TWI521547B - 太陽電池背面電極用之導電漿及其製造方法、以及太陽電池背面電極的製造方法 - Google Patents

太陽電池背面電極用之導電漿及其製造方法、以及太陽電池背面電極的製造方法 Download PDF

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太陽電池背面電極用之導電漿及其製造方法、以 及太陽電池背面電極的製造方法
本發明是有關於一種導電漿及其製造方法、以及一種電極的製造方法，且特別是有關於太陽電池背面電極用之導電漿及其製造方法、以及太陽電池背面電極的製造方法。
圖1顯示習知一太陽能電池的剖面圖。如圖1所示，太陽能電池100包含一P型矽基板110、一N型雜質層120、一抗反射層130、一正面電極140、一背面電極150、以及p+-矽層160。
N型雜質層120位於P型矽基板110的正面，其厚度大約為170至300μm間。抗反射層130及正面電極140形成於N型雜質層120上。N型雜質層120的厚度大約為0.3至0.6μm間。正面電極140電連接於N型雜質層120，背面電極150位於P型矽基板110的背面。
美國專利US 4,737,197、US 5,661,041揭示了關於太陽能電池背面電極的製造方法。在P型矽基板110上網印一層約25~40微米的鋁導電膠後，再進行一共燒製程。鋁導電膠中鋁金屬約佔60~80重量%，玻璃粉約佔2~5重量%。該鋁導電膠在與正面電極層共燒後，能在P型矽基板110的背表面附近產生一層摻雜濃度大於1018cm-3的p+-矽層160、一第一電極151以及一第二電極151。第一電極151及 第二電極151，而形成該背面電極150。該p+-矽層160可與P型矽基板110(摻雜濃度約1016cm-3)形成高低差p+-p接面(junction)。此p+-p接面會產生背向電場(back surface field，BSF)，可藉此有效避免p型矽基材內的少數載子，也就是電子，在表面附近累積。因而減少了電子與電洞在表面復合的機會，也因此提昇了太陽能電池的性能。
然而，依據此種方法，當P型矽基板110的厚度較薄時，在共燒後容易引起翹曲。其原因在於，在共燒後的冷卻過程中，P型矽基板110與鋁金屬電極層(背面電極150)間的熱膨脹的差異，會使太陽能電池100發生翹曲(warp)，而翹曲嚴重的太陽能電池100容易於後續封裝製程中破裂，影響生產良率。而使P型矽基板110的厚度減薄是目前科技發展的驅勢，因為當P型矽基板110的厚度愈薄時，所需要的矽晶材料愈少。
調整鋁導電膠配方是有效降低高溫共燒後太陽能電池100翹曲的方法。一般而言，鋁導電漿的組成包括鋁粉、玻璃粉、有機載體以及添加劑。利用再添加降低鋁金屬電極層的熱膨脹係數的添加劑，減少P型矽基板110與鋁金屬電極層間的熱膨脹的差異，即可達到降低翹曲的功效。
美國專利US7,368,657、US7,718,092，在鋁導電膠中添加氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、碳化矽(SiC)、氮化鋁(AlN)等熱膨脹係數低於鋁的無機粉體，用以降低鋁金屬電極層的熱膨脹係數。美國專利US7,879,262以特定的有機塑化劑來改善翹曲。美國專利公開2009/0056798A1、2010/0059116A1、2010/0180948A1、2010/0252111A1、2010/0252095A1利用調整鋁粉形狀、尺寸、純度來降低翹曲。美國專利US7,824,579、US7,771,623、美國專利公開2011/0014743A1利用部分結晶的玻璃粉與結合低軟化點的玻璃粉來改善翹曲。
然而，先前技藝皆是利用降低鋁導電膠組成原料的熱 膨脹係數來改善翹曲，這些方式往往不能夠兼顧到太陽能電池100的光電轉換效率，鋁導電層的拉力強度也往往被犧牲，過多的添加物也使得導電膠的組成變得更複雜，成本也更高。因此如何製造一個配方相對簡單的導電膠，並讓所產出的太陽能電池100具有良好的電性、足夠高的拉力強度與低翹曲，成為現今業界研發的課題之一。
依據本發明一實施例之目的在於，提供一種太陽電池背面電極之導電漿及其製造方法、以及太陽電池背面電極的製造方法，其能夠使太陽能電池同時有較厚的背向電場層與較薄的連續鋁層。依據本發明一實施例之目的在於，提供一種太陽電池背面電極之導電漿及其製造方法、以及太陽電池背面電極的製造方法，其玻璃粉具有能夠減少連續鋁層之厚度的特定成分，使該些特定成分一體化，再使玻璃粉鋁粉、有機載體以及添加劑呈混合狀態。由於鋁-矽共晶溫度(eutectic temperature)只有577℃，在與正面電極層共燒時，溫度夠高能夠在矽/鋁界面形成一液相層，此液相層在冷卻過程中會分成主要是矽的矽層和主要是鋁的鋁層。上述的矽層固溶有飽和溶度的鋁，該固溶有飽和溶度鋁的矽層即是所謂的背向電場(back surface field，BSF)層，一般認為厚度較厚的背向電場層能夠有較高的光電轉換效率。另一方面，上述的鋁層則固溶有飽和溶度的矽，與矽層緊密接合，此鋁層呈連續分布，由於矽基材與鋁層有數倍的熱膨脹係數的差異，因此該連續鋁層的厚度直接影響矽基材的翹曲。本發明即是利用改變鋁導電膠玻璃粉組成成分來調整背向電場層與該連續鋁層之厚度比例，使所產出之太陽能電池同時有較厚的背向電場層與較薄的連續鋁層。
