TW202028324A - 用於形成太陽能電池電極的組成物、電極及太陽能電池 - 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組合物、一種使用其製備的電極以及一種包含電極的太陽能電池，組合物包含導電粉末；玻璃料；纖維素聚合物；有機矽聚合物；觸變劑；以及溶劑，其中Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的角速度大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒。

Description

用於形成太陽能電池電極的組成物、電極及太陽能電池
[相關申請的交叉引用]
本發明要求2019年1月22日在韓國智慧財產權局（Korean Intellectual Property Office）提交的韓國專利申請第10-2019-0008379號的優先權和權益，所述申請的全部內容以引用的方式併入本文中。
本發明是關於一種形成太陽能電池電極的組合物、一種使用其製備的電極以及一種包含所述電極的太陽能電池。
由於化石燃料能源已枯竭，因此使用日光的太陽能電池作為替代能源而受到關注。太陽能電池配置成通過使用將日光的光子轉化為電力的p-n結的光電效應來產生電能。通過在半導體晶片或基板的上表面和下表面上分別地形成前電極和後電極來運行太陽能電池，其中p-n結組成以通過將日光入射到晶片中來引起p-n結的光電效應，使得由其產生的電子可提供在外部流動穿過電極的電流。太陽能電池的電極通過塗覆電極用膏狀物且接著使其圖案化並燒制所述電極用膏狀物而形成於晶片的表面上。
在這種太陽能電池中，重要的是增加太陽能轉化為電流的效率，且太陽能電池電極的常規膏狀組合物已通過主要控制導電粉末的尺寸、表面處理方法或混合比來增加太陽能電池轉化效率。然而，這些方法僅在增加太陽能電池轉化效率方面具有限制，且另外，通過混合具有不同顆粒直徑的導電粉末來改善燒結密度或電極電阻的嘗試在可印刷性和可圖案化性方面具有限制。因此，需要通過改善有機材料以增加太陽能電池轉化效率且同時改善絲網印刷期間網狀織物的噴射特性來研發能夠形成具有窄線寬和高線高且因此大高寬比的前電極的膏狀物。
已提出通過使用經過表面處理的導電顆粒或調節其細微性或混合比以便改善太陽能電池電極的膏狀物的可印刷性來增加分散性的方法，且在另一方面，提出使用丙烯酸酯類黏合劑代替常規纖維素類黏合劑樹脂的方法。然而，對導電顆粒進行表面處理且調節其細微性或混合比的方法在電特徵方面具有限制，且相較於常規纖維素類黏合劑樹脂，丙烯醯基類黏合劑具有使用簡單合成製程並通過組合各種單體來設計所需特性的優點，且另外具有形成於聚合物側基團中的少量碳殘餘物和極性官能團並展現充足分散性，但具有較弱可印刷性（觸變性）的問題。常規方法主要採用材料方案，且因此需要通過分析研發流變學方案方法。
本發明的背景技術公開於日本專利特許公開第2015-144162號中。
本發明的實施例提供一種用於形成太陽能電池電極的組合物，其實現細線寬印刷小於或等於30微米的線寬，改善絲網印刷期間網狀織物的噴射特性且通過進一步使線寬變窄並增加線高來增加高寬比，從而降低電阻且增加效率。
本發明的另一實施例提供一種由用於形成太陽能電池電極的組合物形成的電極。
本發明的另一實施例提供一種包含所述電極的太陽能電池。
本發明的實施例提供一種用於形成太陽能電池電極的組合物，其包含導電粉末；玻璃料；纖維素聚合物；有機矽聚合物；觸變劑；以及溶劑，其中Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情況時，角速度大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒。
用於形成太陽能電池電極的組合物在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下可具有大於11且小於或等於20的Tan δ的最大值。
用於形成太陽能電池電極的組合物在23℃和1,000弧度/秒下可具有1,000帕到10,000帕的存儲模量。
所述纖維素聚合物可具有50,000克/摩爾到200,000克/摩爾的重量平均分子量。
所述纖維素聚合物可為乙基纖維素聚合物。
按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到10重量比的量的纖維素聚合物。
所述有機矽聚合物可包含直鏈矽氧烷、環狀矽氧烷或其組合。
所述直鏈矽氧烷可具有3,000克/摩爾到200,000克/摩爾的重量平均分子量。
