TWI453930B - 太陽能電池裝置及其製造方法 - Google Patents

太陽能電池裝置及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI453930B
TWI453930B TW99136641A TW99136641A TWI453930B TW I453930 B TWI453930 B TW I453930B TW 99136641 A TW99136641 A TW 99136641A TW 99136641 A TW99136641 A TW 99136641A TW I453930 B TWI453930 B TW I453930B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
glass
solar cell
layer
silver
electrode
Prior art date
Application number
TW99136641A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201126731A (en
Inventor
Yuji Akimoto
Masami Nakamura
Naoto Shindo
Tadashi Kanasaku
Original Assignee
Shoei Chemical Ind Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43587337&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI453930(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Shoei Chemical Ind Co filed Critical Shoei Chemical Ind Co
Publication of TW201126731A publication Critical patent/TW201126731A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI453930B publication Critical patent/TWI453930B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

太陽能電池裝置及其製造方法
本發明關於一種太陽能電池裝置，其具有使用一種含有玻璃料、與包含銀作為主成分之導電粉的燒製型導電糊形成之電極，及其製造方法。
習知上一般太陽能電池裝置具矽半導體基板、擴散層、抗反射膜、後電極及前電極(以下有時稱為「光接收電極」)。特別是在形成前電極時，電極係使用混合包含銀作為主成分之導電粒與玻璃料、有機媒液等而製成之導電糊，藉網版印刷、刻板印刷等形成。
至於一個實例，在第1圖所示之結晶矽太陽能電池中，其在p-型結晶矽基板4(具稱為紋理結構之凹凸表面結構而形成)之前表面(光接收表面)區域中形成擴散層3。將雜質[如磷(P)]自其光接收表面擴散至半導體基板4中而形成之擴散層3為導電型式與半導體基板4相反之區域(在本實例中將相反之導電型式解釋為n-型)。n-型擴散層3係例如藉由將半導體基板4置於擴散爐中，及將其在氧氯化磷(POCl3 )等之中加熱而形成。在此擴散層3上由氮化矽、氧化矽、氧化鈦等形成絕緣抗反射膜2以提供抗反射功能，同時保護太陽能電池裝置。例如在氮化矽(以下稱為”SiN”)之情形，該膜係使用矽烷(SiH4 )與氨(NH3 )之混合氣體藉電漿CVD等形成。考量此折射率與半導體基板4間之差等，其將抗反射膜2形成約5至100奈米之厚度及約1.8至2.3之折射率。
其次藉網版印刷等將上述導電糊以格形式印刷或塗覆在抗反射膜2上，及在約500至900℃燒製形成前電極1。通常在抗反射膜2因導電糊中玻璃料之作用而熔化且在燒製期間移除時達成前電極1與n-型擴散層3間之電接觸。其常被稱為「燒穿(fire-through)」。
後電極5係在半導體基板4之後側上與摻雜鋁等之高濃度p-型BSF(背表面場)層一起形成。
為了達成合適之燒穿，其已較佳地使用抗反射膜2溶解度良好之玻璃作為導電糊中之玻璃料。其中特別是在用於形成前電極之習知導電糊中經常將含有氧化鉛之玻璃用於玻璃料，因為易於調整玻璃軟化點且該玻璃提供良好之基板黏著性(黏著強度)，可相當容易地燒穿及造成優異之太陽能電池特徵。
例如將硼矽酸鉛玻璃料用於日本專利公告第11-213754 A、2001-093326 A、與10-326522 A號所述之用於形成太陽能電池電極之銀糊，而除了硼矽酸鉛玻璃料，日本專利公告第2001-118425 A號揭述硼酸鉛玻璃料。
然而關於上述燒穿，由於在燒製前電極1時玻璃料等之效果變動而在前電極1不穿透抗反射膜2時發生黏著強度變動、及無法在前電極1與半導體基板4之n-型擴散層3間得到安定之歐姆接觸的問題。歐姆接觸不足會在輸出期間造成損失而使太陽能電池之轉化效率低，及電流-電壓特徵下降。
