RU2496166C1 - Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента - Google Patents
Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496166C1 RU2496166C1 RU2012103632/07A RU2012103632A RU2496166C1 RU 2496166 C1 RU2496166 C1 RU 2496166C1 RU 2012103632/07 A RU2012103632/07 A RU 2012103632/07A RU 2012103632 A RU2012103632 A RU 2012103632A RU 2496166 C1 RU2496166 C1 RU 2496166C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paste
- silver
- silver powder
- conductive
- powder
- Prior art date
Links
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title abstract description 15
- 239000004332 silver Substances 0.000 title abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 10
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 19
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 claims 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 9
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 6
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- DAFHKNAQFPVRKR-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxy-2,2,4-trimethylpentyl) 2-methylpropanoate Chemical compound CC(C)C(O)C(C)(C)COC(=O)C(C)C DAFHKNAQFPVRKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- QWPDCOWMNSWKIQ-UHFFFAOYSA-N acetic acid;hexane-1,2-diol Chemical compound CC(O)=O.CCCCC(O)CO QWPDCOWMNSWKIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- FHKSXSQHXQEMOK-UHFFFAOYSA-N hexane-1,2-diol Chemical compound CCCCC(O)CO FHKSXSQHXQEMOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000012321 sodium triacetoxyborohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000013008 thixotropic agent Substances 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
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
- 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
-
- 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
Изобретение относится к материалам для изготовления электропроводящих слоев методом трафаретной печати и может быть использовано в производстве кремниевых солнечных элементов для формирования тыльного электрода на кремниевых подложках р-типа. Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента включает в себя мелкодисперсный порошок серебра 45-50 мас.%, стеклофритту 3-9 мас.%, предпочтительно 3-6 мас.% и органическое связующее 46-52 мас.%. Порошок серебра имеет средний размер частиц D50 1,5-5,0 мкм, а 38-48 мас.% порошка серебра могут иметь средний размер частиц D50 2,0-5,0 мкм, предпочтительно 2,5-3,0 мкм и 2-10 мас.% порошка серебра могут иметь средний размер частиц D50 1,5-4,0 мкм, предпочтительно 1,5-1,8 мкм. Органическое связующее в качестве пленкообразующего содержит этилцеллюлозу в количестве 4-10 мас.%. Уменьшение расхода пасты в процессе трафаретной печати; снижение содержания порошков драгоценных металлов в пасте, а также улучшение реологических характеристик и печатных свойств пасты, в том числе улучшение адгезионных свойств пасты, является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике, а именно к материалам для изготовления электропроводящих слоев методом трафаретной печати, и может быть использовано в производстве кремниевых солнечных элементов для формирования тыльного электрода на кремниевых подложках p-типа.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Полупроводниковые солнечные элементы изготавливаются из полупроводникового материала, например кремния, который преобразует солнечный свет в полезную электрическую энергию. Контакты на лицевой и тыльной поверхности кремниевой подложки могут быть получены нанесением токопроводящей толстопленочной пасты методом трафаретной печати. Токопроводящая паста для изготовления тыльных контактов солнечных элементов, как правило, содержит мелкодисперсный порошок металла (70-80 мас.%), неорганическую фритту (1-5 мас.%) и органическое связующее (15-30 мас.%). В качестве металлического порошка используется: серебро, алюминий, медь, золото, никель, кобальт, палладий, олово и др., а также их сплавы и различные сочетания.
В настоящее время одним из основных требований, предъявляемых к токопроводящим серебросодержащим пастам для тыльного электрода, является снижение содержания драгоценных металлов в пасте и, как следствие, снижение себестоимости готового продукта. При этом должно обеспечиваться сохранение на прежнем уровне электрофизических параметров и адгезионных характеристик. Также немаловажную роль играет расход пасты в процессе трафаретной печати.
Известна композиция электродной пасты для тыльной поверхности солнечного элемента (публикация международной заявки № публ. WO 2011074888, кл. МПК H01B 1/16, H01B 1/22, H01L 31/042, опубл. 23.06.2011).
