[发明专利]低银导电浆料

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池板技术中所利用的导电浆料组合物，特别是用于形成背侧焊盘的导电浆料组合物。具体地，在一个方面中，本发明是包括导电颗粒、有机载体和玻璃料的导电浆料组合物。导电颗粒优选地包括银粉和片状银粉，且玻璃料优选地具有0.01微米至3微米的粒度（d₉₀）。本发明的另一个方面是通过将本发明的导电浆料施加至硅片的背侧以形成焊盘而制作的太阳能电池。本发明还提供包括使太阳能电池电互连的太阳能电池板。根据另一个方面，本发明还提供一种制作太阳能电池的方法。

发明背景

太阳能电池是使用光伏效应将光能转换为电力的装置。太阳能是受关注的绿色能源，因为其是可持续的并且仅产生非污染性副产物。因此，目前有大量研究致力于开发具有更高效率的太阳能电池，同时持续降低材料和制造成本。

当光照射太阳能电池时，入射光的一部分被表面反射且其余部分被透射至太阳能电池中。透射光的光子被太阳能电池吸收，所述太阳能电池通常由半导体材料（诸如硅）制成。来自吸收光子的能量将从半导体材料的原子中激发其光子，产生电子空穴对。这些电子空穴对随后被p-n结分离并且被施加在太阳能电池表面上的导电电极收集。

最常见的太阳能电池是由硅制成的太阳能电池。具体地，通过将n型扩散层施加至与两个电接触层或电极耦接的p型硅衬底而由硅制成p-n结。在p型半导体中，掺杂原子被添加至半导体以增大自由载流子（正空穴）的数量。本质上，掺杂材料将弱约束的外层电子从半导体原子上带走。p型半导体的一个实例是具有硼或铝掺杂剂的硅。太阳能电池也可由n型半导体制成。在n型半导体中，掺杂原子提供额外电子至主衬底，形成过量的负电子载流子。n型半导体的一个实例是具有含磷掺杂剂的硅。为了使太阳能电池对日光的反射最小化，抗反射涂层（诸如氮化硅）被施加至n型扩散层以增大耦接至太阳能电池的光量。

太阳能电池通常具有施加至其前表面及背面的导电浆料。前侧浆料导致形成电极，所述电极如上所述传导从电子交换中产生的电力，同时背侧浆料充当用于经由焊料涂布导线串联连接太阳能电池的焊点。为了形成太阳能电池，首先诸如通过丝网印刷银浆或银/铝浆，将后接触点施加至硅片的背侧以形成焊盘。接下来，将铝背侧浆料施加至硅片的整个背侧，稍微与焊盘的边缘重叠且随后干燥电池。图1展示具有跨电池长度延伸的焊盘110的硅太阳能电池100，其中铝背侧120印刷在整个表面上。最后，使用不同类型的导电浆料（通常含银浆料），可将金属接触件丝网印刷至硅片的前侧以充当前电极。光进入的电池表面或正面上的这个电接触层通常以由指接线和主栅组成的网格图形而非完整层的形式存在，因为金属网格材料通常不透光。具有印刷前侧和背侧浆料的硅衬底随后在约700-975℃的温度下烧成。在烧成期间，前侧浆料蚀刻穿透抗反射层，在金属网格与半导体之间形成电接触且将金属浆料转换为金属电极。在背侧上，铝扩散至硅衬底中，充当形成背面场（BSF）的掺杂剂。这个场帮助改进太阳能电池的效率。

所得金属电极允许电流至及流出连接在太阳能电池板中的太阳能电池。为了组装电池板，多个太阳能电池串联和/或并联连接且第一个电池和最后一个电池的电极末端，优选地连接至输出接线。太阳能电池通常被封装在透明的热塑性树脂（诸如硅橡胶或乙烯醋酸乙烯酯）中。透明玻璃片被放置在封装透明热塑性树脂的前表面上。背面保护材料（例如，涂布具有良好机械性质和良好耐候性的聚氟乙烯膜的聚对苯二甲酸乙二酯片）被放置在封装热塑性树脂下方。这些层状材料可在适当的真空炉中被加热以移除空气，且随后通过加热和冲压而一体化。此外，由于太阳能模块通常被长期留在户外，所以需要用于由铝或类似材料组成的框架材料覆盖太阳能电池的周边。

一种背侧使用的典型导电浆料含有金属颗粒、玻璃料和有机载体。导电浆料描述于美国专利申请公开案第2013/0148261号、中国专利公开案第101887764号和中国专利公开案第101604557号中。应精心选择浆料组分以充分利用所得太阳能电池的理论潜能。由背侧浆料（其通常含银或银/铝）形成的焊盘尤为重要，因为焊接至铝背侧层几乎是不可能的。焊盘可形成为延伸达硅衬底长度的条状物（如图1中所示）或沿着硅酮衬底长度配置的离散段。焊盘应适当地粘附至硅衬底并且应能够承受焊接接合线的机械操作，同时对太阳能电池的效率无不利影响。

一种用于测试背侧焊盘的粘附的典型方法是将焊丝施加至镀银层焊盘，且随后测量按相对于衬底的特定角度（通常180度）剥离焊丝所需的力。通常，考虑到会需要更大拉力，大于2牛顿的拉力是最小要求。因此，需要具有改进的粘附强度的导电浆料组合物。

发明内容