[发明专利]玻璃料、导电浆料和导电浆料的用途

说明书

本发明涉及一种玻璃料，其为包含氧化碲和氧化铋作为主要组分的第一玻璃料及包含氧化碲和氧化铅作为主要组分的第二玻璃料的混合物，其中第一玻璃料和第二玻璃料的混合物包含40‑55重量％的氧化碲，15‑25重量％的氧化铅和5‑15重量％的氧化铋。本发明还涉及一种用于在半导体衬底上形成电极的导电浆料，该浆料包含85‑92重量％的导电金属，1.5‑3.5重量％的玻璃料和有机介质。导电浆料用于在太阳能电池的半导体衬底上形成导电栅线。

本发明涉及包含导电金属、玻璃料和有机介质的导电浆料。

导电油墨或浆料用于在硅太阳能电池或光伏电池的表面上形成电极，例如银栅线(gridline)和主栅线。光伏(“PV”)电池通过促进半导体价带中的带电载流子成为半导体导带而将太阳光转换成电。来自入射太阳光的光子与掺杂半导体材料的相互作用形成电子-空穴带电载流子。这些电子-空穴对带电载流子在由p-n半导体结产生的电场中迁移并被施加到半导体表面的电极收集，电流通过其流到外电路。

现代晶体硅太阳能电池通常涂覆有至少一个薄钝化层，以减少由硅晶片表面处的悬空键引起的电子-空穴复合。晶体太阳能电池通常还涂覆有抗反射涂层，以最大限度地减少反射光并促进光吸收。不幸的是，钝化层和抗反射涂层通常是电绝缘体，因此防止带电载流子(电子或空穴)从衬底转移到相应的电极。在施加导电浆料之前，太阳能电池通常被钝化层和/或抗反射涂层覆盖。导电浆料通常通过丝网印刷，胶版印刷，喷墨印刷，激光印刷或挤出而施加。上述钝化层可以是非晶的或晶体的。可以改变这些层的厚度和化学计量以调节性能。抗反射涂层通常包含氮化硅或氧化钛。这种抗反射涂层可以是非晶的的或晶体的。还可以改变这种涂层的厚度和化学计量以调节性能。这种抗反射涂层也可以部分氢化。非晶氢化氮化硅涂层也用作n型硅表面的钝化层。一些太阳能电池架构使用多个层来优化电池钝化和抗反射性能。这种“介电叠层(dielectric stack)”通常用于工业中，通常由在非常薄(<3nm)的AlO_x、SiO_x或SiC层上的a-Si_yN_x:H层组成。特别地，这种介电叠层通常用在p型硅表面的顶部，因为AlO_x、SiO_x和SiC提供这些类型的太阳能电池的优异钝化，而氮化硅则不然。

用于太阳能电池的电极最佳地提供低电阻，使得入射太阳光转换成可用电能的百分数最大化。转换成电的太阳光的量称为“效率”。电极的电阻率以及电极和硅晶片之间的接触电阻都对太阳能电池效率具有强烈影响。应尽量减小电阻率和接触电阻，以提高太阳能电池效率。

电极可以通过将不期望的污染物或缺陷引入硅中而降低太阳能电池的效率。这些缺陷是复合源并降低电池效率，从而减少电池可产生的电量。因此，通过使用不引入复合源的电极组合物改进电池的性能。

导电浆料用于形成电极，导电栅极或金属触点。例如US8,889,980中描述的导电浆料通常包含一种或多种玻璃料，导电物质如银颗粒和有机介质。在一些情况下，玻璃料可以是部分结晶的。为了形成电极，通过丝网印刷或其他适合的工艺将导电浆料以栅格线的图案或其他图案印刷到抗反射涂层上。然后烧结衬底，在此期间在栅格线和衬底之间进行电接触。通常，烧结在带式炉中在空气或含氧气氛中进行。通过调节烧结温度和时间可以优化这种电极浆料的性能。通常峰值烧结温度为600℃-950℃。通常，这种电池的烧结时间可在约30秒至几分钟之间变化。

如前所述，抗反射涂层增强了光吸收，但也起到了阻止带电载流子从衬底流到电极的绝缘体的作用。因此，在烧结周期期间，导电浆料应蚀刻至少部分抗反射涂层和任何钝化层的一部分，以形成具有低接触电阻的电极。为此，导电浆料包含至少一种玻璃料。玻璃料具有多种功能。首先，玻璃料有助于烧结金属颗粒，从而改进电极的导电性并使焊料连接成为可能。其次，玻璃料与抗反射涂层和钝化层相互作用，以减小形成的金属电极和衬底之间的接触电阻。第三，玻璃提供发展金属胶体的介质，其可以进一步增强带电载流子的收集。第四，玻璃提供对基底的粘附。第五，玻璃为电极提供一些额外的化学耐久性，例如防潮性。从US 7,736,546中已知，特别是含TeO₂的玻璃料可有效地用于制造在硅太阳能电池上的电极的浆料。