CN104282778B - 背接触式太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了背接触式太阳能电池模块，该背接触式太阳能电池模块包括：硅圆片，其具有太阳光接收表面和背面，其中在所述背面上形成n+区和p+区；在所述硅圆片的n+区上形成的n+电极；在所述硅圆片的p+区上形成的p+电极；印刷线路板，其包括基板、阴极和阳极，所述印刷线路板被放置成使得所述阳极与所述阴极分别与所述n+电极和所述p+电极接触；其中在焙烧之前，n+电极和p+电极中的至少一个包含导电组合物，所述导电组合物包含基于所述组合物的总重量计11.0‑39.9重量％的银颗粒、10.0‑40.0重量％的玻璃料以及0.5‑20.0重量％的钯颗粒。

Description

背接触式太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及背接触式太阳能电池模块。
背景技术
目前，出于进一步增强太阳能电池的发电效率的目的，已经对背接触式太阳能电池进行了研究。
背接触式太阳能电池是指其中电极在太阳光接收面的相对面上形成的太阳能电池，从而因为在光接收表面上不形成电极，所以使其能够增大光接收表面。
对于此类背接触式太阳能电池，能够以特别高的生产效率制备并示出高光电转换效率的太阳能电池尤其在近年来备受瞩目(参见，例如，未审查的日本专利申请2009-266958)。通过将此类太阳能电池设置在板600上而将该背接触式太阳能电池组装成太阳能电池模块，在所述板上已经形成具有图6中图解示出的结构的线路，使得在每个太阳能电池的背面上形成的n电极(n+电极)和p电极(p+电极)分别电连接到板600中用于n电极(n+电极)的布线(阳极)602和用于p电极(p+电极)的布线(阴极)601。待施用到背接触式太阳能电池上的浆料公开于美国专利7,959,831中。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及背接触式太阳能电池模块，其包括：硅圆片，其具有太阳光接收表面和背面，其中在所述背面上形成n+区和p+区；在所述硅圆片的n+区上形成的n+电极；在所述硅圆片的p+区上形成的p+电极；印刷线路板，其包括基板、阴极和阳极，所述印刷线路板被放置成使得所述阳极和阴极分别与所述n+电极和p+电极接触；其中在焙烧之前，n+电极和p+电极中的至少一个包含导电组合物，所述导电组合物包含基于所述组合物的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料以及0.5-20.0重量％的钯颗粒。
在另一方面，本发明涉及一种用于制造背接触式太阳能电池模块的方法，所述方法包括以下步骤：提供硅圆片，其具有太阳光接收表面和背面，其中在所述背面上形成n+区和p+区；在所述硅圆片的n+区上施用第一导电组合物；在所述硅圆片的p+区上施用第二导电组合物；焙烧所述第一导电组合物和所述第二导电组合物以在所述硅圆片的n+区上形成n+电极并在所述硅圆片的p+区上形成p+电极；以及将包括基板、阴极和阳极的印刷线路板放置在所述硅圆片的背面上使得所述阳极和阴极分别与所述n+电极和p+电极接触；其中所述第一导电组合物和所述第二导电组合物中的至少一种包含导电组合物，所述导电组合物包含基于所述组合物的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料以及0.5-20.0重量％的钯颗粒。
本发明的背接触式太阳能电池模块具有电极和半导体之间的低接触电阻，并具有优异的发电特性。
附图说明
图1A为背接触式太阳能电池模块的一部分的横截面示意图；图1B为示出光接收面的相对面上的电极图案的背接触式太阳能电池的俯视图。
图2A至2E为用于说明制备背接触式太阳能电池时的制备方法的图。
图3A至3E为用于说明制备背接触式太阳能电池时的制备方法的图。
图4A至4D为用于说明制备背接触式太阳能电池时的制备方法的图。
图5A至5C为用于说明制备背接触式太阳能电池时的制备方法的图。
图6为示出太阳能电池模块中采用的印刷线路板的例子的平面图，所述太阳能电池模块具有高光电转换效率。
图7示出当测量使用导电组合物在硅基板上形成的电极与所述硅基板之间的接触电阻(Rc)值时，用于在硅基板上图案化印刷导体组合物的掩模的平面图。
具体实施方式
下文对本发明进行详细说明。
背接触式太阳能电池模块
