TW202023980A - 用於形成太陽能電池電極的方法及太陽能電池 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於形成太陽能電池電極的方法及一種太陽能電池。方法包含：通過塗覆第一太陽能電池電極組成物來形成第一電極層，第一太陽能電池電極組成物包含導電粉末、第一玻璃料以及有機媒劑；通過塗覆第二太陽能電池電極組成物來形成第二電極層，第二太陽能電池電極組成物包含導電粉末、第二玻璃料以及有機媒劑，第二玻璃料與第一玻璃料不同且含有15莫耳%到30莫耳%的矽（Si）氧化物；以及烘烤第一電極層和第二電極層。

Description

用於形成太陽能電池電極的方法及太陽能電池
本發明是有關於一種用於形成太陽能電池電極的方法以及一種包含由所述方法製造的太陽能電池電極的太陽能電池。 [相關申請的交叉引用]
本申請案要求2018年12月21日在韓國智慧財產權局提交的韓國專利申請案第10-2018-0167821號的權益，所述專利申請案的全部公開內容以引用的方式併入本文中。
太陽能電池使用將日光的光子轉換成電的PN接面（junction）的光電效應（photovoltaic effect）來產生電。在太陽能電池中，前電極和背電極形成在具有PN接面的半導體晶圓（wafer）或基底的對應的上表面和下表面上。隨後，由進入半導體晶圓的日光誘發PN接面處的光電效應，且由PN接面處的光電效應產生的電子通過電極將電流提供到外部。
這種太陽能電池的電極可通過塗覆、圖案化以及烘烤用於太陽能電池電極的組成物而以預定圖案形成在基底上。為了製備高效太陽能電池，有必要減少導致太陽能電池效率降低的因素。太陽能電池的效率損耗可廣泛地劃分為光損耗、電子/電洞重組損耗（recombination loss）以及電阻元件誘發的損耗。
本發明的一個目的是提供一種用於形成太陽能電池電極的方法以及一種包含由所述方法製造的太陽能電池電極的太陽能電池，所述方法可通過減少由電極烘烤期間的過度蝕刻導致的重組損耗來改善開路電壓（open-circuit voltage）。
本發明的另一目的是提供一種用於形成太陽能電池電極的方法以及一種包含由所述方法製造的電極的太陽能電池，所述方法可提供良好的太陽能電池轉化效率。
本發明的另一目的是提供一種用於形成太陽能電池電極的方法以及一種包含由所述方法製造的電極的太陽能電池，所述方法可改善太陽能電池對匯流排（bus bar）或色帶的黏著力，從而提高太陽能電池的可靠性（reliability）。
1.根據本發明的一個方面，提供一種用於形成太陽能電池電極的方法，所述方法包含：通過塗覆第一太陽能電池電極組成物來形成第一電極層，所述第一太陽能電池電極組成物包含導電粉末、第一玻璃料（glass frit）以及有機媒劑（vehicle）；通過塗覆第二太陽能電池電極組成物來形成第二電極層，所述第二太陽能電池電極組成物包含導電粉末、第二玻璃料以及有機媒劑，所述第二玻璃料與所述第一玻璃料不同且按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料含有15莫耳%到30莫耳%的矽（Si）氧化物；以及烘烤第一電極層和第二電極層。
2.在第1部分中，第二玻璃料可進一步包含鉛（Pb）氧化物和碲（Te）氧化物。
3.在第1部分或第2部分中，按所述第二玻璃料的總莫耳數計，第二玻璃料可進一步包含10莫耳%到15莫耳%的鋰（Li）氧化物。
4.在第1部分到第3部分中的任一個中，按所述第二玻璃料的總莫耳數計，第二玻璃料可進一步包含5莫耳%到10莫耳%的鎢（W）氧化物。
5.在第1部分到第4部分中的任一個中，按所述第一太陽能電池電極組成物的總重量計，第一太陽能電池電極組成物可包含：60重量%到95重量%的導電粉末；0.1重量%到20重量%的第一玻璃料；以及1重量%到30重量%的有機媒劑。
6.在第1部分到第5部分中的任一個中，按所述第二太陽能電池電極組成物的總重量計，第二太陽能電池電極組成物可包含：60重量%到95重量%的導電粉末；0.1重量%到20重量%的第二玻璃料；以及1重量%到30重量%的有機媒劑。
7.根據本發明的另一方面，提供一種太陽能電池，所述太陽能電池包含：基底；前電極，包括形成在基底的前表面上的第一電極層和形成在第一電極層上的第二電極層；以及背電極，形成在基底的背表面上，其中第一電極層包括第一玻璃料，第二電極層包括與第一玻璃料不同的第二玻璃料，且按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料含有15莫耳%到30莫耳%的矽（Si）氧化物，且接觸第一電極層的基底的一部分比不接觸第一電極層的基底的一部分具有更低的薄層電阻。
8.在第7部分中，接觸第一電極層的基底的部分可具有60歐姆/□到100歐姆/□的薄層電阻，且不接觸第一電極層的基底的部分可具有85歐姆/□到160歐姆/□的薄層電阻。
9.在第7部分或第8部分中，第二玻璃料可進一步包含鉛（Pb）氧化物和碲（Te）氧化物。
10.在第7部分到第9部分中的任一個中，按所述第二玻璃料的總莫耳數計，第二玻璃料可進一步包含10莫耳%到15莫耳%的鋰（Li）氧化物。
