CN108630337A - 用于形成电极的组合物、使用其制造的电极及太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于形成太阳能电池用电极的组合物，包含导电粉末、玻璃料、有机粘合剂以及溶剂，其中有机粘合剂包含具有由化学式1表示的结构单元的纤维素类化合物，使用用于形成太阳能电池用电极的组合物制造太阳能电池电极，并且太阳能电池包含所述电极。化学式1的每个取代基的定义与具体实施方式中相同。本发明的用于形成电极的组合物具有改善的印刷特征、分散性和储存稳定性。[化学式1]

Description

用于形成电极的组合物、使用其制造的电极及太阳能电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0033217号的优先权和权益，所述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
公开了用于形成电极的组合物、使用其制造的电极以及太阳能电池。
背景技术
太阳能电池使用将日光的光子转换成电的p-n结(p-njunction)的光生伏打效应(photovoltaic effect)来产生电能。在太阳能电池中，前电极和后电极分别形成于具有p-n结的半导体衬底(半导体晶圆)的前表面和后表面上。通过进入衬底的日光诱发p-n结的光生伏打效应并且由p-n结的光生伏打效应产生的电子经由电极流向外部来提供电子流。
可以在衬底的表面上通过对用于形成电极的组合物进行图案化和烧制而形成具有预定图案的太阳能电池的电极。
已知太阳能电池的转换效率通过以下方式提高：改善电极与衬底的接触特性并，以使接触电阻(Rc)和串联电阻(Rs)减到最小；或用有机材料将丝网掩模的图案线宽调节得较小，并因此形成细线和增加短路电流(Isc)。然而，用丝网掩模减小电极图案的线宽的方法可能会导致串联电阻(Rs)增加并且使精细图案的连续可印刷性劣化。
电极组合物包含有机载剂(organic vehicle)以赋予适用于印刷的粘度和流变学特征，并且有机载剂一般包含有机粘合剂和溶剂。
可以增加有机粘合剂的量或可以使用高分子量聚合物以便增加分散性和储存稳定性。
然而，当增加有机粘合剂的量时，电阻也可能在电极形成期间增加，并且当使用高分子量有机粘合剂时，即使在高剪切速率下仍可能由于粘度增加而存在拖尾现象(tailingphenomenon)和印刷缺陷的问题。
发明内容
一个实施例提供一种用于形成电极的组合物，其由于经改性的纤维素类有机粘合剂而具有改善的粘合力并且具有改善的印刷特征、分散性和储存稳定性。
另一个实施例提供一种使用所述用于形成电极的组合物制造的电极。
又一个实施例提供一种包含所述电极的太阳能电池。
根据一个实施例，用于形成太阳能电池用的电极的组合物包含导电粉末、玻璃料、有机粘合剂以及溶剂，其中所述有机粘合剂包含纤维素类化合物并且所述纤维素类化合物包含由化学式1表示的结构单元。
[化学式1]
在化学式1中，
R1、R2以及R3独立地是氢、经取代或未经取代的C1至C15烷基、经取代或未经取代的C2至C15烯基、经取代或未经取代的C3至C20环烷基、经取代或未经取代的C3至C20杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C20芳基、经取代或未经取代的C3至C20杂芳基或由化学式2表示的官能团，
其限制条件是R1、R2以及R3中的至少一个是由化学式2表示的官能团，
[化学式2]
其中，在化学式2中，
R4至R7独立地是氢、羟基或经取代或未经取代的C1至C15烷基，或R5和R7彼此连接形成稠环，
X是氧或硫，
L1是经取代或未经取代的C1至C15亚烷基，
n1至n5独立地是0或1的整数，其限制条件是n1至n5不同时是0，当n4是1的整数时，n1至n3中的一个或多个必须是1的整数，以及
R8由化学式3-1或化学式3-2表示，
[化学式3-1]
[化学式3-2]
其中，在化学式3-1和化学式3-2中，
R9至R13独立地是经取代或未经取代的C1至C15烷基，以及
m是1至100的整数。
在化学式2中，n1、n2、n4以及n5可独立地是1的整数，n3可以是0的整数，并且R4可以是羟基。