在一个实施例中，背接触式太阳能电池模块包括硅圆片、n+电极和p+电极、以及印刷线路板。
硅圆片
在一个实施例中，硅圆片具有太阳光接收表面和背面。在一个实施例中，所述太阳光接收表面可形成为纹理化结构，并且其表面覆盖有减反射膜。在一个实施例中，减反射膜可以为薄膜，所述薄膜由例如二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)组成。在背面上，形成n+区和p+区。
电极
n+电极在硅圆片的n+区上形成，并且p+电极在硅圆片的p+区上形成。在一个实施例中，在焙烧之前，这些电极包含导电组合物，所述导电组合物包含银颗粒、钯颗粒和玻璃粒料。此外，导电组合物可包含有机介质和添加剂。
1.银颗粒
在一个实施例中，银颗粒可为薄片、球形的形状或它们可为无定形的。尽管对银颗粒的粒径没有具体限制，但从用作普通导电浆料时的技术效应的角度来看，粒径对银的焙烧特性有影响(例如，具有大粒径的银颗粒的焙烧速率低于具有小粒径的银颗粒)。
因此，实际使用的银颗粒的平均粒度(D50)可根据焙烧特征来确定。在一个实施例中，银颗粒的平均粒度(D50)为0.1-10μm，在另一个实施例中为1-5μm。在一个实施例中，具有不同平均粒度(D50)的两种或更多种的银颗粒可用作混合物。通常，银优选地具有高纯度(大于99％)。然而，取决于电极图案的电需求，可使用较低纯度的物质。在一个实施例中，在焙烧前，银颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为11.0-39.9重量％。在另一个实施例中，在焙烧前，银颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为13.0-39.0重量％。在另一个实施例中，在焙烧前，银颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为13.0-38.0重量％。在本发明中，只要银颗粒的含量在11.0-39.9重量％的范围内，就提供包括电极的背接触式太阳能电池模块，所述模块具有优异的导电性并且在低接触电阻方面也是优异的，即结合了这两种特性。
2.钯颗粒
在一个实施例中，钯颗粒可为球形形状。在一个实施例中，钯颗粒的平均粒度(D50)为0.1-5.0μm，在另一个实施例中为0.1-3.0μm。在一个实施例中，具有不同平均粒度(D50)的两种或更多种钯颗粒可用作混合物。
钯颗粒中的钯纯度为例如85％或更高。在一个实施例中，可使用钯合金诸如Ag/Pd合金和Pt/Pd合金。在一个实施例中，这些合金中的组成比率的例子包括60/40至95/5(就Ag/Pd合金而言)，以及5/95至15/85(就Pt/Pd合金而言)。
在一个实施例中，在焙烧前，钯颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为0.5-20.0重量％。在另一个实施例中，在焙烧前，钯颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为0.7-18.6重量％。在本发明中，只要钯颗粒的含量在0.5-20重量％的范围内，就提供包括电极的背接触式太阳能电池模块，所述模块将令人满意的导电性与低接触电阻组合。
3.玻璃料
由于在本发明中玻璃料的化学组成并不重要，因此可使用任何玻璃料，前提条件是其应为电子材料的导电浆料中所用的玻璃料。例如，可使用硼硅酸铅玻璃。从软化点和玻璃粘附性范围的角度来讲，硼硅酸铅玻璃为优异的材料。此外，也可使用无铅玻璃，诸如硅酸铋无铅玻璃。在一个实施例中，在焙烧前，玻璃料的含量基于所述组合物的总重量计为10.0-40.0重量％。在另一个实施例中，在焙烧前，玻璃料的含量基于所述组合物的总重量计为13.0-28.0重量％。在本发明中，通过将玻璃料的含量设定在上文所示范围内的值，提供包括电极的背接触式太阳能电池模块，所述模块将令人满意的导电性与低接触电阻组合。
