TWI646557B - 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的太陽能電池電極 - Google Patents

用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的太陽能電池電極 Download PDF

Info

Publication number
TWI646557B
TWI646557B TW106118957A TW106118957A TWI646557B TW I646557 B TWI646557 B TW I646557B TW 106118957 A TW106118957 A TW 106118957A TW 106118957 A TW106118957 A TW 106118957A TW I646557 B TWI646557 B TW I646557B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
weight
solar cell
composition
mol
cell electrode
Prior art date
Application number
TW106118957A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201801335A (zh
Inventor
趙宰彙
金東奭
鄭錫鉉
Original Assignee
南韓商三星Ｓｄｉ股份有限公司
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 南韓商三星Ｓｄｉ股份有限公司 filed Critical 南韓商三星Ｓｄｉ股份有限公司
Publication of TW201801335A publication Critical patent/TW201801335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI646557B publication Critical patent/TWI646557B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • H01L31/02—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
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/006—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
    • C03C3/072—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/14—Silica-free oxide glass compositions containing boron
    • C03C3/142—Silica-free oxide glass compositions containing boron 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
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/14—Compositions for glass with special properties for electro-conductive glass
    • 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
    • C03C8/04—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing zinc
    • 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
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/38—Paints containing free metal not provided for above in groups C09D5/00 - C09D5/36
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0272—Selenium or tellurium
    • 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
    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties
    • 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
    • C03C2205/00—Compositions applicable for the manufacture of vitreous enamels or glazes
    • 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
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/08—Metals
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本發明提供一種用於太陽能電池電極的組成物和一種使用其製造的太陽能電池電極。所述用於太陽能電池電極的組成物包含：（A）導電粉末、（B）玻璃粉以及（C）有機媒劑，其中所述（B）玻璃粉含有鉛（Pb）和鉍（Bi）、碲（Te）、鈉（Na）以及鋅（Zn）中的至少一種，鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比在1到20範圍內，且碲與鈉的莫耳比在1到15範圍內。

