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CN111354803A - 用于形成太阳能电池电极的方法及太阳能电池 - Google Patents

用于形成太阳能电池电极的方法及太阳能电池 Download PDF

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CN111354803A CN201911022663.2A CN201911022663A CN111354803A CN 111354803 A CN111354803 A CN 111354803A CN 201911022663 A CN201911022663 A CN 201911022663A CN 111354803 A CN111354803 A CN 111354803A
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Abstract

本发明提供一种用于形成太阳能电池电极的方法及一种太阳能电池。方法包含：通过涂覆第一太阳能电池电极组合物来形成第一电极层，第一太阳能电池电极组合物包含导电粉末、第一玻璃料以及有机媒剂；通过涂覆第二太阳能电池电极组合物来形成第二电极层，第二太阳能电池电极组合物包含导电粉末、第二玻璃料以及有机媒剂，第二玻璃料与第一玻璃料不同且含有15摩尔％到30摩尔％的硅氧化物；以及烘烤第一电极层和第二电极层。

Description

用于形成太阳能电池电极的方法及太阳能电池
相关申请的交叉引用
本申请案要求2018年12月21日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请案第10-2018-0167821号的权益，所述专利申请案的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于形成太阳能电池电极的方法以及一种包含由所述方法制造的太阳能电池电极的太阳能电池。
背景技术
太阳能电池使用将日光的光子转换成电的PN结(junction)的光生伏打效应(photovoltaic effect)来产生电。在太阳能电池中，前电极和背电极形成在具有PN结的半导体晶片(wafer)或衬底的对应的上表面和下表面上。随后，由进入半导体晶片的日光诱发PN结处的光生伏打效应，且由PN结处的光生伏打效应产生的电子通过电极将电流提供到外部。
这种太阳能电池的电极可通过涂覆、图案化以及烘烤用于太阳能电池电极的组合物而以预定图案形成在衬底上。为了制备高效太阳能电池，有必要减少导致太阳能电池效率降低的因素。太阳能电池的效率损耗可广泛地划分为光损耗、电子/电洞重组损耗(recombination loss)以及电阻组件诱发的损耗。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于形成太阳能电池电极的方法以及一种包含由所述方法制造的太阳能电池电极的太阳能电池，所述方法可通过减少由电极烘烤期间的过度蚀刻导致的重组损耗来改善开路电压(open-circuitvoltage)。
本发明的另一目的是提供一种用于形成太阳能电池电极的方法以及一种包含由所述方法制造的电极的太阳能电池，所述方法可提供良好的太阳能电池转化效率。
本发明的另一目的是提供一种用于形成太阳能电池电极的方法以及一种包含由所述方法制造的电极的太阳能电池，所述方法可改善太阳能电池对汇流条(bus bar)或色带的粘着力，从而提高太阳能电池的可靠性(reliability)。
1.根据本发明的一个方面，提供一种用于形成太阳能电池电极的方法，所述方法包含：通过涂覆第一太阳能电池电极组合物来形成第一电极层，所述第一太阳能电池电极组合物包含导电粉末、第一玻璃料(glass frit)以及有机媒剂(vehicle)；通过涂覆第二太阳能电池电极组合物来形成第二电极层，所述第二太阳能电池电极组合物包含导电粉末、第二玻璃料以及有机媒剂，所述第二玻璃料与所述第一玻璃料不同且按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料含有15摩尔％到30摩尔％的硅(Si)氧化物；以及烘烤第一电极层和第二电极层。
2.在第1部分中，第二玻璃料可进一步包含铅(Pb)氧化物和碲(Te)氧化物。
3.在第1部分或第2部分中，按所述第二玻璃料的总摩尔数计，第二玻璃料可进一步包含10摩尔％到15摩尔％的锂(Li)氧化物。
4.在第1部分到第3部分中的任一个中，按所述第二玻璃料的总摩尔数计，第二玻璃料可进一步包含5摩尔％到10摩尔％的钨(W)氧化物。
5.在第1部分到第4部分中的任一个中，按所述第一太阳能电池电极组合物的总重量计，第一太阳能电池电极组合物可包含：60重量％到95重量％的导电粉末；0.1重量％到20重量％的第一玻璃料；以及1重量％到30重量％的有机媒剂。
