CN103097318B - 氧化锌基玻璃料组合物及使用该组合物的且用于太阳能电池的背面接触的铝浆组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开内容涉及一种氧化锌基玻璃料组合物以及一种使用该组合物且用于太阳能电池背面接触的铝浆组合物，更具体地，涉及一种用来形成太阳能电池背面接触用的铝浆组合物的玻璃料组合物以及一种使用该组合物的铝浆组合物，该玻璃料组合物实质上包括特定含量范围的P2O5以及BaO；在太阳能电池背面接触的制造过程中，该玻璃料组合物被用作该铝浆组合物中的无机粘结剂，以使在焙烧基板之后的冷却过程中因收缩率差异而导致的基板弯曲最小化，由此防止基板断裂；且显示出铝烧成膜的湿气稳定性；以及可以改善电池的开路电压与光转换效率。

Description

氧化锌基玻璃料组合物及使用该组合物的且用于太阳能电池的背面接触的铝浆组合物
发明背景
（a）技术领域
本发明公开内容涉及一种氧化锌基玻璃料组合物以及使用该组合物且用于太阳能电池背面接触的铝浆组合物，所述玻璃料组合物可以在太阳能电池背面接触的制造过程中，使在焙烧后基板的弯曲最小化以及显示出湿气稳定性，并且可以改善电池的开路电压与光转换效率。
（b）相关技术的描述
近年来太阳能电池开始受到瞩目，这是因为其能源资源丰富且不会造成环境污染问题。太阳能电池具有P-型半导体和N-型半导体的半导体结结构。如果光线进入太阳能电池，经由光线与构成太阳能电池的半导体材料之间的相互作用，带负电荷的电子会脱离出来并且会产生带正电荷的电子空穴，当它们移动时，就会产生电流。具体而言，电子会被N-型半导体吸引，而空穴会被P-型半导体吸引，由此分别移动至与N-型半导体结合的N-型电极，以及与P-型半导体结合的P-型电极。如果所述电极以电线连接，则电流就会流动而产生电力。
此外，依据材料以及制造技术，将太阳能电池分为硅太阳能电池和化合物半导体太阳能电池，并且依据材料又分为基板型和薄膜型。
同时，硅太阳能电池是通过将含导电金属的浆料印刷于基板上、干燥以及焙烧而形成，并且铝粉最常用来形成背面接触（backcontacts）。
前述包含铝粉的铝浆可用来制造具有高转换率的太阳能电池。并且前述铝浆分为含铅铝浆和无铅铝浆。含铅铝浆包括含铅的玻璃料，且其可实现高转换效率。然而，由于含铅玻璃料会引起环境污染问题，所以近年来有转而使用铝浆中含无铅玻璃料的方法的趋势。
无铅玻璃料组合物通常使用铋基（Bi2O3）玻璃。其基本成分是Bi2O3，而在玻璃铸模期间会包括Al2O3、B2O3和SiO2。另外，作为额外的成分，选自Fe2O3、P2O5、MgO、Ga2O3、Li2O、Na2O、ZrO2、AgO、Sc2O5、SrO、BaO、CaO、Pd、Pt和Rh中的至少一种成分用于所述组合物中。
然而，前述铋基玻璃组合物使用昂贵的Bi2O3，且由于其高热膨胀系数会造成基板弯曲而增加晶片的断裂率，且具有低的湿气稳定性或者显示出相对较低的电池效率。
发明内容
本发明提供一种氧化锌基玻璃料组合物，其用作为铝浆组合物中的无机粘结剂，以使在焙烧基板后的冷却过程中因收缩率差异而导致的基板弯曲最小化，由此防止在制造太阳能电池的背面接触的过程中基板断裂，且显示出湿气稳定性以防止因湿气而造成铝烧成膜（aluminumfiredfilm）褪色，并且提高电池的开路电压以及改善电池的光转换效率。
本发明还提供一种用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其使用玻璃料组合物作为无机粘结剂以改善电池特性。
本发明提供一种玻璃料组合物，其用于形成太阳能电池背面接触用的铝浆组合物，该玻璃料组合物包括：
(a)45至60wt%的ZnO；
(b)选自0.1至45wt%的SiO2、0.1至40wt%的B2O3、以及1至10wt%的Al2O3所组成的组中的至少一种金属氧化物；
(c)0.1至20wt%的过渡金属氧化物、镧系金属氧化物、或前述氧化物的混合物；
