TWI721620B

TWI721620B - 用於太陽能電池電極的組合物及使用所述組合物製備的太陽能電池電極

Info

Publication number: TWI721620B
Application number: TW108139044A
Authority: TW
Inventors: 文成日; 李漢松; 河京珍; 朴光源; 朴相熙
Original assignee: 南韓商三星Ｓｄｉ股份有限公司
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-03-11
Also published as: KR20200078172A; TW202024101A; CN111354502A; CN111354502B

Abstract

本發明提供一種用於太陽能電池電極的組合物及一種由所述組合物形成的太陽能電池電極。用於太陽能電池電極的組合物包含：導電粉末；玻璃粉；有機媒劑；以及矽酮化合物，其中矽酮化合物包含重量比為8:2至7:3的線性矽酮化合物及環狀矽酮化合物。

Description

用於太陽能電池電極的組合物及使用所述組合物製備的太陽能電池電極

[相關申請的交叉引用] 本申請要求2018年12月21日在韓國智慧財產權局（Korean Intellectual Property Office）提交的韓國專利申請第10-2018-0167820號的權益，所述專利申請的全部公開內容以引用的方式併入本文中。

本發明是關於一種用於太陽能電池電極的組合物及由所述組合物形成的太陽能電池電極。

矽類太陽能電池由基板及發射極層構成，所述基板由p型矽半導體形成且所述發射極層由n型矽半導體形成。在p型基板與n型發射極層之間形成p-n結。當日光入射至具有這種結構的太陽能電池上時，透過光伏效應，電子在由n型矽半導體形成的發射極層中作為多數載流子產生，且電洞在由p型矽半導體形成的基板中作為多數載流子產生。透過光伏效應產生的電子及電洞分別地移動至在發射極層的上側及下側上形成的前電極及後電極。當這些電極透過電線彼此連接時，電流在其間流動。一般來說，銀（Ag）漿料用於形成前電極。這種電極漿料需要能夠實現一種能夠最大化短路電流且最小化線路電阻，同時確保增強太陽能電池效能的電極形狀。

由於入射至太陽能電池上的日光並未完全轉換成電能，因此有必要減少損耗因素以提高太陽能電池效能。太陽能電池的損耗因素大體上分為光損耗及電損耗。光學損耗的實例包含因日光從太陽能電池表面反射所致的損耗、因電極所致的陰影損耗以及因日光波長所致的損耗。對於典型的可商購的太陽能電池，電極在入射光的前表面上形成。因此，透過電極遮蔽入射日光且因此形成死區（dead area）並阻礙日光的吸收，這種現象稱為「陰影」，造成太陽能電池轉換效率的降低。為解決這個問題，已採用減小電極線寬以減少陰影的方法。然而，這種方法的問題在於電極漿料的放電性在絲網印刷期間可能惡化，從而造成手指線（finger line）斷裂或在圖案形成期間與晶片分離。因此，已提出一種透過降低電極漿的黏度改善電極漿料的放電性的方法。然而，這種方法在烘烤之後難以確保電極的高長寬比。

本發明的一個目標是提供在放電性及可印刷性方面具有良好特性的用於太陽能電池電極的組合物。

本發明的另一個目標是提供可在烘烤之後確保電極的高長寬比的用於太陽能電池電極的組合物。

本發明的另一目標是提供一種能提高太陽能電池轉換效率的太陽能電池電極。

1. 根據本發明的一個方面，提供一種用於太陽能電池電極的組合物，包含：導電粉末；玻璃粉；有機媒劑；以及矽酮化合物，其中矽酮化合物包含重量比為8:2至7:3的矽酮化合物及環狀矽酮化合物。

2. 在段1中，線性矽酮化合物可由式1表示： [式1]

，

其中R₁₁ 至R₁₈ 各自獨立地為氫或C₁ 烷基至C₁₀ 烷基且n1為1至500的整數，當n1大於或等於2時，兩個或大於兩個R₁₄ 彼此相同或不同且兩個或大於兩個R₁₅ 彼此相同或不同。

3. 在段1或段2中，環狀矽酮化合物可由式2表示： [式2]