Композиция включает: проводящий серебряный порошок 65-75 мас.%, стеклофритту 0,01-10 мас.%, предпочтительно 0,5-7 мас.%, более предпочтительно 1-5 мас.%, органическое связующее 20-34,9 мас.%. Форма частиц порошка: сферическая или плоская, средний размер частиц D50 0,3-1,5 мкм, Dмакс 4,5 мкм, Dмин 0,1 мкм. Стеклофритта имеет состав Bl2O3 -20-30 моль%, SiO2 - 25-35 моль%, Al2O3 - 5-15 моль%, B2O3 - 20-40 моль%, SrO - 1-10 моль%, температура размягчения предпочтительно 400 или 500°C.
Недостатком известной композиции является достаточно высокое содержание серебряного порошка, вследствие чего повышается расход пасты при печати и увеличивается себестоимость готового продукта.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению - прототип - является серебряная паста для тыльного электрода кремниевого солнечного элемента (публикация международной заявки № публ. WO 2011066300, кл. МПК H01B 1/22, опубл. 03.06.2011). Токопроводящая паста включает: частицы серебра - 50-92 мас.%, органическое связующее 20-45 мас.% и стеклофритта - 0,25-8 мас.%. Может быть использована стеклофритта двух видов:
- с температурой размягчения 550-661°C, без содержания свинца, включающая 11-33 мас.% SiO2, 0-7 мас.% Al2O3, 2-10 мас.% В2O3 или
- с температурой размягчения 571-636°C, содержащая свинец, включающая 53-57 мас.% PbO, 25-29 мас.% SiO2, 2-6 мас.% Al2O3, 6-9 мас.% В2O3.
Недостатком известной композиции является также достаточно высокое содержание серебряного порошка, вследствие чего повышается расход пасты при печати и увеличивается себестоимость готового продукта.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения - разработка состава токопроводящей пасты со сниженным расходом при создании контакта на тыльной стороне кремниевых солнечных элементов, обеспечивающего сохранение высоких электрофизических характеристик, улучшение реологических и других эксплуатационных свойств пасты (коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики, адгезии, смачивающей способности, агрегативной устойчивости и др.).
Технический результат - уменьшение расхода пасты в процессе трафаретной печати; снижение содержания порошков драгоценных металлов в пасте, что обеспечивает улучшение реологических характеристик и печатных свойств пасты, улучшение адгезионных свойств.
Указанный технический результат достигается тем, что токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента включает в себя мелкодисперсный порошок серебра, стеклофритту и органическое связующее; согласно изобретению, в пасте используют мелкодисперсный порошок серебра, средний размер частиц которого составляет D50 1,5-5,0 мкм, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: порошок серебра - 45-50; органическое связующее - 46-52; стеклофритта - 3-9, причем 38-48 мас.% порошка серебра могут иметь средний размер частиц D50 2,0-5,0 мкм, предпочтительно 2,5-3,0 мкм и 2-10 мас.% порошка серебра могут иметь средний размер частиц D50 1,5-4,0 мкм, предпочтительно 1,5-1,8 мкм. Причем органическое связующее в качестве пленкообразующего содержит этилцеллюлозу в количестве 4-10 мас.%, а содержание стеклофритты в токопроводящей пасте предпочтительно находится в диапазоне 3-6 мас.%.
В настоящем изобретении используется мелкодисперсный порошок серебра, средний размер частиц которого составляет D50 1,5-5,0 мкм. Если средний размер частиц D50 порошка серебра превышает 5,0 мкм, то возникает тенденция к снижению динамической вязкости, ухудшению печатных свойств пасты, снижению дисперсионной стабильности пасты во времени. И наоборот; если размер частиц D50 порошка менее 1,0 мкм, то увеличивается его маслоемкость и, соответственно, повышается вязкость пасты. Такое повышение вязкости требует либо увеличения процентного содержания органического связующего, что в результате приводит к снижению слоевой плотности в окончательном формировании спекаемого проводника и создает тенденцию увеличения электрического сопротивления, либо снижения концентрации пленкообразующего, что негативно сказывается на адгезионных свойствах пасты.
