本发明专利技术公开了制备太阳能电池接触层以及由其制备的太阳能电池的配方和方法。本发明专利技术提供了包含前接触层、后接触层以及背接触层的太阳能电池。所述后接触层在烧成之前包含钝化层，在所述钝化层上施加包含铝和玻璃组分的膏，其中铝膏包含铝、另外任选的金属、玻璃组分和载体。后接触层在烧成之前包含钝化层，在所述钝化层上施加铝膏，其中所述铝膏包括铝、玻璃组分和载体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由铝源、至少一种其它金属的源和分散在有机体系中的玻璃料制成的铝导体配方。该配方可以烧透钝化层，由此允许在基于硅片的光电池的后侧面上使用钝化 层。该配方可以丝网印刷并且适合用于制造光伏元件，特别是太阳能电池的后侧接触层。
技术介绍
太阳能电池通常由半导体材料例如硅(Si)制成，它将太阳光转化成有用的电能。 太阳能电池接触层通常由薄的硅晶片制成，其中所必须的PN结通过将来源于合适磷源的 磷(P)扩散到P型Si晶片中来形成。在太阳光入射的硅晶片侧面上通常覆盖有抗反射涂 层(ARC)，以防止太阳光的反射损失。这种ARC增加了太阳能电池的效率。被称为前接触层 (front contact)的二维电极格栅图形连接到硅的N侧，而主要为铝(Al)构成的涂层连接 到硅的P侧(后接触层(back contact))。进一步地，被称为银背面接触层(rear contact) 的接触层(由银或者银_铝膏制成)被印刷且烧成在硅的P侧上，以能够使在太阳能电池 组中的一个电池电连接到下一个电池的接触端能够焊接。这些接触层都是从PN结到外部 负载的电出口。 硅晶片的后侧面通常包含Al膏，但是通常缺乏ARC。传统的后侧Al膏不能烧透典 型的ARC材料例如SiNSi02和Ti0相反地，在硅的前侧上烧透良好的膏不会形成背面场 (BSF)层，因此不适合用于太阳能电池后接触层。 因此，在现有技术中对既(1)可以烧透钝化层(SiNx或Si02或Ti02)又(2)可以 同时在硅的后侧面上实现BSF形成的后侧膏仍有改进的余地。 目前，典型的太阳能电池硅晶片的厚度为约200 300微米，并且发展趋势是更 薄的硅晶片。因为硅晶片的成本为电池制造成本的约60%，所以该产业正寻求甚至更薄 的晶片，接近150微米。当硅晶片厚度降低时，由于烧结应力所导致的电池弯曲的趋势 增加，这是由Al热膨胀系数(TCE) (232X10—7°C @20 300°C )和Si热膨胀系数(TCE) (26X10—7°C @20 300°C )之间的巨大差异而产生的。 减少硅晶片弯曲的已知方法包括减少在丝网印刷过程中的铝含量，其导致不完全 形成背表面场BSF层，并且为了达到相同的效果而需要更高的烧成温度。化学(酸)蚀刻 已经被用于去除在烧成铝膏之后所形成的A1-Si合金，这只是在制造工艺中导致额外成本 的另一个步骤。 另一种方法是采用添加剂以减少Al层和硅晶片之间的热膨胀失配。然而，缺点是背面钝化质量的降低以及伴随的太阳能电池性能的降低。通过将硅晶片的一部分背面用铝覆盖，这种部分覆盖被应用于星辰背表面场以抵消导致电池性能降低的弯曲。 最后，另一种减少或消除弯曲的传统方法是将制成的太阳能电池在烧成之后于几秒钟之内从室温降到_50°C。利用Al-Si膏基体的塑性变形，极大地消除弯曲，但这也意味着额外的工艺步骤，并且存在由于热应力而破损的高风险。 因此，光伏产业中需要一种太阳能电池接触层中形成足够BSF层的低弯曲、高性5能的铝膏、制备所述接触层的方法以及也可以烧透钝化层的Al膏。
技术实现思路
