DE112012001222T5 - Leitende Metallpaste für eine Metal-Wrap-Through-Siliciumsolarzelle - Google Patents

Leitende Metallpaste für eine Metal-Wrap-Through-Siliciumsolarzelle Download PDF

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Abstract

Leitende Metall-Durchgangsloch-Paste, umfassend partikuliertes leitendes Metall, einen Reaktant, der bei Temperaturen von 600°C bis 900°C mit mindestens einem aus der Gruppe, bestehend aus Si, SiO2 und SiNx, reagiert, um ein Isolierglas zu bilden, und einen organischen Trägerstoff, der insbesondere nützlich ist zur Bereitstellung der Metallisierung der Löcher in den Siliciumscheiben von MWT-Solarzellen. Das Ergebnis ist ein metallisches, elektrisch leitendes Durchgangsloch zwischen den Kollektorleitungen an der Vorderseite und der Emitterelektrode an der Rückseite der Solarzelle. Die Paste kann auch verwendet werden, um die Kollektorleitungen an der Vorderseite der Solarzelle und die Emitterelektrode an der Rückseite der Solarzelle zu bilden. Außerdem werden Metal-Wrap-Through-Siliciumsolarzellen offenbart, umfassend die gebrannte leitende Metallpaste.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft eine leitende Metallpaste zur Verwendung in einer Metal-Wrap-Through- bzw. MWT-Siliciumsolarzelle und die mit der leitenden Metallpaste hergestellten MWT-Siliciumsolarzellen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine konventionelle Solarzelle mit einer Siliciumbasis vom Typ p (p-dotiert) weist einen Emitter vom Typ n (n-dotiert) in der Form einer n-Diffusionsschicht an ihrer Vorderseite auf. Diese konventionelle Siliciumsolarzellen-Struktur verwendet eine negative Elektrode zum Kontaktieren der Vorderseite, d. h. der Sonnenseite, der Zelle und eine positive Elektrode an der Rückseite. Es ist gut bekannt, dass Strahlung einer geeigneten Wellenlänge, die auf einen p-n-Übergang eines Halbleiters fällt, als eine Quelle externer Energie zum Erzeugen von Elektronen-Loch-Paaren dient. Die Potenzialdifferenz, die an einem p-n-Übergang vorhanden ist, bewirkt, dass Löcher und Elektronen über dem Übergang sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, wodurch sie den Fluss eines elektrischen Stroms hervorrufen, der imstande ist, Leistung zu einer externen Schaltung zu liefern. Die meisten Solarzellen sind in der Form einer Siliciumscheibe, die metallisiert wurde, d. h. mit Metallelektroden versehen wurde, die elektrisch leitend sind. Typischerweise ist die Metallisierung der Vorderseite in der Form eines so genannten H-Musters, d. h. in der Form einer Gitterkathode, die dünne parallele Fingerleitungen (Kollektorleitungen) und Sammelschienen, die die Fingerleitungen in rechten Winkeln schneiden, umfasst, während die Metallisierung der Rückseite eine Aluminiumanode in elektrischer Verbindung mit Silber- oder Silber/Aluminium-Sammelschienen oder -Laschen ist. Der photoelektrische Strom wird mittels dieser beiden Elektroden erfasst.
  • Alternativ ist auch eine umgekehrte Solarzellenstruktur mit einer n-Siliciumbasis bekannt. Diese Zelle weist eine vordere Siliciumoberfläche vom Typ p (vorderer p-Emitter) mit einer positiven Elektrode an der Vorderseite und einer negativen Elektrode zum Kontaktieren der Rückseite der Zelle auf. Solarzellen mit n-Siliciumbasen (n-Siliciumsolarzellen) können im Vergleich mit Solarzellen mit p-Siliciumbasen aufgrund der reduzierten Rekombinationsgeschwindigkeit von Elektronen in dem n-dotierten Silicium in der Theorie höhere Effizienzgewinne produzieren.
