TW201318196A - Ｌｆｃ－ｐｅｒｃ矽太陽能電池的製備方法 - Google Patents

Ｌｆｃ－ｐｅｒｃ矽太陽能電池的製備方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201318196A
TW201318196A TW101132125A TW101132125A TW201318196A TW 201318196 A TW201318196 A TW 201318196A TW 101132125 A TW101132125 A TW 101132125A TW 101132125 A TW101132125 A TW 101132125A TW 201318196 A TW201318196 A TW 201318196A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
aluminum
weight percent
aluminum paste
glass
perc
Prior art date
Application number
TW101132125A
Other languages
English (en)
Inventor
Gareth Michael Fuge
Mamoru Murakami
Alistair Graeme Prince
Peter James Willmott
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of TW201318196A publication Critical patent/TW201318196A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一種用於製備LFC-PERC矽太陽能電池之方法，該電池具有鋁背電極，其中使用鋁膏不具或僅具貧乏的燒穿能力及包括粒狀鋁、玻料、有機媒劑及基於總鋁膏組成物0.01至<0.05重量百分比的至少一種銻氧化物且其中該至少一種銻氧化物可呈分開粒狀組分及/或呈玻料組分存在鋁膏中。

Description

LFC-PERC矽太陽能電池的製備方法
本發明係關於使用鋁膏(鋁厚膜組成物)形成所謂LFC-PERC(雷射燒製接點PERC；PERC=鈍化射極及後部接點)矽太陽能電池的鋁背電極之方法。本發明因此係針對用於製備個別LFC-PERC矽太陽能電池之方法。
典型地，矽太陽能電池具有前側和背側金屬化物(前電極和背電極)。具有p型基座的習知矽太陽能電池結構使用負電極來接觸電池之前側或向陽側，以及在背側上之正電極。眾所周知，落在半導體主體的一p-n接面上並具有適當波長的輻射係作為一外部能量源，以便在該主體中產生電子-電洞對。存在於p-n接面的電位差導致電洞和電子以相反方向橫跨該接面移動，從而引發能夠輸送電力至一外部電路的電流流動。大部分的太陽能電池具有已經金屬化的矽晶圓之形式，亦即，其設有導電的金屬接點。
目前製造的大部分太陽能電池係以結晶矽為主。沉積電極的一種普遍的方法為金屬膏之網板印刷。
US2011/120535 A1揭露不具或僅具貧乏燒穿能力之鋁厚膜組成物。該鋁厚膜組成物包含粒狀鋁、有機媒劑及至少一選自由以下所組成之群組之玻料：(i)無鉛玻料，具有在550至611℃之範圍中的軟化點溫度且含有11至33重量百分比(重量-%)的SiO2、>0至7重量 百分比的Al2O3與2至10重量百分比的B2O3及(ii)含鉛玻料，具有在571至636℃之範圍中的軟化點溫度且含有53至57重量百分比的PbO、25至29重量百分比的SiO2、2至6重量百分比的Al2O3與6至9重量百分比的B2O3。該鋁厚膜組成物可用於形成PERC矽太陽能電池的鋁背電極。
本發明關於使用鋁膏形成LFC-PERC矽太陽能電池鋁背電極之方法。
本發明係針對形成LFC-PERC矽太陽能電池的方法及LFC-PERC矽太陽能電池本身，其利用具有p型及n型區之矽晶圓、p-n接面、前側ARC(抗反射塗層)層及背側非穿孔介電鈍化層，其包括在背側非穿孔介電鈍化層上塗敷(例如印刷，尤其是網版印刷)鋁膏、燒製如此塗敷之鋁膏以形成燒製鋁層，晶圓藉此達到在700至900℃範圍的峰值溫度，及然後雷射燒製該經燒製鋁層而在介電鈍化層產生穿孔且形成局部BSF接點，其中鋁膏不具或僅具貧乏的燒穿能力且包括粒狀鋁、玻料、有機媒劑及基於總鋁膏組成物為0.01至<0.05重量百分比的至少一種銻氧化物，其中該至少一種銻氧化物可呈分開粒狀組分及/或呈玻料組分存在鋁膏中。
