用于制備mwt硅太陽能電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于制備MWT硅太陽能電池的方法，其中施用、干燥并焙燒不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力的導電金屬漿料以形成連續(xù)的金屬化，所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的導電金屬收集器線和p型MWT硅太陽能電池晶片的空穴的內側的金屬化，其中頂部組的導電金屬收集器線疊加在p型MWT硅太陽能電池晶片的正面上的底部組的導電金屬收集器線上，所述底部組的導電金屬收集器線不與空穴的內側接觸。
【專利說明】用于制備MWT硅太陽能電池的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制備MWT (金屬穿孔卷繞)硅太陽能電池的方法。本發(fā)明還涉及相應的MWT硅太陽能電池。
【背景技術】
[0002]當前生產的大部分太陽能電池均基于結晶硅。
[0003]具有P型(P摻雜)硅基板的常規(guī)太陽能電池在其正面上具有η型擴散層形式的η型(η摻雜)發(fā)射器。此類常規(guī)的硅太陽能電池結構使用負極來接觸電池的正面或光照面、以及背面上的正極。眾所周知，在半導體主體的ρ-η結上入射的適當波長的輻射用作在該主體中產生電子-空穴對的外部能源。存在于ρ-η結處的電勢差會導致空穴和電子以相反的方向跨過該結移動，從而產生能夠向外部電路傳送電力的電流。大部分太陽能電池為金屬化的硅片形式，即設有導電的金屬觸點。通常，正面金屬化為所謂的H圖案的形式，即銀網格陰極的形式，其包含細的平行指狀線(收集器線)以及使指狀線成直角相交的匯流條，而背面金屬化是與銀或銀/鋁匯流條或插片電連接的鋁陽極。從正面匯流條以及背面匯流條或插片收集光電流。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明涉及用于制造MWT硅太陽能電池的方法。該方法包括以下步驟:
[0005](I)提供P型硅片，所述硅片具有(i)在所述晶片的正面和背面之間形成通路的空穴、(ii)在空穴的整個正面和內側之上延伸的η型發(fā)射器、(iii)略過空穴的內側的在正面上的ARC層、和(iv)呈底部組的細的導電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述底部組的細的導電金屬收集器線不與空穴的內側接觸，
[0006](2)將導電金屬漿料施用到所述底部組的細的導電金屬收集器線之上并施用到硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化，所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化，
[0007](3)干燥所施用的導電金屬漿料，以及
[0008](4)焙燒干燥的導電金屬漿料，從而使晶片達到700至900°C的峰值溫度，
[0009]其中頂部組的細的導電金屬收集器線疊加在底部組的細的導電金屬收集器線上，
[0010]其中導電金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力并且包含:(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導電金屬，以及(b)有機載體。相應地，本發(fā)明還涉及如此制備的MWT硅太陽能電池。
【具體實施方式】
[0011]本文所用術語“連續(xù)的金屬化”是指頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化形成一個連續(xù)的，或換句話講不間斷的實體，并且因此頂部組的細的導電金屬收集器線與空穴的內側的金屬化直接電接觸。[0012]MWT硅太陽能電池為硅太陽能電池的例子，它們具有與“【背景技術】”中所述常規(guī)硅太陽能電池不同的另一種電池設計。