太阳能电池电极用组成物及使用此组成物制造的电极的制作方法
太阳能电池电极用组成物及使用此组成物制造的电极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种太阳能电池电极用组成物及使用此组成物制造的电极。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池使用pn结的光伏效应（photovoltaiceffect)将日光的光子转换成 电W产生电。在太阳能电池中，分别在具有pn结的半导体基板或巧片的上表面及下表面上 形成前电极和背电极。然后，通过进入半导体巧片中的日光来诱发pn结处的光伏效应，并 且通过在pn结处的光伏效应中产生的电子经由电极对外部提供电流。通过涂覆、图案化W 及烘烤电极组成物，在巧片上形成太阳能电池的电极。
[0003]决定太阳能电池效率的因素包括开路电压（opencircuitvoltage;Voc)、短路电 流密度（sho;rtcircuitcurrentdensity;Jsc)W及填充因子（fillfactor;F.F.)。开 路电压（Voc)是指太阳能电池在开路状态下（也即在施加无限阻抗（infiniteimpedance) 下）被光照射后其相对末端之间的电位差。例如，在同质结（homo-junction)的太阳能电池 中，可能存在的最大开路电压来自P型半导体与n型半导体之间的功函数（work化nction) 差异。因为功函数是通过半导体的能隙化and-gap)来决定，因此使用具有高能隙的材料实 质上可提供高开路电压。短路电流密度（Jsc)是指太阳能电池在短路状态下（也即没有任 何外部电阻下）被光照射后的反（负）电流密度。短路电流密度主要取决于入射光的强度 和光谱分布。然而，在该些条件下，短路电流密度取决于通过光吸收所激发的电子及空穴在 没有互相结合而因此损失的情况下，如何有效地从太阳能电池中传递至外部电路。在该点 上，由于再结合所造成的电子及空穴的损失发生在太阳能电池的内部和/或材料接口处。
[0004] 因此，需要一种用于太阳能电池电极的组成物，此组成物可确保极佳的开路电压 及短路电流密度W便增进太阳能电池的转换效率。
【发明内容】
[000引技术问题
[0006] 本发明的一种观点提供太阳能电池电极用组成物，其具有高开路电压及短路电流 密度。
[0007] 本发明的另一种观点提供太阳能电池电极用组成物，其具有极佳的转换效率及填 充因子。
[000引本发明的上述与其他观点可W通过下文所述的本发明来达成。
[0009] 技术方案
[0010] 根据本发明的一种观点，太阳能电池电极用组成物包括；银粉、玻璃料W及有机 媒剂，其中玻璃料的玻璃转化温度为约100°c至约300°C，且在热重/差热分析（TG-DTA analysis)中的差热曲线值TAcurve)上展示的放热峰初温为约200°C至约400°C。
[0011] 此玻璃料可W是含铅的玻璃料。
[0012] 此玻璃料可包括铅-饿-蹄-氧型玻璃料W及银-饥-铅-氧型玻璃料中的至少 一种。
[001引铅-饿-蹄-氧型玻璃料可包括约lOwt%至约70wt%的氧化铅（PbO)、约Iwt%至 约20wt%的氧化饿炬i203)W及约lOwt%至约70wt%的氧化蹄（Te02) 及银-饥-铅-氧 型玻璃料可包括约lOwt%至约60wt%的氧化银（Ag20)、约lOwt%至约40wt%的氧化饥 (V205)W及约lOwt%至约60wt%的氧化铅（PbO)。
[0014] 此玻璃料可还包括由氧化娃（Si〇2)、氧化领炬aO)、氧化饥（V2〇e)、氧化磯化的、 氧化儀（MgO)、氧化锦（Ce〇2)、氧化棚炬2〇3)、氧化锁（SrO)、氧化钢（Mo〇3)、氧化铁（Ti〇2)、 氧化锡（SnO)、氧化铜（In2〇3)、氧化镶（NiO)、氧化铜（化2〇或化的、氧化铺（Sb2〇3、Sb2〇4或 Sb2〇5)、氧化错佑e〇2)、氧化嫁佑a2〇3)、氧化巧（CaO)、氧化神（As2〇3)、氧化钻（CoO或C〇2〇3)、 氧化错伍〇2)、氧化铺（MnO、Mn2〇3或Mri3〇4)、氧化钦（炯2〇3)、氧化鹤（WO3)、氧化铭府2〇3) W及氧化侣（Al2〇3)所构成的群组中选出的至少一种金属氧化物。
[0015] 此太阳能电池电极用组成物可包括约60wt%至约95wt%的银粉；约0. 5wt%至约 20讯1%的玻璃料；1^及约1巧1%至约30*1%的有机媒剂。
[0016] 此玻璃料的平均粒径值50)为约0.1微米至约10微米。
[0017] 此组成物可还包括由分散剂、触变剂、增塑剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外 光稳定剂、抗氧化剂W及偶合剂所构成的群组中选出的至少一种添加剂。
[0018] 根据本发明的另一个观点，提供一种由太阳能电池电极用组成物所形成的太阳能 电池电极。
[0019] 有益效果
[0020] 根据本发明实施例的太阳能电池电极用组成物所形成的太阳能电池电极具有高 开路电压及短路电流密度，因此展示极佳的转换效率及填充因子。
【附图说明】
[0021] 图1为根据本发明一实施例的太阳能电池结构所示出的示意图。
[0022] 图2所示出为通过热重/差热分析所得到的玻璃料的差热曲线图。
【具体实施方式】
[0023] 太阳能电池电极用组成物
[0024] 本发明设及一种太阳能电池电极用组成物，此组成物包括银粉、玻璃料W及有机 媒剂。玻璃料的玻璃转化温度为约100°c至约30(TC，且在热重/差热分析中的差热曲线上 展示的放热峰初温为约200°C至约400°C。
[002引根据本发明实施例，利用太阳能电池电极用组成物所制造的太阳能电池电极具有 高开路电压及短路电流密度，因此可提供极佳的转换效率及填充因子。在此，本发明将更详 细描述。
[0026] (A)银粉
