导电膏，电极和太阳能电池

摘要

本发明涉及适用于太阳能电池的导电膏，制造太阳能电池的受光表面电极的方法，太阳能电池的受光电极和太阳能电池。该膏包含分散在有机介质中的固体部分，该固体部分包含导电金属和混合氧化物，其中该混合氧化物是碲‑铋‑铈混合氧化物，并且基本上不含铅和基本上不含硅。

权利要求

1.用于太阳能电池的导电膏，该膏包含分散在有机介质中的固体部分，该固体部分包含导电金属和混合氧化物，其中该混合氧化物主要由以下组成：

35-65wt％的TeO2；

20-50wt％的Bi2O3；

0.1-5wt％的Li2O；

0-5wt％的Na2O；

0.1-5wt％的ZnO；

0-3wt％的MoO3；

0.5-15wt％的CeO2；

0-3wt％的WO3；

0-5wt％的BaO；

0-10wt％的P2O5；

0-10wt％的另外的组分，其选自GeO2、CaO、ZrO2、CuO、AgO和Al2O3；和偶然的杂质。

2.根据权利要求1所述的导电膏，其中该混合氧化物包含1-15wt％的CeO2。

3.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中任何偶然的杂质的存在量为0.1wt％或更低。

4.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中任何偶然的杂质的存在量为0.05wt％或更低。

5.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中任何偶然的杂质的存在量为0.01wt％或更低。

6.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中任何偶然的杂质的存在量为0.001wt％或更低。

7.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中任何偶然的杂质的存在量为0.0001wt％或更低。

8.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中该混合氧化物包含总计0.5-8wt％的Li2O和Na2O之一或二者。

9.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中该固体部分包含85-99.9wt％的导电金属，

0.1-15wt％的混合氧化物和0-10wt％的添加剂材料。

10.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中该混合氧化物是玻璃粉。

11.制造太阳能电池的受光表面电极的方法，该方法包括将根据权利要求1-10中任一项所述的导电膏施用到半导体基底，和烧制所施用的导电膏。

12.用于太阳能电池的受光电极，该受光电极包含在半导体基底上的导电轨，其中该导电轨通过烧制半导体基底上的根据权利要求1-10中任一项所述的膏来获得。

13.太阳能电池，其包含根据权利要求12所述的受光电极。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的导电膏用于制造太阳能电池的受光表面电极的用途。

说明书

导电膏，电极和太阳能电池

发明领域

[0001] 本发明涉及适用于太阳能电池的导电膏，制造太阳能电池的受光表面电极的方法，和太阳能电池的受光表面。

[0002] 发明背景

[0003] 丝网印刷金属(例如银)膏通常用作太阳能电池例如硅太阳能电池的导电轨。该膏典型地包含金属(例如银)粉末，混合氧化物(例如玻璃粉)和有时一种或多种另外的添加剂，其全部分散在有机介质中。该混合氧化物具有几个作用。在烧制过程中，它变成熔融相，并且这样用于将导电轨结合到半导体晶片。但是，该混合氧化物在蚀刻掉提供在半导体晶片表面上的防反射顶层(通常是氮化硅)以允许导电轨与半导体直接接触中也是重要的。该混合氧化物典型地在形成与n型半导体发射器的欧姆接触中也是重要的。

[0004] 导电轨与半导体晶片接触的品质有助于决定最终太阳能电池效率。需要最佳的混合氧化物来优化在正确温度的流动，和提供防反射层的合适蚀刻程度。如果提供了过少的蚀刻，则半导体晶片与导电轨的接触将不足，导致高的接触电阻。相反，过度的蚀刻会导致银在半导体中大的孤岛沉积，破坏它的p-n结，由此降低它将太阳能转化成电能的能力。

[0005] 最近的关注已经聚焦于改进光伏电池所用的导电膏中所含的混合氧化物材料，以提供良好的性能平衡。

发明内容

[0006] 有对混合氧化物(例如玻璃粉)的需求，该混合氧化物适用于太阳能电池的导电膏，其提供良好的性能平衡。特别地，有对适用于太阳能电池的导电膏的混合氧化物的需求，该混合氧化物提供优异的接触电阻，而不对太阳能电池的p-n结产生不利影响，并且其在太阳能电池制造过程中用于烧制导电膏的合适温度流动。特别地，有对无铅混合氧化物或者包含非常低水平的铅的混合氧化物的需求，该混合氧化物实现了这些目标。

