CN104518036A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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CN104518036A CN201410507668.5A CN201410507668A CN104518036A CN 104518036 A CN104518036 A CN 104518036A CN 201410507668 A CN201410507668 A CN 201410507668A CN 104518036 A CN104518036 A CN 104518036A
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菊池智惠子
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Abstract

本发明提供了一种用于制造太阳能电池的方法，其包括以下步骤：a)提供半导体基板，所述半导体基板具有受光面和背面，其中在背面上形成钝化层；b)在半导体基板的背面上形成包含金属树脂酸盐的银导体图案；c)在半导体基板的背面上形成铝导体图案，铝导体图案的至少一部分叠加在银导体图案的至少一部分上；以及d)同时焙烧银导体图案和铝导体图案，从而通过在其中银导体图案和铝导体图案叠加的区域中进行烧透而在半导体基板和铝导体图案之间形成电触点。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池及其制造方法。
背景技术
在半导体层的背面表面上具有钝化层的太阳能电池通常具有背面电极，所述背面电极穿过钝化层而与半导体层电接触。
US20090301557公开了用于制备钝化发射极和后部电池(PERC)太阳能电池的方法，所述太阳能电池在背面上具有钝化层。背面电极被形成在钝化层上，所述钝化层具有孔使得其能够接触半导体。
WO2009/032429公开了一种制备PERC太阳能电池的方法。通过丝网印刷并焙烧包含另一种金属诸如银、铜、镍的铝浆而在背面上的钝化层上部分地形成背面电极，所述另一种金属能够烧透钝化层。
发明内容
一个目的是提供通过使用银浆和铝浆来制造太阳能电池背面电极的方法。
一个方面涉及一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供半导体基板，所述半导体基板具有受光面和背面，其中在背面上形成钝化层；b)以指定图案将包含含银粉末的第一导电浆料施涂在半导体基板的背面上，从而形成银导体图案，其中第一导电浆料包含选自以下的金属树脂酸盐：树脂酸铑(Rh)、树脂酸钌(Ru)以及它们的混合物；c)以指定图案将包含铝粉末的第二导电浆料施涂在半导体基板的背面上，从而形成铝导体图案，铝导体图案的至少一部分叠加在银导体图案的至少一部分上；以及d)同时焙烧银导体图案和铝导体图案，从而通过在其中银导体图案和铝导体图案叠加的区域中进行烧透而在半导体基板和铝导体图案之间形成电触点，其中通过烧透形成的电触点不在其中银导体图案和铝导体图案不叠加的区域中形成。
另一方面涉及用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供半导体基板，所述半导体基板具有受光面和背面，其中在背面上形成钝化层；b)以指定图案将包含铝粉末的第二导电浆料施涂在半导体基板的背面上，从而形成铝导体图案；c)以指定图案将包含含银粉末的第一导电浆料施涂在半导体基板的背面上，其中第一导电浆料包含选自以下的金属树脂酸盐：树脂酸铑(Rh)、树脂酸钌(Ru)以及它们的混合物，从而形成银导体图案，银导体图案的至少一部分叠加在铝导体图案的至少一部分上；以及d)同时焙烧银导体图案和铝导体图案，从而通过在其中银导体图案和铝导体图案叠加的区域中进行烧透而在半导体基板和铝导体图案之间形成电触点，其中通过烧透形成的电触点不在其中银导体图案和铝导体图案不叠加的区域中形成。
通过本发明形成的太阳能电池可具有优异的电特性。
附图说明
图1A至1D说明了制造太阳能电池的方法。
图2(a)、(b)和(c)为背面上的银导体图案和铝导体图案的后视图。
图3(a)、(b)和(c)为背面上的银导体图案和铝导体图案的横截面图。
图4示出了作为例子结果的由于第一导电浆料中存在不同量的树脂酸铑而导致的太阳能电池效率。
图5示出了作为例子结果的由于第一导电浆料中存在不同种类的金属树脂酸盐而导致的太阳能电池效率。
具体实施方式
用于制造太阳能电池的方法包括以下步骤：a)提供半导体基板；b)形成银(Ag)导体图案；c)形成铝(Al)导体图案；以及d)同时焙烧银导体图案和铝导体图案。
在一个实施例中，通过施涂银浆来形成银导体图案。在另一个实施例中，通过气相沉积含银粉末来形成银导体图案。
在一个实施例中，通过施涂铝浆来形成铝导体图案。在另一个实施例中，通过气相沉积铝来形成铝导体图案。