[0027] 根据本发明，太阳能电池电极用组成物包括作为导电粉末的银（Ag)粉。银粉的颗 粒尺寸可为纳米尺度或微米尺度。例如，银粉的颗粒尺寸可为数十至数百纳米或数微米至 数十微米。又或者，此银粉可为两种或更多种类型的具有不同颗粒尺寸银粉的混合物。
[0028] 此银粉可具有球形、片状或无定形（amor地OUS)的形状。
[0029] 银粉的平均粒径值50)特别为约0. 1微米至约10微米，更特别为约0. 5微米至约 5微米。在25°C下，经由超音波处理3分钟将银粉分散在异丙醇（IPA)中后，可使用例如颗 粒尺寸分析仪Model1064D(CILAS有限公司（CILASCo.，Ltd.))来测量此银粉的平均粒 径。当银粉具有在此范围内的平均粒径，组成物可提供低接触电阻（contactresistance) W及低线路电阻（lineresistance)。
[0030] 根据组成物的总重量，银粉可占约60wt%至约95wt%的量。在此范围内，导电粉 末可避免因为电阻增加所造成转换效率变差。银粉可特别占约70wt%至约90wt%的量。
[0031] 炬）玻璃料
[0032] 玻璃料可通过蚀刻抗反射层与烙化银粉在射极区（emitterregion)中产生银晶 粒，W便在电极的组成物的烘烤过程期间降低接触电阻。另外，玻璃料用W提高导电粉末与 巧片之间的附着力，且玻璃料在烘烤期间被软化W降低烘烤温度。
[0033] 当为了增进太阳能电池的效率或填充因子而增加太阳能电池的面积时，可增加太 阳能电池的接触电阻。因此，必须将串联电阻W及对pn结的影响都减到最小。除此之外， 随着具有不同薄层电阻（sheetresistance)的各种巧片的使用增加，烘烤温度在宽广范围 内变化，因此期望玻璃料能确保足够的热稳定性去承受宽广范围的烘烤温度。
[0034] 根据本发明，玻璃料可W是低烙点的玻璃料。此低烙点的晶状玻璃料的玻璃转化 温度可为约100°c至约300°C。
[0035] 玻璃料在热重/差热分析中的差热曲线上展示的放热峰初温为约20(TC至约 400°C。此放热峰初温是指第一次出现放热峰时的温度。可W存在一个或多个放热峰。当 多个放热峰出现在差热曲线上时，第一个放热峰可出现在约200°C至约400°C的范围中。图 2所展示的是依照本发明的一实施例通过热重/差热分析所得到的差热曲线图，且经由实 例所示，在差热曲线上的放热峰初温为283. 5°C。
[0036] 在热重/差热分析中，当玻璃料W 20°C/分钟的加热速率加热至600°C时，每一个 吸热与放热的温度可经由出现在差热曲线上的吸热峰或放热峰来测量。
[0037] 玻璃料可例如是含铅的玻璃料。因此，组成物可确保极佳的转换效率。
[003引玻璃料可例如是低烙点的晶状玻璃料。因此，组成物可确保对于焊带（ribbons) 的极佳附着强度。
[0039] 举例来说，玻璃料可W是铅-饿-蹄-氧型的玻璃料。此铅-饿-蹄-氧型玻璃 料可包括约lOwt%至约70wt%的氧化铅（PbO)、约Iwt%至约20wt%的氧化饿炬i2〇3)W 及约lOwt%至约70wt%的氧化蹄（Te〇2)。在一个实施例中，此铅-饿-蹄-氧型玻璃料可 包括约25wt%至约50wt%的氧化铅（PbO)、约5wt%至约20wt%的氧化饿炬i2〇3)W及约 35wt%至约65wt%的氧化蹄（Te〇2)。在特别实例中，氧化铅（PbO)与氧化蹄（Te〇2)的重量 比可为约1:1. 3至约1: 2。在该个范围内，组成物可确保极佳的转换效率W及对于焊带的极 佳附着强度。
[0040] 举例来说，玻璃料可包括银-饥-铅-氧型的玻璃料。此银-饥-铅-氧型的玻 璃料可包括约lOwt%至约60wt%的氧化银（Ag2〇)、约lOwt%至约40wt%的氧化饥（乂2〇日） W及约lOwt%至约60wt%的氧化铅（PbO)。在一个实施例中，此银-饥-铅-氧型玻璃料 可包括约20wt%至约45wt%的氧化银（Ag2〇)、约lOwt%至约30wt%的氧化饥（V2O日）W及 约40wt%至约60wt%的氧化铅（PbO)。在特别实例中，氧化银（A拓0)与氧化饥（V2〇日）的重 量比可为约1. 5:1至约3:1。在此范围内，组成物可确保极佳的转换效率W及对于焊带的极 佳附着强度。
[0041] 玻璃料可W还包括由氧化娃（Si化）、氧化领炬aO)、氧化饥（V205)、氧化磯任2〇5)、 氧化儀（MgO)、氧化锦（Ce〇2)、氧化棚炬2〇3)、氧化锁（SrO)、氧化钢（Mo〇3)、氧化铁（Ti化）、 氧化锡（SnO)、氧化铜（In2〇3)、氧化镶（NiO)、氧化铜（化2〇或化的、氧化铺（Sb2〇3、Sb2〇4或 Sb2〇5)、氧化错佑e〇2)、氧化嫁佑a2〇3)、氧化巧（CaO)、氧化神（As2〇3)、氧化钻（CoO或C〇2〇3)、 氧化错伍〇2)、氧化铺（MnO、Mn2〇3或Mri3〇4)、氧化钦（刷2〇3)、氧化鹤（W〇3)、氧化铭（化〇3) W及氧化侣（Al2〇3)所构成的群组中选出的至少一种金属氧化物。
[0042] 玻璃料可通过本领域中已知的典型方法从上述的金属氧化物来制备。例如，金属 氧化物可通过预定的比例混合。使用球磨机或行星式轴机进行混合。此混合物在约90(TC 至约1300°C下烙化，然后冷却至25°C。利用盘式磨机与行星式轴机等对所得到的生成物进 行研碎，W此制备玻璃料。
[0043] 玻璃料的平均粒径值50)可为约0. 1微米至约10微米。在此范围内，可进一步降 低组成物的电阻。
[0044] 根据组成物的总重量，玻璃料可占约0.5wt%至约20wt%的量，特别的量为约 0. 5wt%至约5wt%。在此范围内，玻璃料可提升导电粉末与巧片之间的附着力，W及可在烘 烤期间软化并降低烘烤温度。
[0045] 玻璃料可W是球形或无定形的形状。
[0046] (C)有机媒剂
[0047] 有机媒剂经由机械混合太阳能电池电极用组成物中的无 机的成分，给予太阳能电 池电极用组成物用于印刷的适当黏性与流变特性（rheologicalcharacteristics)。
[0048] 有机媒剂可W是任何使用于太阳能电池电极组成物中的任何典型的有机媒剂，且 有机媒剂可包括黏着剂树脂化inderresin)与溶剂等。
