用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，包含以下成分：（a）銀粉末；（b）填充材料，其表面可附著一導(dǎo)體；（c）玻璃熔塊；以及（d）分散劑、有機(jī)載體與至少一添加劑。填充材料，尤其是有導(dǎo)體附著，用于取代導(dǎo)電組合物中部分的銀粉末，并因而可降低制造成本且不至影響導(dǎo)電性，上述導(dǎo)電組合物用于形成于太陽能電池基板的正面電極。
【專利說明】用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電組合物，特別是關(guān)于一種用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是一種可通過光伏效應(yīng)而將光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體組件。一般而言，任何半導(dǎo)體二極管可以用于將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池基于兩個(gè)因子，包括光導(dǎo)效應(yīng)與內(nèi)部電場(chǎng)，而產(chǎn)生電流。因此，太陽能電池的材料選擇需要考慮到其光導(dǎo)效應(yīng)以及如何產(chǎn)生其內(nèi)部電場(chǎng)。
[0003]太陽能電池的效能主要由光與電之間的轉(zhuǎn)換效率而決定。影響到轉(zhuǎn)換效率的這些因子包括:太陽光的強(qiáng)度與溫度、基材的材料電阻值、質(zhì)量、以及缺陷密度、P-N接口的濃度與深度、電池受光面的抗反射度、金屬電極的線寬與線高以及接觸阻抗等。因此，為了制作具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池，上面所述的每一個(gè)這些影響因子都必須嚴(yán)密控制。
[0004]若以正面電極導(dǎo)電銀漿為例，其制作成本超過太陽能電池總成本的50%。因此近年來，為了降低太陽能電池的制作成本，通常都會(huì)利用薄化的正面電極銀漿以及電鍍制程降低銀的使用量來達(dá)成。但這些方法常會(huì)因電極物理特性受到改變，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)電性能或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其通過使用氧化鋁以及氧化鋁表面銀可以降低導(dǎo)電銀漿的成本，同時(shí)維持漿料的主要物理性能。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其中包含: 銀粉；
填充材料，于其至少一部分表面之上可附著一導(dǎo)體；以及 玻璃熔塊；
其中該導(dǎo)電組合物的總固含量包含74~92重量百分比的銀粉、2~20重量百分比的填充材料與2~6重量百分比的玻璃熔塊。
[0007]所述導(dǎo)電組合物更包含一有機(jī)載體、一分散劑與至少一添加劑。
[0008]所述玻璃熔塊為鉛玻璃熔塊。
[0009]所述玻璃熔塊更包括以下一種或多種元素--鉛(Pb)、硅(Si)、硼(B)、鋁(Al)、鋅(Zn)、錫(Sn)、氟(F)、鋰(Li)、鈦(Ti)、鋪(Te)、銀(Ag)、鈉(Na)、鉀⑷、銣(Rb)、銫(Cs)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、銦(In)、鎳(Ni)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、硒(Se)、鑰(Mo)、鎢(W)、?乙(Y)、砷(As)、鑭(La)、釹(Nd)、鈷(Co)、禮(Gd)、銪(Eu)、鈥(Ho)、鐿(Yb)、鍛(Lu)、鉍(Bi)、鉭(Ta)、?凡(V)、錯(cuò)(Zr)、猛(Mn)、磷(P)、銅(Cu)、鋪(Ce)、銀(Nb)。
[0010]所述填充材料包括金屬或合金，以及其中所述導(dǎo)體包括具導(dǎo)電性的一金屬、一非金屬或一合金。
