用于具有局部打开的通孔的背面钝化的电池的铝导体浆料的制作方法

用于具有局部打开的通孔的背面钝化的电池的铝导体浆料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及铝导体浆料制剂及其在后侧钝化的局部打开的通孔上的施加方法，所述通孔为采用激光烧蚀或化学蚀刻方法而形成的点或线几何形状或其组合。此类背面钝化的Si-太阳能电池包括Al2O3、SiNx、SiO2、SiC、α-Si、SiO2/SiNx、Al2O3/SiNx、SiO2/Al2O3/SiNx的介电层。本发明的Al-导体浆料实现了：(i)不可降解的钝化叠堆，(ii)无缺陷表面和无空隙通孔，(iii)在点状通孔和线状通孔内强力且均匀的背面场(BSF)层。
【专利说明】用于具有局部打开的通孔的背面钝化的电池的铝导体浆料

【技术领域】
[0001]本公开通常涉及浆料组合物、制备浆料组合物的方法、光伏电池和制备光伏电池触点的方法。
[0002]背景
[0003]太阳能电池通常由半导体材料诸如硅(Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGSe)等制备，其将太阳光转化为有用的电能。Si太阳能电池通常由Si晶片制备，其中所需的PN结通过将来自合适的磷源的磷(P)扩散至P-型Si晶片而形成。硅晶片的太阳光入射面通常用作为抗反射涂层(ARC)的具有极好的表面和体积钝化特性的氮化硅层来涂覆，以分别防止入射太阳光的反射损失和复合损失，并因而增加太阳能电池的效率。称为前触点的二维电极栅图案连接至硅的N-侧，并且另一面上的铝(Al)涂层(背触点)连接至硅的P-侧。这些触点是从PN结至外部载荷的电插座。
[0004]硅太阳能电池的前触点和背触点通常通过丝网印刷厚膜导体浆料而形成。通常，前触点浆料含有纯银颗粒、玻璃颗粒和有机媒介物。丝网印刷后，晶片和浆料在空气中，通常在设定峰值温度为650°C -1000°C的红外(IR)熔炉下烧制。在烧制期间，玻璃软化、熔融、反应并蚀刻抗反射涂层，并促进形成密切的硅-银触点。银在硅上沉积为岛。硅-银岛的形状、大小、数量和分布确定光生电子从硅转移到外电路的效率。
[0005]常规的S1-太阳能电池设计包括硅晶片的背面全部Al金属化，其在温度设定为6000C -1000°C的熔炉中以120-300英寸/分钟(ipm)传送带速度与前触点银浆料一起烧制(“共烧制”)。这通常导致Al的熔融、Al-Si反应以及共晶层和背面场(BSF)层的形成，促进了闻开路电压(Voc)、闻短路电流(Isc)和闻电池效率(η)。形成的BSF提供合理的背面钝化并用作光和电的反射层。该技术的一个缺点是形成的BSF在整个晶片背面和其层厚度之间是不均匀的，并且除了其它因素之外，Al掺杂的程度是浆料的化学作用、硅晶片(单个或多个晶体)的性质、表面纹理化类型、晶片厚度和大小以及烧制条件。此外，由于前面银和背面Al浆料的共烧制，相比背Al浆料，所述烧制条件更由前银组合物和如通过薄层电阻率和pn结深度所测量的晶片特性(诸如总的磷浓度磷掺杂特征等所规定。这在电性能上产生了相当大的可变性，能直接影响Voc、Isc和电池效率。此外，用与Si表面强反应印刷全部Al浆料导致晶片扭曲(弯曲)，因此限制使用更薄的晶片并增加太阳能模块生产产量损失。
[0006]在不具有背面介电钝化的常规Si太阳能电池中，Al导体浆料施加于晶体硅太阳能晶片的背面(P-侧)，其在烧制时与产生良好电性能的背面场(BSF) —起形成Al-Si共晶合金。BSF层提供良好的欧姆触点、电池背面合理的钝化以及光和电反射，因此增强开路电压(Voc)和短路电流(Isc)确定电池效率。然而，为提高能量转换效率，特别是如果减少电池厚度，需要合并高质量背面钝化并提供良好光限制的工艺方案。在先进的电池设计中，背面钝化由介电叠堆提供，该介电叠堆由具有5-360nm厚度范围的A1203、SiNx、Si02/SiNx、51(:、0^或41203/5丨版或5丨02/^1203/5丨版叠堆组成。后侧钝化的优点是双重的:(i).钝化介电层减少后面少数载体的表面复合，并且(ii).介电层的存在增强了后面的内部反射率，使得更多的光反射回电池。因此，与背面未钝化的常规S1-太阳能电池相比，后面钝化的太阳能电池显示出更高的短路电流(Isc)和开路电压(Voc)，导致更高的转换效率。
