TW200903813A - Paste for producing electrode of solar cell - Google Patents

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200903813 九、發明說明： 【發明所屬技術領域】 技術領域 本發明係有關於一種太陽電池之電極形成用糊，特別 5 是有關於一種電極之機械強度及與基材間之密接性優異， 同時可充分地達成太陽電池所要求之BSF(背面電場，Back surface field)效果，並抑制焙燒後基材之彎曲現象且提高太 陽電池之效率，同時特別適合於高溫/高速焙燒且量產性 優異之太陽電池之電極形成用糊及利用其之太陽電池之電 10 極形成方法。 背景技術 最近由於無公害、設備之簡便性、耐久性之提升等各 種理由，太陽電池急速地擴散、普及，因此，目前研究多 15種可提高太陽電池之效率且量產性優異之太陽電池之製造 方法。 習知石夕太陽電池之電極形成係將包含有導電性金屬粉 末、玻璃溶塊及有機載體之糊印刷於石夕基材上，並進行乾 燥及而形成電極，特別是石夕太揚電池之後面電極通常 20係使用3/zm至i0/zm之鋁粉末。 堤係由低溫焙燒(5〇〇°C至75〇°C)及高溫焙燒(8 C至95〇c)所構成，且逐漸地重視生|費用之節省與量 I·生同時可藉由尚溫於短時間内進行錄燒之高溫培 要性更加地抬頭。 200903813 。 '之電極形成的後面糊在 藉由向溫（800 C至950°C)於短時間向 下門日自B ^ N進行焙燒時卻具有以 下問喊，即.機械強度及與基材 .Λ - Α , ^ 密接性降低，且於焙 燒後產生基材之彎曲現象，並於步 乂战溥電極層時降低BSF。 C發明内容3 發明之揭示 發明所欲解決之課題 為了解決前述習知技術問題，本發明之目的係提供一 10 Γ極之機械強度及與基材間之密接性優異，同時於形成 相極層日轉可充分地達成太陽電池所要求之BSF效果，並 抑制培燒後基材之彎曲現象且提高太陽電池之效率，同時 特別適合於高溫/高速賠燒且量產性優異之太陽電池之電 2形成用糊，及顧其之太陽電池之電極形成方法與藉由 前述方法所製造之太陽電池之電極。 15解決課題之手段 為了達成前述目的，本發明係提供一種太陽電池之電 極形成用糊，該太陽電池之電極形成用糊包含有：a)鼓緊 岔度（Tap density)至少1.28g/cc以上之鋁粉末6〇重量份至 75重量份；b)玻璃熔塊(giass frit)1重量份至5重量份；及幻 20有機載體20重量份至38重量份。 較為理想的是本發明太陽電池之電極形成用糊之前述 在呂粉末的敲緊密度宜為l_30g/cc至3.50g/cc。 又’本發明係提供一種太陽電池之電極形成方法，該 太陽電池之電極形成方法係將前述太陽電池之電極形成用 200903813 糊印刷於基材上並進行乾燥及焙燒者。 較為理想的是前述焙燒宜以850°C至950°C進行5秒鐘 至1分鐘。 又，本發明係提供一種以前述方法所製造之太陽電池 5 之電極。 發明之效果 依據本發明之太陽電池之電極形成用糊及太陽電池之 電極形成方法係電極之機械強度及與基材間之密接性優 異，同時於形成薄電極層時亦可充分地達成太陽電池所要 10 求之BSF效果，並抑制焙燒後基材之彎曲現象且提高太陽電 池之效率，同時特別適合於高溫/高速焙燒且量產性優異。 【實施方式3 發明之較佳實施形態 以下詳細說明本發明。 15 本發明包含有：a)敲緊密度至少1.28g/cc以上之鋁粉 末60重量份至75重量份；b)玻璃熔塊1重量份至5重量份； 及c)有機載體20重量份至38重量份。 於本發明中，敲緊密度(填充密度)係利用粉末試驗器將 鋁粉末填充於1 〇〇cc(cm3)體積之量瓶並實施敲緊2000次而 20 除去量瓶後，將試料正確地填充成100cc並測定粉末質量（g) 而將粉末質量（g)除以100之值。 前述a)鋁粉末之敲緊密度小於1.28g/cc時，無法充分 地達成BSF效果，且無法抑制焙燒後基材之彎曲現象，又， 在藉由高溫（800°C至950°C )於短時間内進行焙燒時會有燒 7 200903813 結性降低且太陽電池之效率降低之問題。 