下文参见图1A至1D作为使用浆料的实施例来说明制造太阳能电池的方法。
制备半导体基板10(图1A)。钝化层12a和另一个钝化层12b分别被完全形成在半导体基板10的背面和受光面上。所述PERC太阳能电池的特征在于背面上的钝化层12a，所述钝化层能够减少靠近背面表面的空穴和电子的重组。虽然半导体层10的受光面上的钝化层12b在本发明中不是必需的，但其能够用作减反射涂层(ARC)以及钝化层。
在一个实施例中，半导体基板10可为被形成在半导体基板10的受光面上的p掺杂的硅片和n型扩散层。所述p掺杂的硅片可掺杂有硼。
钝化层12a和12b能够由氧化钛、氧化铝、氮化硅、氧化硅、氧化铟锡、氧化锌或碳化硅形成。
能够通过溅射、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或热化学气相沉积或等离子体化学气相沉积来施涂这些氧化物、氮化物和碳化物。也能够获得多个层，例如，作为钝化层12a和12b的两个氮化硅/氧化硅或氮化硅/氧化铝层。钝化层12a和12b的厚度可为10至500nm。
在本说明书中，“受光面”为太阳能电池的如下侧面，当实际上安装太阳能电池以生成电力时，所述侧面面向太阳以接收阳光；并且“背面”为太阳能电池的相对的侧面。
在受光面上，常常包含银粉的前面电极浆料11能够通过丝网印刷被施涂到钝化层12b上(图1B)。前面电极浆料11可基本上包含分散到有机介质中的银粉和玻璃料。
在背面上，以指定图案在半导体基板的背面上形成包含含银粉末的银导体图案。
在一个实施例中，以指定图案例如通过丝网印刷将包含含银(Ag)粉末的第一导电浆料施涂到半导体基板10的背面上的钝化层12a上以形成银导体图案13。例如，银导体图案13包括具有圆形形状13a的小点和直线13b，如图2(a)所示。在一个实施例中，这些小点的直径可为10至400μm。在一个实施例中，这些小点的中心之间的节距可为20μm至30mm。能够通过例如SEM来测量所述小点的直径和小点之间的间距。银导体图案13的指定图案的其它例子在后文中描述。
以指定图案在半导体基板的背面上形成包含含银粉末的银导体图案。
例如，以指定图案将包含至少铝粉的第二导电浆料施涂到钝化层12a上以形成铝导体图案14，如图1C所示。施涂铝浆的方法可为丝网印刷、喷嘴排放、或胶版印刷。
对铝导体图案的指定图案没有具体的限制。
在一个实施例中，能够以指定图案施涂第二导电浆料14使得银导体图案的一部分13a与铝导体图案14叠加，并且银导体图案的其余部分13b不与铝导体图案14叠加。在图1C所示的实施例中，将第二导电浆料施涂到钝化层12a上以便覆盖小点状银导体图案13a，并且线银导体图案13b保持不被第二导电浆料14覆盖。铝图案14的指定图案的其它例子在后文中描述。
可将银导体图案13和铝导体图案14在80至200℃下在烘箱中干燥1至20分钟。所述干燥步骤不是必需的。
同时焙烧银导体图案13和铝导体图案14。
所述焙烧例如在加热炉中进行。在一个实施例中，焙烧条件可为在600至1000℃的峰值设定温度下加热1秒至15分钟。焙烧条件可为在400至600℃下加热5秒至23分钟，并且在超过600℃的温度下加热3秒至19分钟。总焙烧时间在一个实施例中可为10秒至30分钟，在另一个实施例中可为20秒至15分钟，在另一个实施例中可为30秒至5分钟。当在此类条件下焙烧时，可在对半导体基板损坏较小的情况下形成电极。可以对焙烧时间(例如，从加热炉入口到出口的时间)进行计数。
在一个实施例中，焙烧之后的银导体图案23和焙烧之后的铝导体图案24可为1至100μm厚。在一个实施例中，焙烧之后的铝导体图案24(其可称为铝电极)可为1至100μm厚。
在焙烧期间，通过在其中银导体图案13a和铝导体图案14叠加的区域中进行烧透而在半导体基板10和焙烧之后的铝导体图案24之间形成电触点。通过在其中银导体图案13b和第二导电浆料14不叠加的区域中进行烧透，在半导体基板10和焙烧之后的铝导体图案24之间不形成电触点。
本发明的范围不受理论的限制，但假设可发生所述烧透，因为在其中银和铝共存的区域中，银导体图案13a中的银和铝导体图案14中的铝分散到钝化层12a中并渗透钝化层12a而到达半导体基板10(这称为“烧透”)。因此，焙烧之后的铝导体图案24可具有与半导体基板10的电连接件，同时钝化层12a大部分保留下来以充分地有助于钝化。
从铝导体图案14分散而到达半导体基板10的铝能够形成Si-Al合金层和背表面场(BSF)15，它们能够改善太阳能电池的电特性。
基于半导体基板10的背部表面积，其中银导体图案13a和铝导体图案14叠加的区域的面积在一个实施例中可为至少0.001％，在另一个实施例中可为至少0.01％，在另一个实施例中可为至少0.1％，并且在另一个实施例中可为至少1％。基于半导体基板10的背部表面积，其中银导体图案13a和铝导体图案14叠加的区域的面积在一个实施例中可为50％或更小，在另一个实施例中可为30％或更小，并且在另一个实施例中可为15％或更小。
