專利名稱：用于形成鈍化發(fā)射極的銀背面電極以及形成背面接觸硅太陽能電池的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分別用于形成PERC (鈍化發(fā)射極和背面接觸)硅太陽能電池的銀背面電極的方法、以及用于生產(chǎn)包括所述銀背面電極的PERC硅太陽能電池的方法。本發(fā)明也涉及相應的PERC硅太陽能電池。
背景技術：
通常，硅太陽能電池具有正面和背面金屬噴鍍(正面電極和背面電極)。常規(guī)的具有P型基極的硅太陽能電池結構使用負極來接觸電池的正面或光照面、以及背面上的正極。眾所周知，在半導體的p-n結上入射的合適波長的輻射充當在該半導體中產(chǎn)生電子-空 穴對的外部能源。存在于P-n結處的電勢差會導致空穴和電子以相反的方向跨過該結移動，從而產(chǎn)生能夠向外部電路輸送功率的電流。大部分太陽能電池呈金屬化的硅片形式，即，設有導電的金屬觸點。目前生產(chǎn)的大多數(shù)太陽能電池均基于結晶硅。一種流行的用于沉積電極的方法為金屬漿料的絲網(wǎng)印刷。PERC硅太陽能電池是技術人員所熟知的；參見例如P. Choulat等人的“Above 17%industrial type PERC Solar Cell on thin Multi-Crystalline Silicon Substrate，，，22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference,2007年9月 3-7 日，Milan,Italy。PERC硅太陽能電池代表常規(guī)硅太陽能電池的一種特殊類型；它們以在它們的正面和它們的背面上具有介電鈍化層為特征。正面上的鈍化層作為ARC (減反射涂層)層，如硅太陽能電池的常規(guī)情況那樣。背面上的介電鈍化層為穿孔的；其用來延長電荷載流子的壽命并因此改善光的轉(zhuǎn)換效率。期望盡可能地避免損害穿孔的介電背面鈍化層。類似于常規(guī)硅太陽能電池的生產(chǎn)，PERC硅太陽能電池的生產(chǎn)通常始于硅片形式的P型硅基板，在其上通過磷(P)等的熱擴散來形成反向?qū)щ娦偷摩切蛿U散層(η型發(fā)射極)。通常將三氯氧化磷(POCl3)用作氣態(tài)磷擴散源，其它液體源為磷酸等。在不作任何特定改性的情況下，在硅基板的整個表面上形成η型擴散層。p-n結在P型摻雜劑濃度等于η型摻雜劑濃度處形成。具有靠近光照面的P-n結的電池具有介于0. 05 μ m和0. 5 μ m之間的結深度。在形成該擴散層之后，通過用酸例如氫氟酸進行蝕刻而將過量的表面玻璃從表面的其余部分除去。接著，在正面η型擴散層上形成介電層，例如Ti0x、SiOx, Ti0x/Si0x、SiNx介電層，或具體地講SiNx/Si0x介電膜。作為PERC硅太陽能電池的特定部件，也將所述電介質(zhì)沉積在硅片的背面上至例如介于0. 05 μ m和0. I μ m之間的厚度。電介質(zhì)的沉積可在例如在氫或濺射的存在下使用諸如等離子CVD (化學氣相沉積)的方法來進行。這種層用作PERC硅太陽能電池正面的ARC和鈍化層以及用作其背面的介電鈍化層。然后將PERC硅太陽能電池背面上的鈍化層進行穿孔。穿孔通常通過酸蝕刻或激光鉆孔來產(chǎn)生，并且如此產(chǎn)生的孔的直徑為例如50-300 μ m。它們的深度對應于鈍化層的厚度或甚至可略微超過它。穿孔的數(shù)目處于例如100-500/平方厘米的范圍內(nèi)。正如具有P型基極和正面η型發(fā)射極的常規(guī)太陽能電池結構一樣，PERC硅太陽能電池通常具有在它們的正面上的負極和在它們的背面上的正極。通常通過在電池正面上的ARC層上絲網(wǎng)印刷并干燥正面銀漿(正面電極成形銀漿)來施加作為柵極的負極。通常以所謂的H圖案對正面柵電極進行絲網(wǎng)印刷，所述H圖案包括細平行指狀線(收集器線)和以直角與指狀線相交的兩條母線。此外，在P型硅基板背面上的穿孔的鈍化層上還施加(通常絲網(wǎng)印刷)并依次干燥背面銀或銀/鋁漿和鋁漿。