電極組成物、電極以及太陽(yáng)能電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種電極組成物、電極以及太陽(yáng)能電池。所述電極組成物包含導(dǎo)電粉末、玻璃料、有機(jī)粘合劑以及溶劑，其中所述有機(jī)粘合劑是包含由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物。[化學(xué)式1]化學(xué)式1的每個(gè)取代基與【具體實(shí)施方式】中相同。所述電極組成物可以提供具有高分辨率和改良的可印刷性的精細(xì)圖案。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電極組成物、電極從及太陽(yáng)能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 實(shí)施例設(shè)及一種電極組成物、電極W及太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池使用將日光的光子轉(zhuǎn)化成電的p-n結(jié)的光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生電能。在太 陽(yáng)能電池中，前電極和后電極分別形成于具有p-n結(jié)的半導(dǎo)體晶片或襯底的前表面和后表 面上。然后，通過(guò)進(jìn)入半導(dǎo)體晶片的日光誘發(fā)P-n結(jié)的光生伏打效應(yīng)，并且由p-n結(jié)的光生伏 打效應(yīng)產(chǎn)生的電子將電流經(jīng)由電極提供到外部。
[0003] 太陽(yáng)能電池的電極可W通過(guò)涂布、圖案化W及燒結(jié)電極組成物W預(yù)定圖案形成于 晶片的表面上。
[0004] 太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率已知可通過(guò)W下方式提高：改良電極與晶片的接觸性質(zhì)， 并且因此最小化接觸電阻(R。)和串聯(lián)電阻(Rs),或使用有機(jī)材料調(diào)節(jié)絲網(wǎng)掩模的圖案線寬 使其較小，并且因此形成細(xì)線并且增加短路電流（Is。）。然而，用絲網(wǎng)掩模減小電極圖案的線 寬的方法可能會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)電阻(Rs)增加并且劣化精細(xì)圖案的連續(xù)可印刷性。
[0005] 電極組成物包含有機(jī)媒劑W賦予適用于印刷的粘度和流變學(xué)特征，并且有機(jī)媒劑 通常包含有機(jī)粘合劑和溶劑。需要開(kāi)發(fā)一種能夠改良電極組成物的可印刷性的有機(jī)粘合 劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -個(gè)實(shí)施例提供一種能夠提供具有高分辨率的精細(xì)圖案的電極組成物。
[0007] 另一個(gè)實(shí)施例提供一種使用所述電極組成物制造的電極。
[000引又一個(gè)實(shí)施例提供一種包含所述電極的太陽(yáng)能電池。
[0009] -個(gè)實(shí)施例提供一種電極組成物，包含導(dǎo)電粉末、玻璃料、有機(jī)粘合劑W及溶劑， 其中所述有機(jī)粘合劑是包含由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物。
[0010] [化學(xué)式1]
[0011]
[001^ 在化學(xué)式1中，
[0013] R1、R2W及R3各自獨(dú)立地由W下各項(xiàng)中選出：氨、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈 a到C15烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈C2到C15締基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20 環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20雜環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20芳基、經(jīng)取代 或未經(jīng)取代的C3到C20雜芳基W及由化學(xué)式2表示的取代基，其條件是r1、R2W及R3中的至少 一個(gè)是由化學(xué)式2表示的取代基。
[0014] [化學(xué)式2]
[0015]
[0016] 在化學(xué)式2中，
[0017] 1?3、護(hù)、護(hù)從及1?皆自獨(dú)立地是氨或直鏈或支鏈(：巧化10烷基，
[001引 m是巧Ijio的整數(shù)，n是0到10的整數(shù)，