(d)3至5wt%的P2O5；以及
(e)3至5wt%的BaO。
所述玻璃料组合物的平均粒径可以为0.5至20μm，水分含量可以为5%或更低，以及热膨胀系数可以为50×10-7/℃至150×10-7/℃。
所述过渡金属氧化物为选自MnO、MnO2、Co3O4、Co2O3、CoO、TiO2、V2O5和CuO所组成的组中的至少一种氧化物。此外，所述镧系金属氧化物为选自CeO2、Pr2O3、Eu2O3、Tb2O3、Nd2O3以及Sm2O3所组成的组中的至少一种氧化物。
本发明还提供一种用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其包括铝粉、无机粘结剂以及有机载体，其中，所述铝浆组合物包括上述氧化锌基玻璃料组合物作为所述无机粘结剂。
附图说明
图1是显示比较例7以及实施例11的弯曲评价结果的照片。
图2是显示比较例8以及实施例11的湿气反应稳定性结果的照片。
具体实施方式
下面，进一步详细说明本发明。
本发明涉及一种氧化锌基玻璃料组合物，其可以用作为用于形成太阳能电池背面接触的组合物中的无机粘结剂。本发明还提供一种使用该玻璃料组合物的无铅铝浆组合物，该无铅铝浆组合物适合用来形成太阳能电池的背面接触。
不同于包括PbO或铋作为主要成分的已知玻璃料组合物，本发明提供一种不含铋的无铅玻璃料组合物。
因此，本发明的玻璃料组合物包括ZnO作为主要成分，且包括SiO2、B2O3和Al2O3中的至少一种用来形成玻璃。此外，本发明的玻璃料组合物包括含Mn、Co、Cu、Ti和V中的至少一种过渡金属元素的化合物；和/或含Ce、Pr、Eu、Tb、Nd以及Sm中的至少一种镧系元素的化合物；以及特定含量范围的五氧化二磷和氧化钡，用来控制基板的电特性（转换效率）以及湿气反应性。
由于本发明使用具有特定组成的玻璃料组合物，因此可以形成热膨胀系数比已知的铋基组合物的热膨胀系数更低的组合物，以大幅度地降低因基板在焙烧和冷却时的收缩率差异所导致的基板弯曲与断裂。此外，因为本发明未含有铅成分，所以是环保友好的，并且因为本发明未使用昂贵的铋化合物而使用容易获得的金属氧化物的氧化锌基玻璃料，所以可大幅度地降低成本。而且，本发明通过包括至少一种选自锰、钴、铜、钛以及钒所组成的组中的过渡金属的氧化物，和/或至少一种选自铈、镨、铕、铽、铷以及钐所组成的组中的镧系元素的氧化物，可以有效地在P-型基板上形成背面P++层以提高开路电压。这与基板顶端和底端之间的电压增加有关联，以提高转换效率。此外，由于本发明包括特定含量范围的五氧化二磷和氧化钡，因此可以进一步改善基板的湿气稳定性以及弯曲现象。
依据本发明的优选实施方式，提供一种用来形成用于太阳能电池背面接触的铝浆组合物的玻璃料组合物，其包括有(a)45至60wt%的氧化锌；(b)至少一种金属氧化物，其选自0.1至45wt%的二氧化硅、0.1至40wt%的三氧化二硼以及1至10wt%的三氧化二铝所组成的组中；(c)0.1至20wt%的过渡金属氧化物、镧系金属氧化物、或前述氧化物的混合物；(d)3至5wt%的五氧化二磷；以及(e)3至5wt%的氧化钡。
并且，依据本发明的最优选的实施方式，提供一种用来形成用于太阳能电池背面接触的铝浆组合物的玻璃料组合物，其包括(a)45至60wt%的氧化锌；(b)至少一种金属氧化物，其选自6至18wt%的二氧化硅、4至17wt%的三氧化二硼、以及5至10wt%的三氧化二铝所组成的组中；(c)0.1至20wt%的过渡金属氧化物、镧系金属氧化物、或前述氧化物的混合物；(d)3至5wt%的五氧化二磷；以及(e)3至5wt%的氧化钡。
所述具有特定组成的玻璃料组合物被用来制备一种用于形成太阳能电池的背面接触的铝浆组合物，而非用于已知的PDP。如此，由于本发明具有优异的湿气稳定性，所以本发明可以避免因潮湿所导致的铝烧成膜的褪色以及基板的弯曲，进而大幅度地提高太阳能电池的开路电压和光转换效率。
