專利名稱：氧化鋅基玻璃料組合物及使用該組合物的且用于太陽能電池的背面接觸的鋁漿組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開內(nèi)容涉及ー種氧化鋅基玻璃料組合物以及使用該組合物且用于太陽能電池背面接觸的鋁漿組合物，所述玻璃料組合物可以在太陽能電池背面接觸的制造過程中，使在焙燒后基板的彎曲最小化以及顯示出濕氣穩(wěn)定性，并且可以改善電池的開路電壓與光轉(zhuǎn)換效率。(b)相關(guān)技術(shù)的描述近年來太陽能電池開始受到矚目，這是因?yàn)槠淠茉促Y源豐富且不會(huì)造成環(huán)境污染問題。太陽能電池具有P-型半導(dǎo)體和N-型半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)結(jié)構(gòu)。如果光線進(jìn)入太陽能電池，經(jīng)由光線與構(gòu)成太陽能電池的半導(dǎo)體材料之間的相互作用，帶負(fù)電荷的電子會(huì)脫離出來并且會(huì)產(chǎn)生帶正電荷的電子空穴，當(dāng)它們移動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流。具體而言，電子會(huì)被N-型半導(dǎo)體吸引，而空穴會(huì)被P-型半導(dǎo)體吸引，由此分別移動(dòng)至與N-型半導(dǎo)體結(jié)合的N-型電極，以及與P-型半導(dǎo)體結(jié)合的P-型電極。如果所述電極以電線連接，則電流就會(huì)流動(dòng)而產(chǎn)生電力。此外，依據(jù)材料以及制造技術(shù)，將太陽能電池分為硅太陽能電池和化合物半導(dǎo)體太陽能電池，并且依據(jù)材料又分為基板型和薄膜型。同吋，硅太陽能電池是通過將含導(dǎo)電金屬的漿料印刷于基板上、干燥以及焙燒而形成，并且招粉最常用來形成背面接觸(back contacts)。前述包含鋁粉的鋁 漿可用來制造具有高轉(zhuǎn)換率的太陽能電池。并且前述鋁漿分為含鉛鋁漿和無鉛鋁漿。含鉛鋁漿包括含鉛的玻璃料，且其可實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。然而，由于含鉛玻璃料會(huì)引起環(huán)境污染問題，所以近年來有轉(zhuǎn)而使用鋁漿中含無鉛玻璃料的方法的趨勢。無鉛玻璃料組合物通常使用鉍基(Bi2O3)玻璃。其基本成分是Bi2O3，而在玻璃鑄模期間會(huì)包括A1203、B203和SiO2O另外，作為額外的成分，選自Fe203、P205、Mg0、Ga203、Li20、Na2O, Zr02、Ag0、Sc2O5, SrO, BaO, CaO、Pd、Pt和Rh中的至少ー種成分用于所述組合物中。然而，前述鉍基玻璃組合物使用昂貴的Bi2O3，且由于其高熱膨脹系數(shù)會(huì)造成基板彎曲而增加晶片的斷裂率，且具有低的濕氣穩(wěn)定性或者顯示出相對較低的電池效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種氧化鋅基玻璃料組合物，其用作為鋁漿組合物中的無機(jī)粘結(jié)劑，以使在焙燒基板后的冷卻過程中因收縮率差異而導(dǎo)致的基板彎曲最小化，由此防止在制造太陽能電池的背面接觸的過程中基板斷裂，且顯示出濕氣穩(wěn)定性以防止因濕氣而造成鋁燒成膜(aluminum fired film)褪色,并且提高電池的開路電壓以及改善電池的光轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明還提供一種用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其使用玻璃料組合物作為無機(jī)粘結(jié)劑以改善電池特性。
