CN109904242A - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池。所述太阳能电池包括：硅基底；和在所述硅基底上形成的电极，其中所述硅基底被形成有每5μm长度至少5个凸起部分，该凸起部分具有50nm或更高的截面高度(h)，和所述电极是由用于太阳能电池电极的组合物形成的，其包括导电粉末、有机载体和具有150℃至450℃的玻璃化转变温度(Tg)的玻璃料。

Description

太阳能电池
相关申请的引证
本申请要求2017年12月8日提交的韩国专利申请10-2017-0168655的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本申请涉及太阳能电池。
背景技术
太阳能电池使用将太阳光的光子转化成电力的PN结的光伏效应产生电力。在太阳能电池中，在具有PN结的半导体晶片或基底的上和下表面上分别形成前和后电极。然后，由进入所述半导体晶片的太阳光诱发在所述PN结处的光伏效应，并且由在所述PN结处的光伏效应产生的电子通过所述电极提供到外侧的电流。通过施加、图案化和烘烤用于太阳能电池电极的组合物而在所述晶片上形成所述太阳能电池的电极。
为了降低入射到太阳能电池的光的反射率以改进所述太阳能电池的效率，已经提出了一种方法，在该方法中，用抗反射膜构造和/或形成基底的表面。然而，这种方法不能提供充分的抗反射性能。
另外，所述方法具有的问题还在于电极可能对具有被构造的表面的基底具有差的粘附性。
因此，对于如下太阳能电池存在需求，所述太阳能电池可降低入射到其上的光的反射率并改进电极对基底的粘附性，从而表现出良好的电性能，例如接触电阻、串联电阻、短路电流和转换效率。
本发明的背景技术公开在日本待审专利申请2012-084585中。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种太阳能电池，该太阳能电池能够降低反射率，从而表现出改进的转换效率。
本发明的另一个方面是提供一种太阳能电池，该太阳能电池能够改进电极对基底的粘附性，从而表现出良好的电性能，例如接触电阻、串联电阻和短路电流。
本发明的这些和其它目的可通过如下所述的本发明的实施方式实现。
本发明的一个方面涉及太阳能电池。
所述太阳能电池包括：硅基底；和在所述硅基底上形成的电极，其中所述硅基底被形成有每5μm长度至少5个凸起部分，该凸起部分具有50nm或更高的截面高度(h)，和所述电极是由用于太阳能电池电极的组合物形成的，所述用于太阳能电池电极的组合物包括导电粉末、有机载体和具有150℃至450℃的玻璃化转变温度(Tg)的玻璃料。
所述玻璃料可具有300℃至650℃的结晶温度(Tc)。
所述玻璃料可具有350℃至700℃的熔点(Tm)。
所述玻璃料可由金属氧化物形成，其中所述金属氧化物可包括至少一种选自碲(Te)、锂(Li)、锌(Zn)、铋(Bi)、铅(Pb)、钠(Na)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、钨(W)、镁(Mg)、钼(Mo)、铯(Cs)、锶(Sr)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)、铝(Al)和硼(B)的元素金属。
所述玻璃料可包括选自Bi-Te-O玻璃料、Pb-Bi-O玻璃料、Pb-Te-O玻璃料、Te-B-O玻璃料、Te-Ag-O玻璃料、Pb-Si-O玻璃料、Bi-Si-O玻璃料、Te-Zn-O玻璃料、Bi-B-O玻璃料、Pb-B-O玻璃料、Bi-Mo-O玻璃料、Mo-B-O玻璃料和Te-Si-O玻璃料的至少一种。
所述玻璃料可具有0.1μm至10μm的粒径。
所述用于太阳能电池电极的组合物可包括：60重量％至95重量％的所述导电粉末；0.1重量％至20重量％的所述玻璃料；和1重量％至30重量％的所述有机载体。
所述用于太阳能电池电极的组合物可进一步包括至少一种选自分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、UV稳定剂、抗氧化剂和偶联剂的添加剂。
本发明提供一种太阳能电池，该太阳能电池能够降低反射率，从而表现出改进的转换效率，并且能够改进电极对基底的粘附性，从而表现出良好的电性能，例如接触电阻、串联电阻和短路电流。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的示意图。
