用于导电糊组合物的银-铅-硅酸盐玻璃的制作方法

用于导电糊组合物的银-铅-硅酸盐玻璃的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导电糊组合物。具体而言，该糊用于太阳能电池技术中，尤其是用于形 成正面电极。在一个方面，导电糊组合物包含导电金属颗粒、有机载体和玻璃料。除其它组 分外，玻璃料包含银或含银化合物。本发明另一方面是通过将本发明导电糊施加于硅晶片 上而制得的太阳能电池。本发明还提供包含电互连的太阳能电池的太阳能电池板。根据另 一方面，本发明还提供生产太阳能电池的方法。
[0002] 发明背景
[0003] 太阳能电池是使用光生伏打效应将光能转化成电的装置。太阳能是有吸引力的绿 色能源，因为它是可持续的且仅产生非污染性的副产物。在操作中，当光击中太阳能电池 时，一部分入射光被表面反射，其余透射到太阳能电池中。透射光的光子被通常由半导体材 料如硅制成的太阳能电池吸收。来自吸收的光子的能量由半导体材料的原子激发电子，产 生电子_空穴对。这些电子-空穴对然后被P_n结分开并被应用于太阳能电池表面上的导 电电极收集。这样，电可在互连的太阳能电池之间传导。
[0004] 太阳能电池通常具有施加于其正面和背面上的导电糊，所述导电糊在烧制时形成 电极。用于形成正面电极的典型导电糊包含金属颗粒、玻璃料（glass grit)和有机载体。 通常选择这些组分以充分利用所得太阳能电池的理论电位。例如，理想的是使导电糊与硅 表面以及金属颗粒本身之间的接触最大化，使得电荷载流子可通过硅界面流至太阳能电池 正面上的印刷指线（finger line)和母线（busbar)。为提供该接触，组合物中的玻璃颗粒 在烧制时蚀刻通过抗反射涂层并帮助建立导电金属与下面硅基底之间的接触。另一方面， 玻璃必须不会侵蚀性太强以致它在烧制以后分流p-n结。因此，目的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。由于玻璃在金属层和硅晶片的界面的绝缘效应， 已知的组合物具有高接触电阻。另外，已知的是玻璃料具有宽熔融温度范围，使得它的行为 强烈取决于加工参数。
[0005] 因此，需要用于导电糊中的玻璃组合物，其改进糊与下面基底之间的电接触以及 粘着。

【发明内容】

[0006] 因此，包含银或含银化合物的本发明玻璃组合物显示出改进的电接触。另外，银或 银化合物的存在改变玻璃料的玻璃化转变温度，因此可根据改变的规格调整玻璃料的熔融 行为和所得加工参数。
[0007] 本发明提供导电糊组合物，所述组合物包含金属颗粒，包含氧化铅、二氧化硅和银 或含银化合物的玻璃料，和有机载体。
[0008] 本发明还提供通过将本发明导电糊施加于硅晶片上并将硅晶片烧制而制得的太 阳能电池。
[0009] 本发明另一方面为包含电互连的本发明太阳能电池的太阳能电池模块。
[0010] 本发明还提供生产太阳能电池的方法，所述方法包括步骤：提供具有正面和背面 的硅晶片，将本发明导电糊施加于硅晶片上，和将硅晶片烧制。
【具体实施方式】
[0011] 本发明涉及可用于形成太阳能电池上的电极的导电糊组合物。尽管不限于该应 用，这类糊可用于在太阳能电池的正面上形成电极，提供在太阳能电池之间进行传导的路 径。导电糊组合物优选包含导电金属颗粒、有机载体和玻璃料，所述玻璃料包含银或含银化 合物。
[0012] 导电糊
[0013] 所需导电糊为高导电以使所得太阳能电池的效率最佳化的导电糊。可选择糊的组 分及其比例使得糊制得具有最佳电性能的电极并且使得该糊容易印刷。实现改进的电性能 的一种方法是提高导电糊与下面硅基底之间的接触的量。
[0014] 本发明导电糊通常包含导电金属颗粒、有机载体和玻璃料。根据一个实施方案， 导电糊包含基于糊的100 %总重量约70-99重量％金属颗粒、约0. 1-15重量％玻璃料、约 1-15重量％有机载体。根据一个实施方案，导电糊进一步包含无机和有机添加剂。
[0015] 玻璃料
[0016] 本发明玻璃料充当粘着介质，促进金属导电颗粒与硅基底之间的结合，因此提供 太阳能装置的寿命期间可靠的电接触性能。具体而言，玻璃料蚀刻透过硅基底的表面层 (例如抗反射层），因此可在导电糊与硅晶片之间进行有效的接触。由于玻璃在导电糊与硅 晶片之间的绝缘效应，某些玻璃组合物在硅界面产生高接触电阻。本发明玻璃料的优点是 提供了较低的接触电阻和较高的总电池效率。
[0017] 根据一个实施方案，玻璃料基于导电糊的100 %总重量为约0. 1-20重量％，优选 约0. 2-12重量％，更优选约0. 3-8重量％，最优选约0. 5-5重量％。
[0018] 优选的玻璃料为显示出玻璃化转变的无定形或部分结晶固体的粉末。玻璃化转变 温度1为无定形物质在加热时从刚性固体转变成部分可动的过冷熔体时的温度。用于测定 玻璃化转变温度的方法是本领域技术人员已知的。具体而言，使用DSC设备SDT Q600 (可 由TA Instruments市购）测定玻璃化转变温度Tg，该设备同时记录差示扫描量热（DSC)和 热重分析（TGA)曲线。该仪器装配有水平天平和具有铂/铂-铑（R型）热电偶的炉。所 用试样夹持器为容量为约40-90 y 1的氧化铝陶瓷坩埚。对于测量和数据评估，分别应用测 量软件Q Advantage ;Thermal Advantage Release 5. 4.0和Universal Analysis 2000,版 本4. 5A Build 4. 5. 0. 5。作为用于参比和试样的盘，使用容积为约85 y 1的氧化错盘。将 约10-50mg量的试样以O.Olmg的精确度称入试样盘中。将空参比盘和试样盘放入设备中， 将烘箱关闭并启动测量。使用l〇K/min的加热速率从25°C的起始温度至1000°C的最终温 度。将仪器中的天平总用氮气（N 25. 0)清洗，以及将烘箱用合成空气（来自Linde的80% 队和20% 0 2)清洗，流速为50ml/min。使用上述软件将DSC信号中的第一步骤评估为玻璃 化转变，且将测定的开始值作为Tg温度。
[0019] 优选，玻璃化转变温度低于所需的导电糊烧制温度。根据本发明，优选的玻璃料具 有约200°C至约700°C，优选约250°C至约650°C，最优选约250°C至约500°C的玻璃化转变 温度。
[0020] 在本发明上下文中，玻璃料优选包含银或含银化合物。不愿受任何特定理论束缚， 申请人认为银或含银化合物提高了玻璃料的密度，导致在玻璃与硅基底之间的界面处最小 的间隙形成，以及导致玻璃与金属颗粒之间改进的界面。另外，玻璃组合物的性能，包括其 玻璃化转变温度和熔融温度可通过改变存在于玻璃中的银的量而调节。这容许可调整的加 工参数满足多种温度特异性应用。
