TW201506956A - 用於製備ｍｗｔ太陽能電池之電極之包含多模態直徑分布之銀粒子的導電膠 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種包含多模態直徑分佈之Ag粒子的導電膠，其用於製備太陽能電池之電極，尤其用於製備MWT太陽能電池之電極，尤其用於製備該等太陽能電池之金屬繞通式或塞式電極。詳言之，本發明係關於一種太陽能電池前驅體、一種用於製備太陽能電池之方法、一種太陽能電池及一種包含太陽能電池之模組。本發明係關於一種太陽能電池前驅體，其至少包含以下各物作為前驅體部件：i)晶圓，其具有至少一個具有Si表面之電洞；ii)由該電洞包含之導電膠，其至少包含以下各物作為膠狀物組分：a)金屬粒子；b)無機反應系統；c)有機媒劑；及 d)添加劑；其中該等金屬粒子具有多模態粒徑分佈。

Description

用於製備MWT太陽能電池之電極之包含多模態直徑分布之銀粒子的導電膠
本發明係關於一種包含多模態直徑分佈之Ag粒子的導電膠，其用於製備太陽能電池之電極，尤其用於製備MWT太陽能電池之電極，尤其用於製備該等太陽能電池之金屬繞通式或塞式電極。詳言之，本發明係關於一種太陽能電池前驅體、一種用於製備太陽能電池之方法、一種太陽能電池及一種包含太陽能電池之模組。
太陽能電池為利用光伏打效應將光能轉化成電的裝置。因為太陽能為可持續的且僅產生無污染之副產物，故其為一種有吸引力的綠色能源。因此，當前大量研究正致力於研發功效增強而材料及生產成本不斷降低之太陽能電池。當光撞擊太陽能電池時，一部分入射光經表面反射且剩餘光傳遞至太陽能電池。所傳遞光子經太陽能電池吸收，太陽能電池通常由半導材料，諸如常常適當摻雜之矽製成。所吸收之光子能量激發半導材料之電子，產生電子-電洞對。此等電子-電洞對隨後由p-n接面相隔且藉由太陽能電池表面上之導電電極收集。圖1展示簡單太陽能電池之最小構 造。
太陽能電池非常普遍基於矽，常常呈Si晶圓形式。此處，p-n接面通常藉由提供n型摻雜Si基板及施加p型摻雜層至一個表面或藉由提供p型摻雜Si基板及施加n型摻雜層至一個表面，從而在兩種情況下產生所謂的p-n接面來製備。施加摻雜劑層之表面一般充當電池之前表面，具有原始摻雜劑之Si之相反側充當背表面。n型與p型太陽能電池均為可能的且已在工業上加以利用。經設計以利用入射於兩個表面上之光的電池亦為可能的，但其使用尚不太廣泛利用。
為使太陽能電池前表面上之入射光進入且吸收，前電極通常配置成兩組垂直線，分別稱為「指狀物」及「匯流排」。指狀物與前表面形成電接觸且匯流排將此等指狀物連接以使電荷有效轉移至外部電路。對於指狀物及匯流排之此配置，通常其呈導電膠形式塗覆，其經燒製而產生固體電極主體。背電極亦常呈導電膠形式塗覆，其隨後經燒製而產生固體電極主體。
製備太陽能電池之另一方法尋求藉助於前電極之背部接觸增加經前表面吸收之入射光的比例。在所謂的MWT(「金屬繞通式」)太陽能電池中，太陽能電池前表面上之電極藉助於接合前表面與背表面之通道與背表面接觸，該等通道含有電極材料，常稱為金屬繞通式電極或塞式電極。
典型導電膠含有金屬粒子、無機反應系統及有機媒劑。
目前先進技術中對特性改良之太陽能電池、尤其對特性改良之MWT太陽能電池存在需求。
本發明一般基於克服在目前先進技術中關於太陽能電池、尤其關於金屬繞通式太陽能電池且尤其關於金屬繞通式電極之機械及電學特性所碰到之至少一個問題的目標。
更特定言之，本發明進一步基於提供一種金屬繞通式電極之目標，該金屬繞通式電極顯示與MWT太陽能電池中通道之Si表面高的物理黏著力，較佳同時展示太陽能電池其他有利的電學及物理特性。
藉由形成本發明申請專利範圍之類別之主題對實現至少一個上述目標作出貢獻。代表本發明特定具體實例之本發明從屬申請專利範圍的主題進一步作出貢獻。
100‧‧‧太陽能電池
101‧‧‧摻雜Si晶圓
102‧‧‧p-n接面邊界
103‧‧‧前摻雜層
104‧‧‧背摻雜層
105‧‧‧通道中之電極
106‧‧‧前電極
107‧‧‧背電極
109‧‧‧抗反射層
110‧‧‧前鈍化層
111‧‧‧高度摻雜背層
112‧‧‧背鈍化層
113‧‧‧電洞表面
200‧‧‧太陽能電池
300a‧‧‧太陽能電池前驅體
300b‧‧‧太陽能電池前驅體
300c‧‧‧太陽能電池前驅體
305‧‧‧塞膠狀物
306‧‧‧前膠狀物
314‧‧‧前表面上之額外層
315‧‧‧電洞
316‧‧‧額外背層
401‧‧‧晶圓
601‧‧‧銀粒子
602‧‧‧非銀材料
700‧‧‧具有塞式電極之晶圓的橫截面切片
701‧‧‧沿塞軸線取之1mm2樣品
702‧‧‧沿通道壁取之1mm2樣品
703‧‧‧晶圓前表面與背表面之間的中點
704‧‧‧塞軸線
本發明現藉助於圖式進行解釋，該等圖式僅意欲說明且不應視為限制本發明之範疇。簡言之，圖1展示用於太陽能電池之常見層組態的橫截面圖。
圖2展示用於太陽能電池之最小層組態之橫截面圖。
圖3a、3b及3c一起說明燒製前側膠狀物之製程。
圖4a、4b、4c、4d及4e一起說明用於製備具有電洞、前摻雜層及視情況存在之額外前層之晶圓的製程，其中前摻雜層及視情況存在之額外前層覆蓋電洞表面。
圖5a、5b、5c、5d及5e一起說明用於製備具有電洞、前摻雜層及視情況存在之額外前層之晶圓的製程，其中前摻雜層及視情況存在之額外前層不覆蓋電洞表面。
圖6展示塞式電極的SEM影像，在該影像上對應於銀含量之環已根據針對電極中粒徑之測試方法中的演算法繪出。
圖7展示晶圓之橫截面切片示意圖，使用六個樣品分析電極中之玻璃含量。
圖8展示塞式電極中銀粒子之雙模態直徑分佈之一例示性形式。
一種太陽能電池前驅體對實現至少一個上述目標作出貢獻，其至少包含以下各物作為前驅體部件：i)晶圓，其具有至少一個具有Si表面之電洞；ii)由該電洞包含之導電膠，其至少包含以下各物作為膠狀物組分：a)金屬粒子；b)無機反應系統；c)有機媒劑；及d)添加劑；其中該等金屬粒子具有多模態粒徑分佈。
在上文及下文中，除非另外說明，否則所有直徑分佈及其最大值及d50、d10、d90值均如測試方法中所描述。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，金屬粒子具有雙模態粒徑分佈。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，金屬粒子具有在約0.1至約15μm範圍內、較佳在約0.2至約12μm範圍內、更佳在約0.3至約10μm範圍內具有至少兩個最大值的直徑分佈，其中選 自該至少兩個局部最大值之至少一個對相隔至少約0.3μm、較佳至少約0.5μm、更佳至少1μm。在一些情況下，已採用直徑分佈中之最大值多達約20μm之間隔。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的另一具體實例中，金屬粒子具有具至少兩個最大值之多模態直徑分佈，其中選自該至少兩個最大值之至少一個對相隔至少約1μm、較佳至少約2μm、更佳至少約3μm。在一些情況下，已採用直徑分佈中之最大值多達約20μm之間隔。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，金屬粒子具有薩爾氏雙模態係數(Sarle's bimodality coefficient)b大於約0.8、更佳大於約0.85、最佳大於約0.9之直徑分佈。薩爾氏雙模態係數值不可大於1。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，金屬粒子為Ag粒子。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，無機反應系統以約0.1至約5wt.%之範圍、較佳以約0.3至約3wt.%之範圍、更佳以約0.5至約2wt.%之範圍存在於膠狀物中。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，至少一個電洞為接合晶圓之前表面與背表面的通道。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，至少一個電洞中之Si表面包含至少一個p型摻雜部分及至少一個n型摻雜部分。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，膠狀物直接接觸電洞之Si表面。
一種用於製備根據本發明之太陽能電池前驅體的方法對實現至少一個上述目標作出貢獻，其包含至少以下步驟：將d50值相差至少約1μm、較佳至少約2μm、更佳至少約3μm之至少兩種不同銀粒子部分組合，以實現多模態粒子分佈。在一些情況下，已採用d50值相隔多達約20μm之Ag粒子部分。
藉由一種用於製備太陽能電池之方法對實現至少一個上述目標作出貢獻，其至少包含以下步驟：i)提供根據本發明之太陽能電池前驅體；ii)燒製太陽能電池前驅體以獲得太陽能電池。
在根據本發明之方法的一個具體實例中，根據步驟i)之提供至少包含以下步驟：a)提供具有摻雜類型相反之背摻雜層及前摻雜層的Si晶圓；b)在晶圓中製成至少一個電洞；c)將導電膠引入至少一個電洞中以產生根據本發明之前驅體。
一種可藉由根據本發明之方法獲得之太陽能電池對實現至少一個上述目標作出貢獻。
