用于制備mwt硅太陽(yáng)能電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于制備MWT硅太陽(yáng)能電池的方法，其中施用、干燥并焙燒不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力的導(dǎo)電金屬漿料以形成連續(xù)的金屬化，所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的導(dǎo)電金屬收集器線和p型MWT硅太陽(yáng)能電池晶片的空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化，其中頂部組的導(dǎo)電金屬收集器線疊加在p型MWT硅太陽(yáng)能電池晶片的正面上的底部組的導(dǎo)電金屬收集器線上，所述底部組的導(dǎo)電金屬收集器線不與空穴的內(nèi)側(cè)接觸。
【專利說(shuō)明】用于制備MWT硅太陽(yáng)能電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制備MWT (金屬穿孔卷繞)硅太陽(yáng)能電池的方法。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的MWT硅太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前生產(chǎn)的大部分太陽(yáng)能電池均基于結(jié)晶硅。
[0003]具有P型(P摻雜)硅基板的常規(guī)太陽(yáng)能電池在其正面上具有η型擴(kuò)散層形式的η型(η摻雜)發(fā)射器。此類常規(guī)的硅太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)使用負(fù)極來(lái)接觸電池的正面或光照面、以及背面上的正極。眾所周知，在半導(dǎo)體主體的ρ-η結(jié)上入射的適當(dāng)波長(zhǎng)的輻射用作在該主體中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的外部能源。存在于ρ-η結(jié)處的電勢(shì)差會(huì)導(dǎo)致空穴和電子以相反的方向跨過(guò)該結(jié)移動(dòng)，從而產(chǎn)生能夠向外部電路傳送電力的電流。大部分太陽(yáng)能電池為金屬化的硅片形式，即設(shè)有導(dǎo)電的金屬觸點(diǎn)。通常，正面金屬化為所謂的H圖案的形式，即銀網(wǎng)格陰極的形式，其包含細(xì)的平行指狀線(收集器線)以及使指狀線成直角相交的匯流條，而背面金屬化是與銀或銀/鋁匯流條或插片電連接的鋁陽(yáng)極。從正面匯流條以及背面匯流條或插片收集光電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及用于制造MWT硅太陽(yáng)能電池的方法。該方法包括以下步驟:
[0005](I)提供P型硅片，所述硅片具有(i)在所述晶片的正面和背面之間形成通路的空穴、(ii)在空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)之上延伸的η型發(fā)射器、(iii)略過(guò)空穴的內(nèi)側(cè)的在正面上的ARC層、和(iv)呈底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線不與空穴的內(nèi)側(cè)接觸，
[0006](2)將導(dǎo)電金屬漿料施用到所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線之上并施用到硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化，所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化，
[0007](3)干燥所施用的導(dǎo)電金屬漿料，以及
[0008](4)焙燒干燥的導(dǎo)電金屬漿料，從而使晶片達(dá)到700至900°C的峰值溫度，
[0009]其中頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線疊加在底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線上，
[0010]其中導(dǎo)電金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力并且包含:(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬，以及(b)有機(jī)載體。相應(yīng)地，本發(fā)明還涉及如此制備的MWT硅太陽(yáng)能電池。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本文所用術(shù)語(yǔ)“連續(xù)的金屬化”是指頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化形成一個(gè)連續(xù)的，或換句話講不間斷的實(shí)體，并且因此頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線與空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化直接電接觸。[0012]MWT硅太陽(yáng)能電池為硅太陽(yáng)能電池的例子，它們具有與“【背景技術(shù)】”中所述常規(guī)硅太陽(yáng)能電池不同的另一種電池設(shè)計(jì)。