鋁-硼太陽能電池接觸層的製作方法

2023-04-25 13:27:21

專利名稱：：鋁-硼太陽能電池接觸層的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種由導電性鋁顆粒、含硼源、無機添加劑和分散在有機體系中的玻璃料製成的鋁-硼導體配方。該配方主要用絲網印刷，並且適合用於光伏器件的製造。這些配方還可以通過其他手段例如噴塗、熱熔印刷、噴墨印刷、壓印以及利用合適的有機物改性的帶層壓技術。技術背景太陽能電池通常由半導體材料例如矽(Si)製成，它將太陽能轉化成有用的電能。太陽能電池接觸層通常由薄的矽片製成，其中所必須的PN結通過將來源於合適磷源的磷(P)分散到P型Si晶片中來形成。在太陽光入射的矽片側面上通常塗覆有抗反射塗層(ARC)，以減少太陽光的反射損失。這種ARC增加了太陽能電池的效率。被稱為前接觸層(frontcontact)的二維電極格柵圖形連接到矽的N側，而主要為鋁(Al)構成的塗層連接到矽的P側(後接觸層(backcontact))。進一步地，被稱為銀背面接觸層(rearcontact)的接觸層由銀或者銀-鋁膏製造，被印刷且燒成在矽的N側上，以使在太陽能電池組中的每個電池電連接的調節片能夠焊接。這些接觸層都是從PN結到外部負載的電出口。用於太陽能電池的傳統膏包含鉛玻璃料。在太陽能電池膏的玻璃組分中，PbO的存具有如下有利的效果(a)降低膏組合物的燒成溫度；(b)有利於與矽基底的相互作用，並且在燒成時，有助於與矽形成低電阻的接觸層。出於這些和其它原因，PbO是許多傳統太陽能電池膏組合物中的非常重要的組分。然而，出於對環境的考慮，在膏組合物中PbO(以及CdO)的使用是儘可能避免。因此，光伏產業中需要無鉛無鎘的膏組合物，其在太陽能電池的接觸層膏中使用無鉛和無鎘玻璃提供所希望的性能。目前，典型的太陽能電池矽片的厚度是200300微米，並且發展趨勢是向更薄的矽片方向發展。因為矽片的成本為電池製造成本的約60%，所以該產業正尋求甚至更薄的矽片，厚度達到150微米。當矽片厚度降低時，由於燒結應力導致電池彎曲的趨勢增加，所述燒結應力是由於Al熱膨脹係數TCE(232x1Of@20300'c)和Si熱膨脹係數TCE(26xl(T7/'c@20~300'c)(TCE)之間的巨大差異而產生的。導致不完全形成背表面場(BSF)層，並且為了達到相同的效果而需要更高的燒成溫度。化學(酸)蝕刻已經被用於去除在燒成鋁膏之後所形成的Al-Si合金，這只是在製造工藝中導致額外成本的另一個步驟。另一種方法是採用添加劑以減少Al層和矽片之間的熱膨脹失配。然而，缺點是背面鈍化質量的降低以及伴隨的太陽能電池性能的降低。通過將矽片的一部分背面用鋁覆蓋，這種部分覆蓋被應用於背表面場以抵消導致電池性能降低的彎曲。最後，另一種減少或消除彎曲的傳統方法是將製成的太陽能電池在燒成之後於幾秒鐘之內從室溫降到-50。C。利用Al-Si膏基體的塑性變形，極大地消除彎曲，但這也意味著額外的工藝步驟，並且存在由於熱應力而破損的高風險。因此，光伏產業中需要一種太陽能電池接觸層中的低彎曲、高性能的鋁背表面場，一種製備接觸層的方法以及形成所述BSF的鋁膏。
發明內容本發明提供了一種鋁-硼膏，其用於塗覆到具有p+和n+層的矽太陽能電池上，從而形成背表面場(BSF)和發射體。通過燒成所述膏而形成的硼摻雜的鋁接觸層消除了超薄矽片的彎曲或者使超薄矽片的彎曲最小化，從而改善了由此製備的太陽能電池的可靠性和電性能(當測試低串聯電阻(Rs)和高並耳關電阻(Rsh)、高效率(T!)、高填充係數(FF)時)以及減少了破損。總體來說，本發明包括一種包含接觸層的太陽能電池。所述接觸層由混合物製成，該混合物在燒成之前包含至少一種鋁源、至少一種硼源以及約0.1~約10wt。/。的玻璃組分。鋁的含量為所述混合物的約50wtQ/。約85wt%,硼的含量為所述混合物的約0.05wt%~約20wt%。本發明的另一實施方式是包含矽片、鋁和硼的太陽能電池，其中，在矽片中約0~約5;敞米深度處(Al+B)的組合濃度為大約每立方釐米(cm3)1018~1020個原子。