MWT硅太陽能電池是技術人員所熟知的(參見例如網站“http://www.sollandsolar.com/IManager/Content/4680/qfl7/mtl537/mi30994/mul254913665/mv2341 ” 和可從該網站下載的傳單 “Preliminary DatasheetSunweb” 以及 F.Clement 等人的 “Industrially feasible mult1-crystalline metalwrap through (MffT) silicon solar cells exceedingl6%efTiciency，，，Solar EnergyMaterials&Solar Cells 93 (2009)，第 1051-1055 頁)。MWT 硅太陽能電池代表一種特殊類型的硅太陽能電池；它們是背面觸點電池，允許它們比標準的硅太陽能電池進行較少的正面遮蔽。MWT硅太陽能電池的P型硅片具有在電池的正面和背面之間形成通路的小空穴。MWT硅太陽能電池具有在空穴的整個正面和內側之上延伸的η型發(fā)射器。η型發(fā)射器被覆蓋有介電鈍化層，該鈍化層用作ARC (抗反射涂層)層，這對于硅太陽能電池而言是常規(guī)的。η型發(fā)射器不僅在整個空穴的正面之上延伸，而且還在其內側之上延伸，而介電鈍化層不會這樣，其會略過空穴的內側，并且任選地也略過圍繞空穴的前邊緣的窄邊?？昭ǖ膬葌群?如果存在)圍繞空穴的前邊緣的窄邊，即未覆蓋有介電鈍化層的η型擴散層，設有導電金屬層(開放的空穴)形式或導電金屬塞(填充有導電金屬的空穴)形式的金屬化?？昭ǖ慕饘倩ǔＳ梢环N或兩種導電金屬漿料施用，并且通常被焙燒。為了避免誤解，如果使用兩種不同的導電金屬漿料，則不施用它們以形成雙層金屬化；而是將一種導電金屬漿料從空穴的正面施用到空穴并且從背面施用另一種漿料。空穴的金屬化用作發(fā)射器觸點并且形成MWT硅太陽能電池的陰極背面觸點。此外，MWT硅太陽能電池的正面設有細的導電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述收集器線按通常用于MWT硅太陽能電池的圖案來布置，例如網格狀或網狀圖案或者細的平行指狀線形式。術語“通常用于MWT硅太陽能電池的圖案”表示收集器線的端子與空穴的金屬化重疊并且因此與之電連接。收集器線由具有燒透能力的導電金屬漿料來施用。在使得如此施用的收集器線干燥之后，將它們穿過正面介電鈍化層燒透，從而與硅基板的正面產生接觸。
[0013]本說明書和權利要求中所用的術語“具有燒透能力的金屬漿料”是指如下金屬漿料:該金屬漿料在焙燒過程中蝕刻并且穿透(燒透)鈍化層或ARC層，從而與硅基板的表面產生電接觸。同樣真實的是，具有較差的燒透能力或不具有燒透能力的金屬漿料的表現是相反的；它不會燒透鈍化層或ARC層并且不會在焙燒時與硅基板產生電接觸。為了避免誤解，在此背景下術語“無電接觸”不應理解為絕對的；而是應指介于經焙燒的金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率超過I Ω 而就電接觸而言，介于經焙燒的金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率在I至IOm Ω.cm2的范圍內。
[0014]接觸電阻率可通過TLM (傳輸長度法)來測量。為此，可使用樣本制備和測量的以下程序:將具有ARC層或鈍化層(例如，75nm厚的SiNx層)的硅片絲網印刷在該層上，其中金屬漿料以平行線的圖案(例如，127 μ m寬和6 μ m厚的線，其中線之間的間距為2.2mm)進行測試，并且隨后用達到例如800°C的峰值溫度的晶片進行焙燒。將經焙燒的晶片用激光切割成10mmX28mm長的條，其中平行的線彼此不接觸，并包括至少6條線。然后使這些條在20°C下和暗處經受常規(guī)TLM測量。可使用得自GP Solar的裝置GP4-Test Pro來執(zhí)行TLM測量。
[0015]正如常規(guī)硅太陽能電池的背面一樣，MWT硅太陽能電池的背面也具有鋁陽極形式的背面金屬化。該鋁陽極與導電金屬收集器背面觸點電接觸，由此鋁陽極以及導電金屬收集器背面觸點在任何情況下均與空穴的金屬化電絕緣。從MWT硅太陽能電池的陰極背面觸點和陽極導電金屬收集器背面觸點收集光電流。
