[发明专利]导电组合物

说明书

技术领域

本发明设计一种导电组合物，尤其涉及一种用于太阳能电池的导电组合物及其制造方法。

背景技术

太阳能电池藉由半导体材料将太阳的辐射能转变为电能。太阳能电池的结构主要包括光电转化层，此光电转化层藉由P型半导体材料及N型半导体材料所形成的PN接面(PN junction)所构成。当太阳光照射到光电转化层之上时，此光电转化层吸收太阳光中与半导体材料相对应波段的光，使光能以产生电子－电洞的形式转变为电能，从而实现光电转换，并对外接于P型半导体材料层及N型半导体材料层的金属引线的负载供电。

太阳能电池是利用光伏效应，将太阳光能转换为电能的半导体组件，基本上任何半导体的二极管皆可将光能转换成电能。太阳能电池产生电能是基于光导效应与内部电场两因素。因此，选择太阳能电池的材料时，必须考虑其材料的光导效应及如何产生内部电场。

太阳能电池性能的高低主要以光电之间的转换效率来评断。而影响转换效率的因子包含太阳光强度、温度；材料的阻值与基质的质量、缺陷密度；PN接面的浓度、深度；表面对光反射率大小；金属电极线宽、线高、接触电阻。故而对各种影响因子须严密控制才得以制造出具有高转换效率的太阳电池。

转换效率与制作成本为现今制造太阳能电池的主要考虑因素。目前市场上的太阳能电池产品，以硅为原料的太阳能电池市占率为较大。依晶体结构分类，分别为单晶太阳能电池、复晶太阳能电池以及非晶型太阳能电池等三种。以转换效率而言，目前仍以单晶硅太阳能电池为较高，约为24％的转换效率，复晶硅则近似次之约为19％，非晶型硅则约为11％左右。使用其它化合物半导体来作为光电转换基板，例如III-V族的砷化镓(GaAs)，转换效率则可高达26％以上。

如何提高其能量转换效率、降低硅晶圆厚度，亦是太阳能电池技术发展的主轴。关于晶圆厚度问题，现有技术上可利用一种雷射烧结电极制程(Laser-Fired Contact，LFC)技术，除可让电池厚度降至37μm以下，其效率并可达20%。其步骤大略为：在太阳能电池的背表面上，利用蒸镀方式制作铝层与形成钝化层，经过雷射光打穿铝层以形成导电接点。雷射烧结方法可以有效地解决原先电能流失的问题，并且利用雷射烧结接点技术，不需要利用传统昂贵的微影、蚀刻技术于硅晶板背面的钝化层中形成洞图案，以容纳铝质电极。

此外，为了将太阳能电池所产生的电流导引出来成为可用的电能，半导体基材的两端还须形成金属电极来将电流导至外部的电流负载端。然而，基材受光面(即正面)的金属电极会挡住受光面而阻碍太阳光之吸收，故太阳能电池的正面金属电极面积越小越好，以增加太阳能电池的受光区域。故此，现今一般的金属电极主要是利用网印技术在太阳能电池的两正反面印制出网状电极结构。所谓的网印电极备制，即利用网印的方法，把导电金属浆料(如银胶)依照所设计的图形印刷在已经过掺杂的硅基材上，并在适当的烧结条件下将导电金属浆料中的有机溶剂挥发，使金属颗粒与表面的硅形成硅合金，形成硅材之间良好的欧姆接触，进而成为太阳能电池的正反面金属电极。但是，过细的电极网线易造成断线，或使其电阻升高而降低了太阳能电池的转换效率，故如何达到细线化又不降低电池整体的发电效率便为此领域的技术重点。一般而言，金属电极的膜厚约为10~25微米(um)，而正面金属的网线(finger line)宽度约为120~200um。以此类技术来制作太阳能电池电极有自动化、高产能及成本低之优点。而先前技术导电胶的成分易结成大团块，而不易穿过网版印刷的网孔或成网版破坏。

此外，就一般太阳能电池硅基材而言(即非受光面)，其背部电极结构包含了银电极部分(网线电极部分)与铝电极部分(及上述的背部电场部分)。目前一般业界作法是先在硅基材10的背面先用网印方式印上银电极11图形，之后于其上形成铝电极12层，如图1所示。由于铝的可焊性很差，无法以直接焊接方式将各太阳能电池模块连结，故一般业者会使用数条焊接带20焊在太阳能电池背部部分的银电极11区域上，使各发电模块间彼此电性连结整合。在图1结构中，银电极-硅基材接口30以及铝电极-硅基材接口50会于烧结过程中会形成共晶层而使其紧密接合。然而，银与铝之间不易形成共晶结构，其银电极-铝电极接口40处易发生剥离(peeling)现象，使得银电极与铝电极间产生裂隙让太阳能电池整体性能下降。故此，除了转换效率测试外，太阳能电池模块于制成后还须于背部进行焊接带10的拉力测试以及银电极-铝电极接口40的剥离(peeling)测试，以确保模块背部结构的稳固。