6.在第1部分到第5部分中的任一个中，按所述第二太阳能电池电极组合物的总重量计，第二太阳能电池电极组合物可包含：60重量％到95重量％的导电粉末；0.1重量％到20重量％的第二玻璃料；以及1重量％到30重量％的有机媒剂。
7.根据本发明的另一方面，提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包含：衬底；前电极，包括形成在衬底的前表面上的第一电极层和形成在第一电极层上的第二电极层；以及背电极，形成在衬底的背表面上，其中第一电极层包括第一玻璃料，第二电极层包括与第一玻璃料不同的第二玻璃料，且按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料含有15摩尔％到30摩尔％的硅(Si)氧化物，且接触第一电极层的衬底的一部分比不接触第一电极层的衬底的一部分具有更低的薄层电阻。
8.在第7部分中，接触第一电极层的衬底的部分可具有60欧姆/□到100欧姆/□的薄层电阻，且不接触第一电极层的衬底的部分可具有85欧姆/□到160欧姆/□的薄层电阻。
9.在第7部分或第8部分中，第二玻璃料可进一步包含铅(Pb)氧化物和碲(Te)氧化物。
10.在第7部分到第9部分中的任一个中，按所述第二玻璃料的总摩尔数计，第二玻璃料可进一步包含10摩尔％到15摩尔％的锂(Li)氧化物。
11.在第7部分到第10部分中的任一个中，按所述第二玻璃料的总摩尔数计，第二玻璃料可进一步包含5摩尔％到10摩尔％的钨(W)氧化物。
本发明提供一种用于形成太阳能电池电极的方法以及一种包含由所述方法制造的太阳能电池电极的太阳能电池，所述方法可通过在电极烘烤过程期间控制界面反应来改善开路电压，从而改善太阳能电池转化效率同时提供经改善的对太阳能电池的粘着强度。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的太阳能电池的示意图。
附图标号说明
10：衬底；
11：p层(或n层)；
12：n层(或p层)；
21：背电极；
23：前电极；
100：太阳能电池。
具体实施方式
如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”意图还包含复数形式。
此外，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”和/或“包含(includes/including)”指定所陈述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在，但并不排除一或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
此外，“X到Y”，如本文中所使用以表示一定值的范围，意指“大于或等于X且小于或等于Y”或“≥X且≤Y”。
将理解，虽然本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或区段，但是这些元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一元件、组件、区域、层或区段与另一元件、组件、区域、层或区段。
在下文中，将更详细地描述用于形成太阳能电池电极的方法。
第一电极组合物和第二电极组合物的制备
第一太阳能电池电极组合物可通过将导电粉末与第一玻璃料和有机媒剂混合来制备，且第二太阳能电池电极组合物可通过将导电粉末与第二玻璃料和有机媒剂混合来制备。
导电粉末
导电粉末可包含例如选自由以下所组成的组的至少一种金属粉末：银(Ag)粉末、金(Au)粉末、铂(Pt)粉末、钯(Pd)粉末、铝(Al)粉末以及镍(Ni)粉末，但不限于此。在一实施例中，导电粉末可包含银粉末。
导电粉末可具有各种颗粒形状，例如(但不限于)球状、片状(flake)或无定形(amorphous)颗粒形状。
导电粉末可具有纳米级或微米级的粒度。举例来说，导电粉末可具有几十纳米到几百纳米的平均粒径或几微米到几十微米的平均粒径。或者，导电粉末可以是具有不同粒度的两种或多于两种类型的导电粉末的混合物。
导电粉末可具有0.1微米到10微米(例如0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米，再例如0.5微米到5微米)的平均粒径(D50)。在这一范围内，导电粉末可提供串联电阻和接触电阻的减小。本文中，在经由超声波处理使导电粉末于25℃下在异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)中分散3分钟之后，可使用型号1064LD粒度分析仪(西莱斯有限公司(CILAS Co.,Ltd.))来测量平均粒径(D50)。