通常，在使用具有如本专利申请所公开的高玻璃料含量的浆料形成此类太阳能电池电极的情况下，存在电极不利地具有增加的电阻值(具体的讲，在直线方向上的电阻值)、生成气泡等的问题。然而，在该太阳能电池模块中，如图1A所示，硅基板上的电极126与布线130a、130b匹配并叠加在所述布线上，所述布线由金属箔构成并在印刷线路板(PWB)上形成。由于这个原因，由布线130a、130b基本上充分确保了电极的直线方向电导率。此外，因为硅基板上形成的电极126被构造为使得电极126与印刷线路板上形成的布线130a、130b联合，所以与普通电极相比，硅基板上待形成的电极126本身的厚度可以极小。在一个实施例中，电极的厚度为10μm或更小。因为电极126以薄层形式这样形成，所以在电极形成期间较不容易出现气体产生，并且即使出现气体产生，气体也容易逃逸。因此，也抑制了气泡生成。此外，在电极126和硅基板110之间的接触界面处，确保了低接触电阻值。在本发明中，如上所述，确保了电极和基板之间的低接触电阻值和令人满意的电极的直线方向电导率。从而认为本发明提供了整体上具有优异的电导率的电极。此外，由于浆料中的高玻璃料含量，可降低整体制备的成本，并且从收益性的角度来看，本发明也是有利的。
在此，接触电阻是指在每个电极和硅基板之间的接触界面处测量的电阻。相对于太阳能电池的电极，从降低电池整体的电阻值的角度来看，一般来讲重要的是降低每个电极的直线方向电阻值和在每个电极和硅基板之间的接触界面处测量的电阻值。如上所述，在太阳能电池具有其中太阳能电池被叠加在本专利申请中所公开的印刷线路板上的这种类型构造并被组装成模块的情况下，已通过在印刷线路板上形成的布线充分确保了每个电极的直线方向电导率。因此，重要的是降低在每个电极和硅基板之间的接触界面处测量的电阻值(接触电阻值)。该接触电阻值可由通过四端子法测量的值计算，如将在后面的例子中所示的。
4.有机介质
导电组合物包含有机介质，所述有机介质包含树脂和溶剂。在一个实施例中，有机介质可包含树脂(诸如聚甲基丙烯酸酯)或乙基纤维素的松油溶液、乙二醇单丁醚单乙酸酯溶液或乙基纤维素萜品醇溶液。在一个实施例中，可将乙基纤维素的萜品醇溶液用作有机介质(乙基纤维素含量：5.0至50.0重量％)。在一个实施例中，有机介质的含量基于所述导电组合物的总重量计为5.0至80.0重量％。在另一个实施例中，所述含量基于所述导电组合物的总重量计为10.0-80.0重量％。
5.添加剂
可将或可不将增稠剂和/或稳定剂和/或其它典型的添加剂加入导电组合物。可添加的其它典型的添加剂的例子包括分散剂和粘度调节剂。添加剂的量根据最终所需的导电组合物的特性来确定。添加剂的量可适宜地由本领域的普通技术人员来确定。此外，也可添加多种类型的添加剂。
如下文所说明的，导电组合物具有在预定范围内的粘度。必要时可添加粘度调节剂以赋予导电组合物合适的粘度。虽然添加的粘度调节剂的量根据导电组合物的粘度而有变化，但其可适宜地由本领域的普通技术人员来确定。
导电组合物可根据需要通过用辊炼机或旋转搅拌器等将上述组合物中的每一个混合来制备。可通过丝网印刷、喷嘴印刷等将导电组合物印刷到太阳能电池背面上的期望部位上。导电组合物具有预定的粘度范围。在一个实施例中，在使用#14锭子以及Brookfield HBT粘度计并且使用效用杯(utility cup)以10rpm的转速在25℃下测量的情况下，导电组合物的粘度为50至350Pa·s。
如已经如上文所述的，具有导电性的组合物用于在太阳能电池模块的光接收面的相对面上形成电极。即，在太阳能电池的光接收面的相对面上印刷并干燥导电组合物。
在一个实施例中，干燥后焙烧在450℃至700℃的温度下进行，在另一个实施例中，焙烧在500℃至650℃的温度下进行。通常，偶尔使用银颗粒和铝颗粒的混合物。包含Al颗粒的浆料要求在高温下焙烧以形成Si和Al的合金，所述合金提供了良好的接触电阻。然而，在将包含Al的浆料施用于背接触式电极的情况下，烧结高温可能意味着良好的P-N结方面的问题。换句话讲，Al容易扩散入基板中并带来损伤，因为P-N结在太阳能电池的背面处非常薄。在低温下进行烧结可提供如下优点：减小对P-N结的损伤、减小因热损伤而发生破坏的敏感性并且降低成本。
印刷线路板
在一个实施例中，所述印刷线路板包括基板、阴极和阳极。在一个实施例中，阴极和阳极被放置成使得阳极和阴极分别与n+电极和p+电极接触。在一个实施例中，基板的材料的例子包括不传输电的材料，如Bakelite和环氧树脂。基板的形状可以为板形、膜形等。阴极和阳极由例如铜箔等构成。在一个实施例中，印刷线路板中的阳极和阴极分别通过导电粘附层粘合到硅基板上形成的n+电极和p+电极。在一个实施例中，导电粘附层由导电粘合剂形成，诸如银浆或焊膏、导电胶带等。
在一个实施例中，印刷线路板上的阳极和阴极的印刷图案对应于n+电极和p+电极的图案。在该构造中，确保了令人满意的电极的直线方向电导率。因为由具有前述组成的导电组合物形成的电极的电极和硅基板之间的接触电阻也足够低，所以提供太阳能电池模块，其作为整体具有优异的低电阻。印刷线路板的厚度没有特别限制，并且在一个实施例中为1-2mm。
