CN104160514A - 使用导电胶作为电极的硅太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块。在本发明中，前电极指线和前电极汇流条分别形成。前电极指线通过印刷银胶并且在高温下煅烧所印刷的银胶而形成，并且后电极汇流条和前电极汇流条由包括缓冲剂和具有还原能力的固化剂的便宜的低温导电胶形成，从而使用便宜的低温导电胶代替昂贵的银胶，由此降低生产成本。因为由导电胶形成的前电极汇流条不与硅基板接触，所以硅基板与前电极之间的接触面积减少，因此抑制了由该接触造成的电子和空穴的复合引起的电流减小，由此增加了电池的光电转换效率。此外，当使用导电胶时，后电极汇流条和前电极汇流条在低温下煅烧，因此在硅基板中产生的裂缝减少，由此防止硅太阳能电池的光伏转换效率的减少，并且增加电池的产量。

Description

使用导电胶作为电极的硅太阳能电池模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种硅太阳能电池模块，更特别地，涉及一种包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块。
背景技术
近年来，由于诸如化石燃料即将枯竭、由化石燃料的使用产生的二氧化碳排放引起全球变暖、核电站事故和由核废料造成放射性污染之类的严重问题，发展下一代清洁能源已经越来越重要。其中，太阳能发电系统使用无限的资源并且是半永久的，因此认可为下一代能源。当前用于太阳能发电的太阳能电池包括晶体硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、CdTe太阳能电池、CIGS太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和聚光太阳能电池。当前，硅太阳能电池因为它们的有保证的可靠性而占据绝大部分市场。然而，硅太阳能电池包括昂贵的硅基板和昂贵的银胶和铝胶。因此，为了降低硅太阳能电池的价格以实现市电同价(grid parity)，昂贵的材料需要由便宜的材料代替。
太阳能电池是一种根据光伏效应将太阳能光直接转换为电的半导体装置，在所述光伏效应中当光被施加至构成p-n结的半导体二极管时产生电子。在制造一般硅太阳能电池的方法中，五价元素热扩散至p型硅基板，以在硅基板的前表面上形成n型层，由此在硅基板中形成p-n结。在n型层上，沉积氮化硅膜以形成抗反射层。在硅基板上的抗反射层上的前电极一般由具有较窄宽度(70-100μm)的多个平行的指线(finger line)和垂直于指线并且具有较大宽度(1.5-2mm)的多个汇流条(bus bar)构成。前电极通过在高温下丝网印刷(screen printing)银胶形成。硅基板的后电极完全由铝胶覆盖。由于铝后电极的表面氧化的缘故，所以铝后电极可能与提供电池之间连接的金属带具有不良的电/机械接触。因为这个原因，铝/银胶被丝网印刷在后电极上以形成后电极汇流条。前电极胶和后电极胶在800℃的温度下煅烧。此时，前电极的银胶穿透抗反射层，以与n型层连接。
在单元硅太阳能电池中可获得的电压一般是1v或更低，这显著低于实际上有用的电平。因为这个原因，使用太阳能电池发电的硅太阳能电池模块包括串联和并联连接的多个太阳能电池，以便产生需要的电压和电流。如图1所示，一般硅太阳能电池模块通过以下步骤制造：由金属带将硅太阳能电池的前电极汇流条和后电极汇流条彼此连接，以制造硅太阳能电池阵列，使用包括EVA(乙烯醋酸乙烯酯)和PVB(聚乙烯醇缩丁醛)的封装树脂来封装该阵列；和将玻璃板层叠在前表面上，并且将背板层叠在阵列的后表面上。
用在硅太阳能电池的前电极和后电极汇流条中的银是昂贵的稀有金属。在近年来，银的价格近来迅速增加。由于这个原因，需要减少银的使用或者使用其他便宜材料来代替银。为了使用代替银的诸如铜或镍之类的便宜金属的胶形成前电极，用于前电极的金属胶应当满足以下要求：
1)金属胶的电阻和高温银胶的电阻一样低，使得金属胶不会降低太阳能电池的转换效率。
2)金属胶应当容易地焊接至提供电池之间连接的金属带，以便容易地与金属带电或机械连接。
3)因为太阳能电池模块可能露天使用20年或更长，所以当金属胶长时间在这个环境中使用时，它不应发生氧化腐蚀。
然而，目前使用的诸如铜或镍之类的便宜的金属胶在煅烧时会产生金属氧化膜。该氧化膜是非导电的，于是具有妨碍胶中的金属粒子之间和前、后电极汇流条与金属带之间的电或机械连接的问题。而且，因为金属粉末被树脂的聚合物围绕并且与树脂牢固粘合，所以不容易焊至金属带。特别地，当由铜粉末构成的金属胶长时间暴露至空气或湿气时，它可被氧化(腐蚀)，以致增加电极的电阻，由此降低太阳能电池模块的光转换效率。
