CN110689992A - 用于形成太阳能电池电极的组合物及使用其制备的电极 - Google Patents
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Abstract
本文中公开一种太阳能电池电极用组合物及使用其制备的电极。所述太阳能电池电极用组合物包含：导电粉；玻璃料；以及有机载体，其中根据方程式1所计算，所述组合物具有在1rad/s的角速度下大于3且小于10的Tanδ、在10rad/s的角速度下大于或等于4且小于12的Tanδ、以及在100rad/s的角速度下大于或等于2且小于10的Tanδ：Tanδ＝A/B (1)其中A及B分别表示损耗模量及储能模量，且各自是通过使用流变仪在1％的应变及23℃的温度条件下将对数扫描模式中的频率从0.1Hz增加到100Hz而测量的。
Description
相关申请的交叉参考
本申请主张在2018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10-2018-0078809号的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容并入本案供参考。
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池电极用组合物以及由其形成的太阳能电池电极。
背景技术
硅系太阳能电池由衬底及发射极层构成，所述衬底由p型硅半导体形成，且所述发射极层由n型硅半导体形成。在p型衬底与n型发射极层之间形成有p-n结。当日光入射在具有此种结构的太阳能电池上时，通过光生伏打效应，会在由n型硅半导体形成的发射极层中产生电子作为多数载流子，且在由p型硅半导体形成的衬底中产生电洞作为多数载流子。由光生伏打效应产生的电子及电洞分别向形成于发射极层的上侧及下侧上的前电极及后电极移动。当这些电极通过导线彼此连接时，电流流动。通常，使用银膏来形成前电极。电极膏应该能够实现能够在最小化线性电阻的同时最大化短路电流的电极形状，并且还应该能够确保太阳能电池效率的增加。为此，必须控制电极膏的流变特性及触变性。
由于入射在太阳能电池上的日光不是被完全转换为电能，因此必须降低损耗因子以提高太阳能电池效率。太阳能电池的损耗因子大致分为光损耗及电损耗。光损耗的实例包括因日光从太阳能电池的表面反射而导致的损耗、因电极而导致的遮蔽损耗(shadowloss)以及因日光的波长而导致的损耗。对于典型的市售太阳能电池来说，在光入射的正面上形成电极。因此，入射日光被电极遮蔽，从而造成死区且所述死区阻碍日光的吸收，此是一种促成降低太阳能电池转换效率被称为“遮蔽(shadowing)”的现象。
为了克服此种问题，可采用一种减少电极线宽以减少遮蔽的方法。然而，这种方法存在电极线宽的减小可导致电极的横截面积减小从而导致串联电阻增大的问题。因此，需要一种用于解决此问题的经改善的解决方案。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种太阳能电池电极用组合物以及由其形成的电极，所述组合物具有短的收缩长度(即，烘烤前后的长度差异小)，从而在形成电极时在加工性及可靠性方面表现出良好的性质。
本发明的另一个目的是提供一种太阳能电池电极用组合物以及由其形成的电极，所述组合物能够实现在烘烤后可具有良好电性质(例如，短路电流及串联电阻)的电极并且能够提供高的太阳能电池效率。
根据本发明的一个方面，提供一种太阳能电池电极用组合物，所述组合物包含：导电粉；玻璃料；以及有机载体，其中根据方程式1所计算，所述组合物在1rad/s的角速度下具有大于3且小于10的Tanδ、在10rad/s的角速度下具有大于或等于4且小于12的Tanδ、以及在100rad/s的角速度下具有大于或等于2且小于10的Tanδ。
Tanδ＝A/B (1)
其中A及B分别表示损耗模量及储能模量，且各自是通过使用流变仪在1％的应变及23℃的温度条件下将对数扫描模式中的频率从0.1Hz增加到100Hz而测量的。
在一些实例中，根据方程式2所计算，所述组合物可具有300微米或小于300微米的收缩长度：
收缩长度＝│L0-L1│ (2)
其中L0是在干燥及烘烤之前测量的通过印刷所述组合物而获得的总线电极的长度(单位：微米)，且L1是在375℃下干燥30秒到40秒并在600℃到900℃下烘烤60秒到90秒之后测量的以与测量L0相同的方式印刷所述组合物而获得的总线电极的长度(单位：微米)。
在一些实例中，所述有机载体可包含粘合剂树脂及溶剂，且所述导电粉对所述粘合剂树脂的重量比可介于70:5到90:0.5。