11.在第7部分到第10部分中的任一個中，按所述第二玻璃料的總莫耳數計，第二玻璃料可進一步包含5莫耳%到10莫耳%的鎢（W）氧化物。
本發明提供一種用於形成太陽能電池電極的方法以及一種包含由所述方法製造的太陽能電池電極的太陽能電池，所述方法可通過在電極烘烤過程期間控制介面反應來改善開路電壓，從而改善太陽能電池轉化效率同時提供經改善的對太陽能電池的黏著強度。
如本文中所使用，除非上下文另外明確指示，否則單數形式“一（a/an）”和“所述（the）”意圖還包含複數形式。
此外，當在本說明書中使用時，術語「包括（comprises/comprising）」和/或「包含（includes/including）」指定所陳述特徵、整體、步驟、操作、元件、元件和/或其群組的存在，但並不排除一或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、元件和/或其群組的存在或添加。
此外，「X到Y」，如本文中所使用以表示一定值的範圍，意指「大於或等於X且小於或等於Y」或「≥X且≤Y」。
將理解，雖然本文中可以使用術語「第一」、「第二」、「A」、「B」等來描述各種元件、元件、區域、層和/或區段，但是這些元件、元件、區域、層和/或區段不應受這些術語的限制。這些術語僅用於區分一元件、元件、區域、層或區段與另一元件、元件、區域、層或區段。
在下文中，將更詳細地描述用於形成太陽能電池電極的方法。第一電極組成物和第二電極組成物的製備
第一太陽能電池電極組成物可通過將導電粉末與第一玻璃料和有機媒劑混合來製備，且第二太陽能電池電極組成物可通過將導電粉末與第二玻璃料和有機媒劑混合來製備。導電粉末
導電粉末可包含例如選自由以下所組成的組的至少一種金屬粉末：銀（Ag）粉末、金（Au）粉末、鉑（Pt）粉末、鈀（Pd）粉末、鋁（Al）粉末以及鎳（Ni）粉末，但不限於此。在一實施例中，導電粉末可包含銀粉末。
導電粉末可具有各種顆粒形狀，例如（但不限於）球狀、片狀（flake）或無定形（amorphous）顆粒形狀。
導電粉末可具有奈米級或微米級的細微性。舉例來說，導電粉末可具有幾十奈米到幾百奈米的平均粒徑或幾微米到幾十微米的平均粒徑。或者，導電粉末可以是具有不同細微性的兩種或多於兩種類型的導電粉末的混合物。
導電粉末可具有0.1微米到10微米（例如0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米，再例如0.5微米到5微米）的平均粒徑（D50 ）。在這一範圍內，導電粉末可提供串聯電阻和接觸電阻的減小。本文中，在經由超聲波處理使導電粉末於25℃下在異丙醇（isopropyl alcohol，IPA）中分散3分鐘之後，可使用型號1064LD細微性分析儀（西萊斯有限公司（CILAS Co., Ltd.））來測量平均粒徑（D50 ）。
儘管導電粉末的量不受特定限制，但按第一太陽能電池電極組成物或第二太陽能電池電極組成物的總重量計，導電粉末的存在量可以是例如60重量%到95重量%（例如60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%、67重量%、68重量%、69重量%、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%、90重量%、91重量%、92重量%、93重量%、94重量%或95重量%，再例如70重量%到90重量%）。在這一範圍內，第一電極組成物和第二電極組成物中的每一個可改善太陽能電池轉化效率且可易於以糊狀物形式製備。第一玻璃料和第二玻璃料
第一玻璃料和第二玻璃料中的每一個用以通過蝕刻抗反射層且在相應電極組成物的烘烤過程期間熔融導電粉末來在發射極區中形成導電粉末的晶體粉粒。此外，第一玻璃料和第二玻璃料中的每一個改善導電粉末對晶圓的黏著力，且在烘烤過程期間經軟化以降低烘烤溫度。
第一太陽能電池電極組成物可包含第一玻璃料。
第一玻璃料可與包含於第二太陽能電池電極組成物中的第二玻璃料不同。舉例來說，包含於第一玻璃料中的金屬的種類或量可與包含於第二玻璃料中的金屬的種類或量不同。在一實施例中，第一玻璃料可不含矽（Si）氧化物，或按第一玻璃料的總莫耳數計，可包含小於15莫耳%（例如14莫耳%、13莫耳%、12莫耳%、11莫耳%、10莫耳%、9莫耳%、8莫耳%、7莫耳%、6莫耳%、5莫耳%、4莫耳%、3莫耳%、2莫耳%或1莫耳%）或大於30莫耳%（例如31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%、35莫耳%、36莫耳%、37莫耳%、38莫耳%、39莫耳%、40莫耳%、41莫耳%、42莫耳%、43莫耳%、44莫耳%、45莫耳%、46莫耳%、47莫耳%、48莫耳%、49莫耳%、50莫耳%、51莫耳%、52莫耳%、53莫耳%、54莫耳%、55莫耳%、56莫耳%、57莫耳%、58莫耳%、59莫耳%、60莫耳%、61莫耳%、62莫耳%、63莫耳%、64莫耳%、65莫耳%、66莫耳%、67莫耳%、68莫耳%、69莫耳%、70莫耳%、71莫耳%、72莫耳%、73莫耳%、74莫耳%、75莫耳%、76莫耳%、77莫耳%、78莫耳%、79莫耳%、80莫耳%、81莫耳%、82莫耳%、83莫耳%、84莫耳%、85莫耳%、86莫耳%、87莫耳%、88莫耳%、89莫耳%、90莫耳%、91莫耳%、92莫耳%、93莫耳%、94莫耳%、95莫耳%、96莫耳%、97莫耳%、98莫耳%、99莫耳%或100莫耳%）的矽（Si）氧化物，但不限於此。
