TWI662560B - 用於導電膠組合物之低蝕刻及非接觸式玻璃 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種具有降低之蝕刻特徵之導電膠組合物。該導電膠組合物包括金屬粒子、至少一種玻璃料及有機媒劑。該至少一種玻璃料為不含鉛的且包括以該至少一種玻璃料之100%總重量計至少約65-95 wt% SiO2 、B2 O3 及Bi2 O3 、約5-20 wt%的至少一種鹼性氧化物及約3-10 wt%氧化鉬。

Description

用於導電膠組合物之低蝕刻及非接觸式玻璃
本發明係關於用於導電膠組合物之玻璃料。在一個態樣中，玻璃組合物具有適用於針對雙或雙重印刷應用之導電膠組合物之低蝕刻及非接觸式成形性質。在另一態樣中，玻璃料可用於導電膠組合物中以用於形成鈍化射極背面太陽能電池中之背側焊接片。
太陽能電池為使用光伏打效應將光能轉化成電之裝置。太陽能為有吸引力之綠色能量來源，因為其為可持續的且僅產生無污染副產物。在操作中，當光射中太陽能電池時，一部分入射光由表面反射且剩餘部分透射入太陽能電池中。透射光之光子由太陽能電池吸收，該太陽能電池通常由諸如矽之半導體材料製成。來自經吸收光子之能量自半導體材料之原子激發其電子，從而產生電子-電洞對。隨後此等電子-電洞對由p-n接面分離且由施加於太陽能電池表面上之導電電極來收集。以此方式，電可在互連之太陽能電池之間經傳導。 太陽能電池可具有各種不同的結構。習知的太陽能電池具有塗覆至半導體基板正側之抗反射塗層(ARC)以便減少入射光之反射。將通常由導電膠形成之正側電極施加於呈柵格狀圖案之抗反射塗層之頂部上。將另一導電膠(其可與正側導電膠相同或不同)塗覆至太陽能電池背側以形成背側電極/焊接片。接著將鋁膠塗覆至基板背側、交疊焊接片之邊緣以形成改進太陽能電池效能之背表面場。特定調配用於形成太陽能電池之此等各種組分之導電膠組合物以用於其特別塗覆。習知的導電性組合物含有金屬粒子、無機組分及有機媒劑。用於形成正側電極之正側導電膠組合物設計成具有良好的蝕刻及接觸式成形特徵以使得其可蝕刻穿過諸如抗反射層之正側層且製造與底層矽基板之接觸。 通常藉由網版印刷成柵格圖案將用於形成正側電極之導電膠塗覆至太陽能電池正表面，該柵格圖案由薄且平行的指狀線及與指狀線垂直交叉之更寬的匯流排(至少兩個)形成。在一種方法中，諸如國際專利申請公開第WO 2010/135496號中所公開之方法，指狀線可經雙重印刷以使得第一層指狀線印刷在太陽能電池之正表面上，且接著使得第二層指狀線印刷在第一層指狀線之頂部上。其他該等方法揭示於例如美國專利申請公開第2012/0180862號及美國專利第9,224,888號中。已顯示該等雙或雙重印刷技術改進所得太陽能電池之效率。在雙或雙重印刷技術中，用於印刷第一層指狀線及/或匯流排之導電膠較佳不同於用於印刷第二層指狀線及/或匯流排之導電膠。在存在雙重印刷太陽能電池結構情況下，應謹慎地調配存在於形成第二層指狀線及/或匯流排之導電膠中之玻璃料以便與諸如抗反射層之太陽能電池基板材料存在限制的化學反應性或不存在化學反應性以避免損壞彼等層。此減少太陽能電池中之分流及開路電壓(Voc)損失的發生，其反過來改進太陽能電池效率。不同類型之太陽能電池為鈍化射極背面電池或「PERC」之太陽能電池。在習知的太陽能電池中，將鋁膠直接塗覆至太陽能電池基板背表面以形成背表面場。在PERC之太陽能電池中，首先將通常由諸如氧化鋁之介電材料形成之背面鈍化層塗覆至基板背表面。可將諸如氮化矽罩蓋層之額外背面層塗覆於背面鈍化層之頂部上。接著，移除部分背面鈍化層及額外背面層以暴露底層基板之區域。此步驟可藉由例如酸蝕刻或雷射鑽孔來達成。隨後將鋁導電膠塗覆於背面層之頂部上，由此填入在移除過程期間產生之「電洞」。在此等區域中，當燃燒鋁膠時形成局部背表面場。可在塗覆鋁膠之前或之後將背側焊接片塗覆至背表面上。圖1及圖2中說明標準太陽能電池及例示性PERC之太陽能電池。已顯示PERC之太陽能電池相較於不具有背面鈍化層之太陽能電池具有提高的效率。用於形成PERC之電池上之背側焊接片之導電膠必須亦與諸如背面鈍化層及背面罩蓋層之底層存在限制的化學反應性或不存在化學反應性以便避免導致太陽能電池之電氣效能降低之彼等層之損壞。非接觸式成形及低蝕刻玻璃為此項技術中已知的。然而，缺乏多種此等類型之玻璃，因為由於其化學組成所以其在處理期間需要相對較高的燃燒溫度，該等溫度不適用於與一定類型之習知的太陽能電池及PERC之太陽能電池一起使用。此外，需要調配有非接觸式玻璃之導電膠中之電氣效能的改進。因此，在雙印刷太陽能電池結構及PERC之太陽能電池中，需要包括具有低蝕刻及非接觸式成形性質之玻璃料的導電組合物，該等玻璃料可在相對較低的溫度下燃燒且改進所得導電膠之電氣效能。
在一個態樣中，本發明提供一種包括金屬粒子、至少一種玻璃料及有機媒劑之導電膠組合物。至少一種玻璃料為不含鉛的且以至少一種玻璃料之100%總重量計包含總量至少為約65-95 wt%之SiO2 、B2 O3 及Bi2 O3 、約5-20 wt%至少一種鹼性氧化物及約3-10 wt% MoO3 。 本發明進一步關於一種製備鈍化射極背面太陽能電池之方法，其包括以下步驟：將背側導電膠塗覆至具有至少一個背面鈍化層形成於其上之矽基板的背面，該背面鈍化層具有複數個形成於其中之裸孔以暴露矽基板之區域，在背面鈍化層之裸孔中塗覆鋁導電膠以接觸矽基板，且加熱矽基板。背側導電膠包括本文所揭示之本發明之膠。 本發明之另一態樣係關於一種鈍化射極背面太陽能電池，其包括具有正表面及背表面之矽基板、具有複數個形成於其中之裸孔的矽基板背表面上之背面鈍化層、形成於背面鈍化層之裸孔中之鋁背接點、由本文所揭示之導電膠組合物形成之矽基板背表面上的至少一個背側焊接片及形成於矽基板正表面上之正面柵極。 本發明亦關於一種形成太陽能電池之方法，其包括以下步驟：將第一導電膠印刷至矽基板正表面上以形成第一組電極，將第二導電膠印刷在第一導電膠之頂部上以形成第二組電極，且加熱矽基板。第一導電膠不同於第二導電膠，且第二導電膠包括本文所揭示之本發明之膠。 本發明進一步提供一種太陽能電池，其包括具有塗覆至其表面之抗反射塗層之矽基板、直接形成於抗反射塗層上之第一組電極及形成於第一組電極頂部上之第二組電極，其中第二組電極由本文所揭示之導電膠組合物形成。
用於形成太陽能電池電極之導電膠通常包括導電金屬粒子、一或多種玻璃料、有機媒劑及視情況選用之一或多種添加劑。如本文所闡述，本發明之玻璃料當燃燒時展現低蝕刻特徵以使得其減少對基板上之底層表面層的損壞，由此改進雙印刷太陽能電池或PERC之太陽能電池中之太陽能電池效能。玻璃料 在用於形成正側太陽能電池電極之導電膠中，玻璃料充當黏著力介質，促進導電粒子與矽基板之間的黏結，且因此提供其間之良好的電接點。特定言之，在燃燒後，習知的玻璃料蝕刻穿過矽基板之表面層(例如抗反射層)以使得可在導電膠與矽晶圓之間製成有效的電接點。與玻璃料在導電膠組合物中所使用之傳統角色相反，本發明之玻璃料設計成展現最低限度的蝕刻特徵。此類玻璃料特別適用於雙印刷應用中且適用於形成PERC之太陽能電池上之背側焊接片。特定言之，本文所描述之玻璃料展現對在太陽能電池燃燒期間底層表面層之最低限度蝕刻，這反過來使對彼等將以其他方式導致分流及開路電壓損失且因此降低太陽能電池效率之底層的損壞降至最低。如此，本發明之玻璃料設計成低蝕刻及非接觸式成形玻璃。在一個實施例中，本發明之一或多種玻璃料較佳具有低鉛含量或不含鉛，因為已知鉛對於太陽能電池上之表面層具有強蝕刻性質。