用于導(dǎo)電糊組合物的玻璃組合物制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于形成導(dǎo)電糊組合物的玻璃組合物。在本發(fā)明專利技術(shù)一方面中，用于太陽能電池板技術(shù)中的導(dǎo)電糊組合物包含導(dǎo)電金屬顆粒、有機(jī)載體以及包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)的玻璃組合物。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于形成導(dǎo)電糊組合物的玻璃組合物。在本專利技術(shù)一方面中，用于太陽能電池板技術(shù)中的導(dǎo)電糊組合物包含導(dǎo)電金屬顆粒、有機(jī)載體以及包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)的玻璃組合物。背景太陽能電池是使用光生伏打效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成電的裝置。太陽能是有吸引力的綠色能源，因?yàn)樗强沙掷m(xù)的且僅產(chǎn)生非污染的副產(chǎn)物。因此，目前投入了大量研究以開發(fā)具有提高的效率，同時(shí)持續(xù)降低材料和生產(chǎn)成本的太陽能電池。在操作中，當(dāng)光擊中太陽能電池時(shí)，一部分入射光被表面反射，且其余透射到太陽能電池中。透射光的光子被通常由半導(dǎo)體材料如硅制成的太陽能電池吸收。來自吸收光子的能量激發(fā)半導(dǎo)體材料的電子離開其原子，產(chǎn)生電子-空穴對。這些電子-空穴對然后被p-n結(jié)隔開并被應(yīng)用于太陽能電池表面上的導(dǎo)電電極收集。太陽能電池通常具有施加于其正面和背面上的導(dǎo)電糊。典型的導(dǎo)電糊包含導(dǎo)電金屬顆粒、玻璃料和有機(jī)載體。通常包含銀的正面糊施加于基質(zhì)的正面上以用作前電極。在一些情況下，玻璃料在燒制時(shí)蝕刻通過硅基質(zhì)表面上的抗反射涂層如氮化硅涂層，幫助在導(dǎo)電顆粒與硅基質(zhì)之間建立電接觸。另一方面，理想的是玻璃料不會(huì)如此侵蝕性以致它在燒制以后分流p-n結(jié)。例如，包含相對高量的鉛和鉍氧化物的玻璃料可能損害抗反射層并使基質(zhì)的p-n結(jié)降解。因此，可能危害太陽能電池的電性能。另外，已知玻璃料具有寬熔融溫度范圍，使得它們強(qiáng)烈取決于其組成和加工參數(shù)而行為。因而，利用已知玻璃料預(yù)測玻璃加工參數(shù)和在快速燒制方法下的行為的能力是困難的。此外，由于鉛和鉍是對環(huán)境有毒的元素，理想的是降低或消除其在導(dǎo)電糊中的使用。常規(guī)導(dǎo)電糊還必須很好地粘附在下面的基質(zhì)上以便是機(jī)械和結(jié)構(gòu)上可靠的。因此，需要通過改進(jìn)發(fā)射體質(zhì)量而改進(jìn)導(dǎo)電糊與下面基質(zhì)之間的電接觸以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的太陽能電池效率的玻璃組合物。改進(jìn)的總電池性能還由例如較高的短路電壓、較低的串聯(lián)電阻、電極在基質(zhì)上的較好附著力和較高的電流表示。該玻璃組合物應(yīng)不是如此侵蝕性的以致它們損害抗反射層和p-n結(jié)。另外，對環(huán)境和健康而言，降低或消除有毒鉛和鉍氧化物的存在的玻璃組合物是理想的。另外，想要具有較寬加工窗口和更加可預(yù)測的熔體行為的玻璃料。最后，改進(jìn)導(dǎo)電糊在下面硅基質(zhì)上的附著力的玻璃料是理想的。概述本專利技術(shù)一方面涉及導(dǎo)電糊組合物，其包含導(dǎo)電金屬顆粒，至少一種玻璃組合物，和有機(jī)載體，所述玻璃組合物包含基于玻璃組合物的總重量一共為至少約70重量％的氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)，。該至少一種玻璃組合物優(yōu)選包含少于約5重量％的氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛(PbO)。當(dāng)Bi2O3存在于玻璃組合物中時(shí)，Bi2O3與ZnO的重量比優(yōu)選小于約0.15。該至少一種玻璃組合物優(yōu)選包含基于玻璃組合物的總重量為至少2重量％的Li2O。