[0007] 如下面的实施例所证实的，本发明人已经发现，使用包含铈，例如包含碲、铋和铈的混合氧化物，可以实现优异的性能平衡。本发明人还发现，根据本发明的包含混合氧化物的膏表现出良好的或优异的粘合性，如下面的实施例所证实的。

[0008] 因此，在第一优选的方面中，本发明提供一种用于太阳能电池的导电膏，该膏包含分散在有机介质中的固体部分，该固体部分包含导电金属和混合氧化物，其中该混合氧化物是碲-铋-铈混合氧化物。该混合氧化物基本上不含铅和基本上不含硅。

[0009] 该混合氧化物可以例如包含20-80wt％的TeO2，10-60wt％的Bi2O3和0.1-20wt％的CeO2。

[0010] 在第二优选的方面中，本发明提供一种用于太阳能电池的导电膏，该膏包含分散在有机介质中的固体部分，该固体部分包含导电金属和混合氧化物，其中该混合氧化物基本上不含铅，基本上不含硅，并且包含CeO2。例如，该混合氧化物可以包含0.1-20wt％的CeO2。

[0011] 可用于本发明的混合氧化物典型地是粉末。该混合氧化物典型地是具有本文所述组成的玻璃粉，或者一种或多种玻璃粉的混合物，其一起提供该组成。

[0012] 在第三优选的方面中，本发明提供一种制造太阳能电池的受光表面电极的方法，该方法包括将根据第一方面或第二方面的导电膏施用到半导体基底，和烧制所施用的导电膏。

[0013] 在第四优选的方面中，本发明提供一种用于太阳能电池的受光电极，该受光电极包含在半导体基底上的导电轨，其中该导电轨通过或者能够通过烧制在该半导体基底上的根据第一方面或第二方面的膏来获得。

[0014] 在第五优选的方面中，本发明提供一种玻璃粉，其包含：

[0015] 20-80wt％的TeO2；

[0016] 10-60wt％的Bi2O3；

[0017] 0.1-20wt％的CeO2；

[0018] 0-20wt％的ZnO；

[0019] 0-10wt％的MoO3；和

[0020] 0.5-10wt％的Li2O、Na2O和K2O中的一种或多种，

[0021] 其中该玻璃粉基本上不含硅。

[0022] 在第六优选的方面中，本发明提供根据第一方面或第二方面的导电膏在制造太阳能电池的受光表面电极中的用途。在另一优选的方面中，本发明提供根据第一方面或第二方面的导电膏在制造太阳能电池中的用途。

附图说明

[0023] 图1显示了在实施例中制备的太阳能电池的一个示例烧制曲线。

具体实施方式

[0024] 现在将阐述本发明优选的和/或任选的特征。本发明的任何方面可以与本发明的任何其他方面相结合，除非上下文另有要求。任何方面的任何优选的和/或任选的特征可以单独地或组合地与本发明的任何方面相结合，除非上下文另有要求。

[0025] 混合氧化物组成

[0026] 本文所述的混合氧化物组成以重量百分比给出。这些重量百分比是相对于该混合氧化物的总重量。该重量百分比是用作制备该混合氧化物组合物的起始材料的组分的百分比，基于氧化物计。如本领域技术人员将理解的，起始材料例如氧化物、碳酸盐或硝酸盐可以用于制备本发明的混合氧化物(例如玻璃)。在非氧化物起始材料被用于为混合氧化物提供特定元素的情况中，使用适量的起始材料来提供该元素的氧化物以所述wt％供给的等摩尔量的该元素。这种限定混合氧化物(例如玻璃)组成的方案是本领域中典型的。如本领域技术人员将容易理解的，挥发性物类(例如氧)会在混合氧化物制造方法过程中损失，这样形成的混合氧化物的组成不会准确对应于本文基于氧化物给出的起始材料的重量百分比。通过本领域技术人员已知的方法例如电感耦合等离子体发射光谱(ICP-ES)对经烧制的混合氧化物(例如玻璃)的分析，可以用于计算所讨论的混合氧化物组合物的起始组分。

[0027] 该混合氧化物基本上不含铅。作为本文使用的，术语“基本上不含铅”目的是包括不包含有意添加的铅的混合氧化物。例如，该混合氧化物可以包含小于0.1wt％的PbO，例如小于0.05wt％，小于0.01wt％，或者小于0.005wt％的PbO。

[0028] 优选该混合氧化物可以基本上不含硼。作为本文使用的，术语“基本上不含硼”目的是包括不包含有意添加的硼的混合氧化物。例如，该混合氧化物可以包含小于0.1wt％的B2O3，例如小于0.05wt％，小于0.01wt％，或者小于0.005wt％的B2O3。