在一些实例中，所述有机载体可包含粘合剂树脂及溶剂，在所述组合物中可存在70重量％到90重量％的量的所述导电粉，且在所述组合物中可存在0.5重量％到5重量％的量的所述粘合剂树脂。
在一些实例中，所述组合物可包含70重量％到90重量％的所述导电粉、0.1重量％到20重量％的所述玻璃料、以及3重量％到25重量％的所述有机载体。
在一些实例中，所述组合物还可包含分散剂。
在一些实例中，所述分散剂可包括含有胺系官能基及羧酸系官能基两者的化合物。
在一些实例中，在所述组合物中可存在0.1重量％到5重量％的量的所述分散剂。
在一些实例中，除所述分散剂以外，所述组合物还可包含选自以下的至少一种添加剂：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。
根据本发明的另一方面，提供一种由上述太阳能电池电极用组合物形成的电极。
本发明提供一种太阳能电池电极用组合物，所述组合物具有短的收缩长度(即，烘烤前后的长度差异小)，从而在形成电极时表现出良好的加工性及可靠性。
一种由根据本发明的太阳能电池电极用组合物形成的电极能够在烘烤后具有良好的电性质(例如，短路电流及串联电阻)，并且能够提供高的太阳能电池效率。
附图说明
图1是根据本发明一个实例的太阳能电池的示意图。
图2是示出实例1及比较例1的太阳能电池电极的组合物依据角速度而变化的Tanδ值的曲线图。
图3(a)-图3(c)示出用于测量在烘烤实例1(图3(a))、实例2(图3(b))及比较例1(图3(c))的太阳能电池电极用组合物之后的收缩长度的光学显微镜图像。
[附图标号说明]
10：晶片/衬底
11：p层(或n层)
12：n层(或p层)
21：后电极
23：前电极
100：太阳能电池
具体实施方式
本文中所使用的单数形式“一(a及an)”及“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。此外，当在本说明书中使用用语“包括(comprises及comprising)”和/或“包含(includes及including)”时，是指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组，但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。
此外，用于表示特定数值范围的表达式“a到b(a to b)”中的用语“到(to)”指“≥a且≤b”。
太阳能电池电极用组合物
根据本发明的一个方面，一种太阳能电池电极用组合物包含导电粉、玻璃料以及有机载体，且根据方程式1所计算，所述组合物在1rad/s的角速度下具有大于3且小于10(例如，3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8或9.9)的Tanδ、在10rad/s的角速度下具有大于或等于4且小于12(例如，4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9、10、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9、11、11.1、11.2、11.3、11.4、11.5、11.6、11.7、11.8或11.9)的Tanδ、以及在100rad/s的角速度下具有大于或等于2且小于10(例如，2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8或9.9)的Tanδ。在此范围内，所述组合物可在形成电极时在烘烤之后具有减小的收缩长度，同时表现出良好的加工性及可靠性。
Tanδ＝A/B(1)
其中A及B分别表示损耗模量及储能模量，且各自是通过使用流变仪在1％的应变及23℃的温度条件下将对数扫描模式中的频率从0.1Hz增加到100Hz而测量的。
具体来说，在测量方程式1的Tanδ时，可通过在23℃下将太阳能电池电极用组合物放置在排列在流变仪(阿瑞斯-G2(Ares-G2)，TA仪器公司(TA-instrument))中的两个平行板(直径：25毫米)之间，将所述平行板之间的距离逐渐变窄到1.5毫米，并在1％的应变下将对数扫描模式中的频率从0.1Hz增加到100Hz来测量方程式1中的A及B。
尽管使太阳能电池电极用组合物满足上述特定角频率下的Tanδ值的方法并不特别限定，但举例来说可采用控制导电粉对有机载体的量比(例如，导电粉对有机载体中的粘合剂树脂的量比)，控制所述组合物中导电粉及有机载体的含量(例如，导电粉及有机载体中的粘合剂树脂的含量)，或者添加特定的添加剂。