  • Wie im Fall der konventionellen Siliciumsolarzellen können MWT-Siliciumsolarzellen als MWT-Siliciumsolarzellen, die eine p-Siliciumbasis aufweisen, oder als Alternative als MWT-Siliciumsolarzellen, die eine n-Siliciumbasis aufweisen, produziert werden. Wie bei konventionellen Solarzellen ist der Emitter einer MWT-Solarzelle typischerweise von einer dielektrischen Passivierungsschicht bedeckt, die als eine Antireflexbelag- bzw. ARC-Schicht dient. MWT-Siliciumsolarzellen weisen jedoch eine Zellenkonstruktion auf, die von der konventioneller Solarzellen verschieden ist. Die vorderseitigen Elektroden konventioneller Solarzellen reduzieren die effektive photosensitive Fläche, die an der Vorderseite der Solarzelle verfügbar ist, und reduzieren dadurch die Leistung der Solarzelle. MWT-Solarzellen weisen beide Elektroden an der Rückseite der Solarzelle auf. Dies wird durch Bohren, z. B. mit einem Laser, von kleinen Löchern erreicht, die Kontaktlöcher zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Zelle bilden.
  • Die Vorderseite der MWT-Siliciumsolarzelle ist mit einer Vorderseiten-Metallisierung in der Form von dünnen leitenden Metall-Kollektorleitungen versehen, die in einem für MWT-Siliciumsolarzellen typischen Muster angeordnet sind, z. B. in einem Gitter- oder Wabenähnlichen Muster oder als dünne parallele Fingerleitungen. Die Kollektorleitungen werden aus einer leitenden Metallpaste mit Durchbrennfähigkeit aufgetragen. Nach dem Trocknen werden die Kollektorleitungen durch die vorderseitige dielektrische Passivierungsschicht gebrannt, so dass sie Kontakt mit der Vorderseite des Siliciumsubstrats herstellen. Der Begriff „Metallpaste mit Durchbrennfähigkeit” bedeutet eine Metallpaste, die beim Brennen durch eine Passivierungs- oder ARC-Schicht ätzt und diese durchdringt (durchbrennt), so dass elektrischer Kontakt mit der Oberfläche des Siliciumsubstrats hergestellt wird.
  • Die Innenseite der Löcher und, wenn vorhanden, der schmale Rand um die Vorderkanten der Löcher, d. h. die Diffusionsschicht, die nicht von der dielektrischen Passivierungsschicht bedeckt ist, wird mit einer Metallisierung versehen, entweder in der Form einer leitenden Metallschicht an den Seite des Lochs oder in der Form eines leitenden Metallstöpsels, der das Loch vollständig mit leitendem Metall füllt. Die Anschlussklemmen der Kollektorleitungen überlappen mit den Metallisierungen der Löcher und sind daher elektrisch damit verbunden. Die Kollektorleitungen werden aus einer leitenden Metallpaste mit Durchbrennfähigkeit aufgetragen. Die Metallisierungen der Löcher werden typischerweise aus einer leitenden Metallpaste aufgetragen und dann gebrannt. Die Metallisierungen der Löcher dienen als Emitterkontakte und bilden rückseitige Elektroden, die mit dem Emitter verbunden sind, oder andere Metallablagerungen, die als mit dem Emitter verbundene rückseitige Elektroden dienen, elektrisch kontaktieren.
  • Die Elektroden der Rückseite einer MWT-Siliciumsolarzelle sind ebenfalls direkt mit der Siliciumbasis verbunden. Diese Elektroden sind von den Metallisierungen der Löcher und den Emitterelektroden elektrisch isoliert. Der photoelektrische Strom wird von diesen beiden verschiedenen rückseitigen Elektroden, d. h. den mit dem Emitter verbundenen und den mit der Basis verbundenen, erfasst.
  • Brennen wird typischerweise in einem Förderband-Ofen für eine Zeitdauer von mehreren Minuten bis mehreren zehn Minuten ausgeführt, wobei die Scheibe eine Spitzentemperatur im Bereich von 600°C bis 900°C erreicht.
  • Die Wirksamkeit der MWT-Solarzelle ist verbessert, da die Emitterelektrode an der Rückseite angeordnet ist und daher Abschattung der photosensitiven Fläche, die an der Vorderseite der Solarzelle verfügbar ist, reduziert. Außerdem können die Emitterelektroden größer bemessen werden und reduzieren dadurch ohmsche Verluste, und alle elektrischen Verbindungen werden an der Rückseite hergestellt.