MWT硅太陽(yáng)能電池是技術(shù)人員所熟知的(參見(jiàn)例如網(wǎng)站“http://www.sollandsolar.com/IManager/Content/4680/qfl7/mtl537/mi30994/mul254913665/mv2341 ” 和可從該網(wǎng)站下載的傳單 “Preliminary DatasheetSunweb” 以及 F.Clement 等人的 “Industrially feasible mult1-crystalline metalwrap through (MffT) silicon solar cells exceedingl6%efTiciency，，，Solar EnergyMaterials&Solar Cells 93 (2009)，第 1051-1055 頁(yè))。MWT 硅太陽(yáng)能電池代表一種特殊類型的硅太陽(yáng)能電池；它們是背面觸點(diǎn)電池，允許它們比標(biāo)準(zhǔn)的硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行較少的正面遮蔽。MWT硅太陽(yáng)能電池的P型硅片具有在電池的正面和背面之間形成通路的小空穴。MWT硅太陽(yáng)能電池具有在空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)之上延伸的η型發(fā)射器。η型發(fā)射器被覆蓋有介電鈍化層，該鈍化層用作ARC (抗反射涂層)層，這對(duì)于硅太陽(yáng)能電池而言是常規(guī)的。η型發(fā)射器不僅在整個(gè)空穴的正面之上延伸，而且還在其內(nèi)側(cè)之上延伸，而介電鈍化層不會(huì)這樣，其會(huì)略過(guò)空穴的內(nèi)側(cè)，并且任選地也略過(guò)圍繞空穴的前邊緣的窄邊。空穴的內(nèi)側(cè)和(如果存在)圍繞空穴的前邊緣的窄邊，即未覆蓋有介電鈍化層的η型擴(kuò)散層，設(shè)有導(dǎo)電金屬層(開(kāi)放的空穴)形式或?qū)щ娊饘偃?填充有導(dǎo)電金屬的空穴)形式的金屬化。空穴的金屬化通常由一種或兩種導(dǎo)電金屬漿料施用，并且通常被焙燒。為了避免誤解，如果使用兩種不同的導(dǎo)電金屬漿料，則不施用它們以形成雙層金屬化；而是將一種導(dǎo)電金屬漿料從空穴的正面施用到空穴并且從背面施用另一種漿料?？昭ǖ慕饘倩米靼l(fā)射器觸點(diǎn)并且形成MWT硅太陽(yáng)能電池的陰極背面觸點(diǎn)。此外，MWT硅太陽(yáng)能電池的正面設(shè)有細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述收集器線按通常用于MWT硅太陽(yáng)能電池的圖案來(lái)布置，例如網(wǎng)格狀或網(wǎng)狀圖案或者細(xì)的平行指狀線形式。術(shù)語(yǔ)“通常用于MWT硅太陽(yáng)能電池的圖案”表示收集器線的端子與空穴的金屬化重疊并且因此與之電連接。收集器線由具有燒透能力的導(dǎo)電金屬漿料來(lái)施用。在使得如此施用的收集器線干燥之后，將它們穿過(guò)正面介電鈍化層燒透，從而與硅基板的正面產(chǎn)生接觸。
[0013]本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中所用的術(shù)語(yǔ)“具有燒透能力的金屬漿料”是指如下金屬漿料:該金屬漿料在焙燒過(guò)程中蝕刻并且穿透(燒透)鈍化層或ARC層，從而與硅基板的表面產(chǎn)生電接觸。同樣真實(shí)的是，具有較差的燒透能力或不具有燒透能力的金屬漿料的表現(xiàn)是相反的；它不會(huì)燒透鈍化層或ARC層并且不會(huì)在焙燒時(shí)與硅基板產(chǎn)生電接觸。為了避免誤解，在此背景下術(shù)語(yǔ)“無(wú)電接觸”不應(yīng)理解為絕對(duì)的；而是應(yīng)指介于經(jīng)焙燒的金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率超過(guò)I Ω 而就電接觸而言，介于經(jīng)焙燒的金屬漿料和硅表面之間的接觸電阻率在I至IOm Ω.cm2的范圍內(nèi)。
[0014]接觸電阻率可通過(guò)TLM (傳輸長(zhǎng)度法)來(lái)測(cè)量。為此，可使用樣本制備和測(cè)量的以下程序:將具有ARC層或鈍化層(例如，75nm厚的SiNx層)的硅片絲網(wǎng)印刷在該層上，其中金屬漿料以平行線的圖案(例如，127 μ m寬和6 μ m厚的線，其中線之間的間距為2.2mm)進(jìn)行測(cè)試，并且隨后用達(dá)到例如800°C的峰值溫度的晶片進(jìn)行焙燒。將經(jīng)焙燒的晶片用激光切割成10mmX28mm長(zhǎng)的條，其中平行的線彼此不接觸，并包括至少6條線。然后使這些條在20°C下和暗處經(jīng)受常規(guī)TLM測(cè)量。可使用得自GP Solar的裝置GP4-Test Pro來(lái)執(zhí)行TLM測(cè)量。
[0015]正如常規(guī)硅太陽(yáng)能電池的背面一樣，MWT硅太陽(yáng)能電池的背面也具有鋁陽(yáng)極形式的背面金屬化。該鋁陽(yáng)極與導(dǎo)電金屬收集器背面觸點(diǎn)電接觸，由此鋁陽(yáng)極以及導(dǎo)電金屬收集器背面觸點(diǎn)在任何情況下均與空穴的金屬化電絕緣。從MWT硅太陽(yáng)能電池的陰極背面觸點(diǎn)和陽(yáng)極導(dǎo)電金屬收集器背面觸點(diǎn)收集光電流。