本發明的組合物和方法通過如下方式克服現有技術的缺點，即通過合適配置的鋁-硼膏使得後接觸層(BSF)部分(通常是矽)與Al之間的相互作用、結合、接觸層形成最優化。含有鋁、硼和玻璃組分的導電膏被印刷在矽基底上，並且燒成以使玻璃熔合、燒結金屬，以及使鋁摻雜進入矽片達到幾個微米的厚度。在燒成過程中，對於後接觸層，形成了被Al-Si共晶層覆蓋的p+層，反過來其被包含硼的鋁層所覆蓋。本發明的前述和其他特徵將在下文更全面地進行描述，並且在權利要求中特別指出，以下說明書詳細闡述了本發明的一些示例性實施方式，但是，這些圖1是顯示在根據本發明的太陽能電池接觸層中鋁和硼的組合濃度作為進入矽片的深度的函數關係圖。具體實施方式廣泛地，本發明提供了一種包含接觸層的太陽能電池。所述接觸層由混合物製成，其中該混合物在燒成之前包括至少一種鋁源、至少一種硼源以及約0.1~約10wt。/。的玻璃組分。鋁的含量為所述混合物的約50wt%~約85wt%，並且硼的含量為所述混合物的約0.05~約20wt%。本發明的另一實施方式是包含矽片、鋁和硼的太陽能電池，其中，在矽片中約0~約54錄深度處(Al+B)的組合濃度為大約每立方釐米(cm3)1018102個原子。本發明的另一實施方式是包含矽片、鋁和硼的太陽能電池，其中，在矽片中約0~約5微米深度處(Al+B)的組合濃度為大約每立方釐米(cm3)1018~102個原子。鋁後接觸層與Si和Ag/Al背面接觸層二者連接。在後接觸層中，金屬組分優選包含鋁和硼，玻璃組分可以是幾種類型中之一。當應用於太陽能電池後接觸層時，鉍基玻璃和鹼性矽酸鈦玻璃每個都相對於現有技術具有某些優點。廣泛地，含鋁和玻璃料的厚膜膏被用於製造矽基太陽能電池的後接觸層，從而將通過曝光所產生的電流傳導至外部負載。雖然所述膏通常通過絲網印刷來塗覆，但是可以釆用諸如擠出、壓印、噴墨印刷以及熱熔印刷。進一步地，利用合適的有機物改性，本發明的混合物可以通過帶層壓技術(tapelaminationtechnique)來塗覆。具有絲網印刷的前接觸層的太陽能電池在相對較低的溫度(550°C-850。C矽片溫度，設定的爐溫為650。C1000。C)下燒成，以在鋁摻雜的矽片的P側和鋁基膏之間形成低電阻接觸層。此處也可設想用於製備太陽能電池的方法。含鋁和玻璃的後接觸層被用來在太陽能電池後側上形成低電阻歐姆^t妻觸層，這是由於Al摻雜的(P+)外延生長矽層的大面積熔化和再凝固，而其由於改善了背表面場而提高了太陽能電池性能。為了獲得最佳的性能，厚的P+再生長區域被認為是理想的。還認為的是，將金屬雜誌排斥出外延生長的P+層導致高的載流子壽命。以上兩個因素被認為增加了開i各電壓，更為重要的是，當體電阻率增加時，開路電壓僅略微下降。因此，由於在A1後接觸層上實質性外延再生長p+層的形成，改善了太陽能電池的性能。對於後接觸層，在燒成過程中，p+層通過液相外延生長在下面的矽上。這在(Al-Si)熔體的再固化過程中發生。在前接觸層的製備中，高鉍含量的無鉛無鎘玻璃允許低的燒成溫度，這是由於它們在相對低的溫度下具有優異的流動性。鹼性矽酸鈦玻璃是實現較低的燒成溫度的又一個途徑。儘管出於環境原因經常避免使用鉛玻璃，但是由於目前它們是獲得某些特性例如極低的熔點和潤溼性的玻璃的唯一途徑，有時候使用它們。相對高的矽含量、低鉍的無鉛無鎘玻璃為後接觸層提供了合適的性能，而與背後的Si沒有過多的相互作用。類似地，高鉍含量的無鉛無鎘玻璃允許在背後的Si上形成合適的無鉛銀背面接觸層，而其與Si和後接觸Al層具有最佳的相互作用。廣泛分析，本發明的膏包含鋁、硼和玻璃料。下面將詳細說明每個組分。膏玻璃。該膏包含約0.1~約10wt%，優選約0.2約5wtn/。的玻璃組分。該玻璃組分在燒成之前包含一種或多種玻璃組合物。每種玻璃組合物都包含氧化物玻璃料，在一個實施方式中，其包括Bi203、B203和Si02。在另一個實施方式中，該玻璃組合物包含石鹹金屬氧化物、1102和Si02。在第三個實施方式中，該玻璃組合物包含PbO。具體地，在本發明的不同實施方式中，用於後接觸層的玻璃組合物可以表1-3中找到。表中的詞條"20種三價氧化物"是指一種或多種以下元素的三價氧化物，所述元素選自由A1、Ga、In、Sc和Y以及原子序數為57~71的元素。在配製膏中，所述玻璃衝+的典型粒徑為約0.5約10微米，儘管正如在本