依據本發明一實施例，提供一種太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其包含以下步驟。在一第一溫度下，將添加有氧 化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀的一玻璃材料，加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成一玻璃粉。在一第二溫度下，將該玻璃粉、一鋁粉、一有機載體以及添加劑加以混合後，形成前述導電膠，其中鋁粉為60-80重量%、玻璃粉為1-6重量%、而有機載體為10-30重量%，且第一溫度大於第二溫度。
依據本發明一實施例，提供太陽電池背面電極之導電漿，其包含一玻璃粉、一鋁粉、一有機載體以及一添加劑。鋁粉為60-80重量%、玻璃粉為1-6重量%、而有機載體為10-30重量%。玻璃粉包含具有能夠減少連續鋁層之厚度的特定成分，其可以為氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀。而且使該些特定成分一體化，亦即使氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀被一體成形於玻璃粉內，而玻璃粉、鋁粉、有機載體以及添加劑呈混合狀態。
於一實施例中，玻璃材料更添加有氧化鈣、氧化磷、氧化鋅、氧化鉍及氧化鈉，而且氧化鋁含有1-5重量%、氧化矽含有5-20重量%、氧化硼含有10-30重量%、氧化鈣含有10-15重量%、氧化磷含有1-10重量%、氧化鋅含有10-40重量%、氧化鉍含有0.1-20重量%、氧化鉀含有1-15重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在480℃-580℃之間。且較佳的情況是，氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鈣、氧化磷、氧化鋅、氧化鉍及氧化鈉被一體成形於玻璃粉內。
於一實施例中，玻璃材料更添加有氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻。而且，氧化鋁含有1-5重量%、氧化矽含有5-20重量%、氧化硼含有10-30重量%、氧化銻含有10-40重量%、氧化鉍有1-20重量%、氧化鉀含有1-15重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在420℃-500℃之間。且較佳的情況是，氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻被一體成形於玻璃粉內。
於一實施例中，玻璃材料更添加有氧化鋅、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻。而且，氧化鋁含有0.1-3重量%、氧化矽含有1-10重量%、氧化硼含有1-10重量%、氧化銻含有0.1-10重量%、氧化鋅含有0.1-10重量%、氧化鉍含有60-85重量%、氧化鉀含有0.1-5重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在380℃-480℃之間。且較佳的情況是，氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鋅、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻被一體成形於玻璃粉內。
於一實施例中，玻璃材料更添加有氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、氧化碲、及氧化鋰。而且，氧化鋁含有0.1-3重量%、氧化矽含有1-15重量%、氧化硼含有1-10重量%、氧化鉛含有40-70重量%、氧化碲含有0.1-30重量%、氧化鋅含有0.1-5重量%、氧化鈣含有0.1-5重量%、氧化鉀含有0.1-5重量%、氧化鋰含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在350℃-470℃之間。且較佳的情況是，氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、氧化碲、及氧化鋰被一體成形於該玻璃粉內。