图2是示例性说明根据本发明的凸起部分的定义的图。
图3是显示根据本发明的太阳能电池的凸起部分的电子显微镜图。
图4是对比例3(通常基底的表面)的电子显微镜图。
图5是根据本发明的实施例的基底的表面的电子显微镜图。
<附图标记列表>
10：基底
11：半导体基底
12：发光体
21：后电极
23：前电极
发明详述
下文中，将详细描述本发明的实施方式。
可能不必要地使本发明的主题不清楚的已知功能和构造的描述将被省略。
如本文中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”也意欲包括复数形式，除非上下文明确另外指出。另外，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”，当在本说明书中使用时，明确指出存在声称的特征、整数、步骤、操作、要素、组分和/或它们的组，但不排除存在或添加一种或多种其它特征、整数、步骤、操作、要素、组分和/或它们的组。
另外，除非另外说明，在组分分析中考虑误差幅度。
如本文中使用的，术语“金属氧化物”可指一种金属氧化物或多种金属氧化物。
此外，“X至Y”，如本文中用于代表特定数值的范围，意思是“大于或等于X并小于或等于Y”。
如本文中使用的，表述“基底具有凸起部分，该凸起部分具有50nm或更高的高度(h)”意思是所述部分高于周围表面并具有500nm或更小的直径，和在所述硅基底的截面图(参见图2)中，从所述部分的顶点到连接所述部分的两侧的线的垂直距离为50nm或更大。图3是定义根据本发明的凸起部分的硅基底的实际截面图。
太阳能电池
根据本发明的一个实施方式的太阳能电池将参照图1进行描述。图1是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的示意图。
根据这个实施方式的太阳能电池100可包括硅基底10和在硅基底10上形成的电极。特别地，所述太阳能电池可包括形成在硅基底10的前表面上的前电极23。硅基底10可以是具有在其上形成的PN结的基底，并且可以在硅基底10的背表面上形成后电极21。特别地，硅基底10可包括半导体基底11和发光体12。更特别地，硅基底10可以是通过如下方式制备的基底：用n型掺杂剂掺杂p型半导体基底11的一个表面以形成n型发光体12。可选地，硅基底10可以是通过如下方式制备的基底：用p型掺杂剂掺杂n型半导体基底11的一个表面以形成p型发光体12。此处，半导体基底11可以是p型基底或n型基底。所述p型基底可以是用p型掺杂剂掺杂的半导体基底11，和所述n型基底可以是用n型掺杂剂掺杂的半导体基底11。
在硅基底10、半导体基底11和类似物的说明中，这样的基底的表面(光通过该表面进入所述基底)被称为前表面(光接收表面)。另外，与所述前表面相对的基底的表面被称为背表面。
在一个实施方式中，半导体基底11可以由结晶硅形成或者是化合物半导体。此处，所述结晶硅可以是单晶的或多晶的。作为所述单晶硅，例如可以使用硅晶片。
此处，所述p型掺杂剂可以是包括第III族元素的材料，所述第III族元素例如硼、铝或镓。另外，所述n型掺杂剂可以是包括第V族元素的材料，所述第V族元素例如磷、砷或锑。
可以使用如下所述的用于太阳能电池电极的组合物制造后电极21和/或前电极23。特别地，可以通过如下方法制造所述后电极和/或所述前电极：在所述方法中，通过印刷将所述用于太阳能电池电极的组合物沉积在所述基底上，随后烘烤。
根据这个实施方式的太阳能电池100包括硅基底10和在基底10上形成的电极，其中所述硅基底可被形成有每5μm长度5个或更多个，特别地5至100个，更特别地5至50个凸起部分，该凸起部分在截面图中具有50nm或更高的高度(h)。
所述具有5个或更多个凸起部分的硅基底可具有比通常的Si晶片更高的表面粗糙度，从而进一步降低了太阳光的反射率，并且可具有提高的与所述电极的接触面积，从而在接触电阻(Rc)和短路电流(Isc)方面提供良好的性能。
为了在所述硅基底上形成纳米构造(或凸起部分)，存在两种主要方法：湿蚀刻和干蚀刻。湿蚀刻的代表性实例是金属催化的化学蚀刻(MCCE)。例如，通过锯损伤去除(sawdamage removal，SDR)方法移除由金刚石锯切导致的锯损伤，随后通过MCCE形成纳米构造。此处，“MCCE”指如下方法：用硝酸银(AgNO3)逐步蚀刻Si基底的表面，随后移除银纳米粒子，即副产物。干蚀刻的代表性实例是反应性离子蚀刻(RIE)，其中，使用等离子体干蚀刻经历SDR的硅晶片。此处SF6/O2气体用于产生等离子体，并需要将用作掩膜的SiOF层移除。
