用于太阳能电池电极的涂覆有金属玻璃的材料的制作方法

文档序号:14038878阅读:226来源:国知局
用于太阳能电池电极的涂覆有金属玻璃的材料的制作方法

本公开涉及涂覆有金属玻璃的材料以及将涂覆有金属玻璃的材料作为太阳能电池电极的应用。涂覆有金属玻璃的材料可以表现为涂覆有金属玻璃的铜线、涂覆有金属玻璃的铜颗粒或涂覆有金属玻璃的银颗粒的形式。



背景技术:

太阳能电池由半导体材料制成,其将太阳光转换为电。传统硅太阳能电池可由通常为p型基底硅(si)的薄晶片制成,其中薄晶片在正面或向阳面上具有阴极以及在背面上具有阳极。可替代地,n型硅晶片可与正面掺杂一起使用于提供p型发射极层。可通过将磷(p)扩散到p型硅晶片中来制造p-n结。抗反射涂层(arc)通常被应用到太阳能电池正面的顶部以防止太阳光的反射损失。arc可以是通过等离子体增强化学气相沉积法所沉积的氮化硅层。作用在半导体上适当波长的辐射充当外部能量源,以在太阳能电池的基底中生成电子-空穴对。由于p-n结的电势差,空穴和电子以相反的方向穿过结移动而生成电流。电流通过硅半导体的表面上的导电栅格/金属接触来收集并互连至外部电路。

钝化发射极背面电池(passivatedemitterrearcell,perc)太阳能电池技术具有替换现有的硅太阳能电池技术的潜力,并且在大规模生产中提供超过20%的效率。对于perc技术,为了在大量生产中获得高转换效率,需要解决例如局部背面接触复合的某些问题。

在perc太阳能电池中,穿过背面钝化层制作开口以提供电互连并产生局部背表面电场(bsf)区域。金属浆料可应用于背面表面以穿过局部bsf区域与硅基底电连接。针对大面积perc太阳能电池,厚膜铝金属化bsf的质量和厚度可能不均匀,并且可能导致接触区域处的较高表面复合。

涉及独立步骤中的局部接触开口和扩散的、用于形成背面互连的其它方法是耗时且昂贵的,因为需要掩模和蚀刻的多个步骤来获得局部扩散。

期望提供与perc太阳能电池的背面电互连的改进方法。



技术实现要素:

根据本发明,导线包括芯和包围芯的金属玻璃涂覆。

根据本发明,太阳能电池电极包括导线,该导线包括芯和包围芯的金属玻璃的涂覆。

根据本发明,太阳能电池包括包含导线的电极,其中导线包括芯和包围芯的金属玻璃的涂覆。

根据本发明,太阳能电池电极金属浆料包括涂覆有金属玻璃的颗粒。

根据本发明,太阳能电池包括由金属浆料形成的电极,金属浆料包括涂覆有金属玻璃的颗粒。

附图说明

本领域技术人员将理解,本文中描述的附图仅出于说明的目的。附图不旨在限制本公开的范围。

图1示出了钝化发射极背面电池(perc)太阳能电池的剖视图。

图2a和图2b示出了用于将太阳能电池互连的导线构造。

图3示出了用于将邻近的太阳能电池串联互连的导线构造。

具体实施方式

图1示出了perc太阳能电池的截面。perc太阳能电池包括p型硅基底层1、上覆n+发射层2、上覆介电层3以及以栅线形式的正面电接触4。介电层可以是例如sinx的抗反射涂层(arc)。

perc太阳能电池的背面包括介电层5、介电层5中的开口6以及处于开口与硅基底之间的交界处的局部背表面电场bsf区域7。金属层8示出为覆盖perc太阳能电池的背表面并填充开口6,从而穿过局部bsf区域7提供与硅基底1的背面的电连接。