本專利技術(shù)另一方面涉及導(dǎo)電糊組合物，其包含導(dǎo)電金屬顆粒，至少一種玻璃組合物，和有機(jī)載體，所述玻璃組合物包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和基于玻璃組合物的總重量多于約1重量％的氧化鋰(Li2O)。該至少一種玻璃組合物中TeO2、ZnO和Li2O的總量基于玻璃組合物的總重量為至少約70重量％，且(a)TeO2與(b)ZnO和Li2O的重量比為約1-25，優(yōu)選約2-15。至少一種玻璃組合物優(yōu)選包含少于約5重量％氧化鉍(Bi2O3)，更優(yōu)選少于約2.5重量％(例如少于約2.0重量％)，和氧化鉛(PbO)。該至少一種玻璃組合物優(yōu)選包含基于玻璃組合物的總重量為至少2重量％的Li2O。本專利技術(shù)另一方面涉及導(dǎo)電糊組合物，其包含導(dǎo)電金屬顆粒，至少一種玻璃組合物，和有機(jī)載體，所述玻璃組合物包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和基于玻璃組合物的總重量多于約1重量％的氧化鋰(Li2O)。該至少一種玻璃組合物中TeO2、ZnO和Li2O的總量基于玻璃組合物的總重量為至少約70重量％，且ZnO與Li2O的重量比為約0.5-25，優(yōu)選約1-20。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，玻璃組合物包含多于1.0重量％Li2O(例如至少1.1、1.2、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0重量％)。在一個(gè)實(shí)施方案中，ZnO與Li2O的重量比為約1-25，優(yōu)選約2-15。該至少一種玻璃組合物中氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛(PbO)的組合量基于玻璃組合物的100％總重量優(yōu)選少于約5重量％，更優(yōu)選少于約2.5重量％(例如少于約2.0重量％)。本專利技術(shù)另一方面為導(dǎo)電糊組合物，其包含導(dǎo)電金屬顆粒，至少一種玻璃組合物，和有機(jī)載體，所述玻璃組合物包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)。(a)Li2O與(b)TeO2和Li2O的組合量的重量比為約0.001-0.3(優(yōu)選約0.001-0.15)，且(a)ZnO與(b)TeO2和ZnO的組合量的重量比為約0.001-0.35，優(yōu)選約0.005-0.35。該至少一種玻璃組合物中氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛(PbO)的組合量優(yōu)選少于約5重量％，更優(yōu)選少于約2.5重量％(例如少于約2.0重量％)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，玻璃組合物包含多于1.0重量％Li2O(例如至少1.1、1.2、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0重量％)。本專利技術(shù)還提供通過將本專利技術(shù)導(dǎo)電糊組合物施加于硅片上并將硅片燒制而生產(chǎn)的太陽能電池。本專利技術(shù)另一方面為包含本專利技術(shù)電互連太陽能電池的太陽能電池組件。本專利技術(shù)進(jìn)一步提供生產(chǎn)太陽能電池的方法，其包括步驟：提供具有正面和背面的硅片，將本專利技術(shù)導(dǎo)電糊施加于硅片(例如晶片的正面)上，并將硅片燒制。詳述本專利技術(shù)涉及優(yōu)選具有低鉛和/或鉍含量或者不含鉛和/或鉍的玻璃組合物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，玻璃組合物為無鉛和/或無鉍的。盡管不限于該應(yīng)用，本專利技術(shù)玻璃組合物可用于導(dǎo)電糊組合物，例如用于形成太陽能電池上的電極的那些中。本專利技術(shù)導(dǎo)電糊組合物優(yōu)選包含導(dǎo)電金屬顆粒、有機(jī)載體和所述玻璃組合物。導(dǎo)電糊組合物可進(jìn)一步包含一種或多種添加劑。導(dǎo)電糊組合物可包含玻璃組合物(優(yōu)選無鉛和/或無鉍玻璃組合物)或者在物理加工(例如機(jī)械化學(xué)加工、粉碎或研磨)或化學(xué)加工(例如燒制、熱分解或者光或輻射化學(xué)分解)期間形成玻璃的化合物(例如有機(jī)金屬化合物、鹽)的組合。在其它實(shí)施方案中，形成玻璃組合物的元素可存在于單一組分中或者分布于兩種或更多種組分中，所述組分可以為無定形、結(jié)晶或部分結(jié)晶的。當(dāng)應(yīng)用于硅太陽能電池時(shí)，這類糊可用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
