本发明专利技术提供了用于在非织构化硅片上产生正面电极的方法，所述非织构化硅片在其正面上具有ARC层，其中所述正面电极由银浆印刷并焙烧而成，其中所述银浆包含(i)无机内容物，所述无机内容物包含(a)93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，(b)1-7重量％的至少一种玻璃料，(c)0-6重量％的至少一种固体无机氧化物，和(d)0-6重量％的至少一种在焙烧过程中能够形成固体无机氧化物的化合物，以及(ii)有机载体，其中在焙烧后的状态下，所述导电金属粉末与所述玻璃料加上固体无机氧化物之间的重量比大于13∶19。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
具有P型基板的常规的太阳能电池结构具有通常位于电池正面或照明面上的负极和位于背面上的正极。众所周知，落在半导体主体的p-n结上的适当波长的辐射充当外部能源以在该主体上产生电子-空穴对。存在于p-n结处的电势差导致空穴和电子朝相反方向跨过该结，从而产生能够向外部电路传送电力的电流。大多数太阳能电池采用已被金属化的硅片的形式，即具有可导电的金属接触。当前使用的大多数发电太阳能电池为硅太阳能电池。具体地讲，电极通过使用例如丝网印刷的方法由金属浆料制成。 P型硅太阳能电池的生产通常以硅片形式的P型硅基板开始，然后通过磷(P)等的热扩散在基板上形成反向导电性η型扩散层。三氯氧化磷(POCl3)通常被用作气体磷扩散源，其它液体源为磷酸等等。在没有任何具体修改的情况下，扩散层在硅基板的整个表面上形成。在P型掺杂剂的浓度等于η型掺杂剂的浓度处形成p-n结；具有靠近照明面的p-n结的常规电池具有介于O. 05和O. 5 μ m之间的结深。在形成该扩散层之后，通过用酸例如氢氟酸进行蚀刻而将过量的表面玻璃从表面的其余部分除去。接下来，在η型扩散层上通过例如等离子体CVD (化学气相沉积)的方法而形成厚度介于O. 05和O. I μ m之间的例如TiOx、SiOx、Ti0x/Si0x、或具体地讲SiNx或Si3N4的ARC层(抗反射涂层)。具有P型基板的常规的太阳能电池结构具有位于电池正面上的负栅电极和位于背面上的正极。通常通过在电池正面的ARC层上丝网印刷并干燥正面银浆(形成正面电极的银浆)来施加栅电极。通常以所谓的H图案对正面栅电极进行丝网印刷，所述图案包括(i)薄的平行指状线(收集器线)和(ii)与指状线垂直相交的两条母线。此外，将背面银或银/铝浆和铝浆丝网印刷(或某种其它施用方法)在基板的背面上，并继而进行干燥。通常首先将背面银或银/铝浆丝网印刷到硅片的背面上，从而形成两条平行母线或形成矩形(极耳)以用于焊接互连线(预焊接的铜带)。然后将铝浆印刷到裸露区域中，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，印刷银或银/铝浆。然后通常在带式炉中进行焙烧并持续1-5分钟的时段，从而使硅片达到700-900°C范围内的峰值温度。正面栅负极和背面正极能够按顺序焙烧或同时焙烧。通常将铝浆丝网印刷在硅片的背面上并将其干燥。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。该层通常称为背表面场(BSF)层。铝浆通过焙烧从干燥状态转化为铝背面正极。同时，将背面银或银/铝浆焙烧成银或银/铝背面正极。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金状态，并且实现电连接。铝电极占背面电极的大多数区域，这部分归因于需要形成P+层。在背面的部分(常常作为2-6mm宽的母线)上形成银或银/铝背面电极，以作为用于通过预焊接的铜带等来互连太阳能电池的电极。此外，在焙烧过程中，作为正面栅电极印刷的正面银浆烧结并渗透穿过ARC层，从而能够与η型层电连接。这种过程通常称为“烧透”。一些硅太阳能电池生产商采用非织构化硅片。后者可通过由熔融硅直接形成晶片来制备。例如，可通过直接由硅熔融物拉制成期望厚度的硅膜来制成，具体地讲，通过拉伸钨丝以受控速度通过熔融硅的坩埚以生成单张长薄片或拉伸通过八角形口模以生成随后被分成晶片的娃中空管。以这些方式制成的娃片具有非常光滑的前表面和后表面。在本说明书和权利要求书中使用术语“非织构化硅片”。它是指平均表面粗糙度Ra在O. 01-0. 15 μ m范围内的硅片。常规的硅片(通过从硅锭上切割而得到的分段锯切硅片)通常已采用使用NaOH或KOH以及润湿剂的碱处理法或使用HNO3和HF的组合的酸处理法而已被织构化，它们的特征在于具有通常在O. 5-1. 7μπι范围内的较高平均表面粗糙度Ra。鉴于此，非织构化硅片和常规的硅片的不同之处在于平均表面粗糙度Ra，而非在于晶片尺寸和晶片厚度；硅片的厚度通常在150-220 μ m的范围内，并且尺寸通常在100-250cm2的范围内。在本说明书和权利要求书中使用术语“平均表面粗糙度Ra”。它是指根据ISO标准4288 :1996(将滤波器的下限截止值设定为O. 0025mm，上限截止值设定为O. 8mm，带宽为300 I)采用轮廓曲线法测得的平均表面粗糙度Ra。可使用常规的轮廓曲线仪(例如，Taylor Hobson Talysurf Ultra II轮廓曲线仪,其配有2 μ m金刚石触针,采样长度为4mm,应用Gaussian滤波器)进行轮廓曲线测量。