第一玻璃料可包含選自由以下所組成的組的至少一種元素：鉛（Pb）、碲（Te）、鉍（Bi）、鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鋅（Zn）、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）、錳（Mn）以及鋁（Al）。
舉例來說，第一玻璃料可以是氧化碲鉛（lead-tellurium-oxide；Pb-Te-O）玻璃料，所述玻璃料包含元素鉛（Pb）和碲（Te），且可任選地進一步包含選自由以下所組成的組的至少一種金屬：鉍（Bi）、鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鋅（Zn）、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）、錳（Mn）以及鋁（Al）（例如鋰（Li）、矽（Si）、鋅（Zn）、鎢（W）以及鎂（Mg））。儘管元素鉛（Pb）和碲（Te）的量不受特定限制，但按第一玻璃料的總莫耳數計，第一玻璃料可包含例如20莫耳%到50莫耳%（例如20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%、25莫耳%、26莫耳%、27莫耳%、28莫耳%、29莫耳%、30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%、35莫耳%、36莫耳%、37莫耳%、38莫耳%、39莫耳%、40莫耳%、41莫耳%、42莫耳%、43莫耳%、44莫耳%、45莫耳%、46莫耳%、47莫耳%、48莫耳%、49莫耳%或50莫耳%）的鉛（Pb）氧化物以及30莫耳%到60莫耳%（例如30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%、35莫耳%、36莫耳%、37莫耳%、38莫耳%、39莫耳%、40莫耳%、41莫耳%、42莫耳%、43莫耳%、44莫耳%、45莫耳%、46莫耳%、47莫耳%、48莫耳%、49莫耳%、50莫耳%、51莫耳%、52莫耳%、53莫耳%、54莫耳%、55莫耳%、56莫耳%、57莫耳%、58莫耳%、59莫耳%或60莫耳%）的碲（Te）氧化物。第一玻璃料可不含矽（Si）氧化物或按第一玻璃料的總莫耳數計，可包含小於15莫耳%的矽（Si）氧化物，但不限於此。
在另一實施例中，第一玻璃料可以是氧化鉛鉍碲（lead-bismuth-tellurium-oxide；Pb-Bi-Te-O）玻璃料，所述玻璃料包含元素鉛（Pb）、鉍（Bi）以及碲（Te），且可任選地進一步包含選自由以下所組成的組的至少一種金屬：鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鋅（Zn）、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）、錳（Mn）以及鋁（Al）（例如鋰（Li）、矽（Si）、鋅（Zn）、鎢（W）以及鎂（Mg））。儘管元素鉛（Pb）、鉍（Bi）以及碲（Te）的量不受特定限制，但按第一玻璃料的總莫耳數計，第一玻璃料可包含例如總計20莫耳%到50莫耳%（例如20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%、25莫耳%、26莫耳%、27莫耳%、28莫耳%、29莫耳%、30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%、35莫耳%、36莫耳%、37莫耳%、38莫耳%、39莫耳%、40莫耳%、41莫耳%、42莫耳%、43莫耳%、44莫耳%、45莫耳%、46莫耳%、47莫耳%、48莫耳%、49莫耳%或50莫耳%）的鉛（Pb）氧化物和鉍（Bi）氧化物，以及30莫耳%到60莫耳%（例如30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%、35莫耳%、36莫耳%、37莫耳%、38莫耳%、39莫耳%、40莫耳%、41莫耳%、42莫耳%、43莫耳%、44莫耳%、45莫耳%、46莫耳%、47莫耳%、48莫耳%、49莫耳%、50莫耳%、51莫耳%、52莫耳%、53莫耳%、54莫耳%、55莫耳%、56莫耳%、57莫耳%、58莫耳%、59莫耳%或60莫耳%）的碲（Te）氧化物。第一玻璃料可不含矽（Si）氧化物或按第一玻璃料的總莫耳數計，可包含小於15莫耳%的矽（Si）氧化物，但不限於此。