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中所熟知的可以使用其他的粒徑。參見表1-3，可以使用一種以上的玻璃組合物，還可以設想包含在相同表中的不同欄中的量的組合物。如果使用第二玻璃組合物，該玻璃組合物的比例將進行變化，從而控制膏與矽相互作用的程度，並且由此控制所獲得的太陽能電池性能，而且控制矽片的彎曲。舉例來說，在玻璃泮+組分內，第一和第二玻璃組合物可以以約1:2020:1的重量比，優選約1:55:1的重量比存在。該玻璃組分優選不含鉛或鉛的氧化物，也不含鎘或鎘的氧化物。然而，在某些實施方式中，PbO的特性是不可替代的，所述實施方式有利地包含PbO。表中例如"Li20+Na20+K20"詞條表示Li20、Na20和K20的總量落在特定的範圍內。表1.用於鉍基後接觸層玻璃的氧化物玻璃料成分(以摩爾百分數計)tableseeoriginaldocumentpage9表2.用於鹼性鈦矽酸鹽後接觸層玻璃的氧化物玻璃料成分(以摩爾百分數計)tableseeoriginaldocumentpage9表3.用於鉛基後接觸層玻璃的氧化物玻璃料成分(以摩爾百分數計)tableseeoriginaldocumentpage10在優選的實施方式中，所述玻璃組分包含約12約50摩爾。/。的Bi2O3;約25~約65摩爾％的Si02;約5~約15摩爾％的B203;約4~約26摩爾％的K20;Ti02,其中Ti02的含量不超過約10摩爾％;以及選自以下所組成的組的元素的氧化物Li、Na、K、Sb以及它們的組合，條件是所述氧化物的組合總量不超過所述組合物的約40摩爾％,更優選至少為所述組合物的約l摩爾%。在含有鹼金屬氧化物的優選實施方式中，所述玻璃組分含有約1約15摩爾％的Li20;約8約25摩爾°/。的Na20;約3約25摩爾％的K20;約8約22摩爾％的Ti02;約25約50摩爾°/。的Si02;約2約18摩爾％的V205;約0.25~約5摩爾％的P205，可以進一步包含氟化物，其含量不超過約20摩爾％。在另一優選的實施方式中，所述組合物包含一種或多種下列成分，只要下列氧化物的含量不超過所給出的量(以摩爾％計)Li20(l5%)、Na20(25%)、K20(25%)、Ti02(22%)、Si02(60%)、V205(18%)、(Sb2Os+V2Os+P205)(25%)以及F(150/。)。最優選的實施方式是上面所討論的無鉛無鎘玻璃。然而，如果需要其他元素都不能達到的特性，則所述玻璃組分可以包含一種或多種下列成分，只要下列氧化物的含量不超過所給出的量(以摩爾％計)PbO(65%)、SiO2(30%)、B203(30°/。)、ZnO(25%)以及選自以下所組成的組的元素的三價氧化物Al、Ga、In、Sc、Y、La(25%)以及(Ti02+Zr02)(5%),條件是(B203+Si02).的總量不超過45%。含鉛的玻璃組分可以進一步包含約0.1約8摩爾％的A1203。金屬組分。在太陽能電池接觸層中，金屬都必須是導電的。在後接觸層中，金屬組分包含鋁。鋁金屬組分可以以任何合適的形式，包括鋁金屬粉、鋁合金、鋁鹽、有機金屬鋁、鋁的氧化物以及含鋁的玻璃。膏中所使用的鋁顆粒可以是球形的、薄片狀的，或者以膠體懸浮液提供，也可以使用前述的組合。在配製膏中，金屬粉末的典型粒徑為約0.1~約40微米，優選小於10微米。例如，所述膏可以包含約80約99wt。/。的球形鋁顆粒，或者可選擇地約75~約90wt。/。的鋁顆粒以及約1約10wt。/。的鋁薄片。可選擇地，所述膏包含約75~約90wt%的鋁薄片和約1~約10wt。/。的膠體鋁，或者約60~約95wt。