用于形成太阳电池电极的组合物及使用其制备的电极的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案交叉参考
[0002] 本申请案主张在2014年5月15日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请 第10-2014-0058608号及2015年4月16日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第 10-2015-0054044号的优先权及权利，所述韩国专利申请的内容全文并入本案供参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种用于形成太阳电池电极的组合物以及一种使用所述组合物制备 的电极。
【背景技术】
[0004] 太阳电池利用PN结（PN junction)的光电效应将太阳光的光子转换成电能。举 例而言，太阳电池可具有其中前电极（front electrode)和后电极（rear electrode)形成 于半导体晶圆（wafer)或衬底上的结构，所述半导体晶圆或衬底上形成有PN结。在具有此 种结构的太阳电池中，由入射于半导体晶圆上的太阳光在PN结处引发光电效应，且因引发 的光电效应而产生的电子通过电极流出。
[0005] 太阳电池的电极可如下所述形成：以用于形成太阳电池电极的组合物涂覆晶圆或 衬底，并对所述组合物进行图案化和烘烤。
[0006] 近年来，需要包含于电极中的射极（emitter)制造得越来越薄，以增强太阳电池 的效率。然而，当射极变薄时，会造成分流（shunting)现象，这会降低太阳电池的性能。并 且，太阳电池的面积有增大的趋势，以提高光电转换效率。然而在此种情形中，太阳电池的 效率可因太阳电池的接触电阻增大而降低。
[0007] 因此，亟需开发一种用于形成太阳电池电极的组合物，所述组合物可用于通过改 善与晶圆的接触特性来制造更薄的射极，且其转换效率可通过最小化接触电阻（contact resistance，RC)和串联电阻（series resistance，Rs)而得到增强。
【发明内容】
[0008] 本发明的一个方面提供一种用于形成太阳电池电极的组合物，其包含银（Ag)粉 末、玻璃料（glass frit)、和有机载体。此处，所述玻璃料包含银（Ag)元素、碲（Te)元素、以 及周期表1A族元素，所述周期表1A族元素包含选自由锂（Li)、钠（Na)、和钾（K)组成的族 群的至少一种元素，所述玻璃料中包含的银（Ag)元素：碲（Te)元素的摩尔比是在1 : 0. 1 至1 : 50的范围内，且银（Ag)元素：锂（Li)、钠（Na)或钾（K)的摩尔比是在1 : 0. 01至 1 : 25的范围内。
[0009] 所述玻璃料可进一步包含选自由下列组成的族群的至少一种第二元素：铅（Pb) 元素、铋（Bi)元素、磷（P)元素、锗（Ge)元素、镓（Ga)元素、铈（Ce)元素、铁（Fe)元素、硅 (Si)元素、锌（Zn)元素、钨（W)元素、镁（Mg)元素、铯（Cs)元素、锶（Sr)元素、钼（Mo)元 素、钛（Ti)元素、锡（Sn)元素、铟（In)元素、钒（V)元素、钌（Ru)元素、钡（Ba)元素、镍 (Ni)元素、铜（Cu)元素、砷（As)元素、钴（Co)元素、锆（Zr)元素、锰（Mn)元素、钕（Nd)元 素、铬（Cr)元素、锑（Sb)元素、和铝（Al)元素。
[0010] 基于所述玻璃料的总摩尔数（total moles)，所述玻璃料可包含0. 1摩尔％至65 摩尔％的银（Ag)元素。
[0011] 所述玻璃料中包含的银（Ag)元素可由具有1，KKTC或小于1，KKTC的离子解离温 度（ionic dissociation temperature)的银化合物形成。
[0012] 所述银化合物可包含选自由氰化银、硝酸银、卤化银、碳酸银、乙酸银、硫酸银、和 氧化银组成的族群的至少一种银化合物。
[0013] 所述玻璃料由金属前体形成，所述金属前体包含：银化合物；氧化碲；和包含至少 一种周期表1A族元素的化合物，所述至少一种周期表1A族元素选自由锂（Li)、钠（Na)、和 钾（K)组成的族群。
[0014] 所述金属前体可进一步包含选自由下列组成的族群的至少一种第二氧化物：氧化 铅、氧化祕、氧化磷、氧化锗、氧化镓、氧化铺、氧化铁、氧化娃、氧化锌、氧化妈、氧化镁、氧化 铯、氧化锁、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化fji、氧化舒、氧化钡、氧化镍、氧化铜、氧化 砷、氧化钴、氧化错、氧化猛、氧化钕、氧化络、氧化铺、和氧化铝。
