TW201735054A - 用於太陽能電池之無鉛導電糊料 - Google Patents

用於太陽能電池之無鉛導電糊料 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料，更具體而言，一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料組成物，該無鉛導電糊料組成物不含鉛，且儘管具有低軟化點但仍可具有極佳黏著性質，以及具有極佳轉換效率及電阻特性，以改良發電效率。

Description

用於太陽能電池之無鉛導電糊料 【優先權聲明】
本申請案依據35 U.S.C.§119主張於2016年3月18日在韓國智慧財產局(Korean Intellectual Property Office)提出申請之第10-2016-0032698號韓國專利申請案之優先權，該韓國專利申請案之揭露內容以引用方式全文併入本文中。
以下揭露內容係關於一種用於太陽能電池之導電糊料組成物。更具體而言，以下揭露內容係關於一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料組成物，該無鉛導電糊料組成物不含鉛，且儘管具有低軟化點但仍可具有極佳黏著性質，以及具有極佳轉換效率及電阻特性，以改良發電效率。
太陽能電池係利用光伏打效應(即，自太陽能吸收光能以產生電子及電洞)來產生電流及電壓。太陽能電池包含半導體晶圓或基板及射極層，該半導體晶圓或基板與射極層之間形成有p-n接面。此處，射極係定位於基板之光入射表面上，且p-n接面係形成於基板與射極間之界面上。
射極上形成有與射極電性導通之正面電極，且基板的與其光入射表面對置之另一表面上形成有與基板電性導通之背面電極。
同時，正面電極係藉由利用導電糊料與抗反射膜發生界面反應而形成。亦即，藉由在形成於半導體基板上之抗反射膜之表面上施加導電糊料來形成具有圖案之導電膜，且導電膜因如下衝穿現象(punch-through phenomenon)而與射極層接觸：在燒製(firing)製程期間，導電膜經由玻璃料穿透抗反射膜。此外，太陽能電池之電性接觸層(即光入射於上面之一部分)通常以由指形條(finger bar)或匯流條(bus bar)製成之柵格圖案形式存在。
在使玻璃料熔化時，導電膜下方之抗反射膜被分解並藉由界面反應而被去除，且玻璃料被燒結以形成正面電極。同時，正面電極及半導體基板彼此附著，藉此容許質子在電路中正常且平穩地流動。此處，界面反應係為一種氧化還原反應，且各元素部分被還原，藉此形成副產物。傳統上，為降低軟化點，一直使用含鉛玻璃料，但鉛會經由還原反應形成副產物而保留，此會引起環境問題。
因此，需要研究一種能夠提高電極與基板間之黏著力並改良太陽能電池之效率同時在不含鉛之情況下具有低軟化點之材料。
[先前技術文件]
[專利文件]
(專利文件1)第10-1276671號韓國專利(2011年9月30日)
(專利文件2)第10-2015-0131937號韓國專利特許公開案(2015年11月25日)
(專利文件3)第10-2011-0046358號韓國專利特許公開案(2011年5 月4日)
(專利文件4)WO 2014-102915(2014年7月3日)
(專利文件5)第2004-250276號日本專利特許公開案(2004年9月9日)
本發明之實施態樣旨在於提供一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料，其能夠具有極佳黏著強度，同時在不含鉛之情況下具有低軟化點。
本發明之另一實施態樣旨在於提供一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料，其能夠改良太陽能電池之電特性(例如太陽能電池中之轉換效率、開路電壓、填充因數等)。
在一概括方面上，一種用於太陽能電池之無鉛(Pb)導電糊料組成物係含有：(a)導電粉末；(b)玻璃料，含有TeO2、BaO、及ZnO；以及(c)有機載劑(organic vehicle)，其中該玻璃料不含鉛(Pb)。
該玻璃料可更含有Li2O。
該玻璃料可更含有氧化銀或氧化釩。
該玻璃料可具有200℃至350℃之玻璃轉變溫度(Tg)及250℃至500℃之軟化點(Ts)。
在另一概括方面上，一種用於結晶矽太陽能電池之正面電極 之無鉛(Pb)導電糊料組成物係含有：(a)導電粉末；(b)玻璃料，含有TeO2、BaO、及ZnO；以及(c)有機載劑，其中該玻璃料不含鉛(Pb)。