通常，首先將背面銀或銀/鋁漿施加到背面穿孔的鈍化層上以形成陽極背面觸點，例如作為準備以用于焊接互連線(預焊接的銅帶)的兩條平行母線或矩形件或突出部。然后將背面鋁漿施加在裸露區(qū)域中，其與背面銀或銀/鋁略微重疊。在某些情況下，在施加了背面鋁漿之后施加背面銀或銀/鋁漿。然后通常在 帶式爐中焙燒1-5分鐘，從而使晶片達到700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。正面電極和背面電極可依次焙燒或共同焙燒。一般將背面鋁漿絲網(wǎng)印刷在硅片背面上的穿孔的介電鈍化層上并將其干燥。將晶片在鋁熔點以上的溫度下進行焙燒以在所述鋁和硅之間的局部接觸部位，即在硅片的背表面的不被介電鈍化層所覆蓋的那些部分，換句話講，在穿孔部分形成鋁-硅熔體。如此形成的局部P+觸點一般稱為局部BSF (背表面場)觸點。背面鋁漿通過焙燒從干燥狀態(tài)轉(zhuǎn)化為鋁背面電極，而背面銀或銀/鋁漿在焙燒時變成銀或銀/鋁背面電極。通常，將背面鋁漿和背面銀或銀/鋁漿共同焙燒，雖然依次焙燒也是可能的。在焙燒期間，背面鋁與背面銀或銀/鋁之間的邊界呈現(xiàn)合金狀態(tài)，并且也實現(xiàn)了電連接。鋁電極占據(jù)背面電極的大部分面積。在背面的各部分上形成銀或銀/鋁背面電極，以作為用于通過預焊接的銅帶等來互連太陽能電池的陽極。此外，在焙燒過程中，作為正面陰極印刷的正面銀漿會蝕刻并滲透過ARC層，從而能夠與η型層進行電接觸。這類方法一般被稱為“燒透”。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于形成PERC硅太陽能電池的導電銀背面電極的方法。因此，本發(fā)明也涉及用于生產(chǎn)包括所述導電銀背面電極的PERC硅太陽能電池和PERC硅太陽能電池自身的方法。用于形成PERC硅太陽能電池的導電銀背面電極的方法包括以下步驟(I)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層；(2)在硅片的背面上施加并干燥銀漿以在穿孔的介電鈍化層上形成銀背面電極圖案；以及(3)焙燒干燥的銀漿，從而使晶片達到700-900°C的峰值溫度，其中銀漿不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力，并且包括粒狀銀和有機載體。在說明書和權利要求書中使用術語“銀漿”。其是指厚膜導電銀組合物，所述銀組合物包含作為僅有的或主要的導電粒狀金屬粒狀銀。在說明書和權利要求書中使用術語“銀背面電極圖案”。其是指銀背面陽極在PERC太陽能電池硅片的背面上的布置。該排列的特征在于覆蓋晶片的背部表面的僅一部分，即留下裸露區(qū)域，用于形成鋁背面電極的鋁漿被施加到所述裸露區(qū)域中，與銀背面電極略微重疊。這種略微的重疊允許在焙燒時通過在所述鋁和銀之間的邊界處形成合金而在鋁背面電極和銀背面電極之間建立電連接。通常，銀背面電極僅覆蓋小百分比的例如2-5%面積的背面穿孔的鈍化層。銀背面電極可被布置成例如多個(通常兩個)平行的窄(例如3-6_寬)母線的形式或被布置為準備用于互連太陽能電池所用的焊接線的矩形件或突出部。在本說明書和權利要求書中使用術語“燒透能力”。其是指金屬漿料在焙燒過程中蝕刻并滲透過(燒透)鈍化層或ARC層的能力。換句話講，具有燒透能力的金屬漿料為以下的金屬漿料，其燒透鈍化層或ARC層從而與硅基板的表面建立電接觸。相應地，燒透能力較 差或根本沒有燒透能力的金屬漿料在焙燒時與硅基板無電接觸。為了避免誤解，在本上下文中，術語“無電接觸”不應當絕對地來理解；相反，其是指焙燒金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率超過了 1Ω 而在電接觸的情況下，焙燒金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率在I-IOm Ω · cm2的范圍內(nèi)。接觸電阻率可通過TLM(傳送長度方法)來測量。