已發現相較於以不包括該0.01至<0.05重量百分比的至少一種銻氧化物的鋁膏所製造的LFC-PERC矽太 陽能電池，使用本發明方法的該鋁膏能夠產生不具或實質減少數量的表面缺陷(例如在燒製鋁表面上的球、珠及釘)之LFC-PERC矽太陽能電池。
在本說明書與申請專利範圍中，使用「燒穿能力」一詞。其應意指一金屬膏在燒製期間蝕刻並穿透(燒穿)一鈍化或ARC層之能力。換言之，具有燒穿能力之金屬膏為燒穿一鈍化或ARC層而與下面的矽基板表面進行電接觸者。對應地，具貧乏或甚至不具燒穿能力的金屬膏當燒製時不會製造與矽基板的電接觸。為了避免誤解；在此本文中，「無電接觸」一詞不應解釋為絕對的；更確切地，其應意指經燒製的金屬膏和矽表面之間的接觸電阻率超過1 Ω．cm2，而在電接觸的情況中，經燒製的金屬膏和矽表面之間的接觸電阻率在1至10 mΩ．cm2之範圍中。
可由傳輸長度法(Transfer Length Method；TLM)來測量接觸電阻率。為達此目的，可使用下列樣品製備及測量程序：將具有非穿孔背側鈍化層之矽晶圓以將被測試的鋁膏網板印刷在該鈍化層，該鋁膏具有平行100 μm寬及20 μm厚的線且線之間有2.05 mm之間距的圖案，並接著加以燒製，使晶圓到達730℃的峰值溫度。針對樣品製備較佳使用具有和本發明之方法中所使用的相同種類的背側鈍化層之矽晶圓。將經燒製的晶圓雷射切割成8 mm乘以42 mm的長帶，其中平行線不互相碰觸且包括至少6條線。接著這些帶接受在黑暗中於20℃之傳統TLM測量。使用來自GP Solar之GP 4-Test Pro裝置來進行TLM測量。
PERC矽太陽能電池為熟悉此技藝人士所熟知；參見例如P.Choulat等人於2007年9月3日至7日在義大利米蘭召開的第二十二屆歐洲光伏太陽能會議中所提及的「在薄多晶矽基材上大於17%的工業型PERC太陽能電池」。PERC矽太陽能電池代表一種特殊類型的習知矽太陽能電池；其特徵為在其前側和背側上具有介電質鈍化層。於前側上的鈍化層充當ARC層，這一點對於矽太陽能電池來說早為習知。在背側上的介電質鈍化層有穿孔；其作為延長電荷載子的壽命並因而改善光轉換效率。
與習知矽太陽能電池的製造類似，PERC矽太陽能電池的製造典型地以p型矽基板為開始，該基板具有其上藉由磷(P)或之類的熱擴散而形成相反導電類型之n型擴散層(n型發射器)的矽晶圓之形式。氧氯化磷(POCl3)一般是用作氣態的磷擴散源，其他液體源則是磷酸及其類似者。在沒有任何特別修改的情況下，n型擴散層係形成於矽基板的整個表面上。p-n接面形成在p型摻質濃度等於n型摻質濃度之處。有接近向陽側之p-n接面的電池具有在0.05至0.05 μm之接面深度。
在形成此擴散層之後，藉由諸如氫氟酸之酸液蝕刻而從其餘的表面移除過量的表面玻璃。
下一步，例如TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、SiNx的介電層或尤其是SiNx/SiOx的介電堆疊係形成在前側n型擴散層上。作為PERC矽太陽能電池之一特定特點，該介電質亦沉積在矽晶圓的背側上至例如0.05及0.1 μm之間的厚度。可例如使用諸如在有氫存在下之電漿化學 蒸氣沉積(CVD)或濺鍍的程序來執行介電質的沉積。這一類層充當PERC矽太陽能電池的前側之ARC和鈍化層並充當背側之介電質鈍化層。接著穿孔PERC矽太陽能電池之背側上的鈍化層。典型藉由酸蝕刻或雷射鑽孔來產生穿孔，且如此產生的洞之直徑例如為50至300 μm。它們的深度對應至鈍化層之厚度或甚至稍微超過它。穿孔數量落在例如每平方公分100至500的範圍中。
就如同具有p型基座及前側n型發射器的習知太陽能電池結構，PERC矽太陽能電池典型在其前側上具有負電極且在其背側上具有正電極。典型地藉由網板印刷並乾燥電池前側上的ARC層上之前側銀膏(前電極形成銀膏)使負電極應用作為柵格。前側柵格電極典型地網板印刷成所謂的H圖案，其包括薄平行指狀線(集極線)與以直角與該指狀線相交之兩個匯流條。此外，塗敷一背側銀或銀/鋁膏及一鋁膏，典型地以網板印刷，並接著於p型矽基板的背側上之穿孔鈍化層上乾燥化。在正常情形中，首先塗敷背側銀或銀/鋁膏至背側穿孔鈍化層上以形成陽極背接點，例如，為用於焊接互連線(預焊的銅帶)的兩個平行匯流條或為矩形或突片。接著，將該鋁膏塗敷在該裸區中，使之在該背側銀或銀/鋁上方稍微重疊。在某些例子中，銀或銀/鋁膏係在鋁膏已被塗敷後塗敷。然後，典型地在一帶爐中實行1至5分鐘期間的燒製，而使該晶圓達到位於700至900℃之範圍內的峰值溫度。可循序燒製或共同燒製該前極電極與該背電極。
