CN109215839B - 太阳能电池电极的组合物及使用其制作的太阳能电池电极 - Google Patents

太阳能电池电极的组合物及使用其制作的太阳能电池电极 Download PDF

Info

Publication number
CN109215839B
CN109215839B CN201810418747.7A CN201810418747A CN109215839B CN 109215839 B CN109215839 B CN 109215839B CN 201810418747 A CN201810418747 A CN 201810418747A CN 109215839 B CN109215839 B CN 109215839B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mol
solar cell
composition
cell electrode
glass frit
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
CN201810418747.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109215839A (zh
Inventor
许伦旼
具永权
庾相勋
李廷喆
金艺眞
金哲奎
李性恩
李智先
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
Changzhou Fusion New Material 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 Changzhou Fusion New Material Co Ltd filed Critical Changzhou Fusion New Material Co Ltd
Publication of CN109215839A publication Critical patent/CN109215839A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109215839B publication Critical patent/CN109215839B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/122—Silica-free oxide glass compositions containing oxides of As, Sb, Bi, Mo, W, V, Te as glass formers
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/14—Silica-free oxide glass compositions containing boron
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/14—Silica-free oxide glass compositions containing boron
    • C03C3/142—Silica-free oxide glass compositions containing boron containing lead
    • 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
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/04—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing zinc
    • 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
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/10—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead
    • 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
    • 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
    • C03C8/16—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions with vehicle or suspending agents, e.g. slip
    • 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • 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
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • 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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/068—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties
    • 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
    • C03C2205/00—Compositions applicable for the manufacture of vitreous enamels or glazes
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV 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

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

Abstract

本文公开一种用于太阳能电池电极的组合物及使用所述组成物制作的太阳能电池电极。所述用于太阳能电池电极的组合物包含：导电粉；玻璃料；以及有机载体，其中以氧化物含量计，所述玻璃料含有20mol％到40mol％的碱金属、20mol％到30mol％的锌(Zn)及7mol％到20mol％的镁(Mg)。