[0029] 该混合氧化物典型地包含TeO2。该混合氧化物可以包含至少20wt％，至少25wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，或至少45wt％的TeO2。该混合氧化物可以包含80wt％或更低，75wt％或更低，70wt％或更低，65wt％或更低，或者60wt％或更低的TeO2。例如，该混合氧化物可以包含35-65wt％的TeO2。

[0030] 该混合氧化物典型地包含Bi2O3。该混合氧化物可以包含至少10wt％，至少15wt％，至少18wt％，至少20wt％，或者至少25wt％的Bi2O3。该混合氧化物可以包含60wt％或更低，55wt％或更低，50wt％或更低，或者45wt％或更低的Bi2O3。例如，该混合氧化物可以包含20-
50wt％的Bi2O3。

[0031] 该混合氧化物包含CeO2。该混合氧化物可以包含0wt％或更高，例如至少0.1wt％，至少0.2wt％，至少0.5wt％，至少1wt％，至少1.5wt％，至少2wt％，至少2.5wt％，至少3wt％的CeO2，至少3.5wt％的CeO2，至少4wt％的CeO2，至少4.5wt％的CeO2，至少5wt％的CeO2，至少6wt％的CeO2，或者至少7wt％的CeO2。该混合氧化物可以包含22wt％或更低，20wt％或更低，
17wt％或更低，15wt％或更低，14wt％或更低，13wt％或更低，12wt％或更低，11wt％或更低，10wt％或更低，或者5wt％或更低的CeO2。一种特别合适的CeO2含量是1wt％-15wt％。

[0032] 该混合氧化物基本上不含硅。作为本文使用的，术语“基本上不含硅”目的是包括不包含有意添加的硅的混合氧化物。例如，该混合氧化物可以包含小于0.1wt％的SiO2，例如小于0.05wt％，小于0.01wt％，或者小于0.005wt％的SiO2。

[0033] 该混合氧化物可以包含碱金属氧化物，例如选自Li2O、Na2O、K2O和Rb2O中的一种或多种，优选选自Li2O、Na2O和K2O中的一种或多种，更优选是Li2O和Na2O中的一种或两种。在一些实施方案中，优选该混合氧化物包含Li2O。

[0034] 该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高，或者1wt％或更高的碱金属氧化物。该混合氧化物可以包含10wt％或更低，8wt％或更低，7wt％或更低，5wt％或更低，4wt％或更低的碱金属氧化物。

[0035] 该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高，或者1wt％或更高的Li2O。该混合氧化物可以包含10wt％或更低，8wt％或更低，7wt％或更低，6wt％或更低，5wt％或更低，4wt％或更低的Li2O。例如，该混合氧化物可以包含0.5-6wt％的Li2O。

[0036] 在一些实施方案中，可以优选地是该混合氧化物包含Li2O和Na2O二者。该混合氧化物可以包含总计0.1wt％或更高，0.5wt％或更高，1wt％或更高，2wt％或更高，或者3wt％或更高的Li2O和Na2O。该混合氧化物可以包含总计10wt％或更低，8wt％或更低，7wt％或更低，6wt％或更低，5wt％或更低，4wt％或更低的Li2O和Na2O。该混合氧化物可以包含至少
0.1wt％，或者至少0.5wt％的Li2O，和至少0.1wt％，或者至少0.5wt％的Na2O。该混合氧化物可以包含5wt％或更低，4wt％或更低，3wt％或更低，或者2.5wt％或更低的Li2O，和5wt％或更低，4wt％或更低，3wt％或更低，或者2.5wt％或更低的Na2O。

[0037] 该混合氧化物可以包含ZnO。例如，该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高，1wt％或更高，或者1.5wt％或更高的ZnO。该混合氧化物可以包含15wt％或更低，10wt％或更低，7wt％或更低或5wt％或更低的ZnO。例如，该混合氧化物可以包含0.5-7wt％的ZnO。

[0038] 在一些实施方案中，可以优选地是该混合氧化物基本上不含锌。作为本文使用的，术语“基本上不含锌”目的是包括不包含有意添加的锌的混合氧化物。例如，该混合氧化物可以包含小于0.1wt％的ZnO，例如小于0.05wt％，小于0.01wt％，或者小于0.005wt％的ZnO。

[0039] 该混合氧化物可以包含MoO3。例如，该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高的MoO3。该混合氧化物可以包含10wt％或更低，5wt％或更低，或者3wt％或更低的MoO3。例如，该混合氧化物可以包含0.1-5wt％的MoO3。