[0049] 黏着剂树脂的实例可包括丙締酸醋树脂（acrylateresins)与纤维素树脂 (celluloseresins)等。黏着剂树脂的实例可包括己基纤维素树脂（eth}dcellulose resins)、己基哲己基纤维素树脂（eth}dhy化oxyeth}dcelluloseresins)、硝化纤维素 (nitrocelluloseresins)、己基纤维素（ethylcellulose)与酪树脂（phenolresin)的 渗合物（blends)、醇酸树脂（a；Lkydresins)、酪醒树脂（phenolicresins)、丙締酸醋树 脂（ac巧lateesterresins)、二甲苯树脂（x}deneresins)、聚异了締树脂（polybutene resins)、聚醋树脂（polyesterresins)、尿素树脂（urearesins)、S聚氯胺树脂 (melamineresins)、醋酸己締树脂（vin}dacetateresins)、木松香（woodrosins)W及 聚甲基丙締酸醋（polymethacrylates)的醇类等，但不限于此。
[0050] 溶剂例如可包括己烧化exane)、甲苯（toluene)、己氧基己醇離（61:的1 cellosolve)、环己酬（巧clohexanone)、了氧己醇化ut}dcellosolve)、了基卡必醇 〇3Ut}dcarbitol)(二己二醇单了離（dieth}deneglycolmonobutylether));己二 醇離（glycolether)类的溶剂（例如是二了基卡必醇（dibut^carbitol)(二己二 醇二了離（dieth}deneglycoldibut}dether)、丙二醇单甲離（propyleneglycol monometh}dether))、了基卡必醇醋酸醋化ut}dcarbitolacetate)(二己二醇单了離醋 酸酯（diethyleneglycolmonobutyletheracetate))、己二酉享化exyleneglycol)、松 油醇（16巧；[]16〇1)、甲基己基酬（11161：117161：115^化61：〇]16)、苯甲醇化6]1巧131(3〇11〇1)、丫-了 内醋（丫-1311171'〇13(31：〇]16)、丙醇酸己醋（61：115^113(31316)、3-戊二醇（3-口6]113]16(1；[01)、 2,2, 4-S甲基-单异了酸醋（2,2, 4-trimeth5dmonoisobutyrate)(醋醇（texanol))及其 组成物中的至少一种或两种W上。
[0化1] 根据组成物的总重量，有机媒剂可占约Iwt%至约30wt%的量。在此范围内，有机 媒剂可提供组成物足够黏着强度及极佳印刷性。
[00巧 值）添加剂
[0化3] 组成物可视需要还包含典型添加剂W提高流动及处理特性及稳定性。添加剂可包 含分散剂、触变剂、增塑剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外光稳定剂、抗氧化剂W及偶合 剂等，但不限于此。该些添加剂可单独使用或W其混合物形式使用。
[0化4] 组成物中的添加剂的量可视需要而改变。根据组成物的总重量，添加剂可占约 0.Iwt%至约5wt%的量，但不限于此。在此范围内，添加剂可W更提高玻璃料的特性。
[0055] 太阳能电池电极及包含所述太阳能电池电极的太阳能电池
[0化6] 本发明的其他态样设及一种由太阳能电池电极用组成物形成的电极及包含此电 极的太阳能电池。图1是根据本发明的一个实施例所示出的太阳能电池。
[0化7]参考图1，通过在包括P层101及n层102 (将作为射极）的巧片或基板100上印 刷及烘烤组成物来形成背电极210及前电极230。例如，通过在巧片100的背表面上印刷组 成物W及在约200°C至约400°C下干燥所印刷的组成物约10至60秒，W完成制备此背电极 210的初步处理。此外，通过在巧片的前表面上印刷胶体并且干燥所印刷的组成物W完成 制备前电极的初步处理。然后，通过在约400°C至约950°C下（特别在约850°C至约950°C 下）烘烤巧片约30秒至约50秒W形成前电极230及背电极210。
[005引接下来，将参考实例来更详细地描述本发明。然而，要注意的是，提供该些实例仅 用于说明，而不应该被理解为W任何方式来限制本发明。
[0059] 实例
[0060] 实例 1
[0061] 根据表1所列出的组成物来进行金属氧化物混合，且金属氧化物在900°C至 1300°C下烙化及烧结，从而制备平均粒径值50)为1. 0微米的玻璃料I。此玻璃料I的玻璃 转化温度为28(TC，且在302C下在热重/差热分析中的差热曲线上展示第一放热峰初温。
[0062] 作为有机黏合剂，在60°C下将0. 2wt%的己基纤维素（STD4,陶氏化学公司值OW 化emicalCompany))充分溶解于5wt%的了基卡必醇中，且在黏合剂溶液中添加89wt% (平均粒径为1.2微米）的球状银粉（AG-2.5-11F，同和高科技有限公司值owa化曲tech Co. ,Ltd. ))、Iwt%的玻璃料I、3wt%的增塑剂Benzoflex9-88 (伊：t曼有限公司巧astman 0〇.，1^*(1.))、0.7讯*%的分散剂6￥1(102(毕克化学公司炬￥1(-油611116))^及1.1讯*%的触变 剂IliixatrolST(海名斯有限公司巧lementisCo.，Ltd.))，接着在S漉捏合机（3-roll kneader)中混合且捏合，从而制备太阳能电池电极用组成物。
[006引特性评估
