TWI589013B - 於太陽能電池膏中包含鎢與鉛之玻璃 - Google Patents

於太陽能電池膏中包含鎢與鉛之玻璃 Download PDF

Info

Publication number
TWI589013B
TWI589013B TW104105409A TW104105409A TWI589013B TW I589013 B TWI589013 B TW I589013B TW 104105409 A TW104105409 A TW 104105409A TW 104105409 A TW104105409 A TW 104105409A TW I589013 B TWI589013 B TW I589013B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
range
present
preferred
solar cell
glass
Prior art date
Application number
TW104105409A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201537766A (zh
Inventor
迪畢達斯 巴盧 拉斯卡
宋曉僑
赤龍 陳
Original Assignee
賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司
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
Application filed by 賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司 filed Critical 賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司
Publication of TW201537766A publication Critical patent/TW201537766A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI589013B publication Critical patent/TWI589013B/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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/10—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/16—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions with vehicle or suspending agents, e.g. slip
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • 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
    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

於太陽能電池膏中包含鎢與鉛之玻璃
一般而言，本發明係關於導電膏，其包含含鎢及鉛之玻璃作為太陽能電池膏之成分，及一種該導電膏於製造光伏打太陽能電池中之用途。更具體言之，本發明係關於導電膏、太陽能電池前驅物、製造太陽能電池之方法、太陽能電池及太陽能模組。
太陽能電池為利用光伏打效應將光能轉換為電能之裝置。太陽能能量為有吸引力的綠色能源，此乃因其係可持續及僅產生出無污染副產物。因此，目前有大量的研究致力於開發具有提高效率之太陽能電池，同時持續地減低材料及製造成本。當光撞擊太陽能電池時，入射光之一部分被表面反射及其餘部分透射至太陽能電池中。透射光子被通常由半導體材料(諸如，通常經適宜摻雜之矽)製成之太陽能電池吸收。吸收的光子能量激發半導體材料之電子，從而產生電子-電洞對。該等電子-電洞對接著藉由p-n接面分離及藉由太陽能電池表面上之導電電極收集。圖1顯示簡單太陽能電池之最少構造。
太陽能電池極通常係基於通常呈Si晶圓形式之矽。其中，p-n接面通常藉由提供n型摻雜Si基板及施加p型摻雜層至一面或藉由提供p型摻雜Si基板及施加n型摻雜層至一面以在兩種情況中提供所謂的p-n接面而製得。該施加摻雜劑層之面一般充作電池之前面，具有原始摻 雜劑之Si之相對面充作背面。n型及p型太陽能電池二者係可行的及已在工業上開發利用。設計成抑制入射於兩個面上之光的電池亦可行，但其用途受較不廣泛抑制。
為容許太陽能電池前面上之入射光進入且被吸收，前電極通常配置呈兩組分別已知為「指」及「匯流條(bus bar)」之垂直線。指與前面形成電接觸及匯流條與該等指連接以容許有效地放電荷至外部電路。該指及匯流條之配置通常係呈導電膏之形式施用，燒製該導電膏以提供固態電極本體。背電極通常亦呈導電膏之形式施用，接著燒製該導電膏以提供固態電極本體。一典型導電膏包含金屬粒子、玻璃及有機媒劑。
最近越來越多地關注n型太陽能電池，其中前面係p型摻雜。n型太陽能電池具有相對於類似p型電池提高電池性能之潛力，但存在由於在燒製期間損害電池而導致降低效率之缺點。
已在先前技術中嘗試改良太陽能電池之性質。此一嘗試述於EP2472526A2中。
因此當前技術水平需要針對於製造太陽能電池之方法之改良。
本發明一般而言係基於克服當前有關太陽能電池之技術水平中所遭遇到問題中之至少一個的目標。
更具體言之，本發明進一步係基於提供一用於製造具有提高電池效率之太陽能電池之膏。
本發明之另一目標係提供製造太陽能電池之方法、一種太陽能電池、及一種太陽能電池模組。
藉由構成本發明申請專利範圍之類別之標的物，有助於達成至少一個上述目標。藉由代表本發明之具體實施例之本發明附屬請求項之標的物有進一步幫助。
100‧‧‧太陽能電池
101‧‧‧摻雜Si晶圓
102‧‧‧p-n接面邊界
103‧‧‧前電極
104‧‧‧背電極
105‧‧‧前摻雜層
106‧‧‧背摻雜層
200‧‧‧太陽能電池
207‧‧‧前鈍化層
208‧‧‧背鈍化層
209‧‧‧抗反射層
210‧‧‧高度摻雜背層
214‧‧‧前電極指
215‧‧‧前電極匯流條
300‧‧‧晶圓
300a‧‧‧在施加前電極之前的晶圓
300b‧‧‧在燒製之前施加導電膏至前面的晶圓
300c‧‧‧施加前電極的晶圓
311‧‧‧在背面上之額外層
312‧‧‧在前面上之額外層
313‧‧‧導電膏
420‧‧‧晶圓
421‧‧‧切口
422‧‧‧指線
現藉由附圖來說明本發明，該等附圖僅欲用於說明而不應被視作限制本發明之範疇。簡言之，圖1顯示用於太陽能電池之最少層結構之橫截面視圖，圖2顯示用於太陽能電池之常見層結構之橫截面視圖，圖3a、3b及3c共同說明燒製前側膏之製程，圖4顯示用於以下測量比接觸電阻之測試方法之切口的定位。
藉由一種前驅物，有助於達成至少一個上述目標，該前驅物包含以下作為前驅物部分：(i)晶圓；(ii)至少包含以下作為膏成分之導電膏：a)金屬粒子；b)玻璃；c)有機媒劑；及d)添加劑；其中該玻璃包含以下各者：(i)在約1至約96重量%範圍，較佳在約5至約70重量%範圍，更佳在約10至約40重量%範圍內之Pb；(ii)在約2至約30重量%範圍，較佳在約3至約20重量%範圍，更佳在約4至約10重量%範圍內之W；(iii)在約1至約50重量%範圍，較佳在約5至約40重量%範圍，更佳在約10至約35重量%範圍內之O；其中各情況中之重量%係基於該玻璃之總重量計。
在該前驅物之一個實施例中，該Pb係呈氧化態2。
在該前驅物之一個實施例中，該W係呈氧化態6。
在該前驅物之一個實施例中，該玻璃包含Te。
在該前驅物之一個實施例中，該等金屬粒子為Ag粒子。
在該前驅物之一個實施例中，該玻璃係以基於該膏之總重量計約1重量%至約6重量%，較佳約1至約5重量%之範圍，更佳約2至約4重量%之範圍存在於該膏中。
在該前驅物之一個實施例中，該晶圓為Si晶圓。
在該前驅物之一個實施例中，該晶圓包含至少一個n-摻雜區及至少一個p-摻雜區。
在該前驅物之一個實施例中，該膏係疊置於p-摻雜區之上。
在該前驅物之一個實施例中，該膏係疊置於n-摻雜區之上。
在該前驅物之一個實施例中，該膏係疊置於該晶圓之前面之上。
在該前驅物之一個實施例中，該膏係疊置於該晶圓之背面之上。
藉由一種製造太陽能電池之方法，有助於達成至少一個上述目標，該方法至少包括以下步驟：i)提供根據本發明之太陽能電池前驅物；ii)燒製該太陽能電池前驅物以獲得太陽能電池。
藉由一種可藉由根據本發明之方法獲得之太陽能電池，有助於達成至少一個上述目標。
藉由一種可由包含以下太陽能電池成分之太陽能電池獲得之太陽能電池，有助於達成至少一個上述目標：a.晶圓；b.電極，其中該電極包含在基於電極之總重量計約0.03至約1.2重量%範圍，較佳在約0.05至約1重量%範圍，更佳在約0.6至約0.8重量%範圍內之W。
藉由一種可藉由包括至少一個根據本發明之太陽能電池及至少一個另一太陽能電池之模組獲得之太陽能電池，有助於達成至少一個上述目標。
上述實施例可彼此組合。各可能之組合在此為本說明書揭示內容之一部分。
晶圓
根據本發明之較佳晶圓為太陽能電池區域中尤其可高效率地吸收光以產生出電子-電洞對並高效率地跨邊界，較佳跨所謂的p-n接面邊界分離電洞及電子之區域。根據本發明之較佳晶圓為其等包括由前摻雜層及背摻雜層組成之單一本體之晶圓。
