TWI413263B - 鋁-硼太陽電池接頭 - Google Patents

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Description

鋁－硼太陽電池接頭
本發明係關於一種鋁－硼導體調配物，其為將導電性鋁粒子、含有硼的來源、無機添加劑及玻璃料分散在有機系統而製得。此調配物主要用於網版印刷並適合使用於製造光電伏特裝置。此調配物亦可以於其他方法來施用，例如噴霧、熱熔印刷、噴墨印刷、移轉印刷及經適當改良的有機物之帶積層技術。
太陽電池一般由如矽(Si)之半導體材質製得，其係將日光轉換為有用之電能。一般太陽電池接頭係由薄矽晶圓製得，其中所需的PN接面係藉由將合適之磷源分散磷(P)於P－型矽晶圓而形成。矽晶圓的日光入射側一般塗布抗反射塗層(ARC)以防止日光因反射而損失。此種ARC(抗反射塗層)能增加太陽電池效能。二維電極柵圖案已知為連接於矽之N－側之正向接頭，及主要為鋁(Al)的塗層連接於矽之P－側(接頭背面)。此外，熟知之接頭如銀背面接頭係藉由銀或銀－鋁糊印刷和燒製在矽的N－側焊接標籤製成，使能夠電性地連接晶圓與另一太陽電池模組。此等接頭為PN接面到輸出端之電氣出口。
傳統太陽電池接頭之糊包含鉛玻璃料。在玻璃成分中包含氧化鉛之太陽電池糊係可得到期望之效果(a)降低糊組成物的燒成溫度、與(b)促進與矽基板交互作用及在燒成時幫助形成含矽的低電阻接頭。由於這些及其他理由，氧化鉛乃為許多傳統太陽電池糊的組成物中重要之成分。然而，考慮到環境的因素，現今乃儘可能在糊之組成物中的避免大量使用氧化鉛(以及氧化鎘)。因此，在光電伏特工業需要無鉛以及無鎘之糊組成物，因為太陽電池接頭糊中使用無鉛且無鎘的玻璃可提供所需要的性質。
目前，典型太陽電池矽晶圓約200到300微米厚，且趨勢朝向更薄之晶圓。因為晶圓成本約電池組裝成本之60%，所以工業界尋找接近150微米的更薄之晶片。當晶圓厚度減少時，則會因燒成應力增加而具有使得晶圓變彎(彎曲)之傾向，其中燒成應力係由於鋁(232×10－7 /℃ @20－300℃)與矽(26×10－7 /℃ @20－300℃)的熱脹係數(TCE)之大幅差異而產生。
已知減少矽晶圓彎曲之方法，包含在網版印刷時減少鋁含量，其造成不完整之背面電場(BSF)層及需較高之燒成溫度以得到相同結果。化學(酸)蝕刻已使用於移除鋁－矽合金，其在燒成鋁糊後形成。這只是另一個導致額外成本的製造步驟。
另一種方式係使用添加劑以減少在鋁層和矽晶圓間熱膨脹的差別。然而，缺點是會降低背面的鈍化品質並附帶地降低太陽電池效能。部分覆蓋法，只在晶圓背部一部分塗布鋁，已被使用於背面電場中以對抗彎曲，但卻造成電池效能降低。
最後，另一種減少或去除彎曲的傳統方法為：在燒成後，將完成的太陽電池自室溫冷卻至－50℃歷數秒。藉著鋁－矽糊基質這樣的塑膠變形來大幅消除彎曲，但這代表另一個額外的步驟，且具有因熱應力而導致破裂的高度危險。
因此，在光電伏特工業上乃需要一種具有低彎曲、高效能鋁背面電場之太陽電池接頭、製造此接頭之方法和形成這種BSF之鋁糊。
本發明提供一種鋁－硼糊，應用於具有p＋和n＋層之矽太陽電池來形成背面電場(BSF)及發射體。藉由燒成糊以消除或減少超薄矽晶圓彎曲來形成摻雜硼之鋁接頭，藉低串聯電阻(Rs )、高並聯電阻(Rsh )、高效率(η)和高填充因子(FF)之測量改良太陽電池之可靠性和電性能，又減少破損。
通常，本發明包含一太陽電池其包括接頭。接頭由混合物製成，其中在進行燒成之前，混合物包括至少一種鋁源，至少一種硼源，和約0.1至10wt%之玻璃成分。鋁的含量為混合物之約50 wt%至約85 wt%，及硼的含量為混合物之約0.05至約20 wt%。
