[发明专利]用于金属穿孔卷绕硅太阳能电池的导电金属浆料

说明书

技术领域

本发明涉及用于金属穿孔卷绕（MWT）硅太阳能电池的导电金属浆料以及利用所述导电金属浆料制成的相应的MWT硅太阳能电池。

背景技术

具有p型（p掺杂）硅基板的常规太阳能电池在其正面上具有n型扩散层形式的n型（n掺杂）发射器。这种常规的硅太阳能电池结构使用负极来接触电池的正面即光照面、以及在背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当产生电子-空穴对的外部能源。存在于p-n结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路传送电力的电流。大部分太阳能电池为已经金属化的硅片形式，即设有导电的金属电极。通常，正面金属化为所谓的H图案的形式，即网格阴极的形式，其包含细的平行指状线（收集器线）以及使指状线成直角相交的汇流条，而背面金属化是与银或银/铝汇流条或插片电连接的铝阳极。借助于这两种电极收集光电电流。

作为另外一种选择，具有n型硅基板的反向太阳能电池结构也是已知的。该电池在正面上具有带正极的正面p型硅表面（正面p型发射器），并且具有接触电池背面的负极。由于n掺杂硅中的电子重组速度降低，因此与具有p型硅基板的太阳能电池相比较，具有n型硅基板的太阳能电池（n型硅太阳能电池）理论上能够产生更高的效率增益。

如在常规硅太阳能电池的情况下，MWT硅太阳能电池可被制备成具有p型硅基板的MWT硅太阳能电池，或作为另外一种选择，制备成具有n型硅基板的MWT硅太阳能电池。如在常规的太阳能电池中，MWT太阳能电池的发射器通常由充当抗反射涂层（ARC）的介电钝化层覆盖。然而，MWT硅太阳能电池具有不同于常规太阳能电池的电池设计。常规太阳能电池的正面电极减少了可在太阳能电池的正面上获得的有效感光面积，从而降低了太阳能电池的性能。MWT太阳能电池具有在太阳能电池背面上的两个电极。这可通过例如利用激光钻孔形成小空穴来完成，所述小空穴在电池的正面和背面之间形成通路。

MWT硅太阳能电池的正面设有细的导电金属收集器线形式的正面金属化，所述收集器线按通常用于MWT硅太阳能电池的图案来布置，例如网格状或网状图案或者细平行指状线形式。收集器线由具有烧透能力的导电金属浆料施用。在干燥之后，将所述收集器线穿过正面介电钝化层烧透，从而与硅基板的正面产生接触。术语“具有烧透能力的金属浆料”表示以下金属浆料，该浆料在焙烧过程中蚀刻并且穿透（烧透）钝化层或ARC层，从而与硅基板的表面产生电接触。

空穴的内侧和（如果存在）空穴前边缘周围的窄边，即未覆盖有介电钝化层的扩散层，设有金属化，所述金属化以在空穴侧面上的导电金属层形式或以导电金属塞（完全填充有导电金属的空穴）形式。收集器线的端子与空穴的金属化重叠并且因此与之电连接。收集器线由具有烧透能力的导电金属浆料施用。所述空穴的金属化通常由导电金属浆料施用，然后被焙烧。所述空穴的金属化充当发射器触点并形成连接至发射器的背面电极或电连接充当连接至发射器的背面电极的其它金属沉淀物。

MWT硅太阳能电池的背面还具有直接连接至硅基板的电极。这些电极与空穴的金属化和发射器电极电绝缘。由这两种不同的背面电极（即连接至发射器的那些和连接至基板的那些）收集MWT硅太阳能电池的光电电流。

通常在带式炉中执行焙烧几分钟至几十分钟的时间，从而使硅片达到在550℃-900℃范围内的峰值温度。

由于发射器电极位于背面，从而减少了对可在太阳能电池的正面上获得的感光区域的遮蔽，因此改善了MWT太阳能电池的效率。此外，所述发射器电极可具有较大的尺寸，从而降低了欧姆损失并且所有电连接均在背面上进行。

当制备MWT太阳能电池时，需要产生金属化空穴的以下导电性浆料：（1）在收集器线和发射器电极之间具有足够低的串联电阻，（2）对空穴的侧面和太阳能电池背面上的硅具有良好的粘附性以及（3）具有足够高的并联电阻以防止电池的部分（即发射器和基板）之间的有害电连接。

发明内容

本发明涉及导电金属浆料，其包含：

(a)粒状导电金属，其选自银、铜、镍以及它们的混合物；

(b)含磷材料；

(c)玻璃料；以及

(d)有机载体，其中所述粒状导电金属、所述含磷化合物和所述玻璃料分散在所述有机载体中，并且其中所述含磷材料在550℃-900℃的温度下与所述玻璃料反应以形成绝缘玻璃。

这种导电金属浆料对提供MWT太阳能电池硅片中空穴的金属化是尤其有用的。这种金属化导致介于太阳能电池正面上的收集器线和背面上的发射器电极之间的金属导电通路。