本發(fā)明提供ー種玻璃料組合物，其用于形成太陽能電池背面接觸用的鋁漿組合物，該玻璃料組合物包括:(a) 45 至 60wt% 的 ZnO ；(b)選自 0.1 至 45wt% 的 Si02、0.1 至 40wt% 的 B2O3' 以及 I 至 10wt% 的 Al2O3 所組成的組中的至少ー種金屬氧化物；(c) 0.1至20wt%的過渡金屬氧化物、鑭系金屬氧化物、或前述氧化物的混合物；(d) 3 至 5wt% 的 P2O5 ；以及(e) 3 至 5wt% 的 BaO。所述玻璃料組合物的平均粒徑可以為0.5至20 iim，水分含量可以為5%或更低，以及熱膨脹系數(shù)可以為50 X IO-V0C至150 X IO-V0C。所述過渡金屬氧化物為選自MnO、MnO2、Co3O4, Co203、CoO、TiO2、V2O5和CuO所組成的組中的至少ー種氧化物。此外，所述鑭系金屬氧化物為選自Ce02、Pr203、Eu203、Tb203、Nd203以及Sm2O3所組成的組中的至少ー種氧化物。本發(fā)明還提供一種用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其包括鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑以及有機(jī)載體，其中，所述鋁漿組合物包括上述氧化鋅基玻璃料組合物作為所述無機(jī)粘結(jié)劑。


圖1是顯示比較例7以及實(shí)施例11的彎曲評(píng)價(jià)結(jié)果的照片。圖2是顯示比較例8以及實(shí)施例11的濕氣反應(yīng)穩(wěn)定性結(jié)果的照片。
具體實(shí)施例方式下面，進(jìn)ー步詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明涉及ー種氧化鋅基玻璃料組合物，其可以用作為用于形成太陽能電池背面接觸的組合物中的無機(jī)粘結(jié)劑。本發(fā)明還提供ー種使用該玻璃料組合物的無鉛鋁漿組合物，該無鉛鋁漿組合物適合用來形成太陽能電池的背面接觸。不同于包括PbO或鉍作為主要成分的已知玻璃料組合物，本發(fā)明提供ー種不含鉍的無鉛玻璃料組合物。因此，本發(fā)明的玻璃料組合物包括ZnO作為主要成分，且包括Si02、B203和Al2O3中的至少ー種用來形成玻璃。此外，本發(fā)明的玻璃料組合物包括含Mn、Co、Cu、Ti和V中的至少ー種過渡金屬元素的化合物；和/或含Ce、Pr、Eu、Tb、Nd以及Sm中的至少ー種鑭系元素的化合物；以及特定含量范圍的五氧化ニ磷和氧化鋇，用來控制基板的電特性(轉(zhuǎn)換效率)以及濕氣反應(yīng)性。由于本發(fā)明使用具有特定組成的玻璃料組合物，因此可以形成熱膨脹系數(shù)比已知的鉍基組合物的熱膨脹系數(shù)更低的組合物，以大幅度地降低因基板在焙燒和冷卻時(shí)的收縮率差異所導(dǎo)致的基板彎曲與斷裂。此外，因?yàn)楸景l(fā)明未含有鉛成分，所以是環(huán)保友好的，并且因?yàn)楸景l(fā)明未使用昂貴的鉍化合物而使用容易獲得的金屬氧化物的氧化鋅基玻璃料，所以可大幅度地降低成本。而且，本發(fā)明通過包括至少ー種選自錳、鈷、銅、鈦以及釩所組成的組中的過渡金屬的氧化物，和/或至少ー種選自鈰、鐠、銪、鋱、銣以及釤所組成的組中的鑭系元素的氧化物，可以有效地在P-型基板上形成背面P++層以提高開路電壓。這與基板頂端和底端之間的電壓增加有關(guān)聯(lián)，以提高轉(zhuǎn)換效率。此外，由于本發(fā)明包括特定含量范圍的五氧化ニ磷和氧化鋇，因此可以進(jìn)ー步改善基板的濕氣穩(wěn)定性以及彎曲現(xiàn)象。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，提供一種用來形成用于太陽能電池背面接觸的鋁漿組合物的玻璃料組合物，其包括有(a) 45至60wt%的氧化鋅；(b)至少ー種金屬氧化物,其選自0.1至45wt%的ニ氧化娃、0.1至40wt%的三氧化ニ硼以及I至10wt%的三氧化ニ招所組成的組中；(c)0.1至20wt%的過渡金屬氧化物、鑭系金屬氧化物、或前述氧化物的混合物；(d) 3至5wt%的五氧化ニ磷；以及(e) 3至5wt%的氧化鋇。