[发明专利]使用导电胶作为电极的硅太阳能电池模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅太阳能电池模块，更特别地，涉及一种包括由导电胶形成的电极的硅太阳能电池模块。

背景技术

近年来，由于诸如化石燃料即将枯竭、由化石燃料的使用产生的二氧化碳排放引起全球变暖、核电站事故和由核废料造成放射性污染之类的严重问题，发展下一代清洁能源已经越来越重要。其中，太阳能发电系统使用无限的资源并且是半永久的，因此认可为下一代能源。当前用于太阳能发电的太阳能电池包括晶体硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、CdTe太阳能电池、CIGS太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和聚光太阳能电池。当前，硅太阳能电池因为它们的有保证的可靠性而占据绝大部分市场。然而，硅太阳能电池包括昂贵的硅基板和昂贵的银胶和铝胶。因此，为了降低硅太阳能电池的价格以实现市电同价(grid parity)，昂贵的材料需要由便宜的材料代替。

太阳能电池是一种根据光伏效应将太阳能光直接转换为电的半导体装置，在所述光伏效应中当光被施加至构成p-n结的半导体二极管时产生电子。在制造一般硅太阳能电池的方法中，五价元素热扩散至p型硅基板，以在硅基板的前表面上形成n型层，由此在硅基板中形成p-n结。在n型层上，沉积氮化硅膜以形成抗反射层。在硅基板上的抗反射层上的前电极一般由具有较窄宽度(70-100μm)的多个平行的指线(finger line)和垂直于指线并且具有较大宽度(1.5-2mm)的多个汇流条(bus bar)构成。前电极通过在高温下丝网印刷(screen printing)银胶形成。硅基板的后电极完全由铝胶覆盖。由于铝后电极的表面氧化的缘故，所以铝后电极可能与提供电池之间连接的金属带具有不良的电/机械接触。因为这个原因，铝/银胶被丝网印刷在后电极上以形成后电极汇流条。前电极胶和后电极胶在800℃的温度下煅烧。此时，前电极的银胶穿透抗反射层，以与n型层连接。

在单元硅太阳能电池中可获得的电压一般是1v或更低，这显著低于实际上有用的电平。因为这个原因，使用太阳能电池发电的硅太阳能电池模块包括串联和并联连接的多个太阳能电池，以便产生需要的电压和电流。如图1所示，一般硅太阳能电池模块通过以下步骤制造：由金属带将硅太阳能电池的前电极汇流条和后电极汇流条彼此连接，以制造硅太阳能电池阵列，使用包括EVA(乙烯醋酸乙烯酯)和PVB(聚乙烯醇缩丁醛)的封装树脂来封装该阵列；和将玻璃板层叠在前表面上，并且将背板层叠在阵列的后表面上。

用在硅太阳能电池的前电极和后电极汇流条中的银是昂贵的稀有金属。在近年来，银的价格近来迅速增加。由于这个原因，需要减少银的使用或者使用其他便宜材料来代替银。为了使用代替银的诸如铜或镍之类的便宜金属的胶形成前电极，用于前电极的金属胶应当满足以下要求：

1)金属胶的电阻和高温银胶的电阻一样低，使得金属胶不会降低太阳能电池的转换效率。

2)金属胶应当容易地焊接至提供电池之间连接的金属带，以便容易地与金属带电或机械连接。

3)因为太阳能电池模块可能露天使用20年或更长，所以当金属胶长时间在这个环境中使用时，它不应发生氧化腐蚀。

然而，目前使用的诸如铜或镍之类的便宜的金属胶在煅烧时会产生金属氧化膜。该氧化膜是非导电的，于是具有妨碍胶中的金属粒子之间和前、后电极汇流条与金属带之间的电或机械连接的问题。而且，因为金属粉末被树脂的聚合物围绕并且与树脂牢固粘合，所以不容易焊至金属带。特别地，当由铜粉末构成的金属胶长时间暴露至空气或湿气时，它可被氧化(腐蚀)，以致增加电极的电阻，由此降低太阳能电池模块的光转换效率。

在现有技术中，韩国专利特许公开No.2010-75661公开了一种用于太阳能电池装置的导电胶，所述导电胶包含导电粒子、有机粘合剂、溶剂、玻璃熔块、含有碱土金属的有机化合物以及低熔点金属或低熔点金属基化合物。根据以上专利公开的公开内容，碱土金属用作低熔点金属以防止当印刷、干燥和煅烧在半导体基板的表面上的导电胶时发生微裂或增加接触电阻。然而，以上专利公开没有描述指线和汇流线包括不同的成分。