位于其中银导体图案13a和铝导体图案14叠加的区域下面的钝化层12a被烧透。邻近于银导体图案13a和铝导体图案14双层的区域的钝化层12a可表现出某种程度上的烧透，因为银可分散到所述双层的区域上。如果只有少量的银分散，则烧透面积也可小于所述双层的面积。
在一个实施例中，在焙烧之后，银导体图案的其余部分的至少一部分能够用作半导体基板的背面上的片式电极。例如，在焙烧之后，不与铝导体图案14叠加的银导体图案的其余部分13b能够变成片式电极23b。钝化层12a能够保持在不与焙烧后铝导体图案24叠加的片式电极23b的下面。当如上述实施例那样通过使用第一导电浆料在钝化层12a上同时形成片式电极23b和银导体图案23a时，该工艺可较为简单。
片式电极23b不是用于太阳能电池的一体组件。当该电池需要通过焊接带状物连接至另一个电池时，就形成片式电极。片式电极23b通常包含银，因为银是可焊接的而铝不是这样。在一个实施例中，基于第一导电浆料的重量，第一导电浆料不包含铝或包含少量的铝，例如，小于0.3重量％，1.0重量％，3.0重量％，从而向所得的片式电极23b提供足够的可焊接性。
第二导电浆料14不单独地烧透钝化层。因此，在一个实施例中，有可能将第二导电浆料完全地施涂到钝化层12a上以形成具有低电阻率的焙烧后铝导体图案24。在其中能够通过银和铝的组合进行烧透的实施例中，第二导电浆料不包含银。然而，可接受的是以污染水平包含银，例如第二导电浆料的0.1重量％或更小。
虽然第一导电浆料或第二导电浆料均不能够单独地烧透钝化层12a，但这并不意味着排除一定程度的渗透。所述少量渗透能够由于各种因素而发生，诸如半导体层10的材料；钝化层12a的材料；和钝化层或导电浆料中的污染。可接受的是，钝化层12a在其中这些浆料不叠加的区域中部分地渗透或变薄，只要其保留得足够多以有助于背面上的钝化。
钝化层12a保留半导体基板的背部表面积的至少49％。
能够连同背面上的浆料一起焙烧受光面上的前面电极浆料11以形成前面电极21。能够同时焙烧背面上的导电浆料13和14以及受光面上的前面电极浆料11，这称为共焙烧。利用共焙烧，能够使制造太阳能电池的总体工艺变得用时更短且更简单，从而减少了生产成本。
作为另外一种选择，能够独立地焙烧背面上的导电浆料和前面电极浆料，例如，通过首先在背面上施涂并焙烧导电浆料，然后施涂并以不同的焙烧条件焙烧前面电极浆料，尤其是当适用于浆料的焙烧条件不重叠时。
虽然在上述说明中所述图案是由呈圆形形状13a的小点和直线13b组成的，如图2(a)所示，但银导体图案13不受限制。
能够用作片式电极的直线13b可为500至5000μm宽。在另一个实施例中，片式电极可为半导体基板的背面上的一个至三个电极。
在另一个实施例中，银导体图案13可包括线13a，如图2(b)所示。在另一个实施例中，能够在导体图案13中包括旨在作为片式电极23b的其它线13b，其中线13a与其它线13b交叉。线13a可为10至2000μm宽。可作为片式电极的其它线13b也可为500至5000μm宽。
在另一个实施例中，银导体图案13可包括虚线，如图2(c)所示。在另一个实施例中，能够在导体图案中包括旨在作为片式电极23b的其它线13b，其中虚线13a与其它线13b交叉。虚线13a可为10至2000μm宽且0.5至10mm长。旨在作为片式电极的其它线13b也可为500至5000μm宽。
作为其它例子，银导体图案13可为圆形线或多边形线，虽然图中未示出它们。
铝导体图案14不受限制。除了上文已经描述过的实施例以外，还可将铝导体图案14完全施涂到钝化层12a上以覆盖整个银导体图案13，如图3(a)所示。铝导体图案14可形成于半导体基板10的背面上的钝化层的整个表面上，因此其可优异地具有低电阻率。在基板10的边缘处能够保持小mm宽度而不形成铝导体图案14。在这种情况下，能够通过将第三导电浆料施涂到铝导体图案14上而独立地形成片式电极。
在另一个实施例中，铝导体图案14能够在形成银导体图案13之前形成于钝化层12a上。例如，可在施涂第一导电浆料以形成银导体图案13之前将第二导电浆料直接施涂到钝化层12a上。在一个实施例中，第二导电浆料被完全施涂到钝化层12a上，并且第一导电浆料被施涂在铝导体图案14上。第二导电浆料14存在于钝化层12a和银导体图案13a之间，如图3(b)所示。
在另一个实施例中，部分地施涂第二导电浆料14以便制备用于形成例如片式电极的空间。可通过将导电浆料施涂到在施涂第二导电浆料时形成的空间中来形成片式电极。用于在所述空间中形成片式电极的导电浆料可与第一导电浆料相同或从电特性的观点来讲是改性的。
在另一个实施例中，第二导电浆料可被施涂到银导体图案13a的如下部分上，所述部分是先前通过在钝化层12a上部分地施涂第一导电浆料制备的，如图3(c)所示。也能够获得如下的相反型式：其中银导体图案可部分地形成到部分地形成的铝导体图案上(未示出)。
