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TW201131801A - Process for the production of a mwt silicon solar cell - Google Patents

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TW201131801A
TW201131801A TW099144088A TW99144088A TW201131801A TW 201131801 A TW201131801 A TW 201131801A TW 099144088 A TW099144088 A TW 099144088A TW 99144088 A TW99144088 A TW 99144088A TW 201131801 A TW201131801 A TW 201131801A
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TW
Taiwan
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conductive metal
metal paste
silver
paste
weight percent
Prior art date
Application number
TW099144088A
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English (en)
Inventor
Kenneth Warren Hang
Giovanna Laudisio
Alistair Graeme Prince
Richard John Sheffield Young
Original Assignee
Du Pont
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Publication date
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Description

201131801 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於製造MWT(金屬貫穿孔）矽太陽能 電池的方法。本發明亦關於個別的MWT矽太陽能電.、也。 【先前技術】 目前生產的大多數太陽能電池係以結晶矽為基礎。 具有P型（P摻雜）矽基底的一習知太陽能電池在其前側上 具有η型擴散層形式的一η型（η摻雜）射極。這類習知的矽太 陽能電池結構使用一負電極來接觸電池的前側或日光側， 且在其背側上為一正電極。眾所周知，落在一半導體主體 的P-η接面上並具有適當波長的輻射係作為一外部能量來 源’以便在該主體中產生電子電洞對。存在於ρ_η接面的 電位差導致電洞和電子以相反方向橫跨該接面移動，從而 引發能夠輸送電力至一外部電路的電流流動。大部分的太 陽能電池具有已經金屬化的矽晶圓之形式，亦即，其設有 導電的金屬接點。典型地，前側金屬化為所謂㈣圖案形 式，亦即，為銀柵陰極形式，其包括薄平行指狀線（集極 線）及與指狀線以直角相交的匯流排棒，而背側金屬化為 一鋁陽極，其與銀或銀/鋁匯流排棒或耳片電連接。光電 流係從前側匯流排棒與背側匯流排棒或耳片收集得到。 MWT矽太陽能電池為矽太陽能電池的實例，其具有有 別於前段所述之習知石夕太陽能電池的另一電池設計。對那 些熟悉此技術者而言，MWT矽太陽能電池已為眾所周知 (例如’參見網站「http://wwws〇Uands〇larc〇m/iM瞻㈣/ 152745.doc 201131801