尽管导电粉末的量不受特定限制，但按第一太阳能电池电极组合物或第二太阳能电池电极组合物的总重量计，导电粉末的存在量可以是例如60重量％到95重量％(例如60重量％、61重量％、62重量％、63重量％、64重量％、65重量％、66重量％、67重量％、68重量％、69重量％、70重量％、71重量％、72重量％、73重量％、74重量％、75重量％、76重量％、77重量％、78重量％、79重量％、80重量％、81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％或95重量％，再例如70重量％到90重量％)。在这一范围内，第一电极组合物和第二电极组合物中的每一个可改善太阳能电池转化效率且可易于以糊状物形式制备。
第一玻璃料和第二玻璃料
第一玻璃料和第二玻璃料中的每一个用以通过蚀刻抗反射层且在相应电极组合物的烘烤过程期间熔融导电粉末来在发射极区中形成导电粉末的晶体粉粒。此外，第一玻璃料和第二玻璃料中的每一个改善导电粉末对晶片的粘着力，且在烘烤过程期间经软化以降低烘烤温度。
第一太阳能电池电极组合物可包含第一玻璃料。
第一玻璃料可与包含于第二太阳能电池电极组合物中的第二玻璃料不同。举例来说，包含于第一玻璃料中的金属的种类或量可与包含于第二玻璃料中的金属的种类或量不同。在一实施例中，第一玻璃料可不含硅(Si)氧化物，或按第一玻璃料的总摩尔数计，可包含小于15摩尔％(例如14摩尔％、13摩尔％、12摩尔％、11摩尔％、10摩尔％、9摩尔％、8摩尔％、7摩尔％、6摩尔％、5摩尔％、4摩尔％、3摩尔％、2摩尔％或1摩尔％)或大于30摩尔％(例如31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％、35摩尔％、36摩尔％、37摩尔％、38摩尔％、39摩尔％、40摩尔％、41摩尔％、42摩尔％、43摩尔％、44摩尔％、45摩尔％、46摩尔％、47摩尔％、48摩尔％、49摩尔％、50摩尔％、51摩尔％、52摩尔％、53摩尔％、54摩尔％、55摩尔％、56摩尔％、57摩尔％、58摩尔％、59摩尔％、60摩尔％、61摩尔％、62摩尔％、63摩尔％、64摩尔％、65摩尔％、66摩尔％、67摩尔％、68摩尔％、69摩尔％、70摩尔％、71摩尔％、72摩尔％、73摩尔％、74摩尔％、75摩尔％、76摩尔％、77摩尔％、78摩尔％、79摩尔％、80摩尔％、81摩尔％、82摩尔％、83摩尔％、84摩尔％、85摩尔％、86摩尔％、87摩尔％、88摩尔％、89摩尔％、90摩尔％、91摩尔％、92摩尔％、93摩尔％、94摩尔％、95摩尔％、96摩尔％、97摩尔％、98摩尔％、99摩尔％或100摩尔％)的硅(Si)氧化物，但不限于此。
第一玻璃料可包含选自由以下所组成的组的至少一种元素：铅(Pb)、碲(Te)、铋(Bi)、锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)。
举例来说，第一玻璃料可以是氧化碲铅(lead-tellurium-oxide；Pb-Te-O)玻璃料，所述玻璃料包含元素铅(Pb)和碲(Te)，且可任选地进一步包含选自由以下所组成的组的至少一种金属：铋(Bi)、锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)(例如锂(Li)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)以及镁(Mg))。尽管元素铅(Pb)和碲(Te)的量不受特定限制，但按第一玻璃料的总摩尔数计，第一玻璃料可包含例如20摩尔％到50摩尔％(例如20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％、25摩尔％、26摩尔％、27摩尔％、28摩尔％、29摩尔％、30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％、35摩尔％、36摩尔％、37摩尔％、38摩尔％、39摩尔％、40摩尔％、41摩尔％、42摩尔％、43摩尔％、44摩尔％、45摩尔％、46摩尔％、47摩尔％、48摩尔％、49摩尔％或50摩尔％)的铅(Pb)氧化物以及30摩尔％到60摩尔％(例如30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％、35摩尔％、36摩尔％、37摩尔％、38摩尔％、39摩尔％、40摩尔％、41摩尔％、42摩尔％、43摩尔％、44摩尔％、45摩尔％、46摩尔％、47摩尔％、48摩尔％、49摩尔％、50摩尔％、51摩尔％、52摩尔％、53摩尔％、54摩尔％、55摩尔％、56摩尔％、57摩尔％、58摩尔％、59摩尔％或60摩尔％)的碲(Te)氧化物。第一玻璃料可不含硅(Si)氧化物或按第一玻璃料的总摩尔数计，可包含小于15摩尔％的硅(Si)氧化物，但不限于此。