[0007]钝化的后面需要通过介电膜的硅的图案化局部触点。可采用两种不同的技术用于制造后点触点。一种方法是局部打开钝化层，然后对铝浆料进行全面积丝网印刷，随后热合金化以形成触点。另一种方法是对钝化层的铝浆料进行全面积丝网印刷，然后通过介电层激光烧制以形成局部触点。在两种情况下，钝化层的完整区域保护硅表面并保持钝化质量。在这些工艺期间，在合金化的局部触点之下，形成称为局部背面场(Al-BSF)的薄的铝掺杂硅层。该Al-BSF层排斥减少表面复合的少数载体。有几种重要因素影响无缺陷的坚固的局部触点的形成。钝化膜叠堆的性质、局部触点图案的几何形状、铝浆料的化学组合物和合金工艺的烧制参数全部强烈促进形成无缺陷(空隙)的局部触点。对于给定的具有固定触点图案和烧制特征的钝化膜叠堆，无空隙局部触点形成的程度基本上在一种浆料制剂和另一种之间不同。在配制用于后局部触点施加的可丝网印刷的铝浆料时应考虑几种因素。浆料应具有对硅的低接触电阻和低体积电阻率以允许电池以最小的串联电阻损失在串焊中发挥作用。同样，烧制的浆料必须强烈粘附到钝化介电层，使得在触点形成后保持钝化质量的完整。此外，浆料组合物应该为这样，在足够厚并且均匀的BSF层存在下在触点大小范围内在不同的烧制条件下，它应该能形成无空隙的触点形成。本发明描述用于具有局部打开的通孔的背面钝化的电池的浆料制剂以及为实现此目标施加此浆料的方法。
[0008]概述
[0009]以下展示本发明的简要概述以提供对发明的一些方面的基本理解。该概述不是发明的广泛综述。它既不旨在鉴定本发明的关键或确定性元素也不旨在描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化形式显示发明的一些概念作为之后展示的更详细描述的序言。
[0010]根据一方面，提供浆料组合物。更具体地，根据该方面，所述浆料组合物包含一种或多种导电金属组分、玻璃组分和媒介物。所述浆料还可包括有机和/或无机添加剂。
[0011]根据另一方面，提供光伏电池结构。更具体地，根据该方面，光伏电池包括硅晶片和位于所述硅晶片上的背触点，所述背触点包括完全用背面Al浆料涂覆的局部打开的介电钝化叠堆。在烧制之前，背面浆料包含一种或多种导电金属组分、一种或多种玻璃熔块、有机和无机添加剂以及媒介物。
[0012]根据又一方面，提供制备浆料组合物的方法。更具体地，根据该方面，所述方法涉及混合并分散导电金属组分、未铅化的玻璃熔块、有机或无机添加剂和媒介物。
[0013]根据另外的又一方面，提供形成光伏电池触点的方法。更具体地，根据该方面，所述方法涉及提供硅衬底、介电钝化叠堆和暴露其上S1-表面的激光/化学打开的钝化；将浆料组合物施加于全部钝化层，所述浆料包含导电金属组分、一种或多种玻璃熔块、有机和无机添加剂和媒介物；和加热浆料以烧结导电金属组分和熔化玻璃。所述导电金属组分通过与硅衬底反应，在没有任何物理缺陷(空隙和其它缺陷)的局部打开的通孔内形成强的和均匀的局部BSF，从而电接触硅衬底。所述浆料提供；小通孔内良好的可湿性、钝化层上不损害优异钝化特性的充分烧制粘附。
[0014]为实现上述和相关的目的，则本发明涉及下文完整描述的和在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细示出本发明的某些示例性实施方案。然而这些实施方案仅代表能采用本发明原理的各种方法中的一些。当结合附图考虑本发明的以下详述时，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得明显。
[0015]附图简述
[0016]图1-7提供示意性地示出制造半导体太阳能装置的工艺流程图。下面解释图1-7所示的参考标号。
[0017]100:P-型硅衬底
[0018]200:纹理化衬底上的η-型扩散层
[0019]300:背面钝化层(例如，AlOx、Ti02、Si02、SiC、α -Si 或组合)
[0020]400:前面钝化/抗反射层(例如，SiNx, T12, S12膜)
[0021]402:背面钝化/覆盖层(例如，SiNx、Ti02、S12膜)
[0022]500:通过激光/化学蚀刻形成的介电钝化开口
[0023]600:背面形成的银或银/铝背面浆料
[0024]602:背面上形成的铝背面浆料
[0025]604:前面上形成的银浆
[0026]700:银或银/铝背面电极(通过烧制银或银/铝背面浆料获得)
