CN104916348A - 用于太阳能电池电极的导电浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明题为用于太阳能电池电极的导电浆料。本发明涉及用于太阳能电池电极的导电浆料，其包含(i)基于所述导电浆料的总重量计，60重量％至95重量％的导电粉末，(ii)基于所述导电浆料的总重量计，0.1重量％至10重量％的铅-碲-氧化物粉末，所述铅-碲-氧化物粉末基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计包含20重量％至60重量％的PbO和20重量％至60重量％的TeO2，(iii)基于所述导电浆料的总重量计，3重量％至38重量％的有机介质，和(iv)基于所述导电浆料的总重量计，0.01重量％至5.0重量％的锂氧化物粉末，所述锂氧化物粉末选自LiMnO3、Li2WO4、Li2CO3、Li2TiO3、Li4Ti5O12、Li2MoO4以及它们的混合物。
Description
技术领域
本发明涉及用以形成太阳能电池电极的导电浆料。
背景技术
大部分太阳能电池为已金属化的硅基板形式，即设有导电的金属电极。
硅太阳能电池的电极大体通过将浆料印刷到硅基板上来形成。US-2011-0308597A1公开了一种厚膜浆料，其包含铅-碲-氧化物粉末用于形成太阳能电池电极。
印刷后，基板和浆料在空气中经焙烧形成导电迹线的致密固体。在焙烧步骤中，玻璃料可提供对基板的粘附性并有助于随后焊接的铅粘附到所述电极。对基板优良的附粘性以及铅对电极高的焊料附粘性对于太阳能电池更好的性能以及可制造性和太阳能电池组件的可靠性是所需的，尤其是当铅-碲-氧化物粉末包含在浆料中时。
发明内容
在一个方面，本发明涉及用于太阳能电池电极的导电浆料，所述导电浆料包含，(i)基于所述导电浆料的总重量计，60重量％至95重量％的导电粉末，(ii)基于所述导电浆料的总重量计，0.1重量％至10重量％的铅-碲-氧化物粉末，所述铅-碲-氧化物粉末基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计包含20重量％至60重量％的PbO和20重量％至60重量％的TeO2，(iii)基于所述导电浆料的总重量计，3重量％至38重量％的有机介质，(iv)基于所述导电浆料的总重量计，0.01重量％至5.0重量％的氧化锂粉末，所述氧化锂粉末选自LiMnO3、Li2WO4、Li2CO3、Li2TiO3、Li4Ti5O12、Li2MoO4以及它们的混合物。
附图说明
图1示出了工艺流程图，说明太阳能电池的制造。
图2-4示出了在实例中粘附性(中值)(N)测量的结果。
具体实施方式
导电浆料
在一个实施例中，用于太阳能电池电极的导电浆料包含导电粉末、铅-碲-氧化物粉末、有机介质和特定的氧化锂粉末。
(i)导电粉末
导电粉末为能够传送电流的任何粉末。在一个实施例中，导电粉末为导电金属粉，所述导电金属粉末选自铁(Fe)、铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)以及它们的混合物。在另一个实施例中，导电金属粉可包含银粉、铝粉或它们的混合物。
利用此类具有高电导率的导电金属粉可以改善电极的电特性。在一个实施例中，用以形成正面电极的导电金属粉至少包含银粉。在一个实施例中，银粉为薄片形状，球形形状，颗粒形状，结晶形状，其它不规则形状或它们的混合。
在一个实施例中，导电粉末的平均粒度(D50)可为0.1μm至10μm，在另一个实施例中，为0.5至8μm，以及在另一个实施例中，为1μm至5μm。具有这种粒径的银粉可以充分分散在有机基料和溶剂中，并且通过印刷流畅地施用。
