TW202006046A - 用於形成太陽能電池電極的組成物及使用其製備的電極 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種太陽能電池電極用組成物。所述太陽能電池電極用組成物包含：導電粉；玻璃料；以及有機載體，其中根據方程式1所計算，所述組成物具有在1 rad/s的角速度下大於3且小於10的Tan δ、在10 rad/s的角速度下大於或等於4且小於12的Tan δ、以及在100 rad/s的角速度下大於或等於2且小於10的Tan δ：
Tan δ = A/B （1）
其中A及B分別表示損耗模數及儲存模數，且各自是通過使用流變儀在1%的應變及23℃的溫度條件下將對數掃描模式中的頻率從0.1 Hz增加到100 Hz而測量的。
Description
本發明涉及一種太陽能電池電極用組成物以及由其形成的太陽能電池電極。相關申請的交叉引用
本申請主張在2018年7月6日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請第10-2018-0078809號的權益，所述韓國專利申請的全部公開內容併入本案供參考。
矽系太陽能電池由基板及發射極層構成，所述基板由p型矽半導體形成，且所述發射極層由n型矽半導體形成。在p型基板與n型發射極層之間形成有p-n結。當日光入射在具有此種結構的太陽能電池上時，通過光生伏打效應，會在由n型矽半導體形成的發射極層中產生電子作為多數載流子，且在由p型矽半導體形成的基板中產生電洞作為多數載流子。由光生伏打效應產生的電子及電洞分別向形成於發射極層的上側及下側上的前電極及後電極移動。當這些電極通過導線彼此連接時，電流流動。通常，使用銀膏來形成前電極。電極膏應該能夠實現能夠在最小化線性電阻的同時最大化短路電流的電極形狀，並且還應該能夠確保太陽能電池效率的增加。為此，必須控制電極膏的流變特性及觸變性。
由於入射在太陽能電池上的日光不是被完全轉換為電能，因此必須降低損耗因數以提高太陽能電池效率。太陽能電池的損耗因數大致分為光損耗及電損耗。光損耗的實例包括因日光從太陽能電池的表面反射而導致的損耗、因電極而導致的遮蔽損耗（shadow loss）以及因日光的波長而導致的損耗。對於典型的市售太陽能電池來說，在光入射的正面上形成電極。因此，入射日光被電極遮蔽，從而造成死區且所述死區阻礙日光的吸收，此是一種促成降低太陽能電池轉換效率被稱為“遮蔽（shadowing）”的現象。
為了克服此種問題，可採用一種減少電極線寬以減少遮蔽的方法。然而，這種方法存在電極線寬的減小可導致電極的橫截面積減小從而導致串聯電阻增大的問題。因此，需要一種用於解決此問題的經改善的解決方案。
本發明的一個目的是提供一種太陽能電池電極用組成物以及由其形成的電極，所述組成物具有短的收縮長度（即，烘烤前後的長度差異小），從而在形成電極時在加工性及可靠性方面表現出良好的性質。
本發明的另一個目的是提供一種太陽能電池電極用組成物以及由其形成的電極，所述組成物能夠實現在烘烤後可具有良好電性質（例如，短路電流及串聯電阻）的電極並且能夠提供高的太陽能電池效率。
根據本發明的一個方面，提供一種太陽能電池電極用組成物，所述組成物包含：導電粉；玻璃料；以及有機載體，其中根據方程式1所計算，所述組成物在1 rad/s的角速度下具有大於3且小於10的Tan δ、在10 rad/s的角速度下具有大於或等於4且小於12的Tan δ、以及在100 rad/s的角速度下具有大於或等於2且小於10的Tan δ。
Tan δ = A/B （1）
其中A及B分別表示損耗模數及儲存模數，且各自是通過使用流變儀在1%的應變及23℃的溫度條件下將對數掃描模式中的頻率從0.1 Hz增加到100 Hz而測量的。
在一些實例中，根據方程式2所計算，所述組成物可具有300微米或小於300微米的收縮長度。
收縮長度= │L0
-L1
│ （2）
其中L0
是在乾燥及烘烤之前測量的通過印刷所述組成物而獲得的匯流排電極的長度（單位：微米），且L1
是在375℃下乾燥30秒到40秒並在600℃到900℃下烘烤60秒到90秒之後測量的以與測量L0
