使用導電膠作為電極的硅太陽能電池模塊及其制造方法

使用導電膠作為電極的硅太陽能電池模塊及其制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種包括由導電膠形成的電極的硅太陽能電池模塊。在本發明中，前電極指線和前電極匯流條分別形成。前電極指線通過印刷銀膠并且在高溫下煅燒所印刷的銀膠而形成，并且后電極匯流條和前電極匯流條由包括緩沖劑和具有還原能力的固化劑的便宜的低溫導電膠形成，從而使用便宜的低溫導電膠代替昂貴的銀膠，由此降低生產成本。因為由導電膠形成的前電極匯流條不與硅基板接觸，所以硅基板與前電極之間的接觸面積減少，因此抑制了由該接觸造成的電子和空穴的復合引起的電流減小，由此增加了電池的光電轉換效率。此外，當使用導電膠時，后電極匯流條和前電極匯流條在低溫下煅燒，因此在硅基板中產生的裂縫減少，由此防止硅太陽能電池的光伏轉換效率的減少，并且增加電池的產量。
【專利說明】使用導電膠作為電極的硅太陽能電池模塊及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種硅太陽能電池模塊，更特別地，涉及一種包括由導電膠形成的電 極的硅太陽能電池模塊。

【背景技術】
[0002] 近年來，由于諸如化石燃料即將枯竭、由化石燃料的使用產生的二氧化碳排放引 起全球變暖、核電站事故和由核廢料造成放射性污染之類的嚴重問題，發展下一代清潔能 源已經越來越重要。其中，太陽能發電系統使用無限的資源并且是半永久的，因此認可為下 一代能源。當前用于太陽能發電的太陽能電池包括晶體硅太陽能電池、薄膜硅太陽能電池、 CdTe太陽能電池、CIGS太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池和聚光太陽能 電池。當前，硅太陽能電池因為它們的有保證的可靠性而占據絕大部分市場。然而，硅太陽 能電池包括昂貴的硅基板和昂貴的銀膠和鋁膠。因此，為了降低硅太陽能電池的價格以實 現市電同價（grid parity),昂貴的材料需要由便宜的材料代替。
[0003] 太陽能電池是一種根據光伏效應將太陽能光直接轉換為電的半導體裝置，在所述 光伏效應中當光被施加至構成p-n結的半導體二極管時產生電子。在制造一般娃太陽能電 池的方法中，五價元素熱擴散至P型硅基板，以在硅基板的前表面上形成η型層，由此在硅 基板中形成ρ-η結。在η型層上，沉積氮化硅膜以形成抗反射層。在硅基板上的抗反射層 上的前電極一般由具有較窄寬度（70-100 μ m)的多個平行的指線（finger line)和垂直于 指線并且具有較大寬度（1.5-2mm)的多個匯流條（bus bar)構成。前電極通過在高溫下絲 網印刷（screen printing)銀膠形成。娃基板的后電極完全由錯膠覆蓋。由于錯后電極的 表面氧化的緣故，所以鋁后電極可能與提供電池之間連接的金屬帶具有不良的電/機械接 觸。因為這個原因，鋁/銀膠被絲網印刷在后電極上以形成后電極匯流條。前電極膠和后 電極膠在800°C的溫度下煅燒。此時，前電極的銀膠穿透抗反射層，以與η型層連接。
[0004] 在單元硅太陽能電池中可獲得的電壓一般是lv或更低，這顯著低于實際上有用 的電平。因為這個原因，使用太陽能電池發電的硅太陽能電池模塊包括串聯和并聯連接的 多個太陽能電池，以便產生需要的電壓和電流。如圖1所示，一般硅太陽能電池模塊通過以 下步驟制造：由金屬帶將硅太陽能電池的前電極匯流條和后電極匯流條彼此連接，以制造 硅太陽能電池陣列，使用包括EVA(乙烯醋酸乙烯酯）和PVB(聚乙烯醇縮丁醛）的封裝樹 脂來封裝該陣列；和將玻璃板層疊在前表面上，并且將背板層疊在陣列的后表面上。
[0005] 用在硅太陽能電池的前電極和后電極匯流條中的銀是昂貴的稀有金屬。在近年 來，銀的價格近來迅速增加。由于這個原因，需要減少銀的使用或者使用其他便宜材料來代 替銀。為了使用代替銀的諸如銅或鎳之類的便宜金屬的膠形成前電極，用于前電極的金屬 膠應當滿足以下要求：
[0006] 1)金屬膠的電阻和高溫銀膠的電阻一樣低，使得金屬膠不會降低太陽能電池的轉 換效率。
[0007] 2)金屬膠應當容易地焊接至提供電池之間連接的金屬帶，以便容易地與金屬帶電 或機械連接。
[0008] 3)因為太陽能電池模塊可能露天使用20年或更長，所以當金屬膠長時間在這個 環境中使用時，它不應發生氧化腐蝕。
[0009] 然而，目前使用的諸如銅或鎳之類的便宜的金屬膠在煅燒時會產生金屬氧化膜。 該氧化膜是非導電的，于是具有妨礙膠中的金屬粒子之間和前、后電極匯流條與金屬帶之 間的電或機械連接的問題。而且，因為金屬粉末被樹脂的聚合物圍繞并且與樹脂牢固粘合， 所以不容易焊至金屬帶。特別地，當由銅粉末構成的金屬膠長時間暴露至空氣或濕氣時，它 可被氧化（腐蝕），以致增加電極的電阻，由此降低太陽能電池模塊的光轉換效率。