本發明之另一實施例為太陽電池包括矽晶圓、鋁和硼，其中在矽晶圓內部約0至約5微米之深度處，所結合的鋁和硼(Al＋B)濃度為每立方公分(cm3 )含約1018 至約1020 個原子。
本發明之組成物和方法，藉由充分交互作用、鍵結及在接頭背面(BSF)成分間形成接頭來克服先前技術之缺點，一般而言，矽和鋁透過適當調配之鋁－硼糊。將含有鋁、硼和玻璃成分之導電糊印刷在矽基板上，且燃燒以熔化玻璃、燒結金屬並提供鋁摻雜進矽晶圓達數微米深。在燒成時，在背面接頭形成p＋層，其係被Al－Si共熔層所覆蓋，接著又被鋁層覆蓋(其可包含硼)。
本發明之前述和其他特徵在後文會更完整描述且特別地在申請專利範圍中指出，在下文中將詳細說明本發明之一些實施例，然而其為用來描述本發明，且可依照本發明之原則使用一些不同之方法。
廣泛地，本發明提供包括接頭之太陽電池。接頭由混合物所組成，其中在進行燒成之前，混合物包括至少一種鋁源，至少一種硼源和約0.1至約10wt%之玻璃成分。鋁的含量為混合物之約50 wt%至約85 wt%，及硼的含量為混合物之約0.05至約20 wt%。
本發明之其他實施例，太陽電池包括矽晶圓、鋁和硼，其中在矽晶圓內部約0至約5微米之深度處，所結合的鋁和硼(Al＋B)濃度為每立方公分(cm3 )含約1018 至約1020 個原子。
本發明之其他實施例，太陽電池包括矽晶圓、鋁和硼，其中在矽晶圓內部約0至約5微米之深度處，所結合的鋁和硼(Al＋B)濃度為每立方公分(cm3 )含約1018 至約1020 個原子。
鋁背面接頭與Si和Ag/Al之背面接觸層兩者相接觸。在背面接頭金屬成分較佳包括鋁、硼和數種型式中之一種玻璃成分。以鉍為主之玻璃和鹼性矽酸鈦玻璃使用於太陽電池接頭時，各具有一些優於先前技藝之優點。
廣泛地，包含鋁和玻璃粉之厚薄膜糊，用於製造以矽為主之太陽電池之背部接頭，把因暴露於光線下而產生之電流傳導至外部負荷。糊一般應用於網版印刷，亦可使用例如擠壓、移轉印刷、噴墨印刷和熱熔印刷之方法。可應用帶積層技術進一步適當地有機改良本發明之混合物。具有網版印刷的前接頭之太陽電池，其燒成至相對低溫(550℃至850℃之晶圓溫度；爐溫設在650℃至1000℃)以在摻雜鋁之矽晶圓之P側和以鋁為主之糊間形成低電阻接頭。製造太陽電池之方法亦可由此規畫。
由於摻雜Al(p＋ )之磊晶地生長矽層(其因改良背面電場而增加太陽電池效能)的大範圍熔化和再固化，使用含鋁和含玻璃之背面接頭在太陽電池背面形成低歐姆電阻接頭。為了最佳化效能，厚的p＋ 再生長區域被認為是理想的。亦相信從磊晶成長之p＋ 層排除金屬不純物會使載體壽命提高。相信這兩個因素增加開放電流電壓，而且更重要的，當整體電阻率增加時，開放電流電壓只有稍微下落。因此，由於在鋁背面接頭形成堅固的磊晶再生長p＋ 層而改良太陽電池效能。
在燒成期間，背面接頭藉由液相磊晶在矽基層形成p＋ 層。其在鋁－矽(Al－Si)熔體再固化期間發生。無高鉍鉛和無鎘之玻璃由於其在相對於低溫時極佳的流動特性，可以低燒成溫度製造前接頭。鹼性矽酸鈦玻璃為獲得低燒成溫度之另一途徑。雖然因為環境因素避免使用鉛玻璃，但由於其為表現某些性質之唯一途徑，例如極度低熔化和潤溼玻璃，有時仍會使用它們。相對地高矽、無低鉍鉛和無鎘之玻璃提供背面接頭適當之性質，且沒有與背面的Si有過度之交互作用。相同地，無高鉍鉛和無鎘之玻璃可用最佳之與矽和Al層間之交互作用，在矽背面形成適當之無鉛的銀背面接頭。
廣泛地解釋，本發明之糊包括鋁、硼和玻璃。每一調配物詳細描述於後文。
