[发明专利]用于太阳能电池触点的导电厚膜膏

说明书

技术领域

本发明涉及用于太阳能面板技术中的导电膏(electroconductive paste)。具体地，一方面，本发明涉及一种用于导电膏的无机反应体系。本发明的另一方面涉及一种导电膏组合物，其包含导电金属组分、无机反应体系和有机载体。本发明的另一方面涉及通过将导电膏施加到硅片而制造的太阳能电池，导电膏包含导电金属、无机反应体系和有机载体。本发明的又一方面涉及使用通过将导电膏施加到硅片而制造的太阳能电池组装成的太阳能电池模块，其中导电膏包含导电金属、无机反应体系和有机载体。

背景技术

太阳能电池是利用光电效应将光能转换为电能的装置。太阳能是备受关注的绿色能源，因为它可持续且仅产生无污染副产物。因此，现在大量研究致力于开发具有增强效率的太阳能电池，并且不断降低材料和制造成本。当光射中太阳能电池时，部分入射光被表面反射，其余的光被透射到太阳能电池中。透射的光/光子被太阳能电池吸收，太阳能电池通常由半导体材料制成，例如硅。被吸收的光子能量从半导体材料的原子激发出电子，产生电子空穴对。然后，这些电子空穴对被p-n结分开，并由施加在太阳能电池表面上的导电电极收集。

最常见的太阳能电池是基于硅的电池，更具体地，基于通过将掺杂剂扩散层施加到硅基底上而由硅制造的p-n结，其与两个电接触层或电极连接。在p型半导体中，掺杂原子被添加到半导体中，以便增加自由电荷载体(正空穴)的数量。实质上，掺杂材料将微弱结合的外部电子从半导体原子中移除。p型掺杂的目的是产生大量的空穴。在硅的情况下，三价原子被替换到晶格中。p型半导体的一个例子是掺杂硼或铝的硅。太阳能电池还可以由n型半导体制成。在n型半导体中，掺杂原子提供了额外的电子到主基底，产生了过量的负电子电荷载体。掺杂原子，供体，通常比一种类型的主原子多一个价电子。最常见的例子是含四个价电子的IV族固体(硅、锗、锡)被含五个松散结合的价电子的V族元素(磷、砷、锑)原子取代。n型半导体的一个例子是掺杂磷的硅。

为了使太阳能电池反射的阳光最小化，将抗反射涂层(ARC)，例如氮化硅(SiN_X)、二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)或氧化钛(TiO₂)施加到n型或p型扩散层，以增加吸收到太阳能电池中的光的量。ARC通常为非导电的，并且也可以使得硅基底的表面钝化。

对于硅太阳能电池的金属化工艺，通常首先在硅基底上施加一个背部触点。典型的工艺包括施加背部银膏或银/铝膏以形成焊垫，随后向基底的整个背部施加铝膏。第二步，使用导电膏，可将金属触点丝网印刷到正面的抗反射层上(在背部膏干燥之后)以用作前电极。位于该电池前面或正面即光线进入的那侧上的电接触层通常以由“指线(finger line)”和“母线(bus bars)”构成的网格图案存在，而不是一整层，因为金属网格材料通常不透光。接着，具有印刷的正面和背面膏的硅基底在大约700-975℃的温度被烧制。在烧制之后，正面膏蚀刻穿过ARC层，在网格触点和半导体之间形成电接触，并且将金属膏转化为在太阳能电池受光表面上的金属电极。背面膏通常与正面膏同时烧制，并且与硅基底背面形成电接触。由此形成的金属电极使电流从连接在太阳能面板中的太阳能电池流入和流出。

为了组装太阳能模块，多个太阳能电池可串联和/或并联连接，并优选将第一块电池和最后一块电池的电极端部连接到输出线路。太阳能电池通常封装在透明热塑性树脂内，例如硅橡胶或乙烯-乙酸乙烯酯。在封装的透明热塑性树脂正表面放置有透明玻璃板。在封装的透明热塑性树脂下面放置背部保护材料，例如具有良好机械性能和良好耐候性的涂覆有聚氟乙烯膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯板。这些层状材料可以在合适的真空炉中加热以除去空气，然后通过加热和压制集成为一体。此外，由于太阳能电池通常在室外空气中暴露较长时间，所以希望用由铝或类似材料构成的框架材料覆盖太阳能电池外周。