CN111462940A - 用于形成太阳能电池电极的组合物、电极以及太阳能电池 - Google Patents

用于形成太阳能电池电极的组合物、电极以及太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN111462940A
CN111462940A CN202010064725.2A CN202010064725A CN111462940A CN 111462940 A CN111462940 A CN 111462940A CN 202010064725 A CN202010064725 A CN 202010064725A CN 111462940 A CN111462940 A CN 111462940A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
composition
forming
cell electrode
rad
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.)
Pending
Application number
CN202010064725.2A
Other languages
English (en)
Inventor
河京珍
文成日
朴光源
李汉松
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.)
Shanghai Jiangju New Material Co.,Ltd.
Original Assignee
Samsung SDI 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 Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN111462940A publication Critical patent/CN111462940A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/40—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • 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
    • 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single 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
    • 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

Abstract

本发明提供一种用于形成太阳能电池电极的组合物、使用其制备的电极以及包含电极的太阳能电池，组合物包含导电粉末；玻璃料；纤维素聚合物；有机硅聚合物；触变剂；以及溶剂，其中Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的角速度大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒。

Description

用于形成太阳能电池电极的组合物、电极以及太阳能电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月22日在韩国知识产权局(Korean Intellectual PropertyOffice)提交的韩国专利申请第10-2019-0008379号的优先权和权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种形成太阳能电池电极的组合物、一种使用其制备的电极以及一种包含所述电极的太阳能电池。
背景技术
由于化石燃料能源已枯竭，因此使用日光的太阳能电池作为替代能源而受到关注。太阳能电池配置成通过使用将日光的光子转化为电力的p-n结的光电效应来产生电能。通过在半导体晶片或基板的上表面和下表面上分别地形成前电极和后电极来运行太阳能电池，其中p-n结组成以通过将日光入射到晶片中来引起p-n结的光电效应，使得由其产生的电子可提供在外部流动穿过电极的电流。太阳能电池的电极通过涂覆电极用膏状物且接着使其图案化并烧制所述电极用膏状物而形成于晶片的表面上。
在这种太阳能电池中，重要的是增加太阳能转化为电流的效率，且太阳能电池电极的常规膏状组合物已通过主要控制导电粉末的尺寸、表面处理方法或混合比来增加太阳能电池转化效率。然而，这些方法仅在增加太阳能电池转化效率方面具有限制，且另外，通过混合具有不同颗粒直径的导电粉末来改善烧结密度或电极电阻的尝试在可印刷性和可图案化性方面具有限制。因此，需要通过改善有机材料以增加太阳能电池转化效率且同时改善丝网印刷期间网状织物的喷射特性来研发能够形成具有窄线宽和高线高且因此大高宽比的前电极的膏状物。
