用于形成太阳电池电极的组合物及使用其制备的电极

摘要

本发明的示例性实施例涉及一种用于形成太阳电池电极的组合物、以及一种使用所述组合物制备的太阳电池电极。所述用于形成太阳电池电极的组合物包含银粉末、玻璃料、和有机载体，其中所述玻璃料包含银元素；碲元素；以及选自由锂、钠、和钾组成的族群的至少一种元素，所述玻璃料中包含的银元素：碲元素的摩尔比是在1∶0.1至1∶50的范围内，且银元素：锂、钠或钾的摩尔比是在1∶0.01至1∶25的范围内。所述使用所述组合物制备的太阳电池电极因为接触电阻和串联电阻最小化而具有极佳的填充因数和转换效率。

权利要求

1.一种用于形成太阳电池电极的组合物，包含银粉末、玻璃料、和有机载体，

其中所述玻璃料包含银元素、碲元素、以及周期表1A族元素，

所述周期表1A族元素包含选自由锂、钠、和钾组成的族群的至少一种元素，

所述玻璃料中包含的所述银元素：所述碲元素的摩尔比是在1:0.1至1:50的范围内，且所述银元素：锂、钠或钾的摩尔比是在1:0.01至1:25的范围内，其中所述玻璃料中包含的所述银元素由具有1,100℃或小于1,100℃的离子解离温度的银化合物形成，所述银化合物包含选自由氰化银、硝酸银、卤化银、碳酸银、乙酸银和硫酸银组成的族群的至少一种银化合物，且其中所述玻璃料响应于烘烤用于形成太阳电池电极的组合物而产生银晶体。

2.根据权利要求1所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述玻璃料进一步包含选自由下列组成的族群的至少一种第二元素：铅元素、铋元素、磷元素、锗元素、镓元素、铈元素、铁元素、硅元素、锌元素、钨元素、镁元素、铯元素、锶元素、钼元素、钛元素、锡元素、铟元素、钒元素、钌元素、钡元素、镍元素、铜元素、砷元素、钴元素、锆元素、锰元素、钕元素、铬元素、锑元素、和铝元素。

3.根据权利要求1所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中基于所述玻璃料的总摩尔数，所述玻璃料包含0.1摩尔％至65摩尔％的所述银元素。

4.根据权利要求1所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述玻璃料由金属前体形成，所述金属前体包含：银化合物；氧化碲；和包含至少一种周期表1A族元素的化合物，所述至少一种周期表1A族元素选自由锂、钠、和钾组成的族群。

5.根据权利要求4所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述金属前体进一步包含选自由下列组成的族群的至少一种第二氧化物：氧化铅、氧化铋、氧化磷、氧化锗、氧化镓、氧化铈、氧化铁、氧化硅、氧化锌、氧化钨、氧化镁、氧化铯、氧化锶、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化钒、氧化钌、氧化钡、氧化镍、氧化铜、氧化砷、氧化钴、氧化锆、氧化锰、氧化钕、氧化铬、氧化锑、和氧化铝。

6.根据权利要求4所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述金属前体包含1重量％至45重量％的所述银化合物、20重量％至75重量％的所述氧化碲、以及1重量％至35重量％的所述包含至少一种周期表1A族元素的化合物。

7.根据权利要求5所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述金属前体包含1重量％至40重量％的所述第二氧化物。

8.根据权利要求1所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述用于形成太阳电池电极的组合物包含：60重量％至95重量％的所述银粉末；0.1重量％至20重量％的所述玻璃料；以及1重量％至30重量％的所述有机载体。

9.根据权利要求1所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述玻璃料具有0.1μm至10μm的平均粒径。

10.根据权利要求1所述的用于形成太阳电池电极的组合物，其中所述用于形成太阳电池电极的组合物进一步包含选自由分散剂、触变剂、增塑剂、保黏剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂、和偶联剂组成的族群的至少一种添加剂。

11.一种太阳电池电极，使用根据权利要求1至10中的任一项所述的用于形成太阳电池电极的组合物制备。

说明书

用于形成太阳电池电极的组合物及使用其制备的电极

[0001] 相关申请案交叉参考

[0002] 本申请案主张在2014年5月15日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2014-0058608号及2015年4月16日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-
2015-0054044号的优先权及权利，所述韩国专利申请的内容全文并入本案供参考。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种用于形成太阳电池电极的组合物以及一种使用所述组合物制备的电极。