[0021] 另外，通常存在于玻璃料中的硼可被银或含银化合物替代。玻璃料中硼的存在倾 向于导致玻璃料在所得导电糊的烧制期间快速结晶，这又会负面地影响玻璃流动行为。在 一个实施方案中，玻璃料不含或者基本不含硼。
[0022] 根据一个实施方案，玻璃料包含基于玻璃料的100%总重量约0. 1-30重量％，优 选约0. 1-20重量％，更优选约5-10重量％银或含银化合物。具有大于30重量％的银含量 的玻璃料可在玻璃熔融期间产生相分离。含银化合物的合适实例包括但不限于银的氧化 物，例如AgO和Ag 20，银的卤化物，例如AgF、AgCl、AgBr和Agl，和银的硫属元素化物，例如 Ag2S、Ag 2Se、Ag2Te，及其组合。根据一个优选的实施方案，使用Ag20。
[0023] 除银或含银化合物外，可在玻璃料中包含其它元素、氧化物和在加热时产生氧化 物的化合物或它们的混合物。在一个优选实施方案中，玻璃料包含氧化铅（PbO)、二氧化 硅（Si0 2)和银或含银化合物。在一个实施方案中，玻璃料包含基于玻璃的100 %总重量约 10-99重量％ PbO,优选约70-99重量％ PbO,更优选约70-90重量％，更优选约75-85重 量％?13〇。在另一实施方案中，玻璃料包含基于玻璃的100%总重量约10-70重量％ PbO,优 选约20-50重量％，最优选约20-30重量％ PbO。玻璃料可包含基于玻璃的100%总重量约 〇. 1-15重量％ Si02，优选5-15重量％ Si02，更优选5-10重量％ Si02。
[0024] 在另一实施方案中，玻璃料可包含其它铅基化合物，包括但不限于铅卤化物盐、铅 硫属元素化物、铅碳酸盐、铅硫酸盐、铅磷酸盐、铅硝酸盐和有机金属铅化合物或者可在热 分解期间形成氧化铅或盐的化合物。在备选实施方案中，玻璃料可以是无铅的。
[0025] 除上面提到的组分外，玻璃料还可包含用于改进所得导电糊的接触性能的其它化 合物。例如，玻璃料还可包含 Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、V、Zr、Mo、Mn、Zn、B、P、Sn、 Ga、Ge、In、Al、Sb、Bi、Ce、Cu、Ni、Cr、Fe或Co的氧化物或其它化合物，它们的任意组合。这 类氧化物和化合物的实例包括但不限于锗氧化物、钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、锂氧化 物、锡氧化物、铟氧化物、稀土氧化物（例如La 203或铈氧化物）、磷氧化物、过渡金属氧化物 (例如铜氧化物和铬氧化物）、金属卤化物（例如铅氟化物和锌氟化物），及它们的组合。在 一个优选实施方案中，玻璃料包含氧化铝（例如A1 203)、氧化锌（ZnO)或二者。这类氧化物 和化合物优选以玻璃料的约〇. 1-15重量％的总量存在。在另一优选实施方案中，玻璃料还 包含二氧化碲（Te02)。优选，玻璃料包含约0. 1至约25摩尔％二氧化碲。在另一实施方案 中，玻璃料不包含碲的氧化物（例如Te02)。
[0026] 根据一个实施方案，玻璃料包含：约0. 1至约30摩尔％，更优选约1至约10摩尔％ 银或含银化合物；约40-75摩尔％，优选约60-75摩尔％ PbO ;约20-30摩尔％ Si02jt 1-10 摩尔％，优选约2-5摩尔％ A1203;和约1-10摩尔％，优选约2-5摩尔％ ZnO。
[0027] 本领域技术人员熟知，玻璃料颗粒可显示出多种形状、表面性质、尺寸、表面积： 体积比和涂层。玻璃料颗粒的大量形状是本领域中已知的。一些实例为球形、有角的、细长 的（棒或针状）和平的（片状）。玻璃料颗粒还可作为不同形状的颗粒的组合存在。根据 本发明优选的是具有对制得的电极的改进电接触有利的形状或形状组合的玻璃料颗粒。不 考虑颗粒的表面性质而表征形状的一种方式是通过以下参数：长度、宽度和厚度。在本发明 上下文中，颗粒的长度以最长空间位移矢量的长度给出，其两个 端点包含在颗粒内。颗粒的 宽度以垂直于上文所定义的长度矢量的最长空间位移矢量的长度给出，其两个端点包含在 颗粒内。颗粒的厚度以垂直于上文所定义的长度矢量和宽度矢量二者的最长空间位移矢量 给出，其两个端点包含在颗粒内。
[0028] 在本发明一个实施方案中，优选具有尽可能均匀的形状（即其中与长度、宽度和 厚度有关的比例尽可能接近1 ;优选所有比例位于约〇. 7至约1. 5,更优选约0. 8至约1. 3， 最优选约0. 9至约1. 2的范围内的形状）的玻璃料颗粒。在该实施方案中，玻璃料颗粒的 优选形状的实例为球形和立方体或其组合，或者其一种或多种与其它形状的组合。
[0029] 当玻璃料颗粒可具有不规则形状时，粒度可近似地以会得到相同测量结果的"当 量球"的直径表示。通常，任何给定试样中的玻璃料颗粒不以单一尺寸存在，而是以一系 列尺寸分布，即粒度分布。表征粒度分布的一个参数为d 5(l。d5(l为中值直径或粒度分布的 中值。它是累积分布中50%处的粒径值。粒度分布的其它参数包括d 1(l，其表示10%累积 (0-100% )颗粒更小时的粒径，和d9(l，其表示90%累积（0-100% )颗粒更小时的粒径。粒 度分布可借助激光衍射、动态光散射、图像、电泳光散射或本领域中已知的任何其它方法测 量。具体而言，本发明粒度根据ISO 13317-3:2001测定。具有软件SediGraph 5120的 SediGraph III 5120仪器（由Micromeritics Instrument Corp. of Norcross，Georgia制 造）用于测量，其根据X射线重力技术操作。将约400-600mg的试样称入50ml玻璃烧杯中 并加入作为悬浮液的 40ml Sedisperse P11 (来自 Micromeritics，具有约 0? 74-0. 76g/cm3 的密度和约1. 25-1. 9mPa ? s的粘度）。将磁力搅拌棒加入悬浮液中。使用以功率级2操 作的超声波探针Sonifer 250 (来自Branson)将试样分散8分钟，同时将悬浮液用搅拌棒 搅拌。将该预处理试样放入仪器中并启动测量。记录悬浮液的温度（通常24°C至45°C)， 使用在该温度下测量的分散溶液的粘度数据进行计算。使用试样的密度和重量（对于银， 10. 5g/cm3)，测定粒度分布，并以d1(l、d5(l和d9(l给出。
[0030] 根据本发明优选的是，玻璃料颗粒的中值粒径d5(l为约0. 1-10 ym，更优选约 0. 1-5 ym，最优选约0. 1-3. 5 ym。在本发明一个实施方案中，玻璃料颗粒具有大于约 〇? 1 ym，优选大于约0? 15 ym，更优选大于约0? 2 ym的d1(l。在本发明一个实施方案中，玻璃 料颗粒具有小于约10 y m，优选小于约5 y m，更优选小于约4. 5 y m的d9。。