Description

太阳能电池电极的组合物及使用其制作的太阳能电池电极
[相关申请的交叉参考]
本申请主张在2017年7月6日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2017-0086148号的权利，所述韩国专利申请的全部公开内容并入本申请供参考。
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能电池电极的组合物及一种使用所述组合物制作的电极。
背景技术
太阳能电池利用将日光的光子转换成电力的p-n结(p-n junction)的光生伏打效应(photovoltaic effect)来产生电力。在太阳能电池中，分别在具有p-n结的半导体晶片或衬底的上表面及下表面上形成前电极及后电极。然后，由进入半导体晶片的日光诱发p-n结处的光生伏打效应，且通过p-n结处的光生伏打效应而产生的电子经由电极向外部提供电流。太阳能电池的电极是通过施用电极组合物、对所述电极组合物进行图案化及烘烤而形成在晶片上。
作为电极组合物，使用包含导电粉、玻璃料及有机载体的导电膏组合物。玻璃料用于对半导体晶片上的减反射膜进行熔融，从而在导电粉与晶片之间形成电接触。
然而，在电极组合物的烘烤期间，由于导电粉在电极边缘处沉淀，可能会发生阴影损耗(shadow loss)，且减反射膜可能会受到过度刻蚀，从而造成电极的串联电阻(Rs)、开路电压(open-circuit voltage)(Voc)及短路电流(Isc)减小。
因此，需要一种可使阴影损耗及复合损耗(recombination loss)最小化从而改善太阳能电池电极的电特性的用于太阳能电池电极的组合物。
本发明的背景技术公开在未经审查的日本专利公开第2012-084585号中。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可使在用于太阳能电池电极的组合物的烘烤期间的阴影损耗最小化从而增大太阳能电池电极的电阻的用于太阳能电池电极的组合物，以及一种使用所述组合物制作的电极。
本发明的另一目的是提供一种可防止在用于太阳能电池电极的组合物的烘烤期间发生过度刻蚀从而改善太阳能电池电极的电性质的用于太阳能电池电极的组合物，以及一种使用所述组合物制作的电极。
本发明的这些目的及其他目的可通过以下阐述的本发明来实现。
本发明的一个方面涉及一种用于太阳能电池电极的组合物。
所述用于太阳能电池电极的组合物包含：导电粉；玻璃料；以及有机载体，其中以氧化物含量计，所述玻璃料含有20mol％到40mol％的碱金属、20mol％到30mol％的锌(Zn)及7mol％到20mol％的镁(Mg)。
在所述玻璃料中，以氧化物含量计，所述碱金属对镁(Mg)的摩尔比可介于1:1到6:1范围内。
所述玻璃料还含有碲(Te)且满足方程式1：
[方程式1]
0.4≤(MZn+MAL)/MTe≤4.0
(其中在以氧化物含量计进行测量时，MZn表示锌(Zn)的mol％，MAL表示碱金属的mol％，且MTe表示碲(Te)的mol％)。
所述碱金属可包含锂(Li)、钠(Na)及钾(K)中的至少一者。
所述玻璃料可包含以下中的至少一者：铅(Pb)-碲(Te)-碱金属-锌(Zn)-镁(Mg)-氧(O)玻璃料、铋(Bi)-碲(Te)-碱金属-锌(Zn)-镁(Mg)-氧(O)玻璃料及铅(Pb)-铋(Bi)-碲(Te)-碱金属-锌(Zn)-镁(Mg)-氧(O)玻璃料。
所述玻璃料还可含有硼(B)。
所述组合物可包含：67.5重量％到96.5重量％的所述导电粉；0.1重量％到20重量％的所述玻璃料；以及1重量％到30重量％的所述有机载体。
所述组合物可包含：67.5重量％到96.5重量％的所述导电粉；0.1重量％到3.0重量％的所述玻璃料；以及1重量％到30重量％的所述有机载体。
所述组合物还可包含选自由分散剂、触变剂、塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外线(ultraviolet，UV)稳定剂、抗氧化剂及偶合剂组成的群组的至少一种添加剂。
本发明的另一方面涉及一种太阳能电池电极。
所述太阳能电池电极可使用上述用于太阳能电池电极的组合物来制作。
本发明提供一种可使阴影损耗最小化、增大电阻且防止过度刻蚀从而改善太阳能电池电极的电性质的用于太阳能电池电极的组合物以及一种使用所述组合物制作的电极。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的太阳能电池的示意图。
图2是在实例1中制作的太阳能电池的前指状电极(finger electrode)的表面图像。
图3是在实例3中制作的太阳能电池的前指状电极的表面图像。
图4是在实例7中制作的太阳能电池的前指状电极的表面图像。
图5是在比较例1中制作的太阳能电池的前指状电极的表面图像。
[符号的说明]
10：衬底；
11：半导体衬底；
12：射极；
21：后电极；
23：前电极；
100：太阳能电池；
R：电阻器。
具体实施方式
以下，将详细地阐述本发明的实施例。
将不再对可能不必要地使本发明的主题模糊不清的已知功能及构造予以赘述。
除非上下文另外清晰地指明，否则本文所使用的单数形式“一(a、an)”及“所述(the)”旨在也包括复数形式。此外，当在本说明书中使用用语“包括(comprises、comprising、includes和/或including)”时，是指明所陈述特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
另外，除非另外阐明，否则在分析组件时会考虑到误差范围(margin of error)。