[0019] X由W下各項(xiàng)中選出：經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈Cl到C18烷基、徑基(-OH)、 面素、簇基（-C00H)、醋基（COOR4，其中R4是直鏈或支鏈Cl到C6烷基）、憐酸基（-O-P( = 0) (0H)2)、憐酸醋基(-0-P( =0) (0R4)2,其中R4是直鏈或支鏈Q(jìng)到C6烷基）、經(jīng)取代或未經(jīng)取代 的C3到C20環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C20芳基W及包含N、0、S和其組合的經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的5元或6元脂環(huán)基，并且
[0020] *表示所述取代基鍵聯(lián)到化學(xué)式1的01?1、0護(hù)^及0護(hù)的氧(0)的點(diǎn)。
[0021] 在化學(xué)式2中，不與酷胺基相鄰的至少一個(gè)經(jīng)取代或未經(jīng)取代的亞甲基(-(C(Ra) (Rb))-或-(C(RC)(Rd))-)可W經(jīng)由W下各項(xiàng)中選出的鍵聯(lián)基團(tuán)置換:-〇-、-S-、-C(=0)-、-S (=0)-、-5(=0)2-、-(：(=0)-0-、-0-(：(=0)-、-(：(=0)順5-(其中1?5是氨或(：1到〔6烷基）和其 組合。
[0022] 所述包含N、0、S和其組合的經(jīng)取代或未經(jīng)取代的5元或6元脂環(huán)基可W由W下各項(xiàng) 中選出：咪挫基、咪挫嘟基、化挫基、化挫嘟基、化咯嘟基、=挫基、四挫基、慷基W及異嗯挫 基。
[0023] 所述由化學(xué)式1表示的化合物的重量平均分子量(Mw)可W是5000g/mo巧Ij200， OOOg/mol。
[0024] 所述包含由化學(xué)式I表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物可W包含每一個(gè)由化學(xué)式I表示的 結(jié)構(gòu)單元中一個(gè)或兩個(gè)由化學(xué)式2表示的取代基。
[00巧]所述電極組成物可W包含60重量％到95重量％的所述導(dǎo)電粉末，0.5重量％到20 重量％的所述玻璃料、1重量％到20重量％的所述有機(jī)粘合劑W及余量的所述溶劑。
[0026] 所述玻璃料可W包含至少一種由W下各項(xiàng)中選出的金屬元素:鉛(Pb)、蹄(Te)、祕(mì) (Bi)、裡化 i)、憐(P)、錯(cuò)(Ge)、嫁(Ga)、姉(Ce)、鐵(Fe)、娃(Si)、鋒(Zn)、鶴(W)、儀(Mg)、飽 (Cs)、鎖(Sr)、鋼(Mo)、鐵(Ti)、錫(Sn)、銅（In)、饑(V)、領(lǐng)(Ba)、儀(Ni)、銅(Cu)、鋼(化）、鐘 化）、神(As)、鉆(Co)、錯(cuò)(Zr)、儘(Mn) W 及侶(Al)。
[0027] 所述溶劑可W包含由W下各項(xiàng)中選出的至少一種：甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、下基 溶纖劑、脂肪醇、Q-松油醇、e-松油醇、二氨-松油醇、乙二醇、乙二醇單下基酸、下基溶纖劑 乙酸醋W及2,2,4-S甲基-1,3-戊二醇單異下酸醋。
[002引所述玻璃料的平均粒徑(D50)可W是0.1皿到10皿。
[0029] 所述電極組成物可W還包含由W下各項(xiàng)中選出的至少一種:表面處理劑、分散劑、 觸變劑、塑化劑、粘度穩(wěn)定劑、消泡劑、顏料、紫外(UV)穩(wěn)定劑、抗氧化劑W及偶合劑。
[0030] 另一個(gè)實(shí)施例提供一種使用所述電極組成物制造的電極。
[0031] 另一個(gè)實(shí)施例提供一種包含所述電極的太陽(yáng)能電池。
[0032] 所述電極組成物可W提供具有高分辨率和改良的可印刷性的精細(xì)圖案。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 將參考附圖在下文中更加全面地描述本發(fā)明，在運(yùn)些附圖中示出了本發(fā)明的例示 性實(shí)施例。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可W各種不同方式來(lái)修改所描述的實(shí)施例，運(yùn) 些修改均在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下進(jìn)行。
[0035] 在附圖中，為清楚起見(jiàn)放大層、膜、面板、區(qū)域等的厚度。在說(shuō)明書(shū)通篇，相似附圖 元件符號(hào)表示相似元件。應(yīng)理解，當(dāng)如層、膜、區(qū)域或襯底的元件被稱(chēng)作"在"另一個(gè)元件 "上"時(shí)，其可W直接在另一個(gè)元件上或還可W存在插入元件。相比之下，當(dāng)元件被稱(chēng)作"直 接在"另一個(gè)元件"上"時(shí)，不存在插入元件。