  • Beim Produzieren einer MWT-Solarzelle besteht ein Bedarf nach einer leitenden Paste, die in einem metallisierten Loch resultiert, das: (1) einen ausreichend niedrigen Serienwiderstand zwischen den Kollektorleitungen und der Emitterelektrode aufweist, (2) eine gute Anhaftung an die Seiten des Lochs und an das Silicium an der Rückseite der Solarzelle aufweist und (3) einen ausreichend hohen Widerstandsnebenschluss aufweist, um schädliche elektrische Verbindung zwischen Teilen der Zelle, d. h. den Emitter und der Basis, zu verhindern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine leitende Metallpaste, umfassend:
    • (a) partikuliertes leitendes Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Kupfer, Nickel und Mischungen davon;
    • (b) einen Reaktant, der bei Temperaturen von 600°C bis 900°C mit mindestens einem aus der Gruppe, bestehend aus Si, SiO2 und SiNx, reagiert, um ein Isolierglas zu bilden; und
    • (c) einen organischen Trägerstoff, wobei das partikulierte leitende Metall und der Reaktant in dem organischen Trägerstoff dispergiert sind.
  • Diese leitende Metallpaste ist insbesondere nützlich zur Bereitstellung der Metallisierung der Löcher in den Siliciumscheiben von MWT-Solarzellen. Diese Metallisierung resultiert in einem metallischen, elektrisch leitenden Durchgangsloch zwischen den Kollektorleitungen an der Vorderseite und der Emitterelektrode an der Rückseite der Solarzelle.
  • Außerdem wird eine Metal-Wrap-Through-Siliciumsolarzelle bereitgestellt, umfassend die gebrannte leitende Metallpaste der Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die leitende Metall-Durchgangsloch-Paste der vorliegenden Erfindung gestattet die Produktion von MWT-Siliciumsolarzellen mit verbesserter Leistung. Die leitende Metallpaste weist eine gute Lochfüllungskapazität auf. Die gebrannte leitende Metallpaste haftet gut an die Innenseite der Löcher der Siliciumscheibe und an das Silicium an der Rückseite der Solarzelle und stellt einen ausreichend hohen Widerstandsnebenschluss und einen ausreichend niedrigen Serienwiderstand bereit.
  • In einer Ausführungsform umfasst die leitende Metallpaste partikuliertes leitendes Metall, einen Reaktant, der bei Temperaturen von 600°C bis 900°C mit mindestens einem aus der Gruppe, bestehend aus Si, SiO2 und SiNx, reagiert, um ein Isolierglas zu bilden, und einen organischen Trägerstoff. In einer anderen Ausführungsform umfasst die leitende Metallpaste ferner einen Sinterhemmstoff.
  • Die leitende Metallpaste umfasst mindestens ein partikuliertes, elektrisch leitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Kupfer und Nickel. Das partikulierte, elektrisch leitende Metall ist vorzugsweise Silber. Das partikulierte Silber kann aus Silber oder einer Silberlegierung mit einem oder mehreren anderen Metallen wie Kupfer, Nickel und Palladium bestehen. Das partikulierte, elektrisch leitende Metall kann unbeschichtet oder mindestens teilweise mit einem Tensid beschichtet sein. Der Tensid kann aus Stearinsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Oleinsäure, Caprinsäure, Myristinsäure und Linolsäule und Salzen davon, z. B. Ammonium-, Natrium- oder Kaliumsalze, ausgewählt sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Die Partikelgröße des partikulierten, elektrisch leitenden Metalls liegt im Bereich von 0,5 bis 5 μm. Der Ausdruck „Partikelgröße” wird hierin verwendet, um den mittleren Partikeldurchmesser, d50, wie mittels Laserdiffraktion bestimmt, anzugeben.
  • Das partikulierte, elektrisch leitende Metall ist in der leitenden Metallpaste in einem Anteil von 70 bis 92 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpasten-Zusammensetzung vorhanden. In einer Ausführungsform ist das partikulierte, elektrisch leitende Metall in der leitenden Metallpaste in einem Anteil von 75 bis 90 Gew.-% vorhanden.