以下提供了使用上述导电组合物的背接触式太阳能电池模块的说明，并提供了背接触式太阳能电池电极的制备方法的说明，所述方法使用具有图1所示结构的太阳能电池模块的例子，同时还提供了加工成形太阳能电池的例子的说明。
太阳能电池模块
以下提供了背接触式太阳能电池模块的说明和背接触式太阳能电池模块的制备方法的说明。本发明的范围不受下文说明的具体实施例的限制。
图1A为背接触式太阳能电池模块的一部分的剖视图；图1B为示出光接收面的相对面上的电极图案的一部分的俯视图。太阳能电池模块100由光接收部分102、载流子生成部分104、电极部分106和印刷线路板(PWB)130构成。光接收部分102具有纹理化结构，并且其表面覆盖有减反射膜108。减反射膜108是由例如二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)组成的薄膜。因为具有纹理化结构的光接收部分102被这种减反射膜108覆盖，所以更多的入射光进入载流子生成部分104，从而可提高太阳能电池模块100的转换效率。
载流子生成部分104由半导体110构成。当来自光接收部分102的光(尤其是能量等于或大于半导体110的带隙的光)进入该半导体110时，价带电子被激发到导带，在导带中形成自由电子，并在价带中形成自由空穴。这些自由电子和自由空穴被称为载流子。如果这些载流子通过扩散到达电极部分106，然后在载流子生成部分104中重组，则可从电极部分106获得电流。因此，为提高太阳能电池模块100的转换效率，优选使用削弱载流子重组(即，具有较长的载流子寿命)的半导体。为此，载流子生成部分104中所用的半导体110为例如具有高电阻的结晶硅。
电极部分106为获得载流子生成部分104中形成的电流的部分。该电极部分106在半导体110的光接收部分102面的相对面上形成。
电极部分106具有阳极112和阴极114，并且这些阳极和阴极在半导体110的光接收部分102面的相对面上交替形成。阳极和阴极分别以V型凹槽116和118的形式形成，所述V型凹槽具有三角形横截面。p+区120在阳极的V型凹槽116中形成，然而n+区122在阴极的V型凹槽118中形成。光接收部分102面的相对面的表面覆盖有氧化膜124。此外，由上述导电组合物形成的电极126嵌入V形凹槽中。
印刷线路板(PWB)130包括铜电极130a、130a'以及基板130b。在太阳能电池模块100中，所述电流从铜电极130a中流动通过p+区120上形成的电极126、p+区120、半导体110、n+区122、以及在n+区122上形成的电极126到铜电极130a'。当硅基板中形成的电极126和p+区120之间的接触电阻(Rc)值以及硅基板中形成的电极126和n+区122之间的接触电阻值低时，电池模块100具有优异的光电转换效率。附带地讲，在本发明中，接触电极(Rc)的这些值由通过四端子法测量的值计算，如将在下文例子中示出。
接下来，结合图2至5提供了背接触式太阳能电池的制备方法的说明，以及背接触式太阳能电池模块的制备方法的说明。
太阳能电池模块的制备方法
太阳能电池电极的制备方法包括以下步骤：(1)将浆料施用到背接触式太阳能电池晶片的光接收面的相对面上，所述浆料包含基于所述浆料的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料、以及0.5-20.0重量％的钯颗粒；以及(2)焙烧施用的浆料和硅圆片。
首先，结合图2至4提供了用于制备背接触式太阳能电池电极的背接触式太阳能电池晶片的制备说明。
制备高电阻硅圆片202(具有例如250μm的厚度)，并且在其两面上形成氧化膜204a和204b(图2A)。这些氧化膜可通过例如热氧化形成。接下来，通过光刻或激光蚀刻移除硅圆片一面上的氧化膜204a，以留下预定宽度(例如，100μm的宽度和300μm的间距)的条(图2B)。
随后，用氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)在已移除一部分氧化膜的一面上进行各向异性蚀刻，以形成具有三角形横截面的条的形式的V形凹槽206(间距为例如300μm)(图2C)。