[0036] 如本文所用，當(dāng)未另外提供特定定義時(shí)，術(shù)語(yǔ)"經(jīng)取代"是指經(jīng)W下各項(xiàng)取代代替 至少一個(gè)氨：面素(F、C1、化或I)、徑基、a到C20烷氧基、硝基、氯基、氨基、亞氨基、疊氮基、 脈基、阱基、亞阱基、幾基、氨甲酯基、硫醇基、醋基、酸基、簇基或其鹽、橫酸基或其鹽、憐酸 基或其鹽、Cl到C20烷基、C2到C20締基、C2到C20烘基、C6到C30芳基、C3到C20環(huán)烷基、C3到 C20環(huán)締基、C3到C20環(huán)烘基、C2到C20雜環(huán)烷基、C2到C20雜環(huán)締基、C2到C20雜環(huán)烘基、C3到 C30雜芳基或其組合。
[0037] 如本文所用，當(dāng)未另外提供特定定義時(shí)，術(shù)語(yǔ)"雜"是指在環(huán)基中包含至少一個(gè)由 W下各項(xiàng)中選出的雜原子:N、0、SW及P。
[003引根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電極組成物包含導(dǎo)電粉末、玻璃料、有機(jī)粘合劑W及溶劑。在下 文中，詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0039] 電極組成物包含金屬粉末作為導(dǎo)電粉末。金屬粉末可W包含銀(Ag)、金(Au)、鈕 (Pd)、銷(xiāo)(Pt)、釘(Ru)、錠(化）、餓(Os)、銀(Ir)、鍊(Re)、鐵(Ti)、妮(Nb)、粗(Ta)、侶(Al)、銅 (Cu)、儀(Ni)、鋼(Mo)、饑(V)、鋒(Zn)、儀(Mg)、錠(Y)、鉆(Co)、錯(cuò)(Zr)、鐵(Fe)、鶴(W)、錫 (Sn)、銘(Cr)、儘(Mn)等，但不限于此。
[0040] 導(dǎo)電粉末的粒度可W是納米或微米級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，導(dǎo)電粉末的粒度可W是幾十納 米到幾百納米或幾微米到幾十微米。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電粉末可W是具有不同粒度的兩 種或多于兩種類(lèi)型的銀粉末的混合物。
[0041] 導(dǎo)電粉末可W具有球形、薄層形或不定形的粒子形狀。導(dǎo)電粉末的平均粒徑(D50) 可W是0.1 wii到IOwh，例如0.5WI1到扣m。平均粒徑可W在室溫(24°C到25 °C)下通過(guò)超聲波處 理將導(dǎo)電粉末分散于異丙醇（IPA)中3分鐘后，使用例如型號(hào)1064D(西萊斯有限公司(CILAS Co. ,Ltd.))設(shè)備測(cè)量。在此平均粒徑范圍內(nèi)，組成物可W提供低接觸電阻和低線路電阻。
[0042] W電極組成物的100重量％計(jì)，導(dǎo)電粉末可W60重量％到95重量％的量存在。在此 范圍內(nèi)，可W防止轉(zhuǎn)化效率由于電阻增加而劣化，并且還可W防止由有機(jī)媒劑的相對(duì)減少 所產(chǎn)生的硬糊形成。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電粉末可W70重量％到90重量％的量存在。
[0043] 玻璃料可W用W增強(qiáng)導(dǎo)電粉末與晶片或襯底之間的粘著力，并且通過(guò)蝕刻抗反射 層和使導(dǎo)電粉末烙融在發(fā)射極區(qū)中形成銀晶粒，W便在電極糊的燒結(jié)過(guò)程期間降低接觸電 阻。此外，在燒結(jié)過(guò)程期間，玻璃料可W被軟化并且可W降低燒結(jié)溫度。
[0044] 當(dāng)增加太陽(yáng)能電池的面積W便提高太陽(yáng)能電池效率時(shí)，存在太陽(yáng)能電池的接觸電 阻可能增加的可能性。因此，希望最小化對(duì)p-n結(jié)的影響同時(shí)最小化串聯(lián)電阻(Rs)。另外，燒 結(jié)溫度可W隨具有不同薄層電阻的各種晶片的增加使用在廣泛范圍內(nèi)變化。希望玻璃料確 保充足熱穩(wěn)定性W耐受廣泛范圍的燒結(jié)溫度。
[0045] 玻璃料可W是通常用于電極組成物中的鉛玻璃料和非鉛玻璃料中的一種或多種。
[0046] 玻璃料可W還包含至少一種由W下各項(xiàng)中選出的金屬或半金屬元素:鉛(Pb)、蹄 (Te)、祕(mì)(Bi)、裡化 i)、憐(P)、錯(cuò)(Ge)、嫁(Ga)、姉(Ce)、鐵(Fe)、娃(Si)、鋒(Zn)、鶴(W)、儀 (Mg)、飽(Cs)、鎖（Sr)、鋼(Mo)、鐵(Ti)、錫(Sn)、銅（In)、饑(V)、領(lǐng)(Ba)、儀(Ni)、銅(Cu)、鋼 (Na)、鐘化）、神(As)、鉆(Co)、錯(cuò)(Zr)、儘(Mn 似及侶(Al)。
[0047] 玻璃料可W通過(guò)任何適合方法由金屬或半金屬元素的氧化物制備。舉例來(lái)說(shuō)，金 屬或半金屬氧化物可W通過(guò)W下方式獲得：W預(yù)定比率混合金屬或半金屬元素的氧化物， 使混合物烙融，對(duì)所得物進(jìn)行澤火，并且然后粉碎經(jīng)澤火的產(chǎn)物?；旌峡蒞使用球磨機(jī)或行 星式磨機(jī)進(jìn)行。烙融可W在700°C到1300°C下進(jìn)行，并且澤火可W在室溫(24°C到25°C )下進(jìn) 行。粉碎可W使用(但不限于)盤(pán)磨機(jī)或行星式磨機(jī)進(jìn)行。
