用于太阳能电池电极的组合物以及使用其制造的电极的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请案要求在韩国知识产权局于2013年12月17日提交的韩国专利申请案第 10-2013-0157659号及2014年9月18日提交的韩国专利申请案第10-2014-0124652号的 权益，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种用于太阳能电池电极的组合物以及使用其制造的电极。
【背景技术】
[0004] 太阳能电池使用将日光的光子转化成电的p_n结的光伏打效应以产生电能。在太 阳能电池中，分别在具有p-n结的半导体晶片或衬底的上表面和下表面上形成前电极和背 电极。随后，通过进入半导体晶片的日光诱导P_n结的光伏打效应，并且通过由p-n结的光 伏打效应产生的电子将电流经由电极提供到外部。通过涂覆、图案化并烘烤用于电极的组 合物在晶片上形成太阳能电池的电极。
[0005] 为提高太阳能电池效率而连续减小发射极厚度可引起分流（shunting)，这会降低 太阳能电池性能。此外，已逐渐增大太阳能电池的面积以获得高效率。但是，在这种情况下， 由于太阳能电池的接触电阻增大，会带来效率降低的问题。
[0006] 太阳能电池通过焊带（ribbon)彼此连接以构成太阳能电池组。在这种情况下，电 极与焊带之间的低粘着力可引起较大的串联电阻并且降低转化效率。此外，使用包含常规 含铅玻璃质的用于太阳能电池电极的组合物制造的电极展现关于所述焊带的胶粘强度不 足。以这一观点来看，本发明人研发出一种能够克服这些问题的太阳能电池。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的一个方面，一种用于太阳能电池电极的组合物包含：银粉、玻璃质 (glassfrit)和有机载体（organicvehicle)，其中所述玻璃质包含元素祕（Bi)、蹄（Te) 和铬（Cr)。
[0008] 铬与碲的摩尔比可在I: 1到1 : 80范围内。
[0009] 以玻璃质的总重量计，玻璃质可进一步包含5摩尔％到50摩尔％的元素铅（Pb)。
[0010] 玻璃质可进一步包含至少一种选自以下各物的元素：铅（Pb)、锂（Li)、锌（Zn)、钨 (W)、磷（P)、硅（Si)、镁（Mg)、铯（Ce)、锶（Sr)、钼（Mo)、钛（Ti)、锡（Sn)、铟（In)、钒（V)、 钡（Ba)、镍（Ni)、铜（Cu)、钠（Na)、钾（K)、锑（Sb)、锗（Ge)、镓（Ga)、钙（Ca)、砷（As)、钴 (Co)、锆（Zr)、锰（Mn)、铝（Al)以及硼（B)。
[0011] 可由包含5重量％ (以重量计）到30重量％的氧化祕、40重量％到80重量％的 氧化碲、1重量％到15重量％的氧化铬以及1重量％到50重量％的第四金属氧化物的金属 氧化物混合物制备玻璃质。
[0012] 第四金属氧化物可包含至少一种选自以下各物的金属氧化物：氧化铅、氧化锂、氧 化锌、氧化鹤、氧化磷、氧化娃、氧化镁、氧化铯、氧化锁、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧 化钒、氧化钡、氧化镍、氧化铜、氧化钠、氧化钾、氧化锑、氧化锗、氧化镓、氧化钙、氧化砷、氧 化钴、氧化错、氧化猛、氧化铝以及氧化硼。
[0013] 第四金属氧化物包括氧化锂、氧化锌以及氧化钨，且玻璃质是由包含5重量％到 30重量％的氧化铋、40重量％到80重量％的氧化碲、1重量％到15重量％的氧化铬、1重 量％到10重量％的氧化锂、1重量％到10重量％的氧化锌以及1重量％到10重量％的氧 化钨的金属氧化物混合物制备的。
[0014] 以金属氧化物混合物的总重量计，第四金属氧化物可包含15重量％到50重量％ 的氧化铅（PbO)。
[0015] 所述组合物可包含60重量％到95重量％的银粉、0. 5重量％到20重量％的玻璃 质以及1重量％到30重量％的有机载体。
[0016] 玻璃质的平均粒径（D50)可为0. 1微米到10微米。