并且，依據(jù)本發(fā)明的最優(yōu)選的實(shí)施方式，提供一種用來形成用于太陽能電池背面接觸的招衆(zhòng)組合物的玻璃料組合物，其包括(a) 45至60wt%的氧化鋅；(b)至少ー種金屬氧化物，其選自6至18wt%的ニ氧化娃、4至17wt%的三氧化ニ硼、以及5至10wt%的三氧化ニ鋁所組成的組中；(c)0.1至20wt%的過渡金屬氧化物、鑭系金屬氧化物、或前述氧化物的混合物；(d) 3至5wt%的五氧化ニ磷；以及(e) 3至5wt%的氧化鋇。所述具有特定組成的玻璃料組合物被用來制備ー種用于形成太陽能電池的背面接觸的鋁漿組合物，而非用于已知的rop。如此，由于本發(fā)明具有優(yōu)異的濕氣穩(wěn)定性，所以本發(fā)明可以避免因潮濕所導(dǎo)致的鋁燒成膜的褪色以及基板的彎曲，進(jìn)而大幅度地提高太陽能電池的開路電壓和光轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，在本發(fā)明的玻璃料組合物中，(a)ZnO被用作為主要成分，并與其他構(gòu)成成分形成主要結(jié)構(gòu)以增加穩(wěn)定性，進(jìn)而提高熱穩(wěn)定性、防水性以及耐濕性?；谒霾ＡЯ辖M合物的總量，氧化鋅的含量可以優(yōu)選為45至60wt%，更優(yōu)選為45至55wt%。若氧化鋅的含量低于45wt%，則其他成分的相對比例可以增加，可能無法獲得玻璃流動(dòng)性所要求的粘度；若氧化鋅的含量超過60wt%，則可能會(huì)難以形成玻璃或者是玻璃會(huì)過度硬化而增加玻璃轉(zhuǎn)化溫度。因此，氧化鋅在該玻璃料組合物中的含量在上述范圍內(nèi)以有助于物理性能的改善。其次，在本發(fā)明 的玻璃料組合物中，成分(b)起到用以穩(wěn)定地形成該玻璃料的基本功能。并且，選自ニ氧化硅、三氧化ニ硼以及三氧化ニ鋁所組成的組中的至少ー種金屬氧化物可以優(yōu)選組合使用，舉例來說，可以包括從ニ氧化硅、三氧化ニ硼以及三氧化ニ鋁中選擇的兩種或三種所組成的混合物。ニ氧化硅被用來降低熱膨脹系數(shù)以及玻璃的凝膠化頻率；三氧化ニ鋁被用來減少玻璃的結(jié)晶、降低熱膨脹系數(shù)，以及提高化學(xué)耐久性；而三氧化ニ硼被用來降低熱膨脹系數(shù)以及提高玻璃穩(wěn)定性。基于所述玻璃料組合物的總量，(b)金屬氧化物可以分別包括0.1至45wt%的ニ氧化硅、0.1至40wt%的三氧化ニ硼、以及I至10wt%的三氧化ニ招,更優(yōu)選為6至18wt%的ニ氧化娃、4至17wt%的三氧化ニ硼、以及5至10wt%的三氧化ニ鋁。此外，可以選擇并使用至少ー種前述金屬氧化物，并且如上述說明般，也可使用選自ニ氧化硅、三氧化ニ硼以及三氧化ニ鋁中的兩種或三種金屬氧化物所組成的混合物。這些是用于形成玻璃的基本成分，如果其含量低于或超過前述范圍，則會(huì)難以形成玻璃。此外，在本發(fā)明的玻璃料組合物中，成分(C)有效地在P-型基板上形成背面接觸的P++層，因此如前述般地提升太陽能電池的光轉(zhuǎn)換效率以及開路電壓。該過渡金屬氧化物以及鑭系金屬氧化物的種類并沒有特定限制。優(yōu)選，所述過渡金屬氧化物可以是選自ー氧化錳、ニ氧化錳、四氧化三鈷、三氧化ニ鈷、一氧化鈷、ニ氧化鈦、五氧化ニ釩以及ー氧化銅所組成的組中的至少ー種氧化物。并且，所述鑭系金屬氧化物可以為選自ニ氧化鈰、三氧化ニ鐠、三氧化ニ銪、三氧化ニ鋱、三氧化ニ銣以及三氧化ニ釤所組成的組中的至少ー種氧化物。(C)過渡金屬氧化物、鑭系金屬氧化物或前述二者的混合物的含量可以是所述玻璃料組合物的總量為100wt%的殘余量，并且優(yōu)選地基于所述玻璃料組合物的總量，(c)的含量為0.1至20wt%。若其含量低于0.lwt%,則形成P++層的功能會(huì)衰減；若其含量超過20wt%，則其他成分的含量會(huì)相對減少，導(dǎo)致難以形成玻璃。另外，本發(fā)明的玻璃料組合物實(shí)質(zhì)上包括(d)五氧化ニ磷和(e)氧化鋇，用以使玻璃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且防止?jié)駳夥磻?yīng)性以及提升電特性。