  • Die leitende Metallpaste umfasst außerdem einen Reaktant, der mit einer Komponente einer Siliciumsolarzelle reagiert, d. h. mit mindestens einem aus der Gruppe, bestehend aus Si, SiO2 und SiNx, um ein Isolierglas zu bilden. In einer Ausführungsform ist der Reaktant ein Phosphor enthaltendes Material und ist das Isolierglas Phosphosilicatglas. Das Phosphor enthaltende Material ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Phosphoroxiden, Phosphorsalzen, Phosphoroxysäuren, Phosphorsulfiden, Phosphiden, Phosphor enthaltenden Tensiden, Phosphor enthaltenden Glasfritten und Mischungen davon. Die Phosphorsalze enthalten Phosphoniumsalze, Phosphate und Phosphinate. Die Phosphoroxysäuren enthalten Phosphorsäure, phosphorige Säure und hypophosphorige Säure. In mehreren verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Phosphor enthaltende Material ein oder mehrere Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus H3PO4, P2O5, BPO4 und Phosphor enthaltenden organischen Verbindungen wie Phosphonium-basierte ionische Flüssigkeiten und insbesondere Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis-2,4,4-(trimethylpentyl)phosphinat.
  • In einer anderen Ausführungsform ist der Reaktant sowohl ein Phosphor enthaltendes Material als auch ein Bor enthaltendes Material und ist das Isolierglas Borphosphosilicatglas. Das Phosphor enthaltende Material ist ein beliebiges der oben aufgelisteten Phosphor enthaltenden Materialien. Das Bor enthaltende Material ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Borpulver, einer stabilen Suspension aus Bor, Borsäure, BBr3, Triethylboran, Bor enthaltender Glasfritte und Mischungen davon. Wenn Bor enthaltende Glasfritte als das Bor enthaltende Material verwendet wird, ist es reaktiver, wenn es Si-frei und Al-frei ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Reaktant ein Fluor enthaltendes Material und ist das Isolierglas Fluorosilicatglas. Das Fluor enthaltende Material ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Fluor enthaltender Glasfritte. In einer Ausführungsform weist die Fluor enthaltende Glasfritte eine Fluor enthaltende Komponente auf, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Fluoriden, Fluorsalzen, Oxyfluoriden und Mischungen davon. In einigen Ausführungsformen weist die Fluor enthaltende Glasfritte eine Fluor enthaltende Komponente auf, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus BiF3, AlF3, NaF, LiF, KF, CsF, ZrF4, TiF4, ZnF3 und Mischungen davon.
  • In einer Ausführungsform beträgt die Menge des Reaktants, d. h. die Menge Phosphor, die Menge Phosphor und Bor oder die Menge Fluor, in der leitenden Metallpaste von 0,1 bis 5 Gew.-Prozent basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpaste. In einer anderen Ausführungsform beträgt die Menge des Reaktants in der leitenden Metallpaste von 0,5 bis 3 Gew.-Prozent basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpaste. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Menge des Reaktants in der leitenden Metallpaste von 1 bis 2 Gew.-Prozent basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpaste.
  • Die leitende Metallpaste umfasst einen organischen Trägerstoff. Der organische Trägerstoff ist ein organisches Lösungsmittel oder eine organische Lösungsmittelmischung oder der organische Trägerstoff ist in einer anderen Ausführungsform eine Lösung aus organischem Polymer in organischem Lösungsmittel.
  • Eine große Vielfalt von inerten viskosen Materialien kann als organischer Trägerstoff verwendet werden. Der organische Trägerstoff ist einer, in dem die anderen Bestandteile, d. h. das partikulierte leitende Metall und der Reaktant, mit einem adäquaten Grad von Stabilität dispergierbar sind. Die Eigenschaften, insbesondere die rheologischen Eigenschaften, des organischen Trägerstoffs müssen derart sein, dass sie der leitenden Metallpasten-Zusammensetzung gute Aufbringungseigenschaften verleihen, einschließlich von: stabile Dispersion von nicht löslichen Feststoffen, geeignete Viskosität und Thixotropie für Auftragung, geeignete Benetzbarkeit der Feststoffe der Paste, eine gute Trocknungsrate und gute Brenneigenschaften.