[0016]與常規(guī)硅太陽(yáng)能電池的制造類似，MWT硅太陽(yáng)能電池的制造從硅片形式的P型硅基板開(kāi)始。通常，硅片具有在例如140至220 μ m的范圍內(nèi)的厚度，以及在例如150至400cm2的范圍內(nèi)的面積。通常通過(guò)激光鉆孔來(lái)施用在晶片的正面和背面之間形成通路的小空穴。如此制備的空穴的直徑為例如30至250 μ m，并且它們均勻地分布在晶片之上。它們的數(shù)量在例如每個(gè)晶片10至100個(gè)的范圍內(nèi)。隨后通過(guò)磷(P)等的熱擴(kuò)散形成反向?qū)щ娦偷摩切蛿U(kuò)散層。通常將三氯氧化磷(POCl3)用作氣態(tài)磷擴(kuò)散源，其他液體源為磷酸等。在硅基板的整個(gè)正面(包括空穴的內(nèi)側(cè))之上形成η型擴(kuò)散層。在P型摻雜劑的濃度等于η型摻雜劑的濃度的位點(diǎn)形成Ρ-η結(jié)。具有靠近光照面的ρ-η結(jié)的電池具有介于0.05 μ m和0.5 μ m之間的結(jié)深度。
[0017]在形成該擴(kuò)散層之后，通過(guò)用某種酸例如氫氟酸進(jìn)行蝕刻而將多余的表面玻璃從表面的其余部分上除去。通常，隨后在正面η型擴(kuò)散層上形成例如Ti0x、Si0x、Ti0x/Si0x的介電層，或呈SiNx/SiOx，或具體地SiNx的介電疊堆形式，然而略過(guò)空穴的內(nèi)側(cè)，并且任選地也略過(guò)圍繞空穴前邊緣的窄邊。例如，可使用如氫存在下的等離子CVD (化學(xué)氣相沉積)或?yàn)R射等方法進(jìn)行介電層的沉積。介電層同時(shí)用作MWT硅太陽(yáng)能電池正面的ARC層和鈍化層。
[0018]正如具有P型基板的常規(guī)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)一樣，MWT硅太陽(yáng)能電池通常在其正面上具有負(fù)極，并且在其背面上具有正極。負(fù)正面電極呈細(xì)的導(dǎo)電性收集器線的形式，所述收集器線按通常用于MWT硅太陽(yáng)能電池的圖案來(lái)布置。通常通過(guò)在電池正面的ARC層上絲網(wǎng)印刷、干燥和焙燒正面導(dǎo)電金屬漿料(形成導(dǎo)電金屬漿料的正面電極)來(lái)施用細(xì)的導(dǎo)電性收集器線，從而使收集器線的端子與空穴的金屬化重疊以與之產(chǎn)生電連接。通常在帶式爐中焙燒I至5分鐘的時(shí)間，從而使硅片達(dá)到700至900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。
[0019]如前述段落中已經(jīng)提到的一樣，空穴具有金屬化。為此，通過(guò)以導(dǎo)電金屬層(開(kāi)放的空穴)形式或?qū)щ娊饘偃?填充有導(dǎo)電金屬的空穴)形式向空穴施用導(dǎo)電金屬漿料來(lái)使空穴自身金屬化。金屬化可僅覆蓋空穴的內(nèi)側(cè)或也覆蓋圍繞空穴邊緣的窄邊，由此窄邊可存在于空穴的正面邊緣上、空穴的背面邊緣上或同時(shí)存在于它們兩者上?？捎梢环N單一的導(dǎo)電金屬漿料來(lái)施用金屬化。也可由兩種不同的導(dǎo)電金屬漿料來(lái)施用金屬化，即可將一種導(dǎo)電金屬漿料施用到空穴的正面，并且將另一種施用到其背面。在施用了一種或兩種導(dǎo)電金屬漿料之后，對(duì)漿料進(jìn)行干燥和焙燒以形成發(fā)射器觸點(diǎn)以及分別形成MWT硅太陽(yáng)能電池的陰極背面觸點(diǎn)。通常在帶式爐中焙燒I至5分鐘的時(shí)間，從而使硅片達(dá)到700至900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。經(jīng)焙燒的空穴的金屬化與細(xì)的正面導(dǎo)電性收集器線的端子電連接。
[0020]此外，在P型硅基板的背面，通常通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)施用背面銀或銀/鋁漿和鋁漿，并依次干燥，從而避免與空穴的金屬化發(fā)生任何接觸。換句話講，施用背面金屬漿料，從而確保其在焙燒之前以及之后與空穴的金屬化保持電絕緣。將背面銀或銀/鋁漿施用到背面上作為陽(yáng)極背面收集器觸點(diǎn)，其可呈匯流條、插片或平均分布的觸點(diǎn)形式。隨后在與銀或銀/鋁背面收集器觸點(diǎn)輕微重疊的裸區(qū)中施用背面鋁漿。在一些情況下，在施加了背面鋁漿之后施加背面銀或銀/鋁漿。然后通常在帶式爐中焙燒I至5分鐘的時(shí)間，從而使硅片達(dá)到700至900°C范圍內(nèi)的峰值溫度。正面陰極、空穴的金屬化和背面陽(yáng)極可依次焙燒或共同焙燒。
[0021]一般來(lái)講，將背面鋁漿絲網(wǎng)印刷在硅片背面并對(duì)其進(jìn)行干燥。晶片在高于鋁熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行焙燒以在硅片的背面處形成鋁-硅熔體。如此形成的P+層一般稱為BSF(背表面場(chǎng))層。背面鋁漿通過(guò)焙燒從干燥狀態(tài)轉(zhuǎn)化為鋁背面陽(yáng)極，而背面銀或銀/鋁漿在焙燒時(shí)變成陽(yáng)極銀或銀/鋁背面收集器觸點(diǎn)。通常，將背面鋁漿和背面銀或銀/鋁漿共同焙燒，雖然依次焙燒也是可能的。在焙燒期間，背面鋁與背面銀或銀/鋁之間的邊界呈合金狀態(tài)，并且也是電連接的。鋁電極占據(jù)背面陽(yáng)極的大部分面積；如所提及，銀或銀/鋁背面收集器觸點(diǎn)僅占據(jù)背面陽(yáng)極的一小部分面積。此外，作為細(xì)的收集器線施用的正面導(dǎo)電金屬漿料在焙燒過(guò)程中燒透ARC層，從而能夠電接觸正面η型發(fā)射器。