已提出通过使用经过表面处理的导电颗粒或调节其粒度或混合比以便改善太阳能电池电极的膏状物的可印刷性来增加分散性的方法，且在另一方面，提出使用丙烯酸酯类粘合剂代替常规纤维素类粘合剂树脂的方法。然而，对导电颗粒进行表面处理且调节其粒度或混合比的方法在电特征方面具有限制，且相较于常规纤维素类粘合剂树脂，丙烯酰基类粘合剂具有使用简单合成工艺并通过组合各种单体来设计所需特性的优点，且另外具有形成于聚合物侧基团中的少量碳残余物和极性官能团并展现充足分散性，但具有较弱可印刷性(触变性)的问题。常规方法主要采用材料方案，且因此需要通过分析研发流变学方案方法。
本发明的背景技术公开于日本专利特许公开第2015-144162号中。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于形成太阳能电池电极的组合物，其实现细线宽印刷小于或等于30微米的线宽，改善丝网印刷期间网状织物的喷射特性且通过进一步使线宽变窄并增加线高来增加高宽比，从而降低电阻且增加效率。
本发明的另一实施例提供一种由用于形成太阳能电池电极的组合物形成的电极。
本发明的另一实施例提供一种包含所述电极的太阳能电池。
本发明的实施例提供一种用于形成太阳能电池电极的组合物，其包含导电粉末；玻璃料；纤维素聚合物；有机硅聚合物；触变剂；以及溶剂，其中Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情况时，角速度大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒。
用于形成太阳能电池电极的组合物在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下可具有大于11且小于或等于20的Tanδ的最大值。
用于形成太阳能电池电极的组合物在23℃和1,000弧度/秒下可具有1,000帕到10,000帕的存储模量。
所述纤维素聚合物可具有50,000克/摩尔到200,000克/摩尔的重量平均分子量。
所述纤维素聚合物可为乙基纤维素聚合物。
按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到10重量比的量的纤维素聚合物。
所述有机硅聚合物可包含直链硅氧烷、环状硅氧烷或其组合。
所述直链硅氧烷可具有3,000克/摩尔到200,000克/摩尔的重量平均分子量。
按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的有机硅聚合物。
所述触变剂可包含双酰胺类触变剂。
用于形成太阳能电池电极的组合物可包含60重量比到95重量比的导电粉末；0.1重量比到20重量比的玻璃料；0.1重量比到10重量比的纤维素聚合物；0.1重量比到5重量比的有机硅聚合物；0.1重量比到5重量比的触变剂；以及余量的溶剂。
所述玻璃料可包含选自以下中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)。
所述溶剂可包含选自以下中的至少一种：甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氢-松油醇、乙二醇、乙二醇单丁醚、丁基溶纤剂乙酸酯以及泰萨醇(Texanol)。
用于形成太阳能电池电极的组合物可还包含分散剂，且按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的分散剂。
用于形成太阳能电池电极的组合物可还包含选自以下中的至少一种添加剂：塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外(UV)稳定剂、抗氧化剂以及偶合剂。
本发明的另一实施例提供一种由用于形成太阳能电池电极的组合物形成的电极。
本发明的另一实施例提供一种包含所述电极的太阳能电池。
根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物实现细线宽印刷30微米或少于30微米的线宽，改善丝网印刷期间网状织物的喷射特性且通过进一步使线宽变窄并增加线高来增加高宽比，从而降低电阻且增加效率。
附图说明
图1是示出根据本发明的一实施例的太阳能电池的结构的示意图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更加全面地描述本发明，在这些附图中示出了本发明的实例实施例。如所属领域的技术人员将认识到，可以各种不同方式来修改所描述的实施例，这些修改都在不脱离本发明的精神或范围的情况下进行。
在附图中，为清楚起见，放大层、膜、面板、区等的厚度。在本说明书通篇中相同的参考标号表示相同的元件。应理解，当如层、膜、区或基板的元件被称为“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。
在本说明书中，当不另外提供具体定义时，“经取代”是指至少一个氢由取代基置换，所述取代基选自卤素(F、Cl、Br或I)、羟基、C1到C20烷氧基、硝基、氰基、氨基、亚氨基、叠氮基、甲脒基、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到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C3到C20环烷基、C3到C20环烯基、C3到C20环炔基、C2到C20杂环烷基、C2到C20杂环烯基、C2到C20杂环炔基、C3到C30杂芳基，或其组合。
