太阳能电池及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种用于太阳能电池的导电浆料，并且特别涉及在太阳能电池的导电浆料中降低银的消耗量。


背景技术：

2.在太阳能电池产业中，为了追求更高的发电效率而进行日益激烈的竞争。而随着效率变得接近于理论极限，人们甚至会追求将效率提高0.1％。
3.与此同时，太阳能电池制造商也在追求降低成本。由于指形电极和母线电极通常使用价格昂贵的银，因此减少电极中银的使用量或者用廉价金属替代银会是有益的。然而，既要减少银的含量而又不降低效率是不可能的。
4.us20100096014公开了一种用于太阳能电池的导电浆料，其包括：导电颗粒、玻璃料、有机粘合剂和溶剂，其中，所述导电颗粒包括(a)银，和(b)一种或多种金属，所述一种或多种金属从由铜、镍、铝、锌、和锡所构成的组中进行选择，(a):(b)的重量比为5:95至90:10。
5.us20140026953公开了一种导电浆料组合物，其包括：(a)导电金属颗粒；(b)玻璃料；和(c)有机载体；其中，所述导电金属颗粒包括银粉与粉末的混合物，所述粉末选自由镍粉、氧化锡(iv)粉、和核-壳颗粒所构成的组中的至少一种，该核-壳颗粒的壳包含银，核包含镍和/或氧化锡(iv)。


技术实现要素：

6.一方面，本技术提供了一种太阳能电池，其包括：硅衬底，其中，所述硅衬底具有正面和背面；指形电极，所述指形电极形成于所述硅衬底的所述正面，其中，所述指形电极与所述硅衬底形成电接触，所述指形电极包括银组分和玻璃粘合剂，并且所述指形电极基本上不含除所述银组分之外的导电金属；以及，母线电极，所述母线电极形成于所述硅衬底的所述正面，其中，所述母线电极与所述指形电极形成电接触，并且所述母线电极包括：银组分、第二金属、和玻璃粘合剂，所述第二金属从由镍、铜、镍铜合金及其混合物所构成的组中进行选择。
7.另一方面，本技术提供一种太阳能电池的制造方法，其包括如下步骤：提供硅衬底，其中，所述硅衬底具有正面和背面；将用于形成母线电极的第一导电浆料施加在所述硅衬底的所述正面，其中，所述第一导电浆料包括：(a)68wt％至88wt％的银组分；(b)1wt％至30wt％的金属粉末，所述金属粉末从由镍、铜、镍铜合金及其混合物所构成的组中进行选择；(c)0.1wt％至3.3wt％的玻璃粘合剂，和(d)3wt％至23wt％的有机载体；其中，wt％基于浆料组合物的总重量计算；将用于形成指形电极的第二导电浆料施加在所述硅衬底的所述正面，其中，所述导电浆料包括：(a)70wt％至95wt％的银组分；(b)0.6wt％至7wt％的玻璃粘合剂；和(c)3wt％至23wt％的有机载体；其中，wt％基于浆料组合物的总重量计算，用于形成所述指形电极的所述第二导电浆料基本上不含除所述银组分之外的其它导电金属；烧
结所施加的导电浆料，以在所述硅衬底的所述正面制成所述指形电极和所述母线电极。
附图说明
8.图1a至1f均是用于说明太阳能电池电极制造过程的图。图1a示出了p型硅衬底10。图1b示出了涂覆有n型层20的所述硅衬底。图1c示出了仅在正面设置n型层的所述硅衬底。图1d示出了具有钝化层30的所述硅衬底。图1e示出了所述硅衬底，所述硅衬底的所述正面具有导电浆料50以及所述背面具有铝浆料60和银浆料70。图1f示出了烧结后的所述硅衬底。
9.图2示出了太阳能电池的正面，该正面具有多个指形电极50a和多个母线电极50b。
具体实施方式
10.以下实施例展示了太阳能电池和太阳能电池的制造过程。然而，本发明不限于以下实施例。应当理解的是，虽然通过优选实施例、可选特征已经具体公开了本发明，但是本领域技术人员可以对本发明进行修改、改进和变更，并且可认为这些修改、改进和变更落入本发明的保护范围内。
11.(太阳能电池的制造方法)
12.制造太阳能电池的方法包括以下步骤：提供硅衬底，印刷浆料以形成电极，然后烧结所施加的导电浆料。通常采用双步印刷技术，其中，将用于形成母线电极的第一导电浆料施加在所述硅衬底的所述正面，然后将用于形成指形电极的第二导电浆料施加在所述硅衬底的所述正面。或者，可以先印刷所述指形电极，然后印刷母线电极。
13.图1a示出了本实施例中的p型硅衬底10。本发明可应用于其它类型的太阳能电池。例如，可以采用n型硅衬底，在这种情况下，通常在以下过程中采用相反类型的掺杂。
14.所述硅衬底具有正面和背面。所述正面定义为成品太阳能电池中配置的用于发电的太阳光接收面。