此外，本文用于表示某一值的范围的‘X到Y’意指‘大于或等于X且小于或等于Y’。
本文中，包含在玻璃料中的每一元素金属的含量(mol％)可通过电感耦合等离子体-发射光谱法(inductively coupled plasma-optical emission spectrometry，ICP-OES)来测量。具体来说，电感耦合等离子体-发射光谱法可包括：对样本进行预处理、制备标准溶液以及通过对分析目标的浓度进行测量及转换来计算所述样本中的每一元素金属的含量。在样本的预处理操作中，可将预定量的样本溶解在酸性溶液中且接着进行加热以发生碳化。此处，酸性溶液可包括例如硫酸(H2SO4)溶液。可用例如蒸馏水或过氧化氢(H2O2)等溶剂将经碳化样本稀释到使得能够对分析目标进行分析的适当程度。有鉴于电感耦合等离子体-发射光谱测定仪的元素检测能力，经碳化样本可被稀释约10,000倍。在用电感耦合等离子体-发射光谱测定仪进行测量时，可利用标准溶液(例如，用于测量元素的分析目标标准溶液)对经预处理样本进行校准。举例来说，可通过以下方式来计算玻璃料中每一元素的摩尔含量：将标准溶液引入到电感耦合等离子体-发射光谱测定仪中，且利用外标法(external standard method)来绘制校准曲线，然后利用电感耦合等离子体-发射光谱测定仪对经预处理样本中的每一元素金属的浓度(ppm)进行测量及转换。
用于太阳能电池电极的组合物
根据本发明的一种用于太阳能电池电极的组合物包含导电粉、玻璃料及有机载体，其中以氧化物含量计，所述玻璃料含有20mol％到40mol％的碱金属、20mol％到30mol％的锌(Zn)及7mol％到20mol％的镁(Mg)。
现在，将更详细地阐述根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物的每一组分。
导电粉
导电粉用于对用于太阳能电池电极的组合物赋予导电性。根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物可包含金属粉(例如银(Ag)粉或铝(Al)粉)作为导电粉。举例来说，导电粉可为银粉。导电粉可具有纳米级粒度或微米级粒度。举例来说，导电粉可为具有数十纳米到数百纳米的粒径或具有数微米到数十微米的粒径的银粉。作为另一选择，导电粉可为具有不同粒度的两种或更多种银粉的混合物。
导电粉可具有各种颗粒形状，例如球形、薄片形或非晶形颗粒形状，对此并无限制。
导电粉可具有0.1μm到10μm、具体来说0.5μm到5μm的平均粒径(D50)。在此平均粒径范围内，所述组合物可减小太阳能电池的接触电阻及线电阻。此处，可在经由超声波作用在25℃下将导电粉分散在异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)中达3分钟之后，利用例如型号1064D的粒度分析仪(西莱斯有限公司(CILAS Co.,Ltd.))对平均粒径进行测量。
在用于太阳能电池电极的组合物中，可存在67.5重量％到96.5重量％、具体来说75重量％到95重量％的量的导电粉。在此范围内，所述组合物可提高太阳能电池的转换效率且可易于制备成膏形式。举例来说，在用于太阳能电池电极的组合物中，可存在67.5重量％、68重量％、69重量％、70重量％、71重量％、72重量％、73重量％、74重量％、75重量％、76重量％、77重量％、78重量％、79重量％、80重量％、81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、95重量％、96重量％或96.5重量％的量的导电粉。
玻璃料
玻璃料用于通过在用于太阳能电池电极的组合物的烘烤工艺期间对减反射层进行刻蚀并对导电粉进行熔融而在射极区(emitter region)中形成银晶粒(silver crystalgrains)。此外，玻璃料会改善导电粉与晶片的粘合力，且在烘烤工艺期间被软化以降低烘烤温度。
以氧化物含量计，玻璃料可含有20mol％到40mol％的碱金属、20mol％到30mol％的锌(Zn)及7mol％到20mol％的镁(Mg)。当玻璃料含有处于这些范围内的碱金属、锌及镁时，玻璃料可防止用于太阳能电池电极的组合物在烘烤工艺期间伸展从而使阴影损耗最小化，且可增加烘烤工艺之后玻璃中的导电粉的沉淀从而增大太阳能电池电极的电阻。如果玻璃料不含有碱金属、锌及镁中的任一者或碱金属的量、锌的量及镁的量处于上述范围之外，则可无法防止组合物伸展。玻璃料除碱金属、锌及镁以外还可包含余量的金属化合物。
举例来说，以氧化物含量计，玻璃料可含有20mol％、21mol％、22mol％、23mol％、24mol％、25mol％、26mol％、27mol％、28mol％、29mol％、30mol％、31mol％、32mol％、33mol％、34mol％、35mol％、36mol％、37mol％、38mol％、39mol％或40mol％的量的碱金属。
举例来说，以氧化物含量计，玻璃料可含有20mol％、21mol％、22mol％、23mol％、24mol％、25mol％、26mol％、27mol％、28mol％、29mol％或30mol％的量的锌(Zn)。
举例来说，以氧化物含量计，玻璃料可含有7mol％、8mol％、9mol％、10mol％、11mol％、12mol％、13mol％、14mol％、15mol％、16mol％、17mol％、18mol％、19mol％或20mol％的量的镁(Mg)。
碱金属可包含锂(Li)、钠(Na)及钾(K)中的至少一者。
在玻璃料中，以氧化物含量计，碱金属对镁(Mg)的摩尔比可介于1:1到6:1范围内。在此范围内，玻璃料可在提高太阳能电池的填充因数及转换效率的同时提供太阳能电池的电性质之间的良好平衡。