[0027]702:烧制后显示非烧穿钝化层的铝背面电极
[0028]704:打开的通孔的ρ+层(背面场，BSF)
[0029]706:烧穿ARC后的银前面电极
[0030]详细描述
[0031]在具有局部打开的通孔的背面钝化的(BSP)电池中，完整的层AlBSF的硅钝化作用通过具有 5-360nm 厚度的包括 SiNx、Si02、Al203、SiC、a _S1、Si02/SiNx、Al203/SiNx、Si02/Al203/SiNx等的介电层来进行。最近，与Si02/SiNx或Al203/SiNx叠堆相比，厚度为5_60nm厚的原子层沉积(ALD)的Al2O3的单层介电层已示出在背面钝化中更有效。为了从这些先进的电池设计中获得优异的背面钝化的益处，背面需要电局部触点，因为介电层的存在阻止Al和Si的合金化。制备该触点的一种有效的方法是激光或以化学方式打开介电叠堆的各种直径和节距，然后将Al浆料施加于整个晶片表面，这将在共烧制步骤期间在打开的通孔中形成均匀并且强的局部背面场(BSF)，而不化学蚀刻或降解介电叠堆。在本发明中，我们描述能实现该目标的Al浆料。浆料对上面提到的钝化层具有充分的烧制粘附，在小的通孔内具有良好的可湿性并且在通孔内具有与Si的受控的反应以形成具有极少缺陷或不具有缺陷的良好的局部BSF。本发明包括创造性浆料及其施加于具有局部打开的通孔的BSP电池的方法。
[0032]本发明可克服制备背触点的常规方法的缺点。本发明总体涉及浆料组合物、包含烧制的浆料组合物的光伏电池、制备浆料组合物的方法和制备光伏电池的方法。所述浆料组合物可用于形成太阳能电池和其它相关组分的触点。本发明可提供一种或多种以下优点:(I)由于介电层 AlOx、Si02、SiC、α -S1、SiNx、Si02/SiNx、A10x/Si02/SiNx 而具有优异背面钝化的光伏电池；(2)不降解钝化并因此介电的钝化保持有效的Al浆料的新颖性；(3)在通孔内BSF形成和/或Al-Si共晶形成均匀且充分地进行；因此(4)在获得的电池的效率中没有较大的变化。
[0033]所述衆料组合物可包含一种或多种导电金属组分、一种或多种玻璃熔块、有机和无机添加剂和媒介物。目标金属包括可从O M Group，Cleveland，Oh1获得的硼、镓、铟、钛和及其组合、非限制性实例包括:硼酸酯诸如硼酸三甲酯、硼酸三乙酯(硼硅膜)(CxHyO，X=1-9，Y = 2x+l)和钛醇盐(T1-乙醇盐、Ti丙醇盐、Ti 丁醇盐、Ti戊醇盐、Ti芳醇盐等)、氧化锆的醇盐等。浆料可包括有机金属化合物，例如但不限于N1、Co、Zn和V。例如，金属羧酸盐诸如N1-Hex Cem、Cur-Rex等，Cu、Ni等的丙酮酸盐。
[0034]所述浆料组合物应具有对硅的低接触电阻和低体积电阻率以允许电池以最小的串联电阻损失在串焊中发挥作用。同样，浆料必须强烈粘附到钝化介电层，使得在触点形成后保持钝化质量的完整。此外，浆料组合物应当为在足够厚的BSF层存在下在触点大小范围内在不同的烧制条件下，它应该能形成无空隙的触点。介电钝化可包括使用各种方法诸如等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)、等离子体辅助的原子层沉积(ALD)、感应耦合等离子体沉积(ICPD)、热氧化等沉积的任何或全部SiNx、A1203、Si02、SiC、α-S1、Ti02、Al2O3/SiNx 或 Si02/Al203/SiNx。
[0035]浆料制剂通常可丝网印刷并适用于光伏装置。然而，可使用其它施加方法，诸如喷雾、热熔印刷、印移印刷、喷墨印刷和具有媒介物组分的合适修饰的带层叠技术。
[0036]本文的浆料在除了太阳能电池之外的施加中可用于形成导体，并采用其它衬底，诸如，例如，玻璃、陶瓷、搪瓷、氧化铝和金属核心衬底。例如，浆料用于包括MCS加热器、LED照明、厚膜混合电路、燃料电池系统、汽车电子设备和汽车挡风玻璃汇流排的装置。
[0037]通过混合单个组分(即，金属、玻璃熔块、有机/无机化合物和媒介物)或通过将基于Al的(主要组分)浆料与能实现期望目的的有机/无机添加剂共混可以制备浆料。被广泛解释的是，本发明的浆料包含导电金属(至少包括铝)、玻璃、有机/无机添加剂和媒介物。每种成分在下文详述。