背景技术

[0004] 太阳电池利用PN结(PN junction)的光电效应将太阳光的光子转换成电能。举例而言，太阳电池可具有其中前电极(front electrode)和后电极(rear electrode)形成于半导体晶圆(wafer)或衬底上的结构，所述半导体晶圆或衬底上形成有PN结。在具有此种结构的太阳电池中，由入射于半导体晶圆上的太阳光在PN结处引发光电效应，且因引发的光电效应而产生的电子通过电极流出。

[0005] 太阳电池的电极可如下所述形成：以用于形成太阳电池电极的组合物涂覆晶圆或衬底，并对所述组合物进行图案化和烘烤。

[0006] 近年来，需要包含于电极中的射极(emitter)制造得越来越薄，以增强太阳电池的效率。然而，当射极变薄时，会造成分流(shunting)现象，这会降低太阳电池的性能。并且，太阳电池的面积有增大的趋势，以提高光电转换效率。然而在此种情形中，太阳电池的效率可因太阳电池的接触电阻增大而降低。

[0007] 因此，亟需开发一种用于形成太阳电池电极的组合物，所述组合物可用于通过改善与晶圆的接触特性来制造更薄的射极，且其转换效率可通过最小化接触电阻(contact resistance，RC)和串联电阻(series resistance，Rs)而得到增强。

发明内容

[0008] 本发明的一个方面提供一种用于形成太阳电池电极的组合物，其包含银(Ag)粉末、玻璃料(glass frit)、和有机载体。此处，所述玻璃料包含银(Ag)元素、碲(Te)元素、以及周期表1A族元素，所述周期表1A族元素包含选自由锂(Li)、钠(Na)、和钾(K)组成的族群的至少一种元素，所述玻璃料中包含的银(Ag)元素∶碲(Te)元素的摩尔比是在1∶0.1至1∶50的范围内，且银(Ag)元素∶锂(Li)、钠(Na)或钾(K)的摩尔比是在1∶0.01至1∶25的范围内。

[0009] 所述玻璃料可进一步包含选自由下列组成的族群的至少一种第二元素：铅(Pb)元素、铋(Bi)元素、磷(P)元素、锗(Ge)元素、镓(Ga)元素、铈(Ce)元素、铁(Fe)元素、硅(Si)元素、锌(Zn)元素、钨(W)元素、镁(Mg)元素、铯(Cs)元素、锶(Sr)元素、钼(Mo)元素、钛(Ti)元素、锡(Sn)元素、铟(In)元素、钒(V)元素、钌(Ru)元素、钡(Ba)元素、镍(Ni)元素、铜(Cu)元素、砷(As)元素、钴(Co)元素、锆(Zr)元素、锰(Mn)元素、钕(Nd)元素、铬(Cr)元素、锑(Sb)元素、和铝(Al)元素。

[0010] 基于所述玻璃料的总摩尔数(total moles)，所述玻璃料可包含0.1摩尔％至65摩尔％的银(Ag)元素。

[0011] 所述玻璃料中包含的银(Ag)元素可由具有1,100℃或小于1,100℃的离子解离温度(ionic dissociation temperature)的银化合物形成。

[0012] 所述银化合物可包含选自由氰化银、硝酸银、卤化银、碳酸银、乙酸银、硫酸银、和氧化银组成的族群的至少一种银化合物。

[0013] 所述玻璃料由金属前体形成，所述金属前体包含：银化合物；氧化碲；和包含至少一种周期表1A族元素的化合物，所述至少一种周期表1A族元素选自由锂(Li)、钠(Na)、和钾(K)组成的族群。

[0014] 所述金属前体可进一步包含选自由下列组成的族群的至少一种第二氧化物：氧化铅、氧化铋、氧化磷、氧化锗、氧化镓、氧化铈、氧化铁、氧化硅、氧化锌、氧化钨、氧化镁、氧化铯、氧化锶、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化钒、氧化钌、氧化钡、氧化镍、氧化铜、氧化砷、氧化钴、氧化锆、氧化锰、氧化钕、氧化铬、氧化锑、和氧化铝。

[0015] 所述金属前体可包含1重量％至45重量％的所述银化合物、20重量％至75重量％的所述氧化碲、以及1重量％至35重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物。