[0064] 填充因子、短路电流密度、开路电压W及转换效率：用酸或碱来纹理化 (tex化ring)p型多晶体巧片，然后通过分散磯来形成n型射极，接着通过等离子体 化学气相沉积法（PECVD)在其上产生氮化娃型的抗反射膜。然后，通过网版印刷 (screen-printing)将所制备的太阳能电池电极用组成物W预定的图案沉积于巧片的前表 面上，接着在红外线干燥炉中将其干燥。然后，将侣膏印刷在巧片的后侧上并W与上述相同 的方法干燥。在带型烘烤炉中，根据此步骤所形成的电池在400°C至900°C下烘烤30秒至 50秒，并且使用太阳电池效率测试器CT-801 (帕山有限公司（PasanCo.，Ltd.))来评估填 充系数化F.)、短路电流密度（Jsc)、开路电压（Voc)化及转换效率（％ )。所得结果示于 表1中。
[00化]玻璃料的热重/差热分析：当玻璃料W20°C/分钟的加热速率加热至600°C时，使 用侣锅P/NSSC515D00UEXSTARCo.，Ltd.)W及EXSTAR6200来测量在差热曲线上的放热 峰初温。所得结果示于表1中。
[0066] 实例2至实例8W及比较例1至比较例3
[0067] 除了W如表2及表3所列的量来制备太阳能电池电极用组成物之外，W如实例1 相同方式来制备太阳能电池电极用组成物。使用实例2至实例8W及比较例1至比较例3 的各玻璃料I至V的组成物、玻璃转化温度W及热重/差热分析中差热曲线上的放热峰初 温显不于表1中。
[0068] 表 1
[0069]
[0070] 表 2
[0071]
[007引表3 [0073]
[0074] 如表2与表3中所示，相较于使用玻璃料III的比较例1 (玻璃料III的玻璃转化 温度符合本发明，但其放热峰初温未在200°C至400°C的范围内）与使用玻璃料IV及V的比 较例2至比较例3 (高烙点的玻璃料IV及V的玻璃转化温度高于300°C)，可确定实例（低 烙点的玻璃料I及II的玻璃转化温度为l〇〇°C至300°CW及放热峰初温为200°C至400°C) 所制造的太阳能电池电极会具有极佳的转换效率和填充因子。
[0075] 虽然已描述了一些实施例，而仅经由图示该些实施例对所属领域技术人员是显而 易见的，且在不惇离本发明的精神与范围下进行各种润饰、变化、修改W及获得等效的实施 例。本发明的范围应仅受限于所附的权利要求及其等效物。
【主权项】
1. 一种太阳能电池电极用组成物，包括：银粉；玻璃料；以及有机媒剂，其中所述玻璃 料的玻璃转化温度为约100°c至约300°C以及在热重/差热分析中的差热曲线上展示的放 热峰初温为约200°C至约400°C。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料为含铅的玻璃 料。3. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料包括 铅-铋-碲-氧型玻璃料以及银-钒-铅-氧型玻璃料中的至少一种。4. 根据权利要求3所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述铅-铋-碲-氧型玻璃 料包括约IOwt%至约70wt%的氧化铅（PbO)、约Iwt%至约20wt%的氧化祕（Bi2O3)以及约 IOwt%至约70wt%的氧化蹄（TeO2);以及所述银-f凡-铅-氧型玻璃料包括约IOwt%至约 60wt%的氧化银（Ag2O)、约IOwt%至约40wt%的氧化f凡（V2O5)以及约IOwt%至约60wt% 的氧化铅（PbO)。5. 根据权利要求4所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料还包括由氧化硅 (SiO2)、氧化钡（BaO)、氧化钒（V2O5)、氧化磷（P2O5)、氧化镁（MgO)、氧化铈（CeO2)、氧化硼 (B2O3)、氧化锁（SrO)、氧化钼（MoO3)、氧化钛（TiO2)、氧化锡（SnO)、氧化铟（In2O3)、氧化镍 (NiO)、氧化铜（Cu2O或CuO)、氧化锑（Sb2O3、Sb2O4或Sb205)、氧化锗（GeO2)、氧化镓（Ga2O3)、 氧化钙（CaO)、氧化砷（As2O3)、氧化钴（CoO或Co2O3)、氧化锆（ZrO2)、氧化锰（MnCKMn2O3或 Mn3O4)、氧化钕（Nd2O3)、氧化鹤（WO3)、氧化络（Cr2O3)以及氧化铝（Al2O3)所构成的群组中选 出的至少一种金属氧化物。6. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，包括：约60wt%至约95wt%的所 述银粉；约0. 5wt%至约20wt%的所述玻璃料；以及约Iwt%至约30wt%的所述有机媒剂。7. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料的平均粒径 (D50)为约0? 1微米至约10微米。8. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，还包括：由分散剂、触变剂、增塑 剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外光稳定剂、抗氧化剂以及偶合剂所构成的群组中选出 的至少一种添加剂。9. 一种太阳能电池电极，由根据权利要求1至8中任一项所述的太阳能电池电极用组 成物所制备。
【专利摘要】本发明揭示一种太阳能电池电极用组成物。组成物包括银粉；玻璃料；以及有机媒剂，其中玻璃料的玻璃转化温度为约100℃至300℃，并且在热重/差热分析(TG-DTA)中的差热曲线上展示的放热峰初温为约200℃至400℃。本发明太阳能电池电极用组成物所形成的太阳能电池电极具有高开路电压以及短路电流密度，因此可提供极佳的转换效率及填充因子。
【IPC分类】H01B1/22, H01L31/0224
【公开号】CN104903974
【申请号】CN201480004073
【发明人】郑锡铉, 金东奭, 朴珉秀, 朴永起, 金君浩, 金珉载, 金硕徹, 徐庸齐
【申请人】三星Sdi株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年9月12日