[0022]本發(fā)明的方法允許制備具有正面金屬化的MWT硅太陽(yáng)能電池，所述正面金屬化的一部分為雙層的。此外，本發(fā)明的方法還允許同時(shí)地形成正面金屬化的所述雙層部分的第二層和MWT硅太陽(yáng)能電池的空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化，其中所述雙層部分的所述第二層和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化屬于或甚至形成連續(xù)的金屬化。經(jīng)焙燒的導(dǎo)電金屬漿料牢牢粘附到空穴，即其牢牢粘附到硅片的空穴的內(nèi)側(cè)的η型發(fā)射器表面。良好的粘附力對(duì)于MWT硅太陽(yáng)能電池的較長(zhǎng)使用壽命而言是重要的。
[0023]不受理論的束縛，據(jù)信在進(jìn)行本發(fā)明的方法的步驟(3)和(4)時(shí)，至多具有較差的燒透能力的導(dǎo)電金屬漿料不會(huì)損壞或不會(huì)顯著地?fù)p壞η型發(fā)射器。重要的是避免或減少η型發(fā)射器的損壞以避免分流特征。
[0024]在本發(fā)明的方法的步驟⑴中，提供P型硅片。該硅片具有⑴在所述晶片的正面和背面之間形成通路的空穴、(?)在空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)之上延伸的η型發(fā)射器、(iii)略過(guò)空穴的內(nèi)側(cè)的在正面上的ARC層、和(iv)呈底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線不與空穴的內(nèi)側(cè)接觸。
[0025]硅片為如常規(guī)地用于制備MWT硅太陽(yáng)能電池的單晶或多晶硅片；它具有P型區(qū)域、η型區(qū)域和ρ-η結(jié)。硅片在其正面上具有例如TiOx、SiOx, Ti0x/Si0x的ARC層，或呈SiNx/SiOx或具體地SiNx的介電疊堆形式。所述ARC層略過(guò)空穴的內(nèi)側(cè)，并且任選地也略過(guò)圍繞空穴的正面邊緣的窄邊。此類硅片是技術(shù)人員所熟知的；為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，明確地參照以上公開(kāi)內(nèi)容。
[0026]硅片已經(jīng)設(shè)有呈底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線形式的正面金屬化。所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線不與空穴的內(nèi)側(cè)接觸(并因此也不與空穴的內(nèi)側(cè)電接觸)。如果空穴的圍繞它們的正面邊緣的窄邊被ARC層略過(guò)，則底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線也不與此類窄邊接觸。換句話講，在任何情況下，底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線均不延伸超過(guò)由ARC層所覆蓋的區(qū)域。
[0027]底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線具有例如50至150 μ m的寬度和例如10至40 μ m的干燥層厚度。它們被布置成網(wǎng)格狀或網(wǎng)狀圖案或形成平行線排列，并且它們覆蓋或更確切地講它們遮蓋例如總量上8至20%的正面ARC層的面積百分比。
[0028]底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線通常由具有燒透能力的常規(guī)導(dǎo)電金屬漿料(具體地，具有燒透能力的銀漿)來(lái)施加。此類具有燒透能力的導(dǎo)電金屬漿料或銀漿可從例如DuPont商購(gòu)獲得。導(dǎo)電金屬漿料的施用方法可為技術(shù)人員已知的任何常規(guī)施用方法，例如印刷，具體地絲網(wǎng)印刷，在每種情況下接著焙燒干燥的導(dǎo)電金屬漿料，所述導(dǎo)電金屬漿料在焙燒過(guò)程中燒透ARC層。至此，使用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)形成了底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線，所述標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是為硅太陽(yáng)能電池晶片提供金屬化的領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的。
[0029]所述硅片也可能已經(jīng)設(shè)有背面金屬化，即如上所述，與銀或銀/鋁背面收集器觸點(diǎn)電連接的鋁背面陽(yáng)極。
[0030]在本發(fā)明的方法的步驟(2)中，將不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力且包含(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬以及(b)有機(jī)載體的導(dǎo)電金屬漿料施用到所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線之上并施用到硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化。