[0016] 所述金属前体可包含1重量％至40重量％的所述第二氧化物。

[0017] 本发明的另一方面提供一种用于形成太阳电池电极的组合物，其包含60重量％至95重量％的所述银粉末；0.1重量％至20重量％的所述玻璃料；以及1重量％至30重量％的所述有机载体。

[0018] 所述玻璃料可具有0.1μm至10μm的平均粒径(D50)。

[0019] 所述用于形成太阳电池电极的组合物可进一步包含选自由分散剂、触变剂、增塑剂、保黏剂、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂、和偶联剂组成的族群的至少一种添加剂。

[0020] 本发明的又一方面提供一种使用所述用于形成太阳电池电极的组合物制备的太阳电池电极。

[0021] 根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物可用于将具有1,100℃或小于1,100℃的离子解离温度的银化合物引入玻璃料中来改善与电极和晶圆的接触特性。

[0022] 并且，使用所述组合物制备的太阳电池电极因接触电阻(Rc)和串联电阻(Rs)最小化而能呈现出极佳的填充因数和转换效率。

附图说明

[0023] 图1是显示根据本发明的一个示例性实施例的太阳电池的结构的示意图。

具体实施方式

[0024] 用于形成太阳电池电极的组合物

[0025] 本发明的一个示例性实施例涉及一种用于形成太阳电池电极的组合物(本文简称为“组合物”)。根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物包含银(Ag)粉末、玻璃料(glass frit)、和有机载体(organic vehicle)。所述玻璃料包含银(Ag)元素、碲(Te)元素、以及周期表1A族元素。在此种情形中，所述周期表1A族元素包含选自由锂(Li)、钠(Na)、和钾(K)组成的族群的至少一种元素。所述玻璃料中包含的银(Ag)元素与碲(Te)元素的摩尔比是在1∶0.1至1∶50的范围内，且银(Ag)元素与锂(Li)、钠(Na)或钾(K)元素的摩尔比是在1∶0.01至1∶25的范围内。

[0026] 在本说明书中，术语“摩尔比”是指各金属元素的原子的摩尔比。在下文中，将对本发明进行更详细地说明，如下所述。

[0027] (A)银粉末

[0028] 在根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物中，所述银(Ag)粉末用作导电粉末。所述银粉末可为具有纳米级或微米级粒径的粉末。举例而言，所述银粉末可为具有数十纳米至数百纳米的粒径的银粉末，或具有数纳米至数十纳米的粒径的银粉末。并且，可使用具有不同粒径的两种银粉末的混合物。

[0029] 举例而言，所述银粉末的颗粒形状可为球形的、片状的、无定形的或类似形状。

[0030] 所述银粉末可具有(举例而言)0.1μm至10μm、或0.5μm至5μm的平均粒径(D50)。在此粒径范围内，可实现降低接触电阻和线性电阻的效果。

[0031] 在使用超声波将导电粉末在25℃下在异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)中分散3分钟后，使用粒径分析仪(型号：1064LD，由茨拉斯有限公司(CILAS Co.，Ltd.)制造)来测量平均粒径。

[0032] 基于用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，包含的银粉末的含量可为60重量％(wt％)至95重量％。在此含量范围内，可实现提高转换效率的效果、以及有利于粘合(pasting)的效果。更具体而言，基于用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，包含的银粉末的含量可为70重量％至90重量％。

[0033] (B)玻璃料

[0034] 在烘烤用于形成太阳电池电极的组合物的工艺中，通过对抗反射层进行蚀刻，玻璃料可在射极区域产生银结晶颗粒，以降低电阻。并且，玻璃料通过在烧结时软化所述组合物而具有提高导电粉末与晶圆之间的粘合性(adhesivity)并进一步降低烘烤温度的效果。

[0035] 太阳电池面积的增大会导致太阳电池的接触电阻增大。因此，由太阳电池面积增大造成的PN结损坏应被最小化，并且串联电阻也应被最小化。并且，即使在大的烘烤温度范围中，玻璃料也需要充分保证热稳定性。