Content/4680/qfl7/mtl53 7/mi3 0994/mul254913665/mv2341 」與可從s亥網站下載的單張「Sunweb初步數據表單 (Preliminary Datasheet)」及 F. Clement等人的「效率超過 160/。之工業上可行的多晶金屬貫穿孔（MWT)矽太陽能電 池」，太％能材料&太陽能電池93(2009)，第1〇51至1055 頁）。MWT石夕太陽能電池代表一特殊類型的石夕太陽能電 池，其為背接點電池，容許比標準石夕太陽能電池更少的前 側造影。MWT矽太陽能電池的ρ型矽晶圓在電池前側與背 側之間設有形成通孔的小孔。MWT矽太陽能電池具有一η 型射極’其延伸在整個前側上方與孔的内側。η型射極覆 以一介電質鈍化層，其作為一 ArC(抗反射塗覆）層，這一 點為矽太陽能電池所習知者。而η型射極不僅在整個前側 上方，且亦在孔内側上方延伸，介電質鈍化層則不是這 樣’其排除孔内側，且可選擇地亦排除環繞孔之前邊緣的 一狹窄外緣。孔内側與環繞孔之前邊緣的窄外緣（若存在 的話），亦即，未覆以介電質鈍化層的η型擴散層，設有一 金屬化，其為導電金屬層（開孔）形式或導電金屬栓（填有導 電金屬的孔）形式的任一種。孔的金屬化典型從一或兩個 導電金屬膏施加並進行燒製《為了避免誤解，若使用兩種 不同的導電金屬膏，則其兩者並未施加而形成一雙層金屬 化；倒不如說，一導電金屬膏係從其前側施加至孔，而另 一者則從背側施加。孔的金屬化係作為射極接觸，並形成 MWT石夕太知·此電池的陰極背接點。此外，mwt石夕太陽能 電池的前側設有薄導電金屬集極線形式的一前側金屬化， 152745.doc 201131801 其係以典型用於MWT矽太陽能電池的圖案（例如，柵狀或 網狀圖案或如薄平行指狀線）安排。「典型用於MWT石夕太陽 能電池的圖案」-詞意指集極線的終端與孔的金屬化重 疊，且因此與之電連接。集極線係從一具有燒穿能力的導 電金屬膏施加。在使如此施加的集極線乾燥之後，其燒穿 前側介電質鈍化層，從而與矽基材的正面達成接觸。 在說明書與中請專利範圍t所用的「具有燒穿能力的金 屬膏」一詞意指一金屬膏在燒製期間蝕刻並穿透（燒穿 鈍化層或厦層’ &而與矽基材的表面達成電接觸。同樣 為真的是具有貧乏燒穿能力或甚至不具有燒穿能力的一金 屬膏呈相反的表現；-旦經過燒製，其既不會燒穿一純化 層或ARC層，亦不會㈣基材達成任何電接觸。為了避免 誤解；在此上下文巾，「|電接觸」—詞不應理解為絕對 ，又有，倒不如說，其必須意指經燒製的金屬膏與矽表面間 的接觸電阻率超過！〜cm2，而在電接觸的情況下，經燒 製的金屬膏與妙表面間的接觸電阻率係位於⑴。涛咖2 的範圍内。 接觸電阻率可藉由TLM(遷移長度法)來測量。為此目 的可使用下列的樣本製備及測量程序：具有arc或鈍化 層（例如，75 nm厚的SiNj )的一矽晶圓係網版印刷在具有 从測-式銀膏的該層i ’而印刷出平行線圖案⑼如，⑺ μΐΏ寬與6 _厚的線’線間間隔為2·2 mm);之後，再進行 燒製’且晶圓達到例如8〇〇t的峰值溫度。經燒製的晶圓 以雷射切割為1() _乘28麵的長條，在其中平行線不會 152745.doc 201131801 彼此觸碰，且包括至少6條線。該條之後在黑暗中於赃 下受到習知的TLM測量。TLM測量可使用來自Gp mm的 GP 4-Test Pro裝置實行。 如同習知矽太陽能電池的背側，MWT矽太陽能電池的 背側亦設有銘陽極形式的背側金屬化。此鋁陽極係與導電 金屬集極背接點產生電連接，藉此使㈣極和導電金屬集 極背接點無論如何都與孔的金屬化絕緣。光電流係從 M W T矽太陽能電池的陰極背接點與陽極導電金屬集極= 接點收集得到。 類似於習知矽太陽能電池的製造，MWT矽太陽能電池 的製造始於一矽晶圓形式的p型矽基材。典型地，矽晶圓 所具有的厚度位於例如140至220 μπι的範圍内，且其面積 位於例如150至400 cm2的範圍内。典型藉由雷射鑽孔而 在晶圓前側與背側間產生孔成形通孔。如此產生之孔的直 徑為例如30至250 μπι，且其平均地分佈在晶圓上方。其數 目位於例如每一晶圓10至1〇〇個的範圍内。之後，具有相 反導電型的η型擴散層係藉由磷（Ρ)之類的熱擴散來形成。 氧氣化磷（POCh) —般是用作氣態的磷擴散源，其他液體 源則是磷酸之類。η型擴散層係形成在整個矽基材的正面 上方’包括孔内側。ρ-η接面形成在ρ型摻質濃度等於η型 摻質濃度之處。具有接近日光側之ρ-η接面的電池具有介 於0.05和〇,5 μπι之間的接面深度。 在形成擴散層之後’藉由例如氫氟酸之酸液蝕刻而從其 餘的表面移除過量的表面玻璃。典型地，例如Ti〇x、