玻璃糊 。糊 包含約0.1至約10wt%之玻璃成分，較佳為0.2至約5wt%。玻璃成分在燒成前包括一種或以上玻璃組成物。在一個實施例中，各玻璃組成物包含氧化玻璃粉，其包括Bi2 O3 、B2 O3 和SiO2 。在另一實施例中，玻璃組成物包括鹼性氧化物(TiO2 和SiO2 )。在第三實施例中，玻璃組成物包括PbO。特別地，在本發明各種實施例中，背面接頭之玻璃組成物可由表1至3得知。名詞「20三價氧化物」意謂一或多個元素的三價氧化物，其中元素選自於由Al、Ge、In、Sc、Y和具有原子數為57至71之元素所組成之群組。在調配糊時，玻璃粉通常具有約為0.5至約10微米之顆粒大小，儘管其他技藝中已知的顆粒大小也可使用。
查閱表1至3，超過一種玻璃組成物可以使用，且也可規畫包括在同一表中不同欄之數量的組成物。假如使用第二組成物，玻璃組成物之比例可改變以控制糊與矽交互作用程度、太陽電池最終之性質及控制矽晶圓彎曲。例如，在玻璃成分中，第一和第二玻璃組成物可存在於重量比約為1：20至約20：1，且較佳約為1：5至約5：1。玻璃成分較佳包含無鉛或鉛氧化物，及無鎘或鎘氧化物。然而，在某些實施例中PbO之性質無法被取代，這種實施例有利的含有PbO。名詞如「Li2 O＋Na2 O＋K2 O」意謂Li2 O、Na2 O和K2 O之總含量落在特定範圍中。
在較佳之實施例玻璃成分包括：約12至約50mol%之Bi2 O3 、約25至約65 mol%之SiO2 、約5至約15mol%之B2 O3 、約4至約26mol%之K2 O、TiO2 ，其中TiO2 含量不超過約10 mol%與元素選自於由Li、Na、K、Sb及其組合物所組成的群組之氧化物，其條件為組合總量不超過約40 mol%，較佳至少1mol%之組合物。在包含鹼氧化物之較佳實施例中，玻璃成分包括約1至約15 mol%之Li2 O、約8至約25 mol%之Na2 O、約3至約25 mol%之K2 O、約8至約22 mol%之TiO2 、約25至約50 mol%之SiO2 、約2至約18mol%之V2 O5 和約0.25至約5 mol%之P2 O5 ，以及更進一步包括不超過約20 mol%之氟。
在另一較佳實施例中，組成物可包括一種或以上之下列物，只要下列氧化物之含量不超過指示之數量(mol%)：Li2 O(15%)、Na2 O(25%)、K2 O(25%)、TiO2 (22%)、SiO2 (60%)、V2 O5 (18%)、(Sb2 O5 ＋V2 O5 ＋P2 O5 )之總量和F(15%)。
最佳之實施例為如上文所述使用無鉛和無鎘之玻璃。然而，當需要其他非鉛玻璃所無法得到之性質時，則玻璃成分可包括一種或以上之下列物，只要下述氧化物不超過指示之數量(mol%)：PbO(65%)、SiO2 (30%)、B2 O3 (30%)、ZnO(25%)，及元素選自於由Al、Ga、In、Sc、Y、La(25%)和(TiO2 ＋ZrO2 )(5%)組成之群組之三價氧化物，其條件為(B2 O3 ＋SiO2 )之總量不超過45%。含鉛玻璃成分可進一步包括約0.1至約8mol%之Al2 O3 。
金屬成分 。在太陽電池接頭中金屬必須具導電性。在背面接頭中，金屬成分包括鋁。鋁金屬成分可以任何適當形式引入，包含鋁金屬粉、鋁合金、鋁鹽與有機金屬鋁、鋁氧化物及含鋁玻璃。使用在糊之鋁粒子可為球形、薄片或提供於膠體懸浮液中，及亦可使用前述之組合物。調配糊時，金屬粉通常具有粒子大小為約0.1至約40微米，較佳為小於10微米。例如糊可包括約80至約99wt%之球形鋁粒子或者約75至約90wt%之鋁粒子和約1至約10wt%鋁薄片。或者，糊可包括約75至約90 wt%之鋁薄片和約1至約10 wt%之膠體鋁，或約60至約95 wt%之鋁粉末或鋁薄片，及約0.1至約20 wt%之膠體鋁。鋁粒子之適當市售實例可由Alcoa,Inc.、Pittsburgh,PA、Ampal Inc.、Flemington,NJ及德國ECKA Granulate GmbH & Co.KG,of Frth獲得。
