CN104979034B - 太阳电池电极用的组合物和使用其制造的电极 - Google Patents

太阳电池电极用的组合物和使用其制造的电极 Download PDF

Info

Publication number
CN104979034B
CN104979034B CN201410852237.2A CN201410852237A CN104979034B CN 104979034 B CN104979034 B CN 104979034B CN 201410852237 A CN201410852237 A CN 201410852237A CN 104979034 B CN104979034 B CN 104979034B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composition
weight
frit
solar cel
surface tension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410852237.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104979034A (zh
Inventor
金泰俊
朴相熙
郑名成
金君浩
河贤辰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Fusion New Material Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN104979034A publication Critical patent/CN104979034A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104979034B publication Critical patent/CN104979034B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/14—Compositions for glass with special properties for electro-conductive glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

揭示太阳电池电极用的组合物和使用所述组合物而制造的电极的实施例。所述组合物包含导电粉末、玻璃料、有机载体以及表面张力改性剂，其中所述表面张力改性剂具有40mN/m到65mN/m的表面张力，且所述组合物具有3到10的触变指数(TI)，如方程式1所表示：[方程式1]TI＝(10rpm下的粘度/100rpm下的粘度)。

Description

太阳电池电极用的组合物和使用其制造的电极
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2014年4月10日在韩国知识产权局申请的第10-2014-0043088号韩国专利申请案的权益，所述申请案的全部揭示内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明的实施例涉及太阳电池电极的组合物和使用所述组合物而制造的电极。更明确地说，本发明的实施例涉及可通过丝网印刷以细线宽印刷在衬底上且提供优良转换效率的太阳电池电极用的组合物和使用所述组合物而制造的电极。
背景技术
太阳电池使用将阳光的光子转换为电力的p-n结(p-n junction)的光伏效应而产生电力。在太阳电池中，前电极和后电极形成在分别具有p-n结的半导体晶片或衬底的上表面和下表面上。接着，p-n结处的光伏效应由进入半导体晶片的阳光诱发，且由p-n结处的光伏效应产生的电子经由电极而将电流提供到外部。太阳电池的电极通过对电极组合物进行涂覆、图案化和烘烤而形成在晶片上。
一般来说，在衬底上印刷太阳电池电极用的组合物的方法可划分为凹版胶印(gravure offset printing)和丝网印刷。明确地说，重要的是使用可按细线宽和高的高宽比印刷在衬底上的太阳电池电极的组合物。凹版胶印受组合物的粘度、干燥度和粘着力显着影响，且丝网印刷受流变性或触变性显着影响。