15.在图1b中，在该特定实施例中，通过热扩散磷(phosphorus，p)或其类似物来制成具有反向导电类型的n型层20。通常采用三氯氧化磷(phosphorus oxychloride，pocl3)作为磷扩散源。在没有任何特别修改的情况下，n型层20形成于所述硅衬底10的整个表面。硅晶片由p型衬底10组成，并且n型层20的每个正方块的薄层电阻率的数量级通常为几十欧姆(ohm/
□
)。
16.在用抗蚀剂或其类似物对所述n型层的其中一个表面进行保护之后，通过蚀刻去除所述n型层20的大部分表面，使得n型层仅保留在一个如图1c所示的主表面(正面或太阳光接收面)上。然后采用溶剂或去除剂去除所述抗蚀剂。
17.接着，本实施例可以通过等离子体化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)等过程在如图1d所示的n型层20上形成钝化层30。可以采用sin
x
、tio2、al2o3、sio
x
或氧化铟锡(indium tin oxide，ito)作为钝化层的材料。常用的材料是si3n4。所述钝化层有时也称为减反射涂层，特别是当钝化层形成于所述硅衬底的所述正面、即光接受面时。
18.如图1e所示，将铝浆料60和银浆料70丝网印刷到所述衬底10的所述背面，并在60℃至300℃下连续加热以干燥所印刷的浆料。在所述正面形成电极之后，可以在所述背面形成电极。
19.将导电浆料50施加在所述钝化层30上，然后干燥。在太阳能电池的所述正面通常形成如图2所示的两种类型的电极。一种称为指形电极50a。如图2所示，通常包括大量的指形电极50a。另一种称为母线电极50b，其通常采用一个或多个。所述指形电极的一个重要功能是收集硅衬底中产生的电流。收集的电流流经所述母线电极，用于外部输入/输出。所述指形电极需要与形成于所述硅衬底的表面上的掺杂层形成电接触。在图1的实施例中，所述指形电极与所述n型层20形成电接触。所述母线电极与所述硅衬底的电接触不是必需的。换言之，所述指形电极需要穿透所述钝化层30，而所述母线电极不一定需要如此。
20.在本发明中，所述指形电极和所述母线电极采用不同种类的导电浆料。用于形成所述指形电极的导电浆料含有大量的银组分以提高导电性，并含有一定量的玻璃粘合剂以与所述硅衬底形成电连接。
21.所述指形电极基本上不含除所述银组分之外的导电金属。本文中的“基本上不含”是指含量在一个实施例中小于1wt％，在另一个实施例中小于0.5wt％，在又一个实施例中小于0.1wt％，并且在再一个实施例中是难以发现的。在一个实施例中，没有有意添加除银组分之外的导电金属。导电金属的定义中不包括玻璃粘合剂，是因为玻璃粘合剂基本上由无机氧化物组成，故而具有低导电性。
22.在一个实施例中，所述指形电极不包含从由镍(ni)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)、钯(pd)、铝(al)、合金及其混合物所构成的组中选择的任何金属元素。
23.在另一个实施例中，除银组分外，所述指形电极不包含在293开尔文下具有1.00
×
107西门子(s)/m或更高电导率的任何导电成分。例如，这些导电金属包括：铁(fe；1.00
×
107s/m)、铝(al；3.64
×
107s/m)、镍(ni；1.45
×
107s/m)、铜(cu；5.81
×
107s/m)、金(au；4.17
×
107s/m)、钼(mo；2.10
×
107s/m)、镁(mg；2.30
×
107s/m)、钨(w；1.82
×
107s/m)、钴(co；1.46
×
107s/m)和锌(zn；1.64
×
107s/m)。
24.在一个实施例中，基于所述指形电极的总重量计算，所述指形电极在烧结后包含80wt％至99.5wt％的银组分和0.5wt％至20wt％的玻璃粘合剂。银组分的含量在一个实施例中为90wt％至99wt％，在另一个实施例中为95wt％至98.5wt％。玻璃粘合剂的含量在一个实施例中为1wt％至10wt％，在另一个实施例中为1.5wt％至5wt％。
25.另一方面，所述母线电极包含银组分以及第二金属。在一个实施例中，所述第二金属是镍。在另一个实施例中，所述第二金属是铜。在另一个实施例中，镍和铜都用作合金或混合物。在一个实施例中，所述母线电极含有的玻璃粘合剂的量比所述指形电极更少，从而使所述母线电极更易导电。所述母线电极与所述指形电极形成电接触。