[0040] 在一些实施方案中，可以优选地是该混合氧化物基本上不含钼。作为本文使用的，术语“基本上不含钼”目的是包括不包含有意添加的钼的混合氧化物。例如，该混合氧化物可以包含小于0.1wt％的MoO3，例如小于0.05wt％，小于0.01wt％，或者小于0.005wt％的MoO3。

[0041] 该混合氧化物可以包含WO3。例如，该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高的WO3。该混合氧化物可以包含10wt％或更低，5wt％或更低，或者3wt％或更低的WO3。例如，该混合氧化物可以包含0.1-5wt％的WO3。

[0042] 在一些实施方案中，可以优选地是该混合氧化物基本上不含钨。作为本文使用的，术语“基本上不含钨”目的是包括不包含有意添加的钨的混合氧化物。例如，该混合氧化物可以包含小于0.1wt％的WO3，例如小于0.05wt％，小于0.01wt％，或者小于0.005wt％的WO3。

[0043] 该混合氧化物可以包含BaO。例如，该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高的BaO。该混合氧化物可以包含10wt％或更低，5wt％或更低，或者3wt％或更低的BaO。例如，该混合氧化物可以包含0.1-5wt％的BaO。

[0044] 该混合氧化物可以包含P2O5。例如，该混合氧化物可以包含0wt％或更高，0.1wt％或更高，0.5wt％或更高，或者1wt％或更高的P2O5。该混合氧化物可以包含10wt％或更低，7wt％或更低，5wt％或更低，或者3wt％或更低的P2O5。

[0045] 该混合氧化物可以包含另外的组分，例如另外的氧化物组分。典型地，该混合氧化物将包含总计20wt％或更低，10wt％或更低，7wt％或更低，5wt％或更低，3wt％或更低，2wt％或更低，或者1wt％或更低的另外的组分。该混合氧化物可以包含至少0.1wt％的另外的组分。该另外的组分可以是选自GeO2、CaO、ZrO2、CuO、AgO和Al2O3的一种或多种：。

[0046] 在一个优选的实施方案中，该混合氧化物可以包含：

[0047] 35-65wt％的TeO2；

[0048] 20-50wt％的Bi2O3；

[0049] 0.1-5wt％的Li2O；

[0050] 0-5wt％的Na2O；

[0051] 0.1-5wt％的ZnO；

[0052] 0-3wt％的MoO3；和

[0053] 0.5-15wt％的CeO2。

[0054] 该混合氧化物(例如玻璃粉)可以主要由本文所述的组合物，和偶然的杂质组成。在那种情况中，如本领域技术人员将容易理解的，所述成分的总重量％将是100wt％，任何余量是偶然的杂质。典型地，任何偶然的杂质的存在量将是0.1wt％或更低，0.05wt％或更低，0.01wt％或更低，0.05wt％或更低，0.001wt％或更低，或者0.0001wt％或更低。

[0055] 该混合氧化物可以主要由以下组成：

[0056] 35-65wt％的TeO2；

[0057] 20-50wt％的Bi2O3；

[0058] 0.1-5wt％的Li2O；

[0059] 0-5wt％的Na2O；

[0060] 0.1-5wt％的ZnO；

[0061] 0-3wt％的MoO3；

[0062] 0.5-15wt％的CeO2；

[0063] 0-3wt％的WO3；

[0064] 0-5wt％的BaO；

[0065] 0-10wt％的P2O5；

[0066] 0-10wt％的另外的组分，其可以任选地选自GeO2、CaO、ZrO2、CuO、AgO和Al2O3；和[0067] 偶然的杂质。

[0068] 本发明的导电膏的固体部分可以包含0.1-15wt％的混合氧化物(例如玻璃粉)。该导电膏的固体部分可以包含至少0.5wt％或者至少1wt％的混合氧化物(例如玻璃粉)。该导电膏的固体部分可以包含10wt％或更低，7wt％或更低，或者5wt％或更低的混合氧化物(例如玻璃粉)。

[0069] 典型地，该混合氧化物(例如玻璃粉)的软化点将是200℃-400℃。例如，该混合氧化物的软化点可以是250℃-350℃。该软化点可以例如使用DSC测量，根据标准ASTM E1356“Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature by Differential Scanning Calorimetry”来测定。

[0070] 该混合氧化物粉末(例如玻璃粉)的粒度在本发明中没有具体限制。典型地，D50粒度可以是至少0.1μm，至少0.5μm，或者至少1μm。D50粒度可以是15μm或更低，10μm或更低，5μm或更低，4μm或更低，3μm或更低，2μm或更低，或者1μm或更低。该粒度可以使用激光衍射方法(例如使用Malvern Mastersizer 2000)来测定。