第2011-0040713A号韩国专利公开揭示一种组合物，其整平等级(levelinglevel)和触变性是使用增塑剂来调整以实现窄线宽和高的高宽比。第2010-0069950A号韩国专利公开揭示凹版胶印，其使用用于双层电极的具有高玻璃转变温度(Tg)的粘合剂以便实现高的高宽比。第2007-0055489A号韩国专利公开提出使用银(Ag)粉末以控制触变性(thixotrophy，TI)。然而，仍难以按细线宽和高的高宽比实现所印刷的图案。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种太阳电池电极用的组合物，其包含导电粉末、玻璃料、有机载体以及表面张力改性剂，其中所述表面张力改性剂具有范围为40mN/m到65mN/m的表面张力，且所述组合物具有3到10的触变指数(thixotropic index，TI)，如以下方程式1所表示：
[方程式1]
TI＝(10rpm下的粘度/100rpm下的粘度)
在方程式1中，所述触变指数是通过代入使用旋转粘度计以14号心轴在每一rpm(转/分)下且在23℃下测量的粘度值来计算。
所述表面张力改性剂可包含选自由以下各者组成的群组的至少一种化合物：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇(1，5-pentandiol)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate)、甲酰胺、丙三醇和糠醛。
所述组合物可包含：50重量％到90重量％的所述导电粉末；1重量％到15重量％的所述玻璃料；5重量％到40重量％的所述有机载体；以及0.1重量％到40重量％的所述表面张力改性剂。
所述导电粉末可包含选自由以下各者组成的群组的至少一种金属粉末：银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、铝(Al)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌(Zn)、铁(Fe)、铱(Ir)、锇(Os)、铑(Rh)、钨(W)、钼(Mo)、镍(Ni)和氧化铟锡(ITO)。
所述玻璃料可包含含铅的玻璃料、无铅的玻璃料或其混合物。
所述玻璃料可具有0.1微米到5微米的平均粒径(D50)。
所述组合物可还包含选自由以下各者组成的群组的至少一种添加剂：分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、UV稳定剂、抗氧化剂和偶联剂。
根据本发明的另一方面，提供一种由所述太阳电池电极用的组合物制造的太阳电池电极。
附图说明
图1说明根据本发明的一个实施例的太阳电池的示意图。
附图标记：
100：衬底
101：p层
102：n层
210：后电极
230：前电极
具体实施方式
太阳电池电极用的组合物
根据本发明的太阳电池电极用的组合物包含导电粉末(A)、玻璃料(B)、有机载体(C)以及表面张力改性剂(D)，且可通过丝网印刷以细线宽印刷在衬底上。此外，使用所述组合物而制造的太阳电池电极展现优良转换效率。
现将更详细地描述根据本发明的太阳电池电极用的组合物的每一组分。
(A)导电粉末
作为导电粉末，可使用具有导电性的任何有机或无机粉末。所述导电粉末可包含银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、铝(Al)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌(Zn)、铁(Fe)、铱(Ir)、锇(Os)、铑(Rh)、钨(W)、钼(Mo)、镍(Ni)或氧化铟锡(ITO)粉末。这些导电粉末可以单独使用或其中两种或两种以上组合起来使用。在一个实施例中，所述导电粉末包含银(Ag)粉末，且可还包含镍(Ni)粉末、钴(Co)粉末、铁(Fe)粉末、锌(Zn)粉末或铜(Cu)粉末。
所述导电粉末可具有0.1微米到10微米的平均粒径(D50)。在一个实施例中，所述导电粉末可具有0.2微米到7微米的平均粒径。在另一实施例中，所述导电粉末可具有0.5微米到5微米的平均粒径。
以所述组合物的总重量计，所存在的所述导电粉末的量可为50重量％到90重量％。在一个实施例中，所存在的所述导电粉末的量可为70重量％到90重量％。在这个范围内，所述导电粉末可防止因电阻提高而引起的转换效率降低以及防止因所述有机载体的量的相对减少而引起难以形成膏状物，同时将适当分散性、流动性和印刷适性提供给所述组合物。
(B)玻璃料
所述玻璃料用于增强所述导电粉末与晶片之间的粘着。且所述玻璃料用于通过蚀刻抗反射层和在所述电极用的组合物的烘烤工艺期间使银粉末熔融以便降低接触电阻而在发射极区域中形成银晶粒。此外，在所述烘烤工艺期间，所述玻璃料软化且降低烘烤温度。
当增大太阳电池的面积以便提高太阳电池效率时，可存在太阳电池接触电阻提高的问题。因此，有必要将串联电阻(Rs)与对p-n结的影响两者减到最小。此外，因为烘烤温度由于具有不同薄层电阻的各种晶片的增加的使用而在广泛范围内变化，所以希望所述玻璃料确保足够的热稳定性以耐受广泛范围的烘烤温度。