在一實施例中，第一玻璃料可包含鋰（Li）氧化物，其中按第一玻璃料的總莫耳數計，所述鋰（Li）氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10莫耳%或小於10莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%或10莫耳%），但不限於此。
在另一實施例中，第一玻璃料可包含鎂（Mg）氧化物，其中按第一玻璃料的總莫耳數計，所述鎂（Mg）氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10莫耳%或小於10莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%或10莫耳%），但不限於此。
在另一實施例中，第一玻璃料可包含鋅（Zn）氧化物，其中按第一玻璃料的總莫耳數計，所述鋅（Zn）氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10莫耳%或小於10莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%或10莫耳%），但不限於此。
在又一實施例中，第一玻璃料可包含鎢（W）氧化物，其中按第一玻璃料的總莫耳數計，所述鎢（W）氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10莫耳%或小於10莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%或10莫耳%），但不限於此。
儘管第一玻璃料的量不受特定限制，但按第一太陽能電池電極組成物的總重量計，所述第一玻璃料的存在量可以是例如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%，再例如0.5重量%到10重量%）。在這一範圍內，第一玻璃料可保證p-n接面在各種薄層電阻（sheet resistance）下的穩定性，使串聯電阻最小化且最終改善太陽能電池轉化效率。
第二太陽能電池電極組成物可包含第二玻璃料，所述第二玻璃料與第一玻璃料不同，且按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料含有15莫耳%到30莫耳%（例如15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%、20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%、25莫耳%、26莫耳%、27莫耳%、28莫耳%、29莫耳%或30莫耳%）的矽（Si）氧化物。當第二玻璃料中的矽（Si）氧化物的含量處於這一範圍時，第二太陽能電池電極組成物可減少由電極烘烤期間的過度蝕刻導致的重組損耗，從而改善開路電壓且因此改善太陽能電池效率，同時呈現對匯流排或色帶的良好黏著力。
除元素矽（Si）之外，第二玻璃料可進一步包含選自由以下所組成的組的至少一種元素：鉛（Pb）、碲（Te）、鉍（Bi）、鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、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）、錳（Mn）以及鋁（Al）。
舉例來說，第二玻璃料可以是氧化鉛碲矽（lead-tellurium-silicon-oxide；Pb-Te-Si-O）玻璃料，所述玻璃料進一步包含元素鉛（Pb）和碲（Te），且可任選地進一步包含選自由以下所組成的組的至少一個元素：鉍（Bi）、鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、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）、錳（Mn）以及鋁（Al）（例如鋰（Li）、鋅（Zn）、鎢（W）以及鎂（Mg））。儘管元素鉛（Pb）和碲（Te）的量不受特定限制，但按第二玻璃料的總莫耳數計，第二玻璃料可包含5莫耳%到25莫耳%（例如5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%、20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%或25莫耳%，再例如10莫耳%到20莫耳%）的鉛（Pb）氧化物以及10莫耳%到35莫耳%（例如10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%、20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%、25莫耳%、26莫耳%、27莫耳%、28莫耳%、29莫耳%、30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%或35莫耳%，再例如15莫耳%到30莫耳%）的碲（Te）氧化物。