Согласно изобретению 38-48 мас.% порошка серебра могут иметь средний размер частиц D50 2,0-5,0 мкм, предпочтительно 2,5-3,0 мкм и 2-10 мас.% порошка серебра могут иметь средний размер частиц D50 1,5-4,0 мкм, предпочтительно 1,5-1,8 мкм. Такое соотношение порошков позволяет достичь оптимальной плотности упаковки частиц, что повышает электропроводность слоя при сохранении необходимых реологических и тиксотропных свойств состава.
Органическое связующее включает в себя этилцеллюлозу в качестве пленкообразующего. В роли растворителей может быть использован 2,2,4-триметилпентандиол-1,3-моноизобутират, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, ацетат монобутилового эфира диэтиленгликоля, терпинеол, тексанол, n-бутиловый эфир этиленгликоля, ацетат n-бутилового эфира этиленгликоля. В настоящем изобретении предпочтительно использование 4-10 мас.% этилцеллюлозы. В качестве добавок в составе органического связующего возможно применение тиксотропных агентов.
Если содержание пленкообразующего в составе органического связующего превышает 10 мас.%, то это приводит к снижению BAX за счет увеличения зольного остатка после вжигания с одной стороны, и с другой стороны к резкому ухудшению печатных свойств, что является следствием увеличения вязкости пасты. Однако органическое связующее с содержанием пленкообразующего ниже 4 мас.% не обладает требуемыми реологическими свойствами. Кроме этого оптимизация состава и процентного содержания органических компонентов в заявленной пасте способствует улучшению адгезионных свойств воженного слоя за счет увеличения степени сцепления твердых компонентов пасты на этапе печати и сушки.
Содержание стеклофритты в токопроводящей пасте должно находиться в диапазоне 3-9 мас.%. Предпочтительнее использовать до 6 мас.%. Содержание стеклофритты в составе пасты, превышающем 9%, приводит к снижению BAX, что является следствием роста удельного слоевого сопротивления, за счет увеличения концентрации диэлектрика и увеличения контактного сопротивления, что объясняется образованием между проводящим слоем пасты и подложкой тонкого слоя стекла. С другой стороны, содержание стеклофритты менее 3 мас.% снижает адгезионные свойства пасты к кремниевой структуре, а также является не достаточным для формирования контакта. Достаточное количество стекла обеспечивает спекание частиц металла и материала подложки для формирования контакта.
В токопроводящей пасте данного изобретения могут быть использованы специальные добавки, такие как смачиватели поверхности, диспергаторы, стабилизаторы/корректоры вязкости. Количество используемых добавок определяется в соответствии с характеристиками полученной токопроводящей пасты. Также возможно использование нескольких типов добавок.
Основная характеристика состава серебряной токопроводящей пасты для тыльного электрода солнечного элемента, в соответствии с настоящим изобретением - это содержание серебра 45-50 мас.%, которая является ценообразующим фактором и очень важна.
Оптимальность количественного состава пасты подтверждается тем, что при введении входящих в нее компонентов в количествах выше или ниже заявляемых пределов не обеспечиваются требуемые эксплуатационные и реологические свойства.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».
Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлены графики, отражающие результаты измерения КПД солнечных элементов, изготовленных с использованием различных образцов серебросодержащих паст.
На фиг.2 показаны возможности процесса для токопроводящей серебряной пасты, описанной в настоящем изобретении, исходя из результатов измерения динамической вязкости.
На фиг.3 представлены графики, показывающие результаты измерения напряжения холостого хода солнечных элементов, тыльный контакт которых изготовлен с применением различных образцов серебросодержащих паст.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Токопроводящую пасту готовят следующим образом. Взвешивают заданное количество всех вышеуказанных компонентов и загружают в рабочую емкость, перемешивают на смесителе до получения однородной массы. После этого осуществляется гомогенизация пасты на трехвалковой пастотерке до получения требуемой степени перетира.