該玻璃料可含有65至85重量%之TeO2、1至25重量%之BaO、及1至25重量%之ZnO。
該玻璃料可更含有Li2O。
該玻璃料可更含有氧化銀或氧化釩。
該玻璃料可具有200℃至350℃之玻璃轉變溫度(Tg)及250℃至500℃之軟化點(Ts)。
該玻璃料可具有0.5至5.0微米之平均粒徑。
整個該組成物中該玻璃料之含量可在0.5至10重量%之範圍中。
該導電粉末可含有選自以下之一或多者：銀、金、銅、鎳、鋁、鈀、鉑、鉻、鈷、錫、鋅、鐵、銥、銠、鎢、鉬、及其合金。
該導電粉末可具有球形形狀、0.5至5微米之平均粒徑、及0.2至0.8平方公尺/克之BET。
該用於結晶矽太陽能電池之正面電極之無鉛導電糊料組成物可被應用於具有傳統型結構或鈍化射極及背電極(passivated emitter and rear cell；PERC)型結構之太陽能電池。
下文中，將詳細闡述一種根據本發明用於太陽能電池之無鉛導電糊料。下文中，依據以下實施態樣將更全面地理解及瞭解本發明，且該等實施態樣用於例示本發明而非用於限制由隨附申請專利範圍所界定之本發明。此處，除非另有定義，否則本說明書中所使用之技術術語及科學術語皆具有熟習本發明所屬技術者所理解的一般含義。
本發明提供一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料組成物，其含有：(a)導電粉末；(b)玻璃料，含有TeO2、BaO、及ZnO；以及(c)有機載劑，其中該玻璃料不含鉛。
在本發明中，(a)導電粉末係為一種在形成太陽能電池之正面電極時賦予電特性之金屬粉末，並且可使用銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鈷(Co)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、銥(Ir)、銠(Rh)、鎢(W)、鉬(Mo)等。然而，沒有特別限制，可使用任何金屬粉末，只要其具有極佳導電性即可。導電粉末較佳由選自以下之一者製成：銀、金、銅、鎳、鋁、或其中至少之一的合金。銀(Ag)係為更佳的，因銀甚至於在空氣中執行燒製處理之情形下亦不會氧化而是維持極佳導電性。
銀粉可係為一種銀粉、或銀粉之複合金屬。此處，銀(Ag)包含氧化銀、銀合金、銀複合物、及可藉由燒製而沉澱出銀粉之其他材料、 以及純銀粉。
導電粉末可具有球形形狀、片形狀、板形狀、非晶形狀等、或其組合，然而，導電粉末具有球形形狀係為更佳的。
此外，考量到所需燒結速率、與形成電極之製程有關之影響等，可將導電粉末之粒徑調整成適合之範圍。更佳地，導電粉末可具有0.5至5微米、較佳0.7至2微米之平均粒徑。使用彼此具有不同平均粒徑之複數種導電粉末之混合物係為更佳的。
此外，鑒於改良電特性，使導電粉末具有0.2至0.8平方公尺/克、較佳0.3至0.5平方公尺/克之BET係為更佳的。
基於糊料組成物之總重量，根據本發明之導電粉末之含量可係60至95重量%、較佳65至85重量%。當導電粉末之含量小於60重量%時，糊料之黏度會降低，以致可能會發生相分離(phase separation)，且電極之膜厚度可減小，使得電阻可增加，而當導電粉末之含量大於95%時，黏度可增加，以致可能難以對糊料組成物進行印刷，並且成本會增加。
根據本發明，玻璃料用於改良導電粉末與基板間之黏著力，且係在燒結時軟化，藉此用於降低燒製溫度。
具體而言，根據本發明之玻璃料可改良太陽能電池之電特性、降低接觸電阻，並在具有低軟化點之同時實現極佳黏著強度，含有玻璃料的用於太陽能電池之無鉛糊料組成物可不受限制地用於太陽能電池之正面電極或背面電極中，且可在利用某種圖案形成指形條或匯流條時得以更有效地使用。
此處，使玻璃料含有65至85重量%之TeO2、1至25重量%之 BaO、及1至25重量%之ZnO係為更佳的。
TeO2使玻璃料之黏度能夠得以適當地維持，且使糊料與抗反射膜間之反應性係適合的。此外，在其中玻璃料之黏度較低之情形中，在界面反應中，蝕刻可能在較寬區域中發生。TeO2可藉由與BaO及ZnO組合來實現該等效應、降低接觸電阻以改良光轉換效率、在界面反應中形成穩定玻璃相、且改良基板與電極間之黏著力。此處，玻璃料中TeO2之含量可在40至90重量%、較佳65至85重量%之含量範圍中。在其中TeO2之含量滿足上述範圍之情形中，黏度特性可係為極佳的，且可實現極佳之接觸電阻及黏著力。