在本说明书中，当不另外提供具体定义时，“杂”是指在环状取代基中经至少一个N、O、S以及P的杂原子，而非至少一个C取代的基团。
根据实施例的用于形成电极的组合物可包含导电粉末；玻璃料；有机粘合剂；以及溶剂。
本发明的详细阐释如下。
根据实施例的形成太阳能电池电极的组合物包含导电粉末；玻璃料；纤维素聚合物；有机硅聚合物；触变剂；以及溶剂，其中Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情况时，本发明的实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物的角速度(胶凝点)大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒。在所述范围内，可实现细线宽印刷30微米或少于30微米的线宽，可改善丝网印刷期间网状织物的喷射特性，且可通过进一步使线宽变窄并增加线高来增加高宽比，从而降低电阻且增加效率。
根据实施例的形成太阳能电池电极的组合物在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下可具有小于或等于20(例如大于11且小于或等于20)的Tanδ的最大值。在所述范围内，可实现细线宽印刷且可实现具有大高宽比的电极。
根据实施例的形成太阳能电池电极的组合物在23℃和1,000弧度/秒下可具有1,000帕到10,000帕的存储模量。在所述范围内，可实现细线宽印刷且可实现具有大高宽比的电极。
根据实施例的形成太阳能电池电极的组合物在23℃和100转/分钟下可具有40KcPs到100KcPs(例如40KcPs到55KcPs)的粘度。在所述粘度范围内，其可用作形成太阳能电池电极的组合物。
详细解释本发明的组合物的每种组分。
导电粉末
根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物可使用金属粉末作为导电粉末。
金属粉末可包含选自以下中的至少一种金属：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。
导电粉末的粒度可以是纳米级或微米级。举例来说，导电粉末可具有几十纳米到几百纳米或几微米到几十微米的粒度。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的银粉的混合物。
导电粉末可以具有球形、薄片形或无定形的颗粒形状。导电粉末可具有0.1微米到10微米(例如0.5微米到5微米)的平均粒径(D50)。可在室温(20℃到25℃)下经由超声波处理将导电粉末分散于异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)中3分钟后，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。
按总量为100重量比的用于形成电极的组合物计，可包含呈60重量比到95重量比的量的导电粉末。在此范围内，可以防止转化效率由于电阻增加而降低，且还可以防止由有机媒剂的相对减少造成的硬膏状物形成。合乎需要地，可包含呈70重量比到90重量比的量的导电粉末。
玻璃料
玻璃料在用于形成太阳能电池电极的组合物的烧制工艺期间蚀刻抗反射层且熔化导电粉末以在发射极区中产生导电粉末的结晶颗粒。另外，玻璃料改善导电粉末与晶片之间的粘着性且在烧结期间软化，从而产生较低烧制温度。
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，需要最小化对p-n结的影响，同时最小化串联电阻。另外，烧制温度可以随具有不同薄层电阻的各种晶片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。
玻璃料可为转变点在200℃与300℃之间的低熔点玻璃料。在所述范围内，可展现改善的接触电阻。
在实施例中，可使用具有不同转变温度的两种不同类型的玻璃料。举例来说，转变温度在高于或等于200℃到低于或等于350℃的范围内的第一玻璃料和转变温度在高于350℃到低于或等于550℃的范围内的第二玻璃料可以1:0.2到1:1的重量比混合。
玻璃料可以是通常用于电极组合物中的铅玻璃料和非铅玻璃料中的一种或多种。举例来说，玻璃料可包含选自以下中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)。
举例来说，玻璃料可为不包含铅的非铅玻璃料。确切地说，玻璃料可包含以下中的一种或多种：铋(Bi)、碲(Te)、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)以及锰(Mn)。合乎需要地，玻璃料可为铋-碲-锌-锂-氧化物(Bi-Te-Zn-Li-O)类玻璃料。
玻璃料在形状和尺寸方面不受特别限制。举例来说，玻璃料可具有0.1微米到10微米的平均粒径(D50)。玻璃料的形状可为球形或无定形。可在25℃下经由超声波处理将玻璃料分散于异丙醇(IPA)中3分钟后，使用型号1064D(西莱斯有限公司)设备测量平均粒径(D50)。
可使用常规方法由金属和/或金属氧化物制备玻璃料。举例来说，可通过以下步骤来制备玻璃料：使用球磨机或行星式磨机混合氧化碲、氧化铋以及任选地金属和/或金属氧化物；在700℃到1,300℃的条件下熔化所混合组合物；在20℃到25℃下淬灭所得物；以及使用盘式研磨机、行星式磨机等粉碎所得材料。