[004引玻璃料的平均粒徑(D50)可W是0.1皿到10皿，并且W電極組成物的100重量％計(jì) 可W0.5重量％到20重量％的量存在。在此范圍內(nèi)，玻璃料可W確保電極的極佳粘著強(qiáng)度同 時(shí)不會(huì)劣化電極的電特征。
[0049] 玻璃料可W具有球形或不定形。在一個(gè)實(shí)施例中，可W使用具有不同轉(zhuǎn)變溫度的 兩種不同種類(lèi)的玻璃料。舉例來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)變溫度在高于或等于200°C到低于或等于350°C范圍 內(nèi)的第一玻璃料和轉(zhuǎn)變溫度在高于350°C到低于或等于550°C范圍內(nèi)的第二玻璃料可Wl: 0.2到1:1范圍內(nèi)的重量比混合。
[0050] 有機(jī)粘合劑可W由化學(xué)式1表示。
[005U [化學(xué)式。
[0化2]
[0化3] 在化學(xué)式1中，
[0054] R1、R2W及R3各自獨(dú)立地是氨、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈Cl到C15烷基、經(jīng)取 代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈C2到C15締基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20環(huán)烷基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的C3到C20雜環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3 至化20雜芳基W及由化學(xué)式2表示的取代基，其條件是r1、R2W及R3中的至少一個(gè)是由化學(xué)式 2表示的取代基。
[0055] [化學(xué)式2]
[0化6]
[0化7] 在化學(xué)式2中，
[0化引1?3、護(hù)、護(hù)^及1?4各自獨(dú)立地是氨或直鏈或支鏈(：1到(：10烷基，特別是直鏈或支鏈(：1 到C6烷基，
[0059] m是巧IjlO的整數(shù)，n是0到10的整數(shù)，
[0060] X由W下各項(xiàng)中選出：經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈Cl到C18烷基、徑基(-OH)、 面素(-F、-Cl、-化或-I)、簇基(-C00H)、醋基(-COOR4，其中R4是直鏈或支鏈Cl到C6烷基）、憐 酸基(憐酸，-O-P( = 0)OH)2)、憐酸醋基(-O-P( = 0) (OR4)2，其中R4是直鏈或支鏈C1到C6燒 基）、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C20芳基W及包含N、0、 S和其組合的經(jīng)取代或未經(jīng)取代的5元或6元脂環(huán)基，并且
[0061] *表示所述取代基鍵聯(lián)到化學(xué)式1的01?1、01?2^及0護(hù)的氧(0)的點(diǎn)。
[0062] 經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈Cl到C15烷基可W是例如經(jīng)至少一個(gè)徑基取代的 直鏈或支鏈Cl到Cl 5徑烷基。
[0063] 經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈Cl到C15烷基可W是例如甲基、乙基、正丙基、仲 下基、異丙基、正戊基、異戊基、異下基等。
[0064] 在化學(xué)式2中，不與酷胺基相鄰的至少一個(gè)經(jīng)取代或未經(jīng)取代的亞甲基(-(C(Ra) (Rb))-或-(C(RC)(Rd))-)可W經(jīng)由W下各項(xiàng)中選出的鍵聯(lián)基團(tuán)置換:-〇-、-S-、-C(=0)-、-S (=0)-、-5(=0)2-、-(：(=0)-0-、-0-(：(=0)-、-(：(=0)順5-(其中1?5是氨或(：1到〔6烷基）和其 組合。當(dāng)至少兩個(gè)亞甲基經(jīng)至少兩個(gè)鍵聯(lián)基團(tuán)置換時(shí)，鍵聯(lián)基團(tuán)不與彼此相鄰存在。
[0065] 經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈Cl到C15烷基或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈 C巧IjClS烷基的至少一個(gè)經(jīng)取代或未經(jīng)取代的亞甲基可W經(jīng)由W下各項(xiàng)中選出的鍵聯(lián)基團(tuán) 置換：-〇-、-S-、-〔（=〇) -、-S(=0)-、-S(=0)2_、-C (=0) -〇-、-〇_C (=0)-、-C (=0) nr5-(其 中R5是氨或Cl到C6烷基)和其組合。當(dāng)至少兩個(gè)亞甲基經(jīng)至少兩個(gè)鍵聯(lián)基團(tuán)置換時(shí)，鍵聯(lián)基 團(tuán)不與彼此相鄰存在。當(dāng)化學(xué)式2中的n是加寸，鍵聯(lián)基團(tuán)不接續(xù)化學(xué)式2的酷胺基存在。
