[发明专利]用于太阳能光伏电池的可烧结组合物

说明书

本发明涉及用于太阳能光伏电池的导电膏组合物，其包含：分散在其适合的载体中的金属颗粒，其中所述载体包含溶剂和树脂，和其中至少一部分所述金属颗粒的特征在于：具有0.0020的Ψ值，所述Ψ值通过X射线衍射确定，具有至少50％的结晶度，并且相对于晶向是各向异性的。

技术领域

本发明涉及用于太阳能光伏电池的导电膏组合物，其包含：分散在其适合的载体中的金属颗粒，其中所述载体包含溶剂和树脂，和其中至少一部分所述金属颗粒的特征在于：具有0.0020的Ψ值，所述Ψ值通过X射线衍射确定；具有至少50％的结晶度；和相对于晶向(crystallographic direction)是各向异性的。本发明还涉及根据本发明的导电膏组合物在太阳能光伏电池中作为指形电极材料的用途。

发明背景

硅异质结太阳能电池(1)由沉积在晶体硅晶片上的薄的非晶硅层组成。该设计允许超过20％的能量转换效率。关键在于，由印刷在硅晶片上的母线(2)和指形物(3)制成的金属触点通过插入更宽的带隙层而与吸收器电子分离。这些金属顶部触点是收集太阳能电池产生的电流所必需的。图1中示出了这种通用结构(1a示出具有三根母线的基本构造，1b示出具有四根母线的基本构造)。

指形物是金属化的线性区域，其收集电流将其传送到母线，母线直接连接到外部引线。传统上，母线和指形物通过使用单印刷或双印刷方法由相同材料制成。然而，在双印刷方法中，使用不同材料也是可以的。在双印刷方法中，两种材料能够被优化以具有最佳整体性能和最优的成本结构。指形电极可以被优化以具有理想的细线印刷性能和窄的印刷宽度，从而具有尽可能小的阴影，并且另外被优化以具有对于下面的基板的理想的导电性和接触电阻。可针对用于将不同电池互连成太阳能组件的粘合性，对所述母线电极进行优化。

许多专利基于热塑性以及热固性方法来形成用于太阳能电池的导电膏。热塑性膏具有更大量的溶剂，并且控制固化温度防止在粘合区域的溶剂夹带。对于这些膏，加热引发聚合，并且帮助长的聚合物链自由地移动，而冷却减少它们的运动。另一方面，热固性膏表现不同。在聚合期间，热固性聚合物在邻接链之间形成化学键；结果是比二维网络(线性)热塑性结构更加刚性的三维网络。

制造窄且长的金属线有助于减少硅异质结太阳能电池前面的电阻损耗和屏蔽损耗。屏蔽损耗是由于在太阳能电池顶表面上存在阻止光进入太阳能电池的金属而引起的。屏蔽损耗通过顶表面的透明性来测定，对于平面顶表面，透明性被定义为被金属覆盖的顶表面的比例。透明性通过表面上和金属线间距上的金属线的宽度来测定。一个重要的实际限制是与特定金属化技术相关的最小线宽。对于相同的透明性，窄线宽度技术能够具有更靠近的指形物间距，因而减少发射极电阻损耗。

丝网印刷是结晶硅光伏中金属化的流行方法。结晶硅光伏是使用结晶硅太阳能电池(c-Si)建造的组件。典型的导线具有70-100μm的线宽，其在制备硅异质结太阳能电池中使用低温膏并使用单印刷方法获得。硅异质结太阳能电池的印制触点通常在约200℃的温度下固化。

模版印刷是另一种金属化方法，其对于25μm的模版开口可以版制备具有35μm宽度的线。对于使用高温烧制膏(firing paste)的标准硅单质结太阳电池，与单印刷方法中45-55μm或双印刷方法中45-55μm的典型导线宽度相比，这是窄的线宽。这清楚地表明，低温烧制膏需要改进以便能够实现具有更窄的线宽的印刷。

印刷指形电极的线电阻在高效异质结硅太阳能电池的制造中是非常重要的。由于这类太阳能电池对温度敏感，因而通常用于标准c-Si电池制备的高温烧制膏不能用作电池制造中的金属化膏。这限制了它们的导电性。

现有的最佳低温银膏达到低至8μohm.cm的电阻率，这仍然高于标准高温膏的电阻率。为了克服与由于较低体积电导率而导致的较低线电阻相关的损耗，电池生产商或者增加母线的数量，或者采用其他互连方法，例如使用其中使用电线(wire)代替母线(busbar)的多电线阵列。

因此，仍然需要能够达到较低电阻率且良好细线印刷性能以实现电池效率增益的导电膏。