玻璃料还可含有碲(Te)且满足方程式1：
[方程式1]
0.4≤(MZn+MAL)/MTe≤4.0
(其中在以氧化物含量计进行测量时，MZn表示锌(Zn)的mol％，MAL表示碱金属的mol％，且MTe表示碲(Te)的mol％)。
具体来说，(MZn+MAL)/MTe可介于1到2范围内。在此范围内，玻璃料可提高太阳能电池的电性质、填充因数及转换效率。
以氧化物含量计，玻璃料可含有10mol％到53mol％、具体来说20mol％到50mol％、更具体来说25mol％到45mol％的量的碲(Te)。在此范围内，玻璃料可改善太阳能电池的电性质。具体来说，以氧化物含量计，玻璃料可含有10mol％、11mol％、12mol％,13mol％、14mol％、15mol％、16mol％、17mol％、18mol％、19mol％、20mol％、21mol％、22mol％、23mol％、24mol％、25mol％、26mol％、27mol％、28mol％、29mol％、30mol％、31mol％、32mol％、33mol％、34mol％、35mol％、36mol％、37mol％、38mol％、39mol％、40mol％、41mol％、42mol％、43mol％、44mol％、45mol％、46mol％、47mol％、48mol％、49mol％、50mol％、51mol％、52mol％或53mol％的量的碲(Te)
玻璃料可包含以下中的至少一者：铅(Pb)-碲(Te)-碱金属-锌(Zn)-镁(Mg)-氧(O)玻璃料、铋(Bi)-碲(Te)-碱金属-锌(Zn)-镁(Mg)-氧(O)玻璃料及铅(Pb)-铋(Bi)-碲(Te)-碱金属-锌(Zn)-镁(Mg)-氧(O)玻璃料。
玻璃料还可含有硼(B)。当玻璃料还含有硼(B)时，以氧化物含量计，玻璃料可含有0mol％到10mol％、具体来说0.5mol％到7mol％的量的硼(B)。在此范围内，玻璃料可改善太阳能电池的电性质。举例来说，以氧化物含量计，玻璃料可含有0mol％、0.5mol％、1mol％、2mol％、3mol％、4mol％、5mol％、6mol％、7mol％、8mol％、9mol％或10mol％的量的硼(B)。
玻璃料可为不含铅的玻璃料。
可通过所属领域中已知的任何典型方法来制备玻璃料。举例来说，可通过以下方式来制备玻璃料：使用球磨机(ball mill)或行星式磨机(planetary mill)将上述组分混合，在900℃到1300℃下熔融混合物，并将熔融混合物淬火到25℃，然后使用盘磨机(diskmill)、行星式磨机等来粉碎所获得的产物。
在用于太阳能电池电极的组合物中，可存在0.1重量％到20重量％、具体来说0.1重量％到10重量％、更具体来说0.1重量％到2.8重量％、仍更优选地0.1重量％到2.0重量t％的量的玻璃料。举例来说，在用于太阳能电池电极的组合物中，可存在0.1重量％、0.5重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或20重量％的量的玻璃料。
包含以特定量含有碱金属、锌及镁的玻璃料的用于太阳能电池电极的组合物即使使用相对少量的玻璃料仍可改善太阳能电池电极的电性质。因此，用于太阳能电池电极的组合物可防止在组合物的烘烤期间发生过度刻蚀，从而最终提高太阳能电池的转换效率。
有机载体
有机载体通过与用于太阳能电池电极的组合物的无机组分进行机械混合而对所述组合物赋予适合于印刷的粘度及流变特性。
有机载体可为用于太阳能电池电极的组合物中所使用的任何典型有机载体，且可包含粘合剂树脂、溶剂等。
粘合剂树脂可选自丙烯酸酯树脂或纤维素树脂。一般使用乙基纤维素作为所述粘合剂树脂。另外，粘合剂树脂可选自乙基羟乙基纤维素、硝基纤维素、乙基纤维素与酚树脂的掺合物、醇酸树脂、酚树脂、丙烯酸酯树脂、二甲苯树脂、聚丁烷树脂(polybutaneresin)、聚酯树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、乙酸乙烯酯树脂、木松香、醇的聚甲基丙烯酸酯等。
溶剂可选自由以下组成的群组：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、萜品醇、甲基乙基酮、苯甲醇、γ-丁内酯及乳酸乙酯。这些溶剂可单独使用或以其混合物形式使用。
在用于太阳能电池电极的组合物中，可存在1重量％到30重量％的量的有机载体。在此范围内，有机载体可对所述组合物提供足够的粘合强度及良好的可印刷性。举例来说，在用于太阳能电池电极的组合物中，可存在1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％或30重量％的量的有机载体。
添加剂
根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物根据需要还可包含任何典型添加剂以增强流动性、工艺性质及稳定性。添加剂可包括分散剂、触变剂、塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂、偶合剂等。这些添加剂可单独使用或以其混合物形式使用。以用于太阳能电池电极的组合物的总重量计，可存在0.1重量％到5重量％的量的添加剂，但所述添加剂的含量可根据需要进行改变。举例来说，以用于太阳能电池电极的组合物的总重量计，可存在0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％或5重量％的量的添加剂。
太阳能电池电极及包括所述太阳能电池电极的太阳能电池
本发明的其他方面涉及一种由用于太阳能电池电极的组合物形成的电极以及一种包括所述电极的太阳能电池。图1示出根据本发明的一个实施例的太阳能电池。
