[发明专利]用于硅太阳能电池中正面金属化的厚膜浆料

说明书

公开了用于太阳能电池电极的正面金属化浆料，其由包含诸如镧和钇的稀土金属的玻璃熔块制备。由该金属化浆料制备的电极呈现出改进的粘附力、可靠性以及优异的电气性能。

技术领域

公开了用于在制造光伏装置的正面接触中使用的可丝网印刷的厚膜浆料，以及更具体地，公开了用于在要求细线正面接触的硅太阳能电池中使用的可丝网印刷的厚膜浆料。厚膜浆料包括银颗粒或其它的金属源，以及包含分散在有机介质中的镧和/或钇的铅-碲-铋-钨玻璃熔块。

背景技术

将太阳光转换成电的太阳能电池通常由半导体材料制成。传统的硅太阳能电池通常由大致p型基底硅(Si)的薄晶片制成，p型基底硅的薄晶片在正面或面向太阳的面上具有阴电极，并且在背面上具有阳电极。可替代地，可使用n型Si晶片，例如，使用硼发射极在正面中进行掺杂调整成p型，p-n结可通过将磷(P)从合适的磷源扩散到p型Si晶片中来制造。抗反射涂层(ARC)一般涂覆在太阳能电池的正面之上以防止太阳光的反射损失。ARC可以是通过等离子增强化学气相沉积而沉积的氮化硅层。照射在半导体上的适当波长的辐射用作为外部能量的源，以在太阳能电池的基底中产生电子空穴对。由于p-n结处的电势差，空穴和电子以相反的方向移动跨过该结以产生电流。电流由涂覆至硅半导体表面的导电格栅/金属接触收集并被引导至外部电路。

通常，对于Si太阳能电池金属化涂覆，使用厚膜浆料来形成导电格栅或金属接触。厚膜浆料可包括导电金属、玻璃熔块、有机载体和改性剂的悬浊液。银是用于正面接触浆料的最常用的导电填料。玻璃熔块用于在热处理之后将功能/导电相结合至硅片。玻璃熔块还蚀刻通过抗反射层和钝化层以提供太阳能电池的银格栅与硅表面之间的欧姆接触。载体是用作为流变载子以控制浆料的流动和可印刷性的有机系统。有机载体由树脂、溶剂和添加剂组成。金属化浆料的属性，特别是正面银浆料的属性对实现高效太阳能电池很重要。因此，银金属化浆料的质量和性能影响太阳能系统的经济性。当前用于大多数太阳能电池的丝网印刷技术正进一步发展成用于印刷细线导电格栅，从而减小银消耗并且因此减小成本，减小阴影并且因此增大电流密度，以及提高光伏模块的性能。

为了维持对于时间的高效率，重要的是，太阳能电池金属化的拉拔强度和粘附力是鲁棒的。实现对用于厚膜丝网印刷金属化的轻掺杂的高方阻Si发射极的低比接触电阻(约100Ω/sq或更大)取决于未完全理解的相互关联的因素的量。由于将用作为高温粘合剂的玻璃熔块的重量百分数增大以提高粘附强度，导体的接触电阻也增大而导致用于太阳能电池的填充系数(FF)和转换效率的相伴降低，所以要实现高拉拔强度也是具有挑战性的。此外，增大诸如氧化铅的主玻璃网络形成体中的一个的量将降低p-n结的质量，这会减小转换效率。增大印刷的金属化浆料的量以增大烧制的导体的最终拉拔强度也是不期望的，因为材料成本增加。

包含使用诸如在美国申请公布号2015/0364622中公开的各种金属氧化物形成的玻璃熔块的银金属化浆料与由没有金属氧化物熔块的浆料制备的导体相比，没有表现出改进的电性能。

为了提供用于制造高效光伏电池的经济过程，需要这样的厚膜金属化浆料，该厚膜金属化浆料可丝网印刷以提供具有小特征尺寸和具有可印刷性分辨率高纵横比的导电格栅，并且对半导体基板以及在接触界面处的银块和玻璃之间呈现低电阻率、高粘附强度，以及优异的可焊接性。烧制的丝网印刷金属化还应呈现低比接触电阻、优异的结理想因子和高填充系数(FF)。

发明内容

根据本发明，合成物包括银颗粒、气相法二氧化硅和玻璃熔块，其中，玻璃熔块包括稀土氧化物，该稀土氧化物包括氧化镧La₂O₃、氧化钇Y₂O₃或它们的组合。

根据本发明，太阳能电池包括由根据本发明的合成物制备的电极。