該晶圓較佳係由適宜摻雜之四價元素的二元化合物、三元化合物或合金組成。在此內文中之較佳四價元素為Si、Ge或Sn，較佳係Si。較佳之二元化合物為兩種或更多種四價元素之組合，III族元素與V族元素之二元化合物、II族元素與VI族元素之二元化合物或IV族元素與VI族元素之二元化合物。四價元素之較佳組合為兩種或更多種選自Si、Ge、Sn或C之元素之組合，較佳係SiC。III族元素與V族元素之較佳二元化合物為GaAs。根據本發明，該晶圓最佳係基於Si。本申請案之其餘部分明確地提及Si作為晶圓之最佳材料。下文明確述及Si之段落亦適用於上文所述之其他晶圓組成。
該晶圓之前摻雜層及背摻雜層相遇之處為p-n接面邊界。在n型太陽能電池中，背摻雜層摻雜有供電子n型摻雜劑及前摻雜層摻雜有受電子或供電洞p型摻雜劑。在p型太陽能電池中，背摻雜層摻雜有p型摻雜劑及前摻雜層摻雜有n型摻雜劑。根據本發明較佳藉由首先提供摻雜Si基板且接著施加相對類型之摻雜層至該基板之一面來製造具有p-n接面邊界之晶圓。在本發明之另一實施例中，p-摻雜層及n-摻雜層可配置在晶圓之相同面。該晶圓設計通常稱作指叉型背接觸，正如 Handbook of Photovoltaic Science and Engineering，第2版，John Wiley & Sons，2003，第7章中所例示。
熟習此項技術者熟知摻雜Si基板。摻雜Si基板可以為熟習此項技術者已知及其認為適用於本發明內文之任何方式製得。根據本發明之Si基板之較佳來源為單晶Si、多晶Si、非晶形Si及升級冶金級Si，最佳為單晶Si或多晶Si。形成摻雜Si基板之摻雜可在製造Si基板期間同時地藉由添加摻雜劑來進行或可在接續步驟中進行。於製造Si基板後之摻雜可例如藉由氣體擴散磊晶法來進行。摻雜Si基板亦可輕易地購得。根據本發明，一選項係Si基板之初始摻雜與其藉由添加摻雜劑至Si混合物之形成同時地進行。根據本發明，一選項係前摻雜層及若存在的高度摻雜背層之施加藉由氣相磊晶法來進行。該氣相磊晶法較佳係在約500℃至約900℃範圍，更佳在約600℃至約800℃範圍及最佳在約650℃至約750℃範圍內之溫度於在約2kPa至約100kPa範圍，較佳在約10至約80kPa範圍，最佳在約30至約70kPa範圍內之壓力下進行。
熟習此項技術者已知Si基板可展現多種形狀、表面紋理及尺寸。該形狀可為包括尤其長方體、盤、晶圓及不規則多面體之多種不同形狀中之一種形狀。根據本發明之較佳形狀為晶圓形狀，其中該晶圓為具有兩個相似，較佳相等之維度及明顯小於其他兩個維度之第三維度之長方體。內文中明顯小於較佳係小至少約100倍。
熟習此項技術者已知多種表面形狀。根據本發明，較佳為具有粗糙表面之Si基板。一種評估基板之粗糙度之方法係評估基板之相較於基板之總表面積小，較佳小於總表面積之1/100，且基本上平坦之子表面之表面粗糙度參數。表面粗糙度參數之值係以子表面之面積相對藉由使該子表面投射至藉由減小均方位移至最小之最佳擬合至子表面之平坦平面上所形成理論表面之面積的比值給出。較高之表面粗糙 度參數值指示較粗糙、較不規則表面及較低之表面粗糙度參數值指示較平坦、較平整之表面。根據本發明，Si基板之表面粗糙度較佳經改質以使獲得多種包括(但不限於)光吸收及指至表面之黏著性之因素間之最佳平衡。
可改變Si基板之兩個較長維度以適合所得太陽能電池所需要之應用。根據本發明，Si晶圓之厚度較佳小於約0.5mm，更佳小於約0.3mm及最佳小於約0.2mm。一些晶圓具有約0.01mm或更大之最小尺寸。
根據本發明，前摻雜層較佳係相較於背摻雜層薄。在本發明之一個實施例中，前摻雜層具有在約10nm至約4μm範圍，較佳在約50nm至約1μm範圍及最佳在約100至約800nm範圍內之厚度。
前摻雜層通常比背摻雜層薄。在本發明之一個實施例中，背摻雜層具有相較前摻雜層更大的厚度。
可將高度摻雜層施加至背摻雜層與任何其他層之間的Si基板之背面。該高度摻雜層與背摻雜層之摻雜類型相同及該層通常以+標示(n+型層係施加至n型背摻雜層及p+型層係施加至p型背摻雜層)。此高度摻雜背層可用來促進金屬化及改良基板/電極介面區域處之導電性質。根據本發明，若存在之高度摻雜背層較佳具有在約10nm至約30μm範圍，較佳在約50nm至約20μm範圍及最佳在約100nm至約10μm範圍內之厚度。
摻雜劑
較佳之摻雜劑為其等在添加至Si晶圓時藉由引入電子或電洞至能帶結構形成p-n接面邊界之摻雜劑。根據本發明，較佳地，該等摻雜劑之同一性及濃度可經特定選擇以按需要調整p-n接面之能帶結構特性及設定光吸收及電導率特性。根據本發明之較佳p型摻雜劑為其等可新增電洞至Si晶圓能帶結構之p型摻雜劑。其等為熟習此項技術者 所熟知。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有摻雜劑可用作p型摻雜劑。根據本發明之較佳p型摻雜劑為三價元素，尤其係其等週期表13族之元素。在該內文中，較佳之週期表13族元素包括(但不限於)B、Al、Ga、In、Tl或其中至少兩者之組合，其中以B特別佳。在本發明之一個實施例中，p-摻雜層包含B作為摻雜劑。
根據本發明之較佳n型摻雜劑為其等可新增電子至Si晶圓能帶結構之n型摻雜劑。其等為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明之內文中之所有摻雜劑可用作n型摻雜劑。根據本發明之較佳n型摻雜劑為週期表15族之元素。在該內文中，較佳之週期表15族元素包括N、P、As、Sb、Bi或其中至少兩者之組合，其中以P特別佳。在本發明之一個實施例中，該n-摻雜層包含P作為摻雜劑。
如上所述，可改變p-n接面之各種摻雜水平以調整所得太陽能電池之期望性質。
根據本發明，背摻雜層較佳係經輕度摻雜，較佳具有在約1×1013至約1×1018cm-3範圍，較佳在約1×1014至約1×1017cm-3，最佳在約5×1015至約5×1016cm-3範圍內之摻雜劑濃度。一些市售產品具有摻雜劑濃度為約1×1016之背摻雜層。
在本發明之一個實施例中，高度摻雜背層(假若存在的話)係經高度摻雜，較佳具有在約1×1017至約5×1021cm-3範圍，更佳在約5×1017至約5×1020cm-3範圍，及最佳在約1×1018至約1×1020cm-3範圍內之濃度。
導電膏
根據本發明之較佳導電膏為可施加至表面及在燒製時形成與該表面電接觸之固態電極本體之膏。膏之成分及其比例可由熟習此項技術者選擇以使膏具有諸如燒結及可印刷性之期望特性及使所得電極具 有期望的電及物理性質。金屬粒子可存在於膏中(主要)以使所得電極本體導電。為產生出穿過表面層並進入Si晶圓中的適宜燒結，可使用玻璃。在本發明內文中較佳之導電膏之一實例組合物可包含以下各者：i)金屬粒子，較佳係銀粒子，較佳至少約50重量%，更佳至少約70重量%及最佳至少約80重量%；ii)玻璃，較佳係玻璃料，較佳在約0.1至約6重量%範圍內，更佳在約0.5至約5重量%範圍內及最佳在約1至約4重量%範圍內，其中該玻璃包含以下各者：(i)在約1至約96重量%範圍，較佳在約5至約70重量%，更佳在約10至約40重量%範圍內之Pb；(ii)在約2至約30重量%範圍，較佳在約3至約20重量%範圍，更佳在約4至約10重量%範圍內之W；(iii)在約1至約50重量%範圍，較佳在約5至約40重量%範圍，更佳在約10至約35重量%範圍內之O；其中各情況中之重量%係基於該玻璃之總重量計；iii)有機媒劑，較佳在約5至約40重量%範圍，更佳在約5至約30重量%範圍及最佳在約5至約15重量%範圍；iv)添加劑，較佳在約0至約15重量%範圍，更佳在約0至約10重量%範圍及最佳在約0.3至約5重量%範圍。
其中重量%各者係基於該導電膏之總重量計且總計達100重量%。
為有利於導電膏之可印刷性，根據本發明，導電膏較佳具有有利於可印刷性之黏度及觸變指數。在本發明之一個實施例中，導電膏滿足至少一個以下標準：
-在約5至約35Pas範圍，較佳在約10至約25Pas範圍及最佳在 約15至約20Pas範圍內之黏度。
-存在於膏中之所有溶劑具有在約90至約300℃範圍內之沸點。
有機媒劑
在本發明之內文中，較佳之有機媒劑為基於一或多種可確保導電膏之成分呈溶解、乳化、或分散形式存在之溶劑(較佳係有機溶劑)之溶液、乳液或分散液。較佳之有機媒劑為其等可提供導電膏中之成分最佳化穩定性及使得導電膏具有容許有效線可印刷性之黏度之有機媒劑。根據本發明之較佳有機媒劑包含以下作為媒劑成分：(i)黏結劑，較佳在約1至約10重量%範圍，更佳在約2至約8重量%範圍及最佳在約3至約7重量%範圍；(ii)表面活性劑，較佳在約0至約10重量%範圍，更佳在約0至約8重量%範圍及最佳在約0.01至約6重量%範圍；(ii)一或多種溶劑，其比例係由有機媒劑中其他成分之比例決定；(iv)視需要選用之添加劑，較佳在約0至約10重量%範圍，更佳在約0至約8重量%範圍及最佳在約1至約5重量%範圍，其中重量%各者係基於該有機媒劑之總重量計且總計達100重量%。根據本發明，較佳之有機媒劑為其等容許達成上文所述之導電膏之較佳高水平之可印刷性的有機媒劑。
金屬粒子
銀為根據本發明之較佳金屬粒子。在本發明之內文中，較佳之金屬粒子為其等展現金屬傳導性或在燒製時產生出展現金屬傳導性之物質之金屬粒子。存在於導電膏中之金屬粒子可提供當燒製時燒結導電膏所形成之固態電極金屬傳導性。較佳為促進有效燒結及產生出具有高電導率及低接觸電阻之電極之金屬粒子。金屬粒子為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有 金屬粒子可用作用於導電膏中之金屬粒子。根據本發明之較佳金屬粒子為金屬、合金、至少兩種金屬之混合物、至少兩種合金之混合物或至少一種金屬與至少一種合金之混合物。
根據本發明，較佳除了銀之外，可以與銀相同的方式使用作為金屬粒子之較佳金屬為Au、Cu、Al、Zn、Pd、Ni、Pb及其中至少兩者之混合物，較佳係Au或Al。根據本發明之可用作金屬粒子之較佳合金為包含至少一種選自Ag、Cu、Al、Zn、Ni、W、Pb、及Pd之清單之金屬之合金或兩種或更多種該等合金之混合物。