Description

用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的太陽能電池電極
本發明是有關於一種用於太陽能電池電極的組成物和使用其製造的一種太陽能電池電極。
太陽能電池使用將日光的光子轉化成電的p-n結的光生伏打效應（photovoltaic effect）產生電。在太陽能電池中，分別在具有p-n結的半導體晶片或基底的上表面和下表面上形成前電極和後電極。隨後，通過進入半導體晶片的日光誘發p-n結處的光生伏打效應並且通過p-n結處的光生伏打效應產生的電子通過電極將電流提供到外部。通過對電極組成物進行塗覆、圖案化以及烘烤在晶片上形成太陽能電池的電極。
作為用於太陽能電池電極的組成物，使用包含導電粉末、玻璃粉以及有機媒劑的導電膏組成物。玻璃粉使形成於半導體晶片上的抗反射膜溶解以使得導電粉末可與半導體基底電接觸。常規地，作為玻璃粉，主要使用含鉛玻璃。含鉛玻璃使得容易控制軟化點且對半導體基底具有極佳黏附力，但對基底具有高接觸電阻，造成不佳太陽能電池效率。為了解決此類問題，最近，已提出使用能夠獲得較低接觸電阻的含碲玻璃粉的用於太陽能電池電極的組成物。然而，迄今為止研發出的使用含碲玻璃粉的組成物在開路電壓（Voc）和串聯電阻（Rs）方面具有不佳特性且因此在提高轉換效率方面具有限制。
因此，需要在開路電壓（Voc）和串聯電阻（Rs）方面具有極佳特性的用於太陽能電池電極的組成物。
日本專利公開案第2012-84585號中揭露了本發明的背景技術。
本發明的一個態樣為提供一種用於太陽能電池電極的組成物，其在開路電壓和串聯電阻方面具有極佳特性。
本發明的另一個態樣為提供一種太陽能電池電極，其使用用於太陽能電池電極的組成物來製造且因此具有極佳轉換效率。
根據本發明的一個態樣，提供用於太陽能電池電極的組成物，其包含：（A）導電粉末、（B）玻璃粉以及（C）有機媒劑，其中所述（B）玻璃粉包括鉛（Pb）和鉍（Bi）、碲（Te）、鈉（Na）以及鋅（Zn）中的至少一種，鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比（(Pb+Bi)/Zn）在1到20的範圍內，且碲與鈉的莫耳比（Te/Na）在1到15的範圍內。
優選地，鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比在1到15的範圍內，且碲與鈉的莫耳比在1到10的範圍內。
（B）玻璃粉可包含5莫耳%到50莫耳%的鉛和鉍中的至少一種，10莫耳%到45莫耳%的碲，1莫耳%到20莫耳%的鈉，以及1莫耳%到15莫耳%的鋅。
（B）玻璃粉可更包含鋁、鈣、硼、銅、鐵、鉀、鎂以及矽中的至少一種。
用於太陽能電池電極的組成物可包含：60重量%到95重量%的導電粉末；0.1重量%到20重量%的玻璃粉；以及1重量%到30重量%的有機媒劑。
用於太陽能電池電極的組成物可更包含由以下所構成的族群中選出的至少一種添加劑：分散劑、觸變劑、塑化劑、黏度穩定劑、抗起泡劑、顏料、UV穩定劑、抗氧化劑以及偶合劑。
根據本發明的另一個態樣，提供一種太陽能電池電極，其使用根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物來製造。
根據本發明，有可能提供一種用於太陽能電池電極的組成物，其使用基本上含有碲、鉛和/或鉍、鋅以及鈉且具有介於特定範圍內的組分之間的莫耳比的玻璃粉，由此展現改良的開路電壓和串聯電阻。使用根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物製造的太陽能電池電極具有極佳填充因數和轉換效率。
在下文中，將詳細描述本發明的實施例。
本文中，可通過電感耦合等離子體-光學發光光譜測定法（ICP-OES）測量玻璃粉中所包含的各元素金屬的含量（莫耳%）。確切地說，ICP-OES可包含預處理樣品，製備標準溶液，且通過測量和轉換各元素金屬濃度來計算玻璃粉中的各元素金屬的含量。在預處理樣品的操作中，可使預定量的樣品溶解於能夠溶解分析目標（即，樣品玻璃粉中的元素金屬）的酸溶液中，且隨後加熱以便碳化。酸溶液可包含硫酸（H2 SO4 ）溶液。碳化樣品可用溶劑（如蒸餾水或過氧化氫（H2 O2 ））稀釋到允許對分析目標進行分析的適當程度。鑒於ICP-OES光譜儀的元素檢測能力，碳化樣品可稀釋到約10,000倍。在使用ICP-OES光譜儀的測量中，經預處理的樣品可使用標準溶液（例如分析目標標準溶液）校準以便測量元素。借助於實例，玻璃粉中的各元素的莫耳含量的計算可通過將標準溶液引入到ICP-OES光譜儀中且用外標法繪製校準曲線，繼而使用ICP-OES光譜儀測量和轉換經預處理的樣品中的各元素金屬的濃度（ppm）實現。
用於太陽能電池電極的組成物
根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物包含：（A）導電粉末；（B）玻璃粉；以及（C）有機媒劑，其中（B）玻璃粉含有鉛（Pb）和鉍（Bi）、碲（Te）、鈉（Na）以及鋅（Zn）中的至少一種，鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比在1到20範圍內，且碲與鈉的莫耳比在1到15範圍內。