在一个实例中，当导电粉对粘合剂树脂的重量比介于70:5到90:0.5(例如，75:4到85:1.5)时，所述太阳能电池电极用组合物可满足上述在特定角速度下的Tanδ值。因此，在重量比的此范围内，所述组合物可在形成电极时在烘烤之后具有减小的收缩长度，同时表现出良好的加工性及可靠性。举例来说，导电粉对粘合剂树脂的重量比可以是70:5、70:4、70:3、70:2、70:1、70:0.5、71:5、71:4、71:3、71:2、71:1、71:0.5、72:5、72:4、72:3、72:2、72:1、72:0.5、73:5、73:4、73:3、73:2、73:1、73:0.5、74:5、74:4、74:3、74:2、74:1、74:0.5、75:5、75:4、75:3、75:2、75:1、75:0.5、76:5、76:4、76:3、76:2、76:1、76:0.5、77:5、77:4、77:3、77:2、77:1、77:0.5、78:5、78:4、78:3、78:2、78:1、78:0.5、79:5、79:4、79:3、79:2、79:1、79:0.5,80:5、80:4、80:3、80:2、80:1、80:0.5、81:5、81:4、81:3、81:2、81:1、81:0.5、82:5、82:4、82:3、82:2、82:1、82:0.5、83:5、83:4、83:3、83:2、83:1、83:0.5、84:5、84:4、84:3、84:2、84:1、84:0.5、85:5、85:4、85:3、85:2、85:1、85:0.5、86:5、86:4、86:3、86:2、86:1、86:0.5、87:5、87:4、87:3、87:2、87:1、87:0.5、88:5、88:4、88:3、88:2、88:1、88:0.5、89:5、89:4、89:3、89:2、89:1、89:0.5、90:5、90:4、90:3、90:2、90:1或90:0.5，但并不仅限于此。
在另一实例中，当在所述组合物中存在70重量％到90重量％的量的导电粉且在所述组合物中存在0.5重量％到5重量％的量的粘合剂树脂时，所述太阳能电池电极用组合物可满足上述在特定角速度下的Tanδ值。因此，在重量比的此范围内，所述组合物可在形成电极时在烘烤之后具有减小的收缩长度，同时表现出良好的加工性及可靠性。举例来说，在太阳能电池电极用组合物中可存在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％或90重量％的量的导电粉，且在所述组合物中可存在0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、1.1重量％、1.2重量％、1.3重量％、1.4重量％、1.5重量％、1.6重量％、1.7重量％、1.8重量％、1.9重量％、2重量％、2.1重量％、2.2重量％、2.3重量％、2.4重量％、2.5重量％、2.6重量％、2.7重量％、2.8重量％、2.9重量％、3重量％、3.1重量％、3.2重量％、3.3重量％、3.4重量％、3.5重量％、3.6重量％、3.7重量％、3.8重量％、3.9重量％、4重量％、4.1重量％、4.2重量％、4.3重量％、4.4重量％、4.5重量％、4.6重量％、4.7重量％、4.8重量％、4.9重量％或5重量％的量的粘合剂树脂，但并不仅限于此。
在又一实例中，当在太阳能电池电极用组合物中存在0.1重量％到5重量％(例如，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％、1.1重量％、1.2重量％、1.3重量％、1.4重量％、1.5重量％、1.6重量％、1.7重量％、1.8重量％、1.9重量％、2重量％、2.1重量％、2.2重量％、2.3重量％、2.4重量％、2.5重量％、2.6重量％、2.7重量％、2.8重量％、2.9重量％、3重量％、3.1重量％、3.2重量％、3.3重量％、3.4重量％、3.5重量％、3.6重量％、3.7重量％、3.8重量％、3.9重量％、4重量％、4.1重量％、4.2重量％、4.3重量％、4.4重量％、4.5重量％、4.6重量％、4.7重量％、4.8重量％、4.9重量％或5重量％)的量的分散剂作为添加剂时，所述太阳能电池电极用组合物可满足上述在特定角速度下的Tanδ值。然而，分散剂的量并不仅限于此。
根据方程式2所计算，太阳能电池电极用组合物可具有300微米或小于300微米(例如，290微米或小于290微米或280微米或小于280微米)的收缩长度。在此范围内，所述组合物可在形成电极时在烘烤之后具有减小的收缩长度，同时表现出良好的加工性及可靠性。