在本發明之一個實施例中，該等金屬粒子包括塗覆一或多種其他不同金屬或合金之金屬或合金，例如，塗覆銀之銅。
作為金屬粒子之其他成分，就以上提及的成分進一步而言，根據本發明，較佳為其等造成所形成之電極之更有利的燒結性質、電接觸、黏著及導電性之成分。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有其他成分可用於金屬粒子中。根據本發明，較佳為其等代表用於意欲施加導電膏之面的互補摻雜劑之其他替代品。當在形成與n型摻雜Si層成介面之電極時，可充作Si中之n型摻雜劑之添加劑為較佳。在該內文中，較佳之n型摻雜劑為15族元素或在燒製時產生出該等元素之化合物。根據本發明，在該內文中，較佳之15族元素為P及Bi。當在形成與p型摻雜Si層成介面之電極時，可充作Si中之p型摻雜劑之添加劑為較佳。較佳之p型摻雜劑為13族元素或在燒製時產生出該等元素之化合物。根據本發明，在該內文中，較佳之13族元素為B及Al。
熟習此項技術者熟知金屬粒子可展現各種不同形狀、表面、尺寸、表面積對體積比、氧含量及氧化物層。許多形狀為熟習此項技術者已知。一些實例為球形、有角、長形(桿或針狀)及平面(片狀)。金屬粒子亦可呈不同形狀之粒子之組合形式存在。根據本發明，較佳為 具有可增進所製得電極之有利燒結、電接觸、黏著及導電性之某一形狀、或形狀之組合之金屬粒子。一在不考量表面性質下表徵該等形狀之方法係透過參數長度、寬度及厚度。在本發明內文中，粒子之長度以其兩個端點包含於粒子中之最長空間位移矢量長度給出。粒子之寬度以垂直於如上所定義之長度矢量之最長空間位移矢量長度(其兩端點包含於粒子中)給出。粒子之厚度以垂直於皆定義於上文之長度矢量及寬度矢量二者之最長空間位移矢量長度(其兩端點包含於粒子中)給出。在根據本發明之一個實施例中，較佳為具有儘可能均勻的形狀(即，其中有關於長度、寬度及厚度的比值儘可能接近1，較佳所有比值在約0.7至約1.5範圍，更佳在約0.8至約1.3範圍及最佳在約0.9至約1.2範圍內之形狀)之金屬粒子。在該實施例中，金屬粒子之較佳形狀之實例因此為球形及立方體、或其組合、或其中一或多者與其他形狀之組合。在本發明之一個實施例中，導電膏中之Ag粒子為球形。在根據本發明之另一實施例中，較佳為具有低均勻度，較佳地其至少一個有關於長度、寬度及厚度之維度之比值高於約1.5，更佳高於約3及最佳高於約5之形狀的金屬粒子。根據該實施例之較佳形狀為薄片狀、桿或針狀、或薄片狀、桿或針狀與其他形狀之組合。
多種表面類型為熟習此項技術者已知。就根據本發明之金屬粒子之表面類型而言，可促進有效燒結且產生出所製得電極之有利電接觸及導電性之表面類型有利。
粒徑d50及相關聯值d10及d90為熟習此項技術者熟知之粒子之特徵。根據本發明，較佳地，金屬粒子之平均粒徑d50在約0.5至約10μm範圍，更佳在約1至約10μm範圍及最佳在約1至約5μm範圍內。熟習此項技術者熟知粒徑d50之測定。
在本發明之一個實施例中，銀粒子具有在約1至約4μm範圍，較佳在約2至約3.5μm範圍，更佳在約2.8至約3.2μm範圍內之d50。
在本發明之另一實施例中，鋁粒子具有在約1至約5μm範圍，較佳在約2至約4μm範圍，更佳在約2.5至約3.5μm範圍內之d50。
該等金屬粒子可以表面塗層存在。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之任一該塗層可用於該等金屬粒子。根據本發明之較佳塗層為其等可促進改良導電膏之印刷、燒結及蝕刻特性之塗層。假若存在該塗層，則根據本發明該塗層較佳對應於在各情況中基於金屬粒子之總重量計不大於約10重量%，較佳不大於約8重量%，最佳不大於約5重量%。
在根據本發明之一個實施例中，銀粒子係以導電膏之大於約50重量%，較佳大於約70重量%，最佳大於約80重量%之比例存在。
玻璃
玻璃(較佳係玻璃料)存在於根據本發明之導電膏中以實現蝕刻及燒結。需要有效之蝕刻以蝕刻穿過任何可能已施加至Si晶圓且因而位於前摻雜層與施加的導電膏之間之額外層及蝕刻進入Si晶圓之適宜程度。Si晶圓之適宜蝕刻意指足夠深以實現電極與前摻雜層之間之良好電接觸且因而導致低接觸電阻但未深到干擾p-n接面邊界。在本發明內文中，較佳的玻璃為展現玻璃化轉變的非晶形或部分結晶固形物之粉末。玻璃化轉變溫度Tg為在加熱後非晶形物質自堅硬固形物轉變為可部分移動之過冷卻熔體之溫度。熟習此項技術者熟知用於測定玻璃化轉變溫度之方法。藉由玻璃(較佳係玻璃料)實現的蝕刻及燒結發生在高於玻璃(較佳係玻璃料)之玻璃化轉變溫度下，及較佳地，該玻璃化轉變溫度低於期望的峰值燒製溫度。玻璃為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有玻璃可用作用於導電膏中之玻璃。
在本發明內文中，存在於導電膏中之玻璃較佳包含元素、氧化物、在加熱時生成氧化物之化合物、其他化合物、或其混合物。在本 發明內文中，玻璃較佳包含以下玻璃成分：(i)在約1至約96重量%範圍，較佳在約5至約70重量%範圍，更佳在約10至約40重量%範圍內之Pb；(ii)在約2至約30重量%範圍，較佳在約3至約20重量%範圍，更佳在約4至約10重量%範圍內之W；(iii)在約1至約50重量%範圍，較佳在約5至約40重量%範圍，更佳在約10至約35重量%範圍內之O；其中各情況中之重量%係基於玻璃之總重量計。
在本發明之一個實施例中，玻璃較佳包含Te，較佳基於玻璃之總重量計，在約1至約20重量%範圍，更佳在約2至約15重量%範圍，最佳在約3至約10重量%範圍。
上述元素較佳因包含氧化物成分於玻璃之前驅物材料中而存在於玻璃中。玻璃中之W較佳係一或多種鎢氧化物，較佳WO3包含於前驅物混合物中之結果。玻璃中之Pb較佳係一或多種鉛氧化物，較佳PbO及/或PbO2包含於前驅物混合物中之結果。玻璃中之Te較佳係一或多種碲氧化物，較佳TeO及/或TeO2及/或TeO3存在於前驅物混合物中之結果。O較佳因WO3、PbO、PbO2、TeO、TeO2、TeO3中之一或多者、或其他氧化物存在於前驅物混合物而存在於玻璃中。
此外，玻璃中之較佳元素為Si、B、Al、Bi、Li、Na、Mg、Zn、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu、Ba及Cr或該清單中之兩者或更多者之混合物。在本發明內文中，玻璃中可包含的較佳氧化物為鹼金屬氧化物、鹼土金屬氧化物、稀土金屬氧化物、V族及VI族氧化物、其他氧化物、或其組合。在該內文中，較佳之鹼金屬氧化物為氧化鈉、氧化鋰、氧化鉀、氧化銣、氧化銫或其組合。在該內文中，較佳之鹼土金屬氧化物為氧化鈹、氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、或其組合。在該內文中，較佳之V族氧化物為磷氧化物(諸如 P2O5)、鉍氧化物(諸如Bi2O3)、或其組合。在該內文中，較佳之VI族氧化物為硒氧化物，諸如SeO2。較佳之稀土金屬氧化物為鈰氧化物(諸如CeO2)及鑭氧化物(諸如La2O3)。在該內文中，其他較佳氧化物為矽氧化物(諸如SiO2)、鋅氧化物(諸如ZnO)、鋁氧化物(諸如Al2O3)、鍺氧化物(諸如GeO2)、釩氧化物(諸如V2O5)、鈮氧化物(諸如Nb2O5)、氧化硼、鉬氧化物(諸如MoO3)、及銦氧化物(諸如In2O3)、其等在上文列出為較佳元素的元素之其他氧化物、或其組合。較佳之氧化物亦為包含至少兩種列出為玻璃之較佳元素成分的元素之混合氧化物、或藉由加熱至少一種上述氧化物與至少一種上述金屬所形成之混合氧化物。在本發明內文中，至少兩種以上所列氧化物及混合氧化物之混合物亦較佳。
如上所述，玻璃較佳具有低於導電膏之期望燒製溫度之玻璃化轉變溫度。在本發明之一個實施例中，玻璃具有在約250至約530℃範圍，更佳在約300至約500℃範圍，及最佳在約320至約450℃範圍內之玻璃化轉變溫度。
熟習此項技術者熟知玻璃粒子可展現各種不同形狀、表面性質、尺寸、表面積對體積比、及塗層。
玻璃粒子之許多形狀為熟習此項技術者已知。一些實例為球形、有角、長形(桿或針狀)及平面(片狀)。玻璃粒子亦可呈不同形狀之粒子之組合形式存在。根據本發明，較佳為具有可增進所製得電極之有利燒結、黏著、電接觸及導電性之某一形狀、或形狀之組合之玻璃粒子。
平均粒徑d50、及相關聯參數d10及d90為熟習此項技術者熟知之粒子之特徵。根據本發明，較佳地，玻璃之平均粒徑d50在約0.1至約10μm範圍，更佳在約0.2至約7μm範圍及最佳在約0.5至約5μm範圍。
在本發明之一個實施例中，玻璃粒子具有在約0.1至約3μm範 圍，較佳在約0.5至約2μm範圍，更佳在約0.8至約1.5μm範圍內之d50。
黏結劑