在另一实施例中，第一玻璃料可以是氧化铅铋碲(lead-bismuth-tellurium-oxide；Pb-Bi-Te-O)玻璃料，所述玻璃料包含元素铅(Pb)、铋(Bi)以及碲(Te)，且可任选地进一步包含选自由以下所组成的组的至少一种金属：锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)(例如锂(Li)、硅(Si)、锌(Zn)、钨(W)以及镁(Mg))。尽管元素铅(Pb)、铋(Bi)以及碲(Te)的量不受特定限制，但按第一玻璃料的总摩尔数计，第一玻璃料可包含例如总计20摩尔％到50摩尔％(例如20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％、25摩尔％、26摩尔％、27摩尔％、28摩尔％、29摩尔％、30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％、35摩尔％、36摩尔％、37摩尔％、38摩尔％、39摩尔％、40摩尔％、41摩尔％、42摩尔％、43摩尔％、44摩尔％、45摩尔％、46摩尔％、47摩尔％、48摩尔％、49摩尔％或50摩尔％)的铅(Pb)氧化物和铋(Bi)氧化物，以及30摩尔％到60摩尔％(例如30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％、35摩尔％、36摩尔％、37摩尔％、38摩尔％、39摩尔％、40摩尔％、41摩尔％、42摩尔％、43摩尔％、44摩尔％、45摩尔％、46摩尔％、47摩尔％、48摩尔％、49摩尔％、50摩尔％、51摩尔％、52摩尔％、53摩尔％、54摩尔％、55摩尔％、56摩尔％、57摩尔％、58摩尔％、59摩尔％或60摩尔％)的碲(Te)氧化物。第一玻璃料可不含硅(Si)氧化物或按第一玻璃料的总摩尔数计，可包含小于15摩尔％的硅(Si)氧化物，但不限于此。
在一实施例中，第一玻璃料可包含锂(Li)氧化物，其中按第一玻璃料的总摩尔数计，所述锂(Li)氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10摩尔％或小于10摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％或10摩尔％)，但不限于此。
在另一实施例中，第一玻璃料可包含镁(Mg)氧化物，其中按第一玻璃料的总摩尔数计，所述镁(Mg)氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10摩尔％或小于10摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％或10摩尔％)，但不限于此。
在另一实施例中，第一玻璃料可包含锌(Zn)氧化物，其中按第一玻璃料的总摩尔数计，所述锌(Zn)氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10摩尔％或小于10摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％或10摩尔％)，但不限于此。
在又一实施例中，第一玻璃料可包含钨(W)氧化物，其中按第一玻璃料的总摩尔数计，所述钨(W)氧化物在第一玻璃料中的存在量可以是例如10摩尔％或小于10摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％或10摩尔％)，但不限于此。
尽管第一玻璃料的量不受特定限制，但按第一太阳能电池电极组合物的总重量计，所述第一玻璃料的存在量可以是例如0.1重量％到20重量％(例如0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或20重量％，再例如0.5重量％到10重量％)。在这一范围内，第一玻璃料可保证p-n结在各种薄层电阻(sheet resistance)下的稳定性，使串联电阻最小化且最终改善太阳能电池转化效率。
第二太阳能电池电极组合物可包含第二玻璃料，所述第二玻璃料与第一玻璃料不同，且按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料含有15摩尔％到30摩尔％(例如15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％、20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％、25摩尔％、26摩尔％、27摩尔％、28摩尔％、29摩尔％或30摩尔％)的硅(Si)氧化物。当第二玻璃料中的硅(Si)氧化物的含量处于这一范围时，第二太阳能电池电极组合物可减少由电极烘烤期间的过度蚀刻导致的重组损耗，从而改善开路电压且因此改善太阳能电池效率，同时呈现对汇流条或色带的良好粘着力。
除元素硅(Si)之外，第二玻璃料可进一步包含选自由以下所组成的组的至少一种元素：铅(Pb)、碲(Te)、铋(Bi)、锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)。