/。的鋁粉末或鋁薄片和約0.1約20wt。/。的膠體鋁。鋁顆粒的合適商業化實例可以從美國鋁業公司(Alcoa,Inc.,Pittsburgh,PA);美國Ampal公司(AmpalInc.,Flemington,NJ);以及德國ECKA公司(ECKAGranulateGmbh&Co.,R3rth，德國)獲得。可以使用鋁的合金，其包括含有鋁和選自以下所組成的組的金屬硼、矽、鎵、銦、銻以及鎂。在一種實施方式中，所述合金糹是供有鋁和硼，即以鋁-硼合金的形式，其包含約60~約99.9wt。/。的鋁和約0.1~約40wt。/。的硼。在一種優選的實施方式中，可以使用含有0.2wt。/。的B的鋁-硼合金至最高達所述膏混合物的98wt。/。，以提供鋁和硼給所述混合物。在另一優選的實施方式中，一種或多種合金A1-Si、Al-Mg、Al-Ga、Al-In、Al-Sb、Al-Sn和Al-Zn可以構成最高達所述混合物的約50wt%。硼源可以是硼金屬粉、硼合金、硼鹽、硼酸、有才幾金屬硼、硼的氧化物以及含硼的玻璃。可以使用前述幾種的組合。具體地，所述硼源可以是硼酸鈉、硼酸4丐、硼酸鉀、硼酸鎂、含B203的玻璃以及它們的組合。在優選的實施方式中，可以使用有機金屬硼溶液來提供硼，其中所述硼不超過所述膏混合物的5wt%。本文的Al-B膏可以用於形成幾微米厚的p+背表面場層BSF，其具有約1019約10加個原子/cr^的活性峰值摻雜濃度；也就是說，比由傳統的A1膏可獲得的濃度(例如在10s個原子/cm3)高一或兩個數量級。這種新型的Al-B膏利用了硼在矽中的高固溶度，並且用來增加Al在Si中的溶解。因此，Al-B膏使得沉積更厚的用於背表面場BSF形成的膏層、減少彎曲以及利用鋁的吸氣性能(getteringproperty)以改善太陽能電池中的少數載流子壽命而沒有喪失Al-Si層的優異歐姆接觸性能成為可能。圖1顯示了在Al-B合金化處理後利用擴展電阻測量法(spreadingresistancemeasurement)所測量的矽中的p+載流子濃度。擴展電阻數據顯示出由於Al-B合金化處理而導致的粗糙度所引起的p+載流子濃度的變化。有機載體。本文的膏包括載體(vehicle)或負載(carrier)，其通常是樹月旨溶於溶劑中的溶液，經常是含有樹脂和觸變劑的溶劑溶液。所述膏的有機部分包含(a)至少約80wt。/。的有機溶劑；(b)最高約15wt。/。的熱塑性樹脂；(c)最高約4wt。/。的觸變劑；以及(d)最高約2wt。/。的潤溼劑。還可以設想使用超過一種的溶劑、樹脂、觸變劑和/或潤溼劑。雖然固體物部分與有機部分的各種重量比是可能的，一種實施方式包括固體物部分與有機物部分的重量比為約20:1~約1:20，優選為約15:1約1:15，更優選為約10:1~約1:10。乙基纖維素是通常使用的樹脂。然而，也可以使用諸如乙基羥乙基纖維素、木松香、乙基纖維素和酚醛樹脂的混合物、低級醇的聚曱基丙烯酸酯和乙二醇單醋酸酯的單丁基醚的樹脂。具有約130。C約350。C沸點(1個大氣壓)的溶劑都是合適的。廣泛^使用的溶劑包括萜烯例如a-闢品醇或(3-萜品醇，或者更高沸點的醇例如Dowanol(二甘醇單乙醚)，或者它們與下列其他溶劑的混合物例如丁基卡必醇(butylCarbitol)(二甘醇單丁醚)、二丁基卡必醇(dibutylCarbitol)(二甘醇二丁醚)、丁基卡必醇乙酸酯(butylCarbitolacetate)(二甘醇單丁醚乙酸酯、己二醇、伊斯曼醇(Texanol)(2，2,4-三曱基-1.3-戊二醇單異丁酸酯)以及其他的醇酯、煤油和鄰苯二曱酸二丁酯。所述載體可以包含有機金屬化合物(例如基於鋁或硼的那些)以改性接觸層。N-Diffuso產是一種穩定的液體配製品，其含有擴散係數與單質磷相似的n-型擴散劑。可以配製這括其他的分散劑、表面活性劑、流變改性劑，這些在厚膜膏配方中經常^f吏用。