TW201736303A - 玻璃熔料組成物、膏糊、以及使用其之太陽能電池 - Google Patents

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Abstract

提供一種用於一太陽能電池之玻璃熔料、一種用於一太陽能電池之一背面電極之膏糊、及一種利用該膏糊而形成之太陽能電池。

Description

玻璃熔料組成物、膏糊、以及使用其之太陽能電池
本發明係關於一種用於一太陽能電池之玻璃熔料、一種用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊(paste)、及一種利用該膏糊而形成的太陽能電池。
太陽能電池係根據光伏效應(其中藉由吸收太陽所產生之光能來產生電子與電洞)而產生電流及電壓。太陽能電池包含一半導體基材及一射極層(emitter layer)，其中形成有P-N接面，且一使射極導電之正面電極(front electrode)係形成在射極上，以及一使基材導電之背面電極(rear electrode)係形成在與一光入射表面(light incident surface)相對之另一表面上。
由於被吸收至太陽能電池之光具有多種波長，折射率可根據波長而變化，使得有一在其中光會被有利地吸收的波長範圍。通常，長波長之光因折射率小而不會被有利地吸收，而是透射穿過太陽能電池。因此，係包含一鈍化層(passivation layer)，其藉由反射欲透射之光並使光再次通過太陽能電池而增加光吸收 (light absorption)。
鈍化射極背面接觸(passivated emitter and rear contact，PERC)型太陽能電池係包含位於一晶圓之背面中之鈍化層，且可提高入射於太陽能電池上之光之吸收率，並可防止因所產生電子與電洞重組所致之損失。此處，鈍化層通常由一氧化鋁層(Al2O3層)及一氮化矽層(SiNx層)所構造而成，其中氧化鋁層在太陽能電池之背面中產生固定之負電荷。負電荷係促使由太陽能電池產生之電洞向背面電極移動，且因此，所產生電子與電洞之重組量可被降低，從而收集更多電子及電洞，藉此改善開路電壓(open circuit voltage，Voc)並提高太陽能電池之效率。
此外，重要的是，在製造PERC型太陽能電池時，在一焙燒(firing)製程(約為800℃之熱處理製程)之後維持鈍化層之一結構。鈍化層係在晶圓之背面部分中接觸一鋁電極及背面電極，且在焙燒製程期間會被存在於各電極中之玻璃熔料(glass frit)組分損壞。
該等電極中之玻璃熔料係為一將該等電極黏附至太陽能電池所必需之組分，因此鋁電極及背面電極需要一種能夠實施必要附著力(adhesion force)而不損壞鈍化層之特定玻璃熔料組成物。
本發明之一實施態樣旨在提供一種用於一太陽能電 池之一背面電極的玻璃熔料及一種用於一太陽能電池且包含該玻璃熔料之一背面電極的膏糊，該玻璃熔料能夠改善電極附著力且在製造太陽能電池時甚至在一焙燒製程之後亦不會造成結構性損壞。
本發明之另一實施態樣旨在利用含有該玻璃熔料之背面電極的膏糊來提供一種太陽能電池。
在一個一般態樣中，一種用於一太陽能電池之一背面電極的玻璃熔料組成物係包含：一氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物。相對於該玻璃熔料組成物之總重量，該氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物可具有15重量%(wt%)至70重量%之含量。
該玻璃熔料組成物可更包含Bi2O3及MnO2。
該玻璃熔料組成物可包含10重量%至80重量%之Bi2O3、5重量%至30重量%之SiO2、3重量%至30重量%之MnO2、及10重量%至40重量%之CuO。
該玻璃熔料組成物之軟化點(softening point，Ts)可為450℃至800℃。
該玻璃熔料可具有0.5微米至5.0微米之平均粒徑。