在本發明之一個具體實例中，太陽能電池至少包含以下各物作為前驅體部件：i)晶圓，其具有至少一個具有Si表面之電洞；ii)由該電洞包含之電極，其中電極在電極與Si表面相接之表面處玻璃濃度高於電極塊體中。
一種太陽能電池對實現至少一個上述目標作出貢獻，其至少 包含以下各物作為前驅體部件：i)晶圓，其具有至少一個具有Si表面之電洞；ii)由該電洞包含之電極，其中存在於電極中之金屬粒子具有具至少兩個最大值之多模態直徑分佈，其中選自該至少兩個最大值之至少一個對相隔至少約1μm、較佳至少約2μm、更佳至少約3μm。在一些情況下，已採用直徑分佈中之最大值多達約20μm之間隔。
一種模組對實現至少一個上述目標作出貢獻，其包含至少一種根據本發明之太陽能電池及至少另一種太陽能電池。
一種模組對實現至少一個上述目標作出貢獻，其包含至少一種根據本發明之太陽能電池及至少另一種太陽能電池。
晶圓
根據本發明較佳晶圓為能夠高效率地吸收光，產生電子-電洞對，且高效率地分隔橫越邊界、較佳橫越所謂的p-n接面邊界之電洞與電子的區域、尤其太陽能電池之區域。根據本發明較佳晶圓為包含由前摻雜層及背摻雜層製成之單一主體的晶圓。
晶圓較佳由適當摻雜之四價元素、二元化合物、三元化合物或合金組成。在此上下文中較佳四價元素為Si、Ge或Sn，較佳為Si。較佳二元化合物為兩種或兩種以上四價元素之組合、第III族元素與第V族元素之二元化合物、第II族元素與第VI族元素之二元化合物或第IV族元素與第VI族元素之二元化合物。四價元素之較佳組合為兩種或兩種以上選自Si、Ge、Sn或C之元素的組合，較佳為SiC。第III族元素與第V族元素之 較佳二元化合物為GaAs。根據本發明晶圓最佳基於Si。Si作為晶圓之最佳材料，在本申請案其餘部分中明確提及。下文明確提及Si之部分亦適用於上述其他晶圓組成物。
晶圓之前摻雜層與背摻雜層相接處為p-n接面邊界。在n型太陽能電池中，背摻雜層摻雜有電子供予摻雜劑且前摻雜層摻雜有電子接受或電洞供予p型摻雜劑。在p型太陽能電池中，背摻雜層摻雜有p型摻雜劑且前摻雜層摻雜有n型摻雜劑。根據本發明較佳藉由首先提供摻雜之Si基板且接著施加相反類型之摻雜層至基板之一個表面來製備具有p-n接面邊界之晶圓。
摻雜之Si基板為熟習此項技術者所熟知。摻雜之Si基板可以熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何方式製備。根據本發明之Si基板之較佳來源為單晶Si、多晶Si、非晶形Si及升級冶金Si，單晶Si或多晶Si為最佳。為形成摻雜之Si基板而進行的摻雜可藉由在Si基板製備期間添加摻雜劑同步進行或可在後續步驟中進行。在Si基板製備之後進行的摻雜可例如藉由氣體擴散磊晶法進行。摻雜之Si基板亦容易購得。根據本發明，Si基板之初始摻雜之一個選擇為藉由添加摻雜劑至Si混合物而與其形成同步進行。根據本發明，施加前摻雜層及高度摻雜背層(若存在)之一個選擇為藉由氣相磊晶法進行。此氣相磊晶法較佳在約500℃至約900℃範圍內、更佳約600℃至約800℃範圍內且最佳650℃至約750℃範圍內的溫度下在約2kPa至約100kPa範圍內、較佳約10至約80kPa範圍內、最佳約30至約70kPa範圍內的壓力下進行。
熟習此項技術者已知Si基板可顯示多種形狀、表面紋理及 尺寸。形狀可為多種不同形狀之一，尤其包括立方體、圓盤、晶圓及不規則多面體。根據本發明較佳形狀為晶圓形狀，其中晶圓為兩個維度類似、較佳相同且第三維顯著低於其他兩個維度之立方體。在此上下文中顯著低較佳為至少小約100之係數。
熟習此項技術者已知多種表面類型。根據本發明，具有粗糙表面之Si基板為較佳。一種評定基板粗糙度之方式為評估基板子表面之表面粗糙度參數，該子表面比基板之總表面積小，較佳為約總表面積之一百分之一，且基本上為平面。表面粗糙度參數值藉由子表面面積與理論表面面積的比率給出，理論表面面積藉由將子表面投影至與子表面最佳擬合之平坦平面上，使均方位移最小化來形成。較高表面粗糙度參數值表明表面較粗糙、較不規則，且較低表面粗糙度參數值表明表面較平滑、較平坦。根據本發明，Si基板之表面粗糙度較佳經調節以使包括(但不限於)光吸收及指狀物與表面之黏著的多種因素之間達成最佳平衡。
Si基板之兩個較大維度可變化以適合所得太陽能電池所需之應用。根據本發明Si晶圓厚度較佳低於約0.5mm，更佳低於約0.3mm且最佳低於約0.2mm。一些晶圓具有約0.01mm或更大的最小尺寸。
根據本發明，前摻雜層較佳比背摻雜層薄。根據本發明，前摻雜層較佳具有在約0.1至約10μm範圍內、較佳在約0.1至約5μm範圍內且最佳在約0.1至約2μm範圍內的厚度。
高度摻雜層可施加至Si基板之背表面在背摻雜層與任何其他層之間。此類高度摻雜層與背摻雜層屬相同摻雜類型且此類層通常以+指示(n+型層施加至n型背摻雜層且p+型層施加至p型背摻雜層)。此高度摻 雜背層用以幫助金屬化且改良基板/電極界面區域之導電特性。根據本發明，高度摻雜背層(若存在)較佳具有在約1至約100μm範圍內、較佳在約1至約50μm範圍內且最佳在約1至約15μm範圍內的厚度。
摻雜劑
較佳摻雜劑為在添加至Si晶圓時藉由將電子或電洞引入能帶結構中而形成p-n接面邊界之摻雜劑。根據本發明，較佳地，此等摻雜劑之身分及濃度經特定選擇，以便視需要調節p-n接面之能帶結構型態且設定光吸收及導電性型態。根據本發明較佳p型摻雜劑為添加電洞至Si晶圓能帶結構之摻雜劑。其為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有摻雜劑均可用作p型摻雜劑。根據本發明較佳p型摻雜劑為三價元素，尤其週期表第13族元素。在此上下文中較佳週期表第13族元素包括(但不限於)B、Al、Ga、In、Tl或其至少兩者之組合，其中B尤其較佳。
根據本發明較佳n型摻雜劑為添加電子至Si晶圓能帶結構之摻雜劑。其為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有摻雜劑均可用作n型摻雜劑。根據本發明較佳n型摻雜劑為週期表第15族元素。在此上下文中較佳週期表第15族元素包括N、P、As、Sb、Bi或其至少兩者之組合，其中P尤其較佳。
如上文所描述，p-n接面之不同摻雜程度可變化以便調節所得太陽能電池之所希望特性。
根據本發明，背摻雜層較佳輕度摻雜，較佳摻雜劑濃度在約1×1013至約1×1018cm3範圍內，較佳在約1×1014至約1×1017cm-3範圍內，最佳 在約5×1015至約5×1016cm-3範圍內。一些商業產品具有摻雜劑濃度為約1×1016之背摻雜層。
根據本發明，高度摻雜背層(若存在一者)較佳高度摻雜，較佳濃度在約1×1017至約5×1021cm-3範圍，更佳在約5×1017至約5×1020cm-3範圍內，且最佳在約1×1018至約1×1020cm-3範圍內。
導電膠
根據本發明較佳導電膠為可塗覆至表面且經燒製而與該表面形成電接觸之固體電極主體的膠狀物。膠狀物之組分及其比例可藉由熟習此項技術者選擇，以使膠狀物具有所希望特性，諸如燒結及可印刷性，且所得電極具有所希望之電學及物理特性。金屬粒子可存在於膠狀物中，主要為了使所得電極主體導電。為穿過表面層及至Si晶圓中適當燒結，可採用無機反應系統。在本發明之上下文中較佳之導電膠的一個示例組成物可包含：i)金屬粒子，較佳至少約50wt.%，更佳至少約70wt.%且最佳至少約80wt.%；ii)無機反應系統，較佳在約0.1至約5wt.%範圍內，較佳在0.3至3wt.%範圍內，更佳在0.5至2wt.%範圍內；iii)有機媒劑，較佳在約5至約40wt.%範圍內，更佳在約5至約30wt.%範圍內且最佳在約5至約15wt.%範圍內；v)添加劑，較佳在約0.1至約22wt.%範圍內，更佳在約0.1至約15wt.%範圍內，且最佳在約5至約10wt.%範圍內，其中wt.%各基於導電膠之總重量且合計達100wt.%。
為促進導電膠之可印刷性，根據本發明，導電膠黏度較佳在約10至約50Pa．s範圍內，較佳在約20至約40Pa．s範圍內。
金屬粒子
在本發明之上下文中較佳金屬粒子為顯示金屬導電性或經燒製而產生顯示金屬導電性之物質的粒子。存在於導電膠中之金屬粒子給予在導電膠經燒製而燒結時所形成的固體電極以金屬導電性。促進有效燒結且產生具有高導電性及低接觸電阻之電極的金屬粒子為較佳。金屬粒子為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有金屬粒子可用作導電膠中之金屬粒子。根據本發明較佳金屬粒子為金屬、合金、至少兩種金屬之混合物、至少兩種合金之混合物或至少一種金屬與至少一種合金的混合物。
根據本發明可用作金屬粒子之較佳金屬為Ag、Cu、Al、Zn、Pd、Ni或Pb及其至少兩者之混合物，較佳為Ag。根據本發明可用作金屬粒子之較佳合金為包含至少一種選自Ag、Cu、Al、Zn、Ni、W、Pb及Pd之清單之金屬的合金或該等合金之混合物或兩者或兩者以上。
在根據本發明之一個具體實例中，金屬粒子包含塗有一或多種其他不同金屬或合金的金屬或合金，例如塗有銀之銅。
在根據本發明之一個具體實例中，金屬粒子為Ag。在根據本發明之另一具體實例中，金屬粒子包含Ag與Al之混合物。