[0016]與常規(guī)硅太陽能電池的制造類似，MWT硅太陽能電池的制造從硅片形式的P型硅基板開始。通常，硅片具有在例如140至220 μ m的范圍內的厚度，以及在例如150至400cm2的范圍內的面積。通常通過激光鉆孔來施用在晶片的正面和背面之間形成通路的小空穴。如此制備的空穴的直徑為例如30至250 μ m，并且它們均勻地分布在晶片之上。它們的數量在例如每個晶片10至100個的范圍內。隨后通過磷(P)等的熱擴散形成反向導電型的η型擴散層。通常將三氯氧化磷(POCl3)用作氣態(tài)磷擴散源，其他液體源為磷酸等。在硅基板的整個正面(包括空穴的內側)之上形成η型擴散層。在P型摻雜劑的濃度等于η型摻雜劑的濃度的位點形成Ρ-η結。具有靠近光照面的ρ-η結的電池具有介于0.05 μ m和0.5 μ m之間的結深度。
[0017]在形成該擴散層之后，通過用某種酸例如氫氟酸進行蝕刻而將多余的表面玻璃從表面的其余部分上除去。通常，隨后在正面η型擴散層上形成例如Ti0x、Si0x、Ti0x/Si0x的介電層，或呈SiNx/SiOx，或具體地SiNx的介電疊堆形式，然而略過空穴的內側，并且任選地也略過圍繞空穴前邊緣的窄邊。例如，可使用如氫存在下的等離子CVD (化學氣相沉積)或濺射等方法進行介電層的沉積。介電層同時用作MWT硅太陽能電池正面的ARC層和鈍化層。
[0018]正如具有P型基板的常規(guī)太陽能電池結構一樣，MWT硅太陽能電池通常在其正面上具有負極，并且在其背面上具有正極。負正面電極呈細的導電性收集器線的形式，所述收集器線按通常用于MWT硅太陽能電池的圖案來布置。通常通過在電池正面的ARC層上絲網印刷、干燥和焙燒正面導電金屬漿料(形成導電金屬漿料的正面電極)來施用細的導電性收集器線，從而使收集器線的端子與空穴的金屬化重疊以與之產生電連接。通常在帶式爐中焙燒I至5分鐘的時間，從而使硅片達到700至900°C范圍內的峰值溫度。
[0019]如前述段落中已經提到的一樣，空穴具有金屬化。為此，通過以導電金屬層(開放的空穴)形式或導電金屬塞(填充有導電金屬的空穴)形式向空穴施用導電金屬漿料來使空穴自身金屬化。金屬化可僅覆蓋空穴的內側或也覆蓋圍繞空穴邊緣的窄邊，由此窄邊可存在于空穴的正面邊緣上、空穴的背面邊緣上或同時存在于它們兩者上?？捎梢环N單一的導電金屬漿料來施用金屬化。也可由兩種不同的導電金屬漿料來施用金屬化，即可將一種導電金屬漿料施用到空穴的正面，并且將另一種施用到其背面。在施用了一種或兩種導電金屬漿料之后，對漿料進行干燥和焙燒以形成發(fā)射器觸點以及分別形成MWT硅太陽能電池的陰極背面觸點。通常在帶式爐中焙燒I至5分鐘的時間，從而使硅片達到700至900°C范圍內的峰值溫度。經焙燒的空穴的金屬化與細的正面導電性收集器線的端子電連接。
[0020]此外，在P型硅基板的背面，通常通過絲網印刷來施用背面銀或銀/鋁漿和鋁漿，并依次干燥，從而避免與空穴的金屬化發(fā)生任何接觸。換句話講，施用背面金屬漿料，從而確保其在焙燒之前以及之后與空穴的金屬化保持電絕緣。將背面銀或銀/鋁漿施用到背面上作為陽極背面收集器觸點，其可呈匯流條、插片或平均分布的觸點形式。隨后在與銀或銀/鋁背面收集器觸點輕微重疊的裸區(qū)中施用背面鋁漿。在一些情況下，在施加了背面鋁漿之后施加背面銀或銀/鋁漿。然后通常在帶式爐中焙燒I至5分鐘的時間，從而使硅片達到700至900°C范圍內的峰值溫度。正面陰極、空穴的金屬化和背面陽極可依次焙燒或共同焙燒。
[0021]一般來講，將背面鋁漿絲網印刷在硅片背面并對其進行干燥。晶片在高于鋁熔點的溫度下進行焙燒以在硅片的背面處形成鋁-硅熔體。如此形成的P+層一般稱為BSF(背表面場)層。背面鋁漿通過焙燒從干燥狀態(tài)轉化為鋁背面陽極，而背面銀或銀/鋁漿在焙燒時變成陽極銀或銀/鋁背面收集器觸點。通常，將背面鋁漿和背面銀或銀/鋁漿共同焙燒，雖然依次焙燒也是可能的。在焙燒期間，背面鋁與背面銀或銀/鋁之間的邊界呈合金狀態(tài)，并且也是電連接的。鋁電極占據背面陽極的大部分面積；如所提及，銀或銀/鋁背面收集器觸點僅占據背面陽極的一小部分面積。此外，作為細的收集器線施用的正面導電金屬漿料在焙燒過程中燒透ARC層，從而能夠電接觸正面η型發(fā)射器。