導(dǎo)電糊組合物，其包含：導(dǎo)電金屬顆粒；至少一種玻璃組合物，其包含基于玻璃組合物的總重量一共為至少約70重量％的氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)；和有機(jī)載體，其中所述至少一種玻璃組合物包含少于約5重量％的氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛(PbO)，并且當(dāng)存在Bi2O3時(shí)，Bi2O3與ZnO的重量比小于約0.15。

【技術(shù)特征摘要】
2014.12.31 US 62/098720;2014.12.31 US 62/098918;201.導(dǎo)電糊組合物，其包含：
導(dǎo)電金屬顆粒；
至少一種玻璃組合物，其包含基于玻璃組合物的總重量一共為至少約70
重量％的氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)；和
有機(jī)載體，
其中所述至少一種玻璃組合物包含少于約5重量％的氧化鉍(Bi2O3)和氧化
鉛(PbO)，并且當(dāng)存在Bi2O3時(shí)，Bi2O3與ZnO的重量比小于約0.15。
2.導(dǎo)電糊組合物，其包含：
導(dǎo)電金屬顆粒；
至少一種玻璃組合物，其包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)以及基于玻璃
組合物的總重量多于約1重量％的氧化鋰(Li2O)，其中TeO2、ZnO和Li2O
的總量為至少約70重量％且(a)TeO2與(b)ZnO和Li2O的重量比為約
1-25，優(yōu)選約2-15；和
有機(jī)載體，
其中所述至少一種玻璃組合物包含少于約2.5重量％的氧化鉍(Bi2O3)和氧
化鉛(PbO)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的導(dǎo)電糊組合物，其中(a)TeO2與(b)ZnO和Li2O
的重量比為約3-15，優(yōu)選約3.5-15。
4.導(dǎo)電糊組合物，其包含：
導(dǎo)電金屬顆粒；
至少一種玻璃組合物，其包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)以及基于玻璃
組合物的總重量多于約1.0重量％的氧化鋰(Li2O)，其中TeO2、ZnO和
Li2O的總量為至少約70重量％且ZnO與Li2O的重量比為約0.5-25，優(yōu)
選約1-20；和
有機(jī)載體，
其中所述至少一種玻璃組合物中氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛(PbO)的組合量基
于玻璃組合物的100％總重量少于約2.5重量％。
5.導(dǎo)電糊組合物，其包含：
導(dǎo)電金屬顆粒；
至少一種玻璃組合物，其包含氧化碲(TeO2)、氧化鋅(ZnO)和氧化鋰(Li2O)，
其中(a)Li2O與(b)TeO2和Li2O的組合量的重量比為約0.001-0.15，且(a)
ZnO與(b)TeO2和ZnO的組合量的重量比為約0.001-0.35，優(yōu)選約
0.005-0.35；和
有機(jī)載體，
其中所述至少一種玻璃組合物中氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛(PbO)的組合量少
于約2.5重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的導(dǎo)電糊組合物，其中當(dāng)氧化鉍(Bi2O3)和氧化鉛
(PbO)都存在于所述至少一種玻璃組合物中時(shí)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：閻立，J·吉梅內(nèi)茲，王磊，
申請(專利權(quán))人：賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US