於一實施例中，玻璃材料更添加有氧化鈣、氧化鋅、氧化鈉、及氧化鉛。而且，氧化鋁含有1-5重量%、氧化矽含有5-20重量%、氧化硼含有1-10重量%、氧化鉛含有40-70重量%、氧化鋅含有1-10重量%、氧化鈣含有0.1-5重量%、氧化鉀含有0.1-5重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在400℃-500℃之間。且較佳的情況是，氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鈣、氧化鋅、氧化鈉、及氧化鉛被一體成形於玻璃粉內。
依據本發明一實施例，提供一種太陽電池背面電極的製造方法，其包含以下步驟。提供一如上所述之太陽電池背面電極之導電漿。將前述導電漿形成於一矽基板之背面上。對形成有前述導電 膠的矽基板進行共燒程序，以在矽基板之背面形成一背面電場層、形成於背面電場層上的一第一電極層、及形成於第一電極層上的一第二電極層。其中相對於第二電極層，第一電極層是摻雜有矽的連續鋁層；而相對於第一電極層，第二電極層是鋁顆粒層。
本發明一實施例，藉由調整玻璃粉成分，更具體而言，使玻璃粉包含能夠減少連續鋁層的厚度的成分，藉以調整背向電場層與連續鋁層之厚度比例，使所產出之太陽能電池同時有較厚的背向電場層與較薄的連續鋁層，而可以解決因矽晶太陽電池厚度減小而產生的翹曲問題。
100‧‧‧太陽能電池
110‧‧‧P型矽基板
120‧‧‧N型雜質層
130‧‧‧抗反射層
140‧‧‧正面電極
150‧‧‧背面電極
151‧‧‧第一電極
151‧‧‧第二電極
160‧‧‧p+-矽層
200‧‧‧太陽能電池
210‧‧‧P型矽基板
220‧‧‧N型雜質層
230‧‧‧抗反射層
240‧‧‧正面電極
250‧‧‧背向電場層
250‧‧‧背面電極
251‧‧‧第一電極層
252‧‧‧第二電極層
260‧‧‧背面電場層
圖1顯示習知太陽能電池的剖面圖。
圖2顯示依本發明一實施例之太陽能電池的剖面圖。
圖3A顯示依本發明一實施例之一太陽能電池背面側之剖面的示意圖。
圖3B顯示作為本發明對照組之太陽能電池背面側之剖面的電子顯微鏡(SEM)圖，其背向電場層與連續鋁層之厚度比例約為2。
圖3C顯示依本發明一實施例之太陽能電池之背面側之剖面的電子顯微鏡(SEM)圖，其背向電場層與連續鋁層之厚度比例約為6。
圖4顯示依本發明一實施例之太陽能電池之背面電極的製造方法的流程圖。
圖5顯示依本發明一實施例之太陽電池背面電極用之導電漿的製造方法。
圖2顯示依本發明一實施例之太陽能電池的剖面圖。如圖2所示，太陽能電池200包含一P型矽基板210、一N型雜質層220、一抗反射層230、一正面電極240、一背面電極250及一背面電場層260。N型雜質層220位於P型矽基板210的正面。抗反射層230及正面電極240形成於N型雜質層220上。正面電極240電連接於N型雜質層220，背面電極250位於P型矽基板110的背面。
正面電極240之材質可以是金屬銀。背面電極250包括一第一電極層251以及一第二電極層252。圖3A顯示依本發明一實施例之一太陽能電池背面側之剖面的示意圖。如圖3A所示，第一電極層251設置於P型矽基板210的背面電場層260上，相對於第二電極層252，第一電極層251為摻雜有矽的連續鋁層，第一電極層251直接與背面電場層260接觸，於第二電極層252中，未熔融的鋁顆粒之間主要是藉由熔融的玻璃相加以連結，其形成鋁顆粒層。第二電極層252位在第一電極層251上。
一實施例中，背面電場層260與第一電極層251之厚度比例大於3。較佳的情況是，背面電場層260與第一電極層251之厚度比例大於5。
而且，背面電場層260、第一電極層251及第二電極層252，分別是由將一鋁導電漿形成於一P型矽基板210之背面上後，再對形成有鋁導電膠的P型矽基板210進行共燒程序所形成。其中鋁導電膠包含一玻璃粉、一鋁粉、一有機載體以及一添加劑。鋁粉為60-80重量%、玻璃粉為1-6重量%、而有機載體為10-30重量%。而且，玻璃粉包含有減緩連續鋁層的生長速度的多種氧化物。更具體而言，玻璃粉包含氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀。氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀被一體成形於該玻璃粉內且沒有被分別混合於鋁粉、有機載體以及添加劑中，而玻璃粉、鋁粉、有機載體以及添加劑 呈混合狀態。
於具有上述組成之玻璃粉的鋁導電漿，由於能夠有效抑制鋁原子形成連續鋁層，減緩連續鋁層的生長速度，而減少連續鋁層的厚度，而且背面電場層260與第一電極層251之厚度比例能夠大於3。