可使用鋁合金，包含鋁和選自於由硼、矽、鎵、銦、銻和鎂所組成之群組。在一個實施例中，提供鋁和硼兩者之合金，即鋁硼合金，其中包括約60至約99.9wt%之鋁和約0.1至約40wt%之硼。在較佳實施例中，鋁硼合金包含0.2wt%之B，提供鋁和硼兩者於混合物可使用超過98wt%之糊混合物。在另一較佳實施例中，一種或以上之Al－Si、Al－Mg、Al－Ga、Al－In、Al－Sb、Al－Sn和Al－Zn合金可組成高達50wt%之混合物。
硼源可為硼金屬粉、硼合金、硼鹽、硼酸、有機金屬硼、氧化硼及含硼之玻璃。前述之組合亦可使用。特別地，硼源可為硼酸鈉、硼酸鈣、硼酸鉀、硼酸鎂、包含B2 O3 之玻璃及其組合物。在較佳實施例中，有機金屬硼溶液可被使用於提供硼，其中硼不超過糊混合物的約5wt%。
Al－B糊可被使用於形成數微米厚p＋ BSF，其具有活性峰摻雜濃度為每立方公分約1019 至約1020 個原子；可得到高於傳統Al糊一或二級之大小(例如在每立方公分1018 原子之等級)。此新Al－B糊使用在Si中固體溶解度較高之硼，以此增加Al溶解於Si的量。因此Al－B糊可使BSF在形成時堆疊成更薄的層、減少彎曲及開發太陽電池中鋁清除雜物之性質以改良少數載體之壽命而不失去Al－Si層之良好的歐姆接觸性質。第1圖顯示使用分散電阻測量法測量經過Al－B合金處理後在矽中p＋ 載體濃度。分散電阻數據顯示p＋ 載體濃度之變化係由於因Al－B合金處理所造成之粗糙度所致。
有機載具 。在此之糊包含載具或載體，其通常為樹脂溶於溶劑之溶液及，經常地，溶劑溶液包含樹脂和搖溶劑兩者。糊的有機部分包含(a)至少約80wt%之有機溶劑；(b)高達約15wt%之熱塑性樹脂；(c)高達約4wt%之搖溶劑及(d)超過約2wt%之潤濕劑。亦可規劃超過一種溶劑、樹脂、搖溶劑和/或潤濕劑。雖然對有機部分之固體部分的重量比能有多種變化，一個實施例包含固體部分對有機部分之的重量比自約20：1至1：20，較佳為約15：1至1：15，更佳為約10：1至1：10。
乙基纖維素為常用之樹脂。然而，可使用之樹脂例如乙基羥乙基纖維素、木松脂、乙基纖維素和環氧酚樹脂之混合物、低級醇的聚甲基丙烯酸酯類和乙二醇單乙酸酯之單丁基醚。溶劑具有適當的沸點(1atm)從約130℃至約350℃。普遍地使用之溶劑包含萜烯類例如α－或β－萜品醇或較高沸點之醇例如Dowanol(單乙醚一縮貳[乙二醇])，或具有其他溶劑之混合物例如丁基(Carbitol)(單丁醚一縮貳[乙二醇])、二丁基Carbitol(二乙醚一縮貳[乙二醇])、丁基Carbitol醋酸(醋酸單丁醚一縮貳[乙二醇])、伸己二醇、Texanol(2,2,4－三甲基－1,3－戊二醇單異丁酯)和其他醇酯類、煤油和酞酸二丁酯。載具可包含有機金屬化合物，例如以鋁或硼為主之化合物以修正接頭。N－Diffusol為安定之液體，其以具有擴散係數相似於元素磷之n－型擴散劑製備。可調配這些及其他溶劑來得到各種組合以滿足各種應用所期望的粘度及揮發性需求。其它分散劑、界面活性劑和流變修正劑，通常用於厚薄膜糊之調配物，也包含在內。這類產品之市售樣品包括下列任一註冊商標所販售者：Texanol(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN)、Dowanol和Carbitol(Dow Chemical Co.,Midland,MI)、Triton(Union Carbide Division of Dow Chemical Co.,Midland,MI)、Thixatrol(Elementis Company,Hightstown NJ)和Diffusol(Transene Co.Inc.,Danvers,MA)。