，

其中R₂₁ 及R₂₂ 各自獨立地為氫或C₁ 烷基至C₁₀ 烷基，n2為2至500的整數，兩個或大於兩個R₂₁ 彼此相同或不同且兩個或大於兩個R₂₂ 彼此相同或不同。

4. 在段1至段3中的任一個中，線性矽酮化合物可具有50,000克/莫耳至300,000克/莫耳的重量平均分子量，且環狀矽酮化合物可具有200克/莫耳至2,000克/莫耳的重量平均分子量。

5. 在段1至段4中的任一個中，用於太陽能電池電極的組合物可包含：60 wt%至95 wt%的導電粉末；0.1 wt%至20 wt%的玻璃粉；1 wt%至30 wt%的有機媒劑；以及0.1 wt%至5 wt%的矽酮化合物。

6. 根據本發明的另一方面，提供一種太陽能電池電極，由根據段1至段5中的任一個的用於太陽能電池電極的組合物形成。

本發明提供一種在放電性及可印刷性方面具有良好特性的用於太陽能電池電極的組合物，可在烘烤之後確保電極的高長寬比且可提高太陽能電池轉換效率。

將省略可能不必要地混淆本發明的主題的已知功能及構造的描述。

如本文所使用，術語「包括（comprises/comprising）」及/或「包含（includes/including）」當在本說明書中使用時指定所陳述特徵、整數、步驟、操作、元件、元件及/或其群組的存在，但並不排除一種或多種其它特徵、整數、步驟、操作、元件、元件及/或其群組的存在或添加。另外，除非上下文另外明確指示，否則單數形式「一（a/an）」以及「所述」意圖也包含複數形式。

此外，即使未明確描述，也要考慮元件分析中的誤差容限。

此外，如本文所使用，「X至Y」表示某一值的範圍，意味著「大於或等於X及小於或等於Y」或「≥X及≤Y」。

如本文中所使用，「重量平均分子量」可透過用聚苯乙烯標準物進行凝膠滲透色譜法來測量。

根據本發明的一個方面，用於太陽能電池電極的組合物包含：導電粉末；玻璃粉；有機媒劑；以及矽酮化合物，其中矽酮化合物包含重量比為8:2至7:3的矽酮化合物及環狀矽酮化合物。

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合物的每一元件。導電粉末

導電粉末可包含例如選自由以下組成的群組的至少一種金屬粉末：銀（Ag）、金（Au）、鉑（Pt）、鈀（Pd）、鋁（Al）以及鎳（Ni）粉末，但不限於此。在一個實施例中，第一導電層可包含銀粉末。

導電粉末可具有各種粒子形狀，例如球形、片狀或非晶形粒子形狀，但不限於此。

導電粉末可具有納米（nm）或微米（µm）尺度細微性。舉例來說，導電粉末可具有幾十納米至數百納米的平均粒徑，或可具有幾微米至幾十微米的平均粒徑。替代地，導電粉末可為具有不同細微性的兩種或大於兩種類型的導電粉末的混合物。

導電粉末可具有以下平均粒徑（D₅₀ ）：0.1微米至10微米（例如，0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米，再例如，0.5微米至5微米）。在這個範圍內，導電粉末可降低串聯電阻及接觸電阻。本文中，可在透過超聲波處理將導電粉末在25℃下分散於異丙醇（IPA）中3分鐘後使用模型1064LD細微性分析器（西萊斯有限公司（CILAS Co., Ltd））來測量平均粒徑（D₅₀ ）。

儘管導電粉末的量並未特別限制，但按用於太陽能電池電極的組合物的總重量計，導電粉末可以例如以下量存在：60 wt%至95 wt%（例如，60 wt%、61 wt%、62 wt%、63 wt%、64 wt%、65 wt%、66 wt%、67 wt%、68 wt%、69 wt%、70 wt%、71 wt%、72wt%、73 wt%、74 wt%、75 wt%、76 wt%、77 wt%、78 wt%、79 wt%、80wt%、81 wt%、82 wt%、83 wt%、84 wt%、85 wt%、86 wt%、87 wt%、88wt%、89 wt%、90 wt%、91 wt%、92 wt%、93 wt%、94 wt%或95 wt%，再例如，70 wt%至90 wt%）。在這個範圍內，組合物可提高太陽能電池轉換效率且可容易地以漿料形式製備。玻璃粉

