[发明专利]导电浆料中的含Al、Si和Mg的颗粒以及太阳能电池的制备

说明书

发明领域

一般而言，本发明涉及包含含Al、Si和Mg的颗粒的导电浆料及其在制备光伏太阳能电池，优选n型光伏太阳能电池中的用途。更具体地，本发明涉及导电浆料、太阳能电池前体、制备太阳能电池的方法、太阳能电池和太阳能组件。

发明背景

太阳能电池是利用光伏效应将光能转化成电力的器件。太阳能是有吸引力的绿色能源，因为其可持续且仅产生非污染性副产物。因此，目前已进行了大量研究以开发具有提高的效率，同时持续降低材料和生产成本的太阳能电池。当光照在太阳能电池上时，一部分入射光被表面反射，而剩余部分传递至太阳能电池中。传递的光子被太阳能电池吸收，太阳能电池通常由半导电材料制成，例如通常被适当掺杂的硅。吸收光子的能量激发半导电材料的电子，从而产生电子-空穴对。然后，这些电子-空穴对被p-n结分离且被太阳能电池表面上的导电电极收集。图1显示了简单太阳能电池的最小结构。

太阳能电池非常普遍地基于硅(通常呈Si晶片形式)。此处，p-n结通常通过提供n型掺杂的Si衬底并在一个面上施加p型掺杂层，或者通过提供p型掺杂的Si衬底并在一个面上施加n型掺杂层而制备，从而在两种情况下均获得所谓的p-n结。具有所施加的掺杂剂层的面通常作为电池的正面，具有初始掺杂剂的Si相对侧作为背面。n型和p型太阳能电池都是可能的，且已工业开发。设计成在两面上均利用入射光的电池也是可能的，但其应用并不广泛。

为了使太阳能电池正面上的入射光进入并吸收，正面电极通常设置成两组垂直的直线，分别称为“栅线(finger)”和“汇流条”。栅线与正面形成电接触，而汇流条将这些栅线连接，从而允许有效地将电荷提取到外部电路中。对栅线和汇流条的该设置而言，通常以导电浆料的形式施加，将其焙烧以形成固体电极体。背面电极通常也以导电浆料的形式施加，然后将其焙烧以获得固体电极体。典型的导电浆料包含金属颗粒、玻璃料和有机载体。

最近对其中正面被p型掺杂的n型太阳能电池的兴趣日益增加。n型太阳能电池具有相对于类似的p型电池提高电池性能的潜力，然而存在如下缺陷：由于在焙烧期间电池受到破坏而导致效率降低。

现有技术已进行了一些尝试以改善太阳能电池的性能。EP2472526A2描述了一种该类尝试。

因此，本领域需要改进制备n型太阳能电池的方法。

发明简述

本发明通常基于如下目的：克服与太阳能电池有关，尤其是与基于正面被p型掺杂的晶片的那些太阳能电池(通常称为n型太阳能电池)有关的现有技术中所遇到的至少一个问题。

更具体地，本发明进一步基于如下目的：提供具有改善的电性能，如有利的电池效率η、填充因子FF、接触电阻、开路电压和串联电阻R_串联的太阳能电池，尤其在n型太阳能电池中。

本发明的另一目的是提供制备太阳能电池，尤其是n型太阳能电池的方法。

对实现至少一个上述目的的贡献由构成本发明权利要求的主题类别作出。其他贡献由代表本发明具体实施方案的本发明从属权利要求的主题作出。

详细描述

对实现至少一个上述目的的贡献由一种浆料作出，其包含如下作为浆料成分：

a.至少55重量％，或至少75重量％，或至少80重量％的银粉，基于所述浆料的总重量；

b.无机反应体系，优选玻璃料；

c.有机载体；

d.包含Al、Mg和Si作为颗粒成分的添加剂颗粒，

其中Al、Mg和Si作为元素，或以一种或多种包含一种或多种颗粒成分的元素单相混合物，或一种或多种元素与一种或多种元素混合物的组合形式存在于所述添加剂颗粒中。

在本发明浆料的一个实施方案中，所述添加剂颗粒为约0.1-约5重量％，或约0.2-约3重量％，或约0.3-约2重量％，基于所述浆料的总重量。

在本发明浆料的一个实施方案中，所述添加剂颗粒不含大于0.1重量％，优选不大于0.05重量％，更优选不大于0.01重量％的除Al、Mg或Si之外的元素，基于所述添加剂颗粒的总重量。

在本发明浆料的一个实施方案中，所述添加剂颗粒包含至少约95重量％，优选至少约98重量％，更优选至少约99重量％的Al、Mg和Si的至少一种单相混合物，优选Al-Si-Mg合金。