Измерение степени перетира проводят при помощи гриндометра Хегмана (Германия). Прибор состоит из измерительной плиты с клинообразным пазом и скребка. Пробу пасты в количестве, достаточном для заполнения всего паза, помещают за верхний предел шкалы. Скребок устанавливают перпендикулярно к измерительной поверхности и под углом 90° перемещают в течение нескольких секунд от максимального значения шкалы за нуль.
Динамическую вязкость измеряют на ротационном вискозиметре системы «плита-конус». Принцип действия основан на зависимости вращающего момента от вязкости, вызывающей сопротивление образца смещению.
ПРИМЕР 1
Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок серебра с размером частиц 2,5-3 мкм и 1,5-1,8 мкм в соотношении 5:1 в количестве 35 мас.%, стеклофритту в количестве от 6 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1.
ПРИМЕР 2
Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок серебра с размером частиц 3,5-4 мкм в количестве 40 мас.%, стеклофритту в количестве 6 мас.%, остальное - органическое связующее: 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1.
ПРИМЕР 3
Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок серебра с размером частиц 2,5-3 мкм и 1,5-1,8 мкм в соотношении 5:1 в количестве 45 мас.%, стеклофритту в количестве 6 мас.%, остальное - органическое связующее: 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1.
ПРИМЕР 4
Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок серебра с размером частиц 3,5-4 мкм в количестве 50 мас.%, стеклофритту в количестве 6 мас.%, остальное - органическое связующее: 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1.
ПРИМЕР 5
Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок серебра с размером частиц 3,5-4 мкм в количестве 60 мас.%, стеклофритту в количестве 6 мас.%, остальное - органическое связующее: 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1.
Исследование свойств вышеописанных образцов проводилось в составе солнечных элементов. Основой традиционного солнечного элемента является пластина монокристаллического или мультикристаллического кремния p-типа проводимости.
Так как после резки на поверхности образуется нарушенный слой кремния (неровности, микротрещины) толщиной от 20 до 100 мкм, пластины после резки обрабатывают составами, растворяющими кремний с одновременной полировкой.
На лицевой поверхности кремниевой пластины анизотропным травлением формируются пирамиды, высотой 5-20 мкм. Свет, падающий на боковую поверхность одной из пирамид, отражается на другую пирамиду, что приводит к уменьшению оптических потерь.
На текстурированной поверхности путем диффузии фосфора создается слой n-Si толщиной 0,2-1 мкм. На границе этого слоя с р-Si образуется р-n переход.
После диффузии фосфора n-слой образуется не только с фронтальной стороны, но и по торцам и с тыльной стороны пластины, что ухудшает диодные характеристики элемента за счет больших токов утечки. Для увеличения шунтирующего сопротивления по периметру элемента, применяют травление или обрезание торцов.
На фронтальную поверхность диодной структуры наносят просветляющие покрытия. Поскольку в используемом спектральном диапазоне (от 0,35 до 1,1 мкм) коэффициент отражения чистого кремния принимает значение 33-54%, а оптимальное однослойное покрытие снижает коэффициент отражения в этом интервале примерно до 10%. Для изготовления просветляющих покрытий наиболее часто используют слои TiO2, SiNx. Уменьшение отражения приводит к возрастанию, как тока короткого замыкания, так и напряжения холостого хода, что в свою очередь повышает эффективность преобразования.
Для формирования фронтального электрода на лицевую поверхность диодной структуры методом трафаретной печати наносилась серебросодержащая паста серийно выпускаемая ЗАО «Монокристалл» (Россия, Ставрополь). Осуществление процесса трафаретной печати происходило посредством полуавтоматического принтера «EKRA X1-SL». После чего структуры сушились в установке конвейерной сушки «JRT» тип DT-040-Rk-X при температуре 250°C в течение 30 секунд. Образцы токопроводящей серебряной пасты наносились на тыльную сторону кремниевых диодных структур с последующей сушкой при температуре 200°C в течение 30 секунд. Также на тыльную сторону наносилась алюминиевая паста, серийно выпускаемая ЗАО «Монокристалл» (Россия, Ставрополь), сушилась при температуре 250°C в течение 30 секунд. Следующим этапом проводилось совмещенное вжигание в печи «CENTROTHERM» тип DO-FF-8.600-300 при фактической пиковой температуре 810°C.