26.在一个实施例中，基于所述母线电极的总重量计算，所述母线电极在烧结后包含74wt％至98wt％的银组分、2wt％至25wt％的第二金属和0.1wt％至3wt％的玻璃粘合剂。银组分的含量在一个实施例中为80wt％至97wt％，在另一个实施例中为85wt％至95wt％。第二金属的含量在一个实施例中为3wt％至20wt％，在另一个实施例中为5wt％至15wt％。玻璃粘合剂的含量在一个实施例中为0.15wt％至2wt％，在另一个实施例中为0.2wt％至1wt％。
27.可以通过电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry，icp-ms)测量指形电极或母线电极中的玻璃和金属的重量百分比(wt％)。
28.通常在所述硅衬底上形成四至十二行所述母线电极。根据所述硅衬底的尺寸，通
常在所述硅衬底上形成数十个所述指形电极。为了提高所述太阳能电池的效率，人们希望所述指形电极和所述母线电极所覆盖的硅衬底的面积百分数达到最低。通常，所述指形电极的线宽较窄，而所述母线电极具有较宽的图案。所述指形电极的宽度在一个实施例中可以为10μm至45μm，在另一实施例中为20μm至43μm，在又一实施例中为30μm至41μm。所述母线电极的宽度在一个实施例中可以为0.3mm至1.5mm，在另一个实施例中为0.4mm至1.2mm，在又一个实施例中为0.5mm至1mm。
29.通过加热所印刷的导电浆料形成所述电极。在一个实施例中，在例如带式炉等的红外线炉中于450℃至1000℃范围内的峰值温度下进行加热，这被称为烧结。带式炉的峰值温度应理解为炉最热区域的设定点。在一个实施例中，从炉的入口到出口的加热总时间可以是30秒至5分钟。在该加热条件下，硅衬底受到的热损伤较小。在一个实施例中，加热曲线可以在超过400℃时持续10秒至60秒并且在超过600℃时持续2秒至10秒。
30.如图1f所示，铝在烧结时作为杂质从铝浆料扩散到硅衬底10的所述背面上，从而形成含有高浓度的铝掺杂剂的p 层40。烧结将干燥的铝浆料60转化为铝背电极61。同时背面的银浆料70烧结成银背电极71。烧结时，背面铝与背面银间的交界呈合金状态，从而实现电连接。在一个实施例中，铝电极占据了背电极的大部分区域，部分原因是需要形成p 层40。同时，在一个实施例中，由于铝电极不易焊接，因此采用银浆料70在背面的有限区域上形成背面电极71，作为太阳能电池单元之间通过铜带或其类似物互连的电极。
31.所述正面上的正面电极51由导电浆料50制成。如图1f所示，在烧结期间，至少指形电极50a能够烧穿钝化层30以实现与n型层20的电接触。所述导电浆料的穿透功能称为“烧穿”。在一个实施例中，母线电极50b不烧穿钝化层30。由于所述母线电极中玻璃粘合剂的量较少，所述母线电极可以具有更高的导电性，从而能够在母线电极中使用导电性较低且较便宜的其它金属。
32.尽管将p基型太阳能电池作为实施例示出，但是本发明可用于n基型太阳能电池或使用导电浆料的任何其它类型的太阳能电池。
33.接下来描述用于制造本发明的所述太阳能电池的所述第一导电浆料和所述第二导电浆料。
34.(指形导电浆料)
35.形成所述指形电极的指形导电浆料包含银组分；(b)玻璃粘合剂；(c)有机载体。
36.(i)银组分
37.所述银组分使浆料能够传输电流。所述银组分在空气中烧结后可以发生熔结但是不会形成氧化物，从而提供高导电性的块状材料。所述银组分可以包括片状或球形的粉末，或两者均有。
38.在一个实施例中，所述银组分基本上是银粉。基于所述银粉的总含量计算，所述银粉在一个实施例中含有90％或更多的银元素，在另一个实施例中为95％或更多，在又一个实施例中为99％或更多。
39.在一个实施例中，所述银组分为含银合金。基于所述含银合金的总含量计算，所述含银合金在一个实施例中含有50％或更多的银元素，在另一个实施例中含有70％或更多，在又一个实施例中含有90％或更多。在一个实施例中，所述含银合金为银-铜合金、银-金合金、银-铂合金、银-铜-金合金或银-铜-锗合金。
40.在一个实施例中，所述银组分为镀银粉末，例如为银-铜核-壳颗粒。基于所述镀银粉末的总含量计算，所述镀银粉末在一个实施例中含有50％或更多的银元素，在另一个实施例中含有70％或更多并且在又一个实施例中含有90％或更多。
41.可以一起使用银粉、含银合金和镀银粉末中的两种或两种以上。
42.基于所述导电浆料的总重量计算，所述银组分在一个实施例中为70至95重量百分比(weight percent，wt％)，在另一个实施例中为75wt％至93wt％，在又一个实施例中为80wt％至91wt％。在所述导电浆料中具有上述含量的银组分可以为太阳能电池的应用保持足够的导电性。