按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的有機矽聚合物。
所述觸變劑可包含雙醯胺類觸變劑。
用於形成太陽能電池電極的組合物可包含60重量比到95重量比的導電粉末；0.1重量比到20重量比的玻璃料；0.1重量比到10重量比的纖維素聚合物；0.1重量比到5重量比的有機矽聚合物；0.1重量比到5重量比的觸變劑；以及餘量的溶劑。
所述玻璃料可包含選自以下中的至少一種金屬元素：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）。
所述溶劑可包含選自以下中的至少一種：甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氫-松油醇、乙二醇、乙二醇單丁醚、丁基溶纖劑乙酸酯以及泰薩醇（Texanol）。
用於形成太陽能電池電極的組合物可更包含分散劑，且按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的分散劑。
用於形成太陽能電池電極的組合物可更包含選自以下中的至少一種添加劑：塑化劑、黏度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外（UV）穩定劑、抗氧化劑以及偶合劑。
本發明的另一實施例提供一種由用於形成太陽能電池電極的組合物形成的電極。
本發明的另一實施例提供一種包含所述電極的太陽能電池。
根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物實現細線寬印刷30微米或少於30微米的線寬，改善絲網印刷期間網狀織物的噴射特性且通過進一步使線寬變窄並增加線高來增加高寬比，從而降低電阻且增加效率。
在下文中將參考附圖更加全面地描述本發明，在這些附圖中示出了本發明的實例實施例。如所屬領域的技術人員將認識到，可以各種不同方式來修改所描述的實施例，這些修改都在不脫離本發明的精神或範圍的情況下進行。
在附圖中，為清楚起見，放大層、膜、面板、區等的厚度。在本說明書通篇中相同的參考標號表示相同的元件。應理解，當如層、膜、區或基板的元件被稱為“在”另一個元件“上”時，其可以直接在另一個元件上，或還可以存在插入元件。相比之下，當元件被稱為“直接在”另一個元件“上”時，不存在插入元件。
在本說明書中，當不另外提供具體定義時，“經取代”是指至少一個氫由取代基置換，所述取代基選自鹵素（F、Cl、Br或I）、羥基、C1到C20烷氧基、硝基、氰基、氨基、亞氨基、疊氮基、甲脒基、肼基、亞肼基、羰基、氨甲醯基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C3到C20環烷基、C3到C20環烯基、C3到C20環炔基、C2到C20雜環烷基、C2到C20雜環烯基、C2到C20雜環炔基、C3到C30雜芳基，或其組合。
在本說明書中，當不另外提供具體定義時，“雜”是指在環狀取代基中經至少一個N、O、S以及P的雜原子，而非至少一個C取代的基團。
根據實施例的用於形成電極的組合物可包含導電粉末；玻璃料；有機黏合劑；以及溶劑。
本發明的詳細闡釋如下。
根據實施例的形成太陽能電池電極的組合物包含導電粉末；玻璃料；纖維素聚合物；有機矽聚合物；觸變劑；以及溶劑，其中Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情況時，本發明的實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物的角速度（膠凝點）大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒。在所述範圍內，可實現細線寬印刷30微米或少於30微米的線寬，可改善絲網印刷期間網狀織物的噴射特性，且可通過進一步使線寬變窄並增加線高來增加高寬比，從而降低電阻且增加效率。
根據實施例的形成太陽能電池電極的組合物在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下可具有小於或等於20（例如大於11且小於或等於20）的Tan δ的最大值。在所述範圍內，可實現細線寬印刷且可實現具有大高寬比的電極。
根據實施例的形成太陽能電池電極的組合物在23℃和1,000弧度/秒下可具有1,000帕到10,000帕的存儲模量。在所述範圍內，可實現細線寬印刷且可實現具有大高寬比的電極。
根據實施例的形成太陽能電池電極的組合物在23℃和100轉/分鐘下可具有40 KcPs到100 KcPs（例如40 KcPs到55 KcPs）的黏度。在所述黏度範圍內，其可用作形成太陽能電池電極的組合物。
