TWI594269B - 低金屬含量導電漿料組成物 - Google Patents

低金屬含量導電漿料組成物 Download PDF

Info

Publication number
TWI594269B
TWI594269B TW102117946A TW102117946A TWI594269B TW I594269 B TWI594269 B TW I594269B TW 102117946 A TW102117946 A TW 102117946A TW 102117946 A TW102117946 A TW 102117946A TW I594269 B TWI594269 B TW I594269B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
silver
slurry
conductive paste
solar cell
weight
Prior art date
Application number
TW102117946A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201409488A (zh
Inventor
林德賽Ａ 卡波維奇
張偉銘
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 TW201409488A publication Critical patent/TW201409488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI594269B publication Critical patent/TWI594269B/zh

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

低金屬含量導電漿料組成物 相關申請之交叉引用
本申請要求2012年6月1日申請之美國臨時申請案61/654,445之優先權，其公開以引用的方式併入本文中。
本發明涉及如太陽能面板技術中所利用之導電漿料。具體言之，在一態樣中，本發明涉及一種與習知漿料組成物相比減少銀沈積同時提供相當或改進之太陽能電池效率的導電漿料組成物。
太陽能電池係使用光伏效應將光能轉換為電之裝置。太陽能是有吸引力之綠色能源，因為其是可持續的並且僅產生非污染之副產物。因此，當前大量研究致力於開發具有更高效率同時連續降低材料及製造成本的太陽能電池。當光撞擊太陽能電池時，一部分入射光被表面反射且其餘部分被透射至太陽能電池中。被透射光之光子被通常由半導體材料(諸如矽)製成之太陽能電池吸收。來自被吸收光子之能量激發半導體材料來自其原子之電子，產生電子電洞對。此等電子電洞對隨後被p-n接面分離並且被施加在太陽能電池表面上的導電電極收集。
最常見的太陽能電池是由矽製成之太陽能電池。具體言之，p-n接面藉由施加n型擴散層至p型矽基板上，與兩個電接觸層或電極耦合 而由矽製成。在p型半導體中，摻雜物原子被添加至半導體以增加自由電荷載子(正電洞)的數量。基本上，摻雜材料將弱結合之外電子從半導體原子上帶走。p型半導體之一實例為具有硼或鋁摻雜物之矽。太陽能電池亦可由n型半導體製成。在n型半導體中，摻雜物原子提供額外電子至主基板，形成過多的負電子載子。n型半導體之一實例為具有磷摻雜物之矽。為了使太陽能電池對日光的反射最小化，抗反射塗層(諸如氮化矽)施加至n型擴散層以增加耦合至太陽能電池的光量。
矽太陽能電池通常具有施加至其正面及背面之導電漿料。作為金屬化過程的一部分，後接觸件通常首先施加至矽基板，諸如藉由絲網印刷背側銀漿或銀/鋁漿以形成焊接墊。接著，鋁漿施加至基板之整個背側以形成背面電場(BSF)且電池隨後被烘乾。接著，使用不同類型之導電漿料，金屬接觸件可絲網印刷至前側抗反射層上以充當正面電極。光進入之電池表面或正面上之此電接觸層通常以由“細柵線”及“主柵”製成之板柵圖案形式存在而非完整層，因為金屬板柵材料通常不透光。具有經印刷前側及背側漿料之矽基板隨後在大約700℃至975℃的溫度下燒結。在燒結後，前側漿料蝕刻穿透抗反射層，形成金屬板柵與半導體之間之電接觸並且將金屬漿料轉換為金屬電極。在背側上，鋁擴散至矽基板中，充當形成BSF的摻雜物。所得金屬電極允許電流動至連接在太陽能面板中的太陽能電池或從其中流出。
為了組裝面板，多個太陽能電池串聯及/或並聯連接且第一電池與最後一電池之電極末端較佳地連接至輸出接線。太陽能電池通常囊封在透明熱塑性樹脂(諸如矽橡膠或乙烯-乙酸乙烯酯)中。透明玻璃板放置在囊封透明熱塑性樹脂的正面上。背面保護材料，例如，塗布具有良好機械性質及良好耐候性之聚氟乙烯膜的聚對苯二甲酸乙二酯板放置在囊封熱塑性樹脂下方。此等分層材料可在適當的真空爐中加熱 以移除空氣且隨後藉由加熱及壓製而一體化為一主體。此外，由於太陽能電池通常被置於戶外達較長時間，所以需要用包括鋁或類似物的框架材料覆蓋太陽能電池的週邊。
典型的導電漿料含有金屬粒子、玻璃粉及有機載體。此等組份必須仔細選擇以充分利用所得太陽能電池的理論潛能。例如，需要使金屬漿料與矽表面之間及金屬粒子本身之間的接觸最大化，使得載子可流動穿過介面及細柵線至主柵。組成物中之玻璃粒子蝕刻穿透抗反射塗層，幫助建立金屬與P+型Si之間的接觸。另一方面，玻璃不必如此積極使得其在燒結後使p-n接面分流。因此，目的是使接觸電阻最小化同時保持p-n接面完整以實現改進的效率。已知組成物歸因於金屬層與矽晶圓之介面中玻璃的絕緣效應以及其他缺點(諸如接觸區域中的高重組)而具有高的接觸電阻。此外，漿料中使用之金屬粒子之重量百分比會影響漿料的可印刷性。通常，在漿料中使用更高數量之金屬粒子會增大漿料的導電性，而且增大漿料的黏度，其降低其在印刷過程中之效率。此外，具有更高金屬含量的漿料，特別是銀漿更昂貴，因為銀成本在近幾年內顯著增大。由於基於銀的漿料占各太陽能電池總成本的大約10%至15%，因此需要具有較低銀含量的漿料。