相同的方式印刷所述組成物而獲得的匯流排電極的長度（單位：微米）。
在一些實例中，所述有機載體可包含粘合劑樹脂及溶劑，且所述導電粉對所述粘合劑樹脂的重量比可介於70:5到90:0.5。
在一些實例中，所述有機載體可包含粘合劑樹脂及溶劑，在所述組成物中可存在70重量%到90重量%的量的所述導電粉，且在所述組成物中可存在0.5重量%到5重量%的量的所述粘合劑樹脂。
在一些實例中，所述組成物可包含70重量%到90重量%的所述導電粉、0.1重量%到20重量%的所述玻璃料、以及3重量%到25重量%的所述有機載體。
在一些實例中，所述組成物還可包含分散劑。
在一些實例中，所述分散劑可包括含有胺系官能基及羧酸系官能基兩者的化合物。
在一些實例中，在所述組成物中可存在0.1重量%到5重量%的量的所述分散劑。
在一些實例中，除所述分散劑以外，所述組成物還可包含選自以下的至少一種添加劑：觸變劑、塑化劑、粘度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外線穩定劑、抗氧化劑、及偶合劑。
根據本發明的另一方面，提供一種由上述太陽能電池電極用組成物形成的電極。
本發明提供一種太陽能電池電極用組成物，所述組成物具有短的收縮長度（即，烘烤前後的長度差異小），從而在形成電極時表現出良好的加工性及可靠性。
一種由根據本發明的太陽能電池電極用組成物形成的電極能夠在烘烤後具有良好的電性質（例如，短路電流及串聯電阻），並且能夠提供高的太陽能電池效率。
本文中所使用的單數形式“一（a及an）”及“所述（the）”旨在也包括複數形式，除非上下文另有明確說明。此外，當在本說明書中使用用語“包括（comprises及comprising）”和/或“包含（includes及including）”時，是指明存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件、元件和/或其群組，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、元件和/或其群組的存在或添加。
此外，用於表示特定數值範圍的運算式“a到b（a to b）”中的用語“到（to）”指“≥a且≤b”。太陽能電池電極用組成物
根據本發明的一個方面，一種太陽能電池電極用組成物包含導電粉、玻璃料以及有機載體，且根據方程式1所計算，所述組成物在1 rad/s的角速度下具有大於3且小於10（例如，3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8或9.9）的Tan δ、在10 rad/s的角速度下具有大於或等於4且小於12（例如，4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9、10、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9、11、11.1、11.2、11.3、11.4、11.5、11.6、11.7、11.8或11.9）的Tan δ、以及在100 rad/s的角速度下具有大於或等於2且小於10（例如，2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8或9.9）的Tan δ。在此範圍內，所述組成物可在形成電極時在烘烤之後具有減小的收縮長度，同時表現出良好的加工性及可靠性。
Tan δ = A/B （1）
其中A及B分別表示損耗模數及儲存模數，且各自是通過使用流變儀在1%的應變及23℃的溫度條件下將對數掃描模式中的頻率從0.1 Hz增加到100 Hz而測量的。
具體來說，在測量方程式1的Tan δ時，可通過在23℃下將太陽能電池電極用組成物放置在排列在流變儀（阿瑞斯-G2（Ares-G2），TA儀器公司（TA-instrument））中的兩個平行板（直徑：25毫米）之間，將所述平行板之間的距離逐漸變窄到1.5毫米，並在1%的應變下將對數掃描模式中的頻率從0.1 Hz增加到100 Hz來測量方程式1中的A及B。