[0031] 表征颗粒的形状和表面的一种方式是通过其表面积与体积之比。表面积与体积之 比或者比表面积可通过本领域中已知的BET(Brunauer-Emmett-Teller)方法测量。具体而 言，BET测量根据DIN ISO 9277:1995进行。Monosorb仪器（由 Quantachrome Instruments 制造）用于测量，其根据SMART方法（具有适应性剂量率的吸附方法）操作。在内置式除 气站中准备用于分析的试样。流动气体清除杂质，产生可在其上发生吸附的干净表面。可 将试样用提供的加热罩加热至使用者可选择的温度。将数字温度控制和显示器安装在仪器 面板上。在除气完成以后，将试样池转移至分析站。在转移期间快速连接配件自动地密封 试样池。按下单个按钮，分析开始。填充有冷却剂的杜瓦瓶自动地升高，浸没试样池并导致 吸附。仪器检测吸附完成时（2-3分钟），自动地降低杜瓦瓶，并使用内置式热空气鼓风机温 和地将试样池加热回室温。因此，在数字式仪表上显示解吸气体信号，且表面积直接显示于 面板显示器上。整个测量（吸附和解吸）周期通常需要小于6分钟。该技术使用高灵敏度 导热率检测器测量在吸附和解吸进行时吸附物/惰性载体气体混合物的浓度变化。当通过 机载电子器件积分并与校准对比时，检测器提供吸附或解吸气体的体积。内置式微型处理 器确保线性并自动地计算试样的BET表面积，以m 2/g表示。
[0032] 在本发明一个实施方案中，玻璃料颗粒具有约0. 5m2/g至约llm2/g，优选约lm2/g 至约10m 2/g，最优选约2m2/g至约8m2/g的比表面积。
[0033] 根据另一实施方案，玻璃料颗粒可包含表面涂层。本领域中已知且被认为适合本 发明的任何这类涂层可用于玻璃料颗粒上。根据本发明优选的涂层为促进导电糊的改进粘 着的那些涂层。如果存在这样的涂层，则优选涂层相当于不大于约10重量％，优选不大于 约8重量％，最优选不大于约5重量％，每种情况下基于玻璃料颗粒的总重量。
[0034] 导电金属颗粒
[0035] 在本发明上下文中，导电金属颗粒为显示出最佳导电性且在烧制时有效地烧结的 那些，因此它们产生具有高导电率和低接触电阻的电极。本领域中已知适用作太阳能电池 表面电极且还容易焊接的导电金属颗粒及其混合物或合金可用于本发明。根据本发明优选 的金属颗粒为元素金属、合金、金属衍生物、至少两种金属的混合物、至少两种合金的混合 物或者至少一种金属与至少一种合金的混合物。
[0036] 可用作金属颗粒的金属包括银、铜、金、铝、锌、钯、镍或铅，及其中至少两种的任意 混合物。可用作本发明金属颗粒的合金包括含有至少一种选自下列的金属的合金：银、铜、 铝、锌、镍、钨、铅和钯，或者那些合金中两种或更多种的混合物。在另一实施方案中，金属颗 粒包含涂有一种或多种不同金属或合金的金属或合金，例如涂有铝的银颗粒或者涂有银的 铜颗粒。
[0037] 在一个实施方案中，导电金属颗粒为银、铜、铝、金和镍中的至少一种，或者它们的 任意混合物或合金。在一个优选实施方案中，金属颗粒为银。银可作为元素银、银合金或银 衍生物存在。合适的银衍生物包括例如银合金和/或银盐，例如银卤化物（例如氯化银）、 银氧化物、银硝酸盐、银乙酸盐、银三氟乙酸盐、银正磷酸盐，以及它们的组合。导电糊包含 基于糊的100 %总重量约50-99重量％，优选约60-99重量％，更优选约70-99重量％，最优 选约80-95重量％金属颗粒。
[0038] 作为金属颗粒的其它组分，除上述组分外，优选对更有利的接触性能和导电性有 贡献的那些材料。例如，金属颗粒可具有表面涂层。本领域中已知且被认为适于本发明的 任何这类涂层可用于金属颗粒上。优选的涂层为促进所得导电糊的烧结和附着性能的那些 涂层。如果存在这样的涂层，则优选涂层相当于基于金属颗粒的100%总重量不大于约10 重量％，优选不大于约8重量％，最优选不大于约5重量％。
[0039] 导电颗粒可显示出多种形状、表面、尺寸、表面积与体积之比、氧含量和氧化物层。 本领域中已知大量形状。一些实例为球形、有角的、细长的（棒或针状）和平的（片状）。 导电金属颗粒也可作为不同形状的颗粒的组合存在。根据本发明优选的是具有对烧结和粘 着有利的形状或形状组合的金属颗粒。不考虑颗粒的表面性质而表征这类形状的一种方式 是通过如本文所述的以下参数：长度、宽度和厚度。
[0040] 在一个实施方案中，优选具有尽可能均匀的形状（即其中与长度、宽度和厚度有 关的比例尽可能接近1 ;优选所有比例位于约0. 7至约1. 5,更优选约0. 8至约1. 3,最优选 约0. 9至约1. 2的范围内的形状）的金属颗粒。在该实施方案中，金属颗粒的优选形状的 实例为球形和立方体或其组合，或者其一种或多种与其它形状的组合。在本发明另一实施 方案中，优选具有低均匀性的形状，优选与长度、宽度和厚度有关的尺寸比例中至少一个大 于约1. 5,更优选大于约3,最优选大于约5的金属颗粒。根据该实施方案的优选形状为薄 片状、棒或针状，或者薄片状、棒或针状与其它形状的组合。
[0041] 导电颗粒的多种表面类型是本领域中已知的。优选对有效烧结有利并导致所得电 极的有利导电性的表面类型。
[0042] 根据本发明优选的是金属颗粒的如本文所述的中值粒径d5(l位于约0. 1-10 y m，更 优选约0. 1-5 ym，更优选约0. 5-3. 5 ym的范围内。在本发明一个实施方案中，金属颗粒具 有大于约〇? 1 ym，优选大于约0? 2 ym，更优选大于约0? 3 ym的d1(l。在本发明一个实施方 案中，金属颗粒具有小于约10 um，优选小于约8 y m，更优选小于约6 y m的d9。。
[0043] 在一个实施方案中，金属颗粒具有约0. lm2/g至约5m2/g，更优选约0. 2m2/g至约 2m2/g，最优选约0. 2m2/g至约0. 8m2/g的如本文所述的比表面积。
[0044] 有机裁体
[0045] 在本发明上下文中优选的有机载体为基于一种或多种溶剂，优选有机溶剂的溶 液、乳液或分散体，所述溶剂确保导电糊的组分以溶解、乳化或分散形式存在。优选的有机 载体为提供组分在导电糊内的最佳稳定性并赋予导电糊容许有效印刷性的粘度的那些。
[0046] 在一个实施方案中，有机载体包含有机溶剂以及粘结剂（例如聚合物）、表面活性 剂或触变剂中的一种或多种，或其任意组合。例如，在一个实施方案中，有机载体包含在有 机溶剂中的一种或多种粘结剂。