[0038]金属组分。导电金属组分可包括铝。在一个实施方案中，浆料的主要金属组分是铝。使用铝，因为它形成对P-型硅的低接触电阻P+/P表面并提供BSF用于增强太阳能电池的性能。在一个实施方案中，本发明的背面浆料包含约40重量％至约80重量％的铝，优选约60重量％至约80重量％的招,更优选地约65重量％至约75重量％的招。导电金属组分可包括铝合金、铝硅合金和铝金属和铝合金的混合物。
[0039]所述浆料还可包括其它金属和/或合金以保护介电钝化层。其它金属和合金可包括除了铝之外的任何合适的导电金属。在一个实施方案中，其它金属和/或合金元素可以是至少一种选自钯、银、钼、金、硼、镓、铟、锌、锡、锑、镁、钾、钛、钒、镍和铜的其它金属。
[0040]导电金属组分可包括任何合适的量的其它金属或合金，只要其它金属或合金可帮助获得对硅的最佳触点而不负面影响钝化层。在一个实施方案中，导电金属组分包括约0.1重量％至约50重量％的其它金属或合金。在另一个实施方案中，金属组分包括约0.5重量％至约50重量％、I重量％至约25重量％、更优选地约2重量％至约10重量％的银。在又一个实施方案中，金属组分包括约3重量％至约50重量％、优选地约3重量％至约15重量％、更优选地约3重量％至约10重量％的铜。在另外的又一个实施方案中，金属组分包括约I重量％至约50重量％、优选地约5重量％至约25重量％、和更优选地约5重量％至约15重量％的镍。本文设想了包括以上金属的触点和太阳能电池。本文设想了上述金属的组合。
[0041]导电金属组分可具有任何合适的形式。导电金属组分的颗粒可以是球形、薄片状、胶体状、无定形或其组合。在一个实施方案中，导电金属组分可用诸如磷的各种材料涂覆。或者，导电金属组分可涂覆在玻璃上。
[0042]导电金属组分可具有任何合适大小的颗粒。通常，导电金属组分颗粒的大小为约
0.1微米至约40微米，优选地约0.1微米至约10微米。在一个实施方案中，Al颗粒通常为约2微米至约20微米，优选地约3微米至约10微米。在另一个实施方案中，其它金属颗粒为约2微米至约20微米，更优选地约2微米至约8微米。在一个实施方案中，金属颗粒可具有双峰粒度分布，诸如一种模式的范围为0.5-3.0微米并且另一种模式的范围为3.0-40微米，其中预期不存在重叠。在又一个实施方案中，金属粒度与本文背触点的铝和银颗粒的大小一致。在另外的又一个实施方案中，Al和其它金属/合金具有99+%纯度。
[0043]在一个实施方案中，金属组分包括约80重量％至约99重量％的球形金属颗粒或可选地约35重量0Z0至约70重量0Z0的金属颗粒和约29重量0Z0至约55重量0Z0的金属薄片。在另一个实施方案中，金属组分包括约75重量％至约90重量％的金属薄片和约5重量％至约9重量％的胶体状金属，或约60重量％至约95重量％的金属粉末或薄片和约4重量％至约20重量％的胶体状金属。上述金属的上述颗粒、薄片和胶体状形式的组合不旨在限制，其中本领域技术人员将了解其它组合是可能的。铝颗粒的合适的商业实例可购自Alcoa，Inc., Pittsburgh, PA ；Ampal Inc., Flemington, NJ ;和 ECKA Granulate GmbH&C0.KG, ofFiirth，Germany。
[0044]在一个实施方案中，金属组分可包括以下其它导电金属，诸如(a)钯、银、钼、金及其组合(高度导电或电导改性剂)；(b)硼、镓、铟及其组合(P型硅的三价掺杂物)；(c)锌、锡、锑及其组合(低熔点金属)；和(d)镁、钛、钾、钒、镍、铜及其组合(晶粒改性剂/细化剂)。还可使用合金诸如 Al-Cu、Al-Mg、Al-S1、Al-Zn 和 Al-Ag 和 Ag-Pd、Pt-Au、Ag-Pt。上述金属的混合物还可用于本文的浆料、触点和太阳能电池。
[0045]在一个实施方案中，导电金属还可包括多达20重量％的选自Al-Si共晶合金、锌、锡、锑、硅、铋、铟、钥、钯、银、钼、金、钛、钒、镍、铜及其组合中的至少一种。
[0046]最少一种有机金属组分用于衆料制剂。
[0047]有机和有机金属化合物可包含硼、镓、铟、钛、镍、钴、锌和钒及其组合。实例:硼酸酯诸如硼酸三甲酯、硼酸三乙酯(硼娃膜)(CxHyO, X = 1-9, Y = 2x+l)和钛醇盐诸如T1-乙醇盐、T1-丙醇盐、T1- 丁醇盐、T1-戊醇盐、T1-芳醇盐；氧化锆的醇盐等。金属羧酸盐诸如Hex-Cem和Cur-Rex以及任何命名的金属(尤其是Cu、N1、V和Zn)的丙酮酸盐是合适的。