國際公開案WO 2007/089273 A1揭示一種用於製造太陽能電池技術中的電極漿料。漿料包括具有0.2至0.6m2/g之比表面的銀粒子、玻璃粉、樹脂粘合劑及薄化劑。具有所需比表面之銀粒子為80%質量比或更大。
國際公開案WO 2010/148382 A1揭示一種用於製造太陽能電池裝置的導電厚膜組成物。具體言之，該公開案揭示使用具有不同表面積及粒徑之銀粒子的不同組合。
美國專利案5,378,408揭示用於加熱窗應用的無鉛厚膜漿料組成物。漿料包括電功能材料，較佳為銀，其大小為大約0.1微米至10微 米。
因此，需要開發一種低銀含量漿料，其具有最佳電性能性質。亦需要開發一種允許減少太陽能電池上的漿料沈積，從而減少銀沈積，同時維持或改進電性能的漿料。
本發明之一目的係開發一種具有低銀含量同時仍實現最佳電性能性質的導電漿料。本發明之另一目的係開發一種允許太陽能電池上的較低漿料沈積，從而減少沈積的銀量，同時維持或改進電性能的漿料。
本發明提供一種用於在太陽能電池上形成表面電極的導電漿料，其包括：銀組份，其包括具有小於1微米的平均粒徑及大於2.4m2/g之比表面積的第一銀粒子；以及玻璃粉及有機載體。
根據本發明之另一態樣，第一銀粒子具有0.05微米至1微米的平均粒徑及2.4m2/g至20m2/g的比表面積。更較佳地，第一銀粒子具有0.1微米至0.8微米的平均粒徑及2.4m2/g至10m2/g的比表面積。最較佳地，第一銀粒子具有0.1微米至0.5微米的平均粒徑及2.4m2/g至5m2/g的比表面積。
根據本發明之另一態樣，銀組份亦包括第二銀粒子。根據本發明之另一態樣，第二銀粒子具有大於1微米的平均粒徑及小於2m2/g的比表面積。更較佳地，第二銀粒子具有1微米至50微米的平均粒徑及0.1m2/g至2m2/g的比表面積。最較佳地，第二銀粒子具有1微米至20微米的平均粒徑及0.1m2/g至1.5m2/g的比表面積。
根據本發明之一附加態樣，銀組份小於漿料的83.5%重量比。較佳地，第一銀粒子大約占漿料的0.01%至10%重量比。較佳地，第二銀粒子大約占漿料的60%至90%重量比。
根據本發明之另一態樣，玻璃粉大約占漿料的5%重量比。較佳 地，玻璃粉包括氧化鉛。
根據本發明之另一態樣，有機載體大約占漿料的1%至35%重量比。較佳地，有機載體包括粘合劑、表面活性劑、有機溶劑及觸變助劑。
根據本發明之另一態樣，觸變助劑大約占有機載體的0.01%至20%重量比。更較佳地，觸變助劑大約占有機載體的5%至20%重量比。
本發明亦提供用於在太陽能電池上形成表面電極的導電漿料，其包括占漿料的40%至90%重量比的導電金屬粒子，以及玻璃粉及有機載體，其中有機載體包括粘合劑、表面活性劑、有機溶劑及觸變助劑，其中觸變助劑大約占漿料的1%重量比。
本發明亦提供一種包括矽晶圓及由根據本發明之導電漿料製作之表面電極的太陽能電池。
本發明亦提供一種包括本發明之電互連之太陽能電池的太陽電池能模組。
本發明亦提供一種製作太陽能電池的方法，其包括下列步驟：提供矽晶圓；施加本發明之導電漿料至矽晶圓及根據適當輪廓燒結矽晶圓。
第一實施例涉及一種用於在太陽能電池上形成表面電極的導電漿料，其包括：銀組份，其包括具有小於1微米之平均粒徑及大於2.4m2/g之比表面積的第一銀粒子；玻璃粉；及有機載體。
第二實施例涉及根據第一實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.05微米至1微米的平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於20m2/g的比表面積。
第三實施例涉及根據第一實施例及第二實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.1微米至0.8微米的平均粒徑及大於2.4 m2/g且小於或等於10m2/g的比表面積。
第四實施例涉及根據第一實施例至第三實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.1微米至0.5微米的平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於5m2/g的比表面積。
第五實施例涉及根據第一實施例至第四實施例所述之導電漿料，其中該銀組份亦包括第二銀粒子。
第六實施例涉及根據第五實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子具有大於1微米的平均粒徑及小於2m2/g的比表面積。
第七實施例涉及根據第五實施例及第六實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子具有1微米至50微米的平均粒徑及0.1m2/g至2m2/g的比表面積。
第八實施例涉及根據第五實施例至第七實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子具有1微米至20微米的平均粒徑及0.1m2/g至1.5m2/g的比表面積。