43.所述银组分的粒径在一个实施例中为0.1μm至10μm，在另一个实施例中为0.5μm至7μm，在又一个实施例中为1μm至4μm。具有上述粒径的所述银组分可以充分地分散在有机粘合剂和溶剂中，并平整地施加在所述衬底上。在一个实施例中，所述银组分可以是具有不同粒径或不同颗粒形状的两种或多种银组分的混合物。
44.通过采用激光衍射散射法测量粒径分布来获得粒径，并且可以通过d50来规定粒径，d50是指累计粒径分布达到50％的点(或超过50％的粒径)。可以通过市售设备测量粒径分布，例如microtrac型号x-100。
45.用于形成所述指形电极的导电浆料基本上不含除银组分之外的其它导电金属。本文中的“基本上不含”是指含量在一个实施例中小于1wt％，在另一个实施例中小于0.5wt％，在又一个实施例中小于0.1wt％并且在再一个实施例中是难以发现的。导电金属的定义中不包括下文描述的玻璃粘合剂，因为玻璃粘合剂通常由具有很小或没有导电性的无机氧化物组成。
46.在一个实施例中，用于形成所述指形电极的导电浆料不包含从由镍(ni)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)、钯(pd)、铝(al)，及其任意混合物所构成的组中选择的任何金属元素。
47.在另一个实施例中，除银组分外，用于所述指形电极的导电浆料不包含在293开尔文下具有1.00
×
107西门子(s)/m或更高电导率的任何导电成分。例如，这些导电金属包括：铁(fe；1.00
×
107s/m)、铝(al；3.64
×
107s/m)、镍(ni；1.45
×
107s/m)、铜(cu；5.81
×
107s/m)、金(au；4.17
×
107s/m)、钼(mo；2.10
×
107s/m)、镁(mg；2.30
×
107s/m)、钨(w；1.82
×
107s/m)、钴(co；1.46
×
107s/m)和锌(zn；1.64
×
107s/m)。
48.(ii)玻璃粘合剂
49.玻璃粘合剂，当混合进浆料时通常称为玻璃料，有助于在随后的烧结过程中穿过所述钝化层以形成电接触。玻璃粘合剂还有助于将电极与硅衬底相结合。玻璃粘合剂包含无机氧化物。玻璃粘合剂在一个实施例中由90wt％或更多的无机氧化物组成，在另一个实施例中为95wt％或更多的无机氧化物，在另一个实施例中为98wt％或更多的无机氧化物，在又一个实施例中为100wt％的无机氧化物。在一个实施例中，玻璃粘合剂还可以促进导电粉末的熔结。
50.基于所述导电浆料的总重量计算，玻璃粘合剂的含量在一个实施例中为0.6wt％至7wt％。基于所述导电浆料的总重量计算，该含量在另一个实施例中为0.8wt％至6wt％，在又一个实施例中为1wt％至5wt％。添加如此高的含量的玻璃粘合剂可以提高所述太阳能电池的电性能。
51.玻璃粘合剂的组合物不限于特定的组合物。例如，可以使用无铅玻璃或含铅玻璃。
52.在一个实施例中，玻璃粘合剂包括含铅玻璃料，该含铅玻璃料含有氧化铅以及从由氧化碲(teo2)和氧化铋(bi2o3)所构成的组中选择的一种或多种氧化物。基于玻璃粘合剂的总重量计算，氧化铅(pbo)在一个实施例中为17wt％至47wt％，在另一个实施例中为22wt％至42wt％，在又一个实施例中为25wt％至39wt％。
53.基于玻璃粘合剂的总重量计算，氧化碲(teo2)在一个实施例中为17wt％至47wt％，在另一个实施例中为22wt％至42wt％，在又一个实施例中为25wt％至39wt％。
54.基于玻璃粘合剂的总重量计算，氧化铋(bi2o3)在一个实施例中为8wt％至24wt％，在另一个实施例中为11wt％至25wt％，在又一个实施例中为13wt％至23wt％。
55.在另一个实施例中，玻璃粘合剂进一步包含从由sio2、li2o、na2o、b2o3、wo3、cao、al2o3、zno、mgo、tio2、zro2、bao、mgo、k2o、cuo、ago及其任意混合物所构成的组中选择的无机氧化物。
56.可以通过本领域熟知的方法制备玻璃粘合剂。例如，可以通过以下来制备玻璃粘合剂或玻璃料：对氧化物、氢氧化物、碳酸盐等原料进行混合和熔融，利用淬火来制成玻璃屑，然后进行机械粉碎(湿磨或干磨)。此后，在需要时分级至所需的粒度。
57.(iii)有机载体
58.所述导电浆料包括有机载体，其包括有机粘合剂和溶剂。
59.在一个实施例中，所述有机粘合剂可以包括乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、foralyn
tm
(氢化松香的季戊四醇酯)、达马胶、木松香、酚醛树脂、丙烯酸树脂、低级醇的聚甲基丙烯酸酯或其混合物。