接下来，将其中已形成V形凹槽206的晶片放入扩散炉进行磷扩散。上述步骤的结果是，在已形成V形凹槽206的硅部分上形成了n+区208，如图2D所示。在扩散炉中，通过中断用作磷材料的气体，并仅引入氧气，V形凹槽206的表面可被氧化膜覆盖(图2E)。
然后，通过在氧化膜204a的V形凹槽206之间的部分处进行光刻或激光蚀刻(图3B)从以这种方式获得的基板(图3A)等间距地移除氧化膜(图3B)。例如，在V形凹槽206之间的氧化膜部分的宽度为300的情况下，移除氧化膜使得该氧化膜部分的两面上的V形凹槽206的距离均为100μm。
接下来，用氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)等在已移除氧化膜的那些位置上进行各向异性蚀刻，以形成具有三角形横截面的条的形式的V形凹槽302(宽度为例如100μm)(图3C)。
接下来，将其中已形成V形凹槽302的晶片放入扩散炉进行硼扩散。因此，如图3D所示，在V形凹槽302的硅部分上形成p+形硅圆片304。在扩散炉中，通过中断用作硼材料的气体，并仅引入氧气，V形凹槽302的表面可被氧化膜覆盖(图3E)。
在硅圆片202(其中以这种方式形成了两种V形凹槽)的另一表面(在其上形成氧化膜204b的表面)上移除氧化膜后(图4A)，用氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)等进行各向异性蚀刻，以形成具有三角形横截面的条的形式的纹理化结构402(图4B)。然后通过在扩散炉中进行干法氧化，在晶片的另一面上形成氧化膜404(图4C)。
随后，通过溅射等在常温下将例如二氧化钛(TiO2)沉积在氧化膜404的面上(二氧化钛膜：406)。因此，在晶片的另一面上形成具有带纹理化结构的减反射膜的光接收面。
接下来，使用上文所公开的导电组合物形成电极。在该步骤中，导电组合物502嵌入使用上文所述方法(图5A)获得的晶片的V形沟槽中(图5B)。导电组合物的嵌入可通过图案化方法，诸如丝网印刷、孔版印刷或分配器施用进行。
接下来，将填充有导电组合物的晶片(图5B)在预定温度(例如，450至900℃)下焙烧(图5C)。因此形成电极504。
在一个实施例中，在氧化膜于n+型硅层208和p+硅层304上形成的情况下，通过在电极形成过程中焙烧导电组合物以烧透氧化膜，将电极材料直接偶联到半导体并形成电接触。根据图5所示的方法制备背接触式太阳能电池电极。
接下来，制备印刷线路板600，其具有图6中图解示出的结构。已在印刷线路板600上形成用于p型的布线601(阴极)以便适形于上述获得的p+电极的图案，并且已在印刷线路板600上形成用于n型的布线602(阳极)以便适形于上述获得的n+电极的图案。将印刷线路板600上的用于p型的布线601电连接到用于连接的接线610。将印刷线路板600上的用于n型的布线602电连接到用于连接的接线612。该构造使得相邻的背接触式电极型太阳能电池能够通过用于连接的接线610和612串联或并联地电连接。通过在印刷线路板600上设置太阳能电池，如上所示，在所述印刷线路板上已形成布线和接线，使得n+电极和p+电极两者适当地电连接，组装太阳能电池模块。
实例
虽然下文通过本发明的实例来提供对本发明的说明，但本发明并不限于这些实例。
I)导电组合物的制备
使用下文所示的材料来制备导电浆料E1-E13和C1-C9，以具有表1中所示的组成。
(i)银颗粒：
片状银颗粒(D50＝2.7μm(如用激光散射型粒度分布测量设备来测定))
(ii)钯颗粒：
球形钯颗粒(D50＝2.0μm(如用激光散射型粒度分布测量设备来测定))
(iii)玻璃料：
加铅的：硼硅酸铅玻璃料
组合物：SiO2/PbO/B2O3/ZnO
软化点：440℃
无铅的：无铅的铋玻璃料
组合物：SiO2/Al2O3/B2O3/ZnO/Bi2O3/SnO2
软化点：390℃
(iv)有机介质：
10％乙基纤维素树脂(Aqualon，Hercules)和90％萜品醇溶剂的混合物
表1
将银颗粒、钯颗粒、玻璃料、树脂和溶剂各自称重、混合并且用三辊捏合机捏合以获得银浆料。
II)评价方法和结果
i)以如下方式将I)中制得的浆料用于制备样品。图7中所示的掩模用于通过丝网印刷在硅基板上形成每种浆料的图案，所述掩模具有垫部700a至700d(1mm×10mm；垫部之间的距离为S1＝1mm，S2＝2mm且S3＝3mm)。附带地讲，将两种基板，即N基板和P基板用作硅基板。然后，用150℃热板将其上印刷有浆料的硅基板干燥90秒，并且然后在以下条件下焙烧。因此获得样品，所述样品各自具有在硅基板上形成的电极。