[0047] 在本发明上下文中优选的粘结剂为有助于形成具有有利稳定性、印刷性、粘度和 烧结性能的导电糊的那些。粘结剂是本领域中熟知的。根据本发明优选的粘结剂（其通 常落在"树脂"范畴内）为聚合物粘结剂、单体粘结剂以及为聚合物和单体的组合的粘结 剂。聚合物粘结剂还可以为其中至少两种不同的单体单元包含在单一分子中的共聚物。优 选的聚合物粘结剂为在聚合物主链中带有官能团的那些、主链外带官能团的那些以及主链 内和主链外都带有官能团的那些。优选的主链中带有官能团的聚合物为例如聚酯、取代聚 酯、聚碳酸酯、取代聚碳酸酯、主链中带有环状基团的聚合物、聚糖、取代聚糖、聚氨酯、取代 聚氨酯、聚酰胺、取代聚酰胺、酚醛树脂、取代酚醛树脂、前述聚合物的一种或多种单体任选 与其它共聚单体的共聚物，或其中至少两种的组合。根据一个实施方案，粘结剂可以为聚乙 烯醇缩丁醛或聚乙烯。优选的主链中带有环状基团的聚合物为例如聚丁酸乙烯酯（PVB)及 其衍生物和聚萜品醇及其衍生物或其混合物。优选的聚糖为例如纤维素及其烷基衍生物， 优选甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、丙基纤维素、羟丙基纤维素、丁基纤维素及其 衍生物，及其中至少两种的混合物。其它优选的聚合物包 括纤维素酯树脂，例如乙酸丙酸纤 维素、乙酸丁酸纤维素及其混合物。优选，使用美国专利公开No. 2013/0180583中公开的那 些纤维素酯树脂，通过引用将其并入本文中。优选的聚合物主链外带有官能团的聚合物为 带有酰胺基团的那些、带有酸和/或酯基团的那些，通常称为丙烯酸系树脂，或者带有上述 官能团的组合的聚合物，或其组合。优选的主链外带有酰胺的聚合物为例如聚乙烯吡咯烷 酮（PVP)及其衍生物。优选的主链外带有酸和/或酯基团的聚合物为例如聚丙烯酸及其衍 生物、聚甲基丙烯酸酯（PMA)及其衍生物或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)及其衍生物，或其混 合物。根据本发明优选的单体粘结剂为乙二醇基单体、萜品醇树脂或松香衍生物，或其混合 物。优选的基于乙二醇的单体粘结剂为具有醚基团、酯基团的那些，或者具有醚基团和酯基 团的那些，优选的醚基团为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和更高级烷基醚，优选的酯基 团为乙酸酯及其烷基衍生物，优选乙二醇单丁基醚单乙酸酯或其混合物。烷基纤维素，优选 乙基纤维素、其衍生物及其与来自前述粘合剂列举或其它方式提到的粘合剂的其它粘合剂 的混合物，是本发明范围内最优选的粘结剂。粘结剂可以以基于有机载体的100%总重量约 0. 1-10重量％，优选约0. 1-8重量％，更优选约0.5-7重量％的量存在。
[0048] 根据本发明优选的溶剂为在烧制期间被明显程度地从导电糊中除去的糊组分，优 选在烧制以后绝对重量与烧制以前相比降低至少约80 %，优选与烧制以前相比降低至少 约95%的那些。根据本发明优选的溶剂为容许形成具有有利的粘度、印刷性、稳定性和烧 结特性的导电糊的那些。本领域中已知且被认为适于本发明的所有溶剂可用作有机载体 中的溶剂。根据本发明，优选的溶剂为容许实现如上所述导电糊的优选的高水平印刷性的 那些。根据本发明优选的溶剂为在标准环境温度和压力（SATP)(298.15K，25°C，77° F)， 1 OOkPa (14. 504psi，0. 986atm)下作为液体存在的那些，优选具有约90 °C以上的沸点和 约-20°C以上的熔点的那些。根据本发明优选的溶剂为极性或非极性的、质子或非质子的、 芳族或非芳族的。根据本发明优选的溶剂为单醇、二醇、多元醇、单酯、二酯、聚酯、单醚、二 醚、聚醚，包含这些类别的官能团中至少一种或多种，任选包含其它类别的官能团，优选环 状基团、芳族基团、不饱和键、一个或多个〇原子被杂原子替代的醇基团、一个或多个〇原 子被杂原子替代的醚基团、一个或多个〇原子被杂原子替代的酯基团的溶剂，以及上述溶 剂中两种或更多种的混合物。在本文中优选的酯为己二酸的二烷基酯，其中优选的烷基组 分为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和更高级烷基或两种不同的这类烷基的组合，优选 己二酸二甲酯，和两种或更多种己二酸酯的混合物。在本文中优选的醚为二醚，优选乙二 醇的二烷基醚，其中优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和更高级烷基或两种 不同的这类烷基的组合，及两种二醚的混合物。在本文中优选的醇为伯、仲和叔醇，优选叔 醇，其中优选萜品醇及其衍生物，或者两种或更多种醇的混合物。优选的结合了多于一种不 同官能团的溶剂为2, 2, 4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，通常称为texanol，及其衍生 物，2-(2_乙氧基乙氧基）乙醇，通常称为卡必醇，其烷基衍生物，优选甲基、乙基、丙基、丁 基、戊基和己基卡必醇，优选己基卡必醇或丁基卡必醇，及其乙酸酯衍生物，优选丁基卡必 醇乙酸酯，或者上述中至少两种的混合物。有机溶剂可以以基于有机载体的100%总重量约 40-90重量％的量存在。
[0049] 有机载体还可包含一种或多种表面活性剂和/或添加剂。在本发明上下文中优 选的表面活性剂为有助于形成具有有利的稳定性、印刷性、粘度和烧结性能的导电糊的那 些。表面活性剂是本领域技术人员熟知的。本领域中已知且被认为适于本发明的所有 表面活性剂可用作有机载体中的表面活性剂。在本发明上下文中优选的表面活性剂为 基于线性链、支化链、芳族链、氟化链、硅氧烷链、聚醚链及其组合的那些。优选的表面活 性剂为单链、双链或多链的。根据本发明优选的表面活性剂可具有非离子、阴离子、阳离 子、两性或两性离子头。优选的表面活性剂为聚合和单体的或其混合物。根据本发明优 选的表面活性剂可具有颜料亲合基团，优选具有颜料亲合基团的羟基官能羧酸酯（例如 I)ISPERBYK?-108,由BYK USA，Inc.生产），具有颜料亲合基团的丙烯酸酯共聚物 (例如DISPERBYK?-116,由byk旧4，11^生产），具有颜料亲合基团的改性聚醚（例 如TEG()?DISPERS655,由Evonik Tego ChemieGmbH生产），具有高颜料亲合力基团 的其它表面活性剂（例如TEGO?DISPERS 662C，由Evonik Tego ChemieGmbH 生产）。 不在上列中的根据本发明的其它优选聚合物为聚氧化乙烯、聚乙二醇及其衍生物，和烷基 羧酸及其衍生物或盐，或其混合物。根据本发明的优选的聚乙二醇衍生物为聚（乙二醇） 乙酸。优选的烷基羧酸为具有完全饱和烷基链的那些和具有单或多不饱和烷基链的那些或 其混合物。优选的具有饱和烷基链的羧酸为具有约8至约20个碳原子的烷基链长的那些， 优选 C9H19C00H (癸酸）、CnH23C00H(月桂酸）、C13H27C00H (肉豆蔻酸）、C15H31C00H(棕榈酸）、 C17H 35C00H(硬脂酸）或者其盐或混合物。优选的具有不饱和烷基链的羧酸为C18H340 2 (油 酸）和c18h32o2(亚油酸）。根据本发明优选的单体表面活性剂为苯并三唑及其衍生物。表 面活性剂可基于有机载体的100%总重量以约0-10重量％，优选约0-8重量％，更优选约 0. 01-6重量％的量存在于有机载体中。