玻璃粉用於透過在用於太陽能電池電極的組合物的烘烤製程期間蝕刻抗反射層且熔化導電粉末在發射極區域中形成晶粒。此外，玻璃粉改善導電粉末對晶片黏著性，且被軟化以降低烘烤製程期間的烘烤溫度。

玻璃粉可包含選自由以下組成的群組的至少一種金屬：鉛（Pb）、鉍（Bi）及碲（Te）、鋰（Li）、磷（P）、鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、矽（Si）、鋅（Zn）、鎢（W）、鎂（Mg）、銫（Cs）、鍶（Sr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、錫（Sn）、銦（In）、釩（v）、鋇（Ba）、鎳（Ni）、鈉（Na）、鉀（K）、砷（As）、鈷（Co）、鋯（Zr）、錳（Mn）以及鋁（Al）。

舉例來說，玻璃粉可包含選自由以下組成的群組的至少一種：Bi-Te-O玻璃粉、Pb-Bi-O玻璃粉、Pb-Te-O玻璃粉、Pb-Te-Bi-O玻璃粉、TE-B-O玻璃粉、Te-Ag-O玻璃粉、Pb-Si-O玻璃粉、Bi-Si-O玻璃粉、Te-Zn-O玻璃粉、Bi-Te-Zn-Li-O玻璃粉、Bi-B-O玻璃粉、Pb-B-O玻璃粉、Bi-Mo-O玻璃粉、Mo-B-O玻璃粉以及Te-Si-O玻璃粉。在這種情況下，使用組合物製造的太陽能電池電極可在其電特性之間展現良好的均衡。

玻璃粉的形狀及尺寸沒有特別限制。舉例來說，玻璃粉可具有球形或非晶形形狀且可具有以下平均粒徑（D₅₀ ）：0.1微米至10微米（例如，0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米）。本文中，可在透過超聲波分散將玻璃粉在25℃下分散於異丙醇（IPA）中3分鐘後使用模型1064LD細微性分析器（西萊斯有限公司（CILAS Co., Ltd））來測量平均粒徑（D₅₀ ）。

玻璃粉可透過所屬領域中已知的任何典型方法由前述金屬及/或金屬氧化物來製備。舉例來說，玻璃粉可透過以下來製備：使用球磨機或軌道式磨機混合前述金屬及/或金屬氧化物；在800℃至1300℃（例如，800℃、900℃、1,000℃、1,100℃、1,200℃或1,300℃）下熔化混合物；以及使熔化的混合物淬滅至25℃；隨後使用盤式磨機、軌道式磨機或類似物粉碎所獲得的產物。

儘管玻璃粉的量並未特別限制，但玻璃粉可以例如以下量存在：0.1 wt%至20 wt%（例如，0.1 wt%、0.2 wt%、0.3 wt%、0.4 wt%、0.5 wt%、0.6 wt%、0.7 wt%、0.8 wt%、0.9 wt%、1 wt%、2 wt%、3 wt%、4 wt%、5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%或20 wt%，再例如，0.5 wt%至10 wt%）。在這個範圍內，組合物能在串聯電阻、開路電壓及短路電流方面提供良好的特性，由此提高太陽能電池效能且可展現良好電的特性及改善的黏著性。有機媒劑

有機媒劑透過與組合物的無機組分機械混合而賦予用於太陽能電池電極的組合物用於印刷的合適黏度及流變學特徵。

有機媒劑可以是在用於太陽能電池電極的組合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。

黏合劑樹脂可選自丙烯酸酯樹脂或纖維素樹脂。舉例來說，乙基纖維素可作為黏合劑樹脂使用。替代地，黏合劑樹脂可選自：乙基羥乙基纖維素、硝化纖維素、乙基纖維素與酚樹脂的摻合物、醇酸樹脂、酚樹脂、丙烯酸酯樹脂、二甲苯樹脂、聚丁烷樹脂、聚酯樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、木松香、醇的聚甲基丙烯酸酯等。