焙烧条件：
使用IR带式加热炉在下列条件下焙烧这些晶片。最大设定温度：650℃，带速：370cpm
加热炉温度特征图：400℃或更高：18秒/500℃或更高，12秒
ii)相对于每个焙烧样品，通过以下方法测定在电极和硅基板之间的界面处的接触电阻(Rc)值。
首先，将探针置于两个任意电极上，并在10mA的测量条件下通过四端子法获得电阻(R)值。通过该测量获得的电阻(R)值由以下公式表示：电阻值(R)＝2Rc+Rs，其中Rc为在每个电极和硅基板之间的接触界面处的接触电阻值，并且Rs为位于这两个任意电极之间的硅基板的电阻值。
接着，测量这两个电阻之间的距离。用两个电极之间测得的距离在X-轴上绘制数据，并用上述获得的电阻(R)值在Y-轴上绘制数据。
相对于两个任意电阻的其它组合进行该程序，并绘制该数据。最后，通过最小二乘方方法确定Y-截距(2Rc)，从而测定在电极和硅基板的接触界面处的接触电阻(Rc)值。结果示于表2中。
表2
在实例中，只要N基板的电阻值(Rc)为0.7Ω或更小，并且P基板的电阻值(Rc)为1.4Ω或更小，就将基板评级为当将太阳能电池叠加在印刷线路板(PWB)上(在接线上)以组装太阳能电池模块时，能够在实际上令人满意的程度实现低电阻值。

Claims (10)

1.背接触式太阳能电池模块，包括：
硅圆片，其具有太阳光接收表面和背面，其中在所述背面上形成n+区和p+区；
在所述硅圆片的n+区上形成的n+电极；
在所述硅圆片的p+区上形成的p+电极；
印刷线路板，其包括基板、阴极和阳极，所述印刷线路板被放置成使得所述阳极和所述阴极分别与所述n+电极和所述p+电极接触；
其中在焙烧之前，所述n+电极和所述p+电极中的至少一个包含导电组合物，所述导电组合物由以下组分组成：基于所述组合物的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料、0.5-20.0重量％的钯颗粒、5.0-50.0重量％的有机介质和任选的添加剂，所述添加剂选自增稠剂、稳定剂、分散剂和粘度调节剂；
所述n+电极和p+电极的厚度为10μm或更小。
2.根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池模块，其中所述印刷线路板上的阳极和阴极的印刷图案对应于所述n+电极和所述p+电极的图案。
3.根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池模块，其中在焙烧之前，所述n+电极和所述p+电极均包含导电组合物，所述导电组合物由以下组分组成：基于所述组合物的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料、0.5-20.0重量％的钯颗粒、5.0-50.0重量％的有机介质和任选的添加剂，所述添加剂选自增稠剂、稳定剂、分散剂和粘度调节剂。
4.根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池模块，其中所述银颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为13.0-39.0重量％。
5.根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池模块，其中所述玻璃料的含量基于所述组合物的总重量计为11.7-36.7重量％。
6.用于制造背接触式太阳能电池模块的方法，所述方法包括以下步骤：
提供硅圆片，其具有太阳光接收表面和背面，其中n+区和p+区在所述背面上形成；
在所述硅圆片的n+区上施用第一导电组合物；
在所述硅圆片的p+区上施用第二导电组合物；
焙烧所述第一导电组合物和所述第二导电组合物以在所述硅圆片的n+区上形成n+电极并在所述硅圆片的p+区上形成p+电极，所述n+电极和p+电极的厚度为10μm或更小；以及
将包括基板、阴极和阳极的印刷线路板放置在所述硅圆片的背面上使得所述阳极和所述阴极分别与所述n+电极和所述p+电极接触；