第九實施例涉及根據第一實施例至第八實施例所述之導電漿料，其中總的銀組份小於漿料的83.5%重量比。
第十實施例涉及根據第一實施例至第九實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子大約占漿料的0.01%至10%重量比。
第十一實施例涉及根據第一實施例至第十實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子大約占漿料的60%至90%重量比。
第十二實施例涉及根據第一實施例至第十一實施例所述之導電漿料，其中該玻璃粉大約占漿料的5%重量比。
第十三實施例涉及根據第一實施例至第十二實施例所述之導電漿料，其中該玻璃粉包括氧化鉛。
第十四實施例涉及根據第一實施例至第十三實施例所述之導電漿料，其中該有機載體大約占漿料的1%至35%重量比。
第十五實施例涉及根據第一實施例至第十四實施例所述之導電漿料，其中該有機載體包括粘合劑、表面活性劑、有機溶劑及觸變助劑。
第十六實施例涉及根據第一實施例至第十五實施例所述之導電漿料，其中該觸變助劑大約占該漿料的0.01%至20%重量比。
第十七實施例涉及根據第一實施例至第十六實施例所述之導電漿料，其中該觸變助劑大約占該漿料的5%至20%重量比。
第十八實施例涉及一種用於在太陽能電池上形成表面電極的導電漿料，其包括：導電金屬粒子，其占漿料的40%至90%重量比；玻璃粉；及有機載體，其中該有機載體包括粘合劑、表面活性劑、有機溶劑及觸變助劑，其中該觸變助劑高於該漿料的1%重量比。
第十九實施例涉及根據第十九實施例所述之導電漿料，其中該導電金屬顆粒包括具有小於1微米的平均粒徑及大於2.4m2/g的比表面積的第一銀粒子。
第二十實施例涉及根據第十八實施例至第十九實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.05微米至1微米的平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於20m2/g的比表面積。
第二十一實施例涉及根據第十八實施例至第二十實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.1微米至0.8微米的平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於10m2/g的比表面積。
第二十二實施例涉及根據第十八實施例至第二十一實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.1微米至0.5微米的平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於5m2/g的比表面積。
第二十三實施例涉及根據第十八實施例至第二十二實施例所述之導電漿料，其中該銀組份亦包括第二銀粒子。
第二十四實施例涉及根據第十八實施例至第二十三所述之導電 漿料，其中該第二銀粒子具有大於1微米的平均粒徑及小於2m2/g的比表面積。
第二十五實施例涉及根據第十八實施例至第二十四實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子具有1微米至50微米的平均粒徑及0.1m2/g至2m2/g的比表面積。
第二十六實施例涉及根據第十八實施例至第二十五實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子具有1微米至20微米的平均粒徑及0.1m2/g至1.5m2/g的比表面積。
第二十七實施例涉及根據第十八實施例至第二十六實施例所述之導電漿料，其中總的銀組份小於漿料的83.5%重量比。
第二十八實施例涉及根據第十八實施例至第二十七實施例所述之導電漿料，其中該第一銀粒子大約占漿料的0.01%至10%重量比。
第二十九實施例涉及根據第十八實施例至第二十八實施例所述之導電漿料，其中該第二銀粒子大約占漿料的60%至90%重量比。
第三十實施例涉及根據第十八實施例至第二十九實施例所述之導電漿料，其中該玻璃粉大約占漿料的5%重量比。
第三十一實施例涉及根據第十八實施例至第三十實施例所述之導電漿料，其中該玻璃粉包括氧化鉛。
第三十二實施例涉及根據第十八實施例至第三十一實施例所述之導電漿料，其中該有機載體大約占漿料的1%至35%重量比。
第三十三實施例涉及根據第十八實施例至第三十二實施例所述之導電漿料，其中該觸變助劑高於該漿料的1.2%重量比。
第三十四實施例涉及一種太陽能電池，其包括：矽晶圓；及由根據第一實施例至第三十三實施例所述之導電漿料製成的表面電極。
第三十五實施例涉及根據第三十四實施例所述之太陽能電池，其中該矽晶圓具有約243cm2的表面積且該表面電極包括小於0.30克的 導電漿料。
第三十六實施例涉及根據第三十四實施例及第三十五實施例所述之太陽能電池，其中該矽晶圓具有約243cm2的表面積且該表面電極包括小於0.20克的導電漿料。
第三十七實施例涉及根據第三十四實施例至第三十六實施例所述之太陽能電池，其中該矽晶圓為p型。
第三十八實施例涉及根據第三十四實施例至第三十七實施例所述之太陽能電池，其中該矽晶圓為n型。
第三十九實施例涉及一種包括根據第三十四實施例至第三十八實施例所述之電互連的太陽能電池的太陽能電池模組。
第四十實施例涉及一種製作太陽能電池的方法，其包括下列步驟：提供矽晶圓；施加根據第一實施例至第三十三實施例所述之導電漿料至該矽晶圓；及根據適當輪廓燒結該矽晶圓。
