TWI382188B - Method for the detection of aluminum for solar cells - Google Patents

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Description

太陽能電池用鋁膠之檢測方法
本發明係有關於一種鋁膠之檢測方法，詳言之，係關於一種太陽能電池用鋁膠之檢測方法。
圖1A顯示習知太陽能電池之銀電極側前視示意圖；圖1B顯示習知太陽能電池之銀鋁及鋁電極側前視示意圖。配合參考圖1A及圖1B，該太陽能電池1具有二銀電極11、一鋁層12、二銀鋁電極13及一矽晶片14，該等銀電極11與該鋁層12及該等銀鋁電極13設置於該矽晶片14之相對二側面，且該等銀電極11相對於該等銀鋁電極13。
在習知太陽能電池用鋁膠之檢測方法中，必須先分別形成該等銀電極11及該等銀鋁電極12於該矽晶片14(5×5吋或6×6吋)之相對二側，再將鋁膠以一網印機塗覆於該矽晶片14之表面以形成該鋁層12，接著依序經過乾燥及燒結製程，以製作完成該習知太陽能電池1，最後再以電性檢測裝置檢測該鋁膠(該鋁層12)之電性。
其中，該習知太陽能電池1所使用之該矽晶片14尺寸較大，並且，該網印機之網版之形狀必須配合該等銀鋁電極13之形狀，才可將鋁膠均勻且完整地塗覆於該矽晶片14之表面。再者，在習知檢測鋁膠之電性時，其係量測該等銀電極11、該矽晶片14、該鋁層12及該等銀鋁電極13電性導通之整體電性，亦即係量測該習知太陽能電池1整體之電性。
因此，習知太陽能電池用鋁膠之檢測方法繁複冗長且所需之設備繁多，並且所需之矽晶片尺寸較大，容易造成矽晶材料的浪費。再者，習知太陽能電池用鋁膠之檢測方法並非直接檢測出鋁膠之電性，故不能經精確地判斷鋁膠之良劣。
因此，有必要提供一創新且富有進步性之太陽能電池用鋁膠之檢測方法，以解決上述問題。
本發明提供一種太陽能電池用鋁膠之檢測方法，其包括以下步驟：(a)塗覆一鋁膠於至少一矽晶片之一表面；(b)乾燥該鋁膠；(c)燒結(sintering)該鋁膠及該矽晶片；及(d)以一探針電性檢測裝置檢測該鋁膠之電性。
本發明之鋁膠檢測方法簡單且可有效地檢測鋁膠之良劣(包括：粉化缺陷、鋁球缺陷及電阻大小)，並減少鋁膠配製時之摸索時間，更大幅減少檢測時所需之矽晶片材料之浪費。
圖2顯示本發明太陽能電池用鋁膠之檢測方法之流程圖。首先，參考步驟S21，塗覆一鋁膠於至少一矽晶片之一表面。在本實施例中，其係以網版塗覆方法將該鋁膠塗覆於複數個矽晶片之表面，以製作成複數個試片，其中，該等矽晶片之面積較佳為1 cm×1 cm至5 cm×5 cm之間。
以下茲詳細說明該鋁膠之配製過程。以50－100 g級之鋁膠為例，其包含鋁粉、無機添加劑(例如：玻璃粉、氧化 物)及有機成份(例如：溶劑、黏結劑、分散劑)等成份，經適度攪拌之後，再以混合裝置(例如：三滾筒機)混練，使鋁膠之成分完全均勻分散，並且先行量測配製完成之鋁膠之基本物性(例如：黏度及凝聚程度(Fineness of Grind，FOG)等)。
參考步驟S22，乾燥該鋁膠。在本實施例中，步驟S22中之該乾燥溫度為150℃至200℃，該乾燥時間為3分鐘至5分鐘。參考步驟S23，燒結(sintering)該鋁膠及該矽晶片。在本實施例中，其係利用一載具承載該矽晶片進入一石英管狀高溫爐中進行該燒結製程。較佳地，該載具係為石英船缽。其中，該石英管狀高溫爐包括一第一燒結區、一第二燒結區及一第三燒結區。
在本實施例中，該鋁膠及該矽晶片依序於該第一燒結區以一第一燒結溫度燒結一第一燒結時間、於該第二燒結區以一第二燒結溫度燒結一第二燒結時間，及於該第三燒結區以一第三燒結溫度燒結一第三燒結時間。較佳地，該第一燒結溫度為700℃至890℃，該第一燒結時間為10秒至20秒；該第二燒結溫度為890℃至950℃，該第二燒結時間為10秒至30秒；該第三燒結溫度為700℃至890℃，該第三燒結時間為10秒至20秒。
其中，鋁膠中之鋁粉屬高活性金屬，其表面會自然形成一氧化薄層，因此在燒結步驟之前該鋁膠係呈絕緣狀態。在燒結過程中，藉由鋁膠中之玻璃粉及添加劑的助熔作用，在極短的時間內，鋁粉顆粒之間產生熔融連結作用， 使原先絕緣狀態之鋁膠，成為導電性良好之鋁膠電極。因此，若鋁膠配方不良或燒結條件不適當，例如：鋁膠中之無機添加劑(玻璃粉、氧化物)或有機成份(溶劑、黏結劑、分散劑)含量設計不當時，都將使鋁膠電極之導電性不佳，甚至呈絕緣狀況。
要注意的是，在步驟S23之後較佳地另包括一表面缺陷檢測步驟，以檢測燒結後該鋁膠之表面缺陷(例如：粉化(powdering)缺陷、鋁球(Al ball)缺陷及顏色變異至少其中之一)。在本實施例中，在該表面缺陷檢測步驟中係檢測燒結後該鋁膠表面之粉化缺陷、鋁球缺陷及顏色變異。
其中，若鋁膠配方不良或燒結條件不適當，例如：鋁膠中之無機添加劑(玻璃粉、氧化物)或有機成份(溶劑、黏結劑、分散劑)含量設計不當時，將使鋁膠在燒結時出現粉化、鋁球及顏色變異等缺陷，藉此即可初步評估及篩選鋁膠之良劣。
參考步驟S24，以一探針電性檢測裝置檢測該鋁膠之電性。其中，在步驟S24中係檢測該鋁膠之一設定間距之電壓、電流及電阻至少其中之一，該設定間距較佳係為0.3毫米至0.5毫米(mm)。在本實施例中，其係以一個四點探針電阻計檢測該鋁膠之電阻，該四點探針電阻計之探針間距為0.5mm。其中，該四點探針電阻計較佳係用以檢測具有較低電壓及較低電流之待測物(例如：太陽能電池)之電阻。在其他應用中，亦可選擇以一個二點探針電阻計檢測該鋁膠之電阻，以判斷該鋁膠電性之良劣。
參考表一，其顯示以本發明之鋁膠檢測方法檢測市售鋁膠(樣本)及20種自行調配之鋁膠(編號：Al－01至Al－20)之燒結後特性分析結果圖。表一包括鋁膠中之鋁粉、無機添加劑及有機成份之重量百分比含量(wt%)，以及燒結條件、最低電阻、表面缺陷及良劣判斷。其中，檢測溫度：25.2±0.2℃；燒結條件：第一燒結溫度：750℃，第一燒結時間：15秒(sec)；第二燒結溫度：950℃，第二燒結時間：20秒、25秒及30秒；第三燒結溫度：750℃，第三燒結時間：15秒。
由表一之結果顯示，本發明之鋁膠檢測方法確實可以簡單有效地檢測鋁膠之良劣(包括：粉化缺陷、鋁球缺陷及電阻大小)，並減少鋁膠配製時之摸索時間，更大幅減少檢測時所需之矽晶片材料之浪費。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
1‧‧‧習知太陽能電池
11‧‧‧銀電極
12‧‧‧鋁層
13‧‧‧銀鋁電極
14‧‧‧矽晶片
圖1A顯示習知太陽能電池之銀電極側前視示意圖；圖1B顯示習知太陽能電池之銀鋁及鋁電極側前視示意圖；及圖2顯示本發明太陽能電池用鋁膠之檢測方法之流程 圖。
(無元件符號說明)