此外，根據本發明之玻璃料必定含有TeO2、BaO及ZnO之組合，俾使玻璃料可取代根據先前技術的含有PbO以賦予低軟化點及高黏著力之玻璃料，藉此使得為太陽能電池之電極實現環保且極佳之特性成為可能。
更佳地，在玻璃料之各成份中，BaO及ZnO各自在玻璃料中之含量係在1至25重量%、較佳2至18重量%之含量範圍中。在其中BaO及ZnO各自之含量滿足上述範圍之情形中，可實現太陽能電池之極佳電極效率及黏著力，同時藉由與TeO2組合而降低軟化點。
此處，更佳地，ZnO對BaO之重量比可係為10：1至1：10、較佳7：1至1：4。此外，鑒於太陽能電池之效率，更佳地，TeO2對BaO及ZnO之重量比係為40：60至90：10。
另外，根據本發明之玻璃料可更含有Li2O，藉此使得進一步改良所需效應成為可能。此處，玻璃料中Li2O之含量可係為1至15重量%，且作為更佳例子，玻璃料可含有65至85重量%之TeO2、1至25重量%之BaO、 1至25重量%之ZnO、及1至15重量%之Li2O。
此外，本發明提供一種用於結晶矽太陽能電池之正面電極之無鉛導電糊料組成物，其中將含有TeO2、BaO、ZnO及Li2O之成份組合之玻璃料與導電粉末及有機載劑組合，以包含於該無鉛導電糊料組成物中。用於形成結晶矽太陽能電池之正面電極之導電糊料組成物所含玻璃料含有TeO2、BaO、ZnO、及Li2O之組合，此對於在燒製製程中對抗反射膜進行蝕刻以及使導電粉末熔化以在射極區中形成結晶顆粒進而降低電阻係為更有效的。此外，在此種情形中，玻璃料可實現極佳黏著強度，同時具有低軟化點且進一步改良開路電壓Voc及填充因數(fill factor；FF)，俾使太陽能電池之效率可改良。
根據本發明之玻璃料可更含有處於其中並不降低所需效應之範圍中之金屬氧化物。較佳地，玻璃料可更含有氧化銀來作為上述金屬氧化物。
可單獨地使用氰化銀(AgCN)、硝酸銀(AgNO3)、鹵化銀(Ag-X)、碳酸銀(Ag2CO3)、乙酸銀(AgC2H3O2)、氧化銀(Ag2O)等、或者可使用此等之混合物來作為銀化合物。此外，倘若為鹵化銀(Ag-X)，則X可係為碘、氟、氯、或溴，且較佳地，X係為碘。
氧化銀並不受到特別限制，但鑒於藉由與其他成份組合而實現所需效應，使用氧化銀(Ag2O)係為更佳的。
另外，根據本發明之玻璃料可更含有氧化釩。使用五氧化二釩(V2O5)來作為氧化釩，其因可藉由與其他成份組合來改良電特性而係為更佳的。
選擇性地，根據本發明之玻璃料更含有氧化銀或氧化釩，藉此使得提高基板與正面電極間之黏著強度且顯著提高太陽能電池之效率成為可能。
根據本發明之玻璃料可更含有選自以下之任一或多者：GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、CoO、B2O3、CaO、MgO、SrO、MnO、SeO2、MoO3、WO3、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Ta2O5、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Sb2O3、PbF2、ZrO2、Mn2O3、P2O5、CuO、Pr2O3、Gd2O3、Sm2O3、Dy2O3、Eu2O3、Ho2O3、Yb2OL3、Lu2O3、CeO2、BiF3、SnO、SiO2、Ag2O、Nb2O5、TiO2、Rb2O、Na2O、K2O、Cs2O、Lu2O3、SnO2、Tl2O3、以及除金屬氧化物外之金屬鹵化物。金屬鹵化物之例子可包含NaCl、KBr、NaI、ZnF2等，但並不限於此等。此處，基於玻璃料之總重量，上述化合物之含量係為30重量%或以下、較佳10重量%或以下。
另外，更佳地，除氧化銀或氧化釩外，玻璃料可更含有選自以下之任一或多者：SiO2、B2O3、Al2O3、Ta2O5、WO3、及MoO3。
根據本發明，作為例子，構成成份有限之玻璃料可由Ag2O、以及TeO2、BaO、ZnO、及Li2O組成。另一選擇為，作為另一例子，玻璃料可由Ag2O、SiO2、及B2O3、以及TeO2、BaO、ZnO、及Li2O組成。
作為另一例子，玻璃料可由V2O5、以及TeO2、BaO、ZnO、及Li2O組成。另外，作為另一例子，玻璃料可由Bi2O3、以及TeO2、BaO、ZnO、及Li2O組成。作為另一例子，玻璃料可含有SiO2、或SiO2及B2O3、以及TeO2、BaO、ZnO及Li2O。