可使用例如电子束(e束)蒸发、溅射、无电/电镀导电金属或合金或通过丝网印刷金属浆料来应用使背面金属化。虽然性价比高且具有极好可扩展性,但是使用丝网印刷金属浆料可能难以穿过背面开口产生与局部bsf区域的高质量互连。例如,如由horbelt等人公开的,金属浆料的厚度可能不均匀或可能为无法接受的薄,并且可能会不充分地填充开口从而在烧制后形成空洞。参见horbelt等人的energyprocedia(能量能源),84,47-55,2015年。为了形成优质的电互连,金属浆料还必须能蚀刻穿过开口中的薄氧化层。传统的氧化物玻璃(例如氧化铅)可能破坏隧道氧化层,因为其容易使下层氧化层流动和分解至1,000或硅衬底中的更深处。此外,玻璃熔块技术已显示出只能与ag一起作为导电材料来工作,这导致了成本增加。

根据本发明,涂覆有金属玻璃的材料(例如铜或银)可用于提供与perc太阳能电池的背面电连接。涂覆有金属玻璃的材料可以是经涂覆导线或经涂覆颗粒的形式。假如si基底或涂覆在si基底上的薄氧化物涂覆是首次暴露,涂覆有金属玻璃的材料还可用于与太阳能电池的上表面互连。金属玻璃的涂覆(例如zrtinicube)已展示出对铜具有强粘附力,并且可加强且提高铜导线的耐腐蚀性。参见yu等人的materialstransactions(材料会刊),50:10,第2451-2454页,2009年。如本文中所使用的,铜包括纯铜和铜合金。

线电极技术已发展并应用到硅太阳能电池,用于与ag栅线焊接以及用于将邻近的太阳能电池互连。导线可以是涂覆有低熔点合金(例如50%的铟合金)的铜或基于铜的合金。导线被粘结至ag金属化太阳能电池,并且提供与金属合金的电接触。因此,需要较少的银来提供高电导率电极,这降低了太阳能电池的成本。参见rubin等人的公开号为2007/0144577的美国申请。

与将导电导线埋入金属浆料中不同,根据本发明,具有金属玻璃涂覆的导电导线被用于与perc太阳能电池中的局部bsf接触开口区域直接电连接。

与设计成蚀刻穿过绝缘氧化层的金属浆料不同,非晶态金属玻璃不能蚀刻穿过氮化硅或任何其他介电层。因此,局部接触开口必须制成可接触硅基底。可使用激光烧蚀制作perc太阳能电池中的背面接触开口,并且可使用类似的方法来形成适合于提供涂覆有金属玻璃的导线互连的开口。

涂覆有金属玻璃的导线可插入或应用在perc太阳能电池的背面钝化层中的开口内,以提供与局部bsf区域的背面电接触。

与玻璃熔块ag金属浆料不同,涂覆有金属玻璃的导线在高温下不会流动并由此破坏氧化物/硅界面,但是相反地可在退火后结晶,这可使得导电性提高。金属玻璃可选择或设计成展示高导电性和低结晶温度。烧结金属玻璃必需的烧制温度可小于用于烧结在典型金属浆料中使用的金属氧化物玻璃(例如pbo和zno)并蚀刻穿过厚介电层的温度。金属浆料通常在约800℃的温度处烧制,而金属玻璃合金可在小于600℃的温度处烧结。金属玻璃可以在烧结温度处至少部分地结晶,并且将展示最小的流动。涂覆有金属玻璃的导线互连可在bsf与p掺杂硅基底之间的交界处保持低表面复合速率。此外,金属玻璃可充当屏障以防止导线材料(例如铜)扩散到硅中。参见yan等人的appliedsurfacescience(应用表面科学),258:7,第3158-3162页,2012年;以及wang等人的jmaterialsscience(材料科学杂志),50:5,第2085-2092页,3月,2015年。

涂覆有金属玻璃的互连导线不限于与perc太阳能电池一起使用,也可与其他太阳能电池设计,例如传统太阳能电池和非晶si/晶体si异质结本征薄层(hit)太阳能电池技术一起使用,在非晶si/晶体si异质结本征薄层(hit)太阳能电池技术中,抗反射层为透明导电氧化物,例如导电铟锡氧化物膜。