152745.doc S 201131801
SiOx、ΤΊΟχ/SiOx、SiNx的一介電層或特別是 siNx/si〇x 的一 介電質堆疊接著形成在前側n型擴散層上，然而卻排除孔 内側’且可選擇地亦排除環繞孔之前側邊緣的窄外緣。例 如，介電質的沈積可使用一例如存在氫之電漿CVD(化學 氣相沈積）或濺射的程序來執行。介電層作為用於mwt矽 太陽能電池之前側的ARC層與鈍化層兩者。 正如具有p型基底的一習知太陽能電池結構，MWT矽太 陽旎電池典型在其前側上具有一負電極，而在其背側上則 具有一正電極。負前電極採取薄導電集極線的形式，其係 以典型用於MWT矽太陽能電池的圖案安排。薄導電集極 線典型藉由下列方式施加：網版印刷、在電池前側上的 ARC層上乾燥並燒製一前側導電金屬膏（形成前電極的導 電金屬膏），藉此使集極線的終端與孔的金屬化重疊，以 產生兩者之間的電連接。典型地，在一帶爐中實行1至5分 鐘期間的燒製，而使該晶圓達到700至90〇t範圍内的峰值 溫度。 如同在前段中已提及’孔設有金屬化。為此目的，孔本 身係藉由施加導電金屬膏至孔而產生金屬化，其為一導電 金屬層（開孔）形式或導電金屬栓（填有導電金屬的孔）形式 的任一種。金屬化可僅覆蓋孔内側或亦覆蓋環繞孔邊緣的 窄外緣，藉此窄外緣可存在於孔的前側邊緣上、孔的背側 邊緣上或兩者之上。金屬化可從單一導電金屬膏施加。亦 可從兩個不同的導電金屬膏施加金屬化，亦即，可將—導 電金屬膏施加至孔的前側’而另一個則施加至其背側。在 152745.doc 201131801 或兩個導電金屬膏之後，使一或兩個金屬膏乾燥並 進行燒製，以形成MWT石夕太陽能電池之射極 ，極背接點。典型地，在一帶爐中實行⑴分鐘： 燒製，而使該晶圓達到700至9〇(rc之範圍内的峰值溫度。 孔之經燒製的金屬化係與薄前側導電集極線的終端產生電 連接。 此外，典型地以網版印刷方式施加一背側銀或銀/鋁膏 及一鋁膏，並接連在p型矽基材的背側上進行乾燥，同時 避免與孔的金屬化有任何接觸。換言之’在燒製之前與燒 製之後，施加背側金屬膏，同時確保其保持與孔之金屬化 的電絕緣。將背側銀或銀/鋁膏施加至背側上，以作為陽 極背集極接觸，其可採取匯流排棒、耳片或平均分佈之接 觸的形式。接著將背側鋁膏施加在裸區，且稍微與銀或銀/ 鋁背集極接觸重疊。在一些情況下，背側銀或銀/鋁膏係 在背側紹膏施加之後再行施加。然後’典型地在—帶爐中 實行1至5分鐘期間的燒製’而使該晶圓達到位於7〇〇至 9〇〇°C之範圍内的峰值溫度。前陰極、孔之金屬化、及背 陽極可循序燒製或共同燒製。 背側鋁膏通常網版印刷在該矽晶圓背側上，並在其上乾 燥。晶圓係以高於鋁熔點的溫度燒製，以在矽晶圓背面形 成一鋁_矽熔體。如此形成的p+層通常稱為BSF(背面場） 層。背側鋁膏係藉由燒製而從一乾燥狀態轉為一鋁背陽 極，反之，背側銀或銀/鋁膏—旦燒製後則變為陽極銀或 銀/鋁背集極接點。典型地，背側鋁膏及背側銀或銀/鋁膏 152745.doc 201131801 係共同燒製，然而循序燒製亦為可行。在燒製期間，背側 鋁和貪側銀或銀/鋁間的邊界呈現一合金狀態，且亦電連 接。鋁電極佔據背陽極的大部分面積；如上所述，銀或銀/ 鋁背集極接點僅佔據背陽極的一小面積。此外，施加為薄 集極線的前側導電金屬膏在燒製期間燒穿ARC層，且因此 能夠電接觸前側η型射極。 【發明内容】 本發明係關於一種用於製造MWT矽太陽能電池的方 法。同時，該方法為一種用於製造MWT矽太陽能電池之 陰極背接點的方法。