铝膏组合物及使用该组合物之太阳能电池组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明系关于一种铝膏组合物及应用彼之太阳能电池组件；尤其系关于一种用于 在硅晶太阳能电池背面形成电极或导线用之铝膏组合物及应用彼之太阳能电池组件，该太 阳能电池较佳具有背面钝化层。
【背景技术】
[0002] 随着科技与经济的快速发展，能源的需求也大幅度的增加。现今使用量最大的石 油、天然气、煤等原料的存量不断减少，因此必须仰赖其他新兴能源来满足日益增加的能源 需求。太阳能因具有低污染性及容易取得等优点，为目前最被看好且最重要的新兴能源来 源之一。
[0003] 太阳能电池系利用光电效应（photovoltaic effect)将光能转换为电能之半导 体组件，在太阳能电池的发展中，能量转换效率为设计之一重要考虑，但由于电子与空穴对 常因为于太阳能电池内部再结合而无法利用，从而降低太阳能电池之光电转换效率。为减 少电子空穴对之再结合，已知可于背面电极与P型硅半导体基材间形成一带负电之钝化层 (如氧化错层），以限制少数载子（minority carrier)运动方向，减少电子朝背面电极方向 移动，进而减少电子与空穴对再结合之机率，延长少数载子生命期，以提高光电转换效率， 此一现象称为「背电场效应（back surface field effect)」，背面钝化工艺除钝化层外其 余同现有工艺，并具有可使载子寿命（life time)增加，增加长波长（红外线区域）光反射 及吸收等优点。
[0004] 近年来已有发展于太阳能电池结构背面形成局部背电场结构（local back surface field，LBSF)以提高能量转换效率之研究。第1图例示一具背面钝化层结构之太 阳能电池之制造流程示意图，其中系在一 P型硅基材1上形成一 η型掺杂层2, 3为p型硅 基材正面，4为ρ型硅基材背面，并于该ρ型硅基材之正面3与背面4形成介电层5及钝化 层6,而后将ρ型硅基材背面4之介电层5及钝化层6局部蚀除，以暴露出部分ρ型硅基材 1，随后将铝膏7 (即含铝膏状物，以下称为铝膏）丝网印刷于经局部蚀刻除去之介电层5及 钝化层6及所暴露出之ρ型硅基材1，随后进行热处理（如烘干、烧结处理）以使铝膏7固 化成铝层7'并形成导电接触部8,在热处理过程中，铝膏7所含之铝会扩散进入ρ型硅基材 1，使P型娃基材1的局部形成背电场结构（back surface field，BSF) 10以及错-娃合金 9。背电场结构10可以阻止电子朝ρ型硅基材背面4方向移动，进而减少电子与空穴对再 结合之机率，故能延长载子生命期，提升太阳能电池的转换效率。
[0005] 惟，实际应用上常发生因铝膏性能不佳，造成烧结后所得之电极/导线与钝化层 间之黏附性不佳，且铝-硅合金9孔隙率过高，使得所制太阳能电池效能不如预期，且耐候 性差、使用寿命短的结果。
【发明内容】
[0006] 鉴于此，本发明提供一种铝膏组合物，其所形成之电极/导线与附着表面之黏附 性佳，不易剥落，及铝-硅合金孔隙率低。本发明还提供应用所述铝膏组合物的太阳能电 池。
[0007] 本发明之一目的在于提供一种铝膏组合物，其特征在于，包含：(a)铝粉；(b)玻 璃粉；（c)黏合剂；以及⑷分散剂，其中，以成分（a)至⑷之总重量计，所述铝粉之含量 为40重量％至60重量％，所述玻璃粉之含量为0. 1重量％至10重量％，所述黏合剂之含 量为30重量％至58重量％，所述分散剂之含量为至少0. 2重量％ ;以及以成分（a)及（b) 之总重量计，所述铝粉与该玻璃粉中之氧含量总和为0. 4重量％至I. 0重量％。
[0008] 本发明之另一目的在于提供一种具背面钝化层之太阳能电池组件，其包含将上述 铝膏组合物印刷于硅基材上后经干燥及烧结后所形成之电极或导线。
[0009] 具体地，本发明提供一种具背面钝化层之太阳能电池组件，其特征在于，包含由 本发明之铝膏组合物经烘干及烧结后所形成之电极或导线及铝-硅合金与背电场结构。 [0010] 本发明的铝膏组合物所形成之电极/导线与附着表面之黏附性佳，不易剥落，且 铝-硅合金孔隙率低。而且应用本发明的铝膏组合物得到的太阳能电池发电效率良好、耐 候性佳、使用寿命长。
[0011] 为使本发明之上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文系以部分具体实施 方式进行详细说明。
【附图说明】
[0012] 第1图系现有技术中具背面钝化层太阳能电池之制造流程示意图。
[0013] I p型硅基材
[0014] 2 η型掺杂层
[0015] 3 ρ型硅基材正面
[0016] 4 ρ型硅基材背面
[0017] 5 介电层
[0018] 6 钝化层
[0019] 7 铝膏
[0020] 7' 铝层
[0021] 8 导电接触部