参照图1，根据本发明的此实施例的太阳能电池100包括衬底10、形成在衬底10的前表面上的前电极23及形成在衬底10的背表面上的后电极21。
在一个实施例中，衬底10可为上面形成有p-n结的衬底。具体来说，衬底10可包括半导体衬底11及射极12。更具体来说，衬底10可为通过用n型掺杂剂对p型半导体衬底11的一个表面进行掺杂以形成n型射极12所制备的衬底。作为另一选择，衬底10可为通过用p型掺杂剂对n型半导体衬底11的一个表面进行掺杂以形成p型射极12所制备的衬底。此处，半导体衬底11可为p型衬底或n型衬底。P型衬底可为掺杂有p型掺杂剂的半导体衬底11，且n型衬底可为掺杂有n型掺杂剂的半导体衬底11。
在对衬底10、半导体衬底11等的说明中，将此种衬底的光进入衬底所经过的表面称为前表面(光接收表面)。另外，将衬底的与前表面相对的表面称为背表面。
在一个实施例中，半导体衬底11可由晶体硅半导体或化合物半导体形成。此处，晶体硅可为单晶的或多晶的。作为晶体硅，可使用例如硅晶片。
此处，p型掺杂剂可为包含例如硼、铝或镓等III族元素的材料。此外，n型掺杂剂可为包含例如磷、砷或锑等V族元素的材料。
可使用根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物来制作前电极23和/或后电极21。具体来说，可使用包含银粉作为导电粉的组合物来制作前电极23，且可使用包含铝粉作为导电粉的组合物来制作后电极21。可通过将用于太阳能电池电极的组合物印刷到射极12上、然后进行烘烤来形成前电极23，且可通过对半导体衬底11的背表面施加用于太阳能电池电极的组合物、然后进行烘烤来形成后电极21。
接下来，将参照实例更详细地阐述本发明。然而，应注意，提供这些实例仅用于说明，而不应理解为以任何方式限制本发明。
此外，为清晰起见，将不再对所属领域中的技术人员所显而易见的细节予以赘述。
实例1
作为有机粘合剂，将2.0重量％的乙基纤维素(STD4，陶氏化学公司(DowChemicalCompany))在60℃下充分溶解在6.75重量％的萜品醇(日本萜烯化学有限公司(NipponTerpene Chemicals Inc.))中，且接着向此粘合剂溶液中添加了平均粒径为2.0μm的球形银粉(AG-4-8，同和高级技术有限公司(Dowa Hightech Co.,Ltd.))90.0重量％及平均粒径为1.0μm且含有表1所列量的金属氧化物的玻璃料1.25重量％，然后在3辊捏合机中进行混合及捏合，从而制备用于太阳能电池电极的组合物。
实例2到实例11以及比较例1到比较例10
除了将玻璃料的组成改变为如表1所列以外，以与实例1相同的方式制备了用于太阳能电池电极的组合物。
表1
Figure BDA0001650151180000101
Figure BDA0001650151180000111
性质评估
(1)开路电流(short circuit current，Isc，单位：A)、开路电压(open-circuitvoltage，Voc，单位：mV)及串联电阻(serial resistance，Rs，单位：mΩ)：通过以预定图案进行网版印刷、然后在红外(infrared，IR)干燥炉中进行干燥，将在实例及比较例中制备的每一用于太阳能电池电极的组合物沉积到晶片的前表面上。使根据此程序形成的电池在600℃到900℃下在带型烘烤炉中经受烘烤60秒到210秒，并接着使用传递长度方法(Transfer Length Method，TLM)测定仪关于开路电流(Isc)、开路电压(Voc)及串联电阻(Rs)进行了评估。结果示于表2中。
(2)填充因数(％)及效率(％)：通过以预定图案进行网版印刷、然后在红外干燥炉中进行干燥，将在实例及比较例中制备的每一用于太阳能电池电极的组合物沉积到晶片的前表面上。接着，将铝膏印刷到晶片的背表面上并以与上述相同的方式进行了干燥。将根据此程序形成的电池在400℃到900℃下在带型烘烤炉中经受烘烤30秒到180秒，并接着使用太阳能电池效率测定仪CT-801(帕桑有限公司(Pasan Co.,Ltd.))关于填充因数(fillfactor，FF，％)及转换效率(conversion efficiency，Eff.，％)进行了评估。结果示于表2中。
(3)图2到图5示出通过对实例1、实例3及实例7以及比较例1的用于太阳能电池电极的组合物进行烘烤而制作的指状电极的图像。
表2
Figure BDA0001650151180000112
Figure BDA0001650151180000121
如图2至图5所示，可以看到，与比较例1相比，实例1、实例3及实例7防止用于太阳能电池电极的组合物在烘烤工艺期间伸展的效果优异。
如表2所示，可以看到，使用其中碱金属的含量、锌的含量及镁的含量落在本文所述范围内的根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物制作的太阳能电池电极表现出良好的电性质、填充因数及转换效率。
相反地，与实例的太阳能电池电极相比，不含根据本发明的玻璃料的比较例1到比较例4的太阳能电池电极表现出差的性质。具体来说，其中锌的含量处于本文所述范围之外的比较例5及比较例6的太阳能电池电极表现出高串联电阻；其中锂的含量处于本文所述范围之外的比较例7及比较例8的太阳能电池电极表现出低短路电流；且其中镁的含量处于本文所述范围之外的比较例9及比较例10的太阳能电池电极表现出低短路电流或高串联电阻并因此差的转换效率。
尽管本文已阐述了一些实施例，然而应理解，在不背离本发明的精神及范围的条件下，所属领域中的技术人员可作出各种修改、变型及更改。因此，应理解，提供前述实施例仅用于说明，而不应被理解为以任何方式限制本发明。