【公告号】WO2015037933A1
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种太阳能电池电极用组成物及使用此组成物制造的电极。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池使用pn结的光伏效应（photovoltaiceffect)将日光的光子转换成 电W产生电。在太阳能电池中，分别在具有pn结的半导体基板或巧片的上表面及下表面上 形成前电极和背电极。然后，通过进入半导体巧片中的日光来诱发pn结处的光伏效应，并 且通过在pn结处的光伏效应中产生的电子经由电极对外部提供电流。通过涂覆、图案化W 及烘烤电极组成物，在巧片上形成太阳能电池的电极。
[0003]决定太阳能电池效率的因素包括开路电压（opencircuitvoltage;Voc)、短路电 流密度（sho;rtcircuitcurrentdensity;Jsc)W及填充因子（fillfactor;F.F.)。开 路电压（Voc)是指太阳能电池在开路状态下（也即在施加无限阻抗（infiniteimpedance) 下）被光照射后其相对末端之间的电位差。例如，在同质结（homo-junction)的太阳能电池 中，可能存在的最大开路电压来自P型半导体与n型半导体之间的功函数（work化nction) 差异。因为功函数是通过半导体的能隙化and-gap)来决定，因此使用具有高能隙的材料实 质上可提供高开路电压。短路电流密度（Jsc)是指太阳能电池在短路状态下（也即没有任 何外部电阻下）被光照射后的反（负）电流密度。短路电流密度主要取决于入射光的强度 和光谱分布。然而，在该些条件下，短路电流密度取决于通过光吸收所激发的电子及空穴在 没有互相结合而因此损失的情况下，如何有效地从太阳能电池中传递至外部电路。在该点 上，由于再结合所造成的电子及空穴的损失发生在太阳能电池的内部和/或材料接口处。
[0004] 因此，需要一种用于太阳能电池电极的组成物，此组成物可确保极佳的开路电压 及短路电流密度W便增进太阳能电池的转换效率。
【发明内容】
[000引技术问题
[0006] 本发明的一种观点提供太阳能电池电极用组成物，其具有高开路电压及短路电流 密度。
[0007] 本发明的另一种观点提供太阳能电池电极用组成物，其具有极佳的转换效率及填 充因子。
[000引本发明的上述与其他观点可W通过下文所述的本发明来达成。
[0009] 技术方案
[0010] 根据本发明的一种观点，太阳能电池电极用组成物包括；银粉、玻璃料W及有机 媒剂，其中玻璃料的玻璃转化温度为约100°c至约300°C，且在热重/差热分析（TG-DTA analysis)中的差热曲线值TAcurve)上展示的放热峰初温为约200°C至约400°C。
[0011] 此玻璃料可W是含铅的玻璃料。
[0012] 此玻璃料可包括铅-饿-蹄-氧型玻璃料W及银-饥-铅-氧型玻璃料中的至少 一种。
[001引铅-饿-蹄-氧型玻璃料可包括约lOwt%至约70wt%的氧化铅（PbO)、约Iwt%至 约20wt%的氧化饿炬i203)W及约lOwt%至约70wt%的氧化蹄（Te02) 及银-饥-铅-氧 型玻璃料可包括约lOwt%至约60wt%的氧化银（Ag20)、约lOwt%至约40wt%的氧化饥 (V205)W及约lOwt%至约60wt%的氧化铅（PbO)。
[0014] 此玻璃料可还包括由氧化娃（Si〇2)、氧化领炬aO)、氧化饥（V2〇e)、氧化磯化的、 氧化儀（MgO)、氧化锦（Ce〇2)、氧化棚炬2〇3)、氧化锁（SrO)、氧化钢（Mo〇3)、氧化铁（Ti〇2)、 氧化锡（SnO)、氧化铜（In2〇3)、氧化镶（NiO)、氧化铜（化2〇或化的、氧化铺（Sb2〇3、Sb2〇4或 Sb2〇5)、氧化错佑e〇2)、氧化嫁佑a2〇3)、氧化巧（CaO)、氧化神（As2〇3)、氧化钻（CoO或C〇2〇3)、 氧化错伍〇2)、氧化铺（MnO、Mn2〇3或Mri3〇4)、氧化钦（炯2〇3)、氧化鹤（WO3)、氧化铭府2〇3) W及氧化侣（Al2〇3)所构成的群组中选出的至少一种金属氧化物。
[0015] 此太阳能电池电极用组成物可包括约60wt%至约95wt%的银粉；约0. 5wt%至约 20讯1%的玻璃料；1^及约1巧1%至约30*1%的有机媒剂。
[0016] 此玻璃料的平均粒径值50)为约0.1微米至约10微米。
[0017] 此组成物可还包括由分散剂、触变剂、增塑剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外 光稳定剂、抗氧化剂W及偶合剂所构成的群组中选出的至少一种添加剂。
[0018] 根据本发明的另一个观点，提供一种由太阳能电池电极用组成物所形成的太阳能 电池电极。
[0019] 有益效果
[0020] 根据本发明实施例的太阳能电池电极用组成物所形成的太阳能电池电极具有高 开路电压及短路电流密度，因此展示极佳的转换效率及填充因子。
【附图说明】
[0021] 图1为根据本发明一实施例的太阳能电池结构所示出的示意图。
[0022] 图2所示出为通过热重/差热分析所得到的玻璃料的差热曲线图。
【具体实施方式】
[0023] 太阳能电池电极用组成物
[0024] 本发明设及一种太阳能电池电极用组成物，此组成物包括银粉、玻璃料W及有机 媒剂。玻璃料的玻璃转化温度为约100°c至约30(TC，且在热重/差热分析中的差热曲线上 展示的放热峰初温为约200°C至约400°C。
[002引根据本发明实施例，利用太阳能电池电极用组成物所制造的太阳能电池电极具有 高开路电压及短路电流密度，因此可提供极佳的转换效率及填充因子。在此，本发明将更详 细描述。
[0026] (A)银粉
[0027] 根据本发明，太阳能电池电极用组成物包括作为导电粉末的银（Ag)粉。银粉的颗 粒尺寸可为纳米尺度或微米尺度。例如，银粉的颗粒尺寸可为数十至数百纳米或数微米至 数十微米。又或者，此银粉可为两种或更多种类型的具有不同颗粒尺寸银粉的混合物。