另外，在另一一般態樣中，一種用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊係包含：(a)導電粉末；(b)一玻璃熔料，含有一氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物；以及(c)一有機 載劑(organic vehicle)。
該玻璃熔料可更包含Bi2O3及MnO2。
該玻璃熔料可包含10重量%至80重量%之Bi2O3、5重量%至30重量%之SiO2、3重量%至30重量%之MnO2、及10重量%至40重量%之CuO。
相對於一組成物之總重量計，該玻璃熔料可具有0.1重量%至6重量%之含量。
該玻璃熔料可具有0.5微米至5.0微米之平均粒徑。
該導電粉末可包含選自以下群組中之至少一者：銀、金、銅、鎳、鋁、鈀、鉑、鉻、鈷、錫、鋅、鐵、銥、銠、鎢、鉬、及其合金。
該有機載劑可包含一溶解於一溶劑中之有機黏合劑，該有機黏合劑包含選自以下群組中之至少一者：纖維素系樹脂(cellulose-based resin)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、及聚乙烯系樹脂(polyvinyl-based resin)。
此外，在另一一般態樣中，提供一種具有一傳統型結構或一鈍化射極背面接觸(PERC)型結構之太陽能電池，其包含上述之背面電極的膏糊。
根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的玻璃熔料組成物係有利於，在製造太陽能電池時，可防止由焙燒製程造 成之結構性損壞，且可明顯改善電極與基材間之附著力。
另外，本發明可提供一種能夠利用含有上述玻璃熔料組成物之背面電極的膏糊來實現高能量轉換效率之太陽能電池。
10‧‧‧矽基材
20‧‧‧BSF層
30‧‧‧n型半導體層
31‧‧‧p型半導體層
40‧‧‧抗反射塗層
50‧‧‧鈍化層
60‧‧‧正面電極
70‧‧‧背面電極
第1圖示意性地顯示一鈍化射極背面接觸(PERC)型太陽能電池之一實例性實施態樣。
以下，將詳細地闡述根據本發明之一種用於太陽能電池之背面電極的玻璃熔料組成物、一種含有該玻璃熔料組成物之背面電極的膏糊、及一種藉由包含該膏糊來用於一背面電極而製造之太陽能電池。藉由以下實例性實施態樣將更加瞭解本發明，且該等實例性實施態樣係以舉例方式給出而並非旨在限制由本發明隨附申請專利範圍所界定之保護範圍。此處，除非對本文所使用之技術及科學術語另有定義，否則該等術語具有本發明所屬技術領域技術人士所理解之含義。
本發明適用於一種具有一傳統型結構或一鈍化射極背面接觸(PERC)型結構之太陽能電池。其中，以下將例示之太陽能電池係為PERC型太陽能電池，但本發明未必限於PERC型太陽能電池。
PERC型太陽能電池在背面中具有鈍化物，俾使在一長波長區域中之光的吸收率可被提高，且電子與電洞之重組可被 減少以提高短路電流(short-circuit current，Isc)及開路電壓(Voc)，藉此改善太陽能電池之效率。另外，鈍化物可減少一基材所受之損壞並提高酸之摻雜程度(即，重摻雜(heavy doping))，藉此提高開路電壓並提高電流密度。
第1圖示意性地顯示一鈍化射極背面接觸(PERC)型太陽能電池之一實例性實施態樣，其中PERC型太陽能電池可包含：一p型矽基材10，包含位於其整個表面上之一n型半導體層30；一p型半導體層31；一正面電極60，電性連接至n型半導體層30；以及一背面電極70，電性連接至矽基材10，以及一抗反射塗層(anti-reflective coating)40可形成於n型半導體層30上，以及一BSF層20可形成於矽基材10上。具體而言，在PERC型太陽能電池中，背面中之鋁係經一氧化矽膜替代，俾使一鈍化層50形成於背面中。此外，一金屬電極係藉由局部地移除鈍化層50而在矽上直接形成。
此處，鈍化層在焙燒製程期間可能被用於背面電極之膏糊中所包含之一玻璃熔料組分蝕刻及損壞。當鈍化層被損壞時，開路電壓(Voc)可下降且電阻可增大，以致於效率可能降低。
本發明之發明人認識到製程中之上述問題，並開發出一種在背面電極與鈍化層間之一接面界面處防止對鈍化層之損壞的技術。本技術並不限於對鈍化層之改善，而是包含一種在太陽能電池之製造過程中防止結構性損壞、並改善電極或基材之附著力之技術，藉此最大化太陽能電池之效率。