作為金屬粒子之額外組分，補充以上提及之組分，根據本發明更有利於所形成電極之燒結特性、電接觸、黏著力及導電性的組分為較佳。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有額外組分 均可用於金屬粒子中。根據本發明代表塗覆導電膠之表面之補充摻雜劑的額外代替物為較佳。當形成與n型摻雜Si層交界之電極時，能夠充當Si中之n型摻雜劑的添加劑為較佳。在此上下文中較佳n型摻雜劑為第15族元素或經燒製而產生此類元素的化合物。在此上下文中根據本發明較佳第15族元素為P及Bi。當形成與p型摻雜Si層交界之電極時，能夠充當Si中之p型摻雜劑的添加劑為較佳。較佳p型摻雜劑為第13族元素或經燒製而產生此類元素之化合物。在此上下文中根據本發明較佳第13族元素為B及Al。
熟習此項技術者熟知金屬粒子可顯示多種形狀、表面、尺寸、表面積與體積比、含氧量及氧化物層。大量形狀為熟習此項技術者所知。一些實例為球形、角形、細長(棒狀或針狀)及平坦(薄片狀)。金屬粒子亦可呈不同形狀粒子之組合形式存在。根據本發明具有促進所產生電極之有利燒結、電接觸、黏著力及導電性之形狀或形狀組合的金屬粒子為較佳。一種在不考慮表面性質下將該等形狀特性化之方式為經由參數長度、寬度及厚度。在本發明之上下文中，粒子長度藉由最長空間位移向量之長度給出，其兩個端點含於粒子內。粒子寬度藉由垂直於以上界定之長度向量的最長空間位移向量之長度給出，其兩個端點含於粒子內。粒子厚度藉由垂直於均在以上界定之長度向量與寬度向量兩者的最長空間位移向量之長度給出，其兩個端點含於粒子內。在根據本發明之一個具體實例中，形狀儘可能均一之金屬粒子為較佳，亦即關於長度、寬度及厚度之比率儘可能接近1、較佳所有比率在約0.7至約1.5範圍內、更佳在約0.8至約1.3範圍內且最佳在約0.9至約1.2範圍內的形狀。因此，在此具體實例中金屬 粒子之較佳形狀之實例為球形及立方體或其組合，或其一或多者與其他形狀之組合。在根據本發明之另一具體實例中，具有低均一性形狀之金屬粒子為較佳，較佳至少一個關於長度、寬度及厚度之維度的比率超過約1.5，更佳超過約3且最佳超過約5。根據此具體實例之較佳形狀為薄片形狀、棒狀或針狀，或薄片形狀、棒狀或針狀與其他形狀之組合。
熟習此項技術者已知多種表面類型。對於根據本發明之金屬粒子表面類型，促進所產生電極之有效燒結及得到有利電接觸及導電性的表面類型為有利的。
另一將金屬粒子之形狀及表面特性化的方式為藉由其表面積與重量比，亦稱為比表面積。比表面積可利用BET方法測定。粒子之表面積與重量比之最低值藉由具有平滑表面之球體體現。形狀愈不均一及不均勻，其表面積與重量比將愈高。在根據本發明之一個具體實例中，具有高比表積比率之金屬粒子為較佳，較佳在約0.1至約25m2/g範圍內，更佳在約0.5至約20m2/g範圍內且最佳在約1至約15m2/g範圍內。在根據本發明之另一具體實例中，具有低比表面積之金屬粒子為較佳，較佳在約0.01至約10m2/g範圍內，更佳在約0.05至約5m2/g範圍內且最佳在約0.10至約1m2/g範圍內。
根據本發明，較佳地，金屬粒子之直徑分佈經選擇以減少所得太陽能電池中電極內低Ag密度區域之出現。熟習此項技術者可選擇使所得太陽能電池之有利電學及物理特性達到最佳的金屬粒子直徑分佈。根據本發明，較佳地，金屬粒子顯示多模態直徑分佈。在一個具體實例中，金屬粒子具有雙模態直徑分佈。在另一具體實例中，金屬粒子具有具至少兩 個在約0.1至約15μm範圍內、較佳在約0.2至約12μm範圍內、更佳在約0.3至約10μm範圍內之最大值的直徑分佈，選自該至少兩個最大值之至少一個對相隔至少約0.3μm、較佳至少約0.5μm、更佳至少約1μm。在另一具體實例中，選自該至少兩個最大值之至少一個對之差相隔至少約1μm、較佳至少約2μm且更佳至少約3μm。直徑分佈可以熟習此項技術者認為適於本發明之上下文中的任何方式實現。較佳地，直徑分佈藉由將d50值不同之金屬粒子部分組合來實現。在本發明之一個具體實例中，較佳地，太陽能電池前驅體中之金屬粒子藉由將d50值相差至少約1μm、較佳至少約2μm、更佳至少約3μm之至少兩種不同金屬粒子部分組合來製備。
金屬粒子可存在表面塗層。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何此類塗層均可用於金屬粒子。根據本發明較佳塗層為促進導電膠之印刷、燒結及蝕刻特性改良之塗層。若此類塗層存在，則根據本發明較佳該塗層對應於不超過約10wt.%、較佳不超過約8wt.%、最佳不超過約5wt.%，在各情況下均基於金屬粒子之總重量。
在根據本發明之一個具體實例中，金屬粒子以超過約50wt.%、較佳超過約70wt.%、最佳超過約80wt.%之導電膠比例存在。
無機反應系統
無機反應系統存在於根據本發明之導電膠中以引起蝕刻及燒結。有效蝕刻被要求蝕刻可施加至Si晶圓且因此位於矽晶圓與所塗覆之導電膠之間的任何額外層以及蝕刻Si晶圓至適當程度。Si晶圓之適當蝕刻意謂足夠深以在電極與矽晶圓之間引起良好機械接觸而非引起良好電接觸，且因此產生高接觸電阻。較佳無機反應系統為玻璃粉。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，無機反應系統為玻璃粉。
在本發明之上下文中較佳玻璃粉為顯示玻璃轉移之非晶形或部分結晶固體粉末。玻璃轉移溫度Tg為非晶形物質在加熱時自剛性固體轉化成部分流動過冷熔體的溫度。用於測定玻璃轉移溫度之方法為熟習此項技術者所熟知。由玻璃粉引起之蝕刻及燒結在玻璃粉之玻璃轉移溫度以上發生，且玻璃轉移溫度必須處於所希望峰值燒製溫度以下。玻璃粉為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有玻璃粉均可用作導電膠中之玻璃粉。
在本發明之上下文中，存在於導電膠中之無機反應系統較佳包含元素、氧化物、經加熱而生成氧化物之化合物、其他化合物或其混合物。在此上下文中較佳元素為Si、B、Al、Bi、Li、Na、Mg、Pb、Zn、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu、Ba及Cr或來自此清單之兩者或兩者以上的混合物。在本發明之上下文中本發明可包含之較佳氧化物為鹼金屬氧化物、鹼土金屬氧化物、稀土金屬氧化物、第V族及第VI族氧化物、其他氧化物或其組合。在此上下文中較佳鹼金屬氧化物為氧化鈉、氧化鋰、氧化鉀、氧化銣、氧化銫或其組合。在此上下文中較佳鹼土金屬氧化物為氧化鈹、氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇或其組合。在此上下文中較佳第V族氧化物為氧化磷(諸如P2O5)、氧化鉍(諸如Bi2O3)或其組合。在此上下文中較佳第VI族氧化物為氧化碲(諸如TeO2或TeO3)、氧化硒(諸如SeO2)或其組合。較佳稀土金屬氧化物為氧化鈰(諸如CeO2)及氧化鑭(諸如La2O3)。在此上下文中其他較佳氧化物為氧化矽(諸如SiO2)、氧化鋅(諸 如ZnO)、氧化鋁(諸如Al2O3)、氧化鍺(諸如GeO2)、氧化釩(諸如V2O5)、氧化鈮(諸如Nb2O5)、氧化硼、氧化鎢(諸如WO3)、氧化鉬(諸如MoO3)及氧化銦(諸如In2O3)、以上列為較佳元素之彼等元素之其他氧化物或其組合。較佳氧化物亦為含有至少兩種列為玻璃粉之較佳基本組分之元素的混合氧化物，或藉由加熱至少一種以上提及之氧化物及至少一種以上提及之金屬所形成的混合氧化物。以上所列氧化物及混合氧化物中至少兩者的混合物在本發明之上下文中亦為較佳。
如上文所提及，在無機反應系統為玻璃粉的情況下，其必須具有低於導電膠之所希望燒製溫度的玻璃轉移溫度。根據本發明，較佳玻璃粉具有在約250℃至約800℃範圍內、較佳約300℃至約750℃範圍內且最佳在約350℃至約700℃範圍內的玻璃轉移溫度。
熟習此項技術者熟知無機反應系統粒子可顯示多種形狀、表面性質、尺寸、表面積與體積比及塗層。無機反應系統粒子之大量形狀為熟習此項技術者所知。一些實例為球形、角形、細長(棒狀或針狀)及平坦(薄片狀)。無機反應系統粒子亦可呈不同形狀粒子之組合形式存在。根據本發明具有促進所產生電極之有利燒結、黏著力、電接觸及導電性之形狀或形狀組合的無機反應系統粒子為較佳。
另一將無機反應系統粒子之形狀及表面特性化的方式為藉由其表面積與重量比，亦稱為比表面積。比表面積可利用BET方法測定。粒子之表面積與重量比之最低值藉由具有平滑表面之球體體現。形狀愈不均一及不均勻，其表面積與重量比將愈高。在根據本發明之一個具體實例中，具有高比表面積之無機反應系統粒子為較佳，較佳在約15至約1m2/g 範圍內，更佳在約13至約1.5m2/g範圍內，且最佳在約8至約2m2/g範圍內。在根據本發明之另一具體實例中，具有低比表面積之無機反應系統粒子為較佳，較佳在約10至約0.01m2/g範圍內，更佳在約5至約0.02m2/g範圍內且最佳在約2至約0.04m2/g範圍內。
平均粒徑d50及相關參數d10及d90為熟習此項技術者熟知之粒子特性。根據本發明，較佳地，無機反應系統之平均粒徑d50在約0.1至約10μm範圍內，更佳在約0.5至約7μm範圍內且最佳在約0.8至約5μm範圍內。粒徑d50之測定為熟習此項技術者所熟知。
在本發明之一個具體實例中，無機反應系統以約0.1至約15wt.%之範圍存在於膠狀物中。
在一些情況下，玻璃粉較佳以低濃度存在。在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，無機反應系統以約0.1至約5wt.%之範圍、較佳以0.3至3wt.%之範圍、更佳以0.5至2wt.%之範圍存在於膠狀物中。