通常一般所使用的有機搖溶劑為氫化蓖麻油及其衍生物。搖溶劑並非一直需要的，因為溶劑連接於存在於任何懸浮液中的剪切薄片而可以此考量適當的單獨存在。再者，潤溼劑可使用在例如脂肪酸酯，例如二油酸N－動物脂(tallow)－1,3－二胺丙酯、N－動物脂三亞甲二胺二醋酸、N－椰油(coco)三亞甲二胺、β二胺、N－油基三亞甲二胺、N－動物脂三甲亞二胺、二油酸N－動物脂三甲亞二胺酯及其組合物。
應記住前述組成物之範圍為較佳的而且不企圖用於限制該範圍，一般熟悉此技藝之人士可分辨出這些範圍可依照製程及形成最終產物之特定應用、特定成分及條件而改變。
其他添加劑 。其它無機添加劑可加入在糊中，在進行燒成之前，根據糊之重量其範圍為約1至約30wt%，較佳約2至約25 wt%及更佳為約5至約20 wt%。其他添加劑例如黏土、細矽酮、矽石或碳粉、或其組合物，可添加來控制鋁和硼對矽之反應性。一般黏土經過煅燒亦適合。低熔點金屬添加劑之細粒子(即元素金屬添加劑不同於金屬氧化物)可加入如Pb、Bi、In、Ga、Sn、Sb和Zn及其合金與至少一種其他金屬，以提供接頭低燒成溫度或是加寬燒成窗。
在期望之範圍中，玻璃混合物(a)或結晶添加劑之混合物(b)，與一或更多結晶添加劑之混合物(c)能以期望的組成物之範圍來調配玻璃成分。其目標為減少彎曲和改良太陽電池之電效能。例如，第二相結晶材料例如Bi2 O3 、Sb2 O3 、In2 O3 、Ga2 O3 、SnO、ZnO、SiO2 、ZrO2 、Al2 O3 、B2 O3 、V2 O5 、Ta2 O5 、各種矽酸鋁、矽酸鉍(例如12Bi2 O3 ．SiO2 、2Bi2 O3 ．SiO2 、3Bi2 O3 ．5SiO2 、Bi2 O3 ．4SiO2 、6Bi2 O3 ．SiO2 、Bi2 O3 ．SiO2 、2Bi2 O3 ．3SiO2 )、鈦酸鉍(例如Bi2 O3 ．2TiO2 、2Bi2 O3 ．3TiO2 、2Bi2 O3 ．4TiO2 和6Bi2 O3 ．TiO2 )、各種釩酸(例如MgO．V2 O5 、SrO．V2 O5 、CaO．V2 O5 、BaO．V2 O5 、ZnO．V2 O5 、Na2 O．17V2 O5 、K2 O．4V2 O5 、2Li2 O．5V2 O5 )與釩酸鉍(例如6Bi2 O3 ．V2 O5 、BiVO4 、2Bi2 O3 ．3V2 O5 和BiV3 O9 )、鈦酸鉍釩(例如6.5Bi2 O3 ．2.5 V2 O5 ．TiO2 )、鈦酸鋅(例如2ZnO．SiO2 )、矽酸鋅(例如ZnO．SiO2 )、矽酸鋯(例如ZrO．SiO2 )及其反應產物與其組合物可被添加於玻璃化合物來調整接觸性質。然而，上述氧化物之總量必須落在各揭露之實施例中之特定範圍。
糊之製備 。根據本發明之糊通常可在行星式混合器中製備。使用的載體之數量和形式主要決定於最終期望之調配物粘度、糊的磨細程度和期望之濕印刷厚度。根據本發明製備之組成物中，無機固體粒子與載具混合而且用適當之設備分散，例如行星式混合器，形成懸浮液，所得到之組成物，在由Brookfield黏度計HBT決定之剪切率為9.6sec－1 、主軸14、量測溫度在25℃之粘度範圍為約100至約500kcps，較佳為約300至400kcps。
糊之印刷和燒成 。本發明之太陽電池背面接頭之製法包括：(1)於背面已塗布及乾燥銀背面接頭糊矽晶圓之P側塗布Al－B糊(2)乾燥糊，和(3)塗布前接頭銀糊，和(4)共同燒成前接頭、銀背面接頭和Al－B背面接頭。以銀背面接頭Ag糊、Al－B背面接頭糊和Ag前接頭糊印刷之太陽電池於適當之溫度燒成，如爐設定溫度約650至950℃；或約550至850℃之晶圓溫度。在燒成期間，當晶圓溫度上升超過Al－Si共熔溫度577℃時，背面接頭Al和B從基板溶於Si而形成液態Al－B－Si層。進一步加熱至尖峰溫度時，此Al－B－Si液體連續溶解基板Si。在冷卻期間，Si自Al－B－Si熔體沉澱回來。沉澱Si在Si基板底層生長結晶層且形成p＋ 層。當冷卻之熔體到達Al－Si共熔之溫度時，殘留之液體冷凍做為Al－Si共熔層。p＋ 層被認定為提供背面電場(BSF)，其增加太陽電池效能。在Al－B背面接頭之玻璃應與Al(和/或Al－B材質)和矽最佳地交互作用而沒有過分的影響有效之BSF層形成。