一般在矽晶圓的背側上之穿孔介電質鈍化層上網板印刷並乾燥化該鋁膏。在高於鋁之熔點的溫度燒製晶圓以在鋁和矽之間的局部接點，亦即，在未被介電質鈍化層覆蓋之矽晶圓的背表面的那些部分，或換言之，在穿孔處形成鋁-矽融熔。如此形成之局部p+接點一般稱為局部背表面電場(BSF)接點。藉由從乾燥狀態燒製而將鋁膏轉變成鋁背電極，而背側銀或銀/鋁膏在燒製後變成銀或銀/鋁背電極。典型地，共同燒製鋁膏及背側銀或銀/鋁膏，然而循序燒製亦可行。在燒製期間，背側鋁和背側銀或銀/鋁間的邊界呈現一合金狀態，且亦電連接。鋁電極佔背電極的大部分面積。銀或銀/鋁背電極是形成在部分的背側上方，以作為用於藉由預焊的銅帶或類似物互連太陽能電池的陽極。此外，在燒製期間，印刷成為前側陰極的該前側銀膏蝕刻並穿透該ARC層，從而能夠電接觸該n型層。此類型的方法通常稱為「燒穿」。
一種用於製造PERC矽太陽能電池的背電極的稍微偏離方法亦是已知的。此處，鋁電極佔背電極的整個區域及銀或銀/鋁背電極採用連接局部BSF接點之銀背電極圖案的形式。這意謂鋁膏係全面塗敷並燒製形成局部BSF接點且銀或銀/鋁背電極係採用連接局部BSF接點之銀或銀/鋁背電極圖案的形式而塗敷。「銀或銀/鋁背電極圖案」應意指銀或銀/鋁背陽極作為連接所有局部BSF接點的細線圖案的安排。實例包括連接所有局部BSF接點的平行但連接之細線或連接所有局部BSF接點的細線之柵格的安排。在柵格的情況，其典型但非必須地 為方格柵格。主要點為銀背電極圖案是連接所有局部BSF接點的圖案並因此保證後者的電連接。銀背電極圖案係與準備好用於焊接互連帶(像是例如預焊的銅帶)的一或多個陽極背接點電接觸。陽極背接點可採取例如一或多個匯電條、矩形或突片的形式。陽極背接點本身可形成部分銀背電極圖案並可連同細線同時塗敷。亦可能分開塗敷陽極背接點，亦即在塗敷連接所有局部BSF接點之細線之前或之後塗敷。
LFC-PERC矽太陽能電池代表PERC矽太陽能電池的特殊實施例。局部BSF接點此處係藉由雷射燒製而製造；吾人因此稱呼該PERC矽太陽能電池為LFC-PERC(雷射-燒製接點PERC)矽太陽能電池。此處，提供有前ARC層及背側鈍化層之矽晶圓未經受前述的酸蝕刻或雷射鑽孔步驟。更確切的說，將鋁膏塗敷在非穿孔背側鈍化層上並燒製而無製造與在背側鈍化層下方的矽表面之接觸。僅在此後實施雷射燒製步驟，在此期間，不只產生穿孔也產生局部BSF接點。該原則揭露在例如DE102006046726A1及US2004/097062A1中。
本發明關於用於產生LFC-PERC矽太陽能電池鋁背電極的方法及分別關於用於產生LFC-PERC矽太陽能電池之方法，包括下列步驟：(1)提供在其前側上具有ARC層及在其背側上具有非穿孔介電鈍化層之矽晶圓，(2)塗敷並乾燥鋁膏在矽晶圓背側上的非穿孔介電鈍化層上， (3)燒製該經乾燥之鋁膏，藉此晶圓達到700至900℃的峰值溫度，以及(4)雷射燒製在步驟(3)得到的燒製鋁層及在燒製鋁層下方的介電鈍化層而在該鈍化層產生穿孔及形成局部BSF接點，其中該鋁膏不具或僅具貧乏的燒穿能力及包括粒狀鋁、玻料、有機媒劑及基於總鋁膏組成物0.01至<0.05重量百分比的至少一種銻氧化物，其中該至少一種銻氧化物可呈分開粒狀組分及/或呈玻料組分存在鋁膏中。
在本發明方法的步驟(1)，提供在其前側上具有ARC層及在其背側上具有非穿孔介電鈍化層之矽晶圓。矽晶圓是單晶或多晶矽晶圓，誠如習知用於產生矽太陽能電池的矽晶圓；其具有一p型區域、一n型區域和一p-n接面。該矽晶圓在其前側上具有ARC層及在其背側上具有非穿孔介電鈍化層，二層皆例如為TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、SiNx或尤其是SiNx/SiOx的介電堆疊。這類矽晶圓已為熟悉此項技術者所熟知；出於簡潔的原因，參照於先前揭露表達。矽晶圓已可以具有常規前側金屬化提供，亦即具有如上述前側銀膏。前側金屬化的塗敷可在鋁背電極結束之前或之後實施。
在本發明方法的步驟(2)，鋁膏係塗敷在矽晶圓背側上的非穿孔介電鈍層上。
該鋁膏不具或僅具貧乏的燒穿能力且包括粒狀鋁、玻料、有機媒劑及基於總鋁膏組成物0.01至<0.05重量百分比的至少一種銻氧化物，其中該至少一種銻氧化物可呈分開粒狀組分及/或呈玻料組分存在鋁膏中。
粒狀鋁可為鋁或與一或多種或其他金屬(像是例如鋅、錫、銀及鎂)的鋁合金。在鋁合金的情況，鋁含量為例如99.7至低於100重量百分比。該粒狀鋁可包括呈各種形狀的鋁顆粒，例如鋁片、球形鋁粉、節型(不規則形)鋁粉或其任何組合。在一實施例中，粒狀鋁為鋁粉。鋁粉展現例如4至12 μm的平均顆粒大小。粒狀鋁可基於總鋁膏組成物以50至80重量百分比的比例存在於鋁膏中或在一實施例中，70至75重量百分比的比例。