在另一个实施例中，能够通过分别用银和铝进行气相沉积来形成背面上的银导体图案13和铝导体图案14。在另一个实施例中，所述气相沉积可为物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)。在将金属诸如银和铝沉积在钝化层上时，使用具有用于银导体图案或铝导体图案的指定图案的开口面积的掩膜。
在PVD中，金属诸如银和铝由热能或等离子体能量气化并随后通过具有指定图案的掩膜被沉积在半导体基板10的背面上的钝化层12a上，从而形成银图案13，参见图1C。在一个实施例中，可使用溅射作为PVD。在例如溅射中，在其中填充了惰性气体诸如氩气的真空室中将直流高电压施加在半导体基板10和作为靶标的金属诸如银和铝之间。通过用电离的氩进行轰击而将靶标沉积在钝化层12a上。
所述CVD为一种气氛受控工艺，其在CVD反应器中利用热能、光能或辐射能以将金属诸如银和铝沉积在钝化层12a上从而形成图案13和14，这是各种气相和基板的受热表面之间反应的结果。所述CVD可为等离子体增强CVD、热CVD、或光激CVD。
上文通过PERC太阳能电池的例子说明了本发明。也能够使用本发明来形成包括半导体基板的背面接触型太阳能电池，所述半导体基板具有背面上的钝化层以及仅在半导体基板的背面上的受光面和背面电极。可将US20100170562以引用方式并入本文以说明背面接触型太阳能电池。
下文详述了第一导电浆料和第二导电浆料。
第一导电浆料
第一导电浆料包含至少含银粉末、金属树脂酸盐和有机介质。将含银粉末、金属树脂酸盐和有机介质混合以形成称为“浆料”的粘性组合物，所述浆料具有合适的稠度和流变特性以用于涂覆或印刷。
在一个实施例中，含银粉末选自银粉末、银合金粉末、银涂层粉末、涂覆有另一种金属的银粉末以及它们的混合物；在另一个实施例中，选自银粉末、银合金粉末、以及它们的混合物。
在一个实施例中，所述银粉末为银纯度为95％或更高的金属粉末。在市场上可获得例如99％纯度的银粉末。
所述银合金粉末为包含银和其它金属的合金粉末，例如，Ag-Cu合金粉末、Ag-Ni合金粉末、Ag-Al合金粉末。
所述银涂层粉末为涂覆有银的金属粉末，例如，涂覆有银的Cu粉末、涂覆有银的Ni粉末、涂覆有银的铝粉末。
所述涂覆有另一种金属的银粉为涂覆有另一种金属的银粉末，例如，涂覆有铜的银粉末、涂覆有镍的银粉末、涂覆有铝的银粉末。
基于第一导电浆料的重量，含银粉末在一个实施例中可为至少0.1重量百分比(重量％)，在另一个实施例中可为至少3重量％，在另一个实施例中可为至少8重量％，在另一个实施例中可为至少12重量％，在另一个实施例中可为至少25重量％，并且在另一个实施例中可为至少38重量％。基于银浆的重量，含银粉末在一个实施例中可为95重量％或更小，在另一个实施例中可为88重量％或更小，并且在另一个实施例中可为79重量％或更小，在另一个实施例中可为70重量％或更小，并且在另一个实施例中可为55重量％或更小。在包含此类量的含银粉末的情况下，钝化层能够通过在铝导体图案中组合铝而被有效地烧透。
含银粉末可为任何形状，例如薄片形或球形或结节形或这些的混合物。
对含银粉末的粒径没有限制。然而，粒径能够影响含银粉末的烧结特性，例如，较大颗粒烧结得比较小颗粒慢。粒径在一个实施例中可为0.01至10μm，在另一个实施例中可为0.05至8μm，在另一个实施例中可为0.1至5μm。有可能混合两种或更多种类型的具有不同直径的导电粉末。
粒径通过采用激光衍射散射法测量粒径分布而获得。将通过体积测量的粒度分布的中值(第百分之50)定义为D50。Microtrac型号X-100为用于该测量的市售装置的一个例子。
在一个实施例中，除了含银粉末以外，第一导电浆料还可包含附加金属粉末以便提高太阳能电池的电特性或减少材料成本。例如，可将镍(Ni)粉末、铜(Cu)粉末、金(Au)粉末、钼(Mo)粉末、铝(Al)粉末、镁(Mg)粉末、钨(W)粉末、和钯(Pd)粉末添加到第一导电浆料中。
当添加时，基于第一导电浆料的重量，附加金属粉末在一个实施例中可为0.1至50重量％，在另一个实施例中可为1至30重量％，在另一个实施例中可为2至23重量％，在另一个实施例中可为5至10重量％。
在另一个实施例中，第一导电浆料可不包含含银粉末之外的金属粉末。
金属树脂酸盐为树脂酸铑(Rh)、树脂酸钌(Ru)或它们的混合物。金属树脂酸盐的有益方面是能够将少量金属均匀地分散在第一导电浆料中。将少量金属粉末添加到浆料中通常导致不均匀的分散体，因为金属粉末容易聚集。
金属树脂酸盐可由例如以下通式(I)表示。
M(XR)n    (I)
在上式中，M代表Rh或Rh。X代表-O(CO)-、-(CO)O-、-CO-、-S-或-SO3-的直接结合。R代表具有1至10个碳原子的直链烃，支链烃或环状烃。n为1、2或3。
在另一个实施例中，式(I)中的烃(R)可选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、环戊基和其它戊基基团、正己基、环己基和其它己基基团、正庚基和其它庚基基团、正辛基和其它辛基基团、正壬基和其它壬基基团、以及正癸基和其它癸基基团。