举例来说，第二玻璃料可以是氧化铅碲硅(lead-tellurium-silicon-oxide；Pb-Te-Si-O)玻璃料，所述玻璃料进一步包含元素铅(Pb)和碲(Te)，且可任选地进一步包含选自由以下所组成的组的至少一个元素：铋(Bi)、锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)(例如锂(Li)、锌(Zn)、钨(W)以及镁(Mg))。尽管元素铅(Pb)和碲(Te)的量不受特定限制，但按第二玻璃料的总摩尔数计，第二玻璃料可包含5摩尔％到25摩尔％(例如5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％、20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％或25摩尔％，再例如10摩尔％到20摩尔％)的铅(Pb)氧化物以及10摩尔％到35摩尔％(例如10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％、20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％、25摩尔％、26摩尔％、27摩尔％、28摩尔％、29摩尔％、30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％或35摩尔％，再例如15摩尔％到30摩尔％)的碲(Te)氧化物。
在另一实施例中，第二玻璃料可以是氧化铅铋碲硅(lead-bismuth-tellurium-silicon-oxide；Pb-Bi-Te-Si-O)玻璃料，所述玻璃料进一步包含元素铅(Pb)、铋(Bi)以及碲(Te)，且可任选地进一步包含选自由以下所组成的组的至少一种元素：锂(Li)、磷(P)、锗(Ge)、镓(Ga)、铈(Ce)、铁(Fe)、锌(Zn)、钨(W)、镁(Mg)、铯(Cs)、锶(Sr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锡(Sn)、铟(In)、钒(V)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、钠(Na)、钾(K)、砷(As)、钴(Co)、锆(Zr)、锰(Mn)以及铝(Al)(例如锂(Li)、锌(Zn)、钨(W)以及镁(Mg))。尽管铅(Pb)、铋(Bi)以及碲(Te)的量不受特定限制，但按第二玻璃料的总摩尔数计，第二玻璃料可包含例如总计5摩尔％到25摩尔％(例如5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％、20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％或25摩尔％，再例如10摩尔％到20摩尔％)的铅(Pb)氧化物和铋(Bi)氧化物，以及10摩尔％到35摩尔％(例如10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％、20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％、25摩尔％、26摩尔％、27摩尔％、28摩尔％、29摩尔％、30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％或35摩尔％，再例如15摩尔％到30摩尔％)的碲(Te)氧化物。
在一实施例中，第二玻璃料可包含锂(Li)氧化物，其中按第二玻璃料的总摩尔数计，所述锂(Li)氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是例如20摩尔％或小于20摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％或20摩尔％，再例如10摩尔％到15摩尔％)，但不限于此。
在另一实施例中，第二玻璃料可包含镁(Mg)氧化物，其中按第二玻璃料的总摩尔数计，所述镁(Mg)氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是20摩尔％或小于20摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％或20摩尔％，再例如10摩尔％到15摩尔％)，但不限于此。
在另一实施例中，第二玻璃料可包含锌(Zn)氧化物，其中按第二玻璃料的总摩尔数计，所述锌(Zn)氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是例如20摩尔％或小于20摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％或20摩尔％，再例如10摩尔％到15摩尔％)，但不限于此。
在又一实施例中，第二玻璃料可进一步包含钨(W)氧化物，其中按第二玻璃料的总摩尔数计，所述钨(W)氧化物在第二玻璃料中的存在量可以是20摩尔％或小于20摩尔％(例如0.1摩尔％、0.2摩尔％、0.3摩尔％、0.4摩尔％、0.5摩尔％、0.6摩尔％、0.7摩尔％、0.8摩尔％、0.9摩尔％、1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％或20摩尔％，再例如5摩尔％到10摩尔％)，但不限于此。
