[发明专利]用于硅太阳能电池的铜胶金属化

说明书

技术领域

本发明的实施例关于一种太阳能电池元件的触点结构。特定而言，本发明的实施例关于铜触点结构，所述铜触点结构使用铜金属化胶及墨形成。

先前技术描述

常规的硅太阳能电池（诸如，晶态硅太阳能电池）主要使用银基金属化，以用于前表面集电栅格及后表面接触区域。藉由丝网印刷以胶的形式来涂敷银。常规的银胶可由银粒子及玻璃料粒子混合有机树脂组成。需要有机树脂作为印刷工艺的载体。可添加其他有机化学品以调节胶的粘度，并帮助保持无机粒子处于悬浮状态。玻璃料粒子在加热期间软化，诸如在「燃烧」步骤（较短时间的高温退火）期间软化，以使银粒子基质固持在一起且固持至硅基板，并促进低接触电阻金属触点形成于硅太阳能电池的表面上。有机树脂通常在燃烧步骤期间烧掉。所得金属化为银、玻璃及空隙的非均相混合物。

用于硅太阳能电池的可印刷的银基金属化具有以下优点：低成本制造的直接图案化技术；在低成本的氧化环境中燃烧的能力及允许有机载体氧化的能力；以及优良的导电性。此外，银在硅中是相当良性的金属杂质。然而，银基金属化的显著的缺点为银的成本。极为有利的是用亦具导电性的较为低廉的金属来替代银。此外，非贵金属胶的退火气氛可能需要使用昂贵的惰性及非反应性的化合物，且烧结工艺可能需要较长时间及高温，这些要求亦增加制造费用，且可能降低太阳能电池的效率。

虽然已建议用铜来替代银，但是使用电化学工艺的当前铜沉积工艺很难整合至当前的太阳能电池制造程序中，且可能产生其他问题。举例而言，电化学工艺需要侵蚀性较强的化学品、昂贵的废料处理及图案化的额外步骤。因为基板相当脆弱，所以在电化学沉积工艺期间与通常十分薄的太阳能电池基板进行电接触是有问题的。此外，由于金属倾向沉积于各处而非沉积于期望的基板表面位置，薄膜沉积技术的良率较低。这些铜沉积技术常常比丝网印刷及使沉积铜图案化所需要的额外步骤更昂贵。因为这些工艺亦完全不同于当前生产实践，所以这些工艺不易整合至当前生产线中。

因此，需要改良的铜触点结构、铜金属化材料及形成用于太阳能电池元件的铜触点结构的方法。

发明内容

在本发明的一个实施例中，铜金属化胶包括有机基质、有机基质内的玻璃料及有机基质内的金属粉末，所述金属粉末包含封胶含铜粒子，其中所述封胶含铜粒子各自进一步包括含铜粒子及至少一个涂层，所述至少一个涂层围绕所述含铜粒子。

在另一实施例中，铜金属化墨包括溶剂、添加剂及金属粉末，所述金属粉末包含封胶含铜粒子，其中所述封胶含铜粒子各自进一步包括含铜粒子及至少一个涂层，所述至少一个涂层围绕所述含铜粒子。

在另一实施例中，太阳能电池包括基板及基板的前表面的一部分上的前触点结构，所述基板包含掺杂半导体材料，其中所述前触点结构包括铜层，所述铜层包含烧结的封胶含铜粒子，其中所述封胶含铜粒子中的至少一些进一步包括含铜粒子及至少一个涂层，所述至少一个涂层围绕所述含铜粒子。

在另一实施例中，一种用于在太阳能电池上形成触点结构的方法包括以下步骤：将铜金属化胶沉积于基板上，所述基板包含掺杂半导体材料；以及对所述铜金属化胶加热以形成铜层。所述铜金属化胶包括有机基质、有机基质内的玻璃料及有机基质内的金属粉末，所述金属粉末包含封胶含铜粒子，其中所述封胶含铜粒子中的至少一些进一步包括含铜粒子及至少一个涂层，所述至少一个涂层围绕所述含铜粒子。

在另一实施例中，一种用于在太阳能电池上形成触点结构的方法包含以下步骤：将接触层沉积于基板的表面上，所述基板包含掺杂半导体材料；将金属化阻障层沉积于所述接触层上；将铜层沉积于所述金属化阻障层上，所述铜层包含封胶含铜粒子；将氧化阻障层沉积于所述铜层上；以及对所述接触层、金属化阻障层、铜层及氧化阻障层加热，以烧结所述层且与基板形成欧姆接触，其中使用喷墨沉积工艺来执行所述沉积工艺。