[0010] 在現有技術中，韓國專利特許公開No. 2010-75661公開了一種用于太陽能電池裝 置的導電膠，所述導電膠包含導電粒子、有機粘合劑、溶劑、玻璃熔塊、含有堿土金屬的有機 化合物以及低熔點金屬或低熔點金屬基化合物。根據以上專利公開的公開內容，堿土金屬 用作低熔點金屬以防止當印刷、干燥和煅燒在半導體基板的表面上的導電膠時發生微裂或 增加接觸電阻。然而，以上專利公開沒有描述指線和匯流線包括不同的成分。
[0011] 此外，韓國專利特許公開No. 2012-90249公開了一種垂直于指電極的互連。根據 該專利公開的公開內容，當匯流條電極一般包括由諸如銀（Ag)之列的昂貴材料構成的電 極膠時，可不包括與指電極交叉并且與互連成一直線的匯流條電極。此外，它公開了當省略 匯流條電極時，可減少用來形成匯流條電極的電極膠的量，并且可省略用于形成匯流條電 極的工藝，由此大大降低生產成本，此外，它公開了互連可由導電膜或導電膠連接至多個指 電極，而不使用匯流條電極，并且導電薄膜包括由在環氧樹脂中的金屬（例如，鎳（Ni))制 成的多個導電粒子，而且導電粒子可具有3-10 μ m的尺寸。然而，該韓國專利特許公開沒有 認識到指電極與匯流條之間膠成分的不同對工藝或成本的影響。


【發明內容】

[0012] 本發明涉及一種包括由導電膠形成的電極的硅太陽能電池模塊。在本發明中，前 電極指線和匯流條分別形成。具體而言，前電極指線通過印刷銀膠并且在高溫下煅燒所印 刷的膠而形成，并且前電極匯流條和后電極匯流條由代替昂貴的導電膠的便宜的低溫導電 膠形成，所述便宜的低溫導電膠包括緩沖劑和具有還原能力的固化劑，由此降低生產成本。 根據本發明的由導電膠形成的前電極匯流條不與硅基板接觸，所以硅基板與前電極之間的 接觸面積減少，因此抑制了由該接觸造成的電子和空穴的復合引起的電流減小，由此增加 了太陽能電池的光電轉換效率。此外，當使用根據本發明的導電膠時，前和后匯流條能在低 溫下煅燒，因此能減少硅基板中裂縫的產生，由此防止硅太陽能電池的光伏轉換效率的減 少，并且增加硅太陽能電池的產量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是示意性示出根據本發明一實施方式的包括由導電膠形成的電極的硅太陽 能電池模塊的側視圖。
[0014] 圖2是示意性示出根據本發明一實施方式的包括由導電膠形成的電極的硅太陽 能電池模塊的前表面的頂視圖。
[0015] 圖3是示意性示出根據本發明一實施方式的包括由導電膠形成的電極的硅太陽 能電池模塊的后表面的底視圖。
[0016] 圖4是示出在表面附近具有P-η結并且在基板上具有抗反射層的基板的側視圖。 [0017] 圖5是沿通過以下步驟制成的硅基板的前電極指線截取的側截面圖：在圖4的硅 基板的后表面上印刷鋁膠以形成后電極，印刷鋁/銀膠以形成后匯流條，以及印刷銀膠以 形成前電極指線。
[0018] 圖6是沿通過以下步驟制成的硅基板的前電極指線截取的側截面圖：在高溫下煅 燒圖5的硅基板以便允許前電極指線的銀膠穿透抗反射層以與硅基板接觸，所述硅基板具 有印刷在娃基板上的前和后電極膠。
[0019] 圖7是沿通過以下步驟制成的硅太陽能電池的前電極指線截取的側截面圖：在圖 6的硅基板上印刷根據本發明一實施方式的導電膠并且在低溫下煅燒所印刷的導電膠以形 成前電極匯流條。
[0020] 圖8是沿通過以下步驟制成的硅基板的前電極指線截取的側截面圖：在圖4的硅 基板的后表面上印刷鋁膠以形成后電極并且印刷在高溫下使用的銀膠以形成前電極指線 和匯流條。
[0021] 圖9是沿通過以下步驟制成的硅基板的前電極指線截取的側截面圖：在高溫下煅 燒圖8的硅基板，以便允許前電極指線和匯流條的銀膠穿透抗反射層以接觸硅基板，所述 硅基板上面具有印刷的前電極指線和匯流條和后電極膠。
[0022] 圖10是沿通過以下步驟制成的硅太陽能電池的前電極指線截取的側截面圖：在 圖9的硅基板的后電極上印刷根據本發明一實施方式的導電膠并且在低溫下煅燒所印刷 的膠以形成后電極匯流條。
[0023] 圖11是沿通過以下步驟制成的硅基板的前電極指線截取的側截面圖：在圖4的硅 基板的后表面上印刷鋁膠并且印刷在高溫下使用的銀膠以形成前電極指線。
[0024] 圖12是沿通過以下步驟制成的硅基板的前電極指線截取的側截面圖：在高溫下 煅燒圖11的硅基板，以便允許前電極指線的銀膠穿透抗反射層以接觸硅基板，所述硅基板 上面具有印刷的前電極指線和后電極膠。
[0025] 圖13是沿通過以下步驟制成的硅太陽能電池的前電極指線截取的側截面圖：在 圖12的硅基板的后電極上印刷根據本發明一實施方式的導電膠以形成后電極匯流條，在 前電極指線上印刷根據本發明一實施方式的導電膠以形成前電極匯流條并且在低溫下煅 燒所印刷的膠。

【具體實施方式】