為此，可使用以下樣本制備和測量程序?qū)⒕哂斜趁驸g化層的硅片絲網(wǎng)印刷在鈍化層上，然后將其焙燒而使晶片達到730°C的峰值溫度，所述鈍化層具有要測試的呈以下圖案的銀漿，所述圖案由平行的100 μ m寬和20 μ m厚的線構成,其中各線之間的間距為2. 05mm。樣本制備優(yōu)選地使用以下娃片,所述娃片具有與本發(fā)明的方法中所用的類型相同但非穿孔的背面鈍化層。將焙燒晶片激光切割成8mm乘42mm長的條，其中平行線彼此不接觸，并且包括至少6條線。然后使所述條在20°C下在黑暗中經(jīng)受常規(guī)TLM測量。所述TLM測量可使用得自GP Solar的裝置GP 4-Test Pro來進行。發(fā)明詳述已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法允許生產(chǎn)出具有改善的電效率的PERC硅太陽能電池。所述焙燒的銀漿很好地粘附到背面穿孔的鈍化層上，并且因此使得由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的PERC硅太陽能電池具有長的耐久性或使用壽命。不受理論的約束，據(jù)信在本發(fā)明的方法中用于生產(chǎn)銀背面電極的銀漿在焙燒過程中不損害或不會顯著地損害硅片背面上的穿孔的介電鈍化層。在本發(fā)明方法的步驟(I)中提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層。硅片是常規(guī)用于生產(chǎn)硅太陽能電池的單晶或多晶硅片；它具有P-型區(qū)域、Π-型區(qū)域和P-n結。硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層，這兩種層為例如TiOx、SiOx, Ti0x/Si0x、SiNx層，或具體地講SiNJSiOx介電膜。此類硅片是技術人員所熟知的；為簡明起見，明確地參見“發(fā)明背景”部分。硅片可能已具有常規(guī)的正面金屬噴鍍，即具有如上“發(fā)明背景”部分中所述的正面銀漿。施加正面金屬噴鍍可在銀背面電極形成之前或形成之后進行。為了避免誤解，正面銀漿不同于用于形成銀背面電極的銀漿；正面銀漿具有燒透能力。在本發(fā)明方法的步驟(2)中，在硅片背面上的穿孔的介電鈍化層上施加銀漿以形成銀背面電極圖案。所述銀漿不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力，并且包括粒狀銀和有機載體。在本發(fā)明方法的一個特定實施方案中，銀漿包含至少一種玻璃料，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611°C范圍內(nèi)的軟化點溫度，并且包含11-33重量％(wt. %)的Si02、>0-7重量％，具體地講5-6重量％的Al2O3和2-10重量％的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636°C范圍內(nèi)的軟化點溫度，并且包含53-57重量％的Pb0、25_29重量％的Si02、2-6重量％的Al2O3和6-9重量％的B203。在說明書和權利要求書中使用術語“軟化點溫度”。其是指通過以ΙΟΚ/min的加熱速率進行的差熱分析DTA來測定的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。粒狀銀可由銀或銀與一種或多種其它金屬例如銅的合金構成。就銀合金而言，銀含量為例如99. 7重量％至低于100重量％。在一個實施方案中,所述粒狀銀為銀粉。銀粉可為未涂布的或至少部分涂覆有表面活性劑。表面活性劑可選自但不限于硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸、亞油酸以及它們的鹽，例如銨鹽、鈉鹽或鉀鹽。銀粉表現(xiàn)出例如O. 5-5 μ m的平均粒度。粒狀銀可以如下比例存在于銀漿中基于總銀漿組合物計，所述比例為50-92重量％，或在一個實施方案中為65-84重量％。