這些產品的商業化例子包括以如下的商標銷售的那些Teanol(伊斯曼化學公司(EastmanChemicalCompany,金斯波特，田納西州))；Dowanol和Carbitol(陶氏化學公司，DowChemicalCompany,米德蘭，密西根州)；Triton(美國陶氏化學公司聯碳分公司，UnionCarbideDivisionofDowChemicalCompany,米德蘭，密西根州)；Thixatrol(美國海名斯公司，海次鎮，新澤西州)；以及Diffbso產(TranseneCo.,Inc"丹佛，麻薩諸塞州)。最常用的有機觸變劑是氫化蓖麻油以及它們的衍生物。觸變劑並不總是必須的，因為在這點上與任何懸浮液中所固有的剪切變稀相關的溶液可以單獨適用的。進一步地，可以使用潤溼劑如脂肪酸酯，例如，N-牛油脂-1.3-二氨基丙烷二油酸脂；N-牛油脂三亞曱基二胺二醋酸鹽；N-椰油三亞曱基二胺；|3-二胺；N-油烯基三亞曱基二胺；N-牛油脂三亞曱基二胺；N-牛油脂三亞曱基二胺二油酸脂以及它們的組合。應當了解的是，前述的組成範圍是優選的，但並不打算限制這些範圍，本領域的普通技術人員將認識到這些範圍可以根據具體的應用、具體的組成以及用於加工和形成最終產品的條件來變化。其他添加劑。其它有機添加劑可以添加到所述膏中，基於在燒成之前所述膏的重量，添加量為約1~約30wt%，優選約2~約25wt%，更優選約5~約20wt%。可以添加其他的添加劑，例如粘土、矽土或碳粉或它們的組合，以控制鋁和硼與矽的反應。已經煅燒的普通粘土是合適的。可以添加低熔點金屬添加劑的微粒(即，不同於金屬氧化物的單質金屬添加劑)例如Pb、Bi、In、Ga、Sn和Zn以及它們中的每種金屬與至少一種其它金屬的合金，以在較低的燒成溫度下具有良好接觸或者擴大燒成溫度範圍。(a)玻璃的混合物、或(b)晶狀添加劑與玻璃的混合物或者(c)一種或多種晶狀添加劑的混合物可以被用來以所希望的組分範圍配製玻璃組分。目的是減少彎曲和改進太陽能電池的電性能。例如，第二相結晶物質例如Bi203、Sb203、ln203、Ga203、SnO、ZnO、Si02、Zr02、A1203、B203、V205、Ta205、各種鋁矽酸鹽、珪酸鉍、例如12Bi203'Si02、2Bi203'Si02、3Bi203'5Si02、Bi203.4Si02、6Bi203-Si02、Bi203.Si02、2Bi2033Si02;鈥酸鉍例如Bi203'2Ti02、2Bi203'3Ti02、2Bi203'41102和6Bi203.Ti02;各種釩酸鹽例如MgO'V205、SrOV205、CaO.V205、BaOV205、ZnO.V205、Na2017V205、K204V205、2Li20.5V205;以及釩酸鉍例如6Bi203'5V205、BiV04、2Bi203'3丫205和BiV309;鈦酸釩鉍例如6.5Bi203'2.5V205'Ti02;鈥酸鋅例如2ZnO'3Ti02;矽酸4爭例如ZnOSi02;矽酸鋯例如Zr(VSi02;以及它們之間的反應產物和它們之間的組合，都可以添加到玻璃組分中以接觸層的特性。然而，上面氧化物的總量必須落入此處公開的各種實施方式的特定範圍內。膏製備。根據本發明的膏可以方便地在行星式混合器中製得。所使用的載體的種類和量主要由最終所希望的配方粘度、膏的研磨粒度以及所希望的溼印刷厚度所決定，顆粒狀的無機固體物與所述載體一起混合，並且用合適的裝置例如行星式混合器來分散以形成懸浮液，從而獲得粘度在約100~約500kcps，優選約300~約400kcps範圍內的組合物，所述粘度在9.6秒"的剪切速率下於布氏粘度儀HBT(BrookfieldviscometerHBT，轉子14號)和在25。C下測量得到。膏的印刷與燒。製備太陽能後接觸層的本發明方法包括(1)將含有A1-B的膏塗敷在矽片的P-側，其上已經塗敷了背部銀後接觸層膏並且已經乾燥;(2)乾燥所述膏；(3)塗敷前接觸層銀膏；以及(4)共燒成前接觸層、銀後接觸層和A1-B後接觸層。印刷有銀後接觸層Ag膏、Al-B後接觸層膏和Ag前接觸層膏的太陽能電池在合適的溫度(例如約650-950。C的爐設定溫度，或者約550-850。