在现有技术中，韩国专利特许公开No.2010-75661公开了一种用于太阳能电池装置的导电胶，所述导电胶包含导电粒子、有机粘合剂、溶剂、玻璃熔块、含有碱土金属的有机化合物以及低熔点金属或低熔点金属基化合物。根据以上专利公开的公开内容，碱土金属用作低熔点金属以防止当印刷、干燥和煅烧在半导体基板的表面上的导电胶时发生微裂或增加接触电阻。然而，以上专利公开没有描述指线和汇流线包括不同的成分。
此外，韩国专利特许公开No.2012-90249公开了一种垂直于指电极的互连。根据该专利公开的公开内容，当汇流条电极一般包括由诸如银(Ag)之列的昂贵材料构成的电极胶时，可不包括与指电极交叉并且与互连成一直线的汇流条电极。此外，它公开了当省略汇流条电极时，可减少用来形成汇流条电极的电极胶的量，并且可省略用于形成汇流条电极的工艺，由此大大降低生产成本，此外，它公开了互连可由导电膜或导电胶连接至多个指电极，而不使用汇流条电极，并且导电薄膜包括由在环氧树脂中的金属(例如，镍(Ni))制成的多个导电粒子，而且导电粒子可具有3-10μm的尺寸。然而，该韩国专利特许公开没有认识到指电极与汇流条之间胶成分的不同对工艺或成本的影响。
发明内容
本发明涉及一种包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块。在本发明中，前电极指线和汇流条分别形成。具体而言，前电极指线通过印刷银胶并且在高温下煅烧所印刷的胶而形成，并且前电极汇流条和后电极汇流条由代替昂贵的导电胶的便宜的低温导电胶形成，所述便宜的低温导电胶包括缓冲剂和具有还原能力的固化剂，由此降低生产成本。根据本发明的由导电胶形成的前电极汇流条不与硅基板接触，所以硅基板与前电极之间的接触面积减少，因此抑制了由该接触造成的电子和空穴的复合引起的电流减小，由此增加了太阳能电池的光电转换效率。此外，当使用根据本发明的导电胶时，前和后汇流条能在低温下煅烧，因此能减少硅基板中裂缝的产生，由此防止硅太阳能电池的光伏转换效率的减少，并且增加硅太阳能电池的产量。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明一实施方式的包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块的侧视图。
图2是示意性示出根据本发明一实施方式的包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块的前表面的顶视图。
图3是示意性示出根据本发明一实施方式的包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块的后表面的底视图。
图4是示出在表面附近具有p-n结并且在基板上具有抗反射层的基板的侧视图。
图5是沿通过以下步骤制成的硅基板的前电极指线截取的侧截面图：在图4的硅基板的后表面上印刷铝胶以形成后电极，印刷铝/银胶以形成后汇流条，以及印刷银胶以形成前电极指线。
图6是沿通过以下步骤制成的硅基板的前电极指线截取的侧截面图：在高温下煅烧图5的硅基板以便允许前电极指线的银胶穿透抗反射层以与硅基板接触，所述硅基板具有印刷在硅基板上的前和后电极胶。
图7是沿通过以下步骤制成的硅太阳能电池的前电极指线截取的侧截面图：在图6的硅基板上印刷根据本发明一实施方式的导电胶并且在低温下煅烧所印刷的导电胶以形成前电极汇流条。
图8是沿通过以下步骤制成的硅基板的前电极指线截取的侧截面图：在图4的硅基板的后表面上印刷铝胶以形成后电极并且印刷在高温下使用的银胶以形成前电极指线和汇流条。
图9是沿通过以下步骤制成的硅基板的前电极指线截取的侧截面图：在高温下煅烧图8的硅基板，以便允许前电极指线和汇流条的银胶穿透抗反射层以接触硅基板，所述硅基板上面具有印刷的前电极指线和汇流条和后电极胶。
图10是沿通过以下步骤制成的硅太阳能电池的前电极指线截取的侧截面图：在图9的硅基板的后电极上印刷根据本发明一实施方式的导电胶并且在低温下煅烧所印刷的胶以形成后电极汇流条。
图11是沿通过以下步骤制成的硅基板的前电极指线截取的侧截面图：在图4的硅基板的后表面上印刷铝胶并且印刷在高温下使用的银胶以形成前电极指线。
图12是沿通过以下步骤制成的硅基板的前电极指线截取的侧截面图：在高温下煅烧图11的硅基板，以便允许前电极指线的银胶穿透抗反射层以接触硅基板，所述硅基板上面具有印刷的前电极指线和后电极胶。
图13是沿通过以下步骤制成的硅太阳能电池的前电极指线截取的侧截面图：在图12的硅基板的后电极上印刷根据本发明一实施方式的导电胶以形成后电极汇流条，在前电极指线上印刷根据本发明一实施方式的导电胶以形成前电极汇流条并且在低温下煅烧所印刷的胶。
具体实施方式