詳細解釋本發明的組合物的每種組分。
導電粉末
根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物可使用金屬粉末作為導電粉末。
金屬粉末可包含選自以下中的至少一種金屬：銀（Ag）、金（Au）、鈀（Pd）、鉑（Pt）、釕（Ru）、銠（Rh）、鋨（Os）、銥（Ir）、錸（Re）、鈦（Ti）、鈮（Nb）、鉭（Ta）、鋁（Al）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、釩（V）、鋅（Zn）、鎂（Mg）、釔（Y）、鈷（Co）、鋯（Zr）、鐵（Fe）、鎢（W）、錫（Sn）、鉻（Cr）以及錳（Mn），但不限於此。
導電粉末的細微性可以是奈米級或微米級。舉例來說，導電粉末可具有幾十奈米到幾百奈米或幾微米到幾十微米的細微性。在其它實施例中，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銀粉的混合物。
導電粉末可以具有球形、薄片形或無定形的顆粒形狀。導電粉末可具有0.1微米到10微米（例如0.5微米到5微米）的平均粒徑（D50）。可在室溫（20℃到25℃）下經由超聲波處理將導電粉末分散於異丙醇（isopropyl alcohol，IPA）中3分鐘後，使用例如型號1064D（西萊斯有限公司（CILAS Co., Ltd.））設備測量平均粒徑。在這些範圍內，組合物可提供低接觸電阻和低線路電阻。
按總量為100重量比的用於形成電極的組合物計，可包含呈60重量比到95重量比的量的導電粉末。在此範圍內，可以防止轉化效率由於電阻增加而降低，且還可以防止由有機媒劑的相對減少造成的硬膏狀物形成。合乎需要地，可包含呈70重量比到90重量比的量的導電粉末。
玻璃 料
玻璃料在用於形成太陽能電池電極的組合物的燒制製程期間蝕刻抗反射層且熔化導電粉末以在發射極區中產生導電粉末的結晶顆粒。另外，玻璃料改善導電粉末與晶片之間的黏著性且在燒結期間軟化，從而產生較低燒制溫度。
當增加太陽能電池的面積以便提高太陽能電池效率時，存在太陽能電池的接觸電阻可能增加的可能性。因此，需要最小化對p-n結的影響，同時最小化串聯電阻。另外，燒制溫度可以隨具有不同薄層電阻的各種晶片的用途增加而在廣泛範圍內變化。需要玻璃料確保足夠的熱穩定性以耐受廣泛範圍的燒制溫度。
玻璃料可為轉變點在200℃與300℃之間的低熔點玻璃料。在所述範圍內，可展現改善的接觸電阻。
在實施例中，可使用具有不同轉變溫度的兩種不同類型的玻璃料。舉例來說，轉變溫度在高於或等於200℃到低於或等於350℃的範圍內的第一玻璃料和轉變溫度在高於350℃到低於或等於550℃的範圍內的第二玻璃料可以1:0.2到1:1的重量比混合。
玻璃料可以是通常用於電極組合物中的鉛玻璃料和非鉛玻璃料中的一種或多種。舉例來說，玻璃料可包含選自以下中的至少一種金屬元素：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，玻璃料可為不包含鉛的非鉛玻璃料。確切地說，玻璃料可包含以下中的一種或多種：鉍（Bi）、碲（Te）、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）以及錳（Mn）。合乎需要地，玻璃料可為鉍-碲-鋅-鋰-氧化物（Bi-Te-Zn-Li-O）類玻璃料。
玻璃料在形狀和尺寸方面不受特別限制。舉例來說，玻璃料可具有0.1微米到10微米的平均粒徑（D50）。玻璃料的形狀可為球形或無定形。可在25℃下經由超聲波處理將玻璃料分散於異丙醇（IPA）中3分鐘後，使用型號1064D（西萊斯有限公司）設備測量平均粒徑（D50）。
可使用常規方法由金屬及/或金屬氧化物製備玻璃料。舉例來說，可通過以下步驟來製備玻璃料：使用球磨機或行星式磨機混合氧化碲、氧化鉍以及任選地金屬及/或金屬氧化物；在700℃到1,300℃的條件下熔化所混合組合物；在20℃到25℃下淬滅所得物；以及使用盤式研磨機、行星式磨機等粉碎所得材料。
按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到20重量比（例如0. 5重量比到20重量比、0.5重量比到10重量比或1.5重量比到2重量比）的量的玻璃料。在所述範圍內，可確保各種薄層電阻下的pn結穩定性且可最小化串聯電阻值，從而使得能夠改善太陽能電池效率。
溶劑
溶劑可具有100℃或高於100℃的沸點且可為甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氫-松油醇、乙二醇、乙二醇單丁醚、丁基溶纖劑乙酸酯以及泰薩醇，其可單獨使用或以兩種或更多種的組合使用。