即，通過使用五氧化ニ磷以及氧化鋇，鋁燒成膜的濕氣穩(wěn)定性可能會(huì)增加以避免在濕氣滲透時(shí)而導(dǎo)致褪色，并且，還可以維持基板與燒成膜之間的粘附カ以避免燒成膜剝離。如果不包含前述兩種成分之一，則可能無法獲得具有優(yōu)異抗彎曲性以及能夠控制與濕氣反應(yīng)性的玻璃。優(yōu)選地，基于所述玻璃料組合物的總量，該玻璃料組合物包括3至5wt%的(d)五氧化ニ磷。具體而言，若五氧化ニ磷的含量介于3至5wt%，則能夠有效地體現(xiàn)適合鋁粉焙燒溫度的熱性質(zhì)；倘若含量超過或低于前述范圍，則無法得到預(yù)期的濕氣穩(wěn)定性。另外,基于所述玻璃料組合物的總量,所述玻璃料組合物包括3至5wt%的(e)氧化鋇。具體而言，若氧化鋇的含量介于3至5wt%，則能夠得到如前述五氧化ニ磷含量范圍的相同效果；倘若含量超過或低于前述范圍，就無法得到預(yù)期的濕氣穩(wěn)定性。因此，即使已知的玻璃料組合物包括五氧化ニ磷和氧化鋇，其并未如本發(fā)明般具有特定的含量范圍，因此無法解決上述濕氣穩(wěn)定性改良的問題。具體而言，盡管添加 五氧化ニ磷和氧化鋇可以提高太陽能電池的電特性，但是如果分別添加的量超過5wt%，則太陽能電池的電特性會(huì)衰減，且當(dāng)焙燒該漿料吋，經(jīng)由鋁粉粒子膜成分與玻璃反應(yīng)的燒成膜的濕氣反應(yīng)性會(huì)増加，進(jìn)而降低穩(wěn)定性。此外，如果分別添加的量低于3wt%，則電特性的提升會(huì)很不顯著，且鋁燒成膜與濕氣之間的反應(yīng)性會(huì)增高而造成因濕氣而導(dǎo)致的褪色。本發(fā)明的玻璃料組合物的平均粒徑為0.5至20 ii m，濕氣含量為5%或更低，以及熱膨脹系數(shù)為50 X 10_7/°C至150 X 10_7/°C。并且，為了控制焙燒后基板的彎曲，所述玻璃料的平均粒徑優(yōu)選為0.5至10 ii m。若平均粒徑低于0.5 ii m，則彎曲會(huì)變太大；若超過10 u m，在漿料中的分散穩(wěn)定性會(huì)降低。此外，若該玻璃料組合物的水分含量超過5%，則漿料的粘度會(huì)由于水氣與有機(jī)物質(zhì)交聯(lián)而增加。此外，所述玻璃料組合物優(yōu)選具有400°C至600°C的軟化點(diǎn)(Ts)以及350°C至550°C的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)。此外，本發(fā)明的玻璃料組合物可視需求而進(jìn)ー步包括Na20。該Na2O被用來補(bǔ)償電特性。基于所述玻璃料組合物的總量，其含量可為I至10wt%，優(yōu)選為3至9wt%。若添加Na2O,則上述成分的含量可以在各自范圍內(nèi)分別控制以滿足所述組合物的量為100wt%。優(yōu)選地，所述玻璃料組合物可以具有選自下列所組成的組中的一種組合物:Zn0_Si02_B203_Al203_Ba0_P205_Ce02_Co0、Zn0_Si02_B203_Ba0_P205_Mn02_Co O-CeO2-CuO、Zn0_Si02_B203_Al203_Ba0_P205_Mn02_Co0_Ce02、Zn0_Si02_B203_Ba0_P205_Mn02_Cu0、Zn0_Si02_B203_Ba0_P205_Mn02、Zn0_Si02_B203_Al203_Ba0_P205_Na20_Ce02、ZnO-Si02_B203_Ba0_P205_Na20_Co0、ZnO-Si02_Al203_Ba0_P205_MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2Og-Na2O-Mn02_Co0_Ce02、ZnO-Si02_B203_Al203_Ba0_P205_Nd203_Co304、ZnO-Si02_B203_Ba0_P205_Mn0_Co203_Tb203_Cu0 和 ZnO-SiO2_B203_Al203_Ba0_P205_Mn0_Co203_Pr203。更優(yōu)選地，所述玻璃料組合物具有Zn0-Si02-B203-Al203-Ba0-P205-Na20_Mn02-Co0-Ce02的組成，因?yàn)槠淇商嵘姵氐碾娞匦?