在另一實施例中，第二玻璃料可以是氧化鉛鉍碲矽（lead-bismuth-tellurium-silicon-oxide；Pb-Bi-Te-Si-O）玻璃料，所述玻璃料進一步包含元素鉛（Pb）、鉍（Bi）以及碲（Te），且可任選地進一步包含選自由以下所組成的組的至少一種元素：鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、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）、錳（Mn）以及鋁（Al）（例如鋰（Li）、鋅（Zn）、鎢（W）以及鎂（Mg））。儘管鉛（Pb）、鉍（Bi）以及碲（Te）的量不受特定限制，但按第二玻璃料的總莫耳數計，第二玻璃料可包含例如總計5莫耳%到25莫耳%（例如5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%、20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%或25莫耳%，再例如10莫耳%到20莫耳%）的鉛（Pb）氧化物和鉍（Bi）氧化物，以及10莫耳%到35莫耳%（例如10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%、20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%、25莫耳%、26莫耳%、27莫耳%、28莫耳%、29莫耳%、30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%或35莫耳%，再例如15莫耳%到30莫耳%）的碲（Te）氧化物。
在一實施例中，第二玻璃料可包含鋰（Li）氧化物，其中按第二玻璃料的總莫耳數計，所述鋰（Li）氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是例如20莫耳%或小於20莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%或20莫耳%，再例如10莫耳%到15莫耳%），但不限於此。
在另一實施例中，第二玻璃料可包含鎂（Mg）氧化物，其中按第二玻璃料的總莫耳數計，所述鎂（Mg）氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是20莫耳%或小於20莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%或20莫耳%，再例如10莫耳%到15莫耳%），但不限於此。
在另一實施例中，第二玻璃料可包含鋅（Zn）氧化物，其中按第二玻璃料的總莫耳數計，所述鋅（Zn）氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是例如20莫耳%或小於20莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%或20莫耳%，再例如10莫耳%到15莫耳%），但不限於此。
在又一實施例中，第二玻璃料可進一步包含鎢（W）氧化物，其中按第二玻璃料的總莫耳數計，所述鎢（W）氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是20莫耳%或小於20莫耳%（例如0.1莫耳%、0.2莫耳%、0.3莫耳%、0.4莫耳%、0.5莫耳%、0.6莫耳%、0.7莫耳%、0.8莫耳%、0.9莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、3莫耳%、4莫耳%、5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%或20莫耳%，再例如5莫耳%到10莫耳%），但不限於此。
儘管第二玻璃料的量不受特定限制，但按第二太陽能電池電極組成物的總重量計，所述第二玻璃料的存在量可以是例如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%，再例如0.5重量%到10重量%）。在這一範圍內，第二太陽能電池電極組成物可提供良好開路電壓，從而改善太陽能電池效率，同時呈現良好的黏著力。
第一玻璃料和第二玻璃料中的每一個的形狀和大小是不受特定限制。舉例來說，第一玻璃料和第二玻璃料中的每一個可具有球形形狀或無定形形狀，且可具有0.1微米到10微米（例如0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米）的平均粒徑（D50 ）。本文中，在經由超聲波處理使第一玻璃料或第二玻璃料於25℃下在異丙醇（IPA）中分散3分鐘之後，可使用型號1064LD細微性分析儀（西萊斯有限公司）來測量平均粒徑（D50 ）。
