專利名稱：：太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料。技術(shù)背景在太陽能電池制作工藝中，需在其n+型半導(dǎo)體上形成一個(gè)歐姆接觸電極。形成歐姆接觸電極的方法有二種，一是采用真空蒸鍍法，二是采用絲網(wǎng)印刷法。為了降低太陽能電池的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)，一般采用絲網(wǎng)印刷方法。絲網(wǎng)印刷方法制備太陽能電池正面電極是采用厚膜導(dǎo)電漿料，涂覆在硅基片上，經(jīng)過干燥，然后在紅外燒結(jié)爐中燒結(jié)，使之金屬化形成電極。絲網(wǎng)印刷用的導(dǎo)電漿料有導(dǎo)電相、玻璃相和有機(jī)載體相組成。導(dǎo)電相主要由金屬銀粉組成，作為電極的導(dǎo)電物質(zhì)。玻璃相主要在燒結(jié)過程中產(chǎn)生液化，提供硅基片和電極的黏結(jié)。有機(jī)載體相提供合適的粘度和觸變性，使之具有良好的印刷性能。傳統(tǒng)太陽能電池由p-型基板、n+正面磷發(fā)射極、印刷在鈍化層上面的金屬電極、減反射膜(典型的減發(fā)射膜為Si3N4)、鋁背面接觸和p+鋁背場(BSF)組成。在電池制作過程中電極金屬化燒結(jié)期間，導(dǎo)電漿料中玻璃相提供給下面硅基板表面一個(gè)接觸黏結(jié)。要形成好的歐姆接觸必須完全蝕刻SiNj咸反射膜。當(dāng)溫度大于60(TC時(shí)，玻璃相開始液態(tài)化，潤濕氮化硅減反射膜，并開始溶解銀顆粒在其接觸表面。隨著溫度的升高，玻璃相開始蝕刻氮化硅膜，一直到全部穿透氮化硅膜，硅發(fā)射極表面開始溶解在玻璃相中。此外，玻璃相作為銀顆粒轉(zhuǎn)移至硅發(fā)射極表面的介質(zhì)，在燒結(jié)過程中，銀顆粒重結(jié)晶在硅發(fā)射極表面。絲網(wǎng)印刷電極金屬化形成歐姆接觸就是銀顆粒通過玻璃相的溶解和重結(jié)晶。當(dāng)導(dǎo)電漿料中玻璃相含量較小時(shí)，在硅片和電極之間不能形成很好的黏結(jié)，電極的剝離機(jī)械強(qiáng)度降低。假如導(dǎo)電漿料中玻璃相含量增大，在燒結(jié)過程中的軟化和流動，在硅表面和電極之間形成一絕緣層，導(dǎo)致接觸電阻的增加，因此導(dǎo)電漿料中玻璃相的數(shù)量和種類是決定接觸電阻、硅表面蝕刻、開路電壓Voc和填充因子FF的主要因素，它還決定了電池是否具有好的電性能和機(jī)械性能的平衡。在太陽電池的生產(chǎn)制造的發(fā)展過程中，都是圍繞著提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低太陽電池的生產(chǎn)成本這兩個(gè)重點(diǎn)。通過降低接觸電阻是提高光轉(zhuǎn)化效率有效方法之--。在WO2003025945中，通過減少導(dǎo)電漿料中玻璃相的含量，在槳料中添加0.1-10wt。/。的Fe203、FeO、MnO、0120這類金屬氧化物，達(dá)到既可以降低接觸電阻，又能具有滿足應(yīng)用要求的電極剝離機(jī)械強(qiáng)度的目的。但是這類氧化物在燒結(jié)過程中，和玻璃發(fā)生反應(yīng)，使得玻璃的粘度變小，很容易在硅表面和電極之間形成一層玻璃絕緣層，導(dǎo)致電池的串聯(lián)電阻增大，填充因子降低，因而電池轉(zhuǎn)化效率降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明導(dǎo)電漿料，包括導(dǎo)電相金屬粉末、玻璃相和有機(jī)相，基于導(dǎo)電漿料的總重量，還含有0.05-lwt。/。的添加劑，所說的添加劑為Ti02粉體或Sn02粉體，優(yōu)選的為Ti02粉體，優(yōu)選的含量為0.1-0.5wt^;所說的添加劑粉體顆粒大小應(yīng)與導(dǎo)電相金屬粉末相似。假如添加量小于0.05wt%，接觸電阻變大，填充因子變??；而當(dāng)添加量大于lwt。