[0066] 所述包含N、0、S和其組合的經(jīng)取代或未經(jīng)取代的5元或6元脂環(huán)基可W由W下各項(xiàng) 中選出：咪挫基、咪挫嘟基、化挫基、化挫嘟基、化咯嘟基、=挫基、四挫基、慷基W及異嗯挫 基。
[0067] 由化學(xué)式1表示的化合物可W通過(guò)使纖維素或纖維素衍生物與包含由化學(xué)式2a表 示的酷胺基的化合物反應(yīng)而制備。
[0068] [化學(xué)式 2a]
[0069]
[0070] 在化學(xué)式2a中，
[0071] 1?3、護(hù)、護(hù)、1?3、"1、11^及乂與化學(xué)式2中相同，并且￥是與纖維素衍生物的徑基或燒氧 基反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)，例如面素，并且具體來(lái)說(shuō)是C1。
[0072] 包含酷胺基的化合物可W通過(guò)使具有簇酸基的化合物和胺化合物反應(yīng)而獲得。
[0073] 有機(jī)粘合劑在纖維素主鏈處包含至少一個(gè)由化學(xué)式2表示的具有酷胺基的取代 基，并且因此可W改良電極組成物的印刷特征、分散W及儲(chǔ)存穩(wěn)定性。另外，有機(jī)粘合劑在 電極組成物的組分之中，例如在其中具有纖維素主鏈的有機(jī)粘合劑或?qū)щ姺勰┝Ｗ又行?成纏結(jié)結(jié)構(gòu)（entanglement Struc化re)，并且因此使組分緊密接觸彼此。此外，有機(jī)粘合劑 可W改良襯底的可潤(rùn)濕性和因此改良電極組成物與襯底的親和力。因此，當(dāng)電極組成物印 刷于襯底上時(shí)，電極組成物可W不散布但防止增加電極圖案的寬度并且維持其均勻?qū)挾龋?并且因此獲得具有高縱橫比（電極圖案的截面高度/電極圖案的截面寬度)的精細(xì)圖案。
[0074] 另外，有機(jī)粘合劑增加有機(jī)粘合劑之中的氨鍵并且減少寬度變寬的現(xiàn)象，同時(shí)通 過(guò)在烘烤期間生成的熱量娠壓糊體，并且因此可W獲得具有高縱橫比的精細(xì)圖案，并且還 由于側(cè)鏈作用而具有極佳剪切稀化(shear thinning)，并且因此可W獲得具有高分辨率的 電極圖案。
[0075] 另外，有機(jī)粘合劑可W改良后面描述的添加劑與有機(jī)粘合劑之間的相容性并且因 此改良電極組成物的印刷特征。
[0076] 所述由化學(xué)式1表示的化合物的重量平均分子量(Mw)可W是5000g/mo巧Ij200， OOOg/mo 1。當(dāng)重量平均分子量(Mw)在所述范圍內(nèi)時(shí)，可W改良電極組成物的分散和印刷特 征。
[0077] 所述由化學(xué)式1表示的化合物可W包含每一個(gè)由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元中一個(gè) 或兩個(gè)由化學(xué)式2表示的取代基。
[0078] W此方式，當(dāng)存在由化學(xué)式2表示的取代基時(shí)，可W改良電極組成物的分散穩(wěn)定 性，并且可W獲得具有高縱橫比的精細(xì)電極圖案。
[0079] 由化學(xué)式2表示的取代基可W定位在(但不限于）由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元的Ri (第3號(hào)位置）、R2(第6號(hào)位置)或R3 (第2號(hào)位置）。
[0080] W電極組成物的100重量％計(jì)，有機(jī)粘合劑可Wo. 1重量％到20重量％、例如0.2重 量％到15重量％的量存在。當(dāng)有機(jī)粘合劑在所述范圍內(nèi)使用時(shí)，電極組成物可W具有適當(dāng) 粘度，并且防止與襯底的粘著性劣化，并且還可W由于有機(jī)粘合劑在燒結(jié)期間的不順?lè)纸?而具有高電阻，并且防止電極在燒結(jié)期間開(kāi)裂、斷開(kāi)、具有針孔等。
[0081] 溶劑的沸點(diǎn)可W是IOCTC或更高，并且溶劑可W是甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、下基 溶纖劑、脂肪醇、Q-松油醇、e-松油醇、二氨-松油醇、乙二醇、乙二醇單下基酸、下基溶纖劑 乙酸醋、醋醇(2,2,4-S甲基-1,3-戊二醇單異下酸醋)等，其可W單獨(dú)或W兩者或多于兩者 的組合使用。
[0082] 溶劑可W余量，例如W電極組成物的總量計(jì)1重量％到30重量％存在。當(dāng)溶劑在所 述范圍內(nèi)使用時(shí)，可W確保充足粘著強(qiáng)度和極佳印刷特征。
[0083] 電極組成物可W按需要還包含典型添加劑W增強(qiáng)流動(dòng)性質(zhì)、加工性質(zhì)W及穩(wěn)定 性。添加劑可W包含表面處理劑、分散劑、觸變劑、塑化劑、粘度穩(wěn)定劑、消泡劑、顏料、紫外 (UV)穩(wěn)定劑、抗氧化劑、偶合劑等。運(yùn)些添加劑可W單獨(dú)或W其混合物形式使用。
