[發明專利]晶體硅太陽能電池用無鉛無鎘電極漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910094798.X
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101630695A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 趙玲;熊慶豐;張紅斌
• 申請（專利權）人: 貴研鉑業股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18;H01B1/02;H01B1/16;H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及光電池電極材料及其制備方法，特別是涉及晶體硅太陽能電池用高 效率無鉛無鎘正面電極銀漿、背面電極銀漿和背電場電極鋁漿的組成，以及其制備 方法。

背景技術

晶體硅太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的 裝置。當太陽光照射在晶體硅半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電 場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路后就形成電流，這 就是光電效應太陽能電池的工作原理。晶體硅太陽能電池用電極漿料是制作光電太 陽能電池重要的基礎材料，用于制作晶體硅太陽能電池的正面電極、背面電極和背 面電場。

晶體硅太陽能電池用漿料分為正面電極銀漿、背面電極銀漿和背面電極鋁漿。 正面電極銀漿、背面電極銀漿要求必須分別與晶體硅正面(n極)、背面(p極)形 成良好的歐姆接觸，同時具有優良的焊接性能。背面電極鋁漿要求與與晶體硅形成 Si-Al合金層，即太陽能電池背場，并具有歐姆接觸性能，可明顯地提高電池的開 路電壓。

晶體硅太陽能電池用正面電極銀漿、背面電極銀漿和背面電極鋁漿的常規漿料 中都包含有鉛玻璃。在晶體硅太陽能電池用的三種漿料的玻璃組分中含有PbO的益 處：有效降低玻璃熔融溫度、軟化點及電極的燒結溫度，并且在高溫快速一次共燒 時，有助于與晶體硅基體的相互作用，形成與晶體硅的低電阻接觸。因此，PbO是 常規晶體硅太陽能電池用漿料的玻璃中的重要組成部分。然而，隨著全球節能環保 法律法規的不斷建立和強化，歐盟、美國、日本等國出臺了相關指令和法規，我國 信息產業部也制定了《電子信息產業部污染防護管理辦法》，全面限制或禁止電子 產品中使用鉛、汞、鎘等有毒有害元素，因此，在光伏產業中有必要尋找鉛和鎘的 替代物，滿足晶體硅太陽能電池用電極漿料的要求。

發明內容

本發明提供了三種晶體硅太陽能電池用高效率無鉛無鎘電極漿料(正面電極銀 漿、背面電極銀漿和背電場電極鋁漿)的組成。漿料的組成包括：65-90wt％的導電 金屬組分(銀粉、鋁粉)、2-10wt％的無鉛無鎘玻璃組分和8-25％wt％有機粘合劑。 三種接觸電極漿料高溫快速同時燒結，匹配使用。

(1)晶體硅太陽能電池用高效率無鉛無鎘電極正面電極銀漿包括：65-88wt％ 的導電銀粉(85-97wt％的球形銀粉和3-15wt％的片狀銀粉)、4-10wt％的無鉛無鎘 玻璃組分和8-25％wt％有機粘合劑。

硅太陽能電池用高效率無鉛無鎘正面銀漿通過絲網印刷在晶體硅的正面，燒結 后形成正面電極(柵極)，在晶體硅的正面有著一層SiNx減反射膜，SiNx減反射膜 是絕緣體，會提高電極接觸層的電阻。因此，要求在燒結時正面銀漿中的玻璃必須 能夠氧化和腐蝕SiNx減反射膜，使漿料中銀和晶體界面處形成高密度Ag-Si接觸 層，在大量玻璃和硅片之間提供導電鏈，產生低電阻、高效率、高填充系數的正面 電極和晶體硅太陽能電池。本發明中晶體硅太陽能電池用正面電極銀漿中玻璃為 SiO₂-Bi₂O₃-Al₂O₃-MgO-Sb₂O₅體系的鉍硅酸鹽玻璃，包括：2-60mol％的SiO₂，2-80mol％ 的Bi₂O₃，5-10mol％的Al₂O₃，2-10mol％的MgO，8-20mol％的Sb₂O₅。以上高鉍體系的無 鉛和無鎘玻璃由于在低溫下具有相對優良的流動性、潤濕性，宜在制備正面電極銀 漿中使用。

(2)晶體硅太陽能電池用高效率無鉛無鎘電極背面電極銀漿包括：65-85wt％的 導電銀粉(92-99wt％的球形銀粉和1-8wt％片狀銀粉)、5-10wt％的無鉛無鎘玻璃組 分和10-25％wt％有機粘合劑。