[0048]合适的有机金属包括得自OM Group, Inc., Cleveland, Oh1 的 HEX-CEM?
(辛酸盐)。其它 Hex Cem 产品包括钴 Hex-Cem?; I丐 Hex-Cem?;钾 Hex-Cem?;猛 Hex-Cem?;稀土 Hex-Cem?;锌 Hex-Cem?;,告 Hex-Cem?;饿 Hex-Cem?。还合适的是TEN-CEM?干燥剂，其为新癸酸盐或柯赫酸盐(versatate)。合适的Ten-Cem 产品包括:钴 Ten-Cem?; I丐 Ten-Cem?;猛 Ten-Cem?;稀土 Ten-Cem?;锂Ten-Cem?。还合适的是CEM-ALL?、合成的酸金属羧酸盐诸如钴Cem-All?;钙Cem-All?;猛Cem-All?;猛Cem-All? Light-Color ;铅 Cem-All?;锌 Cem-All?;NAP-ALL?干燥剂(环烷酸盐)诸如钴Nap-All?;钙Nap-All?;锰Nap-AU?;锌Nap-All 和铅Nap-All?。
[0049]无机氧化物组分。在一个实施方案中，无机氧化组分可以以下元素的氧化物的形式提供:娃、钮、银、硼、镓、铟、锌、锡、铺、镁、钾、钛、银、镍、和铜。也可使用目标金属的离子盐,诸如齒化物、碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、硝酸盐、硫酸盐和亚硫酸盐,这些离子盐在分解时提供金属的氧化物。
[0050]有机金属组分。以下元素:硼、钛、镍、钒、硅、锌、锡、锑、镁、钾、钒、镍和铜的有机金属化合物。可使用任何金属的有机金属化合物，包括乙酸盐、甲酸盐、羧酸盐、邻苯二甲酸盐、异邻苯二甲酸盐、对苯二酸盐、延胡索酸盐、水杨酸盐、酒石酸盐、葡糖酸盐或螯合物，诸如具有乙二胺或乙基乙二胺四乙酸(EDTA)的那些。
[0051]浆料玻璃。玻璃可含有一种或多种合适的玻璃熔块，例如，2、3、4或更多种不同的熔块组合物。在一个实施方案中，本文所用的玻璃是锌碱硼硅酸盐玻璃。作为起始物质，本文用于浆料的玻璃熔块可旨在含有铅和/或镉，或它们可不含有旨在加入的铅和/或镉。在一个实施方案中，玻璃组分基本上包含如表I中所示的完全不含铅和不含镉的玻璃熔块。玻璃可部分结晶或不结晶。在一个实施方案中，优选部分结晶的玻璃。合适的玻璃的大类包括铋-锌；硼硅、碱性钛酸盐和铅化玻璃。组合物和玻璃熔块的制备细节可见于，例如，共同分配的美国专利申请公布号2006/0289055和2007/0215202，其在此通过引用并入。
[0052]表1.玻璃组分的碱金属硅酸盐玻璃摩尔百分比。
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[0054]在一个实施方案中，在烧制前玻璃组分包括Zn玻璃。下面的表2示出一些示例性Zn玻璃，Zn-B和Zn-B-Si玻璃。实施方案的氧化物组分量不必限于单列诸如2_1至2_6的那些，并且可选自表中的不同列。
[0055]表2.玻璃组分的Zn玻璃摩尔百分比。
[0056] 氣化场(摩尔 %)2-1 ； 2-2 I 2-3 I 2-4 5 2-52-6
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[0057]在另外的又一个实施方案中，在烧制前玻璃组分包括碱金属-B-Si玻璃。下面表3示出一些示例性碱金属-B-Si玻璃。实施方案的氧化物组分量不必限于单列诸如3-1至3-5的那些。
[0058]表3.玻璃组分的碱金属-B-Si玻璃摩尔百分比。
[0059]
成分(摩尔 ％) [Fi[F2 ρ[Fi p
Li20+Na20+K20 ^5515-50 30-4015-50 30-40
Ti02+Zr02 0.5-300.5-20 0.5-15Ρ?Ο ~
B203+Si02 Ρ7525-70 30-5225-70 30-52
V205+Sb205+P205+Ta205 ^300.25-25~^250.25-25~^25
MgO+CaO+BaO+SrO ^200-150"!^ 0~T0
Te02+Tl20+Ge020-30 0.05-20
F0-15 5~13O-H 5~13
[0060]在一个实施方案中，在烧制前玻璃组分包括B1-Zn-B玻璃。下面表4示出一些示例性B1-Zn-B玻璃。实施方案的氧化物组分量不必限于单列诸如4-1至4-5的那些。