[0026] 為了使用包含便宜的銅或鎳的導電膠代替用于硅太陽能電池的前和后電極的昂 貴的銀，這些導電膠需要用于去除金屬氧化物的還原劑，而這些還原劑在500°C的溫度下由 于揮發而不顯示出還原效果。因為這個原因，這些膠不適合用作前電極，該前電極在800°C 或更高的溫度下煅燒以便穿透抗反射層。然而，前電極指線和匯流條具有不同的功能。前電 極指線電連接至硅基板以便用于捕獲電荷，而前電極匯流條用于捕獲來自前電極指線的電 荷，并且將所述電荷轉移至將電池彼此連接的金屬帶。此外，前電極匯流條粘合至金屬帶， 以便機械支撐金屬帶。因此，在本發明中，前電極指線和前電極匯流條分別形成。具體而言， 前電極指線通過印刷高溫銀膠并且在高溫下煅燒所印刷的膠而形成，而后電極和前電極匯 流條通過印刷便宜的低溫導電膠并且在低溫（200?300°C )下煅燒所印刷的膠而形成，從 而使用便宜的低溫導電膠代替了 60%或更多的昂貴的銀膠，由此降低生產成本。因為由根 據本發明的導電膠形成的前電極匯流條不與硅基板接觸，所以硅基板與前電極之間的接觸 面積減少了 40%或更多，因此抑制了由該接觸造成的電子和空穴的復合引起的電流減小， 由此增加了電池的光電轉換效率。當使用根據本發明的導電膠時，后電極和前電極匯流條 能在低溫下煅燒，因此能減少在硅基板中產生的應力，以減少硅基板中裂縫的產生，由此防 止硅太陽能電池的光伏轉換效率的減少，并且增加電池的產量。
[0027] 本發明提供一種硅太陽能電池模塊，所述硅太陽能電池模塊包括：
[0028] (1)多個硅太陽能電池，所述多個硅太陽能電池的每一個硅太陽能電池包括：（a) 娃基板，所述娃基板具有在所述基板的前表面附近的p-n結；(b)第一電極，所述第一電極 電和機械連接至所述硅基板的后表面；（c)第三狹長平行電極的陣列，所述第三狹長平行 電極的陣列電和機械連接至所述硅基板的前表面；(d)至少一個第四電極，所述至少一個 第四電極電和機械連接至所述第三電極，并且所述至少一個第四電極與所述硅基板的前表 面相隔一段距離并且由包含焊料粉末、金屬粉末和樹脂的導電膠形成，所述樹脂包含具有 還原能力的固化劑；和（e)抗反射層，所述抗反射層覆蓋在所述硅基板的前表面上的所述 第三電極；
[0029] (2)多個金屬帶，所述多個金屬帶提供所述多個硅太陽能電池之間的連接；
[0030] (3)封裝樹脂，所述封裝樹脂封裝所述多個硅太陽能電池和所述多個金屬帶；
[0031] (4)前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封裝樹脂的上側上；和
[0032] (5)背板，所述背板放置在所述封裝樹脂的下側上。
[0033] 本發明還提供一種硅太陽能電池模塊，所述硅太陽能電池模塊包括：
[0034] (1)多個硅太陽能電池，所述多個硅太陽能電池的每一個硅太陽能電池包括：（a) 娃基板，所述娃基板具有在所述基板的前表面附近的p-n結；(b)第一電極，所述第一電極 電和機械連接至所述硅基板的后表面；（c)至少一個第二電極，所述至少一個第二電極電 和機械連接至所述硅基板的后表面上的所述第一電極并且由導電膠形成，以便電和機械連 接至金屬帶，所述導電膠包含焊料粉末、金屬粉末和樹脂，所述樹脂包含具有還原能力的固 化劑，所述金屬帶提供所述多個硅太陽能電池之間的連接；（d)第三狹長平行電極的陣列， 所述第三狹長平行電極的陣列電和機械連接至所述硅基板的前表面；（e)至少一個第四電 極，所述至少一個第四電極電和機械連接至所述第三電極；和（f)抗反射層，所述抗反射層 覆蓋在所述硅基板的前表面上的所述第三電極并且接觸所述硅基板；
[0035] (2)多個金屬帶，所述多個金屬帶提供所述多個硅太陽能電池之間的連接；
[0036] (3)封裝樹脂，所述封裝樹脂封裝所述多個硅太陽能電池和所述多個金屬帶；
[0037] (4)前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封裝樹脂的上側上；和
[0038] (5)背板，所述背板放置在所述封裝樹脂的下側上。
[0039] 在以下的描述中，第一電極、第二電極、第三電極和第四電極分別被稱為后電極、 后電極匯流條、前電極指線陣列和前電極匯流條。
[0040] 將參考附圖詳細描述本發明。圖1示出根據本發明的改良的硅太陽能電池模塊 1。硅太陽能電池模塊1包括：娃太陽能電池10,所述硅太陽能電池10包括由根據本發明 的導電膠形成的前電極和后電極匯流條；金屬帶8,所述金屬帶8將電池10彼此連接；由電 池10和金屬帶8構成的硅太陽能電池陣列：封裝硅太陽能電池陣列的封裝樹脂4 ;前玻璃 基板2 ;和背板6。根據本發明的硅太陽能電池模塊是通過以下步驟制造的：將硅太陽能電 池10的（由本發明的導電膠形成的）前電極和后電極匯流條由金屬帶8彼此連接以制成 硅太陽能電池陣列；使用諸如EVA(乙烯醋酸乙烯酯）或PVB (聚乙烯醇縮丁醛）樹脂之類 的封裝樹脂4來封裝該陣列；和將玻璃基板2層疊在前表面上，將背板6層疊在后表面上。
