专利名称：用于单侧背接触层太阳能电池的介电涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳能电池的介质涂料以及使用该介电涂料的方法和工艺。
背景技术：
太阳能电池通常由半导体材料例如硅(Si)制成，它将太阳光转化成有用的电能。 太阳能电池接触层通常由薄的硅晶片制成，其中所必须的PN结通过将来源于合适磷源的 磷(P)扩散到P型Si晶片中来形成。在太阳光入射的硅晶片侧面上通常覆盖有抗反射涂 层(ARC)，以防止太阳光的反射损失。这种ARC增加了太阳能电池的效率。被称为前接触层 (front contact)的二维电极格栅图形连接到硅的N侧，而主要为铝(A1)构成的涂层连接 到硅的P侧(背接触层(back contact))。进一步地，被称为银后部接触层(rear contact) 的接触层(由银或者银-铝膏制成)被印刷且烧成在硅的P侧上，以能够使在太阳能电池 组中的一个电池电连接到下一个电池的接触端能够焊接。这些接触层都是从PN结到外部 负载的电出口。目前广泛使用的太阳能电池设计具有在前表面附近形成的PN结，此处接受太阳 光，当光能被吸收至太阳能电池中时其产生了电子流。传统的电池设计具有一套在太阳能 电池的前侧上的电接触层和在太阳能电池的后侧面上的电接触层。在典型的光电池模块 中，这些单个太阳能电池是电串联的，以增加电压。这种连接一般通过从太阳能电池的前侧 到邻近的太阳能电池的后侧焊接导电带来完成。背接触层硅太阳能电池(back-contact silicon solar cell)与传统的硅太阳能 电池相比有几个优点。一个优点是由于降低或消除的昏暗损耗(obscurationloss)(从接 触层栅格反射的太阳光不可用于转化为电能)，背接触层电池具有更高的转化效率。另一个 优点是背接触型电池组装成电路更容易，并且其更便宜，因为两个导电型接触层都是在相 同表面上。作为实例，通过将光电模块和太阳能电池电能在一个步骤中封装，可以实现与传 统的光电池模块相比显著节省成本的组装。背接触层电池的另一个优点是通过更均勻的外 观获得更好的美观效果。美观对于一些应用是重要的，例如建构集成的光电系统和汽车的 防太阳光的玻璃。
图1说明了在现有技术中熟知的一般背接触层电池结构。硅衬底可以是n-型或 P-型的。重掺杂的发射体之一(n++或P++)可以在一些设计中忽略。或者，重掺杂的发射体 可以在后部表面上与另一个直接接触。后部表面钝化层有助于减少在后部表面上的光生载 流子的损失，并且有助于减少由于在所述接触层之间的未掺杂表面上的分路电流导致的电 损失。
发明内容
本发明涉及一种用于将在背接触层太阳能电池上的相反极性类型的电极隔离的 介电涂料体系。具体地，本发明包括一种可印刷的介电涂料，其包含磷和选自由钛、钽和铌 所组成的组中的金属。所述材料体系包含约0. 1 约10衬％的金属。
权利要求
一种可印刷的介电涂料体系，其包含磷和选自由钛、钽和铌所组成的组中的金属，所述材料体系包含约0.1～约10wt％的所述金属。
2.根据权利要求1所述的材料体系，其中，所述材料体系不含钡。
3.根据权利要求1所述的材料体系，其中，所述金属是以选自以下所组成的组中的形 式提供有机金属化合物、所述金属的氧化物以及它们的组合。
4.根据权利要求3所述的材料体系，其中，所述金属是以有机金属化合物的形式提供， 所述有机金属化合物选自金属乙醇盐、金属2-乙基己醇盐、金属异丁醇盐、金属异丙醇盐、 金属甲醇盐、金属正丁醇盐、金属正丙醇盐以及它们的组合所组成的组。
5.根据权利要求3所述的材料体系，其中，所述金属是以有机金属化合物的形式提供， 所述有机金属化合物选自由乙醇钛(IV)、2_乙基己醇钛(IV)、异丁醇钛(IV)、异丙醇钛 (IV)、甲醇钛(IV)、正丁醇钛(IV)、正丙醇钛(IV)以及它们的组合所组成的组。
6.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括乙醇钛(IV)。
7.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括2-乙基己醇钛 (IV)。
8.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括异丁醇钛(IV)。
9.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括异丙醇钛(IV)。
10.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括甲醇钛(IV)。
11.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括正丁醇钛(IV)。
12.根据权利要求5所述的材料体系，其中，所述有机钛化合物包括正丙醇钛(IV)。
13.根据权利要求1所述的材料体系，其中，所述金属为所述材料体系的约0.2 5wt%。
14.根据权利要求1所述的材料体系，其中，所述磷是以液体溶液或分散液的形式提供。
15.根据权利要求1所述的材料体系，进一步包含溶剂、载体、分散剂、扩散剂和润湿剂 中的至少一种。
16.根据权利要求1所述的材料体系，其中，所述磷是以酯的形式提供。
17.根据权利要求16所述的材料体系，其中，所述磷是以烷氧基化的醇或烷氧基化的 酚的磷酸酯或者它们的组合的形式提供。