在本发明中，所述硅基底的纳米构造(或者凸起部分的数量)是通过湿蚀刻控制的。
在另一个实施方式中，根据本发明的太阳能电池可进一步包括在硅基底10的前表面上的抗反射膜(未示出)。另外，可在硅基底10的背表面上按顺序形成背场层(未示出)、抗反射膜(未示出)和后电极21。此处，可以母线模式形成前电极23或后电极21。
下文中，为了说明的方便，根据本发明的太阳能电池的每个组件将在假设半导体基底11是p型基底的基础上被描述。然而，应当理解本发明不限于其，并且半导体基底11可以是n型基底。
用n型掺杂剂掺杂p型基底11的一个表面以形成n型发光体12，从而建立PN结。此处，可以在所述半导体基底和所述发光体之间的界面处建立所述PN结。在所述PN结中产生的电子可被前电极23收集。
基底10可在其前表面上具有被构造的结构。所述被构造的结构可使用本领域中已知的典型方法，诸如蚀刻，通过基底10的前表面的表面处理形成。所述被构造的结构用于聚集进入所述基底的前表面的光。所述被构造的结构可具有金字塔形状、方形蜂窝形状、三角形蜂窝形状和类似形状。因此，所述被构造的结构允许增加光到达所述PN结的量并降低光的反射率，从而使光损耗最小化。
根据本发明，具有所述被构造的结构的硅基底可进一步包括凸起部分，从而进一步降低太阳光的反射率，同时提供在接触电阻(Rc)和短路电流(Isc)方面的进一步改进的性能。
所述p型基底可在其背表面上形成有背场(BSF)层，该背场层能够诱发背场(BSF)效应。
通过用高浓度p型掺杂剂掺杂p型半导体基底11的背表面形成所述背场层。所述背场层具有比p型半导体基底11更高的掺杂浓度，其在所述背场层和p型半导体基底11之间导致电势差。这使得在p型半导体基底11中产生的电子难以迁移向所述基底的背表面，从而防止了与金属的复合，从而降低了电子损耗。因此，开路电压(Voc)和填充因子二者都可以被增加，从而改进了太阳能电池效率。
另外，可在n型发光体12的上表面和所述背场层的下表面分别形成第一抗反射膜(未示出)和/或第二抗反射膜。
所述第一和第二抗反射膜可降低光的反射率，同时增加在特定波长下的光的吸收。另外，所述第一和第二抗反射膜可增加与在硅基底10的表面上存在的硅的接触效率，从而改进了太阳能电池效率。因此，所述第一和第二抗反射膜可包括反射较少的光和表现出电绝缘性的材料。另外，所述第一和第二抗反射膜可具有不平整表面，或者可具有与在所述基底上形成的被构造的结构相同的形式。在这种情况下，可降低入射光的反射损耗。
所述第一和第二抗反射膜可包括例如氧化物、氮化物和氧氮化物中的至少一种，所述氧化物包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2或TiO4)、氧化镁(MgO)、氧化铈(CeO2)或它们的组合；所述氮化物包括氮化铝(AlN)、氮化硅(SiNx)、氮化钛(TiN)或它们的组合；所述氧氮化物包括氧氮化铝(AlON)、氧氮化硅(SiON)、氧氮化钛(TiON)或它们的组合。在这种情况下，所述第一和第二抗反射膜可表现出进一步改进的抗反射效率。
所述抗反射膜可通过例如原子层沉积(ALD)、真空沉积、大气压化学气相沉积、等离子体增强的化学气相沉积和类似方法形成。
在一个实施方式中，所述抗反射膜可通过等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)由氮化硅(SiNx)或类似物形成。再比如，所述抗反射膜可通过原子层沉积(ALD)由氧化铝(Al2O3)或类似物形成。
在一个实施方式中，可在硅基底10的前表面上形成所述第一抗反射膜，并且所述第一抗反射膜可具有单层或多层结构。
当用硼掺杂p型半导体基底11的背表面以形成所述背场层时，可在所述背场层的下表面上形成所述第二抗反射膜(未示出)。所述第二抗反射膜可进一步提高开路电压。
在形成所述抗反射膜后，可形成电连接于n型发光体层12的前电极23和电连接于p型基底11的后电极21。前电极23允许由所述n型发光体收集的电子向其中迁移。后电极21与所述p型基底电连通并起到电流流动穿过的路径的作用。
