[發明專利]導電組合物

在審

• 申請號: 201210269736.X
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102903418A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 戴國勛;李彌涵;鄭仲杰;陳星君
• 申請（專利權）人: 碩禾電子材料股份有限公司
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B1/22;H01B13/00;H01L31/0224
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明設計一種導電組合物，尤其涉及一種用于太陽能電池的導電組合物及其制造方法。

背景技術

太陽能電池藉由半導體材料將太陽的輻射能轉變為電能。太陽能電池的結構主要包括光電轉化層，此光電轉化層藉由P型半導體材料及N型半導體材料所形成的PN接面(PN?junction)所構成。當太陽光照射到光電轉化層之上時，此光電轉化層吸收太陽光中與半導體材料相對應波段的光，使光能以產生電子－電洞的形式轉變為電能，從而實現光電轉換，并對外接于P型半導體材料層及N型半導體材料層的金屬引線的負載供電。

太陽能電池是利用光伏效應，將太陽光能轉換為電能的半導體組件，基本上任何半導體的二極管皆可將光能轉換成電能。太陽能電池產生電能是基于光導效應與內部電場兩因素。因此，選擇太陽能電池的材料時，必須考慮其材料的光導效應及如何產生內部電場。

太陽能電池性能的高低主要以光電之間的轉換效率來評斷。而影響轉換效率的因子包含太陽光強度、溫度；材料的阻值與基質的質量、缺陷密度；PN接面的濃度、深度；表面對光反射率大小；金屬電極線寬、線高、接觸電阻。故而對各種影響因子須嚴密控制才得以制造出具有高轉換效率的太陽電池。

轉換效率與制作成本為現今制造太陽能電池的主要考慮因素。目前市場上的太陽能電池產品，以硅為原料的太陽能電池市占率為較大。依晶體結構分類，分別為單晶太陽能電池、復晶太陽能電池以及非晶型太陽能電池等三種。以轉換效率而言，目前仍以單晶硅太陽能電池為較高，約為24％的轉換效率，復晶硅則近似次之約為19％，非晶型硅則約為11％左右。使用其它化合物半導體來作為光電轉換基板，例如III-V族的砷化鎵(GaAs)，轉換效率則可高達26％以上。

如何提高其能量轉換效率、降低硅晶圓厚度，亦是太陽能電池技術發展的主軸。關于晶圓厚度問題，現有技術上可利用一種雷射燒結電極制程(Laser-Fired?Contact，LFC)技術，除可讓電池厚度降至37μm以下，其效率并可達20%。其步驟大略為：在太陽能電池的背表面上，利用蒸鍍方式制作鋁層與形成鈍化層，經過雷射光打穿鋁層以形成導電接點。雷射燒結方法可以有效地解決原先電能流失的問題，并且利用雷射燒結接點技術，不需要利用傳統昂貴的微影、蝕刻技術于硅晶板背面的鈍化層中形成洞圖案，以容納鋁質電極。

此外，為了將太陽能電池所產生的電流導引出來成為可用的電能，半導體基材的兩端還須形成金屬電極來將電流導至外部的電流負載端。然而，基材受光面(即正面)的金屬電極會擋住受光面而阻礙太陽光之吸收，故太陽能電池的正面金屬電極面積越小越好，以增加太陽能電池的受光區域。故此，現今一般的金屬電極主要是利用網印技術在太陽能電池的兩正反面印制出網狀電極結構。所謂的網印電極備制，即利用網印的方法，把導電金屬漿料(如銀膠)依照所設計的圖形印刷在已經過摻雜的硅基材上，并在適當的燒結條件下將導電金屬漿料中的有機溶劑揮發，使金屬顆粒與表面的硅形成硅合金，形成硅材之間良好的歐姆接觸，進而成為太陽能電池的正反面金屬電極。但是，過細的電極網線易造成斷線，或使其電阻升高而降低了太陽能電池的轉換效率，故如何達到細線化又不降低電池整體的發電效率便為此領域的技術重點。一般而言，金屬電極的膜厚約為10~25微米(um)，而正面金屬的網線(finger?line)寬度約為120~200um。以此類技術來制作太陽能電池電極有自動化、高產能及成本低之優點。而先前技術導電膠的成分易結成大團塊，而不易穿過網版印刷的網孔或成網版破壞。

此外，就一般太陽能電池硅基材而言(即非受光面)，其背部電極結構包含了銀電極部分(網線電極部分)與鋁電極部分(及上述的背部電場部分)。目前一般業界作法是先在硅基材10的背面先用網印方式印上銀電極11圖形，之后于其上形成鋁電極12層，如圖1所示。由于鋁的可焊性很差，無法以直接焊接方式將各太陽能電池模塊連結，故一般業者會使用數條焊接帶20焊在太陽能電池背部部分的銀電極11區域上，使各發電模塊間彼此電性連結整合。在圖1結構中，銀電極-硅基材接口30以及鋁電極-硅基材接口50會于燒結過程中會形成共晶層而使其緊密接合。然而，銀與鋁之間不易形成共晶結構，其銀電極-鋁電極接口40處易發生剝離(peeling)現象，使得銀電極與鋁電極間產生裂隙讓太陽能電池整體性能下降。故此，除了轉換效率測試外，太陽能電池模塊于制成后還須于背部進行焊接帶10的拉力測試以及銀電極-鋁電極接口40的剝離(peeling)測試，以確保模塊背部結構的穩固。