[0084] W電極組成物的100重量％計(jì)，運(yùn)些添加劑可Wo. 1重量％到5重量％的量存在。此 量可W按需要而改變。添加劑的量可W考慮電極組成物的印刷特征、分散W及儲(chǔ)存穩(wěn)定性 而選擇。
[0085] 另一個(gè)實(shí)施例提供一種由所述電極組成物形成的電極。
[0086] 另外，另一個(gè)實(shí)施例提供一種包含所述電極的太陽(yáng)能電池。
[0087] 參考圖1，說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池。圖1是展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng) 能電池的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0088] 參考圖1，電極組成物印刷于包含P層101(或n層)和n層102(或P層)作為發(fā)射極的 晶片100上，并且經(jīng)燒結(jié)，形成后電極210和前電極230。舉例來(lái)說(shuō)，用于后電極210的先前制 備步驟可W通過(guò)W下方式進(jìn)行：將電極組成物印刷于晶片的后表面上，并且在200°C到400 °C下干燥10秒到60秒。
[0089] 另外，用于前電極230的先前制備步驟可W通過(guò)W下方式進(jìn)行:將電極組成物印刷 于晶片的前表面上，并且使其干燥。然后，可W將前電極和后電極在400°C到980°C、并且具 體來(lái)說(shuō)700°C到980°C下燒結(jié)30秒到210秒。
[0090] 提供W下實(shí)例和比較例W便突出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的特征，但應(yīng)理解，實(shí)例和比 較例不應(yīng)理解為限制實(shí)施例的范圍，比較例也不應(yīng)理解為在實(shí)施例的范圍之外。此外，應(yīng)理 解，實(shí)施例不限于實(shí)例和比較例中所述的特定細(xì)節(jié)。
[0091] 有機(jī)粘合劑的合成實(shí)例
[0092] <合成實(shí)例1>
[0093] 將300ml的1,4-二嗯燒和50g的乙基纖維素（STD200,陶氏化學(xué)公司（Dow Chemical Co.))放置于IL圓燒瓶中，緩慢加熱達(dá)到6(TC并且攬動(dòng)30分鐘W使乙基纖維素完全溶解，將 溶液冷卻到室溫，向其中添加23gS乙胺（TEA,西格瑪-阿爾德里奇公司（Sigma-Aldrich Co)),將混合物攬動(dòng)10分鐘，在氮?dú)?化)氛圍下向其中緩慢添加Ilg的N-下基-2-氯乙酷胺 (西格瑪-阿爾德里奇公司），并且將混合物緩慢加熱達(dá)到6(TC并且攬動(dòng)5小時(shí)，完成反應(yīng)。當(dāng) 反應(yīng)完全時(shí)，將來(lái)自其的產(chǎn)物純化并且干燥，獲得經(jīng)N-下基-2-氯乙酷胺改性的乙基纖維素 (CBA-I)。
[0094] <合成實(shí)例2>
[00M]經(jīng)N-下基-2-氯乙酷胺改性的乙基纖維素(CBA-2)根據(jù)與合成實(shí)例1中相同的方法 獲得，不同之處在于改變N-下基-2-氯乙酷胺的量。
[0096] <合成實(shí)例3>
[0097] 經(jīng)N-下基-2-氯乙酷胺改性的乙基纖維素(CBA-3)根據(jù)與合成實(shí)例1中相同的方法 獲得，不同之處在于改變N-下基-2-氯乙酷胺的量。
[0098] 合成實(shí)例1至合成實(shí)例3中所用的組分的量列于W下表1中。
[0099] (表1)
[0100]
[0101] 制備電極組成物
[0102] < 實(shí)例 1>
[0103] 太陽(yáng)能電池電極組成物通過(guò)W下方式制備:在50°C下將0.8重量％的根據(jù)合成實(shí) 例I的經(jīng)N-下基-2-氯乙酷胺改性的乙基纖維素(CBA-I)(作為有機(jī)粘合劑)充分溶解于8.5 重量％的醋醇(作為溶劑）中；向其中添加87.0重量％的平均粒徑是5.0皿的球形的銀粉末 (5-8F，多瓦高科技有限公司（Dowa Hightech Co丄td. )),3.0重量％的平均粒徑是1.0皿、 轉(zhuǎn)變點(diǎn)是34 TC并且具有低烙點(diǎn)的含鉛玻璃料（Cl-124,帕蒂克洛戈瑞有限公司 (Particlogy Co . ,Ltd.))，W及0.2重量％ 的分散劑(BYK102，畢克化學(xué)公司（BYK-Chemie Inc.))和0.5重量％的觸變劑(TMxa化〇1 ST，海名斯公司化Iementis Co.))作為添加劑； 并且然后用=漉混合器將其均勻地混合并且分散混合物。
[0104] < 實(shí)例 2>
[0105] 太陽(yáng)能電池電極組成物根據(jù)與實(shí)例1中相同的方法制備，不同之處在于使用根據(jù) 合成實(shí)例2的經(jīng)N-下基-2-氯乙酷胺改性的乙基纖維素(CBA-2)代替根據(jù)合成實(shí)例1的CBA-I 作為有機(jī)粘合劑。
[0106] < 實(shí)例 3>