在一个实施例中，金属树脂酸盐为树脂酸铑。所述树脂酸铑可为三(2-乙基己酸)铑，如下文在另一个实施例中所示。
在一个实施例中，在添加第一导电浆料之前，在室温下可为液体或固体的金属树脂酸盐能够溶解或分散在有机溶剂诸如溶剂油中，包括甲苯、乙酰丙酮和二氯甲烷。所述金属树脂酸盐溶液能够更均匀地分散在浆料中。
基于第一导电浆料的重量，金属树脂酸盐按金属计算在一个实施例中可为0.001至1重量％，在另一个实施例中可为0.01至0.6重量％，在另一个实施例中可为0.02至0.3重量％。利用此类量的金属树脂酸盐，太阳能电池能够获得足够的效率，如下述例子所示。
基于金属树脂酸盐的重量，金属树脂酸盐中的金属在一个实施例中可为0.1至50重量％，在另一个实施例中可为1至30重量％，在另一个实施例中可为2至17重量％。当金属树脂酸盐包含在所述范围内的金属时，金属树脂酸盐可包含足够的要充分共混在第一导电浆料中的有机部分。
在一个实施例中，所述有机介质可选自各种各样的惰性粘性材料。有机介质可以包含有机聚合物和任选的溶剂。对有机介质没有限制，所述有机介质的大部分在焙烧期间能够通过烧尽或碳化被除去。多种惰性粘稠材料可以用作有机介质。
有机介质可以为有机树脂或有机树脂与有机溶剂的混合物。有机介质可为例如松油溶液或聚甲基丙烯酸酯的乙二醇单丁基醚单乙酸酯溶液、或乙基纤维素的乙二醇单丁基醚单乙酸酯溶液、乙基纤维素的萜品醇溶液、或乙基纤维素的酯醇-12溶液。在一个实施例中，有机介质可为乙基纤维素的酯醇-12溶液，其中基于有机介质的重量，乙基纤维素含量为5重量％至50重量％。
基于第一导电浆料的重量，有机介质在一个实施例中可为5至99.9重量％，在另一个实施例中可为12至91重量％，在另一个实施例中可为20至85重量％，并且在另一个实施例中为35至65重量％。含银粉末能够很好地与所述量的有机介质一起分散。
第一导电浆料还可包含玻璃料，虽然其不是必需的。玻璃料可增加银导体图案对基板的粘附性。当用第一导电浆料形成片式电极时，可包含玻璃料以提高片式电极的粘附性。
对烧透没有帮助的玻璃料的一个例子为Pb-Si-Bi-Ti-O玻璃料，基于玻璃料的重量，其包含30至66重量％的PbO，11至33重量％的SiO2，3至19重量％的Bi2O3、1至11重量％的TiO2。含铅玻璃料的另一个例子包含53至57重量％的PbO、25至29重量％的SiO2、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的B2O3。
另一个例子为无铅玻璃料，基于玻璃料的重量，其包含40至73重量％的Bi2O3、11至33重量％的SiO2、1至6重量％的Al2O3和2至10重量％的B2O3。无铅玻璃料还可包含碱金属氧化物诸如Na2O、碱土金属氧化物诸如MgO以及金属氧化物TiO2和ZnO。
玻璃料的软化点可为300至600℃，因为导电浆料通常是在500至1000℃下焙烧的。当使用低软化点玻璃料时，峰值焙烧温度可设定得较低以减少对半导体基板的电子损坏。通过差热分析(DTA)来测定软化点。
当添加时，基于第一导电浆料的重量，玻璃料在一个实施例中可为1至15重量％，在另一个实施例中可为3至7重量％。当玻璃料含量在所述范围内时，电极能够充分地附着到基板。
第一导电浆料还可根据所期望的特性包含任何添加剂，诸如金属氧化物、增稠剂、稳定剂或表面活性剂。
第二导电浆料
第二导电浆料包含至少铝(Al)粉末、和有机介质。铝粉末分散到有机介质中以形成粘性组合物。
铝粉末可为金属粉末，其铝纯度在一个实施例中为90％或更高，在另一个实施例中为95％或更高。
铝粉末可为任何形状，例如薄片形或球形或结节形或这些的混合物。
基于第二导电浆料的重量，铝粉末在一个实施例中可为30重量％或更高，在另一个实施例中可为40重量％或更高，在另一个实施例中可为48重量％或更高。基于第二导电浆料的重量，铝粉末在一个实施例中可为90重量％或更小，在另一个实施例中可为82重量％或更小，在另一个实施例中可为70重量％或更小。包含此类量的铝粉末的第二导电浆料能够与第一导电浆料组合而有助于烧透并且有助于作为铝电极的足够的电特性。
铝粉末的粒径(D50)不受限制。然而，其在一个实施例中可为0.1至30μm，在另一个实施例中可为1至25μm，并且在另一个实施例中可为2至20μm。具有此类粒径的铝粉末能够充分地分散在有机介质中并可顺畅地进行施涂，例如丝网印刷。通过与含银粉末相同的测量来获得粒径(D50)。
第二导电浆料中的有机介质不受限制，如同第一导电浆料一样。在此处也可参考对用于第一导电浆料的有机介质的说明。有机介质可为第二导电浆料的10至70重量％。
在一个实施例中，第二导电浆料还可包含玻璃料。玻璃料能够提升对基板的粘附性。
可使用任何类型的玻璃料，诸如硼硅酸铅(Pb-B-Si-O)玻璃料、硼硅酸锌(Zn-B-Si-O)玻璃料、硼硅酸铋(Bi-B-Si-O)玻璃料、和硅酸铅(Pb-Si-O)玻璃料。