第四十一實施例涉及根據第四十實施例所述之製作太陽能電池的方法，其中該矽晶圓包括抗反射塗層。
第四十二實施例涉及根據第四十實施例至第四十一實施例所述之製作太陽能電池的方法，其中該矽晶圓為p型。
第四十三實施方案涉及根據第四十實施方案至第四十二實施方案所述之製作太陽能電池的方法，其中該矽晶圓為n型。
圖1係五條經燒結銀細柵線之掃描電子顯微術(SEM)橫截面圖的比較，一個大約具有83%重量比的銀(i)，一個具有少2%的銀(ii)，一個具有少3%的銀(iii)，一個具有少6%的銀(iv)及最後一個具有少7%的銀(v)；圖2係包括示例性漿料26N之的經印刷及燒結銀細柵線的SEM橫截面圖照； 圖3係包括示例性漿料26O之經印刷及燒結銀細柵線的SEM橫截面圖照；圖4係包括示例性漿料26R之經印刷及燒結銀細柵線的SEM橫截面圖照；及圖5係包括示例性漿料26S之經印刷及燒結銀細柵線的SEM橫截面圖照。
本發明涉及導電漿料組成物。導電漿料組成物較佳地包括金屬粒子、玻璃粉及有機載體。雖然不限於此一應用，但是此種漿料可用於在太陽能電池上形成電接觸層或電極。具體言之，漿料可施加至太陽能電池的前側或太陽能電池的背側。
本發明之一態樣涉及導電漿料的組成物。所需漿料係一種黏度低(允許細線可印刷性)但黏度不低至使其無法印刷為均勻線之漿料。此外，其必須具有最佳電性質。通常，具有較低金屬含量之漿料具有較低黏度但亦製作具有較低導電性的細柵線。但是，因為導電粒子的材料成本持續增大，所以具有較低金屬含量的漿料製作較便宜。因此，需要具有低金屬含量的導電漿料，其具有可接受水準的可印刷性並且得到最佳導電性。根據本發明之導電漿料組成物之一態樣包括具有大約2m2/g比表面積的亞微米銀粒子以及玻璃粉及有機載體。
導電漿料之電性能可藉由其電阻率或漿料對電流通過材料展現的阻力水準測量。通常，金屬含量越低，太陽能電池上之串聯電阻及板柵電阻越大。一旦串聯電阻增至特定點，太陽能電池之效率劣化至不可接受之水準。此外，如圖1所示，隨著銀含量減小，線通常變得更多孔且太薄(減小的深寬比)而無法實現最佳導電。正是此種孔隙率之增大及深寬比之減小可能導致串聯電阻及板柵電阻的增大。因此，需要平衡減小銀量之需要的漿料，從而在不損害電性能的情況下減小 製造成本。
本發明之較佳實施例為包括具有小於1μm之粒徑的第一銀粒子以及玻璃粉及有機載體的導電漿料。更較佳地，第一銀粒子具有0.05μm至1μm的粒徑且更較佳地，第一銀粒子具有0.1μm至0.8μm的粒徑。在最較佳的實施例中，第一銀粒子具有0.1μm至0.5μm的平均粒徑。
在另一較佳實施例中，第一銀粒子具有大於2.4m2/g的比表面積。更較佳地，第一銀粒子具有2.4m2/g至20m2/g的比表面積且更較佳地，第一銀粒子具有2.4m2/g至10m2/g的比表面積。在最較佳的實施例中，第一銀粒子具有2.4m2/g至5m2/g的比表面積。第一銀粒子大約占漿料的0.01%至10%重量比。
本發明的另一實施例為一種包括如上所述之第一銀粒子以及具有大於1μm之粒徑及小於2m2/g之比表面積之第二銀粒子的導電漿料。較佳地，第二銀粒子具有1μm至50μm的粒徑及0.1m2/g至2m2/g的比表面積且最較佳的，第二銀粒子具有1μm至20μm的粒徑及0.1m2/g至1.5m2/g的比表面積。第二銀粒子大約占漿料的60%至90%重量比。在另一較佳實施例中，總銀含量(包括第一銀粒子及第二銀粒子)小於漿料的83.5%重量比。導電漿料亦包括玻璃粉及有機載體。
玻璃粉大約占漿料的0.5%至10%重量比，較佳地大約2%至8%重量比、更較佳地大約占漿料的5%重量比並且可基於鉛或無鉛。基於鉛之玻璃粉包括氧化鉛或其他基於鉛之化合物，包括但不限於鹵化鉛、硫屬鉛化合物、碳酸鉛、硫酸鉛、磷酸鉛、硝酸鉛鹽及有機金屬鉛化合物或可在熱分解期間形成氧化鉛或鹽的化合物。無鉛玻璃粉可包括此項技術者已知的其他氧化物或化合物。例如，可使用矽、硼、鋁、鉍、鋰、鈉、鎂、鋅、鈦或鋯氧化物或化合物。其他玻璃基質或玻璃改性劑，諸如氧化鍺、氧化釩、氧化鎢、氧化鉬、氧化鈮、氧化 錫、氧化銦、其他鹼金屬及鹼土金屬(諸如K、Rb、Cs及Be、Ca、Sr、Ba)化合物、稀土氧化物(諸如La2O3、氧化鈰)、氧化磷或金屬磷酸鹽、過渡金屬氧化物(諸如氧化銅及氧化鉻)或金屬鹵化物(諸如亦可作為玻璃組成物之部分的氟化鉛及氟化鋅)。
有機載體包括大約(有機載體的)1%至10%重量比的粘合劑、大約1至10%重量比的表面活性劑、大約50%至70%重量比的有機溶劑及大約0.01%至20%重量比的觸變助劑。有機載體的特定組成物為此項技術者已知的。例如，此種應用的常見粘合劑為纖維素或酚醛樹脂且常見溶劑可為卡比醇、萜品醇、己基卡比醇、酯醇、丁基卡比醇、丁基卡比醇醋酸酯或己二酸雙甲酯或乙二醇醚的任一種。有機載體亦包括此項技術者已知的表面活性劑及觸變助劑。表面活性劑可包括但不限於聚氧化乙烯、聚乙二醇、苯並三唑、聚(乙二醇)乙酸、十二烷酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽及其混合物。總之，有機載體大約占漿料的1%至35%重量比。
觸變助劑(觸變劑)用於調整漿料組成物的黏度。漿料組成物在處於機械應力下的同時展現減小的黏度，這被稱作剪切稀化。在本發明的一個實施例中，增大的觸變劑含量改進所得低銀含量漿料的可印刷性。較佳地，觸變劑含量高於總漿料組成物的1%重量比。更較佳地，觸變劑含量高於漿料的1.2%重量比。此項技術者已知之一系列觸變助劑(包括凝膠及有機物)適用於本發明。觸變助劑可衍生自自然源，例如蓖麻油或其可合成。可購得的觸變助劑亦可結合本發明使用。