[0050] 优选的有机载体中的添加剂为不同于上述载体组分且对导电糊的有利性能如有 利的粘度和对下面基底的粘着有贡献的那些添加剂。本领域中已知且被认为适于本发明的 添加剂可用作有机载体中的添加剂。根据本发明优选的添加剂为触变剂、粘度调节剂、稳定 剂、无机添加剂、增稠剂、乳化剂、分散剂或pH调节剂。在本文中优选的触变剂为羧酸衍生 物，优选脂肪酸衍生物或其组合。优选的脂肪酸衍生物为C 9H19C00H(癸酸）、CnH23C00H(月 桂酸）、C 13H27C00H(肉豆蔻酸）、C15H31C00H(棕榈酸）、C 17H35C00H(硬脂酸）、c18h34o2 (油酸）、 c18h32o2(亚油酸）及其组合。在本文中，优选的包含脂肪酸的组合为蓖麻油。
[0051] 在一个实施方案中，有机载体以基于糊的100 %总重量约1-20重量％，更优选约 1-15重量％，最优选约5-15重量％的量存在于导电糊中。
[0052] 添加剂
[0053] 在本发明上下文中优选的添加剂为除明确提到的其它组分外加入导电糊中的组 分，其对导电糊、由其制得的电极或者所得太阳能电池的提高的性能有贡献。本领域中已知 且被认为适于本发明的所有添加剂可用作导电糊中的添加剂。除存在于玻璃料和载体中的 添加剂外，添加剂还可存在于导电糊中。根据本发明优选的添加剂包括触变剂、粘度调节 剂、乳化剂、稳定剂或pH调节剂、无机添加剂、增稠剂和分散剂，或其中至少两种的组合。根 据本发明上下文中优选的无机有机金属添加剂为Mg、Ni、Te、W、Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、 Sn、Ru、Co、Fe、Rh、V、Y、Sb、P、Cu 和 Cr 或其中至少两种的组合，优选 Zn、Sb、Mn、Ni、W、Te、 Rh、V、Y、Sb、P和Ru或其中至少两种的组合，其氧化物，在烧制时可产生那些金属氧化物的 化合物，或者上述金属中至少两种的混合物，上述氧化物中至少两种的混合物，在烧制时可 产生那些金属氧化物的上述化合物中至少两种的混合物，或者上述任意两种或更多种的混 合物。W02012/058358A1中公开的那些添加剂可用于导电糊中，通过引用将其并入本文中。
[0054] 根据一个实施方案，添加剂以基于糊的100%总重量约0. 1-10重量％，优选约 0. 1-5重量％，更优选约0.1-2重量％存在于糊组合物中。
[0055] 形成导电糊组合物
[0056] 为形成导电糊，可使用本领域已知用于制备糊组合物的任何方法将玻璃料材料与 导电金属颗粒和有机载体合并。制备方法并不关键，只要它产生均匀分散的糊。可将组分 混合，例如用混合机混合，然后通过三个辊磨机，例如制得分散的均匀糊。除了将所有组分 一起同时混合外，可将玻璃料原料与银颗粒例如在球磨机中共同研磨2-24小时以实现玻 璃料和银颗粒的均匀混合物，然后将其与有机溶剂在混合机中合并。
[0057] 太阳能电池
[0058] 另一方面，本发明涉及太阳能电池。在一个实施方案中，太阳能电池包含半导体基 底（例如硅晶片）和根据本文所述实施方案中任一个的导电糊组合物。
[0059] 另一方面，本发明涉及通过包括如下步骤的方法制得的太阳能电池：将根据本文 所述实施方案中任一个的导电糊组合物施加于半导体基底（例如硅晶片）上，并将半导体 基底烧制。
[0060] 硅晶片
[0061] 除了太阳能电池的其它区外，根据本发明优选的晶片具有能够以高效率吸收光以 得到电子-空穴对并以高效率跨边界，优选跨P_n结边界将空穴和电子分开的区域。根据 本发明优选的晶片为包含由正面掺杂层和背面掺杂层构成的单一体的那些。
[0062] 优选，晶片包含适当掺杂的四价元素、二元化合物、三元化合物或合金。在本文中， 优选的四价元素为硅、锗或锡，优选硅。优选的二元化合物为两种或更多种四价元素的组 合、III族元素与V族元素的二元化合物、II族元素与VI族元素的二元化合物，或者IV族 元素与VI族元素的二元化合物。优选的四价元素的组合为选自硅、锗、锡或碳的两种或更 多种元素的组合，优选SiC。优选的III族元素与V族元素的二元化合物为GaAs。根据本 发明一个优选实施方案，晶片为硅。其中明确提到硅的上述描述也适用于本文所述其它晶 片组合物。
[0063] p_n结边界位于晶片的正面掺杂层和背面掺杂层相遇的位置。在n型太阳能电池 中，背面掺杂层掺杂有给电子n型掺杂剂且正面掺杂层掺杂有受电子或给空穴p型掺杂剂。 在P型太阳能电池中，背面掺杂层掺杂有P型掺杂剂且正面掺杂层掺杂有n型掺杂剂。根 据本发明一个优选实施方案，具有P_n结边界的晶片通过首先提供掺杂的硅基底，然后将 相对类型的掺杂层施加于基底的一面上而制备。
[0064] 掺杂硅基底是本领域中熟知的。掺杂硅基底可通过本领域中已知且被认为适于本 发明的任何方法制备。根据本发明优选的硅基底 来源为单晶硅、多晶硅、无定形硅和高纯 冶金娃（upgraded metallurgical silicon)，最优选单晶娃或多晶娃。掺杂形成掺杂娃基 底可通过在硅基底的制备期间加入掺杂剂而同时进行，或者它可在随后的步骤中进行。在 硅基底的制备以后掺杂可通过例如气体扩散取向生长而进行。掺杂的硅基底也是容易市 购的。根据一个实施方案，硅基底的初始掺杂可通过将掺杂剂加入硅混合料中而与其形成 同时进行。根据另一实施方案，正面掺杂层和如果存在的话高度掺杂的背面层的施加可通 过气相取向生长进行。该气相取向生长优选在约500°C至约900°C，更优选约600°C至约 800°C，最优选约650°C至约750°C的温度范围内，在约2kPa至约lOOkPa，优选约10至约 80kPa，最优选约30至约70kPa的压力下进行。
[0065] 本领域中已知，硅基底可呈现大量形状、表面结构和尺寸。举一些例子，基底的形 状可包括立方体、圆盘、薄片和不规则多面体。根据本发明一个优选实施方案，薄片为具有 类似，优选相同的两维和明显小于其它两维的第三维的立方体。前两个维可以是第三维的 至少100倍。