[0028] 此银粉可具有球形、片状或无定形（amor地OUS)的形状。
[0029] 银粉的平均粒径值50)特别为约0. 1微米至约10微米，更特别为约0. 5微米至约 5微米。在25°C下，经由超音波处理3分钟将银粉分散在异丙醇（IPA)中后，可使用例如颗 粒尺寸分析仪Model1064D(CILAS有限公司（CILASCo.，Ltd.))来测量此银粉的平均粒 径。当银粉具有在此范围内的平均粒径，组成物可提供低接触电阻（contactresistance) W及低线路电阻（lineresistance)。
[0030] 根据组成物的总重量，银粉可占约60wt%至约95wt%的量。在此范围内，导电粉 末可避免因为电阻增加所造成转换效率变差。银粉可特别占约70wt%至约90wt%的量。
[0031] 炬）玻璃料
[0032] 玻璃料可通过蚀刻抗反射层与烙化银粉在射极区（emitterregion)中产生银晶 粒，W便在电极的组成物的烘烤过程期间降低接触电阻。另外，玻璃料用W提高导电粉末与 巧片之间的附着力，且玻璃料在烘烤期间被软化W降低烘烤温度。
[0033] 当为了增进太阳能电池的效率或填充因子而增加太阳能电池的面积时，可增加太 阳能电池的接触电阻。因此，必须将串联电阻W及对pn结的影响都减到最小。除此之外， 随着具有不同薄层电阻（sheetresistance)的各种巧片的使用增加，烘烤温度在宽广范围 内变化，因此期望玻璃料能确保足够的热稳定性去承受宽广范围的烘烤温度。
[0034] 根据本发明，玻璃料可W是低烙点的玻璃料。此低烙点的晶状玻璃料的玻璃转化 温度可为约100°c至约300°C。
[0035] 玻璃料在热重/差热分析中的差热曲线上展示的放热峰初温为约20(TC至约 400°C。此放热峰初温是指第一次出现放热峰时的温度。可W存在一个或多个放热峰。当 多个放热峰出现在差热曲线上时，第一个放热峰可出现在约200°C至约400°C的范围中。图 2所展示的是依照本发明的一实施例通过热重/差热分析所得到的差热曲线图，且经由实 例所示，在差热曲线上的放热峰初温为283. 5°C。
[0036] 在热重/差热分析中，当玻璃料W 20°C/分钟的加热速率加热至600°C时，每一个 吸热与放热的温度可经由出现在差热曲线上的吸热峰或放热峰来测量。
[0037] 玻璃料可例如是含铅的玻璃料。因此，组成物可确保极佳的转换效率。
[003引玻璃料可例如是低烙点的晶状玻璃料。因此，组成物可确保对于焊带（ribbons) 的极佳附着强度。
[0039] 举例来说，玻璃料可W是铅-饿-蹄-氧型的玻璃料。此铅-饿-蹄-氧型玻璃 料可包括约lOwt%至约70wt%的氧化铅（PbO)、约Iwt%至约20wt%的氧化饿炬i2〇3)W 及约lOwt%至约70wt%的氧化蹄（Te〇2)。在一个实施例中，此铅-饿-蹄-氧型玻璃料可 包括约25wt%至约50wt%的氧化铅（PbO)、约5wt%至约20wt%的氧化饿炬i2〇3)W及约 35wt%至约65wt%的氧化蹄（Te〇2)。在特别实例中，氧化铅（PbO)与氧化蹄（Te〇2)的重量 比可为约1:1. 3至约1: 2。在该个范围内，组成物可确保极佳的转换效率W及对于焊带的极 佳附着强度。
[0040] 举例来说，玻璃料可包括银-饥-铅-氧型的玻璃料。此银-饥-铅-氧型的玻 璃料可包括约lOwt%至约60wt%的氧化银（Ag2〇)、约lOwt%至约40wt%的氧化饥（乂2〇日） W及约lOwt%至约60wt%的氧化铅（PbO)。在一个实施例中，此银-饥-铅-氧型玻璃料 可包括约20wt%至约45wt%的氧化银（Ag2〇)、约lOwt%至约30wt%的氧化饥（V2O日）W及 约40wt%至约60wt%的氧化铅（PbO)。在特别实例中，氧化银（A拓0)与氧化饥（V2〇日）的重 量比可为约1. 5:1至约3:1。在此范围内，组成物可确保极佳的转换效率W及对于焊带的极 佳附着强度。
[0041] 玻璃料可W还包括由氧化娃（Si化）、氧化领炬aO)、氧化饥（V205)、氧化磯任2〇5)、 氧化儀（MgO)、氧化锦（Ce〇2)、氧化棚炬2〇3)、氧化锁（SrO)、氧化钢（Mo〇3)、氧化铁（Ti化）、 氧化锡（SnO)、氧化铜（In2〇3)、氧化镶（NiO)、氧化铜（化2〇或化的、氧化铺（Sb2〇3、Sb2〇4或 Sb2〇5)、氧化错佑e〇2)、氧化嫁佑a2〇3)、氧化巧（CaO)、氧化神（As2〇3)、氧化钻（CoO或C〇2〇3)、 氧化错伍〇2)、氧化铺（MnO、Mn2〇3或Mri3〇4)、氧化钦（刷2〇3)、氧化鹤（W〇3)、氧化铭（化〇3) W及氧化侣（Al2〇3)所构成的群组中选出的至少一种金属氧化物。
[0042] 玻璃料可通过本领域中已知的典型方法从上述的金属氧化物来制备。例如，金属 氧化物可通过预定的比例混合。使用球磨机或行星式轴机进行混合。此混合物在约90(TC 至约1300°C下烙化，然后冷却至25°C。利用盘式磨机与行星式轴机等对所得到的生成物进 行研碎，W此制备玻璃料。
[0043] 玻璃料的平均粒径值50)可为约0. 1微米至约10微米。在此范围内，可进一步降 低组成物的电阻。
[0044] 根据组成物的总重量，玻璃料可占约0.5wt%至约20wt%的量，特别的量为约 0. 5wt%至约5wt%。在此范围内，玻璃料可提升导电粉末与巧片之间的附着力，W及可在烘 烤期间软化并降低烘烤温度。
[0045] 玻璃料可W是球形或无定形的形状。
[0046] (C)有机媒剂
[0047] 有机媒剂经由机械混合太阳能电池电极用组成物中的无 机的成分，给予太阳能电 池电极用组成物用于印刷的适当黏性与流变特性（rheologicalcharacteristics)。
[0048] 有机媒剂可W是任何使用于太阳能电池电极组成物中的任何典型的有机媒剂，且 有机媒剂可包括黏着剂树脂化inderresin)与溶剂等。