第一玻璃料和第二玻璃料中的每一個可由本領域中已知的任何典型方法利用前述金屬（或元素）和/或其氧化物來製備。舉例來說，第一玻璃料和第二玻璃料中的每一個可通過以下來製備：使用球磨機或行星式磨機混合前述金屬（或元素）和/或其氧化物，在800℃到1300℃下熔融混合物，且使熔融的混合物淬火到25℃，繼而使用盤式磨機、行星式磨機或類似物來粉碎獲得的產物。有機媒劑
有機媒劑賦予合適的黏度和流變學（rheological）特徵，以用於通過與組成物的無機組分進行機械混合來印刷到第一電極組成物和第二電極組成物的每一個上。
有機媒劑可以是在用於太陽能電池電極的組成物中使用的任何典型有機媒劑，並且可包含黏合劑樹脂、溶劑以及類似物。
黏合劑樹脂可選自丙烯酸酯樹脂或纖維素樹脂。在一實施例中，乙基纖維素可用作黏合劑樹脂。在另一實例中，黏合劑樹脂可選自乙基羥乙基纖維素（ethyl hydroxyethyl cellulose）、硝化纖維素（nitrocellulose）、乙基纖維素與酚樹脂的摻合物、醇酸樹脂（alkyd resin）、酚樹脂、丙烯酸酯樹脂、二甲苯樹脂、聚丁烯樹脂、聚酯樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、木松香以及醇的聚甲基丙烯酸酯。
溶劑可選自由以下所組成的組中：例如己烷、甲苯、乙基溶纖劑、環己酮、丁基溶纖劑、丁基卡必醇（二乙二醇單丁醚）、二丁基卡比醇（二乙二醇二丁醚）、丁基卡必醇乙酸酯（二乙二醇單丁醚乙酸酯）、丙二醇單甲醚、己二醇、松油醇、甲基乙基酮、苯甲醇、γ-丁內酯、乳酸乙酯以及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯（例如十二醇酯）。這些可單獨使用或以其混合物形式使用。
儘管有機媒劑的量不受特定限制，但按第一太陽能電池電極組成物或第二太陽能電池電極組成物的總重量計，所述有機媒劑的存在量可以是例如1重量%到30重量%（例如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%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%或30重量%，再例如3重量%到25重量%）。在這一範圍內，有機媒劑可為組成物提供充足的黏著強度和良好的可印刷性。添加劑
在需要時，第一太陽能電池電極組成物或第二太陽能電池電極組成物可進一步包含任何典型的添加劑以增強流動性、可加工性以及穩定性。添加劑可包含分散劑、觸變劑（thixotropic agent）、塑化劑、黏度穩定劑、消泡劑、顏料（pigment）、UV穩定劑、抗氧化劑、偶合劑以及類似物。這些可單獨使用或以其混合物形式使用。按第一太陽能電池電極組成物或第二太陽能電池電極組成物的總重量計，添加劑的存在量可以是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%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%），但添加劑的含量可視需要而改變。太陽能電池電極的製備
首先，將第一太陽能電池電極組成物以預定圖案經塗覆到基底的表面，隨後乾燥，從而形成第一電極層。
接著，將第二太陽能電池電極組成物塗覆到其上形成有第一電極層的基底，隨後乾燥，從而形成第二電極層。
第一太陽能電池電極組成物和第二太陽能電池電極組成物的塗覆可由以下執行：例如絲網印刷（screen printing）、凹板平版印刷（gravure offset printing）、旋轉絲網印刷或剝離（lift-off）印刷，但不限於此。
第一太陽能電池電極組成物和第二太陽能電池電極組成物的乾燥可例如在200℃到400℃下執行10秒到60秒，但不限於此。
接著，使用第一太陽能電池電極組成物和第二太陽能電池電極組成物形成的所得電極圖案經歷烘烤，從而形成太陽能電池電極。本文中，烘烤過程可例如在400℃到980℃（具體地說，600℃到950℃）的溫度下執行60秒到210秒，但不限於此。太陽能電池
圖1為根據本發明的一實施例的太陽能電池100的示意圖。太陽能電池100包含：基底10，其包含p層（或n層）11和n層（或p層）12，其中所述p層（或n層）11或n層（或p層）12將充當發射極（emitter）；背電極21；以及前電極23。
前電極23可包含形成在基底10上的第一電極層和形成在第一電極層上的第二電極層，其中第一電極層可包含第一玻璃料，且第二電極層可包含第二玻璃料，所述第二玻璃料與第一玻璃料不同且按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料含有15莫耳%到30莫耳%的矽（Si）氧化物。因為上文已詳細地描述第一玻璃料和第二玻璃料，因此將省略其詳細描述。
接觸第一電極層的基底的一部分可比不接觸第一電極的基底的一部分具有更低的薄層電阻。接觸第一電極層的基底的部分可由於其的低薄層電阻而減小串聯電阻，且不接觸第一電極的基底的部分可由於其的高薄層電阻而增大開路電壓，因此太陽能電池可具有良好的轉化效率。舉例來說，接觸第一電極層的基底的部分可具有60歐姆/□到100歐姆/□（例如70歐姆/□到100歐姆/□）的薄層電阻，且不接觸第一電極的基底的部分可具有85歐姆/□到160歐姆/□（例如110歐姆/□到160歐姆/□）的薄層電阻，但不限於此。