[0022]本發(fā)明的方法允許制備具有正面金屬化的MWT硅太陽能電池，所述正面金屬化的一部分為雙層的。此外，本發(fā)明的方法還允許同時地形成正面金屬化的所述雙層部分的第二層和MWT硅太陽能電池的空穴的內側的金屬化，其中所述雙層部分的所述第二層和空穴的內側的金屬化屬于或甚至形成連續(xù)的金屬化。經焙燒的導電金屬漿料牢牢粘附到空穴，即其牢牢粘附到硅片的空穴的內側的η型發(fā)射器表面。良好的粘附力對于MWT硅太陽能電池的較長使用壽命而言是重要的。
[0023]不受理論的束縛，據信在進行本發(fā)明的方法的步驟(3)和(4)時，至多具有較差的燒透能力的導電金屬漿料不會損壞或不會顯著地損壞η型發(fā)射器。重要的是避免或減少η型發(fā)射器的損壞以避免分流特征。
[0024]在本發(fā)明的方法的步驟⑴中，提供P型硅片。該硅片具有⑴在所述晶片的正面和背面之間形成通路的空穴、(?)在空穴的整個正面和內側之上延伸的η型發(fā)射器、(iii)略過空穴的內側的在正面上的ARC層、和(iv)呈底部組的細的導電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述底部組的細的導電金屬收集器線不與空穴的內側接觸。
[0025]硅片為如常規(guī)地用于制備MWT硅太陽能電池的單晶或多晶硅片；它具有P型區(qū)域、η型區(qū)域和ρ-η結。硅片在其正面上具有例如TiOx、SiOx, Ti0x/Si0x的ARC層，或呈SiNx/SiOx或具體地SiNx的介電疊堆形式。所述ARC層略過空穴的內側，并且任選地也略過圍繞空穴的正面邊緣的窄邊。此類硅片是技術人員所熟知的；為簡明起見，明確地參照以上公開內容。
[0026]硅片已經設有呈底部組的細的導電金屬收集器線形式的正面金屬化。所述底部組的細的導電金屬收集器線不與空穴的內側接觸(并因此也不與空穴的內側電接觸)。如果空穴的圍繞它們的正面邊緣的窄邊被ARC層略過，則底部組的細的導電金屬收集器線也不與此類窄邊接觸。換句話講，在任何情況下，底部組的細的導電金屬收集器線均不延伸超過由ARC層所覆蓋的區(qū)域。
[0027]底部組的細的導電金屬收集器線具有例如50至150 μ m的寬度和例如10至40 μ m的干燥層厚度。它們被布置成網格狀或網狀圖案或形成平行線排列，并且它們覆蓋或更確切地講它們遮蓋例如總量上8至20%的正面ARC層的面積百分比。
[0028]底部組的細的導電金屬收集器線通常由具有燒透能力的常規(guī)導電金屬漿料(具體地，具有燒透能力的銀漿)來施加。此類具有燒透能力的導電金屬漿料或銀漿可從例如DuPont商購獲得。導電金屬漿料的施用方法可為技術人員已知的任何常規(guī)施用方法，例如印刷，具體地絲網印刷，在每種情況下接著焙燒干燥的導電金屬漿料，所述導電金屬漿料在焙燒過程中燒透ARC層。至此，使用常規(guī)標準技術形成了底部組的細的導電金屬收集器線，所述標準技術是為硅太陽能電池晶片提供金屬化的領域中的技術人員已知的。
[0029]所述硅片也可能已經設有背面金屬化，即如上所述，與銀或銀/鋁背面收集器觸點電連接的鋁背面陽極。
[0030]在本發(fā)明的方法的步驟(2)中，將不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力且包含(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導電金屬以及(b)有機載體的導電金屬漿料施用到所述底部組的細的導電金屬收集器線之上并施用到硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化。
[0031]所述施用到底部組的細的導電金屬收集器線之上和施用到硅片的空穴的過程優(yōu)選地同時執(zhí)行，即優(yōu)選地在一個單一步驟中執(zhí)行。所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化。在一個實施例中，所述連續(xù)的金屬化由頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化組成。在任何情況下，頂部組的細的導電金屬收集器線均疊加底部組的細的導電金屬收集器線上，即所述底部組和所述頂部組彼此同形，或換句話講，頂部組的細的導電金屬收集器線被布置成與底部組的細的導電金屬收集器線相同的網格狀或網狀圖案或形成相同的平行線排列。