[0036] 根据本发明的一个示例性实施例的玻璃料可自金属前体形成，所述金属前体包含银(Ag)化合物；氧化碲；和包含周期表1A族元素的化合物。

[0037] 在此种情形中，所述包含周期表1A族元素的化合物可为锂(Li)化合物、钠(Na)化合物、钾(K)化合物、或其混合物。

[0038] 举例而言，根据一个示例性实施例的玻璃料可通过熔融和研磨金属前体来制备，所述金属前体通过混合所述银(Ag)化合物；所述氧化碲；以及所述锂(Li)化合物、钠(Na)化合物、钾(K)化合物或其混合物而获得。结果，根据一个示例性实施例的玻璃料包含银(Ag)元素；碲(Te)元素；以及选自由锂(Li)元素、钠(Na)元素、和钾(K)元素组成的族群的至少一种周期表1A族元素。

[0039] 所述银(Ag)化合物在1,100℃或小于1,100℃的温度下可分解成银(Ag)离子。分解温度在此范围内的银(Ag)化合物可用于改善与电极和晶圆的接触特性。

[0040] 具体而言，所述银化合物可为离子键合(ion-bonded)化合物。举例而言，可单独使用或组合使用氰化银(AgCN)、硝酸银(AgNO3)、卤化银(Ag-X)、碳酸银、(Ag2CO3)、乙酸银(AgC2H3O2)、硫酸银(Ag2SO4)、和氧化银(Ag2O)。在卤化银(Ag-X)中，X可为碘、氟、氯、或溴。

[0041] 存在于玻璃料中的衍生自上述银化合物的银元素可调整以银晶体、玻璃和晶圆的顺序形成的电极的界面处的玻璃导电性。并且，衍生自银化合物的银元素在填充玻璃料上形成的封闭(enclosed)孔洞或空隙方面具有极佳的效果。在此种情形中，玻璃料可降低晶圆与电极的接触电阻和串联电阻。

[0042] 在自根据本发明的一个示例性实施例的玻璃料制备的太阳电池电极被烘烤后，银结晶可沉淀(precipitate)在玻璃料上。在此种情形中，进一步沉淀的银晶体是指烘烤后除由导电粉末形成的银(Ag)晶体之外的银晶体。并且，存在于玻璃料中的衍生自上述银化合物的银元素对按银晶体、玻璃和晶圆的顺序形成的电极的界面处的玻璃赋予导电性，并且可填充玻璃料上形成的封闭孔洞或空隙。玻璃用作银晶体与晶圆之间的绝缘体。在此种情形中，存在于玻璃料中的银元素可降低晶圆-银电极的接触电阻和串联电阻。

[0043] 所述氧化碲可为(举例而言)一氧化碲、二氧化碲、三氧化碲或类似物。

[0044] 所述锂化合物可为(举例而言)碳酸锂。然而，可使用锂的氰酸盐、硝酸盐、卤化物(haloid)、乙酸盐或硫酸盐、氧化锂或类似物。

[0045] 所述钠化合物可为(举例而言)碳酸钠。然而，可使用钠的氰酸盐、硝酸盐、卤化物、乙酸盐或硫酸盐、氧化钠或类似物。

[0046] 所述钾化合物可为(举例而言)碳酸钾。然而，可使用钾的氰酸盐、硝酸盐、卤化物、乙酸盐或硫酸盐、氧化钾或类似物。

[0047] 在一个示例性实施例中，所述金属前体可包含1重量％至45重量％的所述银化合物、20重量％至75重量％的所述氧化碲、以及1重量％至35重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物。

[0048] 存在于根据一个示例性实施例的玻璃料中的银(Ag)元素与碲元素(Te)的摩尔比可在1∶0.1至1∶50的范围内，举例而言，1∶0.5至1∶40的范围内。在Ag∶Te的摩尔比超过1∶50而使得包含的Te过量(Te的摩尔数是Ag的50倍以上(more than 50times))时，因为存在于玻璃中的Ag的含量相对低而效果差。并且，在Te与Ag的摩尔比超过1∶0.1而使得包含的Ag超量(Te的摩尔数是Ag的0.1倍以下(less than 0.1times))时，玻璃的固有特性会变差。