本發明顯示玻璃粉組成能夠影響背向電場層與連續鋁層之厚度比例，圖3B顯示作為本發明對照組之太陽能電池背面側之剖面的電子顯微鏡(SEM)圖，其背向電場層與連續鋁層之厚度比例約為2。圖3C顯示依本發明之合適玻璃粉組成之一實施例之太陽能電池之背面側之剖面的電子顯微鏡(SEM)圖，其背向電場層與連續鋁層之厚度比例約為6。如圖3B及圖3C所示，圖3B之背面電場層160與第一電極層151之厚度比例，明顯小於圖3C之背面電場層260與第一電極層251之厚度比例。
更具體而言，依據本發明一實施例，因在鋁導電漿未特別添加用以降低背面電極250之熱膨脹係數之添加劑的情況下，由於背面電場層260與第一電極層251之厚度比例大於3，所形成之第一電極層251的厚度較薄，因此能夠達到減緩太陽能電池200之翹曲的功效。於一實施例中，使連續鋁層(亦即第一電極層251)的厚度小於3微米。
不同於先前技術，依據本發明，於鋁導電漿中不添加用以降低背面電極250之熱膨脹係數之添加劑，而是利用改變玻璃粉成分來調整背向電場層與該連續鋁層之厚度比例，使所產出之太陽能電池同時具有較厚的背向電場層250與較薄的連續鋁層251，而可以降低因太陽能電池200厚度減小而產生的翹曲問題。同時，由於沒添加降低鋁導電漿組成原料的熱膨脹係數的添加劑，而不會降低太陽能電池的光電轉換效率、以及鋁導電層的拉力強度。
以下將詳細說明，如何達到將背向電場層與該連續鋁 層之厚度比例調整至大於3的製造方法。
於一實施例中，提供一種太陽能電池之背面電極的製造方法。圖4顯示依本發明一實施例之太陽能電池之背面電極的製造方法的流程圖。如圖4所示，太陽能電池之背面電極的製造方法包含以下步驟。
步驟S02：提供一鋁導電漿。
步驟S04：將該鋁導電漿形成於一P型矽基板210之背面上。
步驟S06：對該形成有鋁導電漿的P型矽基板210進行共燒(co-firing)程序，以在P型矽基板210之背面形成一背面電場層260、形成於背面電場層260上的一第一電極層251、及形成於第一電極層251上的第二電極層252。其中相對於第二電極層252，第一電極層251是摻雜有矽的連續鋁層；而相對於第一電極層251，第二電極層252是鋁顆粒層。較佳的情況是，共燒(co-firing)程序是在溫度約為攝氏700~900度進行。
有機載體是由溶劑與黏結劑所組成，且可以使用目前已有或未來發展之有機載體。溶劑可以是松油醇(Terpineol)、酯醇(Texanol)、butyl carbitol、butyl carbitol acetate、kerosene等，溶劑可以是一種或二種以上的混合物；黏結劑可以是乙基纖維素(ethyl cellulose)、壓克力樹脂(acrylic resin)、聚乙烯醇縮丁醛樹脂(Polyvinyl butyral resin)、酚醛樹脂(Phenolic resin)等，黏結劑可以是一種或二種以上的混合物。
在本發明一實施例中，為了提升印刷、儲存等性質，亦可添加如分散劑(dispersant agent)、流變劑(thixotropic agent)、黏度調整劑(viscosity adjuster)等助劑，添加劑在整體導電膠內含有0-5重量%。
圖5顯示依本發明一實施例之太陽電池背面電極用之導電漿的製造方法。如圖5所示，步驟S02之鋁導電膠可以利用以下 方式來加以製造。步驟S22：在一第一溫度下，將添加有氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀的一玻璃材料，加以融化並混合後，再加以焠火冷卻，以形成一玻璃粉。步驟S22：在一第二溫度下，將前述玻璃粉、一鋁粉、一有機載體以及一添加劑加以混合後，形成前述鋁導電膠，其中鋁粉為60-80重量%、玻璃粉為1-6重量%、而有機載體為10-30重量%，且第一溫度大於第二溫度。依據前述製造方法，即可形成氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀被一體成形於玻璃粉內且沒有被分別混合於鋁粉、有機載體以及添加劑中，而玻璃粉、鋁粉、有機載體以及添加劑呈混合狀態。
以下，將更具體地分別以不同的實施例說明，步驟S02中之鋁導電膠的製造方法。
於一實施例(A)中，太陽電池背面電極之導電漿的製造方法包含以下步驟。