儘管使太陽能電池電極用組成物滿足上述特定角頻率下的Tan δ值的方法並不特別限定，但舉例來說可採用控制導電粉對有機載體的量比（例如，導電粉對有機載體中的粘合劑樹脂的量比），控制所述組成物中導電粉及有機載體的含量（例如，導電粉及有機載體中的粘合劑樹脂的含量），或者添加特定的添加劑。
在一個實例中，當導電粉對粘合劑樹脂的重量比介於70:5到90:0.5（例如，75:4到85:1.5）時，所述太陽能電池電極用組成物可滿足上述在特定角速度下的Tan δ值。因此，在重量比的此範圍內，所述組成物可在形成電極時在烘烤之後具有減小的收縮長度，同時表現出良好的加工性及可靠性。舉例來說，導電粉對粘合劑樹脂的重量比可以是70:5、70:4、70:3、70:2、70:1、70:0.5、71:5、71:4、71:3、71:2、71:1、71:0.5、72:5、72:4、72:3、72:2、72:1、72:0.5、73:5、73:4、73:3、73:2、73:1、73:0.5、74:5、74:4、74:3、74:2、74:1、74:0.5、75:5、75:4、75:3、75:2、75:1、75:0.5、76:5、76:4、76:3、76:2、76:1、76:0.5、77:5、77:4、77:3、77:2、77:1、77:0.5、78:5、78:4、78:3、78:2、78:1、78:0.5、79:5、79:4、79:3、79:2、79:1、79:0.5, 80:5、80:4、80:3、80:2、80:1、80:0.5、81:5、81:4、81:3、81:2、81:1、81:0.5、82:5、82:4、82:3、82:2、82:1、82:0.5、83:5、83:4、83:3、83:2、83:1、83:0.5、84:5、84:4、84:3、84:2、84:1、84:0.5、85:5、85:4、85:3、85:2、85:1、85:0.5、86:5、86:4、86:3、86:2、86:1、86:0.5、87:5、87:4、87:3、87:2、87:1、87:0.5、88:5、88:4、88:3、88:2、88:1、88:0.5、89:5、89:4、89:3、89:2、89:1、89:0.5、90:5、90:4、90:3、90:2、90:1或90:0.5，但並不僅限於此。
在另一實例中，當在所述組成物中存在70重量%到90重量%的量的導電粉且在所述組成物中存在0.5重量%到5重量%的量的粘合劑樹脂時，所述太陽能電池電極用組成物可滿足上述在特定角速度下的Tan δ值。因此，在重量比的此範圍內，所述組成物可在形成電極時在烘烤之後具有減小的收縮長度，同時表現出良好的加工性及可靠性。舉例來說，在太陽能電池電極用組成物中可存在70重量%、71重量%、72重量%、73重量%、74重量%、75重量%、76重量%、77重量%、78重量%、79重量%、80重量%、81重量%、82重量%、83重量%、84重量%、85重量%、86重量%、87重量%、88重量%、89重量%或90重量%的量的導電粉，且在所述組成物中可存在0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%、2重量%、2.1重量%、2.2重量%、2.3重量%、2.4重量%、2.5重量%、2.6重量%、2.7重量%、2.8重量%、2.9重量%、3重量%、3.1重量%、3.2重量%、3.3重量%、3.4重量%、3.5重量%、3.6重量%、3.7重量%、3.8重量%、3.9重量%、4重量%、4.1重量%、4.2重量%、4.3重量%、4.4重量%、4.5重量%、4.6重量%、4.7重量%、4.8重量%、4.9重量%或5重量%的量的粘合劑樹脂，但並不僅限於此。
在又一實例中，當在太陽能電池電極用組成物中存在0.1重量%到5重量%（例如，0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%、2重量%、2.1重量%、2.2重量%、2.3重量%、2.4重量%、2.5重量%、2.6重量%、2.7重量%、2.8重量%、2.9重量%、3重量%、3.1重量%、3.2重量%、3.3重量%、3.4重量%、3.5重量%、3.6重量%、3.7重量%、3.8重量%、3.9重量%、4重量%、4.1重量%、4.2重量%、4.3重量%、4.4重量%、4.5重量%、4.6重量%、4.7重量%、4.8重量%、4.9重量%或5重量%）的量的分散劑作為添加劑時，所述太陽能電池電極用組成物可滿足上述在特定角速度下的Tan δ值。然而，分散劑的量並不僅限於此。