在本發明內文中，較佳之黏結劑為其等造成形成具有有利的穩定性、可印刷性、黏度、燒結及蝕刻性質之導電膏之黏結劑。黏結劑為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有黏結劑可用作用於有機媒劑中之黏結劑。根據本發明之較佳黏結劑(其通常屬於稱作「樹脂」之類別)為聚合黏結劑、單體黏結劑、及為聚合物及單體之組合之黏結劑。聚合黏結劑亦可為其中至少兩種不同單體單元包含於單一分子中之共聚物。較佳之聚合黏結劑為其等在聚合物主鏈中具有官能基之聚合黏結劑、其等在主鏈外具有官能基之聚合黏結劑及其等在主鏈中及主鏈外同時具有官能基之聚合黏結劑。在主鏈中具有官能基之較佳聚合物為(例如)聚酯、經取代之聚酯、聚碳酸酯、經取代之聚碳酸酯、在主鏈中具有環狀基團之聚合物、聚糖、經取代之聚糖、聚胺基甲酸酯、經取代之聚胺基甲酸酯、聚醯胺、經取代之聚醯胺、酚系樹脂、經取代之酚系樹脂、一或多種上述聚合物之單體視情況與其他共聚單體之共聚物、或其中至少兩者之組合。在主鏈中具有環狀基團之較佳聚合物為聚丁酸乙烯酯(PVB)及其衍生物及聚萜品醇及其衍生物或其混合物。較佳之聚糖為(例如)纖維素及其烷基衍生物，較佳係甲基纖維素、乙基纖維素、丙基纖維素、丁基纖維素及其衍生物及其中至少兩者之混合物。在主聚合物鏈外具有官能基之較佳聚合物為其等具有醯胺基之聚合物、其等具有酸及/或酯基之聚合物(通常稱作「丙烯酸樹脂」)、或具有前述官能基之組合之聚合物、或其組合。在主鏈外具有醯胺之較佳聚合物為(例如)聚乙烯吡咯啶酮(PVP)及其衍生物。在主鏈外具有酸及/或酯基之較佳聚合物為(例如)聚丙烯酸及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯(PMA)及其衍 生物或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其衍生物、或其混合物。根據本發明之較佳單體黏結劑為基於乙二醇之單體、萜品醇樹脂或松脂衍生物、或其混合物。基於乙二醇之較佳單體黏結劑為其等具有醚基、酯基之單體黏結劑或其等具有醚基及酯基之單體黏結劑，該較佳之醚基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳數烷基醚，該較佳之酯基為乙酸酯及其烷基衍生物，較佳係乙二醇單丁醚單乙酸酯或其混合物。在本發明內文中，烷基纖維素(較佳係乙基纖維素)、其衍生物及其與選自前述黏結劑清單或其他之其他黏結劑之混合物為最佳黏結劑。
表面活性劑
在本發明內文中，較佳之表面活性劑為其等造成形成具有有利的穩定性、可印刷性、黏度、燒結及蝕刻性質之導電膏之表面活性劑。熟習此項技術者熟知表面活性劑。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有表面活性劑可用作用於有機媒劑中之表面活性劑。在本發明內文中，較佳之表面活性劑為其等基於直鏈、分支鏈、芳族鏈、氟化鏈、矽氧烷鏈、聚醚鏈之表面活性劑及其組合。較佳之表面活性劑係單鏈、雙鏈或多鏈。根據本發明之較佳表面活性劑具有非離子、陰離子、陽離子、或兩性離子頭部。較佳之表面活性劑為聚合物及單體或其混合。根據本發明之較佳表面活性劑可具有顏料親和基團，較佳係具有顏料親和基團之具有羥基官能基的羧酸酯(例如，DISPERBYK®-108，由BYK USA,Inc.製造)、具有顏料親和基團之丙烯酸酯共聚物(例如，DISPERBYK®-116，由BYK USA,Inc.製造)、具有顏料親和基團之改質聚醚(例如，TEGO® DISPERS 655，由Evonik Tego Chemie GmbH製造)、具有高顏料親和性之基團之其他表面活性劑(例如，TEGO® DISPERS 662 C，由Evonik Tego Chemie GmbH製造)。不在上述清單中之根據本發明之其他較佳聚合物為聚乙 二醇及其衍生物、及烷基羧酸及其衍生物或鹽、或其混合物。根據本發明之較佳聚乙二醇衍生物為聚(乙二醇)乙酸。較佳之烷基羧酸為其等具有完全飽和烷基鏈之烷基羧酸及其等具有單或多不飽和烷基鏈之烷基羧酸或其混合物。具有飽和烷基鏈之較佳羧酸為其等具有在約8至約20個碳原子範圍內之烷基鏈長度之羧酸，較佳係C9H19COOH(癸酸)、C11H23COOH(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕櫚酸)、C17H35COOH(硬脂酸)或其混合物。具有不飽和烷基鏈之較佳羧酸為C18H34O2(油酸)及C18H32O2(亞麻油酸)。根據本發明之較佳單體表面活性劑為苯并三唑及其衍生物。
溶劑
根據本發明之較佳溶劑為在燒製期間自導電膏移除明顯程度之膏成分，較佳係其等在燒製後以相較在燒製前減小至少約80%，較佳相較在燒製前減小至少約95%之絕對重量存在者。根據本發明之較佳溶劑為其等容許形成具有有利的黏度、可印刷性、穩定性及燒結特性且產生出具有有利的導電性及與基板之電接觸之電極的導電膏之溶劑。溶劑為熟習此項技術者所熟知。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有溶劑可用作用於有機媒劑中之溶劑。根據本發明，較佳之溶劑為其等容許達成如上所述之導電膏之較佳高水平之可印刷性之溶劑。根據本發明之較佳溶劑為其等在標準環境溫度及壓力(SATP)(298.15K，100kPa)下呈液體存在之溶劑，較佳係其等具有高於約90℃之沸點及高於約-20℃之熔點之溶劑。根據本發明之較佳溶劑係極性或非極性、質子性或非質子性、芳族或非芳族。根據本發明之較佳溶劑為單醇、二醇、多元醇、單酯、二酯、聚酯、單醚、二醚、聚醚、包含至少一或多個該等類別之官能基，視情況包含其他類別之官能基，較佳環狀基團、芳族基、不飽和鍵、具有一或多個經雜原子置換之O原子之醇基、具有一或多個經雜原子置換之O原子之醚 基、具有一或多個經雜原子置換之O原子之酯基之溶劑、及兩種或更多種上述溶劑之混合物。在該內文中，較佳之酯為己二酸之二烷基酯(較佳之烷基成分為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳數烷基或兩個不同該等烷基之組合)(較佳係己二酸二甲酯)、及兩種或更多種己二酸酯之混合物。在該內文中，較佳之醚為二醚，較佳係乙二醇之二烷基醚(較佳之烷基成分為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳數烷基或兩個不同該等烷基之組合)、及兩種二醚之混合物。在該內文中，較佳之醇為一級、二級及三級醇(較佳係三級醇，萜品醇及其衍生物為較佳)、或兩種或更多種醇之混合物。將多於一種不同官能基組合之較佳溶劑為通常稱作十二醇酯(texanol)之2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯及其衍生物、通常稱作卡比醇(carbitol)之2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、其烷基衍生物(較佳係甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、及己基卡比醇，較佳係己基卡比醇或丁基卡比醇)、及其乙酸酯衍生物(較佳係丁基卡比醇乙酸酯)、或至少2種上述之混合物。
有機媒劑中之添加劑
有機媒劑中之較佳添加劑為其等不同於上述媒劑成分及造成導電膏之有利性質諸如所製得電極之有利黏度、燒結、導電性、及與基板之良好電接觸之添加劑。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有添加劑可用作用於有機媒劑中之添加劑。根據本發明之較佳添加劑為觸變劑、黏度調節劑、穩定劑、無機添加劑、增稠劑、乳化劑、分散劑或pH調節劑。在該內文中，較佳之觸變劑為羧酸衍生物，較佳係脂肪酸衍生物或其組合。較佳之脂肪酸衍生物為C9H19COOH(癸酸)、C11H23COOH(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕櫚酸)、C17H35COOH(硬脂酸)、C18H34O2(油酸)、C18H32O2(亞麻油酸)或其組合。在該內文中，一包含脂肪酸之較佳組 合為蓖麻油。
導電膏中之添加劑
在本發明內文中，較佳之添加劑為除了明確述及的其他成分外被添加至導電膏之促成導電膏、其所製得電極或所得太陽能電池之增加性能之成分。熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之所有添加劑可用作用於導電膏中之添加劑。除了存於媒劑中之添加劑外，添加劑亦可存在於導電膏中。根據本發明之較佳添加劑為觸變劑、黏度調節劑、乳化劑、穩定劑或pH調節劑、無機添加劑、增稠劑及分散劑或其中至少兩者之組合，而無機添加劑為最佳。根據本發明之內文中，較佳之無機添加劑為Mg、Ni、Te、W、Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu及Cr或其中至少兩者之組合，較佳係Zn、Sb、Mn、Ni、W、Te及Ru或其中至少兩者之組合、其氧化物、可在燒製時生成該等金屬氧化物之化合物、或至少兩種上述金屬之混合物、至少兩種上述氧化物之混合物、至少兩種可在燒製時生成該等金屬氧化物之上述化合物之混合物、或兩種或更多種任何上述之混合物。
太陽能電池前驅物
藉由一種包含以下太陽能電池前驅物成分之太陽能電池前驅物，有助於達成至少一個上述目標：a.晶圓，較佳係Si晶圓；b.根據本發明之膏，其疊置於該晶圓上。
在一個實施例中，一或多種其他膏疊置於該晶圓上。
較佳之太陽能電池前驅物為其等在燒製時提供n型太陽能電池者，較佳係其等其中本發明之導電膏在燒製時形成前側電極者。
在根據本發明之太陽能電池前驅物之一個實施例中，膏係疊置於p-摻雜層之上。
在根據本發明之太陽能電池前驅物之一個實施例中，膏係疊置於兩個摻雜層之較薄摻雜層之上。
用於製造太陽能電池之方法
藉由一種製造太陽能電池之方法，有助於達成至少一個上述目標，該方法至少包括以下作為製程步驟：i)提供如上所述之太陽能電池前驅物，特定言之，將任何上述實施例組合；及ii)燒製該太陽能電池前驅物以獲得太陽能電池。
印刷
根據本發明，較佳地，前及背電極係藉由施加導電膏且接著燒製該導電膏以獲得燒結本體施加。該導電膏可以熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之任何方法施加，包括(但不限於)浸漬、浸塗、澆注、滴落、注射、噴灑、刀塗、簾幕塗佈、刷塗或印刷或其中至少兩者之組合，其中較佳之印刷技術為噴墨印刷、絲網印刷、移印(tampon printing)、平版印刷、凸版印刷或模版印刷(stencil printing)或其中至少兩者之組合。根據本發明，較佳地，藉由印刷，較佳藉由絲網印刷來施加導電膏。在本發明之一個實施例中，導電膏係透過絲網施加至前面。在該實施例之一個態樣中，該透過絲網之施加滿足至少一個以下參數：-在約290至約400範圍，較佳在約310至約390範圍，更佳在約330至約370範圍內之網目計數；-在約10至約30μm範圍，較佳在約12至約25μm範圍，更佳在約15至約23μm範圍內之線厚度；-在約5至約25μm範圍，較佳在約10至約20μm範圍，更佳在約13至約18μm範圍內之網格上乳液(Emulsion over mesh)(EoM)厚度； -在約1至約3mm範圍，較佳在約1.8至約2.5mm範圍，更佳在約2至約2.3mm範圍內之指叉間距(finger spaeing)。