根據本發明人進行的研究，發現當用於太陽能電池電極的組成物的玻璃粉基本上含有碲、鉛和/或鉍、鋅以及鈉時，組分之間的莫耳比在特定範圍內，開路電壓和串聯電阻特徵顯著改進。
現在，將更詳細地描述根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物的每個組分。
（ A ）導電粉末
（A）導電粉末用以賦予導電性。根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物可包含如銀（Ag）或鋁（Al）的金屬粉末作為導電粉末，優選銀粉。導電粉末可具有納米或微米尺度細微性。舉例來說，導電粉末可具有幾十到數百納米的細微性或若干到幾十微米的粒子直徑。或者，導電粉末可為具有不同細微性的兩種或多於兩種類型的銀粉的混合物。
導電粉末可具有各種粒子形狀，如（但不限於）球形、片狀或非晶形粒子形狀。
優選地，導電粉末具有0.1微米到10微米，更佳0.5微米到5微米的平均粒子直徑（D50）。在平均粒子直徑的此範圍內，有可能降低接觸電阻和線路電阻。可以在25℃下，經由超聲波處理將導電粉末分散於異丙醇（isopropyl alcohol，IPA）中3分鐘之後，使用例如1064D型（西萊斯有限公司（CILASCo.,Ltd.））測量平均粒子直徑。
乙太陽能電池電極的組成物的總重量計，導電粉末可以60重量%到95重量%的量存在。在此範圍內，組成物可改進太陽能電池的轉換效率且可容易地以膏狀物形式製備。優選地，以組成物的總重量計，導電粉末以70重量%到90重量%的量存在，舉例來說，以組成物的總重量計，導電粉末可以60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%、67重量%、68重量%、69重量%、70重量%、71重量%、72重量%、73重量%、74重量%、75重量%、76重量%、77重量%、78重量%、79重量%、80重量%、81重量%、82重量%、83重量%、84重量%、85重量%、86重量%、87重量%、88重量%、89重量%、90重量%、91重量%、92重量%、93重量%、94重量%或95重量%的量存在。
（ B ）玻璃粉
玻璃粉用以通過在用於太陽能電池電極的組成物的烘烤過程期間蝕刻抗反射層且熔融導電粉末來形成發射極區中的金屬晶粒。此外，在烘烤過程期間，玻璃粉被軟化且降低烘烤溫度。
在用於太陽能電池電極的組成物中，作為玻璃粉，使用含有鉛（Pb）和鉍（Bi）、碲（Te）、鈉（Na）以及鋅（Zn）中的至少一種的（Pb和/或Bi）-Te-Na-Zn-O-類玻璃粉。
在玻璃粉中，鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比（[Pb]+[Bi])/[Zn]）可在1到20，尤其1到15，更尤其5到15範圍內。在鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比的此範圍內，使用組成物製造的太陽能電池電極具有提高的串聯電阻。舉例來說，鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比可為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。
在玻璃粉中，碲與鈉的莫耳比（[Te]/[Na]）可在1到15，尤其1到10，且更尤其2到8範圍內。在碲與鈉的莫耳比的此範圍內，使用組成物製造的太陽能電池電極具有提高的開路電壓。舉例來說，碲與鈉的莫耳比可為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。
確切地說，玻璃粉可包含：5莫耳%到50莫耳%，例如10莫耳%到40莫耳%鉛和鉍中的至少一種；10莫耳%到45莫耳%，例如15莫耳%到40莫耳%碲；1莫耳%到20莫耳%，例如1莫耳%到15莫耳%鈉；以及1莫耳%到15莫耳%，例如1莫耳%到10莫耳%鋅。在此範圍內，使用組成物製造的太陽能電池電極可具有極佳填充因數和轉換效率。
當玻璃粉包含鉛和鉍兩者時，鉛和鉍的總量可在5莫耳%到50莫耳%，例如10莫耳%到40莫耳%範圍內。在此範圍內，使用組成物製造的太陽能電池電極可具有極佳填充因數和轉換效率。舉例來說，鉛和鉍的總量可為5莫耳%、6莫耳%、7莫耳%、8莫耳%、9莫耳%、10莫耳%、11莫耳%、12莫耳%、13莫耳%、14莫耳%、15莫耳%、16莫耳%、17莫耳%、18莫耳%、19莫耳%、20莫耳%、21莫耳%、22莫耳%、23莫耳%、24莫耳%、25莫耳%、26莫耳%、27莫耳%、28莫耳%、29莫耳%、30莫耳%、31莫耳%、32莫耳%、33莫耳%、34莫耳%、35莫耳%、36莫耳%、37莫耳%、38莫耳%、39莫耳%、40莫耳%、41莫耳%、42莫耳%、43莫耳%、44莫耳%、45莫耳%、46莫耳%、47莫耳%、48莫耳%、49莫耳%或50莫耳%。
