TW200901485A - A paste for producing electrode of solar cell - Google Patents

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200901485 九、發明說明： 技術領域 本發明係有關於—種太陽電池之電極形成用糊 是有關於-種不僅適合於高效率、高解析度，並特㈣人 於高溫/高速培燒且量產性優異之太陽電池之電極形= 糊及利用其之太陽電池之電極形成方法。 t先前技術3 背景技術 、耐久性之提升等各 ，因此，目前研究多 異之太陽電池之製造 1〇 最近由於無公害、設備之簡便性 種理由’太陽電池急速地擴散、普及 種可提高太陽電池之效率且量產性優 方法。 15 習知石夕太陽電池之電極形成係將包含有導電性金屬粉 末、玻翁塊及有機载體之_刷_基材上，並進行乾 燥及培燒而形成電極。、吨係由低溫域(戰至750。〇 及高溫焙燒(8GG°C至95代）所構成1逐漸地重視生產費用 =節省與量產性，同時可藉由高溫於短時間内進行賠燒之 尚溫焙燒的重要性更加地括頭。 ‘、、、而既有使用切太陽電池之電極形成的糊在藉由 高溫_。^9耽）於_間_行錢時卻具有燒結性 降低且培燒收縮率大而解析度降低之問題，因此迫切地要 種不僅適口於南效率、高解析度且特別適合於高溫 /高速培燒之太陽電池之電極形成用糊。 20 200901485 【發^明内容】 發明之揭示 發明所欲解決之課題 為了解決前述習知技術問題，本發明之目的係提供— 5種不僅適合於高效率、高解析度，且培燒收縮率小而;確 保精密性，同時特別適合於高溫/高速培燒且量產性優里 之太陽電池之電極形成用糊。 ” 又’本發明之目的係提供-種在太陽電池之電極形成 方^中為精密性高、高效率、高解析度並特別適合於高溫 忉^高速培燒且量產性優異之太陽電池之電極形成方法二 藉由前述方法所製造之太陽電池之電極。 解決課題之手段 15 為了達成前述目的，本發明係提供—種太陽電池之電 極形成_，該太陽電池之電極形錢糊係包含有銀(A 粉末、玻璃熔塊(glass frit)及有機載體者，又，前述銀广8 之敲緊密度(Tap density)係至少5g/cc以上。 ； 人較為理想的是本發明之太陽電池之電極形成用糊宜包 各有··敲緊密度至少WX上之銀粉末6Q重量％至9〇重旦 % ;玻璃料0.5重量％至1()重量％ ;及有機載 : 35重量％。 里至 又，本發明係提供-種太陽電池之電極形成方法，兮 太1%電池之電極形成方法係將前述太陽電 …以 糊印刷於基材上並進行乾燥及培燒者。 t g成用 較為理想的是前述焙燒宜以800乞 ⑽C進行5秒鐘 20 200901485 至1分鐘。 - 又，本發明係提供一種藉由前述方法所製造之太陽番 池之電極。 w电 發明之效果 5 +依據本發明之太陽電池之電極形成用糊及太陽電池之 t極=成方法係不僅適合於高效率、高解析度之太陽電池 ' ^繞收縮率小而可確保精密性，同時特別適人 於高溫/高速培燒且量產性優異。 【貧施方式】 10發明之較佳實施形態 以下詳細說明本發明。 本發明係—種太陽電池之電極形成用糊，該太陽電池 之包極形成用糊係包含有銀粉末、玻璃熔塊及有機载體 者’又’前述銀粉末之敲緊密度係至少5g/cc以上。 15 本發明中所謂敲緊密度（填充密度）係利用粉末試驗器 將銀粉末填充於l〇〇cc(cm3)體積之緯管並實施敲緊1〇〇次而 除去緯管後，將試料正確地填充成1〇〇(^並測定粉末質量(幻 而將粉末質量（g)除以100之值。 較為理想的是在本發明太陽電池之電極形成用糊中， 2〇則述銀粉末之敲緊密度宜為5g/cc至5.5g/cc，前述銀粉末 之敲緊密度小於5g/cc時，在藉由高溫(80CTC至950°C)於短 時間内進行焙燒時會有燒結性降低且焙燒收縮率大而精密 性降低之問題。 前述敲緊密度至少為5g/cc以上之銀粉末可混合： 200901485 平均粒度為〇.