導電漿料組成物可藉由用於製備本領域已知的漿料組成物的任意方法製備。作為一個實例，但非限制，漿料組份隨後可諸如使用混合器混合，隨後藉由三輥滾軋機例如以製作經分散的均勻漿料。此一 漿料隨後可用於藉由施加漿料至矽基板上的抗反射層，諸如藉由絲網印刷且隨後烘乾及燒結以在矽基板上形成電極(電接觸件)而形成太陽能電池。導電漿料適用於p型以及n型矽晶圓上。
實例1
如表1所述，第一組示例性漿料(被稱作26A至26E)被製備以確定減小漿料的銀含量對所得電性能的影響。隨著銀含量減小，有機載體配方稍微變化以補償漿料的粘性。相同玻璃粉用於每份示例性漿料中，但是當銀減少時玻璃粉量亦被稍微調整以使銀對玻璃的比率盡可能保持一致。一旦漿料組份被混合，其隨後使用三輥滾軋機滾軋直至變為經分散的均勻漿料。
所得漿料使用絲網325(目數(mesh)×0.9(mil，線直徑)×0.6(mil，乳劑厚度)×50μm(細柵線開口)(Calendar絲網)按150mm/s之速度絲網印刷至具有標準55至70Ω/□薄層電阻的大約243cm2 P型矽太陽能晶圓及氮化矽抗反射塗層上。經印刷晶圓隨後在150℃下烘乾。鋁漿背面電場印刷在各晶圓的背側上並且在175℃下烘乾。晶圓隨後在IR帶爐中在800℃至850℃下燒結。所有所得太陽能電池隨後使用I-V測試儀測試。I-V測試儀中之Xe弧光燈用於模擬具有已知強度之日光且太陽能電池的正面被照射以產生I-V曲線。使用此曲線，判定提供用於電性能比較的這種測量方法共同的各種參數，包括太陽能電池效率(Eff)、填充因數(FF)、串聯電阻(Rs)、三個標準採光強度下的電阻(Rs3)及板柵電阻(Rg)。所得太陽能電池亦被被斷面分割並且拋光以獲 得掃描電子顯微術(SEM)圖像。
分析五個示例性漿料(26A至26E)的電性能。所有資料列在表2中。隨著示例性漿料中銀含量之數量減小，串聯電阻及板柵電阻如預期般持續增大。此外，在最低銀含量水準下，示例性漿料經歷減小的效率及填充因數。
實例2
如表3所示，第二組示例性漿料(被稱作26G至26N)被製備，均都具有大約80%重量比的銀含量。示例性漿料26K至26N各併入具有2m2/g至3m2/g的比表面積的亞微米銀粒子。漿料26K及26L併入分散的亞微米銀粉(SA)，而漿料26M及26N併入團聚形式之亞微米銀粉(SB)。相同玻璃粉及載體配方用於每份示例性漿料中。一旦漿料組份被混合，其隨後使用三輥滾軋機滾軋直至變為經分散的均勻漿料。
所得漿料被絲網印刷至P型太陽能電池上，其隨後燒結並且根據 實例1列出的參數測試。示例性漿料之各者之漿料沈積被稱重。銀沈積基於漿料之各者之銀含量計算。示例性漿料展示最佳數量的漿料沈積物以及銀沈積物。
五份示例性漿料之電性能被分析且所得資料列於表4中。含有較高數量之兩種類型的亞微米銀粉(漿料26L及26N)的示例性漿料展現良好之電性能。具有亞微米銀組份之示例性漿料的效率及填充因數高於漿料26G(無亞微米銀)。各種電阻測量亦可接受。
實例3
如表5中所示，第三組示例性漿料(被稱作26O、26R、26N及26S)被製備以說明與實例2相比添加增大數量之分散及團聚亞微米銀粉的影響。相同玻璃粉及載體配方用於每份示例性漿料中，每份數量有一些變化。一旦漿料組份被混合，其隨後使用三輥滾軋機滾軋直至變為經分散之均勻漿料。
所得漿料被絲網印刷至P型太陽能電池上，其隨後燒結及根據實例1列出的參數測試。示例性漿料之各者之漿料沈積被稱重。銀沈積基於漿料之各者的銀含量計算。示例性漿料展示最佳數量之漿料沈積物以及銀沈積物。
五份示例性漿料之電性能被分析且所得資料列在表6中。所有示例性漿料展現最佳電性能，包括良好的效率值。
如圖2至圖5所示，漿料26R及26S得到最佳印刷線，其具有高深寬比及非常低的孔隙率。漿料26N及26O展現低得多之深寬比及更高程度之孔隙率，其說明使用此等漿料串聯電阻及板柵電阻之增大。
此項技術者將從上述說明書中瞭解本發明之此等及其他優點。因此，此項技術者瞭解可對上述實施例進行改變或修改而不脫離本發明寬泛的發明概念。任意特定實施例的特定尺寸僅針對說明之目的而描述。因此應瞭解本發明不限於本文所述之特定實施例而是旨在包括屬於本發明之範疇及精神內之所有改變及修改。

Claims (21)

  1. 一種用於在太陽能電池上形成表面電極的導電漿料，其包括：一銀組份，其包括具有小於1微米之一平均粒徑及大於2.4m2/g之一比表面積的一第一銀粒子；玻璃粉；及有機載體，其中該第一銀粒子大約占漿料的0.01%至10%重量比，其中該銀組份進一步包括一第二銀粒子，且該第二銀粒子具有大於1微米之一平均粒徑及小於2m2/g之一比表面積。
  2. 如請求項1之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.05微米至1微米之一平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於20m2/g之一比表面積。
  3. 如請求項2之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.1微米至0.8微米之一平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於10m2/g之一比表面積。
  4. 如請求項3之導電漿料，其中該第一銀粒子具有0.1微米至0.5微米之一平均粒徑及大於2.4m2/g且小於或等於5m2/g之一比表面積。