[0107] 太陽(yáng)能電池電極組成物根據(jù)與實(shí)例1中相同的方法制備，不同之處在于使用根據(jù) 合成實(shí)例3的經(jīng)N-下基-2-氯乙酷胺改性的乙基纖維素(CBA-3)代替根據(jù)合成實(shí)例1的CBA-I 作為有機(jī)粘合劑。
[010引 < 比較例1>
[0109] 太陽(yáng)能電池電極組成物根據(jù)與實(shí)例1中相同的方法制備，不同之處在于使用乙基 纖維素(STD200,陶氏化學(xué)公司)代替根據(jù)合成實(shí)例1的CBA-I作為有機(jī)粘合劑。
[0110] 性質(zhì)評(píng)估
[0111] (1)儲(chǔ)存穩(wěn)定性
[0112] 通過(guò)使用根據(jù)W下方程式1獲得的儲(chǔ)存前后的粘度變化比，來(lái)評(píng)估根據(jù)實(shí)例巧。實(shí) 例3和比較例1的太陽(yáng)能電池電極組成物的儲(chǔ)存穩(wěn)定性(百分比），并且結(jié)果提供于下表2中。 [011；3][方程式。
[0114]
[011引在方程式1中，
[0116] Fo是在25°C下在50±5%的相對(duì)濕度下儲(chǔ)存電極組成物1天后在室溫（24°C)下測(cè) 量的粘度，并且Fi是在25°C下在50±5%相對(duì)濕度下儲(chǔ)存電極組成物30天后在室溫（25°C) 下測(cè)量的粘度。
[0117] 通過(guò)W下方式獲得粘度測(cè)量值:使用粘度計(jì)化BDV-2+pro,布洛克菲爾德工程化實(shí) 驗(yàn)室（BrookfieId Engineering Laboratories))并且在其上安裝SC4-14轉(zhuǎn)軸和SC4-6RP腔 室，并且然后在25 °C和IOrpm下預(yù)剪切組成物30秒。
[0118] (2)精細(xì)圖案評(píng)估
[0119] 將根據(jù)實(shí)例1到實(shí)例3和比較例1的太陽(yáng)能電池電極組成物分別通過(guò)使用絲網(wǎng)掩模 絲網(wǎng)印刷于薄層電阻是90 Q的多P型娃晶片的前表面上W印刷電極圖案，并且然后通過(guò)使 用紅外線干燥爐干燥。然后，將包含侶的電極組成物印刷于晶片的后表面上，并且然后W如 上所述的相同方法干燥。隨后，將過(guò)程中制造的電池通過(guò)使用傳送帶型爐在400°C到950°C 下燒結(jié)40秒，并且然后通過(guò)使用VK設(shè)備(VK9710,基恩±公司化EYENCE Co.))測(cè)量電極線路 的線寬和厚度，并且結(jié)果提供于下表2中。
[0120] * 絲網(wǎng)掩模:SUS325 型 / 乳化(emulsion)厚度 15 皿 / 指棒線（finger bar line):寬 度35皿，90個(gè)指棒
[0121] (表 2)
[01221
[0123] 如表2中所示，與使用根據(jù)比較例1的乙基纖維素的太陽(yáng)能電池電極組成物相比， 根據(jù)實(shí)例巧Ij實(shí)例3使用由化學(xué)式1表示的化合物作為有機(jī)粘合劑的太陽(yáng)能電池電極組成物 展示極佳儲(chǔ)存穩(wěn)定性、極佳縱橫比W及細(xì)線寬。
[0124] 雖然已經(jīng)結(jié)合目前視為實(shí)用例示性實(shí)施例的內(nèi)容來(lái)描述本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā) 明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，而是相反，本發(fā)明旨在涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍 內(nèi)的各種修改和等效配置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電極組成物，包括： 導(dǎo)電粉末、玻璃料、有機(jī)粘合劑W及溶劑， 其中所述有機(jī)粘合劑是包含由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物： [化學(xué)式1]其中，在化學(xué)式1中， r1、R2W及R3各自獨(dú)立地由W下各項(xiàng)中選出：氨、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈C1到 C15烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈C2到C15締基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20環(huán)燒 基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20雜環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20芳基、經(jīng)取代或未 經(jīng)取代的C3到C20雜芳基W及由化學(xué)式2表示的取代基，其條件是r1、R2W及R3中的至少一個(gè) 是由化學(xué)式2表示的取代基： [化學(xué)式2]其中，在化學(xué)式2中， 