用于半导体元件的导电浆料及其制备方法和PERC太阳能电池技术

一种用于半导体元件的导电浆料及其制备方法和太阳能电池。按重量为100份计，该导电浆料包括如下原料组分：金属粉80.0～93.0份；有机载体6.0～15.0份；氧化物刻蚀剂0.5～5.0份；氧化物刻蚀剂含有Fe

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体元件的导电浆料及其制备方法和PERC太阳能电池
本专利技术属于太阳能电池
，特别涉及一种用于半导体元件的导电浆料及其制备方法和PERC太阳能电池。
技术介绍
太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁型能源。随着煤炭、石油等不可再生能源的日益枯竭，开发并利用太阳能成为大热点。基于这种思路开发的太阳能电池就是利用太阳能的一种重要手段。目前，实现产业化的晶硅太阳能电池已经成为太阳能电池应用的典范。电池片作为晶硅太阳能电池的核心组成部分，为了将光照下产生的电流收集并导出，需要在电池片的正面及背面上分别制作一个电极。制造电极的方法多种多样，其中丝网印刷及共烧是目前最为普遍的一种生产工艺。如正面电极的制造中，采用丝网印刷的方式将导电浆料涂覆于硅片上，并通过烧结在硅片正面上形成正面电极。烧结后的晶硅太阳能电池正面电极需要在硅片上附着牢固，栅线窄而高，遮光面积小，易于焊接，硅太阳能电池正面电极用导电浆料要具备在烧结过程中穿透氮化硅减反射膜的能力，与硅电池片形成良好的欧姆接触。常见的晶硅太阳能电池正面导电浆料由银粉、玻璃粉、有机载体组成，导电浆料被使用丝网印刷的方式印刷到电池片表面。在烧结过程中，导电浆料中的玻璃粉刻蚀并穿透晶硅太阳能电池正面或光照面的减反射绝缘层如氮化硅、氧化铝、氧化硅、氧化硅或者氧化钛，使银粉与晶硅太阳能电池基体接触，形成正面电极。钝化发射极及背局域接触电池(PassivatedEmitterandRearCell，简称：PERC)，最早由澳大利亚科学家MartinGreen在1983年提出。PERC电池近年来效率记录不断被刷新，将成为未来最具性价比的太阳能电池技术。其PERC单晶电池的转化效率已经达到21.9%，比常规多晶电池效率(18.7%左右)大幅提高，使太阳能电池的生产成本大幅下降。PERC技术通过在电池的背面添加一个电介质钝化层和激光开槽以及高方阻来提高转换效率。PERC电池最大化跨越了P-N结的电势梯度，这使得电子更稳定的流动，减少电子重组，以及更高的效率水平。常规晶硅电池片在大约780℃温度下烧结制备电极，由于PERC单晶电池独特的结构使其电池片更为脆弱，必须在比常规晶硅电池更低的温度下烧结，加之其比常规电池片增加了一层Al2O3钝化层(见图3和图4的301)，要求其正面导电浆料不仅必须具备在较低温烧结的性能，同时要与硅片有更好的接触性能和更好的附着力性能。传统的正面导电浆料以及使用的玻璃粉在低温烧结时不能很好的刻蚀PERC单晶电池片表面的减反射绝缘层和钝化层，其形成的正面电极与硅片表面接触电阻高，附着力低，从而影响了PERC电池片的光电转化效率和可靠性。技术问题本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于半导体元件的导电浆料及其制备方法，以解决现有正面导电浆料存在的在低温烧结环境下不能有效对PERC单晶电池片的表面的钝化层进行刻蚀，从而导致正面电极与硅片表面接触的电阻值升高以及附着力降低，最终使得电池片光电转化效率低和可靠性低等问题。进一步地，本专利技术还提供一种PERC晶硅太阳能电池正面电极的制作方法及PERC太阳能电池。技术解决方案为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于半导体元件的导电浆料，按照总重量为100份计，包括如下原料组分：金属粉80.0~93.0份；有机载体6.0~15.0份；氧化物刻蚀剂0.5~5.0份；其中，所述氧化物刻蚀剂至少含有Fe2O3、SiO2和Na2O；以所述氧化物刻蚀剂摩尔份为100计，所述Fe2O3与SiO2的摩尔比例为0.1:40~25:10；所述Na2O与SiO2的摩尔比例为0.1:40~10:10。相应地，一种用于半导体元件的导电浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤S01.将氧化物刻蚀剂原料组分进行熔融得到氧化物刻蚀剂熔液，对所述氧化物刻蚀剂熔液进行骤冷处理，得到氧化物刻蚀剂颗粒，经破碎获得粒径在(0.1~5.0)μm的氧化物刻蚀剂粉末；步骤S02.将有机载体原料置于(40~100)℃环境中进行混合处理，得到有机载体；步骤S03.将金属粉与步骤S01得到的氧化物刻蚀剂粉末、步骤S02得到的有机载体三者进行混料破碎处理，获得PERC晶硅太阳能电池正面导电浆料。相应地，一种PERC晶硅太阳能电池正面电极的制作方法，包括以下步骤：提供表面具有绝缘膜的PERC晶硅半导体元件；以丝网印刷的方式将上述用于半导体元件的导电浆料印制于所述晶体硅导电元件的绝缘膜表面，随后依次进行干燥、烧结、冷却处理，得到晶硅太阳能电池正面电极。以及，一种PERC晶硅太阳能电池，所述PERC晶硅太阳能电池的正面电极为如上所述的PERC晶硅太阳能电池正面电极。有益效果相对于现有技术，本专利技术提供的用于半导体元件的导电浆料，由于氧化物刻蚀剂中至少含有Fe2O3、SiO2、和Na2O，而且所述氧化物刻蚀剂中Fe2O3与SiO2的摩尔比例为0.1:40~25:10、Na2O与SiO2的摩尔比例为0.1:40~10:10，这些特定比例的组分能使其氧化物刻蚀剂在低于700℃的温度烧结时表现出优异的刻蚀性能，使得氧化物刻蚀剂在低温烧结过程中能够溶解足够的银，溶解了银的所述氧化物刻蚀剂熔液一部分用于润湿金属粉并促使其烧结，另一部分则流动至PERC晶硅太阳能电池表面与减反射层反应，能够有效的刻蚀PERC晶硅太阳能电池的减反射层，在冷却过程中溶解在氧化物刻蚀剂熔液中的银析出形成微小的纳米银颗粒，使金属粉与硅形成良好的欧姆接触，极大的降低正面电极的电阻，最终获得接触电阻低、导电性能好、附着力强的正面电极。本专利技术提供的PERC晶硅太阳能电池正面导电浆料的制备方法，工艺条件简单，获得的正面导电浆料组分均匀且性能良好，适用于工业大规模生产。本专利技术提供的PERC晶硅太阳能电池，由于采用了上述的PERC晶硅太阳能电池正面电极结构，PERC晶硅太阳能电池结构表现出良好的附着力，同时银电极和硅片具有良好的欧姆接触，使得太阳能电池的转换效率得到提高，PERC晶硅太阳能电池的可靠性也大幅度提高。附图说明图1为本专利技术提供的用于半导体元件的导电浆料的制备方法工艺流程示意图；图2为本专利技术提供的PERC晶硅太阳能电池正面电极的制作方法工艺流程示意图；图3为本专利技术提供的在表面具有绝缘膜和钝化层的PERC晶硅半导体元件上印刷了本专利技术所述的正面导电浆料的示意图；图4为本专利技术图3中印刷了正面和背面正面导电浆料的PERC晶硅半导体元件烧结后的示意图；图5为180°拉伸测试示意图；其中，100-晶体硅电池片；200-P/N结(磷掺杂层)；300-绝缘膜，301-Al2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，按照总重量为100份计，包括如下原料组分：/n金属粉 80.0~93.0份；/n有机载体 6.0~15.0份；/n氧化物刻蚀剂 0.5~5.0份；/n其中，所述氧化物刻蚀剂至少含有Fe