有機媒劑
在本發明之上下文中較佳有機媒劑為基於一或多種溶劑、較佳有機溶劑之溶液、乳劑或分散液，其確保導電膠之組分以溶解、乳化或分散形式存在。較佳有機媒劑為提供組分在導電膠內最佳穩定性且賦予導電膠以允許有效可線性印刷性之黏度的媒劑。根據本發明較佳有機媒劑包含以下各物作為媒劑組分：(i)黏合劑，較佳在約1至約10wt.%範圍內，更佳在約2至約8wt.%範圍內且最佳在約3至約7wt.%範圍內； (ii)界面活性劑，較佳在約0至約10wt.%範圍內，更佳在約0至約8wt.%範圍內且最佳在約0.01至約6wt.%範圍內；(ii)一或多種溶劑，其比例由有機媒劑內其他組分之比例決定；(iv)添加劑，較佳在約0至約15wt.%範圍內，更佳在約0至約13wt.%範圍內，且最佳在約5至約11wt.%範圍內，其中wt.%各基於有機媒劑之總重量且合計達100wt.%。根據本發明較佳有機媒劑為允許實現上述導電膠高程度之可印刷性的有機媒劑。
黏合劑
在本發明之上下文中較佳黏合劑為促進具有有利穩定性、可印刷性、黏度、燒結及蝕刻特性之導電膠形成的黏合劑。黏合劑為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有黏合劑均可用作有機媒劑中之黏合劑。根據本發明較佳黏合劑(其常常在稱為「樹脂」之類別內)為聚合物黏合劑、單體黏合劑及作為聚合物與單體之組合的黏合劑。聚合物黏合劑亦可為在單一分子中含有至少兩種不同單體單元之共聚物。較佳聚合物黏合劑為在聚合物主鏈中載有官能基之聚合物黏合劑、遠離主鏈載有官能基之聚合物黏合劑及在主鏈內與遠離主鏈均載有官能基之聚合物黏合劑。在主鏈中載有官能基之較佳聚合物為例如聚酯、經取代之聚酯、聚碳酸酯、經取代之聚碳酸酯、在主鏈中載有環狀基團之聚合物、聚糖、經取代之聚糖、聚胺基甲酸酯、經取代之聚胺基甲酸酯、聚醯胺、經取代之聚醯胺、酚系樹脂、經取代之酚系樹脂、前述聚合物中一或多者之單體視情況與其他共聚單體的共聚物或其至少兩者之組合。在主鏈中載有環狀基團之較佳聚合物為例如聚乙烯基丁基化物 (PVB)及其衍生物以及聚萜品醇及其衍生物或其混合物。較佳聚糖為例如纖維素及其烷基衍生物，較佳甲基纖維素、乙基纖維素、丙基纖維素、丁基纖維素及其衍生物及其中至少兩者之混合物。遠離聚合物主鏈載有官能基之較佳聚合物為載有醯胺基之聚合物、載有酸基及/或酯基之聚合物(常常稱為丙烯酸系樹脂)或載有前述官能基之組合的聚合物或其組合。遠離主鏈載有醯胺之較佳聚合物為例如聚乙烯基吡咯啶酮(PVP)及其衍生物。 遠離主鏈載有酸基及/或酯基之較佳聚合物為例如聚丙烯酸及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯(PMA)及其衍生物、或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其衍生物、或其混合物。根據本發明較佳單體黏合劑為基於乙二醇之單體、萜品醇樹脂或松香衍生物或其混合物。基於乙二醇之較佳單體黏合劑為具有醚基、酯基之黏合劑或具有醚基及酯基之黏合劑，較佳醚基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基醚，較佳酯基為乙酸酯及其烷基衍生物，較佳為乙二醇單丁醚單乙酸酯或其混合物。在本發明之上下文中烷基纖維素、較佳乙基纖維素、其衍生物及其與來自前述黏合劑清單或另外之其他黏合劑的混合物為最佳黏合劑。
界面活性劑
在本發明之上下文中較佳界面活性劑為促進具有有利穩定性、可印刷性、黏度、燒結及蝕刻特性之導電膠形成的界面活性劑。界面活性劑為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有界面活性劑均可用作有機媒劑中之界面活性劑。在本發明之上下文中較佳界面活性劑為基於直連、分支鏈、芳族鏈、氟化鏈、矽氧烷鏈、聚醚鏈及其組合之界面活性劑。較佳界面活性劑為單鏈、雙鏈 或多鏈。根據本發明較佳界面活性劑具有非離子、陰離子、陽離子或兩性離子頭。較佳界面活性劑為聚合物及單體或其混合物。根據本發明較佳界面活性劑可具有顏料親和基團，較佳為具有顏料親和基團之羥基官能羧酸酯(例如DISPERBYK®-108，由BYK USA公司製造)、具有顏料親和基團之丙烯酸酯共聚物(例如DISPERBYK®-116，由BYK USA公司製造)、具有顏料親和基團之經改質之聚醚(例如TEGO® DISPERS 655，由Evonik Tego Chemie公司製造)、具有高顏料親和力之其他界面活性劑(例如TEGO® DISPERS 662 C，由Evonik Tego Chemie公司製造)。根據本發明不在以上清單中之其他較佳聚合物為聚乙二醇及其衍生物，及烷基羧酸及其衍生物或鹽，或其混合物。根據本發明較佳聚乙二醇衍生物為聚(乙二醇)乙酸。較佳烷基羧酸為完全飽和之烷基羧酸及具有單或多不飽和烷基鏈之烷基羧酸或其混合物。具有飽和烷基鏈之較佳羧酸為烷基鏈長度在約8至約20個碳原子範圍內的具有飽和烷基鏈之羧酸，較佳為C9H19COOH(癸酸)、C11H23COOH(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕櫚酸)、C17H35COOH(硬脂酸)或其混合物。較佳具有不飽和烷基鏈之羧酸為C18H34O2(油酸)及C18H32O2(亞麻油酸)。根據本發明較佳單體界面活性劑為苯并三唑及其衍生物。
溶劑
根據本發明較佳溶劑為在燒製期間自膠狀物移除至顯著程度的導電膠組分，較佳為在燒製之後以與燒製之前相比減少至少約80%，較佳與燒製之前相比減少至少約95%之絕對重量存在。根據本發明較佳溶劑為允許具有有利黏度、可印刷性、穩定性及燒結特性且得到具有有利導 電性及與基板之電接觸之電極的導電膠形成的溶劑。溶劑為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有溶劑均可用作有機媒劑中之溶劑。根據本發明較佳溶劑為允許實現如上文所描述導電膠高程度之可印刷性的溶劑。根據本發明較佳溶劑為在標準環境溫度及壓力(SATP)(298.15K、25℃、77℉，100kPa(14.504psi、0.986atm)下呈液體形式存在的溶劑，較佳為沸點超過約90℃且熔點超過約-20℃之溶劑。根據本發明較佳溶劑為極性或非極性、質子或非質子、芳族或非芳族。 根據本發明較佳溶劑為單醇、二醇、多元醇、單酯、二酯、多元酯、單醚、二醚、多元醚，包含此等類別官能基中至少一者或多者、視需要包含其他類別官能基、較佳環狀基團、芳族基團、不飽和鍵、一或多個O原子經雜原子置換之醇基團、一或多個O原子經雜原子置換之醚基團、一或多個O原子經雜原子置換之酯基團的溶劑，以及前述溶劑之兩者或兩者以上的混合物。在此上下文中較佳酯為己二酸之二烷酯，較佳烷基組分為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基或兩種不同此類烷基之組合，較佳為己二酸二甲酯，及兩種或兩種以上己二酸酯之混合物。在此上下文中較佳醚為二醚，較佳為乙二醇之二烷基醚，較佳烷基組分為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基或兩種不同此類烷基之組合，及兩種二醚之混合物。在此上下文中較佳醇為一級、二級及三級醇，較佳為三級醇，萜品醇及其衍生物為較佳，或兩種或兩種以上醇之混合物。組合超過一種不同官能基之較佳溶劑為2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯(常常稱為德州醇(texanol))及其衍生物2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇(常常稱為卡比醇)、其烷基衍生物，較佳甲基、乙基、丙基、丁基、戊基及己基卡比醇， 較佳己基卡比醇或丁基卡必醇，及其乙酸衍生物，較佳丁基卡必醇乙酸酯，或上述至少兩者之混合物。
有機媒劑中之添加劑
有機媒劑中之較佳添加劑為不同於前述媒劑組分且促進導電膠之有利特性，諸如所產生電極之有利黏度、燒結、導電性以及與基板之良好電接觸的添加劑。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有添加劑均可用作有機媒劑中之添加劑。根據本發明較佳添加劑為搖變劑、黏度調節劑、穩定化劑、無機添加劑、增稠劑、乳化劑、分散劑或pH值調節劑。在此上下文中較佳搖變劑為羧酸衍生物、較佳脂肪酸衍生物或其組合。較佳脂肪酸衍生物為C9H19COOH(癸酸)、C11H23COOH(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕櫚酸)、C17H35COOH(硬脂酸)、C18H34O2(油酸)、C18H32O2(亞麻油酸)或其組合。在此上下文中包含脂肪酸之較佳組合為蓖麻油。
導電膠中之添加劑