在化学式2中，n1、n2、n4和n5可独立地是1的整数，n3可以是0的整数，R4可以是羟基，并且R5和R7可以彼此连接形成C3至C10环烷烃环。
在化学式2中，n2、n3、n4和n5可独立地是1的整数，n1可以是0的整数，并且R6可以是经取代或未经取代的C1至C15烷基。
在化学式2中，n3和n5可独立地是1的整数，并且n1、n2以及n4可独立地是0的整数。
由化学式2表示的官能团可以由化学式2-1至化学式2-4中的一个表示。
[化学式2-1]
[化学式2-2]
[化学式2-3]
[化学式2-4]
在化学式2-1至化学式2-4中，
L1是经取代或未经取代的C1至C15亚烷基，以及
R8由化学式3-1或化学式3-2表示，
[化学式3-1]
[化学式3-2]
其中，在化学式3-1和化学式3-2中，
R9至R13独立地是经取代或未经取代的C1至C15烷基，以及
m是1至100的整数。
纤维素类化合物的重量平均分子量(Mw)可以是5,000g/mol至200,000g/mol。
用于形成太阳能电池用电极的组合物可以包含60重量％至95重量％的导电粉末；0.5重量％至20重量％的玻璃料；0.1重量％至20重量％的有机粘合剂；以及余量的溶剂，按用于形成太阳能电池用电极的组合物的总量计。
玻璃料可以包含至少由以下各项中选出的金属元素：铅(Pb)、碲(Te)、铋(Bi)、锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)。
溶剂可以包含由以下各项中选出的至少一种：甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、脂肪醇(aliphatic alcohol)、α-萜品醇(α-terpineol)、β-萜品醇、二氢-萜品醇、乙二醇、乙二醇单丁基醚、丁基溶纤剂乙酸酯以及2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇异丁酸酯(2，2，4-trimethyl-1，3-pentanediol isobutyrate)(泰萨醇(Texanol))。
用于形成太阳能电池用电极的组合物还可以包含由以下各项中选出的至少一种添加剂：表面处理剂、分散剂、触变剂、粘度稳定剂、塑化剂、消泡剂、颜料、紫外(ultraviolet，UV)稳定剂、抗氧化剂以及偶合剂。
另一个实施例提供一种使用所述用于形成太阳能电池用电极的组合物制造的电极。
另一个实施例提供一种包含所述电极的太阳能电池。
太阳能电池可具有钝化发射极和后电池(passivated emitter and rear cell，PERC)结构。
用于形成电极的组合物具有改善的粘合力、印刷特征、分散性以及储存稳定性。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的太阳能电池结构的示意图。
图2是示出根据另一个实施例的具有PERC(钝化发射极和后电池)结构的太阳能电池的示意图。
附图标号说明
100、200：太阳能电池；
120、220：前电极；
130、240：后电极；
111、211：p层(或n层)；
113、213：n层(或p层)；
110、210：衬底；
230：后钝化层；
232：孔。
具体实施方式
在下文中，将参照附图在下文中更全面地描述本公开，在这些附图中示出了本发明的示例性实施例。如所属领域的技术人员应认识到，可以各种不同方式来修改所描述的实施例，这些修改都不脱离本发明的精神或范围。
在附图中，为清楚起见放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在说明书通篇，相同参考标号表示相同元件。应理解，当一个元件，如层、膜、区域或衬底被称为“在”另一个元件“上”时，其可以直接在另一个元件上，或还可以存在插入元件。相比之下，当元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，不存在插入元件。