根據本發明之一種用於太陽能電池之背面電極的玻 璃熔料組成物，其特徵在於，包含一氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物。氧化銅(CuO)可與氧化矽(SiO2)組合從而在不損壞鈍化層之情形下改善背面電極與一焊錫條帶(solder ribbon)間之附著力。此處，相對於玻璃熔料組成物之總重量，氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物可具有15重量%至70重量%、較佳25重量%至50重量%、且更佳30重量%至40重量%之含量。
作為本發明之另一實例性實施態樣，除氧化銅-氧化矽化合物外，用於太陽能電池之背面電極的玻璃熔料組成物可更包含Bi2O3及MnO2。亦即，根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的玻璃熔料組成物可包含Bi2O3、SiO2、MnO2及CuO之組合。
Bi2O3可降低玻璃熔料之軟化點，從而甚至在足夠低之溫度下亦能輕易地熔化玻璃熔料，俾使玻璃熔料甚至在太陽能電池之一快速焙燒製程時亦可穩定地熔化。SiO2可用於增強與太陽能電池之基材之附著力，從而藉由與其他組分組合而實現所欲物理性質之增效效應(synergistic effect)。
此處，根據本發明之一實例性實施態樣，玻璃熔料組成物可較佳包含10重量%至80重量%之Bi2O3、5重量%至30重量%之SiO2、3重量%至30重量%之MnO2、及10重量%至40重量%之CuO。當滿足上述範圍時，在以下方面會更有利：根據本發明而設計之玻璃熔料可防止鈍化層被損壞，藉此防止因電子與電洞重組所致之損失，並提高光吸收率，俾使光轉換效率可被提高。
根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的玻璃熔料組成物可防止鈍化層在焙燒製程期間被玻璃熔料損壞，焙燒製 程係為太陽能電池之製造過程中具有最高溫度為約800℃之熱處理製程。因此，就此等焙燒條件而言，玻璃熔料中各個個別組分之組合係為重要的。
因此，根據本發明之玻璃熔料組成物之組分的含量可被控制於一特定範圍內，俾使能夠藉由PERC型太陽能電池中之鈍化層所獲得之增效效應可尤其被最大化，從而明顯改善太陽能電池之效率。
相對於玻璃熔料之總重量，根據本發明一實例性實施態樣之玻璃熔料組成物可包含含量為10重量%至80重量%、較佳為50重量%至80重量%、且更佳為55重量%至65重量%之Bi2O3，以及可包含含量為5重量%至30重量%、較佳為5重量%至20重量%、且更佳為5重量%至15重量%之SiO2。另外，相對於100重量份之玻璃熔料，玻璃熔料組成物可包含3重量%至30重量%、較佳5重量%至20重量%、且更佳5重量%至10重量%之MnO2，以及可包含10重量%至40重量%、較佳15重量%至30重量%、且更佳20重量%至25重量%之CuO。
根據本發明之玻璃熔料組成物係不含鉛，其係對環保友善的，且可具有450℃至800℃、較佳500℃至750℃之軟化點(Ts)。另外，玻璃熔料組成物之玻璃轉變溫度(glass transition temperature，Tg)可為300℃至800℃、且較佳為400℃至600℃。若本發明之玻璃熔料組成物滿足軟化點範圍及玻璃轉變溫度範圍，則對達成所欲物理性質而言是有效的。
在本發明中，玻璃熔料可更包含在一範圍內之一金 屬氧化物或一金屬鹵化物，於所述範圍中所欲效應不會變差。作為一實例，較佳地，玻璃熔料可更包含至少任一金屬氧化物選自V2O5、ZnO、B2O3、BaO、SrO、WO3、Mo2O3、TeO2、Nb2O3、Li2O、GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、CoO、CaO、MgO、MnO、SeO2、MoO3、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Ta2O5、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Sb2O3、ZrO2、Mn2O3、P2O5、Pr2O3、Gd2O3、Sm2O3、Dy2O3、Eu2O3、Ho2O3、Yb2O3、Lu2O3、CeO2、SnO、Ag2O、Nb2O5、TiO2、Rb2O、Na2O、K2O、Cs2O、SnO2等、及Tl2O3、或者至少任一金屬鹵化物選自NaCl、KBr、NaI、ZnF2、PbF2、BiF3等，但並不限於此。