涂覆有金属玻璃的导线互连可用于提供与太阳能电池的正面、太阳能电池的背表面或二者的电互连。涂覆有金属玻璃的导线互连可用于提供与任何太阳能电池技术的互连。涂覆有金属玻璃的导线互连可在例如perc太阳能电池技术中使用,在perc太阳能电池技术中必须在背面钝化层中制成开口以便可接触硅基底。

可使用太阳能电池产业公知的激光烧蚀方法在钝化层中制造开口。

开口可具有足够接纳涂覆有金属玻璃的导线的尺寸。

可使用任何适当的技术例如压力装配将导线插入或应用于开口中。对于高产量制造,涂覆有金属玻璃的导线可在应用于太阳能电池的载体膜上取向。

涂覆有金属玻璃的导线技术还可通过在太阳能电池的正面表面上的抗反射层中制造开口来与传统太阳能电池一起使用。涂覆有金属玻璃的导线可产生与硅发射极或与太阳能电池的正面的隧道氧化层的直接电接触。

涂覆有金属玻璃的导线可具有任何合适的二维构造。例如,如图2a和图2b所示,涂覆有金属玻璃的导线可配置成平行导线的栅格(图2a)或可配置为导线网格(图2b)。涂覆有金属玻璃的导线的二维构造可选择为与太阳能电池的钝化层中的开口的构造相匹配。

涂覆有金属玻璃的导线可规定尺寸以适合于钝化层中的开口内,从而降低材料成本、在应用和使用期间具有机械稳健性和/或减少遮光损失。

例如,涂覆有金属玻璃的导线可具有0.1mil(密耳)至5mil、0.1mil至4mil、0.1mil至3mil、0.1mil至2.5mil、0.2mil至2mil或0.5mil至1.5mil的直径。

如图3所示,通过在邻近的子电池之间形成从前至后的互连,金属栅可用于将邻近的太阳能电池串联互连。

由于导线比烧制的金属浆料更不易碎、更能经得起光电模块的裂化和破裂,所以涂覆有金属玻璃的导线互连技术可使光伏电池更稳健。

涂覆有金属玻璃的导线可包括导线芯和金属玻璃的涂覆或壳,其中导线芯包括高电导率金属或合金。

导线芯可包括例如铜或铜合金的高度导电合金。

导线芯可具有的直径为:0.1密耳至5密耳、0.1密耳至4密耳、0.1密耳至3密耳、0.1密耳至2.5密耳、0.2密耳至2密耳或0.5密耳至1.5密耳。

金属玻璃的涂覆可包围导线芯。金属玻璃涂覆可具有例如0.1密耳至5密耳、0.1密耳至4密耳、0.1密耳至3密耳、0.1密耳至2.5密耳、0.2密耳至2密耳或0.5密耳至1.5密耳的厚度。

金属玻璃可选择为具有高导电性,从而为形成芯的铜提供扩散屏障、具有与导线芯和退火时与太阳能电池的互连层(例如,薄氧化物层)的良好粘附力。还可期望的是,金属玻璃合金在低于,例如低于600℃、低于500℃、低于450℃或低于400℃的温度下结晶。

可使用例如物理汽相沉积法(pvd)方法或其他方法将金属玻璃应用于导线。

涂覆有复合金属玻璃的导线可具有足够提供合适拉伸强度和导电性的任何期望直径。

涂覆有复合金属玻璃的铜导线也可具有任何合适的截面形状,该合适的截面形状允许在太阳能电池电极的形成中使用铜导线。合适的截面形状例如包括圆形、椭圆形、矩形或方形。导线芯可具有与金属玻璃涂覆不同的截面形状。导线芯可具有与金属玻璃涂覆相同的或相似的截面形状。

之前已提出将金属玻璃用于太阳能电池电极中。例如,已提出将金属玻璃用作厚膜ag金属浆料中的熔块,以用于制作与太阳能电池中的裸硅或氧化硅表面的电接触。参见kim等人的scientificreports(科学报告),3:2185,doi:10.1038/srep02185。然而,合并有氧化物玻璃的ag金属浆料使氧化硅隧道结以及下层硅流动并分解至1,000a或更深的深度。而且,传统的金属氧化物玻璃熔块技术已经展示出仅可与ag作为功能相粉末材料一起工作。

