导电组合物和用于太阳能电池片的导电组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种导电组合物，包含导电功能混合物，由金属与金属氧化物组成，金属氧化物做为填充材料，金属做为主体；外层部，大致上覆盖于至少部分填充材料的部分表面上，其中外层部至少包含银或铜。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一导电组合物，尤其涉及一种用于太阳能电池的导电组合物及其制造方法。
技术介绍
太阳能电池通过半导体材料将太阳的辐射能转变为电能。太阳能电池的结构主要包括光电转化层，此光电转化层通过由P型半导体材料及N型半导体材料所形成的PN接面(PN junction)所构成。当太阳光照射到光电转化层上时，此光电转化层吸收太阳光中与半导体材料相对应波段的光，使光能以产生电子-电洞对之形式转变为电能，从而实现光电转换，并对外接于P型半导体材料层及N型半导体材料层的金属引线的负载供电。太阳能电池是利用光伏效应，将太阳光能转换为电能的半导体组件，基本上任何 半导体的二极管皆可将光能转换成电能。太阳能电池产生电能是基于光导效应与内部电场两因素。因此，选择太阳能电池材料时，必须考虑其材料的光导效应及如何产生内部电场。太阳能电池性能的高低主要以光电之间的转换效率来评断。而影响转换效率的因子包含太阳光强度、温度；材料的阻值与基质的质量、缺陷密度；pn接面的浓度、深度；表面对光反射率大小；金属电极线宽、线高、接触电阻。故而对各种影响因子须严密控制才得以制造出具有高转换效率的太阳电池。转换效率与制作成本为现今制造太阳能电池的主要考虑。目前市场上的太阳能电池产品，以硅为原料的太阳能电池市占率为大宗。依晶体结构分类，分别为单晶太阳能电池、复晶太阳能电池以及非晶型太阳能电池等三种。以转换效率而言，目前仍以单晶硅太阳能电池为较高，约为24%的转换效率，复晶硅则近似次的约为19%，非晶型硅则约为11%左右。使用其它化合物半导体来做为光电转换基板，例如III-V族的砷化镓(GaAs)，转换效率则可高达26%以上。如何提高其能量转换效率、降低硅晶圆厚度，亦是太阳能电池技术发展的主轴。关于晶圆厚度问题，习知技术上可利用一种雷射烧结电极制程(Laser-Fired Contact, LFC)技术，除可让电池厚度降至37 μ m以下，其效率并可达20%。其步骤大略为在太阳能电池的背表面上，利用蒸镀方式制作铝层与形成钝化层，经过雷射光打穿铝层以形成导电接点。雷射烧结方法可以有效地解决原先电能流失的问题，并且利用雷射烧结接点技术，不需要利用传统昂贵的微影、蚀刻技术于硅晶板背面的钝化层中形成洞图案，以容纳铝质电极。此外，为了将太阳能电池所产生的电流导引出来成为可用的电能，半导体基材的两端还须形成金属电极来将电流导至外部的电流负载端。然，基材受光面(即正面)的金属电极会挡住受光面而阻碍太阳光的吸收，故太阳能电池的正面金属电极面积越小越好，以增加太阳能电池的受光区域。故此，现今一般的金属电极主要是利用网印技术在太阳能电池的两正反面印制出网状电极结构。所谓的网印电极备制，即系利用网印的方法，把导电金属浆料(如银胶)依照所设计的图形印刷在已经过掺杂的硅基材上，并在适当的烧结条件下将导电金属浆料中的有机溶剂挥发，使金属颗粒与表面的硅形成硅合金，形成硅材的间良好的奥姆接触，进而成为太阳能电池的正反面金属电极。但是，过细的电极网线易造成断线，或使其电阻升高而降低了太阳能电池的转换效率，故如何达到细线化又不降低电池整体的发电效率便为此领域的技术重点。一般而言，金属电极的膜厚约为10 25微米(um)，而正面金属的网线(finger line)宽度约为120 200um。以此类技术来制作太阳能电池电极有自动化、高产能及成本低的优点。而先前技术导电胶的成分易结成大团块，而不易穿过网版印刷的网孔或成网版破坏。此外，就一般太阳能电池硅基材而言(即非受光面)，其背部电极结构包含了银电极部分(网线电极部分)与铝电极部分(及上述的背部电场部分)。目前一般业界作法是先在硅基材10的背面先用网印方式印上银电极11图形，之后在于其上形成铝电极12层，如图I所示。由于铝的可焊性很差，无法以直接焊接方式将各太阳能电池模块连结，故一般业者会使用数条焊接带20焊在太阳能电池背部部分的银电极11区域上，使各发电模块间彼此电性连结整合。在图I结构中，银电极-硅基材接口 30以及铝电极-硅基材接口 50会于烧结过程中会形成共晶层而使其紧密接合。然而，银与铝之间不易形成共晶结构，其银电极-铝电极接口 40处易发生剥离现象，使得银电极与铝电极间产生裂隙让太阳能电池整体性能下降。故此，除了转换效率测试外，太阳能电池模块于制成后还须于背部进行焊接带 10的拉力测试以及银电极-铝电极接口 40的剥离测试，以确保模块背部结构的稳固。综上所言，可知除了形成PN接面的半导体基材外，制作太阳能电池最主要的材料就是导电组合物的部分。