[0049] 黏着剂树脂的实例可包括丙締酸醋树脂（acrylateresins)与纤维素树脂 (celluloseresins)等。黏着剂树脂的实例可包括己基纤维素树脂（eth}dcellulose resins)、己基哲己基纤维素树脂（eth}dhy化oxyeth}dcelluloseresins)、硝化纤维素 (nitrocelluloseresins)、己基纤维素（ethylcellulose)与酪树脂（phenolresin)的 渗合物（blends)、醇酸树脂（a；Lkydresins)、酪醒树脂（phenolicresins)、丙締酸醋树 脂（ac巧lateesterresins)、二甲苯树脂（x}deneresins)、聚异了締树脂（polybutene resins)、聚醋树脂（polyesterresins)、尿素树脂（urearesins)、S聚氯胺树脂 (melamineresins)、醋酸己締树脂（vin}dacetateresins)、木松香（woodrosins)W及 聚甲基丙締酸醋（polymethacrylates)的醇类等，但不限于此。
[0050] 溶剂例如可包括己烧化exane)、甲苯（toluene)、己氧基己醇離（61:的1 cellosolve)、环己酬（巧clohexanone)、了氧己醇化ut}dcellosolve)、了基卡必醇 〇3Ut}dcarbitol)(二己二醇单了離（dieth}deneglycolmonobutylether));己二 醇離（glycolether)类的溶剂（例如是二了基卡必醇（dibut^carbitol)(二己二 醇二了離（dieth}deneglycoldibut}dether)、丙二醇单甲離（propyleneglycol monometh}dether))、了基卡必醇醋酸醋化ut}dcarbitolacetate)(二己二醇单了離醋 酸酯（diethyleneglycolmonobutyletheracetate))、己二酉享化exyleneglycol)、松 油醇（16巧；[]16〇1)、甲基己基酬（11161：117161：115^化61：〇]16)、苯甲醇化6]1巧131(3〇11〇1)、丫-了 内醋（丫-1311171'〇13(31：〇]16)、丙醇酸己醋（61：115^113(31316)、3-戊二醇（3-口6]113]16(1；[01)、 2,2, 4-S甲基-单异了酸醋（2,2, 4-trimeth5dmonoisobutyrate)(醋醇（texanol))及其 组成物中的至少一种或两种W上。
[0化1] 根据组成物的总重量，有机媒剂可占约Iwt%至约30wt%的量。在此范围内，有机 媒剂可提供组成物足够黏着强度及极佳印刷性。
[00巧 值）添加剂
[0化3] 组成物可视需要还包含典型添加剂W提高流动及处理特性及稳定性。添加剂可包 含分散剂、触变剂、增塑剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外光稳定剂、抗氧化剂W及偶合 剂等，但不限于此。该些添加剂可单独使用或W其混合物形式使用。
[0化4] 组成物中的添加剂的量可视需要而改变。根据组成物的总重量，添加剂可占约 0.Iwt%至约5wt%的量，但不限于此。在此范围内，添加剂可W更提高玻璃料的特性。
[0055] 太阳能电池电极及包含所述太阳能电池电极的太阳能电池
[0化6] 本发明的其他态样设及一种由太阳能电池电极用组成物形成的电极及包含此电 极的太阳能电池。图1是根据本发明的一个实施例所示出的太阳能电池。
[0化7]参考图1，通过在包括P层101及n层102 (将作为射极）的巧片或基板100上印 刷及烘烤组成物来形成背电极210及前电极230。例如，通过在巧片100的背表面上印刷组 成物W及在约200°C至约400°C下干燥所印刷的组成物约10至60秒，W完成制备此背电极 210的初步处理。此外，通过在巧片的前表面上印刷胶体并且干燥所印刷的组成物W完成 制备前电极的初步处理。然后，通过在约400°C至约950°C下（特别在约850°C至约950°C 下）烘烤巧片约30秒至约50秒W形成前电极230及背电极210。
[005引接下来，将参考实例来更详细地描述本发明。然而，要注意的是，提供该些实例仅 用于说明，而不应该被理解为W任何方式来限制本发明。
[0059] 实例
[0060] 实例 1
[0061] 根据表1所列出的组成物来进行金属氧化物混合，且金属氧化物在900°C至 1300°C下烙化及烧结，从而制备平均粒径值50)为1. 0微米的玻璃料I。此玻璃料I的玻璃 转化温度为28(TC，且在302C下在热重/差热分析中的差热曲线上展示第一放热峰初温。
[0062] 作为有机黏合剂，在60°C下将0. 2wt%的己基纤维素（STD4,陶氏化学公司值OW 化emicalCompany))充分溶解于5wt%的了基卡必醇中，且在黏合剂溶液中添加89wt% (平均粒径为1.2微米）的球状银粉（AG-2.5-11F，同和高科技有限公司值owa化曲tech Co. ,Ltd. ))、Iwt%的玻璃料I、3wt%的增塑剂Benzoflex9-88 (伊：t曼有限公司巧astman 0〇.，1^*(1.))、0.7讯*%的分散剂6￥1(102(毕克化学公司炬￥1(-油611116))^及1.1讯*%的触变 剂IliixatrolST(海名斯有限公司巧lementisCo.，Ltd.))，接着在S漉捏合机（3-roll kneader)中混合且捏合，从而制备太阳能电池电极用组成物。
[006引特性评估