在此之中，作為較佳例子，玻璃料含有Ag2O、SiO2、及B2O3、 以及TeO2、BaO、ZnO及Li2O。在此種情形中，玻璃料可改良太陽能電池之電特性，以使其具有極佳轉換效率、開路電壓、及填充因數，且可具有2N或以上之黏著力、同時具有低玻璃轉變溫度及低軟化點。
可單獨地使用根據本發明用於太陽能電池之導電糊料組成物，或者可使用其混合物。另外，可將用於太陽能電池之導電糊料組成物與選自Pb系玻璃料或無Pb玻璃料之一或多者混合並加以使用。然而，使用不含鉛(Pb)之無Pb玻璃料係為更佳的。此處，整個組成物中玻璃料之含量可係為0.5至10重量%、較佳1至5重量%。當玻璃料之含量在上述範圍內時，可在界面反應中維持極佳黏度特性，且可賦予極佳黏著強度同時顯著降低基板與正面電極間之接觸電阻。當玻璃料在上述範圍之外時，導電粉末之燒結性質、黏著力、且電阻可提高，藉此降低太陽能電池之效率。此外，可將根據本發明之玻璃料與具有不同成份之玻璃料混合並加以使用。
另外，導電糊料可更含有例如ZnO、CuO、MnO、NiO、Fe2O3等化合物。在此種情形中，除本發明所需效應之外，亦可實現其他效應。
在本發明中，(b)玻璃料可具有200℃至350℃、較佳240℃至310℃之玻璃轉變溫度(Tg)。此外，根據本發明之(b)玻璃料可具有250℃至500℃、較佳290℃至350℃之軟化點(Ts)。玻璃料之玻璃轉變溫度及軟化點分別在上述範圍內，此對於達成所需物理性質而言係為更佳的。
在本發明中，(b)玻璃料可具有0.5至5.0微米、更佳0.7至3微米之平均粒徑。在其中平均粒徑處於上述範圍內之情形中，在形成電極時，玻璃料不會引起針孔缺陷(pinhole defect)。
在本發明中，(c)有機載劑藉由與用於太陽能電池之糊料之 無機成份進行物理混合而賦予黏度及流變特性，以改良組成物之印刷性質。
通常使用用於太陽能電池之電極糊料中之有機載劑來作為該有機載劑。作為例子，有機載劑可係為聚合物與溶劑之混合物。較佳地，有機載劑可係為由以下而成之混合物：選自纖維素系樹脂(例如乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維、纖維素酯等)、丙烯酸系樹脂(例如松香、醇之聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯等)、及聚乙烯系樹脂(例如聚乙烯醇、聚乙烯丁醛等)之一或多種樹脂；以及選自三甲基戊二醇二異丁酸酯(trimethyl pentanyl diisobutylate；TXIB)、二元酯、丁基卡必醇(butyl carbitol；BC)、丁基卡必醇乙酸酯、乙二醇丁醚(butylcellosolve)、乙二醇丁醚乙酸酯(butylcellosolveacetate)、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、己二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、丙二醇單甲醚丙酸酯、乙基醚丙酸酯、松油醇、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甲基胺基甲醛、丁酮、γ-丁內酯、乳酸乙酯、及泰克薩諾(texanol)之一或多種溶劑。
基於糊料之總重量，有機載劑之含量可係為4至35重量%、較佳5至30重量%。當有機載劑之含量處於上述範圍內時，可輕易地將導電粉末分散開且可防止太陽能電池之轉換效率會因燒製後之殘餘碳所引起之電阻增加而變差。
除上述成份外，根據本發明用於太陽能電池之導電糊料可更含有用於改良流動特性、加工特性、及穩定性之普通添加劑。添加劑之例子可包含分散劑、增稠劑、觸變劑、調平劑、增塑劑、黏度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外線穩定劑(UV stabilizer)、抗氧化劑、偶合劑等，但並不限於此等。
