[发明专利]低弯曲型高效硅太阳能电池的铝糊料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于在硅太阳能电池的背表面中形成背面电场(back surface field)的铝糊料组合物，所述铝糊料组合物包含无铅玻璃组合物和氧化物添加剂。

背景技术

硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的半导体器件，其中P型和N型半导体进行接触，并且其基础结构与p-n结二极管相同。为了减少反射损失，通过PECVD (等离子体增强型化学气相沉积)来将SiNx沉积在硅(Si)晶片表面上以形成抗反射涂层(ARC)。所述晶片的前部通过以栅格图案丝网印刷银糊料制成，所述晶片的背部由印刷的铝糊料制成。为了使各个电池连接成太阳能电池模块，印刷银或银-铝并将其烧结成带状材料，随后连接所述带状材料以形成模块。

在涂覆有铝糊料的背部中形成了铝背面电场。铝是元素周期表中的第III族元素，并且在注入硅中时充当p型杂质。

太阳能电池晶片的背电极附近的区域(该区域中添加剂浓度较高)中内电场的形成防止了邻近背表面处产生的电子复合进入铝背电极中并消失。在进行高温带式热处理时，使铝金属与硅接触，并且使p++区域形成至铝已渗透的深度。因内部形成的电势差而产生了壁障，该壁障防止由p型侧所产生的光电子移向铝引起的复合损失，并改善了开路电压(Voc)和填充因子(FF)。

用于制造电池的费用的约50％是由晶片成本产生的。目前，正在进行将晶片厚度从目前的180μm～200μm厚度降低至约150μm的开发。然而，由于在采用薄晶片时铝和硅之间的热膨胀系数(CTE)差异导致弯曲增大，因此有必要在减少晶片厚度的同时改进铝糊料组合物。

也就是说，有必要改善用于形成铝背面电场的铝糊料的弯曲性质和电性能。本领域中通常报导，基于100mW的生产能力，电池效率提高0.1％将使每年的成本降低15亿韩元。

在太阳能电池电极用糊料组合物中曾广泛使用PbO类玻璃，但出于环境方面的考虑，近来转而正在使用无Pb和无Cd的糊料。可以代替涂覆PbO的多种优势的一种材料是Bi₂O₃类玻璃。已知Bi₂O₃类玻璃通过与硅基片相互作用而提供了改善接触电阻的效果。

发明内容

【技术问题】

为了解决上述问题而完成了本发明。本发明的目的在于：使因在制造和操作太阳能电池时出现的弯曲所引起的电池毁坏而导致的制造缺陷最小化，从而改进所制造的太阳能电池的电性能。

也就是说，本发明的目的是提供替代性的背电极用材料，以制造低弯曲型高效太阳能电池。

【技术方案】

为了解决上述技术问题，本发明提供了用于太阳能电池背电极的铝糊料组合物，所述组合物由糊料混合物组成，所述糊料混合物含有：a.约60重量％～80重量％的铝；b.0.1重量％～2重量％的无铅玻璃添加剂；c.0.1重量％～2重量％的氧化物添加剂；和d.余量的包含树脂和溶剂的有机载体。

此外，本发明提供了用于太阳能电池背电极的铝糊料组合物，其中，相对于玻璃组合物的总重量，玻璃组分b包含：50重量％～70重量％的Bi₂O₃、10重量％～20重量％的B₂O₃、5重量％～20重量％的ZnO、1重量％～15重量％的Al₂O₃和1重量％～5重量％的Na₂CO₃。

另外，本发明提供了用于太阳能电池背电极的铝糊料组合物，其特征在于，所述氧化物添加剂包含选自由Al、Si、Zn、Zr、Mg和Ti组成的组中的金属及其金属氧化物。

此外，本发明提供了用于太阳能电池背电极的铝糊料组合物，其中，所述氧化物添加剂以0.1重量％～2重量％的含量包含Al₂O₃、SiO₂、ZnO、ZrO₂、MgO和TiO₂中的至少一种。

【技术效果】

为了解决太阳能电池在烧结后由铝电极的热膨胀系数(CTE)(232×10^-7/℃)和硅晶片的热膨胀系数(26×10^-7/℃)之间的较大差异引起的弯曲问题，本发明提供如下糊料组合物：其中，添加玻璃组合物和陶瓷添加剂来调整经烧结的铝电极的热膨胀系数，从而使该组合物获得较低的弯曲性质并同时提供较高的光电转化效率。

具体实施方式