Измерение толщины проводникового слоя образцов тыльных серебросодержащих паст проводилось при помощи микроскопа светового сечения «OPTON» (Германия).
Измерение адгезии серебросодержащих паст к кремниевой подложке измерялось посредством установки «GP-STAB TEST-Pro» под углом 180°. Принцип измерения основан на зависимости величины силы, необходимой для отрыва шинки от слоя пасты, от адгезионной прочности контакта. В качестве материалов для пайки использовались медные шинки с нанесенным припоем состава Sn - 96,5%/Ag - 3,5%, флюс средней активности.
| Таблица 1 | ||||||||
| Печатные, механические и электрофизические свойства проводящих паст, описанных в Примерах | ||||||||
| Образец | Содержание порошка серебра, % |
Средний размер частиц, мкм | Свойства токопроводящих паст | |||||
| Степень перетира, мкм | Динамическая вязкость, Па*с | Расход пасты на 1 структуру, г | Толщина проводникового слоя, мкм | Удельное поверхностное сопротивление, Ом/а | Адгезия к кремниевой подложке, H | |||
| Пример 1 | 35 | 2,5-3 и 1,5-1,8 в соотношении 5:1 | 7 | 76 | 0,09-0,10 | 4-5 | 0,092 | 1,5-2,5 |
| Пример 2 | 40 | 3,5-4 | 8 | 82 | 0,10-0,11 | 4-5 | 0,076 | 2,5-3,5 |
| Пример 3 | 45 | 2,5-3 и 1,5-1,8 в соотношении 5:1 | 8 | 84 | 0,11-0,12 | 5-6 | 0,055 | 3,0-4,0 |
| Пример 4 | 50 | 3,5-4 | 10 | 78 | 0,13-0,14 | 5-8 | 0,043 | 3,5-5,0 |
| Пример 5 | 60 | 3,5-4 | 9 | 79 | 0,16-0,17 | 7-10 | 0,025 | 4,5-5,5 |
В каждом случае из приведенных Примеров (см. табл.1), можно заметить, что токопроводящие пасты имеют удовлетворительную динамическую вязкость и степень перетира, то есть обеспечиваются необходимые печатно-технические характеристики, в частности, реологическое поведение в процессе трафаретной печати, соответствует требованиям, предъявляемым к материалам для толстопленочной технологии (см. также график на фиг.2).
Как видно из таблицы 1 образцы паст, полученные в Примерах 1-3, имеют низкий расход, малую толщину слоя после вжигания. При этом образцы, полученные в Примерах 1 и 2, показывают достаточно высокое поверхностное сопротивление и низкие значения адгезии к кремниевой подложке. Пример 5 показал, что токопроводящая паста с 60%-ным содержанием порошка серебра демонстрирует высокую степень адгезии, низкое сопротивление, но при этом наблюдается увеличение расхода пасты и, соответственно, толщины слоя. Таким образом, учитывая современные требования, предъявляемые к тыльным серебросодержащим для тыльного электрода солнечного элемента, 45-50 мас.% является оптимальным содержанием порошка серебра в пасте.
На фиг.1 представлены графики, отражающие результаты измерения КПД солнечных элементов, изготовленных с использованием образцов серебросодержащих паст, описанных в Примерах. Как видно из графика, образцы с содержанием порошка серебра 40-50° мас.% не оказывают влияние на снижение эффективности солнечного элемента.
На фиг.2 продемонстрированы возможности процесса для пасты, описанной в настоящем изобретении, исходя из результатов измерения динамической вязкости.
На фиг.3 представлены графики, показывающие результаты измерения напряжения холостого хода солнечных элементов, тыльный контакт которых изготовлен с применением следующих образцов:
Образец 1 (45-50 мас.% порошка серебра) - заявляемый в настоящем изобретении состав;
Образец 2 (60 мас.% порошка серебра) - один из наиболее распространенных на современном рынке фотовольтаики продуктов;
Образец 3 (78 мас.% порошка серебра) - серийно выпускаемая паста ЗАО «Монокристалл» (Россия, Ставрополь) предыдущего поколения, содержащая в своем составе порошок алюминия.
