用于金属穿孔卷绕硅太阳能电池的导电银浆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于金属穿孔卷绕(MffT)硅太阳能电池中的导电银浆以及用所述导电银浆制成的相应的MffT硅太阳能电池。
【背景技术】
[0002]具有P型(P掺杂)硅基板的常规太阳能电池在其正面上具有η型(η掺杂)扩散层形式的η型发射器。这种常规的硅太阳能电池结构使用负极来接触电池的正面即光照面、以及在背面上的正极。众所周知，在半导体的ρ-η结上入射的合适波长的辐射充当产生电子-空穴对的外部能源。存在于Ρ-η结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而生成能够向外部电路传送电力的电流。大部分太阳能电池为已经金属化的硅片形式，即设有导电的金属电极。通常，正面金属化为所谓的H图案的形式，即网格阴极的形式，其包含细的平行指状线(收集器线)以及使指状线成直角相交的汇流条，而背面金属化是与银或银/铝汇流条或插片电连接的铝阳极。借助于这两种电极收集光电电流。
[0003]另选地，具有η型硅基板的反向太阳能电池结构也是已知的。该电池在正面上具有带正极的正面P型硅表面(正面P型发射器)，并且具有负极以接触电池的背面。由于η掺杂硅中的电子重组速度降低，因此与具有P型硅基板的太阳能电池相比，具有η型硅基板的太阳能电池(η型硅太阳能电池)理论上能够产生更高的效率增益。
[0004]如在常规硅太阳能电池的情况下，MffT硅太阳能电池可被制备成具有P型硅基板的MffT硅太阳能电池，或另选地，制备成具有η型硅基板的MffT硅太阳能电池。如在常规的太阳能电池中，MffT太阳能电池的发射器通常由充当抗反射涂层(ARC)的介电钝化层覆盖。然而，MffT硅太阳能电池具有不同于常规太阳能电池的电池设计。常规太阳能电池的正面电极减少了可在太阳能电池的正面上获得的有效感光面积，从而降低了太阳能电池的性能。MffT太阳能电池具有在太阳能电池背面上的两个电极。这可通过例如利用激光钻孔形成小空穴来完成，所述小空穴在电池的正面和背面之间形成通路。
[0005]MffT硅太阳能电池的正面设有细的导电金属收集器线形式的正面金属化，所述收集器线按通常用于MffT硅太阳能电池的图案来布置，例如网格状或网状图案或者细平行指状线形式。收集器线由具有烧透能力的导电金属浆料来施用。在干燥之后，将所述收集器线穿过正面介电钝化层烧透，从而与硅基板的正面产生接触。术语“具有烧透能力的金属浆料”表示以下金属浆料，该浆料在焙烧过程中蚀刻并穿透(烧透)钝化层或ARC层，从而与硅基板的表面产生电接触。
[0006]空穴的内侧和(如果存在)空穴前边缘周围的窄边，即未覆盖有介电钝化层的扩散层，设有金属化，所述金属化以在空穴侧面上的导电金属层形式或以导电金属塞(完全填充有导电金属的空穴)形式。收集器线的端子与空穴的金属化重叠，并且因此与之电连接。收集器线由具有烧透能力的导电金属浆料来施用。所述空穴的金属化通常由导电金属浆料施用，然后被焙烧。所述空穴的金属化充当发射器触点并形成连接至发射器的背面电极或电连接充当连接至发射器的背面电极的其它金属沉淀物。
[0007]MffT硅太阳能电池的背面还具有直接连接至硅基板的电极。这些电极与空穴的金属化和发射器电极电绝缘。MffT硅太阳能电池的光电电流流过这两种不同的背面电极，即连接至发射器的那些和连接至基板的那些。
[0008]通常在带式炉中进行焙烧几分钟至几十分钟的时间，其中硅片达到550°C至900°C范围内的峰值温度。
[0009]由于发射器电极位于背面，从而减少了对可在太阳能电池的正面上获得的感光区域的遮蔽，因此改善了 MffT太阳能电池的效率。此外，所述发射器电极可具有较大的尺寸，从而降低了欧姆损失，并且所有电连接均在背面上进行。
[0010]当制备MffT太阳能电池时，需要导致金属化空穴的以下导电性浆料:(I)在收集器线和发射器电极之间具有足够低的串联电阻，(2)对空穴的侧面和太阳能电池背面上的硅具有良好的粘附性以及(3)具有足够高的并联电阻以防止电池的部分(即发射器和基板)之间的有害电连接。