按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到20重量比(例如0.5重量比到20重量比、0.5重量比到10重量比或1.5重量比到2重量比)的量的玻璃料。在所述范围内，可确保各种薄层电阻下的pn结稳定性且可最小化串联电阻值，从而使得能够改善太阳能电池效率。
溶剂
溶剂可具有100℃或高于100℃的沸点且可为甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氢-松油醇、乙二醇、乙二醇单丁醚、丁基溶纤剂乙酸酯以及泰萨醇，其可单独使用或以两种或更多种的组合使用。
按用于形成电极的组合物计，可包含余量的溶剂，且按总量为100重量比的用于形成电极的组合物计，可包含例如1重量比到30重量比的溶剂。在所述范围内，可以确保足够的粘附强度和极好的可印刷性。
纤维素聚合物
纤维素聚合物可为乙基纤维素聚合物。
举例来说，纤维素聚合物可具有50,000克/摩尔到200,000克/摩尔，且合乎需要地，60,000克/摩尔到150,000克/摩尔的重量平均分子量。通过将具有重量平均分子量范围的纤维素聚合物与稍后描述的有机硅聚合物一起使用，Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的的情况时，根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物的角速度可大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒，且同时Tanδ的最大值大于11且小于或等于20。
按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到10重量比(例如0.1重量比到5重量比)的量的纤维素聚合物。通过将所述范围内的纤维素聚合物与稍后描述的有机硅聚合物一起使用，Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的情况时，根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物的角速度大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒。
有机硅聚合物
在实施例中，有机硅聚合物可包含直链硅氧烷、环状硅氧烷或其组合。
直链硅氧烷可包含例如聚甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷或其组合，但不必限于此。
直链硅氧烷可具有3,000克/摩尔到200,000克/摩尔的重量平均分子量。在所述范围内，Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情况时，角速度可为0.1弧度/秒到80弧度/秒且同时Tanδ的最大值可大于11并小于或等于20。
环状硅氧烷为具有硅-氧-硅-氧的环的环状硅氧烷化合物，且可为以下经取代或未经取代的基团中的至少一个：环三硅氧烷、环四硅氧烷、环五硅氧烷、环六硅氧烷、环七硅氧烷、环八硅氧烷、环九硅氧烷以及环十硅氧烷。“经取代或未经取代”的“经取代”可为其中键结到硅氧烷的硅(Si)的至少一个氢原子由以下基团置换的情况：C1到C5烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基或戊基)、C2到C5烯基(例如，乙烯基)、C6到C10芳基(例如，苯基)或卤化C1到C5烷基(例如，三氟丙基)。
举例来说，环状硅氧烷可包含以下中的至少一个：六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十四甲基环七硅氧烷、十八甲基环九硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、四甲基-四乙烯基环四硅氧烷(如2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷)、三(三氟丙基)-三甲基环三硅氧烷(如1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)-1,3,5-三甲基环三硅氧烷、十六甲基环八硅氧烷、五甲基环五硅氧烷、六甲基环六硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、三苯基环三硅氧烷、四苯基环四硅氧烷、四甲基-四苯基环四硅氧烷、四乙烯基-四苯基环四硅氧烷、六甲基-六乙烯基环六硅氧烷、六甲基-六苯基环六硅氧烷以及六乙烯基-六苯基环六硅氧烷，但不必限于此。
有机硅聚合物可仅包含直链硅氧烷，或可包含直链硅氧烷与环状硅氧烷的混合物。当使用直链硅氧烷与环状硅氧烷的混合物作为有机硅聚合物时，可包含呈1:5到5:1(例如1:2到2:1)的重量比的直链硅氧烷和环状硅氧烷。