背面接頭製法 。根據本發明之太陽電池接頭可藉由使用揭露於此之任意Al－B糊製造，混合鋁粉、含硼原料、與表1、2和3之玻璃組成物，藉由例如網版印刷施用於預先塗布銀背面接頭糊之矽基板P側至期望之潤濕厚度，例如，從約30至50微米。接著於前側印刷前面接頭Ag糊。
通常，如下製造前面接頭、背面接頭和銀背面接頭。自動網版印刷技術可使用200至325網目篩。在燒成前，在200℃或以下乾燥印刷圖案，較佳為約120℃約5至15分鐘。在空氣中，帶狀輸送爐內，本發明之乾燥的印刷Al－B背面接頭糊可與銀背面接頭和前面接頭銀糊共燒成於尖峰溫度歷至少1秒以上至約5分鐘。
若需要可使用氮氣(N2 )或其他惰性大氣，但並非必須的。燒成通常根據溫度外形，在約300℃至約550℃將燒光有機物質，爐溫設定尖峰期間約650℃至約1000℃持續至少約1秒，雖然，當在低溫燒成時，較長燒成時間如高達1、3或5分鐘是可能的。例如可使用三區域燒成外形，在帶狀速度每分鐘約1至約4公尺(40－160吋)。自然地，根據本發明可想像燒成排列具有較多於3區域，包含4、5、6和7或較多之區域，每一區域長度約5至約20吋及燒成溫度650至1000℃。
實例 。使用於下列實例之多結晶矽晶圓為243立方公分和約180微米厚。這些晶圓在Si的N側塗布氮化矽抗反射塗布層。晶圓之薄片電阻率約1Ω－cm。本發明範例的玻璃於表4中。
表5範例Al－B之調配物，由表4之玻璃加上常用的2至5微米之銀粉或薄片和4至10微米鋁(或鋁硼粉)、Cabosil、有機硼和鈦溶液、Anti－Terra204、有機載具和Texanol來製造而成。黏土為Na0.3 (Mg,Li)3 Si4 O10 (OH)2 其經煅燒以去除水分，然後用傳統方法磨碎(球磨)，以比例為40wt%經煅燒之粘土、59 wt%之萜品醇和1 wt%之Anti－Terra204來潤濕。Anti－Terra204為潤濕劑可由德國BTK－Chemie GmbH,Wesel市售獲得。Cabosil為燻過的矽石可由Cabot Corportion,Billerica MA市售獲得。乙氧化硼和原鈦酸四乙酯可由Sigma－Aldrich,Dallas,Texas市售獲得。載具A為Texanol(85.3%)、乙基纖維素樹脂(9.5%)、Thixatrol－ST(3.3%)和三硝基甲苯－X－100(Triton－X－100)(1.9%)混合。載具B為Texanol(88%)和Thixatrol－ST(12%)混合。
表5中的範例Al－B背面接頭糊，印刷於預塗布背面銀/鋁糊CN33－451之矽太陽電池上，其可由Ferro Corporation,Cleveland,Ohio獲得。兩個糊皆使用200網目篩來印刷。在背面接頭糊乾燥後，可由Ferro Corporation,Cleveland,Ohio獲得之前面接頭糊CN33－455，其印刷使用具有指線(finger lines)100微米之開口和在線間間隔為約2.8mm之280網目篩。使用具有帶速每分鐘為約3米(120吋)、溫度分別設為780℃、830℃和920℃之3區域紅外線(IR)帶狀爐共燒成印刷晶圓。各區域之長分別為7吋、16吋和7吋。前面接頭的Ag線燒成之指寬為約120至170微米及燒成厚度為約10至15微米。