  • Der organische Trägerstoff ist typischerweise eine Lösung aus einem oder mehreren Polymeren in einem oder mehreren Lösungsmitteln. Das am häufigsten für diesen Zweck verwendete Polymer ist Ethylcellulose. Andere Beispiele von Polymeren enthalten Ethylhydroxyethylcellulose, Wurzelkolophonium, Mischungen aus Ethylcellulose und Phenolharzen, Polymethacrylate von niederen Alkoholen und Monobutylether von Ethylenglycolmonoacetat. Die in Dickfilm-Zusammensetzungen am verbreitesten gefundenen Lösungsmittel sind Esteralkohole und Terpene wie Alpha- oder Beta-Terpineol oder Mischungen davon mit anderen Lösungsmitteln wie Kerosin, Dibutylphthalat, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Hexylenglycol und hochsiedende Alkohole und Alkoholester. Außerdem können flüchtige Flüssigkeiten zum Fördern von schnellem Härten nach der Aufbringung auf das Substrat in dem Trägerstoff enthalten sein. Verschiedene Kombinationen dieser und anderer Lösungsmittel werden formuliert, um die gewünschten Viskositäts- und Flüchtigkeitsanforderungen zu erhalten.
  • Der Gehalt an organischem Trägerstoff in der leitenden Metallpaste ist von dem Auftragungsverfahren der Paste und der Art des verwendeten organischen Trägerstoffs abhängig. In einer Ausführungsform beträgt er von 5 bis 25 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpasten-Zusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform beträgt er von 7 bis 15 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpasten-Zusammensetzung. Diese Gew.-% enthalten das organische Lösungsmittel, etwaiges organisches Polymer und etwaige andere organische Zusätze.
  • Die leitende Metallpaste kann einen oder mehrere andere organische Zusätze enthalten, beispielsweise Tenside, Dickungsmittel, Rheologie-Modifikatoren und Stabilisatoren. Ein organischer Zusatz kann Bestandteil des organischen Trägerstoffs sein. Es ist jedoch auch möglich, einen organischen Zusatz beim Herstellen der leitenden Metallpaste separat hinzuzufügen.
  • In einer Ausführungsform besteht die leitende Metallpaste ferner aus einem Sinterhemmstoff. Der Sinterhemmstoff verlangsamt das Sintern, und es wird angenommen, dass er dadurch Nebenschlussbildung reduziert. Der Sinterhemmstoff ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Titanresinat, Titandioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Mangandioxid, Siliciumdioxid, Rhodiumresinat und jeglicher Verbindung, die sich bei Temperaturen von 600°C bis 900°C zu einem dieser Oxide zersetzt, und Mischungen davon.
  • Die Auftragungsviskosität der leitenden Metallpaste kann 20 bis 200 Pa·s betragen, wenn sie bei einer Spindeldrehzahl von 10 U/min. und 25°C durch einen Nutzbecher unter Verwendung eines Viskosimeters Brookfield HBT und einer Spindel Nr. 14 gemessen wird.
  • Die leitende Metallpaste wird auf die Löcher der Siliciumscheibe aufgetragen, um Metallisierung und ein leitendes Durchgangsloch von der Vorderseite zu der Rückseite der Metal-Wrap-Through-Solarzelle oder von der Rückseite zu der Vorderseite bereitzustellen. Die leitende Metallpaste wird in einer Weise aufgetragen, um das Loch vollständig mit leitendem Metall zu füllen, oder in der Form einer Schicht, um mindestens die Innenseite der Löcher mit einer Metallisierung zu bedecken, d. h. um die Metallisierungen mindestens der Innenseite der Löcher zu bilden.
  • Das Verfahren zum Auftragen der leitenden Metallpaste kann Drucken sein, beispielsweise Siebdruck. Die Auftragung kann von der Vorderseite und/oder von der Rückseite der Solarzelle durchgeführt werden.
  • Nach der Auftragung wird die leitende Metallpaste getrocknet, beispielsweise für eine Zeitdauer von 1 bis 10 Minuten, wobei die Siliciumscheibe eine Spitzentemperatur im Bereich von 100°C bis 300°C erreicht. Trocknen kann unter Verwendung von beispielsweise Förderband-, Rotations- oder stationären Trocknern und insbesondere IR- bzw. Infrarot-Förderband-Trocknern ausgeführt werden.
  • Die getrocknete leitende Metallpaste wird gebrannt, um die fertige Metallisierungen der Löcher zu bilden. Diese Metallisierungen dienen als Emitterkontakte und rückseitige Kontakte der MWT-Siliciumsolarzelle. Das Brennen wird für eine Zeitdauer von 1 bis 5 Minuten durchgeführt, wobei die Siliciumscheibe eine Spitzentemperatur im Bereich von 600°C bis 900°C erreicht. Das Brennen kann unter Nutzung von Einzel- oder Mehrzonen-Förderband-Öfen, insbesondere Mehrzonen-IR-Förderband-Öfen, durchgeführt werden. Das Brennen kann in einer inerten Gas-Atmosphäre oder in Gegenwart von Sauerstoff, z. B. in Gegenwart von Luft, stattfinden. Während des Brennens wird die organische Substanz einschließlich von nichtflüchtigem organischem Material und des beim Trocknen nicht verdampften organischen Anteils entfernt. Die beim Brennen entfernte organische Substanz enthält organisches Lösungsmittel, organisches Polymer und etwaige organische Zusätze.