同時如日本專利公告第10-326522 A號之[0004]段、日本專利公告第2004-207493 A號之[0017]段等所述，已知另一個其中過度燒穿亦可能產生不良之電壓特徵的問題。由於如上所述，抗反射膜2之厚度不可在約5至100奈米之外，如果前電極1穿透抗反射膜2然後通過下方之n-型擴散層3而侵入半導體基板4，則p-n接面可能破裂，及可能負面地影響得自電流-電壓特徵測量之填充因數(fill factor,FF)。如果未來為了改良效率而使n-型擴散層3更薄，則可能更難以控制此穿透。
第2圖顯示經穿透電子顯微鏡(TEM)觀看之市售太陽能電池基板的前電極與半導體基板間界面。此市售太陽能電池將鉛玻璃用於前電極。在第2圖中，含有得自導電糊之銀成分的鉛玻璃層6存在於前電極層1a與SiN層2(其為抗反射膜)之間，且此玻璃層之部分7穿透SiN層2而接觸矽基板(或n-型擴散層)4，但是在部分8則燒穿太多，且可見到玻璃成為侵入半導體基板4內部深處之突出。
至於另一個議題，近年來提升之環境意識已導致希望將太陽能電池轉換成無鉛材料及零件。因此為了提供優異之太陽能電池特徵，現正發展提供如同傳統鉛玻璃之易於調整玻璃之軟化點、基板黏著性(高黏著強度)良好、及燒穿良好的替代材料及零件。
例如已嚐試使用日本專利公告第2001-118425 A號之硼矽酸鋅玻璃料、日本專利公告第10-326522 A號之硼矽酸鉍與硼矽酸鋅玻璃料、日本專利公告第2008-543080 A號(WO 2006/132766號專利之日文翻譯)之硼矽酸鹽玻璃料、及日本專利公告第2009-194121 A號之硼酸鋅玻璃料形成前電極。然而本發明人之研究顯示即使是使用此種無鉛玻璃，有時仍難以控制燒穿(包括燒穿不足之情形)，無法達成歐姆接觸，或者如第2圖，過度燒穿使得部分前電極侵入半導體基板深處。
另一方面，已知碲玻璃為用於螢光映像管密封應用之玻璃(日本專利公告第10-029834 A號)以及光纖材料應用(日本專利公告第2007-008802 A號)。通常已知碲玻璃具有低熔點，高耐久性，及容易地將銀溶於固態溶液中，但是與氧化矽之反應性亦極低，且由於近年來矽型抗反射膜已普及，以碲玻璃形成太陽能電池之前電極不受注意。
本發明之一個目的為使用一種不含鉛玻璃之導電糊作為前電極形成用導電糊而提供一種太陽能電池特徵良好之太陽能電池裝置，及提供其製造方法。
本發明包含以下。
(1)一種太陽能電池裝置，其包括藉由對表面上具氮化矽層之半導體基板塗佈一種至少含有導電粉、玻璃料、與有機媒液之導電糊，及燒製塗佈之導電糊而形成之電極，其中該電極具有一種包含前電極層(包含銀作為主成分)玻璃層(包含碲玻璃作為主成分)及氧化矽層(含有多個藉燒製沉澱之銀粒子)之結構。
(2)依照以上(1)之太陽能電池裝置，其中銀粒子係沉澱於接近氧化矽層與氮化矽層間之界面處。
(3)依照以上(1)或(2)之太陽能電池裝置，其中銀粒子為粒度小於或等於100奈米之微粒。
(4)一種製造太陽能電池裝置之方法，其包含藉由對表面上具氮化矽層之半導體基板塗佈一種至少含有導電粉(含有銀作為主成分)、碲玻璃料與有機媒液之導電糊，及燒製塗佈之導電糊而形成以上(1)至(3)中任一項所述之電極。
本發明可得到一種性能與特徵完全相當於或優於習知太陽能電池之太陽能電池，其係藉由使用一種包含銀作為主成分且含有無鉛之碲玻璃之導電糊形成電極而形成，該導電糊未如過去含有任何鉛玻璃。因為對燒製溫度之依附性極小，及無過去由於過度燒穿造成部分前電極深入半導體基板之問題，此外在電極形成期間較易於控制燒製，且該技術亦可應用於較薄太陽能電池及較薄n-型擴散層之製造。
以下解釋本發明之導電糊及太陽能電池裝置的一個具體實例，但是本發明之範圍不受其限制。
首先解釋用於本發明之導電糊。
在用於本發明之導電糊中，其將玻璃料與包含銀作為主成分之導電糊分散於有機媒液中。以下解釋個別成分。
導電糊並未特別地限制，只要其含有銀作為主成分，且可具有如習知地使用之球形、片形或枝形等。除了純銀粉，其可使用在其表面上至少具有銀層之塗銀複合粉及包含銀作為主成分之合金等。導電糊之平均粒度較佳為0.1至10微米。亦可使用平均粒度、粒度分布、形狀等不同之兩種或以上之導電粉的混合物、或銀粉與一種或以上之銀以外導電粉的混合物。對於可與銀粉錯合、合金或混合之金屬並無特別之限制，只要不負面地影響本發明之功能效果，且實例包括鋁、金、鈀、銅、鎳等。然而由導電度之觀點，其希望使用純銀粉。
用於本發明之電極形成導電糊特徵為使用具有氧化碲作為網路形成成分之碲玻璃。其特別適合在太陽能電池之前表面(光接收表面)上形成電極，且將此糊印刷在太陽能電池表面之氮化矽等抗反射膜上，及將其燒製而可得到提供優異電池特徵之電極。
在用於本發明之碲玻璃(以下稱為「Te玻璃」)中，氧化碲本身不形成玻璃，而為形成玻璃之主要結構的網路形成成分，及其含量相對全部玻璃料為25至90莫耳%(如氧化物)。在此含量小於25莫耳%或大於90莫耳%時玻化(vitrification)困難。含量範圍較佳為30至80莫耳%，且更佳為40至70莫耳%。
本發明人之研究已顯示，在使用含有Te玻璃之導電糊形成太陽能電池之前電極時，即使無過去視為達成歐姆接觸所必要之燒穿(穿越SiN層)，仍達成充分之歐姆接觸。
第3圖顯示矽基板與本發明前電極間之界面，如在穿透電子顯微鏡(TEM)下所觀察，而第4圖顯示其一部分之放大圖。包含銀成分之Te玻璃層9存在於前電極層1a與SiN層2之間，但是前電極幾乎不穿越SiN層2。即使是在極少數發生穿越SiN層2之情形，穿透被限制於矽基板4之非常淺區域。具有一系列沉澱微銀粒11之氧化矽層10存在於玻璃層9與SiN層2之間而造成一種與習知結構(如第2圖所示)非常不同之獨特結構。據信在本發明之太陽能電池中，由於如以下所討論得到太陽能電池裝置需要之各種特徵，導電係由與過去不同之導電機構發生，即使是如本發明在前電極層1a穿透SiN層2非常小時。