較為理想的是在本發明太陽電池之電極形成用糊中， 前述鋁粉末之敲緊密度宜為1.30g/cc至3.5〇g/cc，且更為 理想的是宜為1.30g/cc至2.0g/cc，於前述範圍内時，可 5提升填充因子(Fill Factor ’曲線因子）值並進一步地使太陽 電池之效率良好。 前述敲緊密度至少為1.28g/cc以上之鋁粉末可混合： Ο平均粒度為1 .〇 #爪至2.8 # m之球狀鋁粉末4〇重量份至75 重量份；及ii)平均粒度為3.0/zm至7.〇em之球狀鋁粉末25 10重量份至60重量份來加以製造，且較為理想的是宜混合： Ο平均粒度為1.5 v m至2.7 y m之球狀鋁粉末5〇重量份至70 重量份，及11)平均粒度為4.〇#m至6.0；/m之球狀鋁粉末30 重里伤至50重量份，此時，於高溫/高速培燒下燒結性優 異，且可進一步地提升太陽電池之填充因子值並提高太陽 15 電池之效率。 前述銘粉末宜於本發明之太陽電池之電極形成用糊中 含有60重量份至75重量份，且較為理想的是含有“重量份 至70重量份，於前述範圍内時，可於高溫/高速焙燒下提 升燒結性及太陽電池之填充因子值。 20 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊包含有…玻璃 熔塊，前述玻璃熔塊可使用一般被使用在太陽電池之電極 糊的玻璃熔塊，舉例言之，可使用軟化點為4〇〇它至6⑼。^ 之硼矽酸(Boro Silicate)鉛玻璃、矽酸鉛玻璃、鉍系破璃戈 鋰系玻璃等。粒徑宜使用為至10/zm者，且較為理想 200903813 的是使用Bi203 - ZnO - Si02 - B2〇3、Al2〇3系玻璃炼塊，此 時，即使形成15㈣至25"m之薄電極，亦可防止基材之彎 曲現象。 又，前述玻璃炫塊宜於本發明太陽電池之電極形成用 5糊中含有1重量份至5重量份，且更為理想的是15重量％至3 重量％，於前述範圍内時，會具有可輕易地構成接著力、 燒結性及太陽電池之後加工程序之優點。 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊包含有〇有機 載體，前述有機載體會透過與太陽電池之電極形成用糊的 10無機成分機械混合而賦與糊適合於印刷之黏稠度 (―)及流動學特性。前述有機載體可使用一般被使 用在太陽電池之電極糊的有機載體，例如可為聚合物與溶 劑之混合物。前述聚合物可使用丙烯酸醋系樹脂、乙基纖 維素、石肖化纖維素、乙基纖維素與苯盼樹脂之聚合物、木 15松脂(r〇Sin)或乙醇之聚甲基丙烯酸酯等，且較為理想的是宜 為硝化纖維素。又，前述溶劑可使用：丁卡必醇醋酸酯、 丁卡必醇、丙二醇單曱醚、二伸丙二醇單甲醚、丙二醇單 甲醚丙酸酯、乙醚丙酸酯、萜品醇(terpine〇1)、丙二醇單甲 醚醋酸酯、二甲胺甲醛、甲基乙基酮、T(gamma)T内酯或 20乳酸乙酯等，且可單獨或混合2種以上，又，較為理想的是 宜使用丁卡必醇醋酸酯。 於本發明中’前述載體宜於本發明太陽電池之電極形 成用糊中含有20重量％至28重量％，且聚合物與溶劑宜使用 以1一 10 : 10— 1之重量比混合者。 200903813 又，本發明之太陽電池之電極形成用糊更可依需要具 有-般包含於糊中的添加劑，前述添加劑之例子可列舉 如.燒結助劑、增黏劑、安定劑、分散劑或界面活性劑等， 且宜於本發明太陽電池之電極形成用糊中在(U重量份至 5 10重量份之範圍内使用。 本發明之太陽電池之電極形成用糊可依據預定比率摻 合前述所揭示之必要成分與任意成分，且藉由摻合機或三 軸滚筒等混練機將其均勻地分散，較為理想的是本發明之 太陽電池之電極形成用糊宜為在藉由使用布氏 10 (Brookfield)HBT黏度系統及# 51紡錘之多用途緯管於5rpm 及25°C下進行測定時具有50PaS至200PaS之黏度者。 又，本發明係提供一種太陽電池之電極形成方法及藉 由前述方法所製造之太陽電池之電極，且前述太陽電池之 電極形成方法係將前述太陽電池之電極形成用糊印刷於基 15材上並進行乾燥及焙燒者。