尽管第二玻璃料的量不受特定限制，但按第二太阳能电池电极组合物的总重量计，所述第二玻璃料的存在量可以是例如0.1重量％到20重量％(例如0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或20重量％，再例如0.5重量％到10重量％)。在这一范围内，第二太阳能电池电极组合物可提供良好开路电压，从而改善太阳能电池效率，同时呈现良好的粘着力。
第一玻璃料和第二玻璃料中的每一个的形状和大小是不受特定限制。举例来说，第一玻璃料和第二玻璃料中的每一个可具有球形形状或无定形形状，且可具有0.1微米到10微米(例如0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米)的平均粒径(D50)。本文中，在经由超声波处理使第一玻璃料或第二玻璃料于25℃下在异丙醇(IPA)中分散3分钟之后，可使用型号1064LD粒度分析仪(西莱斯有限公司)来测量平均粒径(D50)。
第一玻璃料和第二玻璃料中的每一个可由本领域中已知的任何典型方法利用前述金属(或元素)和/或其氧化物来制备。举例来说，第一玻璃料和第二玻璃料中的每一个可通过以下来制备：使用球磨机或行星式磨机混合前述金属(或元素)和/或其氧化物，在800℃到1300℃下熔融混合物，且使熔融的混合物淬火到25℃，继而使用盘式磨机、行星式磨机或类似物来粉碎获得的产物。
有机媒剂
有机媒剂赋予合适的粘度和流变学(rheological)特征，以用于通过与组合物的无机组分进行机械混合来印刷到第一电极组合物和第二电极组合物的每一个上。
有机媒剂可以是在用于太阳能电池电极的组合物中使用的任何典型有机媒剂，并且可包含粘合剂树脂、溶剂以及类似物。
粘合剂树脂可选自丙烯酸酯树脂或纤维素树脂。在一实施例中，乙基纤维素可用作粘合剂树脂。在另一实例中，粘合剂树脂可选自乙基羟乙基纤维素(ethyl hydroxyethylcellulose)、硝化纤维素(nitrocellulose)、乙基纤维素与酚树脂的掺合物、醇酸树脂(alkyd resin)、酚树脂、丙烯酸酯树脂、二甲苯树脂、聚丁烯树脂、聚酯树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、乙酸乙烯酯树脂、木松香以及醇的聚甲基丙烯酸酯。
溶剂可选自由以下所组成的组中：例如己烷、甲苯、乙基溶纤剂、环己酮、丁基溶纤剂、丁基卡必醇(二乙二醇单丁醚)、二丁基卡比醇(二乙二醇二丁醚)、丁基卡必醇乙酸酯(二乙二醇单丁醚乙酸酯)、丙二醇单甲醚、己二醇、松油醇、甲基乙基酮、苯甲醇、γ-丁内酯、乳酸乙酯以及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(例如十二醇酯)。这些可单独使用或以其混合物形式使用。
尽管有机媒剂的量不受特定限制，但按第一太阳能电池电极组合物或第二太阳能电池电极组合物的总重量计，所述有机媒剂的存在量可以是例如1重量％到30重量％(例如1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％或30重量％，再例如3重量％到25重量％)。在这一范围内，有机媒剂可为组合物提供充足的粘着强度和良好的可印刷性。
添加剂
在需要时，第一太阳能电池电极组合物或第二太阳能电池电极组合物可进一步包含任何典型的添加剂以增强流动性、可加工性以及稳定性。添加剂可包含分散剂、触变剂(thixotropic agent)、塑化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料(pigment)、UV稳定剂、抗氧化剂、偶合剂以及类似物。这些可单独使用或以其混合物形式使用。按第一太阳能电池电极组合物或第二太阳能电池电极组合物的总重量计，添加剂的存在量可以是0.1重量％到5重量％(例如0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％或5重量％)，但添加剂的含量可视需要而改变。
太阳能电池电极的制备
首先，将第一太阳能电池电极组合物以预定图案经涂覆到衬底的表面，随后干燥，从而形成第一电极层。
接着，将第二太阳能电池电极组合物涂覆到其上形成有第一电极层的衬底，随后干燥，从而形成第二电极层。
第一太阳能电池电极组合物和第二太阳能电池电极组合物的涂覆可由以下执行：例如丝网印刷(screen printing)、凹板平版印刷(gravure offsetprinting)、旋转丝网印刷或剥离(lift-off)印刷，但不限于此。
第一太阳能电池电极组合物和第二太阳能电池电极组合物的干燥可例如在200℃到400℃下执行10秒到60秒，但不限于此。
接着，使用第一太阳能电池电极组合物和第二太阳能电池电极组合物形成的所得电极图案经历烘烤，从而形成太阳能电池电极。本文中，烘烤过程可例如在400℃到980℃(具体地说，600℃到950℃)的温度下执行60秒到210秒，但不限于此。