[0032]在本發(fā)明的方法的一個具體實施例中，導電金屬漿料包含作為組分(C)的至少一種玻璃料，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550至611°C范圍內的軟化點溫度并且包含11至33重量％ (重量％)的Si02、>0至7重量％ (具體地，5至6重量％)的Al2O3和2至10重量％的B2O3;以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571至636°C范圍內的軟化點溫度并且包含53至57重量％的Pb0、25至29重量％的Si02、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的 B2O3。
[0033]本文使用了術語“軟化點溫度”。其是指在ΙΟΚ/min的加熱速率下通過差熱分析(DTA)測得的玻璃化轉變溫度。
[0034]導電金屬漿料包含至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導電金屬。優(yōu)選地，粒狀導電金屬為銀。粒狀銀可由銀或銀與一種或多種其他金屬例如銅的合金構成。就銀合金而言，銀含量為例如99.7重量％至低于100重量％。粒狀導電金屬或銀可未涂覆有或至少部分涂覆有表面活性劑。表面活性劑可選自但不限于:硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸和亞油酸以及它們的鹽，例如銨鹽、鈉鹽或鉀鹽。
[0035]粒狀導電金屬或銀的平均粒度在例如0.5至20 μ m的范圍內，或在一個實施例中，在例如0.5至5μπι的范圍內?；诳倢щ娊饘贊{料組合物，粒狀導電金屬或銀可以50至92重量％，或在一個實施例中，65至84重量％的比例存在于導電金屬漿料中。
[0036]本文使用了術語“平均粒度”。該術語是指借助激光散射測定的平均粒度(平均粒徑，d50)。
[0037]本文關于平均粒度所作的所有陳述均涉及如存在于導電金屬漿料組合物中的相關材料的平均粒度。
[0038]可以將小部分的選自銀、銅和鎳的導電金屬替換為一種或多種其他粒狀金屬。按導電金屬漿料中所包含的粒狀金屬的總量計，此類其他粒狀金屬的比例為例如O至30重量％，或在一個實施例中為例如O至10重量％。
[0039]導電金屬漿料包含有機載體。可將很多種惰性的粘稠材料用作有機載體。有機載體可為粒狀組分(粒狀金屬、玻璃料、進一步任選存在的無機粒狀組分)能夠以足夠的穩(wěn)定度分散于其中的載體。有機載體的特性，具體地講流變性，可使得它們向導電金屬漿料組合物提供良好的施用特性，包括:不溶性固體的穩(wěn)定分散、適合施用的流變特性、漿料固體的合適的可潤濕性、良好的干燥速率、以及良好的焙燒特性。用于導電金屬漿料中的有機載體可為非水性惰性液體。有機載體可為有機溶劑或有機溶劑混合物；在一個實施例中，有機載體可為有機聚合物溶于有機溶劑中所形成的溶液。在一個實施例中，用于該目的的聚合物可為乙基纖維素?？蓡为毷褂没蛞越M合方式使用的聚合物的其他例子包括乙基羥乙基纖維素、木松香、酚醛樹脂和低級醇的聚(甲基)丙烯酸酯。合適的有機溶劑的例子包括醇酯和萜烯諸如α-萜品醇或β-萜品醇或它們與其他溶劑諸如煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、二甘醇丁基乙酸醚、己二醇和高沸點醇的混合物。此外，用于在本發(fā)明的方法的步驟(2)中施用導電金屬漿料之后促進迅速硬化的揮發(fā)性有機溶劑能夠被包含在有機載體中?？膳渲七@些溶劑和其他溶劑的各種組合以達到期望的粘度和揮發(fā)性要求。
[0040]導電金屬漿料中的有機載體含量可取決于施用漿料的方法和所用的有機載體的種類，并且其能夠變化。在一個實施例中，基于總導電金屬漿料組合物，其可為10至45重量％，或在一個實施例中，基于總導電金屬漿料組合物，其可在12至35重量％的范圍內。該數目10至45重量％包括一種或多種有機溶劑、一種或多種可能的有機聚合物和一種或多種可能的有機添加劑。
[0041]基于總導電金屬漿料組合物，導電金屬漿料中的有機溶劑含量可在5至25重量％的范圍內，或在一個實施例中在10至20重量％的范圍內。
[0042]基于總導電金屬衆(zhòng)料組合物，一種或多種有機聚合物可以在O至20重量％范圍內，或在一個實施例中在5至10重量％范圍內的比例存在于有機載體中。