〇5/zm至〇 6//m之球狀銀粉末1〇重量份至25 重量伤，ii)平均粒度為1 至之球狀銀粉末重量 份至85重量份；及Hi)平均粒度為2.5#m至5#m之球狀銀粉 末1重置份至15重量份來加以製造，且較為理想的是宜混 5。.1)平均粒度為〇〇5/m至〇4鋒之球狀銀粉末I〗重量份 至20重虽如，u)平均粒度為1_7以爪至2#爪之球狀銀粉末75 重里份至85重量份；及Hi)平均粒度為〜峻…①之球狀 銀私末3重夏份至1〇重量份，此時，具有可大幅地提升印刷 之精密性及太陽電池之填充因子（麗Fa咖，以下稱作 FF )值並提南效率之優點。 前述銀粉末宜於本發明之太陽電池之電極形成用糊中 含有60重量％至90重量％，且較為理想的是含有7〇重量％至 85重量％ ’於前述範圍内時，會具有於高溫/高速培燒之 燒結性及解析度優異之優點。 15 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊包含有玻璃炫 塊，前述玻璃熔塊可使用一般被使用在太陽電池之電極糊 的破璃熔塊，舉例言之，可使用軟化點為4〇(rc至6〇(rCi 硼石夕酸(boro silicate)船玻璃、矽酸鉛玻嶂、鉍系玻璃或鐘 系破璃等。粒徑宜使用為l#m至1〇 Αιη者，且較為理想的 2〇是前述玻璃熔塊宜於本發明太陽電池之電極形成用糊中含 有0.5重量％至1〇重量％，更為理想的是含有1重量％至2重量 %，於前述範圍内時，會具有可輕易地構成接著力、燒結 性及太陽電池之後加工程序之優點。 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊包含有有機載 200901485 體’前述有機載體會透過與太陽電池之電極形成用糊的無 機成分機械混合而賦與糊適合於印刷之黏稠度（consistency) 及流動學特性。前述有機載體可使用一般被使用在太陽電 池之電極糊的有機載體，例如可為聚合物與溶劑之混合 5 物。前述聚合物可使用乙基纖維素、乙基纖維素與苯酚樹 脂之聚合物、木松脂(rosin)或乙醇之聚甲基丙烯酸酯等，且 較為理想的是乙基纖維素。又，前述溶劑可使用：丁卡必 醇醋酸酯、丁卡必醇、丙二醇單曱醚、二伸丙二醇單甲醚、 丙二醇單曱醚丙酸酯、乙醚丙酸酯、萜品醇(terpineol)、丙 10 二醇單曱醚醋酸酯、二曱胺甲醛、曱基乙基酮、τ — 丁内 酯或乳酸乙酯等，且可單獨或混合2種以上，又，較為理想 的是使用丁卡必醇醋酸酯。 於本發明中，前述載體宜於本發明太陽電池之電極形 成用糊中含有5重量％至35重量％，且聚合物與溶劑宜使用 15 以1 —10 : 10—1之重量比混合者。 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊更可包含有醋 酸銀(silver acetate)，較為理想的是前述醋酸銀宜於本發明 之電極形成用糊中含有0.1重量％至2重量％，且更為理想的 是含有〇.5重量％至1重量％，此時，可發揮對燒結性及利用 20 焙燒之收縮良好之作用並進一步地提高太陽電池之效率。 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊更可包含有磷 系摻雜劑，具體例係前述磷系摻雜劑可列舉如P0C13，且較 為理想的是前述磷系摻雜劑宜於本發明之電極形成用糊中 含有〇」重量％至3重量％，更為理想的是含有1重量％至2重 200901485 量％，此時，可進一步地提高太陽電池之效率。 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊更可依需要具 有一般包含於糊中的添加劑，前述添加劑之例子可列舉 如：增黏劑、安定劑、分散劑或界面活性劑等，且宜於本 5 發明太陽電池之電極形成用糊中在0.1重量％至5重量％之 範圍内使用。 本發明之太陽電池之電極形成用糊可依據預定比率摻 合前述所揭示之必要成分與任意成分，且藉由摻合機或三 軸滾筒等混練機將其均勻地分散，較為理想的是本發明之 10 太陽電池之電極形成用糊宜為在藉由使用布氏 (Brookfield)HBT黏度系統及# 14紡錘之多用途緯管於 lOrpm及25°C下進行測定時具有50PaS至300PaS之黏度者。 又，本發明係提供一種太陽電池之電極形成方法及以 前述方法所製造之太陽電池之電極，且前述太陽電池之電 15 極形成方法係將前述太陽電池之電極形成用糊印刷於基材 上並進行乾燥及培燒者。