形成太阳能电池电极用的组成物及使用其所制的电极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于形成太阳能电池电极的组成物及使用该组成物所制电极。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池使用pn接面的光伏打效应产生电力，其中该接面将日光的光子 (photon)转换成电力。在太阳能电池中，各别在具有pn接面的半导体晶片或基材的上及下 表面上形成前端及后端电极。然后，由进入该半导体晶片的日光在pn接面处引发光伏打效 应，及由该光伏打效应在pn接面处所产生的电子经由该电极对外部提供电流。该太阳能电 池的电极是在晶片上通过涂覆、图案化及烘烤电极组成物而形成。
[0003] 连续减少发射极（emitter)的厚度来改良太阳能电池效率可造成分流 (shunting)，此可降低太阳能电池性能。此外，太阳能电池已逐渐增加面积来达成较高的效 率。但是，于此情况中，会有由于太阳能电池接触电阻增加而效率降低的问题。
[0004] 因此，对可提尚在电极与娃晶片间的接触效率以最小化接触电阻（Rc)及串联电 阻（Rs)，因此提供优良的转换效率的用于太阳能电池电极的组成物有需求。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本发明的一个目的为提供用于太阳能电池电极的组成物，其展现优良的电极与晶 片表面之间的接触效率。
[0007] 本发明的另一个目的为提供用于太阳能电池电极的组成物，其能够最小化接触电 阻、比接触电阻率和串联电阻。
[0008] 本发明的又一个目的为提供用于太阳能电池电极的组成物，其具有优良的转换效 率和填充因子（Fill Factor)。
[0009] 本发明的又一个目的为提供从该组成物制备的太阳能电池电极。
[0010] 本发明可通过以下详细描述来达到上述和其他目的。
[0011] 技术方案
[0012] 根据本发明的一个态样，一种用于太阳能电池电极的组成物包括银（Ag)粉末；包 含约〇. i摩尔％至约50摩尔％元素银的玻璃料；及有机媒剂，其中该元素银可来自卤化银 (Ag-X) 〇
[0013] 该组成物可包含约60重量％至约95重量％的银（Ag)粉末；约0. 1重量％至约20 重量％的玻璃料；及约1重量％至约30重量％的有机媒剂。
[0014] 该玻璃料可包含约0. 5摩尔％至约25摩尔％的元素银，以该玻璃料的总摩尔数为 基准。
[0015] 该玻璃料可由至少一种金属氧化物及卤化银（Ag-x)形成。
[0016] 该金属氧化物可包括至少一种选自于由下列所组成的群的金属氧化物：铅（Pb) 的氧化物、铋（Bi)的氧化物、碲（Te)的氧化物、磷（P)的氧化物、锗（Ge)的氧化物、镓（Ga) 的氧化物、铈（Ce)的氧化物、铁（Fe)的氧化物、锂（Li)的氧化物、硅（Si)的氧化物、锌（Zn) 的氧化物、钨（W)的氧化物、镁（Mg)的氧化物、铯（Cs)的氧化物、锶（Sr)的氧化物、钼（Mo) 的氧化物、钛（Ti)的氧化物、锡（Sn)的氧化物、铟（In)的氧化物、钒（V)的氧化物、钡（Ba) 的氧化物、镍（Ni)的氧化物、铜（Cu)的氧化物、钠（Na)的氧化物、钾（K)的氧化物、砷（As) 的氧化物、钴（Co)的氧化物、锆（Zr)的氧化物、锰（Mn)的氧化物及铝（A1)的氧化物。
[0017] 在该卤化银（Ag-X)中，X可为选自于由下列所组成的群的卤素元素：碘（I)、氟 (F)、氯（C1)及溴⑷。
[0018] 该玻璃料可具有约0. 1微米至约10微米的平均颗粒直径0)50)。
[0019] 该组成物可进一步包括至少一种选自于由下列所组成的群的添加剂：分散剂、触 变剂、塑化剂、黏度稳定剂、抗发泡剂、颜料、紫外线安定剂、抗氧化剂及耦合剂。
[0020] 根据本发明的另一个态样，提供一种由该用于太阳能电池电极的组成物形成的太 阳能电池电极。
[0021] 技术效果
[0022] 根据本发明的用于制备太阳能电池电极的组成物引入了包括卤化银的玻璃料，以 增强电极和晶片之间的接触效率，且由该组成物制备的太阳能电池电极具有最小化的接触 电阻（Rc)、比接触电阻率和串联电阻（Rs)，因此展现优良的填充因子和转换效率。
【附图说明】
[0023] 图1是使用根据本发明的一个具体实例的玻璃料所制备的太阳能电池电极的扫 描式电子显微镜（SEM)图。
[0024] 图2是根据本发明的一个具体实例的太阳能电池的图。
【具体实施方式】
[0025] 用于太阳能电池电极的组成物
