[发明专利]用于太阳能电池制造的油墨和糊料

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求提交的美国专利临时申请61/114,860号的优先权。

技术领域

本申请总体上涉及太阳能电池，具体涉及太阳能电池电极的形成。

背景技术

接触件是光伏技术的重要部分。具体地，它在硅和硒化铜铟镓(CIGS)技术中存在困难。使用透明导电氧化物(TCO)背接触件制造的CIGS装置的电池性能在用于使用钼(Mo)背接触件的常规CIGS装置的高吸收剂沉积温度时劣化。由于TCO电阻率增加使填充因子减小导致电池性能的劣化。电阻率增加主要是由于氧化锡(SnO₂):F中氟(F)的去除以及在CIGS/ITO和CIGS/氧化锌(ZnO):铝(Al)的界面上形成不希望的氧化镓(Ga₂O₃)薄层。通过在氧化铟锡(ITO)和CIGS层之间插入薄Mo层来消除Ga₂O₃的形成。已经开发了一种使用Al和Al合金作为接触件和互连的改进的金属互连系统用于浅的平面掺杂硅基板区。提供使用Al的接触件和互连用于肖特基(Schottky)接触，使用硅(Si)掺杂Al的接触件和互连用于欧姆接触。这种方法利用Al与Si的粘附性以及肖特基势垒关系，同时通过使用Al和Si掺杂Al的金属接触件和互连体系来尽量减少Al Si合金化(alloying)或损蚀。使用这些Mo和Al接触件组装的装置如图1所示。

目前硅太阳能电池技术发展的方向是使用较薄的硅晶片并改进转换效率。由于材料成本几乎占了硅太阳能电池总成本的50％，晶片厚度的减小能降低总体材料使用量和成本。通常这些薄硅晶片很脆，用于施加导电馈送线的常用方法(例如丝网印刷法)会对其造成损害。已有的含Al的玻璃料糊料不适合用于接触型印刷。

附图简要说明

图1显示了现有的CIGS和硅太阳能电池结构的例子。

图2显示了PPSQ梯形无机聚合物(HO-PPSQ-H)的化学结构。

图3显示了烧结后在铝涂覆的硅上形成7μm厚BSF层的数字图像。

图4显示了带有指叉背接触件(interdigitated back contacts)的后侧连接设计。

图5是用气雾喷射打印机将铝墨印刷在硅晶片上达到小于60μm宽的线条的数字图像。

图6是显示铝墨粘附性的表。

图7是显示铝墨薄片电阻性质的表。

图8是显示铝墨光烧结性质的表。

图9显示了气雾应用方法。

图10显示了丝网印刷应用方法。

图11显示了喷墨应用方法。

图12是显示可喷墨印刷的铝墨的墨性质的表。

图13显示了太阳能电池装置结构的截面图。

发明详述

发展用于接触件的改进的方法的需求日益增加，该方法不同于目前使用的方法中现有的物理气相沉积(PVD)和照相平版印刷。具体地，发展溶液基常压工艺来生产这些接触件是理想的。该方法更经济，环境友好并且更节省材料。证实该方法非常成功地用于银和镍/铜顶接触件。然而至今，由于Al和Mo固有的化学性质很难从Al和Mo制得优良的前体。Al的问题是它的金属形式和金属有机形式都很活泼，Mo的问题是它倾向于氧化反应以及它更难合成前体。所有这些金属化的一种方法是使用纳米颗粒基油墨。近来，在所有这些金属的大量单分散的小颗粒的实际合成上取得了显著进步。此外，已经作了相当多的工作用化学结合剂包覆这些纳米颗粒，它能在最终形成双电极至金属接触之前稳定颗粒表面，使得能干净地释放颗粒。非接触印刷能使较薄硅晶片的破损减少并增加制造产量。能使用非接触印刷技术施用于硅太阳能电池形成背接触件的铝墨对于硅太阳能工业是有利的。