[0041] 圖2是示出硅太陽能電池10的前表面的頂視圖，并且圖2示出了在硅基板上的前 電極指線100和前電極匯流條130。圖3是示出硅太陽能電池10的后表面的底視圖，并且 圖3示出在硅基板上的后電極50和后電極匯流條60。
[0042] 圖4至圖6示出包括由根據本發明的導電膠形成的前電極匯流條的硅太陽能電池 的例子。如圖4所示并且在本領域至已知的，硅太陽能電池10包括硅基板15,所述硅基板 15具有在基板15的表面30附近的淺p-n結20。抗反射層40沉積在娃基板15上，并且可 由氮化硅或二氧化硅和氧化鋁制成。圖5示出前電極和后電極，所述前電極和后電極用于 娃基板15上的電連接。在娃基板15的后表面上，一般印刷錯膠以形成后電極50。為將后 電極50電和機械連接至金屬帶8, 一般印刷鋁/銀膠以形成后電極匯流條60。在硅基板15 的前表面上的抗反射層上，印刷具有良好導電性的銀膠以形成狹長前電極指線的陣列。在 本發明中，前電極匯流條不以這種工藝印刷，而是在隨后工藝中單獨印刷和煅燒，不像傳統 硅太陽能電池的情況。當圖5的硅基板15 (包括印刷前電極指線膠和后電極膠和后匯流條 膠）在高溫（800°C或更高）下煅燒時，前電極指線膠和后電極膠和后匯流條膠轉換為如圖 6中所示的前電極指線和后電極和后匯流條。此時，前電極指線的銀膠穿透抗反射層，以便 與硅基板電連接。在本發明中，如圖7所示，在高溫煅燒工藝之后，根據本發明的導電膠印 刷在前電極上并且在低溫（200?300°C )下煅燒，以形成前電極匯流條，由此制造根據本發 明的硅太陽能電池。
[0043] 根據本發明的導電膠也可用來形成硅太陽能電池的后電極匯流條。圖8至圖10 示出包括由根據本發明的導電膠形成的后電極匯流條的硅太陽能電池的例子。圖8示出前 電極和后電極，所述前電極和后電極用于如圖4所示的硅基板15上的電連接。一般將鋁膠 印刷在娃基板15的后表面上，以形成后電極50。在娃基板15的前表面上的抗反射層上，印 刷具有良好導電性的高溫銀膠以形成狹長的指線陣列100和前電極匯流條130。在本發明 中，后電極匯流條不以這種工藝印刷，而是在隨后工藝中單獨印刷和煅燒，不像傳統的硅太 陽能電池的情況。當圖8的硅基板15 (包括印刷的前電極指線膠和前電極匯流條膠和印刷 的后電極膠）在高溫（800°C或更高）下煅燒時，前電極指線膠和前電極匯流條膠和后電極 膠轉換為如圖9中所示的前電極指線、前電極匯流條和后電極。此時，前電極匯流條和前電 極指線的銀膠穿透抗反射層，以便與硅基板電連接。在本發明中，如圖10所示，在高溫煅燒 工藝之后，根據本發明的導電膠印刷在后電極上并且在低溫（200?300°C )下煅燒，以形成 后電極匯流條60,由此制造根據本發明的硅太陽能電池。
[0044] 根據本發明的導電膠也可用來形成硅太陽能電池的前電極匯流條和后電極匯流 條兩者。圖11至圖13示出包括由根據本發明的導電膠形成的后電極匯流條和前電極匯流 條的硅太陽能電池的例子。圖11示出前電極和后電極，所述前電極和后電極用于如圖4所 不的娃基板15上的電連接。在娃基板15的后表面上，一般印刷錯膠以形成后電極50。在 硅基板15的前表面上的抗反射層上，印刷具有良好導電性的高溫銀膠以形成狹長的前指 線陣列。在本發明中，后電極匯流條和前電極匯流條不以這種工藝印刷，而是在隨后工藝中 單獨印刷和煅燒，不像傳統的硅太陽能電池的情況。當圖11的硅基板15(包括印刷的前電 極指線膠和印刷的后電極膠）在高溫（800°C或更高）下煅燒時，前電極指線膠和后電極膠 轉換為如圖8中所示的前電極指線和后電極。此時，前電極指線的銀膠穿透抗反射層，以便 與硅基板電連接。在本發明中，如圖13所示，在高溫煅燒工藝之后，根據本發明的導電膠印 刷在后電極和前電極指線上并且在低溫（200?300°C )下煅燒，以形成后電極匯流條和前 電極匯流條，由此制造根據本發明的硅太陽能電池。
[0045] 用來形成根據本發明的硅太陽能電池的后電極匯流條和前電極匯流條的導電 膠可使用各種印刷工藝印刷，所述印刷工藝包括絲網印刷（screen printing)、孔版印刷 (stencil printing)和噴墨印刷工藝。
[0046] 用在本發明中的導電膠用來形成硅太陽能電池的前電極匯流條，所述前電極匯流 條用于捕獲來自前電極指線的電荷，并且將捕獲的電荷轉移至將電池彼此連接的金屬帶。 此外，前電極匯流條和后電極匯流條連接至金屬帶，以便用于機械支撐金屬帶。因此，用在 本發明中的導電膠包括金屬粉末、焊料粉末和固化樹脂，所述固化樹脂包含緩沖劑和具有 還原能力的固化劑。用在導電膠中的金屬粉末可由從銅、鎳、銀、金、鋁、鉬、鐵、鈷、鑰及它們 的合金中選擇的材料制成，所述材料是具有高熔點且能與焊料粉末成為金屬間化合物的金 屬材料。銅在經濟和低電阻方面是最優選的。鑒于電特性，金屬粉末優選地具有5_20μπι 的粒子尺寸并且優選地形狀是球形。