雖然細節不明確，本發明人認定如下。Te玻璃具有將銀非常容易地溶於固態溶液之性質，使得在形成電極時於燒製期間將大量銀溶於Te玻璃中成為離子。因此如此溶於玻璃中之銀離子繼而逐漸地經玻璃層9擴散至SiN層2中，在電極界面處促進將SiN層2之部分表面層轉化成氧化矽10的氧化-還原反應，同時沉澱而成為非常細微之銀粒11。亦已由能量分散X-射線光譜術(EDS)之測量結果證實在氧化矽層10中銀粒11以外銀成分之存在。其暗示在本發明之電極中，銀成分係以高濃度含有於前電極與n-型擴散層之間，使得即使幾乎不穿越SiN層，在前電極與n-型擴散層之間仍得到充分之歐姆接觸而造成優異之太陽能電池性能。
如此使用含有Te玻璃之導電糊形成太陽能電池之前電極，則前電極不穿越抗反射膜而可得到太陽能電池所需之性質，及由於即使是在電極穿越抗反射膜時仍不深入穿透至矽基板中，其可進一步減小太陽能電池之厚度及進一步減小n-型擴散層之厚度(預期未來需要)。
在本發明之Te玻璃中，氧化碲為形成玻璃網路之網路形成成分，亦希望氧化碲之外包括氧化鎢與氧化鉬之一種或以上作為輔助玻璃網路形成之成分。
氧化鎢與氧化鉬均對擴大Te玻璃之玻化範圍及安定玻璃有所貢獻。如果這些成分之組合含量(如氧化物)小於5莫耳%或大於60莫耳%，則玻化困難。較佳範圍為10至50莫耳%。
鋅、鉍與鋁之一種或以上較佳為包括於本發明之Te玻璃中，及特別希望組合鎢及/或鉬而包括之。
鋅有助於擴大玻化範圍及安定玻璃，但是如果其含量(如氧化物)超過50莫耳%則玻化困難。較佳範圍為5至30莫耳%。
鉍有助於擴大玻化範圍及改良化學耐久性，但是如果其含量(如氧化物)超過25莫耳%則易於形成結晶相而損壞玻璃之安定性。較佳範圍為0.5至22莫耳%。
鋁有助於改良玻璃之化學耐久性，但是在其添加量(如氧化物)大於25莫耳%時無法得到顯著之添加效果。較佳範圍為2至20莫耳%。
另外，為了調整與SiN層之反應性及銀之固態溶解量，在本發明之Te玻璃中可單獨地包括鹼金屬元素(如鋰與鈉)、鹼土金屬元素(如鎂、鈣、鍶與鋇)、及其他元素(如鏑、釔、鈮、鑭、銀、鋯、鈦、硼、鍺、磷與鉭)、或其組合，且其總量(如氧化物)較佳為50莫耳%或更小。
此外，本發明之Te玻璃較佳為具有300至550℃之軟化點。如果軟化點低於300℃則較易發生燒穿，及前電極可能穿透不僅SiN層亦及n-型擴散層，而增加p-n接面破裂之風險。如果軟化點超過550℃則對前電極與抗反射膜間接面界面供應之玻璃不足，使得無法得到上述之獨特結構，歐姆接觸受損，及減小電極之黏著強度。
除了上述之Te玻璃料，在用於本發明之導電糊中可組合Te玻璃以外之玻璃料。為了控制燒製溫度、SiN層反應性等，及控制所獲得太陽能電池裝置之特徵之目的，其可適當地將選自已知玻璃(如SiO2 -B2 O3 玻璃、SiO2 -B2 O3 -ZnO玻璃、SiO2 -Bi2 O3 玻璃、B2 O3 -ZnO玻璃等)之玻璃組合Te玻璃作為Te玻璃以外之玻璃料，且特別希望包括SiO2 -B2 O3 玻璃或SiO2 -B2 O3 -ZnO玻璃。
用於本發明之導電糊中玻璃料可含有用於形成太陽能電池電極之導電糊通常所含有之量，但是例如按每100重量份之導電粉計較佳為0.1至10重量份。如果按每100重量份之導電粉計之玻璃料量小於0.1重量份，則黏著性及電極強度非常低。另一方面，如果其超過10重量份，則有玻璃在電極表面上漂浮，及由於玻璃流入界面中而使接觸電阻增加之問題。
為了達成良好之燒穿，其必須在習知用於形成太陽能電池電極之導電糊中加入特定量之玻璃料，但是在用於本發明之導電糊中可減少玻璃料之量，因為經由異於習知燒穿之機構可達成歐姆接觸，如以上所討論。由於減少玻璃量可得到高導電性前電極，更希望之玻璃料量按每100重量份之導電糊計為0.1至5重量份。
加入用於本發明之導電糊的玻璃料之平均粒度並未特別地限制，但是較佳為0.5至5.0微米。
用於本發明之導電糊本質上不含鉛成分，且特定言之，導電糊之鉛含量為1000 ppm或更小。
其可如所需將常作為添加劑之塑性劑、黏度調整劑、界面活性劑、氧化劑、金屬氧化物、有機金屬化合物等之一種或以上以不損及本發明效果之程度加入本發明之導電糊。
亦可加入申請人提出之日本專利公告第2007-242912 A號所述之銀化合物(如碳酸銀、氧化銀、或乙酸銀)，且為了控制燒製溫度、改良太陽能電池特徵等，亦可適當地加入氧化銅、氧化鋅、氧化鈦等之一種或以上。
用於本發明之導電糊係藉由將上述導電粉、玻璃料與合適添加劑及有機媒液混合在一起，以得到具適合網版印刷或其他印刷方法之流變性之糊、塗料或印墨而形成。
有機媒液並未特別地限制，其可適當地選擇及混合常作為銀糊之媒液的有機黏合劑、溶劑等。有機黏合劑之實例包括纖維素、丙烯酸樹脂、酚樹脂、醇酸樹脂、松脂酯等，而溶劑之實例包括醇、醚、酯、烴、及其他之有機溶劑與水、及其混合溶劑。有機溶劑之量並未特別地限制，且可依照塗佈方法適當地調整成適合將無機成分(如導電粉與玻璃料)保留在糊中之量，但是通常按每100重量份之導電粉計為約5至40重量份。
本發明之太陽能電池裝置係例如如下而製造。
