CN106297948A

CN106297948A - 用于太阳能电池工艺的导电浆料

Info

Publication number: CN106297948A
Application number: CN201510236993.7A
Authority: CN
Inventors: 柯宗羲; 陈彦彰; 彭治伟; 曹哲彰; 赖凡; 赖一凡
Original assignee: EXOJET TECHNOLOGY Corp
Current assignee: EXOJET TECHNOLOGY Corp
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2017-01-04

Abstract

一种用于太阳能电池工艺的导电浆料，包含一有机物载体、一导电材料及一玻璃介质，所述导电材料与所述玻璃介质分散于所述有机物载体内，所述玻璃介质分别包含重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间的二氧化硅、介于0.1wt.％至23wt.％之间的氧化铅、介于20wt.％至80wt.％之间的二氧化碲、介于5wt.％至35wt.％之间的三氧化二铋及介于0.1wt.％至20wt.％之间的氧化锌。藉由二氧化硅重量百分比的提升，不仅能够降低形成导电电极时的接触阻抗，更可提升所述导电浆料的黏稠度。

Description

用于太阳能电池工艺的导电浆料

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能电池的化学材料，尤其涉及一种用于太阳能电池工艺的导电浆料。

背景技术

传统的太阳能电池基本结构是藉由一p型半导体与一n型半导体相互接合而形成一太阳能电池基板，所述p型半导体与所述n型半导体之间会形成一p-n接面(p-n junction)，当接受太阳光照射时，太阳能电池会在所述p-n接面处产生电子电洞对(hole-electron pair)。由于所述p型半导体中具有较高的电洞密度；而在所述n型半导体中具有较高的电子密度，因此在所述p-n接面处，所述电子电洞对的电子会往所述n型半导体处移动，而所述电子电洞对的电洞则会往所述p型半导体处移动，进而产生电流，最后再利用导电电极将电流收集进行使用。前述的太阳能电池可参美国发明专利公开第US2013/0247976号、US 2014/0083489号。

一般而言，现有太阳能电池所使用的导电电极是以一导电浆料图案化涂布于所述太阳能电池基板上，所述导电浆料包含玻璃介质、导电材料以及有机载体。就现行应用而言，大多采用银或铝作为所述导电材料，如美国发明专利公开第US 2013/0026425号，揭示一种导电成分及其工艺，所述导电成分包括一导电功能混合物，其中所述导电功能混合物由一金属以及一金属氧化物组成，所述金属为主体且所述金属氧化物为填料，所述金属氧化物的重量百分比介于0.5wt.％至5wt.％之间，且所述金属氧化物包括氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化锆、氧化硅及其组合；或者，如美国发明专利公告第US 8,383,011号，揭示一种含有金属有机改性剂的导电油墨，含有一玻璃料、一导电物质、一有机介质及一或多种在焙烧后形成金属氧化物的金属有机成分，其中，所述金属有机成分含有铋金属有机物，且其足以在焙烧后形成至少lwt.％的金属氧化物，所述玻璃料包含氧化铋、二氧化硅、氧化硼、二氧化碲及其组合。

导电浆料中的玻璃介质，主要用于提升所述导电浆料的黏着性，并提供所述太阳能电池基板与所述金属电极之间良好的欧姆接触。当进行烧结工艺时，所述玻璃介质将会形成液态，除向所述太阳能电池基板发生扩散外，亦可能发生化学反应并生成产物，若所述玻璃介质的成分选择不佳，恐将发生所述太阳能电池基板与所述金属电极之间附着不佳、所述太阳能电池基板与所述金属电极之间未形成良好的欧姆接触阻抗或所述太阳能电池基板受污染等问题。因而影响太阳能电池的品质。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决现有用于太阳能电池的导电浆料，附着性以及欧姆接触阻抗不佳的问题。

为达上述目的，本发明提供一种用于太阳能电池工艺的导电浆料，包含一有机物载体、一导电材料以及一玻璃介质，所述导电材料与所述玻璃介质分散于所述有机物载体内，所述玻璃介质包含重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间的二氧化硅、重量百分比介于0.1wt.％至23wt.％之间的氧化铅、重量百分比介于20wt.％至80wt.％之间的二氧化碲、重量百分比介于5wt.％至35wt.％之间的三氧化二铋以及重量百分比介于0.1wt.％至20wt.％之间的氧化锌。

由上述可知，本发明用于太阳能电池工艺的导电浆料，藉由改变所述玻璃介质中的成分以及比例，使得所述导电浆料的特性改变，进而提升太阳能电池使用所述导电浆料形成导电电极时的效能。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1，为本发明应用于太阳能电池的结构示意图；

图2A～图2D，为本发明应用于太阳能电池的工艺步骤示意图。

具体实施方式

涉及本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

本发明提供一种用于太阳能电池工艺的导电浆料，包含一有机物载体、一导电材料以及一玻璃介质，所述导电材料与所述玻璃介质分散于所述有机物载体内，于本发明的一实施例中，所述导电材料可为银、银氧化物、银盐、铜、钯、铝或其组合，且所述导电材料在所述导电浆料的重量百分比介于80wt.％至95wt.％之间。所述有机物载体的材料可为乙基纤维素(Ethyl cellulose)、聚丙烯酸(Polyacrylic acid)、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、聚烯烃(Polyolefin)、聚酰亚胺(Polyamide)、羧酸(Carboxylic acid)、油酸(Oleic acid)、牛脂二胺二油酸盐(N-Tallow-1,3-diaminopropane dioleate)、二乙二醇丁醚(Diethylene glycol Butyl ether)、二乙二醇丁醚醋酸酯(2-(2-Butoxyethoxy)ethyl Acetate)、酯醇(Ester alcohol)、尼龙酸二甲酯(Dibasic ester)、松油醇(Terpineol)或前述的衍生物，且所述有机物载体的重量百分比介于5wt.％至20wt.％之间。

