太陽電池電極用的組合物和使用其制造的電極的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請案的交叉參考
[0002] 本申請案主張2014年4月10日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局申請的第10-2014-0043088號 韓國專利申請案的權(quán)益，所述申請案的全部揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實施例涉及太陽電池電極的組合物和使用所述組合物而制造的電極。更 明確地說，本發(fā)明的實施例涉及可通過絲網(wǎng)印刷以細(xì)線寬印刷在襯底上且提供優(yōu)良轉(zhuǎn)換效 率的太陽電池電極用的組合物和使用所述組合物而制造的電極。
【背景技術(shù)】
[0004] 太陽電池使用將陽光的光子轉(zhuǎn)換為電力的p_n結(jié)（p-njunction)的光伏效應(yīng)而 產(chǎn)生電力。在太陽電池中，前電極和后電極形成在分別具有P_n結(jié)的半導(dǎo)體晶片或襯底的 上表面和下表面上。接著，p-n結(jié)處的光伏效應(yīng)由進(jìn)入半導(dǎo)體晶片的陽光誘發(fā)，且由p-n結(jié) 處的光伏效應(yīng)產(chǎn)生的電子經(jīng)由電極而將電流提供到外部。太陽電池的電極通過對電極組合 物進(jìn)行涂覆、圖案化和烘烤而形成在晶片上。
[0005] 一般來說，在襯底上印刷太陽電池電極用的組合物的方法可劃分為凹版膠印 (gravureoffsetprinting)和絲網(wǎng)印刷。明確地說，重要的是使用可按細(xì)線寬和高的高寬 比印刷在襯底上的太陽電池電極的組合物。凹版膠印受組合物的粘度、干燥度和粘著力顯 著影響，且絲網(wǎng)印刷受流變性或觸變性顯著影響。
[0006] 第2011-0040713A號韓國專利公開揭示一種組合物，其整平等級（leveling level)和觸變性是使用增塑劑來調(diào)整以實現(xiàn)窄線寬和高的高寬比。第2010-0069950A號韓 國專利公開揭示凹版膠印，其使用用于雙層電極的具有高玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg)的粘合劑以 便實現(xiàn)高的高寬比。第2007-0055489A號韓國專利公開提出使用銀（Ag)粉末以控制觸變 性（thixotrophy，TI)。然而，仍難以按細(xì)線寬和高的高寬比實現(xiàn)所印刷的圖案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個方面涉及一種太陽電池電極用的組合物，其包含導(dǎo)電粉末、玻璃料、 有機載體以及表面張力改性劑，其中所述表面張力改性劑具有范圍為40mN/m到65mN/m的 表面張力，且所述組合物具有3到10的觸變指數(shù)（thixotropicindex，TI)，如以下方程式 1所表示：
[0008][方程式1]
[0009] TI=(lOrpm下的粘度/lOOrpm下的粘度）
[0010] 在方程式1中，所述觸變指數(shù)是通過代入使用旋轉(zhuǎn)粘度計以14號心軸在每一rpm(轉(zhuǎn)/分）下且在23°C下測量的粘度值來計算。
[0011] 所述表面張力改性劑可包含選自由以下各者組成的群組的至少一種化合物：乙二 醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇（1， 5-pentandiol)、碳酸丙稀醋（propylenecarbonate)、甲酰胺、丙三醇和糠醛。
[0012] 所述組合物可包含：50重量％到90重量％的所述導(dǎo)電粉末；1重量％到15重量％ 的所述玻璃料；5重量％到40重量％的所述有機載體；以及0. 1重量％到40重量％的所述 表面張力改性劑。