[0061]表4.玻璃组分的B1-Zn-B玻璃摩尔百分比。
[0062]
氧化物(摩尔 ％ ) |4-1 [4^2 [4^3[4^
Bi2O325-65~30-60~32-55~35-50~37-45

【权利要求】
1.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 玻璃组分；和 媒介物。
2.根据权利要求1所述的浆料组合物，其在烧制前还包含至少一种有机金属化合物，所述至少一种有机金属化合物包含选自硼、硅、钒、锑、磷、钇、钛、镍、钴、锆、锌、锂及其组合的元素。
3.根据权利要求2所述的浆料组合物，其中所述有机金属化合物包含至少一个C1-C5tl有机部分，其为直链或支链、饱和或不饱和、脂族、脂环族、芳族、芳脂族、卤代或以其它形式取代、任选地具有一个或多个诸如O、N、S或Si的杂原子，和/或包含诸如烷基、烷氧基、醇盐基、烧基硫代或烧基甲娃烧基部分的经部分。
4.根据权利要求2所述的浆料组合物，其中所述有机金属化合物选自金属乙醇盐、金属丙酮酸盐、金属乙酰基丙酮酸盐、金属羧酸盐、金属2-甲基己酸盐、金属2-乙基己酸盐和金属2-丙基己酸盐、金属丙烯酸盐、金属甲基丙烯酸盐及其组合，其中所述金属选自钛、错、镍、钴、锌、f凡及其组合。
5.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述导电金属包括铝。
6.根据权利要求5所述的浆料组合物，其还包含Al-Si合金。
7.根据权利要求5所述的浆料组合物，其还包含Al-Si共晶合金。
8.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述导电金属还包括多达20重量％的选自Al-Si共晶合金、锌、锡、锑、硅、铋、铟、钥、钯、银、钼、金、钛、钒、镍、铜及其组合的至少一种。
9.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包括选自(a)B1-Zn基玻璃，(b)硼硅玻璃，(c)碱金属钛酸盐玻璃，(d)铅玻璃及其组合的至少一种。
10.根据权利要求1所述的浆料组合物: 其中所述导电金属组分包含约40重量％至约80重量％的铝源； 其中所述玻璃组分以约0.1重量％至约10重量％的范围存在；并且 其中所述媒介物以约5重量％至约30重量％的范围存在。
11.根据权利要求10所述的浆料组合物，其还包含约0.1重量％至约10重量％的有机或无机添加剂化合物。
12.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含两种或更多种玻璃。
13.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分的D5tl粒度为约0.1微米至约20微米。
14.根据权利要求5所述的浆料组合物，其中所述铝以具有双峰粒度分布的粉末形式提供。
15.根据权利要求14所述的浆料组合物，其中第一D5tl平均铝粒度在0.5微米至3微米的范围内并且第二 D5tl平均铝粒度在3-40微米的范围内，其中预期不存在重叠。
16.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述浆料的粘度在5-80Pa.s的范围内。
17.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述金属组分包含薄片和球形两种形态。
18.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中有机媒介物包括油酸、DuomeenTDO(牛脂亚丙基二胺二油酸酯)和DisperBYK? 111(具有酸性基团的共聚物，酸值为129mg KOH/g，密度为1.16，闪点超过100°C )。
19.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含约5摩尔％至约40摩尔％的P2O5、约25摩尔％至约65摩尔％的PbO和约20摩尔％至约50摩尔％的V2O5。
20.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含玻璃熔块，所述玻璃熔块包含约25摩尔％至约65摩尔％的Bi2O3、约3摩尔％至约60摩尔％的ZnO和约4摩尔％至约65摩尔％的B2O3。