根據方程式2所計算，太陽能電池電極用組成物可具有300微米或小於300微米（例如，290微米或小於290微米或280微米或小於280微米）的收縮長度。在此範圍內，所述組成物可在形成電極時在烘烤之後具有減小的收縮長度，同時表現出良好的加工性及可靠性。
收縮長度= │L0
-L1
│ （2）
其中L0
是在乾燥及烘烤之前測量的通過印刷所述組成物而獲得的匯流排電極的長度（單位：微米），且L1
是在375℃下乾燥30秒到40秒並在600℃到900℃下烘烤60秒到90秒之後測量的以與測量L0
相同的方式印刷所述組成物而獲得的匯流排電極的長度（單位：微米）。
具體來說，在測量方程式2的收縮長度時，方程式2中的L0
及L1
可通過以下方式進行測量：印刷太陽能電池電極用組成物使得經印刷的所述組成物的最大線寬為30微米到70微米、最大高度為10微米到20微米、且縱橫比為0.10到0.30。更具體來說，在測量方程式2的收縮長度時，可通過利用絲網印刷將太陽能電池電極用組成物沉積在單晶矽晶片上來測量收縮長度。
現在，將更詳細地闡述太陽能電池電極用組成物的各組分的細節。導電粉
導電粉可包括例如選自銀（Ag）、金（Au）、鉑（Pt）、鈀（Pd）、鋁（Al）及鎳（Ni）粉的至少一種金屬粉，但並不僅限於此。在一個實施例中，導電粉可包括銀粉。
導電粉可具有各種顆粒形狀，例如球形、薄片形、或非晶形顆粒形狀，對此並無限制。
導電粉可具有奈米級或微米級的粒徑大小。舉例來說，導電粉可具有數十奈米到數百奈米的平均粒徑或數微米到數十微米的平均粒徑。作為另外一種選擇，導電粉可為具有不同粒徑大小的兩種或更多種導電粉的混合物。
導電粉可具有0.1微米到10微米、例如0.5微米到5微米的平均粒徑（D50
）。在此範圍內，所述組成物可減小串聯電阻及接觸電阻。此處，可在25℃下經由超聲波（ultrasonication）作用3分鐘將導電粉分散在異丙醇（isopropyl alcohol，IPA）後，利用粒徑分析儀（1064D型，西萊斯有限公司（CILAS Co., Ltd.））來測量平均粒徑（D50
）。
儘管導電粉的量不受特別限制，但以太陽能電池電極用組成物的總重量計，可存在70重量%到90重量%（例如，70重量%、71重量%、72重量%、73重量%、74重量%、75重量%、76重量%、77重量%、78重量%、79重量%、80重量%、81重量%、82重量%、83重量%、84重量%、85重量%、86重量%、87重量%、88重量%、89重量%或90重量%）的量的導電粉。在此範圍內，所述太陽能電池電極用組成物可提高太陽能電池轉換效率且可易於製備成膏狀。玻璃料
玻璃料用於通過在太陽能電池電極用組成物的烘烤製程期間對抗反射層進行蝕刻並對導電粉進行熔融而在發射極區中形成金屬晶粒。此外，玻璃料會改善導電粉與晶片的粘合力，且在烘烤製程期間被軟化以降低烘烤溫度。
玻璃料可以是具有200℃到300℃的玻璃轉化溫度的低熔點玻璃料。在此範圍內，所述組成物可在接觸電阻方面具有良好的性質。
玻璃料可包含選自由以下組成的群組中的至少一種元素金屬：碲（Te）、鋰（Li）、鋅（Zn）、鉍（Bi）、鉛（Pb）、鈉（Na）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鎢（W）、鎂（Mg）、鉬（Mo）、銫（Cs）、鍶（Sr）、鈦（Ti）、錫（Sn）、銦（In）、釩（V）、鋇（Ba）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鉀（K）、砷（As）、鈷（Co）、鋯（Zr）、錳（Mn）、鋁（Al）及硼（B）。玻璃料可由所述至少一種元素金屬的氧化物形成。舉例來說，玻璃料可包含選自由以下組成的群組中的至少一者：Bi-Te-O玻璃料、Pb-Bi-O 玻璃料、Pb-Te-O玻璃料、Te-B-O玻璃料、Te-Ag-O玻璃料、Pb-Si-O玻璃料、Bi-Si-O玻璃料、Te-Zn-O玻璃料、Bi-B-O玻璃料、Pb-B-O玻璃料、Bi-Mo-O玻璃料、Mo-B-O玻璃料以及Te-Si-O玻璃料。在此種情形下，由所述組成物形成的太陽能電池電極可在電性質之間表現出良好的平衡。