在本發明之一個實施例中，導電膏呈格網圖案疊置於前面上之第一區域上。在該實施例之一個態樣中，該格網圖案包括具有在約20至約100μm範圍，較佳在約30至約80μm範圍，更佳在約30至約60μm範圍內之寬度之指及相對其成一在約70至約90°範圍內之角度之匯流條，該等匯流條具有在約0.5至約2.5mm範圍，較佳在約1至約2mm範圍，更佳在約1.3至約1.8mm範圍內之寬度。
在本發明之另一實施例中，導電膏係呈格網圖案疊置於背面上之另一區域上。在該實施例之一個態樣中，該格網圖案包括具有在約20至約180μm範圍，較佳在約30至約100μm範圍，更佳在約40至約60μm範圍內之寬度之指及相對其成一在約70至約90°範圍內之角度之匯流條，該等匯流條具有在約0.5至約2.5mm範圍，較佳在約1至約2mm範圍，更佳在約1.3至約1.8mm範圍內之寬度。
燒製
根據本發明，電極較佳藉由首先施加導電膏且接著燒製該導電膏產生出固態電極本體來形成。燒製為熟習此項技術者所熟知及可以熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之任何方式來進行。必須在高於存於膏中之至少一種玻璃，較佳兩種或更多種玻璃及更佳所有玻璃之玻璃化轉變溫度下進行燒製。
在本發明之一個實施例中，該燒製階段滿足至少一個以下標準：-維持依照以下所給的標題為「在燒製爐中之溫度曲線(temperature profile in the firing furnace)」之方法測得之溫度在約700至約900℃範圍，較佳在約730至約880℃範圍內；-在維持溫度時之時間在約1至約10s範圍內。
根據本發明，燒製較佳以在約10s至約2分鐘範圍，更佳在約25s至約90s範圍及最佳在約40s至約1分鐘範圍內之維持時間進行。
可同時地或依序地進行前面及背面上之導電膏之燒製。假若施加至兩個面之導電膏具有相似，較佳相同之最佳化燒製條件，則同時燒製係適宜的。在適宜情況下，根據本發明，燒製較佳係同時地進行。在燒製係依序地實現之情況下，根據本發明，較佳首先施加及燒製背導電膏，接著施加及燒製前面之導電膏。
太陽能電池
藉由一種可藉由根據本發明之方法獲得之太陽能電池，有助於達成至少一個上述目標。根據本發明之較佳太陽能電池為其等具有在就入射光總能量轉化為電能輸出之比例方面高效率及輕且耐用之太陽能電池，較佳係n型太陽能電池。如圖2中所例示，太陽能電池之一種層結構如下：(i)前電極、(ii)抗反射塗層、(iii)前鈍化層、(iv)前摻雜層、(v)p-n接面邊界、(vi)背摻雜層、(vii)高度摻雜背層、(viii)背鈍化層、(ix)背電極。可自該共同層結構省去個別層，或個別層可實際上執行多於一個上述共同實施例中所述層之功能。在本發明之一個實施例中，單一層充作抗反射層及鈍化層兩者。如圖1所例示，另一層結構如下：(I)前電極、(II)前摻雜層、(III)p-n接面邊界、(IV)背摻雜層、(V)背電極。
抗反射層
根據本發明，抗反射塗層可呈外部及通常呈最外層先於電極之前施加在太陽能電池之前面上。根據本發明之較佳抗反射塗層為其等減小由前面反射之入射光的比例而增加跨前面以被晶圓吸收之入射光的比例之抗反射塗層。可產生有利的吸收/反射比，容易藉由所用導電膏進行蝕刻，但另外可抗燒製導電膏時需要的溫度，及並不有助於增加電極介面附近的電子及電洞重組之抗反射塗層有利。可使用熟習 此項技術者已知且視為適用於本發明之內文中之所有抗反射塗層。根據本發明之較佳抗反射塗層為SiNx、SiO2、Al2O3、TiO2或其中至少兩者之混合物及/或其中至少兩層之組合，其中尤其在使用Si晶圓之情況下，以SiNx特別佳。
抗反射塗層之厚度適合於適宜光之波長。根據本發明，抗反射塗層較佳具有在約20至約300nm範圍，更佳在約40至約200nm範圍及最佳在約60至約90nm範圍內之厚度。
鈍化層
根據本發明，一或多個鈍化層可呈外部或呈最外層先於電極之前、或先於若存在之抗反射層之前施加至前面及/或背面。較佳之鈍化層為其等可減小電極介面附近的電子/電洞重組速率之鈍化層。可使用熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之任何鈍化層。根據本發明之較佳鈍化層為氮化矽、二氧化矽及二氧化鈦，氮化矽為最佳。根據本發明，鈍化層較佳具有在約0.1nm至約2μm範圍，更佳在約10nm至約1μm範圍及最佳在約30nm至約200nm範圍內之厚度。
單一層可充作抗反射層及鈍化層。在本發明之一個實施例中，一或多個可充作抗反射層及/或鈍化層之層存在於太陽能電池前驅物中之p-摻雜層與疊置的第一膏之間。在該實施例之一個態樣中，至少一個作用為抗反射層及/或鈍化層之層包含SiNx，其中x代表正數但不一定為整數。
額外保護層
除了上文所述之直接造成太陽能電池之原理功能結果之層外，可新增其他層用於機械及化學保護。
可封裝電池以提供化學保護。熟習此項技術者熟知封裝及可使用熟習此項技術者已知且視為適用於本發明內文中之任何封裝。根據 本發明，假若存在該封裝，則較佳將通常稱作透明熱塑性樹脂之透明聚合物用作封裝材料。在該內文中，較佳之透明聚合物為(例如)矽橡膠及聚乙烯乙酸乙烯酯(PVA)。
可新增透明玻璃片至太陽能電池之前面以對電池前面提供機械保護。透明玻璃片為熟習此項技術者所熟知及其已知且視為適用於本發明內文中之任何透明玻璃片可用作在太陽能電池前面上之保護。
可新增背保護材料至太陽能電池之背面以提供機械保護。背保護材料為熟習此項技術者所熟知及為其已知且視為適用於本發明內文中之任何背保護材料可用作在太陽能電池背面上之保護。根據本發明之較佳背保護材料為其等具有良好機械性質及耐候性者。根據本發明之較佳背保護材料為具有聚氟乙烯層之聚對苯二甲酸乙二酯。根據本發明，背保護材料較佳存在於封裝層下方(在背保護層及封裝均存在之情況下)。
可在太陽能電池外部新增框架材料以提供機械支撐。框架材料為熟習此項技術者所熟知及為其已知且視為適用於本發明內文中之任何框架材料可用作框架材料。根據本發明之較佳框架材料為鋁。
太陽能面板
藉由包括至少一如上文所描述，尤其依照至少一個上述實施例獲得之太陽能電池、及至少再一太陽能電池之模組，有助於達成至少一個上述目標。根據本發明之太陽能電池之多重性可配置成空間及電連接以形成稱作模組之集體配置。根據本發明之較佳模組可呈多種形式，較佳係稱作太陽能面板之矩形表面。許多可將太陽能電池電連接之方法及許多可機械配置及裝配該等電池以形成集體配置之方法為熟習此項技術者所熟知及可使用為其已知且視為適用於本發明內文中之任何該等方法。根據本發明之較佳方法為其等可獲得低質量對功率輸出比、低體積對功率輸出比、及高耐久性之方法。鋁為用於機械裝配 根據本發明之太陽能電池之較佳材料。
圖1顯示太陽能電池100之橫截面視圖及代表用於根據本發明之太陽能電池之最小必需層結構。從背面開始及繼續朝向前面，太陽能電池100包括背電極104、背摻雜層106、p-n接面邊界102、前摻雜層105及前電極103，其中該前電極穿入前摻雜層105中，足以與其形成良好電接觸，但未穿入深到以分路p-n接面邊界102。背摻雜層106及前摻雜層105共同構成單一摻雜Si晶圓101。在100代表n-型電池之情況中，背電極104較佳為銀電極，背摻雜層106較佳為低度摻雜P之Si，前摻雜層105較佳為重度摻雜B之Si及前電極103較佳為混合銀及鋁電極。在100代表p型電池之情況中，背電極104較佳為混合銀及鋁電極，背摻雜層106較佳為低度摻雜B之Si，前摻雜層105較佳為高度摻雜P之Si及前電極103較佳為銀及鋁電極。前電極103在圖1中顯示為僅由三個本體組成以示意性地繪示前電極103不是以其整體覆蓋前面之事實。本發明不限制前電極103於彼等由三個本體組成者。
圖2顯示用於根據本發明之太陽能電池200之常見層結構之橫截面視圖(不包括僅用於化學及機械保護之額外層)。從背面開始及繼續朝向前面，太陽能電池200包括背電極104、背鈍化層208、高度摻雜背層210、背摻雜層106、p-n接面邊界102、前摻雜層105、前鈍化層207、抗反射層209、前電極指214及前電極匯流條215，其中該前電極指穿透抗反射層209及前鈍化層207且進入前摻雜層105中深到足以與前摻雜層形成良好電接觸，但未穿入深到以分路p-n接面邊界102。在200代表n型電池之情況中，背電極104較佳為銀電極，高度摻雜背層210較佳為重度摻雜P之Si，背摻雜層106較佳為低度摻雜P之Si，前摻雜層105較佳為重度摻雜B之Si，抗反射層209較佳為氮化矽之層及前電極指及匯流條214及215較佳為銀及鋁之混合物。在200代表p型電池 之情況中，背電極104較佳為混合銀及鋁電極，高度摻雜背層210較佳為重度摻雜B之Si，背摻雜層106較佳為低度摻雜B之Si，前摻雜層105較佳為重度摻雜P之Si，抗反射層209較佳為氮化矽之層及前電極指及匯流條214及215較佳為銀。圖2為示意圖及本發明不限制前電極指之個數為如圖所示之三個。該橫截面視圖無法有效地顯示許多個以垂直於前電極指214之平行線配置之前電極匯流條215。
圖3a、3b及3c共同地說明燒製前側膏之方法以獲得前側電極。圖3a、3b及3c係示意圖且廣義，及進一步關於其等構成p-n接面者之額外層簡單地視作視需要選用之額外層，無需更詳細地考量。