按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的有机硅聚合物。通过将所述范围内的有机硅聚合物与纤维素聚合物一起使用，Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情况时，根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物的角速度可大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒，且此外可减小用于形成太阳能电池电极的组合物的面积变化比率且可防止电阻增加。
触变剂
在实施例中，触变剂可包含双酰胺类触变剂。双酰胺类触变剂可使用所属领域的一般技术人员已知的通用类型，但为例如改性氢化蓖麻油马克斯(Thixatrol Max)(海名斯(Elementis))等。
按用于形成太阳能电池电极的组合物的总量计，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的触变剂。在所述范围内，Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物的角速度可大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒。
根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物可不包含蓖麻油类触变剂。当包含蓖麻油类触变剂时，可能难以实现在出现本发明的Tanδ的最大值的情况时，大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒的角速度。
分散剂
根据实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物可还包含分散剂。
分散剂可包含酸类分散剂。酸类分散剂可为所属领域的一般技术人员已知的通用类型且可为例如聚羧酸分散剂(如琥珀酸分散剂、三种或多于三种羧酸分散剂等)作为饱和或不饱和酸类分散剂。
分散剂可还包含胺盐类分散剂。胺盐类分散剂可使用所属领域的一般技术人员已知的通用类型。
可包含呈用于形成太阳能电池电极的组合物的0.1重量比到5重量比的量的分散剂。在所述范围内，可降低组合物的面积变化比率且可增加电阻。
其它添加剂
本发明的用于形成太阳能电池电极的组合物可视需要还包含其它常规添加剂以便改善除上文所描述的构成元素以外的流动特征、工艺特征以及稳定性。确切地说，塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外(UV)稳定剂、抗氧化剂以及偶合剂可单独使用或以两种或更多种的组合使用。包含0.1重量比到5重量比的用于形成太阳能电池电极的组合物的所述添加剂，但可视需要改变含量。可考虑用于形成太阳能电池电极的组合物的可印刷性、分散性以及储存稳定性来选择添加剂含量。
太阳能电池电极和包含其的太阳能电池
本发明的另一实施例提供由用于形成太阳能电池电极的组合物形成的电极。
本发明的另一实施例提供包含所述电极的太阳能电池。
图1示出根据实施例的太阳能电池的结构。
参看图1，可通过将用于形成电极的组合物印刷在晶片10或包含p层(或n层)11和n层(或p层)12作为发射体的基板上且烧制所述组合物以形成后电极21和前电极23来制造太阳能电池100。举例来说，可通过将用于形成电极的组合物印刷在晶片的后表面上且在200℃到400℃下将所述组合物干燥10秒到60秒来执行后电极的先前制备步骤。另外，可通过将用于形成太阳能电池电极的组合物印刷在晶片的前部上且接着干燥所述组合物来执行前电极的先前制备步骤。此后，可在400℃到980℃且合乎需要地700℃到980℃下，执行持续约30秒到210秒的烧制工艺以形成前电极和后电极。
在下文中，将更详细地描述通过本发明的实施例配置和运行本发明。然而，提供以下实例以帮助理解本发明，且本发明的范围不限于以下实例。
实例1
将90重量份的银粉与2重量份的玻璃料混合以制备混合物。接着，将1重量份的重量平均分子量为65,000克/摩尔的乙基纤维素聚合物连同5.6重量份的泰萨醇作为溶剂添加到所获得混合物中。随后，在60℃下向其中添加0.35重量份的重量平均分子量为80,000克/摩尔的聚二甲基硅氧烷聚合物、0.6重量份的双酰胺类触变剂以及0.45重量份的聚羧酸类分散剂且接着通过使用3辊捏合机与其混合且分散，以制备用于形成太阳能电池电极的组合物。
实例2到实例7
除如表1中所示一样改变按重量份计的每个组分的含量以外，根据与实例1相同的方法制备用于形成太阳能电池电极的组合物。
比较例1到比较例7
除如表2中所示一样改变按重量份计的每个组分的含量以外，根据与实例1相同的方法制备用于形成太阳能电池电极的组合物。
相对于以下特性评估实例和比较例的用于形成太阳能电池电极的组合物，且结果示出于表1和表2中。
(1)存储模量(单位：千帕，在1,000弧度/秒下)：在频率扫描法(frequency sweepmethod)中通过使用TA仪器制造的ARES G2来评估用于形成太阳能电池电极的每种组合物的存储模量。通过获得视23℃下0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的每种频率而定的角速度来评估存储模量。特定来说，获得1,000弧度/秒的角速度下的存储模量。