[0013] 所述導(dǎo)電粉末可包含選自由以下各者組成的群組的至少一種金屬粉末：銀（Ag)、 金（Au)、鈀（Pd)、鉑（Pt)、銅（Cu)、鉻（Cr)、鈷（Co)、鋁（A1)、錫（Sn)、鉛（Pb)、鋅（Zn)、鐵 (Fe)、銥（Ir)、鋨（Os)、銠（Rh)、鎢（W)、鉬（Mo)、鎳（Ni)和氧化銦錫（IT0)。
[0014] 所述玻璃料可包含含鉛的玻璃料、無鉛的玻璃料或其混合物。
[0015] 所述玻璃料可具有0. 1微米到5微米的平均粒徑（D50)。
[0016] 所述組合物可還包含選自由以下各者組成的群組的至少一種添加劑：分散劑、觸 變劑、增塑劑、粘度穩(wěn)定劑、消泡劑、顏料、UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑和偶聯(lián)劑。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種由所述太陽電池電極用的組合物制造的太陽電 池電極。
【附圖說明】
[0018] 圖1說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的太陽電池的示意圖。
[0019] 附圖標(biāo)記：
[0020] 100:襯底
[0021] 101:p層
[0022] 102:n層
[0023] 210:后電極
[0024] 230:前電極
【具體實施方式】
[0025] 太陽電池電極用的組合物
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的太陽電池電極用的組合物包含導(dǎo)電粉末（A)、玻璃料（B)、有機載體 (C)以及表面張力改性劑（D)，且可通過絲網(wǎng)印刷以細(xì)線寬印刷在襯底上。此外，使用所述 組合物而制造的太陽電池電極展現(xiàn)優(yōu)良轉(zhuǎn)換效率。
[0027] 現(xiàn)將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的太陽電池電極用的組合物的每一組分。
[0028] ⑷導(dǎo)電粉末
[0029] 作為導(dǎo)電粉末，可使用具有導(dǎo)電性的任何有機或無機粉末。所述導(dǎo)電粉末可包含 銀（Ag)、金（Au)、鈀（Pd)、鉑（Pt)、銅（Cu)、鉻（Cr)、鈷（Co)、鋁（A1)、錫（Sn)、鉛（Pb)、鋅 (Zn)、鐵（Fe)、銥（Ir)、鋨（Os)、銠（Rh)、鎢（W)、鉬（Mo)、鎳（Ni)或氧化銦錫（IT0)粉末。 這些導(dǎo)電粉末可以單獨使用或其中兩種或兩種以上組合起來使用。在一個實施例中，所述 導(dǎo)電粉末包含銀（Ag)粉末，且可還包含鎳（Ni)粉末、鈷（Co)粉末、鐵（Fe)粉末、鋅（Zn) 粉末或銅（Cu)粉末。
[0030] 所述導(dǎo)電粉末可具有0. 1微米到10微米的平均粒徑（D50)。在一個實施例中，所 述導(dǎo)電粉末可具有〇. 2微米到7微米的平均粒徑。在另一實施例中，所述導(dǎo)電粉末可具有 0.5微米到5微米的平均粒徑。
[0031] 以所述組合物的總重量計，所存在的所述導(dǎo)電粉末的量可為50重量％到90重 量％。在一個實施例中，所存在的所述導(dǎo)電粉末的量可為70重量％到90重量％。在這個 范圍內(nèi)，所述導(dǎo)電粉末可防止因電阻提高而引起的轉(zhuǎn)換效率降低以及防止因所述有機載體 的量的相對減少而引起難以形成膏狀物，同時將適當(dāng)分散性、流動性和印刷適性提供給所 述組合物。
[0032] ⑶玻璃料
[0033] 所述玻璃料用于增強所述導(dǎo)電粉末與晶片之間的粘著。且所述玻璃料用于通過蝕 刻抗反射層和在所述電極用的組合物的烘烤工藝期間使銀粉末熔融以便降低接觸電阻而 在發(fā)射極區(qū)域中形成銀晶粒。此外，在所述烘烤工藝期間，所述玻璃料軟化且降低烘烤溫 度。
[0034] 當(dāng)增大太陽電池的面積以便提高太陽電池效率時，可存在太陽電池接觸電阻提高 的問題。因此，有必要將串聯(lián)電阻（Rs)與對p-n結(jié)的影響兩者減到最小。此外，因為烘烤 溫度由于具有不同薄層電阻的各種晶片的增加的使用而在廣泛范圍內(nèi)變化，所以希望所述 玻璃料確保足夠的熱穩(wěn)定性以耐受廣泛范圍的烘烤溫度。