[0017]所述组合物可进一步包含至少一种选自分散剂、触变剂（thixotropicagent)、塑 化剂、粘度稳定剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂（UVstabilizer)、抗氧化剂以及偶合剂的 添加剂。
[0018] 有机载体包含粘合剂树脂，其中所述粘合剂树脂的重均分子量（molecular weight，Mw)可为30, 000克/摩尔到200, 000克/摩尔。
[0019] 所述组合物的粘度为100, 000厘泊（cps)到500, 000厘泊。
[0020] 根据本发明的另一个方面，提供一种使用所述用于太阳能电池电极的组合物形成 的太阳能电池电极。
【附图说明】
[0021] 图1为根据本发明的一个实施例的太阳能电池的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 用于太阳能电池电极的组合物
[0023]根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物包含银粉；包含元素铋（Bi)、碲（Te) 和铬（Cr)的玻璃质；以及有机载体。所述组合物展现出关于将太阳能电池彼此连接的焊带 的极佳胶粘强度并且使串联电阻（serialresistance，Rs)降到最小，由此提供极佳的填充 系数和转化效率。
[0024] ⑷银粉
[0025] 根据本发明的用于太阳能电池电极的组合物包含银（Ag)粉作为导电粉末。银粉 的粒度（particlesize)可为纳米或微米级。举例来说，银粉的粒度可为数十纳米到数百 纳米，或数微米到数十微米。或者，银粉可为具有不同粒度的两种或多于两种类型银粉的混 合物。
[0026] 银粉的形状可为球形、片状或非晶形的。
[0027] 在一个实施例中，银粉的平均粒径（averageparticlediameter)(D50)可为0? 1 微米到10微米，例如0. 5微米到5微米。在25°C下经由超声波处理使所述导电粉末分散 于异丙醇（isopropylalcohol，IPA)中3分钟之后，可使用例如1064D型（西莱斯有限公 司（CILASCo.，Ltd.))测量平均粒径。在这个平均粒径范围内，组合物可提供低接触电阻 和低线路电阻。
[0028] 以组合物的总重量计，银粉的存在量可以为60重量％到95重量％。在这个范围 内，导电粉末可阻止由电阻增大而导致的转化效率降低。举例来说，所述导电粉末的存在量 可以为70重量％到90重量％。在一些实施例中，以组合物的总重量计，银粉的存在量可以 为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％。
[0029] ⑶包含元素铋（Bi)、碲（Te)和铬（Cr)的玻璃质
[0030] 玻璃质用来增强导电粉末与晶片或衬底之间的粘着力并且通过蚀刻抗反射层并 恪化银粉以在发射极区域中形成银晶粒（crystalgrains)，以便在电极衆料的烘烤过程期 间减小接触电阻。另外，在烧结过程期间，玻璃质被软化并且使烘烤温度降低。
[0031] 当增大太阳能电池的面积以提高太阳能电池的效率时，会带来太阳能电池的接触 电阻增大的问题。因此，有必要在使串联电阻（Rs)降到最小并且使开路电压（opencircus voltage，Voc)达到最大的同时，使对p-n结的影响降到最小。此外，由于随着越来越多地 使用具有不同薄层电阻的各种晶片，烘烤温度在广泛范围内变化，故需要玻璃质保证足够 的热稳定性以经受住广泛范围的烘烤温度。
[0032] 太阳能电池通过焊带彼此连接以构成太阳能电池组。在这种情况下，太阳能电池 电极与焊带之间的低胶粘强度可导致电池分离或可靠性降低。
[0033] 在本发明中，为了确保太阳能电池具有合意的电特性和物理特性（诸如转化效率 和胶粘强度），使用包含元素铋（Bi)、碲（Te)和铬（Cr)的玻璃质。
[0034] 在另一实施例中，铬（Cr)与碲（Te)的摩尔比可在I: 1到1 : 80范围内。在这 个范围内，使用玻璃质制造的太阳能电池电极可展现关于焊带的极佳胶粘强度和极佳的转 化效率，同时保证低串联电阻和接触电阻。在一些实施例中，铬与碲的摩尔比可在I: 1到 1 : 40范