[0071] 典型地，该混合氧化物是玻璃粉。使用X射线衍射技术，本发明人已经发现，他们已经制备的一些玻璃粉实际上包含结晶部分。因此，将理解本文所述和所定义的玻璃粉除了无定形玻璃相之外，可以还包含结晶部分。特别地，本发明人已经发现，包含CeO2作为组分的一些玻璃粉实际上除了无定形玻璃相之外，还包含结晶CeO2部分。在该玻璃粉配方包含大重量百分比的CeO2(例如5wt％或更高)的情况中，尤其观察到这种。因此，将理解本文所述的玻璃粉可以包含结晶CeO2，和所述玻璃粉的CeO2含量与该玻璃粉中无定形玻璃相和结晶相中的CeO2总量有关。类似地，在另一组分存在于结晶部分中的情况中，玻璃粉中该组分的含量与该玻璃粉中无定形玻璃相和结晶相中该组分的总量有关。该玻璃粉典型地通过或者能够通过本文所述或所定义的方法来获得。

[0072] 典型地，如下来制备该玻璃粉：将原料混合在一起，并且将它们熔融来形成熔融的玻璃混合物，然后冷却来形成玻璃粉。因此，在另一优选的方面中，本发明提供一种制备本发明的玻璃粉的方法，其中该方法包括将起始材料熔融在一起来形成玻璃粉，以提供熔融的玻璃混合物，和淬灭该熔融的玻璃混合物来形成玻璃粉。该方法可以进一步包括研磨该玻璃粉来提供所需的粒度。

[0073] 本领域技术人员知晓用于制备玻璃粉的可选的合适方法。合适的可选的方法包括水淬灭、溶胶-凝胶方法和喷雾热解。

[0074] 导电膏

[0075] 典型地，该导电膏是前侧导电膏。

[0076] 本发明的导电膏的固体部分可以包含85-99.9wt％的导电金属。例如，该固体部分可以包含至少85wt％，至少90wt％，至少93wt％，或者至少95wt％的导电金属。该固体部分可以包含99.9wt％或更低，99.5wt％或更低，或者99wt％或更低的导电金属。

[0077] 该导电金属可以包含选自银、铜、镍和铝的一种或多种金属。优选地，该导电金属包含银，或者由银组成。

[0078] 该导电金属可以以金属颗粒的形式来提供。对金属颗粒的形式没有特别限制，但是可以为薄片、球形颗粒、细粒、晶体、粉末或其他不规则颗粒或者其混合物的形式。

[0079] 本发明对于导电金属的粒度没有特别限制。典型地，D50粒度可以是至少0.1μm，至少0.5μm，或者至少1μm。D50粒度可以是15μm或更低，10μm或更低，5μm或更低，4μm或更低，3μm或更低，或者2μm或更低。粒度可以使用激光衍射方法(例如使用Malvern Mastersizer 2000)来测定。

[0080] 本发明导电膏的固体部分可以包含0.1-15wt％的混合氧化物(例如玻璃粉)。例如，该固体部分可以包含至少0.2wt％，至少0.5wt％，或者至少wt％的混合氧化物。该固体部分可以包含10wt％或更低，7wt％或更低，或者5wt％或更低的混合氧化物。

[0081] 该固体部分可以包含一种或多种另外的添加剂材料，例如0-10wt％，或者0-5wt％的另外的添加剂材料。

[0082] 有机介质

[0083] 本发明导电膏的固体部分分散在有机介质中。该有机介质可以占导电膏的例如至少2wt％，至少5wt％，或者至少9wt％。该有机介质可以占该导电膏的20wt％或更低，15wt％或更低，13wt％或更低，或者10wt％或更低。

[0084] 因此，将理解该固体部分可以占导电膏的至少80wt％，至少85wt％，至少87wt％，或者至少90wt％。该固体部分可以占导电膏的98wt％或更低，95wt％或更低，或者91wt％或更低。

[0085] 该有机介质典型地包含有机溶剂和溶解或分散在其中的一种或多种添加剂。作为本领域技术人员将容易理解的，通常选择该有机介质的组分来提供合适的一致性和流变性，以使该导电膏可以印刷到半导体基底上，和赋予该膏在运输和存储过程中以稳定性。