[0043]在本發(fā)明的方法的一個具體實施例中，導電金屬衆(zhòng)料包含至少一種玻璃料，所述玻璃料選自:(i)無鉛玻璃料，其具有550至611°C范圍內的軟化點溫度并且包含11至33重量％的Si02、>0至7重量％ (具體地，5至6重量％)的Al2O3和2至10重量％的B2O3 ；以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571至636°C范圍內的軟化點溫度并且包含53至57重量％的PbO,25至29重量％的Si02、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的B203。
[0044]對于⑴型無鉛玻璃料，Si02、Al203和B2O3的重量百分比總和不為100重量％，其余的重量％具體由一種或多種其他氧化物構成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如Bi203、TiO2和ZnO。
[0045](i)型無鉛玻璃料可包含40至73重量％具體地講48至73重量％的Bi203。Bi203、SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比總和可為或可不為100重量％。在總和不為100重量％的情況下，其余的重量％可具體由一種或多種其他氧化物構成，例如堿金屬氧化物如Na2O、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO。
[0046]對于(ii)型含鉛玻璃料，PbO, SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比總和可為或可不為100重量％。在總計不為100重量％的情況下，其余的重量％具體地可由一種或多種其他氧化物構成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO0
[0047]如果導電金屬漿料包含⑴型無鉛玻璃料以及(ii)型含鉛玻璃料，則這兩種類型的玻璃料之間的比率可為任何值，或換句話講在>0至無限大范圍內。優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法的具體實施例中所用的導電金屬漿料不包含除(i)型和/或(ii)型玻璃料之外的玻璃料。
[0048]選自(i)和/或(ii)的一種或多種玻璃料用作無機基料。玻璃料的平均粒度在例如0.5至4μπι的范圍內。在本發(fā)明的方法的具體實施例所用的導電金屬漿料中，選自(i)和/或(ii)的玻璃料的總含量為例如0.25至8重量％，或在一個實施例中為0.8至3.5重量％。
[0049]玻璃料的制備是熟知的，并包括例如將玻璃的組分熔融在一起，具體地講以組分氧化物的形式，然后將此類熔融組合物注入水中以形成玻璃料。如本領域所熟知，可加熱到例如1050至1250°C范圍內的峰值溫度并持續(xù)通常為0.5至1.5小時的時間，使得熔體變?yōu)橥耆簯B(tài)且均相的。
[0050]可將玻璃在球磨機中用水或惰性的低粘度低沸點的有機液體進行研磨，以減小玻璃料的粒度并且獲得其尺寸基本上均勻的玻璃料。然后可將其沉淀在水或所述有機液體中以分離出細料，并且可除去包含細料的上清液。也可使用其他分類方法。
[0051]導電金屬漿料可包括一種或多種有機添加劑，例如表面活性劑、增稠劑、流變改性劑和穩(wěn)定劑。有機添加劑可為有機載體的一部分。然而，也可能在制備導電金屬漿料時單獨加入一種或多種有機添加劑?；诳倢щ娊饘贊{料組合物，一種或多種有機添加劑可以例如O至10重量％的總比例存在于導電金屬漿料中。
[0052]在本發(fā)明的方法的步驟(2)中所施用的導電金屬漿料為粘稠的組合物，其可通過將粒狀金屬和玻璃料與有機載體機械地混合而制備。在一個實施例中，可使用動力混合制造方法，其為一種等同于傳統(tǒng)輥磨的分散技術；也可使用輥磨或其他混合技術。
[0053]導電金屬漿料可原樣使用或者可被稀釋，例如通過加入一種或多種附加的有機溶劑進行稀釋；因此，可減少導電金屬漿料中所有其他成分的重量百分比。