如本文所闡述，以玻璃料之100%總重量計，術語「低鉛含量」係指鉛含量為至少0.5 wt%且少於約5 wt%，諸如少於約4 wt%、少於約3 wt%、少於約2 wt%、少於約1 wt%且少於約0.8 wt%之玻璃料。如本文所闡述，以玻璃料之100%總重量計，術語「不含鉛」係指鉛含量少於約0.5 wt%、較佳少於約0.4wt%、更佳少於約0.3wt%、更佳少於約0.2 wt%且最佳少於約0.1 wt%鉛之玻璃料。在一最佳實施例中，玻璃料包含少於約0.01 wt%鉛，其可以來自其他玻璃組分之附帶雜質的形式存在。在一個較佳實施例中，玻璃組合物不包括任何有意添加之鉛。 在本發明之一個態樣中，玻璃料較佳包含相對較高總含量之氧化矽(SiO2 )、三氧化二硼(B2 O3 )及氧化鉍(Bi2 O3 )。此等氧化物通常充當玻璃成形氧化物。在一個實施例中，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料包含在約40至約70 wt%且較佳在約40至約65 wt%範圍內之SiO2 。在又另一實施例中，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料包含約40至約50 wt% SiO2 或可替代地約55至約65 wt% SiO2 。 此外，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料包含約1至約30 wt%、較佳約5至約25 wt% B2 O3 。在一個實施例中，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料可包含約5至約20 wt%、較佳約5至約10 wt% B2 O3 。可替代地，玻璃料可包含約15至約20 wt% B2 O3 。 以玻璃料之100%總重量計，玻璃料進一步包含約5至約30 wt%、較佳約5至約25 wt%且更佳約10至約25 wt% Bi2 O3 。在另一實施例中，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料可包含約10至約15 wt% Bi2 O3 或約15至約25 wt% Bi2 O3 。 以玻璃料之100%總重量計，玻璃料中之SiO2 、B2 O3 及Bi2 O3 之總含量較佳為至少65 wt%且不超過約95 wt%。SiO2 、B2 O3 及Bi2 O3 之總含量較佳為至少70 wt%且不超過約90 wt%。 此外，玻璃料較佳包括至少一種鹼性氧化物，諸如(例如) Na2 O、Li2 O或K2 O。此等鹼性氧化物通常充當降低玻璃料在升高燃燒溫度下之化學反應性之玻璃改質劑。玻璃料較佳包括此等鹼性氧化物中之至少兩者之組合，諸如Na2 O及Li2 O。在一個實施例中，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料包括至少約4 wt%、較佳至少約5 wt%一或多種總鹼性氧化物。同時，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料包括不超過約20 wt%、較佳不超過約10 wt%且最佳不超過約8 wt%一或多種鹼性氧化物。在一替代實施例中，玻璃料包括約16-20 wt%一或多種總鹼性氧化物。 除了一或多種鹼性氧化物之外，玻璃料亦可包括氧化鋅(ZnO)。若玻璃料包括ZnO，則以玻璃料之100%總重量計，其以不超過15 wt%、較佳不超過12 wt%且最佳不超過10 wt%之量存在。 另外，本發明之玻璃料亦包括氧化鉬(例如MoO3 )、氧化鈮(例如Nb2 O5 )、氧化鋁、氧化硫、氧化硒、氧化碲、氧化釩及氧化鎢中之至少一種。在一個實施例中，以玻璃料之100%總重量計，玻璃料較佳包括至少約2 wt%、較佳至少約3 wt%且更佳至少約4 wt% MoO3 。在另一實施例中，玻璃料包括不超過約15 wt% MoO3 且較佳不超過約10 wt% MoO3 。在一個實施例中，玻璃料包括不超過約9 wt% MoO3 。若存在，則玻璃料包括少於約2 wt% Nb2 O5 。 根據一個實施例，以此等組分中之各者之100%總重量計，(SiO2 + B2 O3 + Bi2 O3 )之含量與(MoO3 + Nb2 O5 )之總含量的重量比為至少約8且不超過約25。 在又另一實施例中，以此等組分中之各者之100%總重量計，((SiO2 + B2 O3 + Bi2 O3 ) + (MoO3 + Nb2 O5 ))與(一或多種鹼性氧化物 + ZnO)之重量比為至少約4且較佳不超過約18。 玻璃料可包括其他元素、氧化物、加熱後產生氧化物之化合物及/或其混合物。在一個實施例中，玻璃料可包括熟習此項技術者已知之其他氧化物或化合物，包括但不限於鎂、鈦、鋯、鎳、釓、銻、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、鐵、銅、鍺、銦、鹼土金屬、稀土金屬、磷及鉻或其至少兩者之任何組合、可在燃燒後產生彼等金屬氧化物之化合物或前述金屬中之至少兩者之混合物、前述氧化物中之至少兩者之混合物、可在燃燒時產生彼等金屬氧化物之前述化合物中之至少兩者之混合物或兩種或超過兩種上文所提及之各者中的任一者之混合物。 本發明之較佳玻璃料為展現玻璃轉移之非晶形或部分結晶狀固體之粉末。玻璃轉移溫度Tg 為非晶形物質在加熱後自剛性固體轉化為部分流動過冷熔體時之溫度。本發明之玻璃料之另一重要特徵為玻璃軟化點，其通常低於玻璃轉移溫度且標識超過某一任意點之玻璃開始軟化時之點。用於測定玻璃軟化溫度及玻璃轉移溫度之方法已為熟習此項技術者所熟知。特定言之，可使用DSC設備SDT Q600 (可購自TA Instruments)來測定玻璃轉移溫度Tg ，同時記錄差示掃描熱量測定(DSC)及熱重分析(TGA)曲線。該儀器裝備有水平平衡器及具有鉑/鉑-銠(R型)熱電偶之鍋爐。所用樣品固持器為容量為約40-90 µl之氧化鋁陶瓷坩堝。為了量測及資料評估，分別應用量測軟體Q Advantage；Thermal Advantage Release 5.4.0及Universal Analysis 2000，4.5A版Build 4.5.0.5。至於參考盤及樣品盤，使用體積為約85 µl之氧化鋁盤。將約10-50 mg之量的樣品稱重入樣品盤中，且精確度為0.01 mg。將空的參考盤及樣品盤置放在設備中，關閉烘箱且開始量測。自25℃之起始溫度至1000℃之結束溫度，採用10 K/min之加熱速率。始終用氮氣(N2 5.0)吹掃儀器中之平衡器，且用合成空氣(80% N2 及20% O2 ，來自Linde)吹掃烘箱且流動速率為50 ml/min。使用上文所描述之軟體將DSC信號中之第一步驟評估為玻璃轉移，且將經測定之起始值視為Tg 之溫度。 Tg 較佳低於導電膠之所需燃燒溫度。根據本發明，較佳玻璃料之Tg 為至少約400℃。同時，較佳玻璃料之Tg 為不超過約900℃、較佳不超過約800℃且最佳不超過約700℃。此外，在一個實施例中，玻璃之玻璃軟化點為約400-550℃、更佳約480-530℃。在另一實施例中，玻璃之玻璃軟化點為約650-800℃、較佳約690-760℃。 熟習此項技術者熟知玻璃料粒子可展現各種形狀、尺寸及表面積與體積比。如本文所論述，玻璃粒子可展現與可由導電金屬粒子所展現之形狀相同或類似的形狀(包括長度:寬度:厚度比)。有利於改進所製造電極之電接觸的具有一種形狀或多種形狀組合之玻璃料粒子為較佳的。較佳地，玻璃料粒子之中值粒徑d50 (如上文相對於導電金屬粒子所闡述)為至少約0.1 μm。