[0086] 用于该有机介质的合适溶剂的例子包括选自以下的一种或多种溶剂：丁基二甘醇、丁基二甘醇乙酸酯、萜品醇、二亚烷基二醇烷基醚(例如二亚乙基二甘醇二丁醚和三丙二醇单甲醚)、酯醇(例如 )、2-(2-甲氧基丙氧基)-1-丙醇及其混合物。

[0087] 合适添加剂的例子包括帮助固体部分分散在膏中的那些分散剂、粘度/流变改性剂、触变改性剂、润湿剂、增稠剂、稳定剂和表面活性剂。

[0088] 例如，该有机介质可以包含选自以下的一种或多种：松香(松香树脂)、丙烯酸树脂(例如 )、聚羧酸聚合物的烷基铵盐(例如 110或111)、聚酰胺蜡(例如Thixatrol 或Thixatrol )、硝基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素和
卵磷脂。

[0089] 典型地，通过将导电金属、混合氧化物和有机介质的组分以任何顺序混合在一起来制备该导电膏。在另一优选的方面中，本发明提供一种制备根据第一方面的导电膏的方法，其中该方法包括将导电金属、混合氧化物和有机介质的组分以任何顺序混合在一起。

[0090] 制造受光表面电极和太阳能电池

[0091] 本领域技术人员熟悉制造太阳能电池的受光表面电极的合适方法。类似地，本领域技术人员熟悉制造太阳能电池的合适方法。

[0092] 制造太阳能电池的受光表面电极的方法典型地包括将导电膏施用到半导体基底的表面上，和烧制所施用的导电膏。

[0093] 可以以任何合适的方法来施用该导电膏。例如，可以通过印刷例如丝网印刷或喷墨印刷来施用该导电膏。

[0094] 本领域技术人员知晓烧制所施用的导电膏的合适技术。一种示例烧制曲线显示在图1中。一种典型的烧制方法持续约30秒，并且该受光表面电极的表面达到约800℃的峰值温度。典型的炉温将更高以实现这个表面温度。该烧制可以例如持续1小时或更少，30分钟或更少，10分钟或更少，或者5分钟或更少。该烧制可以持续至少10秒。例如，该受光表面电极的峰值表面温度可以是1200℃或更低，1100℃或更低，1000℃或更低，950℃或更低，或者900℃或更低。该受光表面电极的峰值表面温度可以是至少600℃。

[0095] 该受光表面电极的半导体基底可以是硅基底。例如，它可以是单晶半导体基底，或者多晶半导体基底。可选的基底包括CdTe。该半导体可以例如是p型半导体或n型半导体。

[0096] 该半导体基底可以包含在其表面上的绝缘层。典型地，将本发明的导电膏施用到该绝缘层的顶上来形成受光表面电极。典型地，该绝缘层将是非反射的。合适的绝缘层是SiNx(例如SiN)。其他合适的绝缘层包括Si3N4、SiO2、Al2O3和TiO2。

[0097] 制造太阳能电池的方法典型地包括将背侧导电膏(例如包含铝)施用到半导体基底的表面，和烧制该背侧导电膏来形成背侧电极。该背侧导电膏典型地施用到半导体基底相对于受光表面电极的相反面。

[0098] 典型地，将该背侧导电膏施用到半导体基底的背侧(非受光侧)，，和在该基底上干燥，其后将前侧导电膏施用到该半导体基底的前侧(受光侧)，和在该基底上干燥。替代地，可以首先施用前侧膏，随后施用背侧膏。该导电膏典型地是一同烧制的(即烧制其上施用了前侧膏和背侧膏二者的基底)，以形成包含前侧和背侧导电轨的太阳能电池。

[0099] 可以通过在基底背侧上提供钝化层来改进太阳能电池的效率。合适的材料包括SiNx(例如SiN)、Si3N4、SiO2、Al2O3和TiO2。典型地，局部除去(例如通过激光烧蚀)钝化层的区域，以使半导体基底与背侧导电轨接触。

[0100] 在规定了范围的情况中，其目的是该范围的每个端点是独立的。因此，明确可以预期的是，范围的每个所述上端点能够独立地与每个所述下端点组合，反之亦然。

[0101] 实施例

[0102] 玻璃合成

[0103] 使用可商购的原料来制备玻璃粉。该玻璃粉的组成在下表1中给出。根据下面的标准程序来制造每种玻璃。

[0104] 使用实验室混合器来混合用于玻璃的原料。将100g的混合物在Carbolite实验室电炉中在陶瓷坩埚中熔融。该含有原料混合物的坩埚在仍然冷却的时候放入炉中，以避免陶瓷坩埚的热冲击和破裂。该熔融在950-1100℃在空气中进行。在水中淬灭熔融的玻璃来获得玻璃粉。该玻璃粉在Binder加热室中在120℃干燥一整夜，然后在行星研磨机中湿磨来提供D50粒度小于1μm的颗粒(使用激光衍射方法，使用Malvern Mastersizer 2000测定)。湿磨可以在有机溶剂或水中进行。