半導體基板較佳為單晶矽或多晶矽，摻雜硼等使得基板呈現某種導電型式(例如p-型)。擴散層係藉由將磷原子等自其光接收表面擴散至半導體基板中而形成，因而形成導電型式相反之區域(例如n-型)，在其上提供氮化矽等之抗反射膜。將鋁糊、銀糊、或銀-鋁糊塗佈在光接收表面之相反基板表面上，及乾燥形成後電極、與高濃度p-型BSF層。然後藉習知方法(如網版印刷)將用於本發明之導電糊塗佈在上述抗反射膜上，在500至900℃之最高溫度乾燥及燒製總共約1至30分鐘之燒製時間，而分解及移除有機媒液成分且同時形成前電極、後電極與BSF層。其不必將前電極與後電極共燃，且前電極可在燒製後電極後形成，或者後電極可在燒製前電極後形成。為了得到較佳之光電轉化效率，半導體基板之光接收表面較佳為具有具凹凸表面(或金字塔狀粗面)之紋理結構。
[實施例]
本發明在以下藉實施例詳細解釋，但是本發明不因而受其限制。
1.預試
(樣品1至130之製備)
將表1-1至表1-4所示組成物之玻璃料以表中所示按每100重量份之銀粉的份數(表中之「份」表示所添加玻璃料之重量份)，共100重量份銀粉一起在由1.6重量份之乙基纖維素、與6.4重量份之丁基卡必醇組成之有機媒液中分散，而製備導電糊(樣品1至130)。表中所示玻璃組成物中之成分均以氧化物之莫耳%表示。
表中「銀粉」欄所列之粉末如下。下示之平均粒度(D50)對應在以雷射繞射粒度分析儀測量之粒度分布中，按重量計累積50%之值。
銀粉X：球形粉末，平均粒度D50=1.8微米
銀粉Y：球形粉末，平均粒度D50=1.5微米
銀粉Z：球形粉末，平均粒度D50=2.6微米
(電極形成及評估)
如此製備之導電糊的起初評估係如下藉TLM(穿透線模型)法測量接觸電阻。
首先對各樣品製備10片藉鹼蝕刻形成之具金字塔紋理的2公分×2公分正方形p-型矽基板，將磷自一個主要表面(光接收表面)擴散至各基板中形成n-型區域(擴散層)，及藉電漿CVD在其上形成平均厚度為75奈米之SiN層。
其次使用以上製備之樣品1至130，在SiN層上以2毫米之細線形電極間節距形成多個100微米寬及15微米厚之細線形式的前電極，以數位萬用電表(由Hewlett Packard Co.製造之3458A萬用電表)測量細線形電極間之電阻值，及測定接觸電阻且用以評估樣品。
應注意，前電極係在800℃之最高溫度燒製。
將結果一起示於表1-1至表1-4。用於表中「接觸電阻」欄之符號如下。
◎　10片基板之平均接觸電阻小於0.05歐姆平方公分
○　10片基板之平均接觸電阻為至少0.05歐姆平方公分但小於0.08歐姆平方公分
△　10片基板之平均接觸電阻為至少0.08歐姆平方公分但小於0.10歐姆平方公分
×　10片基板之平均接觸電阻為0.10歐姆平方公分或更大
其次以TEM相片觀察前電極與矽基板間之界面，且觀察結構。第3及4圖顯示樣品1之TEM相片。如第3及4圖所示，Te玻璃層9、氧化矽層10與SiN層2存在於前電極層1a與矽基板(或n-型擴散層)4之間，及在接近氧化矽層10與SiN層2間界面處(即相鄰SiN層2之區域)觀察到由一系列粒度為100奈米或更小之微銀粒11組成之結構。能量分散X-射線光譜術(EDS)之測量顯示，亦在無銀粒11沉澱之氧化矽層10區域中偵測到含有銀成分之Te玻璃層9與銀成分。
在以TEM按相同方式觀察樣品2至130時，其具有如實例1之類似結構，且即使是在觀察到穿透之處(雖然較使用習知鉛玻璃等之頻率低)，穿越SiN層至矽基板中最大仍小於200奈米。
(比較性樣品1-2之評估)
為了比較之目的而使用組成物如表1-4所示之鉛玻璃與鉍玻璃實行相同之預試。表中所示玻璃組成物之成分均以氧化物之莫耳%表示。將接觸電阻之結果示於表1-4。
在以上述之相同方式以TEM相片觀察前電極與矽基板間界面時，其在前電極層與SiN層之間觀察到玻璃層，如第2圖所示，且此玻璃層之一部分穿越SiN層至矽基板中(燒穿)。特別是在比較例2之情形，其觀察到自SiN層至矽基板中超過300奈米之深入穿透。
2.太陽能電池裝置特徵之評估
如同預試，在藉鹼蝕刻形成之具金字塔紋理結構的2公分×2公分p-型矽基板之一個主要表面(光接收表面)上依序形成n-型擴散層與SiN層，及在相反側之基板後表面上以鋁糊形成後電極，然後使用各上述樣品44、79、88、與123在SiN層上印刷梳形圖案而在燒製後得到梳形前電極(線寬：100微米，厚度：15微米，線間節距：2毫米)，及在800℃之最高溫度燒製形成前電極及製備太陽能電池裝置。
亦使用相同之樣品形成梳形圖案，將其在760℃與780℃之最高溫度燒製而製備僅燒製溫度不同之太陽能電池裝置。
亦以比較性樣品1與2形成梳形圖案，將其在800℃之最高溫度燒製而製備太陽能電池裝置。
使用太陽模擬機(由WACOM ELECTRIC Co.,Ltd.製造之WXS-50S-1.5,AM 1.5 G)及高電流來源計(由KEITHLEY INSTRUMENTS,INC.製造之2400型)，使獲得之太陽能電池裝置接受I-V曲線測量而測定開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因數(FF)、最大電力輸出(Pmax)及轉化效率(Eff)，將結果示於表2。
如同預試，在760℃與780℃燒製之裝置的TEM相片中仔細地觀察到前電極與矽基板間之界面，但是如在樣品1所見到，幾乎未觀察或完全未觀察到穿越SiN層至矽基板中，且穿越SiN層至矽基板中之最大深度非常淺-小於200奈米。
