[发明专利]用于硅太阳能电池的金属化浆料中的含卤化物玻璃

说明书

一般而言，本发明涉及一种膏，其包含：i)银粒子；ii)微粒状铅‑硅酸盐玻璃，其包含iia)至少一种硅氧化物；iib)至少一种铅氧化物；iic)至少一种氯化物；iid)任选地至少一种与组分iia)和iib)不同的其它氧化物；iii)有机媒剂。本发明还涉及一种太阳能电池前体，一种用于制备太阳能电池的方法，一种可通过这种方法获得的太阳能电池，一种包含此类太阳能电池的模块以及微粒状铅‑硅酸盐玻璃作为可用于形成电极的银膏中的组分的用途。

技术领域

一般而言，本发明涉及一种浆料，一种太阳能电池前体，一种用于制备太阳能电池的方法，一种可通过这种方法获得的太阳能电池，一种包含此类太阳能电池的模块以及微粒状铅-硅酸盐玻璃作为可用于形成电极的银浆料中的组分的用途。

背景技术

太阳能电池是使用光伏效应将光能转换为电能的装置。太阳能是一种极具吸引力的绿色能源，因为其具有可持续性，且只生产无污染的副产物。因此，目前正在进行大量研究以开发效率提高的太阳能电池，同时不断降低材料和制造成本。当光照射太阳能电池时，一部分入射光被表面反射，其余部分透射到太阳能电池中。透射的光子被太阳能电池吸收，太阳能电池通常由半导体材料，如通常适当掺杂的硅制成。所吸收的光子能量激发半导体材料的电子，产生电子-空穴对。然后，这些电子-空穴对被p-n结分开，并被太阳能电池表面上的导电电极收集。图1显示了简单太阳能电池的最低限度的构造。

太阳能电池极通常基于硅，通常呈Si晶片的形式。这里，p-n结通常通过以下方式制备：通过提供n型掺杂Si衬底并在一个面上施加p型掺杂层或通过提供p型掺杂Si衬底并在一个面上施加n型掺杂层，在这两种情况下都得到一个所谓的p-n结。具有施加的掺杂剂层的面通常充当电池的正面，具有初始掺杂剂的Si的相对侧充当背面。n型和p型太阳能电池都是可能的并且已在工业上加以利用。被设计成用于利用入射在两个面上的光的电池也是可能的，但是对其用途的利用不太广泛。

为了允许太阳能电池的正面上的入射光进入并被吸收，正面电极通常以分别称为“细栅线”和“主栅线”的两组垂直线的形式布置。细栅线与正面形成电接触，并且主栅线连接这些细栅线以允许电荷有效地被引出到外部电路。这种细栅线和主栅线的布置通常以金属化浆料的形式施加，所述金属化浆料经过烧制以产生固体电极主体。背面电极通常也以金属化浆料的形式施加，然后经过烧制以得到固体电极主体。

目前市售的用于硅太阳能电池的金属化浆料由银粉、有机媒剂以及铅-碲玻璃或铅-硅酸盐玻璃与金属氧化物添加剂的组合组成，其能够在Si晶片与固体电极主体之间形成电接触。这些浆料在最优烧制温度和Si晶片的掺杂水平方面受到限制。烧制的最优温度是约800℃，而Si晶片的薄层电阻不应超过130Ω/sq，以便实现低接触电阻。

由于目前可用的正面侧浆料的限制，太阳能电池的所有其它组件(如Al浆料或钝化层)都经过发展以满足这些要求。例如，n型电池的制造并非被设计成用于实现尽可能最高的效率，而是为了满足方法中使用的所有不同浆料和层的要求，以便实现良好的接触形成。在效率和方法要求的烧制温度之间总是需要权衡。因此，能够在较低烧制温度下接触Si晶片的金属化浆料将具有提高电池效率的潜力，特别是对于如n型或PERC(PERC＝“钝化发射极背面电池”)的新电池概念。

WO 2013/105812 A1公开了一种玻璃料，其包含SiO₂、PbO和至少一种选自由Al₂O₃、ZrO₂、ZnO和Li₂O组成的群组的氧化物，以及这种玻璃料作为导电银浆料中的组分的用途。在这一现有技术文献的实例中，银浆料在施加到Si晶片上之后，在介于600℃到900℃的范围内的温度下烧制，以产生正表面电极。然而，WO 2013/105812 A1中公开的烧制银浆料所需的温度仍然太高，以致无法以足够的效率生产太阳能电池。此外，Si晶片的背表面涂有用于形成背面电极的铝浆料，而这种铝浆料必须在约800℃的温度下烧制。因此，用于正表面电极的银浆料和用于背面电极的铝浆料在烧制这些浆料所需的温度方面并不匹配。

发明内容