CN102770963A - 用于制备mwt硅太阳能电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于制备MWT硅太阳能电池的方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供n型硅片，其具有：(i)在所述晶片的正面和背面之间形成通路的空穴和(ii)延伸到所述空穴的整个正面和内侧的p型发射器，(2)将导电性金属浆料施用到所述硅片的空穴以至少为所述空穴的内侧提供金属化，(3)干燥所述施用的导电性金属浆料，以及(4)焙烧所述干燥的导电性金属浆料，从而所述硅片达到了700-900℃的峰值温度，其中所述导电性金属浆料不具有烧透能力或仅具有较弱烧透能力并且包含：(a)至少一种选自银、铜和镍的粒状导电金属，(b)至少一种粒状p型掺杂剂，和(c)有机载体。

Description

用于制备MWT硅太阳能电池的方法
发明领域
本发明涉及用于制备具有n型硅基板的MWT（金属贯穿式背电极）硅太阳能电池的方法。本发明也涉及相应的MWT硅太阳能电池。
发明背景
当前生产的大部分太阳能电池均基于结晶硅。
具有p型（p掺杂）硅基板的常规太阳能电池在其正面上具有n型扩散层形式的n型（n掺杂）发射器。此类常规的硅太阳能电池结构使用负极来接触电池的正面或光照面、以及在背面上的正极。众所周知，入射在半导体主体的p-n结上的适宜波长的辐射用作在该主体中产生电子-空穴对的外部能源。在p-n结处存在电势差，这导致空穴和电子以相反的方向跨越该结移动，从而产生能够向外电路输送电力的电流的流。大部分太阳能电池为金属化硅片的形式，即，具有导电的金属触点。通常，正面金属化为所谓的H图案的形式，即银网格阴极的形式，其包含细的平行指状线（收集器线）以及使指状线成直角相交的汇流条，而背面金属化是与银或银/铝汇流条或插片电连接的铝阳极。从正面汇流条以及背面汇流条或插片收集光电流。
作为另外一种选择，具有n型硅基板的反向太阳能电池结构也是已知的。此类电池在正面上具有带正极的正面p型硅表面（正面p型发射器），并且具有与电池背面接触的负极。由于n掺杂硅中的电子重组速度降低，因此与具有p型硅基板的太阳能电池相比较，具有n型硅基板的太阳能电池（n型硅太阳能电池）理论上可制备至多1%的绝对效率增益。
MWT硅太阳能电池是其电池设计不同于上述硅太阳能电池的硅太阳能电池的实例。MWT硅太阳能电池是技术人员所熟知的（参见例如网站“http://www.sollandsolar.com/IManager/Content/4680/qfl7/mt1537/mi30994/mu1254913665/mv2341”和说明资料“Preliminary Datasheet Sunweb”，其能从该网站下载，以及F.Clement等人的“Industrially feasible multi-crystallinemetal wrap through(MWT)silicon solar cells exceeding 16% efficiency”，Solar Energy Materials & Solar Cells 93(2009)，第1051-1055页）。MWT硅太阳能电池代表一种特殊类型的硅太阳能电池；它们是背面触点电池，使用它们可比标准的硅太阳能电池进行较少的正面遮蔽。
正如在上面提到的标准硅太阳能电池的情况一样，MWT硅太阳能电池可制备成具有p型硅基板的MWT硅太阳能电池，或作为另外一种选择，制备成具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池。