  • Der Brennprozess der leitenden Metallpaste kann ein Co-Brennprozess sein, bei dem vorderseitige Metallisierung in der Form von dünnen leitenden Metall-Kollektorleitungen, die in einem für MWT-Siliciumsolarzellen typischen Muster angeordnet sind und aus einer leitenden Metallpaste aufgebracht werden, und/oder rückseitige Kollektorkontakte aus Silber, die aus einer rückseitigen Silberpaste aufgebracht werden, gleichzeitig gebrannt werden.
  • Außerdem wird eine Metal-Wrap-Through-Solarzelle bereitgestellt, umfassend die gebrannte leitende Metallpaste der Erfindung.
  • Beispiel
  • Dieses Beispiel wurde ausgeführt, um eine leitende Metallpaste der Erfindung unter Verwendung der folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen nach Gewicht herzustellen:
    8,0 Teile organischen Trägerstoff aus Ethylcellulose, gelöst in Lösungsmittel, wobei die Ethylcellulose etwa 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der Lösung ausmacht;
    2,0 Teile Terpineol;
    0,75 Teile Thixotrol® für Rheologie der Paste (bezogen von Rheox, Inc., Hightstown, N. J.);
    0,2 Teile butyliertes Hydroxytolueneionol (bezogen von PMC Specialities Group, Cincinnati, Ohio);
    5 Teile Lösung, enthaltend 85 Gew.-% Phosphorsäure:
    80,5 Teile Ag-Pulver;
    0,2 Teile Octylenglycoltitanat, ein Titanresinat-Sinterhemmstoff (bezogen von Tioxide Specialities Ltd.)
  • Sämtliche der Komponenten außer dem Ag-Pulver wurden für Minuten in einer Mischdose gemischt. Die Glasfritte und das Silberpulver wurden dann hinzugefügt und das Mischen wurde für weitere 15 Minuten fortgesetzt. Da das Ag-Pulver den hauptsächlichen Anteil der Feststoffe ausmachte, wurde es nach und nach hinzugefügt, um eine bessere Benetzung zu gewährleisten. Nach Beendigung des Mischens wurde die resultierende Paste wiederholt durch ein 3-Walzen-Walzwerk mit zunehmend höheren Drücken von 0 bis 400 psi geführt. Der Abstand des Walzwerks wurde auf 1 mil (25,4 μm) eingestellt. Der Grad der Dispersion wurde nach Mahlfeinheit (FOG) gemessen, um zu gewährleisten, dass die FOG weniger als oder gleich 20/10 betrug.
  • Vergleichendes Experiment
  • Dieses vergleichende Experiment wurde ausgeführt, um eine Paste der Erfindung, die weniger als 0,1 Gew.-%, d. h. Phosphor, unter Verwendung der folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen nach Gewicht herzustellen:
    8,0 Teile organischen Trägerstoff aus Ethylcellulose, gelöst in Lösungsmittel, wobei die Ethylcellulose etwa 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der Lösung ausmacht;
    4,0 Teile Terpineol;
    0,75 Teile Thixotrol® für Rheologie der Paste (bezogen von Rheox, Inc., Hightstown, N. J.);
    0,2 Teile butyliertes Hydroxytolueneionol (bezogen von PMC Specialities Group, Cincinnati, Ohio);
    1 Teil Lösung, enthaltend 1 Gew.-% Phosphorsäure:
    0,25 Teile Glasfritte G aus Tabelle I;
    85,25 Teile Ag-Pulver;
    0,2 Teile Octylenglycoltitanat, ein Titanresinat-Sinterhemmstoff (bezogen von Tioxide Specialities Ltd.)
  • Die Paste wurde hergestellt, wie für das Beispiel beschrieben.