同時，玻璃料之d50 較佳為不超過約10 µm、更佳不超過約5 µm且最佳不超過約2.5 µm。在一個實施例中，玻璃料粒子之比表面積為至少約0.5 m2 /g、較佳至少約1 m2 /g且最佳至少約2 m2 /g。同時，比表面積較佳不超過約15 m2 /g、較佳不超過約10 m2 /g。 根據另一實施例，玻璃料粒子可包括表面塗層。此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的任何該塗層皆可用於玻璃料粒子。本發明之較佳塗層包括彼等促進玻璃分散於有機媒劑中及導電膠之改進接觸的塗層。若此類塗層存在，則在每種情況下以玻璃料粒子之總重量計，塗層較佳對應於不超過約10 wt%、較佳不超過約8 wt%、最佳不超過約5 wt%。 以膠之100%總重量計，導電膠包括至少約0.5 wt%、較佳至少約1 wt%且最佳至少約2 wt%玻璃料。同時，以導電膠之100%總重量計，膠較佳包括不超過約10 wt%、較佳不超過約8 wt%、更佳不超過約6 wt%且最佳不超過約5 wt%玻璃料。導電金屬粒子 導電性組合物亦包含導電金屬粒子。較佳導電金屬粒子為彼等展現最佳傳導率且在燃燒之後有效燒結以便其產生具有高傳導率之電極的導電金屬粒子。適用於形成太陽能電池電極之此項技術中已知之導電金屬粒子為較佳的。較佳金屬粒子包括但不限於元素金屬、合金、金屬衍生物、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。 在本發明之一實施例中，以膠之100%總重量計，導電膠可包含至少約30 wt%、較佳至少約35wt%、更佳至少約40 wt%、更佳至少約45 wt%且最佳至少約50 wt%金屬粒子。在一較佳實施例中，以膠之100%總重量計，導電膠包含至少約55 wt%金屬粒子。同時，以膠組合物之100%總重量計，導電膠較佳包括不超過約99wt%、較佳不超過約95 wt%、更佳不超過約90 wt%、更佳不超過約85 wt%、更佳不超過約80 wt%、更佳不超過約75 wt%、更佳不超過約70 wt%且更佳不超過約65wt%金屬粒子。在一較佳實施例中，以膠組合物之100%總重量計，導電膠包括不超過約60 wt%。具有此導電金屬粒子含量之導電膠適用於雙印刷技術中或作為用於形成第二層正側指狀線且/或用於形成正側匯流排以及用於形成PERC之太陽能電池上之背側焊接片的導電膠。 可用作金屬粒子之金屬包括銀、銅、金、鋁、鎳、鉑、鈀、鉬中之至少一者及其混合物或合金。在一較佳實施例中，金屬粒子為銀。銀可以元素銀、銀合金或銀衍生物之形式存在。合適的銀衍生物包括例如銀合金及/或銀鹽，諸如鹵化銀(例如氯化銀)、氧化銀、硝酸銀、乙酸銀、三氟乙酸銀、正磷酸銀及其組合。在另一實施例中，金屬粒子可包含塗有一或多種不同金屬或合金之金屬或合金，例如塗有鋁之銀粒子或塗有銀之銅粒子。 金屬粒子可與有機或無機表面塗層一起存在。此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的任何該塗層均可用於金屬粒子。較佳有機塗層為彼等促進分散入有機媒劑中之塗層。較佳無機塗層為彼等調節燒結且促進所得導電膠之黏著效能之塗層。若此類塗層存在，則以金屬粒子之100%總重量計，塗層較佳對應於不超過約5 wt%、較佳不超過約2 wt%且最佳不超過約1 wt%。 導電粒子可展現各種形狀、尺寸及比表面積。形狀之一些實例包括但不限於球形、角形、細長(桿或針狀)及扁平(片狀)。導電金屬粒子亦可以具有不同形狀之粒子之組合形式存在，諸如(例如)球形金屬粒子與片形金屬粒子之組合。 金屬顆粒之另一特徵為其平均粒度d50 。d50 為中值直徑或粒度分佈之中間值。其為50%之累積分佈下的粒徑值。粒度分佈可經由雷射繞射、動態光散射、成像、電泳光散射或此項技術中已知之任何其他方法來量測。特定言之，根據ISO 13317-3:2001來測定本發明之粒度。如本文所闡述，使用連接至具有LA-910軟體程序之電腦的Horiba LA-910雷射繞射粒度分析器來測定中值粒徑。金屬粒子之相對折射率選自LA-910手冊且輸入軟體程序中。測試腔室用去離子水填充至貯槽上之適當填充線。接著藉由使用軟體程序中之循環及攪動功能使溶液循環。一分鐘之後，排乾溶液。額外重複此過程一次以確保腔室中無任何殘餘材料。隨後第三次用去離子水填充腔室且使其循環且攪動一分鐘。溶液中之任何背景粒子藉由使用軟體中之空白功能來消除。接著開始超音波攪動，且將金屬粒子緩慢添加至測試腔室中之溶液中直至透射率條在軟體程序中處於適當區域。一旦透射率處於恰當程度，進行雷射繞射分析且量測金屬組分之粒度分佈且以d50 之形式給出。 金屬粒子之中值粒徑d50 較佳為至少約0.1 µm且較佳至少約0.5 µm。同時，d50 較佳不超過約5 µm且更佳不超過約4 µm。在一個實施例中，導電膠組合物包括球形銀粒子與片形銀粒子之組合，其中球形銀粒子之d50 較佳為低於或等於約3 µm且片形銀粒子之d50 較佳為低於或等於約5 µm。 表徵粒子之形狀及表面之另一方式為藉由其比表面積來表徵。比表面積為固體之性質，等於每單位質量材料、固體或總體積之總表面積或截面積。其由表面積除以質量(單位為m2 /g)或表面積除以體積(單位為m- 1 )來定義。比表面積可藉由此項技術中已知之布厄特(BET，Brunauer-Emmett-Teller)法來量測。如本文所闡述，根據DIN ISO 9277:1995進行BET量測。使用根據SMART方法(具有自適應配料速率之吸附方法)操作之Monosorb型號MS-22儀器(由Quantachrome Instruments製造)來進行量測。使用作為參考材料之氧化鋁(表面積參考材料目錄號2003，可購自Quantachrome Instruments)。製備樣品以用於在內建式除氣台中進行分析。流動氣體(30% N2 及70% He)掃掉雜質，產生其上可出現吸附之潔淨表面。可用所供應之加熱套將樣品加熱至使用者可選之溫度。數位溫度控制器及顯示器安裝在儀器正面板上。完成除氣之後，將樣品電池轉移至分析台上。快速連接配件在轉移期間自動密封樣品電池，且接著激活系統以開始分析。手動升高填充有冷卻劑之杜瓦瓶(dewar flask)，浸沒樣品電池且引起吸附。儀器在吸附完成(2至3分鐘)時進行偵測，自動降低杜瓦瓶，且使用內建式熱風鼓風機將樣品電池緩緩加熱回至室溫。因此，解吸附氣體信號顯示於數位表上且表面積直接呈現於正面板顯示器上。整個量測(吸附及解吸附)循環通常需要少於六分鐘。該技術使用高靈敏度、熱導率偵測器以在吸附及解吸附進行時量測吸附物/惰性媒劑氣體混合物之濃度變化。當藉由機載電子整合且與校準比較時，偵測器提供經吸附或經解吸附之氣體的體積。對於吸附量測，使用在77K下分子截面積為0.162 nm2 之N2 5.0進行計算。進行一點分析且內建式微處理器確保線性且自動計算樣品之BET表面積(以m2 /g為單位)。 根據一個實施例，金屬粒子之比表面積可為至少約0.1 m2 /g、較佳至少約0.2 m2 /g。同時，比表面積較佳不超過10 m2 /g且更佳不超過約5 m2 /g。在一個實施例中，金屬粒子之比表面積在約0.7與1.7 m2 /g之間。有機 媒劑 本發明之導電膠亦包含有機媒劑。在一個實施例中，以膠之100%總重量計，有機媒劑以至少約0.01 wt%、較佳至少約0.5 wt%、更佳至少約1 wt%、更佳至少約5 wt%、更佳至少約10 wt%、更佳至少約15 wt%、更佳至少約20 wt%、更佳至少約25 wt%且更佳至少約30 wt%之量存在於導電膠中。