本發明提供一種包含上述玻璃熔料組成物的用於PERC型太陽能電池之背面電極的膏糊。具體而言，本發明提供用於PERC型太陽能電池之背面電極的膏糊，包含：(a)導電粉末；(b)一玻璃熔料，含有Bi2O3、SiO2、MnO2、及CuO；以及(c)一有機載劑。
在本發明中，導電粉末(a)係為一提供電性質之金屬的粉末，且可包含銀(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。可使用之導電粉末(a)係不具特定限制，只要其為具有良好導電性之金屬粉末即可。較佳地，導電粉末可選自以下群組：銀、金、銅、鎳、鋁、及包含上述至少一者之合金。更佳地，使用銀(Ag)係為更佳的，因為其甚至在空氣中執行焙燒處理時亦不會 被氧化，且優異導電性能夠被維持。
導電粉末可具有球體形狀。然而，導電粉末之形狀並不限於球體形狀，而是可包含非球體形狀，例如小片(flake)形狀、板形狀、非晶形狀等、以及球體形狀或非球體形狀之任一組合。
鑒於所欲燒結速度、根據電極形成製程的所欲效應等，可將導電粉末之粒徑控制於一適當範圍中。較佳地，導電粉末之平均粒徑可為0.5微米至5微米、且更佳為0.7微米至2微米。更佳地，可將各自具有不同平均粒徑之導電粉末彼此混合而使用。
在本發明中，相對於形成膏糊之組分之總重量，導電粉末可具有30重量%至79重量%、且較佳35重量%至70重量%之含量。當導電粉末之含量少於30重量%時，因膏糊之黏性降低而可能發生相分離(phase-separation)，且因電極之膜厚度變薄而可能使電阻增大。當導電粉末之含量多於79重量%時，因黏性增大而難以執行印刷，且成本可能提高。
在本發明中，玻璃熔料(b)係用於與如上所述PERC型太陽能電池中之鈍化層組合從而改善太陽能電池之電性質，且可包含特定組分，並可與導電粉末及有機載劑一起形成膏糊，藉此防止鈍化層被損壞，並提高附著力，藉以使太陽能電池之效率能夠被最大化。
此處，以膏糊之總組成計，玻璃熔料可較佳具有0.1重量%至6重量%、且更佳0.5重量%至4重量%之含量。當玻璃熔料 之含量滿足上述含量範圍時，可實現在一界面處之優異反應性及優異附著力，可防止向鈍化層中之穿透，且開路電壓不會降低，藉此達成優異效率。
相反地，當玻璃熔料之含量在上述含量範圍以外時，導電粉末之燒結性質及附著力可變差且電阻可增大，進而使太陽能電池之效率變差。
此外，玻璃熔料可較佳具有0.5微米至5.0微米、且較佳0.7微米至3微米之平均粒徑。當玻璃熔料之平均粒徑滿足上述範圍時，可防止在形成電極時出現一針孔缺陷(pinhole defect)。
另外，根據本發明之一實例性實施態樣，膏糊中可更包含在一範圍內之金屬化合物，於所述範圍中所欲效應不會變差。較佳地，金屬化合物可包含選自以下群組中之至少任一者：V2O5、ZnO、B2O3、PbO、BaO、SrO、WO3、Mo2O3、TeO2、Nb2O3、GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、CoO、CaO、MgO、MnO、SeO2、MoO3、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Ta2O5、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Sb2O3、PbF2、ZrO2、Mn2O3、P2O5、Pr2O3、Gd2O3、Sm2O3、Dy2O3、Eu2O3、Ho2O3、Yb2O3、CeO2、BiF3、SnO、Ag2O、Nb2O5、TiO2、Rb2O、Cs2O、Lu2O3、SnO2、Tl2O3、及金屬鹵化物。金屬鹵化物之實例可包含NaCl、KBr、NaI、ZnF2等，但金屬鹵化物之實例並不限於此等。