根据导电性，基于所述导电浆料的总重量计，在一个实施例中，导电浆料中导电粉末的量为60重量％至95重量％，在另一个实施例中，为65重量％至92重量％，在另一个实施例中，为70重量％至90重量％。在上述范围内包含导电粉末的导电浆料可在具有小线宽的电极图案中形成具有令人满意的印刷适性。
导电粉末可包被有或不被包被有机材料，诸如表面活性剂和含磷的化合物。在一个实施例中，导电粉末可涂覆有表面活性剂，特别是当导电粉末分得太细而不能在有机介质中很好分散时。合适的表面活性剂包括聚氧乙烯、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐、以及它们的混合物。
(ii)铅-碲-氧化物粉末
铅-碲-氧化物粉末被定义为基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计不包含超过50重量％的Bi2O3的铅-碲-氧化物粉末。在一个实施例中，基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计，Bi2O3含量小于40重量％，在另一个实施例中，小于30重量％。
在一个实施例中，基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计，铅-碲-氧化物粉末包含20重量％至60重量％的PbO，在另一个实施例中，包含25重量％至55重量％的PbO，在另一个实施例中，包含30重量％至50重量％的PbO。在一个实施例中，基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计，铅-碲-氧化物粉末包含20重量％至60重量％的TeO2，在另一个实施例中，包含30重量％至60重量％的TeO2，在另一个实施例中，包含35重量％至58重量％的TeO2。在上述范围内包含上述组分的铅-碲-氧化物粉末的软化点可有效地保持为低点，导致太阳能电池具有高电特性。
在一个实施例中，铅-碲-氧化物粉末为低共熔相。在另一个实施例中，铅-碲-氧化物粉末为无定形相。在本公开中，“低共熔”为具有单一的化学组成，在比由相同成分组成的任何其它组合物更低的温度下固化的化合物或元素的混合物。在本公开中，“无定形的”为缺乏晶体的长程有序特性的那种状态。
在一个实施例中，铅-碲-氧化物粉末还可包含附加组分，诸如硅、银、锡、铋、铝、钛、铜、锂、铈、锆、钠、钒、锌、氟。
在一个实施例中，铅-碲-氧化物粉末为铅-碲-锂-氧化物粉末。
可通过使用本领域的普通技术人员所理解的技术使PbO、TeO2和在加热时分解成氧化物的其它材料混合来制备铅-碲-氧化物粉末。此类制备技术可涉及在空气或含氧气氛中加热混合物以形成熔体，使熔体淬火，以及碾磨、铣削和/或筛选经淬火的材料以提供具有期望粒度的粉末。熔融铅、碲和其它材料氧化物的混合物通常进行到800至1200℃的峰值温度。可使熔融混合物在例如不锈钢钢板上或在反转的不锈钢辊之间淬火，以形成片状物。可研磨所得片状物以形成粉末。在一个实施例中，磨碎的粉末具有0.1至3.0微米的D50。本领域技术人员可采用另选的合成技术，诸如但不限于水淬火、溶胶-凝胶、喷雾热解等等。
在一个实施例中，用于制备铅-碲-氧化物粉末的起始混合物可包括(基于总起始混合物的重量计)：PbO，其可为20重量％至60重量％，25至55重量％，或30至50重量％；以及TeO2，其可为20重量％至60重量％，30-60重量％，或35至58重量％。