由表2所示之結果明確可知，其證實本發明得到之太陽能電池裝置對燒製溫度之依附性低，及太陽能電池特徵優良。
1．．．前電極
1a．．．前電極層
2．．．抗反射膜或SiN層
3．．．擴散層
4．．．基板
5．．．後電極
6,9．．．玻璃層
7．．．玻璃層之一部分
8．．．玻璃層之一部分
10．．．氧化矽層
11．．．銀粒
第1圖為一種太陽能電池裝置之圖。
第2圖為基板與使用習知鉛玻璃之前電極間界面的TEM相片。
第3圖為基板與本發明使用Te玻璃之前電極間界面的TEM相片。
第4圖為基板與本發明使用Te玻璃之前電極間界面的TEM相片。
1a．．．前電極層
2．．．抗反射膜或SiN層
4．．．基板
9．．．玻璃層
10．．．氧化矽層
11．．．銀粒

Claims (5)

  1. 一種太陽能電池裝置，其係包括一種藉由對表面上具氮化矽層之半導體基板塗佈一種至少含有導電粉、含有30至90莫耳%之氧化碲作為網路形成成分的碲玻璃料與有機媒液之導電糊，及燒製塗佈之導電糊而形成之電極，其中該電極具有一種包含前電極層(front electrode layer)(包含銀作為主成分)、玻璃層(包含碲玻璃作為主成分)及氧化矽層(含有多個藉燒製沉澱之銀粒子)之結構。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池裝置，其中銀粒子係沉澱於接近氧化矽層與氮化矽層間之界面處。
  3. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池裝置，其中銀粒子為粒度小於或等於100奈米之微粒。
  4. 如申請專利範圍第2項之太陽能電池裝置，其中銀粒子為粒度小於或等於100奈米之微粒。
  5. 一種製造太陽能電池裝置之方法，其係包含藉由對表面上具氮化矽層之半導體基板塗佈一種至少含有導電粉(含有銀作為主成分)、含有30至90莫耳%之氧化碲作為網路形成成分的碲玻璃料與有機媒液之導電糊，及燒製塗佈之導電糊而形成如申請專利範圍第1至4項中任一項之電極。
TW99136641A 2009-10-28 2010-10-27 太陽能電池裝置及其製造方法 TWI453930B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009247221A JP5559510B2 (ja) 2009-10-28 2009-10-28 太陽電池素子及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201126731A TW201126731A (en) 2011-08-01
TWI453930B true TWI453930B (zh) 2014-09-21

Family

ID=43587337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW99136641A TWI453930B (zh) 2009-10-28 2010-10-27 太陽能電池裝置及其製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8962981B2 (zh)
EP (1) EP2317561B1 (zh)
JP (1) JP5559510B2 (zh)
KR (1) KR101165160B1 (zh)
CN (1) CN102082187B (zh)
CA (1) CA2718207C (zh)
TW (1) TWI453930B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI777933B (zh) * 2016-01-12 2022-09-21 荷蘭商強生麥特先進玻璃科技公司 玻璃物品及其製造方法與應用以及玻璃料及導電膏之用途

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5559509B2 (ja) * 2009-10-28 2014-07-23 昭栄化学工業株式会社 太陽電池電極形成用導電性ペースト
JP5782112B2 (ja) 2010-05-04 2015-09-24 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 鉛およびテルル酸化物を含有する厚膜ペーストと半導体デバイスの製造においてのそれらの使用
JP5011428B2 (ja) 2010-10-07 2012-08-29 昭栄化学工業株式会社 太陽電池素子並びにその製造方法
CN102760778A (zh) * 2011-04-29 2012-10-31 无锡尚德太阳能电力有限公司 太阳电池、太阳电池组件及其制备方法
JP2013058471A (ja) * 2011-07-29 2013-03-28 Giga Solar Materials Corp 導電性組成物および製造法
JP5844091B2 (ja) * 2011-08-26 2016-01-13 横浜ゴム株式会社 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP5820278B2 (ja) * 2012-01-10 2015-11-24 シャープ株式会社 太陽電池及び太陽電池の製造方法