在一較佳實施例中，以膠之100%總重量計，導電膠包括至少約35 wt%有機媒劑。此外，以膠之100%總重量計，導電膠包括不超過約60 wt%、較佳不超過約55 wt%、較佳不超過約50 wt%且較佳不超過約45 wt%。在一較佳實施例中，以膠之100%總重量計，導電膠包括不超過約40 wt%。 本發明之上下文中之較佳有機媒劑為基於一或多種溶劑、較佳一或多種有機溶劑之溶液、乳液或分散液，其確保導電膠之組分以溶解、乳化或分散之形式存在。較佳有機媒劑為彼等提供導電膠之組分之最佳穩定性且賦予膠允許有效可印刷性之黏度的有機媒劑。 在一個實施例中，有機媒劑包含有機溶劑及視情況選用之黏合劑(例如聚合物)、界面活性劑及觸變劑中之一或多者。舉例而言，在一個實施例中，有機媒劑包含有機溶劑中之一或多種黏合劑。 本發明之上下文中之較佳黏合劑為彼等有助於形成具有有利穩定性、可印刷性、黏度及燒結性質之導電膠的黏合劑。此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的所有黏合劑均可用作有機媒劑中之黏合劑。較佳黏合劑(其常常屬於稱為「樹脂」之類別)為聚合物黏合劑、單體黏合劑及為聚合物與單體之組合的黏合劑。聚合物黏合劑亦可為其中單個分子中含有至少兩種不同單體單元之共聚物。較佳聚合物黏合劑為彼等在聚合物主鏈中載有官能基之聚合物黏合劑、彼等在主鏈外載有官能基之聚合物黏合劑及彼等在主鏈內及在主鏈外均載有官能基之聚合物黏合劑。在主鏈中載有官能基之較佳聚合物為例如聚酯、經取代聚酯、聚碳酸酯、經取代聚碳酸酯、在主鏈中載有環狀基團之聚合物、聚糖、經取代聚糖、聚胺基甲酸酯、經取代聚胺基甲酸酯、聚醯胺、經取代聚醯胺、酚樹脂、經取代酚樹脂、前述聚合物中之一或多者之單體視情況與其他共聚單體的共聚物或其至少兩者之組合。根據一個實施例，黏合劑可為聚乙烯醇縮丁醛或聚乙烯。在主鏈中載有環狀基團之較佳聚合物為例如聚乙烯基丁基化物(polyvinylbutylate，PVB)及其衍生物及聚萜品醇及其衍生物或其混合物。較佳聚糖為例如纖維素及其烷基衍生物，較佳為甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、丙基纖維素、羥丙基纖維素、丁基纖維素及其衍生物及其至少兩者之混合物。其他較佳聚合物為纖維素酯樹脂，例如醋酸丙酸纖維素、醋酸丁酸纖維素及其任何組合。在主聚合物鏈外載有官能基之較佳聚合物為彼等載有醯胺基之聚合物、彼等常常稱為丙烯酸樹脂之載有酸及/或酯基團之聚合物或載有前述官能基之組合的聚合物或其組合。在主鏈外載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。在主鏈外載有酸及/或酯基團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。較佳單體黏合劑為基於乙二醇之單體、萜品醇樹脂或松香衍生物或其混合物。較佳基於乙二醇之單體黏合劑為彼等具有多個醚基、多個酯基之單體黏合劑或彼等具有一個醚基及一個酯基之單體黏合劑，較佳醚基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基醚，較佳酯基為乙酸酯及其烷基衍生物，較佳為乙二醇單丁醚單乙酸酯或其混合物。烷基纖維素(較佳為乙基纖維素)、其衍生物及其與前述黏合劑清單之其他黏合劑的混合物或其他為本發明之上下文中之最佳黏合劑。以有機媒劑之100%總重量計，黏合劑可以至少約0.1 wt%且較佳至少約0.5 wt%之量存在。同時，以有機媒劑之100%總重量計，黏合劑可以不超過約10 wt%、較佳不超過約8 wt%且更佳不超過約7 wt%之量存在。 較佳溶劑為在燃燒期間以顯著程度自膠移除之組分。其在燃燒之後呈現的絕對重量較佳與在燃燒之前相比降低至少約80%，較佳與在燃燒之前相比降低至少約95%。較佳溶劑為彼等有助於有利黏度、可印刷性、穩定性及燒結特徵之溶劑。此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的所有溶劑均可用作有機媒劑中之溶劑。較佳溶劑為彼等在標準周圍溫度及壓力(SATP) (298.15 K，25℃，77℉)、100 kPa (14.504 psi，0.986 atm)下以液體形式存在之溶劑，較佳為彼等沸點高於約90℃且熔點高於約-20℃之溶劑。較佳溶劑為極性或非極性的、質子或非質子的、芳族或非芳族的。較佳溶劑為單醇、二醇、多元醇、單酯、二酯、聚酯、單醚、二醚、聚醚；包含此等類別之官能基中之至少一或多者、視需要包含其他類別之官能基的溶劑，該等其他類別之官能基較佳為環狀基團、芳族基、不飽和鍵、一或多個O原子置換為雜原子之醇基團、一或多個O原子置換為雜原子之醚基團、一或多個O原子置換為雜原子之酯基團；及前述溶劑之兩者或超過兩者之混合物。在此上下文中之較佳酯為己二酸之二烷基酯，較佳烷基成分為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基或兩種不同該等烷基之組合；較佳為己二酸二甲酯；及兩種或超過兩種己二酸酯之混合物。在此上下文中之較佳醚為二醚，較佳為乙二醇之二烷基醚，較佳烷基成分為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基或兩種不同該等烷基之組合；及兩種二醚之混合物。在此上下文中之較佳醇為一級、二級及三級醇，較佳為三級醇，較佳萜品醇及其衍生物，或兩種或超過兩種醇之混合物。組合超過一種不同官能基之較佳溶劑為常稱作texanol之2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯及其衍生物；常稱作卡必醇之2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇，其烷基衍生物，較佳甲基、乙基、丙基、丁基、戊基及己基卡必醇，較佳己基卡必醇或丁基卡必醇，及其乙酸酯衍生物，較佳丁基卡必醇乙酸酯；或前述至少兩者之混合物。以有機媒劑之100%總重量計，有機溶劑可以至少約60 wt%且更佳至少約70 wt%且最佳至少約80 wt%之量存在。同時，以有機媒劑之100%總重量計，有機溶劑可以不超過約99 wt%、更佳不超過約95 wt%之量存在。 有機媒劑亦可包含一或多種界面活性劑及/或添加劑。較佳界面活性劑為彼等有助於形成具有有利穩定性、可印刷性、黏度及燒結性質之導電膠的界面活性劑。此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的所有界面活性劑皆可用作有機媒劑中之界面活性劑。較佳界面活性劑為彼等基於直鏈、分支鏈、芳族鏈、氟化鏈、矽氧烷鏈、聚醚鏈及其組合之界面活性劑。較佳界面活性劑包括但不限於單鏈、雙鏈或多鏈聚合物。較佳界面活性劑可具有非離子、陰離子、陽離子、兩親媒性或兩性離子頭。較佳界面活性劑可為聚合物及單體或其混合物。較佳界面活性劑可具有顏料親和基團，較佳為具有顏料親和基團之羥基官能的羧酸酯(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)及其他具有高顏料親和力基團之界面活性劑(例如TEGO® DISPERS 662 C，由Evonik Tego Chemie GmbH製造)。不在以上清單中之其他較佳聚合物包括但不限於聚氧化乙烯、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。較佳聚乙二醇衍生物為聚(乙二醇)乙酸。