在另一个实施例中，除了上述PbO和TeO2以外，用于制备铅-碲-锂-氧化物粉末的起始混合物还可包括Li2O、SiO2、SnO2、B2O3、Ag2O、BiF3、V2O5、Na2O、ZrO2、CeO2、Bi2O3、Nb2O5、Ta2O5、K2O、MgO、P2O5、SeO2、CO3O4、PdO、RuO2、NiO、MnO、Cr2O3或Al2O3中的一种或多种。在该实施例的各方面(基于总起始混合物的重量计)：Li2O可为0.1至5重量％，0.2至3重量％，或0.3至1重量％；SiO2可为0至11重量％，0至5重量％，0.25至4重量％，或0至0.5重量％；SnO2可为0至5重量％，0至2重量％，或0.5至1.5重量％；B2O3可为0至10重量％，0至5重量％，或0.5至5重量％；Ag2O可为0至30重量％，0至20重量％，3至15重量％或1至8重量％；TiO2可为0至5重量％，0.25至5重量％，或0.25至2.5重量％；PbF2可为0至20重量％，0至15重量％，或5至10重量％；BiF3可为0至15重量％，0至10重量％，或1至10重量％；ZnO可为0至5重量％，0至3重量％，或2至3重量％；V2O可为0至5重量％，0至1重量％，或0.5至1重量％；Na2O可为0至5重量％，0至3重量％，或0.1至1.5重量％；CuO可为0至5重量％，0至3重量％，或2至3重量％；ZrO2可为0至3重量％，0至2重量％，或0.1至1重量％；CeO2可为0至5重量％，0至3重量％，或0.1至2.5重量％；Bi2O3可为0至15重量％，0至10重量％，或5至8重量％；并且Al2O3可为0至3重量％，0至2重量％，或0.1至2重量％。
在一个实施例中，铅-碲-氧化物粉末可为均一化粉末。在另一个实施例中，铅-碲-氧化物粉末可为多于一种粉末的组合，其中每种粉末可独立地为均一化群体。两种粉末的总体组合的组合物可在上述范围内。例如，铅-碲-锂-氧化物粉末可包括两种或更多种不同粉末的组合；单独地，这些粉末可具有不同的组成，并且可在或可不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合可在如上所述的范围内。
在一个实施例中，根据所获得的具有改善的电性能，基于所述导电浆料的总重量计，导电浆料中铅-碲-氧化物粉末的量为0.1重量％至10重量％，在另一个实施例中，为0.3重量％至5重量％，在另一个实施例中，为1.0重量％至3.0重量％。
本领域的普通技术人员应认识到，原材料的选择可能无意地包含杂质，所述杂质在加工期间可能被掺入铅-碲-锂-氧化物粉末中。例如，杂质可在数百至数千ppm的范围内存在。杂质的存在不会改变玻璃、厚膜组合物或经焙烧的装置的特性。例如，即使厚膜组合物含有杂质，包含该厚膜组合物的太阳能电池也可具有本文所述的效率。
(iii)有机介质
将导电浆料的无机组分与有机介质混合，以形成具有适用于印刷的稠度和流变性的粘稠厚膜浆料或不那么粘稠的墨。可将多种惰性粘稠材料用作有机介质。有机介质可为其中无机组分能够在浆料或墨的制造、装运和贮藏期间以足够的稳定性程度分散的有机介质，以及在丝网印刷过程期间在印刷丝网上分散。
在一个实施例中，有机介质具有流变学特性，其提供固体的稳定分散、用于印刷的适当粘度和触变性、基底和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。
在一个实施例中，有机介质可包含增稠剂、稳定剂、表面活性剂、和/或其它常见添加剂。一种此类触变增稠剂为Thixatrol.RTM(Elementis plc,London,UK)。
在一个实施例中，有机介质可为聚合物在一种或多种有机溶剂中的溶液。在一个实施例中，聚合物包括乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯和乙二醇单乙酸酯的单丁基醚。在一个实施例中，有机溶剂包括酯醇-12、萜烯，诸如α-或β-萜品醇，或它们的混合物，或它们与其它溶剂例如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和具有沸点高于150℃的醇以及醇酯的混合物。其它合适的有机介质组分包括：双(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基己二酸酯、二价酸酯例如DBE、DBE-2、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、DBE-9和DBE 1B、环氧化树脂酸辛酯、异四癸醇和氢化松香的季戊四醇酯。