，具有?yōu)異的濕氣反應(yīng)穩(wěn)定性，且大幅度地減少基板彎曲，從而有效地防止基板斷裂。本發(fā)明的玻璃料組合物可利用常規(guī)方法來制備，并無特定限制。例如，玻璃粉末可以通過將各個(gè)成分混合足夠時(shí)間(約2小吋)以徹底混合各個(gè)成分、熔融、淬火以及粉碎來制備。所述熔融可在1000至1500°C的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在1300至1450°C下進(jìn)行。所述熔融的時(shí)間可以為10至60分鐘，以使該玻璃組合物能夠均勻地在熔融態(tài)下混合。若該熔融溫度低于1000°C，則熔融粘度會(huì)太高以致各個(gè)成分無法均勻地混合。所述淬火是指熔融步驟中的玻璃組合物熔融態(tài)的快速冷卻。對玻璃組合物可以進(jìn)行干式淬火與濕式淬火中的ー種或兩種。所述粉碎是指其中使用常規(guī)粉碎機(jī)如球磨機(jī)將驟冷后的玻璃熔融物粉碎，然后再二次粉碎至所希望尺寸的微粒以制備玻璃粉末的步驟。同時(shí)，本發(fā)明提供一種用于形成太陽能電池背面接觸的鋁漿組合物，其使用所述氧化鋅基玻璃料組合物。所述鋁漿組合物是ー種包含鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑以及有機(jī)載體的無鉛組合物，其中，所述鋁漿組合物包含上述氧化鋅基玻璃料組合物作為無機(jī)粘結(jié)劑。所述鋁漿組合物可以包 含40至90wt%的鋁粉、0.1至10wt%的無機(jī)粘結(jié)劑以及I至50wt%的有機(jī)載體。所述有機(jī)載體可以為包含I至50wt%的有機(jī)粘結(jié)劑、45至95wt%的有機(jī)溶劑以及0.1至10wt%的添加劑的混合物。若該招粉的含量低于40wt%,則緊密度(compactness)會(huì)降低而使電特性衰減；若鋁粉的含量超過90wt%，則難以控制粘度且難以制備漿料。具體而言，若所述無機(jī)粘結(jié)劑在該鋁漿組合物中的含量低于0.lwt%，則燒成膜與晶片之間的粘附カ會(huì)降低；若無機(jī)粘結(jié)劑的含量超過10wt%，_焙燒時(shí)玻璃的鋁與芯片之間的反應(yīng)可以被抑制，以降低電特性。此外，若所述有機(jī)載體的含量低于lwt%，則在鋁粉含量超過90wt%的情況下，難以體現(xiàn)漿料的流變特性；若有機(jī)載體的含量超過50wt%，則在焙燒時(shí)可能增加孔洞數(shù)量而使電特性衰減。如前所述，在本發(fā)明的鋁漿組合物中，可以單獨(dú)使用本發(fā)明的氧化鋅基玻璃料作為無機(jī)粘結(jié)劑，且當(dāng)其含量為10wt%或更少時(shí)，可進(jìn)ー步改善彎曲現(xiàn)象。此外，可視需求而混合使用三氧化ニ鉍基玻璃料和氧化鋅基玻璃料作為無機(jī)粘結(jié)劑。另外，在本發(fā)明中，除了所述氧化鋅基玻璃料之外，用于所述鋁漿組合物中的各成分可以是任何本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的材料。舉例來說，所述鋁粉可以為球狀、非球狀或片狀，且純度為80%或以上，以及平均粒徑為I至30iim，優(yōu)選為I至20iim。所述鋁粉可以包括選自Ag、B、Ga、In、Tl和Si相應(yīng)的成分中的至少ー種成分。所述有機(jī)粘結(jié)劑可以包括纖維素衍生物如甲基纖維素、こ基纖維素、硝化纖維素或羥基纖維素；丙烯酸樹脂；醇酸樹脂；聚丙烯基樹脂；聚氯こ烯基樹脂；聚氨酯基樹脂；環(huán)氧基樹脂；娃氧燒基樹脂(silicone based resin);松香基樹脂；帖稀基樹脂；酌■基樹脂；脂肪族石油樹脂；丙稀酸酷基樹脂；~■甲苯基樹脂；苯并咲喃_卻基樹脂；苯こ稀基樹脂；~■環(huán)戍~■稀基樹脂；聚丁稀基樹脂；聚釀基樹脂；服基樹脂；蜜胺基樹脂(melamine basedresin);醋酸こ烯酯基樹脂；聚異丁基樹脂(polyisobutyl based resin)以及其組合。