C的矽片溫度)下燒成。在隨著矽片溫度上升到Al-Si低共熔溫度577。C的燒成過程中，後接觸層的Al和B將Si從基底上溶解，並且生成了液相的Al-B-Si層。這種Al-B-Si液相在進一步加熱至峰值溫度過程中繼續溶解基底Si。在冷卻期間，Si從Al-B-Si熔體中沉澱析出。這種沉澱析出的Si以外延層形式生長在下面的Si基底上，從而形成p+層。當冷卻的熔體溫度達到Al-Si的低共熔溫度時，剩餘的液體將以Al-Si低共熔層的形式冷卻下來。p+層祐:認為提供了背表面場(BSF),這反過來增加了太陽能電池的性能。在A1-B後接觸層中的玻璃同時與Al(和/或Al-B材料)和Si發生了最佳的相互作用，而沒有過度地影響有效的BSF層的形成。後接觸層製備的方法。根據本發明的太陽能電池後接觸層通過將本文以外的地方所公開的任何Al-B膏塗敷(例如通過絲網印刷)在預塗有銀後4^觸層膏的矽基底的P側上至所希望的溼厚度(例如約30~50微米)來製備，所述Al-B膏通過將鋁粉、含硼的材料與表1、2和3中的玻璃組合物進行混合來製備。前接觸層Ag膏然後被印刷在前側。與前接觸層的製備相同，後接觸層和銀後接觸層的製備如下。自動絲網印刷技術可以利用200-325目篩網來使用。印刷後的圖案然後在200。C或更低溫度下乾燥，優選在灼燒之前於約120。C下乾燥約5-15分鐘。本發明的乾燥印刷Al-B後接觸層膏可以與銀後接觸層和前接觸層銀膏在峰值溫度下和在大氣中的傳送帶爐中共燒成約1秒~約5分鐘。如果需要，可以使用氮氣或者其他惰性氣體，但這不是必須的。所述燒成通常按照下面的溫度制度來進行，該溫度制度允許有機物質在約300~約550。C下燒掉，設定爐溫峰值為約650。C約1000。C的一段時間，持續時間最短約1秒，但是如果在較低的溫度下燒成，則較長的燒成時間例如1、3或5分鐘也是可能的。例如，可以使用三區間燒成溫度制度，其傳送帶的速度為每分鐘約1~約4米(40-160英寸)。自然地，本發明還可"i殳想具有超過3個區間的燒成設置，包括有4、5、6或7個區間或更多，每個區間長度為約5約20英寸，其燒成溫度在650~IOO(TC。實施例下面實施例中所使用的多晶矽片的尺寸為243平方釐米，厚度為180微米。這些矽片在Si的N側被塗有氮化矽抗反射塗層。這些矽片的片電阻率為大約1歐姆-釐米。表4中給出了本發明的示例性玻璃。表4.玻璃組合物配方tableseeoriginaldocumentpage15表5中的示例性Al-B配方由以下物質來製備表4中的玻璃加上經常使用的2-5微米銀粉或薄片，4-10微米鋁(或者鋁-硼粉末)、膠態氧化矽(Cabosil)、有機硼和鈦溶液、Anti-Terra204、有機載體和伊斯曼醇(Texanol)。粘土為Nao.3(Mg，Li)3Si40，o(OH)2，它需要灼燒以去除水分，然後利用傳統的方式研碎(球磨)，然後在40wt。/。的煅燒後粘土、59wt。/。的萜品醇和1wt°/。的Anti-Terra204的比例下潤溼。Anti-Terra204是從德國BYK-ChemieGmbh公司購買的潤溼劑。膠態氧化矽(Cabosil)是煅燒的二氧化矽，可以從美國卡博特公司(Cabot公司，Billerica，馬裡蘭州)購得。硼酸三乙酉旨(boronethoxide)和正鈥酸四乙酯都可以乂人美國Sigma-Aldrich^>司(Sigma-Aldrich公司，達拉斯，德克薩斯州)購得。載體A是伊斯曼醇(Texanol)(85,3%)、乙基纖維素樹脂(9.5%)、Thixatrol-ST(3.3%)和TritonX-100(1.9%)的混合物。載體B是伊斯曼醇(Texanol)(88%)和Thixatrol-ST(12%)的混合物。表5.示例性Al-B膏配方tableseeoriginaldocumentpage16表5中的示示例性Al-B後接觸層膏被印刷在預塗有後側銀/鋁膏CN33-51(從美國費羅公司，克裡弗蘭，俄亥俄州購買)的矽太陽能電池上。上述兩種膏都是利用200目絲網來印刷的。