在一个实施例中，有机介质包含挥发性液体，以促进在基板上施用浆料组合物后快速硬化。
导电浆料中有机介质的最佳量取决于施加组合物的方法和所用的具体有机介质。基于所述导电浆料的总重量计，在一个实施例中，本发明导电浆料包含3至38重量％的有机介质。
在一个实施例中，如果有机介质包含聚合物，则该聚合物包含8-15重量％的有机组合物。
(iv)锂氧化物粉末
基于所述导电浆料的总重量计，在一个实施例中，导电浆料包含锂氧化物粉末，所述锂氧化物粉末选自LiMnO3、Li2WO4、Li2CO3、Li2TiO3、Li4Ti5O12、Li2MoO4以及它们的混合物。在一个实施例中，锂氧化物粉末可伴有其它附加组分，诸如未反应的材料。例如，Li2MnO3粉末可伴有Li2CO3和MnO2中的至少一种。Li2WO4粉末可伴有Li2CO3和WO3中的至少一种。Li2TiO3和Li4Ti5O12粉末都可伴有Li2CO3和Ti2O中的至少一种。Li2MoO4粉末可伴有Li2CO3和MoO3中的至少一种。
在一个实施例中，基于所述粉末的总重量计，锂氧化物粉末的纯度可不小于95重量％。在这种情况下，基于所述粉末的总重量计，锂氧化物粉末可包含小于5重量％的(例如)未反应的材料。在另一个实施例中，基于所述粉末的总重量计，锂氧化物粉末的纯度可不小于97重量％。在这种情况下，基于所述粉末的总重量计，锂氧化物粉末可包含小于3重量％的(例如)未反应的材料。
在一个实施例中，锂氧化物粉末的形状为薄片、球形形状、结节状形状(不规则形状)或它们的任何组合。在一个实施例中，锂氧化物粉末的平均粒度(D50)可为0.1μm至5.0μm，在一个实施例中，为0.3μm至1.4μm，在另一个实施例中，为0.7μm至1.2μm。在上述平均颗粒范围内的锂氧化物粉末可有效地改善电极的粘附性，同时保持优良的太阳能电池光电转换效率(效率(％))。
在一个实施例中，锂氧化物粉末的比表面积(SPA)可在10000至150000cm2/cm3的范围内。在另一个实施例中，锂氧化物粉末的SPA可为20000至100000cm2/cm3。在另一个实施例中，锂氧化物粉末的SPA可为30000至80000cm2/cm3。具有在上述范围之内SPA的锂氧化物粉末可有效地改善电极粘附性，同时保持介于电极和硅基板之间的低接触电阻。
在所述公开中，比表面积(SPA)可例如通过确定粒度的激光衍射装置(如Horiba LA-910)而测量。从铣削工艺中取出几滴IPA(异丙醇)浆液，然后放进Horiba的贮存器中(其填充有水或IPA，具体取决于材料的溶解度)。贮存器中的液体泵送穿过单元，并且激光穿过单元发光。检测器在各个角度测量散射光的强度，并且由其计算粒度分布。
在一个实施例中，导电浆料包含0.01重量％至5.0重量％的锂氧化物粉末，其中重量％是基于所述导电浆料的总重量计的。在另一个实施例中，导电浆料包含0.03重量％至1.0重量％的锂氧化物粉末。在另一个实施例中，导电浆料包含0.05重量％至0.2重量％的锂氧化物粉末。在范围内的锂氧化物粉末可有效地改善电极的粘附性，同时保持优良的太阳能电池光电转换效率(效率(％))。
(v)基于铋的玻璃料。
在一个实施例中，用于太阳能电池电极的导电浆料还包括基于铋的玻璃料，其基于所述玻璃料的总重量计，包含不小于50重量％的Bi2O3，并且因此组分(v)的基于铋的玻璃料不属于前述铅-碲-氧化物粉末的定义(组分(ii))，基于所述粉末的总重量计，其不包含超过50重量％的Bi2O3。包含基于铋的玻璃料的导电浆料可表现出更好的粘附性。