为了使用包含便宜的铜或镍的导电胶代替用于硅太阳能电池的前和后电极的昂贵的银，这些导电胶需要用于去除金属氧化物的还原剂，而这些还原剂在500℃的温度下由于挥发而不显示出还原效果。因为这个原因，这些胶不适合用作前电极，该前电极在800℃或更高的温度下煅烧以便穿透抗反射层。然而，前电极指线和汇流条具有不同的功能。前电极指线电连接至硅基板以便用于捕获电荷，而前电极汇流条用于捕获来自前电极指线的电荷，并且将所述电荷转移至将电池彼此连接的金属带。此外，前电极汇流条粘合至金属带，以便机械支撑金属带。因此，在本发明中，前电极指线和前电极汇流条分别形成。具体而言，前电极指线通过印刷高温银胶并且在高温下煅烧所印刷的胶而形成，而后电极和前电极汇流条通过印刷便宜的低温导电胶并且在低温(200～300℃)下煅烧所印刷的胶而形成，从而使用便宜的低温导电胶代替了60％或更多的昂贵的银胶，由此降低生产成本。因为由根据本发明的导电胶形成的前电极汇流条不与硅基板接触，所以硅基板与前电极之间的接触面积减少了40％或更多，因此抑制了由该接触造成的电子和空穴的复合引起的电流减小，由此增加了电池的光电转换效率。当使用根据本发明的导电胶时，后电极和前电极汇流条能在低温下煅烧，因此能减少在硅基板中产生的应力，以减少硅基板中裂缝的产生，由此防止硅太阳能电池的光伏转换效率的减少，并且增加电池的产量。
本发明提供一种硅太阳能电池模块，所述硅太阳能电池模块包括：
(1)多个硅太阳能电池，所述多个硅太阳能电池的每一个硅太阳能电池包括：(a)硅基板，所述硅基板具有在所述基板的前表面附近的p-n结；(b)第一电极，所述第一电极电和机械连接至所述硅基板的后表面；(c)第三狭长平行电极的阵列，所述第三狭长平行电极的阵列电和机械连接至所述硅基板的前表面；(d)至少一个第四电极，所述至少一个第四电极电和机械连接至所述第三电极，并且所述至少一个第四电极与所述硅基板的前表面相隔一段距离并且由包含焊料粉末、金属粉末和树脂的导电胶形成，所述树脂包含具有还原能力的固化剂；和(e)抗反射层，所述抗反射层覆盖在所述硅基板的前表面上的所述第三电极；
(2)多个金属带，所述多个金属带提供所述多个硅太阳能电池之间的连接；
(3)封装树脂，所述封装树脂封装所述多个硅太阳能电池和所述多个金属带；
(4)前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封装树脂的上侧上；和
(5)背板，所述背板放置在所述封装树脂的下侧上。
本发明还提供一种硅太阳能电池模块，所述硅太阳能电池模块包括：
(1)多个硅太阳能电池，所述多个硅太阳能电池的每一个硅太阳能电池包括：(a)硅基板，所述硅基板具有在所述基板的前表面附近的p-n结；(b)第一电极，所述第一电极电和机械连接至所述硅基板的后表面；(c)至少一个第二电极，所述至少一个第二电极电和机械连接至所述硅基板的后表面上的所述第一电极并且由导电胶形成，以便电和机械连接至金属带，所述导电胶包含焊料粉末、金属粉末和树脂，所述树脂包含具有还原能力的固化剂，所述金属带提供所述多个硅太阳能电池之间的连接；(d)第三狭长平行电极的阵列，所述第三狭长平行电极的阵列电和机械连接至所述硅基板的前表面；(e)至少一个第四电极，所述至少一个第四电极电和机械连接至所述第三电极；和(f)抗反射层，所述抗反射层覆盖在所述硅基板的前表面上的所述第三电极并且接触所述硅基板；
(2)多个金属带，所述多个金属带提供所述多个硅太阳能电池之间的连接；
(3)封装树脂，所述封装树脂封装所述多个硅太阳能电池和所述多个金属带；
(4)前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封装树脂的上侧上；和
(5)背板，所述背板放置在所述封装树脂的下侧上。
在以下的描述中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极分别被称为后电极、后电极汇流条、前电极指线阵列和前电极汇流条。
将参考附图详细描述本发明。图1示出根据本发明的改良的硅太阳能电池模块1。硅太阳能电池模块1包括：硅太阳能电池10，所述硅太阳能电池10包括由根据本发明的导电胶形成的前电极和后电极汇流条；金属带8，所述金属带8将电池10彼此连接；由电池10和金属带8构成的硅太阳能电池阵列：封装硅太阳能电池阵列的封装树脂4；前玻璃基板2；和背板6。根据本发明的硅太阳能电池模块是通过以下步骤制造的：将硅太阳能电池10的(由本发明的导电胶形成的)前电极和后电极汇流条由金属带8彼此连接以制成硅太阳能电池阵列；使用诸如EVA(乙烯醋酸乙烯酯)或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂之类的封装树脂4来封装该阵列；和将玻璃基板2层叠在前表面上，将背板6层叠在后表面上。