步驟S122：在一第一溫度下，將氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化磷(P2O5)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成玻璃粉，其中氧化鋁含有1-5重量%、氧化矽含有5-20重量%、氧化硼含有10-30重量%、氧化鈣含有10-15重量%、氧化磷含有1-10重量%、氧化鋅含有10-40重量%、氧化鉍含有0.1-20重量%、氧化鉀含有1-15重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在480℃-580℃之間，且第一溫度為足以使前述成分融化的溫度。依據前述製造步驟，即可使氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鈣、氧化磷、氧化鋅、氧化鉍及氧化鈉被一體成形於玻璃粉內。
步驟S124：在一第二溫度下，將鋁粉、前述玻璃粉、有機載體以及添加劑加以混合後，形成前述鋁導電膠，其中鋁粉含有60-80重量%、玻璃粉含有1-6重量%、有機載體含有10-30重量%。在一實 施例中，鋁粉粒徑分布在0.1-10μm。較佳的情況是，第一溫度大於第二溫度，且第二溫度為室溫。
此外，於一實施例(B)中，太陽電池背面電極之導電漿的製造方法包含以下步驟。
步驟S222：在一第一溫度下，將氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成玻璃粉，其中氧化鋁含有1-5重量%、氧化矽含有5-20重量%、氧化硼含有10-30重量%、氧化銻含有10-40重量%、氧化鉍有1-20重量%、氧化鉀含有1-15重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。依據前述製造步驟，即可使氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻被一體成形於玻璃粉內。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在420℃-500℃之間，且第一溫度為足以使前述成分融化的溫度。
步驟S224：在一第二溫度下，將鋁粉、前述玻璃粉、有機載體以及添加劑加以混合後，形成前述鋁導電膠，其中鋁粉含有60-80重量%、玻璃粉含有1-6重量%、有機載體含有10-30重量%。在一實施例中，鋁粉粒徑分布在0.1-10μm。較佳的情況是，第一溫度大於第二溫度，且第二溫度為室溫。
此外，於一實施例(C)中，提供一鋁導電膠的步驟包含以下步驟。
步驟S22：在一第一溫度下，將氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成玻璃粉，其中氧化鋁含有0.1-3重量%、氧化矽含有1-10重量%、氧化硼含有1-10重量%、氧化銻含有0.1-10重量%、氧化鋅含有0.1-10重量%、氧化鉍含有60-85重量%、氧化鉀含有0.1-5 重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在380℃-480℃之間，且第一溫度為足以使前述成分融化的溫度。依據前述製造步驟，即可使氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鋅、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻被一體成形於玻璃粉內。
步驟S24：在一第二溫度下，將鋁粉、前述玻璃粉、有機載體以及添加劑加以混合後，形成前述鋁導電膠，其中鋁粉含有60-80重量%、玻璃粉含有1-6重量%、有機載體含有10-30重量%。在一實施例中，鋁粉粒徑分布在0.1-10μm。較佳的情況是，第一溫度大於第二溫度，且第二溫度為室溫。
此外，於一實施例(D)中，提供一鋁導電膠的步驟包含以下步驟。
步驟S22：在一第一溫度下，將氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化鉛(PbO)、氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈣(CaO)、氧化鉀(K2O)、氧化鋰(Li2O)加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成玻璃粉，其中氧化鋁含有0.1-3重量%、氧化矽含有1-15重量%、氧化硼含有1-10重量%、氧化鉛含有40-70重量%、氧化碲含有0.1-30重量%、氧化鋅含有0.1-5重量%、氧化鈣含有0.1-5重量%、氧化鉀含有0.1-5重量%、氧化鋰含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在350℃-470℃之間，且第一溫度為足以使前述成分融化的溫度。依據前述製造步驟，即可使氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、氧化碲、及氧化鋰被一體成形於玻璃粉內。