具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池的硅片具有在电池的正面和背面之间形成通路的小空穴。具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池具有延伸到空穴的整个正面和内侧的p型发射器。p型发射器覆盖有介电钝化层，该钝化层用作ARC（抗反射涂层）层，这对于硅太阳能电池而言是常规的。p型发射器不仅延伸到空穴的整个正面，而且还延伸到其内侧，而介电钝化层不会这样，其会略过空穴内侧，并且任选地也略过空穴前边缘周围的窄边。空穴的内侧和（可能存在的）空穴前边缘周围的窄边，即未覆盖有介电钝化层的p型扩散层，具有导电性金属层（开放的空穴）形式或导电性金属塞（填充有导电性金属的空穴）形式的金属化。空穴的金属化通常由一种或两种导电性金属浆料施用并通常被焙烧。为了避免误解，如果使用两种不同的导电性金属浆料，则不施用它们已致形成双层金属化；而是将一种导电性金属浆料从空穴的正面施用到空穴并且从背面施用另一种浆料。空穴的金属化用作发射器触点并且形成MWT硅太阳能电池的阳极背面触点。此外，MWT太阳能电池的正面具有细的导电性金属收集器线形式的正面金属化，所述收集器线按通常用于MWT硅太阳能电池的图案来布置，例如网格状或网状图案或者细平行指状线形式。术语“通常用于MWT硅太阳能电池的图案”表示收集器线的末端与空穴的金属化重叠并且因此与之电连接。收集器线由具有烧透能力的导电性金属浆料施用。在使得如此施用的收集器线干燥之后，将它们穿过正面介电钝化层烧透，从而与硅基板的正面产生接触。
本说明书和权利要求中所用的术语“具有烧透能力的金属浆料”是指以下金属浆料，该浆料在焙烧过程中蚀刻并且刺透（烧透）钝化层或ARC层，从而与硅基板的表面产生电接触。此外，具有较弱烧透能力或甚至不具有烧透能力的金属浆料则表现相反；其不会烧透钝化层或ARC层并且不会在焙烧时与硅基板产生电接触。为了避免误解，在此背景下，术语“无电接触”不应被理解为绝对的；而是应指介于焙烧金属浆料和硅表面之间的接触电阻率超过1Ω·cm2，然而就电接触而言，焙烧金属浆料和硅表面之间的接触电阻率在1-10mΩ·cm2的范围内。
接触电阻率可通过TLM（传输长度法）测量。为此，可使用以下样本制备和测量的程序：将具有ARC层或钝化层（例如，75nm厚的SiNx层）的硅片丝网印刷在该层上，其中银浆要以平行线的图案（例如，127μm宽和6μm厚的线，其中各线间的间距为2.2mm）测试，并且随后焙烧使硅片达到例如800℃的峰值温度。将焙烧后的硅片用激光切割成10mm×28mm长条，其中平行的线彼此不接触，并包括至少6条线。然后让这些条在20℃下于暗处经历常规的TLM测量。可使用得自GP Solar的装置GP 4-TestPro实施TLM测量。
具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池的背面具有阴极导电性金属收集器背面触点，其在任何情况下均与空穴的金属化电绝缘。从MWT硅太阳能电池的阳极背面触点和阴极导电性金属收集器背面触点收集光电电流。
与上面提到的反向型硅太阳能电池的制备类似，具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池的制备以硅片形式的n型硅基板的形成开始。为此，通常通过含磷前体（例如POCl3）热扩散到硅片内而形成n掺杂基板。通常，硅片的厚度在例如140-220μm的范围内，并且面积在例如150-400cm2的范围内。通常通过激光钻孔来施用在晶片的正面和背面之间形成通路的小空穴。如此制备的空穴的直径为例如30-250μm，并且它们均匀分布在硅片上。它们的数量在例如每个硅片10-100个的范围内。如此制备的空穴均匀分布在硅片上，并且它们的数量在例如每个硅片10-100个的范围内。然后通常通过含硼前体（例如BBr3）的热扩散而形成p型扩散层。在硅基板的整个正面（包括空穴的内侧）形成p型扩散层。在n型掺杂剂的浓度等于p型掺杂剂的浓度的部位形成p-n结。具有靠近光照面的p-n结的电池具有介于50nm和500nm之间的结深度。
