用于形成太陽電池電極的組合物及使用其制備的電極的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請案交叉參考
[0002] 本申請案主張在2014年5月15日在韓國知識產權局提出申請的韓國專利申請 第10-2014-0058608號及2015年4月16日在韓國知識產權局提出申請的韓國專利申請第 10-2015-0054044號的優先權及權利，所述韓國專利申請的內容全文并入本案供參考。
技術領域
[0003] 本發明涉及一種用于形成太陽電池電極的組合物以及一種使用所述組合物制備 的電極。
【背景技術】
[0004] 太陽電池利用PN結（PN junction)的光電效應將太陽光的光子轉換成電能。舉 例而言，太陽電池可具有其中前電極（front electrode)和后電極（rear electrode)形成 于半導體晶圓（wafer)或襯底上的結構，所述半導體晶圓或襯底上形成有PN結。在具有此 種結構的太陽電池中，由入射于半導體晶圓上的太陽光在PN結處引發光電效應，且因引發 的光電效應而產生的電子通過電極流出。
[0005] 太陽電池的電極可如下所述形成：以用于形成太陽電池電極的組合物涂覆晶圓或 襯底，并對所述組合物進行圖案化和烘烤。
[0006] 近年來，需要包含于電極中的射極（emitter)制造得越來越薄，以增強太陽電池 的效率。然而，當射極變薄時，會造成分流（shunting)現象，這會降低太陽電池的性能。并 且，太陽電池的面積有增大的趨勢，以提高光電轉換效率。然而在此種情形中，太陽電池的 效率可因太陽電池的接觸電阻增大而降低。
[0007] 因此，亟需開發一種用于形成太陽電池電極的組合物，所述組合物可用于通過改 善與晶圓的接觸特性來制造更薄的射極，且其轉換效率可通過最小化接觸電阻（contact resistance，RC)和串聯電阻（series resistance，Rs)而得到增強。
【發明內容】
[0008] 本發明的一個方面提供一種用于形成太陽電池電極的組合物，其包含銀（Ag)粉 末、玻璃料（glass frit)、和有機載體。此處，所述玻璃料包含銀（Ag)元素、碲（Te)元素、以 及周期表1A族元素，所述周期表1A族元素包含選自由鋰（Li)、鈉（Na)、和鉀（K)組成的族 群的至少一種元素，所述玻璃料中包含的銀（Ag)元素：碲（Te)元素的摩爾比是在1 : 0. 1 至1 : 50的范圍內，且銀（Ag)元素：鋰（Li)、鈉（Na)或鉀（K)的摩爾比是在1 : 0. 01至 1 : 25的范圍內。
[0009] 所述玻璃料可進一步包含選自由下列組成的族群的至少一種第二元素：鉛（Pb) 元素、鉍（Bi)元素、磷（P)元素、鍺（Ge)元素、鎵（Ga)元素、鈰（Ce)元素、鐵（Fe)元素、硅 (Si)元素、鋅（Zn)元素、鎢（W)元素、鎂（Mg)元素、銫（Cs)元素、鍶（Sr)元素、鉬（Mo)元 素、鈦（Ti)元素、錫（Sn)元素、銦（In)元素、釩（V)元素、釕（Ru)元素、鋇（Ba)元素、鎳 (Ni)元素、銅（Cu)元素、砷（As)元素、鈷（Co)元素、鋯（Zr)元素、錳（Mn)元素、釹（Nd)元 素、鉻（Cr)元素、銻（Sb)元素、和鋁（Al)元素。
[0010] 基于所述玻璃料的總摩爾數（total moles)，所述玻璃料可包含0. 1摩爾％至65 摩爾％的銀（Ag)元素。
[0011] 所述玻璃料中包含的銀（Ag)元素可由具有1，KKTC或小于1，KKTC的離子解離溫 度（ionic dissociation temperature)的銀化合物形成。
[0012] 所述銀化合物可包含選自由氰化銀、硝酸銀、鹵化銀、碳酸銀、乙酸銀、硫酸銀、和 氧化銀組成的族群的至少一種銀化合物。
[0013] 所述玻璃料由金屬前體形成，所述金屬前體包含：銀化合物；氧化碲；和包含至少 一種周期表1A族元素的化合物，所述至少一種周期表1A族元素選自由鋰（Li)、鈉（Na)、和 鉀（K)組成的族群。
[0014] 所述金屬前體可進一步包含選自由下列組成的族群的至少一種第二氧化物：氧化 鉛、氧化祕、氧化磷、氧化鍺、氧化鎵、氧化鋪、氧化鐵、氧化娃、氧化鋅、氧化媽、氧化鎂、氧化 銫、氧化鎖、氧化鉬、氧化鈦、氧化錫、氧化銦、氧化fji、氧化舒、氧化鋇、氧化鎳、氧化銅、氧化 砷、氧化鈷、氧化錯、氧化猛、氧化釹、氧化絡、氧化鋪、和氧化鋁。