图2是示出硅太阳能电池10的前表面的顶视图，并且图2示出了在硅基板上的前电极指线100和前电极汇流条130。图3是示出硅太阳能电池10的后表面的底视图，并且图3示出在硅基板上的后电极50和后电极汇流条60。
图4至图6示出包括由根据本发明的导电胶形成的前电极汇流条的硅太阳能电池的例子。如图4所示并且在本领域至已知的，硅太阳能电池10包括硅基板15，所述硅基板15具有在基板15的表面30附近的浅p-n结20。抗反射层40沉积在硅基板15上，并且可由氮化硅或二氧化硅和氧化铝制成。图5示出前电极和后电极，所述前电极和后电极用于硅基板15上的电连接。在硅基板15的后表面上，一般印刷铝胶以形成后电极50。为将后电极50电和机械连接至金属带8，一般印刷铝/银胶以形成后电极汇流条60。在硅基板15的前表面上的抗反射层上，印刷具有良好导电性的银胶以形成狭长前电极指线的阵列。在本发明中，前电极汇流条不以这种工艺印刷，而是在随后工艺中单独印刷和煅烧，不像传统硅太阳能电池的情况。当图5的硅基板15(包括印刷前电极指线胶和后电极胶和后汇流条胶)在高温(800℃或更高)下煅烧时，前电极指线胶和后电极胶和后汇流条胶转换为如图6中所示的前电极指线和后电极和后汇流条。此时，前电极指线的银胶穿透抗反射层，以便与硅基板电连接。在本发明中，如图7所示，在高温煅烧工艺之后，根据本发明的导电胶印刷在前电极上并且在低温(200～300℃)下煅烧，以形成前电极汇流条，由此制造根据本发明的硅太阳能电池。
根据本发明的导电胶也可用来形成硅太阳能电池的后电极汇流条。图8至图10示出包括由根据本发明的导电胶形成的后电极汇流条的硅太阳能电池的例子。图8示出前电极和后电极，所述前电极和后电极用于如图4所示的硅基板15上的电连接。一般将铝胶印刷在硅基板15的后表面上，以形成后电极50。在硅基板15的前表面上的抗反射层上，印刷具有良好导电性的高温银胶以形成狭长的指线阵列100和前电极汇流条130。在本发明中，后电极汇流条不以这种工艺印刷，而是在随后工艺中单独印刷和煅烧，不像传统的硅太阳能电池的情况。当图8的硅基板15(包括印刷的前电极指线胶和前电极汇流条胶和印刷的后电极胶)在高温(800℃或更高)下煅烧时，前电极指线胶和前电极汇流条胶和后电极胶转换为如图9中所示的前电极指线、前电极汇流条和后电极。此时，前电极汇流条和前电极指线的银胶穿透抗反射层，以便与硅基板电连接。在本发明中，如图10所示，在高温煅烧工艺之后，根据本发明的导电胶印刷在后电极上并且在低温(200～300℃)下煅烧，以形成后电极汇流条60，由此制造根据本发明的硅太阳能电池。
根据本发明的导电胶也可用来形成硅太阳能电池的前电极汇流条和后电极汇流条两者。图11至图13示出包括由根据本发明的导电胶形成的后电极汇流条和前电极汇流条的硅太阳能电池的例子。图11示出前电极和后电极，所述前电极和后电极用于如图4所示的硅基板15上的电连接。在硅基板15的后表面上，一般印刷铝胶以形成后电极50。在硅基板15的前表面上的抗反射层上，印刷具有良好导电性的高温银胶以形成狭长的前指线阵列。在本发明中，后电极汇流条和前电极汇流条不以这种工艺印刷，而是在随后工艺中单独印刷和煅烧，不像传统的硅太阳能电池的情况。当图11的硅基板15(包括印刷的前电极指线胶和印刷的后电极胶)在高温(800℃或更高)下煅烧时，前电极指线胶和后电极胶转换为如图8中所示的前电极指线和后电极。此时，前电极指线的银胶穿透抗反射层，以便与硅基板电连接。在本发明中，如图13所示，在高温煅烧工艺之后，根据本发明的导电胶印刷在后电极和前电极指线上并且在低温(200～300℃)下煅烧，以形成后电极汇流条和前电极汇流条，由此制造根据本发明的硅太阳能电池。
用来形成根据本发明的硅太阳能电池的后电极汇流条和前电极汇流条的导电胶可使用各种印刷工艺印刷，所述印刷工艺包括丝网印刷(screenprinting)、孔版印刷(stencil printing)和喷墨印刷工艺。
用在本发明中的导电胶用来形成硅太阳能电池的前电极汇流条，所述前电极汇流条用于捕获来自前电极指线的电荷，并且将捕获的电荷转移至将电池彼此连接的金属带。此外，前电极汇流条和后电极汇流条连接至金属带，以便用于机械支撑金属带。因此，用在本发明中的导电胶包括金属粉末、焊料粉末和固化树脂，所述固化树脂包含缓冲剂和具有还原能力的固化剂。用在导电胶中的金属粉末可由从铜、镍、银、金、铝、铂、铁、钴、钼及它们的合金中选择的材料制成，所述材料是具有高熔点且能与焊料粉末成为金属间化合物的金属材料。铜在经济和低电阻方面是最优选的。鉴于电特性，金属粉末优选地具有5-20μm的粒子尺寸并且优选地形状是球形。