在一个实施例中，玻璃料的软化点可为300至650℃，因为导电浆料通常是在500至1000℃下焙烧的。当采用此类软化点时，玻璃料在焙烧期间能够适当地熔化以附着到基板。
在一个实施例中，基于第二导电浆料的重量，玻璃料可为0.1至10重量％。
根据所期望的特性，第二导电浆料还包含任何添加剂诸如金属氧化物增稠剂、稳定剂或表面活性剂。
对于第二导电浆料，能够使用任何可购买的铝浆以形成太阳能电池的背面电极。可将US20110014743、US7718092、US7771623以引用方式并入本文。
实例
通过但不限于以下参考例和实例来说明本发明。
参考例1
将银浆(PV51M，E.I.DuPont de Nemours and Company)作为第一导电浆料丝网印刷到p掺杂的硅片的背部表面上的钝化层上。硅片在其受光面上具有n型扩散层。银浆的银导体图案由圆形形状的小点组成，所述圆形形状具有100μm的直径，并且这些小点的中心之间的节距为450μm。将银浆在150℃下干燥5分钟。
将铝浆(PV35A，E.I.DuPont de Nemours and Company)作为第二导电浆料丝网印刷到硅片的整个背部表面上以覆盖银导体图案。将铝导体图案在150℃下干燥5分钟。基于硅片的背部表面积，其中银导体图案和铝导体图案叠加的面积为4.4％。
将另一种银浆(PV17F，E.I.DuPont de Nemours and Company)作为前面电极浆料以如下图案丝网印刷在受光面上的ARC上，所述图案由指状线和汇流条组成。将银浆在150℃下干燥5分钟。
通过在加热炉(CF-7210，Despatch industry)中在设定于945℃的峰值温度下焙烧浆料而获得太阳能电池。945℃的加热炉设定温度对应于在钝化层的上表面处测量的750℃的温度。从熔炉入口到出口的焙烧时间为60秒。焙烧条件为400至600℃，12秒；600℃以上，6秒。加热炉的带速为550cpm。
焙烧之后的银导体图案的厚度平均为4μm。焙烧之后的铝导体图案的厚度平均为30μm。
对比参考例1和2
作为对比参考例1和2，以与参考例1相同的方式获得了其它太阳能电池，不同的是分别仅将银浆作为第一导电浆料或仅将铝浆作为第二导电浆料施涂到硅片的背部表面上。将它们各自直接且完全地施涂到硅片的背部表面上的钝化层上并连贯地焙烧。
评估
使用由NPC Corporation制造的型号为NCT-M-150AA电池试验器评估了转换效率(Eff)。
结果
效率示出于下表1中。在其中银浆被部分地施涂并与铝浆叠加的参考例1中，效率为15.23％。在其中施涂了银浆或铝浆的对比参考例1和2中，效率分别为零或8.71％。
表1
参考例2至6
接着，检查第一导电浆料中含银粉末的量。如实例1所述地进行了实例2至6，不同之处在于第一导电浆料组合物、第二导电浆料组合物和银导体图案。
对于每个其中银粉末量不同的实例，表2基于银浆的重量分别示出了作为第一导电浆料的银浆组合物的重量百分比。在实例2至6中通常使用了作为第二导电浆料的铝浆，基于铝浆的重量，其包含72重量％的铝粉末、1.5重量％的玻璃料、和26.5重量％的有机介质。银浆和铝浆均不能够单独地烧透。
银导体图案为四边形形状的小点，所述形状为80μm长和60μm宽，并且这些四边形小点的中心之间的节距为500μm。基于硅片的背部表面积，其中银导体图案和铝导体图案叠加的面积为2.2％。
结果
参考例2至6的结果示出了太阳能电池效率的优选地高位值。
表2
接着，检查第一导电浆料的组合物。以与参考例1相同的方式形成了太阳能电池，不同的是在第一导电浆料中使用了不同的组合物和不同的焙烧温度。
第一导电浆料另外包含树脂酸铑。第一导电浆料是按以下程序制备的。
将59重量％的银粉末和10重量％的玻璃料分散在31重量％的有机介质中并在搅拌器中混合30分钟以形成基础银浆。所述银粉末的粒径(D50)为3.0μm。玻璃料为基于Al-B-Pb-Si的玻璃料，其软化点(Ts)为380℃。
在压力从0逐渐增加至400psi的情况下，用三辊磨反复碾压基础银浆。辊的间隙调整为1密耳。将三(2-乙基己酸)铑(CAS号：20845-92-5，Rh含量10％，DAIKEN CHEMICAL CO.，LTD.)作为所述树脂酸铑与以下不同量的基础银浆一起添加：0.3重量份，0.6重量份，0.9重量份，1.2重量份至100重量份。基于银浆的重量，按金属计算的树脂酸铑的量分别为0.03重量％、0.06重量％、0.09重量％、0.12重量％。将银浆进一步混合1分钟以形成第一导电浆料。
用Brookfield HBT粘度计、采用14号转子和10rpm的速度在25℃下测量的银浆粘度为200至300Pa·s。通过研磨细度(FOG)测量的分散度为15/5或更小。
在885℃的峰值温度下焙烧硅片(在其上丝网印刷了前面电极浆料、第一导电浆料和第二导电浆料)。
测量了所形成的太阳能电池的效率，如同参考例1一样。当第一导电浆料包含树脂酸铑时，效率增加了，如图4所示。