在後接觸層膏乾燥後，利用280目絲網(指線的開口為100微米，並且線與線之間的間距為2.8毫米)將從美國費羅公司(FerroCoporation,Cleveland,Ohio)獲得的前接觸膏CN33-455進行印刷。採用3區間紅外(IR)傳送帶爐將印刷後的矽片共燒成，其傳送帶的速度為每分鐘約3米(120英寸)，其溫度分別設定在780°C、83(TC和920。C。所述區間分別為7英寸、16英寸和7英寸長。前接觸層Ag線的燒成指線寬度為約120~約170微米，燒成後的厚度為約10~約15微米。使用Ampal3510鋁粉，將現有技術"低彎曲，，鋁膏(購買的費羅公司的CN53-101)與本發明的鋁-硼膏肩並肩的共燒成。大約1.7克的各個膏被印刷在矽片上。其中一些太陽能電池的電性能是利用91193-1000型(OrieH義器7〉司，Stratfor,CT)的太陽能電池測試儀進行測試的，該測試在AM1.5日光條件下依照ASTMG-173-03來實行的。表6中列出了所得到的太陽能電池的電性能，其顯示出典型的太陽能電池的電性能和相同矽片的彎曲，並與現有4支術的低彎曲Al膏和本發明的Al-B膏比較。表6.Al-B膏燒成的後接觸層與現有技術Al後接觸層的比較formulaseeoriginaldocumentpage17在表6中，Jsc表示電流密度；Voc表示在0輸出電流時測量的開路電壓;效率(Eff)是現有技術中所熟知的。對於本領域的技術人員來說，很容易發現其他的優點和改進。因此，更廣範圍方面的本發明並不限於本文所顯示和描述的特定細節和實例。由此，在沒有偏離所附權利要求以及其對等物所限定的本發明總構思的精神或範圍的情況下，可以作出各種改進。權利要求1.一種包含由混合物製成的接觸層的太陽能電池，其中，所述混合物在燒成之前包含a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；以及c.約0.1～約10wt％的玻璃組分；其中，鋁的含量為所述混合物的約50wt％～約85wt％，並且硼的含量為所述混合物的約0.05～約20wt％。2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述鋁源選自由鋁金屬粉、鋁的合金、鋁鹽、有機金屬鋁、鋁的氧化物以及含鋁玻璃所組成的組。3.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述硼源選自硼金屬粉、硼的合金、硼鹽、硼酸、有機金屬硼、硼的氧化物以及含硼玻璃所組成的組。4.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述鋁源包含鋁與選自以下所組成的組的金屬的合金硼、矽、鎵、銦、銻、錫、鋅和鎂。5.根據權利要求4所述的太陽能電池，其中，所述鋁合金包含約60wt%~約99.9wt。/。的鋁和約0.1wt%~約40wt。/o的硼。6.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分包含約5約85摩爾％的Bi2。3和約5~約75摩爾。/。的(Si02和B203)。7.根據權利要求6所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分進一步包含ZnO,其中ZnO的含量不超過約55摩爾％。8.根據權利要求6所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分進一步包含選自以下所組成的組的元素的三價氧化物原子序數為57~71的元素、Al、Ga、In、Sc和Y以及它們的組合，其條件是所述三價氧化物的組合總量不超過約25摩爾％。9.根據權利要求8所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分進一步包含選自以下組的元素的氧化物Li、Na、K、Sb以及它們的組合，其條件是所述氧化物的組合總量不超過約40摩爾％。