同时，在本发明的玻璃料组合物中，(a)ZnO被用作为主要成分，并与其他构成成分形成主要结构以增加稳定性，进而提高热稳定性、防水性以及耐湿性。基于所述玻璃料组合物的总量，氧化锌的含量可以优选为45至60wt%，更优选为45至55wt%。若氧化锌的含量低于45wt%，则其他成分的相对比例可以增加，可能无法获得玻璃流动性所要求的粘度；若氧化锌的含量超过60wt%，则可能会难以形成玻璃或者是玻璃会过度硬化而增加玻璃转化温度。因此，氧化锌在该玻璃料组合物中的含量在上述范围内以有助于物理性能的改善。
其次，在本发明的玻璃料组合物中，成分(b)起到用以稳定地形成该玻璃料的基本功能。并且，选自二氧化硅、三氧化二硼以及三氧化二铝所组成的组中的至少一种金属氧化物可以优选组合使用，举例来说，可以包括从二氧化硅、三氧化二硼以及三氧化二铝中选择的两种或三种所组成的混合物。二氧化硅被用来降低热膨胀系数以及玻璃的凝胶化频率；三氧化二铝被用来减少玻璃的结晶、降低热膨胀系数，以及提高化学耐久性；而三氧化二硼被用来降低热膨胀系数以及提高玻璃稳定性。基于所述玻璃料组合物的总量，(b)金属氧化物可以分别包括0.1至45wt%的二氧化硅、0.1至40wt%的三氧化二硼、以及1至10wt%的三氧化二铝，更优选为6至18wt%的二氧化硅、4至17wt%的三氧化二硼、以及5至10wt%的三氧化二铝。此外，可以选择并使用至少一种前述金属氧化物，并且如上述说明般，也可使用选自二氧化硅、三氧化二硼以及三氧化二铝中的两种或三种金属氧化物所组成的混合物。这些是用于形成玻璃的基本成分，如果其含量低于或超过前述范围，则会难以形成玻璃。
此外，在本发明的玻璃料组合物中，成分(c)有效地在P-型基板上形成背面接触的P++层，因此如前述般地提升太阳能电池的光转换效率以及开路电压。该过渡金属氧化物以及镧系金属氧化物的种类并没有特定限制。优选，所述过渡金属氧化物可以是选自一氧化锰、二氧化锰、四氧化三钴、三氧化二钴、一氧化钴、二氧化钛、五氧化二钒以及一氧化铜所组成的组中的至少一种氧化物。并且，所述镧系金属氧化物可以为选自二氧化铈、三氧化二镨、三氧化二铕、三氧化二铽、三氧化二铷以及三氧化二钐所组成的组中的至少一种氧化物。(c)过渡金属氧化物、镧系金属氧化物或前述二者的混合物的含量可以是所述玻璃料组合物的总量为100wt%的残余量，并且优选地基于所述玻璃料组合物的总量，（c）的含量为0.1至20wt%。若其含量低于0.1wt%，则形成P++层的功能会衰减；若其含量超过20wt%，则其他成分的含量会相对减少，导致难以形成玻璃。
另外，本发明的玻璃料组合物实质上包括(d)五氧化二磷和(e)氧化钡，用以使玻璃的结构稳定，并且防止湿气反应性以及提升电特性。即，通过使用五氧化二磷以及氧化钡，铝烧成膜的湿气稳定性可能会增加以避免在湿气渗透时而导致褪色，并且，还可以维持基板与烧成膜之间的粘附力以避免烧成膜剥离。如果不包含前述两种成分之一，则可能无法获得具有优异抗弯曲性以及能够控制与湿气反应性的玻璃。
优选地，基于所述玻璃料组合物的总量，该玻璃料组合物包括3至5wt%的(d)五氧化二磷。具体而言，若五氧化二磷的含量介于3至5wt%，则能够有效地体现适合铝粉焙烧温度的热性质；倘若含量超过或低于前述范围，则无法得到预期的湿气稳定性。
另外，基于所述玻璃料组合物的总量，所述玻璃料组合物包括3至5wt%的(e)氧化钡。具体而言，若氧化钡的含量介于3至5wt%，则能够得到如前述五氧化二磷含量范围的相同效果；倘若含量超过或低于前述范围，就无法得到预期的湿气稳定性。
因此，即使已知的玻璃料组合物包括五氧化二磷和氧化钡，其并未如本发明般具有特定的含量范围，因此无法解决上述湿气稳定性改良的问题。
具体而言，尽管添加五氧化二磷和氧化钡可以提高太阳能电池的电特性，但是如果分别添加的量超过5wt%，则太阳能电池的电特性会衰减，且当焙烧该浆料时，经由铝粉粒子膜成分与玻璃反应的烧成膜的湿气反应性会增加，进而降低稳定性。此外，如果分别添加的量低于3wt%，则电特性的提升会很不显著，且铝烧成膜与湿气之间的反应性会增高而造成因湿气而导致的褪色。