分散劑之例子可包含SOLSPERSE(由LUBRISOL製造)、 DISPERBYK-180、110、996及997(由BYK製造)等，但並不限於此等。增稠劑之例子可包含BYK-410、411及420(由BYK製造)等，但並不限於此等。觸變劑之例子可包含THIXATROL MAX(由ELEMENTIS製造)、ANTI-TERRA_203、204及205(由BYK製造)等，但並不限於此等。調平劑之例子可包含BYK-3932 P、BYK-378、BYK-306及BYK-3440(由BYK製造)等，但並不限於此等。基於整個導電糊料組成物之100重量%，有機添加劑之含量可在約1至20重量%之含量範圍中。
本發明可提供利用上述用於太陽能電池之無鉛導電糊料組成物而形成的太陽能電池之正面電極。可藉由如下製程來形成該正面電極：將導電糊料組成物印刷於晶圓基板上，並對所印刷導電糊料組成物進行乾燥及燒製。可使用以下方法來作為印刷方法：網版印刷方法(screen printing method)、分配印刷方法(dispensing printing method)、移印法(pad printing method)、模板印刷方法(stencil printing method)、噴墨印刷方法(ink-jet printing method)、熱熔印刷方法(hot-melt printing method)、任意適合之微堆疊/直寫方法(micro-stacking/direct writing method)、雙重及/或多重印刷方法(double and/or multiple printing method)等，但印刷方法並不特別限於此等方法。
在正面電極中，在利用多重印刷製程將導電糊料組成物印刷於晶圓基板上以形成電極時，在一級印刷過程中所使用之導電糊料可與在二級或更高級印刷過程中所使用之導電糊料相同或不同。另外，上面被首先印刷導電糊料之位點與上面被第二次或更多重地印刷導電糊料之位點可彼此相同或不同。
本發明提供一種包含上述用於太陽能電池之正面電極之太 陽能電池。
根據本發明之太陽能電池包含：第一導電型基板；第二導電型射極層，形成於基板上；抗反射膜，形成於射極層上；正面電極，穿透抗反射膜以連接至射極層，且係利用上述根據本發明之導電糊料組成物製造而成；以及背面電極，形成於基板之背表面上。
第一導電型基板選自P型基板或N型基板。選擇導電型與基板相反之射極層來作為第二導電型射極層。為形成P+層，以第三族元素作為雜質進行摻雜，且為形成N+層，以第五族元素作為雜質進行摻雜。舉例而言，為形成P+層，可以B、Ca及In進行摻雜，且為形成N+層，可以P、As及Sb進行摻雜。可在基板與射極層間之界面上形成P-N接面，該P-N接面係為接收太陽光以藉由光伏打效應產生電流之一部分。由光伏打效應產生之電子及電洞被朝P層及N層吸引，以藉此朝分別與基板之下部及射極層之上部接合之電極移動，且可藉由對電極施加負載來使用在P-N接面中所產生之電力。
抗反射膜降低入射於太陽能電池之正表面上之太陽光之反射比。當太陽能電池之反射比降低時，到達P-N接面之光強度提高，使太陽能電池之短路電流增加，且太陽能電池之轉換效率得以改良。
舉例而言，抗反射膜可具有由選自以下之任一者組成之單層結構：氮化矽膜、含氫氮化矽膜、氧化矽膜、及氮氧化矽膜、或其中組合有上述之二或更多者之多層結構，但抗反射膜並不限於此等。
可藉由此項技術中已知之各種方法來製造正面電極及背面電極，但較佳地，可藉由網版印刷方法來形成正面電極及背面電極。藉由 將根據本發明之銀糊料組成物網版印刷於正面電極形成位點上並對其執行熱處理來形成正面電極。當執行熱處理時，正面電極藉由衝穿現象而穿透抗反射膜以接觸射極層。
藉由將含鋁糊料組成物作為導電金屬印刷於基板之背表面上並對其執行熱處理來形成背面電極。在對背面電極進行熱處理時，鋁擴散穿過基板之背表面，使背表面電場層可形成於背面電極與基板間之界面中。當形成背表面電場層時，可防止載子移動至基板之背表面而被彈回，使太陽能電池之轉換效率可得以改良。
此外，根據本發明之太陽能電池可具有鈍化射極及背電極(PERC)結構。在背表面以及射極層上具有鈍化層之鈍化射極及背電極型太陽能電池可增加開路電壓及短路電流密度，同時減少基板損壞。詳細而言，將背表面鈍化相較射極區可提高正面電極與基板之接觸表面中之磷摻雜位準(亦即，背面電極與基板間之接觸表面可經磷重摻雜)，藉此增加開路電壓且增加背表面中之光反射，而無需進行熱處理來改良光陷獲效應(light trapping effect)。根據本發明用於太陽能電池之無鉛導電糊料可被應用於上述鈍化射極及背電極型太陽能電池之背面電極，藉此顯著提高該效應。
下文中，將以舉例方式闡述根據本發明用於太陽能電池之無鉛導電糊料之實例，但本發明並不限於以下實例。