接着，检查第一导电浆料中的其它金属树脂酸盐。以相同的方式使用如上所述的树脂酸铑形成了太阳能电池，不同的是使用了不同的金属树脂酸盐并采用了不同的焙烧温度。
此处所用的金属树脂酸盐分别为树脂酸钴(Co)、树脂酸镍(Ni)和树脂酸钌(Ru)。所述树脂酸钴为双(2-乙基己酸)钴(辛酸钴，CAS号136-52-7，Co含量8重量％，NIHON KAGAKU SANGYO CO.，LTD.)，所述树脂酸镍为2-乙基己酸镍(辛酸镍，CAS号4454-16-4，Ni含量6重量％，NIHON KAGAKU SANGYO CO.,LTD.)，并且所述树脂酸钌为出自DAIKEN CHEMICAL CO.，LTD的产品，其为Ru-R03YL(Ru含量3.4重量％)。
基础银浆由59重量％的银粉末、7重量％的玻璃料和34重量％的有机介质制成。基于100重量份的基础银浆，按一个重量份将金属树脂酸盐添加到基础银浆中。为了进行对比，使用不包含金属树脂酸盐的第一导电浆料。
在945℃的峰值温度下焙烧硅片(在其上丝网印刷了前面电极浆料、第一导电浆料和第二导电浆料)。
测量了效率，并且将结果示出于图5中。仅当金属树脂酸盐为树脂酸钌时，效率才有改善。

Claims (10)

1.用于制造太阳能电池的方法，其包括以下步骤：
a)提供半导体基板，所述半导体基板具有受光面和背面，其中在所述背面上形成钝化层；
b)以指定图案将包含含银粉末的第一导电浆料施涂在所述半导体基板的背面上，从而形成银导体图案，其中所述第一导电浆料包含选自以下的金属树脂酸盐：树脂酸铑(Rh)、树脂酸钌(Ru)以及它们的混合物；
c)以指定图案将包含铝粉末的第二导电浆料施涂在所述半导体基板的背面上，从而形成铝导体图案，所述铝导体图案的至少一部分叠加在所述银导体图案的至少一部分上；以及
d)同时焙烧所述银导体图案和所述铝导体图案，从而通过在其中所述银导体图案和所述铝导体图案叠加的区域中进行烧透而在所述半导体基板和所述铝导体图案之间形成电触点，
其中通过所述烧透形成的所述电触点不在其中所述银导体图案和所述铝导体图案不叠加的区域中形成。
2.根据权利要求1所述的方法，所述第一导电浆料包含：
按金属计算的0.001至1重量百分比(重量％)的金属树脂酸盐；
0.1至95重量％的所述含银粉末；和
5至99.9重量％的有机介质；
其中所述重量百分比是基于所述第一导电浆料的重量计的，并且所述第二导电浆料包含30至90重量％的铝粉末和10至70重量％的有机介质，其中所述重量百分比是基于所述第二导电浆料的重量计的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述半导体基板的背部表面积计，其中所述银导体图案和所述铝导体图案叠加的所述区域的面积为0.001至50％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二导电浆料以如下图案施涂，所述图案使得所述银导体图案的一部分与所述铝导体图案叠加，并且所述银导体图案的其余部分不与所述铝导体图案叠加。
5.根据权利要求4所述的方法，所述银导体图案的其余部分的至少一部分用作所述半导体基板的背面上的片式电极。
6.用于制造太阳能电池的方法，其包括以下步骤：
a)提供半导体基板，所述半导体基板具有受光面和背面，其中在所述背面上形成钝化层；
b)以指定图案将包含铝粉末的第二导电浆料施涂在所述半导体基板的背面上，从而形成铝导体图案；
c)以指定图案将包含含银粉末的第一导电浆料施涂在所述半导体基板的背面上，其中所述第一导电浆料包含选自以下的金属树脂酸盐：树脂酸铑(Rh)、树脂酸钌(Ru)以及它们的混合物，从而形成银导体图案，所述银导体图案的至少一部分叠加在所述铝导体图案的至少一部分上；以及
d)同时焙烧所述银导体图案和所述铝导体图案，从而通过在其中所述银导体图案和所述铝导体图案叠加的区域中进行烧透而在所述半导体基板和所述铝导体图案之间形成电触点，
其中通过所述烧透形成的所述电触点不在其中所述银导体图案和所述铝导体图案不叠加的区域中形成。
7.根据权利要求6所述的方法，所述第一导电浆料包含：
按金属计算的0.001至1重量百分比(重量％)的金属树脂酸盐；
0.1至95重量％的所述含银粉末；和
5至99.9重量％的有机介质；
其中所述重量百分比是基于所述第一导电浆料的重量计的，并且所述第二导电浆料包含30至90重量％的铝粉末和10至70重量％的有机介质，其中所述重量百分比是基于所述第二导电浆料的重量计的。
8.根据权利要求6所述的方法，其中基于所述半导体基板的背部表面积计，其中所述银导体图案和所述铝导体图案叠加的所述区域的面积为0.001至50％。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述铝浆以如下图案施涂，所述图案使得所述银导体图案的一部分与所述铝导体图案叠加，并且所述银导体图案的其余部分不与所述铝导体图案叠加。
