[發(fā)明專利]鋁漿及其在硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的用途

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980105979.6
• 申請(qǐng)日: 2009-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN101952903A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·J·S·楊;M·羅斯;A·G·普林斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: E.I.內(nèi)穆爾杜邦公司
• 主分類號(hào): H01B1/22
• 分類號(hào): H01B1/22
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 朱黎明

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁漿以及它們?cè)诠杼?yáng)能電池生產(chǎn)中的用途，即，在硅太陽(yáng)能電池的鋁背面電極的生產(chǎn)和相應(yīng)的硅太陽(yáng)能電池中的用途。

發(fā)明技術(shù)背景

常規(guī)的具有p型基板的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)具有通常位于電池的正面或光照面上的負(fù)極和位于背面上的正極。眾所周知，在半導(dǎo)體的p-n結(jié)上入射的合適波長(zhǎng)的輻射充當(dāng)在該半導(dǎo)體中產(chǎn)生空穴-電子對(duì)的外部能源。在p-n結(jié)處存在電勢(shì)差，這導(dǎo)致空穴和電子以相反的方向跨過該結(jié)移動(dòng)，從而產(chǎn)生能夠向外部電路輸送電力的電流。大部分太陽(yáng)能電池為金屬化的硅片形式，即，具有導(dǎo)電的金屬觸點(diǎn)。

在硅太陽(yáng)能電池的形成期間，一般將鋁漿絲網(wǎng)印刷在硅片的背面上并且將其干燥。然后將硅片在高于鋁熔點(diǎn)的溫度下焙燒以形成鋁硅熔體，隨后在冷卻階段期間形成摻入有鋁的外延生長(zhǎng)的硅層。該層一般被稱為背表面場(chǎng)(BSF)層并且有助于改善太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

目前所用的太陽(yáng)能發(fā)電電池大多為硅太陽(yáng)能電池。在大規(guī)模的生產(chǎn)中，工藝流程一般要求實(shí)現(xiàn)最大程度的簡(jiǎn)化和盡量降低制造成本。具體地講，電極通過使用諸如絲網(wǎng)印刷之類的方法由金屬漿料制成。

下面結(jié)合圖1來(lái)描述該制造方法的實(shí)例。圖1A示出了p型硅基板10。

在圖1B中，反向?qū)щ娦偷膎型擴(kuò)散層20通過磷(P)等的熱擴(kuò)散而形成。三氯氧化磷(POCl₃)通常用作氣體磷擴(kuò)散源，其他液體源為磷酸等。在沒有任何具體修改的情況下，擴(kuò)散層20在硅基底10的整個(gè)表面上形成。在形成p-n結(jié)的部位，p型摻雜劑的濃度等于n型摻雜劑的濃度；具有靠近光照面的p-n結(jié)的常規(guī)電池具有介于0.05和0.5μm之間的結(jié)深。

在形成了該擴(kuò)散層之后，通過用某種酸諸如氫氟酸進(jìn)行蝕刻來(lái)將多余的表面玻璃從表面的其余部分上除去。

接著，以圖1D所示的方式，通過例如等離子體化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝，將減反射涂層(ARC)30形成在n型擴(kuò)散層20上至介于0.05和0.1μm之間的厚度。

如圖1E所示，將用于正面電極的正面銀漿(形成正面電極的銀漿)500絲網(wǎng)印刷到減反射涂層30上，然后將其干燥。此外，還將背面銀或銀/鋁漿70和鋁漿60絲網(wǎng)印刷(或某種其他施用方法)到基板的背面上并且依次進(jìn)行干燥。通常，首先將背面銀或銀/鋁漿絲網(wǎng)印刷到硅上而作為兩個(gè)平行條(母線)或作為準(zhǔn)備用于焊接互連條(預(yù)焊接的銅帶)的矩形(突出部)，然后將鋁漿印刷在裸露的區(qū)域中，與背面銀或銀/鋁略微重疊。在一些情況下，在印刷了鋁漿之后進(jìn)行銀或銀/鋁漿的印刷。然后通常在帶式爐中進(jìn)行焙燒，持續(xù)1至5分鐘的時(shí)間，使硅片達(dá)到700至900℃范圍內(nèi)的峰值溫度。正面電極和背面電極可按順序焙燒或共焙燒。

因此，如圖1F所示，在焙燒過程期間，源自漿料的熔融鋁將硅溶解，然后在冷卻之后形成從硅基板10外延生長(zhǎng)的共晶層，從而形成包含高濃度鋁摻雜劑的p+層40。該層一般被稱為背表面場(chǎng)(BSF)層，并且有助于改善太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。一般在該外延層的表面上存在薄的鋁層。

鋁漿通過焙燒從干燥狀態(tài)60轉(zhuǎn)化為鋁背電極61。同時(shí)，將背面銀或銀/鋁漿70焙燒成銀或銀/鋁背面電極71。在焙燒期間，背面鋁與背面銀或銀/鋁之間的邊界呈現(xiàn)合金狀態(tài)，并且實(shí)現(xiàn)電連接。鋁電極占背電極的大部分面積，這部分地歸因于需要形成p+層40。由于不可能焊接到鋁電極上，因此在背面的部分(常常作為2至6mm寬的母線)上形成銀或銀/鋁背面電極，以作為用于通過預(yù)焊接的銅帶等來(lái)互連太陽(yáng)能電池的電極。此外，在焙燒期間，正面銀漿500還燒結(jié)并透過減反射涂層30，從而能夠電接觸n型層20。此類工藝一般稱為“燒透”。在圖1F的層501中清楚地示出了該燒透狀態(tài)。

與鋁漿相關(guān)的問題是，游離的鋁或氧化鋁粉塵會(huì)產(chǎn)生污染并會(huì)向其他金屬表面上轉(zhuǎn)移，從而降低突出地連結(jié)到所述表面上的帶的可焊接性和粘附性。當(dāng)對(duì)堆疊的太陽(yáng)能電池執(zhí)行焙燒工藝時(shí)，這尤其關(guān)系重大。

US-A-2007/0079868公開了鋁厚膜組合物，所述鋁厚膜組合物可用于形成硅太陽(yáng)能電池的鋁背面電極。除了包含鋁粉、作為載體的有機(jī)介質(zhì)和作為任選組分的玻璃料以外，鋁厚膜組合物還包含作為主要組分的非晶二氧化硅。具體地講，非晶二氧化硅用來(lái)減小硅太陽(yáng)能電池的彎曲行為。