[實用新型]太陽能電池

有效

• 申請號: 201420334601.1
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN204441302U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 布萊恩·E·哈丁;斯蒂芬·T·康諾;詹姆斯·蘭迪·格羅夫斯;克雷格·H·彼得斯
• 申請（專利權）人: 普蘭特公司
• 主分類號: H01L31/05
• 分類號: H01L31/05
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;鄭霞

相關申請的交叉引用

本申請涉及2013年6月20日提交的美國臨時專利申請61/837,575、2013年9月23日提交的美國臨時專利申請61/881,394、2013年4月29日提交的美國臨時專利申請61/986,020、2013年4月29日提交的美國臨時專利申請61/986,025及2013年6月12日提交的美國臨時專利申請62/011,496，這些專利申請全部以引用的方式結合于此。

有關政府支持的聲明

在此描述并要求的實用新型是部分地利用了由國家科學基金會(National?Science?Foundation)依據SBIR合同號IIP-1315284所提供的基金而作出。美國政府在本實用新型中享有某些權利。

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池，并且更具體地說，涉及了使用金屬化焊膏(paste)和共燒工藝來形成電極的太陽能電池。本披露的實施例涉及了用于基于硅的太陽能電池的導電金屬化焊膏和墨水。

背景技術

絲網可印刷金屬化焊膏被用于制造與硅光伏(PV)電池的電接觸并將PV電池連接在一起。這些電池是通過在金屬化層與涂布焊料的Cu互聯條之間形成電接觸進行串聯連接。在基于硅的PV電池中使用了三種主要的焊膏配制物：1)后側鋁焊膏、2)后側銀互聯焊膏及3)前側銀焊膏。圖1是一個示意圖，示出了基于銀的金屬化焊膏100的一個實例。焊膏100具有銀粒子110、玻璃粉120及混有溶劑的有機粘合劑130。由杜邦公司(DuPont^TM)(PV505)和由賀立士公司(Heraeus)(SOL230H)制造的純銀、后部互聯焊膏的實例含有以重量計45％-66％的導電粒子，并且被設計成減少銀負載并在絲網印刷、干燥并且共燒之后所得厚度介于4與10μm之間。在一些實例中，這些銀粒子是直徑為1到3μm的銀薄片與直徑的大小分布在從100nm到5μm的范圍內的銀球的混合物。由杜邦公司(PV17x)和賀立士公司(SOL9235H)制造的純銀、前部金屬化焊膏的實例含有以重量計超過90％的?導電粒子。此類前部金屬化焊膏含有大小在介于300nm與5μm之間的范圍內的球狀銀粒子。此類焊膏被配制用于印刷多條線，這些線具有高縱橫比，緊密地壓實以改善體積導電率并且與硅太陽能電池的發射極層形成歐姆接觸。

在最廣泛商業化的Si太陽能電池架構中，在>90％的背面上使用了鋁焊膏以與p型Si形成歐姆接觸，從而建立一個背表面場以改善PV性能。后側銀互聯焊膏占據了未被鋁焊膏涂布的區域，并且被用于促進與Si的較強粘附以及與涂有焊料的Cu互聯條的可焊性，因為與鋁焊膏直接地焊接是富有挑戰的。前側銀焊膏被配制成穿透抗反射涂層以與前部n型硅形成歐姆接觸。在硅PV電池加工期間，依次地絲網印刷每一焊膏層并且在低溫(例如約150℃)下干燥。一旦印刷了這三個層，就在空氣中將整個晶片共燒到超過750℃，保持約一秒，以形成歐姆接觸并促進焊膏與硅的粘附。

歸因于所需的Ag量和Ag的商品價格(在2014年接近$625/kg)，使得基于硅的金屬化焊膏自然地很昂貴?；诠璧慕饘倩父嗍荢i?PV模塊的第二大材料花費，并且據估算，PV工業當前的用量是每年銀總產量的超過5％。PV電池生產的持續、大量增加將使用越來越多的銀，銀可能變得驚人地昂貴，并且從長遠來看是無法承受的。

實用新型內容

披露了一種核-殼型粒子。該粒子具有一個鎳合金核以及包圍該核的至少一個第一殼。該第一殼是由一種與該核不同的材料制成的。該第一殼可以包含以下各物中的一種或多種：錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎳合金及其組合。在一種布置中，該粒子核是純鎳。在另一種布置中，該粒子核是一種鎳合金，該合金包含鎳以及以下各物中的一種或多種：鈷(Co)、鉻(Cr)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、硼(B)、磷(P)。

在本實用新型的一個實施例中，該第一殼包含一種Ni:B合金。該Ni:B合金可以具有以重量計超過1％的硼。該第一殼可以具有一種納米結晶形態。該第一殼可以包含一種鎳合金，該合金含有以重量計介于50％-100％之間的鎳以及以重量計介于0％與50％之間的以下元素中的一種或多種：鈷(Co)、鉻(Cr)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、硼(B)、磷(P)。

在一種布置中，該粒子具有一種球形的形狀并且可以具有一種介于約300nm與3μm之間的平均直徑。該第一殼可以具有一種介于0.005μm與1μm之間，或介于0.005μm與0.3μm之間，或介于0.005μm與0.1μm之間的厚度。