溶劑可選自由例如以下組成的群組：己烷、甲苯、乙基溶纖劑、環己酮、丁基溶纖劑、丁基卡必醇（butyl carbitol）（二甘醇單丁基醚）、二丁基卡比醇（dibutyl carbitol）（二甘醇二丁基醚）、丁基卡必醇乙酸酯（butyl carbitol acetate）（二甘醇單丁基醚乙酸酯）、丙二醇單甲基醚、己二醇、松油醇（terpineol）、甲基乙基酮、苯甲醇、γ-丁內酯、乳酸乙酯以及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯（例如，十二醇酯（Texanol））。這些可以單獨使用或以其混合物形式使用。

儘管有機媒劑的量並未特別限制，但按用於太陽能電池電極的組合物總重量計，有機媒劑可以例如以下量存在：1 wt%至30 wt%（例如，1 wt%、2 wt%、3 wt%、4 wt%、5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、21 wt%、22wt%、23 wt%、24 wt%、25 wt%、26 wt%、27wt%、28 wt%、29 wt%或30 wt%，再例如，3 wt%至20 wt%）。在這個範圍內，有機媒劑可向組合物提供充足的黏著強度及良好的可印刷性。矽酮化合物

如上文所描述，用於太陽能電池電極的組合物包含矽酮化合物，所述矽酮化合物包含重量比為8:2至7:3（例如，8:2、79:21、78:22、77:23、76:24、75:25、74:26、73:27、72:28、71:29或7:3）的線性矽酮化合物及環狀矽酮化合物。矽酮化合物可提高用於太陽能電池電極的組合物的滑動特性，由此改善所述組合物的放電性及可印刷性且可允許即使在烘烤處理之後形成具有高長寬比的太陽能電池電極，由此提高太陽能電池轉換效率。

線性矽酮化合物可由式1表示： [式1]

。

在式1中，R₁₁ 至R₁₈ 可各自獨立地為氫或C₁ 烷基至C₁₀ 烷基（例如，C₁ 烷基、C₂ 烷基、C₃ 烷基、C₄ 烷基、C₅ 烷基、C₆ 烷基、C₇ 烷基、C₈ 烷基、C₉ 烷基，或C₁₀ 烷基）。在一個實施例中，R₁₁ 至R₁₈ 可各自獨立地為甲基、乙基或丙基。在另一實施例中，R₁₁ 至R₁₈ 可均為甲基，但不限於此。

在式1中，n1可以是1至500的整數（例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490，或500）。本文中，n1意味著*-Si(R₁₄ )(R₁₅ )-O-*'的數量，其中*及*'各自為鄰近原子的結合位點。當n1為2或大於2時，兩個或大於兩個R₁₄ 可彼此相同或不同且兩個或大於兩個R₁₅ 可彼此相同或不同。

在一個實施例中，線性矽酮化合物可具有以下重量平均分子量：50,000克/莫耳至300,000克/莫耳（例如，50,000克/莫耳、60,000克/莫耳、70,000克/莫耳、80,000克/莫耳、90,000克/莫耳、100,000克/莫耳、110,000克/莫耳、120,000克/莫耳、130,000克/莫耳、140,000克/莫耳、150,000克/莫耳、160,000克/莫耳、170,000克/莫耳、180,000克/莫耳、190,000克/莫耳、200,000克/莫耳、210,000克/莫耳、220,000克/莫耳、230,000克/莫耳、240,000克/莫耳、250,000克/莫耳、260,000克/莫耳、270,000克/莫耳、280,000克/莫耳、290,000克/莫耳，或300,000克/莫耳，再例如，50,000克/莫耳至150,000克/莫耳）。在這個範圍內，線性矽酮化合物可提高用於太陽能電池電極的組合物的滑動特性，由此改善所述組合物的放電性及可印刷性且可允許即使在烘烤處理之後形成具有高長寬比的太陽能電池電極。