收缩长度＝│L0-L1│ (2)
其中L0是在干燥及烘烤之前测量的通过印刷所述组合物而获得的总线电极的长度(单位：微米)，且L1是在375℃下干燥30秒到40秒并在600℃到900℃下烘烤60秒到90秒之后测量的以与测量L0相同的方式印刷所述组合物而获得的总线电极的长度(单位：微米)。
具体来说，在测量方程式2的收缩长度时，方程式2中的L0及L1可通过以下方式进行测量：印刷太阳能电池电极用组合物使得经印刷的所述组合物的最大线宽为30微米到70微米、最大高度为10微米到20微米、且纵横比为0.10到0.30。更具体来说，在测量方程式2的收缩长度时，可通过利用丝网印刷将太阳能电池电极用组合物沉积在单晶硅晶片上来测量收缩长度。
现在，将更详细地阐述太阳能电池电极用组合物的各组分的细节。
导电粉
导电粉可包括例如选自银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铝(Al)及镍(Ni)粉的至少一种金属粉，但并不仅限于此。在一个实施例中，导电粉可包括银粉。
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。
导电粉可具有纳米级粒度或微米级粒度。举例来说，导电粉可具有数十纳米到数百纳米的平均粒径或数微米到数十微米的平均粒径。作为另外一种选择，导电粉可为具有不同粒度的两种或更多种导电粉的混合物。
导电粉可具有0.1微米到10微米、例如0.5微米到5微米的平均粒径(D50)。在此范围内，所述组合物可减小串联电阻及接触电阻。此处，可在25℃下经由超声波(ultrasonication)作用3分钟将导电粉分散在异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)后，利用粒度分析仪(1064D型，西莱斯有限公司(CILAS Co.,Ltd.))来测量平均粒径(D50)。
尽管导电粉的量不受特别限制，但以太阳能电池电极用组合物的总重量计，可存在70重量％到90重量％(例如，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％或90重量％)的量的导电粉。在此范围内，所述太阳能电池电极用组合物可提高太阳能电池转换效率且可易于制备成膏状。
玻璃料
玻璃料用于通过在太阳能电池电极用组合物的烘烤工艺期间对抗反射层进行蚀刻并对导电粉进行熔融而在发射极区中形成金属晶粒。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。
玻璃料可以是具有200℃到300℃的玻璃转化温度的低熔点玻璃料。在此范围内，所述组合物可在接触电阻方面具有良好的性质。
玻璃料可包含选自由以下组成的群组中的至少一种元素金属：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)及硼(B)。玻璃料可由所述至少一种元素金属的氧化物形成。举例来说，玻璃料可包含选自由以下组成的群组中的至少一者：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玻璃料以及Te-Si-O玻璃料。在此种情形中，由所述组合物形成的太阳能电池电极可在电性质之间表现出良好的平衡。
在一个实例中，所述玻璃料可以是无铅玻璃料。举例来说，所述玻璃料可以是含有元素铋及碲的铋-碲-氧化物(Bi-Te-O)玻璃料。当玻璃料是铋-碲-氧化物玻璃料时，所述组合物可在增加开路电压的同时在接触电阻方面具有良好的性质。除铋及碲之外，玻璃料还可包含其他元素金属。举例来说，玻璃料还可包含选自以下的至少一者：锂(Li)、锌(Zn)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、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)及锰(Mn)。在一个实施例中，玻璃料可包括铋-碲-锌-锂-氧化物(Bi-Te-Zn-Li-O)玻璃料，但并不仅限于此。
玻璃料的形状及尺寸不受特别限制。举例来说，玻璃料可具有球形或非晶形形状，且可具有约0.1微米到约10微米的平均粒径(D50)。此处，可在25℃下经由超声波作用3分钟将玻璃料分散在异丙醇(IPA)后，利用粒度分析仪(1064D型，西莱斯有限公司)来测量平均粒径(D50)。