[0066] 另外，多种表面类型是本领域中已知的。根据本发明，优选具有粗糙表面的硅基 底。评估基底的粗糙度的一种方式是评估基底次表面的表面粗糙度参数，所述次表面与基 底的总表面积相比是小的，优选小于总表面积的约1%，且其基本是平的。表面粗糙度参数 的值通过次表面的面积与理论表面的面积之比给出，所述理论表面的面积通过将该次表面 投影到与次表面最佳拟合的平面上通过使均方位移最小化而形成。越高的表面粗糙度参数 值表示越粗糙、越不规则的表面，越低的表面粗糙度参数值表示越光滑、越均匀的表面。根 据本发明，优选改进硅基底的表面粗糙度以在大量因素之间产生最佳平衡，所述因素包括 但不限于光吸收和在表面上的粘着。
[0067] 可改变硅基底的两个较大维以适合所得太阳能电池所要求的应用。根据本发明优 选的是，娃晶片的厚度为约〇? 5mm以下，更优选约0? 3mm以下，最优选约0? 2mm以下。一些 娃晶片可具有0. 01mm或更大的最小厚度。
[0068] 根据本发明优选的是，正面掺杂层与背面掺杂层相比是薄的。还优选的是，正面掺 杂层具有约〇? 1至约10 y m，优选约0? 1至约5 y m，最优选约0? 1至约2 y m的厚度。
[0069] 可在硅基底的背面上在背面掺杂层与任何其它层之间施加高度掺杂层。这样的 高度掺杂层具有与背面掺杂层相同的掺杂类型，且这样的层通常以+表示（n+型层施加于 n型背面掺杂层上，p+型层施加于p型背面掺杂层上）。该高度掺杂的背面层用于帮助金 属化和改进导电性能。根据本发明优选的是，如果存在的话，高度掺杂背面层具有约1至约 100 y m，优选约1至约50 y m，最优选约1至约15 y m的厚度。
[0070] 掺杂剂
[0071] 优选的掺杂剂为在加入硅晶片中时通过将电子或空穴引入能带结构中而形成p_n 结边界的那些。根据本发明优选的是，具体地选择这些掺杂剂的特性和浓度以调整p-n结 的能带结构特征并根据需要设置光吸收和导电率特征。根据本发明优选的P型掺杂剂为将 空穴加入硅晶片能带结构中的那些。本领域已知且被认为适于本发明的所有掺杂剂可用作 P型掺杂剂。根据本发明优选的P型掺杂剂为三价元素，特别是周期表13族的那些。在本 文中优选的周期表13族元素包括但不限于硼、铝、镓、铟、铊或其中至少两种的组合，其中 特别优选硼。
[0072] 根据本发明优选的n型掺杂剂为将电子加入硅晶片能带结构中的那些。本领域已 知且被认为适于本发明的所有掺杂剂可用作n型掺杂剂。根据本发明优选的n型掺杂剂为 周期表15族的元素。在本文中优选的周期表15族元素包括但不限于氮、磷、砷、锑、铋或其 中至少两种的组合，其中特别优选磷。
[0073] 如上所述，可改变p_n结的各种掺杂水平以调整所得太阳能电池的所需性能。掺 杂水平使用次级离子质谱法测量。
[0074]根据某些实施方案，半导体基底（即硅晶片）显示出高于约60 Q/□，例如高于约 65 D/ 口、70 D/ 口、90 D/ □或100 D/ □的薄层电阻。为测量掺杂的硅晶片表面的薄层电 阻，使用装配有软件包"GP-4Test 1.6.6Pro"的装置"GP4-Test Pro"（可由 GP Solar GmbH 得到）。对于测量，应用4点测量原则。两个外部探针施加恒电流，两个内部探针测量电压。 薄层电阻使用欧姆定律推断，以D / □表示。为测定平均薄层电阻，在晶片的25个平均分布 的点上进行测量。在测量以前将所有设备和材料在具有22±1°C温度的空气调节室中平衡。 为进行测量，"GP-Test. Pro"装配有具有锐利尖端的4点测量头（部件编号04. 01. 0018)以 透过抗反射和/或钝化层。施加10mA的电流。使测量头与非金属化晶片材料接触并启动 测量。在测量晶片上的25个平均分布点以后，计算平均薄层电阻，以D/□表示。
[0075] 太阳能电池结构
[0076] 对实现上述目的中的至少一个的贡献由可由本发明方法得到的太阳能电池做出。 根据本发明优选的太阳能电池为就转化成电能输出的总入射光能的比例而言具有高效率 的那些，和轻且耐久的那些。至少，太阳能电池包含：（i)正面电极，（ii)正面掺杂层，（iii) p-n结边界，（iv)背面掺杂层和（v)焊垫。太阳能电池还可包含用于化学/机械保护的额 外层。
[0077] 抗反射层
[0078] 根据本发明，抗反射层可在将电极施加于太阳能电池的正面以前作为外层施加。 可使用本领域中已知且被认为适于本发明的所有抗反射层。优选的抗反射层为降低通过正 面反射的入射光比例并提高穿过正面而被晶片吸收的入射光比例的那些。优选的是产生有 利的吸收/反射比，容易通过导电糊蚀刻，或者耐受导电糊烧制所需的温度，且对电极界面 附近提高的电子和空穴重组没有贡献的抗反射层。根据本发明优选的抗反射层包括SiN x、 Si02、Al203、Ti02或其中至少两种的混合物和/或其中至少两层的组合。根据一个优选实施 方案，抗反射层为SiN x，其中使用硅晶片的话特别如此。
[0079] 抗反射层的厚度与合适光的波长相适应。根据本发明一个优选实施方案，抗反射 层具有约20至约300nm，更优选约40至约200nm，最优选约60至约90nm的厚度。
[0080] 钝化层
[0081] 根据本发明，一层或多层钝化层可作为外层施加于硅晶片的正面和/或背面上。 钝化层可在形成正面电极以前或者在施加抗反射层以前（如果存在抗反射层的话）施加。 优选的钝化层为降低电极界面附近电子/空穴重组速率的那些。可使用本领域中已知且被 认为适于本发明的任何钝化层。根据本发明优选的钝化层为氮化硅、二氧化硅和二氧化钛。 根据最优选的实施方案，使用氮化硅。优选钝化层具有约〇. lnm至约2 ym，更优选约10nm 至约1 y m，最优选约30nm至约200nm的厚度。
[0082] 额外保护层
[0083] 除直接贡献于太阳能电池的主要功能的上述层外，可加入用于机械和化学保护的 进一步的层。
[0084] 可将电池包封以提供化学保护。包封是本领域中熟知的并可使用适于本发明的任 何包封。根据一个优选实施方案，如果存在该包封，则透明聚合物，通常称为透明热塑性树 脂用作包封材料。在本文中优选的透明聚合物为硅橡胶和聚乙烯乙酸乙烯酯（PVA)。
[0085] 也可在太阳能电池的正面施加透明玻璃板以提供对电池正面的机械保护。透明玻 璃板是本领域中熟知的，并可使用适于本发明的任何透明玻璃板。
[0086] 可在太阳能电池的背面施加背面保护材料以提供机械保护。背面保护材料是本领 域中熟知的，并可使用被认为适于本发明的任何背面保护材料。根据本发明优选的背面保 护材料为具有良好机械性能和抗风化性的那些。根据本发明优选的背面保护材料为具有聚 氟乙烯层的聚对苯二甲酸乙二酯。根据本发明优选背面保护材料存在于包封层下面（在存 在背面保护层和包封的情况下）。
[0087] 可在太阳能电池的外部施加框架材料以提供机械支撑。框架材料是本领域中熟知 的，并可使用任何适于本发明中的任何框架材料。根据本发明优选的框架材料为铝。