Claims (9)

1.一种用于太阳能电池电极的组合物，其特征在于，包含：
导电粉；
玻璃料；以及
有机载体，
其中以氧化物含量计，所述玻璃料含有20mol％到40mol％的碱金属、20mol％到30mol％的锌、7mol％到20mol％的镁及25mol％到45mol％的量的碲，
其中所述玻璃料满足方程式1：
[方程式1]
1.0≤(MZn+MAL)/MTe≤4.0
其中在以氧化物含量计进行测量时，MZn表示锌的mol％，MAL表示所述碱金属的mol％，且MTe表示碲的mol％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以氧化物含量计，所述碱金属对镁的摩尔比介于1:1到6:1范围内。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述碱金属包含锂、钠及钾中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述玻璃料包含以下中的至少一者：铅-碲-碱金属-锌-镁-氧玻璃料、铋-碲-碱金属-锌-镁-氧玻璃料及铅-铋-碲-碱金属-锌-镁-氧玻璃料。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述玻璃料还含有硼。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，包含：
67.5重量％到96.5重量％的所述导电粉；
0.1重量％到20重量％的所述玻璃料；以及
1重量％到30重量％的所述有机载体。
7.根据权利要求6所述的组合物，其特征在于，在所述用于太阳能电池电极的组合物中存在0.1重量％到3.0重量％的所述玻璃料。
8.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，还包含：选自由分散剂、触变剂、塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂及偶合剂组成的群组的至少一种添加剂。
9.一种太阳能电池电极，其特征在于，使用根据权利要求1到8中任一项所述的用于太阳能电池电极的组合物来制作。
CN201810418747.7A 2017-07-06 2018-05-04 太阳能电池电极的组合物及使用其制作的太阳能电池电极 Active CN109215839B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170086148A KR20190005463A (ko) 2017-07-06 2017-07-06 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR10-2017-0086148 2017-07-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109215839A CN109215839A (zh) 2019-01-15
CN109215839B true CN109215839B (zh) 2021-07-06