[0031]所述施用到底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線之上和施用到硅片的空穴的過(guò)程優(yōu)選地同時(shí)執(zhí)行，即優(yōu)選地在一個(gè)單一步驟中執(zhí)行。所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化。在一個(gè)實(shí)施例中，所述連續(xù)的金屬化由頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化組成。在任何情況下，頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線均疊加底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線上，即所述底部組和所述頂部組彼此同形，或換句話講，頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線被布置成與底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線相同的網(wǎng)格狀或網(wǎng)狀圖案或形成相同的平行線排列。
[0032]在本發(fā)明的方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，導(dǎo)電金屬漿料包含作為組分(C)的至少一種玻璃料，所述玻璃料選自(i)無(wú)鉛玻璃料，其具有550至611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含11至33重量％ (重量％)的Si02、>0至7重量％ (具體地，5至6重量％)的Al2O3和2至10重量％的B2O3;以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571至636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含53至57重量％的Pb0、25至29重量％的Si02、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的 B2O3。
[0033]本文使用了術(shù)語(yǔ)“軟化點(diǎn)溫度”。其是指在ΙΟΚ/min的加熱速率下通過(guò)差熱分析(DTA)測(cè)得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0034]導(dǎo)電金屬漿料包含至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬。優(yōu)選地，粒狀導(dǎo)電金屬為銀。粒狀銀可由銀或銀與一種或多種其他金屬例如銅的合金構(gòu)成。就銀合金而言，銀含量為例如99.7重量％至低于100重量％。粒狀導(dǎo)電金屬或銀可未涂覆有或至少部分涂覆有表面活性劑。表面活性劑可選自但不限于:硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸和亞油酸以及它們的鹽，例如銨鹽、鈉鹽或鉀鹽。
[0035]粒狀導(dǎo)電金屬或銀的平均粒度在例如0.5至20 μ m的范圍內(nèi)，或在一個(gè)實(shí)施例中，在例如0.5至5μπι的范圍內(nèi)。基于總導(dǎo)電金屬漿料組合物，粒狀導(dǎo)電金屬或銀可以50至92重量％，或在一個(gè)實(shí)施例中，65至84重量％的比例存在于導(dǎo)電金屬漿料中。
[0036]本文使用了術(shù)語(yǔ)“平均粒度”。該術(shù)語(yǔ)是指借助激光散射測(cè)定的平均粒度(平均粒徑，d50)。
[0037]本文關(guān)于平均粒度所作的所有陳述均涉及如存在于導(dǎo)電金屬漿料組合物中的相關(guān)材料的平均粒度。
[0038]可以將小部分的選自銀、銅和鎳的導(dǎo)電金屬替換為一種或多種其他粒狀金屬。按導(dǎo)電金屬漿料中所包含的粒狀金屬的總量計(jì)，此類其他粒狀金屬的比例為例如O至30重量％，或在一個(gè)實(shí)施例中為例如O至10重量％。
[0039]導(dǎo)電金屬漿料包含有機(jī)載體。可將很多種惰性的粘稠材料用作有機(jī)載體。有機(jī)載體可為粒狀組分(粒狀金屬、玻璃料、進(jìn)一步任選存在的無(wú)機(jī)粒狀組分)能夠以足夠的穩(wěn)定度分散于其中的載體。有機(jī)載體的特性，具體地講流變性，可使得它們向?qū)щ娊饘贊{料組合物提供良好的施用特性，包括:不溶性固體的穩(wěn)定分散、適合施用的流變特性、漿料固體的合適的可潤(rùn)濕性、良好的干燥速率、以及良好的焙燒特性。用于導(dǎo)電金屬漿料中的有機(jī)載體可為非水性惰性液體。有機(jī)載體可為有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑混合物；在一個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)載體可為有機(jī)聚合物溶于有機(jī)溶劑中所形成的溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，用于該目的的聚合物可為乙基纖維素?？蓡为?dú)使用或以組合方式使用的聚合物的其他例子包括乙基羥乙基纖維素、木松香、酚醛樹(shù)脂和低級(jí)醇的聚(甲基)丙烯酸酯。合適的有機(jī)溶劑的例子包括醇酯和萜烯諸如α-萜品醇或β-萜品醇或它們與其他溶劑諸如煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、二甘醇丁基乙酸醚、己二醇和高沸點(diǎn)醇的混合物。此外，用于在本發(fā)明的方法的步驟(2)中施用導(dǎo)電金屬漿料之后促進(jìn)迅速硬化的揮發(fā)性有機(jī)溶劑能夠被包含在有機(jī)載體中?？膳渲七@些溶劑和其他溶劑的各種組合以達(dá)到期望的粘度和揮發(fā)性要求。
[0040]導(dǎo)電金屬漿料中的有機(jī)載體含量可取決于施用漿料的方法和所用的有機(jī)載體的種類，并且其能夠變化。在一個(gè)實(shí)施例中，基于總導(dǎo)電金屬漿料組合物，其可為10至45重量％，或在一個(gè)實(shí)施例中，基于總導(dǎo)電金屬漿料組合物，其可在12至35重量％的范圍內(nèi)。該數(shù)目10至45重量％包括一種或多種有機(jī)溶劑、一種或多種可能的有機(jī)聚合物和一種或多種可能的有機(jī)添加劑。