[0015] 所述金属前体可包含1重量％至45重量％的所述银化合物、20重量％至75重 量％的所述氧化蹄、以及1重量％至35重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物。
[0016] 所述金属前体可包含1重量％至40重量％的所述第二氧化物。
[0017] 本发明的另一方面提供一种用于形成太阳电池电极的组合物，其包含60重量％ 至95重量％的所述银粉末；0. 1重量％至20重量％的所述玻璃料；以及1重量％至30重 量％的所述有机载体。
[0018] 所述玻璃料可具有0. 1 μ m至10 μ m的平均粒径（D50)。
[0019] 所述用于形成太阳电池电极的组合物可进一步包含选自由分散剂、触变剂、增塑 剂、保黏剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂、和偶联剂组成的族群的至少一种添加 剂。
[0020] 本发明的又一方面提供一种使用所述用于形成太阳电池电极的组合物制备的太 阳电池电极。
[0021] 根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物可用于将具 有1，100 °C或小于1，100 °C的离子解离温度的银化合物引入玻璃料中来改善与电极和晶圆 的接触特性。
[0022] 并且，使用所述组合物制备的太阳电池电极因接触电阻（Re)和串联电阻（Rs)最 小化而能呈现出极佳的填充因数和转换效率。
【附图说明】
[0023] 图1是显示根据本发明的一个示例性实施例的太阳电池的结构的示意图。
【具体实施方式】
[0024] 用于形成太阳电池电极的组合物
[0025] 本发明的一个示例性实施例涉及一种用于形成太阳电池电极的组合物（本文简 称为"组合物"）。根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物包含 银（Ag)粉末、玻璃料（glass frit)、和有机载体（organic vehicle)。所述玻璃料包含银 (Ag)元素、碲（Te)元素、以及周期表1A族元素。在此种情形中，所述周期表1A族元素包 含选自由锂（Li)、钠（Na)、和钾（K)组成的族群的至少一种元素。所述玻璃料中包含的银 (Ag)元素与碲（Te)元素的摩尔比是在1 : 0. 1至1 : 50的范围内，且银（Ag)元素与锂 (Li)、钠（Na)或钾（K)元素的摩尔比是在1 : 0.01至1 : 25的范围内。
[0026] 在本说明书中，术语"摩尔比"是指各金属元素的原子的摩尔比。在下文中，将对 本发明进行更详细地说明，如下所述。
[0027] ⑷银粉末
[0028] 在根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物中，所述银 (Ag)粉末用作导电粉末。所述银粉末可为具有纳米级或微米级粒径的粉末。举例而言，所 述银粉末可为具有数十纳米至数百纳米的粒径的银粉末，或具有数纳米至数十纳米的粒径 的银粉末。并且，可使用具有不同粒径的两种银粉末的混合物。
[0029] 举例而言，所述银粉末的颗粒形状可为球形的、片状的、无定形的或类似形状。
[0030] 所述银粉末可具有（举例而言）0. ΙμL?至ΙΟμπκ或0. 5μπ?至5μπ?的平均粒径 (D50)。在此粒径范围内，可实现降低接触电阻和线性电阻的效果。
[0031] 在使用超声波将导电粉末在25°C下在异丙醇（isopropyl alcohol，ΙΡΑ)中分散 3分钟后，使用粒径分析仪（型号：1064LD，由茨拉斯有限公司（CILAS Co.，Ltd.)制造）来 测量平均粒径。
[0032] 基于用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，包含的银粉末的含量可为60重 量％ (wt%)至95重量％。在此含量范围内，可实现提高转换效率的效果、以及有利于粘合 (pasting)的效果。更具体而言，基于用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，包含的银 粉末的含量可为70重量％至90重量％。
[0033] ⑶玻璃料
[0034] 在烘烤用于形成太阳电池电极的组合物的工艺中，通过对抗反射层进行蚀刻，玻 璃料可在射极区域产生银结晶颗粒，以降低电阻。并且，玻璃料通过在烧结时软化所述组 合物而具有提高导电粉末与晶圆之间的粘合性（adhesivity)并进一步降低烘烤温度的效 果。
[0035] 太阳电池面积的增大会导致太阳电