可通過以下來製造太陽能電池100：執行初級工藝（preliminary process）以製備前電極23，其中第一太陽能電池電極組成物印刷在基底10的前表面上，隨後乾燥以形成第一電極層；且第二太陽能電池電極組成物印刷在第一電極層上，隨後乾燥以形成第二電極層；以及執行初級工藝以製備背電極21，其中鋁膏印刷在基底10的背表面上且經乾燥，隨後烘烤基底。
接下來，將參考實例更詳細地描述本發明。然而，應注意，這些實例僅為了說明而提供，且不應以任何方式解釋為限制本發明。實例 製備實例 1
作為黏合劑樹脂，將2重量份的乙基纖維素（STD4，陶氏化學公司（Dow Chemical Company））充分溶解於6.5重量份的松油醇（日本松油有限公司（Nippon Terpine Co., Ltd.）），且將具有2.0微米的平均粒徑的90重量份的球狀銀粉末（AG-4-8，多瓦高科技有限公司（Dowa Hightech Co. Ltd.））以及具有2.0微米的平均粒徑的1.5重量份的玻璃料A（如表1中所示）添加到黏合劑溶液中，隨後在3輥捏合機（3-roll kneader）中混合並捏合，從而製備用於太陽能電池電極的組成物。製備實例 2 到製備實例 6
以與製備實例1中相同的方式製備用於太陽能電池電極的組成物，不同之處在於使用表1中列出的玻璃料B到玻璃料F替代玻璃料A。
表1
  玻璃料 PbO Bi2 O3 TeO2 SiO2 Li2 O MgO ZnO WO3
製備實例1 玻璃料A 14.57 - 24.45 16.95 11.39 12.80 12.52 7.32
製備實列2 玻璃料B 13.12 1.80 23.82 21.61 10.26 11.53 11.27 6.59
製備實例3 玻璃料C 13.36 1.83 22.41 22.01 10.45 11.74 11.48 6.72
製備實例4 玻璃料D 14.29 1.96 23.96 16.62 11.17 12.55 12.27 7.18
製備實例5 玻璃料E 25.11 5.80 38.81 5.87 6.86 1.87 6.86 8.82
製備實例6 玻璃料F 12.10 - 20.02 34.57 7.83 9.69 9.93 5.86
*單位：莫耳%實例 1
鋁膏印刷在晶圓（通過以下製備的單晶晶圓：用摻雜有硼的p型晶圓的前表面來紋理化，在紋理化表面上形成POCl3 的n+ 層，以及在所述n+ 層上形成氮化矽（SiNx :H）的抗反射膜）的背表面上，隨後在300℃下乾燥。接著，將製備實例5中製備的用於太陽能電池電極的組成物通過絲網印刷沉積在晶圓的前表面上方，隨後在300℃下乾燥，從而形成第一電極層。接著，將製備實例1中製備的用於太陽能電池電極的組成物通過絲網印刷沉積在第一電極層的上方，隨後在300℃下乾燥，從而形成第二電極層。根據這一過程電池形成的電池在帶式烘烤爐中於940℃下烘烤70秒，從而製造太陽能電池。接觸第一電極層的晶圓的部分具有75歐姆/□的薄層電阻，且不接觸第一電極層的晶圓的部分具有115歐姆/□的薄層電阻。實例 2 到實例 4 以及比較例 1 和比較例 2
以與實例1中相同的方式製造太陽能電池，不同之處在於替代在製備實例1中製備的用於太陽能電池電極的組成物，使用表2中列出的組成物來形成第二電極層。評估 1 ：電特性
使用太陽能電池效率測試儀（Halm，福特克斯科技（Fortix tech））針對短路電流（Isc，單位：安培）、開路電壓（Voc，單位：毫伏）、串聯電阻（Rs，單位：歐姆）、填充因數（FF，單位：%）以及轉化效率（Eff.，單位：%）來對在實例1到實例4以及比較例1和比較例2中製造的太陽能電池中的每一個進行評估。結果示於表2中。評估 2 ：黏著強度
助熔劑（flux）（952S，凱斯特公司（Kester Inc.））經施加於在實例1到實例4以及比較例1和比較例2中製造的太陽能電池中的每一個的第二電極層，和使用電烙鐵（soldering iron）在360℃下接合到色帶（62Sn/36Pb/2Ag，厚度：0.18毫米，寬度：1.5毫米）。隨後，使用張力器（模型H5K-T，天氏歐森公司（Tinius Olsen Co.））在180°的剝離角度和50毫米/分鐘的拉伸速率下針對黏著強度對所得物進行評估。結果示於表2中。
表2
  用於形成第二電極層的組成物 Isc（A） Voc（mV） Rs（Ω） FF（%） Eff.（%） 黏著強度（N）
實例1 製備實例1的組成物 9.391 644.9 1.87 80.42 20.39 2.6
實例2 製備實例2的組成物 9.362 645.1 1.80 80.60 20.38 2.7
實例3 製備實例3的組成物 9.393 644.0 1.91 80.35 20.35 2.6
實例4 製備實例4的組成物 9.378 643.3 1.85 80.49 20.33 3.0
