铝浆及其在硅太阳能电池生产中的用途制造技术

本发明专利技术描述了包含球状和结核状的粒状铝以及有机载体的铝浆，以及它们在形成硅太阳能电池的ｐ型铝背面电极时的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铝浆以及它们在硅太阳能电池生产中的用途，S卩，在硅太阳能电池的 铝背面电极和相应的硅太阳能电池的生产中的用途。专利技术
技术介绍
常规的具有ρ型基底的太阳能电池结构具有通常位于电池正面或光照面上的负 极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该 半导体中产生电子-空穴对的外部能源。在p-n结处存在电势差，这导致空穴和电子以相 反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流。大部分太阳能电池为 金属化的硅片形式，即具有导电的金属触点。在形成硅太阳能电池期间，一般将铝浆丝网印刷在硅片的背面上并将其干燥。然 后将硅片在高于铝熔点的温度下焙烧以形成铝硅熔体，随后在冷却阶段期间形成掺入有铝 的外延生长的硅层。该层一般被称为背表面场(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转化效率。目前所用的太阳能发电电池大多为硅太阳能电池。在大规模的生产中，工艺流程 一般要求实现最大程度的简化和尽量降低制造成本。具体地讲，电极通过使用诸如丝网印 刷之类的方法由金属浆料制成。这种制备方法的实例结合附图说明图1描述如下。图IA示出了 ρ-型硅基板10。在图IB中，反向导电型的η-型扩散层20通过磷(P)等的热扩散而形成。通常将 三氯氧化磷(POCl3)用作气体磷扩散源，其他液体源为磷酸等。在不存在任何特定改性下， 在硅基板10的整个表面上形成扩散层20。形成p-n结，其中ρ-型掺杂剂的浓度等于η-型 掺杂剂的浓度。具有靠近光照面的P-n结的常规电池具有介于0. 05和0. 5 μ m之间的结深。在形成了该扩散层之后，通过用某种酸诸如氢氟酸进行蚀刻而将多余的表面玻璃 从表面的其余部分上除去。接着，以图ID所示的方式，通过例如等离子体化学气相沉积(CVD)工艺，将减反射 涂层(ARC) 30形成在η型扩散层20上至介于0. 05和0. 1 μ m之间的厚度。如图IE所示，将用于正面电极的正面银浆(形成正面电极的银浆)500丝网印刷 在减反射涂层30上并随后进行干燥。此外，接着将背面银或银/铝浆70和铝浆60丝网印 刷(或一些其他施用方法)在基板的背面上并相继进行干燥。通常，首先将背面银或银/ 铝浆丝网印刷到硅上而作为两个平行条(母线)或作为准备用于焊接互连条(预焊接的铜 带)的矩形(突出部)，然后将铝浆印刷在裸露的区域中，与背面银或银/铝略微重叠。在 一些情况下，在印刷了铝浆之后进行银或银/铝浆的印刷。然后通常在带式炉中进行焙烧， 持续1至5分钟的时间，使硅片达到700至900°C范围内的峰值温度。正面电极和背面电极 可依次焙烧或共焙烧。因此，如图IF所示，在焙烧过程中，源自浆料的熔融铝将硅溶解，然后在冷却之后 形成从硅基板10外延生长的共晶层，从而形成包含高浓度铝掺杂剂的P+层40。该层一般 被称为背表面场(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转化效率。一般在该外延层的表面上存在薄的铝层。通过焙烧将铝浆由干燥状态60转化成铝背面电极61。同时焙烧背面银或银/铝 浆70，变成银或银/铝背面电极71。焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈合 金状态并且还被电连接。铝电极占据背面电极的大部分区域，这部分地是由于需要形成P+ 层40。银或银/铝背面电极在部分背面上形成为电极(通常作为2-6mm宽的母线)，用于 借助预焊接的铜带等互连太阳能电池。此外，正面银浆500在焙烧期间烧结并穿透减反射 涂层30，从而能够电接触η-型层20。这类方法一般被称作“烧透”。这种烧透状态在图IF 的层501中显而易见。