18.根据权利要求16所述的材料体系，其中，所述磷是以烷醇基的磷酸酯的形式提供， 所述烷醇基是乙醇基。
19.根据权利要求16所述的材料体系，其中，所述酯是烷氧基化的磷酸酯。
20.根据权利要求16所述的材料体系，其中，所述酯是乙氧基化的磷酸酯。
21.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的醇或烷氧基化的酚选自 由烷氧基化的油醇、烷氧基化的苯酚、烷氧基化的二壬基苯酚、烷氧基化的二癸基苯酚以及 它们的组合所组成的组。
22.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的醇或烷氧基化的酚是乙 氧基化的醇或乙氧基化的酚，其选自由乙氧基化的油醇、乙氧基化的苯酚、乙氧基化的二壬 基苯酚、乙氧基化的二癸基苯酚以及它们的组合所组成的组。
23.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的醇包括乙氧基化的油醇。
24.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的醇包括乙氧基化的油醇。
25.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的酚包括乙氧基化的酚。
26.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的酚包括乙氧基化的二壬基苯酚。
27.根据权利要求17所述的材料体系，其中，所述烷氧基化的酚包括乙氧基化的二癸基苯酚。
28.一种用于硅衬底上的介电涂料体系，其包含钛和磷。
29.根据权利要求28所述的材料体系，其中，所述材料体系不含钡。
30.一种太阳能电池，其包括设置在硅衬底的相同侧上的η-型导电迹线和ρ-型导电迹 线、以及将所述η-型导电迹线与所述ρ-型导电迹线电隔离的介电层，所述介电层包含磷和 选自由钛、钽和铌所组成的组中的金属。
31.根据权利要求30所述的太阳能电池，其中，被ρ-型接触层占据的表面积相对于总 后部表面积的百分比小于约30%。
32.—种制备用于太阳能电池的介电组合物的方法，包括a.提供液态含磷组合物；b.使有机金属化合物与分散剂接触以完全润湿所述有机金属化合物；以及c.使所述含磷组合物与所述有机金属化合物以及载体、表面活性剂和溶剂中的至少一 种组合和混合，以形成介电膏混合物，其中所述有机金属化合物包括选自由钛、钽和铌所组 成的组中的金属。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，将所述液体含磷化合物过滤。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，在步骤(c)中，进一步将玻璃料与所述含磷化 合物和有机金属化合物组合和混合。
35.根据权利要求32所述的方法，其中，没有金属器具与任何组合物、化合物、分散剂、 载体、表面活性剂、溶剂或膏在任何时间发生接触。
36.一种制备太阳能电池的方法，包括a.提供一种可印刷的介电涂料体系，其包含磷和约0.1 约10wt%的选自由钛、钽和 铌所组成的组中的金属；b.将所述介电材料体系施加在硅衬底的一侧上；c.将η-型导电膏施加在所述介电膏混合物的第一部分上；d.将P-型导电膏施加在所述介电膏混合物的第二部分上，所述第二部分与所述第一 部分是没有邻接的，以形成粗坯；以及e.煅烧所述粗坯，以烧结各导电膏，从而形成各自的η-型导电迹线和P-型导电迹线， 以及熔合所述介电膏混合物以在它们之间形成介电层，使得所述介电膏将所述η-型导电 迹线与所述P-型导电迹线电隔离。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，步骤(d)中的所述粗坯是多层结构。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，所述材料体系没有任何形式的钡。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，所述导电膏中的至少一种包括玻璃料。
40.一种用于制备背接触层光电池的方法，包括 a.将磷扩散到平面ρ型硅衬底的前表面；b.在磷扩散层的顶部上和在所述衬底的背面上形成含金属的介电层，其中所述金属选 自由钛、钽和铌所组成的组；C.将第一组间隔开的凹槽刻划在所述背面上，并且钻一批贯穿所述衬底的孔以形成通 孔，使得部分所述第一组凹槽与所述孔最是紧接的；d.将磷扩散到所述通孔和所述第一组凹槽中；形成与所述第一组凹槽相互交叉的第二组间隔开的凹槽；e.使所述通孔和所述第一组凹槽和第二组凹槽金属化；以及f.在所述第一组凹槽和第二组凹槽上形成与所述金属化层电接触的单独电接触层。
全文摘要
公开了一种用于单侧背接触层太阳能电池的介电涂料体系。该材料体系用于将硅基太阳能电池的相同侧面上的相反极型的电极电隔离，并且包含钛和磷。
文档编号H01L31/0256GK101828265SQ200880112002
公开日2010年9月8日 申请日期2008年10月16日 优先权日2007年10月17日
发明者乔治·E.·格雷迪, 本·E.·克鲁兹, 贾拉尔·萨拉米, 阿齐兹·S.·谢克 申请人:费罗公司