另一方面,金属玻璃将不蚀刻穿过太阳能电池中使用的典型介电层(例如氮化硅层),并且将不在制造太阳能电池的温度处流动。在制造太阳能电池的温度处,金属玻璃将结晶,由此提高导电性。因此,金属玻璃电极将不破坏氧化物与氧化硅交界,并且不对太阳能电池的表面复合速率妥协。

金属玻璃还可充当对铜扩散到硅中的屏障,由此提高太阳能电池的可靠性。

在太阳能电池的退火期间,金属玻璃可被加热到比金属玻璃的玻璃转变温度高的温度,以使得在冷却期间,金属玻璃可至少部分地结晶,这可增加金属玻璃的机械稳定性并导致导电性增加。

金属玻璃可包括至少两种元素。例如,至少两种元素中的第一元素可具有高导电性并且可具有比形成金属玻璃的其它元素更高的结晶温度。

金属玻璃可包括:例如,银(ag)、铜(cu)、金(au)、铝(al)、钙(ca)、铍(be)、镁(mg)、钠(na)、钼(mo)、钨(w)、锡(sn)、锌(zn)、镍(ni)、钾(k)、锂(li)、铁(fe)、钯(pd)、铂(pt)、铷(rb)、铬(cr)、锶(sr)、锆(zr)、钴(co)、铪(hf)、钛(ti)、锰(mn)、铁(fe)、磷(p)、钌(ru)、钇(y)、镧(la)、铌(nb)、钕(nd)、钒(v)、硼(b)、硅(si)、锇(os)、镓(ga)或上述中的任意元素的组合。

合适的金属玻璃合金的示例包括:zrcunial、cuzr、cuzral、cuzrag、cuzralag、cuzralagni、cuzralni、zrtinbcunial、mgzn、mgcu、mgni、mgniy、mgca、alniyla、almg、almgca、tizrcuni、ninbzrtipt、alnila、zrcutinibe、mgcuyag、allicu、alyfe、agmgca以及agmgcacu。金属玻璃可包括铜、锆、铝、银、镍或上述中的任意元素的组合。

金属玻璃可通过将元素的组合加热以形成金属液体并迅速地将该液体淬火来形成。

金属玻璃可包括具有无序原子结构的合金,其中无序原子结构包含两种或更多种元素。金属玻璃可以是金属玻璃或可至少部分地结晶。基于金属玻璃的总重量,金属玻璃可具有50wt%至约99.9wt%,例如60wt%至99wt%或70wt%至95wt%的非晶态含量。基于金属玻璃的总重量,金属玻璃可包括1wt%至50wt%,例如2wt%至40wt%或4wt%至30wt%的晶体含量。

金属玻璃的特征可在于低电阻。例如,金属玻璃可具有2μω-cm至约1000μω-cm,例如5μω-cm至约800μω-cm或10μω-cm至600μω-cm的电阻率。当对金属玻璃在高于金属玻璃的玻璃转变温度的温度下进行热处理时,可减少金属玻璃的电阻率。比金属玻璃的玻璃转变温度高的温度可处于比金属玻璃的玻璃转变温度tg高1℃至约300℃的范围内,例如处于高5℃至250℃或10℃至约200℃的范围内。

例如,当在400℃至800℃的范围内(例如500℃至700℃的范围内)的温度处进行热处理时,金属玻璃的电阻率可减少1μω-cm至200μω-cm,例如减少5μω-cm至150μω-cm、减少10μω-cm至约100μω-cm或减少20μω-cm至约75μω-cm。相比而言,包括ag颗粒的金属氧化物玻璃金属浆料具有高于约1013ω-cm的高电阻率,其在烧结后可减少至107ω-cm。非晶态金属玻璃和结晶金属玻璃可比典型金属浆料中的传统玻璃具有低得多的电阻率。

