含有脂族一元醇的导电糊料的制作方法_2

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基板粗糙度的一种方式是评价与基板的总表面积相比要小、优选小于总表面积 的1/100且基本呈平面的基板子表面的表面粗糙度参数。表面粗糙度参数的值由该子表面 的面积与通过将该子表面投影到通过使均方位移最小化而最适合该子表面的平面上形成 的理论表面的面积之比给出。表面粗糙度参数的值越高表明表面越粗糙且越不规则,而表 面粗糙度参数的值越低则表明表面越光滑且越平坦。根据本发明,优选改性Si基板的表面 粗糙度以在多个因素之间产生最佳平衡,所述因素包括但不限于光吸收和指针与表面之间 的粘附性。
[0057] 可以改变Si基板的具有更大尺度的两个维度以适合所得太阳能电池所要求的应 用。根据本发明优选Si晶片的厚度是在约0. 5mm以下,更优选在约0. 3mm以下,最优选在 约0. 2mm以下。一些晶片具有约0. 01mm或更大的最小尺寸。
[0058] 根据本发明优选的是,掺杂正面层与掺杂背面层相比要薄。在本发明的一个 优选实施方案中,掺杂正面层具有约l〇nm-4ym的厚度,优选约50nm-lym,最优选约 100_800nm〇
[0059] 掺杂正面层一般比掺杂背面层更薄。在本发明的一个优选实施方案中,掺杂背面 层具有比掺杂正面层更大的厚度。
[0060] 高度掺杂层可以在掺杂背面层和任何其他层之间施加于Si基板的背面。该高度 掺杂层与该掺杂背面层具有相同的掺杂类型,且该层通常用+表示(n+型层施加于n型掺 杂背面层,且P+型层施加于P型掺杂背面层)。该高度掺杂背面层用于帮助金属化且改善 基板/电极界面区域的导电性能。根据本发明优选的是,若存在的话,高度掺杂背面层具有 约10nm-30ym的厚度,优选约50nm_20ym,最优选约100nm-10ym。
[0061] 掺杂剂
[0062] 优选的掺杂剂是当被加入Si晶片中时通过将电子或空穴引入带结构中而形成 p-n结边界的那些。根据本发明优选的是,这些掺杂剂的性质和浓度进行具体选择,从而调 节p-n结的带结构分布和设定所需的光吸收以及导电率分布。根据本发明的优选的p-型 掺杂剂是能将空穴加入Si晶片带结构的那些。它们是本领域技术人员公知的。所有本领 域技术人员公知的和他认为适合用于本发明中的掺杂剂可以用作P-型掺杂剂。根据本发 明优选的P-型掺杂剂是三价元素,特别是元素周期表第13族的那些。在本文中,优选的 元素周期表第13族元素包括但不限于B,Al,Ga,In,II或其中至少两种的组合,其中特别优 选的是B。在本发明的一个实施方案中,p-掺杂层含有B作为掺杂剂。
[0063] 根据本发明优选的n-型掺杂剂是能将电子加入Si晶片带结构的那些。它们是本 领域技术人员公知的。所有本领域技术人员公知的和他认为适合用于本发明中的掺杂剂可 以用作n-型掺杂剂。根据本发明优选的n-型掺杂剂是元素周期表第15族的元素。在本 文中,优选的元素周期表第15族元素包括N、P、As、Sb、Bi或其中至少两种的组合,其中特 别优选的是P。在本发明的一个实施方案中,n-掺杂层含有P作为掺杂剂。
[0064] 如上所述,p_n结的不同掺杂水平可以改变以调节所得太阳能电池的所需性能。
[0065] 根据本发明优选的是,掺杂背面层被轻度掺杂,优选用约lx1013至lx10 18cnT3的 掺杂剂浓度掺杂,优选约lx1014至lx10 17cnT3,最优选约5xl015至5x10 16cnT3。一些商购 产品具有掺杂剂浓度为约lx1〇16的掺杂背面层。
[0066] 在本发明的一个实施方案中,高度掺杂背面层(若存在)是高度掺杂的,优选其 浓度为约lx1017至5x1021cm3,更优选约5x1017至5x102°cm3,最优选约lx1018至lx 1020cnT3〇
[0067] 导电糊料
[0068] 根据本发明的优选的导电糊料是可以施加到表面上的糊料,并且其烧制时形成与 此表面发生电接触的固体电极体。糊料的成分以及它们的比例可以由本领域技术人员选择 以使糊料具有所需的性能,例如烧结和可印刷性,并且所得电极具有所需的电性能和物理 性能。金属粒子可以存在于糊料中,主要是使得所得电极体能导电。为了获得经过表面层 和进入Si晶片的合适烧结,可以使用无机反应体系。在本发明中优选的导电糊料的一个示 例性组合物可以包含:
[0069] i)金属粒子,优选银粒子,优选至少约50重量%,更优选至少约70重量%,最优选 至少约80重量% ;
[0070] ii)无机反应体系,优选玻璃料,优选约0. 1-6重量%,更优选约0. 5-5重量%, 最优选约1-4重量%;
[0071] iii)有机载体,优选约5-40重量%,更优选约5-30重量%,最优选约5-15重 量% ;
[0072] iv)添加剂,优选约0-15重量%,更优选约0-10重量%,最优选约0. 3-5重量%,
[0073] 其中有机载体含有约1-15重量%的脂族一元醇,优选约1-10重量%,更优选约 2-6重量%,基于有机载体的总重量计,
[0074] 其中重量%是各自基于导电糊料的总重量计,并且总和是100重量%。
[0075] 为了促进导电糊料的可印刷性,根据本发明优选的是,导电糊料具有能促进可印 刷性的粘度和触变指数。在本发明的一个实施方案中,导电糊料满足至少一个以下标准:
[0076]-粘度是约 5_35Pa*s,优选约 8_25Pa*s,最优选约 10_20Pa*s。
[0077] -在糊料中存在的所有溶剂具有约90_300°C的沸点。
[0078] 有机裁体
[0079] 在本发明中优选的有机载体是基于一种或多种溶剂的溶液、乳液或分散体,优选 基于一种有机溶剂,它们能确保导电糊料的成分以溶解的、乳化的或分散的形式存在。优选 的有机载体能提供各成分在导电糊料内的最佳稳定性,并且赋予导电糊料以能允许有效线 条印刷的粘度。根据本发明优选的有机载体包含以下物质作为载体组分:
[0080] (i)粘合剂,优选约1-10重量%,更优选约2-8重量%,最优选约3-7重量% ;
[0081] (ii)表面活性剂,优选约0-10重量%,更优选约0-8重量%,最优选约0-6重 量% ;
[0082] (iii) -种或多种溶剂,其比例是通过在有机载体中的其它成分的比例确定的;
[0083] (iv)任选的添加剂,优选约0-10重量%,更优选约0-8重量%,最优选约1-5重 量%,
[0084] 其中重量%是各自基于有机载体的总重量计,并且总和是100重量%。根据本发 明优选的有机载体是允许达到上述导电糊料的优选高水平可印刷性的那些物质。
[0085] 脂族一元醇
[0086] 根据本发明,有机载体含有约1-15重量%的含有按每分子计一个0原子的脂族 一元醇,优选约1-10重量%,更优选约2-5重量%,基于有机载体的总重量计。优选的脂 族醇是当用作导电糊料成分时能为实现本发明目的做出贡献的那些,特别是对改进糊料的 印刷性能做出贡献,包括更好的流动性能,改进的印刷线条纵横比,更薄的印刷线条,以及 糊料在印刷筛网上的更长使用时间。优选的是同时改进多于一个所述印刷性能,优选改 进所有印刷性能,本领域技术人员可以选择有机载体的醇添加剂及其合适的在有机载体中 的重量比例以实现本发明目的。优选的脂族一元醇是含有约10-16个碳原子的那些,优选 约11-15个,更优选约12-14个,最优选13个。脂族醇可以是直链或被至少一个或多个 支化点支化的,优选被一个支化点支化的。脂族醇可以是饱和的,或不饱和的且具有至少 一个或多个双键或三键,或这两者的组合。脂族醇优选是饱和的。醇可以是伯醇、仲醇或 叔醇,优选是伯醇。根据本发明优选的不饱和脂族醇包括以下:癸烯醇,癸二烯醇,癸三烯 醇,优选癸稀醇;i 碳稀醇,i 碳二稀醇,i 碳三稀醇,优选i 碳稀醇;十二碳稀 醇,十二碳二烯醇,十二碳三烯醇,优选十二碳烯醇;十三碳烯醇,十三碳二烯醇,十三 碳三烯醇,优选十三碳烯醇;十四碳烯醇,十四碳二烯醇,十四碳三烯醇,优选十四碳烯 醇;十五碳烯醇,十五碳二烯醇,十五碳三烯醇,优选十五碳烯醇;十六碳烯醇,十六碳 二烯醇,十六碳三烯醇,优选十六碳烯醇;优选十三碳烯醇。根据本发明优选的饱和脂族 醇是癸醇、i^一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇和十六醇;优选十三醇。优选的十三醇 的结构异构体是以下:1-十三醇(CH3 (CH2) 12OH),2-十三醇(CH3 (CH2) 1(lCHOHCH3),3-十三醇 (ch3 (ch2) 9CHOHCH2CH3),4-十三醇(ch3 (ch2) 8CH0H(ch2) 2CH3),5-十三醇(ch3 (ch2)7choh(ch2) 3ch3),6-十三醇(ch3 (ch2)6choh(ch2) 4ch3),7-十三醇(ch3 (ch2)5choh(ch2) 5ch3),异十三醇, 优选n-异十三醇((CH3)2CH(CH2)ltlOH);优选n-异十三醇。
[0087] 在一个实施方案中,优选的是,脂族醇具有约150-350 °C的沸点,优选约 190-310 °C,更优选约 220-290 °C。
[0088] 在一个实施方案中,有机载体包含按每分子计含有至少两个或更多个0原子的 其它醇。其它醇及其用量可以由本领域技术人员选择,从而实现本发明目的。在本文中 优选的醇包括除了第一个醇基团之外还含有至少选自以下的一个或多个基团:一个或多 个其它醇基团,一个或多个酯基团,一个或多个酮基团,一个或多个醚基团,或它们的组 合,优选一个或多个醚基团。在本文中优选的醇是通过与多元醇的缩合反应形成的那些 醇,优选与糖或二醇反应。在本文中优选的醇包括以下:部分烷基化的糖,优选乙基纤维 素;烷基二醇;烷基二甘醇,优选丁基二甘醇;二甘醇酯,优选二甘醇乙酸酯;醇酯,优选 Texanol((异-C3H7)COOCH2C(CH3) 2CH(异-C3H7)OH)。
[0089] 在本发明的一个实施方案中,优选的是,含有至少两个0原子的醇的总含量是约 50-90重量%,更优选约60-90重量%,最优选约70-85重量%,基于有机载体的总重量计。
[0090] 金属粒子
[0091] 银是根据本发明优选的金属粒子。在本发明中优选的金属粒子是显示金属导电性 或产生能在烧制时显示金属导电性的物质的那些金属粒子。在导电糊料中存在的金属粒子 赋予固体电极以金属导电性,固体电极是当导电糊料在烧制时烧结产生的。能促进有效烧 结和产生具有高导电性和低接触电阻的电极的那些金属粒子是优选的。金属粒子是本领域 技
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