尺3、護(hù)、護(hù)從及3皆自獨(dú)立地是氨或直鏈或支鏈(：巧化10烷基， m是巧IjlO的整數(shù)，η是0到10的整數(shù)， X由W下各項(xiàng)中選出：經(jīng)取代或未經(jīng)取代的直鏈或支鏈C1到C18烷基、徑基、面素、簇基、 由C00R4表示的醋基、憐酸基、由-0-P(=0)(0R4)康示的憐酸醋基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3 到C20環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C20芳基W及包含N、0、S和其組合的經(jīng)取代或未經(jīng) 取代的5元或6元脂環(huán)基，其中R4是直鏈或支鏈C1到C6烷基，并且 *表示取代基鍵聯(lián)到化學(xué)式1的〇1?1、〇護(hù)從及〇護(hù)的氧的點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中不與酷胺基相鄰的至少一個(gè)經(jīng)取代或未經(jīng) 取代的亞甲基經(jīng)由W下各項(xiàng)中選出的鍵聯(lián)基團(tuán)置換:-o-、-s-、-c(=o)-、-s(=o)-、-s( = 0)2-、-(：(=0)-0-、-0-(：(=0)-、-(：(=0州1?5-和其組合，其中1?5是氨或(：1到〔6烷基。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述包含N、0、S和其組合的經(jīng)取代或未經(jīng)取 代的5元或6元脂環(huán)基由W下各項(xiàng)中選出：咪挫基、咪挫嘟基、化挫基、化挫嘟基、化咯嘟基、 =挫基、四挫基、慷基W及異嗯挫基。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述包含由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元的化合 物的重量平均分子量是5000g/mol到200，OOOg/mol。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述包含由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元的化合 物包括每一由化學(xué)式1表示的結(jié)構(gòu)單元中一個(gè)或兩個(gè)由化學(xué)式2表示的取代基。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述電極組成物包括： 60重量％到95重量％的所述導(dǎo)電粉末； 0.5重量％到20重量％的所述玻璃料； 1重量％到20重量％的所述有機(jī)粘合劑；W及 余量的所述溶劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述玻璃料包括由W下各項(xiàng)中選出的至少 一個(gè):鉛、蹄、祕(mì)、裡、憐、錯(cuò)、嫁、姉、鐵、娃、鋒、鶴、儀、飽、鎖、鋼、鐵、錫、銅、饑、領(lǐng)、儀、銅、鋼、 鐘、神、鉆、錯(cuò)、儘W及侶。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述溶劑包括由W下各項(xiàng)中選出的至少一 種：甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、下基溶纖劑、脂肪醇、α-松油醇、β-松油醇、二氨-松油醇、乙二 醇、乙二醇單下基酸、下基溶纖劑乙酸醋W及2,2,4-Ξ甲基-1,3-戊二醇單異下酸醋。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述玻璃料的平均粒徑是Ο.?μπι到ΙΟμπι。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組成物，其中所述電極組成物還包括由W下各項(xiàng)中選出 的至少一種:表面處理劑、分散劑、觸變劑、塑化劑、粘度穩(wěn)定劑、消泡劑、顏料、紫外穩(wěn)定劑、 抗氧化劑W及偶合劑。11. 一種電極，使用根據(jù)權(quán)利要求巧ijlO中任一項(xiàng)所述的電極組成物制造。12. -種太陽(yáng)能電池，包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極。
【文檔編號(hào)】H01L31/042GK106098143SQ201610109510
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日 公開(kāi)號(hào)201610109510.1, CN 106098143 A, CN 106098143A, CN 201610109510, CN-A-106098143, CN106098143 A, CN106098143A, CN201610109510, CN201610109510.1
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