該方法包含以下步驟： (1) 供P型石夕Ba圓，其具有⑴孔成形通孔，其介於該晶 圓的前側與背側之間；以及n型射極，其延伸在 整個前侧上方及該孔内側； (2) 將一導電金屬膏施加至該矽晶圓的該孔，以使至少該 孔内側設有一金屬化； (3) 乾燥該施加的導電金屬膏；以及 (4) 燒製該乾燥的導電金屬膏，藉此使該晶圓達到7〇〇至 900 °C的一峰值溫度， 其中s亥導電金屬膏不具有燒穿能力或僅具有貧乏的燒穿能 力’並包括（a)至少一微粒導電金屬，其選自由銀、銅及鎳 所構成的群組；以及一有機媒劑。因此，本發明亦關於 如此製成的MWT矽太陽能電池，且分別關於如此製成的 其陰極背接點。 【實施方式】 152745.doc 201131801 已發現本發明的方法容許製造出具有改善電效率的 MWT石夕太陽能電池。經燒製的導電金屬膏良好地黏附至 孔’亦即’矽晶圓之孔内側的〇型射極表面。&好的黏附 力對MWT石夕太陽能電池的長時間使用壽命而言是重要 的。 在不又理’約束的情況下，咸信當實行本發明之方法的 步驟(3)及(4)時，充其量只具有貧乏燒穿能力的導電金屬 膏不會或不顯著地損壞„型射極。重要的是要避免或減少η 型射極的損壞，以避免分流特性。 在本發明之方法的步驟⑴中，提供一 p型矽晶圓其具 有（1)孔成形4孔，其介於晶圓前側與背側之間；以及⑻ - η型射極，其延伸在整個前側上方與孔内側。矽晶圓為 -單晶或多晶矽晶W，誠如習知用於製造矽太陽能電池的 矽晶圓’其具有一p型區域、_n型區域和一 ρ·η接面。典 型地，石夕晶圓在其前側上具有例如Ti(x、、
Ti〇x/si〇x、SiNx的一 ARC層或特別是smx/s队的-介電質 堆疊。倘若這類ARC層存在，則其排除孔内側，且可選擇 地，亦排除-環繞孔邊緣的窄外緣。這類石夕晶圓已為熟悉 此項技術者所熟知；為了簡潔之故，詳情請參照「先前技 術」一節。石夕晶圓可已設有前側導電金屬集極線及/或背 側金屬化，亦即，與銀或銀/奴共# > I 鋁者集極接點電連接的鋁背 陽極，如上文在「先前技術」—節中所述。 在本發明之方法的步驟（2)中，將不具有燒穿能力或僅 具有貧乏燒穿能力的一導電金屬膏施加至石夕晶圓的孔，以 152745.doc 201131801 至少使孔内側設有金屬化，該導電金屬膏包括（^至少一微 粒導電金屬，其選自由銀、銅及鎳所構成的群組及（b)一有 機媒劑。 在本發明之方法的一特定實施例中該導電金屬膏包括 例如成分（C)至少一玻璃熔塊，其選自由下列所構成的群 組：⑴無鉛玻璃熔塊，其所具有的軟化點溫度位於550至 611°C的範圍内，並含有"至^重量百分比的Si〇2、>〇至7 重罝百分比，特別是5至6重量百分比的A丨ah及2至1〇重量 百分比的1〇3 ;以及（ii)含鉛玻璃熔塊，其所具有的軟化 點溫度位於571至636。(：的範圍内，並含有53至57重量百分 比的Pb〇、25至29重量百分比的Si〇2、2至6重量百分比的 Al2〇3及6至9重量百分比的b2〇3。 在說明書與申請專利範圍中，使用「軟化點溫度」一 詞。其應意指由微差熱分析DTA以丨〇 K/min的加熱速率下 所測定的玻璃轉移溫度。 導電金屬膏包括至少一微粒導電金屬，其選自由銀、銅 及鎳構成的群組。較佳地，微粒導電金屬為銀。微粒銀可 由銀或具有一或多個其他例如銅之金屬的銀合金所構成。 在銀合金的情況下，銀含量為例如99 7至低於1〇〇重量百 分比。微粒導電金屬或銀可為未經塗覆或至少部分以一界 面活性劑塗覆。該界面活性劑可選自下列，但不受限於 此.硬脂酸、軟酯酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸和 亞麻油酸與其鹽類（舉例來說，銨、鈉或鉀鹽）。 微粒導電金屬或銀的平均粒度位於例如〇 5至5 μπι的範 152745.doc 201131801 圍内。微粒導電金屬或銀可存在於導電金屬膏，以總導電 金屬膏組成物為基礎，其比例為50至92重量百分比；或者 在一實施例中，為65至84重量百分比。 在本說明書及申請專利範圍中，使用「平均粒度」一 詞。其應意指以雷射散射所測定的平均粒度（平均粒子直 徑，d50)。 在本文說明及申請專利範圍中涉及平均粒度的所有陳述 係關於存在導電金屬膏組成物中之相關材料的平均粒度。 