(實例1至20及比較例1至4)
在實例1至7、實例8至20、及比較例1至3中，視以下表1至3所示組成物其中之每一者而定，將對應於玻璃料之成份注入至反應器中並 進行混合，且使混合物在1100下熔化30分鐘，之後以純水(H2O)進行淬火。以球磨機對經淬火玻璃熔體進行研磨，藉此製備出平均粒徑為2微米之玻璃料。同時，在比較例4中，使用含鉛之Te-Pb系玻璃料(由DaeJoo Electronic Materials製造之DPS-1900V17)。
(銀糊料之製備)
分別利用在實例及比較例中所製備之玻璃料來製備無鉛導電糊料。使用銀粉作為導電粉末。使用45重量%的平均粒徑為1.6微米之銀顆粒(由Technic製造)及45重量%的平均粒徑為2.1微米之銀顆粒(由Technic製造)之混合物來作為銀粉，且使用2重量%的被製備成具有SAC表1至3所示組成物其中之每一者之玻璃料來作為玻璃料。使用1重量%之纖維素酯(由EASTMAN製造之CAB-382-20)及1重量%之乙基纖維素樹脂(由AQUALON製造之ECN-50)來作為黏結劑，使用1.5重量%之三甲基戊二醇二異丁酸酯(TXIB)及3.5重量%之丁基卡必醇來作為溶劑，且添加0.5重量%之觸變劑(由ELEMENTIS製造之THIXATROL MAX)及0.5重量%之分散劑(由LUBRISOL製造之SOLSPERSE)來作為添加劑，藉此製備出銀(Ag)糊料組成物。
(太陽能電池之製造)
藉由在管形爐(850℃)中利用POCl3以擴散製程在結晶矽晶圓(156毫米)上進行磷(P)摻雜來形成薄片電阻為80Ω/sq之射極層。藉由電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD)方法利用SiH4及NH3作為前驅物在射極層上沉積並以70奈米之厚度形成氮化矽膜，藉此形成抗反射膜。此後，於在矽基板之背表面上施加鋁糊料(由DaeJoo Electronic Materials製造之DPA-3110L-3)之後，在250℃ 下將所施加鋁糊料乾燥2分鐘，且利用網版印刷方法(利用由ASYS公司製造之印刷機)以預定圖案將根據本發明製備之銀(Ag)糊料施加於光接收表面上，且隨後進行乾燥，光透過該光接收表面而被吸收。在進行網版印刷時，使用400網狀不鏽金屬絲(框架：450毫米×450毫米)。網版印刷圖案由100個線寬度為38微米之指形條及3個寬度為1.5毫米之匯流條組成。在網版印刷後乾燥的塗層厚係為19微米，且乾燥溫度係為250℃。同時，在帶型燒製爐中以約800℃之峰值溫度在約1分鐘之進出時間條件下對所獲得太陽能電池矽基板進行燒製，藉此製造出所需太陽能電池。
利用太陽模擬器(由ORIEL製造之SOL3A)來測試所製造太陽能電池之電特性(I-V特性)。每種糊料製造10個樣本，使用10個樣本之平均值，且在表2、5及6中例示所製造太陽能電池之特性。以實例8至19及比較例1至4中之結果來例示基於轉換效率之相對值(%)、開路電壓、填充因數、短路電流、及線性電阻(比較例1中)。
(評估)
(1)玻璃轉變溫度(Tg)及軟化點(Ts)
在10℃/分鐘之加熱速率下利用熱分析器(SDT Q 600，TA Instruments，U.S.A)在最高達1000℃之範圍中量測玻璃轉變溫度及軟化點。
(2)太陽能電池之效率(轉換效率、開路電壓、及填充因數)
利用太陽能電池效率量測裝置(由Pasna製造之CT-801)在所製造電極中量測太陽能電池之轉換效率(Eff，%)、開路電壓(Voc，V)及填充因數(FF，%)。
(3)與帶之黏著力(N)
在藉由施加熱量(200℃)而將長度為10公分之SnPbAg系焊帶(線寬度：2毫米，Indium公司，SUNTABTM)附著至以形成電極之製程而形成之正面電極之表面之後，在通用拉伸測試機器(由COMETECH製造之QC-508E)中沿180°方向對所附著部分之一端進行牽拉，直至電極與焊帶彼此分離時量測出黏著力(牛頓(Newton；N))。
由於根據本發明用於太陽能電池之無鉛導電糊料不含鉛，因而不存在環境污染風險，且該用於太陽能電池之無鉛導電糊料具有極佳的基板與電極間黏著力同時具有低軟化點。
此外，根據本發明用於太陽能電池之無鉛導電糊料可降低接觸電阻且顯著改良轉換效率、開路電壓、及填充因數，藉此使得改良太陽能電池之發電效率成為可能。