所述玻璃料可为通常用于此项技术中的太阳电池电极用的组合物中的含铅的玻璃料和无铅的玻璃料中的至少一者。
在一个实施例中，所述玻璃料可包含选自由以下各者组成的群组的至少一种金属氧化物：氧化铅、氧化硅、氧化碲、氧化铋、氧化锌、氧化硼、氧化铝、氧化钨和其组合。举例来说，所述玻璃料可包含选自由以下各者组成的群组的至少一者：氧化锌-氧化硅(ZnO-SiO2)、氧化锌-氧化硼-氧化硅(ZnO-B2O3-SiO2)、氧化锌-氧化硼-氧化硅-氧化铝(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3)、氧化铋-氧化硅(Bi2O3-SiO2)、氧化铋-氧化硼-氧化硅(Bi2O3-B2O3-SiO2)、氧化铋-氧化硼-氧化硅-氧化铝(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3)、氧化铋-氧化锌-氧化硼-氧化硅(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2)、氧化铋-氧化锌-氧化硼-氧化硅-氧化铝(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3)玻璃料等。
通过此项技术中已知的任何典型方法，可从这些金属氧化物制备玻璃料。举例来说，可按预定比混合所述金属氧化物。可使用球磨或行星磨来进行混合。在900℃到1300℃下将混合物熔融，接着骤冷到25℃。接着，使用盘磨、行星磨等而使所获得的生成物经受粉碎，进而制备玻璃料。
所述玻璃料可具有球形或非晶形。
所述玻璃料可具有0.1微米到5微米的平均粒径D50。
所述玻璃料可为任何市售的产品，或可通过选择性地使(例如)二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化钠(Na2O)、氧化锌(ZnO)等熔融而制备，以便具有所要组成。
以所述组合物的总重量计，所存在的所述玻璃料的量可为1重量％到15重量％。在一个实施例中，以所述组合物的总重量计，所存在的所述玻璃料的量可为2重量％到10重量％。在这个范围内，所述玻璃料可将适当分散性、流动性和印刷适性提供给所述组合物。
(C)有机载体
所述有机载体通过与太阳电池电极用的组合物的无机组分进行机械混合而将适用于印刷的粘度和流变特性赋予所述组合物。
所述有机载体可为用于太阳电池电极组合物中的任何典型有机载体，且可包含粘合剂树脂、溶剂等。
所述粘合剂树脂可选自丙烯酸酯树脂或纤维素树脂。乙基纤维素通常用作粘合剂树脂。此外，粘合剂树脂可选自乙基羟乙基纤维素、硝化纤维素、乙基纤维素树脂与酚树脂的掺合物、醇酸树脂、酚、丙烯酸酯、二甲苯、聚丁烷、聚酯、尿素、三聚氰胺、乙酸乙烯酯树脂、木松香、醇的聚甲基丙烯酸酯等。
所述溶剂可选自由以下各者组成的群组：例如，己烷、甲苯、乙基溶纤剂、环己酮、丁基溶纤剂、丁基卡必醇(二乙二醇单丁醚)、二丁基卡必醇(二乙二醇二丁醚)、丁基卡必醇乙酸酯(二乙二醇单丁醚乙酸酯)、丙二醇单甲醚、己二醇(hexylene glycol)、萜品醇、酯醇(texanol)、甲乙酮、苄醇、γ-丁内酯、乳酸乙酯和其组合。
在一个实施例中，基于组合物的总重量，所述有机载体可包含2.5重量％到37.5重量％的所述黏合剂树脂和余量的所述溶剂。更具体地说，基于组合物的总重量，所述黏合剂树脂可以以下量存在：2.5重量％到35重量％，例如2.5重量％到30重量％、5.5重量％到28重量％、6.4重量％到23重量％、7.5重量％到21重量％或7.5重量％到20重量％。并且基于组合物的总重量，所述溶剂可以余量存在或是以2.5重量％到37.5重量％的量存在。在这个范围内，所述有机载体可提供适当的流变特性和印刷适性。
在一实施例中，所述黏合剂树脂的含量可为所述溶剂的含量的0.5倍到10倍，例如1倍到6倍、1.2倍到6倍、2倍到5.5倍或者2.5倍到5.5倍。在这个范围内，所述有机载体可将适用于印刷的粘度和流变特性赋予太阳电池电极用的组合物。
以所述组合物的总重量计，所存在的所述有机载体的量可为5重量％到40重量％。在这个范围内，所述有机载体可将充足粘着强度以及优良印刷适性提供给所述组合物。
(D)表面张力改性剂
根据本发明，所述组合物可包含表面张力改性剂。如本文中所使用，所述表面张力改性剂意味具有40mN/m或40mN/m以上(例如，40mN/m到65mN/m)的表面张力的共溶剂(co-solvent)。
举例来说，所述表面张力改性剂可包含选自由以下各者组成的群组的至少一种化合物：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、碳酸丙烯酯、甲酰胺、丙三醇和糠醛。