  5. 如請求項1之導電漿料，其中該第二銀粒子具有1微米至50微米之一平均粒徑及0.1m2/g至2m2/g之一比表面積。
  6. 如請求項5之導電漿料，其中該第二銀粒子具有1微米至20微米之一平均粒徑及0.1m2/g至1.5m2/g之一比表面積。
  7. 如請求項1之導電漿料，其中總的銀組份小於漿料的83.5%重量比。
  8. 如請求項1之導電漿料，其中該第二銀粒子大約占漿料的60%至90%重量比。
  9. 如請求項1之導電漿料，其中該玻璃粉大約占漿料的5%重量比。
  10. 如請求項1之導電漿料，其中該玻璃粉包括氧化鉛。
  11. 如請求項1之導電漿料，其中該有機載體大約占漿料的1%至35%重量比。
  12. 如請求項1之導電漿料，其中該有機載體包括粘合劑、表面活性劑、有機溶劑及觸變助劑。
  13. 如請求項12之導電漿料，其中該觸變助劑大約占該漿料的0.01%至20%重量比。
  14. 如請求項13之導電漿料，其中該觸變助劑大約占該漿料的5%至20%重量比。
  15. 一種用於在太陽能電池上形成表面電極的導電漿料，其包括：導電金屬粒子，其占漿料的40%至90%重量比；玻璃粉；及有機載體，其中該有機載體包括粘合劑、表面活性劑、有機溶劑和觸變助劑，其中該觸變助劑高於該漿料的1%重量比，其中該等導電金屬粒子包括具有小於1微米之一平均粒徑及大於2.4m2/g之一比表面積的第一銀粒子，其中該第一銀粒子大約占漿料的0.01%至10%重量比，其中該等導電金屬粒子進一步包括第二銀粒子，且該第二銀粒子具有大於1微米之一平均粒徑及小於2m2/g之一比表面積。
  16. 一種太陽能電池，其包括：一矽晶圓；及由如請求項1之導電漿料製成之一表面電極。
  17. 一種太陽能電池，其包括：一矽晶圓；及由如請求項15之導電漿料製成之一表面電極。
  18. 一種包括如請求項16中之電互連之太陽能電池的太陽能電池模組。
  19. 一種包括如請求項17中之電互連之太陽能電池的太陽能電池模組。
  20. 一種製作太陽能電池的方法，其包括下列步驟：提供一矽晶圓；施加如請求項1之導電漿料至該矽晶圓；及根據適當輪廓燒結該矽晶圓。
  21. 一種製作太陽能電池的方法，其包括下列步驟：提供一矽晶圓；施加如請求項15之導電漿料至該矽晶圓；及根據適當輪廓燒結該矽晶圓。
TW102117946A 2012-06-01 2013-05-21 低金屬含量導電漿料組成物 TWI594269B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261654445P 2012-06-01 2012-06-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201409488A TW201409488A (zh) 2014-03-01
TWI594269B true TWI594269B (zh) 2017-08-01

Family

ID=48463677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102117946A TWI594269B (zh) 2012-06-01 2013-05-21 低金屬含量導電漿料組成物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130319496A1 (zh)
EP (1) EP2669899A1 (zh)
JP (1) JP6347577B2 (zh)
CN (1) CN103456387B (zh)
TW (1) TWI594269B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101437143B1 (ko) * 2011-12-02 2014-09-03 제일모직주식회사 태양전지 전극용 페이스트 조성물, 이를 이용하여 형성된 전극 및 이를 포함하는 태양전지
TWM512217U (zh) 2013-06-20 2015-11-11 Plant PV 太陽能電池
US9331216B2 (en) 2013-09-23 2016-05-03 PLANT PV, Inc. Core-shell nickel alloy composite particle metallization layers for silicon solar cells
EP2913140B1 (en) * 2014-02-26 2018-01-03 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Molybdenum-containing glass frit for electroconductive paste composition
EP2913312A1 (en) * 2014-02-26 2015-09-02 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Silver-lead-silicate glass for electroconductive paste composition
CN104240384B (zh) * 2014-08-20 2017-12-08 深圳怡化电脑股份有限公司 金属加密键盘以及制造该金属加密键盘的方法