太阳能电池
图1为根据本发明的一实施例的太阳能电池100的示意图。太阳能电池100包含：衬底10，其包含p层(或n层)11和n层(或p层)12，其中所述p层(或n层)11或n层(或p层)12将充当发射极(emitter)；背电极21；以及前电极23。
前电极23可包含形成在衬底10上的第一电极层和形成在第一电极层上的第二电极层，其中第一电极层可包含第一玻璃料，且第二电极层可包含第二玻璃料，所述第二玻璃料与第一玻璃料不同且按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料含有15摩尔％到30摩尔％的硅(Si)氧化物。因为上文已详细地描述第一玻璃料和第二玻璃料，因此将省略其详细描述。
接触第一电极层的衬底的一部分可比不接触第一电极的衬底的一部分具有更低的薄层电阻。接触第一电极层的衬底的部分可由于其的低薄层电阻而减小串联电阻，且不接触第一电极的衬底的部分可由于其的高薄层电阻而增大开路电压，因此太阳能电池可具有良好的转化效率。举例来说，接触第一电极层的衬底的部分可具有60欧姆/□到100欧姆/□(例如70欧姆/□到100欧姆/□)的薄层电阻，且不接触第一电极的衬底的部分可具有85欧姆/□到160欧姆/□(例如110欧姆/□到160欧姆/□)的薄层电阻，但不限于此。
可通过以下来制造太阳能电池100：执行初级工艺(preliminary process)以制备前电极23，其中第一太阳能电池电极组合物印刷在衬底10的前表面上，随后干燥以形成第一电极层；且第二太阳能电池电极组合物印刷在第一电极层上，随后干燥以形成第二电极层；以及执行初级工艺以制备背电极21，其中铝膏印刷在衬底10的背表面上且经干燥，随后烘烤衬底。
接下来，将参考实例更详细地描述本发明。然而，应注意，这些实例仅为了说明而提供，且不应以任何方式解释为限制本发明。
实例
制备实例1
作为粘合剂树脂，将2重量份的乙基纤维素(STD4，陶氏化学公司(DowChemicalCompany))充分溶解于6.5重量份的松油醇(日本松油有限公司(Nippon Terpine Co.,Ltd.))，且将具有2.0微米的平均粒径的90重量份的球状银粉末(AG-4-8，多瓦高科技有限公司(Dowa Hightech Co.Ltd.))以及具有2.0微米的平均粒径的1.5重量份的玻璃料A(如表1中所示)添加到粘合剂溶液中，随后在3辊捏合机(3-roll kneader)中混合并捏合，从而制备用于太阳能电池电极的组合物。
制备实例2到制备实例6
以与制备实例1中相同的方式制备用于太阳能电池电极的组合物，不同之处在于使用表1中列出的玻璃料B到玻璃料F替代玻璃料A。
表1
玻璃料 PbO Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TeO<sub>2</sub> SiO<sub>2</sub> Li<sub>2</sub>O MgO ZnO WO<sub>3</sub>
制备实例1 玻璃料A 14.57 - 24.45 16.95 11.39 12.80 12.52 7.32
制备实列2 玻璃料B 13.12 1.80 23.82 21.61 10.26 11.53 11.27 6.59
制备实例3 玻璃料C 13.36 1.83 22.41 22.01 10.45 11.74 11.48 6.72
制备实例4 玻璃料D 14.29 1.96 23.96 16.62 11.17 12.55 12.27 7.18
制备实例5 玻璃料E 25.11 5.80 38.81 5.87 6.86 1.87 6.86 8.82
制备实例6 玻璃料F 12.10 - 20.02 34.57 7.83 9.69 9.93 5.86
*单位：摩尔％
实例1
铝膏印刷在晶片(通过以下制备的单晶晶片：用掺杂有硼的p型晶片的前表面来纹理化，在纹理化表面上形成POCl3的n+层，以及在所述n+层上形成氮化硅(SiNx:H)的抗反射膜)的背表面上，随后在300℃下干燥。接着，将制备实例5中制备的用于太阳能电池电极的组合物通过丝网印刷沉积在晶片的前表面上方，随后在300℃下干燥，从而形成第一电极层。接着，将制备实例1中制备的用于太阳能电池电极的组合物通过丝网印刷沉积在第一电极层的上方，随后在300℃下干燥，从而形成第二电极层。根据这一过程电池形成的电池在带式烘烤炉中于940℃下烘烤70秒，从而制造太阳能电池。接触第一电极层的晶片的部分具有75欧姆/□的薄层电阻，且不接触第一电极层的晶片的部分具有115欧姆/□的薄层电阻。
实例2到实例4以及比较例1和比较例2
以与实例1中相同的方式制造太阳能电池，不同之处在于替代在制备实例1中制备的用于太阳能电池电极的组合物，使用表2中列出的组合物来形成第二电极层。
评估1：电特性
使用太阳能电池效率测试仪(Halm，福特克斯科技(Fortix tech))针对短路电流(Isc，单位：安培)、开路电压(Voc，单位：毫伏)、串联电阻(Rs，单位：欧姆)、填充因数(FF，单位：％)以及转化效率(Eff.，单位：％)来对在实例1到实例4以及比较例1和比较例2中制造的太阳能电池中的每一个进行评估。结果示于表2中。