[0022] 9 铝-硅合金
[0023] 10背电场结构
【具体实施方式】
[0024] 以下将具体地描述根据本发明之部分【具体实施方式】；惟，在不背离本发明之精神 下，本发明尚可以多种不同形式之方式来实践，不应将本发明保护范围解释为限于说明书 所陈述者。此外，除非文中有另外说明，于本说明书中（尤其是在后述专利申请范围中），所 使用之「一」、「该」及类似用语应理解为包含单数及复数形式；且用语「约」意指由一般熟习 此项技术者所测定之特定值的可接受误差，该可接受误差视量测方式而定。另外，为明确起 见，图式中可能夸示各组件及区域的尺寸，而未按照实际比例绘示。
[0025] 铝导电胶的性质对太阳能电池组件之稳定性有很大的影响，然而，一般铝导电膏 在烧结时金属熔融液相润湿性差，导致烧结后所得之电极/导线与钝化层之间之黏附性不 佳，且铝-硅合金孔隙率过高，使得所制太阳能电池效能不如预期，本发明铝膏组合物系包 含铝粉、玻璃粉、黏合剂、及分散剂等成分，经研究发现，其中铝粉及玻璃粉中之氧含量对于 所制得之电极/导线之性质及太阳能电池的性能有着关键性的影响，且仅在特定条件下， 方能形成黏附性佳、孔隙率低之电极或导线，及耐候性佳、使用寿命长且发电效率高的太阳 能电池。特定言之，若该氧含量以成分（a)及（b)之总重量计低于0.4重量％，则所制太阳 能电池之电极/导线之黏附性不佳；反之，若该氧含量以成分（a)及（b)之总重量计高于 1重量％，则铝-硅合金之孔隙率会提高，造成电极及/或导线与铝-硅合金的串联电阻提 高，发电效率降低，且太阳能电池耐候性不佳（无法通过耐水煮测试）。尤其，不论氧含量低 于或高于所指定之氧含量范围，所制太阳能电池之发电效率均大幅低于符合指定氧含量范 围条件之方式。于本发明之部分实施方式中，氧含量以成分（a)及（b)之总重量计为0.45 重量％至0. 8重量％。
[0026] 本发明铝膏组合物包含铝粉（a)之含量以成分（a)至（d)之总重量计为40重量％ 至60重量％，较佳为重量45 %至60重量％。于不受理论限制下，咸信若铝粉（a)含量低于 指定范围（低于40重量％ )，将使得铝膏组合物中之铝与基材中之硅的反应性不足，所形 成之背电场结构（BSF)厚度不足，背电场效应不佳，电阻较高，且发电效率低；反之，若铝粉 (a)含量高于指定范围（高于60重量％ )，将因为错膏组合物中之错含量过高，使得在热处 理过程中反应形成BSF之速度过快，造成铝-硅合金的孔隙率上升，电阻提高，因而使得太 阳能电池之发电效率降低。于本发明之部分实施方式中，铝粉（a)含量以成分（a)至（d) 之总重量计为47重量％至58重量％。
[0027] 于符合所指定氧含量条件之前提下，铝粉（a)之种类并无特殊限制，可使用任何 现有技术中之铝粉。举例言之，铝粉（a)可为选自以下群组之成分：铝金属、铝合金、氧化 铝、及前述之组合。另外需说明者，经实验发现，铝粉（a)之平均粒径对于其氧含量有所影 响，以同样重量之铝粉（a)而言，粒径越小，氧含量相对越高，粒径越大则氧含量越低。实验 计算后获悉，铝粉（a)之平均粒径较佳为3微米至8微米，更佳为4微米至7微米，以利所 欲铝膏组合物之配制。咸信当铝粉（a)之平均粒径太小（如小于3微米），则铝-硅合金孔 隙率较高，反之，当铝粉（a)之平均粒径太大（如大于8微米），则电极/导线黏附性较差。
[0028] 于本发明铝膏组合物中，玻璃粉（b)可于烧结过程中发生氧化还原反应，于铝膏 组合物表面形成一致密的氧化层，阻隔外部水气进入与铝反应。玻璃粉（b)之含量以成分 (a) 至（d)之总重量计较佳为0. 1重量％至10重量％。于不受理论限制下，咸信若玻璃粉 (b) 含量低于指定范围（低于0. 1重量％ )，将使得铝膏组合物中之铝与基材中之硅的反 应性不足，所形成之背电场结构（BSF)厚度不足，背电场效应不佳，电阻较高，且太阳能电 池之发电效率较低，另外，铝膏组合物所形成之电极/导线与附着表面（通常为钝化层，如 氮化硅）间的黏附性也会变差，容易剥落，在此情况下，容易因外部水气进入，影响太阳能 电池的性能与使用寿命；反之，若玻璃粉（b)含量高于指定范围（高于10重量％ )，将造成 铝-硅合金孔隙率上升，造成电阻提高，太阳能电池之发电效率降低。于本发明之部分实施 方式中，玻璃粉（b)含量以成分（a)至（d)之总重量计为0. 5重量％至5重量％。
[0029] 于符合所指定氧含量条件之前提下，玻璃粉（b)之种类并无特殊限制，可使用任 何现有技术中之玻璃粉。现有技术中玻璃粉（b)之具体实例包括但不限于选自以下群组 者：
[0030] Si02_B203 _Pb0、Si02_B203 _Bi203_Zn0_Al 203_Li20_Tl20 3、
[0031 ] Si02_Sr0_Bi20 3_B203_Al20 3、PbO-SiO2-B2O3 _A1203、
[003