步驟S24：在一第二溫度下，將鋁粉、前述玻璃粉、有機載體以及添加劑加以混合後，形成前述鋁導電膠，其中鋁粉含有60-80重量%、玻璃粉含有1-6重量%、有機載體含有10-30重量%。在一實施例中，鋁粉粒徑分布在0.1-10μm。較佳的情況是，第一溫度大於第二溫度，且第二溫度為室溫。
此外，於一實施例(E)中，提供一鋁導電膠的步驟包含以下步驟。
步驟S22：在一第一溫度下，將氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉛(PbO)、氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成玻璃粉，其中氧化鋁含有1-5重量%、氧化矽含有5-20重量%、氧化硼含有1-10重量%、氧化鉛含有40-70重量%、氧化鋅含有1-10重量%、氧化鈣含有0.1-5重量%、氧化鉀含有0.1-5重量%、氧化鈉含有0.1-5重量%。較佳的情況是，玻璃粉的軟化點在400℃-500℃之間，且第一溫度為足以使前述成分融化的溫度。依據前述製造步驟，即可使氧化鋁、氧化矽、氧化硼、氧化鉀、氧化鈣、氧化鋅、氧化鈉、及氧化鉛被一體成形於玻璃粉內。
步驟S24：在一第二溫度下，將鋁粉、前述玻璃粉、有機載體以及添加劑加以混合後，形成前述鋁導電膠，其中鋁粉含有60-80重量%、玻璃粉含有1-6重量%、有機載體含有10-30重量%。在一實施例中，鋁粉粒徑分布在0.1-10μm。較佳的情況是，第一溫度大於第二溫度，且第二溫度為室溫。
依據本發明一實施例，是利用改變鋁導電膠中之玻璃粉的組成成分，來調整背面電場層260與係為連續鋁層的第一電極層251之厚度的比例，使所產出之太陽能電池200同時有較厚的背面電場層260與較薄的連續鋁層251。
為了達到前述目的，鋁導電膠包含鋁粉、玻璃粉、有機載體以及添加劑，其中鋁粉含有60-80重量%、玻璃粉含有1-6重量%、有機載體含有10-30重量%。而且在實施例(A)~(E)中，玻璃粉包含能夠減少連續鋁層之厚度的特定成分，而該些特定成分如下表一所示。依據表一之玻璃粉的組成，相較於使用商用之鋁導電膠，能夠形成有較厚的背面電場層260與較薄的連續鋁層251，且所 形成之第二電極層250亦具有良好的電性效果。
以下，利用前述之鋁導電漿，製造太陽能電池之背面電極，進行實驗，以觀察依本發明實施例所形成之背面電極層的電子相關特性。下面說明中，僅用下述之實驗例1及比較例1，進一步說明下述兩組太陽能電池200之轉換效率的差異。
實施例1
使用6×6 inch之矽基材製造太陽能電池200，基材厚度為200 微米。太陽能電池的P-N接面是使用氧氯化磷(phosphorus oxychloride，POCl3)進行擴散(diffusion)而製造成的。然後，在晶圓的正面形成一層抗反射層。此反射層是以SiH4和NH3作為前驅物(precursor)，使用電容耦合式射頻電漿反應裝置來製造，形成a-SiNx：H薄膜。之後，在矽基材正面網印手指(finger)狀圖案的銀電極。之後，以整面網印之鋁導電膠為背面電極。玻璃粉在鋁導電膠內含有3重量%。玻璃粉的組成為氧化鋁含有5重量%、氧化矽含有15重量%、氧化硼含有30重量%、氧化磷含有8重量%、氧化鋅含有30重量%、氧化鉍含有5重量%、氧化鉀含有7重量%；且該玻璃粉之軟化點為530℃。鋁導電膠網印在矽基材上的濕重為1.50克。之後，正、背面電極以最高溫760℃~810℃共燒後得到一矽晶太陽能電池，共燒時的溫度直接量測於矽基材表面。共燒後的平均翹曲為1.2mm。圖3C顯示本對照組之太陽能電池背面側之剖面的電子顯微鏡(SEM)圖，其背向電場層與連續鋁層之厚度比例約為6。
比較例1
使用與實施例1相同方法製造的太陽能電池，不同處在於所使用作為對照組之鋁導電膠其玻璃粉組成為：氧化鋁含有5重量%、氧化矽含有15重量%、氧化硼含有15重量%、氧化鈣含有5重量%、氧化磷含有5重量%、氧化鋅含有20重量%、氧化鉍含有20重量%、氧化鉀含有5重量%、氧化銻含有10重量%。該商用鋁導電膠網印在矽基材上的濕重同樣控制為1.50克。共燒後的平均翹曲為2.0mm。圖3B顯示本對照組之太陽能電池背面側之剖面的電子顯微鏡(SEM)圖，其背向電場層與連續鋁層之厚度比例約為2。
接著，測試實驗例1與比較例1之光電轉換效率的重要參數，I-V量測結果如表二所示，表二所示的量測結果為各10片的平均值。
根據表二的結果顯示，實驗例1之光電轉換效率相較於比較例1可高出約0.09%，足見使用本發明之鋁導電膠所製造的背面電極層可以有不同的背向電場層與連續鋁層之厚度比例，並且能夠有更高的能量轉換效率。此外可以在不添加翹曲抑制劑的條件下改善太陽能電池於高溫共燒後產生的翹曲問題。
由此背面電極層試驗可知：本發明之連續鋁層之第一電極層與鋁顆粒層之第二電極層的組合可以達成習知之太陽能電池轉換效率的要求。