[0088] 制各太阳能电池的方法
[0089] 太阳能电池可通过将本发明导电糊施加于半导体基底如硅晶片上的抗反射涂层 如氮化硅、氧化硅、氧化钛或氧化铝上而制备。然后将背面导电糊施加于太阳能电池的背面 上以形成焊垫。然后在基底的背面施加铝糊，其与由背面导电糊形成的焊垫的边缘重叠以 形成BSF。
[0090] 导电糊可以以本领域中已知且被认为适于本发明的任何方式施加。实例包括但 不限于浸渍、浸涂、倾注、滴涂、喷射、喷雾、刮涂、幕涂、刷涂或印刷，或者其中至少两种的组 合。优选的印刷技术为喷墨印刷、丝网印刷、移印、胶版印刷、凸版印刷或模版印刷，或其中 至少两种的组合。根据本发明优选的是，导电糊通过印刷，优选通过丝网印刷施加。具体而 言，丝网优选具有直径为约20至约100 y m，更优选约30至约80 y m，最优选约30至约55 y m 的网眼开口。
[0091] 然后将基底根据合适的廓线烧制。烧制是将印刷的导电糊烧结以形成固体导电体 (即电极）所必需的。烧制是本领域中熟知的，并且可以以被认为适于本发明的任何方式进 行。优选烧制在高于玻璃料材料的Tg进行。
[0092] 根据本发明，设置用于烧制的最大温度为约900°C以下，优选约860°C以下。低至 约800°C的烧制温度已用于得到太阳能电池。通常设置烧制温度廓线以能够烧尽来自导电 糊组合物的有机粘结剂材料以及存在的任何其它有机材料。烧制步骤通常在带式炉中在空 气中或者在含氧气氛中进行。根据本发明优选的是，烧制以快速烧制方法用约30秒至约3 分钟，更优选约30秒至约2分钟，最优选约40秒至约1分钟的总烧制时间进行。在600°C 以上的时间最优选为约3-7秒。基底可达到约700-900°C的峰值温度约1-5秒。烧制也可 以以高输送速率，例如约100-700cm/min进行，产生约0. 5-3分钟的保持时间。可使用多个 温度区，例如3-12个区来控制所需热廓线。
[0093] 正面和背面上的导电糊烧制可同时或顺序地进行。如果施加于两个面上的导电糊 具有类似，优选相同的最佳烧制条件，则同时烧制是合适的。如果合适的话，根据本发明优 选同时进行烧制。如果烧制顺序地进行，则根据本发明优选首先施加并烧制背面导电糊，其 后于正面上施加导电糊并烧制。
[0094] 测量导电糊的件能
[0095] 为测量太阳能电池的性能，进行标准电试验。使用"PSL DF"IV试验机（可由德 国的Berger Lichtechnik GmbH&Co. KG，of Pullach得到）表征其上印有正面糊和背面糊 的试样太阳能电池。在电测量期间将测量设备的所有部件以及待测试的太阳能电池保持在 25°C。该温度总是在实际测量期间在电池表面上通过温度探针同时测量。Xe弧灯在电池表 面上模拟具有l〇〇〇W/m 2的已知AM1. 5强度的太阳光。为使模拟器达到该强度，使灯在短时 间内闪动几次直至它达到由IV试验机的"Pulsed Solar Load S⑶"软件监控到的稳定水 平。PSL DF IV试验机使用多点接触方法测量电流⑴和电压（V)以测定电池的IV曲线。 为了这样做，将太阳能电池以使探针指针（probe fingers)与电池的母线接触的方式放在 多点接触探针之间。将接触探针线的数目调整至电池表面上母线的数目。所有电学值通过 执行的软件包直接由该曲线自动地测定。作为参比标准，测试由相同面积尺寸、相同晶片材 料组成并使用相同正面配制设计加工的来自Berger Lichtechnik的校准太阳能电池并将 数据与验证值对比。测量至少5个以完全相同的方式加工的晶片，数据通过计算各值的平 均值而体现。软件提供关于效率、填充因数、短路电流、串联电阻和开路电压的值。
[0096]太阳能电池樽块
[0097] 对实现上述目的中的至少一个的贡献由具有至少一个如上文所述得到的太阳能 电池的模块做出。可将多个本发明太阳能电池空间排列并电互连以形成称为模块的集合性 布置。根据本发明优选的模块可具有多个布置，优选称为太阳能电池板的矩形布置。将太 阳能电池电连接的多种方法以及将这类电池机械排列并固定以形成集合性布置的多种方 法是本领域中熟知的。根据本发明优选的方法是产生低质量：功率输出比、低体积：功率 输出比和高耐久性的那些。铝是用于本发明太阳能电池的机械固定的优选材料。
[0098] 现在连同以下非限定实施例一起描述本发明。
[0099]实施例
[0100] 实施例1
[0101] 如表1所述制备第一示例性玻璃组合物（"玻璃A"）。将称重量的原料在杵臼中 混合。然后将混合物转移至氧化错谢埚中并在来自1116111〇011〇6卩1：，〇1\?18〇116161111311&〇0. KG，Bremen(德国）的型号KLS45/11电炉中在约900-1200°C下熔融。将熔体倒入水中 以形成玻璃料。将这些玻璃料转移至包含具有〇. 8mm的中值粒度的YTZ?GRINDING MEDIA(球型）的烧结氧化错研磨罐中。干或湿磨至所需玻璃粒度通过在来自Retsch，德国 的行星式球磨机PM 400中将包含研磨混合物的该烧结氧化铝研磨罐旋转而进行。转速为 约 SO-SOOmirr1。
[0102] 表1.示例性玻璃A的组成
[0103]
[0104] 然后将玻璃A与表2中所述组分混合以形成示例性糊组合物（糊A)。将组分放入 玻璃瓶中并在来自美国SPEX? SamplePrep?的8000Mmixer/mill型高能振动磨中 预混合5分钟。然后将该混合物在三棍磨（例如来自德国EXAKT Advanced TechnologiesGmbH的型号80E/0393)中研磨。辊之间的间隙保持为5-25ym且速度从20rpm至300rpm 变化。各试样通过磨机至少4次以提供均匀的糊。
[0105] 表2.示例性糊A的组成
[0106]
[0107] 使用325(目）*0.9(密耳，线直径）*0.6(密耳，乳液厚度）*55ym(指线开口） calendar丝网将糊A和对照糊（不包含含银组分）以150mm/s的速度丝网印刷在具有 85Q/□的薄层电阻的轻微掺杂p型硅晶片的正面上。还在硅晶片的背面施加铝背面糊。 将印刷的晶片在150 °C下干燥，然后在线性多区红外炉中在峰值温度为约750-900 °C的廓 线下烧制数秒。
[0108] 然后根据本文所述参数测试所得太阳能电池，并测定各电性能特征，包括太阳能 电池效率（NCell，％ )、填充因数（FF，％ )、串联电阻（Rs，⑴和短路电流（Isc，mA/cm2)。 一般而言，串联电阻Rs越小，导电糊的接触行为越好。将性能数据相对于对照糊标准化至 1，如下表3中所述。
[0109] 表3.示例性糊A的性能
[0110]
[0111] 实施例2