[0064] 填充因子、短路电流密度、开路电压W及转换效率：用酸或碱来纹理化 (tex化ring)p型多晶体巧片，然后通过分散磯来形成n型射极，接着通过等离子体 化学气相沉积法（PECVD)在其上产生氮化娃型的抗反射膜。然后，通过网版印刷 (screen-printing)将所制备的太阳能电池电极用组成物W预定的图案沉积于巧片的前表 面上，接着在红外线干燥炉中将其干燥。然后，将侣膏印刷在巧片的后侧上并W与上述相同 的方法干燥。在带型烘烤炉中，根据此步骤所形成的电池在400°C至900°C下烘烤30秒至 50秒，并且使用太阳电池效率测试器CT-801 (帕山有限公司（PasanCo.，Ltd.))来评估填 充系数化F.)、短路电流密度（Jsc)、开路电压（Voc)化及转换效率（％ )。所得结果示于 表1中。
[00化]玻璃料的热重/差热分析：当玻璃料W20°C/分钟的加热速率加热至600°C时，使 用侣锅P/NSSC515D00UEXSTARCo.，Ltd.)W及EXSTAR6200来测量在差热曲线上的放热 峰初温。所得结果示于表1中。
[0066] 实例2至实例8W及比较例1至比较例3
[0067] 除了W如表2及表3所列的量来制备太阳能电池电极用组成物之外，W如实例1 相同方式来制备太阳能电池电极用组成物。使用实例2至实例8W及比较例1至比较例3 的各玻璃料I至V的组成物、玻璃转化温度W及热重/差热分析中差热曲线上的放热峰初 温显不于表1中。
[0068] 表 1
[0069]
[0070] 表 2
[0071]
[007引表3 [0073]
[0074] 如表2与表3中所示，相较于使用玻璃料III的比较例1 (玻璃料III的玻璃转化 温度符合本发明，但其放热峰初温未在200°C至400°C的范围内）与使用玻璃料IV及V的比 较例2至比较例3 (高烙点的玻璃料IV及V的玻璃转化温度高于300°C)，可确定实例（低 烙点的玻璃料I及II的玻璃转化温度为l〇〇°C至300°CW及放热峰初温为200°C至400°C) 所制造的太阳能电池电极会具有极佳的转换效率和填充因子。
[0075] 虽然已描述了一些实施例，而仅经由图示该些实施例对所属领域技术人员是显而 易见的，且在不惇离本发明的精神与范围下进行各种润饰、变化、修改W及获得等效的实施 例。本发明的范围应仅受限于所附的权利要求及其等效物。
【主权项】
1. 一种太阳能电池电极用组成物，包括：银粉；玻璃料；以及有机媒剂，其中所述玻璃 料的玻璃转化温度为约100°c至约300°C以及在热重/差热分析中的差热曲线上展示的放 热峰初温为约200°C至约400°C。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料为含铅的玻璃 料。3. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料包括 铅-铋-碲-氧型玻璃料以及银-钒-铅-氧型玻璃料中的至少一种。4. 根据权利要求3所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述铅-铋-碲-氧型玻璃 料包括约IOwt%至约70wt%的氧化铅（PbO)、约Iwt%至约20wt%的氧化祕（Bi2O3)以及约 IOwt%至约70wt%的氧化蹄（TeO2);以及所述银-f凡-铅-氧型玻璃料包括约IOwt%至约 60wt%的氧化银（Ag2O)、约IOwt%至约40wt%的氧化f凡（V2O5)以及约IOwt%至约60wt% 的氧化铅（PbO)。5. 根据权利要求4所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料还包括由氧化硅 (SiO2)、氧化钡（BaO)、氧化钒（V2O5)、氧化磷（P2O5)、氧化镁（MgO)、氧化铈（CeO2)、氧化硼 (B2O3)、氧化锁（SrO)、氧化钼（MoO3)、氧化钛（TiO2)、氧化锡（SnO)、氧化铟（In2O3)、氧化镍 (NiO)、氧化铜（Cu2O或CuO)、氧化锑（Sb2O3、Sb2O4或Sb205)、氧化锗（GeO2)、氧化镓（Ga2O3)、 氧化钙（CaO)、氧化砷（As2O3)、氧化钴（CoO或Co2O3)、氧化锆（ZrO2)、氧化锰（MnCKMn2O3或 Mn3O4)、氧化钕（Nd2O3)、氧化鹤（WO3)、氧化络（Cr2O3)以及氧化铝（Al2O3)所构成的群组中选 出的至少一种金属氧化物。6. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，包括：约60wt%至约95wt%的所 述银粉；约0. 5wt%至约20wt%的所述玻璃料；以及约Iwt%至约30wt%的所述有机媒剂。7. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，其中所述玻璃料的平均粒径 (D50)为约0? 1微米至约10微米。8. 根据权利要求1所述的太阳能电池电极用组成物，还包括：由分散剂、触变剂、增塑 剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外光稳定剂、抗氧化剂以及偶合剂所构成的群组中选出 的至少一种添加剂。9. 一种太阳能电池电极，由根据权利要求1至8中任一项所述的太阳能电池电极用组 成物所制备。
【专利摘要】本发明揭示一种太阳能电池电极用组成物。组成物包括银粉；玻璃料；以及有机媒剂，其中玻璃料的玻璃转化温度为约100℃至300℃，并且在热重/差热分析(TG-DTA)中的差热曲线上展示的放热峰初温为约200℃至400℃。本发明太阳能电池电极用组成物所形成的太阳能电池电极具有高开路电压以及短路电流密度，因此可提供极佳的转换效率及填充因子。
【IPC分类】H01B1/22, H01L31/0224
【公开号】CN104903974
【申请号】CN201480004073
【发明人】郑锡铉, 金东奭, 朴珉秀, 朴永起, 金君浩, 金珉载, 金硕徹, 徐庸齐
【申请人】三星Sdi株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年9月12日
【公告号】WO2015037933A1
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