在这个实施方式中，前电极23和后电极21可由所述用于太阳能电池电极的组合物形成。
例如，可将所述用于太阳能电池电极的组合物通过印刷沉积在所述PN结基底的背表面上。然后，通过如下过程进行制备所述后电极的初步方法：在约200℃至约400℃下干燥10至60秒。另外，可通过如下过程进行制备所述前电极的初步方法：在所述PN结基底的前表面上印刷所述用于太阳能电池电极的组合物，随后干燥所印刷的组合物。然后可通过如下过程形成所述前电极和所述后电极：在约400℃至约950℃下，例如在约750℃至约950℃下烘烤约30至180秒。
当根据本发明的这个实施方式的前电极或后电极由如下所述的用于太阳能电池电极的组合物形成时，所述硅基底可对尽管具有所述凸起部分的电极仍表现出良好的粘附性，从而在接触电阻、串联电阻等方面提供进一步改进的性能。
用于太阳能电池电极的组合物
根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物包括导电粉末、有机载体和具有150℃至450℃的玻璃化转变温度(Tg)的玻璃料。
现在将更详细描述根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物的每种组分。
导电粉末
根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物可包括银(Ag)粉末作为所述导电粉末。所述银粉末可具有纳米或微米级颗粒尺寸。例如，所述银粉末可具有几十至数百纳米的平均粒径，或几个至几十微米的平均粒径。可选地，所述银粉末可以是两种或更多种类型的具有不同颗粒尺寸的银粉末的混合物。
所述银粉末可具有例如球状、片状或无定形的粒子形状。
可在将所述导电粉末经由超声处理在25℃下分散在异丙醇(IPA)中3分钟后使用例如Model 1064D(CILAS Co.,Ltd.)测量所述平均粒径。所述导电粉末可以基于所述用于太阳能电池电极的组合物总重量计约60重量％至约95重量％的量存在。在这个范围内，所述组合物可降低太阳能电池电极的电阻，从而改进太阳能电池的转换效率。另外，可容易地以糊状物的形式制备所述组合物。特别地，所述银粉末可以基于所述用于太阳能电池电极的组合物总重量计60重量％至95重量％的量存在。在这个范围内，所述组合物可改进太阳能电池的转换效率并且可容易地以糊状物的形式制备。
玻璃料
所述玻璃料用于通过如下过程在发光体区域中形成银晶粒：在所述用于太阳能电池电极的组合物的烘烤过程中蚀刻抗反射层和熔融所述导电粉末。另外，所述玻璃料改进了所述导电粉末对晶片的粘附性并且在所述烘烤过程中被软化以降低烘烤温度。
所述玻璃料可具有150℃至450℃，特别地180℃至400℃的玻璃化转变温度(Tg)。在这个范围内，所述组合物可被良好地沉积在具有凸起部分的硅基底上，并且可具有对所述基底良好的粘附性，从而进一步改进电性能，例如接触电阻和串联电阻。如果所述玻璃料的玻璃化转变温度(Tg)低于150℃，则所述组合物展开并且因此难以形成为电极，而如果所述玻璃料的玻璃化转变温度(Tg)超过450℃，则所述组合物不能充分地渗透在所述凸起部分之间并且因此对所述基底具有低的粘附性，以及因此具有差的电性能。
所述玻璃料可具有300℃至650℃，特别地300℃至600℃的结晶温度(Tc)。另外，所述玻璃料可具有350℃至700℃，特别地350℃至650℃的熔点(Tm)。当所述玻璃料的结晶温度(Tc)和熔点(Tm)落在这些范围内时，由所述组合物形成的电极可对所述硅基底具有进一步改进的粘附性。
所述玻璃料可包括碲(Te)、锂(Li)、锌(Zn)、铋(Bi)、铅(Pb)、钠(Na)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、钨(W)、镁(Mg)、钼(Mo)、铯(Cs)、锶(Sr)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)、铝(Al)和硼(B)中的至少一种。所述玻璃料可由所述至少一种元素金属的氧化物形成。
例如，所述玻璃料可包括选自Bi-Te-O玻璃料、Pb-Bi-O玻璃料、Pb-Te-O玻璃料、Te-B-O玻璃料、Te-Ag-O玻璃料、Pb-Si-O玻璃料、Bi-Si-O玻璃料、Te-Zn-O玻璃料、Bi-B-O玻璃料、Pb-B-O玻璃料、Bi-Mo-O玻璃料、Mo-B-O玻璃料和Te-Si-O玻璃料的至少一种。在这种情况下，由所述组合物形成的太阳能电池电极可表现出在电性能之间的良好平衡。
