用于太陽(yáng)能電池電極的組合物以及使用其制造的電極的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案的奪叉參考
[0002] 本申請(qǐng)案要求在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2013年12月17日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)案第 10-2013-0157659號(hào)及2014年9月18日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)案第10-2014-0124652號(hào)的 權(quán)益，其全部公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能電池電極的組合物以及使用其制造的電極。
【背景技術(shù)】
[0004] 太陽(yáng)能電池使用將日光的光子轉(zhuǎn)化成電的p_n結(jié)的光伏打效應(yīng)以產(chǎn)生電能。在太 陽(yáng)能電池中，分別在具有p-n結(jié)的半導(dǎo)體晶片或襯底的上表面和下表面上形成前電極和背 電極。隨后，通過(guò)進(jìn)入半導(dǎo)體晶片的日光誘導(dǎo)P_n結(jié)的光伏打效應(yīng)，并且通過(guò)由p-n結(jié)的光 伏打效應(yīng)產(chǎn)生的電子將電流經(jīng)由電極提供到外部。通過(guò)涂覆、圖案化并烘烤用于電極的組 合物在晶片上形成太陽(yáng)能電池的電極。
[0005] 為提高太陽(yáng)能電池效率而連續(xù)減小發(fā)射極厚度可引起分流（shunting)，這會(huì)降低 太陽(yáng)能電池性能。此外，已逐漸增大太陽(yáng)能電池的面積以獲得高效率。但是，在這種情況下， 由于太陽(yáng)能電池的接觸電阻增大，會(huì)帶來(lái)效率降低的問(wèn)題。
[0006] 太陽(yáng)能電池通過(guò)焊帶（ribbon)彼此連接以構(gòu)成太陽(yáng)能電池組。在這種情況下，電 極與焊帶之間的低粘著力可引起較大的串聯(lián)電阻并且降低轉(zhuǎn)化效率。此外，使用包含常規(guī) 含鉛玻璃質(zhì)的用于太陽(yáng)能電池電極的組合物制造的電極展現(xiàn)關(guān)于所述焊帶的膠粘強(qiáng)度不 足。以這一觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明人研發(fā)出一種能夠克服這些問(wèn)題的太陽(yáng)能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于太陽(yáng)能電池電極的組合物包含：銀粉、玻璃質(zhì) (glassfrit)和有機(jī)載體（organicvehicle)，其中所述玻璃質(zhì)包含元素祕(mì)（Bi)、蹄（Te) 和鉻（Cr)。
[0008] 鉻與碲的摩爾比可在I: 1到1 : 80范圍內(nèi)。
[0009] 以玻璃質(zhì)的總重量計(jì)，玻璃質(zhì)可進(jìn)一步包含5摩爾％到50摩爾％的元素鉛（Pb)。
[0010] 玻璃質(zhì)可進(jìn)一步包含至少一種選自以下各物的元素：鉛（Pb)、鋰（Li)、鋅（Zn)、鎢 (W)、磷（P)、硅（Si)、鎂（Mg)、銫（Ce)、鍶（Sr)、鉬（Mo)、鈦（Ti)、錫（Sn)、銦（In)、釩（V)、 鋇（Ba)、鎳（Ni)、銅（Cu)、鈉（Na)、鉀（K)、銻（Sb)、鍺（Ge)、鎵（Ga)、鈣（Ca)、砷（As)、鈷 (Co)、鋯（Zr)、錳（Mn)、鋁（Al)以及硼（B)。
[0011] 可由包含5重量％ (以重量計(jì)）到30重量％的氧化祕(mì)、40重量％到80重量％的 氧化碲、1重量％到15重量％的氧化鉻以及1重量％到50重量％的第四金屬氧化物的金屬 氧化物混合物制備玻璃質(zhì)。
[0012] 第四金屬氧化物可包含至少一種選自以下各物的金屬氧化物：氧化鉛、氧化鋰、氧 化鋅、氧化鶴、氧化磷、氧化娃、氧化鎂、氧化銫、氧化鎖、氧化鉬、氧化鈦、氧化錫、氧化銦、氧 化釩、氧化鋇、氧化鎳、氧化銅、氧化鈉、氧化鉀、氧化銻、氧化鍺、氧化鎵、氧化鈣、氧化砷、氧 化鈷、氧化錯(cuò)、氧化猛、氧化鋁以及氧化硼。
[0013] 第四金屬氧化物包括氧化鋰、氧化鋅以及氧化鎢，且玻璃質(zhì)是由包含5重量％到 30重量％的氧化鉍、40重量％到80重量％的氧化碲、1重量％到15重量％的氧化鉻、1重 量％到10重量％的氧化鋰、1重量％到10重量％的氧化鋅以及1重量％到10重量％的氧 化鎢的金屬氧化物混合物制備的。
[0014] 以金屬氧化物混合物的總重量計(jì)，第四金屬氧化物可包含15重量％到50重量％ 的氧化鉛（PbO)。
[0015] 所述組合物可包含60重量％到95重量％的銀粉、0. 5重量％到20重量％的玻璃 質(zhì)以及1重量％到30重量％的有機(jī)載體。
[0016] 玻璃質(zhì)的平均粒徑（D50)可為0. 1微米到10微米。
[0017]所述組合物可進(jìn)一步包含至少一種選自分散劑、觸變劑（thixotropicagent)、塑 化劑、粘度穩(wěn)定劑、消泡劑、顏料、紫外線穩(wěn)定劑（UVstabilizer)、抗氧化劑以及偶合劑的 添加劑。