在本發明中，有機載劑(c)係賦予黏性及流變性質(rheological property)，從而透過將用於太陽能電池之膏糊的無機組分物理混合來改善組成物之可印刷性。
作為有機載劑，通常可使用對用於太陽能電池之電極膏糊所使用之有機載劑。作為一實例，有機載劑可為一聚合物與一溶劑之一混合物。較佳地，有機載劑可藉由以下方式而獲得：將選自纖維素系樹脂(如乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維素、纖維素酯(cellulose ester)等)、丙烯酸樹脂(如松脂或醇之聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate of rosin or alcohol)、丙烯酸酯(acrylic acid ester)等)、及聚乙烯系樹脂(如聚乙烯醇、聚乙烯丁醛(polyvinyl butyral)等)之至少一種樹脂添加至選自以下之至少一種溶劑：三甲基戊二醇二異丁酸酯(trimethyl pentanyl diisobutylate，TXIB)、二元酯(dibasic ester)、丁基卡必醇(butyl carbitol，BC)、丁基卡必醇乙酸酯(butyl carbitol acetate)、丁基賽路蘇(butyl cellosolve)、丁基賽路蘇乙酸酯(butyl cellosolve acetate)、丙二醇單甲基醚(propyleneglycol monomethyl ether)、二丙二醇單甲基醚、己二酸二甲酯(dimethyl adipate)、戊二酸二甲酯(dimethyl glutarate)、丙二醇單甲基醚丙酸酯(propyleneglycol monomethylether propionate)、乙醚丙酸酯(ethyl ether propionate)、萜品醇(terpineol)、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二甲胺基甲醛(dimethyl amino formaldehyde)、甲基乙基酮、γ-丁內酯(gamma butyrolactone)、乳酸乙酯、及特沙諾(Texanol)。
相對於膏糊之總重量，有機載劑可具有20重量%至69重量%、較佳30重量%至65重量%之含量。當有機載劑滿足上述範圍時，可輕易地使導電粉末分散，且可防止在焙燒之後因殘餘碳使電阻增大而引起太陽能電池之轉換效率的衰退。
除上述組分以外，根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的膏糊可更包含一般添加劑，以改善流動性質、製程性質、及穩定性。添加劑之實例可包含分散劑、增稠劑(thickener)、觸變劑(thixotropic agent)、均染劑(leveling agent)、塑化劑、黏性穩定劑(viscosity stabilizer)、消泡劑、顏料、紫外線穩定劑、抗氧化劑、偶合劑(coupling agent)等，但添加劑之實例並不限於此等。
分散劑之實例可包含SOLSPERSE(路博潤(LUBRIZOL)公司)、DISPERBYK-180、110、996及997(BYK公司)等，但分散劑之實例並不限於此等。增稠劑之實例可包含BYK-410、411、420(BYK公司)等，但增稠劑之實例並不限於此等。觸變劑之實例可包含THIXATROL MAX(海名斯(ELEMENTIS)公司)、ANTI-TERRA-203、204、205(BYK公司)、ACRAWAC C(龍沙(LONZA)公司)等，但觸變劑之實例並不限於此等。均染劑之實例可包含BYK-3932 P、BYK-378、BYK-306、BYK-3440(BYK公司)等，但均染劑之實例並不限於此等。相對於一導電膏糊組成物之總100重量%，添加劑可具有約1重量%至20重量%之含量。
此外，本發明提供一種具有一傳統型結構或一鈍化射極背面接觸(PERC)型結構之太陽能電池，其包含如上所述背面電極的膏糊。