所述有機(jī)溶劑可以包括ニこニ醇丁醚醋酸酷、ニこニ醇單丁醚(butylcarbitol)、丙ニ醇單甲醚、ニ丙ニ醇單甲醚、丙ニ醇單甲醚丙酸酷、こ醚丙酸酷、丙ニ醇單甲醚醋酸酷、職烯醇、2，2，4-三甲基-1.3-戍ニ醇單異丁酸酯(texanol)、ニ甲氨基甲醒(dimethylaminoformaldehyde)、甲基こ基酮、丁內(nèi)酯、乳酸こ酯以及其組合。所述添加劑可以包括:用以改善濕潤性以及流動(dòng)性的脂肪酸，如油酸、順丁烯ニ酸、棕櫚酸、肉豆蘧酸、月桂酸、硬脂酸；用以減少泡沫的消泡劑；用以改善分散性的分散劑；用以控制該有機(jī)粘結(jié)劑的溶解度的增塑劑等；以及前述的組合。若単獨(dú)使用所述添加齊U，則其含量可以為0.1至10wt%。若使用2種或多種添加剤，該2種或多種添加劑成分可以適當(dāng)?shù)鼗旌鲜顾没旌衔锏暮吭?.1至10wt%的范圍內(nèi)。同時(shí)，本發(fā)明提供使用該無鉛鋁漿組合物制造的太陽能電池的背面接觸。該太陽能電池可為硅太陽能電池。制備太陽能電池的背面接觸的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，所以在此省略其詳細(xì)說明。 例如，所述鋁漿組合物可以通過通常的方法如絲網(wǎng)印刷、刮刀(doctor blade)、噴墨印刷、照相凹板印刷(gravure printing)印刷于基板上；干燥；以及焙燒來形成背面接觸。所述基板并無特定限制，其可包括任何用于娃太陽能電池的前面接觸(front contact)的硅基板。此外，所述述干燥可以在150°C至350°C下進(jìn)行I至30分鐘，而所述述焙燒可以在最大溫度750°C至950°C的溫度條件下進(jìn)行數(shù)秒至5分鐘。通過上述方法，可以制造具有厚度20至40 Pm的背面接觸的太陽能電池，且所形成的背面接觸對基板具有良 好的粘附性，并且具有與現(xiàn)有背面接觸相比較相同或更好的機(jī)械強(qiáng)度；此外，其可通過使用熱膨脹系數(shù)低的氧化鋅基玻璃料組合物，從而將焙燒后的冷卻過程中，因收縮率差異所導(dǎo)致的基板彎曲以及斷裂降至最低。因此，本發(fā)明可以使用該背面接觸，制造出具有前面接觸、發(fā)射極層(emitter
Iay er )、和抗反射層等的性能優(yōu)異的娃太陽能電池。依據(jù)本發(fā)明，由于太陽能電池的背面接觸是使用具有熱膨脹系數(shù)低的特定組成成分的氧化鋅基玻璃料組合物所形成，因此通過太陽能電池的基板頂端、底端的電壓增加，就可改善開路電壓，從而提高光轉(zhuǎn)換效率，且更特別地，能夠大幅度地降低基板的彎曲。此外，由于本發(fā)明的氧化鋅基玻璃料組合物并未使用熱膨脹系數(shù)高且昂貴的鉍基化合物，因而能降低制造成本以及提升效率。而且，基板的濕氣反應(yīng)穩(wěn)定性能夠被改善，以避免燒成膜褪色以及避免鋁燒成膜剝離。下面，通過實(shí)施例以及比較例進(jìn)ー步說明本發(fā)明。然而，下列實(shí)施例與比較例僅用以闡明本發(fā)明而非用以限制本發(fā)明的范圍。比較例1-6以及實(shí)施例1-8金屬氧化物是利用下述方法予以混合，使其具有如下表I所示的組成成分，以制備玻璃料組合物(表I中的單位為wt%)。具體而言，對應(yīng)表I的組成成分的原料是使用無重力混合裝置(S0NGY0UNGTECH有限公司，型號(hào)DC200W (實(shí)驗(yàn)用攪拌裝置))徹底混合2小吋。之后，于1500°C下熔融前述混合物30分鐘。隨后，將前述熔融態(tài)玻璃組成物淬火以快速冷卻。此過程中，前述玻璃組成物是通過傳輸帶自該熔融爐移出，其溫度為室溫，在10秒內(nèi)快速冷卻并維持30分鐘以使其穩(wěn)定。前述快速冷卻的玻璃熔融物是經(jīng)由球磨機(jī)進(jìn)行首次粉碎程序，然后再二次粉碎至所需的微粒子尺寸，以制備玻璃粉末。待玻璃粉末制備后，測量各個(gè)組合物的玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg、軟化點(diǎn)Ts以及熱膨脹系數(shù)(CTE)，其測量結(jié)果顯示于下表2中。表I