在一个实施例中，导电浆料包含0.01重量％至1.0重量％的基于铋的玻璃料，其中重量％是基于所述导电浆料的总重量计的。在另一个实施例中，导电浆料包含0.02重量％至0.8重量％的基于铋的玻璃料。包含在范围内的基于铋的玻璃料可表现出更好的电极粘附性，同时保持太阳能电池优良的光电转换效率(效率(％))。
在一个实施例中，除了Bi2O3以外，基于铋的玻璃料还包含ZnO、B2O3或它们的混合物。在一个实施例中，基于所述基于铋的玻璃料的总重量计，基于铋的玻璃料包含2.5重量％至20重量％的B2O3、55重量％至90重量％的Bi2O3、8.0重量％至20重量％的ZnO。包含上述组分的玻璃料可表现出更好的电极粘附性，同时保持太阳能电池优良的光电转换效率(效率(％))。
在一个实施例中，基于铋的玻璃料的平均粒度(D50)可为0.2μm至2.0μm，在另一个实施例中，为0.6μm至1.1μm。在平均颗粒范围内的基于铋的玻璃料可有效地改善电极粘附性，同时保持所获得的太阳能电池优良的光电转换效率(效率(％))。
(vi)添加剂
作为添加剂，在一个实施例中，根据优良的粘附性特性，导电浆料可包含金属树脂酸盐，诸如树脂酸铅、树脂酸钡、树脂酸钙、树脂酸铋、树脂酸锰以及它们的混合物。
导电浆料中金属树脂酸盐的含量没有限制，但在一个实施例中，基于总的导电浆料，为0-2重量％。
在另一个实施例中，根据优良的粘附性特性，导电浆料可包含金属氧化物，诸如氧化钴(II)、氧化锌、氧化镁、三氧化二铬、氧化铜(II)、氧化铁(III)以及它们的混合物。导电浆料中金属氧化物的含量没有限制，但在一个实施例中，基于总的导电浆料，为0-2重量％。
可以使用多种类型的添加剂。可由该行业的人员根据诸如保存稳定性、印刷适性或所得的电特性等期望的特性来选择添加剂的类型和量。
(vii)导电浆料的物理特性
-粘度
在一个实施例中，根据印刷适性，导电浆料的粘度为200-500Pa.s，在另一个实施例中，为250-400Pa.s。在本发明中，导电浆料的粘度为通过使用带有14号锭子和效用杯的Brookfield HBT粘度计在25℃，10rpm下测量而获得的值。
-无机固体
导电浆料的无机固体含量计算为无机固体相对于导电浆料的总重量的百分比(重量％)。在一个实施例中，无机固体包括导电粉末、铅-碲-氧化物粉末和锂氧化物粉末。
在一个实施例中，无机的固含量为62重量％至97重量％。在另一个实施例中，无机的固含量为85重量％至96重量％。包含无机固体在上述范围内的导电浆料可具有令人满意的印刷适性，形成具有细小线宽可获得的电极图案。
导电浆料的制备
在一个实施例中，导电浆料可通过混合上述导电粉末、铅-碲-氧化物粉末、有机介质、锂氧化物粉末等等制备。在一些实施例中，首先混合无机材料，并且然后将它们加入有机介质中。在其它实施例中，将为无机物中主要部分的导电金属缓慢加入有机介质中。如有需要，粘度可通过加入溶剂来调节。提供高剪切的混合方法可用于将颗粒分散在介质中。
太阳能电池电极的形成
可例如通过丝网印刷、孔版印刷、电镀、挤出、喷墨印刷、定型或多版印刷或丝带来沉积导电浆料。
在该电极成形过程中，在一个实施例中，首先干燥导电浆料，然后加热以移除有机介质并烧结无机材料。在一个实施例中，加热可在空气或含氧气氛中进行。该步骤通常称为“焙烧”。焙烧温度分布通常设定为使得来自干燥浆料组合物的有机基料材料以及存在的任何其它有机材料能够烧尽。在一个实施例中，焙烧温度为700至950℃。烧结能够在带式炉中使用高输送率例如100-600cm/min进行，其中所得保持时间为0.03-5分钟。多个温度区可被用于控制期望的热分布。