本发明的玻璃料组合物的平均粒径为0.5至20μm，湿气含量为5%或更低，以及热膨胀系数为50×10-7/℃至150×10-7/℃。并且，为了控制焙烧后基板的弯曲，所述玻璃料的平均粒径优选为0.5至10μm。若平均粒径低于0.5μm，则弯曲会变太大；若超过10μm，在浆料中的分散稳定性会降低。此外，若该玻璃料组合物的水分含量超过5%，则浆料的粘度会由于水气与有机物质交联而增加。
此外，所述玻璃料组合物优选具有400℃至600℃的软化点(Ts)以及350℃至550℃的玻璃转化温度(Tg)。
此外，本发明的玻璃料组合物可视需求而进一步包括Na2O。该Na2O被用来补偿电特性。基于所述玻璃料组合物的总量，其含量可为1至10wt%，优选为3至9wt%。若添加Na2O，则上述成分的含量可以在各自范围内分别控制以满足所述组合物的量为100wt%。
优选地，所述玻璃料组合物可以具有选自下列所组成的组中的一种组合物：ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-CeO2-CoO、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-Na2O-CoO、ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Nd2O3-Co3O4、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO-Co2O3-Tb2O3-CuO和ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO-Co2O3-Pr2O3。更优选地，所述玻璃料组合物具有ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO2的组成，因为其可提升电池的电特性，具有优异的湿气反应稳定性，且大幅度地减少基板弯曲，从而有效地防止基板断裂。
本发明的玻璃料组合物可利用常规方法来制备，并无特定限制。
例如，玻璃粉末可以通过将各个成分混合足够时间（约2小时）以彻底混合各个成分、熔融、淬火以及粉碎来制备。
所述熔融可在1000至1500℃的温度下进行，优选在1300至1450℃下进行。所述熔融的时间可以为10至60分钟，以使该玻璃组合物能够均匀地在熔融态下混合。若该熔融温度低于1000℃，则熔融粘度会太高以致各个成分无法均匀地混合。
所述淬火是指熔融步骤中的玻璃组合物熔融态的快速冷却。对玻璃组合物可以进行干式淬火与湿式淬火中的一种或两种。
所述粉碎是指其中使用常规粉碎机如球磨机将骤冷后的玻璃熔融物粉碎，然后再二次粉碎至所希望尺寸的微粒以制备玻璃粉末的步骤。
同时，本发明提供一种用于形成太阳能电池背面接触的铝浆组合物，其使用所述氧化锌基玻璃料组合物。
所述铝浆组合物是一种包含铝粉、无机粘结剂以及有机载体的无铅组合物，其中，所述铝浆组合物包含上述氧化锌基玻璃料组合物作为无机粘结剂。
所述铝浆组合物可以包含40至90wt%的铝粉、0.1至10wt%的无机粘结剂以及1至50wt%的有机载体。所述有机载体可以为包含1至50wt%的有机粘结剂、45至95wt%的有机溶剂以及0.1至10wt%的添加剂的混合物。
若该铝粉的含量低于40wt%，则紧密度（compactness）会降低而使电特性衰减；若铝粉的含量超过90wt%，则难以控制粘度且难以制备浆料。具体而言，若所述无机粘结剂在该铝浆组合物中的含量低于0.1wt%，则烧成膜与晶片之间的粘附力会降低；若无机粘结剂的含量超过10wt%，则焙烧时玻璃的铝与芯片之间的反应可以被抑制，以降低电特性。此外，若所述有机载体的含量低于1wt%，则在铝粉含量超过90wt%的情况下，难以体现浆料的流变特性；若有机载体的含量超过50wt%，则在焙烧时可能增加孔洞数量而使电特性衰减。