/。時(shí)，電極剝離機(jī)械強(qiáng)度降低。因此，優(yōu)選的為0.1-0.5wt。/。；優(yōu)選的，本發(fā)明導(dǎo)電漿料的組分和重量百分比含量包括導(dǎo)電相金屬粉末60-90%，玻璃相1-10%有機(jī)相8-25%添加劑0.05-1%所說的導(dǎo)電金屬粉末為銀粉，顆粒大小范圍為0.1-10pm，形態(tài)為球形或準(zhǔn)球形，假如銀粉顆粒大于10pm，電極在燒結(jié)過程中銀粉溶解速度慢，在硅表面重結(jié)晶銀的量減少，導(dǎo)致接觸電阻增大；而當(dāng)銀粉顆粒小于0.^m時(shí)，電極燒結(jié)過程中本身易于燒結(jié)收縮，電極和硅表面之間產(chǎn)生裂紋，使電池性能劣化。因此，銀粉顆粒大小優(yōu)選為2-6Mm;所說的玻璃相為Si-B-Al-Pb-O體系玻璃，軟化溫度為440°C-560°C，電極在60(TC-90(TC下燒結(jié)。當(dāng)玻璃相的軟化溫度小于44(TC時(shí)，在電極燒結(jié)過程中，玻璃相液化溫度低，液態(tài)持續(xù)時(shí)間長，將發(fā)射極燒穿。而當(dāng)軟化溫度大于56(TC時(shí)，不能取得好的黏結(jié)強(qiáng)度；假如玻璃相含量小于lwt%，電極黏結(jié)強(qiáng)度降低。而當(dāng)大于10wt。/。時(shí)，不僅電池的電性能下降，而且電極的可焊性也將被劣化，優(yōu)選的為3-6城％;所說的Si-B-A1-Pb-O體系玻璃，可采用傳統(tǒng)的熔制方法進(jìn)行制備；所說的有機(jī)相由溶劑和增粘劑組成。溶劑為松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯或檸檬酸酯等，增粘劑為乙基纖維素、丁基纖維素、硝化纖維素等；溶劑增粘劑為40:15:1(wt/wt)，有機(jī)相加入量為8-25wt%;將上述四個(gè)組分在容器中預(yù)混合，然后在三輥機(jī)上混合碾壓，用刮板細(xì)度計(jì)測定細(xì)度為10-15pm，用粘度儀測定粘度為100-300Pa.s(BrookfieldHBT/10rpm,25°C)，即得到絲網(wǎng)印刷用太陽能電池正面電極用漿料。本發(fā)明在導(dǎo)電漿料中添加Ti02或Sn02，TK)2和Sn02在燒結(jié)過程中不改變玻璃相對減反射膜的潤濕和蝕刻，以及銀顆粒在玻璃相中的溶解。在冷卻過程，由于Ti02、Sn02在玻璃中起到晶核劑的作用，使得在硅和電極界面上玻璃相產(chǎn)生微晶，由于玻璃相微晶化，溶解銀在玻璃相中過飽和度增大，析出的結(jié)晶銀數(shù)量增加，接觸電阻變小。同時(shí)由于玻璃相的微晶化，提供了更多的界面，增加了導(dǎo)電的接觸點(diǎn)和隧道效應(yīng)，使得電阻變小。玻璃相的微晶在硅表面產(chǎn)生一個(gè)"釘扎"作用，因而使得黏結(jié)強(qiáng)度增加。既能滿足電極的剝離機(jī)械強(qiáng)度，又具有低的串聯(lián)電阻和高的填充因子。因此，本發(fā)明的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，不僅使電池正面電極的剝離機(jī)械強(qiáng)度提高，而且電池的填充因子FF增大，串聯(lián)電阻減小，光轉(zhuǎn)化效率提高，使電池具有好的綜合電性能和機(jī)械性能的平衡。具體實(shí)施方式實(shí)施例1將銀粉(平均粒徑為2.5pm)80.7g，玻璃粉末3.0g，有機(jī)相(松油醇:乙基纖維素為10:lwt/wt)為16g，Ti02為0.3g在混合器中預(yù)混合，然后在三輥機(jī)上混合碾壓，得到導(dǎo)電漿料。用此漿料通過絲網(wǎng)印刷制成太陽能電池的正面電極，按常規(guī)方法制備成太陽能電池，測定其填充因子FF、串聯(lián)電阻RS、轉(zhuǎn)化效率T1以及電極剝離強(qiáng)度，其結(jié)果如表l所示。