Данные графика (фиг.3) подтверждают эффект увеличения напряжения холостого хода в Образце 1 по сравнению с Образцами 2 и 3 (на 0,2-0,3%).
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента, согласно изобретению, содержит меньшее количество мелкодисперсного порошка серебра, по сравнению с известными пастами. Данная композиция токопроводящей пасты обеспечивает не только уменьшение расхода пасты в процессе трафаретной печати и снижение процентного содержания драгоценных металлов в пасте, но и демонстрирует улучшение напряжения холостого хода солнечного элемента, а также хорошие реологические характеристики и печатные свойства токопроводящей пасты.
Токопроводящая серебряная паста, изготовленная в соответствии с изобретением, может быть использована в производстве кремниевых солнечных элементов для формирования тыльного электрода на кремниевых подложках p-типа.
Claims (4)
1. Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента, включающая частицы порошка серебра, органическое связующее и стеклофритту, отличающаяся тем, что в пасте используют мелкодисперсный порошок серебра, средний размер частиц которого составляет D50 1,5-5,0 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
порошок серебра 45-50
органическое связующее 46-52
стеклофритта 3-9
2. Токопроводящая серебряная паста по п.1, отличающаяся тем, что 38-48 мас.% порошка серебра имеют средний размер частиц D50 2,0-5,0 мкм, предпочтительно 2,5-3,0 мкм и 2-10 мас.% порошка серебра имеют средний размер частиц D50 1,5-4,0 мкм, предпочтительно 1,5-1,8 мкм.
3. Токопроводящая серебряная паста по п.1, отличающаяся тем, что органическое связующее в качестве пленкообразующего содержит этилцеллюлозу в количестве 4-10 мас.%.
4. Токопроводящая серебряная паста по п.1, отличающаяся тем, что содержание стеклофритты в токопроводящей пасте предпочтительно находится в диапазоне 3-6 мас.%.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103632/07A RU2496166C1 (ru) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента |
| PCT/RU2012/000777 WO2013115676A1 (ru) | 2012-02-02 | 2012-09-24 | Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента |
| DE112012005812.7T DE112012005812B4 (de) | 2012-02-02 | 2012-09-24 | Leitfähige Silberpaste für eine rückwärtige Elektrode eines Solarelements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103632/07A RU2496166C1 (ru) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012103632A RU2012103632A (ru) | 2013-08-10 |
| RU2496166C1 true RU2496166C1 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=48905601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012103632/07A RU2496166C1 (ru) | 2012-02-02 | 2012-02-02 | Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE112012005812B4 (ru) |
| RU (1) | RU2496166C1 (ru) |
| WO (1) | WO2013115676A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718134C1 (ru) * | 2016-12-22 | 2020-03-30 | Танака Кикинзоку Когио К.К. | Электродная структура тыльного электрода полупроводниковой подложки, способ ее получения и распыляемая мишень для применения в получении электродной структуры |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104425053A (zh) * | 2013-09-06 | 2015-03-18 | 湖南利德电子浆料有限公司 | 基于瓷砖的厚膜电路用电阻浆料及其制备工艺 |
| CN112216421A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-12 | 广州市儒兴科技开发有限公司 | 一种perc晶体硅太阳电池背面银浆及其制备方法与应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1353162A1 (ru) * | 1986-03-10 | 1995-09-27 | Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" | Электропроводящая композиция |
| RU2177183C1 (ru) * | 2000-12-05 | 2001-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" | Токопроводящая паста на основе порошка серебра, способ получения порошка серебра и органическое связующее для пасты |
| RU2389095C2 (ru) * | 2008-03-25 | 2010-05-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Научно-исследовательский институт "ВОЛГА" (ФГУП "НИИ "ВОЛГА") | Электропроводящая паста |