如本文所用，当不另外提供特定定义时，“经取代的”是指至少一个氢被由以下各项中选出的取代基置换：卤素(F、Cl、Br或I)、羟基、C1至C20烷氧基、硝基、氰基、氨基、亚氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C30芳基、C3至C20环烷基、C3至C20环烯基、C3至C20环炔基、C2至C20杂环烷基、C2至C20杂环烯基、C2至C20杂环炔基、C3至C30杂芳基或其组合。
如本文所用，当不另外提供特定定义时，术语“杂”可以指经至少一个N、O、S和P杂原子取代，代替环状取代基中的至少一个C。
如本文所用，当不另外提供特定定义时，“*”指示连接相同或不同原子或化学式的点。
根据一个实施例的用于形成电极的组合物包含导电粉末；玻璃料；有机粘合剂；以及溶剂。
在下文中，详细描述用于形成电极的组合物的每种组分。
用于形成电极的组合物可使用金属粉末作为导电粉末。金属粉末可以包含由以下各项中选出的至少一种金属：银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、锇(OS)、铱(Ir)、铼(Re)、钛(Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、钼(Mo)、钒(V)、锌(Zn)、镁(Mg)、钇(Y)、钴(Co)、锆(Zr)、铁(Fe)、钨(W)、锡(Sn)、铬(Cr)以及锰(Mn)，但不限于此。
导电粉末的粒度(particle size)可以是纳米级或微米级。举例来说，导电粉末的粒度可以是几十纳米至数百纳米或数微米至几十微米。在其它实施例中，导电粉末可以是具有不同粒度的两种或多于两种类型银粉的混合物。
导电粉末可以具有球形、薄片形或无定形的粒子形状。导电粉末的平均粒径(D50)可以是0.1μm至10μm，例如0.5μm至5μm。可以在室温(20℃至25℃)下通过超声波处理3分钟，以将导电粉末分散于异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)中后，使用例如型号1064D(西莱斯有限公司(CILAS Co.，Ltd.))设备测量平均粒径。在这些范围内，组合物可提供低接触电阻和低线路电阻。
导电粉末可以按用于形成太阳能电池用的电极的组合物的总量(100重量％)计，以60重量％至95重量％、例如70重量％至90重量％的量存在。在这些范围内，可以防止转换效率由于电阻增加而劣化，并且还可以防止由有机载剂的相对减少导致的糊状物难以形成。
玻璃料可以通过蚀刻抗反射层和熔融导电粉末而用以增强导电粉末与晶圆或衬底之间的粘合力并在发射极区中形成银晶体颗粒，从而在用于形成太阳能电池用的电极的组合物的烧制工艺(firing process)期间减小接触电阻。另外，在烧结工艺(sinteringprocess)期间，玻璃料可以被软化并且可以降低烧制温度。
当增加太阳能电池的面积以便提高太阳能电池效率时，存在太阳能电池的接触电阻可能增加的可能性。因此，需要将对p-n结的影响减到最小，同时使串联电阻减到最小。另外，烧制温度可以随具有不同薄层电阻(sheet resistance)的各种晶圆的用途增加而在广泛范围内变化。需要玻璃料确保足够的热稳定性以耐受广泛范围的烧制温度。
玻璃料可以是铅玻璃料和无铅玻璃料中的一种或多种，其一般在用于形成太阳能电池用的电极的组合物中使用。
玻璃料可以包含由以下各项中选出的至少一种金属元素：铅(Pb)、碲(Te)、铋(Bi)、锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)。
玻璃料可以通过任何通用方法由金属元素的氧化物制备。举例来说，金属氧化物可以通过以下方式获得：以预定比率混合金属元素的氧化物，使混合物熔融，对所得物进行淬火，并且接着粉碎经淬火的产物。可以使用球磨机或行星式磨机进行混合工艺。熔融工艺可以在700℃至1300℃下进行，并且淬火可以在室温(20℃至25℃)下进行。可以使用(但不限于)盘磨机或行星式磨机进行粉碎工艺。
玻璃料的平均粒径(D50)可以是0.1μm至10μm，并且可以按用于形成太阳能电池用的电极的组合物的总量(100重量％)计，以0.5重量％至20重量％的量存在。在这些范围内，玻璃料可以确保太阳能电池电极极好的粘附强度，而不使电极的电特性劣化。