由于金属玻璃具有低电阻率,所以其可被认为是处于太阳能电池的一定电压和电流下的导电体。

金属玻璃的特征可在于玻璃转变温度tg,例如大于100℃、大于150℃或大于200℃。金属玻璃的特征可在于处于100℃至700℃的范围内的玻璃转变温度,例如150℃至650℃或200℃至约600℃。金属玻璃的特征可在于处于120℃至720℃的范围内的结晶温度tc,例如,170℃至670℃或220℃至620℃。

金属玻璃合金可选择为展示合适的结晶温度。例如,合适的金属玻璃合金可具有比用于生长金属浆料所使用的烧制温度低的结晶温度,其中金属浆料用于形成导电体。烧制温度例如可低于600℃、低于500℃、低于450℃或低于400℃。

金属玻璃合金可选择为对氧化硅以及对形成导线芯的金属显示出合适的粘附力。例如,金属玻璃合金可选择为在太阳能电池表面上具有如根据以50mm/min伸展速率的180°拉伸试验所确定的、1n/mm至7n/mm的拉伸强度。

金属玻璃合金可选择为具有例如50μω-cm至20,000μω-cm的合适电阻率。

由于金属玻璃无法蚀刻穿过介电层,所以氧化物隧道结可在应用金属玻璃导线之前暴露。

可使用激光烧蚀来暴露隧道结。可形成穿过介电层的例如沟或凹槽的特征以暴露隧道结表面。

涂覆有金属玻璃的导线可通过任何合适的方法应用于激光限定的特征中。例如,涂覆有非晶态金属的导线可应用于载体膜和按压到电极特征中的导线。

还可使用包括涂覆有金属玻璃的颗粒的金属浆料来制造太阳能电池电极。

太阳能电池厚膜金属浆料通常含有ag颗粒。由于更低的成本,可期望使用铜作为导电金属。然而,使用玻璃熔块蚀刻穿过厚氧化层的厚膜金属浆料已证明仅与ag一起有效地工作,部分地是因为cu倾向于扩散到硅里。在使用期间,铜还容易腐蚀。

通过在硅衬底中暴露bsf区域,无需蚀刻厚氧化物,就能够穿过薄隧道层进行电连接。因此,可采用不包括玻璃熔块的金属浆料。

本发明的各方面包括厚膜金属浆料,厚膜金属浆料包括涂覆有金属玻璃的颗粒。涂覆有金属玻璃的颗粒可包括导电金属或导电金属合金的芯,该芯被金属玻璃的涂覆包围。导电芯材料可以是例如银、银合金、铜或铜合金。已提出包括涂覆有金属的铜合金颗粒的金属浆料,例如,参见公开号为2011/0315217的美国申请,其公开了涂覆有一个或多个金属层的铜颗粒。

本发明的各方面还包括具有金属玻璃的涂覆的银颗粒。如本文中使用的,银指的是纯银和银合金。涂覆有金属玻璃的银颗粒可具有与涂覆有金属玻璃的铜颗粒相同的或类似的性质、尺寸和组合物。可以与涂覆有金属玻璃的铜颗粒的方法相同的方法来使用涂覆有金属玻璃的银颗粒,以形成金属浆料。

金属浆料和得到的太阳能电池电极可包括涂覆有金属玻璃的铜颗粒、涂覆有金属玻璃的银颗粒或它们的组合。在金属浆料中使用的颗粒可具有相同的或类似的金属玻璃的涂覆,或可具有不同的金属玻璃的涂覆。例如,对于铜颗粒,选择金属玻璃涂覆可有利于防止铜扩散或使铜扩散最小化。金属玻璃涂覆的颗粒可包括本文提到的用于涂覆导线导体的金属玻璃中的任何一种。

涂覆有金属玻璃的颗粒可合并到合适的金属浆料中,金属浆料可包括用于配制浆料的期望性质的多种组分。经烧结后,金属玻璃涂覆可至少部分地结晶以增强金属玻璃涂覆的导电性并且使邻近的颗粒熔化,以提高电极的导电性。金属玻璃涂覆可提供铜和/或银扩散屏障,并可防止或基本上降低铜颗粒和/或银颗粒的腐蚀。