上文中，雖然藉由例示性實施態樣闡述了本發明，但提供該等實施態樣僅係為了輔助完整地理解本發明。因此，本發明並不限於該等例示性實施態樣。依據本說明，熟習本發明所屬技術者可作出各種潤飾及 改變。
因此，本發明之精神不應限於上述實施態樣，且以下申請專利範圍以及與申請專利範圍等同或等效之所有潤飾皆旨在歸屬於本發明之範圍及精神內。

Claims (13)

  1. 一種用於太陽能電池之無鉛導電糊料組成物，該無鉛導電糊料組成物包含：(a)導電粉末；(b)玻璃料，含有TeO2、BaO、及ZnO；以及(c)有機載劑(organic vehicle)。
  2. 如請求項1所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料更含有Li2O。
  3. 如請求項1所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料更含有氧化銀(silver oxide)或氧化釩(vanadium oxide)。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料具有200℃至350℃之玻璃轉變溫度(Tg)及250℃至500℃之軟化點(Ts)。
  5. 一種用於結晶矽太陽能電池之正面電極之無鉛導電糊料組成物，該無鉛導電糊料組成物包含：(a)導電粉末；(b)玻璃料，含有TeO2、BaO、ZnO、及Li2O；以及(c)有機載劑。
  6. 如請求項5所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料含有65至85重量%之TeO2、1至25重量%之BaO、1至25重量%之ZnO、及1至15重量%之Li2O。
  7. 如請求項5所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料更含有氧化銀或氧化釩。
  8. 如請求項5所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料具有200℃至350 ℃之玻璃轉變溫度(Tg)及250℃至500℃之軟化點(Ts)。
  9. 如請求項5所述之無鉛導電糊料組成物，其中該玻璃料具有0.5至5.0微米之平均粒徑。
  10. 如請求項5所述之無鉛導電糊料組成物，其中整個該組成物中該玻璃料之含量係在0.5至10重量%之範圍中。
  11. 如請求項5所述之無鉛導電糊料組成物，其中該導電粉末含有選自以下之一或多者：銀、金、銅、鎳、鋁、鈀、鉑、鉻、鈷、錫、鋅、鐵、銥、銠、鎢、鉬、及其合金。
  12. 如請求項11所述之無鉛導電糊料組成物，其中該導電粉末具有球形形狀、0.5至5微米之平均粒徑、及0.2至0.8平方公尺/克之BET。
  13. 如請求項1至3及5至12中任一項所述之無鉛導電糊料組成物，其中該組成物被應用於具有傳統型結構或鈍化射極及背電極(passivated emitter and rear cell；PERC)型結構之太陽能電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109493993A (zh) * 2018-12-07 2019-03-19 浙江中希电子科技有限公司 一种用于晶硅太阳能电池正面电极的银浆料及其制备方法
CN109872832A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 三星Sdi株式会社 用于形成太阳能电池电极的组成物和使用其制备的电极
CN110021450A (zh) * 2019-04-17 2019-07-16 北京大学深圳研究生院 一种用于制备太阳能电池银浆的无铅玻璃粉及其应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190045758A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7736546B2 (en) * 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
TWI448444B (zh) * 2010-08-11 2014-08-11 Hitachi Ltd A glass composition for an electrode, a paste for an electrode for use, and an electronic component to which the electrode is used