21.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含玻璃熔块，所述玻璃熔块包含约25摩尔％至约65摩尔％的Bi2O3、约4摩尔％至约65摩尔％的B2O3和约5摩尔％至约35摩尔％的S12。
22.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含玻璃熔块，所述玻璃熔块包含约3摩尔％至约60摩尔％的Zn0、约4摩尔％至约65摩尔％的B2O3和约5摩尔％至约35摩尔％的S12。
23.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含玻璃熔块，所述玻璃熔块包含约5摩尔％至约55摩尔％的Li20+Na20+K20、约0.5摩尔％至约25摩尔％的T12、约5摩尔％至约75摩尔％的B203+Si02、约O摩尔％至约30摩尔％的V205+Sb205+P205、约O摩尔％至约20摩尔％的MgO+CaO+BaO+SrO和约O摩尔％至约20摩尔％的F。
24.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含玻璃熔块，所述玻璃熔块包含约5摩尔％至约85摩尔％的Bi2O3、约5摩尔％至约35摩尔％的S12、约O摩尔％至约55摩尔％的ZnO和约O摩尔％至约55摩尔％的V2O5。
25.根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述玻璃组分包含玻璃熔块，所述玻璃熔块包含约30摩尔％至约70摩尔％的？1^0、约5摩尔％至约35摩尔％的民03+5102和约I摩尔％至约25摩尔％的A1203。
26.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 包含玻璃熔块的玻璃组分，所述玻璃熔块包含约25摩尔％至约65摩尔％的Bi2O3、约3摩尔％至约60摩尔％的ZnO和约4摩尔％至约65摩尔％的B2O3 ;和 媒介物。
27.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 包含玻璃熔块的玻璃组分，所述玻璃熔块包含约25摩尔％至约65摩尔％的Bi2O3、约4摩尔％至约65摩尔％的B2O3和约5摩尔％至约35摩尔％的S12 ;和 媒介物。
28.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 包含玻璃熔块的玻璃组分，所述玻璃熔块包含约3摩尔％至约60摩尔％的ZnO、约4摩尔％至约65摩尔％的B2O3和约5摩尔％至约35摩尔％的S12 ;和 媒介物。
29.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 包含玻璃熔块的玻璃组分，所述玻璃熔块包含约5摩尔％至约55摩尔％的Li20+Na20+K20、约0.5摩尔％至约25摩尔％的T12、约5摩尔％至约75摩尔％的B203+Si02、约O摩尔％至约30摩尔％的V205+Sb205+P205、0摩尔％至约20摩尔％的MgO+CaO+BaO+SrO和O摩尔％至约20摩尔％的F ;和媒介物。
30.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 包含玻璃熔块的玻璃组分，所述玻璃熔块包含约5摩尔％至约85摩尔％的Bi2O3、约5摩尔％至约35摩尔％的S12、约O摩尔％至约55摩尔％的ZnO和约O摩尔％至约55摩尔％的^05 ;和媒介物。
31.一种浆料组合物，其在烧制前包含: 导电金属组分； 包含玻璃熔块的玻璃组分，所述玻璃熔块包含约30摩尔％至约70摩尔％的PbOjS 5摩尔％至约35摩尔％的B203+Si02和约I摩尔％至约25摩尔％的Al2O3 ;和媒介物。
32.一种光伏电池，其包含硅晶片和位于所述硅晶片上的背触点，所述背触点包含至少部分被烧制的背面浆料涂覆的局部打开的钝化层，所述背面浆料在烧制前包含: 导电金属组分； 玻璃组分；和 媒介物。
33.根据权利要求32所述的光伏电池，其中所述背面浆料在烧制前还包含至少一种选自硼、硅、钒、锑、磷、乾、钛、镍、钴、锆、锌、锂及其组合的有机金属化合物。