涂覆有金属玻璃的颗粒的特征可在于平均颗粒直径,例如1nm至1000nm、1nm至600nm、1nm至400nm、20nm至400nm或50nm至200nm。涂覆有金属玻璃的颗粒特征可在于平均颗粒直径d50,为1μm至200μm、1μm至150μm、1μm至100μm、1μm至50μm、1μm至30μm或1μm至20μm。

除了涂覆有金属玻璃的颗粒之外,金属浆料还可包括其他金属粉末。额外的金属可用于调节流变性、粘结力、粘附力、烧制或烧结期间的熔化、以及导电性。例如,额外的颗粒可包括ag颗粒。金属浆料可包括涂覆有不同金属玻璃的铜颗粒和/或银颗粒。例如可基于导电性、熔融温度、或结晶温度来选择不同的金属玻璃。例如,某一金属玻璃可具有更低的熔融温度,这不仅可提高粘结力还展示出更低的导电性。具有这种金属玻璃涂覆的颗粒可与例如具有高导电性的铜颗粒结合。

例如铜颗粒和/或银颗粒的导电颗粒可用金属玻璃涂覆。颗粒可与其他添加剂、调节剂以及有机媒质结合来形成与ag金属浆料类似的金属浆料。这样,包含涂覆有金属玻璃的颗粒的金属浆料可被应用于或印刷在具有开口的太阳能电池的表面上,该开口暴露局部bsf区域(背面)或发射极区域(正面)。与涂覆有金属玻璃的导线一样,金属玻璃不会破坏隧道结,并且经退火后可形成高电导率电极。

金属浆料还可包括添加剂以改进浆料的物理性质,从而提高流动性、加工性能和稳定性。添加剂可包括,例如分散剂、触变剂、增塑剂、粘度稳定剂、防沫剂、表面活性剂、颜料、uv稳定剂、抗氧化剂、偶联剂以及上述中的任何的组合。

由本公开提供的金属浆料可包括:例如,0.01wt%至5wt%的有机树脂;1wt%至45wt%的溶剂;以及0.01wt%至5wt%的一种或多种添加剂,其中wt%是基于组合物的总重量。

组合物可包括有机粘结剂或有机粘结剂的组合。

有机粘结剂也称为有机树脂,其可用于向金属浆料提供所需的粘性和/或流变性质,以促进丝网印刷太阳能电池电极。有机粘结剂还可促进可印刷组合物中的无机组分的均匀分散。

合适的有机粘结剂包括:例如,丙烯酸树脂和纤维素树脂,例如乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、硝化纤维、乙基纤维素和酚树脂的混合、醇酸树脂、酚树脂、丙烯酸酯、二甲苯、聚丁烯、聚酯、尿素、三聚氰胺、乙酸乙烯树脂、木松油、醇类的聚甲基丙烯酸酯以及上述中的任何的组合。

其他合适的树脂包括:例如,乙基纤维、纤维素酯(cab、cap)、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷(改性的)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、饱和聚酯、非活性聚酰胺(pa)、改性的聚醚以及上述中的任何的组合。还可使用以中等极性为特征的其他树脂。树脂可包括乙基纤维。

有机粘结剂可以以0.1wt%至10wt%、0.1wt%至6wt%、0.2wt%至4wt%、0.2wt%至2wt%或0.2wt%至1wt%的量存在,其中wt%是基于可印刷组合物的总重量。

组合物可包括有机溶剂或有机溶剂的组合。

有机溶剂可用于向金属浆料提供可溶性、分散性以及偶联性。

合适溶剂的示例包括:松油醇、乙二醇醚、乙二醇醚醋酸盐、texanoltm(醇酯)、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、酯(己二酸二甲酯、戊二酸二甲酯以及丁二酸二甲酯的混合物)、邻苯二甲酸二甲酯(dmp)以及上述中的任何的组合。合适的溶剂可具有例如高于200℃的沸点和室温下低于0.01的蒸发率。合适的溶剂可以是含氧溶剂,包括:醇类,例如乙醇、甲醇、丁醇、正丙醇、异丁醇以及异丙醇;酯类,例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸正丙酯以及乙酸异丙酯;以及酮类,例如丙酮、双丙酮醇、异佛尔酮、环己酮、甲基乙基酮以及甲基异丁基酮。还可使用其他合适的醚类、醇类和/或酯类。