[0011]所述填充材 料包括鋁氧化物、鋯氧化物、硅氧化物、鋅氧化物、銅氧化物、或其上的組合，以及其中該導(dǎo)體包括銀或銅。
[0012]所述添加劑可選自于下列所組成的群組:二氧化鋯(Zr02)、五氧化二釩(V205)、氧化銀(Ag20)、三氧化二銫(Cs203)、三氧化二鉺(Er203)、氧化錫(SnO)、氧化鎂(MgO)、三氧化二釹(Nd203)、氧化鈣(CaO)、二氧化鈦(Ti02)、三氧化二鋁(A1203)、二氧化硒(Se02)、氧化鉛(PbO)、三氧化二鉻(Cr203)、氧化鉀(K20)、三氧化鎢(W03)、三氧化二鉍(Bi203)、二氧化錳(Mn02)、氧化鎳(NiO)、三氧化二釤(Sm203)、二氧化鍺(Ge02)、五氧化二磷(P205)、氟化鋅(ZnF2)、三氧化二銦(In203)、三氧化二鎵(Ga203)及其衍生物。
[0013]所述填充材料的粒子粒徑為0.1-10微米。
[0014]所述有機(jī)載體包括二乙二醇單丁醚、乙基纖維素或氫化蓖麻油。
[0015]所述導(dǎo)電組合物形成于太陽能電池的硅基材的正面之上。
[0016]采用上述方案后，本發(fā)明用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物用銀粉、填充材料、玻璃熔塊配比組成，其用填充材料，尤其是有導(dǎo)體附著，用于取代導(dǎo)電組合物中部分的銀粉末，因而可降低制造成本且不至影響導(dǎo)電性，并可以維持組合物漿料的主要物理性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017]此處本發(fā)明將針對(duì)發(fā)明具體實(shí)施例及其觀點(diǎn)加以詳細(xì)描述，此類描述為解釋本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或步驟流程，其供以說明的用而非用以限制本發(fā)明的權(quán)利要求。因此，除說明書中的具體實(shí)施例與較佳實(shí)施例外，本發(fā)明亦可廣泛施行于其它不同的實(shí)施例中。
[0018]說明書中所述一實(shí)施例或一個(gè)實(shí)施例指的是一特定被敘述與此實(shí)施例有關(guān)的特征、結(jié)構(gòu)或者特性被包含在至少一些實(shí)施例中。因此，一實(shí)施例或一個(gè)實(shí)施例的各態(tài)樣的實(shí)施不一定為相同實(shí)施例。此外，本發(fā)明有關(guān)的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合于一或多個(gè)實(shí)施例之中。
[0019]—般而言，娃晶圓太陽能電池包含一第一電極、一第二電極以及一 P-N半導(dǎo)體層，兩個(gè)電極都具導(dǎo)電性。第一電極的第一表面包含一 P-N半導(dǎo)體層。第一電極(可稱為工作電極或半導(dǎo)體電極)可包含任何具導(dǎo)電性的材料。舉例而言，第一電極可以由玻璃、有機(jī)載體、和銀粉末所形成。第二電極(可稱為背電極)亦可包括任何具有導(dǎo)電性質(zhì)的材料。第二電極包括一導(dǎo)電基板，其亦可以由玻璃、有機(jī)載體、和銀粉末所形成。
[0020]值得注意的是，本發(fā)明的導(dǎo)電組合物可以應(yīng)用于任何型態(tài)的硅晶圓太陽能電池的正面電極或背面電極。換言之，本發(fā)明導(dǎo)電組合物可以作為正面電極或背面電極。
