[发明专利]含银和镍或银和镍合金的厚膜导体配方及由其制成的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种膏组合物，以及制备太阳能电池和用于制造光电池的其它 有关部件的接触层的方法。特别是，本发明涉及用于太阳能电池接触层及其它 应用的含镍或镍合金与银的厚膜膏。

发明背景

太阳能电池一般由半导体材料例如硅(Si)制成，该半导体材料将太阳光转 化为有用的电能。太阳能电池通常由薄的Si晶片制成，其中，通过将来自合 适磷源的磷(P)分散入P型Si晶片中来形成所需的PN结。在硅晶片上太阳光 入射的一侧通常用抗反射涂料(ARC)来涂覆，以防止入射太阳光的反射损失， 并因此提高太阳能电池的效率。已知作为前接触层的二维电极栅格图形产生了 至硅N侧的连接，且另一侧(后接触层)上的铝(Al)涂层产生了至硅P侧的连接。 这些接触层是从PN结至外部负载的电输出口。

硅太阳能电池的前接触层是通过丝网印刷厚膜膏来形成的。通常，所述膏 含有约75-80重量％的微细银颗粒、1-5重量％的玻璃和15-20重量％的有机物。 进行丝网印刷后，通常在加热炉中在约650℃至约1000℃的加热炉设定温度下 使晶片与膏在空气中灼烧几秒。选择合适的烧成曲线以除去有机物、软化/熔 融玻璃并熔化/烧结银颗粒来形成致密的固体，由此形成了高度导电的银痕迹。 在此步骤中，玻璃软化、熔化并与抗反射涂层反应，蚀刻硅表面并且促使硅- 银密切接触的接触层的形成。银以岛状的形式沉积在硅上。硅-银岛的形状、 大小和数量确定了电子从硅转移至外部电路的效率。

发明概述

本发明提供了用于制备太阳能电池接触层的厚膜膏。本发明的膏包含金属 部分，该金属部分含有银(Ag)与镍(Ni)或镍合金的混合物。更具体地，在一个 实施方式中，所述厚膜膏含有载体、玻璃部分和导电金属部分，所述导电金属 部分含有：(a)约10-约99重量％的银和(b)约1-约90重量％的镍合金，该镍合 金选自由镍-铝合金、镍-铬合金和镍-铝-铬合金以及它们的组合所组成的组。

本发明的另一个实施方式是太阳能电池，其包括前接触层，所述前接触层 是通过烧成含有玻璃部分和导电金属部分的膏组合物而形成的，所述导电金属 部分含有银和至少约1重量％的镍。

本发明的另一个实施方式是厚膜膏，其含有(a)玻璃部分，该玻璃部分含有粒 度不超过约2微米的玻璃料颗粒，该玻璃部分含有至少一种部分结晶的玻璃料， 以及(b)导电金属部分含有(i)约10-约99重量％的铝和(ii)约0.05-约90重量％的镍 合金，该镍合金选自由镍-铝合金、镍-铬合金和镍-铝-铬合金以及它们的组合。

本发明的另一个实施方式是厚膜膏，其含有金属部分，该金属部分含有约 5-约85重量％的镍；约10-约80重量％的银，以及约0.1-约10重量％的选自 由铝、铬和它们的组合所组成的组的金属。

本发明的另一个实施方式是太阳能电池，其包括接触层，其中，在烧成之 前，该接触层含有金属部分：约5-约85重量％的镍；约10-约80重量％的银， 以及约0.1-约10重量％的选自由铝、铬和它们的组合所组成的组的金属。

本发明的另一个实施方式是厚膜膏，该厚膜膏含有：玻璃部分和导电金属 部分，所述导电金属部分含有：约10-约99重量％的银和约1-约90重量％的 选自由镍-铝合金、镍-铬合金和镍-铝-铬合金以及它们的组合所组成的组的镍 合金，所述玻璃部分含有部分结晶的玻璃。

本发明的另一个实施方式是太阳能电池，其包括前接触层，所述前接触层 通过烧成含有玻璃部分和导电金属部分的膏组合物而形成，所述导电金属部分 含有银和至少约8重量％的镍。

本发明另一个实施方式涉及制备太阳能电池接触层的方法，该方法包括(a) 将膏涂覆在硅晶片上，其中所述膏含有(i)玻璃部分和(ii)导电金属部分，所述 导电金属部分含有(1)约10-约99重量％的银和(2)约1-约90重量％的选自镍- 铝合金、镍-铬合金和镍-铝-铬合金以及它们的组合所组成的组的镍合金，及(b) 以足以烧结金属部分并熔化玻璃部分的时间和温度来烧成所述硅晶片。