BR102013009357A2 (pt) * 2012-04-17 2015-06-23 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Sistema de reação inorgânica para uma pasta eletrocondutora, composição de pasta eletrocondutora, célula solar
TWI594268B (zh) 2012-04-17 2017-08-01 賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司 用於導電膏組成物之無機反應系統
US8845932B2 (en) * 2012-04-26 2014-09-30 E I Du Pont De Nemours And Company Thick film paste containing bismuth-tellurium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices
JP5690780B2 (ja) * 2012-07-18 2015-03-25 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Ａｇ電極形成用ペースト組成物とその製造方法ならびに太陽電池
US8969709B2 (en) * 2012-08-30 2015-03-03 E I Du Pont De Nemours And Company Use of a conductive composition containing lead—tellurium-based oxide in the manufacture of semiconductor devices with lightly doped emitters
TWI525642B (zh) * 2012-09-13 2016-03-11 達泰科技股份有限公司 導電漿料及其用於製造光伏元件之用途
JP5937689B2 (ja) * 2012-09-18 2016-06-22 ヘレウス プレシャス メタルズ ノース アメリカ コンショホーケン エルエルシー 導電性ペースト及び太陽電池
WO2014050704A1 (ja) * 2012-09-26 2014-04-03 株式会社村田製作所 導電性ペースト及び太陽電池
CN109065215B (zh) * 2012-09-26 2021-06-18 贺利氏贵金属北美康舍霍肯有限责任公司 导电性膏以及太阳能电池
KR101518500B1 (ko) * 2012-12-21 2015-05-11 제일모직주식회사 유리프릿, 이를 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR101802546B1 (ko) 2012-12-29 2017-11-30 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN103151096B (zh) * 2013-02-06 2015-09-02 苏州达方电子有限公司 银浆及其用于制造光伏组件的用途
KR101587683B1 (ko) 2013-02-15 2016-01-21 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN105408267B (zh) * 2013-07-25 2020-01-14 纳美仕有限公司 结晶系硅太阳能电池及其制造方法
US9240515B2 (en) * 2013-11-25 2016-01-19 E I Du Pont De Nemours And Company Method of manufacturing a solar cell
US9793025B2 (en) * 2013-12-03 2017-10-17 E I Du Pont De Nemours And Company Conductive paste composition and semiconductor devices made therewith
JP5903424B2 (ja) * 2013-12-21 2016-04-13 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 太陽電池用導電性ペースト組成物およびその製造方法
EP2913311B1 (en) * 2014-02-26 2018-08-08 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC A glass comprising tungsten and lead in a solar cell paste
EP2913139B1 (en) * 2014-02-26 2019-04-03 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC A glass comprising molybdenum and lead in a solar cell paste