如前所述，在本发明的铝浆组合物中，可以单独使用本发明的氧化锌基玻璃料作为无机粘结剂，且当其含量为10wt%或更少时，可进一步改善弯曲现象。此外，可视需求而混合使用三氧化二铋基玻璃料和氧化锌基玻璃料作为无机粘结剂。
另外，在本发明中，除了所述氧化锌基玻璃料之外，用于所述铝浆组合物中的各成分可以是任何本领域技术人员所熟知的材料。
举例来说，所述铝粉可以为球状、非球状或片状，且纯度为80%或以上，以及平均粒径为1至30μm，优选为1至20μm。所述铝粉可以包括选自Ag、B、Ga、In、Tl和Si相应的成分中的至少一种成分。
所述有机粘结剂可以包括纤维素衍生物如甲基纤维素、乙基纤维素、硝化纤维素或羟基纤维素；丙烯酸树脂；醇酸树脂；聚丙烯基树脂；聚氯乙烯基树脂；聚氨酯基树脂；环氧基树脂；硅氧烷基树脂（siliconebasedresin）；松香基树脂；萜烯基树脂；酚基树脂；脂肪族石油树脂；丙烯酸酯基树脂；二甲苯基树脂；苯并呋喃-茚基树脂；苯乙烯基树脂；二环戊二烯基树脂；聚丁烯基树脂；聚醚基树脂；脲基树脂；蜜胺基树脂（melaminebasedresin）；醋酸乙烯酯基树脂；聚异丁基树脂（polyisobutylbasedresin）以及其组合。
所述有机溶剂可以包括二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇单丁醚（butylcarbitol）、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚丙酸酯、***丙酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯、萜烯醇、2,2,4-三甲基-1.3-戊二醇单异丁酸酯（texanol）、二甲氨基甲醛（dimethylaminoformaldehyde）、甲基乙基酮、γ-丁内酯、乳酸乙酯以及其组合。
所述添加剂可以包括：用以改善湿润性以及流动性的脂肪酸，如油酸、顺丁烯二酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、硬脂酸；用以减少泡沫的消泡剂；用以改善分散性的分散剂；用以控制该有机粘结剂的溶解度的增塑剂等；以及前述的组合。若单独使用所述添加剂，则其含量可以为0.1至10wt%。若使用2种或多种添加剂，该2种或多种添加剂成分可以适当地混合使所得混合物的含量在0.1至10wt%的范围内。
同时，本发明提供使用该无铅铝浆组合物制造的太阳能电池的背面接触。该太阳能电池可为硅太阳能电池。
制备太阳能电池的背面接触的方法为本领域技术人员所公知，所以在此省略其详细说明。
例如，所述铝浆组合物可以通过通常的方法如丝网印刷、刮刀（doctorblade）、喷墨印刷、照相凹板印刷（gravureprinting）印刷于基板上；干燥；以及焙烧来形成背面接触。所述基板并无特定限制，其可包括任何用于硅太阳能电池的前面接触（frontcontact）的硅基板。此外，所述述干燥可以在150℃至350℃下进行1至30分钟，而所述述焙烧可以在最大温度750℃至950℃的温度条件下进行数秒至5分钟。
通过上述方法，可以制造具有厚度20至40μm的背面接触的太阳能电池，且所形成的背面接触对基板具有良好的粘附性，并且具有与现有背面接触相比较相同或更好的机械强度；此外，其可通过使用热膨胀系数低的氧化锌基玻璃料组合物，从而将焙烧后的冷却过程中，因收缩率差异所导致的基板弯曲以及断裂降至最低。
因此，本发明可以使用该背面接触，制造出具有前面接触、发射极层（emitterlayer）、和抗反射层等的性能优异的硅太阳能电池。
依据本发明，由于太阳能电池的背面接触是使用具有热膨胀系数低的特定组成成分的氧化锌基玻璃料组合物所形成，因此通过太阳能电池的基板顶端、底端的电压增加，就可改善开路电压，从而提高光转换效率，且更特别地，能够大幅度地降低基板的弯曲。此外，由于本发明的氧化锌基玻璃料组合物并未使用热膨胀系数高且昂贵的铋基化合物，因而能降低制造成本以及提升效率。而且，基板的湿气反应稳定性能够被改善，以避免烧成膜褪色以及避免铝烧成膜剥离。