已发现包括非织构化硅片的硅太阳能电池的电效率可被提高，其中用于制造电池正面电极的银浆具有一定比例的银粉、玻璃料，以及任选存在的选自下列物质的化合物固体无机氧化物，以及在焙烧过程中能够形成固体无机氧化物的化合物。专利技术概述本专利技术涉及用于产生硅太阳能电池的正面电极的方法。相应地，还涉及用于生产包括所述正面电极的硅太阳能电池的方法。该方法包括以下步骤I.提供在其正面上具有ARC层的非织构化硅片，2.将银浆以正面电极图案印刷在非织构化硅片的正面上的ARC层上并将其干燥，以及3.焙烧已被印刷并干燥的银浆，其中所述银浆包含(i)无机内容物，所述无机内容物包含(a) 93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，(b) 1-7重量％的至少一种玻璃料，(c) 0-6重量％、优选1-6重量％的至少一种固体无机氧化物，和(d)0-6重量％的至少一种在步骤(3)的焙烧过程中能够形成固体无机氧化物的化合物，以及(ii)有机载体，其中在焙烧后的状态下，导电金属粉末与玻璃料加上固体无机氧化物之间的重量比大于13 19。专利技术详述在本专利技术方法的步骤(I)中，提供了在其正面上具有ARC层的非织构化硅片。非织构化硅片为通常用于生产硅太阳能电池的单晶或多晶硅片；其具有P型区域、η型区域和 P-n结。非织构化硅片在其正面上具有例如Ti0x、Si0x、Ti0x/Si0x，或具体地讲SiNx或Si3N4的ARC层。此类硅片为技术人员所熟知；为简明起见，参见“专利技术背景”部分。非织构化硅片可能已经具有常规的背面金属化，即具有如在上文的“专利技术背景”部分中所述的背面铝浆和背面银或背面银/铝浆。施用背面金属浆料可在正面负极完成前或完成后实施。背面浆料可被单独焙烧或共焙烧或甚至与在本专利技术方法的步骤(2)中印刷在ARC层上的正面银浆共焙烧。在本专利技术方法的步骤(2)中，银浆被印刷在非织构化硅片正面上的ARC层上。银浆为厚膜导电组合物，其包含有机载体和无机内容物，所述无机内容物包含(a)93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，(b) 1-7重量％的至少一种玻璃料，(c) 0-6重量％、优选1-6重量％的至少一种固体无机氧化物，和(d)0-6重量％的至少一种在本专利技术方法的步骤(3)的焙烧过程中能够形成固体无机氧化物的化合物。必要的是，银浆的无机内容物的组成使得在焙烧后状态下(在本专利技术方法的步骤(3)中的焙烧后)的导电金属粉末与玻璃料加上固体无机氧化物之间的重量比大于 13 19。出人意料地，如果所述重量比被满足，则存在电效率的最优化。在银浆的无机内容物不包含本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.21 US 61/253,5851.用于产生硅太阳能电池的正面电极的方法，包括以下步骤 .1.提供在其正面上具有ARC层的非织构化硅片， . 2.将银浆以正面电极图案印刷在所述非织构化硅片的正面上的ARC层上并将其干燥，以及 . 3.焙烧所述已被印刷并干燥的银浆， 其中所述银浆包含(i)无机内容物，所述无机内容物包含(a)93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，(b) 1-7重量％的至少一种玻璃料，(c)0-6重量％的至少一种固体无机氧化物，和(d) 0-6重量％的至少一种在步骤(3)的焙烧过程中能够形成固体无机氧化物的化合物，以及(ii)有机载体， 其中在焙烧后的状态下，所述导电金属粉末与所述玻璃料加上固体无机氧化物之间的重量比大于13 19。2.权利要求I的方法，其中所述银浆的无机内容物由下列组成(a)93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，(b) 1-7重量％的至少一种玻璃料，(c) 0-6重量％的至少一种固体无机氧化物，和(d) 0-6重量％的至少一种在步骤(3)的焙烧过程中能够形成固体无机氧化物的化合物，其中组分(a)-(d)的重量％的总和为100重量％。3.权利要求I的方法，其中所述银浆的无机内容物由下列组成(a)93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，(b) 1-7重量％的至少一种玻璃料，和(c) 0-6重量％的至少一种固体无机氧化物，其中组分(a)-(c)的重量％的总和为100重量％。4.权利要求I的方法，其中所述银浆的无机内容物由下列组成(a)93-95重量％的导电金属粉末，其包括90-100重量％的银粉，和(b) 5-7重量％的至少一种玻璃料，其中组分(a)和(b)的重量％的总和为100重量％。5.任一项前述权利要求的方法,其中所述至少一种玻璃料选自包含40-60重量％的PbO,5-15 重量 % 的 PbF2' 10-30 重量 % 的 Si02、0. 1-5 重量 % 的 Al203、2_8 重量 % 的 TiO2'O. 3-10重量％的Bi2O3和4-10重量％...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·杭，B·怀特勒，R·J·S·杨，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：
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