可以一或多個其他微粒金屬取代一小部分選自由銀、銅 和鎳所構成之群組的導電金屬。舉例來說，以該導電金屬 膏所含有的微粒金屬總量為基礎，這類其他微粒金屬的比 例為0至10重量百分比。 導電金屬膏包括-有機媒劑。多種惰性黏性材料可用作 有機媒劑。有機媒劑可為其中之微粒組分(微粒金屬、玻 璃溶塊、另外就是選擇性存在的無機微粒組分）可以足夠 的穩定度分散者。有機媒劑的性質，特別是流變性質，可 致使其提供良好的塗敷性質給導電金屬膏組成物，這此性 質包括：穩、定的不溶固體分散性、用於施加之適當的黏性 及流動減凝性（thixotropy)、f固體的適當可濕性、良好的 P速率及良好的燒製性質。用在導電金屬膏中的有機媒 劑非水㈣性液體。該有機關可為—有機溶劑或 容劑的混合物；在一實施例中，該有機媒劑可為-機聚合物在—或多種有機溶劑中的溶液。在一實 ’用於此目的的聚合物可為乙基纖維素。其他可單 152745.doc 201131801 獨或結合使用的聚合物之實例包括：乙基經乙基纖維素、 木松香、㈣樹脂和低級醇的聚（甲基）丙稀酸醋。適當的 =機溶劑的實例包括：醋醇㈣稀（例如，α•或卜松脂醇或 其與其他溶劑(例如，煤油、鄰苯二曱酸二丁酯、二乙二 醇丁基醚、一乙二醇丁基醚醋酸酯、己二醇和高沸點醇) 見。物此外’在導電金屬膏於本發明之方法的步驟⑺ 中施加後，用於促進快速硬化的揮發性有機溶劑可包括在 有機媒劑中。可配製這些和其他溶劑的不同組合，以獲得 所需的黏度和揮發性需求。 導電金屬膏中的有機媒劑含量可取決於施加膏的方法及 所用之有機媒劑的種類，且其可改變。以總導電金 成物為基礎，在一實施例中，其可從1〇至45重量百分比或 在一實施例中，其可位於12至35重量百分比的範圍内。1〇 至45重里百分比的數目包括一或多個有機溶劑、一或多個 可行的有機聚合物（s)及一或多個可行的有機添加劑。 以總導電金屬膏組成物為基礎，導電金屬膏中的有機溶 劑含量可位於5至25重量百分比的範圍内或在一實施例 中’其範圍為10至20重量百分比。 一或多個有機聚合物可存在有機媒劑中，以總導電金屬 膏組成物為基礎，其比例位於〇至20重量百分比的範圍 内’或者在一實施例中為5至1 〇重量百分比。 在本發明之方法的特定實施例中，導電金屬膏包括至少 一玻璃熔塊，其選自由下列所構成的群組：⑴無鉛玻璃熔 塊’其所具有的軟化點溫度位於55〇至611〇c的範圍内，並 152745.doc •14· 201131801 含有11至33重量百分比的Si〇2、>〇至7重量百分比，特別 疋5至6重量百分比的Al2〇3及2至ίο重量百分比的b2o3及 (n)含絡玻璃熔塊’其所具有的軟化點溫度位於571至 63 6C的範圍内，並含有53至57重量百分比的Pb〇、25至29 重畺百分比的Si〇2、2至6重量百分比的Al2〇3及6至9重量 百分比的B2〇3。 在類型⑴之無鉛玻璃熔塊的情況下，Si〇2、Ai2〇3及 B2〇3的重量百分比總和不等於1〇〇重量百分比，且缺少的 重1百分比特別是由一或多個其他氧化物（例如，如 的鹼金屬氧化物、如MgO的鹼土金屬氧化物及如Bi2〇3、 Τι〇2及ZnO的金屬氧化物）所貢獻。 類型⑴的無鉛玻璃熔塊可含有40至73重量百分比，特別 是48至73重量百分比的則2〇3。出2〇3、Si〇2、八12〇3及1〇3 的重；E百分比總和可等於或不等於1〇〇重量百分比。在其 總和不等於100重量百分比的情況下，缺少的重量百分比 尤可由一或多個其他氧化物（例如，如Ν&2〇的鹼金屬氧化 物、如MgO的驗土金屬氧化物及如丁丨〇2及Ζη〇的金屬氧化 物）所貢獻。 在類型（Π)之含鉛玻璃熔塊的情況下，pb〇、si〇2、 Ah〇3及ΙΟ;的重量百分比總和可等於或不等於1〇〇重量百 分比。在其總和不等於100重量百分比的情況下，缺少的 重量百分比尤可由一或多個其他氧化物（例如，如Na2〇的 鹼金屬氧化物、如MgO的鹼土金屬氧化物及如Ti〇2及Zn〇 的金屬氧化物）所貢獻。 