術語「平均顆粒大小」係用於本文。其應意指藉由雷射光散射的方式測定之平均顆粒大小(均值顆粒直徑，d50)。雷射光散射量測可使用的顆粒大小分析儀，例如Microtrac S3500 machine實施。
本文所做的關於平均顆粒大小之所有陳述是關於存在於鋁膏組成物中的相關材料的平均顆粒大小。
存在於鋁膏中的粒狀鋁可伴隨其他粒狀金屬，例如諸如銀或銀合金粉。基於總粒狀鋁加其他粒狀金屬，該其他粒狀金屬的比例為例如0至10重量百分比。
鋁膏包括有機媒劑。多種惰性黏性材料可用作有機媒劑。有機媒劑可為其中粒狀組分(粒狀鋁，選擇性地存在其他粒狀金屬、玻料，進一步選擇性地存在無機粒狀組分)具有足夠程度的穩定度性分散者。該有機媒劑的性質，尤其是流變性質，可致使其提供良好的塗敷性質給該鋁膏組成物，這些性質包括：不溶固體的穩定分散、針對塗敷(尤其針對網板印刷)之適當的黏度和觸變性、矽晶圓的背側鈍化層及膏固體的可濕性、良好的乾 燥速率及良好的燒製性質。用在鋁膏中的該有機媒劑可為一非水性的惰性液體。該有機媒劑可為一有機溶劑或一有機溶劑的混合物；在一實施例中，該有機媒劑可為一或多種有機聚合物在一或多種有機溶劑中的溶液。在一實施例中，針對此目的之聚合物可為乙基纖維素。其他可單獨或結合使用的聚合物之實例包括：乙基羥乙基纖維素、木松香、酚醛樹脂和低級醇的聚(甲基)丙烯酸酯。適當之有機溶劑的實例包括：酯醇與萜烯(例如，α或β松脂醇或其與其他溶劑(例如，煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁基醚、二乙二醇丁基醚醋酸酯、己二醇和高沸點醇)的混合物。此外，可將用於在塗敷鋁膏於背側穿孔鈍化層上之後促進迅速硬化的揮發性有機溶劑包括在有機媒劑中。可配製這些和其他溶劑的不同組合，以獲得所需的黏度和揮發性需求。
鋁膏中之有機媒劑含量可取決於塗敷膏之方法及所使用之有機媒劑的種類，且其可有所變化。基於總鋁膏組成物，在一實施例中，其可自20至45重量百分比或在一實施例中，其可在22至35重量百分比的範圍。20至45重量百分比之數值包括有機溶劑、可能的有機聚合物及可能的有機添加劑。
基於總鋁膏組成物，在鋁膏中的有機溶劑含量可在5至25重量百分比的範圍或在一實施例中10至20重量百分比。
基於總鋁膏組成物，有機聚合物可以在0至20重量百分比的範圍或在一實施例中5至10重量百分比之比例存在有機媒劑中。
鋁膏包括作為無機黏合劑的玻料(一種玻料或多於一種玻料的組合)。在鋁膏中的玻料總含量為例如0.25至8重量百分比或在一實施例中，0.8至3.5重量百分比。
玻料的平均顆粒大小可在例如0.5至4 μm的範圍。
玻料具有在例如350至600℃範圍的軟化點溫度。
術語「軟化點溫度」係用於本文。其應意指在10 K/min的加熱速率下由微差熱分析DTA測定的玻璃轉移溫度。
玻料及其在鋁膏內之比例係使得鋁膏不具或僅具貧乏燒穿能力而選擇。
可用於鋁膏之玻料的實例為，具有在571至636℃範圍的軟化點溫度並含有53至57重量百分比的PbO、25至29重量百分比的SiO2、2至6重量百分比的Al2O3及6至9重量百分比的B2O3的含鉛玻料。PbO、SiO2、Al2O3及B2O3的重量百分比可為或可不為加總成100重量百分比。在其不為加總成100重量百分比的情況，所缺失的重量百分比可尤其是由一或多種其他氧化物所貢獻，例如，鹼金屬氧化物像是Na2O，鹼土金屬氧化物像是MgO及金屬氧化物像是TiO2及ZnO。
可用於鋁膏之無鉛玻料的實例為具有在550至611℃範圍的軟化點溫度並含有11至33重量百分比的SiO2、>0至7重量百分比，尤其是5至6重量百分比的Al2O3及2至10重量百分比的B2O3之玻料。SiO2、Al2O3及B2O3的重量百分比不為加總成100重量百分比及缺失的重量百分比為尤其是由一或多種其他氧化物貢 獻，例如，鹼金屬氧化物像是Na2O、鹼土金屬氧化物像是MgO及金屬氧化物像是Bi2O3、TiO2及ZnO。無鉛玻料可能含有40至73重量百分比，尤其是48至73重量百分比的Bi2O3。Bi2O3、SiO2、Al2O3及B2O3的重量百分比可為或可不為加總成100重量百分比。在其不為加總成100重量百分比的情況，所缺失的重量百分比可尤其是由一或多種其他氧化物所貢獻，例如，鹼金屬氧化物像是Na2O，鹼土金屬氧化物像是MgO及金屬氧化物像是TiO2及ZnO。