60.在一个实施例中，溶剂可以包含萜烯(例如α-萜品醇或β-萜品醇或其混合物)，texanol
tm
(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)、煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基carbitol
tm
、丁基carbitol
tm
乙酸盐、己二醇、乙二醇单乙酸单丁醚、二甘醇单丁醚、二甘醇单丁醚乙酸酯、二甘醇二丁酯、双(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基)己二酸酯、二元酯(例如invista生产的产的和)、环氧妥尔酸辛酯、异十四烷醇和石脑油，或其混合物。
61.基于所述导电浆料的总重量计算，有机载体的含量在一个实施例中为3wt％至23wt％，在另一个实施例中为5wt％至20wt％，在又一个实施例中为7wt％至18wt％。
62.可以在烧结步骤中烧尽有机介质，因此制成的电极理论上不含有机残留物。然而，由此得到的电极可能留存一定量的残留物，只要该残留物不降低电极的电性能即可。
63.(iv)添加剂
64.可根据需要在导电浆料中添加增稠剂、稳定剂、分散剂、粘度调节剂和表面活性剂等任一添加剂。所述添加剂的量取决于所得的导电浆料的所需特性，并且可以由业内人士选择。所述导电浆料中可以添加多种添加剂。
65.尽管上文描述了用于形成所述指形电极的所述导电浆料的成分，但是所述导电浆料可以含有杂质，该杂质来自于原材料，或者来自于在制造过程中受到的污染。然而，只要杂质的存在不会显著改变所述导电浆料的预期特性，就可以允许(定义为良性)。即使所述导电浆料包括良性杂质，采用所述导电浆料制造而成的指形电极也可以取得本文所描述的足够的电性能。
66.(v)粘度和固体含量
67.所述导电浆料的粘度在一个实施例中为100pa
·
s至600pa
·
s，在另一个实施例中为150pa
·
s至500pa
·
s，在又一个实施例中为200pa
·
s至400pa
·
s。通常发现上述粘度能提供极好的印刷性。
68.在本发明中，通过使用具有#14型锭子和sc4-14/6r实用杯的brookfield hbt粘度计在25℃、10rpm下进行测量，所获得的值即所述导电浆料的粘度。
69.所述导电浆料中无机固体的含量按照无机固体相对于导电浆料总重量的百分比(wt％)来计算。所述无机固体通常由导电金属/合金粉末和玻璃料组成。基于所述导电浆料的总重量计算，所述无机固体含量在一个实施例中为68.5wt％至96.7wt％，在另一个实施例中为85wt％至94wt％。
70.(母线导电浆料)
71.形成所述母线电极的母线导电浆料含有银组分；(b)第二金属，(c)玻璃粘合剂；和(d)有机载体。
72.(i)银组分
73.所述银组分使浆料能够传输电流。所述银组分在空气中烧结后可以发生熔结但是不会形成氧化物，从而提供高导电性的块状材料。所述银组分可以包括片状或球形的粉末，或两者均有。
74.在一个实施例中，所述银组分基本上是银粉。基于所述银粉的总含量计算，所述银粉在一个实施例中含有90％或更多的银元素，在另一个实施例中为95％或更多，在又一个实施例中为99％或更多。
75.在一个实施例中，所述银组分为含银合金。基于所述含银合金的总含量计算，所述含银合金在一个实施例中含有50％或更多的银元素，在另一个实施例中含有70％或更多，在又一个实施例中含有90％或更多。在一个实施例中，所述含银合金为银-铜合金、银-金合金、银-铂合金、银-铜-金合金或银-铜-锗合金。
76.在一个实施例中，所述银组分为镀银粉末，例如银-铜核-壳颗粒。基于所述镀银粉末的总含量计算，所述镀银粉末在一个实施例中含有50％或更多的银元素，在另一个实施例中含有70％或更多，并且在又一个实施例中含有90％或更多。
77.可以一起使用银粉、含银合金和镀银粉末中的两种或两种以上。
78.基于所述导电浆料的总重量计算，所述银组分在一个实施例中为68至88重量百分比(wt％)，在另一个实施例中为72wt％至87wt％，在又一个实施例中为77wt％至85wt％。在所述导电浆料中具有上述含量的银组分可以为所述母线电极保持足够的导电性。
79.所述银组分的粒径在一个实施例中为0.1μm至10μm，在另一个实施例中为0.5μm至7μm，在又一个实施例中为1μm至4μm。具有上述粒径的所述银组分可以充分地分散在有机粘合剂和溶剂中，并平整地施加在所述衬底上。在一个实施例中，所述银组分可以是具有不同粒径或不同颗粒形状的两种或多种银组分的混合物。