在一個實例中，所述玻璃料可以是無鉛玻璃料。舉例來說，所述玻璃料可以是含有元素鉍及碲的鉍-碲-氧化物（Bi-Te-O）玻璃料。當玻璃料是鉍-碲-氧化物玻璃料時，所述組成物可在增加開路電壓的同時在接觸電阻方面具有良好的性質。除鉍及碲之外，玻璃料還可包含其他元素金屬。舉例來說，玻璃料還可包含選自以下的至少一者：鋰（Li）、鋅（Zn）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鎢（W）、鎂（Mg）、銫（Cs）、鍶（Sr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、錫（Sn）、銦（In）、釩（V）、鋇（Ba）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鈉（Na）、鉀（K）、砷（As）、鈷（Co）、鋯（Zr）及錳（Mn）。在一個實例中，玻璃料可包括鉍-碲-鋅-鋰-氧化物（Bi-Te-Zn-Li-O）玻璃料，但並不僅限於此。
玻璃料的形狀及尺寸不受特別限制。舉例來說，玻璃料可具有球形或非晶形形狀，且可具有約0.1微米到約10微米的平均粒徑（D50
）。此處，可在25℃下經由超聲波作用3分鐘將玻璃料分散在異丙醇（IPA）後，利用粒徑分析儀（1064D型，西萊斯有限公司（CILAS Co., Ltd.））來測量平均粒徑（D50
）。
可通過所屬領域中已知的任何典型方法由上述金屬和/或其氧化物來製備玻璃料。舉例來說，可通過以下方式來製備玻璃料：使用球磨機或行星式磨機將上述金屬和/或其氧化物混合，在800°C到1300℃下熔融所述混合物，並將熔融混合物淬火到25℃，然後使用盤磨機、行星式磨機等來粉碎所獲得的產物。
以太陽能電池電極用組成物的總重量計，可存在0.1重量%到20重量%（例如，0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%或20重量%）、例如0.5重量%到10重量%的量的玻璃料。在此範圍內，玻璃料可確保p-n結在各種薄片電阻下的穩定性，最小化串聯電阻，並最終提高太陽能電池效率。有機載體
有機載體通過與太陽能電池電極用組成物的無機組分進行機械混合而對所述組成物賦予適合於印刷的粘度及流變特性。
有機載體可為太陽能電池電極用組成物中所用的任何典型有機載體，且可包含粘合劑樹脂、溶劑等。
粘合劑樹脂可選自丙烯酸酯樹脂或纖維素樹脂。在一個實施例中，可使用乙基纖維素作為粘合劑樹脂。在另一實施例中，粘合劑樹脂可選自乙基羥乙基纖維素、硝基纖維素、乙基纖維素與酚醛樹脂的摻合物、醇酸樹脂、酚樹脂、丙烯酸酯樹脂、二甲苯樹脂、聚丁烯樹脂（polybutane resin）、聚酯樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、木松香及醇的聚甲基丙烯酸酯。
所述溶劑可選自例如己烷（hexane）、甲苯（toluene）、乙基溶纖劑（ethyl cellosolve）、環己酮（cyclohexanone）、丁基溶纖劑（butyl cellosolve）、丁基卡必醇（二乙二醇單丁醚）（butyl carbitol（diethylene glycol monobutyl ether））、二丁基卡必醇（二乙二醇二丁醚）（dibutyl carbitol（diethylene glycol dibutyl ether））、丁基卡必醇乙酸酯（二乙二醇單丁醚乙酸酯）（butyl carbitol acetate（diethylene glycol monobutyl ether acetate））、丙二醇單甲醚（propylene glycol monomethyl ether）、己二醇（hexylene glycol）、萜品醇（terpineol）、甲基乙基酮（methylethylketone）、苯甲醇（benzylalcohol）、γ-丁內酯（γ-butyrolactone）、乳酸乙酯（ethyl lactate）及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯（2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate）（例如，特神龍（Texanol））。