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，按照总重量为100份计，包括如下原料组分：
金属粉
80.0~93.0份；
有机载体
6.0~15.0份；
氧化物刻蚀剂0.5~5.0份；
其中，所述氧化物刻蚀剂至少含有Fe
2O
3、SiO
2和Na
2O；

以所述氧化物刻蚀剂摩尔份为100计，所述Fe
2O
3与SiO
2的摩尔比例为0.1:40~25:10；所述Na
2O与SiO
2的摩尔比例为0.1:40~10:10。



如权利要求1所述的用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，以所述氧化物刻蚀剂摩尔总量为100%计，所述氧化物刻蚀剂包括以下组分：
PbO
10.0~25.0%；
TeO
2
15.0~35.0%；

Li
2O
10.0~30.0%；

SiO
2
10.0~40.0%；

B
2O
3
0.1~6.0%；

Bi
2O
3
5.0~10.0%；

ZnO
0.1~5.0%；
WO
3
2.0~10.0%；

Fe
2O
3
0.1~25.0%；

Na
2O
0.1~10.0%。



如权利要求2所述的用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，以氧化物刻蚀剂摩尔量为100%计，所述氧化物刻蚀剂包括以下组分：
PbO10.0~25.0%；TeO
215.0~35.0%；Li
2O10.0~30.0%；SiO
210.0~40.0%；B
2O
30.1~6.0%；Bi
2O
35.0~10.0%；ZnO0.1~5.0%；WO
32.0~10.0%；Fe
2O
3
0.1~0.4%；Na
2O
0.1~10.0%。



如权利要求2所述的用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，以氧化物刻蚀剂摩尔量为100%计，所述氧化物刻蚀剂包括以下组分：
PbO10.0~25.0%；TeO
215.0~35.0%；Li
2O10.0~30.0%；SiO
210.0~40.0%；B
2O
30.1~6.0%；Bi
2O
35.0~10.0%；ZnO0.1~5.0%；WO
32.0~10.0%；Fe
2O
3
2.0~5.0%；Na
2O
0.1~10.0%。



如权利要求2所述的用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，以氧化物刻蚀剂摩尔量为100%计，所述氧化物刻蚀剂包括以下组分：
PbO10.0~25.0%；TeO
215.0~35.0%；Li
2O10.0~30.0%；SiO
210.0~40.0%；B
2O
30.1~6.0%；Bi
2O
35.0~10.0%；ZnO0.1~5.0%；WO
32.0~10.0%；Fe
2O
323~25%；Na
2O0.1~10.0%。



如权利要求2所述的用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，以氧化物刻蚀剂摩尔量为100%计，所述氧化物刻蚀剂包括以下组分：
PbO10.0~25.0%；TeO
215.0~35.0%；Li
2O10.0~30.0%；SiO
210.0~40.0%；B
2O
30.1~6.0%；Bi
2O
35.0~10.0%；ZnO0.1~5.0%；WO
32.0~10.0%；Fe
2O
3
2.0~5.0%；Na
2O
0.1~0.5%。



如权利要求2所述的用于半导体元件的导电浆料，其特征在于，以氧化物刻蚀剂摩尔量为100%计，所述氧化物刻蚀剂包括以下组分：
PbO10.0~25.0%；TeO
215.0~35.0%；Li
2O10.0~30.0%；SiO
210.0~15.0%；B
2O
30.1~6.0%；Bi
2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小丽，徐诚，李德林，
申请(专利权)人：深圳市首骋新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44