EP2966121A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-13 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Electro-conductive paste with characteristic weight loss for high temperature application
KR101768276B1 (ko) * 2014-08-20 2017-08-16 삼성에스디아이 주식회사 태양전지
WO2016147867A1 (ja) * 2015-03-13 2016-09-22 昭栄化学工業株式会社 太陽電池電極形成用導電性ペースト
JP6580383B2 (ja) 2015-06-17 2019-09-25 ナミックス株式会社 導電性ペースト、太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP6714275B2 (ja) 2016-08-23 2020-06-24 ナミックス株式会社 導電性ペースト及び太陽電池
TWI745562B (zh) 2017-04-18 2021-11-11 美商太陽帕斯特有限責任公司 導電糊料組成物及用其製成的半導體裝置
KR102007860B1 (ko) 2017-11-06 2019-08-06 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR102152840B1 (ko) 2018-11-30 2020-09-07 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050130547A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-16 Pioneer Plasma Display Corporation Method of manufacturing plasma display panel and method of manufacturing plasma display apparatus
US20090188555A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-30 Imelda Castillo Conductive Inks With Metallo-Organic Modifiers

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4945071A (en) * 1989-04-19 1990-07-31 National Starch And Chemical Investment Holding Company Low softening point metallic oxide glasses suitable for use in electronic applications
JPH04270140A (ja) * 1990-06-21 1992-09-25 Johnson Matthey Inc シーリングガラス組成物および導電性成分を含む同組成物
US5066621A (en) 1990-06-21 1991-11-19 Johnson Matthey Inc. Sealing glass composition and electrically conductive formulation containing same
US5188990A (en) * 1991-11-21 1993-02-23 Vlsi Packaging Materials Low temperature sealing glass compositions
JPH05175254A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Nippon Electric Glass Co Ltd 低融点接着組成物
JPH1029834A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Asahi Glass Co Ltd 無アルカリガラス組成物
JP3760361B2 (ja) 1997-03-24 2006-03-29 株式会社村田製作所 太陽電池用導電性組成物
JP3707715B2 (ja) 1998-01-30 2005-10-19 シャープ株式会社 導電性ペースト
JP4153628B2 (ja) 1999-09-27 2008-09-24 ナミックス株式会社 導電性組成物
JP2001118425A (ja) 1999-10-21 2001-04-27 Murata Mfg Co Ltd 導電性ペースト
JP2004207493A (ja) 2002-12-25 2004-07-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置、その製造方法および太陽電池