用在本发明的导电胶中的焊料粉末接触金属粉末成为化合物，该化合物提供电流流过的基质(matrix)。当树脂填充进基质并且固化时，前电极汇流条变得机械坚硬(mechanically hard)。这些前电极汇流条粘合至将电池彼此连接的金属带，以便用于机械支撑金属带。焊料粉末可由从Sn、Pb、Bi、Zn、Ga、Hg、Sb、In和它们的合金中选择的材料制成。焊料粉末在经济和低电阻方面最优选地由Sn63Pb37制成。鉴于电特性，焊料粉末优选地具有5-20μm的粒子尺寸并且优选地形状是球形。
用在本发明的固化树脂是粘合剂，所述粘合剂包括具有还原能力的固化剂、金属粉末、焊料粉末和缓冲剂。它用于当煅烧和固化导电胶时将前电极汇流条粘合至抗反射层。此外，它用于填充和机械支撑由金属化合物构成的基质，所述金属化合物由金属粉末和焊料粉末形成。当在导电胶的煅烧阶段温度开始增加时，固化树脂的粘度降低，使得具有还原能力的固化剂移动到金属粉末和焊料粉末并且减少在金属粉末和焊料粉末的表面上的金属氧化物。然而，具有还原能力的固化剂一般是强酸或碱材料，并且当它单独存在于固化树脂中时降低固化树脂的粘合强度。特别地，它能降低固化树脂对金属的附着力。因为这个原因，需要缓冲剂包括在固化树脂中，以防止导电胶由于这种粘合强度降低导致的在煅烧之后的分层。此缓冲剂防止固化树脂由具有还原能力的固化剂降低的粘合强度，由此防止导电胶在煅烧之后的分层。用在本发明中的固化树脂可以是环氧树脂或酚醛树脂。用在本发明的具有还原能力的固化剂可以选自酐类、羧酸、酰胺、胺类和酚类中。用于缓冲具有还原能力的固化剂的缓冲剂可选自醇类、二醇类和多元醇中。然而，固化树脂、具有还原能力的固化剂、缓冲剂和它们的组成比应当根据还原金属氧化物的能力、粘附抗反射层的能力和对金属带的可焊性来确定。
当金属粉末由铜制成时，应当使用铜粉末完全与焊料粉末成为合金的组成比，以防止前电极汇流条的铜在外部环境中氧化，由此提高电池的可靠性。在这种情况中，在导电胶的煅烧之后，铜粉末不存在于前电极汇流条中，使得不发生铜粉末的氧化(腐蚀)。此外，在焊料粉末中的锡(Sn)的含量应当高于铜的含量(83.3摩尔％)。
本发明还提供了一种用于制造硅太阳能电池模块的方法，该方法包括以下步骤：
(1)通过以下步骤制造多个硅太阳能电池：(a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n结；(b)在所述硅基板上形成抗反射层；(c)在所述硅基板的后表面上印刷并且煅烧金属胶，以形成第一电极；(d)在所述硅基板的前表面上印刷并且煅烧含玻璃熔块(glass frit-containing)的金属胶，以形成第三电极；和(e)在所述第三电极上印刷并且煅烧本发明的导电胶，以形成第四电极；
(2)由多个金属带将所述多个硅太阳能电池彼此连接，由此制造硅太阳能电池阵列；和
(3)使用封装树脂封装所述硅太阳能电池阵列，将玻璃基板层叠在所述封装树脂的上表面上并且将背板层叠在所述封装树脂的下表面上，由此制造所述硅太阳能电池模块。
在根据本发明的用于制造硅太阳能电池模块的方法中，也可通过以下步骤制造硅太阳能电池：(a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n结；(b)在所述硅基板上形成抗反射层；(c)在所述硅基板的后表面上印刷导电胶，以形成第一电极；(d)在所述硅基板的前表面上印刷导电胶，以形成第三电极和第四电极；(e)煅烧所述硅基板、所述抗反射层、所述第一电极、所述第三电极和所述第四电极；和(f)在所述第一电极上印刷并且煅烧权利本发明的导电胶，以形成第二电极。
此外，在根据本发明的用于制造硅太阳能电池模块的方法中，也可通过以下步骤制造硅太阳能电池：(a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n结；(b)在所述硅基板上形成抗反射层；(c)在所述硅基板的后表面上印刷导电胶，以形成第一电极；(d)在所述硅基板的前表面上印刷导电胶，以形成第三电极；(e)煅烧所述硅基板、所述抗反射层、所述第一电极和所述第三电极；和(f)在所述第一电极上印刷并且煅烧本发明的导电胶，以形成第二电极，并且在所述第三电极上印刷并且煅烧本发明的导电胶，以形成第四电极。
以下，将参考实例详细描述本发明。应当理解，这些例子都是为了说明的目的，不是为了限制的本发明的范围。
实例1
通过以下工艺制造根据本发明的硅太阳能电池模块。
为制造硅太阳能电池，使用p型单晶硅基板(165×165mm；厚度：180μm)。POCl3热扩散至硅基板的前表面，以形成n型层，由此在硅基板中形成p-n结。在n型层上，沉积氮化硅层以形成抗反射层。为在硅基板的抗反射层上形成前电极，将高温银胶丝网印刷在抗反射层上以形成具有宽度为100μm的指线。将铝胶施加至硅基板的整个后表面上。在910℃的温度下煅烧在前和后表面上的电极胶。在该煅烧工艺期间，前电极的银胶穿透抗反射层，以便连接至n型层。丝网印刷本发明的导电胶，并且在220℃的温度下煅烧本发明的导电胶，以便在前电极指线上和后电极上形成具有宽度为2mm的两个汇流条。在这个实例中的导电胶是铜粉末作为金属粉末、Sn63Pb37焊料作为焊料粉末、环氧树脂作为固化树脂、邻苯二甲酸作为固化剂并且丁基卡必醇(carbitol)作为缓冲剂的混合物。