[0049] 并且，存在于玻璃料中的银(Ag)元素与锂(Li)、钠(Na)或钾(K)元素的摩尔比(Ag∶Li、Ag∶Na或Ag∶K)可在1∶0.01至1∶25的范围内，例如1∶0.01至1∶23、1∶0.01至1∶20、1∶0.01至1∶15、1∶0.01至1∶10或1∶0.01至1∶5的范围内。在Ag与Li、Na或K的摩尔比超过1∶25时(Li、Na或K的摩尔数是Ag的25倍以上)，因为存在于玻璃中的银(Ag)的含量相对低而效果差。另外，开路电压会因为锂(Li)、钠(Na)或钾(K)渗入晶圆而降低。并且，在Ag与Li、Na或K的摩尔比超过1∶0.01而使得包含的银(Ag)超量(Li、Na或K的摩尔数是Ag的0.01倍以下)时，玻璃的绝缘性质会变差。

[0050] 所述玻璃料可进一步包含选自由下列组成的族群的第二元素：铅(Pb)元素、铋(Bi)元素、磷(P)元素、锗(Ge)元素、镓(Ga)元素、铈(Ce)元素、铁(Fe)元素、硅(Si)元素、锌(Zn)元素、钨(W)元素、镁(Mg)元素、铯(Cs)元素、锶(Sr)元素、钼(Mo)元素、钛(Ti)元素、锡(Sn)元素、铟(In)元素、钒(V)元素、钌(Ru)元素、钡(Ba)元素、镍(Ni)元素、铜(Cu)元素、砷(As)元素、钴(Co)元素、锆(Zr)元素、锰(Mn)元素、钕(Nd)元素、铬(Cr)元素、锑(Sb)元素、和铝(Al)元素。在本说明书中，这些元素中的所述元素被称为第二元素，以区别于上述的银元素、碲元素、以及周期表1A族的元素。

[0051] 在此种情形中，所述玻璃料可被制备成除上述的银(Ag)化合物；氧化碲；以及周期表1A族的元素外还包含选自由下列组成的族群的至少一种第二氧化物：氧化铅、氧化铋、氧化磷、氧化锗氧化镓、氧化铈、氧化铁、氧化硅、氧化锌、氧化钨、氧化镁、氧化铯、氧化锶、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化钒、氧化钌、氧化钡、氧化镍、氧化铜、氧化砷、氧化钴、氧化锆、氧化锰、氧化钕、氧化铬、氧化锑、和氧化铝。

[0052] 所述金属前体可进一步包含(举例而言)1重量％至40重量％的所述第二氧化物。

[0053] 在一个示例性实施例中，所述金属前体可包含1重量％至30重量％的所述银化合物、20重量％至70重量％的所述氧化碲、1重量％至20重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物、以及5重量％至40重量％的氧化铋。

[0054] 在另一示例性实施例中，所述金属前体可包含1重量％至30重量％的所述银化合物、20重量％至70重量％的所述氧化碲、1重量％至20重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物、以及10重量％至40重量％的氧化铅。

[0055] 在又一示例性实施例中，所述金属前体可包含1重量％至30重量％的所述银化合物、20重量％至70重量％的所述氧化碲、1重量％至20重量％的所述包含周期表1A族元素的化合物、以及1重量％至10重量％的氧化钕。

[0056] 基于所述玻璃料的总摩尔数(total moles)，所述玻璃料可包含0.1摩尔％至65摩尔％的银(Ag)元素，举例而言，1摩尔％至50摩尔％的银(Ag)元素。在此摩尔范围内，所述玻璃料可极佳地维持作为绝缘体的特性，同时改善电极的导电性。在一个示例性实施例中，基于所述玻璃料的总摩尔数，所述玻璃料可包含1摩尔％、2摩尔％、3摩尔％、4摩尔％、5摩尔％、6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、10摩尔％、11摩尔％、12摩尔％、13摩尔％、14摩尔％、15摩尔％、16摩尔％、17摩尔％、18摩尔％、19摩尔％、20摩尔％、21摩尔％、22摩尔％、23摩尔％、24摩尔％、25摩尔％、26摩尔％、27摩尔％、28摩尔％、29摩尔％、30摩尔％、31摩尔％、32摩尔％、33摩尔％、34摩尔％、35摩尔％、36摩尔％、37摩尔％、38摩尔％、39摩尔％、
40摩尔％、41摩尔％、42摩尔％、43摩尔％、44摩尔％、45摩尔％、46摩尔％、47摩尔％、48摩尔％、49摩尔％、或50摩尔％的银(Ag)元素。

[0057] 在本说明书中，玻璃料中包含的各金属组分的含量使用电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma-optical emission spectrometry，ICP-OES)来测量。由于使用极少量的试样进行ICP-OES，因而试样制备时间可削减。并且，ICP-OES的优点是，通过对试样进行预处理可以减少误差，并且其具有极佳的分析灵敏度。