80.通过采用激光衍射散射法测量粒径分布来获得粒径，并且可以通过d50来规定粒径，d50是指累计粒径分布达到50％的点(或超过50％的粒径)。可以通过市售设备测量粒径分布，例如microtrac型号x-100。
81.(ii)第二金属
82.由于使用了第二金属，所述母线电极能够通过减少昂贵的贵金属的需求量而以较
低成本制造本发明的太阳能电池，同时保持电池性能。所述第二金属从镍、铜、镍铜合金及其混合物所构成的组中进行选择。所述第二金属组分可以包括形状为片状或球形的粉末，或两者均有。
83.在一个实施例中，所述第二金属粉末基本上是镍粉。基于所述第二金属粉末的总含量计算，所述第二金属粉末在一个实施例中含有90％或更多的镍元素，在另一个实施例中为95％或更多，并且在又一个实施例中为99％或更多。
84.在一个实施例中，所述第二金属粉末基本上是铜粉。基于所述第二金属粉末的总含量计算，所述第二金属粉末在一个是实施例中含有90％或更多的铜元素，在另一个实施例中为95％或更多，在又一个实施例中为99％或更多。
85.在一个实施例中，所述第二金属粉末是含镍合金或含铜合金。基于含镍合金的总含量计算，含镍合金在一个实施例中含有50％或更多的镍元素，在另一个实施例中含有70％或更多，在又一个实施例中含有90％或更多。基于含铜合金的总含量计算，含铜合金在一个实施例中含有50％或更多的铜元素，在另一个实施例中为70％或更多，在又一个实施例中为90％或更多。
86.在一个实施例中，所述第二金属粉末是镀镍粉末或镀铜粉末。基于镀镍粉末的总含量计算，镀镍粉末在一个实施例中含有50％或更多的镍元素，在另一个实施例中为70％或更多，在又一个实施例中为90％或更多。基于镀铜粉末的总含量计算，镀铜粉末在一个实施例中含有50％或更多的铜元素，在另一个实施例中为70％或更多，在又一个实施例中为90％或更多。
87.可以一起使用两种或两种以上的第二金属粉末。
88.基于所述导电浆料的总重量计算，所述第二金属粉末在一个实施例中为1wt％至30wt％，在另一个实施例中为5wt％至20wt％，在又一个实施例中为7wt％至15wt％。在所述导电浆料中具有上述含量的第二金属粉末可以为太阳能电池应用保持足够的导电性，同时有助于提高所制造的太阳能电池的竞争力。
89.所述第二金属粉末的粒径在一个实施例中为0.1μm至10μm，在另一个实施例中为0.5μm至7μm，在又一个实施例中为1μm至4μm。具有上述粒径的所述第二金属粉末可以充分地分散在有机粘合剂和溶剂中，并平整地施加在所述衬底上。在一个实施例中，所述第二金属粉末可以是具有不同粒径或不同颗粒形状的两种或多种第二金属的混合物。
90.通过sem图像对25个至30个颗粒进行分析来获得粒径测量值。可以通过测量25个至35个初级颗粒的直径并在4000
×
放大倍数的sem图像中取数量平均值来计算平均粒径。可以通过市售设备来获得sem图像，例如hitachi sem型号3500。
91.(iii)玻璃粘合剂
92.玻璃粘合剂在混合入浆料时通常称为玻璃料，其有助于在随后的烧结过程中穿过所述钝化层以形成电接触。玻璃粘合剂有助于将电极与硅衬底相结合。玻璃粘合剂包含无机氧化物。玻璃粘合剂在一个实施例中由90wt％或更多的无机氧化物组成，在另一个实施例中为95wt％或更多的无机氧化物，在另一个实施例中为98wt％或更多的无机氧化物，在又一个实施例中为100wt％的无机氧化物。在一个实施例中，玻璃粘合剂还可以促进导电粉末的熔结。
93.在一个实施例中，基于所述导电浆料的总重量计算，玻璃粘合剂的含量为0.1wt％
至3.3wt％。由于实现了所述指形电极与所述硅衬底的充分电连接，因此可以减少所述母线电极中玻璃粘合剂的含量。基于所述导电浆料的总重量计算，该含量在另一个实施例中为0.15wt％至2.2wt％，在又一个实施例中为0.2％至1.2wt％。
94.玻璃粘合剂的组合物不限于特定的组合物。例如，可以使用无铅玻璃或含铅玻璃。
95.在一个实施例中，玻璃粘合剂包括含铅玻璃料，该含铅玻璃料含有氧化铅以及从由氧化(sio2)和氧化硼(b2o3)所构成的组中选择的一种或多种氧化物。
96.基于玻璃粘合剂的总重量计算，氧化铅(pbo)在一个实施例中为30wt％至80wt％，在另一个实施例中为37wt％至73wt％，在又一个实施例中为45wt％至68wt％。
97.基于玻璃粘合剂的总重量计算，氧化硅(sio2)在一个实施例中为5wt％至25wt％，在另一个实施例中为8wt％至20wt％，在又一个实施例中为10wt％至18wt％。