(2)Tanδ的最大值(Tan delta max)：相对于Tanδ的最大值在频率扫描法中通过使用TA仪器制造的ARES G2来评估用于形成太阳能电池电极的组合物。通过获得视23℃下0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的每种频率而定的角速度来评估Tanδ，且从其获得最大Tanδ。
(3)胶凝点(单位：弧度/秒，在最大Tanδ下)，Tanδ的最大值出现时的角速度：相对于胶凝点(其为Tanδ具有最大值时的角速度)在频率扫描法中评估用于形成太阳能电池电极的组合物。
(4)无论Tanδ的最小值是否大于1秒：当Tanδ具有小于或等于1的最小值时，可降低可印刷性。换句话说，当Tanδ的最小值不大于1时，可降低可印刷性。
(5)粘度(单位：KcPs，在100转/分钟下，在23℃下)：相对于粘度通过使用布鲁克费尔德粘度测量仪(Brookfield viscosity-measuring instrument)在100转/分钟和23℃下评估用于形成太阳能电池电极的组合物。
当其形成为电极时，相对于表1和表2的特性评估根据实例和比较例的用于形成太阳能电池电极的组合物。结果示出于表1和表2中。
通过使用28微米的丝网掩模(screen mask)且接着使用红外干燥炉进行干燥而在薄层电阻为70Ω/sq.的晶片的前表面上将用于形成太阳能电池电极的组合物分别地丝网印刷为预定图案。随后，将铝膏完全印刷在晶片的后表面上且接着以如上相同的方法进行干燥。通过使用带型炉将通过所述工艺制造的电池在400℃到900℃下烧制30秒到50秒。因此，根据以下参考评估其可印刷性、溢流(flooding)、可图案化性以及高宽比。
(6)可印刷性：检查图案的断裂状态，且根据以下参考评估可印刷性。
○：少于五根断线(broken line)
X：多于或等于五根断线
(7)溢流：当将用于形成太阳能电池电极的组合物丝网印刷在太阳能电池的硅晶片上时，评估溢流是否均匀。
○：当执行100次溢流时，出现均匀溢流。
△：当执行100次溢流时，出现小于或等于20％的不均匀溢流
X：当执行100次溢流时，出现大于或等于50％的不均匀溢流
(8)可图案化性：用激光显微镜检查所获得图案的宽度。
○：标准偏差小于3微米且Rz小于15微米的线宽
△：标准偏差大于或等于3微米并小于5微米且Rz大于或等于15微米并小于20微米的线宽
×：标准偏差大于或等于5微米且Rz大于或等于20微米的线宽
(9)高宽比：用激光显微镜检查所获得图案的高度和宽度，且计算高宽比(高度相对于宽度的比率)。
○：高宽比大于或等于25％
△：高宽比大于或等于20％且小于25％
×：高宽比小于20％
[表1]
(单位：重量份)
Figure BDA0002375616490000131
[表2]
(单位：重量份)
Figure BDA0002375616490000141
(A)银粉：平均粒径2.0微米(AG-5-11F，多瓦高科技有限公司(Dowa HighTechCo.,Ltd.))
(B)玻璃料：转变点270℃，平均粒径为2.0微米(ABT-1，朝日玻璃(Ashai glass))
(C)纤维素聚合物
(C1)乙基纤维素：重量平均分子量为65,000克/摩尔(陶氏化学(Dow chemical))
(C2)乙基纤维素：重量平均分子量为115,000克/摩尔(陶氏化学)
(C3)乙基纤维素：重量平均分子量为130,000克/摩尔(陶氏化学)
(C4)乙基纤维素：重量平均分子量为40,000克/摩尔(陶氏化学)
(C5)乙基纤维素：重量平均分子量为300,000克/摩尔(陶氏化学)
(D)泰萨醇(伊士曼(Eastman))
(E)有机硅聚合物
(E1)聚二甲基硅氧烷：重量平均分子量为80,000克/摩尔(信越化学有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.))
(E2)环五硅氧烷(PMX-245，道康宁(Dow Corning))
(E3)碳类增滑剂(120-CWP，日本蜡(Japan Wax))
(E4)聚二甲基硅氧烷：重量平均分子量为2,500克/摩尔(信越化学有限公司)
(E5)聚二甲基硅氧烷：重量平均分子量为240,000克/摩尔(信越化学有限公司)
(F)触变剂
(F1)双酰胺类触变剂(BISAMIDE LA，日本化成(NIPPON KASEI))
(F2)双酰胺类触变剂(SLIPACKS C，日本化成)
(G)分散剂：胺盐类试剂(TDO，阿克苏诺贝尔(Akzonovel))
如表1和表2中所示，在Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的范围的情况下，根据一个实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物可具有介于大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒的角速度。因此，根据一个实施例的用于形成太阳能电池电极的组合物可实现细线宽印刷且因此改善可印刷性和可图案化性且实现均匀溢流。
相反地，在Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的范围的情况下，根据比较例1到比较例7的用于形成太阳能电池电极的组合物展现的角速度在大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒的范围外，且因此展现不充足的可印刷性和可图案化性且在细线宽印刷期间产生许多溢流。