儘管線性矽酮化合物的量並未特別限制，但按用於太陽能電池電極的組合物總重量計，線性矽酮化合物可以例如以下量存在：0.1wt%至5wt%（例如，0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.3wt%、0.35wt%、0.4wt%、0.45wt%、0.5wt%、0.55wt%、0.6wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%、0.8wt%、0.85wt%、0.9wt%、0.95wt%、1wt%、1.05wt%、1.1wt%、1.15wt%、1.2wt%、1.25wt%、1.3wt%、1.35wt%、1.4wt%、1.45wt%、1.5wt%、1.55wt%、1.6wt%、1.65wt%、1.7wt%、1.75wt%、1.8wt%、1.85wt%、1.9wt%、1.95wt%、2wt%、2.1wt%、2.2wt%、2.3wt%、2.4wt%、2.5wt%、2.6wt%、2.7wt%、2.8wt%、2.9wt%、3wt%、3.1wt%、3.2wt%、3.3wt%、3.4wt%、3.5wt%、3.6wt%、3.7wt%、3.8wt%、3.9wt%、4wt%、4.1wt%、4.2wt%、4.3wt%、4.4wt%、4.5wt%、4.6wt%、4.7wt%、4.8wt%、4.9wt%或5wt%，再例如，0.1wt%至1.5wt%）。在這個範圍內，線性矽酮化合物可提高用於太陽能電池電極的組合物的滑動特性，由此改善所述組合物的放電性及可印刷性且可允許即使在烘烤處理之後形成具有高長寬比的太陽能電池電極。

環狀矽酮化合物可由式2表示： [式2]

。

在式2中，R₂₁ 至R₂₂ 可各自獨立地為氫或C₁ 烷基至C₁₀ 烷基（例如，C₁ 烷基、C₂ 烷基、C₃ 烷基、C₄ 烷基、C₅ 烷基、C₆ 烷基、C₇ 烷基、C₈ 烷基、C₉ 烷基，或C₁₀ 烷基）。在一個實施例中，R₂₁ 至R₂₂ 可各自獨立地為甲基、乙基或丙基。在另一實施例中，R₂₁ 至R₂₂ 可均為甲基，但不限於此。

在式1中，n2可以是2至500的整數（例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490或500，再例如，2至10或4至6）。本文中，n2意味著*-Si(R₂₁ )(R₂₂ )-O-*'的數量，其中*及*'各自為鄰近原子的結合位點。兩個或大於兩個R₂₁ 可彼此相同或不同並且兩個或大於兩個R₂₂ 可彼此相同或不同。

在一個實施例中，環狀矽酮化合物可具有以下重量平均分子量：200克/莫耳至2,000克/莫耳（例如，200克/莫耳、250克/莫耳、300克/莫耳、350克/莫耳、400克/莫耳、450克/莫耳、500克/莫耳、550克/莫耳、600克/莫耳、650克/莫耳、700g克/莫耳、750克/莫耳、800克/莫耳、850克/莫耳、900克/莫耳、950克/莫耳、1,000克/莫耳、1,050克/莫耳、1,100克/莫耳、1,150克/莫耳、1,200克/莫耳、1,250克/莫耳、1,300克/莫耳、1,350克/莫耳、1,400克/莫耳、1,450克/莫耳、1,500克/莫耳、1,550克/莫耳、1,600克/莫耳、1,650克/莫耳、1,700克/莫耳、1,750克/莫耳、1,800克/莫耳、1,850克/莫耳、1,900克/莫耳、1,950克/莫耳或2,000克/莫耳，再例如，200克/莫耳至1,000克/莫耳）。在這個範圍內，環狀矽酮化合物可提高用於太陽能電池電極的組合物的滑動特性，由此改善所述組合物的放電性及可印刷性且可允許即使在烘烤處理之後形成具有高長寬比的太陽能電池電極。