所述玻璃料可通过本领域中已知的任何适当的方法制备。例如，所述玻璃料可通过如下过程制备：使用球磨机或行星式磨机混合上述组分，将所述混合物在900℃至1300℃下熔融和将所熔融的混合物骤冷至25℃，随后使用盘式磨机、行星式磨机或类似设备将获得的产物粉碎。所述玻璃料可具有0.1μm至10μm的平均粒径(D50)。
所述玻璃料可以基于所述用于太阳能电池电极的组合物总重量计0.1重量％至20重量％，特别地0.5重量％至10重量％的量存在。在这个范围内，所述玻璃料可确保在不同薄层电阻下PN结的稳定性、使电阻最小化并最终改进太阳能电池的效率。
有机载体
所述有机载体通过与所述组合物的无机组分进行机械混合而将用于印刷的合适的粘度和流变特性赋予给所述用于太阳能电池电极的组合物。
所述有机载体可以是任何在用于太阳能电池电极的组合物中使用的典型有机载体，并且可以通常包括粘结剂树脂、溶剂和类似物。
所述粘结剂树脂可以是丙烯酸系树脂或纤维素树脂。通常将乙基纤维素用作所述粘结剂树脂。另外，所述粘结剂树脂可以是乙基羟乙基纤维素、硝化纤维素、乙基纤维素和酚树脂的掺混物、醇酸树脂、酚树脂、丙烯酸酯树脂、二甲苯树脂、聚丁烷树脂、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和类似物。
所述溶剂可包括例如己烷、甲苯、乙基溶纤剂、环己酮、丁基溶纤剂、丁基卡必醇(二乙二醇单丁基醚)、二丁基卡必醇(二乙二醇二丁基醚)、丁基卡必醇乙酸酯(二乙二醇单丁基醚乙酸酯)、丙二醇单甲基醚、己二醇、萜品醇、甲基乙基酮、苄醇、γ-丁内酯、乳酸乙酯和它们的混合物。
所述有机载体可以1重量％至30重量％的量存在于所述用于太阳能电池电极的组合物中。在这个范围内，所述有机载体可对所述组合物提供充分的粘附强度和良好的印刷适性。
添加剂
根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物可进一步根据需要包括任何通常的添加剂以提高流动性、可加工性和稳定性。所述添加剂可包括分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、UV稳定剂、抗氧化剂、偶联剂和类似物质。这些可以单独使用或作为它们的混合物使用。所述添加剂可以基于所述用于太阳能电池电极的组合物总重量计0.1重量％至5重量％的量存在，然而可根据需要改变所述添加剂的含量。
具体实施方式
下文中，将参照实施例更详细描述本发明。然而，应当说明的是，这些实施例仅被提供用于示例性说明，并且不应当以任何方式被解释为限制本发明。
另外，为了清楚，对于本领域技术人员显而易见的细节的说明将被省略。
实施例1
作为有机粘结剂，将1.6重量％的乙基纤维素(STD4，Dow Chemical Company)在60℃下充分溶解在5.1重量％的丁基卡必醇中，并然后将88.9重量％的具有2.0μm的平均粒径的球状银粉末(AG-4-8，Dowa Hightech Co.,Ltd.)、3.1重量％的具有1.0μm的平均粒径的Pb-Te-O玻璃料(Tg：275℃，Tc：410℃，Tm：530℃)、0.5重量％的分散剂(BYK102，BYK-chemie)和0.8重量％的触变剂(Thixatrol ST，Elementis Co.,Ltd.)添加到所述粘结剂溶液中，随后在三辊捏合机中进行混合和捏合，从而制备用于太阳能电池电极的组合物。
将所述组合物通过丝网印刷以预定的图案沉积到硅基底的前表面(凸起部分的(平均)数量：9)上，随后在IR干燥炉中干燥。在带型烘烤炉中使根据这个过程形成的电池经历在600℃至900℃下的烘烤60至210秒，从而制造太阳能电池。
实施例2至6和对比例1至4
以与在实施例1中相同的方式制造太阳能电池，除了使用在表1中列举的硅基底和玻璃料
表1
性能评价
(1)凸起部分的数量：使用在实施例和对比例中制造的每个太阳能电池的横截面的电子显微镜图测量每5μm长度具有50nm或更高的高度(h)的凸起部分的数量10次，随后将数值平均。在表1中示出结果。