在形成了扩散层之后，通过进行蚀刻（具体地，在某种强酸中，例如氢氟酸）而将多余的表面玻璃从发射器表面除去。通常，随后在正面p型扩散层上形成例如TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、SiNx的介电层或具体地SiNx/SiOx的介电堆栈，然而会略过空穴的内侧，并且任选地也略过空穴正面边缘周围的窄边。例如，可使用如氢存在下的等离子CVD（化学气相沉积）或溅射等方法进行介电层的沉积。介电层同时用作MWT硅太阳能电池正面的ARC层和钝化层。
正如具有n型基板的常规太阳能电池结构一样，具有n型基板的MWT硅太阳能电池通常在其正面上具有正极，并且在其背面上具有负极。正的正面电极呈细的导电性收集器线的形式，所述收集器线按通常MWT硅太阳能电池的图案来布置。通常通过在电池正面的ARC层上丝网印刷、干燥和焙烧正面导电性金属浆料（形成导电性金属浆料的正面电极）来施用细的导电性收集器线，从而使收集器线的末端与空穴的金属化重叠以与之产生电连接。通常在带式炉中焙烧1-5分钟，从而硅片达到了在700-900℃范围内的峰值温度。
如已经提到的一样，MWT硅太阳能电池的硅片空穴具有金属化。为此，通过以导电性金属层（开放的空穴）形式或导电性金属塞（填充有导电性金属的空穴）形式向空穴施用导电性金属浆料而使空穴自身金属化。金属化可仅覆盖空穴的内侧或者也覆盖空穴边缘周围的窄边，从而窄边可存在于空穴的正面边缘上、空穴的背面边缘上、或同时存在于它们两者之上。可由一种单一的导电性金属浆料来施用金属化。也可由两种不同的导电性金属浆料来施用金属化，即，可将一种导电性金属浆料施用至空穴的正面，并且将另一种施用至其背面。在施用了一种或两种导电性金属浆料之后，对浆料进行干燥和焙烧以形成发射器触点以及分别形成MWT硅太阳能电池的阳极背面触点。通常在带式炉中实施焙烧1-5分钟，并且硅片达到了在700-900℃范围内的峰值温度。焙烧后的空穴的金属化与细的正面导电性收集器线的末端电连接。
此外，在n型硅基板的背面，通常通过丝网印刷来施用背面银浆，并依次干燥，从而避免与空穴的金属化发生任何接触。换句话讲，施用背面银浆，从而确保其在焙烧前后与空穴的金属化保持电绝缘。施用背面银浆，使其均匀分布在n型硅基板的背面。然后通过焙烧将干燥的背面银浆转化成使其成为均匀分布的阴极银背面收集器触点。通常在带式炉中实施焙烧1-5分钟，并且硅片达到了在700-900℃范围内的峰值温度。正面阳极、空穴的金属化和背面阴极能依次焙烧或共同焙烧。银背面收集器触点仅占据n型硅基板背面的一小部分面积。此外，作为细的收集器线施用的正面导电性金属浆料在焙烧过程中烧透ARC层，从而能够电接触正面p型发射器。
发明概述
本发明涉及用于制备具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池的方法。同时，该方法是用于制备此类MWT硅太阳能电池的阳极背面触点的方法。该方法包括以下步骤：
(1)提供n型硅片，其具有：(i)在硅片的正面和背面之间形成通路的空穴和(ii)延伸到空穴的整个正面和内侧的p型发射器，
(2)将导电性金属浆料施用到硅片的空穴以至少为空穴的内侧提供金属化，
(3)干燥所述施用的导电性金属浆料，以及
(4)焙烧所述干燥的导电性金属浆料，从而所述硅片达到了700-900℃的峰值温度，
其中导电性金属浆料不具有烧透能力或仅具有较弱烧透能力并且包含：(a)至少一种选自银、铜和镍的粒状导电金属，(b)至少一种粒状p型掺杂剂，和(c)有机载体，其中至少一种粒状p型掺杂剂选自硼、铝和p型硅合金，所述p型硅合金选自包含硅和硼的合金、包含硅和铝的合金以及包含硅、硼和铝的合金。因此，本发明也涉及如此制备的MWT硅太阳能电池，并且分别涉及如此制备的其阳极背面触点。
在说明书和权利要求中，使用术语“p型硅合金”。该术语是指p型的硅合金，即在此类硅合金中的硼和/或铝的比例足够高以确保硅合金具有p型特征。