可通过所属领域的技术人员容易地进行本发明的简单修改和变型，且可发现所有这些修改或变化包含在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种用于形成太阳能电池电极的组合物，包括：
导电粉末；
玻璃料；
纤维素聚合物；
有机硅聚合物；
触变剂；以及
溶剂，
其中Tanδ的最大值出现在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的角速度大于80弧度/秒且小于或等于1,000弧度/秒。
2.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下具有大于11且小于或等于20的Tanδ的最大值。
3.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其在23℃和1,000弧度/秒下具有1,000帕到10,000帕的存储模量。
4.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中所述纤维素聚合物具有50,000克/摩尔到200,000克/摩尔的重量平均分子量。
5.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中按用于形成所述太阳能电池电极的所述组合物的总量计，包含呈0.1重量比到10重量比的量的所述纤维素聚合物。
6.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中所述有机硅聚合物包括直链硅氧烷、环状硅氧烷或其组合。
7.根据权利要求6所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中所述直链硅氧烷具有3,000克/摩尔到200,000克/摩尔的重量平均分子量。
8.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中按用于形成所述太阳能电池电极的所述组合物的总量计，包含呈0.1重量比到5重量比的量的所述有机硅聚合物。
9.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中所述触变剂包括双酰胺类触变剂。
10.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其包括：
60重量比到95重量比的所述导电粉末；
0.1重量比到20重量比的所述玻璃料；
0.1重量比到10重量比的所述纤维素聚合物；
0.1重量比到5重量比的所述有机硅聚合物；
0.1重量比到5重量比的所述触变剂；以及
余量的所述溶剂。
11.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中所述玻璃料包括选自以下中的至少一种金属元素：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、钴、锆、锰以及铝。
12.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其中所述溶剂包括选自以下中的至少一种：甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氢-松油醇、乙二醇、乙二醇单丁醚、丁基溶纤剂乙酸酯以及泰萨醇。
13.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其还包括分散剂，且按用于形成所述太阳能电池电极的所述组合物的总量计，包含呈0.1重量比到5重量比的量的所述分散剂。
14.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的组合物，其还包括选自以下中的至少一种添加剂：塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外稳定剂、抗氧化剂以及偶合剂。
15.一种电极，由根据权利要求1至14中任一项所述的用于形成太阳能电池电极的组合物形成。
16.一种太阳能电池，包括根据权利要求15所述的电极。
CN202010064725.2A 2019-01-22 2020-01-20 用于形成太阳能电池电极的组合物、电极以及太阳能电池 Pending CN111462940A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0008379 2019-01-22
KR1020190008379A KR20200091284A (ko) 2019-01-22 2019-01-22 태양전지 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조된 전극 및 태양 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111462940A true CN111462940A (zh) 2020-07-28