[0041]基于總導(dǎo)電金屬漿料組合物，導(dǎo)電金屬漿料中的有機(jī)溶劑含量可在5至25重量％的范圍內(nèi)，或在一個(gè)實(shí)施例中在10至20重量％的范圍內(nèi)。
[0042]基于總導(dǎo)電金屬衆(zhòng)料組合物，一種或多種有機(jī)聚合物可以在O至20重量％范圍內(nèi)，或在一個(gè)實(shí)施例中在5至10重量％范圍內(nèi)的比例存在于有機(jī)載體中。
[0043]在本發(fā)明的方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，導(dǎo)電金屬衆(zhòng)料包含至少一種玻璃料，所述玻璃料選自:(i)無(wú)鉛玻璃料，其具有550至611°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含11至33重量％的Si02、>0至7重量％ (具體地，5至6重量％)的Al2O3和2至10重量％的B2O3 ；以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571至636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含53至57重量％的PbO,25至29重量％的Si02、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的B203。
[0044]對(duì)于⑴型無(wú)鉛玻璃料，Si02、Al203和B2O3的重量百分比總和不為100重量％，其余的重量％具體由一種或多種其他氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如Bi203、TiO2和ZnO。
[0045](i)型無(wú)鉛玻璃料可包含40至73重量％具體地講48至73重量％的Bi203。Bi203、SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比總和可為或可不為100重量％。在總和不為100重量％的情況下，其余的重量％可具體由一種或多種其他氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na2O、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO。
[0046]對(duì)于(ii)型含鉛玻璃料，PbO, SiO2, Al2O3和B2O3的重量百分比總和可為或可不為100重量％。在總計(jì)不為100重量％的情況下，其余的重量％具體地可由一種或多種其他氧化物構(gòu)成，例如堿金屬氧化物如Na20、堿土金屬氧化物如MgO以及金屬氧化物如TiO2和ZnO0
[0047]如果導(dǎo)電金屬漿料包含⑴型無(wú)鉛玻璃料以及(ii)型含鉛玻璃料，則這兩種類型的玻璃料之間的比率可為任何值，或換句話講在>0至無(wú)限大范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法的具體實(shí)施例中所用的導(dǎo)電金屬漿料不包含除(i)型和/或(ii)型玻璃料之外的玻璃料。
[0048]選自(i)和/或(ii)的一種或多種玻璃料用作無(wú)機(jī)基料。玻璃料的平均粒度在例如0.5至4μπι的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的方法的具體實(shí)施例所用的導(dǎo)電金屬漿料中，選自(i)和/或(ii)的玻璃料的總含量為例如0.25至8重量％，或在一個(gè)實(shí)施例中為0.8至3.5重量％。
[0049]玻璃料的制備是熟知的，并包括例如將玻璃的組分熔融在一起，具體地講以組分氧化物的形式，然后將此類熔融組合物注入水中以形成玻璃料。如本領(lǐng)域所熟知，可加熱到例如1050至1250°C范圍內(nèi)的峰值溫度并持續(xù)通常為0.5至1.5小時(shí)的時(shí)間，使得熔體變?yōu)橥耆簯B(tài)且均相的。
[0050]可將玻璃在球磨機(jī)中用水或惰性的低粘度低沸點(diǎn)的有機(jī)液體進(jìn)行研磨，以減小玻璃料的粒度并且獲得其尺寸基本上均勻的玻璃料。然后可將其沉淀在水或所述有機(jī)液體中以分離出細(xì)料，并且可除去包含細(xì)料的上清液。也可使用其他分類方法。
[0051]導(dǎo)電金屬漿料可包括一種或多種有機(jī)添加劑，例如表面活性劑、增稠劑、流變改性劑和穩(wěn)定劑。有機(jī)添加劑可為有機(jī)載體的一部分。然而，也可能在制備導(dǎo)電金屬漿料時(shí)單獨(dú)加入一種或多種有機(jī)添加劑。基于總導(dǎo)電金屬漿料組合物，一種或多種有機(jī)添加劑可以例如O至10重量％的總比例存在于導(dǎo)電金屬漿料中。
[0052]在本發(fā)明的方法的步驟(2)中所施用的導(dǎo)電金屬漿料為粘稠的組合物，其可通過(guò)將粒狀金屬和玻璃料與有機(jī)載體機(jī)械地混合而制備。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用動(dòng)力混合制造方法，其為一種等同于傳統(tǒng)輥磨的分散技術(shù)；也可使用輥磨或其他混合技術(shù)。
[0053]導(dǎo)電金屬漿料可原樣使用或者可被稀釋，例如通過(guò)加入一種或多種附加的有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋；因此，可減少導(dǎo)電金屬漿料中所有其他成分的重量百分比。