[0021]在本發(fā)明中，提供一正面導(dǎo)電漿(導(dǎo)電組合物)為例，其包括以下成分:(a)銀粉末；(b)氧化鋁，可涂布銀于其表面；(C)玻璃熔塊；以及(d) —有機(jī)黏結(jié)劑(有機(jī)載體)。通常而言，正面導(dǎo)電漿尚可以包括一分散劑。其中，氧化鋁的粒子粒徑為0.f 10微米。玻璃熔塊可以更包括以下一種或多種元素--鉛(Pb)、硅(Si)、硼(B)、鋁(Al)、鋅(Zn)、錫(Sn)、氟(F)、鋰(Li)、鈦(Ti)、銻(Te)、銀(Ag)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、銦(In)、鎳(Ni)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、硒(Se)、鑰(Mo)、鎢(W)、釔(Y)、砷(As)、鑭(La)、釹(Nd)、鈷(Co)、釓(Gd)、銪(Eu)、欽(Ho)、鐿(Yb)、鎦(Lu)、鉍(Bi)、鉭(Ta)、釩(V)、鋯(Zr)、錳(Mn)、磷⑵、銅(Cu)、鈰(Ce)、鈮(Nb)。玻璃熔塊例如為鉛玻璃熔塊。
[0022]于一實(shí)施例中，一填充材料(filler)可以加入于正面導(dǎo)電漿之中。填充材料可以為金屬氧化物，其中金屬作為主體以提升黏著強(qiáng)度。一導(dǎo)體可以選擇性地約略涂布覆蓋填充材料的至少一部分表面，其中涂布部分包括至少金屬或合金以提升導(dǎo)電性。
[0023]本發(fā)明更提供一太陽能電池組件，其包括一電極或?qū)Ь€，于硅半導(dǎo)體基材之上借由涂布導(dǎo)電漿組合物并且經(jīng)過干燥與燒結(jié)而形成。本發(fā)明導(dǎo)電漿組合物包括分散劑于其中以具有好的抗?jié)裥裕⑶铱梢杂行У亟鉀Q太陽能電池的翹曲問題，并提升太陽能電池的背面導(dǎo)電漿與銀膠之間的黏著強(qiáng)度。
[0024]舉一正面電極的例子而言，本發(fā)明揭露一導(dǎo)電組合物，其可以應(yīng)用作為正面電極的材料。導(dǎo)電組合物包括一金屬填充材料，該金屬用于做為支撐一主體，即在本發(fā)明中為銀，以提升黏著性。一導(dǎo)體可以約略涂布覆蓋填充材料的至少一部分表面，其中涂布的導(dǎo)體包括至少金屬或合金以提升導(dǎo)電性。
[0025]此外，填充材料與涂布部分的材料成本可以比主體的材料成本還低，以達(dá)到以低材料成本取代高核心材料成本的目的，并且以有效的提升黏著強(qiáng)度以及具有幾乎相同的導(dǎo)電性。[0026]填充材料具有導(dǎo)體涂布于其上、銀粉末、玻璃熔塊與添加劑可以加入于有機(jī)溶劑中。有機(jī)溶劑可以用于提升填充材料與銀顆粒的分散性，并且進(jìn)一步提升導(dǎo)電組合物對(duì)基材的黏著性。在本發(fā)明實(shí)施例中，有機(jī)載體包括二乙二醇單丁醚(diethylene glycolmonobutyl ether)、乙基纖維素(ethyl cellulose)或氫化蓖麻油(hydrogenated castoroil)。在一實(shí)施例中，添加物可選自于下列所組成的群組:氧化鋯(Zr02)、五氧化二釩(V205)、氧化銀(Ag20)、三氧化二銫(Cs203)、三氧化二鉺(Er203)、氧化錫(SnO)、氧化鎂(MgO)、三氧化二釹(Nd203)、氧化鈣(CaO)、二氧化鈦(Ti02)、三氧化二鋁(A1203) 二氧化硒(Se02)、氧化鉛(PbO)、三氧化二鉻(Cr203)、氧化鉀(K20)、三氧化鎢(W03)、三氧化二鉍(Β?203)、二氧化錳(Mn02)、氧化鎳(NiO)、三氧化二釤(Sm203)、二氧化鍺(Ge02)、五氧化二磷(P205)、氟化鋅(ZnF2)、三氧化二銦(In203)、三氧化二鎵(Ga203)及其衍生物。
[0027]本發(fā)明的導(dǎo)電組合物借由加入金屬氧化物作為填充材料來制備。填充材料的表面最佳涂布一導(dǎo)電層，例如金屬、合金或其組合。舉例而言，填充材料的材料為氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氧化鋅、氧化銅或其組合。填充材料借由一表面改質(zhì)所形成，且其表面涂布銀或銅金屬層，以達(dá)到提升黏著性的目的，并因而提升了銀-銀接口之間的剝離強(qiáng)度，以及提升了銀-玻璃接口之間的剝離強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)果達(dá)到降低成本的目的。
