本发明专利技术涉及含有金属纳米颗粒的导电性浆料成分。导电性浆料组分，尤其适用于太阳能电池，含有银颗粒，玻璃料，有机载体，和纳米颗粒添加剂。添加剂含有导电性金属，金属合金，和/或金属硅化物纳米颗粒，例如镍，铬，钴，钛，合金，硅化物，及其混合物。当用于太阳能电池的电触层时，该浆料在浆料和基片之间具有较低的接触电阻，从而提高太阳能电池的效率。
【技术实现步骤摘要】
太阳能电池是一种用光伏效应把光能转化成电能的装置。太阳能是极具吸引力的绿色能源。因为它具有可持续性的同时其产生的副产物不具污染性。在这种情况下，目前有大量的研究致力于开发更加有效的太阳能电池同时又不断地降低原材料和生产的费用。当光照射到太阳能电池的时候，一部分的入射光被表面反射而剩余的部分进入了太阳能电池。光线中的光子被太阳能电池吸收，太阳能电池通常由半导体材料组成，比如说硅。被吸收的光子所含的能量激发了半导体材料原子中的电子产生空穴电子对。这些空穴电子对被P-N结分离而后被分布在太阳能电池表面的导电电极收集。最常见的太阳能电池由硅制成。具体来说，一个P-N结的硅组成结构是通过将一个η型扩散层涂到一个P型的硅基片，然后连接两个电触层或电极。在一个P型半导体里，杂质原子被加入半导体中以增加自由电荷载体的数量(正空穴)。本质上来说，掺杂材料从半导体原子中拿走束缚力弱的外围电子，例如，含有硼或铝杂质的P型硅半导体。太阳能电池也可以由η型半导体构成。在一个η型半导体中，杂质原子提供了额外的电子到主基片，产生额外的负电子电荷载体。例如，一个含有磷杂质的η型硅半导体。为了尽量降低太阳能电池对太阳光的反射，在η型扩散层涂上一层防反射涂料，比如说氮化硅，以增强进入太阳能电池光的总量。通常来说硅太阳能电池其正面和反面涂有一层导电浆料。作为金属化工艺的一部分，背面接触层通常会先涂布到硅基片上，比如通过把银质浆料或银质/铝质浆料丝网印制到硅基片后背面形成焊接垫层。下一步是在基片的整个背部施用一层铝浆料以形成一个背部表面电场(BSF)，然后让电池干燥。下一步，用一种不同种类的导电浆料将一层金属触层丝网印制到前面的抗反射层上作为前端电极。因为这种金属网格状触层通常来说不能透光，所以在电池表面或前面光进入的地方的电子涂层由网状的细纹和母线结构构成，而不是完整的一层。将前后都印制有浆料的硅基片在700-795度的温度下烧结。烧结之后，前面的浆料蚀刻穿过抗反射层，在金属网格和半导体之间形成导电触层，金属浆料从而转换成金属电极。在基片背面，铝扩散进入硅基片，作为杂质生成BSF。生成的金属电极可以让电流在连接在太阳能板的太阳能电池中流进流出。组装太阳能板是将多个太阳能电池串联连接和/或并联连接在一起。第一个电池和最后一个电池的电极末端优选地连接到输出电路。太阳能电池通常是由透明的热塑性树脂包裹。比如说硅胶或乙烯醋酸乙烯酯。在包裹的透明的热塑性树脂前面的表面放一层透明的玻璃。后部的保护材料，比如说，有很好的机械性能和很好的抗气候变化性能的一层聚酯合成纤维外加一层聚氟乙烯可以被放在塑性树脂底下。这些层叠的材料可以在合适的真空炉里加热去掉空气，然后通过加热和挤压形成一体。此外，太阳能电池通常会被放置在空气中很长一段时间，所以最好用含铝或相似材料的框架包住太阳能电池的周围。一个典型的银导电浆料含有金属颗粒，玻璃料和有机载体。这些组成成分必须仔细的挑选以充分实现其在理论上能达到的太阳能电池的潜在性能。举个例子来说，理想状态是最大限度的加强金属浆料和硅表面的接触，以及金属颗粒之间的接触，这样的话，电荷载体就能流过交界面和纹路而到达母线。组成部分中的玻璃颗粒蚀刻通过抗反射层以帮助金属和P+型硅间的接触。另一方面，玻璃的反应活性又不能过强以至于在烧结之后击穿P-N结。因此，在尽量减小接触电阻的同时要保持P-N结不会受到破坏以达到对光电池效率的提高。由于在金属层和硅晶片界面的玻璃中的绝缘效应，目前的组分有很高的接触电阻，还有其它不利的方面，比如说在接触面有很高的重组现象。因此，需要改进浆料来和提高浆料和硅基片的接触。专利技术的简要归纳根据专利技术的一个实例，一个导电浆料的组成有:(a)银颗粒；(b)玻璃料；(c)导电金属，金属合金,和/或金属娃化物纳米颗粒，其中纳米颗粒的颗粒直径大约为5纳米到2微米；和(d)有机载体。根据另一实例，纳米颗粒含有至少一种以下物质:镍，铬，钴，钛，及合金，硅化物，及其混合物。.根据另一实例，导电性浆料含有大约40-95%银颗粒，大约0.5-6%玻璃料，大约0.05-20%金属纳米颗粒，和大约5-30%有机载体。所有的百分比均为重量比，基于组分的总重量。根据另一实例，纳米颗粒的颗粒直径在20纳米到800纳米之间。较优化的纳米颗粒的颗粒直径在20纳米到500纳米之间。根据另一实例，纳米颗粒应占0.05-10%重量比。较优化的纳米颗粒占总量的0.05-5.0% 重量比。根据另一实例，导电性浆料至少含有以下添加剂之一 =Al2O3, ZnO, Li2O, Ag2O, AgO,MoO3j TiO2, TeO2, CoOj Co2O3, Bi2O3, CeO2, CeF4, SiO2, MgOj PbOj ZrO2, HfO2, In2O3, SnO2, P2O5, Ta2O5，B2O3, Ag3PO4, LiCoO2, LiNiO2, Ni3 (PO4)2, NiO，以及磷酸锂盐。