在本發明之上下文中較佳添加劑為除明確提及之其他組分外，添加至導電膠中之組分，其促進導電膠、其產生之電極或所得太陽能電池效能提高。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有添加劑均可用作導電膠中之添加劑。除存在於媒劑中之添加劑之外，添加劑亦可存在於導電膠中。根據本發明較佳添加劑為搖變劑、黏度調節劑、乳化劑、穩定化劑或pH值調節劑、無機添加劑、增稠劑及分散劑或其至少兩者之組合，而無機添加劑為最佳。在此上下文中根據本發明較佳無機添加劑為Mg、Ni、Te、W、Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、 Fe、Cu及Cr或其至少兩者之組合，較佳為Zn、Sb、Mn、Ni、W、Te及Ru或其至少兩者之組合，其氧化物、可經燒製而生成彼等金屬氧化物之化合物、或至少兩種前述金屬之混合物、至少兩種前述氧化物之混合物、至少兩種可經燒製而生成彼等金屬氧化物之前述化合物之混合物或任何前述兩者或兩者以上之混合物。
太陽能電池前驅體
藉由一種太陽能電池前驅體對實現至少一種上述目標作出貢獻。在本發明之上下文中MWT型太陽能電池前驅體為較佳。在此類前驅體中，如上文所描述之第一導電膠存在於至少一個接合晶圓前面與背面之通道中。可與第一膠狀物相同或不同之第二導電膠存在太陽能電池前面上且與通道中之膠狀物接觸。可與第一及第二膠狀物相同或不同之第三導電膠存在於太陽能電池之背表面上且不與第一膠狀物接觸。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，另一導電膠存在於晶圓之前表面上。在另一具體實例中，額外導電膠存在於晶圓背側上。
在本申請案中，術語通道常常代替更廣義術語電洞使用。所有關於通道之描述同樣適用於電洞。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，至少一個電洞為接合晶圓之前表面與背表面的通道。
Si晶圓中電洞之製成可由熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何方式實現。根據本發明較佳方法為切割、蝕刻、加熱、熔融、燃燒、開鑿、刺穿、衝壓或鑽孔(諸如機械鑽孔或雷射鑽孔) 或其至少兩者之組合，較佳為鑽孔，更佳為雷射鑽孔。
Si晶圓中之電洞可具有多種橫截面形狀。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何橫截面形狀均可採用。根據本發明電洞之較佳橫截面形狀為多邊形及非多邊形。較佳多邊形形狀為三角形、正方形、長方形或其他規則或不規則多邊形。較佳非多邊形形狀為環形或卵形或其他非多邊形形狀。根據本發明較佳橫截面形狀為環形。
Si晶圓中電洞之有效橫截面直徑可藉由熟習此項技術者改變以使所得太陽能電池之效能最大。在橫截面形狀非環形的情況下，有效直徑作為面積等於電洞橫截面積之假設環之直徑給出。在本發明之上下文中，較佳地，電洞之橫截面積在約10至約500μm範圍內，更佳在約20至約300μm範圍內，最佳在約30至約250μm範圍內。
圖1例示根據本發明之太陽能電池的常見層組態(不包括純粹用於化學及機械保護之額外層)。個別層可添加至此常見層組態或自其省去，或個別層可實際上執行圖1中所示之一個以上層的功能。在本發明之一個具體實例中，單一層充當抗反射層與鈍化層。圖2例示另一常見層組態，其中圖1中所示之多個層已省去。
視情況，存在於晶圓前表面上之一或多個層，諸如前摻雜層、前鈍化層及抗反射層，可沿通道表面進一步延伸而非至前表面塊體中。在此上下文中，通道表面之額外覆蓋視為意謂延伸至通道之距離比前表面塊體中層中位厚度大於至少5%的表面覆蓋。通道表面之額外覆蓋可對應於通道額外表面之完全或部分覆蓋。通道表面上前表面層之額外表面覆蓋之存在或不存在可藉由改變順序實現，其中： - 前摻雜層施加至晶圓；- 額外層，諸如鈍化層及抗反射層，施加至晶圓；- 在晶圓中製成通道；- 自晶圓切割表面。
在本發明之一個具體實例中，通道表面上前表面層無額外覆蓋。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，膠狀物直接接觸電洞之Si表面。
在根據本發明之太陽能電池前驅體的一個具體實例中，至少一個電洞中之Si表面包含至少p型摻雜部分及n型摻雜部分。
如圖5中所例示，通道表面上前表面層無額外覆蓋之晶圓的製備可藉由以下步驟順序實現：- 施加前摻雜層；- 施加前鈍化層及抗反射層；- 製成通道；- 切割背表面及側表面以自其移除前摻雜層、鈍化層及抗反射層。
在本發明之一個具體實例中，前摻雜層以額外覆蓋通道表面存在。在此具體實例之一個態樣中，鈍化層亦以通道表面上額外覆蓋存在。在此具體實例之另一態樣中，抗反射層以通道表面上額外覆蓋存在。如圖4中所例示，前摻雜層、鈍化層及抗反射層均存在於整個通道表面上之晶圓的製備可藉由以下步驟順序實現：- 製成通道； - 施加前摻雜層；- 施加前鈍化層及抗反射層；- 切割背表面及側表面以自其移除前摻雜層、鈍化層及抗反射層。
用於產生太陽能電池之方法
藉由一種用於產生太陽能電池之方法對實現至少一個前述目標作出貢獻，其至少包含以下各步作為方法步驟：i)提供如上文所描述之太陽能電池前驅體，尤其組合上述具體實例之任一者；及ii)燒製太陽能電池前驅體以獲得太陽能電池。
根據本發明，晶圓中p-n接面之形成較佳先於電洞之製成。在一個具體實例中，根據步驟i)之提供至少包含以下步驟：a)提供具有摻雜類型相反之背摻雜層及前摻雜層的Si晶圓；b)在晶圓中製成至少一個電洞；c)將導電膠引入至少一個電洞中以產生根據本發明之前驅體。
印刷
根據本發明，前電極、背電極及塞式電極中之每一者較佳藉由塗覆導電膠且接著燒製導電膠以獲得燒結之主體來施加。導電膠可以熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何方式塗覆，包括(但不限於)浸沒、浸漬、澆注、滴落、注入、噴霧、刮刀塗法、簾幕式塗佈、刷塗或印刷或其至少兩者之組合，其中較佳印刷技術為噴墨印刷、網板印刷、移動印刷、平版印刷、凸版印刷或模板印刷或其至少兩者之組合。根據本發明，導電膠較佳藉由印刷，較佳藉由網板印刷塗覆。根據本發明， 網板較佳具有直徑在約20至約100μm範圍內、更佳在約30至約80μm範圍內且最佳在約40至約70μm範圍內的網口。如太陽能電池前驅體部分中所詳述，導電膠較佳塗覆至待如本發明中所描述之通道。用於形成前電極及背電極之導電膠可與用於通道中之膠狀物相同或不同，較佳不同，且可彼此相同或不同。
燒製
根據本發明，電極較佳藉由首先塗覆導電膠且接著燒製該導電膠以得到固體電極主體來形成。燒製為熟習此項技術者所熟知且可以其已知且其認為適於本發明之上下文中的任何方式實現。在玻璃粉用作無機反應系統的情況下，燒製較佳在玻璃粉之玻璃轉移溫度以上進行。
根據本發明，設定用於燒製之最高溫度低於約900℃，較佳低於約860℃。已採用低至約820℃之燒製溫度用於獲得太陽能電池。根據本發明，燒製較佳在快速燒製製程中進行，其中總燒製時間在約30s至約3分鐘範圍內，更佳在約30s至約2分鐘範圍內且最佳在約40s至約1分鐘範圍內。約600℃以上之時間最佳在約3至約7s範圍內。
前表面、背表面上及電洞中導電膠狀物之燒製可同步或連續進行。若導電膠具有類似、較佳相同的最佳燒製條件，則同步燒製為合適的。適當時根據本發明，燒製較佳同步進行。
太陽能電池
一種可藉由根據本發明之方法獲得之太陽能電池對實現至少一個上述目標作出貢獻。根據本發明之較佳太陽能電池為在轉化成電能輸出之入射光總能量比例方面具有高效率且輕而耐久的太陽能電池。
抗反射塗層
根據本發明，抗反射塗層可在太陽能電池之前表面上的電極之前作為外層且常常作為最外層施加。根據本發明較佳抗反射塗層為減少由前表面反射之入射光比例且增加穿過前表面以由晶圓吸收之入射光比例的抗反射塗層。產生有利吸收/反射比，易於為所採用之導電膠蝕刻，但另外對燒製導電膠所需之溫度具抗性，且不促進電極界面附近電子與電洞之再組合增加的抗反射塗層為有利的。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的所有抗反射塗層均可採用。根據本發明較佳抗反射塗層為SiNx、SiO2、Al2O3、TiO2或其至少兩者之混合物及/或其至少兩層之組合，其中SiNx為尤其較佳，尤其在採用Si晶圓的情況下。
抗反射塗層之厚度適合於適當光之波長。根據本發明，抗反射塗層較佳具有在約20至約300nm範圍內、更佳在約40至約200nm範圍內且最佳在約60至約90nm範圍內的厚度。
鈍化層
根據本發明，一或多個鈍化層可在電極之前或在抗反射層之前(若存在一者)作為外層或作為最外層施加至前側及/或背側。較佳鈍化層為使電極界面附近電子/電洞再組合速率減小的層。熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何鈍化層均可採用。根據本發明較佳鈍化層為氮化矽、二氧化矽及二氧化鈦，氮化矽為最佳。根據本發明，鈍化層較佳具有在約0.1nm至約2μm範圍內、更佳在約10nm至約1μm範圍內且最佳在約30nm至約200μm範圍內的厚度。
電極
太陽能電池中塞式電極較佳在電極與Si晶圓相接之邊界處具有玻璃堆積，較佳呈玻璃之電絕緣層形式。在根據本發明之太陽能電池的一個具體實例中，太陽能電池至少包含以下各物作為太陽能電池部件：i)晶圓，其具有至少一個具有Si表面之電洞；ii)由電洞包含之電極，其中電極中玻璃濃度在電極接觸Si表面之表面處比在電極主體中高。
額外保護層
除上述直接促進太陽能電池主要功能之層外，可添加其他層進行機械及化學保護。電池可經囊封以提供化學保護。囊封為熟習此項技術者所熟知且其已知且其認為適於本發明之上下文中的任何囊封均可採用。根據本發明，若此類囊封存在，則常常稱作透明熱塑性樹脂之透明聚合物較佳作為囊封材料。在此上下文中較佳透明聚合物為例如矽橡膠及聚乙烯乙酸乙烯酯(PVA)。