以所述组合物的总重量计，所存在的所述表面张力改性剂的量可为0.1重量％到40重量％。在一个实施例中，以所述组合物的总重量计，所存在的所述表面张力改性剂的量可为0.1重量％到25重量％，例如，0.5重量％到10重量％。在这个范围内，所述表面张力改性剂可将适当流动性和印刷适性提供给所述组合物。
在一个实施例中，所述有机载体与所述表面张力改性剂的重量比的范围可为5∶1到15∶1。在这个范围内，所述组合物具有提高的流动性和印刷适性，且因此可有利地以精细图案来印刷。
(E)其它添加剂
视需要，所述组合物可还包含典型添加剂以提高流程与工艺性质和稳定性。所述添加剂可包含分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、UV稳定剂、抗氧化剂、偶联剂等。这些添加剂可单独使用或以其组合来使用。以所述组合物的总重量计，所存在的这些添加剂的量可为0.1重量％到5重量％，但不限于此。
根据本发明的太阳电池电极用的组合物具有3到10的触变指数(TI)，如以下方程式1所表示。在一个实施例中，所述组合物可具有3.5到8.5的触变指数(TI)。在这个范围内，所述组合物适用于丝网印刷，且可按精细图案来印刷，进而提供优良的转换效率。
[方程式1]
TI＝(10rpm下的粘度/100rpm下的粘度)
在方程式1中，触变指数(TI)是通过代入使用旋转粘度计以14号心轴在每一rpm下且在23℃下测量的粘度值来计算。
具体来说，触变指数TI可被定义为在旋转粘度计的每分钟不同转数下测量的粘度值的比。举例来说，触变指数TI 10意谓10rpm下的粘度与100rpm下的粘度的比，如在23℃下使用旋转粘度计以14号心轴所测量。旋转粘度计的一个实例可包含HBDV-II+Pro(布鲁克菲尔德有限公司(Brookfield Co.，Ltd.))。
此外，太阳电池电极用的组合物可具有200Pa·s(单位：帕·秒)到600帕·秒的粘度以确保印刷适性。此处，通过旋转粘度计在23℃和10rpm下测量粘度。
当根据本发明的太阳电池电极用的组合物(明确地说)通过丝网印刷而印刷在衬底上时，所印刷的图案可具有65微米到90微米的线宽和15微米到20微米的线厚。此外，所述组合物可提供0.15或0.15以上(例如，0.15到0.50或0.20到0.30)的高宽比(线厚/线宽)。在高宽比的这个范围内，所述组合物可展现优良印刷适性。
太阳电池电极和包含所述太阳电池电极的太阳电池
本发明的其它方面涉及由所述太阳电池电极用的组合物形成的电极和包含所述电极的太阳电池。图1展示根据本发明的一个实施例的太阳电池。
参看图1，可通过在包含p层(或n层)101和n层(或p层)102(其将充当发射极)的晶片或衬底100上印刷组合物并进行烘烤来形成后电极210和前电极230。举例来说，通过在晶片的后表面上印刷组合物且在200℃到400℃下对所印刷的组合物进行干燥持续10秒到60秒而执行制备后电极的初步工艺。此外，可通过在晶片的前表面上印刷膏状物(组合物)且对所印刷的组合物进行干燥而执行制备前电极的初步工艺。接着，可通过在400℃到950℃下(在一个实施例中，在750℃到950℃下)烘烤晶片持续30秒到50秒而形成前电极和后电极。
接着，将参考实例来更详细地描述本发明。然而，应注意，提供这些实例只是为了进行说明且不应理解为限制本发明。
实例
实例1到14和对比实例1到3
实例1
作为粘合剂树脂，在60℃下将5重量％的乙基纤维素(STD4，陶氏化学公司(DowChemical Company))溶解在6.4重量％的丁基卡必醇(陶氏化学公司)中以制备有机载体，且将85重量％的具有2.0微米的平均粒径的球形银粉末(AG-4-8，同和高科有限公司(DowaHightech Co.，Ltd.))、3重量％的具有1.0微米的平均粒径的玻璃料(CI-124，韩国Particlogy有限公司(Particlogy Co.，Ltd.))、0.1重量％的作为表面张力改性剂的四乙二醇(西格玛奥德里奇有限公司(Sigma-Aldrich Inc.))、O.2重量％的分散剂BYK102(德国毕克化学公司(BYK-chemie))和0.3重量％的触变剂Thixatrol ST(海名斯有限公司(Elementis Co.))添加到有机载体，接着在3辊捏合机中混合并捏合，进而制备太阳电池电极用的组合物。通过丝网印刷在晶片的表面上以预定图案印刷所述组合物。所述组合物的性质通过以下方法来测量，且结果展示在下文的表2中。
实例2到14和对比实例1到3
以与实例1相同的方式制备太阳电池电极用的组合物，不同之处在于根据如表2和表3所列的量来使用所述组合物的组分。此后，通过丝网印刷来印刷所述组合物。
性质测量