先前技藝「低彎曲」鋁糊(可由Ferro CN53－101市售獲得)為根據本發明使用Ampal 3510鋁粉與鋁硼糊並排而燒成。約1.7克之各糊印刷於矽晶圓上。一些太陽電池之電氣特性可由太陽測試器(Model 91193－1000,Oriel Instrument Co.,Stratford,CT)依據ASTMG－173－03，在太陽輻射在AM 1.5時來測量。所得到之太陽電池電氣性質置於表6，其顯示相同晶圓之一般太陽電池電氣性質使用本發明Al－B糊和先前技術低彎曲鋁糊之比較。
在表6中，Jsc表示電流密度，Voc表示為在零輸出電流之開放電流電壓，效能(Eff)表示已知之先前技術。因而，本發明在較廣闊之形態時不限制於特定之細節及在此顯示與描述說明之實施例。如前所述，可做出各種不同修正而不違反本發明構想之如申請專利範圍及其相同物來所界定的精神與內容。
第一圖顯示根據本發明之太陽電池接頭矽晶圓內之深度與鋁和硼結合濃度之圖示。

Claims (18)

  1. 一種太陽電池，其係包括由混合物製成之接頭，其中在進行燒成之前，該混合物為包括：a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；及c.約0.1至約10wt%之玻璃成分，其中鋁的含量為混合物之約50wt%至約85wt%，且其中硼的含量為混合物之約0.05至約20wt%，其中玻璃成分未刻意地添加任何形式的鉛且其包含：約5至約85mole%之B2 O3 ，約5至約75 mole%之(SiO2 +B2 O3 )，以及ZnO，其中ZnO之含量不超過約55 mole%。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中鋁源為選自於由鋁金屬粉、鋁合金、鋁鹽、有機鋁、鋁氧化物及含鋁玻璃所組成之群組。
  3. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中硼源為選自於由硼金屬粉、硼合金、硼鹽、硼酸、有機硼、氧化硼及含硼之玻璃所組成之群組。
  4. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中鋁源為鋁、與選自於由硼、矽、鎵、銦、銻、錫、鋅和鎂所組成之群組中的金屬之合金。
  5. 如申請專利範圍第4項之太陽電池，其中鋁合金包括約60至約99.9wt%之鋁和約0.1至約40wt%之硼。
  6. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中玻璃成分進一 步包括選自於由具有原子數從57至71之元素、Al、Ga、In、Sc和Y及其組合物組成之群組之元素之三價氧化物，其條件是所結合的此類三價氧化物之總量為不超過約25 mole%。
  7. 如申請專利範圍第6項之太陽電池，其中玻璃成分進一步包括選自於由Li、Na、K、Sb及其組合物所組成之群組之氧化物，其條件是所結合的此類氧化物之總量不超過40 mole%。
  8. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中玻璃成分包括：a.約12至約50 mole%之Bi2 O3 ，b.約25至約65 mole%之SiO2 ，c.約5至約15 mole%之B2 O3 ，及d.約4至約26 mole%之K2 O。
  9. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中混合物進一步包含選自於由SiO2 、Sb2 O3 、In2 O3 、Ga2 O3 、SnO、ZnO、ZrO2 、Al2 O3 、B2 O3 、Na0.3 (Mg,Li)3 Si4 O10 (OH)2 硼酸及其化合物所組成之群組。