[0105] 表1-玻璃粉组成

[0106] (基于氧化物计的重量％组成)

[0107]Ex. 代号 PbO SiO2 Li2O TeO2 ZnO Bi2O3 MoO3 CeO2 Na2O
1 PVG65 -- 3.8 3.2 51.3 3.8 34.0 -- 3.9 --
2 PVG81 -- 4.4 3.7 44.4 4.4 38.7 -- 4.4 --
3 PVG82 -- 3.9 3.3 52.4 1.8 34.7 -- 3.9 --
4 PVG88 -- 4.0 3.3 55.3 4.0 29.4 -- 4.0 --
5 PVG77 -- 3.7 3.1 49.3 3.7 32.6 -- 7.6 --
6 BC186 -- -- 2.5 45.0 3.0 36.5 2.0 11.0 --
7 BC239 -- -- 2.5 45.0 3.0 36.5 1.0 11.0 1.0
8 BC240 -- -- 2.5 45.0 3.0 36.5 -- 11.0 2.0
9 BC263 -- -- 2.6 46.4 -- 37.6 -- 11.3 2.1
10 BC257 -- -- 2.6 47.6 3.2 38.6 -- 5.8 2.2
11 BC258 -- -- 2.7 49.5 3.3 40.1 -- 2.2 2.2
12 BC259 -- -- 2.8 50.0 3.3 40.6 -- 1.1 2.2
13 BC241 -- -- 2.5 45.0 3.0 34.5 -- 11.0 4.0
14 BC242 -- -- 2.5 45.0 6.0 33.5 -- 11.0 2.0
15 BC243 -- -- 2.5 45.0 9.0 30.5 -- 11.0 2.0
CE1 BC143 17.0 -- 2.5 45.0 3.0 21.5 -- 11 --
CE2 PVG74 -- 4.0 3.3 53.4 4.0 35.3 -- -- --
CE3 BC260 -- -- 2.8 50.6 3.4 41.0 -- -- 2.2
CE4 BC229 27.0 -- -- 43.5 3.0 23.0 -- -- 3.5
CE5 BC493 -- 2.4 2.4 43.9 2.9 35.6 1.0 10.7 1.0
CE6 BC494 -- 9.1 2.3 41 2.7 33 0.9 10 0.9

[0108] (CE表示对比例)

[0109] 使用差示扫描量热法，根据ASTM E1356“Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature by Differential Scanning Calorimetry”测定每种玻璃的玻璃化转变温度。结果显示在下表2中：

[0110] 表2-玻璃化转变温度

[0111]Ex. 代号 Tg(℃)
1 PVG65 271
2 PVG81 272
3 PVG82 275
4 PVG88 281
5 PVG77 276
6 BC186 280
7 BC239 278
8 BC240 270
9 BC263 280
10 BC257 259
11 BC258 272
12 BC259 279
13 BC241 264
14 BC242 276
15 BC243 280
CE1 BC143 268
CE2 PVG74 275
CE3 BC260 277
CE4 BC229 263
CE5 BC493 265
CE6 BC494 290

[0112] 这些玻璃化转变温度对于光伏应用的银膏是可接受的。

[0113] 膏制备

[0114] 使用87-88wt％的商业银粉末，3-2wt％的玻璃粉，余量是常规有机介质来制备包含每种玻璃粉的导电银膏。通过预混全部组分，并且在三辊磨机中送过几次，产生均匀的膏，来制备该膏。

[0115] 制备太阳能电池

[0116] 将可商购的铝膏丝网印刷到薄层电阻90Ohm/sq，6英寸尺寸的多晶硅晶片的背侧上，在IR Mass带式干燥机中干燥，和随机分组。这些组的每个用如上所述制备的前侧银膏来丝网印刷。

[0117] 用于前侧膏的丝网具有指开度(finger opening)40μm。在印刷前侧之后，将电池在IR Mass带式干燥机中干燥，并且Despatch带式炉中烧制。该Despatch炉具有6个有上和下加热器的烧制区。前三个区编程为约500℃来燃烧该膏的粘合剂，第四和第五区处于更高的温度，并且最后的区中最大温度是945℃(炉温)。用于这个实验的炉带速是610cm/分钟。图1中显示了示例烧制曲线。记录的温度使用热电偶，通过测量烧制过程中太阳能电池的表面温度来测定。