透明玻璃薄片可添加至太陽能電池之前面以對電池前表面提供機械保護。透明玻璃薄片為熟習此項技術者所熟知且其已知且其認為適於本發明之上下文中的任何透明玻璃薄片均可用作太陽能電池前表面上之保護。
背部保護材料可添加至太陽能電池之背表面以提供機械保護。背部保護材料為熟習此項技術者所熟知且熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何背部保護材料均可用作太陽能電池背表面上之保護。根據本發明較佳背部保護材料為具有良好機械特性及耐候性之材料。根據本發明較佳背部保護材料為具有聚氟乙烯層之聚對苯二甲酸伸 乙酯。根據本發明，背部保護材料較佳存在於囊封層下面(在背部保護層及囊封均存在的情況下)。
框架材料可添加至太陽能電池外部以給予機械支撐。框架材料為熟習此項技術者所熟知且熟習此項技術者已知且其認為適於本發明之上下文中的任何框架材料均可用作框架材料。根據本發明較佳框架材料為鋁。
太陽能面板
藉由一種模組對實現至少一個上述目標作出貢獻，該模組包含至少一種如上文所描述，尤其根據至少一個上述具體實例所得到之太陽能電池，及至少另一種太陽能電池。大量根據本發明之太陽能電池可在空間上進行配置且電連接以形成稱為模組之集合配置。根據本發明較佳模組可採取多種形式，較佳為稱為太陽能面板之矩形表面。電連接太陽能電池之多種方法以及機械配置及固定此類電池以形成集合配置之多種方法為熟習此項技術者所熟知且其已知且其認為適於本發明之上下文中的任何此類方法均可採用。根據本發明較佳方法為產生低質量與功率輸出比、低體積與功率輸出比及高耐久性之方法。鋁為用於機械固定根據本發明之太陽能電池之較佳材料。
圖1展示根據本發明之太陽能電池100之常見層組態的橫截面圖(不包括純粹用於化學及機械保護之額外層)。自背表面開始且繼續朝著前表面，太陽能電池200包含背電極107、背鈍化層112、高度摻雜背層111、背摻雜層104、p-n接面邊界102、前摻雜層103、前鈍化層110、抗反射層109及前電極106，其中前電極穿過抗反射層109及前鈍化層110且進 入前摻雜層103中足夠遠從而形成與前摻雜層之良好電接觸，但未遠至使p-n接面邊界102分路。電洞電極105存在於接合太陽能電池之前表面與背表面之電洞中。根據本發明此電極較佳為Ag電極。在100表示n型電池的情況下，背電極107較佳為銀電極，高度摻雜背層111較佳為大量摻雜有P之Si，背摻雜層104較佳為輕微摻雜有P之Si，前摻雜層103較佳為大量摻雜有B之Si，抗反射層109較佳為氮化矽層且前電極106較佳為銀與鋁之混合物。在100表示p型電池的情況下，背電極107較佳為混合之銀及鋁電極，高度摻雜背層111較佳為大量摻雜有B之Si，背摻雜層104較佳為輕微摻雜有B之Si，前摻雜層103較佳為大量摻雜有P之Si，抗反射層109較佳為氮化矽層且前電極106較佳為銀。圖2為示意性的且僅展示一個電洞。本發明並不限制背電極107、前電極106、電洞或電洞電極105之數目。
圖2展示太陽能電池200之橫截面圖且表示根據本發明之太陽能電池的最小需要層組態。自背表面開始且繼續朝著前表面，太陽能電池100包含背電極107、背摻雜層104、p-n接面邊界102、前摻雜層103及前電極106，其中前電極足夠多地穿入前摻雜層103中，從而與其形成良好電接觸，但未多至使p-n接面邊界102分路。背摻雜層104及前摻雜層103一起構成單一摻雜Si晶圓101。電洞電極105存在於接合太陽能電池之前表面與背表面之電洞中。根據本發明此電極較佳為Ag電極。在200表示n型電池的情況下，背電極107較佳為銀電極，背摻雜層104較佳為輕微摻雜有P之Si，前摻雜層103較佳為大量摻雜有B之Si且前電極106較佳為混合之銀及鋁電極。在200表示p型電池的情況下，背電極107較佳為混合之銀及鋁電極，背摻雜層104較佳為輕微摻雜有B之Si，前摻雜層103較佳為 大量摻雜有P之Si且前電極106較佳為銀電極。此圖為示意性的且本發明並不限制前電極105、背電極107、電洞或電洞電極105之數目。
圖3a、3b及3c一起說明燒製不含覆蓋電洞表面之前層之前驅體以獲得太陽能電池的製程。圖3a、3b及3c為示意性的及概括性的且補充至構成p-n接面者之額外層僅視作視情況存在之額外層，無更詳細討論。
圖3a說明在施加前電極及電洞電極之前的晶圓300a。自背表面開始且繼續朝著前表面，在施加前電極之前的晶圓300a視情況包含背表面316上之額外層、背摻雜層104、p-n接面邊界102、前摻雜層103及前表面314上之額外層。背表面316上之額外層可包含背電極、背鈍化層、高度摻雜背層中之任一者或不含上述各層。前表面314上之額外層可包含前鈍化層、抗反射層中之任一者或不含上述各層。
圖3b展示導電膠塗覆至前表面及電洞之燒製之前的晶圓300b。除上述300a中存在之層外，導電膠306存在於前表面之表面上且導電膠305存在於電洞中。
圖3c展示施加有前電極之晶圓300c。除上述300a中存在之層外，存在前側電極106，其自前表面之表面穿過額外前層314且進入前摻雜層103中，且由圖3b之導電膠306藉由燒製形成。電洞電極105存在於電洞中，其由圖3b之導電膠305藉由燒製形成。
在圖3b及3c中，僅展示一個電洞、一個前電極及一個電洞電極。此圖為示意性的且本發明並不限制電洞、前電極或電洞電極之數目。
圖4a、4b、4c、4d及4e一起說明一種用於製備具有電洞、前摻雜層及視情況存在之額外前層之晶圓的製程，其中前摻雜層及視情況 存在之額外前層覆蓋電洞表面。
圖4a展示稍後將包含背摻雜層之晶圓104。
圖4b展示在已製成電洞315之後的晶圓104。
圖4c展示在已施加稍後將構成前摻雜層103者後具有電洞315之晶圓104。此層103存在於晶圓之每一側上及電洞表面上。
圖4d展示在額外前層314已施加之後具有電洞315及前摻雜層103之晶圓104。此層314存在於晶圓之每一側上及電洞表面上。
圖4e展示在切割背面及側面以便僅留下前摻雜層103及額外前層314存在於前表面及電洞表面上後具有電洞315、前摻雜層103及額外前層314之晶圓104。
圖5a、5b、5c、5d及5e一起說明一種用於製備具有電洞、前摻雜層及視情況存在之額外前層之晶圓的製程，其中前摻雜層及視情況存在之額外前層不覆蓋電洞表面。
圖5a展示稍後將包含背摻雜層之晶圓104。
圖5b展示已施加稍後將構成前摻雜層103者之後的晶圓104。此層103存在於晶圓每一側上。
圖5c展示在已施加額外前層314之後具有前摻雜層103之晶圓104。此層314存在於晶圓之每一側上及電洞表面上。
圖5d展示在電洞315已製成之後具有前摻雜層103及額外前層314之晶圓104。前摻雜層103及額外前層314存在於晶圓之所有側面上但不存在於電洞表面上。
圖5e展示在切割背面及側面以僅留下前摻雜層103及額外 前層314存在於前表面上之後具有前摻雜層103、額外前層314及電洞315之晶圓104。
圖6顯示展現銀粒子之加工晶圓之一例示性電子顯微圖橫截面切片的一部分。與對應於非銀含量之區域602相比，對應於銀含量之區域601經鑑別且填充有根據在用於確定電極中粒徑分佈之測試方法中給出之演算法直徑縮減之環。為求清楚，圖6展示對於自50μm縮減至0.5μm之直徑，在擬合演算法已部分完成之點處的影像。圖6展示待根據測試方法分析之區域的一個示例性部分(1mm2)。該部分之標記環之直徑如下：1=1.7μm，2=0.92μm，3=1.37μm，4=1.6μm，5=1.04μm，6=0.77μm，7=0.86μm，8=0.78μm，9=1.05μm，10=1.24μm，11=1.15μm，12=0.92μm，13=0.96μm，14=1.76μm，15=0.82μm，16=7.15μm，17=0.8μm，18=2.38μm，19=1.37μm，20=0.99μm，21=1.02μm，22=0.69μm，23=0.52μm，24=0.88μm，25=2.18μm，26=0.67μm，27=1.28μm，28=2.36μm，29=0.92μm，30=0.92μm，31=0.86μm，32=1.11μm，33=0.87μm，34=1.47μm，35=0.66μm，36=1.21μm，37=0.65μm，38=4.3μm，39=2.41μm，40=0.83μm，41=1.54μm，42=1.06μm，43=0.81μm，44=1.09μm，45=1.25μm，46=1.84μm，47=0.97μm，48=0.61μm，49=1.21μm，50=0.97μm，51=1.15μm，52=0.87μm，53=0.95μm，54=0.9μm，55=1.21μm，56=0.59μm，57=1.38μm，58=3.02μm，59=2.31μm，60=0.95μm，61=0.74μm，62=1.66μm，63=0.86μm，64=4.41μm，65=0.79μm，66=0.8μm，67=0.94μm，68=0.85μm，69=1.03μm，70=0.99μm，71=0.93μm，72=1.09μm。