(2)串联电阻(Rs，Ω)、填充因子(％)和效率(％)：将在实施例和对比例中制备的每种用于太阳能电池电极的组合物通过丝网印刷以预定的图案沉积到晶片的前表面上，随后在IR干燥炉中干燥。然后，将铝粉浆印刷到所述晶片的背表面上，并以与如上所述相同的方式干燥。使根据这个过程形成的电池在带型烘烤炉中经历在400℃至900℃的烘烤30至180秒，然后使用太阳能电池效率测试仪CT-801(Pasan Co.,Ltd.)对串联电阻(Rs，Ω)、填充因子(FF，％)和转换效率(Eff.，％)进行评价。在表2中示出结果。
表2
如在表2中示出的，能够看到其中凸起部分的数量和所述玻璃料的玻璃化转变温度落在本文中阐述的范围内的实施例1至6的太阳能电池具有优异的串联电阻(Rs)，并且因此具有高的填充因子(FF)和转换效率(Eff.)。
相反，其中所述玻璃料的玻璃化转变温度低于本文中阐述的范围的对比例1的太阳能电池由于在Si和Ag电极之间形成厚的玻璃层(即绝缘体)而具有高的串联电阻(Rs)，和其中所述玻璃料的玻璃化转变温度超过本文中阐述的范围的对比例2的太阳能电池由于差的流动性而具有高的串联电阻(Rs)，并且因此具有差的ARC蚀刻性能。
另外，其中所述硅基底的凸起部分的数量小于本文中阐述的范围的对比例3至4的太阳能电池具有高的串联电阻(Rs)，并因此具有低的转换效率(Eff.)。
尽管本文中已经描述了一些实施方式，但应当理解的是，这些实施方式仅被提供用于示例性说明，并且不应以任何方式被解释限制本发明，并且本领域技术人员可在不背离本发明的主旨和范围的情况下做出多种修改、变化、改变和等效的实施方式。本发明的范围因此由附带的权利要求和它们的等效方案限定。

Claims (8)

1.一种太阳能电池，其包含：
硅基底；和
在所述硅基底上形成的电极，
其中所述硅基底被形成有每5μm长度至少5个凸起部分，所述凸起部分具有50nm或更高的截面高度，并且
所述电极是由用于太阳能电池电极的组合物形成，所述用于太阳能电池电极的组合物包含导电粉末、有机载体和具有150℃至450℃的玻璃化转变温度的玻璃料。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述玻璃料具有300℃至650℃的结晶温度。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述玻璃料具有350℃至700℃的熔点。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述玻璃料是由金属氧化物形成的，所述金属氧化物包含至少一种选自碲、锂、锌、铋、铅、钠、磷、锗、镓、铈、铁、硅、钨、镁、钼、铯、锶、钛、锡、铟、钒、钡、镍、铜、钾、砷、钴、锆、锰、铝和硼的元素金属。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述玻璃料包含选自Bi-Te-O玻璃料、Pb-Bi-O玻璃料、Pb-Te-O玻璃料、Te-B-O玻璃料、Te-Ag-O玻璃料、Pb-Si-O玻璃料、Bi-Si-O玻璃料、Te-Zn-O玻璃料、Bi-B-O玻璃料、Pb-B-O玻璃料、Bi-Mo-O玻璃料、Mo-B-O玻璃料和Te-Si-O玻璃料的至少一种。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述玻璃料具有0.1μm至10μm的粒径。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述用于太阳能电池电极的组合物包含：60重量％至95重量％的所述导电粉末；0.1重量％至20重量％的所述玻璃料；和1重量％至30重量％的所述有机载体。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述用于太阳能电池电极的组合物进一步包含选自分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、UV稳定剂、抗氧化剂和偶联剂的至少一种添加剂。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220320357A1 (en) * 2019-12-12 2022-10-06 Bert Thin Films, Llc Pastes for solar cells, solar cells, and methods of making same