按用於形成電極的組合物計，可包含餘量的溶劑，且按總量為100重量比的用於形成電極的組合物計，可包含例如1重量比到30重量比的溶劑。在所述範圍內，可以確保足夠的黏附強度和極好的可印刷性。
纖維素聚合物
纖維素聚合物可為乙基纖維素聚合物。
舉例來說，纖維素聚合物可具有50,000克/摩爾到200,000克/摩爾，且合乎需要地，60,000克/摩爾到150,000克/摩爾的重量平均分子量。通過將具有重量平均分子量範圍的纖維素聚合物與稍後描述的有機矽聚合物一起使用，Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的的情況時，根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物的角速度可大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒，且同時Tan δ的最大值大於11且小於或等於20。
按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到10重量比（例如0.1重量比到5重量比）的量的纖維素聚合物。通過將所述範圍內的纖維素聚合物與稍後描述的有機矽聚合物一起使用，Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的情況時，根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物的角速度大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒。
有機矽聚合物
在實施例中，有機矽聚合物可包含直鏈矽氧烷、環狀矽氧烷或其組合。
直鏈矽氧烷可包含例如聚甲基矽氧烷、聚乙基矽氧烷、聚二甲基矽氧烷、聚二乙基矽氧烷或其組合，但不必限於此。
直鏈矽氧烷可具有3,000克/摩爾到200,000克/摩爾的重量平均分子量。在所述範圍內，Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情況時，角速度可為0.1弧度/秒到80弧度/秒且同時Tan δ的最大值可大於11並小於或等於20。
環狀矽氧烷為具有矽-氧-矽-氧的環的環狀矽氧烷化合物，且可為以下經取代或未經取代的基團中的至少一個：環三矽氧烷、環四矽氧烷、環五矽氧烷、環六矽氧烷、環七矽氧烷、環八矽氧烷、環九矽氧烷以及環十矽氧烷。“經取代或未經取代”的“經取代”可為其中鍵結到矽氧烷的矽（Si）的至少一個氫原子由以下基團置換的情況：C1到C5烷基（例如，甲基、乙基、丙基、丁基或戊基）、C2到C5烯基（例如，乙烯基）、C6到C10芳基（例如，苯基）或鹵化C1到C5烷基（例如，三氟丙基）。
舉例來說，環狀矽氧烷可包含以下中的至少一個：六甲基環三矽氧烷、八甲基環四矽氧烷、十甲基環五矽氧烷、十二甲基環六矽氧烷、十四甲基環七矽氧烷、十八甲基環九矽氧烷、四甲基環四矽氧烷、六苯基環三矽氧烷、四甲基-四乙烯基環四矽氧烷（如2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷）、三(三氟丙基)-三甲基環三矽氧烷（如1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)-1,3,5-三甲基環三矽氧烷、十六甲基環八矽氧烷、五甲基環五矽氧烷、六甲基環六矽氧烷、八苯基環四矽氧烷、三苯基環三矽氧烷、四苯基環四矽氧烷、四甲基-四苯基環四矽氧烷、四乙烯基-四苯基環四矽氧烷、六甲基-六乙烯基環六矽氧烷、六甲基-六苯基環六矽氧烷以及六乙烯基-六苯基環六矽氧烷，但不必限於此。
有機矽聚合物可僅包含直鏈矽氧烷，或可包含直鏈矽氧烷與環狀矽氧烷的混合物。當使用直鏈矽氧烷與環狀矽氧烷的混合物作為有機矽聚合物時，可包含呈1:5到5:1（例如1:2到2:1）的重量比的直鏈矽氧烷和環狀矽氧烷。
按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的有機矽聚合物。通過將所述範圍內的有機矽聚合物與纖維素聚合物一起使用，Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的情況時，根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物的角速度可大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒，且此外可減小用於形成太陽能電池電極的組合物的面積變化比率且可防止電阻增加。
