[实用新型]太阳能电池有效

专利信息
申请号: 201420334601.1 申请日: 2014-06-20
公开(公告)号: CN204441302U 公开(公告)日: 2015-07-01
发明(设计)人: 布莱恩·E·哈丁;斯蒂芬·T·康诺;詹姆斯·兰迪·格罗夫斯;克雷格·H·彼得斯 申请(专利权)人: 普兰特公司
主分类号: H01L31/05 分类号: H01L31/05
代理公司: 北京安信方达知识产权代理有限公司 11262 代理人: 张瑞;郑霞
地址: 美国加利*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 太阳能电池
【说明书】:

相关申请的交叉引用

本申请涉及2013年6月20日提交的美国临时专利申请61/837,575、2013年9月23日提交的美国临时专利申请61/881,394、2013年4月29日提交的美国临时专利申请61/986,020、2013年4月29日提交的美国临时专利申请61/986,025及2013年6月12日提交的美国临时专利申请62/011,496,这些专利申请全部以引用的方式结合于此。

有关政府支持的声明

在此描述并要求的实用新型是部分地利用了由国家科学基金会(National Science Foundation)依据SBIR合同号IIP-1315284所提供的基金而作出。美国政府在本实用新型中享有某些权利。

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池,并且更具体地说,涉及了使用金属化焊膏(paste)和共烧工艺来形成电极的太阳能电池。本披露的实施例涉及了用于基于硅的太阳能电池的导电金属化焊膏和墨水。

背景技术

丝网可印刷金属化焊膏被用于制造与硅光伏(PV)电池的电接触并将PV电池连接在一起。这些电池是通过在金属化层与涂布焊料的Cu互联条之间形成电接触进行串联连接。在基于硅的PV电池中使用了三种主要的焊膏配制物:1)后侧铝焊膏、2)后侧银互联焊膏及3)前侧银焊膏。图1是一个示意图,示出了基于银的金属化焊膏100的一个实例。焊膏100具有银粒子110、玻璃粉120及混有溶剂的有机粘合剂130。由杜邦公司(DuPontTM)(PV505)和由贺立士公司(Heraeus)(SOL230H)制造的纯银、后部互联焊膏的实例含有以重量计45%-66%的导电粒子,并且被设计成减少银负载并在丝网印刷、干燥并且共烧之后所得厚度介于4与10μm之间。在一些实例中,这些银粒子是直径为1到3μm的银薄片与直径的大小分布在从100nm到5μm的范围内的银球的混合物。由杜邦公司(PV17x)和贺立士公司(SOL9235H)制造的纯银、前部金属化焊膏的实例含有以重量计超过90%的 导电粒子。此类前部金属化焊膏含有大小在介于300nm与5μm之间的范围内的球状银粒子。此类焊膏被配制用于印刷多条线,这些线具有高纵横比,紧密地压实以改善体积导电率并且与硅太阳能电池的发射极层形成欧姆接触。

在最广泛商业化的Si太阳能电池架构中,在>90%的背面上使用了铝焊膏以与p型Si形成欧姆接触,从而建立一个背表面场以改善PV性能。后侧银互联焊膏占据了未被铝焊膏涂布的区域,并且被用于促进与Si的较强粘附以及与涂有焊料的Cu互联条的可焊性,因为与铝焊膏直接地焊接是富有挑战的。前侧银焊膏被配制成穿透抗反射涂层以与前部n型硅形成欧姆接触。在硅PV电池加工期间,依次地丝网印刷每一焊膏层并且在低温(例如约150℃)下干燥。一旦印刷了这三个层,就在空气中将整个晶片共烧到超过750℃,保持约一秒,以形成欧姆接触并促进焊膏与硅的粘附。

归因于所需的Ag量和Ag的商品价格(在2014年接近$625/kg),使得基于硅的金属化焊膏自然地很昂贵。基于硅的金属化焊膏是Si PV模块的第二大材料花费,并且据估算,PV工业当前的用量是每年银总产量的超过5%。PV电池生产的持续、大量增加将使用越来越多的银,银可能变得惊人地昂贵,并且从长远来看是无法承受的。

实用新型内容

披露了一种核-壳型粒子。该粒子具有一个镍合金核以及包围该核的至少一个第一壳。该第一壳是由一种与该核不同的材料制成的。该第一壳可以包含以下各物中的一种或多种:锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)、镍合金及其组合。在一种布置中,该粒子核是纯镍。在另一种布置中,该粒子核是一种镍合金,该合金包含镍以及以下各物中的一种或多种:钴(Co)、铬(Cr)、锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)、锑(Sb)、硼(B)、磷(P)。

在本实用新型的一个实施例中,该第一壳包含一种Ni:B合金。该Ni:B合金可以具有以重量计超过1%的硼。该第一壳可以具有一种纳米结晶形态。该第一壳可以包含一种镍合金,该合金含有以重量计介于50%-100%之间的镍以及以重量计介于0%与50%之间的以下元素中的一种或多种:钴(Co)、铬(Cr)、锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)、锑(Sb)、硼(B)、磷(P)。

在一种布置中,该粒子具有一种球形的形状并且可以具有一种介于约300nm与3μm之间的平均直径。该第一壳可以具有一种介于0.005μm与1μm之间,或介于0.005μm与0.3μm之间,或介于0.005μm与0.1μm之间的厚度。

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