[发明专利]制备MWT太阳能电池电极中的包含含钒化合物的导电浆料

说明书

发明领域

本发明涉及一种制备太阳能电池中的电极，特别是制备MWT太阳能电池中的电极，特别是制备该类太阳能电池中的金属穿孔卷绕(metalwrapthrough)或插入式(plug)电极且包含含钒化合物的导电浆料。特别地，本发明涉及一种太阳能电池前体、一种制备太阳能电池的方法、一种太阳能电池和一种包含太阳能电池的组件。

发明背景

太阳能电池是利用光伏效应将光能转化成电力的装置。太阳能是有吸引力的绿色能源，因为其可持续且仅产生非污染性副产物。因此，目前已进行了大量研究以开发具有提高的效率，同时持续降低材料和生产成本的太阳能电池。当光照在太阳能电池上时，一部分入射光被表面反射，而剩余部分传递至太阳能电池中。传递的光子被太阳能电池吸收，太阳能电池通常由半导电材料制成，例如通常被适当掺杂的硅。吸收光子的能量激发半导电材料的电子，从而产生电子-空穴对。然后，这些电子-空穴对被p-n结分离且被太阳能电池表面上的导电电极收集。图2显示了简单太阳能电池的最小结构。

太阳能电池非常普遍地基于硅(通常呈Si晶片形式)。此处，p-n结通常通过提供n型掺杂的Si衬底并在一个面上施加p型掺杂层，或者通过提供p型掺杂的Si衬底并在一个面上施加n型掺杂层而制备，从而在两种情况下均获得所谓的p-n结。具有所施加的掺杂剂层的面通常作为电池的正面，具有初始掺杂剂的Si相对侧作为背面。n型和p型太阳能电池都是可能的，且已工业开发。设计成在两面上均利用入射光的电池也是可能的，但其应用并不广泛。

为了使太阳能电池正面上的入射光进入并吸收，正面电极通常设置成两组垂直的直线，分别称为“栅线(finger)”和“汇流条”。栅线形成与正面的电接触，而汇流条将这些栅线连接，从而允许有效地将电荷提取到外部电路中。对栅线和汇流条的该设置而言，通常以导电浆料的形式施加，将其焙烧以形成固体电极体。背面电极通常也以导电浆料的形式施加，然后将其焙烧以获得固体电极体。

制备太阳能电池的另一种方法是借助正面电极的背接触而提高正面吸收的入射光比例。在所谓的MWT(“金属穿孔卷绕”)太阳能电池中，太阳能电池正面上的电极通过连接正面和背面且包含电极材料的通道与背面接触，这通常称为金属穿孔卷绕电极或插入式电极。

典型的导电浆料包含金属颗粒、无机反应体系和有机载体。

本领域需要具有改进的性能的太阳能电池，尤其是具有改进的性能的MWT太阳能电池。

发明简述

本发明通常基于如下目的：克服与太阳能电池有关，尤其是与金属穿孔卷绕太阳能电池有关，尤其是与金属穿孔卷绕电极的机械和电性能有关的现有技术中所遇到的至少一个问题。

更具体地，本发明进一步基于提供一种金属穿孔卷绕电极的目的，其显示出与MWT太阳能电池中通道的Si表面的低电接触，然而高物理粘合性，优选同时显示出太阳能电池的其他有利的电和物理性能。

对实现至少一个上述目的的贡献由构成本发明权利要求的主题类别作出。其他贡献由代表本发明具体实施方案的本发明从属权利要求的主题作出。

详细描述

对实现至少一个上述目的的贡献由一种太阳能电池前体作出，其至少包含如下作为前体部件：

i)具有至少一个孔的晶片，其中所述孔具有Si表面；

ii)由所述孔包含的导电浆料，其至少包含如下作为浆料成分：

a)金属颗粒；

b)无机反应体系；

c)有机载体；和

d)添加剂；

其中所述浆料中存在含钒化合物。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，所述含钒化合物的钒含量为约0.05-约12重量％，优选约0.05-约8重量％，更优选约1-约5重量％，基于浆料的总重量。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，所述无机反应体系以约0.1-约5重量％，优选0.3-3重量％，更优选0.5-2重量％存在于所述浆料中。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，所述含钒化合物为V₂O₅。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，所述无机反应体系为玻璃料。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，至少一个孔为连接晶片正面和背面的通道。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，至少一个孔中的Si表面包含至少一个p型掺杂的部分和至少一个n型掺杂的部分。

在本发明太阳能电池前体的一个实施方案中，所述金属颗粒为Ag颗粒。