[0047] 用在本發明的導電膠中的焊料粉末接觸金屬粉末成為化合物，該化合物提供電 流流過的基質（matrix)。當樹脂填充進基質并且固化時，前電極匯流條變得機械堅硬 (mechanically hard)。這些前電極匯流條粘合至將電池彼此連接的金屬帶，以便用于機械 支撐金屬帶。焊料粉末可由從Sn、Pb、Bi、Zn、Ga、Hg、Sb、In和它們的合金中選擇的材料制 成。焊料粉末在經濟和低電阻方面最優選地由Sn 63Pb37制成。鑒于電特性，焊料粉末優選地 具有5-20 μ m的粒子尺寸并且優選地形狀是球形。
[0048] 用在本發明的固化樹脂是粘合劑，所述粘合劑包括具有還原能力的固化劑、金屬 粉末、焊料粉末和緩沖劑。它用于當煅燒和固化導電膠時將前電極匯流條粘合至抗反射層。 此外，它用于填充和機械支撐由金屬化合物構成的基質，所述金屬化合物由金屬粉末和焊 料粉末形成。當在導電膠的煅燒階段溫度開始增加時，固化樹脂的粘度降低，使得具有還原 能力的固化劑移動到金屬粉末和焊料粉末并且減少在金屬粉末和焊料粉末的表面上的金 屬氧化物。然而，具有還原能力的固化劑一般是強酸或堿材料，并且當它單獨存在于固化樹 脂中時降低固化樹脂的粘合強度。特別地，它能降低固化樹脂對金屬的附著力。因為這個 原因，需要緩沖劑包括在固化樹脂中，以防止導電膠由于這種粘合強度降低導致的在煅燒 之后的分層。此緩沖劑防止固化樹脂由具有還原能力的固化劑降低的粘合強度，由此防止 導電膠在煅燒之后的分層。用在本發明中的固化樹脂可以是環氧樹脂或酚醛樹脂。用在本 發明的具有還原能力的固化劑可以選自酐類、羧酸、酰胺、胺類和酚類中。用于緩沖具有還 原能力的固化劑的緩沖劑可選自醇類、二醇類和多元醇中。然而，固化樹脂、具有還原能力 的固化劑、緩沖劑和它們的組成比應當根據還原金屬氧化物的能力、粘附抗反射層的能力 和對金屬帶的可焊性來確定。
[0049] 當金屬粉末由銅制成時，應當使用銅粉末完全與焊料粉末成為合金的組成比，以 防止前電極匯流條的銅在外部環境中氧化，由此提高電池的可靠性。在這種情況中，在導電 膠的煅燒之后，銅粉末不存在于前電極匯流條中，使得不發生銅粉末的氧化（腐蝕）。此外， 在焊料粉末中的錫（Sn)的含量應當高于銅的含量（83. 3摩爾％ )。
[0050] 本發明還提供了一種用于制造硅太陽能電池模塊的方法，該方法包括以下步驟：
[0051] (1)通過以下步驟制造多個硅太陽能電池：（a)制造硅基板，所述硅基板具有在所 述硅基板的前表面附近的p-n結；(b)在所述硅基板上形成抗反射層；（c)在所述硅基板的 后表面上印刷并且煅燒金屬膠，以形成第一電極；（d)在所述硅基板的前表面上印刷并且 煅燒含玻璃烙塊（glass frit-containing)的金屬膠，以形成第三電極；和（e)在所述第三 電極上印刷并且煅燒本發明的導電膠，以形成第四電極；
[0052] (2)由多個金屬帶將所述多個硅太陽能電池彼此連接，由此制造硅太陽能電池陣 列；和
[0053] (3)使用封裝樹脂封裝所述硅太陽能電池陣列，將玻璃基板層疊在所述封裝樹脂 的上表面上并且將背板層疊在所述封裝樹脂的下表面上，由此制造所述硅太陽能電池模 塊。
[0054] 在根據本發明的用于制造硅太陽能電池模塊的方法中，也可通過以下步驟制造硅 太陽能電池：（a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅基板的前表面附近的p-n結；(b) 在所述硅基板上形成抗反射層；（c)在所述硅基板的后表面上印刷導電膠，以形成第一電 極；⑷在所述硅基板的前表面上印刷導電膠，以形成第三電極和第四電極；（e)煅燒所述 硅基板、所述抗反射層、所述第一電極、所述第三電極和所述第四電極；和（f)在所述第一 電極上印刷并且煅燒權利本發明的導電膠，以形成第二電極。
[0055] 此外，在根據本發明的用于制造硅太陽能電池模塊的方法中，也可通過以下步驟 制造娃太陽能電池：（a)制造娃基板，所述娃基板具有在所述娃基板的前表面附近的p-n 結；(b)在所述硅基板上形成抗反射層；（c)在所述硅基板的后表面上印刷導電膠，以形成 第一電極；⑷在所述硅基板的前表面上印刷導電膠，以形成第三電極；（e)煅燒所述硅基 板、所述抗反射層、所述第一電極和所述第三電極；和（f)在所述第一電極上印刷并且煅燒 本發明的導電膠，以形成第二電極，并且在所述第三電極上印刷并且煅燒本發明的導電膠， 以形成第四電極。
[0056] 以下，將參考實例詳細描述本發明。應當理解，這些例子都是為了說明的目的，不 是為了限制的本發明的范圍。
[0057] 實例 1
[0058] 通過以下工藝制造根據本發明的硅太陽能電池模塊。