34.根据权利要求32所述的光伏电池，其中所述有机金属化合物包含至少一个C1-C5tl有机部分，其为直链或支链、饱和或不饱和、脂族、脂环族、芳族、芳脂族、卤代或以其它形式取代、任选地具有一个或多个诸如O、N、S或Si的杂原子，和/或包括诸如烷基、烷氧基、醇盐基、烧基硫代或烧基甲娃烧基部分的经部分。
35.根据权利要求32所述的光伏电池,其中所述有机金属化合物选自金属乙醇盐、金属丙酮酸盐、金属乙酰基丙酮酸盐、金属羧酸盐、金属2-甲基己酸盐、金属2-乙基己酸盐和金属2-丙基己酸盐、金属丙烯酸盐、金属甲基丙烯酸盐及其组合，其中所述金属选自钛、错、镍、钴、锌、f凡及其组合。
36.一种制备浆料组合物的方法，其包括:提供导电金属组分、玻璃组分和媒介物；和将所述导电金属组分和所述玻璃组分分散到所述媒介物中。
37.根据权利要求36所述的方法，其还包括将至少一种有机金属添加剂、一种磷酸盐玻璃和一种磷化合物分散到所述媒介物中，其中所述有机金属化合物包含选自金属硼、硅、f凡、铺、磷、乾、钛、镍、钴、错、锌、锂及其组合的金属。
38.根据权利要求36所述的方法，其中所述有机金属化合物选自C1-C5tl有机部分，其为直链或支链、饱和或不饱和、脂族、脂环族、芳族、芳脂族、卤代或以其它形式取代、任选地具有一个或多个诸如O、N、S或Si的杂原子，和/或包括诸如烷基、烷氧基、醇盐基、烷基硫代或烷基甲硅烷基部分的烃部分。
39.根据权利要求36所述的方法，其中所述有机金属化合物选自金属乙酰基丙酮酸盐、金属羧酸盐、金属2-甲基己酸盐、金属2-乙基己酸盐和金属2-丙基己酸盐、金属丙烯酸盐和金属甲基丙烯酸盐。
40.一种制备光伏电池触点的方法,其包括: a.提供硅衬底和位于所述硅衬底上的局部预打开的后面钝化层； b.将浆料组合物施加至局部打开的后面钝化层，所述浆料包含导电金属组分、玻璃组分和媒介物；和 c.加热所述浆料以烧结所述导电金属组分。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述浆料还包含至少一种有机金属添加剂化合物、磷酸盐玻璃和分散在所述媒介物中的磷化合物；其中所述有机金属化合物选自硼、硅、钒、锑、磷、钇、钛、镍、钴、锆、锌、锂及其组合，其中所述有机金属化合物可包含C1-C5tl有机部分，其为直链或支链、饱和或不饱和、脂族、脂环族、芳族、芳脂族、卤代或以其它形式取代、任选地具有一个或多个诸如O、N、S或Si的杂原子，和/或包括诸如烷基、烷氧基、醇盐基、烧基硫代或烧基甲娃烧基部分的经部分。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述有机金属添加剂选自金属乙酰基丙酮酸盐、金属羧酸盐、金属2-甲基己酸盐、金属2-乙基己酸盐、金属2-丙基己酸盐、金属丙烯酸盐、金属甲基丙烯酸盐及其组合。
43.根据权利要求40所述的方法，其中所述玻璃组分不含铅。
44.根据权利要求40所述的方法，其中所述钝化层包含组合厚度为约5nm至约360nm厚的选自 SiNx、Al2O3' Si02、SiC、无定形 S1、Ti02、Al203/SiNx、Si02/SiNx、Si02/Al203/SiNx的至少一种。
45.根据权利要求40所述的方法，其中所述局部开口通过激光烧蚀或化学蚀刻形成点或线来制备，其中所述点直径的范围为20-200微米且沟槽为100-700微米宽，或所述点直径的范围为20-200微米且沟槽为0.5-2.0mm宽。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述局部开口使用含磷蚀刻剂通过化学蚀刻来制备。
47.根据权利要求40所述的方法，其中加热包括加热至660°C_940°C的峰值晶片温度。
48.根据权利要求40所述的方法，其中SiNx的折射率的范围为1.8-2.8。
【文档编号】H01L31/18GK104185874SQ201380005611
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年1月11日 优先权日:2012年1月16日
【发明者】C·S·卡迪尔卡, H·翰特里, S·斯里德哈兰, G·E·小格雷迪, A·S·沙科赫, N·麦钱特 申请人:赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司