可用於鋁膏的無鉛玻料的另一個實例為含有0.5至15重量百分比SiO2、0.3至10重量百分比Al2O3及67至75重量百分比Bi2O3的玻料。SiO2、Al2O3及Bi2O3的重量百分比可為或可不為加總成100重量百分比。當其不為加總成100重量百分比，所缺失的重量百分比可尤其是由一或多種其他組分例如B2O3、ZnO、BaO、ZrO2、P2O5、SnO2及/或BiF3貢獻。在一實施例中，無鉛玻料包括0.5至15重量百分比SiO2、0.3至10重量百分比Al2O3、67至75重量百分比Bi2O3及下列中至少一個：>0至12重量百分比B2O3、>0至16重量百分比ZnO、>0至6重量百分比BaO。用於可用於鋁膏的無鉛玻料的特定組成物係顯示於表I。該表顯示基於玻料的總重量，在玻料A至N中各種成分的重量百分比。
玻料的製備係熟知的且在於例如將玻璃組分一起熔化，尤其是呈氧化物形式的組分。批量成分當然可能為在熔塊產生的一般條件下將產出所欲氧化物的任何化合物。例如氧化硼可得自硼酸，氧化鋇可自碳酸鋇產生等。如技藝中所熟知，加熱可執行至例如1050至1250℃範圍的峰值溫度並持續一段時間使得熔體完全變成液體及均相，典型為0.5至1.5小時。將熔融組成物倒入水中以形成熔塊。
玻璃可在一球磨機中與水或惰性低黏度、低沸點有機液體一起碾磨，以縮小該玻料的粒度，並獲得具有本質上均勻尺寸的玻料。接著，其可在水或該有機液體中沉降以分離細料，並可移除含有該細料的上清流體。亦可使用其他的類析法。
基於總鋁膏組成物，鋁膏包括0.01至<0.05重量百分比的至少一種銻氧化物。該至少一種銻氧化物可呈分開粒狀組分及/或呈玻料組分存在鋁膏中，呈分開粒狀 組分形式存在係較佳的。適合的銻氧化物之實例包括Sb2O3及Sb2O5，其中Sb2O3為較佳的銻氧化物。
鋁膏可包括耐火無機化合物及/或金屬-有機化合物。「耐火無機化合物」指不同於至少一種銻氧化物的無機化合物，其能抵抗在燒製期間經歷的熱狀況。例如，其具有高於在燒製期間經歷的溫度之熔點。實例包括不同於至少一種銻氧化物的固體無機氧化物，例如非晶質二氧化矽。金屬-有機化合物的實例包括錫-與鋅-有機化合物例如新癸酸鋅及錫(II)2-乙基己酸鹽。在一實施例中，鋁膏不含不同於該至少一種銻氧化物的固體無機氧化物且不含在燒製時能夠產生不同於該至少一種銻氧化物之固體無機氧化物的化合物。在其他實施例中，鋁膏不含任何耐火無機化合物及/或金屬-有機化合物。
鋁膏可包括一或多種有機添加劑，例如界面活性劑、增稠劑、流變改質劑與穩定劑。一或多個有機添加劑可為有機媒劑的部份。然而，其亦可能當製備鋁膏時，分開添加至有機添加劑。基於總鋁膏組成物，有機添加劑可以例如0至10重量百分比的總比例存在於鋁膏中。
鋁膏為黏性組成物，其可藉由機械混合粒狀鋁與玻料以及有機媒劑而製備。在一實施例中，可使用粉末混合的製造方法，其為一等效於傳統輥磨的分散技術；亦可使用輥磨或其他混合技術。
可就這樣地使用該鋁膏，或者可藉由例如添加額外的有機溶劑來進行稀釋；因此，該鋁膏的所有其他組分之重量百分比可因而減少。
塗敷鋁膏至例如15至60 μm的乾燥薄膜厚度。鋁膏塗敷之方法可為印刷，例如，聚矽氧墊印刷，或者在一實施例中為網板印刷。
鋁膏的塗敷黏度當其使用Brook field HBT黏度計及#14主軸在10 rpm的主軸速度及25℃藉由通用杯體量測時可為20至200 Pa．s。
在塗敷之後，對鋁膏進行1至100分鐘期間的乾燥，其中該矽晶圓達到在100至300℃之範圍中的峰值溫度。乾燥可使用例如帶式、旋轉式或固定式乾燥器，尤其是IR(紅外線)帶式乾燥器來實行。
在本發明方法的步驟(3)，乾燥鋁膏係燒製形成燒製鋁層。舉例來說，步驟(3)的燒製可執行1至5分鐘的期間，而使該矽晶圓達到位於700至900℃之範圍內的一峰值溫度。燒製可使用例如單區或多區式帶爐，尤其是多區式紅外線帶爐來實行。燒製可在一惰性氣體大氣中或存在氧氣(舉例來說，存在空氣)的環境中發生。在燒製期間，可移除亦即燃燒及/或碳化(尤其是燃燒)包括非揮發性有機材料的有機物質以及不會在乾燥期間蒸發掉的有機部分。在燒製期間移除的有機物包括一或多個有機溶劑、一或多個選擇性存在的有機聚合物、一或多個選擇性存在的有機添加劑及選擇性存在之金屬有機化合物的有機成分。在燒製期間有進一步的方法發生，也就是玻料與粒狀鋁燒結。在燒製期間，鋁膏不 燒穿背側非穿孔介電鈍化層，亦即鈍化層至少必須存在燒製鋁膏及矽基板之間。
燒製可連同其他已被塗敷至LFC-PERC太陽能電池矽晶圓的金屬膏(亦即前側及/或背側金屬膏，其已在燒製方法期間在晶圓表面上被塗敷形成前側及/或背側電極)以所謂共燒製執行。一實施例包括前側銀膏及背側銀或背側銀/鋁膏。
在本發明方法的步驟(4)，背側介電鈍化層係提供穿孔及形成局部BSF接點。穿孔直徑為例如50至300 μm及其數量位在例如每平方公分100至500個的範圍。雷射燒製創造高於鋁熔點的溫度以在穿孔處形成鋁-矽熔體導致形成局部BSF接點，其係與在步驟(3)得到的燒製鋁層電接觸。局部BSF接點與燒製鋁層電接觸的結果是燒製鋁層成為鋁背陽極。