触变指数(TI)的测量：根据使用旋转粘度计HBDV-II+Pro(布鲁克菲尔德有限公司)以14号心轴在23℃下测量的粘度值的比来计算触变指数。为了测量粘度，取样量杯完全填充以试样且装备有心轴。在温度稳定持续5分钟后，在以下维持时间(maintenance time)下测量粘度。
表1
1rpm 2rpm 5rpm 10rpm 20rpm 50rpm 100rpm
维持时间 60秒 30秒 15秒 15秒 15秒 15秒 15秒
方程式1中的触变指数(TI)基于所测量的粘度值来计算，且展示在表2和表3中。
性质评估
短路电流和转换效率的测量：通过丝网印刷以预定图案在单晶硅晶片的前表面上沉积实例和对比实例中所制备的组合物，接着在IR干燥炉中进行干燥。使这个过程所形成的电池在皮带式烘烤炉中在600℃到900℃下经受烘烤持续60到210秒，且使用太阳电池效率测试器CT-801(柏山有限公司(Pasan Co.，Ltd.))来评估短路电流(Isc)和转换效率(％)。
线宽的测量：通过丝网印刷，使用设计为具有40微米的线宽的丝网掩模在晶片的表面上以预定图案印刷如上所制备的太阳电池电极用的组合物中的每一者。对所印刷的晶片进行干燥、烘烤，且接着通过3D显微镜来观测，进而获得图案的线宽的测量值。
表2
表3
参看表2和表3，可见满足方程式1且使用具有40mN/m到65mN/m的表面张力的表面张力改性剂的实例1到14中的组合物具有优良的精细图案印刷适性，且使用这些组合物而制造的太阳电池电极展现优良转换效率。
应理解，可由所属领域的技术人员进行各种修改、改变、更改和等效实施例，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种太阳电池电极用的组合物，包括：导电粉末、玻璃料、有机载体以及0.1重量％到40重量％的表面张力改性剂，其中所述表面张力改性剂具有40mN/m到65mN/m的表面张力，且所述组合物具有3到10的触变指数TI，如方程式1所表示：
[方程式1]
触变指数TI＝(10rpm下的粘度/100rpm下的粘度)
在方程式1中，其中所述触变指数TI是通过代入使用旋转粘度计以14号心轴在每一转/分下且在23℃下测量的粘度值来计算，
其中所述表面张力改性剂包含选自由以下各者组成的群组中的至少一种化合物：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、碳酸丙烯酯、甲酰胺、丙三醇和糠醛，
其中所述有机载体包含粘合剂树脂和溶剂，且所述溶剂选自由以下各者组成的群组：己烷、甲苯、乙基溶纤剂、环己酮、丁基溶纤剂、丁基卡必醇、二丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇单甲醚、己二醇、萜品醇、酯醇、甲乙酮、苄醇、γ-丁内酯、乳酸乙酯和其组合。
2.根据权利要求1所述的太阳电池电极用的组合物，其中所述组合物包括：
50重量％到90重量％的所述导电粉末；
1重量％到15重量％的所述玻璃料；
5重量％到40重量％的所述有机载体；以及
0.1重量％到40重量％的所述表面张力改性剂。
3.根据权利要求1所述的太阳电池电极用的组合物，其中所述导电粉末包含选自由以下各者组成的群组中的至少一种金属粉末：银、金、钯、铂、铜、铬、钴、铝、锡、铅、锌、铁、铱、锇、铑、钨、钼、镍和氧化铟锡粉末。
4.根据权利要求1所述的太阳电池电极用的组合物，其中所述玻璃料包含含铅的玻璃料、无铅的玻璃料或其混合物。
5.根据权利要求1所述的太阳电池电极用的组合物，其中所述玻璃料具有0.1微米到5微米的平均粒径。
6.根据权利要求1所述的太阳电池电极用的组合物，还包括：
选自由以下各者组成的群组中的至少一种添加剂：分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、UV稳定剂、抗氧化剂和偶联剂。
7.一种太阳电池电极，其是使用根据权利要求1到6中任一项所述的太阳电池电极用的组合物而制造。
CN201410852237.2A 2014-04-10 2014-12-31 太阳电池电极用的组合物和使用其制造的电极 Active CN104979034B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2014-0043088 2014-04-10
KR1020140043088A KR20150117762A (ko) 2014-04-10 2014-04-10 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104979034A CN104979034A (zh) 2015-10-14
CN104979034B true CN104979034B (zh) 2019-04-09