玻璃料可以具有球形形状或无定形形状。在一个实施例中，可以使用具有不同转变温度的两种不同类别的玻璃料。举例来说，可以混合转变温度范围介于大于或等于200℃至小于或等于350℃的第一玻璃料和转变温度范围介于大于350℃至小于或等于550℃的第二玻璃料。
用于形成太阳能电池电极的(糊状物)组合物包含具有由化学式1表示的结构单元的纤维素类化合物作为有机粘合剂。
[化学式1]
在化学式1中，
R1、R2以及R3独立地是氢、经取代或未经取代的C1至C15烷基、经取代或未经取代的C2至C15烯基、经取代或未经取代的C3至C20环烷基、经取代或未经取代的C3至C20杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C20芳基、经取代或未经取代的C3至C20杂芳基或由化学式2表示的官能团，
其限制条件是R1、R2以及R3中的至少一个是由化学式2表示的官能团，
[化学式2]
其中，在化学式2中，
R4至R7独立地是氢、羟基或经取代或未经取代的C1至C15烷基，或R5和R7彼此连接形成稠环，
X是氧或硫，
L1是经取代或未经取代的C1至C15亚烷基，
n1至n5独立地是0或1的整数，其限制条件是n1至n5不同时是0，当n4是1的整数时，n1至n3中的一个或多个必须是1的整数，以及
R8由化学式3-1或化学式3-2表示，
[化学式3-1]
[化学式3-2]
其中，在化学式3-1和化学式3-2中，
R9至R13独立地是经取代或未经取代的C1至C15烷基，以及
m是1至100的整数。
在常规上，使用纤维素类粘合剂和丙烯酸类粘合剂作为有机粘合剂，并且具体来说，乙基纤维素广泛用于相同工业领域。然而，关于有机粘合剂，可商购的乙基纤维素粘合剂树脂(例如，Ethocel STD系列，陶氏化学公司(DOW Chemical Company))一般经由简单添加使用，而不修改其化学结构。
另外，使用各种添加剂(增稠剂、增塑剂、分散剂等等)改善可印刷性、分散性、储存稳定性等等，但是可能具有在烧制之后增加残余物的问题等等，并且在制造太阳能电池用的电极期间造成电阻增加的副作用。此外，当使用丙烯酸类粘合剂时，已知如在丝网印刷期间拖尾等缺陷。
另一方面，根据一个实施例的有机粘合剂是通过使包含羟基的乙基纤维素结构单元改性并且确切地说，用如环氧基、丙烯酸酯基和/或羧基等官能团使乙基纤维素结构单元中的羟基改性来获得。换句话说，具有与纤维素和/或纤维素衍生物分子结构中的羟基具有反应性的官能团(环氧基、丙烯酸酯基和/或羧基)的硅酮化合物可用于合成经硅酮化合物改性的纤维素和/或纤维素衍生物。这种合成的经硅酮化合物改性的纤维素和/或纤维素衍生物(有机粘合剂)具有对有机组合物(溶剂、其它添加剂等等)有亲和力的纤维素部分和对糊状物组分当中的导电粉末、玻璃料等等有亲和力的硅部分，并且因此可以最终改善糊状物的分散性。另外，有机粘合剂可以长期防止粘度劣化、相分离等等并对储存稳定性起作用。此外，有机粘合剂在丝网印刷工艺(具体来说烧制工艺)期间将导电粉末包围在糊状物中，但是纤维素和/或纤维素衍生物的碳环通过在高温(至多900℃)下加热断开并留下Si组分，并且此Si组分可以改善电极与Si-晶圆之间的粘附性。
根据一个实施例，包含有机粘合剂的用于太阳能电池电极的糊状物组合物与包含常规乙基纤维素粘合剂的糊状物组合物相比，其改善印刷特征(宽度减小、厚度增加、纵横比(aspect ratio)增加等等)，因此可以实现极好的电阻率特征并且由于极好的可印刷性获得高纵横比并因此获得具有高分辨率(resolution)的电极图案。
举例来说，当乙基纤维素结构单元中的羟基经环氧基改性时，由化学式1表示的结构单元具有由化学式2表示的官能团(n1、n2、n4以及n5独立地是1的整数，n3是0的整数，并且R4是羟基)。举例来说，由化学式2表示的官能团可以由化学式2-1至化学式2-4中的一个表示。
[化学式2-1]
[化学式2-2]
[化学式2-3]
[化学式2-4]
在化学式2-1至化学式2-4中，
L1是经取代或未经取代的C1至C15亚烷基，并且R8由化学式3-1或化学式3-2表示。
在改性之前的有机粘合剂可以包含5至30个、例如10至20个包含羟基的乙基纤维素结构单元，并且包含羟基和多分散指数(PDI)为7至10的寡聚物(oligomer)或聚合物。