在某些实施方式中,溶剂包括乙二醇醚。

合适溶剂的其他示例包括己烷、甲苯、乙基溶纤剂tm、环已酮、乙二醇丁醚tm、丁基卡必醇(二乙二醇丁醚)、二丁基卡必醇(二乙二醇二丁醚)、丁基卡必醇醋酸酯(二乙二醇丁醚醋酸酯)、丙二醇单甲醚、己二醇、松油醇、甲乙酮、苯甲醇、γ-丁内酯、乳酸乙酯以及上述中的任何的组合。

可印刷组合物可包括1wt%至15wt%、2wt%至10wt%、3wt%至9wt%或5wt%至8wt%的有机溶剂,其中,wt%是基于可印刷组合物的总重量。

添加剂或添加剂的组合可以例如0.1wt%至约5wt%、0.1wt%至1.5wt%、0.5wt%至1.5wt%或0.3wt%至1wt%的量存在于组合物中,其中wt%是基于组合物的总重量。

对于具有高纵横比的丝网印刷细线条,可期望由本公开提供的正面金属浆料显示出以下粘性,例如在15℃至50℃的温度下,如通过10rpm的轴旋转速率使用粘度计确定出的500poise(泊)至7000poise的粘性。

还可期望金属浆料显示出如使用差示扫描量热法(dsc)确定的、200℃至800℃的玻璃转变温度tg。

金属浆料可使用以下步骤制备。

可通过混合并加热溶剂、或溶剂和有机树脂或有机树脂的混合物、塑化剂、消泡剂以及添加剂(例如流变触变添加剂)来制备有机载体。

涂覆有金属玻璃的颗粒可与有机载体、有机载体以及其他添加剂结合且彻底地混合。

然后,可研磨金属浆料以获得无机组分的期望的分散性。然后,可过滤金属浆料来去除任何不需要的大微粒。

金属浆料可通过丝网印刷应用于硅太阳能电池的表面。太阳能电池丝网印刷中使用的丝网可以是由乳剂覆盖的网格,该网格被图案化以形成栅格图形。网格数可以是例如300mesh(目)至400目,例如325目至380目,网格线(可以是不锈钢)可以具有约0.3mil至1.5mil,例如0.7mil至1.1mil的直径。可使用其他丝网以及网格尺寸,只要适合用于特定金属浆料、加工条件以及所需的特征尺寸。

表现为导电体(例如栅格线)形式的沉积的金属浆料可具有例如0.5mil至4mil的宽度以及0.1mil至1.5mil的高度。

在被应用于si衬底之后,可干燥经丝网印刷的组合物,例如在200℃至400℃的温度下保持10秒至60秒,然后在400℃至950℃的温度(例如850℃至950℃)下烘烤并烧制30秒至50秒,以提供正面导电体。

具有1.2mm宽度和16μm高度的尺寸的导电体可显示出1.8ω-cm的电阻率,并且可在si衬底上显示出至少2n的粘附强度,其中导电性根据线电阻率电探针测量来确定,而粘附强度根据180°焊料拉伸试验确定。对于本文,具有小于2ω-cm电阻率和大于1.5n粘附强度的ag厚膜汇流条通常被认为可用于太阳能电池产业。

由本公开提供的通过涂覆金属玻璃制备的太阳能电池导电电极,在暴露于包括湿热测试和加速热循环的加速环境测试条件后,维持可接受的导电性和粘附强度,其可用于鉴定太阳能电池具有25年的使用寿命。

应注意的是,存在实施本文中公开的实施方式的可替代方法。相应地,本发明的实施方式被认为是说明性的而非限制性的。此外,权利要求不限于本文提供的细节,并且被赋予它们的全部范围及其等同。

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