除Pb/Bi、Te、Na以及Zn以外，玻璃粉可更包含金屬和/或金屬氧化物。舉例來說，玻璃粉可更包含由以下所構成的族群中選出的至少一種：鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鎢（W）、鎂（Mg）、銫（Cs）、鍶（Sr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、錫（Sn）、銦（In）、釩（V）、鋇（Ba）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鉀（K）、砷（As）、鈷（Co）、鋯（Zr）、錳（Mn）、鋁（Al）、硼（B）以及其氧化物。
優選地，玻璃粉可更包含由以下中選出的至少一種：鋁、鈣、硼、銅、鐵、鉀、鎂以及矽。
在一個實施例中，玻璃粉可包含20莫耳%到40莫耳%硼，0莫耳%到1莫耳%鐵，0莫耳%到2莫耳%鎂，1莫耳%到10莫耳%鈉，5莫耳%到20莫耳%鉛，1莫耳%到5莫耳%鋅，10莫耳%到45莫耳%碲，5莫耳%到20莫耳%鉍，以及0莫耳%到10莫耳%矽。當用於太陽能電池電極的組成物包含具有上述組成的玻璃粉時，太陽能電池電極可在串聯電阻、開路電壓、填充因數以及轉換效率方面具有極佳特性。
在一個實施例中，在玻璃粉中，硼和碲的總量可為50莫耳%或大於50莫耳%，例如50莫耳%到70莫耳%。在硼和碲的總量的此範圍內，太陽能電池電極可在串聯電阻、開路電壓、填充因數以及轉換效率方面具有極佳特性。
可通過本領域中已知的任何典型方法制備玻璃粉。舉例來說，玻璃粉可通過使用球磨機或行星式磨機混合上文所描述的組分，在900℃到1300℃下熔融混合物且使熔融混合物淬滅到25℃，繼而使用盤式磨機、行星式磨機或類似者粉碎獲得的產物來製備。
以用於太陽能電池電極的組成物的總重量計，玻璃粉可以0.1重量%到20重量%，例如0.5重量%到10重量%的量存在。在此範圍內，玻璃粉可保持各種薄層電阻下的p-n結的穩定性，使電阻減到最少，且最終改進太陽能電池的效率。舉例來說，以用於太陽能電池電極的組成物的總重量計，玻璃粉可以0.1重量%、0.5重量%、1重量%、1.5重量%、2重量%、2.5重量%、3重量%、3.5重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%或20重量%的量存在。
（ C ）有機媒劑
有機媒劑賦予適合的黏度和流變學特徵以通過與用於太陽能電池電極的組成物的無機組分機械混合印刷到所述組成物中。
有機媒劑可為在用於太陽能電池電極的組成物中使用的任何典型的有機媒劑，且可包含黏合劑樹脂、溶劑等。
黏合劑樹脂可由丙烯酸酯樹脂或纖維素樹脂中選出。乙基纖維素一般用作黏合劑樹脂。另外，黏合劑樹脂可由以下中選出：乙基羥乙基纖維素、硝化纖維、乙基纖維素與酚樹脂的混合物、醇酸樹脂、酚、丙烯酸酯、二甲苯、聚丁烷、聚酯、尿素、三聚氰胺、乙酸乙烯酯樹脂、木松香、醇的聚甲基丙烯酸酯等。
溶劑可由以下所構成的族群中選出：例如己烷、甲苯、乙基溶纖劑（ethyl cellosolve）、環己酮、丁基溶纖劑（butyl cellosolve）、丁基卡必醇（butyl carbitol）（二甘醇單丁基醚（diethylene glycol monobutyl ether））、二丁基卡比醇（dibutyl carbitol）（二甘醇二丁基醚（diethylene glycol dibutyl ether））、丁基卡必醇乙酸酯（butyl carbitol acetate）（二甘醇單丁基醚 乙酸酯（diethylene glycol monobutyl ether acetate））、丙二醇單甲基醚（propylene glycol monomethyl ether）、己二醇（hexylene glycol）、松油醇（terpineol）、甲基乙基酮（methylethylketone）、苯甲醇、γ-丁內酯（γ-butyrolactone）以及乳酸乙酯（ethyl lactate）。這些可以單獨使用或以其混合物形式使用。
以用於太陽能電池電極的組成物的總重量計，有機媒劑可以1重量%到30重量%的量存在。在此範圍內，有機媒劑可為組成物提供充足的黏著強度和極佳的可印刷性。舉例來說，以用於太陽能電池電極的組成物的總重量計，有機媒劑可以1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%或30重量%的量存在。
（ D ）添加劑
根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物可按需要更包含典型的添加劑以增強流動性、過程特性以及穩定性。添加劑可包含分散劑、觸變劑、塑化劑、黏度穩定劑、抗起泡劑、顏料、UV穩定劑、抗氧化劑、偶合劑等。這些添加劑可以單獨或以其混合物形式使用。以用於太陽能電池電極的組成物的總重量計，添加劑可以0.1重量%到5重量%的量存在，但可按需要改變添加劑的含量。舉例來說，以用於太陽能電池電極的組成物的總重量計，添加劑可以0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、1.5重量%、2重量%、2.5重量%、3重量%、3.5重量%、4重量%、4.5重量%或5重量%的量存在。