這些溶劑可單獨使用或以混合物形式使用。
儘管有機載體的量不受特別限制，但以太陽能電池電極用組成物的總重量計，可存在3重量%到25重量%（例如，3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%或25重量%）的量的有機載體。在此範圍內，有機載體可對所述組成物提供足夠的粘合強度及良好的可印性。分散劑
太陽能電池電極用組成物還可包含分散劑作為控制流變特性及觸變性的添加劑。所述分散劑可包括用於製備太陽能電池電極用組成物的任何典型分散劑。舉例來說，所述分散劑可以是含有胺系官能基及羧酸系官能基兩者的化合物，具體來說是含有羧基（或羧酸酯基）及胺基（或胺鹽）兩者的化合物。含有胺基系官能基及羧酸系官能基兩者的化合物的實例可包括線性多羧酸與胺基化合物或聚胺的反應產物、含游離羧酸的聚酯與胺基化合物或聚胺的反應產物、以及含游離羧酸的聚醚與胺基化合物或聚胺的反應產物。市售分散劑產品的實例可包括由楠本化學公司（Kusumoto Chemical）製造的電子分散劑ED系列（例如，ED-120）。
儘管分散劑的量不受特別限制，但以太陽能電池電極用組成物的總量計，可存在0.1重量%到5重量%（例如，0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%、2重量%、2.1重量%、2.2重量%、2.3重量%、2.4重量%、2.5重量%、2.6重量%、2.7重量%、2.8重量%、2.9重量%、3重量%、3.1重量%、3.2重量%、3.3重量%、3.4重量%、3.5重量%、3.6重量%、3.7重量%、3.8重量%、3.9重量%、4重量%、4.1重量%、4.2重量%、4.3重量%、4.4重量%、4.5重量%、4.6重量%、4.7重量%、4.8重量%、4.9重量%或5重量%）的量的分散劑。在此範圍內，所述組成物可在形成電極時在烘烤之後具有減小的收縮長度，同時表現出良好的加工性及可靠性。其他添加劑
所述太陽能電池電極用組成物還可視需要包含任何典型的添加劑以增強流動性、加工性及穩定性。添加劑可包括觸變劑、塑化劑、粘度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外線穩定劑、抗氧化劑、及偶合劑等。這些添加劑可單獨使用或作為其混合物形式使用。以太陽能電池電極用組成物的總重量計，可存在0.1重量%到5重量%的量的添加劑，但所述添加劑的含量可視需要進行改變。太陽能電池電極及包括所述太陽能電池電極的太陽能電池
本發明的其他方面涉及一種由太陽能電池電極用組成物形成的電極以及包括所述電極的太陽能電池。圖1是根據本發明一個實施例的太陽能電池100的示意圖。
參照圖1，可通過以下方式來形成後電極21及前電極23：將太陽能電池電極用組成物印刷在包括p層（或n層）11及將用作發射極的n層（或p層）12的晶片或基板10上，然後進行烘烤。舉例來說，可通過以下方式來執行製備後電極的初步製程：將組成物印刷在晶片的背面上且在約200℃到約400℃下將經印刷的組成物乾燥約10秒到約60秒。此外，可通過將組成物印刷在晶片的正面上且對經印刷組成物進行乾燥來執行用於製備前電極的初步製程。接著，可通過在約400℃到約950℃下、例如在約700℃到約950℃下將晶片烘烤約30秒到約210秒來形成前電極及後電極。
接下來，將參考實例來更詳細地闡述本發明。然而，應注意，提供這些實例僅用於說明，而不應將所述實例解釋為以任何方式限制本發明。實例 實例 1