【发明内容】
[0011]本发明涉及导电银浆，其包含:
[0012](a)银；
[0013](b)钒磷锑锌基氧化物，其包含45至60重量％的V205、15至30重量％的P205、5至20重量％的Sb2O3和3至15重量％的ZnO，其中重量％是基于钒磷锑锌基氧化物的总重量计的；和
[0014](c)有机载体，其中银和钒磷锑锌基氧化物分散在有机载体中。
[0015]本发明也涉及导电银浆，其包含:
[0016](a)银；
[0017](b)碲硼磷基氧化物，其包含80至95重量％的Te02、I至10重量％的B2O3和I至10重量％的P2O5，其中重量％是基于碲硼磷基氧化物的总重量计的；和
[0018](c)有机载体，其中银和碲硼磷基氧化物分散在有机载体中。
[0019]本发明还涉及导电银浆，其包含:
[0020](a)银；
[0021](b)碲钼铈基氧化物，其包含45至65重量％的Te02、20至35重量％的MoO3和10至25重量％的CeO2，其中重量％是基于碲钼铈基氧化物的总重量计的；和
[0022](c)有机载体，其中银和碲钼铈基氧化物分散在有机载体中。
[0023]这些导电银浆尤其可用于提供MffT太阳能电池硅片中空穴的金属化。这种金属化导致介于太阳能电池正面上的收集器线和背面上的发射器电极之间的金属导电通路。
[0024]本发明还提供了金属穿孔卷绕硅太阳能电池，其包含本发明的经焙烧的导电银浆。
【具体实施方式】
[0025]本发明的导电银通路浆料允许制备具有改善性能的MffT硅太阳能电池。所述导电银浆具有良好的空穴填充能力。结果是介于太阳能电池正面上的收集器线和背面上的发射器电极之间的金属导电通路。所述浆料还可用于形成太阳能电池正面上的收集器线和太阳能电池背面上的发射器电极。
[0026]导电银浆包含银、钒磷锑锌基氧化物、碲硼磷基氧化物或碲钼铈基氧化物、以及有机载体。
[0027]下文详细讨论了本发明的导电银浆的每种组分。
[0028]银
[0029]在本发明中，浆料的导电相为银(Ag)。银可以为银金属、银的合金或它们的混合物的形式。通常，在银粉中，银颗粒为薄片形式、球形形式、颗粒形式、结晶形式、其它不规则形式、以及它们的混合物。银能够以胶态悬浮液提供。银也可为氧化银(Ag2O)、银盐诸如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3(乙酸银)、AgOOCF3(三氟乙酸银)、正磷酸银(Ag3PO4)、或它们的混合物的形式。也可使用与其它厚膜浆料组分相容的其它形式的银。
[0030]在一个实施例中，所述银为球形银颗粒的形式。所述球形银颗粒的粉末具有相对窄的粒度分布。在一个实施例中，球形银颗粒所具有1.7至1.9 μ m的d5。，其中中值粒径d5。借助激光衍射来来确定。在一个此类实施例中，球形银颗粒具有Cl1。多I μ m和(19。< 3.8 μ m。在另一个实施例中，所述银为不规则(结节状)银颗粒的形式，所述不规则银颗粒具有5.4至11.0 μ m的d5。，以及9.6至21.7 μ m的d9。。d1Q、d5。和d 9。分别代表按体积测量时10百分率、中值或50百分率和90百分率的粒度分布。也就是说，d50(d10, dj为使得粒子的50%(10%,90% )具有等于或小于此值的体积时的分布值。
[0031]所述银可为未涂覆的或者所述表面至少部分地涂覆有表面活性剂。表面活性剂可以选自但不限于:硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸和亚油酸以及它们的盐，例如铵盐、钠盐或钾盐。在一个实施例中，表面活性剂为二甘醇，并且颗粒表面是基本上完全涂覆的。
[0032]在另一个实施例中，银为银薄片的形式。在一个实施例中，银薄片的平均粒度小于10微米。在另一个实施例中，平均粒度小于5微米。
[0033]基于导电银浆的总重量计，所述银以85至95重量％的比例存在于导电银浆中。在一个实施例中，基于导电银浆的总重量计，所述银以88至92重量％的比例存在于导电银浆中。
[0034]钒磷锑锌基氣化物
[0035]在一个实施例中，导电银浆包含钒磷锑锌基氧化