I52745.doc 201131801 在導電金屬膏包括類型⑴之無鉛玻璃熔塊及類型（ii)之 含鉛玻璃熔塊的情況下，兩種玻璃熔塊類型之間的比可為 任意值，或換言之’可位於從>0至無限的範圍内。較佳 地，如在本發明之方法之特定實施例中所用的導電金屬膏 不包括除了類型⑴及/或類型（π)之玻璃熔塊以外的玻璃熔 塊。 或多個選自⑴及/或（π)之群組的玻璃熔塊係作為無機 黏5劑。一或多個玻璃熔塊的平均粒度位於例如0.5至4 μπι的範圍内。如在本發明之方法之特定實施例中所用的 導電金屬膏中選自⑴及/或（Η)的群組之玻璃熔塊的總含量 為例如0.25至8重量百分比，或在一實施例中為〇 8至3 5重 量百分比。 玻璃熔塊的製備已為眾所周知，舉例來說，其在於將玻 璃組分特以組分的氧化物形式熔化在一起，並將這類熔化 的、’、成物澆左至水中，以形成炼塊。如在此技藝中眾所周 知，可實施加熱以達到位於諸如1〇5〇至125〇5>(：之範圍内的 峰值度’並維持一段㈣，以至夂熔體完全變成液體且均 質，典型為0.5至1 · 5小時。 玻璃可在-球磨機中與水或惰性低黏度、低沸點的有機 液體一起碾磨，以縮小該玻璃熔塊的粒度，並獲得具有本 質上句勻尺寸的玻璃’⑥塊。接著’其可在水或該有機液體 中沉降以分離細料，並可移除含有該細料的上清流體。亦 可使用其他的類析法。 導電金屬膏可包括-或多個有機添加劑(例如，界面活 152745.doc 201131801 f生劑、增稠劑、流變改質劑及穩定劑）。一或多個有機添 加齊丨可為有機媒劑的一部分。不過，當製備導電金屬膏 夺亦可分別添加一或多個有機添加劑。一或多個有機添 加劑可存在於導電金屬膏中，以總導電金屬膏組成物為基 礎’其總比例為例如〇至丨〇重量百分比。 。2在本發明之方法中的導電金屬膏為一黏度組成物，其 可藉由機械混合微粒金屬及一或多個玻璃熔塊與有機媒劑 來製備。在一貫施例中，可使用粉末混合的製造方法，其 為等效於傳統輥磨的分散技術；亦可使用輥磨或其他混 合技術。 導電金屬膏可照這樣使用，或可藉由諸如添加一或多個 額外的有機溶劑進行稀釋；因此，導電金屬膏之所有其他 組分的重量百分比可因而減少。 當以10 rprn的主軸速度及25t下藉由一多用途杯使用
Bf〇〇kfle】d HB 丁黏度計及#14主軸進行測量時，導電金屬膏 的施加黏度可為20至350 Pa.s。 導電金屬膏係施加至碎晶圓的孔，以使至少孔内側設有 金屬化’亦即’形成至少孔内側的金屬化。導電金屬膏可 以導電金屬層(開孔)的形式或以導電金屬栓(填有導電金屬 的孔）的形式施加。導電金屬f的施加方法可為例如網版 印刷的印刷。施加可從孔的前側及/或從背側執行。將導 電金屬膏施加因此至少能使孔内側覆以金屬化；亦即可 將導電金屬膏施加成僅覆蓋孔内側或亦覆蓋—環繞孔邊緣 的窄外緣’藉此，窄外緣可環繞孔的前側邊緣、環繞孔的 I52745.doc 201131801 背側邊緣或環繞兩者而存在。可施加有別於在本發明方法 之步驟（2)中所施加之導電金屬膏之額外的第二導電金屬 膏；在這類情況下’孔的金屬化係藉由從孔的前側施加一 導電金屬f ’並從孔的背側施加另一金屬膏來形成，其中 孔内側的金屬化係從在本發明方法之步驟（2)中所用之不具 有燒穿能力或僅具有貧乏燒穿能力的導電金屬膏施 得。 在本發明之方法的步驟（3)中，使步驟⑺中所施加的導 電金屬膏乾燥例如⑴⑽分鐘的週期，而使矽晶圓達到位 於100至3啊之範圍内的♦值溫度。舉例來說乾燥可使 、旋轉式或固定式乾燥器，尤其是叫紅外線）帶式 乾燥益，來實行。 在本發明之方法的步驟⑷十，燒製經乾燥的導電金屬 及：太完二的::屬化。這些金屬化係作為射極_ 的燒製可執陰極背接點。舉例來說，步驟⑷ 700至90(rc仃分鐘的週期’而使該矽晶圓達到位於 C之範圍内的一峰值，θ许 1·在制-r戌 或多區式帶爐，尤兑曰^ 燒製可使用例如單區 在惰性氣體大^2式紅外線帶爐來實行。燒製可 境中發生。在燒製期二（舉例來說，存在空氣)的環 其是燃心紅 可移除，亦即燃燒及/或碳化（尤 乾烨期門二非揮發性有機材料的有機物質以及不會在 乾琮期間4發掉的有 I隹 括一或多個有_#卜燒製期間移除的有機物包 及選擇性存在的一。