发明详述
使用本发明的方法可制备出具有改善的电效率的MWT硅太阳能电池。焙烧过的导电性金属浆料与空穴（即硅片空穴内侧的p型硅发射器表面）具有良好欧姆接触并且良好地粘附至空穴。良好的粘附力对于MWT硅太阳能电池的较长使用寿命很重要。
不受理论的束缚，据信在进行本发明方法的步骤(3)和(4)时，最多具有较弱烧透能力的导电性金属浆料不会损坏或不会显著地损坏p型发射器。重要的是避免或减少p型发射器的损坏以避免转轨特征。
在本发明方法的步骤(1)中，提供了一种n型硅片，其具有(i)在硅片的正面和背面之间形成通路的空穴，和(ii)延伸到空穴的整个正面和内侧的p型发射器。该硅片是常规用于制备硅太阳能电池的单晶或多晶硅片；它具有p-型区域和n-型区域两者以及p-n结。通常，硅片在其正面上具有例如TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、SiNx的ARC层或具体地SiNx/SiOx的介电堆栈。如果存在此类ARC层，则它会略过空穴的内侧，并且任选地也略过空穴边缘周围的窄边。此类硅片是技术人员所熟知的；为简明起见，明确地对“发明背景”部分进行参考。硅片可能已具有正面导电性金属收集器线和/或具有阴极银背面收集器触点，如上面的“发明背景”部分中所述。
在本发明方法的步骤(2)中，将导电性金属浆料施用到硅片的空穴，以便为至少空穴的内侧提供金属化，所述导电性金属浆料不具有烧透能力或仅具有较弱烧透能力并且包含(a)至少一种选自银、铜和镍的粒状导电金属，(b)至少一种粒状p型掺杂剂，和(c)有机载体。
在本发明方法的一个特定实施方案中，导电性金属浆料包含至少一种玻璃料作为(d)组分，所述玻璃料选自：(i)无铅玻璃料，其具有在550-611℃范围内的软化点温度并且包含11-33重量%(wt.%)的SiO2，>0-7重量%（具体地，5-6重量%）的Al2O3和2-10重量%的B2O3，以及(ii)含铅玻璃料，其具有在571-636℃范围内的软化点温度并且包含53-57重量%的PbO、25-29重量%的SiO2、2-6重量%的Al2O3和6-9重量%的B2O3。
在说明书及权利要求书中，使用了术语“软化点温度”。它是指在10K/min的加热速率下通过差热分析(DTA)测得的玻璃化转变温度。
导电性金属浆料包含至少一种选自银、铜和镍的粒状导电金属。优选地，粒状导电金属为银。粒状银可由银或银与一种或多种其它金属例如铜的合金构成。就银合金而言，银含量为例如99.7重量%至低于100重量%。粒状导电金属或银可未涂覆有或至少部分涂覆有表面活性剂。表面活性剂可选自但不限于：硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸和亚油酸以及它们的盐，例如铵盐、钠盐或钾盐。
粒状导电金属或银的平均粒度在例如0.5-5μm的范围内。基于总导电性金属浆料组合物，粒状导电金属或银可以50-2重量%的比例，或在一个实施方案中，65-84重量%的比例存在于导电性金属浆料中。
在本说明书及权利要求书中使用术语“平均粒度”。该术语是指借助激光散射测定的平均粒度（平均粒径，d50）。
本说明书和权利要求书中关于平均粒度所作的所有陈述均涉及如存在于导电性金属浆料组合物中的相关材料的平均粒度。
可将小部分的选自银、铜和镍的导电金属替换为一种或多种其它粒状金属。基于在导电性金属浆料中包含的粒状金属的总重量，此类一种或多种其它粒状金属的比例为例如0-10重量%。具体地讲，可能权宜之计是使导电性金属浆料包含粒状铱、粒状铂和/或粒状钯作为替换一小部分导电金属的一种或多种粒状金属。基于在导电性金属浆料中包含的粒状金属的总量，包含的粒状铱、铂和/或钯的总比例可为例如0.5-5重量%。
导电性金属浆料包含至少一种粒状p型掺杂剂，其中至少一种粒状p型掺杂剂选自硼、铝和p型硅合金，所述p型硅合金选自包含硅和硼的合金、包含硅和铝的合金以及包含硅、硼和铝的合金。