  10. 如申請專利範圍第1項之太陽電池，其係包括矽晶圓、鋁和硼，其中在於燒成之後的矽晶圓內部約0至約5微米之深度處，該所結合的(Al+B)之濃度為每立方公分含約1018 至約1020 原子。
  11. 一種太陽電池，其係包括由混合物製成之接頭，其中在進行燒成之前，該混合物為包括：a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；及 c.約0.1至約10wt%之玻璃成分，其中鋁的含量為混合物之約50wt%至約85wt%，且其中硼的含量為混合物之約0.05至約20wt%，其中玻璃成分未刻意地添加任何形式的鉛且其包括：a.約5至約55mole%之(Li2 O+Na2 O+K2 O)，b.約2至約26 mole%之TiO2 ，及c.約5至約75 mole%(SiO2 +B2 O3 )。
  12. 如申請專利範圍第11項之太陽電池，其中玻璃成分進一步包括約0.25至約25 mole%之(V2 O5 +P2 O5 +Sb2 O5 )。
  13. 一種太陽電池，其係包括由混合物製成之接頭，其中在進行燒成之前，該混合物為包括：a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；及c.約0.1至約10wt%之玻璃成分，其中鋁的含量為混合物之約50wt%至約85wt%，且其中硼的含量為混合物之約0.05至約20wt%，，其中玻璃成分未刻意地添加任何形式的鉛且其包括：a.約1至約15mole%之Li2 O，b.約8至約25mole%之Na2 O，c.約3至約25mole%之K2 O，d.約8至約22mole%之TiO2 ，e.約25至約50mole%之SiO2 ，f.約2至約18mole%之V2 O5 ，及g.約0.25至約5mole%之P2 O5 。
  14. 一種太陽電池，其係包括由混合物製成之接頭，其中在進行燒成之前，該混合物為包括：a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；及c.約0.1至約10wt%之玻璃成分，其中鋁的含量為混合物之約50wt%至約85wt%，且其中硼的含量為混合物之約0.05至約20wt%，其中玻璃成分包括約15至約75 mole%之Pb和約5至50 mole%之(B2 O3 +SiO2 )。
  15. 如申請專利範圍第14項之太陽電池，其中玻璃成分進一步包括約1至約20 mole%之三價氧化物，其中元素為選自於由具有原子數從57至71之元素、Al、Ga、In、Sc和Y及其組合物所組成之群組。
  16. 如申請專利範圍第14項之太陽電池，其中玻璃成分包括：a.約50至約65mole%之PbO，b.約24至約45mole%之(B2 O3 +SiO2 )，和c.進一步包括至少一種氧化物，其中該氧化物之含量不超過指示數量mole%且選自於由Al2 O3 (8%)、ZnO(25%)和ZrO2 (5%)所組成之群組。
  17. 一種太陽電池板，其係包括如申請專利範圍第1項之太陽電池。
  18. 一種太陽電池接頭之製法，其係包括將含鋁和硼之糊施加於矽晶圓及將該糊於以燒成，其中在進行燒成之前，該糊包括： a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；及c.約0.1至約10wt%之玻璃成分，其中鋁的含量為混合物之約50wt%至約85 wt%，且其中硼的含量為混合物之約0.05至約20 wt%，以及其中玻璃成分未刻意地添加任何形式的鉛且其包含：約5至約85mole%之B2 O3 ，約5至約75 mole%之(SiO2 +B2 O3 )，以及ZnO，其中ZnO之含量不超過約55 mole%。
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