於本發明之太陽電池之電極形成 方法中，除了使用前述太陽電池之電極形成用糊以外，基 材、印刷、乾燥及焙燒當然可使用一般被使用在太陽電池 之製造的方法，舉例言之，前述基材可為Si基板，前述電 20 極可為石夕太陽電池之前面電極，前述印刷可為網板印刷， 前述乾燥可藉由90°C至250°C來進行，前述焙燒可以600°C 至950°C來進行，較為理想的是前述焙燒宜作成以800°C至 950°C，且更為理想的是以850°C至900°C進行5秒鐘至1分鐘 之高溫/高速焙燒，又，前述印刷宜藉由20//m至50//m之 10 200901485 厚度來進行印刷。具體例係可於韓國專利公開公報第ι〇一 2〇〇6 〜0108550號、第 10 —2006 —〇127813號、日本專利公 開公報特開2001 — 202822及特開2003 — 133567所揭示之二 陽電池之結構及其製造中，使用本發明之前述太陽電池之 電極形成用糊來形成太陽電池之電極（於前述公知技術中 主要精由銀來製造）。 本發明之太陽電池之電極形成方法係精密性高、高效 率、高解析度，並特別適合於高溫/高速焙燒且量產性優 異。 以下提示用以理解本發明之較佳實施例，然而，下述 貫施例只不過是例示本發明，本發明之範圍並不限於下述 實施例。 〔實施例〕 貧施例1 15 藉由三滾筒混練機，使混合平均粒徑為〇.37μ m之球狀 叙粉末12.4重量份、平均粒徑為ι·86# m之球狀鋁粉末62.1 重量份、平均粒徑為3.24# m之球狀銀粉末6.2重量份且敲 緊密度為5.26g/cc之銀粉末80.7重量份、粒徑為3.36#m且 敕化點為466°C之低熔點玻璃熔塊1·1重量份、乙基纖維素 20 H.l重量份與丁卡必醇醋酸酯2.6重量份、黏度調節劑1.0重 量份、界面活性劑0.5重量份混合分散，並製造太陽電池之 電極形成用糊。 貪施例2 於前述實施例1中，除了使用混合平均粒徑為0.37/zm 11 200901485 之球狀鋁粉末9.3重量份、平均粒徑為1.86/zm之球狀鋁粉 末64.9重量份、平均粒徑為3.24// m之球狀銀粉末6.5重量份 且敲緊密度為5.17g/cc之銀粉末以外，藉由與前述實施例1 相同之方法製造太陽電池之電極形成用糊。 5 實施例3 於前述實施例1中，除了更混合有醋酸銀1.0重量份以 外，藉由與前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形 成用糊。 實施例4 10 於前述實施例1中，除了更混合有醋酸銀0.5重量份以 外，藉由與前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形 成用糊。 實施例5 於前述實施例2中，除了更混合有醋酸銀1.0重量份以 15 外，藉由與前述實施例2相同之方法製造太陽電池之電極形 成用糊。 實施例6 於前述實施例1中，除了更混合有POC131.0重量份以 外，藉由與前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形 20 成用糊。 比較例1 於前述實施例1中，除了使用混合平均粒徑為〇.37//m 之球狀鋁粉末40.35重量份、平均粒徑為1.86//m之球狀鋁 粉末40.35重量份且敲緊密度為4.54g/cc之銀粉末80.7重量 12 200901485 份以外，藉由與前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電 極形成用糊。 比較例2 於前述實施例1中，除了使用混合平均粒徑為0.37"m 5之球狀鋁粉末26.9重量份、平均粒徑為1.86//m之球狀鋁粉 末53.8重量份且敲緊密度為4.83g/cc之銀粉末80.7重量份 以外，藉由與前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極 形成用糊。 比較例3 10 於前述實施例3中，除了更混合有醋酸銀3.5重量份以 外，藉由與前述實施例3相同之方法製造太陽電池之電極形 成用糊。 