[0058] 具体而言，ICP-OES可包括：对试样进行预处理，制备标准溶液，测量待测量的金属组分的元素浓度，以及根据金属组分的元素浓度来计算各金属组分的元素含量。在此种情形中，可准确测量玻璃料中包含的各金属元素的含量。

[0059] 试样的预处理可包括：在可溶解玻璃料中待分析的金属组分的酸性溶液中溶解适量的玻璃料试样，并加热试样以使试样碳化(carbonize)。本文可使用的酸性溶液的实例包括硫酸(H2SO4)溶液等。

[0060] 可用例如蒸馏水或过氧化氢(hydrogen peroxide，H2O2)等溶剂将碳化后的试样适当地稀释至待分析金属组分的分析浓度范围。鉴于ICP-OES仪器的适用元素检测能力，分析浓度范围可以10,000倍稀释使用。

[0061] 可使用在使用ICP-OES仪器进行测量时使用的标准溶液(例如包含待分析金属元素的标准溶液)对预处理后的试样进行校准，以测量各元素。

[0062] 举例而言，通过将标准溶液引入ICP-OES仪器中使用外部标准法绘制校准曲线。之后，可使用ICP-OES仪器测量预处理后的试样中待分析的金属组分的元素浓度(ppm)，并且可根据金属组分的元素浓度(ppm)来计算玻璃料中各金属组分的含量和摩尔比。

[0063] 在烘烤自根据本发明的一个示例性实施例的玻璃料制备的太阳电池电极后，除由导电粉末形成的银(Ag)晶体以外的银晶体可沉淀在玻璃料上。

[0064] 本文可使用具有0.1μm至10μm的平均粒径(D50)的玻璃料。玻璃料的形状可为球形或无定形的。在此粒径范围内，玻璃料可具有改善电极的导电性并降低接触电阻的极佳效果。

[0065] 基于所述用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，玻璃料的含量(举例而言)可在0.1重量％至20重量％、或0.5重量％至10重量％的范围内。在此含量范围内，可在大的薄层电阻(sheet resistance)范围条件下确保PN结的稳定性。在此含量范围内，也可最小化太阳电池的串联电阻值，并且可提高太阳电池的效率。

[0066] 玻璃料可使用常规的方法制备。举例而言，通过以下方式制备金属前体：以预定的混合比混合所述银(Ag)化合物；所述氧化碲；和所述锂(Li)、钠(Na)或钾(K)化合物或其混合物。所述混合可使用球磨机(ball mill)或行星磨机(planetary mill)进行。可将制备的金属前体在800℃至1,300℃下熔融，且在25℃下猝火。可使用球磨机或行星磨机研磨所得的产物，从而获得玻璃料。

[0067] (c)有机载体

[0068] 将有机载体以机械方式与所述用于形成太阳电池电极的组合物的无机组分混合，以赋予适合在所述组合物上进行印刷的粘度和流变性质。

[0069] 在用于形成太阳电池电极的组合物中使用的有机载体可通常用作所述有机载体。并且，所述有机载体可包含相关领域内已知的粘合剂树脂和溶剂。

[0070] 可使用丙烯酸系(acrylate-based)树脂或纤维素系(cellulose-based)树脂作为粘合剂树脂。在此种情形中，乙基纤维素是广泛使用的树脂。然而，也可使用乙基羟乙基纤维素(ethyl hydroxyethyl cellulose)、硝基纤维素(nitrocellulose)、乙基纤维素与酚醛树脂(phenol resin)的混合物、醇酸树脂(alkyd resin)、酚醛树脂(phenolic resin)、丙烯酸酯系树脂(acrylic acid ester-based resin)、二甲苯系树脂(xylene-based resin)、聚丁烯系树脂(polybutene-based resin)、聚酯系树脂(polyester-based resin)、脲系树脂(urea-based resin)、三聚氰胺系树脂(melamine-based resin)、乙酸乙烯酯系树脂(vinyl acetate-based resin)、木松香(wood rosin)、或醇的聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate of alcohol)。

