(dǎo)體層、一個(gè)電流收集極和一個(gè)與所述電流收集極電連接的匯流條其中，所述電流收集極由金屬線構(gòu)成；所述電流收集極的一部分位于所述匯流條和所述襯底之間。
22.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于所述電流收集極的一部分和所述匯流條用導(dǎo)電糊劑相連接。
23.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于至少所述金屬線的一部分為所述導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
24.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于至少所述匯流條的一部分為所述導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
25.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于粘接劑或粘合材料是在所述電流收集極和所述襯底之間提供的。
26.按照權(quán)利要求25的一種光電器件，其特征在于所述粘接劑是從丙烯酸、橡膠、硅酮、聚乙烯醚、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨基甲酸酯、尼龍、聚酰胺、無(wú)機(jī)和合成粘接劑中選出的至少一種。
27.按照權(quán)利要求25的一種光電器件，其特征在于所述粘接劑具有導(dǎo)電性。
28.按照權(quán)利要求25的一種光電器件，其特征在于粘合材料是一種粘合帶。
29.按照權(quán)利要求25的一種光電器件，其特征在于所述粘合帶具有導(dǎo)電性。
30.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于所述匯流條為一表面金屬層所覆蓋。
31.按照權(quán)利要求30的一種光電器件，其特征在于所述表面金屬層由從Ag、Pd、一種Ag-Pd合金、Au、Ni、Sn和包含上述金屬的合金選出的至少一種材料構(gòu)成。
32.按照權(quán)利要求22或23的一種光電器件，其特征在于所述導(dǎo)電糊劑至少包括導(dǎo)電粒子和聚合物樹(shù)脂。
33.按照權(quán)利要求32的一種光電器件，其特征在于所述聚合物樹(shù)脂由從環(huán)氧樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚乙烯醇縮甲醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、苯氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、蜜胺樹(shù)脂、丁縮醛樹(shù)脂、氟化樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂中選出的至少一種材料構(gòu)成。
34.按照權(quán)利要求32的一種光電器件，其特征在于所述導(dǎo)電粒子由從石墨、碳黑、In2O3、TiO2、SnO2、ITO、ZnO和摻雜的半導(dǎo)體氧化物中選出的至少一種構(gòu)成。
35.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于所述金屬線由從Cu、Ag、Au、Pt、Al、Mo和W中選出的至少一種構(gòu)成。
36.按照權(quán)利要求35的一種光電器件，其特征在于所述金屬線還為一表面金屬層所覆蓋。
37.按照權(quán)利要求36的一種光電器件，其特征在于所述表面金屬層由從Ag、Pd、一種Ag-Pd合金、Au、Ni、Sn和包含上述金屬的合金選出的至少一種材料構(gòu)成。
38.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于所述金屬線的直徑為25μm-1mm。
39.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于所述半導(dǎo)體層為非單晶態(tài)。
40.按照權(quán)利要求21的一種光電器件，其特征在于它還包括一個(gè)在所述半導(dǎo)體層和所述電流收集極之間的透明導(dǎo)電層。
41.一種制作一種光電器件的方法，包括把粘接劑或粘合材料放置在半導(dǎo)體層或透明導(dǎo)電層上的步驟；用所述粘接劑或粘合材料把由金屬線構(gòu)成的電流收集極固定在所述半導(dǎo)體層或透明導(dǎo)電層上的步驟；把匯流條放置在所述電流收集極上的步驟；以及通過(guò)加熱和/或加壓完成所述電流收集極和所述匯流條之間的連接以及所述電流收集極和所述半導(dǎo)體層或透明導(dǎo)電層之間的連接的步驟。
42.按照權(quán)利要求41的制作一種光電器件的方法，其特征在于至少所述金屬線的一部分為導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
43.按照權(quán)利要求41的制作一種光電器件的方法，其特征在于至少所述匯流條的一部分為導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
44.一種制作一種光電器件的方法，包括把粘接劑或粘合材料放置在襯底上的步驟；用所述粘接劑或粘合材料把由金屬線構(gòu)成的電流收集極固定在所述襯底上的步驟；把匯流條放置在所述電流收集極上的步驟；以及通過(guò)加熱和/或加壓完成所述電流收集極和所述匯流條之間的連接以及所述電流收集極和所述半導(dǎo)體層或透明導(dǎo)電層之間的連接的步驟。
45.按照權(quán)利要求44的制作一種光電器件的方法，其特征在于至少所述金屬線的一部分為導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
46.按照權(quán)利要求44的制作一種光電器件的方法，其特征在于至少所述匯流條的一部分為導(dǎo)電糊劑所覆蓋。
全文摘要
提供一種光電器件，至少備有一個(gè)半導(dǎo)體層、一個(gè)電流收集極和一個(gè)電連接到該電流收集極的匯流條。該電流收集極由金屬線構(gòu)成。并且將電流收集極的一部分放置在匯流條和半導(dǎo)體層之間。
文檔編號(hào)H01L31/048GK1147157SQ9611022
公開(kāi)日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1996年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月28日
發(fā)明者一瀨博文, 長(zhǎng)谷部明男, 村上勉, 新倉(cāng)諭, 上野雪繪 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社