[0035] 所述玻璃料可為通常用于此項技術(shù)中的太陽電池電極用的組合物中的含鉛的玻 璃料和無鉛的玻璃料中的至少一者。
[0036] 在一個實施例中，所述玻璃料可包含選自由以下各者組成的群組的至少一種金 屬氧化物：氧化鉛、氧化娃、氧化蹄、氧化祕、氧化鋅、氧化硼、氧化鋁、氧化鶴和其組合。 舉例來說，所述玻璃料可包含選自由以下各者組成的群組的至少一者：氧化鋅_氧化硅 (Zn〇-Si02)、氧化鋅-氧化硼-氧化硅（Zn0-B203-Si02)、氧化鋅-氧化硼-氧化硅-氧 化錯（Zn0-B203-Si02-Al203)、氧化祕-氧化娃（Bi203-Si02)、氧化祕-氧化棚-氧化娃 (Bi203-B203-Si02)、氧化祕-氧化棚-氧化娃-氧化錯（Bi203-B203-Si02-Al203)、氧化祕-氧 化梓 -氧化棚_氧化娃（Bi203-Zn0_B203-Si02)、氧化祕-氧化梓-氧化棚-氧化娃-氧化錯 (Bi203-Zn0-B203-Si02_Al203)玻璃料等。
[0037] 通過此項技術(shù)中已知的任何典型方法，可從這些金屬氧化物制備玻璃料。舉例來 說，可按預(yù)定比混合所述金屬氧化物。可使用球磨或行星磨來進(jìn)行混合。在900°C到1300°C 下將混合物熔融，接著驟冷到25°C。接著，使用盤磨、行星磨等而使所獲得的生成物經(jīng)受粉 碎，進(jìn)而制備玻璃料。
[0038] 所述玻璃料可具有球形或非晶形。
[0039] 所述玻璃料可具有0. 1微米到5微米的平均粒徑D50。
[0040] 所述玻璃料可為任何市售的產(chǎn)品，或可通過選擇性地使（例如）二氧化硅（Si02)、 氧化鋁（A1203)、氧化硼（B203)、氧化祕（Bi203)、氧化鈉（Na20)、氧化鋅（ZnO)等恪融而制備， 以便具有所要組成。
[0041] 以所述組合物的總重量計，所存在的所述玻璃料的量可為1重量％到15重量％。 在一個實施例中，以所述組合物的總重量計，所存在的所述玻璃料的量可為2重量％到10 重量％。在這個范圍內(nèi)，所述玻璃料可將適當(dāng)分散性、流動性和印刷適性提供給所述組合 物。
[0042] (C)有機載體
[0043]所述有機載體通過與太陽電池電極用的組合物的無機組分進(jìn)行機械混合而將適 用于印刷的粘度和流變特性賦予所述組合物。
[0044]所述有機載體可為用于太陽電池電極組合物中的任何典型有機載體，且可包含粘 合劑樹脂、溶劑等。
[0045]所述粘合劑樹脂可選自丙烯酸酯樹脂或纖維素樹脂。乙基纖維素通常用作粘合 劑樹脂。此外，粘合劑樹脂可選自乙基羥乙基纖維素、硝化纖維素、乙基纖維素樹脂與酚樹 脂的摻合物、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 月旨、木松香、醇的聚甲基丙烯酸酯等。
[0046]所述溶劑可選自由以下各者組成的群組：例如，己烷、甲苯、乙基溶纖劑、環(huán)己酮、 丁基溶纖劑、丁基卡必醇（二乙二醇單丁醚）、二丁基卡必醇（二乙二醇二丁醚）、丁基卡必 醇乙酸醋（二乙二醇單丁醚乙酸醋）、丙二醇單甲醚、己二醇（hexyleneglycol)、貓品醇、 酯醇（texanol)、甲乙酮、芐醇、y-丁內(nèi)醋、乳酸乙酯和其組合。
[0047]在一個實施例中，基于組合物的總重量，所述有機載體可包含2. 5重量％到37. 5 重量％的所述黏合劑樹脂和余量的所述溶劑。更具體地說，基于組合物的總重量，所述黏合 劑樹脂可以以下量存在：2. 5重量％到35重量％，例如2. 5重量％到30重量％、5. 5重量％ 到28重量％、6. 4重量％到23重量％、7. 5重量％到21重量％或7. 5重量％到20重量％。 并且基于組合物的總重量，所述溶劑可以余量存在或是以2. 5重量％到37. 5重量％的量存 在。在這個范圍內(nèi)，所述有機載體可提供適當(dāng)?shù)牧髯兲匦院陀∷⑦m性。
[0048]在一實施例中，所述黏合劑樹脂的含量