[0071] 举例而言，所述溶剂可包括己烷(hexane)、甲苯(toluene)、乙基溶纤剂(ethyl cellosolve)、环己酮(cyclohexanone)、丁基溶纤剂(butyl cellosolve)、丁基卡必醇(二乙二醇单丁醚)(butyl carbitol(diethylene glycol monobutyl ether))、二丁基卡必醇(二乙二醇二丁醚)(dibutyl carbitol(diethylene glycol dibutyl ether))、丁基卡必醇乙酸酯(二乙二醇单丁醚乙酸酯)(butyl carbitol acetate(diethylene glycol monobutyl ether acetate))、丙二醇单甲醚(propylene glycol monomethyl ether)、己二醇(hexylene glycol)、松油醇(terpineol)、甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、苯甲醇(benzyl alcohol)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)、或乳酸乙酯(ethyl lactate)，其可单独使用或两种或更多种组合使用。

[0072] 基于所述用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，包含的所述有机载体的含量可为1重量％至30重量％。在此含量范围内，可确保足够的粘合强度和极佳的可印刷性。

[0073] (D)添加剂

[0074] 需要时，根据本发明的一个示例性实施例的用于形成太阳电池电极的组合物可进一步包含常规添加剂。所述添加剂可包括分散剂、触变剂、增塑剂、保黏剂(viscosity stabilizing agent)、消泡剂、颜料、紫外线稳定剂、抗氧化剂、或偶联剂，其可单独使用或两种或更多种组合使用。在此种情形中，所述添加剂可进一步改善所述用于形成太阳电池电极的组合物的流动特性和工艺特性以及稳定性。基于所述用于形成太阳电池电极的组合物的总重量，包含的所述添加剂的含量可为0.1重量％至5重量％。在此种情形中，所述添加剂的含量可根据所期望的用途而变化。

[0075] 太阳电池电极以及包含所述太阳电池电极的太阳电池

[0076] 本发明的另一方面涉及一种由所述用于形成太阳电池电极的组合物形成的电极、以及包含所述电极的太阳电池。

[0077] 图1是显示根据本发明的一个示例性实施例的太阳电池的结构的示意图。

[0078] 参照图1，晶圆或衬底100包含p层(或n层)101、以及用作射极的n层(或p层)102。所述用于形成太阳电池电极的组合物可被印刷于晶圆或衬底100上，并被烘烤而形成后电极210和前电极230。

[0079] 举例而言，通过印刷而将晶圆的后表面涂覆以所述用于形成太阳电池电极的组合物，然后在200℃至400℃的温度下干燥10秒至60秒以进行预先制备后电极的工艺。并且，将所述用于形成太阳电池电极的组合物印刷于晶圆的前表面上，然后干燥以进行预先制备前电极的工艺。之后，可进行在400℃至950℃、或750℃至950℃下将其上施加有所述用于形成太阳电池电极的组合物的晶圆或衬底烘烤30秒至180秒的工艺，以形成所述前电极和后电极。

[0080] 在下文中，将参考示例性实施例对本发明进行更详细地说明。然而，应理解，本文提出的说明只是仅用于举例说明目的的优选实例，而并非意欲限制本发明的范围。

[0081] 实例1至实例50和对照实例1至对照实例4

[0082] 实例1

[0083] 作为有机粘合剂，将3.0重量％的乙基纤维素(陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)，STD4)在60℃下完全溶解于6.5重量％的溶剂丁基卡必醇中，并加入86.90重量％的平均粒径为2.0μm的球形银粉末(同和高科技有限公司(Dowa Hightech Co.Ltd.)，AG-4-8)、3.1重量％的玻璃料(其使用碳酸银(Ag2CO3，阿卡洛斯有机制品(Acros Organics))作为银化合物并使用下表1中所列成分制备)、0.2重量％的分散剂BYK102(毕克化学公司(BYK-Chemie))作为添加剂、以及0.3重量％的触变剂Thixatrol ST(海名斯公司(Elementis Co.))，并均匀地混合，然后使用3辊捏炼机(3-roll kneader)分散，以制备用于形成太阳电池电极的组合物。

[0084] 实例2至实例9

[0085] 除了使用下表1中所列成分制备的玻璃料之外，以与实例1相同的方式制备用于形成太阳电池电极的组合物。

[0086] 实例10至实例15

[0087] 除了使用碘化银(AgI，西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))作为银化合物，并且使用下表2中所列成分制备的玻璃料之外，以与实例1相同的方式制备用于形成太阳电池电极的组合物。