Family

ID=64904061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810418747.7A Active CN109215839B (zh) 2017-07-06 2018-05-04 太阳能电池电极的组合物及使用其制作的太阳能电池电极

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10570054B2 (zh)
KR (1) KR20190005463A (zh)
CN (1) CN109215839B (zh)
TW (1) TWI687384B (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5559509B2 (ja) * 2009-10-28 2014-07-23 昭栄化学工業株式会社 太陽電池電極形成用導電性ペースト
JP5011428B2 (ja) 2010-10-07 2012-08-29 昭栄化学工業株式会社 太陽電池素子並びにその製造方法
US20140239238A1 (en) * 2011-09-29 2014-08-28 Noritake Co., Limited Lead-free conductive paste composition for solar cells
JP2015050349A (ja) 2013-09-02 2015-03-16 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 太陽電池素子およびその製造方法並びにファイヤースルー用アルミニウムペースト
JP6768668B2 (ja) * 2014-12-30 2020-10-14 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ハロゲンフリー難燃性感圧性接着剤及びテープ
KR101696985B1 (ko) 2014-12-30 2017-01-17 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극　형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101859017B1 (ko) 2015-12-02 2018-05-17 삼성에스디아이 주식회사 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지
GB201601034D0 (en) * 2016-01-20 2016-03-02 Johnson Matthey Plc Conductive paste,electrode and solar cell
US10134925B2 (en) * 2016-04-13 2018-11-20 E I Du Pont De Nemours And Company Conductive paste composition and semiconductor devices made therewith
KR20180046809A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 삼성에스디아이 주식회사 태양전지용 핑거 전극의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190010081A1 (en) 2019-01-10
KR20190005463A (ko) 2019-01-16
TW201906797A (zh) 2019-02-16
US10570054B2 (en) 2020-02-25
CN109215839A (zh) 2019-01-15
TWI687384B (zh) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101696968B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101982412B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN107527674B (zh) 用于形成太阳能电池电极的组成物和太阳能电池电极
US9911872B2 (en) Composition for forming electrode of solar cell, and electrode manufactured using same
KR20180017071A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
US9944802B2 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode produced from same
KR101731674B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN109215839B (zh) 太阳能电池电极的组合物及使用其制作的太阳能电池电极
TWI731236B (zh) 用於形成太陽電池電極的組成物及使用其製備的太陽電池電極
CN108695012B (zh) 用于形成太阳能电池电极的组合物及使用其制备的电极
KR20150072994A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN109935641B (zh) 用于形成太阳能电池电极的组成物和使用其制备的电极
CN108022670B (zh) 用于形成太阳电池电极的组合物及使用其制备的电极
KR101691694B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20180000632A (ko) P형 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이를 이용해 제조된 전극 및 p형 태양전지
KR20160048313A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210302

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

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

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

Applicant before: Samsung SDI Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant