鉛-碲無(wú)機(jī)反應(yīng)體系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及鉛-蹄-鋒（PTZ)、鉛-蹄-堿±金屬（PTM)和鉛-蹄-堿±金屬-鋒 (PTM幻無(wú)機(jī)反應(yīng)體系（IRS)。在本發(fā)明一個(gè)方面中，用于太陽(yáng)能電池板技術(shù)，尤其是用于形 成正面電接觸的導(dǎo)電糊組合物包含導(dǎo)電顆粒、有機(jī)載體和本發(fā)明PTZ、PTM和/或PTMZIRS。 [000引背景
[0003] 太陽(yáng)能電池是使用光生伏打效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成電的裝置。太陽(yáng)能是有吸引力的綠 色能源，因?yàn)樗强沙掷m(xù)的且僅產(chǎn)生非污染的副產(chǎn)物。因此，目前投入了大量研究W開(kāi)發(fā)具 有增強(qiáng)的效率，同時(shí)持續(xù)降低材料和生產(chǎn)成本的太陽(yáng)能電池。在操作中，當(dāng)光擊中太陽(yáng)能電 池時(shí)，一部分入射光被表面反射，且其余透射到太陽(yáng)能電池中。透射光的光子被通常使用半 導(dǎo)體材料如娃制成的太陽(yáng)能電池吸收。來(lái)自吸收光子的能量激發(fā)半導(dǎo)體材料的電子離開(kāi)其 原子，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。該些電子-空穴對(duì)然后被p-n結(jié)隔開(kāi)并被應(yīng)用于太陽(yáng)能電池表 面上的導(dǎo)電電極收集。
[0004] 太陽(yáng)能電池通常具有應(yīng)用于其正面和背面上的導(dǎo)電糊。將通常包含銀的正面糊 絲網(wǎng)印刷在基質(zhì)的正面上W用作前電極。典型的導(dǎo)電糊包含導(dǎo)電金屬顆粒、玻璃料（glass 化it)和有機(jī)載體。在一些情況下，玻璃料在燒制時(shí)蝕刻通過(guò)娃基質(zhì)表面上的抗反射涂層如 氮化娃涂層，幫助在導(dǎo)電顆粒與娃基質(zhì)之間建立電接觸。另一方面，理想的是玻璃料不會(huì)如 此侵蝕性W致它在燒制W后分流P-n結(jié)。例如，包含相對(duì)高量的氧化鉛和氧化餓的玻璃料 可能損害抗反射層并使表面的P-n結(jié)降解。因此，太陽(yáng)能電池的電性能可能降低。另外，已 知玻璃料具有寬烙融溫度范圍，使得它們強(qiáng)烈取決于其組成和加工參數(shù)而行為。因而，利用 已知玻璃料預(yù)測(cè)玻璃加工參數(shù)和在快速燒制方法下的行為的能力是困難的。
[0005] 因此，需要使導(dǎo)電糊與下面基質(zhì)之間的接觸最佳化W實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的太陽(yáng)能電池效 率，而不會(huì)如此侵蝕性W致它損害抗反射層和P-n結(jié)的IRS。另外，具有更可預(yù)測(cè)的加工行 為的IRS也是理想的。
[0006] 概述
[0007]本發(fā)明提供包含鋒和/或堿±金屬的鉛無(wú)機(jī)反應(yīng)體系（IRS)，所述鉛無(wú)機(jī)反應(yīng)體 系在用于導(dǎo)電糊中時(shí)改進(jìn)與下面基質(zhì)的電接觸。此外，由于IRS中包含鋒和/或堿±金屬 而改進(jìn)的接觸性能，鉛含量可降低，并且可實(shí)現(xiàn)更加可預(yù)測(cè)的加工參數(shù)。
[000引本發(fā)明一方面為包含式（I);化。-Teb-Zrif-M廣化的鉛-蹄-鋒組合物的無(wú)機(jī)反應(yīng)體 系，其中0<a、b、d或f《l，a、b、d和f的和為1，0《d《0. 5,0<f《0. 2，a:b為約10:90 至約90:10，（a+f+d):b為約10:90至約90:10，M為一種或多種元素，且e為足W使Pb、Te、 化和M組分平衡的數(shù)。
[000引包含式（n) ;Pba-Teb- (Mg,-Cax-Sry-Baz) -Md-0e的鉛-蹄-儀組合物的無(wú)機(jī)反應(yīng)體 系，其中0<a、b或d《1，0《w、x、y、z《l，w+x+y+z=c，w、x、y和Z中的至少一個(gè)為大于 零，a、b、C和d的和為l，0<c《0. 2,0《d《0. 5,a:b為約 10:90 至約 90:10,（a+c+d):b 為約10:90至約90:10,M為一種或多種元素，且e為足W使Pb、Te、Mg-Ca-Sr寸a和M組分 平衡的數(shù)。