在一个实施例中，半导体器件由制品制造，所述制品包括承载结点的半导体基板和形成于其主表面上的氮化硅绝缘膜。本发明的导电浆料以预定形状和厚度施用(例如，涂覆或丝网印刷)到绝缘膜上并且施用在预定位置处。本发明导电浆料具有部分或完全穿透绝缘层的能力。然后进行焙烧，并且使浆料与绝缘膜反应并穿透绝缘膜，由此实现与硅基板的电接触，并且从而形成电极。
下文结合图1描述形成该电极的方法的实例。然而，本发明的范围不限于以下具体的实施例。
提供单晶或多晶P型硅基板10(参见图1(a))。反向导电型n型扩散层20通过利用三氯氧化磷作为磷源(图1(b))的磷的热扩散来形成。在不存在任何具体修改的情况下，扩散层20形成于硅p型基板10的整个表面上。通过控制扩散温度和时间可改变扩散层的深度，并且所产生的扩散层的厚度范围一般为约0.3至0.5微米。该n型扩散层可具有数十欧姆每平方直至约120欧姆每平方的薄层电阻率。
在用抗蚀剂等保护该扩散层的正面之后，通过蚀刻将扩散层20从剩余表面移除，使得其仅保留在正面上(图1(c))。然后使用有机溶剂等将抗蚀剂移除。
然后，也用作减反射涂层(ARC)的绝缘层30在n型扩散层20上形成(图1(d))。绝缘层通常为氮化硅，但也可为SiNx:H膜(即，绝缘膜包含在随后的焙烧过程中用于钝化的氢)、氧化钛膜、氧化硅膜、或氧化硅/氧化钛膜。氮化硅膜的约700至900埃的厚度适用于约1.9至2.0的折射率。绝缘层30的沉积可通过溅射、化学气相沉积、或其它方法进行。
接着，形成电极。对本发明的导电浆料500进行丝网印刷，以在绝缘膜30上生成正面电极，并且然后干燥(图1(e))。此外，接着将背面银浆或银/铝浆70和铝浆60丝网印刷到基板的背面上并且依次干燥。在大约700-950℃温度范围下的红外线带式炉中进行焙烧几秒钟至几十分钟的时间。
因此，在焙烧期间，铝在背面上从铝浆60扩散到硅基板10中，从而形成包含高浓度铝掺杂剂的p+层40(图1(f))。该层一般被称为背表面场(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转化效率。
焙烧将干燥的铝浆60转变为铝背面电极61。同时，将背面银浆或银/铝浆70焙烧成银或银/铝背面电极71。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金的状态，从而实现电连接。背面电极的大部分面积被铝电极61占据，这部分归因于需要形成p+层40。由于难于对铝电极进行焊接，因此在背面的一部分上形成了银或银/铝背面电极71，作为用于通过铜带等互连太阳能电池的电极。此外，正面导电浆料500烧结并在焙烧期间穿透绝缘膜30，从而实现与n型层20的电接触。这种方法通常称为“烧透”。图1(f)的焙烧电极501示出了烧透的结果。
实例
本发明通过但不限于以下实例来举例说明。
下列材料用于实例。
材料
i)银粉：具有2.0μm平均粒径(D50)的球形银粉
ii)铅-碲-氧化物粉末：PbO 48.03重量％，TeO251.55重量％，Li2O0.42重量％
iii)有机介质：A：10重量％基料(乙基纤维素)和90重量％溶剂(酯醇-12)的混合物，B：有机添加剂(触变剂，分散剂)，C：附加溶剂(溶剂：酯醇-1260重量％，丁基卡必醇40.重量％)，A/B/C的重量比为30/10/60。
iv)锂氧化物粉末：
-LiMnO3粉末：D50＝0.42(μm)，SPA＝142857(cm2/cm3)
-Li2WO4粉末：D50＝0.86(μm)，SPA＝72692(cm2/cm3)
-Li2TiO3粉末：D50＝1.00(μm)，SPA＝60025(cm2/cm3)
-Li4Ti5O12粉末：D50＝1.00(μm)
-Li2MoO4粉末：D50＝1.24(μm)，SPA＝49903(cm2/cm3)