在本說明書及權利要求書中使用術語“平均粒度”。該術語是指由激光散射方法測定的平均粒度(平均粒徑，d50)。本說明書和權利要求書中關于平均粒度所作的所有陳述均涉及如存在于銀漿組 合物中的相關材料的平均粒度。存在于銀漿中的粒狀銀可伴有少量的一種或多種其它粒狀金屬或粒狀硅。其它粒狀金屬的實例包括銅粉、鈀粉、鎳粉、鉻粉、以及具體地講鋁粉。在一個實施方案中，銀漿不含其它粒狀金屬和粒狀硅。在另一個實施方案中，銀漿的粒狀金屬含量包括95-99重量％的粒狀銀和1-5重量％的粒狀鋁。銀漿包含有機載體?？蓪⒏鞣N惰性粘稠材料用作有機載體。所述有機載體可為以下的有機載體粒狀組分(粒狀銀，任選地存在其它粒狀金屬，任選地存在粒狀硅、玻璃料，還任選地存在無機粒狀組分)可足夠穩(wěn)定地分散在其中。有機載體的特性具體地講流變學特性可賦予銀漿組合物良好的施加特性，包括不溶性固體的穩(wěn)定分散性、對于施加方法(具體地講絲網(wǎng)印刷)的適當粘度和觸變性、硅片的背面穿孔的鈍化層和漿料固體的適當?shù)目蓾櫇裥?、良好的干燥速率以及良好的焙燒特性。銀漿中所用的有機載體可為非水性惰性液體。有機載體可為有機溶劑或有機溶劑混合物；在一個實施方案中，有機載體可為一種或多種有機聚合物在一種或多種有機溶劑中的溶液。在一個實施方案中，用于該目的聚合物可為乙基纖維素?？蓡为毷褂没蛞越M合方式使用的聚合物的其它實例包括乙基羥乙基纖維素、木松香、酚醛樹脂和低級醇的聚(甲基)丙烯酸酯。合適的有機溶劑的實例包括醇酯和萜烯諸如α-或β-萜品醇或它們與其它溶劑諸如煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、二甘醇丁醚乙酸酯、己二醇和高沸點醇的混合物。此外，在有機載體中還可包括揮發(fā)性有機溶劑以用于促進在將銀漿施加在背面穿孔的鈍化層上之后快速硬化?？膳渲七@些溶劑和其它溶劑的各種組合以達到所期望的粘度和揮發(fā)性要求。銀漿中的有機載體含量可取決于施加漿料的方法和所用的有機載體的種類，并且其可變化。在一個實施方案中，基于總銀漿組合物計，其可在20-45重量％的范圍內(nèi)，或在一個實施方案中，其可在22-35重量％的范圍內(nèi)。該數(shù)目20-45重量％包括一種或多種有機溶劑、可能的一種或多種有機聚合物和可能的一種或多種有機添加劑。銀衆(zhòng)中的有機溶劑含量基于總銀衆(zhòng)組合物計可在5-25重量％的范圍內(nèi)，或在一個實施方案中在10-20重量％的范圍內(nèi)。一種或多種有機聚合物可以如下比例存在于有機載體中所述比例基于總銀漿組合物計在0-20重量％的范圍內(nèi)，或在一個實施方案中在5-10重量％的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明方法的特定實施方案中，銀漿包含至少一種玻璃料，所述玻璃料選自
(i)無鉛玻璃料，其具有550-611°C范圍內(nèi)的軟化點溫度，并且包含11-33重量％的Si02、>0-7重量％，具體地講5-6重量%的Al2O3和2-10重量%的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636°C范圍內(nèi)的軟化點溫度，并且包含53-57重量％的PbO、25-29重量％的Si02、2_6重量%的Al2O3和6-9重量%的B203。在使用類型⑴的無鉛玻璃料的情況下，SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比的總和不為100重量％，并且其余的重量％具體地講由一種或多種其它氧化物構成，例如堿金屬氧化物如Na2O、堿土金屬氧化物如MgO和金屬氧化物如Bi203、TiO2和ZnO。類型(i)的無鉛玻璃料可包含40-73重量％，具體地講48-73重量％的Bi2O315Bi2OySi02、Al203和B2O3的重量百分比的總和可為100重量％或可不為100重量％。在它們的總和不為100重量％的情況下，其余的重量％可具體地講由一種或多種其它氧化物構成，例如，堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO和金屬氧化物如TiO2和ZnO。