圖3a說明在施加前電極之前的晶圓300a。從背面開始及繼續朝向前面，在施加前電極之前的晶圓300a可視需要包括在背面上之額外層311、背摻雜層106、p-n接面邊界102、前摻雜層105及在前面上之額外層312。在背面上之額外層311可包括背電極、背鈍化層、高度摻雜背層中之任何一者或不包括上述。在前面上之額外層312可包括前鈍化層、抗反射層中之任何一者或不包括上述。
圖3b顯示在燒製之前施加導電膏至前面的晶圓300b。除了如上所述在300a中存在之層外，於前面之表面上存在導電膏313。
圖3c顯示施加前電極的晶圓300c。除了如上所述在300a中存在之層外，存在前側電極103，其自前面之表面穿入透過額外前層312且進入前摻雜層105，及係由圖3b之導電膏313透過燒製形成。
在圖3b及3c中，施加的導電膏313及前電極103示意性地顯示為呈三個本體存在。此純粹是一代表膏/電極非完全覆蓋前面之示意性方法及本發明並不限制膏/電極為呈三個本體存在。
圖4顯示基於以下測量比接觸電阻之測試方法在晶圓420中切口421相對指線422之定位。
測試方法
本發明使用下述測試方法。不存在測試方法情況下，應用最接近本申請案之最早申請日期的針對於意欲測定的特徵之ISO測試方法。不存在獨特測量條件情況下，應用標準環境溫度及壓力(SATP)(298.15K之溫度及100kPa之絕對壓力)。
黏度
使用配備接地板MPC60 Ti及錐板C 20/0.5° Ti及軟體「Haake RheoWin Job Manager 4.30.0」之Thermo Fischer Scientific Corp.「Haake Rheostress 600」來進行黏度測量。在設定距離零點之後，取足夠用於測量之膏樣品置於接地板上。將錐板移至具有0.026mm間隙距離之測量位置中及使用刮勺移去過量的材料。使樣品平衡至25℃維持三分鐘及開始旋轉測量。剪切速率在48s及50個等距離測量點中自0增加至20s-1及進一步在312s及156個等距離測量點中增加至150s-1。在150s-1之剪切速率下經過60s之等待時間後，剪切速率在312s及156個等距離測量點中自150s-1減小至20s-1及進一步在48s及50個等距離測量點中減小至0。啟動微轉矩校正、微應力控制及質量慣性校正。黏度以在向下剪切斜降之100s-1之剪切速率下之測量值給出。
比表面積
根據DIN ISO 9277：1995進行BET測量以測定粒子之比表面積。根據SMART方法(具有適應性加料速率之吸著方法)起作用之Gemini 2360(來自Micromeritics)用於測量。就參考材料而言，使用可自BAM(Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung)獲得之α氧化鋁CRM BAM-PM-102。將填充桿添加至參考及樣品比色皿以便減小死體積。將該等比色皿安裝於BET設備上。測定氮氣(N25.0)之飽和蒸氣壓。以使得可完全填充具有填充桿之比色皿及具有最小死體積的量稱取樣品放入玻璃比色皿中。使樣品維持在80℃達2小時以將其乾燥。在冷卻之後，記錄樣品之重量。將裝納樣品之玻璃比色皿安裝於 測量設備上。為將樣品脫氣，其係以選定泵唧速度真空化，使得無材料被吸入至泵中。脫氣後樣品之質量用於計算。使用氦氣(He 4.6)來測定死體積。使用液氮浴使玻璃比色皿冷卻至77K。就吸附而言，具有在77K下為0.162nm2之分子橫截面積之N2 5.0用於計算。進行5個測量點之多點分析及所得比表面積以m2/g給出。
比接觸電阻
在具有22±1℃之溫度之空氣調節室中，所有設備及材料在測量之前達成平衡。為了測量矽太陽能電池之前摻雜層上燒製銀電極之比接觸電阻，使用來自公司GP solar GmbH之配備「GP-4 Test 1.6.6 Pro」軟體包的「GP4-Test Pro」。該裝置應用4點測量原理及藉由轉移長度方法(TLM)來估計比接觸電阻。為測定比接觸電阻，如圖4所顯示，垂直於晶圓之印刷指線地切得兩個1cm寬的晶圓條帶。藉由具有0.05mm精度之測微器來測量各條帶之準確寬度。在條帶上之3個不同點上利用來自公司Keyence Corp.之配備寬範圍變焦透鏡VH-Z100R的數位顯微鏡「VHX-600D」來測量燒製銀指之寬度。在各點上，藉由2-點測量來測定寬度十次。指寬度值為所有這30次測量之平均值。藉由軟體包利用指寬度、條帶寬度及印刷指彼此間的距離以計算比接觸電阻。測量電流設定為14mA。安裝適用於接觸6條相鄰指線之多點接觸測量頭(零件號04.01.0016)及使其與6條相鄰指接觸。在5個等距分佈在各條帶上的點上進行測量。在開始測量後，軟體測定條帶上各點之比接觸電阻值(mOhm*cm2)。求取所有這十個點之平均值為比接觸電阻值。
Ag粒子尺寸測定(d 10 、d 50 、d 90 )
根據ISO 13317-3：2001進行Ag粒子之粒度測量。依照X-射線重力技術起作用的具有軟體Win 5100 V2.03.01(來自Micromeritics)之Sedigraph 5100用於測量。稱取約400至約600mg的樣品放入50ml玻 璃燒杯中及添加40ml Sedisperse P11(來自Micromeritics，具有約0.74至0.76g/cm3之密度及約1.25至1.9mPa*s之黏度)作為懸浮液體。添加.磁力攪拌棒至懸浮液。使用在功率位準2操作之超音波探針Sonifer 250(來自Branson)分散樣品8分鐘，同時在相同時間利用攪拌棒攪拌該懸浮液。將該預處理的樣品置於儀器中及開始測量。記錄懸浮液之溫度(典型範圍24℃至45℃)及使用該溫度下分散溶液之黏度測量值的計算數據。使用樣品之密度及重量(就銀而言，密度10.5g/cm3)，測定粒度分佈及以d50、d10及d90給出。
摻雜劑含量
使用次級離子質譜測定摻雜劑含量。
效率、填充因子、開路電壓、接觸電阻及串聯電阻
使用來自Halm Elektronik GmbH之市售IV-測試儀「cetisPV-CTL1」來表徵樣品太陽能電池。在電測量期間，測量設備之所有零件及待測試之太陽能電池維持在25℃。在實際測量期間藉由溫度探針總是同時在電池表面上測量該溫度。Xe弧燈係模擬電池表面上之具有已知為1000W/m2之AM1.5強度之太陽光。為使模擬器達到該強度，使燈在短時間內閃爍若干次直到其達到由IV-測試儀之「PVCTControl 4.313.0」軟體監測之穩定水平。Halm IV測試儀使用多點接觸方法來測量電流(I)及電壓(V)以確定電池的IV-曲線。如此，太陽能電池以使得探針指接觸電池之匯流條方式置於多點接觸探針之間。接觸探針線之數量經調整為電池表面匯流條之數量。可自動藉由實施的軟體包直接自該曲線測得所有電氣值。就參考標準而言，測試來自ISE Freiburg之由相同面積維度、相同晶圓材料組成且使用相同前側佈局處理之經校準太陽能電池及將數據與校準值進行比較。測量至少5個經極相同方法處理之晶圓及數據藉由計算得各值之平均值來解釋。軟體PVCTControl 4.313.0可提供效率、填充因子、短路電流、 串聯電阻及開路電壓之值。
燒製爐之溫度曲線
利用與來自Despatch之晶圓測試總成1-T/C 156mm SQ(零件號DES-300038)連接的來自Datapaq Ltd.，英國劍橋之Datapaq DQ 1860 A資料記錄器來測量燒製製程之溫度曲線。資料記錄器由來自Datapaq Ltd.，英國劍橋的屏蔽箱TB7250保護且連接至晶圓測試總成之熱電偶線。將太陽能電池模擬器放置於直接在最後晶圓後之燒製爐帶上使得準確地測得燒製製程之溫度曲線測量值。經屏蔽的資料記錄器以約50cm距離位於晶圓測試總成後以不影響溫度曲線穩定性。藉由資料記錄器記錄資料及隨後使用來自Datapaq Ltd.，英國劍橋之具有Datapaq洞察回流追蹤器V7.05軟體之電腦進行分析。
測定元素組成
消化程序：
1.酸消化程序US EPA 3050B：
將樣品充分地混合以獲得均勻度及如果適宜且必需則使用USS #10篩過篩。應根據部分6.0中之指導清潔用於均質化之所有設備以降低交叉污染之可能性至最小。就各消化程序而言，稱重為最接近0.01g及轉移1至2g樣品(濕重)或1g樣品(乾重)至消化容器。就具有高液體含量之樣品而言，可使用較大樣品尺寸，只要消化完全。
就藉由ICP-AES分析之樣品之消化而言，添加10mL 1：1 HNO3：HCl，將漿液混合，及用裱玻璃或蒸氣回收裝置覆蓋。將樣品加熱至95℃±5℃及使其在不沸騰下回流10至15分鐘。使樣品冷卻，添加5mL濃HNO3，還原覆蓋，及使其回流30分鐘。假若產生棕色煙，則表明樣品被HNO3氧化，反復地重複該步驟(添加5mL濃HNO3)直到樣品沒有放出棕色煙，這表明與HNO3完全反應。使用凸條裱玻璃或蒸氣回收系統，使溶液在不沸騰下蒸發至約5mL或在不沸騰下於 95℃±5℃下加熱2小時。始終維持溶液覆蓋整個容器底部。
在使樣品冷卻之後，添加2mL水及3mL 30% H2O2。用裱玻璃或蒸氣回收裝置覆蓋該容器及將經覆蓋的容器返送至熱源進行加熱及開始過氧化反應。須要小心確保不發生由於過度劇烈起泡所致之損失。加熱直到起泡減退及使容器冷卻。
在加熱下繼續以1mL等分試樣方式添加30% H2O2直到起泡降至最低或直到一般樣品外觀不變。
用凸條裱玻璃或蒸氣回收裝置覆蓋樣品及繼續加熱酸過氧化物消化物直到體積減小為約5mL或在不沸騰下於95℃±5℃下加熱2小時。始終維持溶液覆蓋整個容器底部。
就用於ICP-AES之樣品之分析而言，添加10mL濃HCl至樣品消化及用裱玻璃或蒸氣回收裝置覆蓋。將樣品置於熱源上/中及使其在95℃±5℃下回流15分鐘。
使消化物透過Whatman第41號濾紙(或等效物)過濾及收集濾液於100-mL量瓶中。補足體積及藉由ICP-AES分析。
2.微波消化
在市售微波消化系統上使用高壓石英容器(XQ80)進行消化。無HF消化使得石英容器適用。在每次消化中，在清潔容器中將準確稱量之0.05g煤樣品與3ml酸混合。在密封蓋總成之後，將四個內襯卡在容器夾套內部且接著以對稱方式安裝於旋轉托盤中以確保均勻照射。藉由預定功率程序控制加熱曲線。典型地，在頭30min內溫度從室溫增加至200℃，且接著後來的30min中增加至約250℃，其中自生壓力為約7.5MPa。