較佳烷基羧酸為彼等具有完全飽和烷基鏈之烷基羧酸及彼等具有單不飽和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彼等烷基鏈長度在約8至約20個碳原子範圍內之羧酸，較佳C9 H19 COOH (癸酸)、C11 H23 COOH (月桂酸)、C13 H27 COOH (肉豆蔻酸)、C15 H31 COOH (棕櫚酸)、C17 H35 COOH (硬脂酸)或鹽或其混合物。較佳具有不飽和烷基鏈之羧酸為C18 H34 O2 (油酸)及C18 H32 O2 (亞麻油酸)。較佳單體界面活性劑為苯并三唑及其衍生物。若存在，則以有機媒劑之100%總重量計，界面活性劑可為至少約0.01 wt%。同時，以有機媒劑之100%總重量計，界面活性劑較佳為不超過約10 wt%、較佳不超過約8 wt%且更佳不超過約6 wt%。 有機媒劑中之較佳添加劑為彼等不同於前述組分且有助於導電膠之有利性質之材料，該等有利性質諸如有利黏度、可印刷性、穩定性及燒結特徵。可使用此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的添加劑。較佳添加劑包括但不限於觸變劑、黏度調節劑、穩定劑、無機添加劑、增稠劑、乳化劑、分散劑及pH調節劑。較佳觸變劑包括但不限於羧酸衍生物，較佳脂肪酸衍生物，或其組合。較佳脂肪酸衍生物包括但不限於C9 H19 COOH (癸酸)、C11 H23 COOH (月桂酸)、C13 H27 COOH (肉豆蔻酸)、C15 H31 COOH (棕櫚酸)、C17 H35 COOH (硬脂酸)、C18 H34 O2 (油酸)、C18 H32 O2 (亞麻油酸)及其組合。此上下文中之包含脂肪酸之較佳組合為蓖麻油。添加劑 較佳添加劑為除其他明確提及之組分以外添加至膠之組分，其有助於提高膠、其製造之電極或所得太陽能電池之電氣效能。除玻璃料及媒劑中存在之添加劑以外，添加劑亦可獨立地存在於導電膠中。較佳添加劑包括但不限於觸變劑、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至少兩者之組合。較佳無機的有機金屬添加劑包括但不限於Mg、Ni、Te、W、Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Rh、V、Y、Sb、P、Cu及Cr或其至少兩者之組合，較佳Zn、Sb、Mn、Ni、W、Te、Rh、V、Y、Sb、P及Ru或其至少兩者之組合；其氧化物；可在燃燒後產生彼等金屬氧化物之化合物；或前述金屬中之至少兩者之混合物；前述氧化物中之至少兩者之混合物；可在燃燒後產生彼等金屬氧化物之前述化合物中之至少兩者之混合物；或上述任何者中之兩者或超過兩者之混合物。在一較佳實施例中，導電膠包含促進黏著力之添加劑，諸如氧化錳(例如MnO2 )、氧化鋅(例如ZnO)、氧化鋁(例如Al2 O3 )或氧化鉍(例如Bi2 O3 )。 根據一個實施例，膠可包括至少約0.1 wt%一或多種添加劑。同時，以膠之100%總重量計，膠較佳包括不超過約10 wt%、較佳不超過約5 wt%且最佳不超過約2 wt%一或多種添加劑。在一最佳實施例中，以膠之100%總重量計，導電膠包含不超過約1 wt%一或多種添加劑。形成導電膠組合物 為了形成導電膠，使用此項技術中已知之用於製備膠組合物的任何方法將玻璃料材料與導電金屬粒子及有機媒劑組合。製備方法並非至關重要的，只要其產生均質分散之膠即可。組份可諸如用混合器混合，隨後穿過例如三輥研磨機以製成分散的均勻膠。除同時將所有組分混合在一起以外，可例如在球磨機中將原始玻璃料材料與銀粒子共研磨2-24小時以獲得玻璃料與銀粒子之均質混合物，其接著與有機媒劑混合。太陽能電池 本發明亦關於太陽能電池。在一個實施例中，太陽能電池包含半導體基板(例如矽晶圓)及本文所描述之實施例中之任一者之導電膠組合物。 在另一態樣中，本發明係關於藉由包括以下之方法製備之太陽能電池：將本文所描述之實施例中之任一者之導電膠組合物塗覆至半導體基板(例如矽晶圓)且燃燒半導體基板。矽晶圓 在太陽能電池之其他區域中，本發明之較佳晶圓具有能夠高效率地吸收光以產生電子-電洞對且高效率地跨越邊界、較佳跨越p-n接面邊界以分離電洞與電子的區域。本發明之較佳晶圓為彼等包含由正摻雜層及背摻雜層組成之單一體之晶圓。 晶圓較佳包含經適當摻雜之四價元素、二元化合物、三元化合物或合金。在此上下文中之較佳四價元素包括但不限於矽、鍺或錫，較佳矽。較佳二元化合物包括但不限於兩種或超過兩種四價元素之組合、第III族元素與第V族元素之二元化合物、第II族元素與第VI族元素之二元化合物或第IV族元素與第VI族元素之二元化合物。較佳四價元素之組合包括但不限於兩種或超過兩種選自矽、鍺、錫或碳之元素之組合，較佳SiC。較佳第III族元素與第V族元素之二元化合物為GaAs。根據本發明之一較佳實施例，晶圓為矽。明確提及矽之前述描述亦適用於本文所描述之其他晶圓組合物。 p-n接面邊界位於晶圓之正摻雜層與背摻雜層之相接處。在n型太陽能電池中，背摻雜層摻雜有電子供給的n型摻雜劑，且正摻雜層摻雜有電子接收或電洞供給的p型摻雜劑。在p型太陽能電池中，背摻雜層摻雜有p型摻雜劑且正摻雜層摻雜有n型摻雜劑。根據本發明之一較佳實施例，藉由首先提供經摻雜矽基板且隨後向彼基板之一個面施加相反類型之摻雜層來製備具有p-n接面邊界之晶圓。 經摻雜矽基板可藉由此項技術中已知且視為適合於本發明的任何方法來製備。較佳本發明之矽基板來源包括但不限於單晶矽、多晶矽、非晶矽及升級冶金矽，最佳單晶矽或多晶矽。摻雜以形成經摻雜矽基板可藉由在製備矽基板期間添加摻雜劑來同時進行，或其可在後續步驟中進行。在製備矽基板後之摻雜可藉由例如氣體擴散磊晶法來進行。經摻雜矽基板亦可容易地購得。根據一個實施例，矽基板之初始摻雜可藉由向矽混合物添加摻雜劑來與其形成同時進行。根據另一實施例，正摻雜層及高度摻雜之背層(若存在)之施加可藉由氣相磊晶法來進行。此氣相磊晶法較佳在至少約500℃、較佳至少約600℃且最佳至少約650℃之溫度下進行。同時，溫度較佳不超過約900℃、較佳不超過約800℃且最佳不超過約750℃。氣相磊晶法較佳在至少約2 kPa、較佳至少約10 kPa且最佳至少約40 kPa之壓力下進行。同時，壓力較佳不超過約100 kPa、較佳不超過約80 kPa且最佳不超過約70 kPa。 此項技術中已知，矽基板可展現多種形狀、表面紋理及尺寸。僅舉幾例，基板之形狀可包括立方體、圓盤、晶圓及不規則多面體。根據本發明之一較佳實施例，晶圓為具有兩個類似、較佳相等之維度及顯著小於其他兩個維度之第三維度的立方體。第三維度可比前兩個維度小至少100倍。此外，具有粗糙表面之矽基板為較佳的。一種評定基板之粗糙度之方式為評估基板次表面之表面粗糙度參數，該次表面相比基板之總表面積較小，較佳小於約總表面積之一百分之一，且其基本上為平面。表面粗糙度參數值藉由次表面之面積與理論表面之面積的比率給出，該理論表面藉由將彼次表面投影至藉由使均方位移最小化而與次表面最佳擬合之平坦平面上形成。較高表面粗糙度參數值指示較粗糙、較不規則的表面，且較低表面粗糙度參數值指示較光滑、較平坦的表面。根據本發明，矽基板之表面粗糙度較佳經修改以便在包括但不限於光吸收及對表面之黏著力的多個因素之間產生最佳平衡。 可改變矽基板之兩個較大維度以適應所得太陽能電池所需之應用。根據本發明，矽晶圓之厚度較佳低於約0.5 mm、更佳低於約0.3 mm且最佳低於約0.2 mm。一些晶圓之最低厚度為0.01 mm或大於0.01 mm。 正摻雜層較佳比背摻雜層薄。