在使用類型(ii)的含鉛玻璃料的情況下，Pb0、Si02、Al203和B2O3的重量百分比的總和可為100重量％或可不為100重量％。在它們的總和不為100重量％的情況下，其余的重量％可具體地講由一種或多種其它氧化物構成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO和金屬氧化物如TiO2和ZnO。如果在本發(fā)明方法的特定實施方案中所用的銀漿包括類型(i)的無鉛玻璃料和類型(ii)的含鉛玻璃料，則這兩種玻璃料類型之間的比率可為任何值，或換句話講，在>0至無窮大的范圍內(nèi)。一般來講，如在本發(fā)明方法的特定實施方案中所用的銀漿不包括除選自類型(i)和(ii)的玻璃料之外的玻璃料。選自類型(i)和(ii)的所述一種或多種玻璃料被用作無機粘合劑。玻璃料的平均粒度在例如O. 5-4 μ m的范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法的特定實施方案中所用的銀漿中，選自類型(i)和(ii)的玻璃料的總含量為例如O. 25-8重量％，或在一個實施方案中為O. 8-3. 5重
量% O玻璃料的制備是人們所熟知的，并且包括例如將具體地講呈各組分的氧化物形式的玻璃的組分熔融在一起并且將此類熔融組合物注入水中以形成玻璃料。如本領域所熟知的那樣，可加熱至例如1050-1250°C范圍內(nèi)的峰值溫度并持續(xù)一段時間(通常O. 5-1. 5小時)，使得熔體完全變成液體且均相?？稍谇蚰C中用水或惰性低粘度低沸點有機液體來研磨玻璃，以減小玻璃料的粒度并且獲得基本上大小均勻的玻璃料。然后可將其沉降在水或所述有機液體中以分離出細料，并且可除去包含細料的上清液。也可使用其它分類方法。在焙燒的銀漿對背面穿孔的鈍化層的粘附性方面，可有利地使銀漿包含少量的至少一種氧化銻。因此，在一個實施方案中，本發(fā)明的方法中所用的銀漿可包含至少一種氧化銻。可將所述至少一種氧化銻以如下總比例包含在銀漿中，基于總銀漿組合物計，所述總比例為例如O. 05-1. 5重量％,其中所述至少一種氧化鋪可作為單獨粒狀組分和/或玻璃料組分存在。合適的氧化銻的實例包括Sb2O3和Sb2O5,其中Sb2O3為優(yōu)選的氧化銻。銀漿可包括一種或多種有機添加劑，例如表面活性劑、增稠劑、流變改性劑和穩(wěn)定齊U。一種或多種有機添加劑可為有機載體的一部分。然而，也可能在制備銀漿時單獨加入一種或多種有機添加劑。一種或多種有機添加劑可以如下的總比例存在于銀漿中基于總銀衆(zhòng)組合物計，所述總比例為例如0-10重量％。本發(fā)明的銀漿為一種粘稠組合物，其可通過將粒狀銀和玻璃料與有機載體機械混合來制備。在一個實施方案中，可使用粉末混合生產(chǎn)方法，這是一種相當于傳統(tǒng)輥磨的分散技術；還可使用輥磨或其它混合技術。銀漿可原樣使用，或可例如通過加入一種或多種附加的有機溶劑來稀釋；因此，可降低銀漿的所有其它組分的重量百分比。如所述的那樣將銀漿以銀背面電極圖案施加在硅片的背面穿孔的介電鈍化層上。將銀漿施加至例如5-30 μ m的干膜厚度。銀漿的施加方法可為印刷，例如硅氧烷移??；或在一個實施方案中為絲網(wǎng)印刷。當通過使用Brookfield HBT粘度計和#14錠子的效用杯以IOrpm的錠子速度并且在25°C下測量時，銀漿的施用粘度可為20_200Pa · S。施加銀漿后使其干燥例如1-100分鐘的時間，從而使硅片達到100-300°C范圍內(nèi)的峰值溫度?？衫美鐜健⑿D(zhuǎn)式或靜止式干燥機，具體地講IR (紅外線)帶式干燥機來進行干燥。在本發(fā)明方法的步驟(3)中，焙燒干燥的銀漿以形成銀背面電極。步驟(3)的焙燒可進行例如1-5分鐘，從而使硅片達到700-900°C范圍內(nèi)的峰值溫度?？