10.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分包含a.約12約50摩爾％的Bi203;b.約25約65摩爾％的Si02;c.約5約15摩爾％的B203;以及d.約4約26摩爾％的K20。11.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分不含有意添加的任何形式的鉛。12.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分包含a.約5約55摩爾％的(1^20+Na20+K20);b.約2~約26摩爾％的Ti02;以及c.約5約75摩爾。/。的(Si02+B203)。13.根據權利要求12所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分進一步包含約0.25~約25摩爾％的(￥205+P205+Sb205)。14.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分包含a.約1約15摩爾％的Li20;b.約8~約25摩爾％的Na20;c.約3約25摩爾％的K20;d.約8約22摩爾％的Ti02;e.約25約50摩爾％的Si02;f.約2~約18摩爾％的V205;以及g.約0.25約5摩爾％的P205。15.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分包含約15~約75摩爾％的PbO和約5~約50摩爾％的(8203+Si02)。16.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分進一步包含約1~約20摩爾％的選自以下所組成的組的元素的三<介氧化物原子序數為57~71的元素、Al、Ga、In、Sc和Y以及它們的組合。17.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，所述玻璃組分包含a.約50約65摩爾％的PbO;b.約24約45摩爾。/。的(B203+Si02);以及c.進一步包含至少一種選自以下所組成的組的氧化物Al203(8%)、ZnO(25。/o)和Zr02(5%),其中所述氧化物的含量不超過所給出的以摩爾°/。計的含量。18.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述混合物進一步包含選自以下所組成的組的添加劑Si02、Sb203、ln203、Ga203、SnO、ZnO、Zr02、A1203、B203、Nao,3(Mg,Li)3Si40K)(OH)2、硼酸以及它們的組合。19.一種包含^圭片、鋁和硼的太陽能電池，其中，在所述^圭片中約0約5微米深度處(Al+B)的組合濃度為每立方釐米約1018~102個原子。20.—種太陽能電池板，其包含權利要求1所述的太陽能電池。21.用於製備太陽能電池接觸層的方法，其包括將含鋁和硼的膏塗敷於矽片上；燒成所述膏，其中在燒成之前該混合物包括a.至少一種鋁源；b.至少一種硼源；以及c.約0.1約10wt%的3皮璃組分；其中，鋁的含量為所述混合物的約50wt%~約85wt%，並且硼的含量為所述混合物的約0.05wt%~約20wt%。全文摘要本發明公開了製備太陽能電池的配方和方法。一般而言，本發明提供了由混合物製成的接觸層的太陽能電池，其中所述混合物在燒成之前包含至少一種鋁源、至少一種硼源以及約0.1～10wt％的玻璃組分。在該混合物內，鋁的總含量為所述混合物的50wt％～85wt％，硼的總含量為所述混合物的0.05wt％～20wt％。文檔編號H01L21/00GK101401189SQ200680053918公開日2009年4月1日申請日期2006年12月3日優先權日2006年3月20日發明者史蒂夫·S.·基姆,斯裡尼瓦桑·斯裡德哈蘭,賈拉爾·薩拉米,阿齊茲·S.·謝克申請人:費羅公司