确切地说，纤维素类化合物(经改性的有机粘合剂)的重量平均分子量(Mw)可以是5,000g/mol至200,000g/mol。
当纤维素类化合物用作有机粘合剂时，尽管在比制造太阳能电池的烧制温度低的烧制温度下烧制，仍可以提供具有改善效率的太阳能电池。另外，当有机粘合剂的分子量减小时，可以增加用于形成电极的组合物中有机粘合剂的量，并且因此，有机粘合剂可以改善用于形成电极的组合物的流动行为和触变性(thixotropy)并且因此可改善可印刷性。因此，包含有机粘合剂的用于形成电极的组合物可以适用于形成具有PERC(钝化发射极和后电池(passivated emitter and rear cell))结构的太阳能电池的电极。
稍后将描述PERC(钝化发射极和后电池)构造的太阳能电池。
用于形成太阳能电池用的电极的组合物可以包含60重量％至95重量％的导电粉末；0.5重量％至20重量％的玻璃料；0.1重量％至20重量％的有机粘合剂；以及余量的溶剂(稍后将描述)，按用于形成太阳能电池用的电极的组合物的总量计。在所述范围内，用于形成太阳能电池用电极的组合物可以具有适当粘度并防止对衬底的粘附性劣化，并且还可能由于有机粘合剂在烧制期间的不顺分解而具有高电阻，并防止电极在烧制期间开裂、断开、具有针孔(pin hole)等等。
溶剂可以具有100℃或更大的沸点，并且可以是甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、脂肪醇、α-萜品醇、β-萜品醇、二氢-萜品醇、乙二醇、乙二醇单丁基醚、丁基溶纤剂乙酸酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇异丁酸酯(泰萨醇)，其可以单独使用或以两个或多于两个的组合形式使用。
按用于形成太阳能电池用的电极的组合物计，溶剂可以余量存在，例如按用于形成太阳能电池用的电极的组合物的总量(100重量％)计的1重量％至30重量％。在所述范围内，可以确保足够的粘附强度和极好的印刷特征。
除构成元素以外，用于形成太阳能电池用的电极的组合物根据需要还可以包含典型添加剂，以便增强流动特性、加工特性和稳定性。添加剂可以包含表面处理剂、分散剂、触变剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外(UV)稳定剂、抗氧化剂或偶合剂。这些添加剂可以单独使用或以其混合物形式使用。
按用于形成太阳能电池用的电极的组合物的总量(100重量％)计，这些添加剂可以0.1重量％至5重量％的量存在，但是这个量可以根据需要而变化。可以考虑用于形成太阳能电池用的电极的组合物的印刷特征、分散性和储存稳定性，选择添加剂的量。
另一个实施例提供一种由用于形成太阳能电池用的电极的组合物形成的电极。
另外，又一个实施例提供一种包含所述电极的太阳能电池。
参照图1，说明根据一个实施例的太阳能电池。图1是示出根据一个实施例的太阳能电池结构的示意图。
参照图1，根据一个实施例的太阳能电池100包含前电极120和后电极130，它们是通过在包含p层(或n层)111和n层(或p层)113作为发射极的衬底110上印刷用于形成电极的组合物并对其进行烧制而形成。
举例来说，用于后电极130的现有制备步骤可以通过以下方式进行：将电极组合物印刷于晶圆的后表面上并在200℃至400℃下干燥10秒至60秒，使其干燥。另外，用于前电极120的现有制备步骤可以通过以下方式进行：将电极组合物印刷于晶圆的前表面上并使其干燥。随后，前电极120和后电极130可以在400℃至1,000℃、并且确切地说600℃至950℃下烧制30秒至240秒。
图2是示出根据另一个实施例的具有PERC(钝化发射极和后电池)结构的太阳能电池的示意图。
参照图2，在根据一个实施例的太阳能电池200中，前电极220和后电极240可以通过以下方式制造：在包含p层(或n层)211和n层(或p层)213作为发射极的衬底210上形成后钝化层230，孔232穿透后钝化层230，并且接着印刷用于形成电极的组合物并对其进行烧制。后钝化层230可以由能够在衬底210与后电极240之间提供电接触的介电材料形成。这一介电材料可以是氧化铝、氧化硅、氮化硅或其混合物。后钝化层230可以反射进入衬底210的光并因此减少后电极240吸收的光，因而增加由此产生的电流的量。