、、擇生存在的一或多個有機聚合物 或多個有機添加劑。至少在本發明之方 I52745.doc 201131801 法之特定實施例的情況下，有另一程序在燒製期間發生， 即是玻璃熔塊與微粒導電金屬的燒結。 燒製可以所謂的共同燒製執行，其係與薄導電金屬集極 線形式之前側金屬化及/或從背側鋁膏施加的鋁背陽極及/ 或從背側銀或銀/銘膏施加的銀或銀/鋁背集極接點一起執 仃，其中薄導電金屬集極線形式的前側金屬化係以典型用 於MWT矽太陽能電池的圖案安排，並從一導電金屬膏施 加而得。 下列實例說明銀膏之燒穿能力的測定。該等實例亦顯示 如何測試經燒製之銀膏及p型矽基材表面間的黏附力，藉 此使用習知的樣本P型矽晶圓實行黏附力測試，因為不可 能測試經燒製之銀膏及M w τ矽太陽能電池晶圓之孔内側 間的黏附力。 實例 (1)製造測試樣本 ⑴實例銀膏1至3 : 銀膏1至3的組成物顯示在表1中。膏由銀粉末(平均粒度 2 μηι)有機媒劑（聚合樹脂及有機溶劑）及玻璃熔塊（平均 粒度8 μηι)所構成。表2提供所用之玻璃溶塊類型的組成物 數據。 152745.doc 19 201131801 表1 銀膏 組成物(重量百分比） 銀粉末 有機媒劑 玻璃熔塊類型 1 85.0 14.5 類型1的0.5 2 81.0 17.0 類型1的2.0 3 86.0 9.3 類型2的4.7 表2 玻璃 類型 軟化點 溫度(°C) 玻璃成分(重量百分比） Si02 AI2O3 b2o 3 PbO Ti〇2 Zr02 Li20 1 573 28 4.7 8.1 55.9 3.3 _ 2 438 17.8 0.2 1.9 79.5 - 0.5 0.1 (ii)形成TLM樣本： 在具有30 μηι厚之鋁電極（從商業上可購自杜邦公司的 PV38 1鋁組成物網版印刷得到）之矽基材（具有243 面積 之200 μηι厚的多晶矽晶圓、p型（硼）大塊矽、具有—n型擴 散POCI3射極、以酸將表面紋理化、藉由CVD在晶圓射極 上施加75 nm厚的SiNx ARC層）的正面上，將銀膏1至3網版 印刷成1 27 μηι寬及6 μηι厚的平行指狀線，其彼此之間具有 2.2 mm的距離。鋁膏及銀膏係在共同燒製前進行乾燥。 經印刷的晶圓接著在Despatch爐中以3000 mm/分鐘的帶 速度與定義如區域1=500°C 、區域2 = 525°C 、區域 3 = 550°C、區域4=600°C、區域5=925°C及最終域設定為 890°C的區域溫度燒製’從而使晶圓達到8〇(rc的峰值溫 I52745.doc •20· 201131801 度。 為了製造TLM樣本，經燒製的晶圓隨後以雷射劃線並使 之斷裂為10 mm X 28 mm的TLM樣本，其中平行的銀金屬 化線並未彼此碰觸。雷射劃線係使用由Optek提供之1 064 nm的紅外線雷射執行。 (in)形成用於黏附力測量的樣本： 在非鈍化矽基材（具有243 cm2面積之200 μιη厚的多晶石夕 晶圓、Ρ型（删）大塊矽、具有一 η型擴散p〇Ci3射極、以酸 將表面紋理化）的正面上，將銀膏1至3網版印刷並乾燥為2 mm寬及25 μηι厚的匯流排棒。 經印刷的晶圓接著在Despatch爐中以3000 mm/分鐘的帶 速度與定義如區域1=50(TC 、區域2 = 525°C 、區域 3 = 55〇C、區域4=6〇〇。(：、區域5=925°C及最終域設定為 890°C的區域溫度燒製，從而使晶圓達到8〇〇<t的峰值溫 度。 (2)測試程序與結果 (i) TLM涓丨J量： 為了測量接觸電阻率之目的，TLM樣本係藉由將其玫入 可購自GP Solar的GP 4-Test Pro器械中來進行測量。測量 係在20°C下執行，且樣本係位於黑暗之中。設備的測試探 針與TLM樣本之6個鄰接的細線銀電極相接觸，並記錄接 觸電阻率（pc)。 (Π)經燒製的黏附力測量： 為了黏附力測試，使用商業上可購自Semtek的自動化垾 152745.doc 201131801 接機器（PV焊接機器，型號SCB-160)。