JP2005038555A (ja) * 2003-07-18 2005-02-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 慣性ラッチ機構及びそれを用いた情報記録装置
US8093491B2 (en) 2005-06-03 2012-01-10 Ferro Corporation Lead free solar cell contacts
KR100772501B1 (ko) 2005-06-30 2007-11-01 한국전자통신연구원 텔루라이트 유리 조성물, 이를 이용한 광도파로 및광증폭기
JP2007019106A (ja) 2005-07-05 2007-01-25 Kyocera Chemical Corp 電極形成用導電性ペースト及び太陽電池セル
JP4556886B2 (ja) 2006-03-09 2010-10-06 昭栄化学工業株式会社 導電性ペースト及び太陽電池素子
AU2007313050B2 (en) * 2006-08-29 2012-05-31 Liao, Hsiu-Chen A foam spring mattress configured with variable firmness
US7736546B2 (en) * 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
JP5525714B2 (ja) * 2008-02-08 2014-06-18 日立粉末冶金株式会社 ガラス組成物
JP2009194121A (ja) 2008-02-14 2009-08-27 Namics Corp 結晶系シリコン太陽電池電極形成用導電性ペースト
CN101828267B (zh) * 2008-08-07 2013-10-23 京都一来电子化学股份有限公司 太阳能电池元件的电极形成用导电性糊料及太阳能电池元件以及该太阳能电池元件的制造方法
JP5414409B2 (ja) * 2009-01-16 2014-02-12 日立粉末冶金株式会社 低融点ガラス組成物、それを用いた低温封着材料及び電子部品
JP5782112B2 (ja) * 2010-05-04 2015-09-24 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 鉛およびテルル酸化物を含有する厚膜ペーストと半導体デバイスの製造においてのそれらの使用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050130547A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-16 Pioneer Plasma Display Corporation Method of manufacturing plasma display panel and method of manufacturing plasma display apparatus
US20090188555A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-30 Imelda Castillo Conductive Inks With Metallo-Organic Modifiers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI777933B (zh) * 2016-01-12 2022-09-21 荷蘭商強生麥特先進玻璃科技公司 玻璃物品及其製造方法與應用以及玻璃料及導電膏之用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN102082187A (zh) 2011-06-01
CN102082187B (zh) 2013-03-20
EP2317561B1 (en) 2019-03-13
TW201126731A (en) 2011-08-01
KR20110046359A (ko) 2011-05-04
US8962981B2 (en) 2015-02-24
EP2317561A2 (en) 2011-05-04
JP2011096748A (ja) 2011-05-12
US20150122326A1 (en) 2015-05-07
EP2317561A3 (en) 2014-10-01
KR101165160B1 (ko) 2012-07-11
US20110094578A1 (en) 2011-04-28
CA2718207C (en) 2014-04-08
CA2718207A1 (en) 2011-04-28
JP5559510B2 (ja) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI453930B (zh) 太陽能電池裝置及其製造方法
TWI432539B (zh) 用於形成太陽能電池電極之導電糊
TWI662004B (zh) 太陽能電池電極形成用導電性糊
CN113178495A (zh) 导电性组合物、半导体元件及太阳能电池元件
CN111183491B (zh) 太阳能电池电极形成用导电性糊剂
JP5754787B2 (ja) 太陽電池素子の製造方法