其中，根據本發明之一實例性實施態樣，PERC型太陽能電池包含：一第一導電型基材；一第二導電型射極層，形成 於該基材上；一抗反射塗層，形成於該射極層上；一正面電極，穿透該抗反射塗層以連接至該射極層；一鈍化層、一背面電極及一鋁電極，位於該基材之背面上。
第一導電型基材係選自P型或N型，且第二導電型射極層被選擇為具有與基材之導電型相反之導電型。為了形成一P+層，將一III族元素作為一摻雜劑來摻雜，且為了形成一N+層，將一V族元素作為一摻雜劑來摻雜。舉例而言，為了形成P+層，可摻雜B、Ga及In，且為了形成N+層，可摻雜P、As及Sb。在基材與射極層間之一界面處係形成P-N接面，此處係為其中在接收到日光時根據光伏效應而產生電流之一部分。由光伏效應產生之電子及電洞可分別被拉至P層及N層、並移動至分別連接至基材之一下部部分及射極層之一上部部分的電極，且隨後，藉由向該等電極施加負載便可產生電。
抗反射塗層係降低入射於太陽能電池之正面表面(front surface)上之日光的反射率。當日光之反射率被降低時，到達P-N接面之光量係增加，俾使太陽能電池之短路電流增大且太陽能電池之轉換效率被改善。作為一實例，抗反射塗層可具有選自以下之任一單一層：氮化矽膜、包含氫之氮化矽膜、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，但本發明並不限於此。
正面電極、背面電極及鋁電極能夠藉由此項技術中已知之方法(較佳地，網版印刷(screen printing)方法)來製造。
鈍化層係形成於基材之背面上，並可由氧化鋁 (Al2O3)製成，且可由氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiN)製成。鈍化層可具有1奈米至50奈米之厚度。鈍化層可藉由原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)或電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)而沉積。
背面電極可透過網版印刷藉由在鈍化層之背面上施塗而形成。背面電極係利用根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的膏糊而形成。背面電極係藉由使膏糊乾燥、隨後透過一熱處理製程焙燒而形成。背面電極係收集電洞(其係為自基材移動出之電荷)，且為一外部裝置產生容量。
以下，雖然為了例示目的而揭露根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的膏糊之實施例，但本發明並不限於以下實施例。
(實施例1)
根據表1所示組成將玻璃熔料之組分放入一反應器中並混合，且在1100℃下熔化30分鐘，並藉由用純水(H2O)淬火(quenching)而快速地冷卻。藉由一球磨機(ball-mill)將經快速冷卻之玻璃熔體研成粉末，藉此製成平均粒徑為2微米之玻璃熔料。
使用所製成之玻璃熔料來製備根據本發明之用於太陽能電池之背面電極的膏糊。
使用銀粉末作為導電粉末。作為銀粉末，係將35重量%的平均粒徑為0.6微米之銀顆粒(大州(DAEJOO)公司)、 10重量%的平均粒徑為1.2微米之銀顆粒(大州公司)、及5.0重量%的平均粒徑為0.2微米之銀顆粒(大州公司)混合來使用。玻璃熔料係以1.4重量%之含量來使用。使用1.3重量%之乙基纖維素樹脂(陶氏(DOW)公司，STD-45)及1.3重量%之乙基纖維素樹脂(陶氏公司，STD-200)作為黏合劑，並使用25重量%之特沙諾(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate))及20重量%之萜品醇(4-三甲基-3-環己烯-1-甲醇(4-trimethyl-3-cyclohexene-1-methanol))作為溶劑，且使用1.0重量%之觸變調節劑(龍沙公司之ACRAWAX C)作為添加劑。
(實施例2)
實施例2係以與實施例1相同之方法進行，惟使用1.0重量%之玻璃熔料及20.4重量%之萜品醇。
(實施例3)
實施例3係以與實施例1相同之方法進行，惟使用0.6重量%之玻璃熔料及20.8重量%之萜品醇。