權(quán)利要求
1.種用于形成鋁漿組合物的玻璃料組合物，所述鋁漿組合物用于形成太陽能電池的背面接觸，所述玻璃料組合物包含:(a)45 至 60wt% 的 ZnO ； (b)選自0.1至45wt%的Si02、0.1至40wt%的B2O3以及I至10wt%的Al2O3所組成的組中的至少ー種金屬氧化物； (c)0.1至20wt%的過渡金屬氧化物、鑭系金屬氧化物或前述氧化物的混合物；(d)3 至 5wt% 的 P2O5 ；以及(e)3 至 5wt% 的 BaO。
2.權(quán)利要求1所述的玻璃料組合物，其中，所述玻璃料組合物具有0.5至20 ii m的平均粒徑、5%或更低的水分含量、以及50X10_7/°C至150X10_V°C的熱膨脹系數(shù)。
3.權(quán)利要求1所述的玻璃料組合物，其中，基于所述玻璃料組合物的總量，所述玻璃料組合物進(jìn)ー步包含I至10wt%的Na20。
4.權(quán)利要求1所述的玻璃料組合物，其中，所述過渡金屬氧化物是選自MnO、MnO2,Co3O4, Co203、CoO、TiO2, V2O5以及CuO所組成的組中的至少ー種氧化物；并且所述鑭系金屬氧化物是選自Ce02、Pr2O3> Eu2O3> Tb203、Nd2O3和Sm2O3所組成的組中的至少ー種氧化物。
5.權(quán)利要求1所述的玻璃料組合物，其中，所述玻璃料組合物包括選自下列組合所組成的組中的至少ー種組合:Zn0-Si02-B203-Al203-Ba0-P205-Ce02-Co0、ZnO-Si02_B203_Ba0_P205_Mn02_Co0_Ce02_Cu0、Zn0_Si02_B203_Al203_Ba0_P205_Mn02_Co0_Ce02、ZnO-Si02_B203_Ba0_P205_Mn02_Cu0、ZnO-Si02_B203_Ba0_P205_Mn02、ZnO-Si02_B203_Al203_Ba0_P2Og-Na2O-CeO2、ZnO-S i 02_B203_Ba0_P205_Na20_Co0、ZnO-S i O2 _Al203_Ba0_P205_Mn O2-CuO、ZnO-Si02_B203_Al203_Ba0_P205_Na20_Mn02_Co0_Ce02、ZnO-SiO2 _B203_Al203_Ba0_P205_Nd203_Co304、Zn0_Si02_B203_Ba0_P205_Mn0_Co203_Tb203_Cu0、以及 ZnO-SiO2_B203_Al203_Ba0_P205_Mn0_Co203-Pr2O3。
6.種用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其包含鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑和有機(jī)載體，其中，所述鋁漿組合物包括權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的氧化鋅基玻璃料組合物作為所述無機(jī)粘結(jié)劑。
7.權(quán)利要求6所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述鋁漿組合物包含40至90wt%的鋁粉、0.1至10wt%的無機(jī)粘結(jié)劑以及I至50wt%的有機(jī)載體。
8.權(quán)利要求7所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述有機(jī)載體為包含I至50wt%的有機(jī)粘結(jié)劑、45至95wt%的有機(jī)溶劑以及0.1至10wt%的添加劑的混合物。
