低金属含量导电浆料组成物制造技术

一种低金属含量导电浆料组成物。一种用于太阳能电池技术中的导电浆料，其包括大小小于1微米且具有大于2.4m2/g的表面积的第一银粒子以及玻璃粉和有机载体。本发明专利技术的另一个实施方案涉及一种用于太阳能电池技术中的导电浆料，其还包括大小大于1微米且具有小于2m2/g的表面积的第二银粒子。根据另一个实施方案，所述浆料的总银含量小于大约83.5%重量比。本发明专利技术的另一个实施方案涉及一种太阳能电池，其包括硅晶圆和包括根据本发明专利技术的导电浆料的表面电极。本发明专利技术的另一个实施方案涉及一种太阳能电池模块，其包括电互连的根据本发明专利技术的太阳能电池。本发明专利技术的另一个实施方案涉及一种通过施加根据本发明专利技术的导电浆料至硅晶圆并且按适当轮廓烧结所述晶圆而制作太阳能电池的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种低金属含量导电浆料组成物。一种用于太阳能电池技术中的导电浆料，其包括大小小于1微米且具有大于2.4m2/g的表面积的第一银粒子以及玻璃粉和有机载体。本专利技术的另一个实施方案涉及一种用于太阳能电池技术中的导电浆料，其还包括大小大于1微米且具有小于2m2/g的表面积的第二银粒子。根据另一个实施方案，所述浆料的总银含量小于大约83.5%重量比。本专利技术的另一个实施方案涉及一种太阳能电池，其包括硅晶圆和包括根据本专利技术的导电浆料的表面电极。本专利技术的另一个实施方案涉及一种太阳能电池模块，其包括电互连的根据本专利技术的太阳能电池。本专利技术的另一个实施方案涉及一种通过施加根据本专利技术的导电浆料至硅晶圆并且按适当轮廓烧结所述晶圆而制作太阳能电池的方法。【专利说明】低金属含量导电浆料组成物相关申请的交叉引用本申请要求2012年6月I日申请的美国临时申请61/654，445的优先权，其公开以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及如太阳能面板技术中所利用的导电浆料。具体地说，在一个方面中，本专利技术涉及一种与传统浆料组成物相比减少银沉积同时提供相当或改进的太阳能电池效率的导电浆料组成物。专利技术背景太阳能电池是使用光伏效应将光能转换为电的装置。太阳能是有吸引力的绿色能源，因为其是可持续的并且仅产生非污染的副产物。因此，当前大量研究致力于开发具有更高效率同时连续降低材料和制造成本的太阳能电池。当光撞击太阳能电池时，一部分入射光被表面反射且其余部分被透射至太阳能电池中。被透射光的光子被通常由半导体材料(诸如硅)制成的太阳能电池吸收。来自被吸收光子的能量激发半导体材料来自其原子的电子，产生电子空穴对。这些电子空穴对随后被p-n结分离并且被施加在太阳能电池表面上的导电电极收集。最常见的太阳能电池是由硅制成的太阳能电池。具体地说，p-n结通过施加η型扩散层至P型硅衬底上，与两个电接触层或电极耦合而由硅制成。在P型半导体中，掺杂物原子被添加至半导体以增加自由电荷载流子(正空穴)的数量。基本上，掺杂材料将弱结合的外电子从半导体原子上带走。P型半导体的一个实例是具有硼或铝掺杂物的硅。太阳能电池还可由η型半导体制成。在η型半导体中，掺杂物原子提供额外电子至主衬底，形成过多的负电子载流子。η型半导体的一个实例是具有磷掺杂物的硅。为了使太阳能电池对日光的反射最小化，抗反射涂层(诸如氮化硅)施加至η型扩散层以增加耦合至太阳能电池的光量。硅太阳能电池通常具有施加至其正面及背面的导电浆料。作为金属化过程的一部分，后接触件通常首先施加至硅衬底，诸如通过丝网印刷背侧银浆或银/铝浆以形成焊接垫。接下来，铝浆施加至衬底的整个背侧以形成背面电场(BSF)且电池随后被烘干。接下来，使用不同类型的导电浆料，金属接触件可丝网印刷至前侧抗反射层上以充当正面电极。光进入的电池表面或正面上的这个电接触层通常以由“细栅线”和“主栅”制成的板栅图案形式存在而非完整层，因为金属板栅材料通常不透光。具有经印刷前侧及背侧浆料的硅衬底随后在大约700°C至975°C的温度下烧结。在烧结后，前侧浆料蚀刻穿透抗反射层，形成金属板栅与半导体之间的电接触并且将金属浆料转换为金属电极。在背侧上，铝扩散至硅衬底中，充当形成BSF的掺杂物。所得金属电极允许电流动至连接在太阳能面板中的太阳能电池或从其中流出。