WO2017035103A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 Plant Pv, Inc Core-shell, oxidation-resistant particles for low temperature conductive applications
WO2017035102A1 (en) 2015-08-26 2017-03-02 Plant Pv, Inc Silver-bismuth non-contact metallization pastes for silicon solar cells
WO2017052786A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Poly-siloxane containing organic vehicle for electroconductive pastes
US10217876B2 (en) 2015-09-25 2019-02-26 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Poly-siloxane containing organic vehicle for electroconductive pastes
US9741878B2 (en) 2015-11-24 2017-08-22 PLANT PV, Inc. Solar cells and modules with fired multilayer stacks
JP6103404B1 (ja) * 2016-03-11 2017-03-29 福田金属箔粉工業株式会社 導電性ペースト
DE102019201351B4 (de) 2019-02-01 2023-02-23 Lpkf Laser & Electronics Ag Ortsspezifisches Verbinden von Glasträgern und Anordnung von Glasträgern
CN110285899B (zh) * 2019-03-25 2021-05-11 绍兴文理学院元培学院 一种陶瓷压力传感器的制备方法
TW202219986A (zh) * 2020-08-24 2022-05-16 日商日油股份有限公司 導電性組合物

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080169122A1 (en) * 2005-03-11 2008-07-17 Kinya Shiraishi Electrically Conductive Ink, Electrically Conductive Circuit, and Non-Contact-Type Medium
US20090107546A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Palo Alto Research Center Incorporated Co-extruded compositions for high aspect ratio structures
TW201034776A (en) * 2008-12-26 2010-10-01 Dowa Electronics Materials Co Ltd Silver microparticle powder, method for producing said powder, silver paste using said powder, and method for using said paste
WO2010148382A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131755A (en) * 1977-06-17 1978-12-26 Motorola, Inc. Interconnection for photovoltaic device array
JPS61208701A (ja) * 1985-03-13 1986-09-17 株式会社村田製作所 導電ペ−スト
US5378408A (en) 1993-07-29 1995-01-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Lead-free thick film paste composition
JP2003151351A (ja) * 2001-08-30 2003-05-23 Kyocera Corp 導電性ペースト及びセラミック回路基板の製法
JP3800108B2 (ja) * 2002-02-27 2006-07-26 株式会社村田製作所 導電性ペースト
JP2005330529A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Dowa Mining Co Ltd 球状銀粉およびその製造方法
US7176152B2 (en) * 2004-06-09 2007-02-13 Ferro Corporation Lead-free and cadmium-free conductive copper thick film pastes
JP4934993B2 (ja) * 2005-05-25 2012-05-23 住友電気工業株式会社 導電性ペーストおよびそれを用いた配線基板