10.根据权利要求9所述的方法，所述银导体图案的其余部分的至少一部分用作所述半导体基板的背面上的片式电极。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI597855B (zh) * 2016-10-21 2017-09-01 英穩達科技股份有限公司 太陽能電池
CN109713051A (zh) * 2018-12-26 2019-05-03 浙江晶科能源有限公司 一种光伏电池接触结构以及制造方法
CN112959578A (zh) * 2021-02-06 2021-06-15 厦门艾维逸新材料有限公司 一种金属饰面装饰板及其生产工艺

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9240515B2 (en) * 2013-11-25 2016-01-19 E I Du Pont De Nemours And Company Method of manufacturing a solar cell
DE102015220945A1 (de) * 2015-10-27 2017-04-27 Solarworld Innovations Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Rückseitenkontaktierung einer Solarzelle und Solarzelle
CN109168323A (zh) * 2016-04-18 2019-01-08 大洲电子材料（株） 太阳能电池背面电极用糊组合物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007194580A (ja) * 2005-12-21 2007-08-02 E I Du Pont De Nemours & Co 太陽電池電極用ペースト
KR20110003360A (ko) * 2008-04-09 2011-01-11 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 반도체 소자의 제조에 사용하기 위한 전도성 조성물 및 방법
EP2302690A4 (en) * 2008-06-26 2015-01-07 Mitsubishi Electric Corp SOLAR BATTERY CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP2013512571A (ja) * 2009-11-25 2013-04-11 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 不動態化エミッタおよび背面接点シリコン太陽電池の銀裏面電極の形成方法
US9023254B2 (en) * 2011-10-20 2015-05-05 E I Du Pont De Nemours And Company Thick film silver paste and its use in the manufacture of semiconductor devices
ZA201208302B (en) * 2011-11-09 2014-10-29 Heraeus Precious Metals Gmbh Thick film conductive composition and use thereof
US20130183795A1 (en) * 2012-01-16 2013-07-18 E I Du Pont De Nemours And Company Solar cell back side electrode
US9082901B2 (en) * 2012-04-11 2015-07-14 E I Du Pont De Nemours And Company Solar cell and manufacturing method of the same
US8815638B2 (en) * 2012-06-19 2014-08-26 E I Du Pont De Nemours And Company Method of manufacturing thick-film electrode

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI597855B (zh) * 2016-10-21 2017-09-01 英穩達科技股份有限公司 太陽能電池
CN109713051A (zh) * 2018-12-26 2019-05-03 浙江晶科能源有限公司 一种光伏电池接触结构以及制造方法
CN112959578A (zh) * 2021-02-06 2021-06-15 厦门艾维逸新材料有限公司 一种金属饰面装饰板及其生产工艺

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