至少一种粒状p型掺杂剂的平均粒度在例如0.5-<10μm的范围内。导电性金属浆料中的至少一种p型掺杂剂的总含量为例如0.5-10重量%，或在一个实施方案中为1-5重量%，或具体地为1.5-3重量%。
p型硅合金选自包含硅和硼的合金、包含硅和铝的合金以及包含硅、硼和铝的合金。它们包含硅与硼的二元合金、硅与铝的二元合金、硅与铝以及硼的三元合金、硅与硼以及除铝之外的其它化学元素的合金、硅与铝以及除硼之外的其它化学元素的合金、以及硅与铝、硼以及除铝和硼之外的其它化学元素的合金。优选的是使用硅与硼二元合金、硅与铝二元合金和/或硅与铝和硼三元合金的粉末作为粒状p型硅合金。二元合金，具体地硅与铝的二元合金作为p型硅合金是尤其优选的。
p型硅合金中的硅含量在例如5-20重量%的范围内。就尤其优选的硅与铝二元合金而言，硅含量在例如10-15重量%的范围内。共熔的铝/硅合金(AlSi12)是最优选的。
导电性金属浆料包含有机载体。可将很多种惰性的粘稠材料用作有机载体。有机载体可为粒状成分（粒状金属、粒状p型掺杂剂、玻璃料、还任选存在的无机粒状成分）能够以足够的稳定度分散于其中的载体。有机载体的特性，尤其是流变特性可赋予导电性金属浆料组合物良好的施用特性，包括：不溶固体的稳定分散性、适于施用的粘度和触变性、浆料固体的适当可润湿性、良好的干燥速率以及良好的焙烧特性。用于导电性金属浆料中的有机载体可为非水性惰性液体。有机载体可为有机溶剂或有机溶剂混合物；在一个实施方案中，有机载体可为一种或多种有机聚合物在一种或多种有机溶剂中的溶液。在一个实施方案中，用于该目的的聚合物可为乙基纤维素。可单独使用或以组合方式使用的聚合物的其它实例包括二乙基羟基纤维素、木松香、酚醛树脂和低级醇的聚（甲基）丙烯酸酯。适宜有机溶剂的实例包括酯醇和萜烯诸如α-或β-萜品醇或它们与其它溶剂诸如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、己二醇和高沸点醇的混合物。此外，用于在本发明方法的步骤(2)中施用导电性金属浆料之后促进迅速硬化的挥发性有机溶剂能够被包括在有机载体中。可配制这些溶剂和其它溶剂的各种组合以获得所期望的粘度和挥发性要求。
导电性金属浆料中的有机载体含量可取决于施用浆料的方法和所用的有机载体的种类，并且其能够变化。在一个实施方案中，基于总导电性金属浆料组合物，其可为10-45重量%，或在一个实施方案中，基于总导电性金属浆料组合物，其可在12-35重量%的范围内。该数目10-45重量%包括一种或多种有机溶剂、一种或多种可能的有机聚合物和一种或多种可能的有机添加剂。
基于总导电性金属浆料组合物，导电性金属浆料中的有机溶剂含量可在5-25重量%的范围内，或在一个实施方案中在10-20重量%的范围内。
基于总导电性金属浆料组合物，一种或多种有机聚合物可以在0-20重量%范围内的比例，或在一个实施方案中在5-10重量%范围内的比例存在于有机载体中。
在本发明方法的一个特定实施方案中，导电性金属浆料包含至少一种玻璃料，所述玻璃料选自：(i)无铅玻璃料，其具有550-611℃范围内的软化点温度并且包含11-33重量%的SiO2、>0-7重量%（具体地，5-6重量%）的Al2O3和2-10重量%的B2O3，以及(ii)含铅玻璃料，其具有571-636℃范围内的软化点温度并且包含53-57重量%的PbO、25-29重量%的SiO2、2-6重量%的Al2O3和6-9重量%的B2O3。
就(i)型无铅玻璃料而言，SiO2、Al2O3和B2O3的重量百分比总计不为100重量%，其余的重量%具体地由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物如Na2O、碱土金属氧化物如MgO以及金属氧化物如Bi2O3、TiO2和ZnO。