衫美鐔螀^(qū)段或多區(qū)段帶式爐具體地講多區(qū)段IR帶式爐來進行焙燒?？稍诙栊詺夥罩谢蛟谘鯕獾拇嬖谙吕缭诳諝獾拇嬖谙逻M行焙燒。在焙燒期間，可除去(即燒盡和/或碳化，具體地講燒盡)包括非揮發(fā)性有機材料的有機物質(zhì)和在干燥期間沒有蒸發(fā)的有機部分。在焙燒期間所除去的有機物質(zhì)包括一種或多種有機溶劑、任選存在的一種或多種有機聚合物以及任選存在的一種或多種有機添加劑。焙燒期間還進行了另一工序，即燒結玻璃料與粒狀銀。在焙燒期間銀漿不會燒透背面穿孔的鈍化層，但其在鈍化層中的穿孔部位局部地接觸硅基板背部表面，即鈍化層至少基本上繼續(xù)存在于焙燒銀漿和硅基板之間。所述局部接觸為物理接觸，并且不旨在混同于上文在“發(fā)明背景”部分中所述的局部P+接觸或局部BSF接觸。焙燒可以所謂的共同焙燒方式與已被施加到PERC太陽能電池硅片上的背面鋁漿和/或正面金屬漿料一起進行。一個實施方案包括用于形成鋁背面電極的正面銀漿和背面鋁漿。
實施例(I)測試樣本的制造(I)實施例銀漿I和2 實施例銀漿I包含85重量％的銀粉(d50=2 μ m)、14. 5重量％由聚合物樹脂和有機溶劑構成的有機載體以及O. 5重量％的玻璃料(d50=8 μ m)。實施例銀漿2包含81重量％銀粉(d50=2 μ m)、17重量％由聚合物樹脂和有機溶劑構成的有機載體以及2重量％的玻璃料(d50=8 μ m)。在這兩種情形中，玻璃料的組成均為28重量％的Si02、4. 7重量％的Al203、8. I重量％的B203、55. 9重量％的PbO和3. 3重量％的TiO2 ;所述玻璃具有573°C的軟化點溫度。(ii) TLM樣本的形成將80cm2的面積和160 μ m厚度的具有η型擴散POCl3發(fā)射極的ρ型多晶硅片絲網(wǎng)印刷在具有實施例銀漿平行線的背部表面上，所述硅片具有位于正面上的SiNxARC、和非穿孔的IOOnm厚的5102/51隊后表面介電膜。將銀漿以100 μ m的標稱線寬圖案化，其中線間距(節(jié)距)為2. 05mm ;銀漿的干膜厚度為20 μ m。然后將印刷的晶片放入由Despatch提供的6區(qū)段紅外線爐中進行焙燒。使用580cm/min的帶速，其中區(qū)段溫度被限定為區(qū)段1=500°C，區(qū)段2=525°C，區(qū)段3=550°C，區(qū)段4=6000C，區(qū)段5=900°C，并且最后區(qū)段設定為865°C。使用DataPaq熱數(shù)據(jù)記錄器監(jiān)測峰值晶片溫度達到730°C。隨后將焙燒晶片進行激光劃線并破碎成8mmX42mm的TLM樣本，其中平行的銀金屬噴鍍線彼此不接觸。激光劃線使用由Optek提供的1064nm紅外線激光器來進行。(iii)粘附性測試樣本的形成提供了 243cm2的面積和160 μ m厚度的具有η型擴散POCl3發(fā)射極的ρ型多晶硅 片，所述硅片具有位于正面上的SiNxARC和非穿孔的3102/51隊后表面介電膜。介電膜在每種情況下均使用1064nm波長的激光來加工以獲得多個100 μ m直徑的圓形開口，其中間距(節(jié)距)為600μπι。在激光燒蝕之后，后續(xù)地將晶片全平面地絲網(wǎng)印刷上實施例銀漿，然后進行干燥。銀漿具有30 μ m的干層厚度。然后將印刷的且干燥的晶片放入由Despatch提供的6區(qū)段紅外線爐中進行焙燒。使用580cm/min的帶速，其中區(qū)段溫度被限定為區(qū)段1=500°C，區(qū)段2=525°C，區(qū)段3=550°C，區(qū)段4=600°C，區(qū)段5=900°C，并且最后區(qū)段設定為865°C。使用DataPaq熱數(shù)據(jù)記錄器監(jiān)測峰值晶片溫度達到730°C。⑵測試規(guī)稈(i) TLM 測量為了測量接觸電阻率，將TLM樣本放置到購自GP Solar的GP 4-TestPro儀器中以便測量它們。這些測量在20°C下進行，其中使樣本處在黑暗中。使所述設備的測試探針接觸TLM樣本的6根鄰近的細線銀電極，并且記錄接觸電阻率(P C)。