下面，通过实施例以及比较例进一步说明本发明。然而，下列实施例与比较例仅用以阐明本发明而非用以限制本发明的范围。
比较例1-6以及实施例1-8
金属氧化物是利用下述方法予以混合，使其具有如下表1所示的组成成分，以制备玻璃料组合物（表1中的单位为wt%）。
具体而言，对应表1的组成成分的原料是使用无重力混合装置（SONGYOUNGTECH有限公司，型号DC200W（实验用搅拌装置））彻底混合2小时。之后，于1500℃下熔融前述混合物30分钟。
随后，将前述熔融态玻璃组成物淬火以快速冷却。此过程中，前述玻璃组成物是通过传输带自该熔融炉移出，其温度为室温，在10秒内快速冷却并维持30分钟以使其稳定。前述快速冷却的玻璃熔融物是经由球磨机进行首次粉碎程序，然后再二次粉碎至所需的微粒子尺寸，以制备玻璃粉末。
待玻璃粉末制备后，测量各个组合物的玻璃转移温度Tg、软化点Ts以及热膨胀系数（CTE），其测量结果显示于下表2中。
表1
Bi2O3 ZnO SiO2 B2O3 Al2O3 P2O5 BaO Na2O MnO2 CeO2 CoO CuO
比较例1 60.6 7.2 6.5 4.6 6.2 8.1 6.8
比较例2 53.2 8.5 9.1 9.3 1.5 10.1 8.3
比较例3 50.1 10.9 15 3.9 11.8 8.3
比较例4 54.2 10.4 12.6 7.3 4.2 1.9 5.8 3.6
比较例5 48.7 9.6 9.8 7.9 4.6 0.9 1.9 9.7 6.9
比较例6 51 13.7 10.9 9.1 4.1 5.2 2.7 3.3
实施例1 52.4 9.3 11.5 7.2 3.6 4.4 6.1 5.5
实施例2 49.9 9.4 12.5 4.2 4.1 6.4 5.9 3.7 3.9
实施例3 47.3 6.6 12.9 5.7 3.5 4.9 3.5 3.6 6.9 5.1
实施例4 51 13.7 10.9 4.1 4.8 12.2 3.3
实施例5 52.7 17.3 16.5 4.2 3.1 6.2
实施例6 54.7 15.2 4.9 8.2 4.5 4.7 6.6 1.2
实施例7 54.9 10.9 15 3.4 5 8.9 1.9
实施例8 53.2 8.5 9.3 4.7 4.9 3.9 7.1 8.4
表2
Tg(℃) Ts(℃) CTE(×10-7/℃)
比较例1 531 539 102
比较例2 495 527 98
比较例3 473 509 85
比较例4 460 503 95
比较例5 485 510 85
比较例6 488 512 92
实施例1 480 512 78
实施例2 431 475 76
实施例3 492 507 73
实施例4 471 511 77
实施例5 466 509 76
实施例6 468 507 76
实施例7 470 511 75
实施例8 471 508 74
由表2的结果可以证明：本发明的实施例1-8具有相较于比较例1-6更低的热膨胀系数，因此防止了焙烧后的基板的弯曲。
比较例7-12以及实施例9-16
依据如下表3、4和5的各成分以及组成比例，使用玻璃料、铝粉和有机载体（单位为wt%）来制备各比较例和实施例的铝浆组合物。其中，使用平均粒径为3μm的铝粉，且对于有机载体，使用乙基纤维素作为有机粘结剂，使用二乙二醇丁醚醋酸酯作为有机溶剂，以及使用油酸与分散剂（1.5%，disperbyk-183）作为添加剂。其后，利用常规方法评估湿气反应稳定性以及光转换性能。比较例8以及实施例11的湿气反应稳定性评估结果如图1所示，以及比较例7以及实施例11的基板弯曲评估结果是如图2所示。
湿气反应稳定性的评估方法如后所述。
将去离子水装满烧杯并在烘箱中或加热板维持于70℃。将烧成芯片浸入定温烧杯中10分钟，并确认是否有产生气泡。之后，将前述芯片***杯中取出并彻底干燥，利用胶带测试来确认薄膜的粘附性（若湿气反应稳定性低，则将产生薄膜剥离）。评估标准如下所示。