其含量在 0.1-3.0% 重量比之间。根据专利技术的第一个实例，一个太阳能电池的电极的形成是通过把导电浆料成分涂到基片上然后烧结浆料形成电极，而导电浆料的组成成分包括:(a)银颗粒；(b)玻璃料；(c)导电金属,金属合金,和/或金属娃化物，纳米颗粒，其中纳米颗粒的颗粒直径大约为5纳米到2微米；和(d)有机载体。根据另一实例，纳米颗粒含有至少一种以下物质:镍，铬，钴，钛，及合金，硅化物，及其混合物。根据另一实例，纳米颗粒的颗粒直径在20纳米到800纳米之间。较优化的纳米颗粒的颗粒直径在20纳米到500纳米之间。根据另一实例，纳米颗粒应占总组分的0.05-20%重量比，基于组分的总重量。较优化的纳米颗粒占总量的0.05-10.0%重量比，最优化的占总量的0.05-5.0%重量比。根据另一实例，导电性浆料至少含有以下添加剂之一 =Al2O3, ZnO, Li2O, Ag2O, AgO,MoO3j TiO2, TeO2, CoOj Co2O3, Bi2O3, CeO2, CeF4, SiO2, MgOj PbOj ZrO2, HfO2, In2O3, SnO2, P2O5, Ta2O5，B2O3, Ag3PO4, LiCoO2, LiNiO2, Ni3 (PO4)2, NiO，以及磷酸锂盐。其含量在 0.1-3.0% 重量比之间。根据专利技术的第二个实例，一个太阳能电池的电极的形成是通过用第一个导电浆料成分涂布到基片上作为第一层然后烘干浆料，然后用导电浆料的第二个组成成分在第一层上涂布上第二层，烧结这两层而形成电极，而第一个导电浆料的组成成分包括:(a)银颗粒；(b)玻璃料；(c)导电金属,金属合金,和/或金属娃化物，纳米颗粒，其中纳米颗粒的颗粒直径大约为5纳米到2微米；和(d)有机载体。而第二个导电浆料根第一层浆料有可能相同也可能不同，有可能含有或不含有玻璃颗粒或有机载体，但是含有导电颗粒并且比第一层能更好的产生更高的导电性。根据太阳能电池的另一实例，纳米颗粒含有至少一种以下物质:镍，铬，钴，钛，及合金，硅化物，及其混合物。根据专利技术的一个实例，一个太阳能电池电极的制造方式是将一层第一个导电衆料的组成成分涂到基片上然后烧结浆料形成电极，而第一个导电浆料的组本文档来自技高网...
【技术保护点】
导电性浆料组分，包括(a)银颗粒(b)玻璃料(c)导电性金属，合金或金属硅化物纳米颗粒，其颗粒大小在5纳米到2微米之间(d)有机载体。
【技术特征摘要】
2011.10.25 US 61/550,9981.导电性浆料组分，包括 (a)银颗粒 (b)玻璃料 (C)导电性金属，合金或金属硅化物纳米颗粒，其颗粒大小在5纳米到2微米之间 (d)有机载体。2.基于权利要求1的组分，其中纳米颗粒含有以下成分中的至少一种:镍，铬，钴，钛，合金，硅化物，及其混合物。3.基于前述任何权利要求的组分，含有大约40-95%银颗粒，大约0.5-6%玻璃料，大约0.05-20% (重量)的金属纳米颗粒，大约5-30%有机载体。所有的百分比均为重量比，基于组分的总重量。4.基于前述任何权利要求的组分,其中的纳米颗粒尺寸在20纳米到800纳米之间。5.基于前述任何权利要求的组分，其中的纳米颗粒尺寸在20纳米到500纳米之间。6.基于前述任何权利要求的组分,其中的纳米颗粒占组分总重量的大约0.05-20%重量比。7.基于前述任何权利要求的组分,其中的纳米颗粒占组分总重量的大约0.05-10%重量比。8.基于前述任何权利要求的组分，其中的纳米颗粒占组分总重量的大约0.05-5%重量比。9.基于前述任何权利要求的组分，其中含以下添加剂中的至少一种:A1203，ZnO，Li2O,Ag20，AgOj MoO3j TiO2, TeO2, CoOj Co2O3, Bi2O3, CeO2, CeF4, SiO2, MgOj PbOj ZrO2, HfO2, In2O3, SnO2, P205，Ta2O5, B2O3, Ag3PO4, LiCoO2, LiNiO2, Ni3(PO4)2, NiO,或磷酸锂盐。占大约 0.1-3% 重量比。10.太阳能电池电极，通过在基片上施以导电性浆料组分并烧结来形成电极。此导电性衆料组分包括: (a)银颗粒 (b)玻璃料 (C)导电性金属，合金或金属硅化物纳米颗粒，其颗粒大小在5纳米到2微米之间 (d)有机载体。11.基于权利要求10的太阳能电池电极，其中纳米颗粒含有以下成分中的至少一种:镍，铬，钴，钛，合金，硅化物，及其混合物。12.基于前述权利要求10-11的太阳能电池电极，其中的纳米颗粒尺寸在20...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·陈，W·张，T·郭，
申请(专利权)人：赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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