在60℃下將作為粘合劑樹脂的0.5重量%的乙基纖維素（STD4，陶氏化學公司（Dow Chemical Company））充分溶解在2.9重量%的特神龍（伊士曼化學公司（Eastman Chemical））中，並向所述粘合劑溶液中添加了作為導電粉的平均粒徑為1.5微米的90重量%的球形銀粉（AG-5-11F，同和高科技有限公司（Dowa Hightech Co. Ltd.））、由氧化鉍（15.8重量%）、氧化碲（53.8重量%）、氧化鋅（13.2重量%）以及氧化鋰（17.2重量%）構成、平均粒徑為1.0微米且玻璃轉化溫度為273℃的5重量%的Bi-Te-Zn-Li-O玻璃料、0.8重量%的分散劑（ED-120，楠本化學公司）、0.4重量%的粘度穩定劑（格力德410（Glide 410），迪高（TEGO）公司）以及0.4重量%的觸變劑（薩克塞特羅ST（Thixatrol ST），海明斯股份有限公司（Elementis Co., Ltd.）），隨後在3輥捏合機中混合及捏合，從而製備太陽能電池電極用組成物。實例 2 到實例 6 以及比較例 1 到比較例 6
除了如在表1及表2中所列改變上述組分的量以外，以與實例1相同的方式製備了太陽能電池電極用組成物。
表1（單位：重量%） 
表2（單位：重量%） 
評估：測量 Tan δ
在23℃下將在實例及比較例中製備的太陽能電池電極用組成物中的每一者放置在排列於流變儀（阿瑞斯-G2，TA儀器公司）中的兩個平行板（直徑：25毫米）之間。然後，將平行板之間的距離變窄到1.6毫米以壓縮所述組成物，然後修剪突出於平行板外部的一部分組成物，且然後將平行板之間的距離變窄到1.5毫米。然後，在1%的應變下通過將對數掃描模式中的頻率從0.1 Hz增加到100 Hz而測量了損耗模數A及儲存模數B。將所測得的A值及B值代入方程式1以計算在特定角速度（ω）下的Tan δ。結果示出於表3及表4以及圖2中。評估：測量收縮長度及縱橫比
通過以預定圖案（印網罩幕：SUS360類型，乳劑厚度：15微米，線寬寬度：35微米 (screen mask: SUS360 type, emulsion thickness: 15 µm, linewidth: 35 µm)）進行絲網印刷而將在實例及比較例中製備的太陽能電池電極用組成物中的每一者沉積在單晶矽晶片的正面之上。此處，執行絲網印刷以使得所得電極具有梯形形狀，最大寬度為75微米且最大高度為17微米。將所沉積的組成物在375℃下乾燥30秒到60秒，並使用帶型烘烤爐在600℃到800℃下烘烤60秒到210秒，從而獲得電極，繼而以3D雷射掃描顯微鏡（VK-9700，基恩士公司（KEYENCE Corp.））觀察所述電極以測量所述電極的收縮長度（單位：微米），並測量所述電極的厚度（單位：微米）及線寬（單位：微米）以計算所述電極的縱橫比。結果示出於表3及表4中。評估：電性質
通過以預定圖案進行絲網印刷、然後在紅外線乾燥爐中在300℃到400℃下烘烤60秒進行乾燥而將在實例以及比較例中製備的太陽能電池電極用組成物中的每一者沉積在晶片（通過對摻雜有硼（B）的p型晶片的正面進行紋理化、在紋理化表面上形成POCl3
的n+層、並在n+層上形成氮化矽（SiNx
:H）的抗反射膜而製備的多晶晶片）的正面之上。然後，將鋁膏印刷在晶片的背面上且以與以上相同的方式進行了乾燥。利用帶型烘烤爐將根據此程式形成的電池在400℃到900℃下烘烤了60秒，從而製作成太陽能電池。利用太陽能電池效率測定儀（CT-801，帕桑有限公司（Pasan Co., Ltd.））在短路電流（單位：A）、串聯電阻（單位：mΩ）及轉換效率（單位：%）方面對所製作的太陽能電池進行了評估。結果示出於表3及表4中。
表3 
表4 
從圖2、圖3（a）、圖3（b）、圖3（c）、表3及表4中所示的結果可看出，在1 rad/s的角速度下具有大於3且小於10的Tan δ、在10 rad/s的角速度下具有大於或等於4且小於12的Tan δ、以及在100 rad/s的角速度下具有大於或等於2且小於10的Tan δ的實例1到實例6的太陽能電池電極用組成物與不具有上述Tan δ值的比較例1到比較例5的組成物相比，在形成電極時具有較短的收縮長度以及較高的縱橫比。