为了组装面板，多个太阳能电池串联及/或并联连接且第一个电池与最后一个电池的电极末端优选地连接至输出接线。太阳能电池通常囊封在透明的热塑性树脂(诸如硅橡胶或乙烯-乙酸乙烯酯)中。透明玻璃板放置在囊封透明热塑性树脂的正面上。背面保护材料，例如，涂布具有良好机械性质和良好耐候性的聚氟乙烯膜的聚对苯二甲酸乙二酯板放置在囊封热塑性树脂下方。这些分层材料可在适当的真空炉中加热以移除空气且随后通过加热和压制而一体化为一个主体。此外，由于太阳能电池通常被置于户外达较长时间，所以需要用包括铝或类似物的框架材料覆盖太阳能电池的外围。典型的导电浆料含有金属粒子、玻璃粉和有机载体。这些组份必须仔细选择以充分利用所得太阳能电池的理论潜能。例如，需要使金属浆料与硅表面之间及金属粒子本身之间的接触最大化，使得载流子可流动穿过界面和细栅线至主栅。组成物中的玻璃粒子蚀刻穿透抗反射涂层，帮助建立金属与P+型Si之间的接触。另一方面，玻璃不必如此积极使得其在烧结后使p-n结分流。因此，目标是使接触电阻最小化同时保持p-n结完整以实现改进的效率。已知组成物归因于金属层与硅晶圆的界面中玻璃的绝缘效应以及其它缺点(诸如接触区域中的高重组)而具有高的接触电阻。此外，浆料中使用的金属粒子的重量百分比会影响浆料的可印刷性。通常，在浆料中使用更高数量的金属粒子会增大浆料的导电性，而且增大浆料的粘度，其降低其在印刷过程中的效率。此外，具有更高金属含量的浆料，特别是银浆更昂贵，因为银成本在近几年内显著增大。由于基于银的浆料占每个太阳能电池总成本的大约10%至15%，因此需要具有较低银含量的浆料。国际公开WO 2007/089273A1公开了用于制造太阳能电池技术中的电极浆料。浆料包括具有0.2至0.6m2/g的比表面的银粒子、玻璃粉、树脂粘合剂和薄化剂。具有所需比表面的银粒子为80%质量比或更大。国际公开WO 2010/148382 Al公开了一种用于制造太阳能电池装置的导电厚膜组成物。具体地说，该公开公开了使用具有不同表面积和粒子大小的银粒子的不同组合。美国专利5，378，408公开了用于加热窗应用的无铅厚膜浆料组成物。浆料包括电功能材料，优选为银，其大小为大约0.1微米至10微米。因此，需要开发一种低银含量浆料，其具有最佳电性能性质。还需要开发一种允许减少太阳能电池上的浆料沉积，从而减少银沉积，同时维持或改进电性能的浆料。专利技术概要本专利技术的一个目标是开发一种具有低银含量同时仍实现最佳电性能性质的导电浆料。本专利技术的另一个目标是开发一种允许太阳能电池上的较低浆料沉积，从而减少沉积的银量，同时维持或改进电性能的浆料。本专利技术提供一种用于在太阳能电池上形成表面电极的导电浆料，其包括:银组份，其包括具有小于I微米的平均粒度及大于2.4m2/g的比表面积的第一银粒子；以及玻璃粉和有机载体。根据本专利技术的另一个方面，第一银粒子具有0.05微米至I微米的平均粒度和2.4m2/g至20m2/g的比表面积。更优选地，第一银粒子具有0.1微米至0.8微米的平均粒度和2.4m2/g至10m2/g的比表面积。最优选地，第一银粒子具有0.1微米至0.5微米的平均粒度和2.4m2/g至5m2/g的比表面积。根据本专利技术的另一个方面，银组份还包括第二银粒子。根据本专利技术的另一个方面，第二银粒子具有大于I微米的平均粒度和小于2m2/g的比表面积。更优选地，第二银粒子具有I微米至50微米的平均粒度和0.lm2/g至2m2/g的比表面积。最优选地，第二银粒子具有I微米至20微米的平均粒度和0.lm2/g至1.5m2/g的比表面积。根据本专利技术的一个附加方面，银组份小于浆料的83.5%重量比。优选地，第一银粒子大约占浆料的0.01%至10%重量比。优选地，第二银粒子大约占浆料的60%至90%重量比。根据本专利技术的另一个方面，玻璃粉大约占浆料的5%重量比。优选地，玻璃粉包括氧化铅。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在太阳能电池上形成表面电极的导电浆料，其包括：银组份，其包括具有小于1微米的平均粒度和大于2.4m2/g的比表面积的第一银粒子；玻璃粉；和有机载体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L·A·卡波维奇，W·张，
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：