[发明专利]制备硅太阳能电池的无铅玻璃料粉末、其制备方法、包含其的金属膏组合物和硅太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备硅太阳能电池的无铅玻璃料粉末(glass frit powder)、其制备方法、包含该无铅玻璃料粉末的金属膏组合物和硅太阳能电池，具体地讲，本发明涉及用于制备硅太阳能电池的无铅玻璃料粉末、其制备方法、包含该无铅玻璃料粉末的金属膏组合物及硅太阳能电池，所述无铅玻璃料粉末是环保的并且提高了太阳能电池的性能。

背景技术

近来，人们预见如石油和煤等的传统能源将会枯竭，因此对替代能源的兴趣与日俱增。在替代能源中，太阳能电池具有充足的能源并且不产生环境污染，因此其成为了关注的目标。

太阳能电池分为：太阳能热电池，其使用太阳热产生运行涡轮所需的蒸汽；和太阳能光电池，其利用半导体的性能将光子转化为电能。通常，太阳能光电池被称为太阳能电池。

根据原材料，太阳能电池主要包括硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池以及串接太阳能电池。其中，硅太阳能电池在太阳能电池市场上占主导地位。

图1为说明硅太阳能电池的基本结构的示意性截面图。参考图1，硅太阳能电池包括p-型硅半导体的基底101和n-型硅半导体的发射极层102。在基底101和发射极层102之间的界面处以与二极管类似的方式形成p-n结。

当光落到上述结构的太阳能电池上时，通过光生伏打效应在掺杂有杂质的硅半导体中产生电子和电子空穴。具体来说，在n-型硅半导体的发射极层102中产生电子作为多数载流子，而在p-型硅半导体的基底101中产生电子空穴作为多数载流子。通过光生伏打效应产生的电子和电子空穴被分别驱向n-型硅半导体和p-型硅半导体，并且分别向发射极层102上面的前电极103和基底101下面的背电极104移动。当前电极103和背电极104彼此连接时，发生电流流动。

通过用于形成前电极的金属膏和减反射膜之间的界面反应形成了硅太阳能电池的前电极。具体地讲，当包含在金属膏中的银在高温下变成液体然后重结晶再成为固体时，由于穿通现象(punch-through phenomenon，前电极通过玻璃料粉末媒介穿过减反射膜)，前电极与发射极层接触。详细的机制公开在J.Hoomstra，et al.，31st IEEE PVSC Florida 2005中。

玻璃料粉末与减反射膜进行界面反应以蚀刻减反射膜。这是一种氧化-还原反应，其中部分元素被还原并且作为副产物出现。通常地，因为玻璃料粉末含有作为主要成分的氧化铅(PbO)，所以在界面反应后铅被还原并且其会引起环境污染。

为了克服上述缺点，引入了含有氧化铋(Bi₂O₃)(来替代氧化铅)的无铅玻璃料粉末。而且，基于氧化铋的玻璃料粉末比常规的含有氧化铅的玻璃料粉末在电极和基底之间具有更低的接触电阻。

因此，急需一种比常规的玻璃料粉末更环保并且能够用于制备具有更佳性能的太阳能电池的玻璃料粉末。

发明内容

设计本发明是为了解决现有技术中的问题，因此，本发明的目的是提供用于制备硅太阳能电池的无铅玻璃料粉末、其制备方法、包含该无铅玻璃料粉末的金属膏组合物和硅太阳能电池，与常规的玻璃料粉末相比，所述无铅玻璃料粉末能够制备在基底和电极之间具有更低的接触电阻以及更高的接触强度的太阳能电池。

为了实现上述目的，根据本发明的用于制备硅太阳能电池的无铅玻璃料粉末包含Bi₂O₃；B₂O₃；以及选自ZnO、Al₂O₃和BaCO₃中的任一种金属氧化物，或其混合物。本发明的玻璃料粉末不含铅，因此，其是环保的。并且，所述玻璃料粉末包含特定的金属氧化物，因此其能够提高使用该玻璃料粉末制备的太阳能电池的性能。

例如，根据本发明用于制备硅太阳能电池的上述无铅玻璃料粉末可包含75-95wt％的Bi₂O₃，1-15wt％的B₂O₃，以及1-20wt％的选自ZnO、Al₂O₃和BaCO₃中的任一种金属氧化物或其混合物，然而本发明不限于此。