觸變劑
在實施例中，觸變劑可包含雙醯胺類觸變劑。雙醯胺類觸變劑可使用所屬領域的一般技術人員已知的通用類型，但為例如改性氫化蓖麻油馬克斯（Thixatrol Max）（海名斯（Elementis））等。
按用於形成太陽能電池電極的組合物的總量計，可包含呈0.1重量比到5重量比的量的觸變劑。在所述範圍內，Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物的角速度可大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒。
根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物可不包含蓖麻油類觸變劑。當包含蓖麻油類觸變劑時，可能難以實現在出現本發明的Tan δ的最大值的情況時，大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒的角速度。
分散劑
根據實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物可更包含分散劑。
分散劑可包含酸類分散劑。酸類分散劑可為所屬領域的一般技術人員已知的通用類型且可為例如聚羧酸分散劑（如琥珀酸分散劑、三種或多於三種羧酸分散劑等）作為飽和或不飽和酸類分散劑。
分散劑可更包含胺鹽類分散劑。胺鹽類分散劑可使用所屬領域的一般技術人員已知的通用類型。
可包含呈用於形成太陽能電池電極的組合物的0.1重量比到5重量比的量的分散劑。在所述範圍內，可降低組合物的面積變化比率且可增加電阻。
其它添加劑
本發明的用於形成太陽能電池電極的組合物可視需要更包含其它常規添加劑以便改善除上文所描述的構成元素以外的流動特徵、製程特徵以及穩定性。確切地說，塑化劑、黏度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外（UV）穩定劑、抗氧化劑以及偶合劑可單獨使用或以兩種或更多種的組合使用。包含0.1重量比到 5重量比的用於形成太陽能電池電極的組合物的所述添加劑，但可視需要改變含量。可考慮用於形成太陽能電池電極的組合物的可印刷性、分散性以及儲存穩定性來選擇添加劑含量。
太陽能電池電極和包含其的太陽能電池
本發明的另一實施例提供由用於形成太陽能電池電極的組合物形成的電極。
本發明的另一實施例提供包含所述電極的太陽能電池。
圖1繪示根據實施例的太陽能電池的結構。
參看圖1，可通過將用於形成電極的組合物印刷在晶片10或包含p層（或n層）11和n層（或p層）12作為發射體的基板上且燒制所述組合物以形成後電極21和前電極23來製造太陽能電池100。舉例來說，可通過將用於形成電極的組合物印刷在晶片的後表面上且在200℃到400℃下將所述組合物乾燥10秒到60秒來執行後電極的先前製備步驟。另外，可通過將用於形成太陽能電池電極的組合物印刷在晶片的前部上且接著乾燥所述組合物來執行前電極的先前製備步驟。此後，可在400℃到980℃且合乎需要地700℃到980℃下，執行持續約30秒到210秒的燒制製程以形成前電極和後電極。
在下文中，將更詳細地描述通過本發明的實施例配置和運行本發明。然而，提供以下實例以説明理解本發明，且本發明的範圍不限於以下實例。
實例 1
將90重量份的銀粉與2重量份的玻璃料混合以製備混合物。接著，將1重量份的重量平均分子量為65,000克/摩爾的乙基纖維素聚合物連同5.6重量份的泰薩醇作為溶劑添加到所獲得混合物中。隨後，在60℃下向其中添加0.35重量份的重量平均分子量為80,000克/摩爾的聚二甲基矽氧烷聚合物、0.6重量份的雙醯胺類觸變劑以及0.45重量份的聚羧酸類分散劑且接著通過使用3輥捏合機與其混合且分散，以製備用於形成太陽能電池電極的組合物。
實例 2 到實例 7
除如表1中所示一樣改變按重量份計的每個組分的含量以外，根據與實例1相同的方法製備用於形成太陽能電池電極的組合物。
比較例 1 到比較例 7
除如表2中所示一樣改變按重量份計的每個組分的含量以外，根據與實例1相同的方法製備用於形成太陽能電池電極的組合物。
相對於以下特性評估實例和比較例的用於形成太陽能電池電極的組合物，且結果繪示於表1和表2中。
（1）存儲模量（單位：千帕，在1,000弧度/秒下）：在頻率掃描法（frequency sweep method）中通過使用TA儀器製造的ARES G2來評估用於形成太陽能電池電極的每種組合物的存儲模量。通過獲得視23℃下0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的每種頻率而定的角速度來評估存儲模量。特定來說，獲得1,000弧度/秒的角速度下的存儲模量。