○：没有产生气泡且没有烧成膜剥离
△：有产生气泡或者有烧成膜剥离
╳：产生大量气泡且有烧成膜剥离
表3
表4
表5
如表3-表5所示，相比较于使用未包含过渡金属氧化物的玻璃介质（比较例1与比较例3）的比较例7以及比较例9，使用具有特定组成成分的本发明的实施例9-16显示出较高的开路电压以及更优异的光转换效率。
此外，本发明的实施例9-16具有较小的基板弯曲，因此能降低基板断裂，且其烧成膜显示出优异的湿气反应稳定性。
相反地，比较例7-12普遍显示出较差的电特性、湿气稳定性以及弯曲现象。如图1所示，虽然比较例7的湿气反应稳定，但是其必须使用铋基化合物，且由于基板弯曲程度大，因此可能会造成基板断裂。此外，相比较于实施例11，比较例9-12显示出较差的电性特性以及湿气反应稳定性，以及高的基板弯曲程度。另外，如图2所示，相比较于实施例11，比较例8-9显示出较差的湿气反应稳定性，且发生基板烧成膜剥离。
实施例17-22
为了进一步评估晶片的最佳玻璃组成，使用实施例3的玻璃料，依下表6所示的组成成分以及组成比例制备铝浆组合物（表6中的单位为wt%）。此外，使用与实施例9-16相同的铝粉、有机粘结剂、有机溶剂以及添加剂。
表6
如表6所示，使用本发明实施例3的玻璃料的实施例17-22，虽然其电特性随着玻璃介质含量的增加而略微下降，但是与比较例相比较，前述实施例仍具有较优异的性能。

Claims (14)

1.一种用于形成铝浆组合物的玻璃料组合物，所述铝浆组合物用于形成太阳能电池的背面接触，所述玻璃料组合物包含：
(a)45至60wt％的ZnO；
(b)选自0.1至45wt％的SiO2、0.1至40wt％的B2O3以及1至10wt％的Al2O3所组成的组中的至少一种金属氧化物；
(c)0.1至20wt％的过渡金属氧化物、镧系金属氧化物或过渡金属氧化物与镧系金属氧化物的混合物；
(d)3至5wt％的P2O5；以及
(e)3至5wt％的BaO。
2.如权利要求1所述的玻璃料组合物，其中，所述玻璃料组合物具有0.5至20μm的平均粒径、5％或更低的水分含量、以及50×10-7/℃至150×10-7/℃的热膨胀系数。
3.如权利要求1所述的玻璃料组合物，其中，基于所述玻璃料组合物的总量，所述玻璃料组合物进一步包含1至10wt％的Na2O。
4.如权利要求1所述的玻璃料组合物，其中，所述过渡金属氧化物是选自MnO、MnO2、Co3O4、Co2O3、CoO、TiO2、V2O5以及CuO所组成的组中的至少一种氧化物；并且所述镧系金属氧化物是选自CeO2、Pr2O3、Eu2O3、Tb2O3、Nd2O3和Sm2O3所组成的组中的至少一种氧化物。
5.如权利要求1所述的玻璃料组合物，其中，所述玻璃料组合物包括选自下列组合所组成的组中的至少一种组合：ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-CeO2-CoO、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-Na2O-CoO、ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Nd2O3-Co3O4、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO-Co2O3-Tb2O3-CuO、以及ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO-Co2O3-Pr2O3。
6.一种用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其包含铝粉、无机粘结剂和有机载体，其中，所述铝浆组合物包括权利要求1-5中任一项所述的玻璃料组合物作为所述无机粘结剂。