  • Als die beiden Pasten zum Füllen der Solarzellen-Durchgangslöcher verwendet und dann gebrannt wurden,
  • Die Paste des Beispiels zeigte einen höheren Widerstandsnebenschluss als die des vergleichenden Experiments.
  • Die Paste wurde hergestellt, wie für das Beispiel beschrieben.
  • Als die Pasten aus dem Beispiel und dem vergleichenden Experiment zum Füllen der Solarzellen-Durchgangslöcher verwendet und dann gebrannt wurden, zeigte die Paste des Beispiels einen höheren Widerstandsnebenschluss als die des vergleichenden Experiments.

Claims (15)

  1. Leitende Metallpaste, umfassend: (a) partikuliertes leitendes Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Kupfer, Nickel, Palladium und Mischungen davon; (b) einen Reaktant, der bei Temperaturen von 600°C bis 900°C mit mindestens einem aus der Gruppe, bestehend aus Si, SiO2 und SiNx, reagiert, um ein Isolierglas zu bilden; und (c) einen organischen Trägerstoff, wobei das partikulierte leitende Metall und der Reaktant in dem organischen Trägerstoff dispergiert sind.
  2. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, ferner umfassend: (d) einen Sinterhemmstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titanresinat, Titandioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Mangandioxid, Siliciumdioxid, Rhodiumresinat und jeglicher Verbindung, die sich bei Temperaturen von 600°C bis 900°C zu einem dieser Oxide zersetzt, und Mischungen davon.
  3. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, wobei der Reaktant ein Phosphor enthaltendes Material ist und das Isolierglas Phosphosilicatglas ist.
  4. Leitende Metallpaste nach Anspruch 3, wobei das Phosphor enthaltende Material aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Phosphoroxiden, Phosphorsalzen, Phosphoroxysäuren, Phosphorsulfiden, Phosphiden, Phosphor enthaltenden Tensiden, Phosphor enthaltenden Glasfritten und Kombinationen davon.
  5. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, wobei der Reaktant ein Phosphor enthaltendes Material und ein Bor enthaltendes Material ist und das Isolierglas Borphosphosilicatglas ist.
  6. Leitende Metallpaste nach Anspruch 5, wobei das Phosphor enthaltende Material aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Phosphoroxiden, Phosphorsalzen, Phosphoroxysäuren, Phosphorsulfiden, Phosphiden, Phosphor enthaltenden Tensiden und Phosphor enthaltenden Glasfritten, und das Bor enthaltende Material aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Borpulver, einer stabilen Suspension aus Bor, Borsäure, BBr3, Triethylboran, Bor enthaltender Glasfritte und Kombinationen davon.
  7. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, wobei der Reaktant ein Fluor enthaltendes Material ist und das Isolierglas Fluorosilicatglas ist.
  8. Leitende Metallpaste nach Anspruch 7, wobei das Fluor enthaltende Material Fluor enthaltende Glasfritte ist.
  9. Leitende Metallpaste nach Anspruch 8, wobei die Fluor enthaltende Glasfritte eine Fluor enthaltende Komponente aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Fluoriden, Fluorsalzen, Oxyfluoriden und Mischungen davon.
  10. Leitende Metallpaste nach Anspruch 8, wobei die Fluor enthaltende Glasfritte eine Fluor enthaltende Komponente aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus BiF3, AlF3, NaF, LiF, KF, CsF, ZrF4, TiF4, ZnF3 und Mischungen davon.
  11. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, wobei die Menge des Reaktants in der leitenden Metallpaste von 0,1 bis 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpaste beträgt.
  12. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, wobei das partikulierte leitende Metall Silber ist.
  13. Leitende Metallpaste nach Anspruch 1, wobei die Menge des partikulierten leitenden Metalls in der leitenden Metallpaste von 70 bis 92 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der leitenden Metallpasten-Zusammensetzung beträgt.
  14. Leitende Metallpaste nach Anspruch 2, wobei der Sinterhemmstoff Titanresinat ist.
  15. Metal-Wrap-Through-Siliciumsolarzelle, umfassend die gebrannte leitende Metallpaste nach einem der Ansprüche 1–14.
DE112012001222.4T 2011-03-15 2012-03-15 Leitende Metallpaste für eine Metal-Wrap-Through-Siliciumsolarzelle Withdrawn DE112012001222T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161452771P 2011-03-15 2011-03-15
US61/452,771 2011-03-15
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