可通过所属领域中已知的任何典型方法由上述金属和/或其氧化物来制备玻璃料。举例来说，可通过以下方式来制备玻璃料：使用球磨机或行星式磨机将上述金属和/或其氧化物混合，在800℃到1300℃下熔融所述混合物，并将熔融混合物淬火到25℃，然后使用盘磨机、行星式磨机等来粉碎所获得的产物。
以太阳能电池电极用组合物的总重量计，可存在0.1重量％到20重量％(例如，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％、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％或20重量％)、例如0.5重量％到10重量％的量的玻璃料。在此范围内，玻璃料可确保p-n结在各种薄片电阻下的稳定性，最小化串联电阻，并最终提高太阳能电池效率。
有机载体
有机载体通过与太阳能电池电极用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。
有机载体可为太阳能电池电极用组合物中所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。在一个实施例中，可使用乙基纤维素作为粘合剂树脂。在另一实施例中，粘合剂树脂可选自乙基羟乙基纤维素、硝基纤维素、乙基纤维素与酚醛树脂的掺合物、醇酸树脂、酚树脂、丙烯酸酯树脂、二甲苯树脂、聚丁烯树脂(polybutane resin)、聚酯树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、乙酸乙烯酯树脂、木松香及醇的聚甲基丙烯酸酯。
所述溶剂可选自例如己烷(hexane)、甲苯(toluene)、乙基溶纤剂(ethylcellosolve)、环己酮(cyclohexanone)、丁基溶纤剂(butyl cellosolve)、丁基卡必醇(二乙二醇单丁醚)(butyl carbitol(diethylene glycol monobutyl ether))、二丁基卡必醇(二乙二醇二丁醚)(dibutyl carbitol(diethylene glycol dibutyl ether))、丁基卡必醇乙酸酯(二乙二醇单丁醚乙酸酯)(butyl carbitol acetate(diethylene glycolmonobutyl ether acetate))、丙二醇单甲醚(propylene glycol monomethyl ether)、己二醇(hexylene glycol)、萜品醇(terpineol)、甲基乙基酮(methylethylketone)、苯甲醇(benzylalcohol)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)、乳酸乙酯(ethyl lactate)及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate)(例如，特神龙(Texanol))。这些溶剂可单独使用或以混合物形式使用。
尽管有机载体的量不受特别限制，但以太阳能电池电极用组合物的总重量计，可存在3重量％到25重量％(例如，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％或25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印刷适性。
分散剂
太阳能电池电极用组合物还可包含分散剂作为控制流变特性及触变性的添加剂。所述分散剂可包括用于制备太阳能电池电极用组合物的任何典型分散剂。举例来说，所述分散剂可以是含有胺系官能基及羧酸系官能基两者的化合物，具体来说是含有羧基(或羧酸酯基)及氨基(或胺盐)两者的化合物。含有氨基系官能基及羧酸系官能基两者的化合物的实例可包括线性多羧酸与氨基化合物或聚胺的反应产物、含游离羧酸的聚酯与氨基化合物或聚胺的反应产物、以及含游离羧酸的聚醚与氨基化合物或聚胺的反应产物。市售分散剂产品的实例可包括由楠本化学公司(Kusumoto Chemical)制造的电子分散剂ED系列(例如，ED-120)。
尽管分散剂的量不受特别限制，但以太阳能电池电极用组合物的总量计，可存在0.1重量％到5重量％(例如，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％、1.1重量％、1.2重量％、1.3重量％、1.4重量％、1.5重量％、1.6重量％、1.7重量％、1.8重量％、1.9重量％、2重量％、2.1重量％、2.2重量％、2.3重量％、2.4重量％、2.5重量％、2.6重量％、2.7重量％、2.8重量％、2.9重量％、3重量％、3.1重量％、3.2重量％、3.3重量％、3.4重量％、3.5重量％、3.6重量％、3.7重量％、3.8重量％、3.9重量％、4重量％、4.1重量％、4.2重量％、4.3重量％、4.4重量％、4.5重量％、4.6重量％、4.7重量％、4.8重量％、4.9重量％或5重量％)的量的分散剂。在此范围内，所述组合物可在形成电极时在烘烤之后具有减小的收缩长度，同时表现出良好的加工性及可靠性。