儘管環狀矽酮化合物的量並未特別限制，但按用於太陽能電池電極的組合物總重量計，環狀矽酮化合物可以例如以下量存在：0.1 wt%至5 wt%（例如，0.1 wt%、0.15 wt%、0.2 wt%、0.25 wt%、0.3 wt%、0.35 wt%、0.4 wt%、0.45 wt%、0.5 wt%、0.55 wt%、0.6 wt%、0.65 wt%、0.7 wt%、0.75 wt%、0.8 wt%、0.85 wt%、0.9 wt%、0.95 wt%、1 wt%、1.05 wt%、1.1 wt%、1.15 wt%、1.2 wt%、1.25 wt%、1.3 wt%、1.35 wt%、1.4 wt%、1.45 wt%、1.5 wt%、1.55 wt%、1.6 wt%、1.65 wt%、1.7 wt%、1.75 wt%、1.8 wt%、1.85 wt%、1.9 wt%、1.95 wt%、2 wt%、2.1 wt%、2.2 wt%、2.3 wt%、2.4 wt%、2.5 wt%、2.6 wt%、2.7 wt%、2.8 wt%、2.9 wt%、3 wt%、3.1 wt%、3.2 wt%、3.3 wt%、3.4 wt%、3.5 wt%、3.6 wt%、3.7 wt%、3.8 wt%、3.9 wt%、4 wt%、4.1 wt%、4.2 wt%、4.3wt%、4.4 wt%、4.5 wt%、4.6 wt%、4.7 wt%、4.8 wt%、4.9 wt%或5 wt%，再例如，0.1 wt%至1.5 wt%）。在這個範圍內，環狀矽酮化合物可提高用於太陽能電池電極的組合物的滑動特性，由此改善所述組合物的放電性及可印刷性且可允許即使在烘烤處理之後形成具有高長寬比的太陽能電池電極。

儘管矽酮化合物的量並未特別限制，但矽酮化合物可以例如以下量存在：0.1 wt%至5 wt%（例如，0.1 wt%、0.15 wt%、0.2 wt%、0.25 wt%、0.3 wt%、0.35 wt%、0.4 wt%、0.45 wt%、0.5 wt%、0.55 wt%、0.6 wt%、0.65 wt%、0.7 wt%、0.75 wt%、0.8 wt%、0.85 wt%、0.9 wt%、0.95 wt%、1 wt%、1.05 wt%、1.1 wt%、1.15 wt%、1.2 wt%、1.25 wt%、1.3 wt%、1.35 wt%、1.4 wt%、1.45 wt%、1.5 wt%、1.55 wt%、1.6 wt%、1.65 wt%、1.7 wt%、1.75 wt%、1.8 wt%、1.85 wt%、1.9 wt%、1.95 wt%、2 wt%、2.1 wt%、2.2 wt%、2.3 wt%、2.4 wt%、2.5 wt%、2.6 wt%、2.7 wt%、2.8 wt%、2.9 wt%、3 wt%、3.1 wt%、3.2 wt%、3.3 wt%、3.4 wt%、3.5 wt%、3.6 wt%、3.7 wt%、3.8 wt%、3.9 wt%、4wt%、4.1 wt%、4.2 wt%、4.3 wt%、4.4 wt%、4.5 wt%、4.6 wt%、4.7 wt%、4.8 wt%、4.9 wt%或5 wt%，再例如，超過0.3 wt%及低於或等於1.5 wt%）。在這個範圍內，矽酮化合物可提高用於太陽能電池電極的組合物的滑動特性，由此改善所述組合物的放電性及可印刷性且可允許即使在烘烤處理之後形成具有高長寬比的太陽能電池電極。添加劑

根據本發明的用於太陽能電池電極的組合物還可視需要包含增強流動性、可加工性及穩定性的任何典型的添加劑。添加劑可包含分散劑、觸變劑、塑化劑、黏度穩定劑、消泡劑、顏料、UV穩定劑、抗氧化劑、偶合劑及類似物。這些可以單獨使用或以其混合物形式使用。儘管添加劑的量可視需要變化，但按用於太陽能電池電極的組合物總重量計，添加劑可以以下量存在：0.1 wt%至5 wt%（例如，0.1 wt%、0.2 wt%、0.3 wt%、0.4 wt%、0.5 wt%、0.6 wt%、0.7 wt%、0.8 wt%、0.9 wt%、1 wt%、1.1 wt%、1.2 wt%、1.3 wt%、1.4 wt%、1.5 wt%、1.6 wt%、1.7 wt%、1.8 wt%、1.9 wt%、2 wt%、2.1 wt%、2.2 wt%、2.3 wt%、2.4 wt%、2.5 wt%、2.6 wt%、2.7 wt%、2.8 wt%、2.9 wt%、3 wt%、3.1 wt%、3.2 wt%、3.3 wt%、3.4 wt%、3.5 wt%、3.6 wt%、3.7 wt%、3.8 wt%、3.9 wt%、4 wt%、4.1 wt%、4.2wt%、4.3 wt%、4.4 wt%、4.5 wt%、4.6 wt%、4.7 wt%、4.8 wt%、4.9 wt%或5 wt%）。