[0054]當通過使用Brookfield HBT粘度計和#14錠子的效用杯以IOrpm的錠子速度且在25°C下測量時，導電金屬漿料的施用粘度可為例如20至400Pa.S。
[0055]如前所述，將導電金屬漿料施用到底部組的細的導電金屬收集器線之上并施用到硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化。連續(xù)的金屬化包括頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化，其中頂部組的細的導電金屬收集器線疊加在底部組的細的導電金屬收集器線上。在一個實施例中，連續(xù)的金屬化由頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化組成，其中頂部組的細的導電金屬收集器線疊加在底部組的細的導電金屬收集器線上。不是所述連續(xù)的金屬化的一部分的底部組的細的導電金屬收集器線不與空穴的內側的金屬化直接電接觸，但經由頂部組的細的導電金屬收集器線與其間接電連接。
[0056]關于空穴的內側的金屬化，導電金屬漿料可按如下形式來施用:導電金屬層(開放式空穴)或導電金屬塞(填充有導電金屬的空穴)。
[0057]導電金屬漿料施用的方法可為印刷，具體地絲網印刷。在一個單一施用步驟中執(zhí)行所述施用使得底部組的細的導電金屬收集器線與頂部組的細的導電金屬收集器線疊加并且為空穴的內側提供金屬化，其中所施用的導電金屬漿料形成連續(xù)的金屬化。如前所述，連續(xù)的金屬化包括所述頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化，即連續(xù)的金屬化可由所述頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的金屬化組成，或在一個實施例中，其可由所述頂部組的細的導電金屬收集器線、空穴的內側的金屬化以及覆蓋圍繞空穴的正面邊緣的窄邊的金屬化組成，或在另一個實施例中，其可由所述頂部組的細的導電金屬收集器線、空穴的內側的金屬化以及覆蓋窄邊的一部分的金屬化組成，所述窄邊的一部分圍繞空穴的正面邊緣并因此連接頂部組的細的導電金屬收集器線和空穴的內側的
金屬化。
[0058]頂部組的細的導電金屬收集器線具有例如50至150 μ m的寬度和例如10至40 μ m的干燥層厚度。所述細的導電金屬收集器線的總干燥層厚度(底部組的導電金屬線的干燥層厚度加上頂部組的導電金屬線的干燥層厚度)在例如20至60 μ m的范圍內。
[0059]在本發(fā)明的方法的步驟(3)中，對步驟(2)中施用的導電金屬漿料干燥例如I至100分鐘的時間,使娃片達到100至300°C范圍內的峰值溫度。干燥可利用例如帶式、旋轉式或靜止式干燥機，具體地講IR (紅外線)帶式干燥機來進行。
[0060]在本發(fā)明的方法的步驟(4)中，焙燒干燥的導電金屬漿料以形成成品連續(xù)的金屬化。底部組的細的導電金屬收集器線和成品連續(xù)的金屬化的組合用作MWT硅太陽能電池的發(fā)射器觸點和陰極背面觸點。步驟(4)的焙燒可進行例如I至5分鐘，從而使硅片達到700至900°C范圍內的峰值溫度?？衫美鐔螀^(qū)段或多區(qū)段帶式爐，具體地多區(qū)段IR帶式爐進行焙燒。可在惰性氣氛中或在氧氣的存在下例如在空氣的存在下進行焙燒。在焙燒期間，可除去(即燒盡和/或碳化，具體地燒盡)包括非揮發(fā)性有機材料的有機物質和在干燥期間未蒸發(fā)的有機部分。在焙燒期間所除去的有機物質包括一種或多種有機溶劑、任選存在的一種或多種有機聚合物以及任選存在的一種或多種有機添加劑。至少就本發(fā)明的方法的具體實施例而言，在焙燒過程中還存在一種工藝，即，玻璃料與粒狀導電金屬的燒結。
[0061]可以所謂的共同焙燒的方式進行焙燒，所述共同焙燒連同由背面鋁漿施用的鋁背面陽極和/或連同由背面銀漿或銀/鋁漿施用的銀或銀/鋁背面收集器觸點一起進行。
【權利要求】