目前习知技术中的导电组合物都是由金属粉末(特别是银粉)、玻璃熔块、有机载体、以及添加剂(additive)等原料所组成。其成分、含量、比例、制程参数等都会影响到最后电极产物的性能。以背面金属电极为例，除了上述有关焊接带拉力大小与银铝电极接口剥离程度外，其用以形成的导电银组合物与铝组合物优劣亦会直接影响到其太阳能电池性能的转换效率H、开路电压Voc、短路电流Isc、填充因子、串联电阻Rs、以及分流电阻Rsh(shunt resistance)等,亦会决定有效的烧结温度范围Ts与黏着力的大小。故如何调配出一种能改善上述各项太阳能电池性能的导电组合物为目前业界研发的重点。通常银铝浆包含银粉与铝粉混合物，然而由于银与铝之间不易形成共晶结构，导致此传统的银铝浆导电胶拉力不足，并且银与玻璃熔块间容易破裂；且若导电颗粒全部采用银材料，将造成成本上升。因此，本专利技术提供一种优于习知传统的导电组合物的制造方法以克服上述缺点。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的主要目的在于提供一种导电组合物；为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种导电组合物包含导电功能混合物，由金属与金属氧化物组成，金属氧化物做为填充材料，金属做为主体，以提升拉力；金属氧化物的金属为2-4价金属。可选择性包括外层部，覆盖于填充材料的部分表面上，其中该外层部至少包含金属或合金以提升导电率。其中上述金属氧化物的熔点大于烧结温度。其中金属氧化物包含金属、合金于金属氧化物中；例如包含氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化锆、氧化硅或以上之任意组合。其中导电组合物还包含玻璃、添加剂或以上的任意组合；还包括有机载体，上述金属氧化物、玻璃、添加剂混合于该有机载体中。一种导电组合物，包括导电功能混合物，由包含金属与金属氧化物组成，部分金属氧化物做为填充材质，金属做为导电主体；外层部，可选择性覆盖于填充材料的部分表面上，其中填充材料的材料成本低于外层部成本。一种用于太阳能电池片的导电组合物，其特征在于包括导电功能混合物由金属与金属氧化物组成，该金属氧化物做为填充材料，以该金属做为主体，以提升拉力。附图说明上述组件，以及本专利技术其它特征与优点，通过阅读实施方式的内容及其图式后，将更为明显图I为太阳能电池硅基材结构的剖面图。 图2为硅晶圆太阳能电池结构的剖面图。图3为本专利技术的导电组合物的制作流程图。图4为一拉力测试图。图5 6为以扫瞄式电子显微镜观察得到的氧化铝粉末微观结构图。图7 9为以扫瞄式电子显微镜观察得到的银/氧化铝(Ag/alumina)粒子微观结构图。图10 12为以扫瞄式电子显微镜观察得到的氧化铝(alumina)粒子微观结构图。图13 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电组合物，其特征在于包括：导电功能混合物由金属与金属氧化物组成，该金属氧化物做为填充材料，以该金属做为主体，以提升拉力。

【技术特征摘要】
2011.07.29 TW 100127295;2012.01.10 TW 1011009981.一种导电组合物，其特征在于包括导电功能混合物由金属与金属氧化物组成，该金属氧化物做为填充材料，以该金属做为主体，以提升拉力。2.如权利要求I所述的导电组合物，其特征在于还包括导电外层，覆盖于所述填充材料的部分表面上，该导电外层至少包括金属或合金以提升导电率。3.如权利要求I所述的导电组合物，其特征在于所述填充材料的重量百分比为3 5。4.如权利要求I或2或3所述的导电组合物，其特征在于所述金属氧化物包括氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化锆、氧化硅或以上之任意组合，该金属氧化物的金属为2-4价金属。5.如权利要求2或3所述的导电组合物，其特征在于所述导电外层包括银、铜或以上之任意组合。6.如权利要求I或2或3所述的导电组合物，其特征在于所述金属氧化物的熔点大于烧结温度。7.如权利要求6所述的导电组合物，其特征在于还包括玻璃、添加剂；上述金属氧化物、玻璃、添加剂混合于有机载体之中。8.一种导电组合物，其特征在于包括导电功能混合物由金属与金属氧化物组成，该金属氧化物做为填充材料，以该金属做为主体，以提升拉力；导电外层，覆盖于该填充材料的部分表面上,其中该填充材料的材料成本低于该导电外层部成本。9.如权利要求8所述的导电组合物，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴国勋，李弥涵，颜光甫，
申请(专利权)人：硕禾电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：