[0018] 有機(jī)載體包含粘合劑樹(shù)脂，其中所述粘合劑樹(shù)脂的重均分子量（molecular weight，Mw)可為30, 000克/摩爾到200, 000克/摩爾。
[0019] 所述組合物的粘度為100, 000厘泊（cps)到500, 000厘泊。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種使用所述用于太陽(yáng)能電池電極的組合物形成 的太陽(yáng)能電池電極。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 用于太陽(yáng)能電池電極的組合物
[0023]根據(jù)本發(fā)明的用于太陽(yáng)能電池電極的組合物包含銀粉；包含元素鉍（Bi)、碲（Te) 和鉻（Cr)的玻璃質(zhì)；以及有機(jī)載體。所述組合物展現(xiàn)出關(guān)于將太陽(yáng)能電池彼此連接的焊帶 的極佳膠粘強(qiáng)度并且使串聯(lián)電阻（serialresistance，Rs)降到最小，由此提供極佳的填充 系數(shù)和轉(zhuǎn)化效率。
[0024] ⑷銀粉
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的用于太陽(yáng)能電池電極的組合物包含銀（Ag)粉作為導(dǎo)電粉末。銀粉 的粒度（particlesize)可為納米或微米級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，銀粉的粒度可為數(shù)十納米到數(shù)百 納米，或數(shù)微米到數(shù)十微米?；蛘?，銀粉可為具有不同粒度的兩種或多于兩種類型銀粉的混 合物。
[0026] 銀粉的形狀可為球形、片狀或非晶形的。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，銀粉的平均粒徑（averageparticlediameter)(D50)可為0? 1 微米到10微米，例如0. 5微米到5微米。在25°C下經(jīng)由超聲波處理使所述導(dǎo)電粉末分散 于異丙醇（isopropylalcohol，IPA)中3分鐘之后，可使用例如1064D型（西萊斯有限公 司（CILASCo.，Ltd.))測(cè)量平均粒徑。在這個(gè)平均粒徑范圍內(nèi)，組合物可提供低接觸電阻 和低線路電阻。
[0028] 以組合物的總重量計(jì)，銀粉的存在量可以為60重量％到95重量％。在這個(gè)范圍 內(nèi)，導(dǎo)電粉末可阻止由電阻增大而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)化效率降低。舉例來(lái)說(shuō)，所述導(dǎo)電粉末的存在量 可以為70重量％到90重量％。在一些實(shí)施例中，以組合物的總重量計(jì)，銀粉的存在量可以 為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％。
[0029] ⑶包含元素鉍（Bi)、碲（Te)和鉻（Cr)的玻璃質(zhì)
[0030] 玻璃質(zhì)用來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)電粉末與晶片或襯底之間的粘著力并且通過(guò)蝕刻抗反射層并 恪化銀粉以在發(fā)射極區(qū)域中形成銀晶粒（crystalgrains)，以便在電極衆(zhòng)料的烘烤過(guò)程期 間減小接觸電阻。另外，在燒結(jié)過(guò)程期間，玻璃質(zhì)被軟化并且使烘烤溫度降低。
[0031] 當(dāng)增大太陽(yáng)能電池的面積以提高太陽(yáng)能電池的效率時(shí)，會(huì)帶來(lái)太陽(yáng)能電池的接觸 電阻增大的問(wèn)題。因此，有必要在使串聯(lián)電阻（Rs)降到最小并且使開(kāi)路電壓（opencircus voltage，Voc)達(dá)到最大的同時(shí)，使對(duì)p-n結(jié)的影響降到最小。此外，由于隨著越來(lái)越多地 使用具有不同薄層電阻的各種晶片，烘烤溫度在廣泛范圍內(nèi)變化，故需要玻璃質(zhì)保證足夠 的熱穩(wěn)定性以經(jīng)受住廣泛范圍的烘烤溫度。
[0032] 太陽(yáng)能電池通過(guò)焊帶彼此連接以構(gòu)成太陽(yáng)能電池組。在這種情況下，太陽(yáng)能電池 電極與焊帶之間的低膠粘強(qiáng)度可導(dǎo)致電池分離或可靠性降低。
[0033] 在本發(fā)明中，為了確保太陽(yáng)能電池具有合意的電特性和物理特性（諸如轉(zhuǎn)化效率 和膠粘強(qiáng)度），使用包含元素鉍（Bi)、碲（Te)和鉻（Cr)的玻璃質(zhì)。
[0034] 在另一實(shí)施例中，鉻（Cr)與碲（Te)的摩爾比可在I: 1到1 : 80范圍內(nèi)。在這 個(gè)范圍內(nèi)，使用玻璃質(zhì)制造的太陽(yáng)能電池電極可展現(xiàn)關(guān)于焊帶的極佳膠粘強(qiáng)度和極佳的轉(zhuǎn) 化效率，同時(shí)保證低串聯(lián)電阻和接觸電阻。在一些實(shí)施例中，鉻與碲的摩爾比可在I: 1到 1 : 40范