比較例1 製備實例5的組成物 9.371 641.8 1.75 80.60 20.29 1.1
比較例2 製備實例6的組成物 9.463 643.2 2.45 79.69 20.30 2.0
根據表2中所示的結果，可看出，與並非由根據本發明的方法製造的比較例1和比較例2的太陽能電池相比，由根據本發明的方法製造的實例1到實例4的太陽能電池具有高開路電壓和低串聯電阻，且因此呈現良好的轉化效率，同時具有良好的黏著強度。
應理解，本領域的技術人員可在不脫離本發明的精神和範圍情況下進行各種修改、變化、更改以及等效實施例。
10:基底 11:p層（或n層） 12:n層（或p層） 21:背電極 23:前電極 100:太陽能電池
圖1為根據本發明的一實施例的太陽能電池的示意圖。
10:基底
11:p層(或n層)
12:n層(或p層)
21:背電極
23:前電極
100:太陽能電池

Claims (11)

  1. 一種用於形成太陽能電池電極的方法，包括： 通過塗覆第一太陽能電池電極組成物來形成第一電極層，所述第一太陽能電池電極組成物包括導電粉末、第一玻璃料以及有機媒劑； 通過塗覆第二太陽能電池電極組成物來形成第二電極層，所述第二太陽能電池電極組成物包括所述導電粉末、第二玻璃料以及所述有機媒劑，所述第二玻璃料與所述第一玻璃料不同且按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料含有15莫耳%到30莫耳%的矽（Si）氧化物；以及 烘烤所述第一電極層和所述第二電極層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成太陽能電池電極的方法，其中所述第二玻璃料進一步包括鉛（Pb）氧化物和碲（Te）氧化物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成太陽能電池電極的方法，其中按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料進一步包括10莫耳%到15莫耳%的鋰（Li）氧化物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成太陽能電池電極的方法，其中按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料進一步包括5莫耳%到10莫耳%的鎢（W）氧化物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成太陽能電池電極的方法，其中按所述第一太陽能電池電極組成物的總重量計，所述第一太陽能電池電極組成物包括：60重量%到95重量%的所述導電粉末、0.1重量%到20重量%的所述第一玻璃料，以及1重量%到30重量%的所述有機媒劑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成太陽能電池電極的方法，其中按所述第二太陽能電池電極組成物的總重量計，所述第二太陽能電池電極組成物包括：60重量%到95重量%的所述導電粉末、0.1重量%到20重量%的所述第二玻璃料，以及1重量%到30重量%的所述有機媒劑。
  7. 一種太陽能電池，包括： 基底； 前電極，包括形成在所述基底的前表面上的第一電極層和形成在所述第一電極層上的第二電極層；以及 背電極，形成在所述基底的背表面上， 其中所述第一電極層包括第一玻璃料，所述第二電極層包括與所述第一玻璃料不同的第二玻璃料，且按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料含有15莫耳%到30莫耳%的矽（Si）氧化物，且接觸所述第一電極層的所述基底的一部分比不接觸所述第一電極層的所述基底的一部分具有更低的薄層電阻。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的太陽能電池，其中接觸所述第一電極層的所述基底的所述部分具有60歐姆/□到100歐姆/□的薄層電阻，且不接觸所述第一電極層的所述基底的所述部分具有85歐姆/□到160歐姆/□的薄層電阻。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的太陽能電池，其中所述第二玻璃料進一步包括鉛（Pb）氧化物和碲（Te）氧化物。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的太陽能電池，其中按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料進一步包括10莫耳%到15莫耳%的鋰（Li）氧化物。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的太陽能電池，其中按所述第二玻璃料的總莫耳數計，所述第二玻璃料進一步包括5莫耳%到10莫耳%的鎢（W）氧化物。
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