本专利技术提供了一种包含硅晶片负载的后接触层的光电池，所述后接触层包含至少部分覆盖有烧成后的后侧膏的钝化层，所述后侧膏包含铝和玻璃组分。本专利技术的进一步实施方式是一种光电池，其包含 (a)前接触层，所述前接触层包含在其上施加银膏的钝化层，所述银膏在烧成之前 包含银、玻璃组分和载体；以及 (b)后接触层，所述后接触层包含在其上施加铝膏的钝化层，所述铝膏在烧成之前 包含铝、玻璃组分和载体。本专利技术的另一实施方式包括制造光电池的方法，其包括 (a)提供具有第一侧面和第二侧面的硅晶片； (b)将磷源施加在所述硅晶片的第一侧面上； (c)烧成所述晶片以在所述硅晶片的第一侧面上形成含磷玻璃层； (d)从所述硅晶片的第一侧面上去除所述含磷玻璃层的至少一部分； (e)磨光所述硅晶片的第二侧面； (f)将钝化层施加在所述晶片的第一侧面和第二侧面上； (g)将银膏施加在所述第一侧面上，该银膏在烧成之前包含银、玻璃组分和载体； (h)将铝膏施加在所述第二侧面上，该铝膏在烧成之前包含铝、玻璃组分和载体， 其中(g)和(h)可以以任何顺序进行，以及 (i)将所述晶片烧成足以将银粘附在所述前侧面上以及将铝粘附在所述后侧面上 的一段时间和温度，由此形成前接触层和后接触层。 本专利技术的另一实施方式提供一种厚膜膏组合物，其包含约40 约80wt^的铝以 及约0. 1 约50wt^的银。 最后，本专利技术的实施方式是一种包含后接触层的太阳能电池，其中所述后接触层 在烧成之前包含厚膜膏组合物，该厚膜膏组合物包含约40 约80wt^的铝和约0. 1 约 50wt^的银。 本文所述的膏可以用于形成在除了太阳能电池以外的应用中，以及使用其它衬底 例如玻璃、陶瓷、搪瓷、氧化铝和金属芯部衬底中的导体。例如，本专利技术的实施方式是包括含 铝、玻璃组分和至少一种其它金属的电路的装置，所述至少一种其它金属选自以下金属所 组成的组钯、银、钼、金、硼、镓、铟、锌、锡、锑、镁、钾、钛、钒、镍、铜以及它们的组合，其中所 述装置选自以下所组成的组MCS加热器、LED照明设备、厚膜混合电路、燃料电池系统和汽 车用电子设备。 本专利技术的组合物和方法通过如下方式克服现有技术的缺点，即通过使后接触层组 分，通常是硅与铝之间的相互作用、结合和接触形成最优化，并且允许使用后接触层钝化 层，这使太阳能电池的效率进一步改进。 本专利技术的前述和其他特征将在下文更全面地进行描述，并且在权利要求中特别指 出，以下说明书详细阐述了本专利技术的一些示例性实施方式，但是，这些实施方式只是表示了 本专利技术的原则可以被应用的几个不同的方式。附图说明 图1A-1E提供了简要说明制造半导体器件的工艺流程图。图1A-1E所示的标号说 明如下。 10:p-型硅衬底 20 :n-型扩散层 30 :前侧钝化层/抗反射涂层(例如SiNx、 Ti02、 Si02膜) 35 :后侧钝化层(例如SiNx、 Ti02、 Si02膜) 40 :P+层(背面场，BSF) 60:在后侧面上形成的铝-(16-金属)膏 61 :显示烧透钝化层和BSF形成的烧成后铝-(16-金属)背电极 70 :在后侧面上形成的银或银/铝膏 71 :(通过烧成后侧面银膏所获得的)银或银/铝背电极 80 :在银铝后侧膏或电极中的间隙 500 :在前侧面上形成的银膏 501 :在烧透ARC之后的银前电极具体实施例方式本专利技术主要涉及包含铝和玻璃，或者铝、玻璃和至少一种其它金属的导电膏配方， 其适用于包括硅半导体器件的各种应用例如光电池(PV)，通常被称作为太阳能电池。特别 是，它是关于用于形成太阳能电池的厚膜电极的导电组合物，即膏。本专利技术进一步涉及Al 导电厚膜组合物以实现烧透硅太阳能电池中的后侧ARC。 