圖7示意性展示具有塞式電極105之電池100的橫截面切片 700。進行切割以使得含有塞軸線704。三個1mm2樣品701自此切片沿塞軸線704以前表面至背表面距離之¼、½及¾取出。三個1mm2樣品702沿塞式電極105與晶圓101相接之處的邊界以前表面至背表面距離之¼、½及¾取出。在晶圓之前表面與背表面之間的中點703亦展示於圖7中。
圖8展示塞式電極中如藉由測試方法確定之銀粒子之一例示性雙模態直徑分佈。局部最大值801存在於約1μm及5.5μm下，得到約4.5μm之相對應間隔△。在0至50μm範圍內以0.1μm間隔進行量測(為清楚起見，僅展示高達18μm之圖部分)。圖已呈其中頻率總和為1之標準化形式顯示。
測試方法
以下測試方法用於本發明中。在缺乏測試方法下，對於待量測之特徵，應用最接近本申請案之最早申請日期之ISO測試方法。在缺乏獨特量測條件下，應用如298.15K(25℃、77℉)之溫度及100kPa(14.504psi、0.986atm)之絕對壓力的標準環境溫度及壓力(SATP)。
比表面積
測定銀粒子比表面積之BET量測根據DIN ISO 9277：1995進行。使用根據SMART方法(具有可調適給予速率之吸附方法)工作之Gemini 2360(來自Micromeritics)進行該量測。作為參考材料，使用購自BAM(Bundesanstalt fr Materialforschung und-prfung)之α氧化鋁CRM BAM-PM-102。填充劑棒添加至參考及樣品比色皿中以減小怠體積。比色皿安裝在BET設備上。測定氮氣(N2 5.0)之飽和蒸汽壓。將樣品以使得具有填充劑棒之比色皿完全填充且產生最小怠體積之量稱重至玻璃比色皿中。 樣品保持在80℃下2小時以使其乾燥。冷卻之後記錄樣品重量。含有樣品之玻璃比色皿安裝於量測設備上。為使樣品脫氣，以經選擇使得不將材料吸入泵中之抽汲速度抽空。除氣之後樣品質量用於計算。怠體積使用氦氣(He 4.6)測定。使用液氮浴將玻璃比色皿冷卻至77K。對於吸附，使用分子橫截面積為0.162nm2、在77k下之N2 5.0進行計算。進行具有5個量測點之多點分析且所得比表面積以m/g給出。
玻璃轉移溫度
玻璃之玻璃轉移溫度Tg使用裝備有樣品固持器HTP 40000A69.010、S型熱電偶及鉑烘箱Pt S TC：S(均來自Netzsch)之DSC設備Netzsch STA 449 F3 Jupiter(Netzsch)測定。為進行量測及資料評估，應用量測軟體Netzsch Messung V5.2.1及Proteus熱分析V5.2.1。作為用於參考及樣品之盤，使用直徑為6.8mm及體積為約85μl之氧化鋁盤GB 399972及蓋GB 399973(均來自Netzsch)。將約20至約30mg之量的樣品稱重至樣品盤中，精確度為0.01mg。空的參考盤及樣品盤置放在設備中，烘箱關閉且開始量測。自25℃之起始溫度至1000℃之末端溫度，採用10K/min之加熱速率。儀器中之其餘部分始終用氮氣(N2 5.0)吹掃且烘箱用合成空氣(80% N2及20% O2，來自Linde)吹掃，流動速率為50ml/min。使用上述軟體將DSC信號中之第一步評估為玻璃轉移且測定之開始值視為Tg溫度。
黏度
使用Thermo Fischer Scientific公司之裝備有接地板MPC60 Ti及錐板C 20/0.5° Ti的「Haake Rheostress 600」及軟體「Haake RheoWin Job Manager 4.30.0」進行黏度量測。在設定距離0點之後，將足夠量測之膠狀 物樣品置放在接地板上。錐體移動至量測位置，間隙距離為0.026mm，且使用刮勺移除多餘材料。樣品平衡至25℃，歷時三分鐘且開始旋轉量測。剪切率在48s及50個等距量測點內由0增加至20s-1且在312s及156個等距量測點內進一步增加至150s-1。在150s-1剪切率下60s之等待時間之後，剪切率在312s及156個等距量測點內由150s-1減少至20s-1且在48s及50個等距量測點內進一步減少至0。啟動微小扭矩校正、微小應力控制及質量慣性校正。黏度以在100S-1向下剪切勻變之剪切率下的量測值給出。
薄層電阻
為量測摻雜矽晶圓表面之薄層電阻，使用來自公司GP solar公司之裝備有軟體套件「GP-4 Test 1.6.6 Pro」之裝置「GP4-Test Pro」。為進行量測，應用4點量測原理。兩個外部探針施加恆定電流且兩個內部探針量測電壓。薄層電阻使用歐姆定律推導出，單位為歐姆/平方。為確定平均薄層電阻，對晶圓之25個相等分佈點進行量測。在溫度為22±1℃之空調房間中，所有設備及材料均在量測之前進行平衡。為進行量測，「GP-Test.Pro」裝備有具有鋒利尖端之4點量測頂部(部件號04.01.0018)以穿透抗反射層及/或鈍化層。施加10mA之電流。量測頂部接觸到非金屬化晶圓材料且開始量測。在量測晶圓上之25個相等分佈點之後，計算平均薄層電阻，單位為歐姆/平方。
粒度測定(粉末之d10、d50、d90及粒子分佈)
根據ISO 13317-3：2001進行粒子之粒度測定。使用根據X射線重力技術工作之具有軟體Win 5100 V2.03.01之Sedigraph 5100(來自Micromeritics)進行該量測。將約400至600mg樣品稱重至50ml玻璃燒杯 中且40ml Sedisperse P11(來自Micromeritics，密度為約0.74至0.76g/cm3且黏度為約1.25至1.9mPa．s)呈懸浮液體添加。磁性攪拌棒添加至懸浮液中。使用在功率位準2下操作之超音波探針Sonifer 250(來自Branson)分散樣品8分鐘，同時懸浮液用攪拌棒攪拌。此經預處理樣品置放在儀器中且開始量測。記錄懸浮液之溫度(典型範圍為24℃至45℃)且為進行計算，使用在此溫度下分散溶液之量測黏度資料。使用樣品之密度及重量(銀為10.5g/cm3)，確定粒度分佈函數，d50、d10及d90可直接自粒子分佈函數讀出。為評估多模態尺寸，產生質量頻率針對直徑之分佈曲線，且自其確定峰最大值。
粒度測定(膠狀物中之d10、d50、d90及粒子分佈)
為測定膠狀物中金屬粒子之尺寸分佈，遵循以下程序。有機部分藉由使用諸如甲醇、乙醇、異丙醇、二氯甲烷、氯仿、己烷之溶劑進行溶劑萃取來移除。此可使用Soxhlet設備或熟習此項技術者已知之溶解、沈降及過濾技術之組合進行。除金屬粒子外之無機部分藉由用諸如鹽酸等非氧化酸水溶液處理，接著用諸如氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀等鹼處理，接著用氫氟酸水溶液處理來移除。此可使用Soxhlet設備或溶解、沈降及過濾技術之組合進行。在最終步驟中，剩餘金屬粒子用去離子水洗滌且乾燥。所得粉末之粒度如以上針對粉末所述來量測。
摻雜劑含量
摻雜劑含量使用次級離子質譜法量測。
黏著力
待測試之太陽能電池樣品固定在來自德國Somont公司之市 售焊接台M300-0000-0901中。來自Bruker Spalek之焊帶(ECu+62Sn-36Pb-2Ag)塗有焊劑Kester 952S(來自Kester)且藉由施加12個加熱插腳之力黏附於待測試之指狀物線或匯流排，該等加熱插腳按壓焊帶至指狀物線或匯流排上。加熱插腳具有280℃之設定溫度且上面置放樣品之焊接預熱板設定為175℃之溫度。冷卻至室溫之後，樣品安裝於GP Stable-Test Pro測試儀(德國GP Solar公司)上。帶固定在測試頂部且用100mm/s之速度且以將固定至電池表面之帶部分及拉動之帶部分圍成45°角之方式拉動。移除匯流排/指狀物所需之力以牛頓為單位來量測。此過程重複進行以接觸沿指狀物/匯流排之10個等距間隔點，包括每一末端之一次量測。由10個結果取平均值。
掃描電子顯微鏡檢查(SEM)及能量色散X射線光譜法(EDX)
太陽能電池以揭開所關注區域之方式切割。切割樣品置放於填充有包埋材料之容器中且經定向而使所關注區域在頂部。使用EpoFix(Struers)作為包埋材料，根據說明書進行混合。在室溫下固化8小時之後，可進一步加工樣品。在第一步中，樣品用Labopol-25(Struers)使用碳化矽紙180-800(Struers)以250rpm研磨。在進一步步驟中，樣品使用裝備有Retroforce-4、MD Piano 220及MD allegro布之Rotopol-2及DP-Spray P 3um金剛石噴霧(均來自Struers)拋光。使用Med 010(Balzers)，在2毫巴壓力下，使用碳線0.27g/m E419ECO(來自Piano公司)進行碳層之塗佈。使用Zeiss Ultra 55(Zeiss)進行檢查，其裝備有場發射電極、20kV加速電壓及在約3×10-6毫巴壓力下。拍攝相關區域之影像且使用影像分析軟體1.46r版(Wayne Rasband之Image Processing and analysis in Java，http：//rsb.info.nih.gov/ij)分析。為鑑別Ag粒子，使用EDX中約3.4keV下密集AgL信號鑑別10個銀粒子且 使用該10個粒子之平均SEM灰階強度鑑別來自SEM圖之其他Ag粒子。玻璃粒子使用類似SEM/EDX方法類似鑑別。
電極中Ag之粒徑
穿過電極進行橫截面切割且如以上SEM測試部分中所描述來加工，以自電極內產生三個面積為1mm2之正方形橫截面樣品。自含有塞軸線之平面，在塞電極之軸線上前表面與背表面之間距離之¼、½及¾處取樣品，如圖7中針對前三個樣品所描述。針對每一樣品，對應於Ag之區域如SEM部分中所描述來鑑別。根據以下演算法將直徑縮減之環繪至影像上：