藉由網板印刷技法，將利用前述實施例1至實施例6及 比較例1至比較例3所製造之太陽電池之電極形成用糊全面 15 印刷於晶圓（Wafer)之前面，並使用熱風式乾燥爐使其乾 燥’然後，於晶圓之後面將鋁糊進行圖案印刷後，藉由相 同之方法乾燥。將前述過程中所形成之晶胞(Cell)，使用帶 型焙燒爐於500°C至900°C間進行焙燒20秒至30秒鐘，且依 此完成製造之晶胞係使用太陽電池之效率測定裝備（印地 20 (EndeasI)公司，魁克桑（Quicksun)120A)來測定 Isc(a)、 Voc(mV)、填充因子(Fill Factor ’曲線因子）及太陽電池之效 率，並顯示於下述表1。 13 200901485 〔表1〕 Isc(A) Voc(mV) 填充因子 效率（％) 實施例1 5.08 612.2 0.77 16.08 實施例2 5.07 610.0 0.70 15.67 實施例3 5.08 613.3 0.78 16.24 實施例4 5.08 610.5 0.77 16.17 實施例5 5.07 612.1 0.71 15.93 實施例6 5.08 613.9 0.78 16.27 比較例1 4.98 601.3 0.42 8.73 比較例2 4.93 601.6 0.51 10.43 比較例3 14.52 如前述表1所示，相較於使用一般被使用在習知太陽電 池之敲緊密度小於5g/cc之銀粉末的比較例1及比較例2， 於本發明之實施例1至實施例6時，Isc(A)、Voc(mV)、填充 5 因子及太陽電池之效率皆顯著地顯示優異之結果，特別是 可確認在添加更添加有醋酸銀之磷系摻雜劑（POCl3)時（實 施例3至實施例6)是更為有效的，又，可確認在醋酸銀含量 過多時（比較例3)反而會使太陽電池之效率降低。 C圖式簡單說明3 1〇 (無） 【主要元件符號說明】 (無） 14

Claims (1)

1. 200901485 十、申請專利範圍： 1. 一種太陽電池之電極形成用糊，係包含有銀粉末、玻璃 熔塊及有機載體者，其特徵在於：前述銀粉末之敲緊密 度係至少5g/cc以上。 5 2.如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，包 含有： 前述銀粉末60重量％至90重量％ ; 前述玻璃熔塊〇.5重量％至10重量％ ;及 前述有機載體5重量％至35重量％。 10 3.如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，其 中前述銀粉末之敲緊密度係5g/cc至5.5g/cc。 4.如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，其 中前述銀粉末混合有： i) 平均粒度為0.05 // m至0.6// m之球狀銀粉末10重 15 量份至25重量份； ii) 平均粒度為1.5 /z m至2// m之球狀銀粉末70重量 份至85重量份；及 iii) 平均粒度為2.5 // m至5 // m之球狀銀粉末1重量 份至15重量份。 20 5.如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，更 包含有醋酸銀。 6. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，更 包含有鱗系摻雜劑。 7. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，更 15 200901485 包含有增黏劑、安定劑或分散劑。 8. —種太陽電池之電極形成方法，係將如申請專利範圍第 1至7項中任一項之糊印刷於基材上並進行乾燥及焙燒。 9. 如申請專利範圍第8項之太陽電池之電極形成方法，其 5 中前述焙燒係以800°C至950°C進行5秒鐘至1分鐘。 10 —種太陽電池之電極，係以如申請專利範圍第8項之形 成方法形成於太陽電池用基材上者。 16 200901485 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：第（無）圖。 ' (二)本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：