其他添加剂
所述太阳能电池电极用组合物还可视需要包含任何典型的添加剂以增强流动性、加工性及稳定性。添加剂可包括触变剂、塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂、及偶合剂等。这些添加剂可单独使用或作为其混合物形式使用。以太阳能电池电极用组合物的总重量计，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视需要进行改变。
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太阳能电池电极用组合物形成的电极以及包括所述电极的太阳能电池。图1是根据本发明一个实施例的太阳能电池100的示意图。
参照图1，可通过以下方式来形成后电极21及前电极23：将太阳能电池电极用组合物印刷在包括p层(或n层)11及将用作发射极的n层(或p层)12的晶片或衬底10上，然后进行烘烤。举例来说，可通过以下方式来执行制备后电极的初步工艺：将组合物印刷在晶片的背面上且在约200℃到约400℃下将经印刷的组合物干燥约10秒到约60秒。此外，可通过将组合物印刷在晶片的正面上且对经印刷组合物进行干燥来执行用于制备前电极的初步工艺。接着，可通过在约400℃到约950℃下、例如在约700℃到约950℃下将晶片烘烤约30秒到约210秒来形成前电极及后电极。
接下来，将参考实例来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，而不应将所述实例解释为以任何方式限制本发明。
实例
实例1
在60℃下将作为粘合剂树脂的0.5重量％的乙基纤维素(STD4，陶氏化学公司(DowChemical Company))充分溶解在2.9重量％的特神龙(伊士曼化学公司(EastmanChemical))中，并向所述粘合剂溶液中添加了作为导电粉的平均粒径为1.5微米的90重量％的球形银粉(AG-5-11F，同和高科技有限公司(Dowa Hightech Co.Ltd.))、由氧化铋(15.8重量％)、氧化碲(53.8重量％)、氧化锌(13.2重量％)以及氧化锂(17.2重量％)构成、平均粒径为1.0微米且玻璃转化温度为273℃的5重量％的Bi-Te-Zn-Li-O玻璃料、0.8重量％的分散剂(ED-120，楠本化学公司)、0.4重量％的粘度稳定剂(格力德410(Glide 410)，迪高(TEGO)公司)以及0.4重量％的触变剂(萨克塞特罗ST(Thixatrol ST)，海明斯股份有限公司(Elementis Co.,Ltd.))，随后在3辊捏合机中混合及捏合，从而制备太阳能电池电极用组合物。
实例2到实例6以及比较例1到比较例6
除了如在表1及表2中所列改变上述组分的量以外，以与实例1相同的方式制备了太阳能电池电极用组合物。
表1(单位：重量％)
表2(单位：重量％)
评估例1：测量Tanδ
在23℃下将在实例及比较例中制备的太阳能电池电极用组合物中的每一者放置在排列于流变仪(阿瑞斯-G2，TA仪器公司)中的两个平行板(直径：25毫米)之间。然后，将平行板之间的距离变窄到1.6毫米以压缩所述组合物，然后修剪突出于平行板外部的一部分组合物，且然后将平行板之间的距离变窄到1.5毫米。然后，在1％的应变下通过将对数扫描模式中的频率从0.1Hz增加到100Hz而测量了损耗模量A及储能模量B。将所测得的A值及B值代入方程式1以计算在特定角速度(ω)下的Tanδ。结果示出于表3及表4以及图2中。
评估：测量收缩长度及纵横比
通过以预定图案(印网掩模：SUS360类型，乳剂厚度：15微米，线宽宽度：35微米(screen mask:SUS360type,emulsion thickness:15μm,linewidth:35μm))进行丝网印刷而将在实例及比较例中制备的太阳能电池电极用组合物中的每一者沉积在单晶硅晶片的正面之上。此处，执行丝网印刷以使得所得电极具有梯形形状，最大宽度为75微米且最大高度为17微米。将所沉积的组合物在375℃下干燥30秒到60秒，并使用带型烘烤炉在600℃到800℃下烘烤60秒到210秒，从而获得电极，继而以3D激光显微镜(VK-9700，基恩士公司(KEYENCE Corp.))观察所述电极以测量所述电极的收缩长度(单位：微米)并测量所述电极的厚度(单位：微米)及线宽(单位：微米)以计算所述电极的纵横比。结果示出于表3及表4中。