[0118] 在冷却后，在来自于Halm的cetisPV-CTL1型的I-V曲线追踪仪中测试经烧制的太阳能电池。结果显示在下表3中。该结果以递增的占空因数(FF)的顺序排列。表4中所示的结果通过I-V曲线追踪仪，通过直接测量或使用它的内部软件计算来提供。

[0119] (为使接触面积的影响最小化，在每个单个测试组中，使用与印刷相同的丝网，和相同粘度的膏来制备电池。这确保了对比膏的线宽基本上相同，并且不影响测量)。

[0120] 表3中所示的结果是每种膏的5个电池的测量的中值。在测试PV106、测试PV137、测试PV131、测试PV154和测试PV244中，使用不同批次的硅晶片。这会影响电池性能。在测试PV106、PV137和PV131中，使用可商购的膏(称作“参比膏”)制备参比样品。

[0121] 要注意的是，由于其他变量例如银含量、银类型、有机物含量、玻璃粉含量，参比膏的性能不与实施例和对比例相当。这些变量在实施例和对比例之间保持恒定，但是该参比膏是购买后直接使用的。实施例与参比膏的对比没有显示膏中玻璃粉的相关性能，因为性能的变化可以归因于其他变量。

[0122] 表3-太阳能电池测试结果

[0123]

[0124] 占空因数(FF)指示太阳能电池相对于理论上理想的(0电阻)系统的性能。占空因数与接触电阻相关——接触电阻越低，占空因数越高。但是如果导电膏的玻璃粉过于强力，则它会损坏半导体的pn结。在这种情况中，接触电阻将是低的，但是由于pn结的损坏(复合效应和较低的分流电阻)，将产生更低的占空因数。因此，高的占空因数指示在硅晶片与导电轨之间存在着低的接触电阻，和该半导体上膏的烧制不会不利地影响半导体的pn结(即分流电阻高)。76％或更高，优选77％或更高的占空因数是令人期望的。

[0125] pn结的品质可以通过测量伪占空因数(SunsVoc FF)来测定。这是独立于电池中电阻引起的损失的占空因数。因此，接触电阻越低和SunsVoc FF越高，则形成的占空因数越高。本领域技术人员熟悉测定SunsVoc FF的方法，例如参考文献1中所述的方法。SunsVoc FF在开路条件下测量，并且独立于串联电阻效应。

[0126] Eta表示太阳能电池的效率，其比较了太阳能输入与电能输出。高品质电池的效率典型地范围是17％-18％。效率小的变化在商业太阳能电池中是非常有价值的。

[0127] 断路电压UOC是获自太阳能电池的最大电压，这在零电流时发生。该断路电压对应于太阳能电池上正向偏压的量，这是因为具有光生电流的太阳能电池结的偏压。如果膏损坏了p-n结，则可以降低UOC值。

[0128] 进一步的膏测试(XRD和粘合性能)

[0129] X射线衍射(XRD)

[0130] 在一些玻璃粉末样品上进行XRD，用于结晶学表征。使用由CuKα辐射操作的衍射计Bruker D8来进行分析。使用点检测器，在20-60°的2θ范围，以0.01°的步幅收集数据。结果显示在下表4中。

[0131] 太阳能电池的焊接和牵引测试

[0132] 以相同的参数和装置来焊接和测试全部样品。焊接加工的和牵引强度测试与工业方法和工业装置相容。实验室焊接系统和牵引测试仪由Somont生产。在320℃焊接样品1.5s。对于这个测试，使用了可商购的0.2×1.5mm的Cu芯62Sn/36Pb/2Ag带，其由Kunming Sunlight Science and Tech制造。在180°的角度下测量牵引力。表5中给出的牵引力结果是每种膏的9个母线(busbar)测试的中值结果。用2wt％玻璃粉，88wt％银粉末和10wt％有机介质来制备全部膏。

[0133] 表4-XRD和牵引测试结果

[0134]

[0135] 不希望受限于理论，本发明人相信，对于本发明的膏所观察到的优异的粘合性主要是由于玻璃粉的性能。他们认为它是以下的组合：(i)本发明的玻璃粉的优异的玻璃流动行为，和(ii)通过XRD观察的结晶相的玻璃基质的增强，其据信是玻璃粉中存在CeO2的结果。

[0136] 参考文献

[0137] 1.A.McEvoy，T.Markvart，L.Castaner，Solar cells:Materials,Manufacture and Operation，Academic Press，第二版，2013。