正摻雜層之厚度亦較佳為至少約0.1 µm且較佳不超過約10 µm、較佳不超過約5 μm且最佳不超過約2 µm。摻雜劑 較佳摻雜劑為彼等當添加至矽晶圓時藉由將電子或電洞引入能帶結構中以形成p-n接面邊界的摻雜劑。較佳地，此等摻雜劑之身分及濃度經特定選擇以便視需要調諧p-n接面之能帶結構概況且設定光吸收及傳導性概況。較佳p型摻雜劑包括但不限於彼等向矽晶圓能帶結構中添加電洞之摻雜劑。此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的所有摻雜劑皆可用作p型摻雜劑。較佳p型摻雜劑包括但不限於三價元素，尤其為彼等週期表第13族之三價元素。在此上下文中之較佳週期表之第13族元素包括但不限於硼、鋁、鎵、銦、鉈或其至少兩者之組合，其中硼為特別較佳的。 較佳n型摻雜劑為彼等向矽晶圓能帶結構中添加電子之n型摻雜劑。較佳n型摻雜劑為週期表第15族元素。在此上下文中之較佳週期表第15族元素包括但不限於氮、磷、砷、銻、鉍或其至少兩者之組合，其中磷為特別較佳的。 如上文所描述，各種摻雜程度之p-n接面可變化以便調諧所得太陽能電池之所需性質。摻雜程度係使用次級離子質譜分析來量測。 根據某些實施例，半導體基板(亦即矽晶圓)展現高於約60 Ω/□之薄片電阻, 諸如高於約65 Ω/□、70 Ω/□、90 Ω/□或100 Ω/□。為量測經摻雜矽晶圓表面之薄片電阻，使用配備有套裝軟體「GP-4 Test 1.6.6 Pro」之裝置「GP4-Test Pro」(獲自GP Solar GmbH)。為進行量測，應用四點量測原理。兩個外部探針應用恆定電流且兩個內部探針量測電壓。使用歐姆定律(Ohmic law)推導薄片電阻(以Ω/□為單位)。為測定平均薄片電阻，對晶圓之25個相等分佈之點進行量測。在溫度為22±1℃之空調房間中，在量測之前平衡所有設備及材料。為進行量測，使「GP-Test.Pro」配備有具有鋒利尖端之4點量測頭(零件號04.01.0018)以便穿透抗反射層及/或鈍化層。施加10 mA之電流。使量測頭與非金屬化晶圓材料接觸且開始量測。在量測晶圓上之25個相等分佈之點後，以Ω/□為單位計算平均薄片電阻。太陽能電池結構 可藉由由本發明之方法獲得之太陽能電池對實現上述目的中之至少一者作出貢獻。本發明之較佳太陽能電池為彼等在入射光之總能量轉化成電能輸出之比例方面具有高效率之太陽能電池及彼等輕質且耐久之太陽能電池。在最低限度下，太陽能電池包括：(i)正面電極、(ii)正摻雜層、(iii) p-n接面邊界、(iv)背摻雜層及(v)焊接片。如本文所闡述，太陽能電池亦可包括額外層，特別PERC之太陽能電池。 根據上文所揭示之雙印刷方法製備之太陽能電池具有與本發明之PERC之太陽能電池不同的結構。抗反射層 根據本發明，在將電極施加至太陽能電池之正面之前，可將抗反射層作為外層塗覆。在一個實施例中，抗反射層亦可同樣塗覆至太陽能電池之背表面。可採用此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的所有抗反射層。較佳抗反射層為彼等降低由正面反射之入射光之比例且增加穿過正面待由晶圓吸收之入射光之比例的抗反射層。產生有利吸收/反射比、易由導電膠蝕刻、以其他方式對燃燒導電膠所需之溫度具有抗性且不促進鄰近電極界面之電子與電洞之再組合增加的抗反射層為較佳的。較佳抗反射層包括但不限於SiNx 、SiO2 、Al2 O3 、TiO2 或其至少兩者之混合物及/或其至少兩個層之組合。根據一較佳實施例，抗反射層為SiNx ，特定言之其中採用矽晶圓。 抗反射層之厚度適應於適當光之波長。根據本發明之一較佳實施例，抗反射層之厚度為至少20 nm、較佳至少40 nm且最佳至少60 nm。同時，厚度較佳不超過約300 nm、更佳不超過約200 nm且最佳不超過約90 nm。鈍化層 可將一或多個鈍化層塗覆至矽晶圓之正側及/或背側上作為外層。可在正面電極形成之前或在塗覆抗反射層(若存在抗反射層)之前塗覆一或多個正鈍化層。PERC之太陽能電池具有在製造晶圓期間塗覆至矽晶圓背側之背面鈍化層，諸如經由電漿氣相沈積技術。在製造PERC之太陽能電池期間，首先塗覆正抗反射層，接著塗覆背面鈍化層，且最後塗覆背面罩蓋層。 較佳鈍化層為彼等降低鄰近電極界面之電子/電洞再組合之速率的鈍化層。可採用此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的任何鈍化層。本發明之較佳鈍化層包括但不限於氧化鋁、氮化矽、二氧化矽及二氧化鈦。對於PERC之太陽能電池，氧化鋁(例如Al2 O3 )較佳用於形成背面鈍化層。鈍化層之厚度較佳為至少0.1 nm、較佳至少10 nm且最佳至少30 nm。同時，厚度較佳不超過約2 µm、較佳不超過約1 µm且最佳不超過約200 nm。額外保護層 除上述層以外，可添加其他層以用於機械及化學保護。可對電池進行囊封以提供化學保護。根據一較佳實施例，若此類囊封存在，則使用常常稱作透明熱塑性樹脂之透明聚合物作為囊封材料。在此上下文中之較佳透明聚合物為矽橡膠及聚乙烯乙酸乙烯酯(PVA)。亦可向太陽能電池之正面添加透明玻璃片以向電池之正面提供機械保護。可將背保護材料添加至太陽能電池之背面以提供機械保護。較佳背保護材料為彼等具有良好機械性質及耐候性之背保護材料。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。背保護材料較佳存在於囊封層之下方(在背保護層與囊封兩者均存在之情況下)。 可向太陽能電池之外部添加框架材料以得到機械支撐。框架材料為此項技術中熟知的，且可採用視為適合於本發明之上下文的任何框架材料。本發明之較佳框架材料為鋁。製備太陽能電池之方法 雙印刷的太陽能電池 如本文所闡述，雙印刷的太陽能電池可藉由以下來製備：將呈諸如(例如)匯流排圖案之第一所界定圖案之第一導電膠塗覆至矽晶圓正側上之抗反射塗層上以形成第一層。接著，可將第二導電膠，亦即本文所揭示之本發明之膠塗覆至第一層頂部以形成不同圖案，諸如一層指狀線及/或另一層匯流排以加固第一圖案。隨後將背側導電膠塗覆至太陽能電池背側以形成焊接片。接著將鋁膠塗覆至基板背側，交疊由背側導電膠形成之焊接片之邊緣以在燃燒後形成背表面場。在此方法中，第一導電膠組合物與第二導電膠組合物不同。雙印刷第一及第二導電膠之各種方法說明於圖3A-3D中。例如，在圖3A中，在第一步驟中，第一導電膠僅用於印刷匯流排，且在第二步驟中，第二導電膠(本發明之膠)僅用於印刷指狀線。在圖3B中，在第一步驟中，第一導電膠僅用於印刷指狀線，且在第二步驟中，第二導電膠(本發明之膠)用於印刷指狀線(第一層指狀線之頂部)及匯流排。在圖3C中，第一步驟與圖3B中之第一步驟相同，但在第二步驟中，第二導電膠僅用於印刷匯流排。最後，如圖3D中所說明，第一導電膠可用於印刷第一層指狀線及匯流排，且第二導電膠僅可用於印刷第二層指狀線。導電膠可以此項技術中已知且視為適合於本發明之上下文的任何方式塗覆。實例包括但不限於浸滲、浸漬、傾倒、滴落、注入、噴灑、刮刀塗佈、簾式塗佈、刷塗或印刷或其至少兩者之組合。較佳印刷技術為噴墨印刷、網版印刷、移動印刷、平版印刷、凸版印刷或模板印刷或其至少兩者之組合。根據本發明，導電膠較佳藉由印刷、較佳藉由網版印刷來塗覆。特定言之，網較佳具有直徑為約40 µm或小於40 µm (例如約35 µm或小於35 µm、約30 µm或小於30 µm)之網孔。同時，網較佳具有直徑為至少10 µm之網孔。PERC 之太陽能電池 如下製備PERC之太陽能電池。首先，如上文所闡述，在矽基板上形成正側擴散層。在基板正側上，接著塗覆抗反射塗層，諸如彼等本文所揭示之抗反射塗層。