评估：电性质
通过以预定图案进行丝网印刷、然后在红外线干燥炉中在300℃到400℃下烘烤60秒进行干燥而将在实例以及比较例中制备的太阳能电池电极用组合物中的每一者沉积在晶片(通过对掺杂有硼(B)的p型晶片的正面进行纹理化、在纹理化表面上形成POCl3的n+层、并在n+层上形成氮化硅(SiNx:H)的抗反射膜而制备的多晶晶片)的正面之上。然后，将铝膏印刷在晶片的背面上且以与以上相同的方式进行了干燥。利用带型烘烤炉将根据此程序形成的电池在400℃到900℃下烘烤了60秒，从而制作成太阳能电池。利用太阳能电池效率测定仪(CT-801，帕桑有限公司(Pasan Co.,Ltd.))在短路电流(单位：A)、串联电阻(单位：mΩ)及转换效率(单位：％)方面对所制作的太阳能电池进行了评估。结果示出于表3及表4中。
表3
表4
从图2、图3(a)、图3(b)、图3(c)、表3及表4中所示的结果可看出，在1rad/s的角速度下具有大于3且小于10的Tanδ、在10rad/s的角速度下具有大于或等于4且小于12的Tanδ、以及在100rad/s的角速度下具有大于或等于2且小于10的Tanδ的实例1到实例6的太阳能电池电极用组合物与不具有上述Tanδ值的比较例1到比较例5的组合物相比，在形成电极时具有较短的收缩长度以及较高的纵横比。
此外可看出，在1rad/s的角速度下具有大于3且小于10的Tanδ、在10rad/s的角速度下具有大于或等于4且小于12的Tanδ、以及在100rad/s的角速度下具有大于或等于2且小于10的Tanδ的实例1到实例6的太阳能电池电极用组合物与不具有上述Tanδ值的比较例1到比较例5的组合物相比，在形成电极时表现出较高的短路电流、较低的串联电阻以及较高的转换效率。
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做出各种修改、改变、变更及等效实例。
Claims (8)
1.一种太阳能电池电极用组合物，包含：
导电粉；玻璃料；以及有机载体，
其中根据方程式1所计算，所述组合物具有在1rad/s的角速度下大于3且小于10的Tanδ、在10rad/s的角速度下大于或等于4且小于12的Tanδ、以及在100rad/s的角速度下大于或等于2且小于10的Tanδ，
Tanδ＝A/B (1)
其中A及B分别表示损耗模量及储能模量，且各自是通过使用流变仪在1％的应变及23℃的温度条件下将对数扫描模式中的频率从0.1Hz增加到100Hz而测量的。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中根据方程式2所计算，所述组合物具有300微米或小于300微米的收缩长度，
收缩长度＝│L0-L1│(2)
其中L0是在干燥及烘烤之前测量的通过印刷所述组合物而获得的总线电极的长度，且L1是在375℃下干燥30秒到40秒并在600℃到900℃下烘烤60秒到90秒之后测量的以与测量L0相同的方式印刷所述组合物而获得的总线电极的长度，其中收缩长度、L0、及L1的单位为微米。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述有机载体包含粘合剂树脂及溶剂，且所述导电粉对所述粘合剂树脂的重量比介于70:5到90:0.5。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述有机载体包含粘合剂树脂及溶剂，在所述组合物中存在70重量％到90重量％的量的所述导电粉，且在所述组合物中存在0.5重量％到5重量％的量的所述粘合剂树脂。
5.根据权利要求1所述的组合物，包含：70重量％到90重量％的所述导电粉；0.1重量％到20重量％的所述玻璃料；以及3重量％到25重量％的所述有机载体。
6.根据权利要求1所述的组合物，还包含：0.1重量％到5重量％的分散剂。
7.根据权利要求1所述的组合物，还包含：
选自以下的至少一种添加剂：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。
8.一种电极，其由根据权利要求1到7中任一项所述的太阳能电池电极用组合物形成。
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