[0054]當(dāng)通過(guò)使用Brookfield HBT粘度計(jì)和#14錠子的效用杯以IOrpm的錠子速度且在25°C下測(cè)量時(shí)，導(dǎo)電金屬漿料的施用粘度可為例如20至400Pa.S。
[0055]如前所述，將導(dǎo)電金屬漿料施用到底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線之上并施用到硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化。連續(xù)的金屬化包括頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化，其中頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線疊加在底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線上。在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)的金屬化由頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化組成，其中頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線疊加在底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線上。不是所述連續(xù)的金屬化的一部分的底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線不與空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化直接電接觸，但經(jīng)由頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線與其間接電連接。
[0056]關(guān)于空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化，導(dǎo)電金屬漿料可按如下形式來(lái)施用:導(dǎo)電金屬層(開(kāi)放式空穴)或?qū)щ娊饘偃?填充有導(dǎo)電金屬的空穴)。
[0057]導(dǎo)電金屬漿料施用的方法可為印刷，具體地絲網(wǎng)印刷。在一個(gè)單一施用步驟中執(zhí)行所述施用使得底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線與頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線疊加并且為空穴的內(nèi)側(cè)提供金屬化，其中所施用的導(dǎo)電金屬漿料形成連續(xù)的金屬化。如前所述，連續(xù)的金屬化包括所述頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化，即連續(xù)的金屬化可由所述頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化組成，或在一個(gè)實(shí)施例中，其可由所述頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線、空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化以及覆蓋圍繞空穴的正面邊緣的窄邊的金屬化組成，或在另一個(gè)實(shí)施例中，其可由所述頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線、空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化以及覆蓋窄邊的一部分的金屬化組成，所述窄邊的一部分圍繞空穴的正面邊緣并因此連接頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和空穴的內(nèi)側(cè)的
金屬化。
[0058]頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線具有例如50至150 μ m的寬度和例如10至40 μ m的干燥層厚度。所述細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線的總干燥層厚度(底部組的導(dǎo)電金屬線的干燥層厚度加上頂部組的導(dǎo)電金屬線的干燥層厚度)在例如20至60 μ m的范圍內(nèi)。
[0059]在本發(fā)明的方法的步驟(3)中，對(duì)步驟(2)中施用的導(dǎo)電金屬漿料干燥例如I至100分鐘的時(shí)間,使娃片達(dá)到100至300°C范圍內(nèi)的峰值溫度。干燥可利用例如帶式、旋轉(zhuǎn)式或靜止式干燥機(jī)，具體地講IR (紅外線)帶式干燥機(jī)來(lái)進(jìn)行。
[0060]在本發(fā)明的方法的步驟(4)中，焙燒干燥的導(dǎo)電金屬漿料以形成成品連續(xù)的金屬化。底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和成品連續(xù)的金屬化的組合用作MWT硅太陽(yáng)能電池的發(fā)射器觸點(diǎn)和陰極背面觸點(diǎn)。步驟(4)的焙燒可進(jìn)行例如I至5分鐘，從而使硅片達(dá)到700至900°C范圍內(nèi)的峰值溫度?？衫美鐔螀^(qū)段或多區(qū)段帶式爐，具體地多區(qū)段IR帶式爐進(jìn)行焙燒?？稍诙栊詺夥罩谢蛟谘鯕獾拇嬖谙吕缭诳諝獾拇嬖谙逻M(jìn)行焙燒。在焙燒期間，可除去(即燒盡和/或碳化，具體地?zé)M)包括非揮發(fā)性有機(jī)材料的有機(jī)物質(zhì)和在干燥期間未蒸發(fā)的有機(jī)部分。在焙燒期間所除去的有機(jī)物質(zhì)包括一種或多種有機(jī)溶劑、任選存在的一種或多種有機(jī)聚合物以及任選存在的一種或多種有機(jī)添加劑。至少就本發(fā)明的方法的具體實(shí)施例而言，在焙燒過(guò)程中還存在一種工藝，即，玻璃料與粒狀導(dǎo)電金屬的燒結(jié)。