如上所述的此类铝浆已在许多专利申请中，例如在US-A-2007/0079868中有所公 开。在后一专利申请中公开了铝浆中所含的铝粉可以包括雾化铝。铝可以在空气或惰性气 氛中雾化。由硅片制成并具有铝背面电极的硅太阳能电池为硅/铝双金属条并且可以表现 出所谓的弯曲行为。弯曲是不可取的，因为这可能引起太阳能电池破裂和损坏。弯曲还会 引起与硅片加工相关的问题。在加工过程中，通常利用自动处理设备以吸盘提升硅片，而在 过度弯曲的情况下吸盘可能无法可靠地工作。光伏行业内对弯曲度的要求通常为太阳能电 池挠度< 1.5mm。解决弯曲现象是一大难题，对于由以下硅片制成的硅太阳能电池而言尤 其如此大和/或薄的硅片，例如厚度小于180 μ m(具体地讲，在120至小于180 μ m的范围 内)并且面积在大于250至400cm2范围内的硅片。专利技术概述本专利技术涉及用于形成硅太阳能电池的ρ型铝背面电极的铝浆(铝厚膜组合物)。 其还涉及形成铝浆和在硅太阳能电池的生产中使用铝浆的方法以及硅太阳能电池自身。本专利技术涉及铝浆，其包含粒状铝、有机载体和任选的一种或多种玻璃料组合物， 其中粒状铝包含30至90重量％ (重量百分比)的球状铝粉和10至70重量％的结核状 (不规则形状)铝粉，所述重量％按球状铝粉和结核状铝粉的总和计。本专利技术还涉及形成硅太阳能电池的方法和硅太阳能电池自身，其利用具有ρ型区 和η型区以及p-n结的硅片，所述方法包括将本专利技术的铝浆施用(具体地讲丝网印刷)到 硅片背面上，并且焙烧印刷的表面，从而使硅片达到700至900°C范围内的峰值温度。附图简述图1为工艺流程图，示出了示例性的硅太阳能电池制造过程。图1中所示的附图标号说明如下。10 :p-型硅片20 :n-型扩散层30 减反射涂层，例如 SiNx、Ti0x、Si0x40 :p+ 层(背表面场，BSF)60 在背面上形成的铝浆61 铝背面电极(通过焙烧背面铝浆获得)70 在背面上形成的银或银/铝浆71 银或银/铝背面电极(通过焙烧背面银或银/铝浆获得)500 在正面上形成的银浆501 银正面电极(通过焙烧正面银浆获得)图2A-D说明了制造方法，所述方法使用本专利技术的导电铝浆来制造硅太阳能电池。 图2中所示的附图标号说明如下。102硅基板(硅片)104受光表面侧电极106用于第一电极的浆料组合物108用于第二电极的导电浆料110 第一电极112 第二电极专利技术详述现已发现，含有如上指定的具体重量比的球状铝粉和结核状铝粉的铝厚膜组合物 在用之制成的硅太阳能电池的弯曲和电性能方面表现出良好和均衡的整体性能。使用所述 新型铝厚膜组合物生产硅太阳能电池的铝背面电极可使硅太阳能电池不仅表现出低弯曲 行为和良好的电性能，还可降低甚至消除铝背面电极和硅片基板之间粘附力损失的趋势。 铝背面电极和硅片基板之间的良好粘附力将使硅太阳能电池的耐久性或使用寿命延长。还 有利的是，使用本专利技术的铝浆获得的Al-Si共晶层和背表面场的厚度非常均勻。本专利技术的铝浆包含粒状铝和有机载体(有机介质)，其中粒状铝包含30至90重 量％的球状铝粉和10至70重量％的结核状铝粉，所述重量％按球状铝粉和结核状铝粉的 总和计。在一个实施方案中，球状铝粉加上结核状铝粉的总和占粒状铝的90重量％以上。 在另一个实施方案中，其占粒状铝的100重量％。粒状铝可由铝或铝合金构成，所述铝合金具有一种或多种其他金属，例如锌、锡、 银和镁。就铝合金而言，铝含量为例如99. 7重量％至小于100重量％。如前文所述，粒状铝包含30至90重量％的球状铝粉和10至70重量％的结核状 铝粉，所述重量％是按球本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种包含粒状铝和有机载体的铝浆，所述有机载体包含一种或多种有机溶剂，其中所述粒状铝包含３０至９０重量％的球状铝粉和１０至７０重量％的结核状铝粉，所述重量％是按所述球状铝粉和所述结核状铝粉的总重量之和计的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·布伦纳，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US