[0015] 所述金屬前體可包含1重量％至45重量％的所述銀化合物、20重量％至75重 量％的所述氧化蹄、以及1重量％至35重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物。
[0016] 所述金屬前體可包含1重量％至40重量％的所述第二氧化物。
[0017] 本發明的另一方面提供一種用于形成太陽電池電極的組合物，其包含60重量％ 至95重量％的所述銀粉末；0. 1重量％至20重量％的所述玻璃料；以及1重量％至30重 量％的所述有機載體。
[0018] 所述玻璃料可具有0. 1 μ m至10 μ m的平均粒徑（D50)。
[0019] 所述用于形成太陽電池電極的組合物可進一步包含選自由分散劑、觸變劑、增塑 劑、保黏劑、消泡劑、顏料、紫外線穩定劑、抗氧化劑、和偶聯劑組成的族群的至少一種添加 劑。
[0020] 本發明的又一方面提供一種使用所述用于形成太陽電池電極的組合物制備的太 陽電池電極。
[0021] 根據本發明的一個示例性實施例的用于形成太陽電池電極的組合物可用于將具 有1，100 °C或小于1，100 °C的離子解離溫度的銀化合物引入玻璃料中來改善與電極和晶圓 的接觸特性。
[0022] 并且，使用所述組合物制備的太陽電池電極因接觸電阻（Re)和串聯電阻（Rs)最 小化而能呈現出極佳的填充因數和轉換效率。
【附圖說明】
[0023] 圖1是顯示根據本發明的一個示例性實施例的太陽電池的結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 用于形成太陽電池電極的組合物
[0025] 本發明的一個示例性實施例涉及一種用于形成太陽電池電極的組合物（本文簡 稱為"組合物"）。根據本發明的一個示例性實施例的用于形成太陽電池電極的組合物包含 銀（Ag)粉末、玻璃料（glass frit)、和有機載體（organic vehicle)。所述玻璃料包含銀 (Ag)元素、碲（Te)元素、以及周期表1A族元素。在此種情形中，所述周期表1A族元素包 含選自由鋰（Li)、鈉（Na)、和鉀（K)組成的族群的至少一種元素。所述玻璃料中包含的銀 (Ag)元素與碲（Te)元素的摩爾比是在1 : 0. 1至1 : 50的范圍內，且銀（Ag)元素與鋰 (Li)、鈉（Na)或鉀（K)元素的摩爾比是在1 : 0.01至1 : 25的范圍內。
[0026] 在本說明書中，術語"摩爾比"是指各金屬元素的原子的摩爾比。在下文中，將對 本發明進行更詳細地說明，如下所述。
[0027] ⑷銀粉末
[0028] 在根據本發明的一個示例性實施例的用于形成太陽電池電極的組合物中，所述銀 (Ag)粉末用作導電粉末。所述銀粉末可為具有納米級或微米級粒徑的粉末。舉例而言，所 述銀粉末可為具有數十納米至數百納米的粒徑的銀粉末，或具有數納米至數十納米的粒徑 的銀粉末。并且，可使用具有不同粒徑的兩種銀粉末的混合物。
[0029] 舉例而言，所述銀粉末的顆粒形狀可為球形的、片狀的、無定形的或類似形狀。
[0030] 所述銀粉末可具有（舉例而言）0. ΙμL?至ΙΟμπκ或0. 5μπ?至5μπ?的平均粒徑 (D50)。在此粒徑范圍內，可實現降低接觸電阻和線性電阻的效果。
[0031] 在使用超聲波將導電粉末在25°C下在異丙醇（isopropyl alcohol，ΙΡΑ)中分散 3分鐘后，使用粒徑分析儀（型號：1064LD，由茨拉斯有限公司（CILAS Co.，Ltd.)制造）來 測量平均粒徑。
[0032] 基于用于形成太陽電池電極的組合物的總重量，包含的銀粉末的含量可為60重 量％ (wt%)至95重量％。在此含量范圍內，可實現提高轉換效率的效果、以及有利于粘合 (pasting)的效果。更具體而言，基于用于形成太陽電池電極的組合物的總重量，包含的銀 粉末的含量可為70重量％至90重量％。
[0033] ⑶玻璃料
[0034] 在烘烤用于形成太陽電池電極的組合物的工藝中，通過對抗反射層進行蝕刻，玻 璃料可在射極區域產生銀結晶顆粒，以降低電阻。并且，玻璃料通過在燒結時軟化所述組 合物而具有提高導電粉末與晶圓之間的粘合性（adhesivity)并進一步降低烘烤溫度的效 果。
[0035] 太陽電池面積的增大會導致太陽電