綜上所述，本發明藉由改變玻璃粉成分的調整，來減緩連續鋁層的生長速度，藉以調整背向電場層與該連續鋁層之厚度比例，使所產出之太陽能電池同時有較厚的背向電場層與較薄的連續鋁層，而可以解決因矽晶太陽電池厚度減小而產生的翹曲問題。
此外，依據本發明一實施例，能夠兼顧到太陽能電池的光電轉換效率。再者，本發明之鋁導電膠其配方相對簡單，不需添加額外的翹曲抑制劑等添加物，也使得導電膠的成本可以更低。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專 利範圍所界定者為準。

Claims (13)

  1. 一種太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其包含：在一第一溫度下，將包含有用以減緩連續鋁層的生長速度的多種氧化物的一玻璃材料，加以融化並混合後，再加以冷卻，以形成一玻璃粉，其中該些氧化物包含有氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀；及在一第二溫度下，將該玻璃粉、一鋁粉、一有機載體以及添加劑加以混合後，形成該導電膠，其中該鋁粉為60-80重量%、該玻璃粉為1-6重量%、而該有機載體為10-30重量%，且該第一溫度大於該第二溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其中，該些氧化物更包含有氧化鈣、氧化磷、氧化鋅、氧化鉍及氧化鈉，而且該氧化鋁含有1-5重量%、該氧化矽含有5-20重量%、該氧化硼含有10-30重量%、該氧化鈣含有10-15重量%、該氧化磷含有1-10重量%、該氧化鋅含有10-40重量%、該氧化鉍含有0.1-20重量%、該氧化鉀含有1-15重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在480℃-580℃之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其中，該些氧化物更包含有氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻，而且該氧化鋁含有1-5重量%、該氧化矽含有5-20重量%、該氧化硼含有10-30重量%、該氧化銻含有10-40重量%、該氧化鉍有1-20重量%、該氧化鉀含有1-15重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在420℃-500℃之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其中，該些氧化物更包含有氧化鋅、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻，而且該氧化鋁含有0.1-3重量%、該氧化矽含有1-10重量%、該氧化硼含有1-10重量%、該氧化銻含有0.1-10重量%、該氧化鋅含有0.1-10重量%、該氧化鉍含有60-85重量%、該氧化鉀含有0.1-5重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在380℃-480℃之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其中，該些氧化物更包含有氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、氧化碲、及氧化鋰，而且該氧化鋁含有0.1-3重量%、該氧化矽含有1-15重量%、該氧化硼含有1-10重量%、該氧化鉛含有40-70重量%、該氧化碲含有0.1-30重量%、該氧化鋅含有0.1-5重量%、該氧化鈣含有0.1-5重量%、該氧化鉀含有0.1-5重量%、該氧化鋰含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在350℃-470℃之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池背面電極之導電漿的製造方法，其中，該些氧化物更包含有氧化鈣、氧化鋅、氧化鈉、及氧化鉛，而且該氧化鋁含有1-5重量%、該氧化矽含有5-20重量%、該氧化硼含有1-10重量%、該氧化鉛含有40-70重量%、該氧化鋅含有1-10重量%、該氧化鈣含有0.1-5重量%、該氧化鉀含有0.1-5重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在400℃-500℃之間。