焊接程序包括塗覆 具有焊劑（Kester 952S)的一焊接帶及施加10個經加熱插銷 的力至經塗佈的焊接帶與匯流排棒，以誘發矽基材上經燒 製之銀表面的潤濕，導致匯流排棒及帶之間的黏附力。經 加熱的插銷係設定為260°C的溫度，且放置關注樣本的焊 接預熱板係設定為180°C。 黏附力的測量係在焊接帶上的多個點沿匯流排棒以100 mm/秒的速度與90°的角度拉動。欲移除匯流排棒的力係以 牛頓（N)測量。 表3呈現所測量的接觸電阻率及平均黏附力數據。 表3 實例 銀膏 接觸電阻率(Ω·οή2) 平均黏附力(N) 1(根據本發明） 1 >364 Ω-cm21) 5.1±1.6 2(根據本發明） 2 >364 Ω^ατι2^ 4.8±1.1 3(對照實例） 3 1.9 mQ»cm2 3.1±1.2 152745.doc 22- 1 接觸電阻率超過GP 4-Test Pro設備可測量的上限（>364 Ω·ογπ2)。

Claims (1)

  1. 201131801 七、申請專利範圍： 1. 一種用於製造MWT矽太陽能電池的方法，該方法包含以 下步驟： (1)提供一p型矽晶圓，其具有⑴孔成形通孔，其介於該 晶圓的前側與背側之間；以及（ii) 一 η型射極，其延 伸在整個前側上方及該孔内側； (2)將一導電金屬膏施加至該矽晶圓的該孔，以使至少 • 該孔内側設有一金屬化； (3) 乾燥該施加的導電金屬膏；以及 (4) 燒製該乾燥的導電金屬膏，藉此使該晶圓達到7〇〇至 900°C的峰值溫度， 其中該導電金屬膏不具有燒穿能力或僅具有貧乏的燒穿 能力，並包括（a)至少一微粒導電金屬，其選自由銀、銅 及鎳所構成的群組；以及（b)一有機媒劑。 2·如請求項丨之方法，其中該？型矽晶圓在其前側上具有一 ARC層’其排除該孔内側。 .3·如請求項1或2之方法，其中以總導電金屬膏組成物為基 ' 礎’该有機媒劑含量係從丨〇至45重量百分比。 4. 如請求項1或2之方法，其中該導電金屬係以5〇至92重量 百分比的比例存在於該導電金屬膏中。 5. 如請求項1或2之方法，其中該導電金屬為銀。 6_如明求項1或2之方法，其中該導電金屬膏包括至少一玻 璃熔塊作為成分⑷，其選自由下列所構成的群組：⑴無 乱玻璃炫塊’其所具有的軟化點溫度位於55〇至川。c的 152745.doc 201131801 $&圍内，並含有η至33重量百分比的Si〇2、>〇至7重量百 分比的Al2〇3及2至10重量百分比的B2〇3及（ii)含鉛玻璃熔 塊，其所具有的軟化點溫度位於5 7丨至63 6。〇的範圍内， 並含有53至57重量百分比的pb〇、25至29重量百分比的 Si〇2、2至6重量百分比的八丨2〇3及6至9重量百分比的 B 2〇3 0 7. 如請求項6之方法，其中一或多個該無鉛玻璃熔塊含有 40至73重量百分比的Bi2〇3。 8. 如請求項6之方法，其中選自由類型⑴及（u)所構成之群 組的玻璃熔塊在該導電金屬膏中的總含量為〇25至8重量 百分比。 9. 如請求項1或2之方法，其中將該導電金屬膏係施加成一 導電金屬層或一導電金屬栓。 10. 如請求項！或2之方法，其中該導電金屬膏係藉由印刷施 加。 11. 如請求項1或2之方法，其中燒製係與至少一金屬膏一起 以共同燒製執行，該至少一金屬膏係選自由下列所構成 的群組：（1)一導電金屬膏’其已施加至該前側，以形成 一薄導電金屬集極線形式的前側金屬化，其係以一典型 用於MWT石夕太陽能電池的圖案安排；（2)—背側|呂膏， 其已施加至該背側，以形成一鋁背陽極；以及（3) 一背側 銀或銀/鋁膏，其已施加至該背側’以形成銀或銀/鋁背 集極接觸。 12. —種MWT矽太陽能電池，其係藉由如請求項1至丨丨之方 法製成。 152745.doc 201131801 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 152745.doc
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