[0061]可以所謂的共同焙燒的方式進(jìn)行焙燒，所述共同焙燒連同由背面鋁漿施用的鋁背面陽(yáng)極和/或連同由背面銀漿或銀/鋁漿施用的銀或銀/鋁背面收集器觸點(diǎn)一起進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.用于制備MWT硅太陽(yáng)能電池的方法，包括以下步驟: (1)提供P型硅片，所述P型硅片具有α)在晶片的正面和背面之間形成通路的空穴、(?)在所述空穴的整個(gè)正面和內(nèi)側(cè)之上延伸的η型發(fā)射器、(iii)略過(guò)所述空穴的內(nèi)側(cè)的在所述正面上的ARC層、和(iv)呈底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線形式的正面金屬化，所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線不與所述空穴的內(nèi)側(cè)接觸， (2)將導(dǎo)電金屬漿料施用到所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線之上并施用到所述硅片的空穴以形成連續(xù)的金屬化，所述連續(xù)的金屬化包括頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線和所述空穴的內(nèi)側(cè)的金屬化， (3)干燥所施用的導(dǎo)電金屬漿料，以及 (4)焙燒干燥的導(dǎo)電金屬漿料，從而使所述晶片達(dá)到700至900°C的峰值溫度， 其中所述頂部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線疊加在所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線上， 其中所述導(dǎo)電金屬漿料不具有燒透能力或僅具有較差的燒透能力并且包含:(a)至少一種選自銀、銅和鎳的粒狀導(dǎo)電金屬，以及(b)有機(jī)載 體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述空穴圍繞它們的被所述ARC層略過(guò)的前邊緣具有窄邊，并且其中所述底部組的細(xì)的導(dǎo)電金屬收集器線不與所述邊緣接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中基于總導(dǎo)電金屬漿料組合物，所述有機(jī)載體含量為10至4 5重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中所述導(dǎo)電金屬以50至92重量％的比例存在于所述導(dǎo)電金屬漿料中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)電金屬為銀。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)電金屬漿料包含作為組分(c)的至少一種玻璃料，所述玻璃料選自:(i)無(wú)鉛玻璃料，其具有550至611 °C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含11至33重量％的Si02、>0至7重量％的Al2O3和2至10重量％的B2O3 ；以及(ii)含鉛玻璃料，其具有571至636°C范圍內(nèi)的軟化點(diǎn)溫度并且包含53至57重量％的PbO,25至29重量％的Si02、2至6重量％的Al2O3和6至9重量％的B203。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述無(wú)鉛玻璃料中的一種或多種包含40至73重量 % 的 Bi2O30
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中在所述導(dǎo)電金屬漿料中，選自類型(i)和類型(ii)的玻璃料的總含量為0.25至8重量％。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)電金屬漿料作為導(dǎo)電金屬層或作為導(dǎo)電金屬塞來(lái)施用。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)電金屬漿料通過(guò)印刷來(lái)施用。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中焙燒作為連同選自下列的至少一種金屬漿料一起的共焙燒來(lái)執(zhí)行:(I)已被施用到所述背面以形成鋁背面陽(yáng)極的背面鋁漿，以及(2)已被施用到所述背面以形成銀或銀/鋁背面收集器觸點(diǎn)的背面銀或銀/鋁漿。
12.由根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法制造的MWT硅太陽(yáng)能電池。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103858241SQ201280012666
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】K·W·杭, G·勞迪辛奧, J·M·奧列克辛, J·K·帕森斯, R·S·沃特 申請(qǐng)人:E.I.內(nèi)穆?tīng)柖虐罟?br>