太陽能電池電極和包含其的太陽能電池
本發明的其它方面涉及由用於太陽能電池電極的組成物形成的電極和包含所述電極的太陽能電池。圖1繪示根據本發明的一個實施例的太陽能電池。
參看圖1，根據本發明的此實施例的太陽能電池100包含基底10、形成於基底10的前表面上的前電極23以及形成於基底10的後表面上的後電極21。
在一個實施例中，基底10可為具有形成於其上的p-n結的基底。確切地說，基底10可包含半導體基底11和發射極12。更確切地說，基底10可為通過將p型半導體基底11的一個表面與n型摻雜劑摻雜以形成n型發射極12而製備的基底。或者，基底10可為通過將n型半導體基底11的一個表面與p型摻雜劑摻雜以形成p型發射極12而製備的基底。此處，半導體基底11可為p型基底和n型基底中的任一者。p型基底可為摻雜有p型摻雜劑的半導體基底，且n型基底可為摻雜有n型摻雜劑的半導體基底。
在基底10、半導體基底11等的描述中，此類基底中其上入射光的表面稱為前表面（光接收表面）。另外，基底中與前表面相對的表面稱為後表面。
在一個實施例中，半導體基底11可以由結晶矽或化合物半導體形成。此處，結晶矽可為單晶或多晶。作為結晶矽，舉例來說，可以使用矽晶片。
此處，p型摻雜劑可為包含第III族元素（如硼、鋁或鎵）的材料。另外，n型摻雜劑可為包含第V族元素（如磷、砷或銻）的材料。
前電極23和/或後電極21可使用根據本發明的用於太陽能電池電極的組成物製造。優選地，前電極23可使用包含銀粉作為導電粉末的組成物來製造，且後電極21可使用包含鋁粉作為導電粉末的組成物來製造。可通過將用於太陽能電池電極的組成物印刷在發射極12上，繼而烘烤來形成前電極23，且可通過將用於太陽能電池電極的組成物施加到半導體基底11的後表面，繼而烘烤來形成後電極21。
接著，將參考實例更詳細地描述本發明。然而，應注意，提供這些實例僅為了說明，且不應以任何方式理解為限制本發明。
實例 1到實例 5以及比較例 1到比較例 6
作為有機黏合劑，將1.0重量%乙基纖維素（STD4，陶氏化學公司（Dow Chemical Company））在60℃下充分溶解於6.5重量%丁基卡必醇中，並將89.0重量%平均粒子直徑為1.0微米的球形銀粉（AG-4-8，多瓦高科技有限公司（Dowa Hightech Co., Ltd.））、3.0重量%根據如表1中列出的組成製備的玻璃粉、0.2重量%分散劑BYK102（畢克化學（BYK-Chemie））以及0.3重量%觸變劑Thixatrol ST（海名斯有限公司（Elementis Co., Ltd.））添加到黏合劑溶液中，繼而在3輥捏合機中混合並捏合 ， 由此製備用於太陽能電池電極的組成物。
表 1 （單位：莫耳%）
串聯電阻（ Rs ）、開路電壓（ Voc ）、填充因數以及效率的測量結果
通過網版印刷，在預定圖案中，使實例和比較例中製備的用於太陽能電池電極的組成物中的每一個沉積在晶片的前表面上，繼而在IR乾燥鍋爐中乾燥。隨後，將鋁膏印刷在晶片的後表面上並以如上相同方式乾燥。在400℃到900℃的溫度下，在帶型烘烤鍋爐中，對根據此程式形成的電池進行烘烤持續30秒到180秒，由此製造太陽能電池。使用太陽能電池效率測試儀（CT-801，帕山有限公司（PasanCo.,Ltd.）），評估太陽能電池的串聯電阻（Rs）、開路電壓（Voc）、填充因數（FF，%）以及轉換效率（Eff.%），且結果顯示於表2中。
表 2
如表2中所示，可見，由實例1到5的組成物（其中鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比以及碲與鈉的莫耳比滿足本發明中指定的範圍）製備的電極具有極佳串聯電阻和開路電壓，同時展現極佳填充因數和轉換效率。
相反地，由比較例1到比較例2的組成物（其中鉛和鉍的總和與鋅的莫耳比在本發明中指定的範圍之外）製備的電極具有提高的串聯電阻以及因此較低的填充因數和轉換效率。另外，由比較例3到比較例4的組成物（其中碲與鈉的莫耳比在本發明中指定的範圍之外）製備的電極具有較低開路電壓以及因此較低的填充因數和轉換效率。此外，由不包含鈉的比較例5的組成物製備的電極以及由不包含鋅的比較例6的組成物製備的電極具有較低串聯電阻以及因此較低的填充因數和轉換效率。
應理解，本領域的技術人員可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下進行各種修改、變化、更改以及等效實施例。
10‧‧‧基底
11‧‧‧半導體基底
12‧‧‧發射極
21‧‧‧後電極
23‧‧‧前電極
100‧‧‧太陽能電池
圖1為根據本發明的一個實施例的太陽能電池的示意圖。