[0010]包含式（III) ;PVTeb-(Mg,-Cax-Sry-Baz)-Znf-Md-〇e的鉛-蹄-儀-鋒組合物的 無(wú)機(jī)反應(yīng)體系，其中〇<a、b、d或f《1，0《w、x、y、z《1，w+x+y+z=C，W、X、y和Z中的 至少一個(gè)為大于零，a、b、C、d和f的和為1，0<c《0. 2,0<f《0. 2,0《d《0. 5，a:b為約 10:90至約90:10，（a+c+f+d) :b為約10:90至約90:10,M為一種或多種元素，且e為足W 使化、Te、Mg-Ca-Sr-Ba、化和M組分平衡的數(shù)。本發(fā)明另一方面為通過(guò)將本發(fā)明導(dǎo)電糊應(yīng) 用于娃片上并將娃片燒制而生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池。
[0011] 本發(fā)明還提供包含本發(fā)明電互連太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊。
[0012] 本發(fā)明另一方面為生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括步驟：提供具有正面和 背面的娃片，將本發(fā)明導(dǎo)電糊應(yīng)用于娃片上，和將娃片燒制。詳述
[0013] 本發(fā)明設(shè)及PTZ、PTM和PTMZ無(wú)機(jī)反應(yīng)體系。盡管不限于該應(yīng)用，IRS組合物或其 組合可用于導(dǎo)電糊組合物如用于娃太陽(yáng)能電池中的那些中。導(dǎo)電糊組合物優(yōu)選包含導(dǎo)電金 屬顆粒、有機(jī)載體，W及PTZ、PTM或PTMZIRS組合物中的至少一種。導(dǎo)電糊組合物可包含 一種或多種其它添加劑。
[0014] 在其它實(shí)施方案中，IRS可包含多種PTZ、PTM和PTMZ玻璃組合物，PTZ、PTM和PTMZ 玻璃組合物與含PTZ、PTM和PTMZ化合物或者在物理加工（例如機(jī)械化學(xué)加工、礙磨、研磨） 或化學(xué)加工（例如燒制、熱分解、光或福射化學(xué)分解）期間形成PTZ、PTM和PTMZIRS的含 PTZ、PTM和PTMZ化合物（例如有機(jī)金屬化合物、鹽）的組合。在其它實(shí)施方案中，形成PTZ、 PTM和PTMZ的元素可存在于單一組分中或者分布于兩種或更多種組分中，所述組分可W為 無(wú)定形或者結(jié)晶或部分結(jié)晶的。
[0015] 當(dāng)應(yīng)用于娃太陽(yáng)能電池時(shí)，該類糊可用于在娃片的正面或背面上形成電接觸層或 電極。
[0016] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，導(dǎo)電糊用在用于太陽(yáng)能電池的娃片的正面上，且包含銀 導(dǎo)電顆粒、本發(fā)明IRS組合物和有機(jī)載體。
[0017] 無(wú)機(jī)反應(yīng)體系
[0018] 本發(fā)明設(shè)及例如用于導(dǎo)電糊組合物中的IRS。IRS在用于導(dǎo)電糊組合物中時(shí)用作 多個(gè)功能。首先，IRS為導(dǎo)電顆粒提供輸送介質(zhì)，容許它們從糊遷移至半導(dǎo)體基質(zhì)的界面 上。IRS體系還為糊組分提供反應(yīng)介質(zhì)W在經(jīng)受升高的溫度時(shí)在界面上經(jīng)受物理和化學(xué)反 應(yīng)。物理反應(yīng)包括但不限于烙融、溶解、擴(kuò)散、燒結(jié)、沉淀和結(jié)晶?；瘜W(xué)反應(yīng)包括但不限于合 成（形成新的化學(xué)鍵）和分解、還原和氧化，和相變。另外，IRS還充當(dāng)提供導(dǎo)電顆粒與半 導(dǎo)體基質(zhì)之間結(jié)合的粘著介質(zhì)，由此改進(jìn)在太陽(yáng)能器件的壽命期間的電接觸性能。盡管意 欲實(shí)現(xiàn)相同效果，由于玻璃的絕緣性能，現(xiàn)有玻璃料組合物可在導(dǎo)電糊和娃片的界面上產(chǎn) 生高接觸電阻。本發(fā)明IRS提供所需輸送、反應(yīng)性和粘著介質(zhì)，而且降低接觸電阻并改進(jìn)總 電池性能。
[0019] 更具體而言，IRS提供太陽(yáng)能電池中導(dǎo)電顆粒與半導(dǎo)體基質(zhì)（例如娃基質(zhì)）之間 改進(jìn)的歐姆和肖特基接觸。IRS是相對(duì)于娃的反應(yīng)性介質(zhì)并在娃基質(zhì)上產(chǎn)生活性面積，該改 進(jìn)了總接觸，例如通過(guò)直接接觸或穿透。改進(jìn)的接觸性能提供較好的歐姆接觸和肖特基接 觸，W及因此更好的總太陽(yáng)能電池性能。另外，不受任何特定理論束縛，認(rèn)為IRS中包含鋒 和/或堿±金屬改進(jìn)了導(dǎo)電糊的接觸性能。另外，IRS組分W特定量組合提供具有拓寬范 圍的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、軟化溫度、烙融溫度、結(jié)晶溫度和流動(dòng)溫度的糊，因此拓寬所得糊的 加工窗口。該容許所得導(dǎo)電糊具有與多種基質(zhì)的改進(jìn)的相容性。