(實施例4)
實施例4係以與實施例1相同之方法進行，惟使用1.8重量%之玻璃熔料及19.6重量%之萜品醇。
(實施例5)
實施例5係以與實施例1相同之方法進行，惟使用2.0重量%之玻璃熔料及19.4重量%之萜品醇。
(實施例6至實施例11)
實施例6至實施例11係以與實施例1相同之方法進行，惟根據表1改變玻璃熔料之組分及含量。
(比較實施例1)
比較實施例1係以與實施例1相同之方法進行，惟未將CuO及MnO2包含於玻璃熔料之組分中並根據表1改變玻璃熔料之組分及含量。
(比較實施例2)
比較實施例2係以與實施例3相同之方法進行，惟未將CuO及MnO2包含於玻璃熔料之組分中並根據表1改變玻璃熔料之組分及含量。
(比較實施例3)
比較實施例3係以與實施例1相同之方法進行，惟未將Bi2O3、CuO及MnO2包含於玻璃熔料之組分中並根據表1改變玻璃熔料之組分及含量。
(比較實施例4)
比較實施例4係以與實施例1相同之方法進行，惟未將SiO2包含於玻璃熔料之組分中並根據表1改變玻璃熔料之組分及含量。
(太陽能電池之製造)
藉由以下方式形成片電阻為80歐姆/平方(Ω/sq) 之射極層：使用一結晶態矽晶圓在一管式爐(850℃)中利用POCl3透過一擴散過程來進行磷(P)摻雜。利用前驅物SiH4及NH3、透過電漿增強化學氣相沉積(PECVD)在射極層上沉積厚度為70奈米之氮化矽膜，藉此形成一抗反射塗層。在抗反射塗層上施塗一正面電極膏糊(大州公司，V89-11)並乾燥。隨後，將先前所製備之背面電極的膏糊施塗至矽基材之背面上，並在250℃下乾燥2分鐘。接著，在印刷有背面電極之矽基材上施塗一鋁電極(大州公司，DPA-3200)，並在250℃下乾燥2分鐘。此處，正面電極、背面電極及鋁電極之施塗係透過網版印刷(利用亞系(Asys)公司所製造之印刷機)對應預定圖案而執行。
以一輸入-輸出方式(IN-OUT manner)在帶型焙燒爐(belt-type firing furnace)中於大約800℃之最高溫度下對所獲得之太陽能電池矽基材共焙燒(co-fire)約1分鐘，藉此製成一所欲太陽能電池。
利用由奧利爾(Oriel)公司所製造之太陽能模擬器(solar simulator)來測試所製成太陽能電池之電性質(I-V性質)。對於各膏糊製造10個薄片(sheet)樣本，且於下表2中以10個薄片樣本之各平均值表示所製成太陽能電池之性質。
(評估)
(1)太陽能電池效率(轉換效率(conversion efficiency)、開路電壓及填充因數(fill factor))
利用一用於太陽能電池效率之量測設備(巴斯那 (Pasna)公司，CT-801)來量測相應太陽能電池之轉換效率(Eff，%)、一開路電壓(Voc，V)及曲線因數(curve factor，FF，%)。此處，轉換效率及開路電壓係如下透過相對性比較而計算出：確定根據實施例1之結果值來作為參考值(即，100)，並用該等參考值來轉換所量測之值。
(2)電極附著力
利用一太陽能電池條帶(solar cell ribbon)來量測各個所製成太陽能電池之背面電極與焊錫條帶間之附著力，太陽能電池條帶之條帶寬度係為1.5毫米，且Sn/Pb係為60/40(柯思本(Kosbon)公司)。另外，條帶之焊接係利用955助焊劑(凱斯特(KESTER)公司)來執行，其中焊接之溫度係為350℃，且一板之溫度係為25℃。將焊錫條帶與背面電極焊接於一起，且隨後，利用推拉力計(push-pull gauge)(依夢達(Imada)公司)在180度之角度來牽拉條帶，藉此量測附著力(牛頓(N))。在量測附著力之後，將其中滿足2.5牛頓/毫米(N/mm)標準之情形標記為○，並將其中不滿足2.5牛頓/毫米標準之情形標記為x。
在上文中，雖然藉由有限之實施例闡述了本發明，但提供此等實施例僅係為了幫助完全理解本發明。因此，本發明並不限於此等實施例。本發明所屬技術領域技術人士根據本說明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例性實施態樣，而是相當於或等效於以下申請專利範圍之所有潤飾以及該申請專利範圍皆旨在歸屬於本發明之範圍及精神內。