举例来说，可以将用于形成电极的组合物印刷涂布在衬底210的后钝化层230上并在200℃至400℃的温度下干燥10秒至60秒作为用于制造后电极240的预备步骤。另外，将用于形成电极的组合物印刷在衬底210的前表面上并干燥作为用于制造前电极220的预备步骤。随后，经涂布的衬底可以在400℃至900℃、例如600℃至900℃下烧制30秒至240秒以制造前电极220和后电极240。
在下文中，参照实例更详细地说明本公开。然而，这些实例是示例性的，并且本公开不限于此。
有机粘合剂的合成
合成实例1
在氮气氛围下，将50g乙基纤维素(Mw＝40,000，陶氏化学公司)和按1当量乙基纤维素计3当量的量的在末端具有甲基丙烯基(methacryl group)的经改性的硅酮化合物(经甲基丙烯基改性的硅酮，信越化学有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.))添加到装备有冷凝器的圆底烧瓶中的二甲亚砜(单体总重量的两倍重量)中，并使烧瓶中的温度升高到60℃，同时充分搅拌混合物。在取出预定量的二甲亚砜之后，将偶氮二异丁腈(axobisisobutyronitrile，AIBN)(按单体的总摩尔计，0.1当量)完全溶解于其中，将溶液经由滴液漏斗以逐滴方式缓慢添加到烧瓶中进行自由基反应。当添加完成时，在氮气氛围下在60℃下继续反应24小时。当反应完成时，所得物在正己烷中反复沉淀三次以去除非反应物和杂质并过滤。干燥获得的沉淀物以获得重量平均分子量(Mw)为50,000g/mol的聚合物1。
合成实例2
除使用在末端具有环氧基的经改性的硅酮化合物(经环氧基改性的硅酮，信越化学有限公司)代替在末端具有甲基丙烯基的经改性的硅酮化合物，并使用2-乙基己酸锡(II)(tin(II)2-ethylhexanoate)代替AIBN以外，根据与合成实例1相同的方法获得重量平均分子量(Mw)为55,000g/mol的聚合物2。
合成实例3
除使用甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate)代替在末端具有甲基丙烯基的经改性的硅酮化合物以外，根据与合成实例1相同的方法获得重量平均分子量(Mw)为47,000g/mol的聚合物3。
用于形成电极的组合物的制备
<实例1>
在60℃下将0.5重量％的根据合成实例1的有机粘合剂(聚合物1)充分溶解于作为溶剂的7.5重量％的泰萨醇(伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company))中，并向其中添加88.5重量％的平均粒径是2.0μm的球形银粉(AG-5-11F，同和高科技有限公司(DowaHightech Co.Ltd.))、3重量％的平均粒径是1.0μm的Bi-Te类无铅玻璃料粉末(ABT-1，旭硝子有限公司(Asahi Glass Co.，Ltd.))、0.2重量％的分散剂(BYK-102，毕克化学公司(BYK-Chemie))以及0.3重量％的触变剂(Thixatrol ST，海名斯公司(Elementis Co.))，并且接着用3辊磨机(3roll miller)混合并分散在其中以制备用于形成太阳能电池用的电极的组合物。
<实例2>
除使用聚合物2代替实例1的有机粘合剂以外，根据与实例1相同的方法制备用于形成太阳能电池用的电极的组合物。
<比较例1>
除使用聚合物3代替实例1的有机粘合剂以外，根据与实例1相同的方法制备用于形成太阳能电池用的电极的组合物。
<比较例2>
除使用乙基纤维素(STD4，Mw＝40，000，陶氏化学公司)代替实例1的有机粘合剂以外，根据与实例1相同的方法制备用于形成太阳能电池用的电极的组合物。
<比较例3>