[0020] IRS可包含玻璃材料、陶瓷材料、本領(lǐng)域中已知在高溫下形成反應(yīng)性基體的任何其 它化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，IRS可包含至少一種基本無(wú)定形玻璃料。在另一實(shí)施方案中， IRS可結(jié)合結(jié)晶相或化合物，或者無(wú)定形、部分結(jié)晶和/或結(jié)晶材料的混合物。IRS還可包 含本領(lǐng)域中已知的其它氧化物或化合物。例如，可使用儀、鑲、蹄、鶴、鋒、亂、鋪、錦、錯(cuò)、鐵、 鋪、錫、釘、鉆、鐵、銅和銘或其至少兩種的任何組合，優(yōu)選鋒、鋪、鋪、鑲、鶴、蹄和釘或其至少 兩種的組合的氧化物，在燒制時(shí)可產(chǎn)生那些金屬氧化物的化合物，或者上述金屬中至少兩 種的混合物，上述氧化物中至少兩種的混合物，在燒制時(shí)可產(chǎn)生那些金屬氧化物的上述化 合物中至少兩種的混合物，或者上述任意兩種或更多種的混合物。其它玻璃基體形成劑或 玻璃改性劑，例如氧化錯(cuò)、氧化饑、鋼氧化物、魄氧化物、銅氧化物、其它堿和堿±金屬（例 如K、化、CsXa、Sr和Ba)化合物、稀±氧化物（例如La2化、錦氧化物）、磯氧化物或金屬磯 酸鹽和金屬面化物（例如鉛氣化物和鋒氣化物）也可作為添加劑用于調(diào)整IRS的性能，例 如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在一個(gè)實(shí)施方案中，IRS可包含至少一種玻璃和至少一種氧化物或添 加劑的組合。
[0021] PTZ無(wú)機(jī)反應(yīng)體系
[0022] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，PTZIRS可由下式表示：
[0023]化a-Teb-ZOf-M廣〇e (式I)
[0024]其中 0<a、b、d或f《1，a、b、d和f的和為 1，0《d《0. 5,0<f《0. 2,M為一 種或多種可充當(dāng)玻璃形成劑的金屬，且變量"e"使化。-Teb-Zrif-Md組分電荷平衡。優(yōu)選 0《d《0. 4.優(yōu)選0<f《0. 1。
[0025]M可W為任何金屬，包括但不限于堿金屬、堿上金屬、稀上金屬、棚、侶、嫁、娃、錯(cuò)、 錫、磯、鋪、魄、粗、饑、鐵、鋼、鶴、銘、銀、鉛及其任何組合。優(yōu)選M為裡、棚、娃或其任何組合。
[0026] 優(yōu)選鉛與蹄的比或a:b為約10:90至約90:10。更優(yōu)選a:b比為約20:80至約 80:20。蹄與鋒的比或b:f優(yōu)選為約5:95至約95:5。更優(yōu)選b:f比為約1:1至約20:1。另 夕F，鉛和鋒與蹄的比或（a+f+d) :b優(yōu)選為約10:90至約90:10,更優(yōu)選約20:80至約40:60。 鉛與鋒的比或a:f:優(yōu)選為約10:90至約90:10。更優(yōu)選a:f比為約30:70至約70:30。
[0027] 式I優(yōu)選配制成單玻璃組合物，由此IRS的起始組分（Pb、Te、化和其它金屬）都 化學(xué)反應(yīng)形成一種復(fù)雜化合物或復(fù)合物，而不是具有各種氧化物的物理混合物的玻璃。作 為選擇，鋒組分可作為IRS的添加劑包含在式I的外部。
[002引根據(jù)另一實(shí)施方案，PTZIRS可由下式表示；
[0029]化a-Teb-Znf-Big-Md-〇e(式IA)
[0030] 其中a、b、te和f及其所有比，W及M如它們?cè)谑絀中所定義。關(guān)于餓組分，a:g 比為約10:90至約90:10。更優(yōu)選a:g比為約15:85至約85:15。g:b的比優(yōu)選為約5:95 至約95:5。更優(yōu)選g:b比為約10:90至約80:20。f:g比優(yōu)選為約10:90至約90:10。更 優(yōu)選f:g比為約15:85至約85:10。
[0031] 式IA可根據(jù)上文關(guān)于式I所述相同參數(shù)配制成單玻璃組合物。
[0032]PTM無(wú)機(jī)反應(yīng)體系
[0033] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，PTMIRS可由下式表示；
[0034]化a-Teb-(Mgw-Cax-Sry-Baz)-Md-〇e(式II)
[0035] 其中0<3、13或(1《1，0《￥、義、7、2《1，￥、義、7和2中的至