CN116403756B (zh) * 2023-04-21 2024-09-17 浙江奕成科技有限公司 一种n型太阳能电池正面银浆及其制备方法与应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120153416A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion element
US20120234382A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Min Park Solar cell and method of manufacturing the same
CN103125016A (zh) * 2011-04-15 2013-05-29 松下电器产业株式会社 具有纹理形成面的硅基板及其制造方法、包含硅基板的太阳能电池
CN103915129A (zh) * 2012-12-29 2014-07-09 第一毛织株式会社 用于太阳能电池电极的组合物和使用其制作的电极
CN104126233A (zh) * 2011-12-16 2014-10-29 周星工程股份有限公司 用于制造太阳能电池的方法
CN104838505A (zh) * 2013-03-29 2015-08-12 昭荣化学工业株式会社 太阳能电池元件表面电极用导电性糊及太阳能电池元件的制造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2325848B1 (en) * 2009-11-11 2017-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive paste and solar cell
US20110126877A1 (en) * 2009-11-27 2011-06-02 Jinah Kim Solar cell
KR101246686B1 (ko) * 2010-03-19 2013-03-21 제일모직주식회사 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 태양전지
US8071418B2 (en) * 2010-06-03 2011-12-06 Suniva, Inc. Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process
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
TWI550650B (zh) * 2012-07-18 2016-09-21 東洋油墨Ｓｃ控股股份有限公司 導電性片以及電子零件
CN105408267B (zh) * 2013-07-25 2020-01-14 纳美仕有限公司 结晶系硅太阳能电池及其制造方法
CN107690709B (zh) * 2015-05-27 2019-09-24 京瓷株式会社 太阳能电池元件及其制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120153416A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion element
US20120234382A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Min Park Solar cell and method of manufacturing the same
CN103125016A (zh) * 2011-04-15 2013-05-29 松下电器产业株式会社 具有纹理形成面的硅基板及其制造方法、包含硅基板的太阳能电池
CN104126233A (zh) * 2011-12-16 2014-10-29 周星工程股份有限公司 用于制造太阳能电池的方法
CN103915129A (zh) * 2012-12-29 2014-07-09 第一毛织株式会社 用于太阳能电池电极的组合物和使用其制作的电极
CN104838505A (zh) * 2013-03-29 2015-08-12 昭荣化学工业株式会社 太阳能电池元件表面电极用导电性糊及太阳能电池元件的制造方法

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