[0028]本發(fā)明的導(dǎo)電組合物可以借由一網(wǎng)印制程以形成一導(dǎo)電膜。例如銀導(dǎo)電漿可利用網(wǎng)印方法以印制于太陽能電池硅基材的正面上。
[0029]實(shí)施例一
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:包含: 銀粉； 填充材料，于其至少一部分表面之上可附著一導(dǎo)體；以及 玻璃熔塊； 其中該導(dǎo)電組合物的總固含量包含74-92重量百分比的銀粉、2~20重量百分比的填充材料與2飛重量百分比的玻璃熔塊。
2.如權(quán)利要求1所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述導(dǎo)電組合物更包含一有機(jī)載體、一分散劑與至少一添加劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述玻璃熔塊為鉛玻璃熔塊。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述玻璃熔塊更包括以下一種或多種元素:鉛(Pb)、硅(Si)、硼⑶、鋁(Al)、鋅(Zn)、錫(Sn)、氟(F)、鋰(Li)、鈦(Ti)、銻(Te)、銀(Ag)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、銦(In)、鎳(Ni)、?丐(Ca)、鎂(Mg)、銀(Sr)、鋇(Ba)、硒(Se)、鑰(Mo)、鶴(W)、?乙(Y)、砷(As)、鑭(La)、釹(Nd)、鈷(Co)、釓(Gd)、銪(Eu)、欽(Ho)、鐿(Yb)、鎦(Lu)、鉍(Bi)、鉭(Ta)、釩(V)、錯(cuò)(Zr)、猛(Mn)、磷(P)、銅(Cu)、鋪(Ce)、銀(Nb)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述填充材料包括金屬或合金，以及其中所述導(dǎo)體包括具導(dǎo)電性的一金屬、一非金屬或一合金。
6.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述填充材料包括鋁氧化物、鋯氧化物、硅氧化物、鋅氧化物、銅氧化物、或其上的組合，以及其中該導(dǎo)體包括銀或銅。
7.如權(quán)利要求2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述添加劑可選自于下列所組成的群組:二氧化鋯(Zr02)、五氧化二釩(V205)、氧化銀(Ag20)、三氧化二銫(Cs203)、三氧化二鉺(Er203)、氧化錫(SnO)、氧化鎂(MgO)、三氧化二釹(Nd203)、氧化鈣(CaO)、二氧化鈦(Ti02)、三氧化二鋁(A1203)、二氧化硒(Se02)、氧化鉛(PbO)、三氧化二鉻(Cr203)、氧化鉀(K20)、三氧化鎢(W03)、三氧化二鉍(Bi203)、二氧化錳(Mn02)、氧化鎳(NiO)、三氧化二釤(Sm203)、二氧化鍺(Ge02)、五氧化二磷(P205)、氟化鋅(ZnF2)、三氧化二銦(In203)、三氧化二鎵(Ga203)及其衍生物。
8.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述填充材料的粒子粒徑為0.1-10微米。
9.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述有機(jī)載體包括二乙二醇單丁醚、乙基纖維素或氫化蓖麻油。
10.如權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能電池的導(dǎo)電組合物，其特征在于:所述導(dǎo)電組合物形成于太陽能電池的硅基材的正面之上。
【文檔編號(hào)】H01B1/22GK103915131SQ201410004510
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月4日
【發(fā)明者】黃文瑞, 辛璧宇, 葉志賢 申請(qǐng)人:碩禾電子材料股份有限公司