98.基于玻璃粘合剂的总重量计算，氧化硼(b2o3)在一个实施例中为2wt％至15wt％，在另一个实施例中为3wt％至12wt％，在又一个实施例中为5wt％至10wt％。
99.在另一个实施例中，玻璃粘合剂进一步包含从由teo2、li2o、na2o、bi2o3、wo3、cao、al2o3、zno、mgo、tio2、zro2、bao、mgo、k2o、cuo、ago及其任意混合物所构成的组中选择的无机氧化物。
100.可以通过本领域熟知的方法制备玻璃粘合剂。例如，可以通过以下来制备玻璃粘合剂或玻璃料：对氧化物、氢氧化物、碳酸盐等原料进行混合和熔融，利用淬火来制成玻璃屑，然后进行机械粉碎(湿磨或干磨)。此后，在需要时分级至所需的粒度。
101.(iv)有机载体
102.所述导电浆料包括有机载体，其包括有机粘合剂和溶剂。
103.在一个实施例中，所述有机粘合剂可以包括乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、foralyn
tm
(氢化松香的季戊四醇酯)、达马胶、木松香、酚醛树脂、丙烯酸树脂、低级醇的聚甲基丙烯酸酯或其混合物。
104.在一个实施例中，溶剂可以包含萜烯(例如α-萜品醇或β-萜品醇或其混合物)，texanol
tm
(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)、煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基carbitol
tm
、丁基carbitol
tm
乙酸盐、己二醇、乙二醇单乙酸单丁醚、二甘醇单丁醚、二甘醇单丁醚乙酸酯、二甘醇二丁酯、双(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基)己二酸酯、二元酯(例如invista生产的产的和)、环氧妥尔酸辛酯、异十四烷醇和石脑油，或其混合物。
105.基于所述导电浆料的总重量计算，有机载体的含量在一个实施例中为3wt％至23wt％，在另一个实施例中为5wt％至20wt％，在又一个实施例中为7wt％至18wt％。
106.可以在烧结步骤中烧尽有机介质，因此制成的电极理论上不含有机残留物。然而，由此得到的电极可能留存一定量的残留物，只要该残留物不降低电极的电性能即可。
107.(v)添加剂
108.可根据需要在导电浆料中添加增稠剂、稳定剂、分散剂、粘度调节剂和表面活性剂等各种添加剂。所述添加剂的量取决于所得的导电浆料的所需特性，并且可以由业内人士选择。所述导电浆料中可以添加多种添加剂。
109.尽管上文描述了用于形成所述指形电极的所述导电浆料的成分，但是所述导电浆料可以含有杂质，该杂质来自于原材料，或者来自于在制造过程中受到的污染。然而，只要
杂质的存在不会显著改变所述导电浆料的预期特性，就可以允许(定义为良性)。即使所述导电浆料包括良性杂质，采用所述导电浆料制造而成的指形电极也可以取得本文所描述的足够的电性能。
110.(vi)粘度和固体含量
111.所述导电浆料的粘度在一个实施例中为100pa
·
s至600pa
·
s，在另一个实施例中为150pa
·
s至500pa
·
s，在又一个实施例中为200pa
·
s至400pa
·
s。通常发现上述粘度提供极好的印刷性。
112.所述导电浆料的无机固体的含量按照无机固体相对于导电浆料总重量的百分比(wt％)来计算。所述无机固体通常由导电金属/合金粉末和玻璃料组成。基于所述导电浆料的总重量计算，所述无机固体含量在一个实施例中为68.5wt％至96.7wt％，在另一个实施例中为85wt％至94wt％。
113.实施例
114.本发明通过但不限于以下实施例进行说明。实施例中的“份”是指重量份。
115.实施例1
116.1.母线浆料的制备
117.一种有机载体，所述有机载体由丁基carbitol
tm
乙酸盐、dbe-3、texanol
tm
、乙基纤维素、foralyn和添加剂组成，将所述有机载体与粘度调节剂混合15分钟。为了能够均匀分散，将0.6份的玻璃料分散在17.4份的有机载体中并混合15分钟。玻璃料为pbo-sio
2-b2o3型。然后，逐渐添加8.2份镍(ni)粉，随后逐渐添加73.8份银粉。通过sem图像分析测量得到ni粉的粒径(数均)为4μm。镍粉的形状是粗糙的立方体。通过激光衍射散射法测量得到ag粉是具有1.2μm粒径(d50)的球形粉末。混合物在压力从0psi逐渐增加到400psi的情况下反复通过3辊轧机。各辊的间隙调整为1mil。
