导电浆料中的含Al和Ag的颗粒以及太阳能电池的制备_4

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酸及其衍生物、聚甲基丙締酸醋(PMA)及其衍 生物,或聚甲基丙締酸甲醋(PMMA)及其衍生物,或其混合物。根据本发明,优选的单体粘合 剂为乙二醇基单体、祗品醇树脂或松香衍生物,或其混合物。优选的基于乙二醇的单体粘合 剂为具有酸基、醋基的那些,或者具有酸基和醋基的那些,其中优选的酸基为甲基、乙基、丙 基、下基、戊基、己基和更高级烷基酸,优选的醋基为乙酸醋及其烷基衍生物,优选乙二醇单 下基酸单乙酸醋,或其混合物。就本发明而言,最优选的粘合剂为烷基纤维素,优选乙基纤 维素、其衍生物及其与选自前述粘合剂列表或其他的其他粘合剂的混合物。
[0123] 表面活性剂
[0124] 就本发明而言,优选的表面活性剂为有助于形成具有有利的稳定性、印刷性、粘 度、烧结和蚀刻性能的导电浆料的那些。表面活性剂是本领域技术人员所公知的。可使用 本领域技术人员所已知且认为适于本发明上下文的所有表面活性剂作为有机载体中的表 面活性剂。就本发明而言,优选的表面活性剂为基于线性链、支化链、芳族链、氣化链、娃氧 烧链、聚酸链及其组合的那些。优选的表面活性剂为单链的、双链的或者多重链的。根据 本发明,优选的表面活性剂具有非离子、阴离子、阳离子或两性离子头。优选的表面活性剂 为聚合物型的和单体型的,或其混合物。根据本发明,优选的表面活性剂可具有颜料亲和 性基团,优选具有颜料亲和性基团的径基官能簇酸醋(例如DISPERBYK?-108,由BYK USA,Inc.生产)、具有颜料亲和性基团的丙締酸醋共聚物(例如DISPERBVK?-116, 由BYKUSA,Inc.生产)、具有颜料亲和性基团的改性聚酸(例如TEGO?DISP邸S655, 由Evon化Tego化emieGmbH生产)、具有高颜料亲和性基团的其他表面活性剂(例如 T:EGO@DISP邸S662C,由Evon化TegoChemieGmbH生产)。根据本发明,不处于上述 列表中的其他优选的聚合物为聚乙二醇及其衍生物,和烷基簇酸及其衍生物或盐,或其混 合物。根据本发明,优选的聚乙二醇衍生物为聚(乙二醇)乙酸。优选的烷基簇酸为具有 完全饱和控基链的那些,和具有单或多不饱和控基链的那些,或其混合物。优选的具有饱和 控基链的簇酸为具有长度为约8-约20个碳原子的控基链的那些,优选C化典OOH(癸酸)、 CiiH23C00H(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆違酸)、Cl品iC00H(栋桐酸)、C17H35COOH(硬脂酸)或 其混合物。优选的具有不饱和控基链的簇酸为Cl化化(油酸)和Cl化2〇2(亚油酸)。根据 本发明,优选的单体型表面活性剂为苯并=挫及其衍生物。
[01幼溶剂
[0126]根据本发明,优选的溶剂为在赔烧期间W显著程度从所述导电浆料中移除的浆料 成分,优选在赔烧后W与赔烧前相比绝对重量减少至少约80%,优选与赔烧前相比减少至 少约95%存在的那些。根据本发明,优选的溶剂为允许形成具有有利粘度、印刷性、稳定性 和烧结特性的导电浆料且获得具有有利导电性和与衬底的电接触的电极的那些。溶剂是本 领域技术人员所公知的。可使用本领域技术人员所已知且认为适于本发明上下文的所有溶 剂作为所述有机载体中的溶剂。根据本发明,优选的溶剂为允许获得上述导电浆料的优选 高水平印刷性的那些。根据本发明,优选的溶剂为在标准环境溫度和压力(SATP) (298. 15K, IOOKPa)下W液体存在的那些,优选具有高于约90°C的沸点和高于约-20°C的烙点的那些。 根据本发明,优选的溶剂为极性或非极性、质子或非质子、芳族或非芳族的。根据本发明,优 选的溶剂为一元醇、二元醇、多元醇、单醋、二醋、多醋、单酸、二酸、多酸,包含至少一个或多 个运些类别的官能团的溶剂,其任选包含其他类别的官能团,优选环状基团、芳族基团、不 饱和键、一个或多个0原子被杂原子代替的醇基团、一个或多个0原子被杂原子代替的酸基 团、一个或多个0原子被杂原子代替的醋基团,W及两种或更多种上述溶剂的混合物。就此 而言,优选的醋为己二酸的二烷基醋,其中优选的烷基构成部分为甲基、乙基、丙基、下基、 戊基、己基和更高级烷基或两种不同的该类烷基的组合,优选为己二酸二甲醋,W及两种或 更多种己二酸醋的混合物。