评估2：粘着强度
助熔剂(flux)(952S，凯斯特公司(Kester Inc.))经施加于在实例1到实例4以及比较例1和比较例2中制造的太阳能电池中的每一个的第二电极层，和使用电烙铁(soldering iron)在360℃下接合到色带(62Sn/36Pb/2Ag，厚度：0.18毫米，宽度：1.5毫米)。随后，使用张力器(模型H5K-T，天氏欧森公司(Tinius Olsen Co.))在180°的剥离角度和50毫米/分钟的拉伸速率下针对粘着强度对所得物进行评估。结果示于表2中。
表2
Figure BDA0002247722880000171
根据表2中所示的结果，可看出，与并非由根据本发明的方法制造的比较例1和比较例2的太阳能电池相比，由根据本发明的方法制造的实例1到实例4的太阳能电池具有高开路电压和低串联电阻，且因此呈现良好的转化效率，同时具有良好的粘着强度。
应理解，本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围情况下进行各种修改、变化、更改以及等效实施例。

Claims (11)

1.一种用于形成太阳能电池电极的方法，包括：
通过涂覆第一太阳能电池电极组合物来形成第一电极层，所述第一太阳能电池电极组合物包括导电粉末、第一玻璃料以及有机媒剂；
通过涂覆第二太阳能电池电极组合物来形成第二电极层，所述第二太阳能电池电极组合物包括所述导电粉末、第二玻璃料以及所述有机媒剂，所述第二玻璃料与所述第一玻璃料不同且按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料含有15摩尔％到30摩尔％的硅氧化物；以及
烘烤所述第一电极层和所述第二电极层。
2.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的方法，其中所述第二玻璃料进一步包括铅氧化物和碲氧化物。
3.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的方法，其中按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料进一步包括10摩尔％到15摩尔％的锂氧化物。
4.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的方法，其中按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料进一步包括5摩尔％到10摩尔％的钨氧化物。
5.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的方法，其中按所述第一太阳能电池电极组合物的总重量计，所述第一太阳能电池电极组合物包括：60重量％到95重量％的所述导电粉末、0.1重量％到20重量％的所述第一玻璃料，以及1重量％到30重量％的所述有机媒剂。
6.根据权利要求1所述的用于形成太阳能电池电极的方法，其中按所述第二太阳能电池电极组合物的总重量计，所述第二太阳能电池电极组合物包括：60重量％到95重量％的所述导电粉末、0.1重量％到20重量％的所述第二玻璃料，以及1重量％到30重量％的所述有机媒剂。
7.一种太阳能电池，包括：
衬底；
前电极，包括形成在所述衬底的前表面上的第一电极层和形成在所述第一电极层上的第二电极层；以及
背电极，形成在所述衬底的背表面上，
其中所述第一电极层包括第一玻璃料，所述第二电极层包括与所述第一玻璃料不同的第二玻璃料，且按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料含有15摩尔％到30摩尔％的硅氧化物，且接触所述第一电极层的所述衬底的一部分比不接触所述第一电极层的所述衬底的一部分具有更低的薄层电阻。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中接触所述第一电极层的所述衬底的所述部分具有60欧姆/□到100欧姆/□的薄层电阻，且不接触所述第一电极层的所述衬底的所述部分具有85欧姆/□到160欧姆/□的薄层电阻。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中所述第二玻璃料进一步包括铅氧化物和碲氧化物。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料进一步包括10摩尔％到15摩尔％的锂氧化物。
11.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中按所述第二玻璃料的总摩尔数计，所述第二玻璃料进一步包括5摩尔％到10摩尔％的钨氧化物。
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