[发明专利]铝膏组合物及使用所述组合物的太阳能电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝膏组合物及利用所述组合物的太阳能电池组件，特别涉及在硅晶太阳能电池组件的硅半导体基材背面上形成电极或导线所用的铝膏组合物，以及利用所述组合物的太阳能电池组件。

背景技术

由于能源短缺、温室效应等环保问题日益严重，目前各国已积极研发各种可能替代能源，尤其以太阳能发电最受各界重视。图1即太阳能电池组件的剖面构造示意图，其在于p型硅半导体基材1上先行将表面制作成金字塔型的粗化表面以减少光线反射(为简化图式，图1未显示粗化表面)，再将磷或类似物质以热扩散方式于p型硅半导体基材1的受光面侧形成反向导电性类型的n型掺杂层(doping layer)2，并形成p-n结(junction)。随后再于n型掺杂层2上形成减反射层3与电极4。可藉由等离子体化学气相沉积等方法于n型掺杂层2上形成氮化硅(silicon nitride)膜作为减反射层3，再于减反射层3上以丝网印刷方式涂布含有银粉末的银导电胶随后进行烘烤干燥及烧结的程序形成正面电极4。在烧结过程中，用以形成正面电极4的导电胶可烧结并渗透至n型掺杂层2上。p型硅半导体基材1的背面侧则使用含有铝粉末的铝导电胶以印刷方式形成铝背面电极层5，随后进行干燥烘烤的程序，再于高温下进行烧成。烧成过程中，铝原子扩散至p型硅半导体基材1中，于铝背面电极层5与p型硅半导体基材1之间形成呈合金状态的Al-Si合金层6及含有高浓度的铝掺杂剂的p+层7。p+层7通常称为背电场(Back Surface Field；BSF)层，其可防止电子空穴再结合，有助于提升太阳能电池组件的能量转换效率。此外，为了能将多个太阳能电池组件相互串连形成模块，可藉由丝网印刷方式于铝背面电极层5上印刷一种银铝导电胶，经烧结后形成导线8。

背面电极的形成，可为先行印刷银铝导电胶且使其干燥，再印刷铝导电胶使其干燥，再对两种导电胶进行烘烤；亦可为先行印刷铝导电胶且使其干燥，再印刷银铝导电胶，再对两种导电胶进行干燥烘烤。

铝导电胶的性质对太阳能电池组件的稳定性有很大的影响。若铝导电胶于基材表面润湿性差，则会导致铝导电胶与硅半导体基材之间的附着力不佳的问题，此外，铝导电胶与硅半导体基材之间的热膨胀系数差异太大，则会造成太阳能电池组件易有翘曲的问题、再者铝硅的反应速率不同也可能造成铝珠或铝泡产生等问题，上述问题严重时甚至会导致破片。而铝导电胶与银铝导电胶之间的粘着力不佳时，则会在其重叠处产生剥落，严重时会影响后续多个太阳能电池组件藉由银铝导电胶相互串连形成模块的制程。

目前所知改善上述问题的方法，如TW 200713334、TW 200717838、CN 1487531A、CN 1981346A、CN 1877864A、CN 101555388A及CN101471389A等专利文献所述。

TW 200713334揭示一种铝膏组合物，用以抑制煅烧时内面电极层产生气泡或铝颗粒，其特征在于含有铝粉末、有机质载体及玻璃料。上述玻璃料占铝膏组合物0.1至8重量％，并含有占玻璃料总重5-75重量％的碱土金属氧化物。

TW 200717838揭示一种糊状组合物，其特征在于含有铝粉末、有机质载体与助粘剂。上述发明是利用含助粘剂的糊状组合物提高形成于硅半导体基板背面铝电极层的密接性。上述助粘剂占铝膏组合物的0.05至5重量％。

CN 1487531A揭示一种硅太阳电池的背面电极形成用导电浆，用以减少由烧结收缩引起的硅芯片翘曲，其特征在于含有铝粉末、玻璃熔块、有机展色料、以及对上述有机展色料难溶性或不溶性的粒子，上述粒子为有机化合物粒子或碳粒子中的至少一种。其中，玻璃熔块占导电浆的1至5重量％。

CN 1981346A揭示一种糊组合物，用以在降低玻璃粉含量或不使用玻璃粉的情况下，得以维持作为太阳能电池组件被面电极所欲达到的功能，同时可以强化铝电极层与硅半导体基板的结合。其特征在于含有铝粉末、有机载体及金属醇盐。其中提到的玻璃粉占组合物的重量小于5重量％。

CN 1877864A揭示一种浆料组成，具有导电性能佳、光电转换效率高、硅片烧结后弯曲小、不起珠、不起泡等特点，其特征在于上述浆料由70-80wt％的铝粉、15-30wt％的改性有机粘合剂、含铟、镓或钽40-60wt％的无机粘合剂玻璃金属粉1-10wt％组成。