[发明专利]单组分、低温固化型聚合物组合物及相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电热固化型聚合物组合物。该组合物广泛用于形成太阳能电池、特别是用在太阳能电池中的电触头。

背景技术

用于制造基于单晶硅的光伏电池的银浆需要高温加工。在大于700℃的烧结温度下，Ag电极可以以较低的接触阻抗形成在单晶硅片上。然而，对于Si:H基太阳能电池，其加工温度不能超过250℃，以避免这类太阳能电池中的热敏材料劣化。因此，需要改进组合物和方法以在低于250℃的温度下形成银电极。

烧结操作消耗相对大量的能量。在很多情况下，由于所需的时间周期通常很长，烧结构成了对太阳能电池制造的主要限制。因此，提供可在低于250℃的温度下在相对较短的时间周期内热固化的导电组合物将是有利的。

发明内容

本发明的组合物、触头和方法解决了先前已知的组合物、由其形成的电触头、以及相关方法的难点和不足。

在一个方面，本发明提供了一种单组分、低温热固型聚合物组合物，其包含约5％至约25％的至少一种脂环族环氧树脂、约0.05％至约1％的主催化剂、约0.5％至约10％的封端异氰酸酯、约0％至约0.5％的助催化剂、约0％至约4％的一种或多种低粘度稀释剂、约0％至约15％的一种或多种增韧剂、以及约40％至约90％的导电填料。

在另一方面，本发明提供了一种用于形成太阳能电池用电触头的方法。该方法包括提供一种单组分、低温热固型聚合物组合物，该组合物包含约5％至约25％的至少一种脂环族环氧树脂、约0.05％至约1％的主催化剂、约0.5％至约10％的封端异氰酸酯、约0％至约0.5％的助催化剂、约0％至约4％的一种或多种低粘度稀释剂、约0％至约15％的一种或多种增韧剂、以及约40％至约90％的导电填料。该方法还包括将有效量的该组合物沉积至基材上。以及，该方法进一步包括将该组合物加热至约70℃至约250℃并保持约1分钟至约10分钟，以由此形成电触头。

在又一方面，本发明提供了一种导电触头，其由在烧结前包含约5％至约25％的至少一种脂环族环氧树脂、约0.05％至约1％的主催化剂、约0.5％至约10％的封端异氰酸酯、约0％至约0.5％的助催化剂、约0％至约4％的至少一种低粘度稀释剂、约0％至约15％的至少一种增韧剂、以及约40％至约90％的导电填料的组合物形成。

将意识到，本发明能够具有其它的并且不同的实施方式，并且能够在各个方面对其多个细节进行修改而全部不背离本发明。由此，说明书将被视作实施例性的而非限制性的。

具体实施方式

本发明提供了一种单组分、低温热固型浆料组合物，其包含例如银片的导电填料、脂环族环氧树脂、阳离子固化剂、以及封端异氰酸酯，其可在短时间内在低温下固化从而提供一种具有良好导电性能的聚合物组合物。

本发明还提供了一种导电电极，其在低于250℃的温度下通过使用优选实施方式的浆料形成。所述电极优选为银电极或银基电极。该浆料可在高于70℃、但低于250℃的温度下在10分钟或更少的时间、如约2分钟内热固化。

本发明还提供了所提及组合物的各种使用方法。特别是，本发明提供了通过对所提及组合物进行特定烧结操作来形成电触头的方法。

优选实施方式浆料可广泛用于多个领域，并主要用于形成薄膜太阳能电池。这些浆料尤其适用于形成Si:H基太阳能电池。除了薄膜太阳能电池，本发明还可用于其他热敏基材表面。

优选实施方式的组合物显示出了下列特性中的全部或大部分：a)分散性良好，b)导电性良好，c)在低于250℃的温度下在小于10分钟以内快速固化，d)室温下储存期长，以及e)对钎料薄带具有良好的粘合力。特定的有竞争力的材料可能具有所有这些期望特性中的少数而不是多数或者全部。

如同所提及的，电触头、电极、或者导体(通常在此将其统称为“触头”)显示出良好的导电性。重申一点，由在此所述的组合物形成的电触头具有相对较低的电阻抗值。优选的，按照本文所述形成的电触头具有小于0.01Ω·cm、优选小于0.001Ω·cm、并且最优选小于0.0008Ω.cm的电阻。