_7] (ii)焙燒粘附性為了測量銀金屬噴鍍的粘合強度，利用剝離測試來確定從焙燒晶片的背面上除去的材料量。為此，牢固地施加一層透明的粘合帶(3M Scotch Magic帶等級810),并且隨后通過以45度的角度進行剝離來移除所述粘合帶。通過計算粘合帶上的殘留面積與保留在晶片上的材料面積的比率，可得到對所述粘附性的定性評定。這兩種實施例銀漿均表現(xiàn)出以下結果粘附性(面積％，無粘附性損失)=100%,剝離測試之后在粘合帶上無殘余。接觸電阻率超過了 GP 4-Test Pro設備能夠測量的上限值(>364 Ω · cm2)。
權利要求
1.用于形成PERC硅太陽能電池的導電銀背面電極的方法，所述方法包括以下步驟 (1)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層， (2)在所述硅片的背面上施加并干燥銀漿以在穿孔的介電鈍化層上形成銀背面電極圖案，以及 (3)焙燒所述干燥的銀漿，從而使所述晶片達到700-900°C的峰值溫度， 其中所述銀漿不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力，并且包含粒狀銀和有機載體。
2.權利要求I的方法，其中所述銀漿包含至少一種玻璃料，所述玻璃料選自(i)無鉛玻璃料，其具有550-611°C范圍內(nèi)的軟化點溫度，并且包含11-33重量％的Si02、>0-7重量％的Al2O3和2-10重量%的B2O3,和(ii)含鉛玻璃料，其具有571-636°C范圍內(nèi)的軟化點溫度，并且包含53-57重量％的Pb0、25-29重量％的Si02、2_6重量％的Al2O3和6_9重量％的BA。
3.權利要求2的方法，其中所述一種或多種無鉛玻璃料包含40-73重量％的Bi203。
4.權利要求2或3的方法，其中在所述銀漿中，選自類型⑴和(ii)的所述玻璃料的總含量為0. 25-8重量％。
5.任一項前述權利要求的方法，其中基于總銀漿組合物計，所述粒狀銀以50-92重量％的比例存在。
6.任一項前述權利要求的方法，其中基于總銀漿組合物計，所述有機載體含量為20-45 重量 ％。
7.任一項前述權利要求的方法，其中基于總銀漿組合物計，所述銀漿包含0.05-1. 5重量％的至少一種氧化銻，其中所述至少一種氧化銻(i)作為一種或多種單獨的粒狀組分，(ii)作為一種或多種玻璃料組分或(iii)作為一種或多種單獨的粒狀組分和作為一種或多種玻璃料組分存在。
8.任一項前述權利要求的方法，其中所述銀漿通過印刷被施加。
9.任一項前述權利要求的方法，其中焙燒以共同焙燒進行，所述共同焙燒連同已被施加到所述硅片的背面鋁漿和/或正面金屬漿料一起以形成鋁背面電極和/或正面金屬電極。
10.PERC硅太陽能電池的導電銀背面電極，所述導電銀背面電極通過任一項前述權利要求的方法制成。
11.PERC硅太陽能電池，所述硅太陽能電池包含權利要求10的導電銀背面電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于形成PERC硅太陽能電池的導電銀背面電極的方法，所述方法包括以下步驟(1)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC層并且在其背面上具有穿孔的介電鈍化層；(2)在硅片的背面上施加并干燥銀漿以在穿孔的介電鈍化層上形成銀背面電極圖案；以及(3)焙燒干燥的銀漿，從而使晶片達到700-900℃的峰值溫度，其中銀漿不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力，并且包含粒狀銀和有機載體。
文檔編號H01B1/22GK102640231SQ201080052455
公開日2012年8月15日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2009年11月25日
發(fā)明者A·G·普林斯, B·懷特勒, G·勞迪辛奧, G·庫爾塔特, K·W·杭, R·J·S·楊 申請人:E·I·內(nèi)穆爾杜邦公司