在60℃下将0.5重量％的乙基纤维素(STD4，Mw＝40,000，陶氏化学公司)充分溶解于作为溶剂的7.5重量％的泰萨醇(伊士曼化学公司)中，并向其中添加88.5重量％的平均粒径是2.0μm的球形银粉(AG-5-11F，同和高科技有限公司)、3重量％的平均粒径是1.0μm的Bi-Te类无铅玻璃料粉末(ABT-1，旭硝子有限公司)、0.2重量％的分散剂(毕克化学公司，BYK-102)、0.1重量％的触变剂(Thixatrol ST，海名斯公司)以及0.2重量％的在末端具有甲基丙烯基的经改性的硅酮化合物(经甲基丙烯基改性的硅酮，信越有限公司)，并且接着用3辊磨机混合并分散在其中以制备用于形成太阳能电池用的电极的组合物。
电池的制造
通过使用丝网掩模将根据实例1和实例2以及比较例1至比较例3的用于形成电极的组合物分别丝网涂布在PERC(新加坡REC太阳能有限公司(REC Solar Pte，Ltd.Smgapole))的p型多晶硅晶圆的前表面上以印刷电极图案(指杆(finger bar))并通过使用红外线干燥锅炉干燥。随后，将包含铝(RX-8252X-2，如兴集团有限公司(Ruxing GroupCo.，Ltd.))的用于形成电极的组合物分别印刷在晶圆的后表面上，随后经由带式炉(belt-type furnace)在范围介于200℃至400℃的温度下干燥30秒，并接着在带式炉中在400℃至800℃下烧制40秒以制造太阳能电池。
评估
使用EL测试仪(MV科技公司(MV Tech Inc.))计数线开口的数目以便检查根据实例1和实例2以及比较例1至比较例3的前电极是否断开，使用VK设备(VK9710，基恩士公司(Keyence Corp.))测量电极线的线宽和厚度，并且使用太阳能电池效率测量设备(CT-801，帕山测量系统(Pasan Measurement Systems))测量效率，并且随后将结果在表1中示出。
(丝网掩模：SUS325类型/乳液厚度：15μm/指杆：线宽45μm，数目80)
(表1)
实例1 实例2 比较例1 比较例2 比较例3
在烧制后的线宽(μm) 61 62 68 63 72
在烧制后的厚度(μm) 16 17 12 14 11
纵横比(厚度/线宽) 0.26 0.27 0.18 0.22 0.15
可印刷性(断开的线的数目) ＜5 ＜5 ＞10 ＞5 ＞20
效率(％) 17.7 17.9 16.6 17.2 14.9
参照表1，通过分别使用包含根据一个实施例的有机粘合剂的根据实例1和实例2的用于形成太阳能电池用的电极的组合物制造的电极，与通过分别使用不包含根据一个实施例的有机粘合剂的根据比较例1和比较例3的用于形成太阳能电池用的电极的组合物制造的电极相比，实现显示高纵横比的线宽、极好的可印刷性以及低得多的生成断开线的比率。另外，包含通过分别使用根据实例1和实例2的用于形成太阳能电池用的电极的组合物制造的电极的电池，与包含通过分别使用根据比较例1和比较例3的用于形成太阳能电池用的电极的组合物制造的电极的电池相比，显示极大提高的效率。
虽然已结合目前视为实用示例实施例的内容来描述本发明，但应了解本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效配置。

Claims (14)

1.一种用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其特征在于，包括：
导电粉末、玻璃料、有机粘合剂以及溶剂，
其中所述有机粘合剂包含纤维素类化合物并且所述纤维素类化合物包含由化学式1表示的结构单元：
[化学式1]
其中，在化学式1中，
R1、R2以及R3独立地是氢、经取代或未经取代的C1至C15烷基、经取代或未经取代的C2至C15烯基、经取代或未经取代的C3至C20环烷基、经取代或未经取代的C3至C20杂环烷基、经取代或未经取代的C3至C20芳基、经取代或未经取代的C3至C20杂芳基或由化学式2表示的官能团，
其限制条件是R1、R2以及R3中的至少一个是由化学式2表示的官能团，
[化学式2]
其中，在化学式2中，
R4至R7独立地是氢、羟基或经取代或未经取代的C1至C15烷基，或R5和R7彼此连接形成稠环，
X是氧或硫，
L1是经取代或未经取代的C1至C15亚烷基，
n1至n5独立地是0或1的整数，其限制条件是n1至n5不同时是0，当n4是1的整数时，n1至n3中的一个或多个必须是1的整数，以及
R8由化学式3-1或化学式3-2表示，