就此而言,优选的酸为二酸,优选为乙二醇的二烷基酸,其中优 选的烷基构成部分为甲基、乙基、丙基、下基、戊基、己基和更高级烷基或两种不同该类烷基 的组合,和两种二酸的混合物。就此而言,优选的醇为伯、仲和叔醇,优选叔醇,其中优选祗 品醇及其衍生物,或两种或更多种醇的混合物。组合有多于一种不同官能团的优选溶剂为 2, 2, 4-S甲基-1,3-戊二醇单异下酸醋(通常称为texanol)及其衍生物,2-(2-乙氧基乙 氧基)乙醇(通常称为卡必醇)及其烷基衍生物,优选甲基、乙基、丙基、下基、戊基和己基 卡必醇,优选己基卡必醇或下基卡必醇,及其乙酸醋衍生物,优选下基卡必醇乙酸醋,或上 述至少2种的混合物。
[0127]有机载体中的添加剂
[012引有机载体中的优选添加剂为不同于上述载体组分且有助于有利的导电浆料性能 (例如有利的粘度、烧结、所制得电极的导电性和与衬底的良好电接触)的那些添加剂。可 使用本领域技术人员所已知且认为适于本发明上下文的所有添加剂作为有机载体中的添 加剂。根据本发明,优选的添加剂为触变剂、粘度调节剂、稳定剂、无机添加剂、增稠剂、乳化 剂、分散剂或抑调节剂。就此而言,优选的触变剂为簇酸衍生物,优选脂肪酸衍生物或其 组合。优选的脂肪酸衍生物为C9H19COOH(癸酸)、CiiH23C00H(月桂酸)、Ci3H27C00H(肉豆違 酸)、Cl品iCOOH(栋桐酸)、CnHssCOOH(硬脂酸)、Cl化402 (油酸)、Cl化202(亚油酸)或其组 合。就此而言,包含脂肪酸的优选组合为藍麻油。
[0129] 导电浆料中的添加剂
[0130] 就本发明而言,优选的添加剂为除明确提及的其他成分之外添加至导电浆料中的 成分,所述添加剂有助于提高导电浆料的性能、其制得的电极的性能或所得太阳能电池的 性能。可使用本领域技术人员所已知且认为适于本发明上下文的所有添加剂作为导电浆料 中的添加剂。除存在于载体中的添加剂之外,导电浆料中也可存在添加剂。根据本发明,优 选的添加剂为触变剂、粘度调节剂、乳化剂、稳定剂或抑调节剂、无机添加剂、增稠剂和分 散剂或其至少两种的组合,而无机添加剂是最优选的。就此而言,本发明的优选无机添加剂 为Mg、化、Te、W、Zn、Mg、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、化、化、Cr或其至少两种的组合,优 选为化、Sb、Mn、Ni、W、Te、Ru或其至少两种的组合,或其氧化物,可在赔烧后产生运些金属 氧化物的化合物,或至少两种上述金属的混合物,至少两种上述氧化物的混合物,至少两种 上述可在赔烧后产生运些金属氧化物的化合物的混合物,或者上述任意两种或更多种的混 合物。
[0131] 太阳能电池前体
[0132] 对实现至少一个上述目的的贡献由一种太阳能电池前体作出,其包括如下太阳能 电池前体成分:
[0133]a.晶化优选Si晶片;
[0134]b.层叠在所述晶片上本发明的浆料。
[0135] 在一个实施方案中,将一种或多种其他浆料层叠在晶片上。
[0136] 优选的太阳能电池前体为在赔烧后提供n型太阳能电池的那些,优选其中本发明 的导电浆料在赔烧后形成正面电极的那些。
[0137] 在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中,所述浆料层叠在P渗杂层上。
[0138] 在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中,所述浆料层叠在两个渗杂层中较薄 的那个上。
[0139] 制备太阳能电池的方法
[0140] 对实现至少一个上述目的的贡献由一种制备太阳能电池的方法作出,其至少包括 如下作为工艺步骤:
[0141]i)提供上文所述的太阳能电池前体,特别是组合上述任意实施方案;和
[0142]ii)赔烧所述太阳能电池前体W获得太阳能电池。
[0143] 印刷
[0144] 根据本发明,优选正面和背面电极通过施加导电浆料,然后赔烧所述导电浆料W 获得烧结体而施加。所述导电浆料可WW本领域技术人员所已知且认为适于本发明上下文 的任何方式施加,包括但不限于浸溃、浸涂、倾注、滴涧、注射、喷涂、刮涂、幕式淋涂、刷涂、 印刷或其至少两种的组合,其中优选的印刷技术为喷墨印刷、丝网印刷、移印、平版印刷、凸 版印刷、模版印刷或其至少两种的组合。根据本发明,优选所述导电浆料通过印刷,优选通 过丝网印刷施加。在本发明的一个实施方案中,所述导电浆料通过丝网施加至正面上。在 该实施方案的一个方面中,所述通过丝网的施加满足至少一个如下参数:
[0145]-网目为约290-约400,优选约310-约390,更优选约330-约370;
[0146]-线厚度为约10-约30ym,优选约12-约25ym,更优选约15-约23ym;
[0147]-网上乳液(EoM)厚度为约5-约25Jim,优选约10-约20Jim,更优选约13-约 18Um;
[014引-栅线间距为约1-约3mm,优选约L8-约2. 5mm,更优选约2-约2.SmniD
[0149] 在本发明的一个实施方案中,所述导电浆料W栅格图案的形式层叠在正面的第 一区域上。在该实施方案的一个方面中,该栅格图案包含宽度为约20-约lOOym,优选约 30-约80ym,更优选约30-约60ym的栅线和与其成约70-约90。角度的汇流条,其中运 些汇流条具有约0. 5-约2. 5mm,优选约1-约2mm,更优选约1. 3-约1.8mm的宽度。
[0150] 在本发明的另一实施方案中,导电浆料W栅格图案的形式层叠在背面的另一区域 上。在该实施方案的一个方面中,该栅格图案包含宽度为约20-约180ym,优选约30-约 100ym,更优选约40-约60ym的栅线和与其成约70-约90。角度的汇流条,运些汇流条具 有约0. 5-约2. 5mm,优选约1-约2mm,更优选约1. 3-约1.8mm的宽度。
[0151] 赔烧
[0152] 根据本发明,优选通过首先施加导电浆料,然后赔烧所述导电浆料W获得固体电 极体而形成电极。赔烧是本领域技术人员所公知的且可WW本领域技术人员所已知且认为 适于本发明上下文的任何方式实施。赔烧必须在高于至少一种存在于所述浆料中的玻璃 料,优选两种或更多种玻璃料,更优选所有玻璃料的玻璃化转变溫度下实施。
[0153] 在本发明的一个实施方案中,赔烧步骤满足至少一个如下标准:
[0154]-根据下文所给的标题为"赔烧炉中的溫度程序"的方法测得的保持溫度为约 700-约 900°C,优选为约 730-约 880°C;
[0155]-在保持溫度下的时间为约1-约10秒。
[0156] 根据本发明,优选赔烧W约10秒至约2分钟,更优选约25-约90秒,最优选约40 秒至约I分钟的保持时间实施。
[0157] 正面和背面上的导电浆料的赔烧可同时或顺序进行。如果施加至两面上的导电浆 料具有类似,优选相同的最佳赔烧条件,则同时赔烧是合适的。合适的话,根据本发明优选 同时实施赔烧。当顺序实施赔烧时,根据本发明优选首先施加背面导电浆料并赔烧,随后将 导电浆料施加至正面上并赔烧。
[015引太阳能电池
[0159] 对实现至少一个上述目的的贡献由一种可通过本发明方法获得的太阳能电池实 现。根据本发明,优选的太阳能电池为就转化成电能输出的总入射光能量比例而言的高效 率且轻质和耐用的那些,优选n型太阳能电池。如图2所例示的那样,太阳能电池的一种层 结构如下:a)正面电极,扣)抗反射涂层,(iU)正面纯化层,(iv)正面渗杂层,(v)p-n节 边界,(Vi)背面渗杂层,(Vii)高度渗杂的背面层,(Viii)背面纯化层,(ix)背面电极。可 从该一般层结构中省略各层或者各层实际上可发挥超过一种上述一般实施方案中所述的 层的功能。在本发明的一个实施方案中,单个层起抗反射层和纯化层的作用。如图1所例 示,另一层结构如下:(1)正面电极,(II)正面渗杂层,(Ill)p-n节边界,(IV)背面渗杂层, (V)背面电极。
[0160] 抗反射涂层
[0161] 根据本发明,在太阳能电池正面上的电极之前,可施加抗反射涂层W作为外层,通 常作为最外层。根据本发明,优选的抗反射涂层为降低由正面反射的入射光比例且提高通 过正面而被晶片吸收的入射光比例的那些。有利地的是获得有利吸收/反射比的抗反射涂 层对所用的导电浆料的蚀刻敏感,但耐受导电浆料赔烧所需的溫度,且无助于提高电子和 空穴在电极界面附近重组。可使用本领域技术人员所已知且认为适于本发明上下文的所有 抗反射涂层。根据本发明,优选的抗反射涂层为SiNy、Si〇
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