1.將具有0.01μm間隔之正方形網格疊印至影像上。
2.每一點對應於銀區域或不對應。對應於銀之每一點最初可用於分配至環。不對應於銀之點不可用於分配至環。
3.以50μm之直徑開始。
4.自網格中左上部點開始，自左至右經過頂列之點，對每一點進行步驟4a。對頂部至底部之後續列進行重複，最後到達右下部，所有點均已處理。
4a.對於每一點，若等於當前點直徑(最初50μm)一半之距離內的所有點均可用於分配至環，則：
i.以當前網格點為中心繪製直徑等於當前直徑的環
ii.標記與點之距離等於當前直徑一半內之所有點為不可用於分配至環
iii.針對當前直徑值將累積頻率計數增加一(最初設定為0)
5.在針對某一粒徑值，經過所有網格點之後，記錄該直徑值之累積頻率計數，縮減當前直徑0.1μm且使用直徑值進行步驟4。一旦針對50μm至0.1μm之所有直徑值已完成步驟4，則演算法結束。
一旦已進行環繪製演算法，則將累積頻率計數值乘以相對應直徑之平方以更好地對應於質量頻率分佈，使用數值最小二乘方回歸及計算之最大值位置將最佳擬合曲線與資料擬合。結果作為三個樣品之平均值給出。若三個樣品結果之標準差超過平均值之15%，則在每一對相鄰的現有樣品之間的中點及末端樣品與晶圓相鄰表面之間的中路取其他樣品且給出所有樣品之平均值。重複此過程直至標準差低於平均值之15%。
電極中之玻璃含量
如圖7中所示，自塞式電極切割6個面積為1(mm)2之正方形樣品表面。所有樣品均自含有塞式電極軸線之平面切割，三個沿塞軸線前表面與背表面之間距離之¼、½及¾處，三個在通道壁之邊界處前表面與背表面之間距離之¼、½及¾處。製備所有六個樣品且如上文在SEM測試方法中所描述，分析玻璃含量。對於每一樣品，正方形網格疊加於影像上，點間隔為0.01μm。對於每一樣品，如藉由SEM方法確定之與玻璃對應之點數目與樣品中點總數的比率作為按重量計對應於玻璃含量之樣品比例獲得。對來自塞軸線之樣品取平均值且自來自電極邊界之樣品取平均值。若三個樣品之組中任一者之結果的標準差超過各別平均值之15%，則在每一對相鄰的現有樣品之間的中點及末端樣品與晶圓相鄰表面之間的中路取兩組其他樣品，且給出組中所有樣品之平均值。重複此過程直至兩組標準差低於平均值之15%。在電極與晶圓邊界之玻璃含量與塞軸線上之玻 璃含量相比。
實施例
本發明現藉助於實施例進行解釋，該等實施例僅意欲說明且不應視為限制本發明之範疇。
實施例1-膠狀物製備
藉由將以下各物混合來製成膠狀物：有機媒劑(組成在表1中給出)；來自Sigma-Aldrich之Ag粉，產品編號：327093，粒徑如表2中給出，比例如表3中給出；玻璃粉研磨至2μm之d50，且ZnO(Sigma-Aldrich，物品編號：255750)作為添加劑。膠狀物通過3輥研磨機，壓力自0逐漸遞增至8巴。黏度如上文所提及來量測且添加適當量之組成在表1中給出之有機媒劑以將膠狀物黏度調整至在約20至約40Pas範圍內之目標。膠狀物組分之wt.%在表3中給出。
實施例2-太陽能電池製備及黏著力之量測
將膠狀物塗覆至無n型發射極層及無任何鈍化或抗反射層之完整正方形單晶p型晶圓。晶圓尺寸為156mm×156mm，前側具有藉由鹼蝕刻製程施加之紋理化表面。將實施例膠狀物呈一組平行指狀物線經網板印刷至晶圓前側上。使用ASYS Automatisierungssysteme公司Ekra E2網板印刷機及來自Koenen公司之標準H-圖案網板進行印刷。網板具有75個110μm開口之指狀物線及兩個1.5mm寬匯流排。網孔上方之乳液在約16至約20μm範圍內，網板具有325目及20μm不鏽鋼線。印刷參數為1.2巴壓輥壓力、150mm/s之前向壓輥速度及200mm/s溢流速度及1.5mm之離網(snap off)。隨後具有印刷圖案之裝置在烘箱中150℃下乾燥10分鐘。隨後用Centrotherm Cell&Module公司「c-fire」快速燒製爐將基板燒製一面。爐由6個區組成。區1設定為350℃，區2設定為475℃，區3設定為470℃，區4設定為540℃，區5設定為840℃及區6設定為880℃。帶速度設定為5100mm/min。隨後對完全加工之樣品測試由實施例膠狀物形成之背指狀物線的黏著力，高值視為有利的。在-12V下評估Irev，低值視為有利的。對於每一膠狀物，6個樣品之平均黏著力結果展示於表4中。黏著力如上文所描述來測定。
塞式電極含量之分析
塞式電極中Ag直徑分佈之最大值根據測試方法測定。觀測 到約5.5μm及約1μm下之最大值，對應於約4.5μm之間隔。
如測試方法中所描述，在塞式電極軸線及在與矽晶圓之邊界量測塞式電極中玻璃含量。發現玻璃含量在塞式電極與矽晶圓相接的邊界高於塞式電極軸線。

Claims (16)

  1. 一種太陽能電池前驅體(300b)，其至少包含以下各物作為前驅體部件：i)晶圓(101)，其具有至少一個具有Si表面(113)之電洞(315)；ii)由該電洞(315)包含之導電膠(305)，其至少包含以下各物作為膠狀物組分：a)金屬粒子；b)無機反應系統；c)有機媒劑；及d)添加劑；其中該等金屬粒子具有多模態粒徑分佈。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池前驅體(300b)，其中該等金屬粒子具有雙模態粒徑分佈。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之太陽能電池前驅體(300b)，其中該等金屬粒子具有具至少兩個在約0.1至約15μm範圍內之最大值的直徑分佈，選自該至少兩個最大值之至少一個對相隔至少約0.3μm。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體(300b)，其中該等金屬粒子具有具至少兩個最大值之多模態直徑分佈，選自該至少兩個最大值之至少一個對相隔至少約1μm。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體(300b)，其中該等金屬粒子為Ag粒子。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體(300b)，其中該無機反應系統以約0.1至約5wt.%之範圍存在於該膠狀物中。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體(300b)，其中至少一個電洞(315)為接合該晶圓之前表面與背表面之通道。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體(300b)，其中至少一個電洞(315)中之該Si表面(113)包含至少一個p型摻雜部分及至少一個n型摻雜部分。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體(300b)，其中該膠狀物(305)直接接觸該電洞(315)之該Si表面(113)。
  10. 一種用於製備如前述申請專利範圍中任一項之太陽能電池前驅體的方法，其至少包含將至少兩種不同Ag粒子部分組合的步驟，其中選自該至少兩種不同Ag粒子部分之至少一對具有相差至少約1μm之d50值，以實現多模態粒子分佈。
  11. 一種用於製備太陽能電池之方法，其至少包含以下步驟：i)提供如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之太陽能電池前驅體(300b)；ii)燒製該太陽能電池前驅體(300b)以獲得太陽能電池。
  12. 如申請專利範圍第11項之製備太陽能電池之方法，其中根據步驟i)之該提供至少包含以下步驟：a)提供具有摻雜類型相反之背摻雜層(104)及前摻雜層(103)的Si晶圓(101)；b)在該晶圓(101)中製成至少一個電洞(315)；c)將導電膠(305)引入至少一個電洞(315)中以產生如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之前驅體(300b)。
  13. 一種太陽能電池，其可藉由如申請專利範圍第11項或第12項之方法獲得。
  14. 一種太陽能電池，其至少包含以下各物作為太陽能電池部件：i)晶圓(101)，具有至少一個具有Si表面(113)之電洞(315)；ii)由該電洞(315)包含之電極(105)，其中存在於該電極(105)中之該等金屬粒子具有具至少兩個最大值之多模態直徑分佈，其中選自該至少兩個最大值之至少一個對相隔至少約1μm。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項之太陽能電池，其至少包含以下各物作為前驅體部件：i)晶圓(101)，其具有至少一個具有Si表面(113)之電洞(315)；ii)由該電洞(315)包含之電極(105)，其中該電極(105)在該電極(105)與該Si表面(113)相接之表面處的玻璃濃度高於該電極(105)塊體中。
  16. 一種模組，其包含至少一種如申請專利範圍第13項至第15項中任一項之太陽能電池及至少另一種太陽能電池。
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