(i)型无铅玻璃料可包含40-73重量%，具体地48-73重量%的Bi2O3。Bi2O3、SiO2、Al2O3和B2O3的重量百分比总计可为或可不为100重量%。在总计不为100重量%的情况下，其余的重量%具体地可由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物如Na2O、碱土金属氧化物如MgO以及金属氧化物如TiO2和ZnO。
就(ii)型含铅玻璃料而言，PbO、SiO2、Al2O3和B2O3的重量百分比总计可为或可不为100重量%。在总计不为100重量%的情况下，其余的重量%具体地可由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物如Na2O、碱土金属氧化物如MgO以及金属氧化物如TiO2和ZnO。
如果导电性金属浆料包含(i)型无铅玻璃料和(ii)型含铅玻璃料，则两种玻璃料之间的比率可为任何值，或换句话讲在>0至无限大的范围内。优选地，在本发明方法的特定实施方案中所用的导电性金属浆料不包含除(i)型和/或(ii)型玻璃料之外的玻璃料。
选自(i)和/或(ii)的一种或多种玻璃料用作无机基料。玻璃料的平均粒度在例如0.5-4μm的范围内。在本发明方法的特定实施方案所用的导电性金属浆料中，选自(i)和/或(ii)的玻璃料的总含量为例如0.25-8重量%，或在一个实施方案中为0.8-3.5重量%。
玻璃料的制备是熟知的，并包括例如将玻璃的成分熔融在一起，具体地以成分氧化物的形式，然后将此类熔融组合物注入水中以形成玻璃料。如本领域所熟知，可加热到例如1050-1250℃范围内的峰值温度并持续通常为0.5-1.5小时的一段时间，使得熔体变为完全液态且均相的。
可将玻璃在球磨机中用水或惰性的低粘度低沸点的有机液体进行研磨，以减小玻璃料的粒度并且获得尺寸基本上均匀的玻璃料。然后可将其沉淀在水或所述有机液体中以分离出细料，并且可除去包含细料的上清液。也可使用其它分类方法。
导电性金属浆料可包括一种或多种有机添加剂，例如表面活性剂、增稠剂、流变改性剂和稳定剂。有机添加剂可为有机载体的一部分。然而，也可能在制备导电性金属浆料时单独加入一种或多种有机添加剂。基于总导电性金属浆料组合物，一种或多种有机添加剂可以例如0-10重量%的总比例存在于导电性金属浆料中。
在本发明方法中所用的导电性金属浆料为粘稠的组合物，其可通过将粒状金属、粒状p型掺杂剂和玻璃料与有机载体机械地混合而制备。在一个实施方案中，可使用粉末混合生产方法，这是一种相当于传统辊磨的分散技术；还可使用辊磨或其它混合技术。
导电性金属浆料可原样使用，或者可例如通过加入一种或多种附加的有机溶剂进行稀释；因此，可降低导电性金属浆料的所有其它成分的重量百分比。
当通过使用Brookfield HBT粘度计和#14锭子的效用杯以10rpm的锭子速度并且在25℃下测量时，导电性金属浆料的施用粘度可为20-350Pa·s。
将导电性金属浆料施用到硅片的空穴以至少为空穴的内侧提供金属化，即形成至少空穴内侧的金属化。可采用导电性金属层（开放的空穴）的形式或导电性金属塞（填充有导电性金属的空穴）的形式施用导电性金属浆料。导电性金属浆料施用的方法可为印刷，例如丝网印刷。可从空穴的正面和/或背面进行施用。施用导电性金属浆料以致用金属化覆盖至少空穴的内侧；即可施用导电性金属浆料，以致仅覆盖空穴的内侧或者还覆盖空穴边缘周围的窄边，从而窄边可存在于空穴正面边缘的周围、空穴背面边缘的周围、或它们两者的周围。可以施用不同于本发明方法的步骤(2)中所施用的导电性金属浆料的附加的第二导电性金属浆料；在此类情况下，通过从空穴的正面施用一种导电性金属浆料并且从其背面施用另一种而形成空穴的金属化，其中从本发明方法的步骤(2)中所用的不具有烧透能力或具有较弱烧透能力的导电性金属浆料施用空穴内侧的金属化。
在本发明方法的步骤(3)中，对步骤(2)中施用的导电性金属浆料干燥例如1-100分钟，使硅片达到在100-300℃范围内的峰值温度。干燥可利用例如带式、旋转式或固定式干燥机，具体地，IR（红外线）带式干燥机来进行。