隨後，諸如藉由電漿氣相沈積將諸如氧化鋁層之背面鈍化層塗覆至基板背表面上。接著可將諸如氮化矽罩蓋層之額外背面層塗覆至背面鈍化層之頂部上。接著，移除部分背面鈍化層及額外背面層以暴露底層基板之區域。此步驟可藉由例如酸蝕刻或雷射鑽孔來達成。隨後將鋁導電膠塗覆至背面層之頂部上，因此填入在移除過程期間產生之「電洞」。在此等區域中，當燃燒鋁膠時形成局部背表面場。可在塗覆鋁膠之前或之後將背側焊接片塗覆至背表面上。根據此項技術中已知之習知方法，正側電極亦與背側焊接片同時形成。例示性PERC之太陽能電池說明於圖2中。在此等圖式中，術語「AR」係指抗反射層，術語「BSF」係指背表面場，術語「AlOx 」係指氧化鋁背面鈍化層，術語「SiNx 」係指背面罩蓋層，術語「背面Al」係指背面鋁膠且術語「背面Ag」係指背側焊接片。熱處理 對於雙印刷的太陽電池結構或PERC之太陽能電池，隨後使基板經受一或多個熱處理步驟，諸如(例如)習知的經歷乾燥、紅外線或紫外線固化及/或燃燒。在一個實施例中，基板可根據適當概況燃燒。燃燒燒結經印刷導電膠以便形成固體電極。燃燒為此項技術中熟知的，且可以視為適合於本發明之上下文的任何方式來實現。燃燒較佳在高於玻璃料材料之Tg 下進行。根據本發明，設定用於燃燒之最高溫度低於約1,000℃、較佳低於約900℃。已採用溫度設定低至約800℃之鍋爐以用於獲得太陽能電池。燃燒設定溫度亦應允許達成金屬粒子之有效燒結。通常設定燃燒溫度概況以便使有機材料能自導電膠組合物燃盡。燃燒步驟通常在空氣中或在帶式鍋爐中之含氧氛圍下執行。燃燒較佳以快速燃燒方法進行，且總燃燒時間為至少30秒且較佳至少40秒。同時，燃燒時間較佳不超過約3分鐘、更佳不超過約2分鐘且最佳不超過約1分鐘。晶圓溫度高於600℃之時間最佳在約3至7秒範圍內。基板可持續約1至5秒之時間段達到在約700至975℃範圍內之峰值溫度。燃燒亦可以例如約100-700 cm/min之高傳輸率進行，且所得滯留時間為約0.5至3分鐘。例如3-12個區之多個溫度區可用於控制所需熱分佈。 正面及背面上之導電膠之燃燒可同時或依序執行。若塗覆至兩個面之導電膠具有相似、較佳相同的最佳燃燒條件，則同時燃燒為適當的。若適當，則燃燒較佳同時進行。在依序進行燃燒之情況下，較佳首先塗覆且燃燒背導電膠，隨後將導電膠塗覆且燃燒至基板正面。量測導電膠之性質 使用來自Halm Elektronik GmbH之商用IV-測試儀「cetisPV-CTL1」量測太陽能電池之電氣效能。在電量測期間，量測設備之所有零件以及待測試之太陽能電池均保持在25℃下。在實際量測期間，應藉由溫度探針同時在電池表面上量測此溫度。Xe弧光燈以1000 W/m2 之已知AM1.5強度在電池表面上模擬日光。為使模擬器達到此強度，在短時間段內使燈快閃若干次直至其達到由IV-測試儀之「PVCTControl 4.313.0」軟體所監測之穩定程度。Halm IV測試儀使用多點接觸法以量測電流(I)及電壓(V)來確定太陽能電池之IV曲線。為進行此過程，以一定方式將太陽能電池置放於多點接觸探針之間以使得探針指針與太陽能電池之匯流排(亦即印刷線)接觸。將接觸探針線之數目調節至電池表面上之匯流排之數目。所有電值均自動藉由所實施之套裝軟體根據此曲線來直接測定。測試作為參考標準之由相同面積維度、相同晶圓材料組成且使用相同正側佈局加工之來自ISE Freiburg之校準太陽能電池且將資料與合格值比較。量測至少五個以完全相同方式加工之晶圓且藉由計算各值之平均值來解釋資料。軟體PVCTControl 4.313.0提供效率、填充因數、短路電流、串聯電阻及開路電壓之值。對於開路電壓，1-2 mV之增加在工業中視為顯著的。太陽能電池模組 可將複數個本發明之太陽能電池以空間方式配置且進行電連接以形成稱作模組之集合配置。本發明之較佳模組可具有多種配置，較佳為稱作太陽能板之矩形配置。極多種電連接太陽能電池之方式以及極多種機械配置及固定該等電池以形成集合配置之方式在此項技術中眾所周知。本發明之較佳方法為彼等產生低質量與功率輸出比、低體積與功率輸出比及高耐久性之方法。鋁為用於機械固定本發明之太陽能電池之較佳材料。 在一個實施例中，多個太陽能電池串聯及/或並聯連接且最初電池與最末電池之電極端部較佳連接至輸出接線。將電池接頭接合至其中已形成背側焊接片之區域。太陽能電池通常囊封於諸如矽橡膠或乙烯乙酸乙烯酯之透明熱塑膠樹脂中。將透明玻璃片置放於囊封透明熱塑膠樹脂之正表面上。將例如塗有聚氟乙烯膜之聚對苯二甲酸乙二酯片之背保護材料置放於囊封熱塑膠樹脂下方。此等分層材料可在適當真空鍋爐中加熱以移除空氣，且接著藉由加熱及壓製整合入一個主體中。此外，由於太陽能電池通常長期露天放置，因此需要用由鋁或其類似物組成之框架材料覆蓋太陽能電池周邊。 本發明現將結合以下非限制性實例進行描述。實例 1 - 雙印刷太陽能電池結構 一組例示性玻璃料組合物(G1-G4)各自根據如下表1中所闡述之配方來製備。亦製備兩種參考玻璃料(G-REF1及G-REF2)。所有量均以按玻璃料組合物之100%總重量計的重量百分比形式提供。使用熔融及淬火方法形成玻璃，從而使起始材料以粉末形式按預定量混合。隨後在空氣中或在含氧氛圍中加熱混合物以形成熔體，接著使該熔體淬火。隨後對經淬火玻璃進行研磨、球磨研磨且網印以便得到具有所需粒度之混合物。表 1 . 例示性玻璃料組合物 G1 - G4 及參考玻璃 隨後將約4 wt%各玻璃組合物與約58 wt%銀粉末、約37.5 wt%有機媒劑及約0.5 wt%氧化物添加劑組合以形成如下表2中所闡述之例示性膠P1-P4及兩種參考膠(P-REF1及P-REF2)。表 2 . 例示性膠調配物 P1 - P4 及參考膠 隨後混合膠以達成均勻的稠度。對於雙印刷塗覆，使用具有360網狀不鏽鋼接線之網在約16 µm接線直徑及15 µm EOM下將標準正側膠(由Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC，West Conshohocken，Pennsylvania製造之SOL9621H)網版印刷至具有90 Ω/□薄片電阻之空白多晶矽晶圓正側上以形成指狀線。隨後如圖4中所說明，將參考膠及例示性膠網版印刷在指狀線上方以形成匯流排。使用市售背側膠以形成延伸跨越電池之全長且寬度為約4 mm之背側焊接片。然後，將市售鋁背側膠印刷在電池背側之全部剩餘區域上以形成鋁背表面場。隨後在適當溫度下乾燥電池。接著在約700-975℃之峰值溫度下燃燒具有經印刷正側及背側膠之矽基板。 隨後根據本文所闡述之參數量測膠P1-P4及參考膠之導電效能且闡述於下表3中。相對於參考膠P-REF1，已將各例示性膠之資料標準化至100。如可見，例示性膠P1及P2與參考膠P-REF1相比展現更高的開路電壓，表明例示性膠對基板之底層表面層造成更低的損壞，由此降低矽基板分流。相較於參考膠P-REF2 (其不具有MoO3 )含有愈來愈更高量之MoO3 的例示性膠P3及膠P4亦相較於P-REF2展現增加的開路電壓(Voc)。表 3 . 膠 P1 - P4 之電氣效能 實例 2 - PERC 之太陽能電池應用 隨後實例1之相同例示性膠及參考膠(除P3之外)用於形成PERC太陽能晶圓(由SolarWorld Americas Inc.，Hillsboro，Oregon製造)上之背側焊接片。 在此實例中，使用具有280網狀不鏽鋼接線之網在約35 µm接線直徑及5 µm EOM下將標準正側膠(由Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC，West Conshohocken，Pennsylvania製造之SOL9620A)網版印刷至PERC之太陽能電池晶圓(可購自SolarWorld Americas, Inc.