太陽能電池電極及包含太陽能電池電極的太陽能電池

根據本發明的其它方面，提供一種由用於太陽能電池電極的組合物形成的太陽能電池電極及包含所述組合物的太陽能電池。圖1為根據本發明的一個實施例的太陽能電池100的示意圖。

參看圖1，後電極21及前電極23可透過在晶片或基板10上印刷且烘烤用於太陽能電池電極的組合物來形成，所述晶片或基板包含將充當發射極的p層11（或n層）及n層12（或p層）。舉例來說，可透過在晶片的背表面上印刷用於太陽能電池電極的組合物，隨後在約200℃至約400℃下乾燥約10秒至60秒來執行用於製備後電極的初步製程。此外，可透過在晶片的前表面上印刷用於太陽能電池電極的組合物，隨後乾燥來執行用於製備前電極的初步製程。隨後，可透過在約400℃至約950℃下（例如，在約700℃至約950℃下）烘烤晶片約30秒至210秒來形成前電極及後電極。

接下來，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，且不應以任何方式解釋為限制本發明。實例實例 1

作為一種黏合性樹脂，將1 wt%的乙基纖維素（STD4，陶氏化學公司（Dow Chemical Company））充分地溶解於5.5wt%的十二醇酯（伊士曼化學有限公司（Eastman Chemical Co., Ltd.））中，且隨後將90.0 wt%的平均粒徑為1.5微米的球形銀粉末（AG-5-11F，多瓦高科技有限公司（Dowa Hightech Co., Ltd.））作為導電粉末，2.5 wt%的由氧化鉍（15.8 wt%）、氧化碲（53.8 wt%）、氧化鋅（13.2 wt%）及鋰氧化物（17.2 wt%）構成且平均粒徑為1.0微米且玻璃化轉變溫度為273℃的Bi-Te-Zn-Li-O玻璃粉，0.7 wt%的聚(二甲基矽氧烷)（PDMS）（KF96，信越化學有限公司（Shinetsu Chemical Co., Ltd.））作為線性矽酮化合物，以及0.3wt%的十甲基環五矽氧烷（西格瑪-阿爾德里奇公（Sigma-Aldrich Corporation））作為環狀矽酮化合物添加至黏合劑溶液中，隨後在3輥捏合機中混合且捏合，由此製備用於太陽能電池電極的組合物。實例 2 至實例 5 及比較實例 1 至比較實例 3

除如表1所列舉改變前述元件的量（單位：wt%）以外，以與實例1中相同的方式製備用於太陽能電池電極的組合物。

[表1]

	實例1	實例2	實例3	比較實例1	比較實例2
有機媒劑	黏合性樹脂	1	1	1	1	1
溶劑	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5
導電粉末	90	90	90	90	90
玻璃粉	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
矽酮化合物	線性矽酮化合物	0.7	0.75	0.8	0.6	0.9
環狀矽酮化合物	0.3	0.25	0.2	0.4	0.1

評估實例 1 ：電特性 透過以預定模式絲網印刷，隨後在300℃至400℃下在IR乾燥爐中乾燥而將實例及比較實例中製備的用於太陽能電池電極的組合物中的每一種沉積在晶片（透過紋理化摻雜有硼的p型晶片的前表面，在紋理化表面上形成POCl₃ 的n+層以及在n+層上形成氮化矽（SiN_x :H）的抗反射膜製備的多晶晶片）的前表面的上方。隨後，將鋁漿料印刷在晶片的後表面上並以與上文上相同的方式乾燥。使根據這個步驟形成的電池在400℃至900℃的溫度下在帶式烘烤鍋爐中經受烘烤60秒，由此製造太陽能電池。使用太陽能電池效能測試儀CT-801（帕山有限公司（Pasan Co., Ltd.））對所製造的太陽能電池的轉換效率（單位：%）進行評估。結果展示於表2中。