在使容器冷卻降溫及降壓之後，小心地將溶液轉移至鐵氟龍(Teflon)燒杯。除非有相反規定，否則在抽真空實驗臺中在低於60℃之溫度藉由以兩個紅外輻射燈加熱蒸發溶液至一小滴稠液體(~0.1 g)。該程序通常耗時5h。藉由1M HNO3溶解殘餘物，且接著通過具有0.45μm孔徑之PTFE過濾器(無菌Millex-HV Millipore)，及最終藉由1M HNO3稀釋以用於儀器分析。由於尚不知曉在消化後HNO3之分解程度，故蒸發程序容許消化溶液輕易地基於背景HNO3濃度進行調整，及因此，溶液可藉由外部校準方法來分析。在所有實驗中，將用於儲存溶液之聚丙烯瓶浸泡於1M HNO3中過夜，及用超純水沖洗，且接著在Class 100實驗臺中乾燥。
用於ICP OES之設備及操作條件：
在Optima 7300 DV ICP-OES上進行ICP-OES分析。操作條件如下：
感應耦合電漿與光學發射光譜儀
型號 Optima 7300 DV ICP-OES
商標 Perkin Elmer
條件設定
RF功率 1.300kW
電漿流量 15.0L/min
輔助流量 0.2L/min
噴霧劑流量 0.8L/min
樣品引入
樣品吸收 15s
樣品流量 1.5mL/min
泵唧速率 15rpm
沖洗時間 15s
一般設定
重複 3次
ICP-AES分析程序：
測試部分
測試部分可直接自測試樣品獲得或可自測試樣品稀釋以容納測量範圍或以稀釋基質。測試部分之酸度必須與校準溶液之酸度匹配。確保所有元素呈非揮發形式存在。揮發性物質必須轉化為非揮發性物 質，例如，硫化物藉由過氧化氫氧化。
程序之設置
根據製造商手冊調整ICP-AES系統之儀器參數。使用推薦的最佳化溶液以最佳化或校驗系統之敏感性及穩定性。如製造商所要求般經常地校驗波長校準。選擇用於測量及用於背景減去之波長。
按照標準程序應用校準方法。
樣品測量
運行一或多次校準溶液及校準空白及確定校準函數。運行干擾校驗溶液以確定干擾校正或以校驗存在干擾。就標準加入校準而言，若需要，運行所有樣品，包括外添加樣品。每25次樣品或更少及在樣品運行開始及結束時，運行校準空白及校準校驗溶液。運行至少一次外添加樣品(初始樣品/消化物或水性樣品)以校驗回收。
運行至少一次預消化空白。以二重複的方式運行至少一次預消化樣品以校驗不均勻性。當遇到新常見樣品基質時，校驗以下：-運行外添加樣品之基質效應或-運行經五倍稀釋樣品之基質效應及-在不同波長下之元素間干擾分析。
考慮校準方法之改變。
計算
計算水性樣品中之元素濃度：ρ=(ρ 1-ρ 0)f d f a
計算已消化固態樣品中之元素濃度：w=(ρ 1-ρ 0)f a V/m
其中：ρ水性樣品中元素之濃度，單位mg/l；ρ 1測試樣品中元素之濃度，單位mg/l； ρ 0空白中元素之濃度，單位mg/l；f d 由於水性樣品之消化所致之稀釋因子；在所有其他情況中，fd=1；f a 測試部分之稀釋因子；w固態樣本中元素之質量分率，單位mg/kg；V測試樣品(消化物)之體積，單位1；m已消化樣品之質量，單位kg。
實例
現藉由實例來說明本發明，該等實例僅欲用於說明而不應被視作限制本發明之範疇。
膏製法
借助於Kenwood Major Titanium混合器，將適宜量之有機媒劑(表1)、Ag粉(PV 4，來自Ames Inc.，具有2μm之d50)、根據特定實例(表2)之研磨達成2μm之d50之玻璃、氧化鋅(Sigma Aldrich GmbH，品號204951)混合，製得膏。使膏通過具有120μm之第一間隙及60μm之第二間隙之不鏽鋼輥之3-輥研磨機Exact 80 E，逐漸減小該等間隙使第一間隙減小為20μm及第二間隙減小為10μm若干次直到達成均勻度。如上所述來測定黏度及添加適宜量之具有表1中所給定組成之有機媒劑以調整膏黏度為朝向在約16至約20Pas範圍內之目標。膏成分之重量%顯示於表3中。
玻璃合成：
用於合成玻璃之各別氧化物之原材料可自Sigma Aldrich獲得。其等包括氧化鉛、氧化鉍(III)、氧化鎢(VI)、二氧化碲(IV)、氧化鋅、硝酸銀、氧化鉬(VI)、二氧化矽、氧化鈦(IV)、硼酸、碳酸鋰等及如玻璃組合物所需要的其他。
使用燒結氧化鋁研缽及研杵在自動化研杵及研缽(型號RM200， Retsch(德國))中充分混合所需比例總計100g之原料5至10分鐘。接著將該原料混合物轉移至250ml高純度氧化鋁坩堝。在具有MoSi2加熱元件之電爐HTK 70/16(來自Thermconcept(德國))中於範圍在800與1200℃之間之溫度下加熱裝納原料混合物之坩堝。在熔化之後，浸泡玻璃熔體10至120min。最後，將玻璃熔體倒入具有1至5公升水之不鏽鋼桶中。傾倒出過量水及在80至90℃下乾燥玻璃以獲得具有範圍自0.1mm至10mm之尺寸之粗製玻璃料。
玻璃施膠
首先使用燒結氧化鋁研缽及研杵在自動化研杵及研缽(型號RM200，Retsch，德國)中預研磨粗製玻璃料5至10分鐘。該步驟產生出範圍自100微米至2mm之粒子。接著將預研磨之玻璃轉移於250ml燒結氧化鋁研磨缸中。以典型比1：4至1：12(實際為1：6)(玻璃：研磨介質)之8mm尺寸的YTZ研磨介質添加至此。以乾式或濕式(在水或諸如醇之有機溶劑中)中任一方式研磨混合物。將該缸置於行星式球磨機(型號PM400，Retsch(德國))中及以範圍在30至400min-1(實際為100min -1 )之速度研磨。總研磨時間在1小時至6小時範圍。在濕式研磨的情形下，將漿液轉移至玻璃托盤中及藉由在80至90℃下溶劑蒸發乾燥。由該方法獲得的平均粒度在0.3微米至10微米範圍。
太陽能電池製造及測量
將膏施加至具有摻雜硼之前面及摻雜磷之背面之單晶Cz-n型矽晶圓。該等晶圓具有156×156mm2之尺寸及準正方形形狀。該等晶圓在兩面上具有厚度為約75nm之SiNx之抗反射/鈍化層。使用的太陽能電池係藉由鹼蝕刻紋理化。使用設置具有以下絲網參數之半自動化絲網印刷機X1 SL(來自Asys Group,EKRA Automatisierungssysteme)，將實例膏絲網印刷至晶圓之p-摻雜面上：290篩目、20μm線厚度、18μm網格上乳液、72條指、60μm指開、3個匯流條、1.5mm匯流條寬度。使用相同印刷機及以下絲網參數將可自Heraeus Precious Metals GmbH & Co.KG獲得之市售Ag膏SOL9600A印刷於裝置之背n-摻雜面上：325篩目、30μm線厚度、18μm網格上乳液、156條指、80μm指開口、3個匯流條、1.5mm匯流條寬度。於印刷各側後在烘箱中於150℃下乾燥具有印刷圖案之裝置10分鐘。基板接著以p-摻雜面向上在Centrotherm DO-FF 8600-300烘箱中燒製1.5min。就各實例而言，以800℃之最大燒製溫度進行燒製。測定太陽能電池效率及將其顯示於表4中。
結果顯示為--：極不利，-：不利，o：中等，+：有利，++：極有利
100‧‧‧太陽能電池
101‧‧‧摻雜Si晶圓
102‧‧‧p-n接面邊界
103‧‧‧前電極
104‧‧‧背電極
105‧‧‧前摻雜層
106‧‧‧背摻雜層

Claims (15)

  1. 一種前驅物，其至少包含以下作為前驅物部分：(i)晶圓；(ii)至少包含以下作為膏成分之導電膏：a)金屬粒子；b)玻璃；c)有機媒劑；及d)添加劑；其中該玻璃包含以下各者：(i)在10至40重量%範圍內之Pb；(ii)在2至30重量%範圍內之W；(iii)在1至50重量%範圍內之O；其中各情況中之重量%係基於該玻璃之總重量計。
  2. 如請求項1之前驅物，其中該Pb係呈氧化態2。
  3. 如請求項1或2之前驅物，其中該W係呈氧化態6。
  4. 如請求項1或2之前驅物，其中該玻璃包含Te。
  5. 如請求項1或2之前驅物，其中該金屬粒子為Ag粒子。
  6. 如請求項1或2之前驅物，其中該玻璃係以基於該膏之總重量計約1重量%至約6重量%之範圍存在於膏中。
  7. 如請求項1或2之前驅物，其中該晶圓為Si晶圓。
  8. 如請求項1或2之前驅物，其中該晶圓包含至少一個n-摻雜區及至少一個p-摻雜區。
  9. 如請求項8之前驅物，其中該膏係疊置於p-摻雜區之上。
  10. 如請求項8之前驅物，其中該膏係疊置於n-摻雜區之上。
  11. 如請求項8之前驅物，其中該膏係疊置於該晶圓之前面之上。
  12. 如請求項8之前驅物，其中該膏係疊置於該晶圓之背面之上。
  13. 一種製造太陽能電池之方法，該方法至少包括以下步驟：i)提供如請求項1至12中任一項之前驅物；ii)燒製該前驅物以獲得太陽能電池。
  14. 一種可由如請求項13之方法獲得之太陽能電池。
  15. 一種模組，其包括至少一個如請求項14之太陽能電池及至少一個其他太陽能電池。
TW104105409A 2014-02-26 2015-02-16 於太陽能電池膏中包含鎢與鉛之玻璃 TWI589013B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461944795P 2014-02-26 2014-02-26
EP14000680.0A EP2913311B1 (en) 2014-02-26 2014-02-26 A glass comprising tungsten and lead in a solar cell paste

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201537766A TW201537766A (zh) 2015-10-01
TWI589013B true TWI589013B (zh) 2017-06-21