，Hillsboro Oregon)正側上以形成指狀線及匯流排。PERC之太陽能電池晶圓已具有塗覆至其背側之局部敞開的背面鈍化層。至於彼情況，將實例1之例示性膠及參考膠印刷至背表面上以形成延伸跨越電池全長且寬度為約3.5 mm且長度為1.53 mm之背側焊接片。接著，將市售鋁背側膠(由Guangzhou Ruxing Technology Development Co., Ltd.，Guangdong，China製造之RUX28K30)印刷在晶圓背側上方以在背面鈍化層之局部敞開的區域中形成鋁背表面場且略微地交疊背側焊接片。隨後在適當溫度下乾燥電池。接著在約700-975℃之峰值溫度下燃燒具有經印刷正側及背側膠之矽基板。 分兩批次將例示性膠塗覆至PERC之solar cell背側上，且膠P1及P2為批次1之部分且膠P3及P4為批次2之部分。 隨後根據本文所闡述之參數量測膠之導電效能且闡述於下表4及5中。相對於參考膠P-REF1，已將P1及P2之資料標準化至100，且相對於參考膠P-REF2，已將P3及P4之資料標準化至100。如可見，各例示性膠相較於其對應的參考膠展現更高的開路電壓，表明例示性膠對PERC之太陽能電池之背面鈍化層造成更低的損壞。含有相對更高量的MoO3 及相對更低量的Bi2 O3 (相較於其他例示性玻璃)之膠P2展現最高Voc。表 4 . 膠 P1 及 P2 - 批次 1 之電氣效能 表 5 . 膠 P3 及 P4 - 批次 2 之電氣效能 本發明之此等優點及其他優點對於熟習此項技術者而言將自前述說明書顯而易見。因此，熟習此項技術者將認識到，可在不背離本發明之廣泛發明概念的情況下對上述實施例作出改變或修改。任何特定實施例之具體尺寸僅出於說明之目的而描述。因此應理解，本發明並非限制於本文所描述之特定實施例，但意欲包括在本發明之範疇及精神範圍內的所有改變及修改。
當結合附圖考慮時，參考以下具體實施方式，本發明之更完整評價及其許多伴隨優點將易於獲得，同樣變為更好理解，其中： 圖1為標準太陽能電池之側視橫截面圖； 圖2為PERC之太陽能電池之側視橫截面圖； 圖3A-3D為用於使用本發明之實施例之導電膠組合物在習知的太陽能電池上形成正側電極之各種雙印刷方法的俯視圖；且 圖4為用於本發明之實施例之導電膠組合物之雙印刷方法的俯視圖。

Claims (20)

  1. 一種導電膠組合物，其包含：金屬粒子；至少一種玻璃料；及有機媒劑，其中該至少一種玻璃料為不含鉛的且包含：(i)SiO2、B2O3及Bi2O3，其中以該至少一種玻璃料之100%總重量計，SiO2、B2O3及Bi2O3之總含量為至少約65-95wt%；(ii)約5-20wt%的至少一種鹼性氧化物；及(iii)約3-10wt% MoO3。
  2. 如請求項1之導電膠組合物，其中該至少一種鹼性氧化物包含氧化鈉(Na2O)及氧化鋰(Li2O)。
  3. 如請求項1之導電膠組合物，其中該至少一種玻璃料進一步包含氧化鈮、氧化鋁、氧化硫、氧化硒、氧化碲、氧化釩及氧化鎢中之至少一者。
  4. 如請求項3之導電膠組合物，其中該玻璃料進一步包含Nb2O5。
  5. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中(SiO2+B2O3+Bi2O3)與(MoO3+Nb2O5)之重量比值為8-25。
  6. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中該至少一種玻璃料進一步包括ZnO。
  7. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中((SiO2+B2O3+Bi2O3)+(MoO3+Nb2O5))與(一或多種鹼性氧化物+ZnO)之重量比值為4-18。
  8. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中該至少一種玻璃料之玻璃軟化點為400-550℃。
  9. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中該至少一種玻璃料之玻璃軟化點為650-800℃。
  10. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中以該導電膠組合物之100%總重量計，該導電膠組合物包含至少約30wt%且不超過約99wt%金屬粒子。
  11. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中該等金屬粒子包含銀。
  12. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中該導電膠組合物包含至少約0.5wt%且不超過約10wt%的該至少一種玻璃料。
  13. 如請求項1至4中任一項之導電膠組合物，其中該導電膠組合物進一步包含含MnO2之黏著促進添加劑。
  14. 一種製備鈍化射極背面太陽能電池之方法，其包含以下步驟：將背側導電膠塗覆至其上形成有至少一個背面鈍化層之矽基板背面上，該背面鈍化層中形成有複數個裸孔以暴露該矽基板之區域；在該背面鈍化層之該等裸孔中塗覆鋁導電膠以接觸該矽基板；及加熱該矽基板，其中該背側導電膠包含：金屬粒子；至少一種玻璃料；及有機媒劑，其中該至少一種玻璃料為不含鉛的且包含：(i)SiO2、B2O3及Bi2O3，其中以該至少一種玻璃料之100%總重量計，SiO2、B2O3及Bi2O3之總含量為至少約65-95wt%；(ii)約5-20wt%的至少一種鹼性氧化物；及(iii)約3-10wt% MoO3。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含在加熱該矽基板之該步驟之前，在該矽基板正表面上形成正面柵極的步驟。
  16. 一種鈍化射極背面太陽能電池，其包含：具有正表面及背表面之矽基板；位於該矽基板之該背表面上的背面鈍化層，該背面鈍化層中形成有複數個裸孔；形成於該背面鈍化層之該等裸孔中的鋁背接點；位於該矽基板之該背表面上的至少一個背側焊接片，該背側焊接片由如請求項1之導電膠組合物形成；及形成於該矽基板之該正表面上的正面柵極。
  17. 一種形成太陽能電池之方法，其包含以下步驟：將第一導電膠印刷至矽基板正表面上以形成第一組電極；將第二導電膠印刷至該第一導電膠之頂部上以形成第二組電極；且加熱該矽基板，其中該第一導電膠不同於該第二導電膠，且該第二導電膠包含：金屬粒子；至少一種玻璃料；及有機媒劑，其中該至少一種玻璃料為不含鉛的且包含：(i)SiO2、B2O3及Bi2O3，其中以該至少一種玻璃料之100%總重量計，SiO2、B2O3及Bi2O3之總含量為至少約65-95wt%；(ii)約5-20wt%的至少一種鹼性氧化物；及(iii)約3-10wt% MoO3。
  18. 如請求項17之方法，其中該第一組電極為匯流排。
  19. 如請求項17之方法，其中該第二組電極為指狀線。
  20. 一種太陽能電池，其包含：矽基板，其表面塗覆有抗反射塗層；直接形成於該抗反射塗層上之第一組電極；及形成於該第一組電極之頂部上的第二組電極，其中該第二組電極由如請求項1之導電膠組合物形成。
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