10‧‧‧矽基材
20‧‧‧BSF層
30‧‧‧n型半導體層
31‧‧‧p型半導體層
40‧‧‧抗反射塗層
50‧‧‧鈍化層
60‧‧‧正面電極
70‧‧‧背面電極

Claims (14)

  1. 一種用於一太陽能電池之一背面電極(rear electrode)的玻璃熔料組成物(glass frit composition)，包含：一氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物。
  2. 如請求項1所述之用於一太陽能電池之一背面電極的玻璃熔料組成物，其中相對於該玻璃熔料組成物之總重量，該氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物具有15重量%(wt%)至70重量%之含量。
  3. 如請求項1所述之用於一太陽能電池之一背面電極的玻璃熔料組成物，更包含：Bi2O3及MnO2。
  4. 如請求項3所述之用於一太陽能電池之一背面電極的玻璃熔料組成物，其中該玻璃熔料組成物包含10重量%至80重量%之Bi2O3、5重量%至30重量%之SiO2、3重量%至30重量%之MnO2、及10重量%至40重量%之CuO。
  5. 如請求項1所述之用於一太陽能電池之一背面電極的玻璃熔料組成物，其中該玻璃熔料組成物之玻璃轉變溫度(glass transition temperature，Tg)係為300℃至800℃。
  6. 如請求項1所述之用於一太陽能電池之一背面電極的玻璃熔料組成物，其中該玻璃熔料組成物具有0.5微米至5.0微米之平均粒徑。
  7. 一種用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊(paste)，包含：(a)導電粉末； (b)一玻璃熔料，含有一氧化銅-氧化矽(CuO-SiO2)系化合物；以及(c)一有機載劑(organic vehicle)。
  8. 如請求項7所述之用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊，其中該玻璃熔料更包含Bi2O3及MnO2。
  9. 如請求項7所述之用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊，其中該玻璃熔料包含10重量%至80重量%之Bi2O3、5重量%至30重量%之SiO2、3重量%至30重量%之MnO2、及10重量%至40重量%之CuO。
  10. 如請求項7所述之用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊，其中相對於一組成物之總重量計，該玻璃熔料具有0.1重量%至6重量%之含量。
  11. 如請求項7所述之用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊，其中該玻璃熔料具有0.5微米至5.0微米之平均粒徑。
  12. 如請求項7所述之用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊，其中該導電粉末包含選自以下群組中之至少一者：銀、金、銅、鎳、鋁、鈀、鉑、鉻、鈷、錫、鋅、鐵、銥、銠、鎢、鉬、及其合金。
  13. 如請求項7所述之用於一太陽能電池之一背面電極的膏糊，其中該有機載劑包含一溶解於一溶劑中之有機黏合劑，該有機黏合劑包含選自以下群組中之至少一者：纖維素系樹脂(cellulose-based resin)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、及聚乙 烯系樹脂(polyvinyl-based resin)。
  14. 一種具有一傳統型結構或一鈍化射極背面接觸(passivated emitter and rear contact，PERC)型結構之太陽能電池，其係利用如請求項7至13中任一項所述之背面電極的膏糊而形成。
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