[0059] 為制造娃太陽能電池，使用p型單晶娃基板（165X 165mm ;厚度：180 μ m)。P0C13 熱擴散至硅基板的前表面，以形成η型層，由此在硅基板中形成p-n結。在η型層上，沉積 氮化硅層以形成抗反射層。為在硅基板的抗反射層上形成前電極，將高溫銀膠絲網印刷在 抗反射層上以形成具有寬度為100 μ m的指線。將鋁膠施加至硅基板的整個后表面上。在 910°C的溫度下煅燒在前和后表面上的電極膠。在該煅燒工藝期間，前電極的銀膠穿透抗反 射層，以便連接至η型層。絲網印刷本發明的導電膠，并且在220°C的溫度下煅燒本發明的 導電膠，以便在前電極指線上和后電極上形成具有寬度為2mm的兩個匯流條。在這個實例 中的導電膠是銅粉末作為金屬粉末、Sn 63Pb37焊料作為焊料粉末、環氧樹脂作為固化樹脂、 鄰苯二甲酸作為固化劑并且丁基卡必醇（carbitol)作為緩沖劑的混合物。
[0060] 隨著金屬帶將電池彼此連接，涂覆焊料的銅帶用來將上述制造的硅太陽能電池模 塊彼此連接，由此制造硅太陽能電池陣列。陣列由EVA樹脂封裝。低鐵增強玻璃層疊在前 表面上，并且作為背板的Tedlar (泰德拉）（Dupont，杜邦）層疊在后表面上。
[0061] 為比較根據本發明制造的硅太陽能電池模塊的光伏轉換效率，除了絲網印刷和在 910°C或更高的溫度下煅燒用于形成前電極匯流條的高溫銀膠和用于形成后電極匯流條的 鋁/銀膠以外，以與上述制造本發明的硅太陽能電池模塊的方法相同的方式制造傳統的硅 太陽能電池模塊，并且將傳統的硅太陽能電池模塊的光伏轉換效率與本發明的硅太陽能電 池模塊的光伏轉換效率進行比較。比較結果表明傳統的硅太陽能電池模塊的光伏轉換效率 是14. 5%，而本發明的硅太陽能電池模塊的光伏轉換效率是14. 6%。本發明的硅太陽能電 池模塊的光伏轉換效率為什么增加的原因是前電極指線和前電極匯流條分別形成，使得硅 基板與前電極之間的接觸面積減少，由此抑制由該接觸造成的電子和空穴的復合引起的電 流減小。
[0062] 工業實用性
[0063] 本發明涉及包括由導電膠形成的電極的硅太陽能電池模塊。在本發明中，后電極 匯流條和前電極匯流條通過印刷包括緩沖劑和具有還原能力的固化膠的導電膠并且在低 溫下煅燒所印刷的膠形成，從而60%或更多的昂貴的銀膠由便宜的低溫導電膠取代，由此 降低生產成本。因為由根據本發明的導電膠形成的前電極匯流條不與硅基板接觸，所以硅 基板與前電極之間的接觸面積減少了 40%或更多，因此抑制了由該接觸造成的電子和空穴 的復合引起的電流減小，由此增加了電池的光電轉換效率。此外，當使用根據本發明的導電 膠時，后電極和前電極匯流條能在低溫下煅燒，因此在硅基板中產生的裂縫能減少，由此防 止硅太陽能電池的光伏轉換效率的減少，并且增加電池的產量。
【權利要求】
1. 一種娃太陽能電池模塊，所述娃太陽能電池模塊包括： (1) 多個硅太陽能電池，所述多個硅太陽能電池的每一個硅太陽能電池包括：（a)硅基 板，所述硅基板具有在所述基板的前表面附近的p-n結；(b)第一電極，所述第一電極電和 機械連接至所述硅基板的后表面；（c)第三狹長平行電極的陣列，所述第三狹長平行電極 的陣列電和機械連接至所述硅基板的前表面；（d)至少一個第四電極，所述至少一個第四 電極電和機械連接至所述第三電極，并且所述至少一個第四電極與所述硅基板的前表面相 隔一段距離并且由包含焊料粉末、金屬粉末和樹脂的導電膠形成，所述樹脂包含具有還原 能力的固化劑；和（e)抗反射層，所述抗反射層覆蓋在所述硅基板的前表面上的所述第三 電極； (2) 多個金屬帶，所述多個金屬帶提供所述多個硅太陽能電池之間的連接； (3) 封裝樹脂，所述封裝樹脂封裝所述多個硅太陽能電池和所述多個金屬帶； (4) 前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封裝樹脂的上側上；和 (5) 背板，所述背板放置在所述封裝樹脂的下側上。
2. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述焊料粉末包括選自由以下物質 組成的組中的至少一種：Sn、Pb、Bi、Zn、Ga、Hg、Sb、In和它們的合金。
3. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述焊料粉末是Sn63Pb37。
4. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述金屬粉末包括選自由以下物質 組成的組中的至少一種：銅、鎳、銀、金、鋁、鉬、鐵、鈷、鑰和它們的合金。
5. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述金屬粉末是銅。
6. 根據權利要求5所述的硅太陽能電池模塊，其中所述銅粉末和焊料粉末的組成比確 定為使得在煅燒所述導電膠之后所述銅粉末不單獨存在于電極中。
7. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中具有還原能力的所述固化劑包括從 以下物質中選擇的至少一種：酐類、羧酸、酰胺、胺類和酚類。
8. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中具有還原能力的所述固化劑包括從 以下物質中選擇的至少一種：鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐和羧酸酐。
9. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，進一步包括緩沖劑。
10. 根據權利要求9所述的硅太陽能電池模塊，其中所述緩沖劑包括從以下物質中選 擇的至少一種：醇類、二醇類和多元醇。
11. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述樹脂是固化樹脂。
12. 根據權利要求11所述的硅太陽能電池模塊，其中所述固化樹脂包括從以下物質中 選擇的至少一種：環氧樹脂和酚醛樹脂。
13. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述抗反射層是由氮化硅制成的。
14. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述金屬帶是涂覆所述焊料粉末 的銅帶。
15. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述封裝樹脂包括從以下物質中 選擇的至少一種：EVA(乙烯醋酸乙烯酯）樹脂和PVB(聚乙烯醇縮丁醛）樹脂。
16. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述玻璃基板是由鋼化玻璃制成。
17. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，其中所述背板是由鋼化玻璃或FP/PE/ FP (氟聚合物-聚酯-氟聚合物）制成的。
18. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池模塊，進一步包括導電膜，所述導電膜在所述 金屬帶與所述硅太陽能電池的前電極匯流條之間。
19. 一種用于制造硅太陽能電池模塊的方法，所述方法包括步驟： (1) 通過以下步驟制造多個硅太陽能電池：（a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅 基板的前表面附近的p-n結；(b)在所述硅基板上形成抗反射層；（c)在所述硅基板的后表 面上印刷并且煅燒金屬膠，以形成第一電極；（d)在所述硅基板的前表面上印刷并且煅燒 含玻璃熔塊的金屬膠，以形成第三電極；和（e)在所述第三電極上印刷并且煅燒如權利要 求2至10中的任何一項所述的導電膠，以形成第四電極； (2) 由多個金屬帶將所述多個硅太陽能電池彼此連接，由此制造硅太陽能電池陣列； 和 (3) 使用封裝樹脂封裝所述硅太陽能電池陣列，將玻璃基板層疊在所述封裝樹脂的上 表面上并且將背板層疊在所述封裝樹脂的下表面上，由此制造所述硅太陽能電池模塊。
20. 一種娃太陽能電池模塊，所述娃太陽能電池模塊包括： (1) 多個硅太陽能電池，所述多個硅太陽能電池的每一個硅太陽能電池包括：（a)硅 基板，所述娃基板具有在所述基板的前表面附近的p-n結；(b)第一電極，所述第一電極電 和機械連接至所述硅基板的后表面；（c)至少一個第二電極，所述至少一個第二電極電和 機械連接至所述硅基板的后表面上的所述第一電極并且由導電膠形成，以便電和機械連接 至金屬帶，所述導電膠包含焊料粉末、金屬粉末和樹脂，所述樹脂包含具有還原能力的固 化劑，所述金屬帶提供所述多個硅太陽能電池之間的連接；（d)第三狹長平行電極的陣列， 所述第三狹長平行電極的陣列電和機械連接至所述硅基板的前表面；（e)至少一個第四電 極，所述至少一個第四電極電和機械連接至所述第三電極；和（f)抗反射層，所述抗反射層 覆蓋在所述硅基板的前表面上的所述第三電極并且接觸所述硅基板； (2) 多個金屬帶，所述多個金屬帶提供所述多個硅太陽能電池之間的連接； (3) 封裝樹脂，所述封裝樹脂封裝所述多個硅太陽能電池和所述多個金屬帶； (4) 前玻璃基板，所述前玻璃基板放置在所述封裝樹脂的上側上；和 (5) 背板，所述背板放置在所述封裝樹脂的下側上。
21. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中以l-60wt %的含量含有所述焊料 粉末，并且所述焊料粉末包括選自由以下物質組成的組中的至少一種：Sn、Pb、Bi、Zn、Ga、 Hg、Sb、In和它們的合金。
22. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中所述焊料粉末是SnPb。
23. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中以0-60wt %的含量含有所述金 屬粉末，并且所述金屬粉末包括選自由以下物質組成的組中的至少一種：銅、鎳、銀、金、鋁、 鉬、鐵、鈷、鑰和它們的合金。
24. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中所述金屬粉末是銅。
25. 根據權利要求24所述的硅太陽能電池模塊，其中所述銅粉末和焊料粉末的組成比 確定為使得在煅燒所述導電膠之后所述銅粉末不單獨存在于電極中。
26. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中具有還原能力的所述固化劑包括 從以下物質中選擇的至少一種：酐類、羧酸、酰胺、胺類和酚類。
27. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中具有還原能力的所述固化劑包括 從以下物質中選擇的至少一種：鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐和羧酸酐。
28. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中所述樹脂包括固化劑和代替具有 還原能力的固化劑的還原劑。
29. 根據權利要求28所述的硅太陽能電池模塊，其中以l-50wt %的含量含有所述還原 齊U，并且所述還原劑是含有羧基（-COOH)的酸。
30. 根據權利要求28所述的硅太陽能電池模塊，其中以l-50wt %的含量含有所述固化 齊U，并且所述固化劑包括從以下物質中選擇的至少一種：胺類和酐類。
31. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，進一步包括緩沖劑。
32. 根據權利要求31所述的硅太陽能電池模塊，其中以0-50wt%的含量含有所述緩沖 齊U，所述緩沖劑包括從以下物質中選擇的至少一種：醇類、二醇類和多元醇。
33. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中以0-50wt%的含量含有所述樹 月旨，所述樹脂是固化樹脂。
34. 根據權利要求33所述的硅太陽能電池模塊，其中所述固化樹脂包括從以下物質中 選擇的至少一種：環氧樹脂和酚醛樹脂。
35. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中所述抗反射層是由氮化硅、二氧 化硅或氧化鋁制成的。
36. 根據權利要求20所述的硅太陽能電池模塊，其中所述第四電極是由權利要求21至 34中的任何一項所述的導電膠形成的。
37. -種用于制造硅太陽能電池模塊的方法，所述方法包括步驟： (1) 通過以下步驟制造多個硅太陽能電池：（a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅 基板的前表面附近的p-n結；(b)在所述硅基板上形成抗反射層；（c)在所述硅基板的后表 面上印刷導電膠，以形成第一電極；（d)在所述硅基板的前表面上印刷導電膠，以形成第三 電極和第四電極；(e)煅燒所述硅基板、所述抗反射層、所述第一電極、所述第三電極和所 述第四電極；和（f)在所述第一電極上印刷并且煅燒權利要求21至34中的任何一項所述 的導電膠，以形成第二電極； (2) 由多個金屬帶將所述多個硅太陽能電池彼此連接，由此制造硅太陽能電池陣列； 和 (3) 使用封裝樹脂封裝所述硅太陽能電池陣列，將玻璃基板層疊在所述封裝樹脂的上 表面上并且將背板層疊在所述封裝樹脂的下表面上，由此制造所述硅太陽能電池模塊。
38. -種用于制造硅太陽能電池模塊的方法，所述方法包括步驟： (1) 通過以下步驟制造多個硅太陽能電池：（a)制造硅基板，所述硅基板具有在所述硅 基板的前表面附近的P-n結；(b)在所述硅基板上形成抗反射層；（c)在所述硅基板的后表 面上印刷導電膠，以形成第一電極；（d)在所述硅基板的前表面上印刷導電膠，以形成第三 電極；（e)煅燒所述硅基板、所述抗反射層、所述第一電極和所述第三電極；和（f)在所述第 一電極上印刷并且煅燒權利要求21至34中的任何一項所述的導電膠，以形成第二電極，并 且在所述第三電極上印刷并且煅燒權利要求2至15中的任何一項所述的導電膠，以形成第 四電極； (2) 由多個金屬帶將所述多個硅太陽能電池彼此連接，由此制造硅太陽能電池陣列； 和 (3)使用封裝樹脂封裝所述硅太陽能電池陣列，將玻璃基板層疊在所述封裝樹脂的上 表面上并且將背板層疊在所述封裝樹脂的下表面上，由此制造所述硅太陽能電池模塊。
【文檔編號】H01L31/0224GK104160514SQ201280071199
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年1月10日
【發明者】趙淳行 申請人:簡思技術有限公司