[0088] 实例16至实例24

[0089] 除了使用硝酸银(AgNO3，大中化学及金属有限公司(Daejung Chemicals&Metals Co.，Ltd.))作为银化合物，并且使用下表3中所列成分制备的玻璃料之外，以与实例1相同的方式制备用于形成太阳电池电极的组合物。

[0090] 实例25至实例33

[0091] 除了使用氧化银(Ag2O，阿卡洛斯有机制品(Acros Organics))作为银化合物，并且使用下表4中所列成分制备的玻璃料之外，以与实例1相同的方式制备用于形成太阳电池电极的组合物。

[0092] 对照实例1至对照实例2

[0093] 除了使用下表5中所列成分制备的玻璃料之外，以与实例1相同的方式制备用于形成太阳电池电极的组合物。

[0094] 使用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量玻璃料中Ag∶Te、Ag∶Li、Ag∶Na和Ag∶K的摩尔比

[0095] 试样的预处理：将0.5g玻璃料作为待分析的试样放入烧杯中，精确称重至0.0001g的单位。将5ml硫酸(H2SO4)加入含有试样的烧杯中，然后使用热板在220℃下加热3小时，以将试样完全碳化。加入过氧化氢(H2O2)，直至含有碳化试样的烧杯变得清澈。然后，结束预处理。

[0096] 标准溶液的制备：制备含有待分析的金属组分的标准溶液。

[0097] 金属组分的摩尔比的测量：将硝酸(HNO3)加入所述含有经预处理的试样的烧杯，加热5分钟，然后在空气中冷却。将所得的标准溶液引入ICP-OES仪器(珀金埃尔默公司(PerkinElmer，Inc.))中，以使用外部标准方法绘制校准曲线。之后，使用ICO-OES仪器测量试样中包含的银(Ag)、碲(Te)、锂(Li)、钠(Na)和钾(K)元素的浓度(ppm)，且根据上述元素的浓度(ppm)计算玻璃料中Ag∶Te和Ag∶Li、Ag∶Na、Ag∶K的摩尔比。各元素的计算值在下表6中列出。

[0098] 各金属组分的含量(％)＝各金属组分的元素浓度(ppm)×稀释因数(Dilution Factor，DF)/10,000

[0099] 各金属组分的摩尔数＝各金属组分的含量/各金属组分的分子量

[0100] 各金属组分的摩尔数＝各金属组分的摩尔数/金属组分总摩尔数的和

[0101]

[0102]

[0103]

[0104] [表6]

[0105]

[0106]

[0107] 测量填充因数和效率的方法

[0108] 通过丝网印刷(screen printing)将在实例和对照实例中制备的每一种用于形成太阳电池电极的组合物以预定图案印刷于单晶晶圆(mono-crystalline wafer)的前表面上，然后使用红外干燥炉干燥。之后，将铝膏糊印刷在晶圆的后表面上，然后以相同的方式干燥。使用带式烘烤炉(belt-type baking furnace)将在此工艺中形成的电池在700℃至950℃下烘烤30秒至210秒。使用太阳电池效率测试仪(帕山有限公司(Pasan，Co.，Ltd.)，CT-801)测量如此制备的太阳电池的串联电阻(Rs)、填充因数(FF，％)和转换效率(％)。测得的串联电阻、填充因数和转换效率值列于以下表7和表8中。

[0109] [表7]

[0110]

[0111]

[0112] [表8]

[0113]

[0114] 实例1至实例33中制备的组合物包含衍生自离子解离温度为1,100℃或小于1,100℃的银化合物的银元素，Ag∶Te的摩尔比是在1∶0.1至1∶50的范围，且Ag∶Li、Ag∶Na或Ag∶K的摩尔比是在1∶0.01至1∶25的范围内。

[0115] 自表7和表8中所列的结果可见，可看出与对照实例1和对照实例2中制备的电极相比，使用实例1至实例33中所制备的包含玻璃料的用于形成太阳电池电极的组合物所制备的电极具有更低的串联电阻和优异的转换效率和填充因数值。

[0116] 所属领域的技术人员将明了，可在不背离本发明的范围的条件下对本发明的示例性实施例进行各种改变和修改。因此，本发明意欲涵盖所有此类改变和修改，只要所述改变和修改处于随附权利要求书和其等效项的范围内即可。