Claims (7)

  1. 一種用於太陽能電池電極的組成物，包括：60重量%到95重量%的(A)導電粉末(conductive powder)、0.1重量%到20重量%的(B)玻璃粉(glass frit)以及1重量%到30重量%的(C)有機媒劑(organic vehicle)，其中所述(B)玻璃粉含有鉛、鉍、碲、鈉以及鋅，鉛以及鉍的總和與鋅的莫耳比在5到20範圍內，以及碲與鈉的莫耳比在1到15的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組成物，其中鉛以及鉍的總和與鋅的莫耳比在5到15的範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組成物，其中碲與鈉的莫耳比在1到10的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組成物，其中所述(B)玻璃粉包括5莫耳%到50莫耳%的鉛以及鉍的總和，10莫耳%到45莫耳%的碲，1莫耳%到20莫耳%的鈉，以及1莫耳%到15莫耳%的鋅。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組成物，其中所述(B)玻璃粉更包括鋁、鈣、硼、銅、鐵、鉀、鎂以及矽中的至少一種。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組成物，更包括：由以下所構成的族群中選出的至少一種添加劑： 分散劑、觸變劑、塑化劑、黏度穩定劑、抗起泡劑、顏料、UV穩定劑、抗氧化劑以及偶合劑。
  7. 一種太陽能電池電極，其使用如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的用於太陽能電池電極的組成物所製造。
TW106118957A 2016-06-15 2017-06-08 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的太陽能電池電極 TWI646557B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??10-2016-0074780 2016-06-15
KR1020160074780A KR20170141559A (ko) 2016-06-15 2016-06-15 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201801335A TW201801335A (zh) 2018-01-01
TWI646557B true TWI646557B (zh) 2019-01-01

Family

ID=60661326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106118957A TWI646557B (zh) 2016-06-15 2017-06-08 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的太陽能電池電極