ARC可以包括SiNx、Si02或Ti02中 的任何一种或所有，并且还用作钝化层。术语ARC和钝化层将在本文中互换适用。该 配方通常可以丝网印刷且适用于光电池，然而，可以使用其它工艺例如喷雾、热熔印刷、压 印、喷墨印刷以及带层压技术(t即e lamination technique)，使用合适改性的有机物。本 专利技术将能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电池，其包含硅晶片负载的后接触层，所述后接触层包含至少部分覆盖有烧成后的后侧膏的钝化层，其中，在烧成之前所述膏包含铝和玻璃组分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-8-29 11/846,552一种光电池，其包含硅晶片负载的后接触层，所述后接触层包含至少部分覆盖有烧成后的后侧膏的钝化层，其中，在烧成之前所述膏包含铝和玻璃组分。2. 根据权利要求1所述的光电池，其中，所述铝膏进一步包含选自由以下金属所组成 的组中的至少一种其它金属钯、银、钼、金、硼、镓、铟、锌、锡、锑、镁、钾、钛、钒、镍、铜以及 它们的组合。3. 根据权利要求1所述的光电池，其中，不超过约10%的所述后接触层的面积覆盖有 烧成后的铝膏。4. 根据权利要求1所述的光电池，其中，所述后侧膏在烧成之前包含a. 约40 约80wt^的铝；b. 约0. 5 约10wt^的玻璃；以及c. 约15 约40wt^的有机载体。5. 根据权利要求4所述的光电池，其中，所述后侧膏进一步包含约0. 1 约50wt^的银。6. 根据权利要求5所述的光电池，其中，所述后侧膏在烧成之前包含a. 约60 约80wt^的铝；b. 约0. 5 约8wt^的玻璃；c. 约1 约25wt^的银；以及d. 约15 约40wt^的有机载体。7. 根据权利要求4所述的光电池，其中，所述后侧膏进一步包含约1 约50wt %的铜。8. 根据权利要求7所述的光电池，其中，所述后侧膏在烧成之前包含a. 约60 约80wt^的铝；b. 约0. 5 约8wt^的玻璃；c. 约3 约15wt^的铜；以及d. 约15 约40wt^的有机载体。9. 根据权利要求4所述的光电池，其中，所述后侧膏进一步包含约1 约50wt^的镍。10. 根据权利要求4所述的光电池，其中，所述后侧膏进一步包含约1 约50wt^的镁。11. 根据权利要求1所述的光电池，其中，所述玻璃组分包含铅和镉中的至少一种。12. 根据权利要求1所述的光电池，其中，所述玻璃组分基本上没有铅和镉。13. 根据权利要求1所述的光电池，其中，所述铝膏进一步包含选自以下陶瓷颗粒所组 成的组中的陶瓷颗粒Si02、 ZnO、 MgO、 Zr02、 Ti02、 A1203、 PbO、 Bi203、 V205、 Mo03、 W03、 Sb203、 SnO、 111203、锂蒙脱石、滑石、高岭土、绿坡缕石、膨润土、绿土、石英、云母、长石、钠长石、正长 石、钙长石、硅石以及它们的组合。14. 一种光电池，包括a.前接触层，所述前接触层在烧成之前包含i. 钝化层；ii. 在所述钝化层上施加的银膏，该银膏包含，1. 银；，2. 玻璃组分；禾口[3.载体，以及b.后接触层，所述后接触层在烧成之前包含i. 钝...
【专利技术属性】
技术研发人员：纳扎拉利麦钱特，阿齐兹S谢克，斯里尼瓦桑斯里德哈兰，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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