[0112] 第二示例性玻璃组合物（"玻璃B"）根据实施例1的制备方法制备。玻璃B组成 描述于表4中。与玻璃A相比调整玻璃B的组成以确定提高玻璃中Ag 20的量的影响。
[0113] 表4.示例性玻璃B的组成
[0114]

[0115] 然后根据实施例1的制备方法将玻璃B与表5中所述组分混合以形成示例性糊组 合物（糊B)。
[0116] 表5.示例性糊B的组成
[0117]
[0118] 将糊B和来自实施例1的对照糊如实施例1中所述丝网印刷在轻微掺杂的p型硅 晶片的正面上，干燥并烧制。然后通过实施例1中提供的且完整描述于本文中的程序测试 所得太阳能电池。与对照糊相比，示例性糊B的标准化电性能汇总于表6中。
[0119] 表6.示例性糊B的电性能
[0120]
[0121] 可以看出，与对照糊相比，糊B显示出在效率、填充因数和开路电压方面的改进。
[0122] 本发明这些和其它优点是本领域技术人员可从之前的说明书中获悉的。因此，本 领域技术人员认识到可做出对上述实施方案的改变或改进而不偏离本发明的宽的发明概 念。描述任何特定实施方案的具体尺度仅出于说明目的。因此，应当理解本发明不限于本 文所述特定实施方案，而是意欲包括在本发明的范围和精神内的所有变化和改进。
【主权项】
1. 导电糊组合物，其包含： 金属颗粒； 玻璃料，其包含： a) 氧化铅， b) 二氧化硅，和 c) 银或含银化合物， 有机载体。2. 根据权利要求1的导电糊，其中糊组合物包含基于糊的100%总重量约50-99重 量％金属颗粒，优选约60-99重量％金属颗粒，更优选约70-99重量％金属颗粒。3. 根据权利要求1或2的导电糊，其中糊组合物包含基于糊的100%总重量约0. 1-20 重量％玻璃料，优选约〇. 2-12重量％玻璃料，更优选约0. 3-8重量％，最优选约0. 5-5重 量％玻璃料。4. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中糊组合物包含基于糊的100%总重量约 1-20重量％有机载体，优选约1-15重量％有机载体，更优选约5-15重量％有机载体。5. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中金属颗粒选自银、铜、金、铝、镍、以及它 们的任意混合物或合金，优选银。6. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中金属颗粒为球形、片形、棒形或其中至少 两种的组合。7. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中金属颗粒具有约0. 1至约10 ym的粒度 ^50°8. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中金属颗粒具有约0. 1至约5m Vg的比表 面积。9. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料包含基于玻璃料的100%总重量 约0. 1-30重量％银或含银化合物，优选约0. 1-20重量％银或含银化合物，更优选约5-10 重量％银或含银化合物。10. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料包含基于玻璃料的100%总重 量约10-99重量％氧化铅，优选约70-99重量％，更优选约70-90重量％，最优选75-85重 量％氧化铅。11. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料包含基于玻璃料的100%总重 量约0. 1-15重量％二氧化硅，优选约5-15重量％二氧化硅，更优选约5-10重量％二氧化 娃。12. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中含银化合物为氧化银（Ag2O)。13. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料进一步包含二氧化碲。14. 根据权利要求13的导电糊，其中玻璃料包含约0. 1-25摩尔％二氧化碲。15. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料进一步包含氧化铝。16. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料进一步包含氧化锌。17. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中玻璃料包含： a)基于玻璃料的100 %总摩尔量约0. 1至约30摩尔％，更优选约1至约10摩尔％的 银或含银化合物； b) 基于玻璃料的100%总摩尔量约40至约75摩尔％，优选约60至约75摩尔％ PbO ; c) 基于玻璃料的100%总摩尔量约20至约30摩尔％ SiO2; d) 基于玻璃料的100%总摩尔量约1至约10摩尔％，优选约2至约5摩尔％ Al2O3;和 e) 基于玻璃料的100%总摩尔量约1至约10摩尔％，优选约2至约5摩尔％ ZnO。18. 根据前述权利要求中任一项的导电糊，其中有机载体包含粘结剂、表面活性剂、有 机溶剂和触变剂。19. 通过将根据权利要求1-18中任一项的导电糊施加于硅晶片上并将硅晶片烧制而 制得的太阳能电池。20. 包含电互连的根据权利要求19的太阳能电池的太阳能电池模块。21. 生产太阳能电池的方法，其包括步骤： 提供具有正面和背面的硅晶片； 将根据权利要求1-18中任一项的导电糊施加于硅晶片上；和 将娃晶片烧制。22. 根据权利要求21的生产太阳能电池的方法，其中将导电糊施加于硅晶片的正面。
【专利摘要】本发明提供了导电糊组合物，其包含金属颗粒、玻璃料和有机载体，玻璃料包含：氧化铅，二氧化硅，和银或含银化合物。本发明还提供通过将本发明导电糊施加于硅晶片上并将硅晶片烧制而制得的太阳能电池。本发明进一步提供包含电互连的本发明太阳能电池的太阳能电池模块。本发明还提供生产太阳能电池的方法，所述方法包括步骤：提供具有正面和背面的硅晶片，将本发明导电糊施加于硅晶片上，和将硅晶片烧制。
【IPC分类】H01L31/18, H01B1/16, H01B1/22, H01L31/0224, C03C12/00
【公开号】CN104882188
【申请号】CN201510084469
【发明人】D·B·拉斯卡, X·C·宋, C·L·陈
【申请人】赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月16日
【公告号】EP2913312A1, US20150243811