實例 實例1(製造太陽能電池測試樣品及測定其鋁背表面缺陷) (i)鋁膏1：
鋁膏包含73重量百分比空氣霧化鋁粉(d50=10 μm)、25.952重量百分比的聚合物樹脂及有機溶劑的有機媒劑、1重量百分比的玻料及0.048重量百分比的粒狀Sb2O3。玻料組成物為11.88重量百分比SiO2、6.19重量百分比Al2O3、9.72重量百分比B2O3及72.21重量百分比Bi2O3。
(ii)形成測試樣品：
具有n型擴散POCl3射極，面積243.36 cm2及180 μm厚的p型多晶矽晶圓，在前側上具有SiNx ARC與具有非穿孔150 nm厚Al2O3/SiNx後表面介電堆疊，係在背表面上以全平面的鋁膏網板印刷。鋁膏的乾燥膜厚為30 μm。
然後將經印刷晶圓在由Despatch供應的6-區紅外線爐中燒製。使用580 cm/min之帶速，其中區域溫度界定為區域1=500℃、區域2=525℃、區域3=550℃、區域4=600℃、區域5=900℃且最後一區域設定在865℃。使用DataPaq的熱資料記錄器發現峰值溫度到達730℃。
接著將燒製的晶圓雷射劃割並斷成10 mm×20 mm樣品。使用由Optek所供應之1064 nm紅外線雷射來執行雷射劃割。
(iii)測定鋁背表面缺陷的數量：
各10 mm×20 mm樣品的燒製鋁背表面的表面缺陷(球、珠及釘)的數量係藉由使用一張紙輕輕刮除來移除缺陷(如果有的話)而測定。將其收集在一張白紙上及所收集的顆粒然後使用100倍放大的光學顯微鏡及使用背光照明計算。
表面缺陷的平均數量結果為每平方公分零個。
比較例2 (i)比較鋁膏2：
比較鋁膏2具有像鋁膏1的相同組成物，除了其含有26重量百分比而非25.952重量百分比的有機媒劑及不含粒狀Sb2O3之外。
(ii)形成測試樣品：
測試樣品係以類似實例1的情況以相同的方式形成。
(iii)測定鋁背表面缺陷的數量：
各樣品的鋁背表面缺陷數量係以類似實例1的情況以相同的方式測定。
表面缺陷的平均數量為每平方公分72個。
實例1與比較例2的比較揭示在實例1藉由雷射燒製無缺陷燒製鋁背表面以在Al2O3/SiNx後表面介電堆疊產生穿孔及形成局部BSF接點而得到的電池提供完美的基板用於將其轉化成LFC-PERC電池，同時在比較例2的情況中，這並未達成。

Claims (9)

  1. 一種用於製備LFC-PERC矽太陽能電池之方法，包含下列步驟：(1)提供一矽晶圓，其具有一ARC層在其前側上及一非穿孔介電鈍化層在其背側上，(2)塗敷並乾燥一鋁膏於該矽晶圓背側上的該非穿孔介電鈍化層上，(3)燒製該經乾燥之鋁膏，藉此該晶圓達到700至900℃的峰值溫度，以及(4)雷射燒製在步驟(3)得到的燒製鋁層及在該燒製鋁層下方的該介電鈍化層而在該鈍化層中產生穿孔以及形成局部BSF接點，其中該鋁膏不具或僅具貧乏的燒穿能力並且包括粒狀鋁、玻料、有機媒劑及基於總鋁膏組成物的0.01至<0.05重量百分比之至少一銻氧化物，其中該至少一銻氧化物係呈分開粒狀組分及/或呈玻料組分存於該鋁膏中。
  2. 如請求項1所述之方法，其中基於總鋁膏組成物，該粒狀鋁以50至80重量百分比的比例存在。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中基於總鋁膏組成物，該有機媒劑含量係從20至45重量百分比。
  4. 如請求項1、2或3所述之方法，其中在該鋁膏中玻料的總含量為0.25至8重量百分比。
  5. 如前述請求項中任一項所述之方法，其中該玻料係選自具有在571至636℃範圍的軟化點溫度並含有53至57重量百分比的PbO、25至29重量百分比的SiO2、2至6重量百分比的Al2O3及6至9重量百分比的B2O3的含鉛玻料，具有在550至611℃範圍的軟化點溫度並含有11至33重量百分比的SiO2、>0至7重量百分比的Al2O3及2至10重量百分比的B2O3的無鉛玻料，含有0.5至15重量百分比SiO2、0.3至10重量百分比Al2O3及67至75重量百分比Bi2O3的無鉛玻料，以及該玻料的任意組合所組成之群組。
  6. 如前述請求項中任一項所述之方法，其中該至少一銻氧化物為Sb2O3。
  7. 如前述請求項中任一項所述之方法，其中該鋁膏係藉由印刷塗敷。
  8. 如前述請求項中任一項所述之方法，其中燒製係連同經塗敷至LFC-PERC太陽能電池矽晶圓的其他金屬膏加以共燒製而執行。
  9. 一種LFC-PERC矽太陽能電池，其係藉由前述請求項中任一項所述之方法製造。