（2）Tan δ的最大值（Tan delta max）：相對於Tan δ的最大值在頻率掃描法中通過使用TA儀器製造的ARES G2來評估用於形成太陽能電池電極的組合物。通過獲得視23℃下0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的每種頻率而定的角速度來評估Tan δ，且從其獲得最大Tan δ。
（3）膠凝點（單位：弧度/秒，在最大Tan δ下），Tan δ的最大值出現時的角速度：相對於膠凝點（其為Tan δ具有最大值時的角速度）在頻率掃描法中評估用於形成太陽能電池電極的組合物。
（4）無論Tan δ的最小值是否大於1秒：當Tan δ具有小於或等於1的最小值時，可降低可印刷性。換句話說，當Tan δ的最小值不大於1時，可降低可印刷性。
（5）黏度（單位：KcPs，在100轉/分鐘下，在23℃下）：相對於黏度通過使用布魯克費爾德黏度測量儀（Brookfield viscosity-measuring instrument）在100轉/分鐘和23℃下評估用於形成太陽能電池電極的組合物。
當其形成為電極時，相對於表1和表2的特性評估根據實例和比較例的用於形成太陽能電池電極的組合物。結果繪示於表1和表2中。
通過使用28微米的絲網罩幕（screen mask）且接著使用紅外乾燥爐進行乾燥而在薄層電阻為70 Ω/sq.的晶片的前表面上將用於形成太陽能電池電極的組合物分別地絲網印刷為預定圖案。隨後，將鋁膏完全印刷在晶片的後表面上且接著以如上相同的方法進行乾燥。通過使用網帶爐將通過所述製程製造的電池在400℃到900℃下燒制30秒到50秒。因此，根據以下參考評估其可印刷性、溢流（flooding）、可圖案化性以及高寬比。
（6）可印刷性：檢查圖案的斷裂狀態，且根據以下參考評估可印刷性。 ○:少於五根斷線（broken line） X:多於或等於五根斷線
（7）溢流：當將用於形成太陽能電池電極的組合物絲網印刷在太陽能電池的矽晶片上時，評估溢流是否均勻。 ○:當執行100次溢流時，出現均勻溢流 △:當執行100次溢流時，出現小於或等於20%的不均勻溢流 X:當執行100次溢流時，出現大於或等於50%的不均勻溢流
（8）可圖案化性：用雷射顯微鏡檢查所獲得圖案的寬度。 ○:標準差小於3微米且Rz小於15微米的線寬 △:標準差大於或等於3微米並小於5微米且Rz大於或等於15微米並小於20微米的線寬 ×:標準差大於或等於5微米且Rz大於或等於20微米的線寬
（9）高寬比：用雷射顯微鏡檢查所獲得圖案的高度和寬度，且計算高寬比（高度相對於寬度的比率）。 ○:高寬比大於或等於25% △:高寬比大於或等於20%且小於25% ×:高寬比小於20%
[表1] （單位：重量份）
  實例
1 2 3 4 5 6 7
（A） 90 90 90 90 90 90 90
（B） 2 2 2 2 2 2 2
（C） （C1） 1 - - - - - -
（C2） - 1 - 1 1 1 1
（C3） - - 1 - - - -
（C4） - - - - - - -
（C5） - - - - - - -
（D） 5.6 5.6 5.6 5.35 5.35 5.6 5.6
（E） （E1） 0.35 0.35 0.35 0.4 0.4 0.35 0.35
（E2） - - - 0.2 0.2 - -
（E3）   - - - - - -
（E4）   - - - - - -
（E5）   - - - - - -
（F） （F1） 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 -
（F2） - - - - - - 0.6
（G） 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
存儲模量 4.1 4.6 4.9 4.6 4.6 4.6 4.3
Tan δ的最大值 11.9 12.5 13.4 12.8 12.2 12.5 12.1
膠凝點 125.4 125.4 125.4 88.5 88.5 99.6 99.6
無論Tan δ的最小值是否大於1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
黏度 43 48 51 48 45 48 44
可印刷性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
溢流 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