7.如权利要求6所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述铝浆组合物包含40至90wt％的铝粉、0.1至10wt％的无机粘结剂以及1至50wt％的有机载体。
8.如权利要求7所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述有机载体为包含1至50wt％的有机粘结剂、45至95wt％的有机溶剂以及0.1至10wt％的添加剂的混合物。
9.如权利要求6所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述玻璃料组合物为选自下列组合所组成的组中的至少一种组合：ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-CeO2-CoO、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CoO-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-Na2O-CoO、ZnO-SiO2-Al2O3-BaO-P2O5-MnO2-CuO、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Na2O-MnO2-CoO-CeO2、ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-Nd2O3-Co3O4、ZnO-SiO2-B2O3-BaO-P2O5-MnO-Co2O3-Tb2O3-CuO、以及ZnO-SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-P2O5-MnO-Co2O3-Pr2O3。
10.如权利要求8所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述有机粘结剂是选自下列粘结剂所组成的组中的至少一种粘结剂：选自甲基纤维素、乙基纤维素、硝化纤维素或羟基纤维素中的纤维素衍生物；丙烯酸树脂；醇酸树脂；聚丙烯基树脂；聚氯乙烯基树脂；聚氨酯基树脂；环氧基树脂；硅氧烷基树脂；松香基树脂；萜烯基树脂；酚基树脂；脂肪族石油树脂；丙烯酸酯基树脂；二甲苯基树脂；苯并呋喃-茚基树脂；苯乙烯基树脂；二环戊二烯基树脂；聚丁烯基树脂；聚醚基树脂；脲基树脂；蜜胺基树脂；醋酸乙烯酯基树脂；以及聚异丁基树脂。
11.如权利要求8所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述有机溶剂是选自下列溶剂所组成的组中的至少一种溶剂：二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚丙酸酯、***丙酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯、萜烯醇、2,2,4-三甲基-1.3-戊二醇单异丁酸酯、二甲氨基甲醛、甲基乙基酮、γ-丁内酯以及乳酸乙酯。
12.如权利要求6所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述铝粉为球状或非球状，且具有80％或以上的纯度，1至30μm的平均粒径；并且所述铝粉包括选自Ag、B、Ga、In、Tl以及Si中的至少一种物质。
13.如权利要求8所述的用于形成太阳能电池的背面接触的无铅铝浆组合物，其中，所述添加剂是选自下列添加剂所组成的组中的至少一种添加剂：油酸、顺丁烯二酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、硬脂酸、消泡剂、分散剂、以及增塑剂。
14.一种太阳能电池的背面接触，其是使用权利要求6所述的无铅铝浆组合物来制造的。
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