在本发明方法的步骤(4)中，将干燥的导电性金属浆料焙烧以形成空穴金属化成品。这些金属化用作MWT硅太阳能电池的发射器触点和阳极背面触点。步骤(4)的焙烧可进行例如1-5分钟从而使硅片达到在700-900℃范围内的峰值温度。可利用例如单区段或多区段带式炉，具体地，多区段IR带式炉进行焙烧。可在惰性气氛中或在氧气的存在下例如在空气的存在下进行焙烧。在焙烧期间，可除去（即烧尽和/或碳化，具体地烧尽）包括非挥发性有机材料的有机物质和在干燥期间未蒸发的有机部分。在焙烧期间所除去的有机物质包括一种或多种有机溶剂、任选存在的一种或多种有机聚合物以及任选存在的一种或多种有机添加剂。至少就本发明方法的特定实施方案而言，在焙烧过程中还存在一种工艺，即，玻璃料与粒状导电金属的烧结。
焙烧可作为所谓的共同焙烧与细的导电性金属收集器线形式的正面金属化（所述收集器线按通常用于MWT硅太阳能电池的图案来布置，并且从导电性金属浆料施用）和/或从背面银浆施用的银背面收集器触点一起进行。
以下实施例示出了银浆烧透能力的测定。这些实施例还示出了如何测试焙烧过的银浆和n型硅基板表面之间的粘附力，从而利用常规的样本n型硅片进行粘附力测试，因为无法测试焙烧过的银浆和MWT硅太阳能电池硅片空穴内侧之间的粘附力。
实施例
(1)测试样本的制造：
(i)实施例银浆1至3：
银浆1至3的组成在表1中列出。浆料由银粉（平均粒度2μm）、有机载体（聚合物树脂和有机溶剂）和玻璃料（平均粒度8μm）组成。表2提供了所采用的玻璃料类型的组成数据。
表1
表2
Figure BDA00001952084900122
(ii)TLM样本的形成：
在硅基板（面积为243cm2的200μm厚的多晶硅片，n型（磷）块状硅，具有p型扩散的BBr3发射器，表面用酸纹理化，具有通过化学气相沉积施用在硅片发射器上的75nm厚的SiNx ARC层）的正面上丝网印刷银浆1至3，形成彼此间距为2.2mm的127μm宽和6μm厚的细平行指状线。在焙烧之前对银浆进行干燥。
然后将印刷的硅片放入Despatch炉中以3000mm/min的带速进行焙烧，其中区段温度被限定为区段1=500℃，区段2=525℃，区段3=550℃，区段4=600℃，区段5=925℃，并且最后区段设定为890℃，因此硅片达到800℃的峰值温度。
为了制备TLM样本，随后将焙烧硅片进行激光划片并破碎成10mm×28mm的TLM样本，其中平行的银金属化线彼此不接触。使用由Optek提供的1064nm红外线激光器进行激光划片。
(iii)用于粘附力测量的样本的形成：
在非钝化的硅基板（面积为243cm2的200μm厚的多晶硅片，n型（磷）块状硅，具有p型扩散的BBr3发射器，表面用酸纹理化）的正面上，将银浆1至3丝网印刷并进行干燥，形成2mm宽和25μm厚的汇流条。
然后将印刷的硅片放入Despatch炉中以3000mm/min的带速进行焙烧，其中区段温度被限定为区段1=500℃，区段2=525℃，区段3=550℃，区段4=600℃，区段5=925℃，并且最后区段设定为890℃，因此硅片达到800℃的峰值温度。
(2)测试程序和结果
(i)TLM测量：
通过将TLM样本放入用于测量接触电阻率的得自GP Solar的GP 4-Test Pro仪对其进行测量。样本的测量在20℃下于暗处进行。使所述设备的测试探针与TLM样本的6根相邻的细线银电极接触，并且记录接触电阻率（ρc）。
(ii)焙烧的粘附力测量：
对于粘附力测试而言，利用可从Semtek商购获得的自动化焊接机（PV焊接机，型号SCB-160）。焊接工艺涉及用焊剂(Kester 952S)涂覆焊接带(62Sn-36Pb-2Ag)并且将10个加热芯棒的力施加到涂覆的焊接带和汇流条以使焙烧过的硅基板银表面润湿，从而得到介于汇流条和带之间的粘附力。加热的芯棒设定为260℃的温度，并且放置有受关注的样本的焊接预热板设定为180℃。