1.用于制備MWT硅太陽能電池的方法，包括以下步驟: (1)提供P型硅片，所述P型硅片具有α)在晶片的正面和背面之間形成通路的空穴、(?)在所述空穴的整個正面和內側之上延伸的η型發(fā)射器、(iii)略過所述空穴的內側的在所述正面上的ARC層、和(iv)呈底部組的細的導電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述底部組的細的導電金屬收集器線不與所述空穴的內側接觸， (2)將導電金屬漿料施用到所述底部組的細的導電金屬收集器線之上并施用到所述硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化，所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的細的導電金屬收集器線和所述空穴的內側的金屬化， (3)干燥所施用的導電金屬漿料，以及 (4)焙燒干燥的導電金屬漿料，從而使所述晶片達到700至900°C的峰值溫度， 其中所述頂部組的細的導電金屬收集器線疊加在所述底部組的細的導電金屬收集器線上， 其中所述導電金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力并且包含:(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導電金屬，以及(b)有機載 體。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述空穴圍繞它們的被所述ARC層略過的前邊緣具有窄邊，并且其中所述底部組的細的導電金屬收集器線不與所述邊緣接觸。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中基于總導電金屬漿料組合物，所述有機載體含量為10至4 5重量％。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其中所述導電金屬以50至92重量％的比例存在于所述導電金屬漿料中。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述導電金屬為銀。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述導電金屬漿料包含作為組分(c)的至少一種玻璃料，所述玻璃料選自:(i)無鉛玻璃料，其具有550至611 °C范圍內的軟化點溫度并且包含11至33重量％的Si02、>0至7重量％的Al2O3和2至10重量％的B2O3 ；以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571至636°C范圍內的軟化點溫度并且包含53至57重量％的PbO,25至29重量％的Si02、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的B203。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述無鉛玻璃料中的一種或多種包含40至73重量 % 的 Bi2O30
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中在所述導電金屬漿料中，選自類型(i)和類型(ii)的玻璃料的總含量為0.25至8重量％。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述導電金屬漿料作為導電金屬層或作為導電金屬塞來施用。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述導電金屬漿料通過印刷來施用。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中焙燒作為連同選自下列的至少一種金屬漿料一起的共焙燒來執(zhí)行:(I)已被施用到所述背面以形成鋁背面陽極的背面鋁漿，以及(2)已被施用到所述背面以形成銀或銀/鋁背面收集器觸點的背面銀或銀/鋁漿。
12.由根據前述權利要求中任一項所述的方法制造的MWT硅太陽能電池。
【文檔編號】H01L31/18GK103858241SQ201280012666
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年3月26日 優(yōu)先權日:2011年3月24日
【發(fā)明者】K·W·杭, G·勞迪辛奧, J·M·奧列克辛, J·K·帕森斯, R·S·沃特 申請人:E.I.內穆爾杜邦公司