Family

ID=50349410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104105409A TWI589013B (zh) 2014-02-26 2015-02-16 於太陽能電池膏中包含鎢與鉛之玻璃

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150243807A1 (zh)
EP (1) EP2913311B1 (zh)
CN (1) CN104867535B (zh)
ES (1) ES2694125T3 (zh)
TW (1) TWI589013B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109074895B (zh) 2016-08-16 2022-05-27 浙江凯盈新材料有限公司 用于硅太阳能电池中正面金属化的厚膜浆料
SG11201809794SA (en) 2016-12-20 2018-12-28 Zhejiang Kaiying New Materials Co Ltd Interdigitated back contact metal-insulator-semiconductor solar cell with printed oxide tunnel junctions
MY189222A (en) 2016-12-20 2022-01-31 Zhejiang Kaiying New Mat Co Ltd Siloxane-containing solar cell metallization pastes
CN109427918A (zh) * 2017-09-01 2019-03-05 苏州晶银新材料股份有限公司 晶体硅太阳能栅线用导电银浆
CN109422461A (zh) * 2017-09-01 2019-03-05 苏州晶银新材料股份有限公司 用于导电银浆的微珠玻璃及其制备工艺
CN109427429A (zh) * 2017-09-01 2019-03-05 苏州晶银新材料股份有限公司 适合高速印刷的导电浆料
CN108314327B (zh) * 2018-01-17 2020-12-11 贵研铂业股份有限公司 Ce掺杂低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN108793756B (zh) * 2018-06-22 2021-12-03 贵州佰博新材料科技有限公司 一种用于铁硅铝磁粉芯绝缘包覆的玻璃粉及其制备方法
US10749045B1 (en) 2019-05-23 2020-08-18 Zhejiang Kaiying New Materials Co., Ltd. Solar cell side surface interconnects
US10622502B1 (en) 2019-05-23 2020-04-14 Zhejiang Kaiying New Materials Co., Ltd. Solar cell edge interconnects
CN110702790B (zh) * 2019-11-11 2022-08-19 成都主导科技有限责任公司 一种用于远声程检测的超声波探头

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103578600A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 E·I·内穆尔杜邦公司 包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途

Family Cites Families (8)

* 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
JP5559510B2 (ja) * 2009-10-28 2014-07-23 昭栄化学工業株式会社 太陽電池素子及びその製造方法
EP3070062A1 (en) * 2010-05-04 2016-09-21 E. I. du Pont de Nemours and Company Thick-film pastes containing lead- and tellurium-oxides, and their use in the manufacture of semiconductor devices
US9129725B2 (en) * 2010-12-17 2015-09-08 E I Du Pont De Nemours And Company Conductive paste composition containing lithium, and articles made therefrom
KR20120078109A (ko) 2010-12-31 2012-07-10 엘지이노텍 주식회사 태양 전지의 전극용 페이스트 조성물 및 태양 전지
US9029692B2 (en) * 2012-04-17 2015-05-12 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Tellurium inorganic reaction systems for conductive thick film paste for solar cell contacts
KR101600652B1 (ko) * 2012-11-12 2016-03-07 제일모직주식회사 태양전지 전극용 페이스트　및　이로부터 제조된 전극
KR101518500B1 (ko) * 2012-12-21 2015-05-11 제일모직주식회사 유리프릿, 이를 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103578600A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 E·I·内穆尔杜邦公司 包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN104867535B (zh) 2017-11-28
CN104867535A (zh) 2015-08-26
US20150243807A1 (en) 2015-08-27
TW201537766A (zh) 2015-10-01
ES2694125T3 (es) 2018-12-18
EP2913311B1 (en) 2018-08-08
EP2913311A1 (en) 2015-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI589013B (zh) 於太陽能電池膏中包含鎢與鉛之玻璃
US10141459B2 (en) Binary glass frits used in n-type solar cell production
TWI622999B (zh) 於太陽能電池膏中包含鉬與鉛之玻璃
TWI636464B (zh) 在導電膏中包含Ａｌ及Ａｇ的粒子及太陽能電池的製備
WO2015039023A1 (en) Electroconductive paste with adhesion promoting glass
US20150075597A1 (en) Electroconductive paste with adhension promoting glass
TWI643350B (zh) 含鹵化物糊、太陽能電池前驅體、用於製備太陽能電池之方法、太陽能電池、包含至少兩種太陽能電池之模組及微粒矽酸鉛玻璃之用途
US10002977B2 (en) Electro-conductive paste comprising coarse inorganic oxide particles in the preparation of electrodes in MWT solar cells
US20160190358A1 (en) Electro-conductive paste comprising ag particles with a multimodal diameter distribution in the preparation of electrodes in mwt solar cells
EP2848657A1 (en) Electroconductive paste with adhesion promoting glass
TWI616898B (zh) 在導電膏中包含Ａｌ、Ｓｉ及Ｍｇ的粒子及太陽能電池的製備
EP2749546B1 (en) An electro-conductive paste comprising elemental phosphorus in the preparation of electrodes in mwt solar cells
US20150357488A1 (en) Electro-conductive paste comprising a vanadium containing compound in the preparation of electrodes in mwt solar cells
US20160013333A1 (en) Electro-conductive paste with characteristic weight loss for high temperature application
TW201546210A (zh) 包含脂族一元醇之導電糊料