随着金属带将电池彼此连接，涂覆焊料的铜带用来将上述制造的硅太阳能电池模块彼此连接，由此制造硅太阳能电池阵列。阵列由EVA树脂封装。低铁增强玻璃层叠在前表面上，并且作为背板的Tedlar(泰德拉)(Dupont，杜邦)层叠在后表面上。
为比较根据本发明制造的硅太阳能电池模块的光伏转换效率，除了丝网印刷和在910℃或更高的温度下煅烧用于形成前电极汇流条的高温银胶和用于形成后电极汇流条的铝/银胶以外，以与上述制造本发明的硅太阳能电池模块的方法相同的方式制造传统的硅太阳能电池模块，并且将传统的硅太阳能电池模块的光伏转换效率与本发明的硅太阳能电池模块的光伏转换效率进行比较。比较结果表明传统的硅太阳能电池模块的光伏转换效率是14.5％，而本发明的硅太阳能电池模块的光伏转换效率是14.6％。本发明的硅太阳能电池模块的光伏转换效率为什么增加的原因是前电极指线和前电极汇流条分别形成，使得硅基板与前电极之间的接触面积减少，由此抑制由该接触造成的电子和空穴的复合引起的电流减小。
工业实用性
本发明涉及包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块。在本发明中，后电极汇流条和前电极汇流条通过印刷包括缓冲剂和具有还原能力的固化胶的导电胶并且在低温下煅烧所印刷的胶形成，从而60％或更多的昂贵的银胶由便宜的低温导电胶取代，由此降低生产成本。因为由根据本发明的导电胶形成的前电极汇流条不与硅基板接触，所以硅基板与前电极之间的接触面积减少了40％或更多，因此抑制了由该接触造成的电子和空穴的复合引起的电流减小，由此增加了电池的光电转换效率。此外，当使用根据本发明的导电胶时，后电极和前电极汇流条能在低温下煅烧，因此在硅基板中产生的裂缝能减少，由此防止硅太阳能电池的光伏转换效率的减少，并且增加电池的产量。

Claims (38)

1.一种硅太阳能电池模块，所述硅太阳能电池模块包括：
(1)多个硅太阳能电池，所述多个硅太阳能电池的每一个硅太阳能电池包括：(a)硅基板，所述硅基板具有在所述基板的前表面附近的p-n结；(b)第一电极，所述第一电极电和机械连接至所述硅基板的后表面；(c)第三狭长平行电极的阵列，所述第三狭长平行电极的阵列电和机械连接至所述硅基板的前表面；(d)至少一个第四电极，所述至少一个第四电极电和机械连接至所述第三电极，并且所述至少一个第四电极与所述硅基板的前表面相隔一段距离并且由包含焊料粉末、金属粉末和树脂的导电胶形成，所述树脂包含具有还原能力的固化剂；和(e)抗反射层，所述抗反射层覆盖在所述硅基板的前表面上的所述第三电极；
(2)多个金属带，所述多个金属带提供所述多个硅太阳能电池之间的连接；
(3)封装树脂，所述封装树脂封装所述多个硅太阳能电池和所述多个金属带；
(4)前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封装树脂的上侧上；和
(5)背板，所述背板放置在所述封装树脂的下侧上。
2.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述焊料粉末包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：Sn、Pb、Bi、Zn、Ga、Hg、Sb、In和它们的合金。
3.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述焊料粉末是Sn63Pb37。
4.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述金属粉末包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：铜、镍、银、金、铝、铂、铁、钴、钼和它们的合金。
5.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述金属粉末是铜。
6.根据权利要求5所述的硅太阳能电池模块，其中所述铜粉末和焊料粉末的组成比确定为使得在煅烧所述导电胶之后所述铜粉末不单独存在于电极中。
7.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中具有还原能力的所述固化剂包括从以下物质中选择的至少一种：酐类、羧酸、酰胺、胺类和酚类。