此外可看出，在1 rad/s的角速度下具有大於3且小於10的Tan δ、在10 rad/s的角速度下具有大於或等於4且小於12的Tan δ、以及在100 rad/s的角速度下具有大於或等於2且小於10的Tan δ的實例1到實例6的太陽能電池電極用組成物與不具有上述Tan δ值的比較例1到比較例5的組成物相比，在形成電極時表現出較高的短路電流、較低的串聯電阻以及較高的轉換效率。
應理解，在不悖離本發明的精神及範圍的條件下，所屬領域中的技術人員可做出各種修改、改變、變更及等效實例。
10‧‧‧晶片/基板
11‧‧‧p層（或n層）
12‧‧‧n層（或p層）
21‧‧‧後電極
23‧‧‧前電極
100‧‧‧太陽能電池
圖1是根據本發明一個實例的太陽能電池的示意圖。
圖2是示出實例1及比較例1的太陽能電池電極的組成物依據角速度而變化的Tan δ值的曲線圖。
圖3示出用於測量在烘烤實例1（圖3（a））、實例2（圖3（b））及比較例1（圖3（c））的太陽能電池電極用組成物之後的收縮長度的光學顯微鏡圖像。
10‧‧‧晶片/基板
11‧‧‧p層(或n層)
12‧‧‧n層(或p層)
21‧‧‧後電極
23‧‧‧前電極
100‧‧‧太陽能電池
Claims (8)
- 一種太陽能電池電極用組成物，包括： 導電粉； 玻璃料；以及 有機載體， 其中根據方程式1所計算，所述組成物具有在1 rad/s的角速度下大於3且小於10的Tan δ、在10 rad/s的角速度下大於或等於4且小於12的Tan δ、以及在100 rad/s的角速度下大於或等於2且小於10的Tan δ， Tan δ = A/B （1） 其中A及B分別表示損耗模數及儲存模數，且各自是通過使用流變儀在1%的應變及23℃的溫度條件下將對數掃描模式中的頻率從0.1 Hz增加到100 Hz而測量的。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池電極用組成物，其中根據方程式2所計算，所述組成物具有300微米或小於300微米的收縮長度， 收縮長度 = │L0 -L1 │ （2） 其中L0 是在乾燥及烘烤之前測量的通過印刷所述組成物而獲得的匯流排電極的長度，且L1 是在375℃下乾燥30秒到40秒並在600℃到900℃下烘烤60秒到90秒之後測量的以與測量L0 相同的方式印刷所述組成物而獲得的匯流排電極的長度，其中收縮長度、L0 、及L1 的單位為微米。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池電極用組成物，其中所述有機載體包含粘合劑樹脂及溶劑，且所述導電粉對所述粘合劑樹脂的重量比介於70:5到90:0.5。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池電極用組成物，其中所述有機載體包含粘合劑樹脂及溶劑，在所述組成物中存在70重量%到90重量%的量的所述導電粉，且在所述組成物中存在0.5重量%到5重量%的量的所述粘合劑樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池電極用組成物，包含：70重量%到90重量%的所述導電粉；0.1重量%到20重量%的所述玻璃料；以及3重量%到25重量%的所述有機載體。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池電極用組成物，其中還包含：0.1重量%到5重量%的分散劑。
- 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池電極用組成物，其中還包含選自以下的至少一種添加劑：觸變劑、塑化劑、粘度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外線穩定劑、抗氧化劑、及偶合劑。
- 一種電極，根據請求項1到請求項7中任一項所述的太陽能電池電極用組成物形成。
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