填充因子FF、串聯(lián)電阻RS、轉(zhuǎn)化效率T1以及電極剝離強(qiáng)度的定義和檢測方法，在有關(guān)太陽能電池公開的文獻(xiàn)中有詳細(xì)的描述和報(bào)道。實(shí)施例2-4和比較例1-3在實(shí)施例2-4和比較例1-3中導(dǎo)電漿料制備工藝和電池制備工藝相似于實(shí)施例l，除了改變銀粉和玻璃相的含量，以及不同的添加劑和添加量，其組成和電池性能結(jié)果如表1所示。表l導(dǎo)電漿料組成與太陽能電池性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以比較例的填充因子FF、串聯(lián)電阻Rs、光轉(zhuǎn)化效率T!為1，其它與之比較相對值。權(quán)利要求1.太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，包括導(dǎo)電相金屬粉末、玻璃相和有機(jī)相，基于導(dǎo)電漿料的總重量，還含有0.05-1wt％的添加劑，所說的添加劑為TiO2粉體或SnO2粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，添加劑為Ti02粉體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，添加劑的含量為0.1-0.5wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，添加劑的含量為0.1-0.5wt%。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，所說的導(dǎo)電漿料的組分和重量百分比含量包括導(dǎo)電相金屬銀粉末60-90%，玻璃相1-10%有機(jī)相8-25%添加劑0.05-1%。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，所說的導(dǎo)電金屬粉末為銀粉，顆粒大小范圍為0.1-10(im，形態(tài)為球形或準(zhǔn)球形。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，所說的玻璃相為Si-B-Al-Pb-O體系玻璃。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，玻璃相軟化溫度為44(TC-56(TC。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，所說的有機(jī)相由溶劑和增粘劑組成，溶劑為松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯或檸檬酸酯，增粘劑為乙基纖維素、丁基纖維素或硝化纖維素。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，其特征在于，溶劑增粘劑為40:15:1(wt/wt)。全文摘要本發(fā)明提供了一種太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，包括導(dǎo)電相金屬粉末、玻璃相和有機(jī)相，基于導(dǎo)電漿料的總重量，還含有0.05-1％的添加劑，所說的添加劑為TiO₂粉體或SnO₂粉體。本發(fā)明的太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料，不僅使電池正面電極的剝離機(jī)械強(qiáng)度提高，而且電池的填充因子FF增大，串聯(lián)電阻減小，光轉(zhuǎn)化效率提高，使電池具有好的綜合電性能和機(jī)械性能的平衡。文檔編號H01L31/0224GK101118932SQ20071004553公開日2008年2月6日申請日期2007年9月3日優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日發(fā)明者丁麗華,張亞萍,曾惠丹,楊云霞,鄭建華,陳國榮申請人:華東理工大學(xué);上海佩仕電子材料有限公司