JP2007235082A (ja) * 2006-02-02 2007-09-13 E I Du Pont De Nemours & Co 太陽電池電極用ペースト
JP2010044967A (ja) * 2008-08-13 2010-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 導電性接着剤およびそれを用いたｌｅｄ基板
CN101901844B (zh) * 2009-05-27 2012-06-06 比亚迪股份有限公司 一种太阳能电池导电浆料及其制备方法
CN101931014B (zh) * 2009-06-26 2013-01-30 比亚迪股份有限公司 一种太阳能电池用导电浆料及其制备方法
CN101609849B (zh) * 2009-07-13 2010-11-03 中南大学 太阳能电池正面电极用银导体浆料及其制备工艺
US20140332067A1 (en) * 2010-09-01 2014-11-13 George E. Graddy, Jr. Via Fill Material For Solar Applications
KR101428131B1 (ko) * 2010-10-28 2014-08-07 엘지이노텍 주식회사 전도성 페이스트 조성물
KR102011477B1 (ko) * 2011-03-29 2019-08-16 썬 케미칼 코포레이션 왁스 요변체를 함유하는 고-종횡비 스크린 인쇄성 후막 페이스트 조성물

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080169122A1 (en) * 2005-03-11 2008-07-17 Kinya Shiraishi Electrically Conductive Ink, Electrically Conductive Circuit, and Non-Contact-Type Medium
US20090107546A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Palo Alto Research Center Incorporated Co-extruded compositions for high aspect ratio structures
TW201034776A (en) * 2008-12-26 2010-10-01 Dowa Electronics Materials Co Ltd Silver microparticle powder, method for producing said powder, silver paste using said powder, and method for using said paste
WO2010148382A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells

Also Published As

Publication number Publication date
US20130319496A1 (en) 2013-12-05
TW201409488A (zh) 2014-03-01
JP6347577B2 (ja) 2018-06-27
EP2669899A1 (en) 2013-12-04
JP2014003285A (ja) 2014-01-09
CN103456387A (zh) 2013-12-18
CN103456387B (zh) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI594269B (zh) 低金屬含量導電漿料組成物
TWI552975B (zh) 含有金屬奈米顆粒之導電膠組合物
US10014418B2 (en) Conductive thick film paste for solar cell contacts
JP6185229B2 (ja) 電気伝導性ペースト用有機媒体
EP2363864B1 (en) Conductive aluminum paste and the fabrication method thereof, the solar cell and the module thereof
EP2502240B1 (en) Electroconductive paste composition
TWI450405B (zh) 電極用膠組成物及太陽電池
JP2015528178A (ja) 接着促進剤を有する導電性ペースト
KR20130042524A (ko) 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지
TWI714897B (zh) 太陽能電池電極用導電漿料以及包含於上述導電漿料中的玻璃熔塊和太陽能電池
JP6431041B2 (ja) 導電性ペースト及び太陽電池調製物におけるＡｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む粒子
CN110689991A (zh) 一种导电浆料
US20190164661A1 (en) Water-based vehicle for electroconductive paste