8.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中具有还原能力的所述固化剂包括从以下物质中选择的至少一种：邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐和羧酸酐。
9.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，进一步包括缓冲剂。
10.根据权利要求9所述的硅太阳能电池模块，其中所述缓冲剂包括从以下物质中选择的至少一种：醇类、二醇类和多元醇。
11.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述树脂是固化树脂。
12.根据权利要求11所述的硅太阳能电池模块，其中所述固化树脂包括从以下物质中选择的至少一种：环氧树脂和酚醛树脂。
13.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述抗反射层是由氮化硅制成的。
14.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述金属带是涂覆所述焊料粉末的铜带。
15.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述封装树脂包括从以下物质中选择的至少一种：EVA(乙烯醋酸乙烯酯)树脂和PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂。
16.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述玻璃基板是由钢化玻璃制成。
17.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，其中所述背板是由钢化玻璃或FP/PE/FP(氟聚合物-聚酯-氟聚合物)制成的。
18.根据权利要求1所述的硅太阳能电池模块，进一步包括导电膜，所述导电膜在所述金属带与所述硅太阳能电池的前电极汇流条之间。
19.一种用于制造硅太阳能电池模块的方法，所述方法包括步骤：
(1)通过以下步骤制造多个硅太阳能电池：(a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n结；(b)在所述硅基板上形成抗反射层；(c)在所述硅基板的后表面上印刷并且煅烧金属胶，以形成第一电极；(d)在所述硅基板的前表面上印刷并且煅烧含玻璃熔块的金属胶，以形成第三电极；和(e)在所述第三电极上印刷并且煅烧如权利要求2至10中的任何一项所述的导电胶，以形成第四电极；
(2)由多个金属带将所述多个硅太阳能电池彼此连接，由此制造硅太阳能电池阵列；和
(3)使用封装树脂封装所述硅太阳能电池阵列，将玻璃基板层叠在所述封装树脂的上表面上并且将背板层叠在所述封装树脂的下表面上，由此制造所述硅太阳能电池模块。
20.一种硅太阳能电池模块，所述硅太阳能电池模块包括：
(1)多个硅太阳能电池，所述多个硅太阳能电池的每一个硅太阳能电池包括：(a)硅基板，所述硅基板具有在所述基板的前表面附近的p-n结；(b)第一电极，所述第一电极电和机械连接至所述硅基板的后表面；(c)至少一个第二电极，所述至少一个第二电极电和机械连接至所述硅基板的后表面上的所述第一电极并且由导电胶形成，以便电和机械连接至金属带，所述导电胶包含焊料粉末、金属粉末和树脂，所述树脂包含具有还原能力的固化剂，所述金属带提供所述多个硅太阳能电池之间的连接；(d)第三狭长平行电极的阵列，所述第三狭长平行电极的阵列电和机械连接至所述硅基板的前表面；(e)至少一个第四电极，所述至少一个第四电极电和机械连接至所述第三电极；和(f)抗反射层，所述抗反射层覆盖在所述硅基板的前表面上的所述第三电极并且接触所述硅基板；
(2)多个金属带，所述多个金属带提供所述多个硅太阳能电池之间的连接；
(3)封装树脂，所述封装树脂封装所述多个硅太阳能电池和所述多个金属带；
(4)前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封装树脂的上侧上；和
(5)背板，所述背板放置在所述封装树脂的下侧上。
21.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中以1-60wt％的含量含有所述焊料粉末，并且所述焊料粉末包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：Sn、Pb、Bi、Zn、Ga、Hg、Sb、In和它们的合金。
22.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中所述焊料粉末是SnPb。
