[发明专利]用于硅太阳能电池的导体浆料和栅极

说明书

发明领域

本发明涉及用于太阳能电池的导体浆料，更具体地讲涉及用于形成硅太阳能电池中的栅极的导电浆料。

发明背景

由于用于太阳能电池的电极浆料需要具有低电阻以有利于提高效率，因此银浆被广泛用于硅太阳能电池中使用的电极浆料。

在两面都形成电极的硅太阳能电池的情况下，受光面浆料通常包含银、粘合剂、玻璃料和溶剂形式的导电颗粒作为基本组分(参见例如未审查的日本专利申请2006-295197)。银通常用作太阳能电池中栅极的金属粉末。在未审查的日本专利申请2006-295197中，导电颗粒的实例包括选自铜、金、银、钯、铂和铜、金、银、钯与铂的合金以及它们的混合物的金属颗粒。

制备太阳能电池电极的一般方法为：a)将太阳能电池浆料印刷在基板的某些位置上，以及b)在焙烧炉中焙烧太阳能电池浆料。当使用丝网印刷工艺时，通常在750至800℃的峰值温度下用带式红外炉焙烧基板为晶体硅的太阳能电池电极。

为了提高太阳能电池的生产效率，期望在大型焙烧炉中同时焙烧若干个太阳能电池。然而，焙烧炉中会发生一定程度的温度变化，这对太阳能电池的转换效率具有不利影响。当电极浆料用于陶瓷基板时，焙烧温度的变化程度仅对线路电阻有轻微影响。然而，在太阳能电池中，该变化是与转换效率直接相关的要素，它是涉及太阳能电池质量的关键因素，即使微小的减少也是受欢迎的。

当使用目前可得的电极浆料时，焙烧条件存在约30℃的变化。就转换效率而言，这被认为是合适的。超出该温度范围，转换效率会陡然下降。太阳能电池的转换效率取决于焙烧温度范围的一个原因是，在特定温度范围内电极与太阳能电池基板之间可产生良好的电连接，但在合适的焙烧温度范围之外进行焙烧时不会获得这种良好的连接。使用大型焙烧炉时，需要较窄的温度范围，这导致较低的产量。对于大型焙烧装置和使用小型焙烧炉的情况而言，都期望采用较宽范围的合适焙烧温度。

发明概述

本发明扩大了晶硅太阳能电池中的栅极的焙烧温度范围。在本发明中，除了使用银，还添加了作为金属导体的特定金属。这些特定金属可以金属颗粒、合金颗粒或电镀涂层等形式使用。

在本发明中，加入特定金属可以扩大焙烧温度范围，在该温度范围内可获得电极与太阳能电池基板之间的良好电连接。因此与过去相比，能够在更宽的焙烧温度范围内获得具有高转换效率的太阳能电池。

具体地讲，本发明是用于太阳能电池中的栅极的导体浆料，其包含导电组分、玻璃料和树脂粘合剂，其中导电组分选自(i)银颗粒和选自钯、铱、铂、钌、钛和钴的金属颗粒，(ii)包含银和选自钯、铱、铂、钌、钛和钴的金属的合金颗粒，以及(iii)银颗粒和芯-壳颗粒，在所述芯-壳颗粒中，将选自钯、铱、铂、钌、钛和钴的金属涂覆在银或铜的表面上。

本发明还涉及使用上述浆料制备太阳能电池电极的方法，以及用该浆料制成的太阳能电池电极。

本发明的浆料可以在较宽的温度范围内使用，适于在大型焙烧炉中进行大批量生产。

附图简述

图1示出了本发明太阳能电池元件的横截面结构；

图2示出了与本发明有关的电极层构型的实例，其中图2(a)为受光面(表面)，图2(b)为非受光面(背面)；以及

图3示意性地示出了实例中制备的背面上为铝电极7、表面上为栅极8的构型。

发明详述

本发明为用于太阳能电池中的栅极的导体浆料，其包含如下文所述的(A)导电组分，(B)玻璃料，和(C)树脂粘合剂。

(A)导电组分

在本发明中，以下物质可以用作导电组分：(i)银颗粒与特定金属颗粒的混合物，(ii)银和特定金属的合金颗粒，或(iii)表面涂覆有银和特定金属的金属颗粒。

确定使用哪种形式要考虑到导电性、可用性、稳定性、成本等。银是金属中具有较低电阻的金属，出于低导体电阻方面的考虑，添加的金属粉末的绝对量应优选地较少。在浆料中添加合金粉末或涂层粉末有望实现较低的电阻和较好的电接触。

组合使用银颗粒和特定金属颗粒的实施方案如下文所述。