可圖案化性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
高寬比 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
[表2] （單位：重量份）
  比較例
1 2 3 4 5 6 7
（A） 90 90 90 90 90 90 90
（B） 2 2 2 2 2 2 2
（C） （C1） - - - - - - -
（C2） 1 1 1 - - 1 1
（C3） - - - - - - -
（C4） - - - 1 - - -
（C5） - - - - 1 - -
（D） 5.95 5.95 5.35 5.35 5.35 5.35 5.35
（E） （E1） - 0.5 - 0.5 0.5 - -
（E2） - 0.1 - 0.1 0.1 0.1 0.1
（E3） - - 0.6 - - - -
（E4） - - - - - 0.5 -
（E5） - - - - - - 0.5
（F） （F1） 0.6 - 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
（F2） - - - - - - -
（G） 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
存儲模量 4.6 3.8 4.1 3.2 9.6 4.3 4.9
Tan δ的最大值 9.5 4.5 7.9 8.4 10.8 8.3 12.4
膠凝點 15.8 8.1 23.5 62.8 19.9 40 7.9
無論Tan δ的最小值是否大於1 × ○ × ○ ○ ○ ○
黏度 60 44 56 36 80 58 63
可印刷性 × × × × × ○ ×
溢流 × × △ ○ × ○ ×
可圖案化性 × × △ △ × △ △
高寬比 △ × △ × △ △ △
（A）銀粉：平均粒徑2.0微米（AG-5-11F，多瓦高科技有限公司（Dowa HighTech Co., Ltd.）） （B）玻璃料：轉變點270℃，平均粒徑為2.0微米（ABT-1，朝日玻璃（Ashai glass）） （C）纖維素聚合物 （C1）乙基纖維素：重量平均分子量為65,000克/摩爾（陶氏化學（Dow chemical）） （C2）乙基纖維素：重量平均分子量為115,000克/摩爾（陶氏化學） （C3）乙基纖維素：重量平均分子量為130,000克/摩爾（陶氏化學） （C4）乙基纖維素：重量平均分子量為40,000克/摩爾（陶氏化學） （C5）乙基纖維素：重量平均分子量為300,000克/摩爾（陶氏化學） （D）泰薩醇（伊士曼（Eastman）） （E）有機矽聚合物 （E1）聚二甲基矽氧烷：重量平均分子量為80,000克/摩爾（信越化學有限公司（Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.）） （E2）環五矽氧烷（PMX-245，道康寧（Dow Corning）） （E3）碳類增滑劑（120-CWP，日本蠟（Japan Wax）） （E4）聚二甲基矽氧烷：重量平均分子量為2,500克/摩爾（信越化學有限公司） （E5）聚二甲基矽氧烷：重量平均分子量為240,000克/摩爾（信越化學有限公司） （F）觸變劑 （F1）雙醯胺類觸變劑（BISAMIDE LA，日本化成（NIPPON KASEI）） （F2）雙醯胺類觸變劑（SLIPACKS C，日本化成） （G）分散劑：胺鹽類試劑（TDO，阿克蘇諾貝爾（Akzonovel））
如表1和表2中所示，在Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的範圍的情況下，根據一個實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物可具有介於大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒的角速度。因此，根據一個實施例的用於形成太陽能電池電極的組合物可實現細線寬印刷且因此改善可印刷性和可圖案化性且實現均勻溢流。
相反地，在Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒的範圍的情況下，根據比較例1到比較例7的用於形成太陽能電池電極的組合物展現的角速度在大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒的範圍外，且因此展現不充足的可印刷性和可圖案化性且在細線寬印刷期間產生許多溢流。