23.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中以0-60wt％的含量含有所述金属粉末，并且所述金属粉末包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：铜、镍、银、金、铝、铂、铁、钴、钼和它们的合金。
24.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中所述金属粉末是铜。
25.根据权利要求24所述的硅太阳能电池模块，其中所述铜粉末和焊料粉末的组成比确定为使得在煅烧所述导电胶之后所述铜粉末不单独存在于电极中。
26.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中具有还原能力的所述固化剂包括从以下物质中选择的至少一种：酐类、羧酸、酰胺、胺类和酚类。
27.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中具有还原能力的所述固化剂包括从以下物质中选择的至少一种：邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐和羧酸酐。
28.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中所述树脂包括固化剂和代替具有还原能力的固化剂的还原剂。
29.根据权利要求28所述的硅太阳能电池模块，其中以1-50wt％的含量含有所述还原剂，并且所述还原剂是含有羧基(-COOH)的酸。
30.根据权利要求28所述的硅太阳能电池模块，其中以1-50wt％的含量含有所述固化剂，并且所述固化剂包括从以下物质中选择的至少一种：胺类和酐类。
31.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，进一步包括缓冲剂。
32.根据权利要求31所述的硅太阳能电池模块，其中以0-50wt％的含量含有所述缓冲剂，所述缓冲剂包括从以下物质中选择的至少一种：醇类、二醇类和多元醇。
33.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中以0-50wt％的含量含有所述树脂，所述树脂是固化树脂。
34.根据权利要求33所述的硅太阳能电池模块，其中所述固化树脂包括从以下物质中选择的至少一种：环氧树脂和酚醛树脂。
35.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中所述抗反射层是由氮化硅、二氧化硅或氧化铝制成的。
36.根据权利要求20所述的硅太阳能电池模块，其中所述第四电极是由权利要求21至34中的任何一项所述的导电胶形成的。
37.一种用于制造硅太阳能电池模块的方法，所述方法包括步骤：
(1)通过以下步骤制造多个硅太阳能电池：(a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n结；(b)在所述硅基板上形成抗反射层；(c)在所述硅基板的后表面上印刷导电胶，以形成第一电极；(d)在所述硅基板的前表面上印刷导电胶，以形成第三电极和第四电极；(e)煅烧所述硅基板、所述抗反射层、所述第一电极、所述第三电极和所述第四电极；和(f)在所述第一电极上印刷并且煅烧权利要求21至34中的任何一项所述的导电胶，以形成第二电极；
(2)由多个金属带将所述多个硅太阳能电池彼此连接，由此制造硅太阳能电池阵列；和
(3)使用封装树脂封装所述硅太阳能电池阵列，将玻璃基板层叠在所述封装树脂的上表面上并且将背板层叠在所述封装树脂的下表面上，由此制造所述硅太阳能电池模块。
38.一种用于制造硅太阳能电池模块的方法，所述方法包括步骤：
(1)通过以下步骤制造多个硅太阳能电池：(a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n结；(b)在所述硅基板上形成抗反射层；(c)在所述硅基板的后表面上印刷导电胶，以形成第一电极；(d)在所述硅基板的前表面上印刷导电胶，以形成第三电极；(e)煅烧所述硅基板、所述抗反射层、所述第一电极和所述第三电极；和(f)在所述第一电极上印刷并且煅烧权利要求21至34中的任何一项所述的导电胶，以形成第二电极，并且在所述第三电极上印刷并且煅烧权利要求2至15中的任何一项所述的导电胶，以形成第四电极；
(2)由多个金属带将所述多个硅太阳能电池彼此连接，由此制造硅太阳能电池阵列；和
(3)使用封装树脂封装所述硅太阳能电池阵列，将玻璃基板层叠在所述封装树脂的上表面上并且将背板层叠在所述封装树脂的下表面上，由此制造所述硅太阳能电池模块。
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