EP2616398B1 (en) * 2010-09-16 2017-08-09 Daunia Solar Cell S.r.l. Sealing agent with low softening temperature useful in the preparation of electronic devices
JP5888493B2 (ja) * 2011-02-10 2016-03-22 セントラル硝子株式会社 導電性ペースト及び該導電性ペーストを用いた太陽電池素子
KR101437143B1 (ko) * 2011-12-02 2014-09-03 제일모직주식회사 태양전지 전극용 페이스트 조성물, 이를 이용하여 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지
US8900488B2 (en) * 2012-09-06 2014-12-02 E I Du Pont De Nemours And Company Conductive paste composition and semiconductor devices made therewith
TW201419309A (zh) * 2012-11-02 2014-05-16 Du Pont 厚膜銀膏及其於半導體裝置之製造中的應用
KR101587683B1 (ko) * 2013-02-15 2016-01-21 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101298970B1 (ko) * 2013-03-12 2013-08-22 주식회사 파티클로지 레이저실링용 저융점 유리 프릿 조성물, 그로부터 제조된 저융점 유리 프릿 및 저융점 유리 프릿을 이용한 ａｍｏｌｅｄ 실링 방법
KR101596548B1 (ko) * 2013-03-27 2016-02-22 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
WO2015076157A1 (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 導電性組成物の製造方法
JP5903424B2 (ja) * 2013-12-21 2016-04-13 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 太陽電池用導電性ペースト組成物およびその製造方法
JP5998178B2 (ja) * 2014-06-05 2016-09-28 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 太陽電池受光面電極用ペースト、その製造方法、および太陽電池セルの製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109872832A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 三星Sdi株式会社 用于形成太阳能电池电极的组成物和使用其制备的电极
TWI731243B (zh) * 2017-12-05 2021-06-21 大陸商常州聚和新材料股份有限公司 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的電極
CN109493993A (zh) * 2018-12-07 2019-03-19 浙江中希电子科技有限公司 一种用于晶硅太阳能电池正面电极的银浆料及其制备方法
CN109493993B (zh) * 2018-12-07 2020-11-27 浙江中希电子科技有限公司 一种用于晶硅太阳能电池正面电极的银浆料及其制备方法
CN110021450A (zh) * 2019-04-17 2019-07-16 北京大学深圳研究生院 一种用于制备太阳能电池银浆的无铅玻璃粉及其应用

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