118.最后，混合额外的有机介质或稀释剂以调整浆料的粘度。采用brookfield hbt粘度计和#14型锭子和sc4-14/6r型实用杯在10rpm和25℃下测量的粘度为300pa
·
s。
119.2.太阳能电池的制造
120.由baccini打印机(由applied materials制造)进行印刷工作。将上述获得的母线浆料和市售的指形浆料(dupont pv22a)按所需母线和指形图案依次丝网印刷到晶片上。指形浆料pv22a是银浆料，不含其它导电组分。晶片是从英业达太阳能公司(lnventec solar energy corporation)获得的p型单晶perc(钝化发射极背面电池，passivated emitter rear cell)电池。母线丝网为400目，线径为18μm，乳液厚度为10μm(由murakami筛网制造)。指形丝网为440目，线径为13μm，乳液厚度为12μm(由murakami丝网制造)。
121.印刷的浆料在带式炉中在200℃下干燥30秒，然后在ir加热型带式炉(cf-7210b，despatch工业)中在895℃的设定峰值温度下进行烧结，来制成指形电极和母线电极。设定炉温895℃与所述硅衬底的上表面的测量温度728℃相对应。从炉入口到出口的烧结时间为72秒。烧结分布曲线的升温斜率为在7秒内从400℃升高到600℃，并且超过600℃的阶段维持4.7秒。使用k型热电偶测量所述硅衬底的上表面的温度，并使用环境数据记录器(furnacesystem，dp9064a型，datapaq ltd.)记录该温度。炉的传送带速度为660cpm。
122.3.测试步骤
123.3-1.电池i-v特性
124.将采用商业iv测试仪(berger公司)来测试所制造的太阳能电池的效率。iv测试仪中的氙弧灯以在空气质量值为1.5时已知的强度和光谱来模拟阳光，以照射n基底太阳能电池的p型发射极侧。测试仪采用“四点探针法”在负载电阻的设定值约为400的条件下来测量电流(i)和电压(v)，以确定电池的i-v曲线。母线形成于电池的正面，并与iv测试仪的多个探针相连，从而使电信号通过探针传输到数据处理计算机，以获得太阳能电池的i-v特性，其包括短路电流、开路电压、填充因数(fill-factor ff)、串联电阻和电池效率。
125.3-2.剥离力
126.使用952-s助焊剂(kester)在180℃下将铜带焊接到测试用太阳能电池的母线上，然后进行180度剥离粘合力测试。测试至少三个样品以计算平均剥离力。
127.实施例2
128.以与实施例1中相同的方式来制造太阳能电池，不同之处在于使用的镍(ni)粉具有2.5μm的粒径(数均)而不是4μm。ni粉的形状粗糙不规则。根据实施例1采用的步骤测试太阳能电池的iv特性和剥离力。
129.实施例3
130.以与实施例1中相同的方式来制造太阳能电池，不同之处在于使用具有2μm的粒径(数均)的铜(cu)粉而不是镍粉。cu粉的形状为光滑的球形。根据实施例1采用的步骤测试太阳能电池的iv特性和剥离力。
131.对比例1
132.以与实施例1中相同的方式来制造太阳能电池，不同之处在于未使用第二金属。根据实施例1采用的步骤测试太阳能电池的iv特性和剥离力。
133.对比例2
134.以与实施例1中相同的方式来制造太阳能电池，不同之处在于使用具有3μm的粒径(数均)的氧化铝(al2o3)粉而不是镍粉。al2o3粉的形状为光滑的球形。根据实施例1采用的步骤测试太阳能电池的iv特性和剥离力。
135.对比例3
136.以与实施例1中相同的方式来制造太阳能电池，不同之处在于使用具有5μm的粒径(数均)的氧化铝(al2o3)粉而不是镍粉。al2o3粉的形状为光滑的球形。根据实施例1采用的步骤测试太阳能电池的iv特性和剥离力。
137.对比例4
138.以与实施例1中相同的方式来制造太阳能电池，不同之处在于使用具有1.5μm的粒径(数均)的铝(al)粉。al粉的形状为光滑的球形。根据实施例1采用的步骤测试太阳能电池的iv特性和剥离力。
139.下表1显示了实施例和对比例的测试结果。实施例1、实施例2和实施例3的效率与不含第二金属的对比例1相当。用ni或cu粉代替10wt％的ag(例如，对比例1中82wt％的ag中8.2wt％的ag)，效率和剥离力的损失最小，而贵金属ag的使用量显著减少。对比例2和对比例3中的每一个都由于ff下降而导致效率有了显著损失。在对比例4中，因为iv特性值太低而不能测量，并且因为条带不贴附在电极上而不能测量剥离力。
140.