[化学式3-1]
[化学式3-2]
其中，在化学式3-1和化学式3-2中，
R9至R13独立地是经取代或未经取代的C1至C15烷基，以及
m是1至100的整数。
2.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中在化学式2中，
n1、n2、n4以及n5独立地是1的整数，
n3是0的整数，以及
R4是羟基。
3.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中在化学式2中，
n1、n2、n4以及n5独立地是1的整数，
n3是0的整数，
R4是羟基，以及
R5和R7彼此连接形成C3至C10环烷烃环。
4.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中在化学式2中，
n2、n3、n4以及n5独立地是1的整数，
n1是0的整数，以及
R6是经取代或未经取代的C1至C15烷基。
5.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中在化学式2中，
n3和n5独立地是1的整数，以及
n1、n2以及n4独立地是0的整数。
6.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中所述由化学式2表示的官能团是由化学式2-1至化学式2-4中的一个表示：
[化学式2-1]
[化学式2-2]
[化学式2-3]
[化学式2-4]
其中，在化学式2-1至化学式2-4中，
L1是经取代或未经取代的C1至C15亚烷基，以及
R8由化学式3-1或化学式3-2表示，
[化学式3-1]
[化学式3-2]
其中，在化学式3-1和化学式3-2中，
R9至R13独立地是经取代或未经取代的C1至C15烷基，以及
m是1至100的整数。
7.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中所述纤维素类化合物的重量平均分子量是5,000g/mol至200,000g/mol。
8.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中所述组合物包含60重量％至95重量％的所述导电粉末；0.5重量％至20重量％的所述玻璃料；0.1重量％至20重量％的所述有机粘合剂；以及余量的所述溶剂。
9.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中所述玻璃料包含至少由以下各项中选出的金属元素：铅、碲、铋、锂、磷、锗、镓、铈、铁、硅、锌、钨、镁、铯、锶、钼、钛、锡、铟、钒、钡、镍、铜、钠、钾、砷、钻、锆、锰以及铝。
10.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中所述溶剂包含由以下各项中选出的至少一种：甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、脂肪醇、α-萜品醇、β-萜品醇、二氢-萜品醇、乙二醇、乙二醇单丁基醚、丁基溶纤剂乙酸酯以及2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇异丁酸酯。
11.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物，其中所述用于形成电极的组合物还包含表面处理剂、分散剂、触变剂、粘度稳定剂、增塑剂、消泡剂、颜料、紫外稳定剂、抗氧化剂或偶合剂。
12.一种太阳能电池电极，其特征在于，使用根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池用的电极的组合物制造。
13.一种太阳能电池，其特征在于，包括根据权利要求12所述的太阳能电池的电极。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池具有钝化发射极和后电池结构。
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