其中所述第一导电组合物和所述第二导电组合物中的至少一种包含导电组合物，所述导电组合物由以下组分组成：基于所述组合物的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料、0.5-20.0重量％的钯颗粒、5.0-50.0重量％的有机介质和任选的添加剂，所述添加剂选自增稠剂、稳定剂、分散剂和粘度调节剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述印刷线路板上的阳极和阴极的印刷图案对应于所述n+电极和所述p+电极的图案。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一导电组合物和所述第二导电组合物均由以下组分组成：基于所述组合物的总重量计11.0-39.9重量％的银颗粒、10.0-40.0重量％的玻璃料、0.5-20.0重量％的钯颗粒、5.0-50.0重量％的有机介质和任选的添加剂，所述添加剂选自增稠剂、稳定剂、分散剂和粘度调节剂。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述银颗粒的含量基于所述组合物的总重量计为13.0-39.0重量％。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述玻璃料的含量基于所述组合物的总重量计为11.7-36.7重量％。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108307664B (zh) * 2015-10-12 2022-07-05 太阳帕斯特有限责任公司 背接触式太阳能电池及其制造方法
CN105552138B (zh) * 2016-02-23 2017-08-29 深圳市创益科技发展有限公司 一种背接触式太阳能电池精密加工成电池芯片的电极引出方法
US20170294099A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 Tyco Fire & Security Gmbh Method for detecting floods and spills using lifi
JP7206660B2 (ja) * 2018-07-17 2023-01-18 セイコーエプソン株式会社 光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101785113A (zh) * 2007-08-29 2010-07-21 费罗公司 用于太阳能电池中的烧透应用的厚膜膏

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59146103A (ja) * 1983-02-09 1984-08-21 昭和電工株式会社 ドツテイングペ−スト
JP3853793B2 (ja) * 2004-02-27 2006-12-06 京セラケミカル株式会社 太陽電池用導電性ペースト、太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2005340362A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Sharp Corp 太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
US20080230119A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Hideki Akimoto Paste for back contact-type solar cell
KR20110135880A (ko) * 2009-04-08 2011-12-19 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 태양 전지 전극
US8815638B2 (en) * 2012-06-19 2014-08-26 E I Du Pont De Nemours And Company Method of manufacturing thick-film electrode

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101785113A (zh) * 2007-08-29 2010-07-21 费罗公司 用于太阳能电池中的烧透应用的厚膜膏

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