[0026] 根据本发明的用于太阳能电池电极的组成物包括（A)银粉末；(B)包含元素银的 玻璃料；及（C)有机媒剂。现在，将更详细地描述根据本发明的用于太阳能电池电极的组成 物的每种组分。
[0027] ⑷银粉末
[0028] 根据本发明的用于太阳能电池电极的组成物包括银（Ag)粉末作为导电粉末。该 银粉末的颗粒尺寸可呈纳米或微米规模。例如，该银粉末可具有数十至数百纳米或数个至 数十微米的颗粒尺寸。再者，该银粉末可为二种或更多种具有不同颗粒尺寸的银粉末型式 的混合物。
[0029] 该银粉末可具有球形、薄片或无定形形状。
[0030] 该银粉末以具有约0. 1微米至约10微米的平均颗粒直径（D50)为较佳，更佳为约 0. 5微米至约5微米的平均颗粒直径。该平均颗粒直径可在25°C下将该导电粉末分散于异 丙醇（IPA)中且经由超声波处理3分钟后，使用例如型号1064LD(CILAS公司）来测量。在 此平均颗粒直径的范围内，该组成物可提供低接触电阻及低线电阻。
[0031] 该银粉末可以约60重量％至约95重量％的量存在，以该组成物的总重量为基准。 在此范围内，该导电粉末可防止由于电阻增加的转换效率降低及由于该有机媒剂的量相对 减少的糊状物形成困难。有利的是，该导电粉末可以约70重量％至约90重量％的量存在。[0032] (B)包含元素银的玻璃料
[0033] 该玻璃料（glass frit)用以提高导电粉末与晶片或基材间的黏附力，及通过蚀刻 (etching)抗反射层及熔融该银粉末在发射极区域中形成银晶粒，以便在该用于电极的组 成物的烘烤制程期间减低接触电阻。再者，在烘烤制程期间，该玻璃料软化及降低该烘烤温 度。
[0034] 当太阳能电池的面积增加以改良太阳能电池效率时，会有太阳能电池接触电阻增 加的问题。因此，需要最小化在pn接面（pn junction)上的串联电阻（Rs)及影响。此外， 当该烘烤温度是随着增加使用多种具有不同薄片电阻的晶片而在宽广范围内改变时，想要 该玻璃料保证足够的热稳定性以抵挡广宽范围的烘烤温度。
[0035] 在一个具体实例中，该玻璃料是从卤化银（Ag-X)及金属氧化物形成。特别是，该 玻璃料可通过混合、熔融及研磨具有熔点低于元素银（Ag)的熔点且为600°C或较低的卤化 银（Ag-X)与金属氧化物而制备。该金属氧化物可包括至少一种金属氧化物。
[0036] 在该卤化银（Ag-X)中，X可包括碘、氟、氯或溴。较佳的是，X为碘。
[0037] 该金属氧化物可包括至少一种选自于由下列所组成的群的金属氧化物：铅（Pb) 的氧化物、铋（Bi)的氧化物、碲（Te)的氧化物、磷（P)的氧化物、锗（Ge)的氧化物、镓（Ga) 的氧化物、铈（Ce)的氧化物、铁（Fe)的氧化物、锂（Li)的氧化物、硅（Si)的氧化物、锌（Zn) 的氧化物、钨（W)的氧化物、镁（Mg)的氧化物、铯（Cs)的氧化物、锶（Sr)的氧化物、钼（Mo) 的氧化物、钛（Ti)的氧化物、锡（Sn)的氧化物、铟（In)的氧化物、钒（V)的氧化物、钡（Ba) 的氧化物、镍（Ni)的氧化物、铜（Cu)的氧化物、钠（Na)的氧化物、钾（K)的氧化物、砷（As) 的氧化物、钴（Co)的氧化物、锆（Zr)的氧化物、锰（Mn)的氧化物及铝（A1)的氧化物。
[0038] 该玻璃料可包含约0. 1摩尔％至约50摩尔％的元素银，较佳为约0. 5摩尔％至约 25摩尔％的元素银，以该玻璃料的总摩尔数为基准。
[0039] 该元素银的含量可通过感应耦合等离子体-放射光谱分析仪（ICP-0ES; Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer)测量。感应親合等离子 体-放射光谱分析仪（ICP-0ES)需要非常小的样品量，因此可缩短样品建立时间及减少由 于样品的预处理的误差，同时提供优良的分析灵敏度。
[0040] 特别是，感应耦合等离子体-放射光谱分析仪（ICP-0ES)可包括预处理样品、制备 标准溶液、及通过测量及转换元素银（Ag)的浓度来计算在玻璃料中的元素银含量，因此能 够准确测量在该玻璃料中的元素银含量。
[0041] 在预处理样品的操作中，可将预定量的样品溶解在能溶解分析标的，也就是说，在 样品玻璃料中的银（Ag)的酸溶液中，然后加热用以碳化。该酸溶液可包括硫酸（H 2S04)溶 液。
[0042] 该经碳化的样品可以溶剂，诸如蒸馏水或过氧化氢（H20 2)稀释至允许元素银的分 析的适当程度。考虑到ICP-0ES的元素侦测能力，该经碳化的样品可稀释10000倍。
[0043] 在以ICP-0ES测量时，该经预处理的样品可使用标准溶液来校准（calibration)， 所述标准溶液例如是用于测量元素的元素银（Ag)标准溶液（Ag+1000毫克/升）。