評估實例 2 ：長寬比 透過以預定模式（絲網掩模：360目（mesh），乳液15微米，35微米寬度）絲網印刷將實例及比較實例中製備的組合物中的每一種沉積在單晶矽晶片的前表面的上方。本文中，執行絲網印刷以使得所得電極具有最大寬度為75微米且最大高度為17微米的梯形形狀。使所沉積組合物在375℃下經受乾燥30秒至60秒且在600℃至900℃下使用帶式烘烤爐烘烤60秒至210秒，由此獲得電極，其繼而用3D鐳射顯微鏡（VK-9700，基恩士公司（KEYENCE Corp.））進行觀測以測量電極的厚度（單位：微米）及線寬（單位：微米），由此計算電極的長寬比。結果展示於表2中。

評估實例 3 ：平整度 透過以預定模式（絲網掩模：360目，乳液15微米，35微米寬度）絲網印刷將實例及比較實例中製備的用於太陽能電池電極的組合物中的每一種沉積在單晶矽晶片的前表面的上方。本文中，執行絲網印刷以使得所得電極具有最大寬度為75微米且最大高度為17微米的梯形形狀。使所沉積組合物在375℃下經受乾燥30秒至60秒且在600℃至900℃下使用帶式烘烤爐烘烤60秒至210秒，由此獲得電極，其繼而用3D鐳射顯微鏡（VK-9700，基恩士公司（KEYENCE Corp.））進行觀測以測量電極的十點平均粗糙度（Rz）。結果展示於表2中。

[表2]

	實例1	實例2	實例3	比較實例1	比較實例2
轉換效率（%）	19.17	19.18	19.20	17.70	18.10
烘烤後厚度（微米）	16.7	16.8	17	13	15
烘烤後線寬（微米）	61	58	56	75	70
長寬比（厚度/線寬）	0.27	0.29	0.30	0.17	0.21
十點平均粗糙度（Rz）	10	12	14	27	45

從表2中所展示的結果可看出，其中線性矽酮化合物與環狀矽酮化合物的重量比（線性矽酮化合物:環狀矽酮化合物）在本文中闡述的範圍內的實例1至實例3的用於太陽能電池電極的組合物與其中重量比在本文闡述的範圍之外的比較例1及比較例2的用於太陽能電池電極的組合物相比在長寬比、平整度及轉換效率方面提供良好的特性。

應理解，本領域的技術人員可以在不脫離本發明的精神及範圍情況下進行各種修改、變化、更改及等效實施例。

10:基板 11:p層 12:n層 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。

10:基板

11:p層

12:n層

21:後電極

23:前電極

100:太陽能電池

Claims

一種用於太陽能電池電極的組合物，包括：導電粉末；玻璃粉；有機媒劑；以及矽酮化合物，其中所述矽酮化合物包括重量比為8:2至7:3的線性矽酮化合物及環狀矽酮化合物。
如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組合物，其中所述線性矽酮化合物由式1表示： [式1]
，其中R₁₁ 至R₁₈ 各自獨立地為氫或C₁ 烷基至C₁₀ 烷基且n1為1至500的整數，當n1大於或等於2時，兩個或大於兩個R₁₄ 彼此相同或不同且兩個或大於兩個R₁₅ 彼此相同或不同。
如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組合物，其中所述環狀矽酮化合物由式2表示： [式2]
，其中R₂₁ 及R₂₂ 各自獨立地為氫或C₁ 烷基至C₁₀ 烷基，n2為2至500的整數，兩個或大於兩個R₂₁ 彼此相同或不同且兩個或大於兩個R₂₂ 彼此相同或不同。
如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組合物，其中所述線性矽酮化合物具有50,000克/莫耳至300,000克/莫耳的重量平均分子量，且環狀矽酮化合物具有200克/莫耳至2,000克/莫耳的重量平均分子量。
如申請專利範圍第1項所述的用於太陽能電池電極的組合物，包括： 60 wt%至95 wt%的所述導電粉末； 0.1 wt%至20 wt%的所述玻璃粉； 1 wt%至30 wt%的所述有機媒劑；以及 0.1 wt%至5 wt%的所述矽酮化合物。
一種太陽能電池電極，由如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的用於太陽能電池電極的組合物形成。