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10315950B2 (zh)
KR (1) KR20170141559A (zh)
CN (1) CN107527674B (zh)
TW (1) TWI646557B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101853417B1 (ko) * 2016-11-24 2018-05-02 엘에스니꼬동제련 주식회사 태양전지 전극용 도전성 페이스트 조성물 및 이를 사용하여 제조된 전극을 포함하는 태양전지
CN108766662A (zh) * 2018-04-02 2018-11-06 海宁市丁桥镇永畅知识产权服务部 高效率低翘曲太阳能电池背面铝浆的生产方法
KR102316662B1 (ko) * 2018-10-10 2021-10-25 창저우 퓨전 뉴 머티리얼 씨오. 엘티디. 태양전지 전극 형성 방법, 이로부터 제조된 태양전지 전극 및 태양전지
KR20200078172A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 태양전지 전극
CN113096846B (zh) * 2021-03-23 2023-03-28 华中科技大学 一种p型发射区欧姆接触银电极浆料

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120104332A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Lg Innotek Co., Ltd. Paste composition for front electrode of solar cell, and solar cell including the same
TW201616514A (zh) * 2014-05-15 2016-05-01 三星Ｓｄｉ股份有限公司 用於形成太陽電池電極的組成物及使用其製備的電極
TW201631604A (zh) * 2014-12-31 2016-09-01 賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司 用於導電膠組合物之玻璃組合物

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
EP2903034B1 (en) * 2012-09-26 2020-11-04 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Conductive paste and solar cell
KR101600652B1 (ko) * 2012-11-12 2016-03-07 제일모직주식회사 태양전지 전극용 페이스트　및　이로부터 제조된 전극
US20150243812A1 (en) * 2013-06-20 2015-08-27 PLANT PV, Inc. Silver nanoparticle based composite solar metallization paste
KR20150072994A (ko) 2013-12-20 2015-06-30 제일모직주식회사 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
US9734929B2 (en) 2014-05-15 2017-08-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same
KR20160057583A (ko) 2014-11-13 2016-05-24 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 전극용 페이스트 및 이로부터 제조된 전극

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120104332A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Lg Innotek Co., Ltd. Paste composition for front electrode of solar cell, and solar cell including the same
TW201616514A (zh) * 2014-05-15 2016-05-01 三星Ｓｄｉ股份有限公司 用於形成太陽電池電極的組成物及使用其製備的電極
TW201631604A (zh) * 2014-12-31 2016-09-01 賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司 用於導電膠組合物之玻璃組合物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170141559A (ko) 2017-12-26
CN107527674B (zh) 2020-06-16
US10315950B2 (en) 2019-06-11
CN107527674A (zh) 2017-12-29
TW201801335A (zh) 2018-01-01
US20170362117A1 (en) 2017-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI646557B (zh) 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的太陽能電池電極
KR101982412B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
TWI548605B (zh) 太陽電池電極用的組成物和使用其製造的電極
TWI523041B (zh) 用於形成太陽能電池電極之組成物、及使用該組成物所製電極
US9944802B2 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode produced from same
TW201527245A (zh) 太陽電池電極用組成物及使用其製作的電極
TWI731236B (zh) 用於形成太陽電池電極的組成物及使用其製備的太陽電池電極
TWI696596B (zh) 用於形成太陽電池電極的組合物及使用其製備的電極
TWI686362B (zh) 用於形成太陽能電池電極的組成物及使用所述組成物製備的電極
TWI684286B (zh) 用於形成太陽能電池電極的組成物和使用其製備的電極
TWI687384B (zh) 用於太陽能電池電極的組合物及使用所述組合物製作的電極
TWI686959B (zh) 用於太陽能電池電極的組成物及使用其製備的電極
JP2019519113A (ja) Ｐ型太陽電池電極形成用組成物、これを用いて製造された電極及びｐ型太陽電池
TWI681410B (zh) 用於太陽電池電極的組成物及使用其製備的太陽電池電極
TW201618317A (zh) 包含在高片電阻晶圓上形成的電極的太陽能電池
WO2014104623A1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극