Family

ID=71679945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010064725.2A Pending CN111462940A (zh) 2019-01-22 2020-01-20 用于形成太阳能电池电极的组合物、电极以及太阳能电池

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20200091284A (zh)
CN (1) CN111462940A (zh)
TW (1) TW202028324A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11780983B2 (en) 2017-02-08 2023-10-10 Elkem Silicones USA Corp. Secondary battery pack with improved thermal management

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103077764A (zh) * 2013-02-01 2013-05-01 李春生 一种太阳能电池正面电极用导电浆料
CN103295662A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 比亚迪股份有限公司 太阳能电池用导电浆料及其制备方法
CN103435854A (zh) * 2013-08-29 2013-12-11 中国人民解放军国防科学技术大学 晶体硅太阳能电池电极浆料用有机载体及其制备方法
CN103545018A (zh) * 2013-10-25 2014-01-29 江苏惠星新能源科技有限公司 一种太阳能用背银浆料及其制备方法
CN104981911A (zh) * 2012-10-15 2015-10-14 陶氏环球技术有限责任公司 传导组合物
CN106098143A (zh) * 2015-04-28 2016-11-09 三星Sdi株式会社 电极组成物、电极以及太阳能电池
CN106928497A (zh) * 2017-02-20 2017-07-07 江苏瑞德新能源科技有限公司 一种太阳能电池电极用有机载体及其制备方法
CN108630337A (zh) * 2017-03-16 2018-10-09 三星Sdi株式会社 用于形成电极的组合物、使用其制造的电极及太阳能电池

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103295662A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 比亚迪股份有限公司 太阳能电池用导电浆料及其制备方法
CN104981911A (zh) * 2012-10-15 2015-10-14 陶氏环球技术有限责任公司 传导组合物
CN103077764A (zh) * 2013-02-01 2013-05-01 李春生 一种太阳能电池正面电极用导电浆料
CN103435854A (zh) * 2013-08-29 2013-12-11 中国人民解放军国防科学技术大学 晶体硅太阳能电池电极浆料用有机载体及其制备方法
CN103545018A (zh) * 2013-10-25 2014-01-29 江苏惠星新能源科技有限公司 一种太阳能用背银浆料及其制备方法
CN106098143A (zh) * 2015-04-28 2016-11-09 三星Sdi株式会社 电极组成物、电极以及太阳能电池
CN106928497A (zh) * 2017-02-20 2017-07-07 江苏瑞德新能源科技有限公司 一种太阳能电池电极用有机载体及其制备方法
CN108630337A (zh) * 2017-03-16 2018-10-09 三星Sdi株式会社 用于形成电极的组合物、使用其制造的电极及太阳能电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11780983B2 (en) 2017-02-08 2023-10-10 Elkem Silicones USA Corp. Secondary battery pack with improved thermal management
US11905385B2 (en) 2017-02-08 2024-02-20 Elkem Silicones USA Corp. Secondary battery pack with improved thermal management

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200091284A (ko) 2020-07-30
TW202028324A (zh) 2020-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5957546B2 (ja) 導電性組成物
TWI651289B (zh) 用於太陽電池電極的組合物以及使用其製作的電極
CN106816484B (zh) 形成电极的方法、由其制造的电极以及太阳能电池
KR102021483B1 (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
TWI676182B (zh) 用於太陽電池電極的組成物及使用其製備的太陽電池電極
CN111462940A (zh) 用于形成太阳能电池电极的组合物、电极以及太阳能电池
TWI665209B (zh) 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的電極
KR101888933B1 (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
CN111354502B (zh) 用于形成太阳能电池电极的组合物及太阳能电池电极
KR20170061023A (ko) 태양 전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양 전지
KR101835499B1 (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
KR101758436B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101748008B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101854743B1 (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
KR101863246B1 (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
KR101991976B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
JP6804255B2 (ja) 電極形成用組成物ならびにこれを用いて製造された電極および太陽電池
KR101974839B1 (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
KR20210109728A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 형성된 태양전지 전극
KR20210158738A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 형성된 태양전지 전극
KR20180052487A (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
KR20170077732A (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양 전지
KR20170077731A (ko) 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지

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: 20210209

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.

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210521

Address after: 201100 building 6, 4299 Jindu Road, Minhang District, Shanghai

Applicant after: Shanghai Jiangju New Material Co.,Ltd.

Address before: No.88, Xinzhu 2nd Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province, 213000

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

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200728