在本发明中，所述玻璃介质的重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间，所述玻璃介质包括重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间的二氧化硅、重量百分比介于0.1wt.％至23wt.％之间的氧化铅、重量百分比介于20wt.％至80wt.％之间的二氧化碲、重量百分比介于5wt.％至35wt.％之间的三氧化二铋以及重量百分比介于0.1wt.％至20wt.％之间的氧化锌。其中，二氧化硅为一玻璃形成剂(Glass former)，是做为玻璃网络主体，二氧化碲、氧化铅、氧化铋及氧化锌则做为玻璃中间体(Glass intermediates)。

当本发明应用于太阳能电池的正面银浆(即所述导电材料含有银)时，所述玻璃介质里的氧化铅及氧化锌将当作抗反射层(Anti-reflection coating)蚀刻剂，然在高温烧结的条件下，过多含量的氧化铅和氧化锌易造成欧姆接触电阻上升，氧化锌蚀刻过度甚至会造成电池短路。因此，本发明为利用二氧化硅的含量，控制所述导电浆料的玻璃软化点及黏度，来优化最终产品的接触阻抗及线宽来达到提升电池效率的目的。

另外，氧化碲的加入则能大幅提高银粉于接触介面的溶解再析出行为，因而降低接触电阻，此乃因氧化碲在高温时容易与银颗粒共溶形成碲化银等介稳定相，常温时银则又以纳米微粒等形式析出，若析出于硅晶片表面，则有助于形成硅-金属接面，即硅与金属将形成直接接触，此接触电阻较硅-氧化物(玻璃)-金属接面更低，从而有效降低介面电阻。

请续参阅图1以及图2A至图2D所示，其为本发明应用于一太阳能电池的结构示意图以及工艺步骤示意图，所述太阳能电池的工艺方法如下：

S1：形成一太阳能电池基板10，先准备一p型半导体基材11，并于所述p型半导体基材11上进行一掺杂工艺形成一n型半导体层12，所述p型半导体基材11与所述n型半导体层12形成所述太阳能电池基板10，所述p型半导体基材11可为单晶硅基板、多晶硅基板、砷化镓基板或披覆硅的半导体薄膜的基板；

S2：形成一抗反射层20，于所述n型半导体层12远离所述p型半导体基材11一侧形成所述抗反射层20，其中所述抗反射层20可经由溅射、化学气相沉积或其他类似方法所形成，而所述抗反射层20的材料可为氮化硅、二氧化钛或二氧化硅；

S3：形成一前导电浆料层30以及一后导电浆料层40，将本发明的所述导电浆料涂布于所述抗反射层20远离所述太阳能电池基板10一侧，以形成所述前导电浆料层30，并以一后电极导电浆料涂布于所述太阳能电池基板10远离所述抗反射层20一侧以形成所述后导电浆料层40，其中所述后电极导电浆料的导电金属可为镍、银、铝、铜、钯、金或锡等；

S4：烧结形成一前导电电极31以及一后导电电极41，进行一烧结工艺，使所述前导电浆料层30穿过所述抗反射层20与所述太阳能电池基板10的所述n型半导体层12相互键结连接，进而形成所述前导电电极31；另外，所述后导电浆料层40经过所述烧结工艺后形成所述后导电电极41，此与现有太阳能电池工艺相同，故不于本发明中赘述。

更进一步说明，由于所述导电浆料中的所述玻璃介质所含的二氧化硅重量百分比介于1wt.％至10wt.％之间，使所形成的所述前导电电极31层与所述n型半导体层12之间的接触阻抗得以降低，进而提升所述太阳能电池的效能；其次，所述导电浆料的黏稠度亦可获得提升，使得所述前导电浆料层30的线宽不因黏度过低而有所改变，即，所述导电浆料可避免线扩的问题，藉以稳定所述太阳能电池于工艺时的良率。

综上所述，由于本发明改变所述导电浆料的所述玻璃介质的成分与相关比例，并调控二氧化硅的重量百分比于0.1wt.％至10wt.％之间，使得所述前导电电极的图案能够稳定不扩散变形，且所述前导电电极与所述太阳能电池基板有更低的接触阻抗，进而提升所述太阳能电池的工艺良率以及光电转换效率。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种用于太阳能电池工艺的导电浆料，其特征在于，包含：

一有机物载体；

一分散于所述有机物载体内的导电材料；以及

一分散于所述有机物载体内的玻璃介质，所述玻璃介质包含重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间的二氧化硅、重量百分比介于0.1wt.％至23wt.％之间的氧化铅、重量百分比介于20wt.％至80wt.％之间的二氧化碲、重量百分比介于5wt.％至35wt.％之间的三氧化二铋以及重量百分比介于0.1wt.％至20wt.％之间的氧化锌。

2.如权利要求1所述的用于太阳能电池工艺的导电浆料，其特征在于，所述有机物载体的材料选自于乙基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚烯烃、羧酸、油酸、牛脂二胺二油酸盐、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、酯醇、尼龙酸二甲酯及松油醇所组成的群组。

3.如权利要求1所述的用于太阳能电池工艺的导电浆料，其特征在于，所述导电材料选自于银、银氧化物、银盐、铜、钯及铝所组成的群组。

4.如权利要求1所述的用于太阳能电池工艺的导电浆料，其特征在于，所述有机物载体的重量百分比介于5wt.％至20wt.％之间。

5.如权利要求1所述的用于太阳能电池工艺的导电浆料，其特征在于，所述导电材料的重量百分比介于80wt.％至95wt.％之间。

6.如权利要求1所述的用于太阳能电池工艺的导电浆料，其特征在于，所述玻璃介质的重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间。