TW101132125A 2011-09-07 2012-09-04 Ｌｆｃ－ｐｅｒｃ矽太陽能電池的製備方法 TW201318196A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161531736P 2011-09-07 2011-09-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201318196A true TW201318196A (zh) 2013-05-01

Family

ID=46940585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101132125A TW201318196A (zh) 2011-09-07 2012-09-04 Ｌｆｃ－ｐｅｒｃ矽太陽能電池的製備方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130056060A1 (zh)
EP (1) EP2754184A1 (zh)
JP (1) JP2014533432A (zh)
KR (1) KR101507697B1 (zh)
CN (1) CN103918089A (zh)
TW (1) TW201318196A (zh)
WO (1) WO2013036689A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150257038A1 (en) * 2007-02-05 2015-09-10 Wefi, Inc. Devices, systems, and methods for sharing network capacity
CN102667961A (zh) * 2009-11-25 2012-09-12 E·I·内穆尔杜邦公司 铝浆及其在钝化发射极以及背面接触硅太阳能电池生产中的用途
KR101350960B1 (ko) * 2012-01-13 2014-01-16 한화케미칼 주식회사 글래스 프릿, 이를 포함하는 도전성 페이스트 조성물 및 태양전지
US20130183795A1 (en) * 2012-01-16 2013-07-18 E I Du Pont De Nemours And Company Solar cell back side electrode
JP2015115400A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 東洋アルミニウム株式会社 導電性アルミニウムペースト
JP6495713B2 (ja) * 2015-03-30 2019-04-03 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
CN105405488A (zh) * 2015-11-30 2016-03-16 无锡帝科电子材料科技有限公司 一种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆及其制备方法和应用
JP6688500B2 (ja) * 2016-06-29 2020-04-28 ナミックス株式会社 導電性ペースト及び太陽電池
CN110289321A (zh) * 2019-05-14 2019-09-27 江苏顺风光电科技有限公司 背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法
CN110212039A (zh) * 2019-05-30 2019-09-06 江苏欧达丰新能源科技发展有限公司 激光烧结金属丝线制备光伏电池片细栅线电极的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10046170A1 (de) 2000-09-19 2002-04-04 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Metallkontaktes durch eine dielektrische Schicht
US20060001009A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Garreau-Iles Angelique Genevie Thick-film conductive paste
US7494607B2 (en) * 2005-04-14 2009-02-24 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom
US7999372B2 (en) * 2006-01-25 2011-08-16 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Organic light emitting display device and method of fabricating the same
DE102006046726A1 (de) * 2006-10-02 2008-04-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzelle mit strukturierter Rückseitenpassivierungsschicht aus SIOx und SINx sowie Verfahren zur Herstellung
CN101345263B (zh) * 2008-09-09 2010-06-16 季福根 太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备方法
CN102667961A (zh) 2009-11-25 2012-09-12 E·I·内穆尔杜邦公司 铝浆及其在钝化发射极以及背面接触硅太阳能电池生产中的用途
KR101309809B1 (ko) * 2010-08-12 2013-09-23 제일모직주식회사 태양전지용 알루미늄 페이스트 및 이를 이용한 태양전지

Also Published As

Publication number Publication date
EP2754184A1 (en) 2014-07-16
KR101507697B1 (ko) 2015-03-31
KR20140068140A (ko) 2014-06-05
US20130056060A1 (en) 2013-03-07
WO2013036689A1 (en) 2013-03-14
CN103918089A (zh) 2014-07-09
JP2014533432A (ja) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI504011B (zh) 在矽晶圓前側上形成柵極電極之方法
US9343194B2 (en) Process for the formation of a silver back electrode of a passivated emitter and rear contact silicon solar cell
US8999203B2 (en) Aluminum pastes and use thereof in the production of passivated emitter and rear contact silicon solar cells
CN102725852B (zh) 用于制备mwt硅太阳能电池的方法
TWI504010B (zh) 在矽晶圓的前側上形成柵極電極之方法
KR101507697B1 (ko) Lfc-perc 규소 태양 전지의 제조 방법
CN102770963B (zh) 用于制备mwt硅太阳能电池的方法
TW201312594A (zh) 鋁膏及其於鈍化射極及背接觸式矽太陽能電池之製造的使用
JP2011521018A (ja) アルミニウムペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるその使用
JP2012522357A (ja) 金属ペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるそれらの使用
JP2012522355A (ja) 金属ペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるそれらの使用
US20130061918A1 (en) Process for the formation of a silver back electrode of a passivated emitter and rear contact silicon solar cell
US20170077324A9 (en) Aluminum pastes and use thereof in the production of passivated emitter and rear contact silicon solar cells
CN103858241A (zh) 用于制备mwt硅太阳能电池的方法
JP2014509092A (ja) Ｍｗｔシリコン太陽電池の製造のプロセス