Family

ID=54264562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410852237.2A Active CN104979034B (zh) 2014-04-10 2014-12-31 太阳电池电极用的组合物和使用其制造的电极

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10544314B2 (zh)
KR (1) KR20150117762A (zh)
CN (1) CN104979034B (zh)
TW (1) TWI556259B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101930284B1 (ko) * 2016-11-01 2018-12-19 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20190068352A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 셀
KR102220531B1 (ko) * 2018-04-23 2021-02-24 삼성에스디아이 주식회사 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
KR102406747B1 (ko) * 2018-12-21 2022-06-08 창저우 퓨전 뉴 머티리얼 씨오. 엘티디. 태양전지 전극 형성 방법 및 태양전지

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101840743A (zh) * 2010-05-06 2010-09-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种透明导电氧化物纳米粉体浆料的制备方法
CN102629496A (zh) * 2012-04-27 2012-08-08 西安银泰新能源材料科技有限公司 晶体硅太阳能电池正面电极无铅导电银浆料及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565764A (en) * 1982-09-10 1986-01-21 Canon Kabushiki Kaisha Microcapsule toner and process of making same
US6083426A (en) * 1998-06-12 2000-07-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Conductive paste
JP4393938B2 (ja) 2004-07-16 2010-01-06 信越化学工業株式会社 電極材料及び太陽電池、並びに太陽電池の製造方法
JP4709238B2 (ja) * 2008-02-08 2011-06-22 株式会社日立製作所 Ｃｕ系配線用材料およびそれを用いた電子部品
KR20100000685A (ko) 2008-06-25 2010-01-06 에스에스씨피 주식회사 전도성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극 제조방법
KR20100069950A (ko) 2008-12-17 2010-06-25 에스에스씨피 주식회사 태양전지용 전극, 그 제조방법 및 태양전지
US20120325308A1 (en) * 2009-10-13 2012-12-27 Lg Chem, Ltd. Silver paste composition and solar cell using the same
KR20130110960A (ko) * 2012-03-30 2013-10-10 삼성전자주식회사 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지
JP5598739B2 (ja) * 2012-05-18 2014-10-01 株式会社マテリアル・コンセプト 導電性ペースト
JP6065912B2 (ja) * 2012-08-31 2017-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池の製造方法
US10069021B2 (en) * 2012-10-12 2018-09-04 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Electro-conductive pastes with salts with an anion consisting of halogen and oxygen in solar cell applications
US20140287159A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Intrinsiq Materials, Inc. Conductive paste formulations for improving adhesion to plastic substrates
CN103400634B (zh) * 2013-07-22 2016-02-10 上海玻纳电子科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电银浆及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101840743A (zh) * 2010-05-06 2010-09-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种透明导电氧化物纳米粉体浆料的制备方法
CN102629496A (zh) * 2012-04-27 2012-08-08 西安银泰新能源材料科技有限公司 晶体硅太阳能电池正面电极无铅导电银浆料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10544314B2 (en) 2020-01-28
TWI556259B (zh) 2016-11-01
TW201539481A (zh) 2015-10-16
US20150291811A1 (en) 2015-10-15
CN104979034A (zh) 2015-10-14
KR20150117762A (ko) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104903973B (zh) 太阳能电池电极用组成物及由该组成物制造的电极
CN103811098B (zh) 用于太阳能电池电极的糊剂组合物以及使用其制造的电极
CN105741905B (zh) 用于太阳能电池电极的组合物和使用其制备的太阳能电池电极
CN104715804B (zh) 用于太阳能电池电极的组合物以及使用其制造的电极
CN103594140A (zh) 用于太阳能电池电极的糊剂组合物和使用其制备的电极
KR101882525B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
JP2016538708A (ja) 太陽電池電極形成用組成物およびそれにより製造された電極
CN108558220A (zh) 玻璃料、包含其的用于太阳能电池电极的组合物和使用其制作的电极
CN104979034B (zh) 太阳电池电极用的组合物和使用其制造的电极
CN108074993A (zh) 用于太阳能电池的前电极和包括其的太阳能电池
TWI595511B (zh) 用於形成太陽電池電極的組成物及使用該組成物製造的電極
TWI731243B (zh) 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的電極
KR102040302B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
TWI741283B (zh) 用於太陽能電池電極的組成物以及太陽能電池
TWI663739B (zh) 用於太陽電池電極的組成物及使用其製作的太陽電池電極
KR101748006B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20160121474A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN103137241A (zh) 用于太阳能电池电极的膏糊组合物、利用膏糊组合物制作的电极、及包括电极的太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210303

Address after: 88 Xinzhu 2nd Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: CHANGZHOU JUHE NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Address before: South Korea Gyeonggi Do Yongin Giheung tribute District Road No. 150-20

Patentee before: Samsung SDI Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right