Claims (13)

  1. 一種太陽能電池用鋁膠之檢測方法，包括以下步驟：(a)塗覆一鋁膠於至少一矽晶片之一表面；(b)乾燥該鋁膠；(c)燒結(sintering)該鋁膠及該矽晶片；及(d)以一探針電性檢測裝置檢測該鋁膠之電性；其中在步驟(d)中係檢測該鋁膠之一設定間距之電壓、電流及電阻至少其中之一，而該設定間距係為0.3毫米至0.5毫米。
  2. 如請求項1之方法，其中在步驟(a)中係所使用之該矽晶片之面積為1 cm×1 cm至5 cm×5 cm。
  3. 如請求項1之方法，其中在步驟(a)中係以網版塗覆方法塗覆該鋁膠於該矽晶片之該表面。
  4. 如請求項1之方法，其中在步驟(b)中之乾燥溫度為150℃至200℃，乾燥時間為3分鐘至5分鐘。
  5. 如請求項1之方法，其中在步驟(c)中係於一石英管狀高溫爐中進行該燒結製程。
  6. 如請求項5之方法，其中在步驟(c)中係利用一載具承載該矽晶片，以進入該石英管狀高溫爐中進行該燒結製程。
  7. 如請求項6之方法，其中該載具係為石英船缽。
  8. 如請求項5之方法，其中在步驟(c)中，該石英管狀高溫爐包括一第一燒結區、一第二燒結區及一第三燒結區， 該鋁膠及該矽晶片依序於該第一燒結區以一第一燒結溫度燒結一第一燒結時間、於該第二燒結區以一第二燒結溫度燒結一第二燒結時間及於該第三燒結區以一第三燒結溫度燒結一第三燒結時間。
  9. 如請求項8之方法，其中在步驟(c)中，該第一燒結溫度為700℃至890℃，該第一燒結時間為10秒至20秒；該第二燒結溫度為890℃至950℃，該第二燒結時間為10秒至30秒；該第三燒結溫度為700℃至890℃，該第三燒結時間為10秒至20秒。
  10. 如請求項1之方法，其中在步驟(c)之後另包括一表面缺陷檢測步驟，以檢測燒結後該鋁膠之表面缺陷。
  11. 如請求項10之方法，其中在該表面缺陷檢測步驟中係檢測燒結後該鋁膠表面之粉化(powdering)缺陷、鋁球(Al ball)缺陷及顏色變異至少其中之一。
  12. 如請求項1之方法，其中在步驟(d)中係以一個二點探針電阻計檢測該鋁膠之電阻。
  13. 如請求項1之方法，其中在步驟(d)中係以一個四點探針電阻計檢測該鋁膠之電阻。
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