| WO2011074888A2 (ko) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 동우 화인켐 주식회사 | 태양전지 후면 전극용 은 페이스트 조성물 |
| CN102157220A (zh) * | 2011-02-28 | 2011-08-17 | 张振中 | 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 |
| RU2428768C2 (ru) * | 2006-07-05 | 2011-09-10 | С.К.П.С. Сосьете Де Консей Э Де Проспектив Сиентифик С.А. | Новый серебряный положительный электрод для щелочных аккумуляторных батарей |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011066300A1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for the formation of a silver back electrode of a passivated emitter and rear contact silicon solar cell |
-
2012
- 2012-02-02 RU RU2012103632/07A patent/RU2496166C1/ru active IP Right Revival
- 2012-09-24 DE DE112012005812.7T patent/DE112012005812B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2012-09-24 WO PCT/RU2012/000777 patent/WO2013115676A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1353162A1 (ru) * | 1986-03-10 | 1995-09-27 | Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" | Электропроводящая композиция |
| RU2177183C1 (ru) * | 2000-12-05 | 2001-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" | Токопроводящая паста на основе порошка серебра, способ получения порошка серебра и органическое связующее для пасты |
| RU2428768C2 (ru) * | 2006-07-05 | 2011-09-10 | С.К.П.С. Сосьете Де Консей Э Де Проспектив Сиентифик С.А. | Новый серебряный положительный электрод для щелочных аккумуляторных батарей |
| RU2389095C2 (ru) * | 2008-03-25 | 2010-05-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Научно-исследовательский институт "ВОЛГА" (ФГУП "НИИ "ВОЛГА") | Электропроводящая паста |
| WO2011074888A2 (ko) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 동우 화인켐 주식회사 | 태양전지 후면 전극용 은 페이스트 조성물 |
| CN102157220A (zh) * | 2011-02-28 | 2011-08-17 | 张振中 | 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718134C1 (ru) * | 2016-12-22 | 2020-03-30 | Танака Кикинзоку Когио К.К. | Электродная структура тыльного электрода полупроводниковой подложки, способ ее получения и распыляемая мишень для применения в получении электродной структуры |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112012005812T5 (de) | 2014-12-04 |
| DE112012005812B4 (de) | 2020-04-02 |
| RU2012103632A (ru) | 2013-08-10 |
| WO2013115676A1 (ru) | 2013-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6110311B2 (ja) | 導電性ペースト組成物ならびにそれらから形成される太陽電池電極および接点 | |
| US8123985B2 (en) | Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom | |
| US8721931B2 (en) | Paste for solar cell electrode, solar cell electrode manufacturing method, and solar cell | |
| US7485245B1 (en) | Electrode paste for solar cell and solar cell electrode using the paste | |
| JP6534786B2 (ja) | 厚膜伝導性組成物およびその使用 | |
| JP5859973B2 (ja) | 電気伝導性ペースト組成物 | |
| KR20140027372A (ko) | 태양전지 및 태양전지의 알루미늄 전극 형성용 페이스트 조성물 | |
| TW201840496A (zh) | 玻璃料、導電膠及導電膠的用途 | |
| TWI702265B (zh) | 提供對半導體基材具增強之附著強度之導電漿組成物及其用途 | |
| RU2496166C1 (ru) | Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента | |
| CN106531282B (zh) | 光伏太阳能电池导电银浆 | |
| TWI544497B (zh) | 鋁膏組合物及使用該組合物之太陽能電池元件 | |
| US20120152341A1 (en) | Low bow aluminum paste with an alkaline earth metal salt additive for solar cells | |
| US20130014816A1 (en) | Conductive paste, method for manufacturing solar cell electrodes and solar cell electrodes | |
| TW200947717A (en) | An electroconductive paste for solar cell | |
| KR101930284B1 (ko) | 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지 | |
| WO2024101223A1 (ja) | 導電性ペースト、太陽電池及び太陽電池の製造方法 | |
| KR101094197B1 (ko) | 태양전지 전극용 전도성 은 페이스트 및 그 제조방법 | |
| JPWO2011155052A1 (ja) | 結晶系太陽電池セル及びその製造方法 | |
| KR20150017782A (ko) | 태양전지 전극용 페이스트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 태양전지 | |
| TW201336093A (zh) | 太陽能電池及其製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150203 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170413 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200203 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210419 |