  7. 一種太陽電池背面電極之導電漿，其包含：一玻璃粉、一鋁粉、一有機載體以及一添加劑，且該鋁粉為60-80重量%、該玻璃粉為1-6重量%、而該有機載體為10-30重量 %，其中該玻璃粉包含有用以減緩連續鋁層的生長速度的多種氧化物，該些氧化物包含氧化鋁、氧化矽、氧化硼及氧化鉀，而且該些氧化物被一體成形於該玻璃粉內，而該玻璃粉、該鋁粉、該有機載體以及該添加劑呈混合狀態。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽電池背面電極之導電漿，其中，該些氧化物更包含有氧化鈣、氧化磷、氧化鋅、氧化鉍及氧化鈉，而且該氧化鋁含有1-5重量%、該氧化矽含有5-20重量%、該氧化硼含有10-30重量%、該氧化鈣含有10-15重量%、該氧化磷含有1-10重量%、該氧化鋅含有10-40重量%、該氧化鉍含有0.1-20重量%、該氧化鉀含有1-15重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在480℃-580℃之間，該氧化鋁、該氧化矽、該氧化硼、該氧化鉀、該氧化鈣、該氧化磷、該氧化鋅、該氧化鉍及該氧化鈉被一體成形於該玻璃粉內。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之太陽電池背面電極之導電漿，其中，該些氧化物更包含有氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻，而且該氧化鋁含有1-5重量%、該氧化矽含有5-20重量%、該氧化硼含有10-30重量%、該氧化銻含有10-40重量%、該氧化鉍有1-20重量%、該氧化鉀含有1-15重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在420℃-500℃之間，該氧化鋁、該氧化矽、該氧化硼、該氧化鉀、該氧化鉍、該氧化鈉、及該氧化銻被一體成形於該玻璃粉內。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之太陽電池背面電極之導電漿，其中，該些氧化物更包含有氧化鋅、氧化鉍、氧化鈉、及氧化銻，而且該氧化鋁含有0.1-3重量%、該氧化矽含有1-10重量%、該氧化硼含有1-10重量%、該氧化銻含有0.1-10重量%、該氧 化鋅含有0.1-10重量%、該氧化鉍含有60-85重量%、該氧化鉀含有0.1-5重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在380℃-480℃之間，該氧化鋁、該氧化矽、該氧化硼、該氧化鉀、該氧化鋅、該氧化鉍、該氧化鈉、及該氧化銻被一體成形於該玻璃粉內。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之太陽電池背面電極之導電漿，其中，該些氧化物更包含有氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、氧化碲、及氧化鋰，而且該氧化鋁含有0.1-3重量%、該氧化矽含有1-15重量%、該氧化硼含有1-10重量%、該氧化鉛含有40-70重量%、該氧化碲含有0.1-30重量%、該氧化鋅含有0.1-5重量%、該氧化鈣含有0.1-5重量%、該氧化鉀含有0.1-5重量%、該氧化鋰含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在350℃-470℃之間，該氧化鋁、該氧化矽、該氧化硼、該氧化鉀、該氧化鈣、該氧化鋅、該氧化鉛、該氧化碲、及該氧化鋰被一體成形於該玻璃粉內。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之太陽電池背面電極之導電漿，其中，該些氧化物更包含有氧化鈣、氧化鋅、氧化鈉、及氧化鉛，而且該氧化鋁含有1-5重量%、該氧化矽含有5-20重量%、該氧化硼含有1-10重量%、該氧化鉛含有40-70重量%、該氧化鋅含有1-10重量%、該氧化鈣含有0.1-5重量%、該氧化鉀含有0.1-5重量%、該氧化鈉含有0.1-5重量%，而且該玻璃粉的軟化點在400℃-500℃之間，該氧化鋁、該氧化矽、該氧化硼、該氧化鉀、該氧化鈣、該氧化鋅、該氧化鈉、及該氧化鉛被一體成形於該玻璃粉內。
  13. 一種太陽電池背面電極的製造方法，其包含：提供一如申請專利範圍第1至12項任一項所述之太陽電池背面電極之導電漿； 將該導電膠形成於一矽基板之背面上；對形成有該導電膠的該矽基板進行共燒程序，以在該矽基板之背面形成一背面電場層、形成於該背面電場層上的一第一電極層、及形成於該第一電極層上的一第二電極層，其中相對於該第二電極層，該第一電極層是摻雜有矽的連續鋁層；而相對於該第一電極層，該第二電極層是鋁顆粒層。
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