可通過所屬領域的技術人員容易地進行本發明的簡單修改和變型，且可發現所有這些修改或變化包含在本發明的範圍內。
10:晶片 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是繪示根據本發明的一實施例的太陽能電池的結構的示意圖。
10:晶片
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 (16)

  1. 一種用於形成太陽能電池電極的組合物，包括： 導電粉末； 玻璃料； 纖維素聚合物； 有機矽聚合物； 觸變劑；以及 溶劑， 其中Tan δ的最大值出現在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下的角速度大於80弧度/秒且小於或等於1,000弧度/秒。
  2. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其在23℃和0.1弧度/秒到1,000弧度/秒下具有大於11且小於或等於20的Tan δ的最大值。
  3. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其在23℃和1,000弧度/秒下具有1,000帕到10,000帕的存儲模量。
  4. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中所述纖維素聚合物具有50,000克/摩爾到200,000克/摩爾的重量平均分子量。
  5. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中按用於形成所述太陽能電池電極的所述組合物的總量計，包含呈0.1重量比到10重量比的量的所述纖維素聚合物。
  6. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中所述有機矽聚合物包括直鏈矽氧烷、環狀矽氧烷或其組合。
  7. 如請求項6所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中所述直鏈矽氧烷具有3,000克/摩爾到200,000克/摩爾的重量平均分子量。
  8. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中按用於形成所述太陽能電池電極的所述組合物的總量計，包含呈0.1重量比到5重量比的量的所述有機矽聚合物。
  9. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中所述觸變劑包括雙醯胺類觸變劑。
  10. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其包括： 60重量比到95重量比的所述導電粉末； 0.1重量比到20重量比的所述玻璃料； 0.1重量比到10重量比的所述纖維素聚合物； 0.1重量比到5重量比的所述有機矽聚合物； 0.1重量比到5重量比的所述觸變劑；以及 餘量的所述溶劑。
  11. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中所述玻璃料包括選自以下中的至少一種金屬元素：鉛、碲、鉍、鋰、磷、鍺、鎵、鈰、鐵、矽、鋅、鎢、鎂、銫、鍶、鉬、鈦、錫、銦、釩、鋇、鎳、銅、鈉、鉀、砷、鈷、鋯、錳以及鋁。
  12. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其中所述溶劑包括選自以下中的至少一種：甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氫-松油醇、乙二醇、乙二醇單丁醚、丁基溶纖劑乙酸酯以及泰薩醇。
  13. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其更包括分散劑，且按用於形成所述太陽能電池電極的所述組合物的總量計，包含呈0.1重量比到5重量比的量的所述分散劑。
  14. 如請求項1所述的用於形成太陽能電池電極的組合物，其更包括選自以下中的至少一種添加劑：塑化劑、黏度穩定劑、消泡劑、顏料、紫外穩定劑、抗氧化劑以及偶合劑。
  15. 一種電極，由根據請求項1至請求項14中任一請求項所述的用於形成太陽能電池電極的組合物形成。
  16. 一種太陽能電池，包括根據請求項15所述的電極。
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