於本發明之太陽電池之電極形 成方法中，除了使用前述太陽電池之電極形成用糊以外， 基材、印刷、乾燥及焙燒當然可使用〜般被使用在太陽電 池之製造的方法，舉例言之，前述基材可為印刷有前面電 極(Ag電極）且業經乾燥之Si基板，又，於本發明中，前述電 20極可為矽太陽電池之後面電極，前述印刷可為網板印刷， 前述乾燥可藉由90乞至250°(：來進行，前述焙燒可以⑼❻它 至950°C來進行，較為理想的是前述焙堍宜作成以800。(：至 950°C，且更為理想的是以85〇t至900¾進行5秒鐘至丨分鐘 之高溫/高速焙燒，又，前述印刷宜藉由加“爪至仙以瓜之 200903813 - 厚度來進行印刷。具體例係可於韓國專利公開公報第1〇一 6-〇1〇855〇號、第 1〇一2〇〇6 —〇127813號日本專利公 開公報特開2001 — 2〇2822及特開2〇〇3 — 133567所揭示之太 陽電池之結構及其製造中，使用本發明之前述太陽電池之 5 電極形成用糊來形成太陽電池之電極。 本發明之太陽電池之電極形成方法係電極之機械強度 &與基㈣之密接性《，同時於形成薄電極層時亦可= 分地達成太陽電池所要求之BSF效果，並抑㈣燒後基材之 彎曲現象且提高太陽電池之效率，同時特別適合於高溫/ 10 高速焙燒且量產性優異。 ^ 以下提示用以理解本發明之較佳實施例，然而，下述 實施例只不過是例示本發明，本發明之範圍並不限於下述 實施例。 〔實施例〕 15實施例1 • 冑平均粒徑為2御m之球狀㈣末66.7重量份與平 均粒徑為5·鄭m之球狀銘粉末33·3重量份均勾地混合，、並 製造敲緊密度為U5g/ee之太陽電池之電極形成用銘粉 末。藉由三滚筒混練機，使前述敲緊密度為U5g八c之銘 2〇粉末67·5重量份、粒徑為3.36/zm且軟化點為46代之低溶 點玻璃熔塊3.0重量份、藉由72 : 72 ·· 131之重量比混合有 乙基纖維素㈣MU轉素及了切醇醋酸_之有誠體 27.7重量份、增黏紙5重量份、界面活性細$重量份混合 分散，並製造太陽電池之電極形成用糊。 11 200903813 實施例2 於前述實施例1中，除了使用混合平均粒徑為2_68/zm 之球狀鋁粉末50重量份與平均粒徑為5.28 // m之球狀鋁粉 末50重量份且敲緊密度為1.43g/cc之鋁粉末以外，藉由與 5 前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形成用糊。 實施例3 於前述實施例1中，除了使用混合平均粒徑為2.68/zm 之球狀鋁粉末74.6重量份與平均粒徑為5.28 // m之球狀鋁 粉末25.4重量份且敲緊密度為1.29g/cc之鋁粉末以外，藉 10 由與前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形成用 糊。 實施例4 於前述實施例1中，除了藉由131 : 144之重量比混合丁 卡必醇醋酸酯與硝化纖維素來使用有機載體以外，藉由與 15 前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形成用糊。 實施例5 於前述實施例2中，除了將丁卡必醇醋酸酯與硝化纖維 素混合成131 : 144之重量比來使用有機載體以外，藉由與 前述實施例2相同之方法製造太陽電池之電極形成用糊。 20 比較例1 於前述實施例1中，除了使用平均粒徑為5.28/zm且敲 緊密度為1.24§/〇:之球狀鋁粉末67.5重量份以外，藉由與 前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形成用糊。 比較例2 12 200903813 於前述實施例1中’除了使用平均粒徑為2.68#m且敲 緊密度為1.19§/〇；之球狀鋁粉末67.5重量份以外，藉由與 前述實施例1相同之方法製造太陽電池之電極形成用糊。 利用藉由前述實施例1至實施例5及比較例1至比較例2 5 所製造之太陽電池之電極形成用糊，測定電極之表面狀 態、低彎曲度(l〇w bow)(mm)、Isc(A)、Voc(mV)、填充因子 (Fill Factor)及太陽電池之效率，並顯示於下述表1。 實驗方法係如下述。 藉由網板印刷技法，將利用前述實施例1至實施例5及 10 比較例1至比較例2所製造之糊全面印刷於晶圓（Wafer)之後 面’並使用熱風式乾燥爐於150°C下使其乾燥6分鐘，然後， 於晶圓之前面將銀(Ag)糊(paste)進行圖案印刷後，藉由相同 之方法乾燥。