-Li2RuO3粉末：D50＝0.80(μm)
v)基于铋的玻璃料：(B2O38.2重量％，Bi2O373.2重量％，SiO21.9重量％，Al2O30.6重量％，ZnO 13.5重量％，BaO 2.6重量％)
vi)金属氧化物粉末：氧化钴(II)(Co3O4)
实验1
(形成电极的步骤)
导电浆料用下列步骤制备。在100℃下，在玻璃小瓶中混合有机粘结剂(聚合物)和有机溶剂达48小时以形成有机介质。将银粉、铅-碲-氧化物粉末、锂氧化物粉末和基于铋的玻璃料添加到有机介质中，并另外通过行星式离心搅拌器混合达5分钟以形成导电浆料。当混合均匀时，使导电浆料重复通过从0至400psi.渐进地增加压力的三辊研磨机并将辊的间隙调节为1密耳。用研磨细度(FOG)来测量分散程度。导体的典型FOG值通常等于或小于20/10。在每个导电浆料中每种组分的含量(重量％)示于表1中。用研磨细度(FOG)来测量分散程度。
将导电浆料丝网印刷到具有约70nm的SiNx抗反射涂层的6″×6″80-Ω多晶Si基板的正面上。图案由75条细栅(50微米宽)和2条主栅(2.0mm宽)组成。
在基板的背面上，通过丝网印刷涂覆铝导电浆料并干燥。浆料的干燥温度为150℃。将所得基板与涂覆的浆料在红外加热炉中同时进行焙烧，峰值温度为750℃，且进出时间为约1.5分钟，从而获得期望的测试样本太阳能电池电极。
(电气测量)
使用由NPC Co.制造的NCT-M-150AA型电池测试仪测试上文构建的太阳能电池电极效率(效率(％))，氙(Xe)弧光灯在IV测试仪中模拟具有940w/m2强度的日光并且在电池的前表面上在上方辐照形成的电极。测试仪利用四点接触方法来测量在负载电阻设定值为大约400时的电流(I)和电压(V)，以确定电池的电流电压曲线。根据电流电压曲线计算效率(％)。
(粘附性测量)
在正面上形成的电极的粘附性通过下列步骤测量。将涂覆有Sn/Pb焊料的铜带(Ulbrich Stainless Steels&Special Metals,Inc.)浸入焊接助熔剂(Kester-952s,Kester,Inc.)中，并且然后在空气中干燥五秒。将一半涂覆有焊料的铜带置于基底电极上，并且通过焊接系统(SCB-160,SEMTEKCorporation Co.,Ltd.)完成焊接。焊铁设置温度为190至240℃，并且焊铁末端处的实际温度为105℃至215℃，如通过K-型热电偶所测量。
将未附着到电极的铜带的剩余部分水平地折叠，并通过机器(PeelForce 606,MOGRL Technology Co.,Ltd.)以120mm/分钟拉伸。将铜带分离时的强度(牛顿，N)记录为焊接粘附力。
结果
测量的结果示于表2(效率(％))和图2(粘附性测量(N))中。
表2
| 实例编号 | 效率(％) |
| 实例1 | 16.6 |
| 实例2 | 16.6 |
| 实例3 | 16.5 |
| 实例4 | 16.5 |
| 实例5 | 16.6 |
| 辅助实例1 | 16.6 |
| 辅助实例2 | 16.6 |
实验2
(形成电极的步骤)
如实验1中制备导电浆料。浆料组合物示于表3中。
表3
将导电浆料丝网印刷到具有约70nm的SiNx抗反射涂层的6″×6″90-Ω单晶Si基板的正面上。图案由80条细栅(65微米宽)和2条主栅(1.5mm宽)组成。在基板的背面上，通过丝网印刷涂覆铝导电浆料并干燥。浆料的干燥温度为150℃。将所得基板与涂覆的浆料在红外加热炉中同时进行焙烧，峰值温度为750℃，且进出时间为约1.5分钟，从而获得期望的测试样本太阳能电池电极。根据实验1所用的方法测量效率(％)和粘附性(N)。测量的结果示于表4(效率(％))和图3(粘附性(中值)(N))。
表4
| 实例编号 | 效率(％) |
| 实例6 | 17.1 |
