[发明专利]用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池

说明书

本发明为提供一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池，所述铝浆包含：大颗铝粉；有机载体，其包括溶剂及树脂或纤维素；其中，所述大颗铝粉的中位粒径(μm)与含氧量(％)的比值(中位粒径(μm)/含氧量(％))为10～15。本发明的一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池，可以减少因铝粉的出粉、铝珠、铝层对SiN_x保护层的附着及LBSF位置的空孔等问题的产生，进而提高局部背面场太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明为涉及一种铝浆，特别涉及一种包含具特定粒径与含氧量的比例的大颗铝粉的铝浆。本发明还涉及一种应用该铝浆的局部背面场太阳能电池。

背景技术

太阳能电池厂为了提升最佳的效率表现，在2013年起已经逐步导入局部背面场(local back surface field,LBSF)的技术。此技术的操作方式为射极钝化及背电极(Passivated Emitter and Rear Contact,PERC)。其作法为使用原子层沉积(ALD，AtomicLayer Deposition)法或化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)法将SiOx、TiOx、AlOx沉积在硅芯片电池片上作为背钝化层，再以CVD制程将SiNx沉积形成保护层(capping layer)。钝化层在局部背面场太阳能电池的主要功能在于修复硅芯片表面的缺陷。因为，在硅芯片切割与加工处理过程中，会产生非晶相(amorphous)的硅，而非晶相的硅会存在较多的悬空键(dangling bond)。这些位于硅芯片边缘的悬空键会使硅芯片受光后所产生的载子(carrier)被中和掉，进而减少载子寿命(carrier life time)并降低电性。局部背面场太阳能电池则会因为钝化层的功能而使开路电压(open circuit voltage,Voc)与短路电流(short circuit current,Isc)而提升，并能够使光电转换效率明显增加。然而，因为钝化层只提供有限的铝-硅接触，故会使串联电阻(Rs)较高而降低填充因子(fill factor,FF)。

PERC铝浆的开发便针对具有背钝化层的硅基太阳能电池而衍生。局部背面场太阳能电池与过去常规或传统太阳能电池相比，主要差异在于传统硅基太阳能电池用的铝浆为以网印方式印刷在硅芯片背面，其铝层为直接与硅芯片接触并烧结后形成全面的背面场(BSF)；然而，在局部背面场太阳能电池中，铝层大部分(95％)覆盖在SiNx的保护层上，仅留下有限的雷射开孔面积以使铝能与硅直接接触，进而在经过烧结后，形成局部背面场(LBSF)。

LBSF技术面临一个主要的技术问题是：铝层要在SiNx的保护层上产生附着，即可能对钝化层产生破坏。若钝化层遭受破坏，则局部背面场太阳能电池变得无法维持较高的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、电性及转换效率。其次，因为铝层与硅芯片的接触仅通过雷射开孔的有限的面积，在适量玻璃粉(1.0～5.0重量％，占铝浆总重量)的作用下，在铝浆的配方中，铝粉本身的粒径大小及铝粉表面氧化铝层的厚度，便会成为影响铝-硅的共烧过程中是否产生损害局部背面场太阳能电池质量的出粉(powder issue)、铝珠(bead)及局部背面场(LBSF)位置导致空孔(void)问题的关键。

然而，就现今的涉及具有背钝化层的硅基太阳能电池而言，皆专注在玻璃粉于铝浆配方的应用上，进而控制铝层对于局部背面场太阳能电池的背钝化层(SiOx,TiOx,orAlOx/SiNx)的侵蚀与附着能力。由此可知，现有技术皆忽略铝浆中含量超过60重量％以上铝粉在烧结过程中即对局部背面场太阳能电池整体的质量特性与可靠度所产生的影响，更未针对上述技术问题有所教示或建议。举例来说，有人提出一种铝浆，其为包含60～87重量％的铝粉及高含铅量的玻璃粉，并利用氧化铅(PbO)易熔解易反应的特性，强化铝浆与保护层的附着力；然而，在现有技术中，并未探讨铝浆中含量超过60重量％以上铝粉在与硅的烧结过程中，所产生的出粉、铝珠、铝层对SiNx保护层的附着及局部背面场位置导致空孔等问题对局部背面场太阳能电池整体的质量特性与可靠度所造成的影响。