將前述過程中所形成之晶胞(Cell)，使用帶型 焙燒爐於500°C至900°C間進行焙燒20秒至30秒鐘，且依此 15 完成製造之晶胞係使用太陽電池之效率測定裝備（印地 (EndeasI)公司，魁克桑（Quicksun)120A)來觀察低彎曲度 (mm)、Isc(A)、Voc(mV)、填充因子、效率（％)性能。又， 晶胞表面之斑點或粗度係藉由肉眼來觀察，且於未觀察出 表面之斑點時顯示為“良好”，於具有斑點時顯示為 20 “有”，於表面具有粗部時顯示為“粗”，於表面未具有 粗部時顯示為“良好”。 13 200903813 〔表1〕 表面 斑點 表面 粗度 low bow (mm) Isc (A) Voc (mV) 填充因 子 效率 (%) 實施例1 良好 良好 <1 5.16 610.3 0.78 16.42 實施例2 良好 良好 <1 5.19 611.5 0.76 16.20 實施例3 良好 良好 <1 5.16 610.2 0.75 16.02 實施例4 良好 良好 <1 5.17 610.8 0.78 16.50 實施例5 良好 良好 <1 5.19 611.6 0.77 16.65 比較例1 有 良好 <1 5.13 607.1 0.71 15.24 比較例2 良好 粗 <1 5.11 607.6 0.73 15.72 如前述表1所示，相較於使用一般被使用在習知太陽電 池之敲緊密度小於1 · 2 5 g / c c之鋁粉末的比較例1及比較例 2，於本發明之實施例1至實施例5時幾乎未產生電極之表面 5 斑點、表面粗度且良好，同時Isc(A)、Voc(mV)、填充因子 及太陽電池之效率皆顯著地顯示優異之結果，特別是可確 認在使用硝化纖維素時(實施例4至實施例5)是更為有效的。 【圖式簡單說明；1 (無） 10 【主要元件符號說明】 (無） 14

Claims (1)

1. 200903813 十、申請專利範圍： 1. 一種太陽電池之電極形成用糊，包含有： a)敲緊密度至少1.28g/cc以上之鋁粉末60重量份 至75重量份； 5 b)玻璃溶塊1重量份至5重量份；及 c)有機載體20重量份至38重量份。 2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，其 中前述銘粉末之敲緊密度係1.30g/cc至3.50g/cc。 3. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，其 10 中前述鋁粉末混合有： i) 平均粒度為1.0// m至2.8 // m之球狀銘粉末40重量 份至75重量份；及 ii) 平均粒度為3.0 // m至7.0 // m之球狀I呂粉末25重 量份至60重量份。 15 4.如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，其 中前述銘粉末混合有： i) 平均粒度為1.5 // m至2.7// m之球狀銘粉末50重量 份至70重量份；及 ii) 平均粒度為4.0" m至6.0// m之球狀銘粉末30重 20 量份至50重量份。 5. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，其 中前述有機載體包含有頌化纖維素及溶劑。 6. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之電極形成用糊，更 包含有燒結助劑、增黏劑、安定劑或分散劑。 15 200903813 7 · —種太陽電池之電極形成方法，係將如申請專利範圍第 1至6項中任一項之糊印刷於基材上並進行乾燥及焙燒 者。 8.如申請專利範圍第7項之太陽電池之電極形成方法，其 5 中前述焙燒係以850°C至950°C進行5秒鐘至1分鐘。 9 一種太陽電池之電極，係以如申請專利範圍第7項之形 成方法形成於太陽電池用基材上者。 16 200903813 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（無）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：