通过在焊接带上沿着汇流条的多个点以100mm/s的速度和90°的角度进行拉伸而测量粘附力。移除汇流条的力以牛顿(N)为单位进行测量。
表3展示了测量的接触电阻率和平均粘附力数据。
表3
 实施例   银浆料  接触电阻率(Ω·cm2)  平均粘附力(N)
 1（根据本发明）   1  >364Ω·cm2*)   5.1±1.6
 2（根据本发明）   2  >364Ω·cm2*)   4.8±1.1
 3（比较实施例）   3  1.9mΩ·cm2   3.1±1.2
*)接触电阻率超过了GP 4-Test Pro设备能够测量的上限值(>364Ω·cm2)。

Claims (15)

1.用于制备MWT硅太阳能电池的方法，包括以下步骤：
(1)提供n型硅片，其具有：(i)在所述硅片的正面和背面之间形成通路的空穴和(ii)延伸到所述空穴的整个正面和内侧的p型发射器，
(2)将导电性金属浆料施用到所述硅片的空穴以至少为所述空穴的内侧提供金属化，
(3)干燥所述施用的导电性金属浆料，以及
(4)焙烧所述干燥的导电性金属浆料，从而所述晶片达到了700-900℃的峰值温度，
其中所述导电性金属浆料不具有烧透能力或仅具有较弱烧透能力并且包含：(a)至少一种选自银、铜和镍的粒状导电金属，(b)至少一种粒状p型掺杂剂，和(c)有机载体，其中所述至少一种粒状p型掺杂剂选自硼、铝和p型硅合金，所述p型硅合金选自包含硅和硼的合金、包含硅和铝的合金以及包含硅、硼和铝的合金。
2.权利要求1的方法，其中所述n型硅片在其正面上具有ARC层，所述层略过所述空穴的内侧。
3.权利要求1或2的方法，其中基于总导电性金属浆料组合物，所述有机载体含量为10-45重量%。
4.权利要求1、2或3的方法，其中所述导电金属以50-92重量%的比例存在于所述导电性金属浆料中。
5.任一项前述权利要求的方法，其中所述导电金属为银。
6.任一项前述权利要求的方法，其中所述导电性金属浆料包含至少一种选自粒状铱、粒状铂和粒状钯的其它粒状金属，基于在所述导电性金属浆料中包含的粒状金属的总量，所述粒状铱、粒状铂和粒状钯的总比例为0.5-5重量%。
7.任一项前述权利要求的方法，其中在所述导电性金属浆料中的至少一种p型掺杂剂的总含量为0.5-10重量%。
8.任一项前述权利要求的方法，其中所述p型硅合金为共熔的铝/硅合金(AlSi12)。
9.任一项前述权利要求的方法，其中所述导电性金属浆料包含至少一种玻璃料作为组分(d)，所述玻璃料选自：(i)无铅玻璃料，其具有在550-611℃范围内的软化点温度并且包含11-33重量%的SiO2、>0-7重量%的Al2O3和2-10重量%的B2O3，和(ii)含铅玻璃料，其具有在571-636℃范围内的软化点温度并且包含53-57重量%的PbO、25-29重量%的SiO2、2-6重量%的Al2O3和6-9重量%的B2O3。
10.权利要求9的方法，其中所述无铅玻璃料中的一种或多种包含40-73重量%的Bi2O3。
11.权利要求9或10的方法，其中在所述导电性金属浆料中，选自类型(i)和(ii)的玻璃料的总含量为0.25-8重量%。
12.任一项前述权利要求的方法，其中施用所述导电性金属浆料作为导电性金属层或作为导电性金属塞。
13.任一项前述权利要求的方法，其中所述导电性金属浆料通过印刷来施用。
14.任一项前述权利要求的方法，其中焙烧作为共同焙烧与选自以下的至少一种金属浆料一起进行：(1)导电性金属浆料，其已被施用到所述正面以形成细的导电性金属收集器线形式的正面金属化，所述收集器线按通常用于MWT硅太阳能电池的图案来布置，以及(2)背面银浆，其已被施用到所述背面以形成银背面收集器触点。
15.由任一项前述权利要求的方法制备的MWT硅太阳能电池。
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