9.權(quán)利要求6所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述玻璃料組合物為選自下列組合所組成的組中的至少ー種組合=ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P205_Ce02_Co0、ZnO-SiO2_B203_Ba0_P205_Mn02_Co0_Ce02_Cu0、ZnO-SiO2_B203_Al203_Ba0_P205_Mn02_Co0_Ce02、ZnO-SiO2_B203_Ba0_P205_Mn02_Cu0、ZnO-SiO2_B203_Ba0_P205_MnO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO2^ ZnO-SiO2_B203_Ba0_P205_Na20_Co0、ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5_Mn02_Cu0、ZnO-S i02_B203_Al203_Ba0_P205_Na20_Mn02_Co0_Ce02、ZnO-SiO2^2O3-Al2O3-BaO-P205_Nd203_Co304、ZnO-SiO2_B203_Ba0_P205_Mn0_Co203_Tb203_Cu0、以及 ZnO-SiO2^2O3-Al2O3-BaO_P205_Mn0_Co203_Pr203。
10.權(quán)利要求8所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑是選自下列粘結(jié)劑所組成的組中的至少ー種粘結(jié)劑:選自甲基纖維素、こ基纖維素、硝化纖維素或羥基纖維素中的纖維素衍生物；丙烯酸樹脂；醇酸樹脂；聚丙烯基樹脂；聚氣こ稀基樹脂；聚氣酷基樹脂；環(huán)氧基樹脂；娃氧燒基樹脂；松香基樹脂；帖稀基樹脂；酌■基樹脂；脂肪族石油樹脂；丙稀酸酷基樹脂；~■甲苯基樹脂；苯并咲喃_卻基樹脂；苯こ烯基樹脂；ニ環(huán)戊ニ烯基樹脂；聚丁烯基樹脂；聚醚基樹脂；脲基樹脂；蜜胺基樹脂；醋酸こ烯酯基樹脂；以及聚異丁基樹脂。
11.權(quán)利要求8所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述有機(jī)溶劑是選自下列溶劑所組成的組中的至少ー種溶劑:ニこニ醇丁醚醋酸酷、ニこニ醇單丁醚、丙ニ醇單甲醚、ニ丙ニ醇單甲醚、丙ニ醇單甲醚丙酸酷、こ醚丙酸酷、丙ニ醇單甲醚醋酸酷、萜烯醇、2 ，2，4-三甲基-1.3-戊ニ醇單異丁酸酷、ニ甲氨基甲醛、甲基こ基酮、Y-丁內(nèi)酯以及乳酸こ酷。
12.權(quán)利要求6所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述鋁粉為球狀、非球狀或片狀，且具有80%或以上的純度，I至30 y m的平均粒徑；并且所述鋁粉包括選自Ag、B、Ga、In、Tl以及Si中的至少ー種物質(zhì)。
13.權(quán)利要求8所述的用于形成太陽能電池的背面接觸的無鉛鋁漿組合物，其中，所述添加劑是選自下列添加劑所組成的組中的至少ー種添加剤:油酸、順丁烯ニ酸、棕櫚酸、肉豆蘧酸、月桂酸、硬脂酸、消泡劑、分散劑、以及增塑劑。
14.種太陽能電池的背面接觸，其是使用權(quán)利要求6所述的無鉛鋁漿組合物來制造的。
全文摘要
本發(fā)明公開內(nèi)容涉及一種氧化鋅基玻璃料組合物以及一種使用該組合物且用于太陽能電池背面接觸的鋁漿組合物，更具體地，涉及一種用來形成太陽能電池背面接觸用的鋁漿組合物的玻璃料組合物以及一種使用該組合物的鋁漿組合物，該玻璃料組合物實(shí)質(zhì)上包括特定含量范圍的P2O5以及BaO；在太陽能電池背面接觸的制造過程中，該玻璃料組合物被用作該鋁漿組合物中的無機(jī)粘結(jié)劑，以使在焙燒基板之后的冷卻過程中因收縮率差異而導(dǎo)致的基板彎曲最小化，由此防止基板斷裂；且顯示出鋁燒成膜的濕氣穩(wěn)定性；以及可以改善電池的開路電壓與光轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01B1/22GK103097318SQ201180043055
公開日2013年5月8日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者黃建鎬, 李英煥, 盧和泳 申請人:株式會(huì)社東進(jìn)世美肯