| 实例7 | 17.1 |
实验3
(形成电极的步骤)
如实验1中制备导电浆料。浆料组合物示于表5中。
表5：
将导电浆料丝网印刷到具有约70nm的SiNx抗反射涂层的1″×1″70-Ω单晶Si基板的正面上。该图案由11条细栅(100微米宽)和1条主栅(2.0mm宽)组成。在基板的背面上，通过丝网印刷涂覆铝导电浆料并干燥。浆料的干燥温度为150℃。将所得基板与涂覆的浆料在红外加热炉中同时进行焙烧，峰值温度为750℃，且进出时间为约1.5分钟，从而获得期望的测试样本太阳能电池电极。根据实验1所用的方法测量效率(％)和粘附性(N)。测量的结果示于表6(效率(％))和图4(粘附性(中值)(N))。
表6：
| 实例编号 | 效率(％) |
| 实例8 | 15.4 |
| 实例9 | 15.4 |
Claims (8)
1.用于太阳能电池电极的导电浆料，包含，
(i)基于所述导电浆料的总重量计，60重量％至95重量％的导电粉末，
(ii)基于所述导电浆料的总重量计，0.1重量％至10重量％的铅-碲-氧化物粉末，所述铅-碲-氧化物粉末基于所述铅-碲-氧化物粉末的总重量计包含20重量％至60重量％的PbO和20重量％至60重量％的TeO2，
(iii)基于所述导电浆料的总重量计，3重量％至38重量％的有机介质，
(iv)基于所述导电浆料的总重量计，0.01重量％至5.0重量％的锂氧化物粉末，所述锂氧化物粉末选自LiMnO3、Li2WO4、Li2CO3、Li2TiO3、Li4Ti5O12、Li2MoO4以及它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的导电浆料，还包含基于铋的玻璃料，所述玻璃料包含不小于50重量％的Bi2O3。
3.根据权利要求2所述的导电浆料，其中基于所述导电浆料的总重量计，所述基于铋的玻璃料为0.01重量％至1.0重量％。
4.根据权利要求2所述的导电浆料，其中所述基于铋的玻璃料还包含选自ZnO、B2O3以及它们的混合物的玻璃料。
5.根据权利要求1所述的导电浆料，还包含金属树脂酸盐，所述金属树脂酸盐选自树脂酸铅、树脂酸钡、树脂酸钙、树脂酸铋、树脂酸锰以及它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的导电浆料，还包含金属氧化物粉末，所述金属氧化物粉末选自氧化钴(II)、氧化锌、氧化镁、三氧化二铬、氧化铜(II)、氧化铁(III)以及它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的导电浆料，所述锂氧化物粉末的平均粒度(D50)为0.1μm至5.0μm。
8.根据权利要求1所述的导电浆料，所述锂氧化物粉末的比表面积(SPA)在10000至150000cm2/cm3的范围内。
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Application publication date: 20150916 Assignee: Jiangsu SOTE Electronic Material Co.,Ltd. Assignor: Sun paster Co.,Ltd. Contract record no.: X2021990000521 Denomination of invention: Conductive paste for solar cell electrode Granted publication date: 20180810 License type: Common License Record date: 20210826 |
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