在硅片正面上形成栅极的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201080022316.0	申请日：	2010.05.20
公开号：	CN102428567A	公开日：	2012.04.25
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01L 31/0224申请日:20100520\|\|\|公开
IPC分类号：	H01L31/0224; H01B1/16	主分类号：	H01L31/0224
申请人：	E.I.内穆尔杜邦公司
发明人：	R·D·安德森; K·W·杭; 高世铭; G·劳迪辛奥; 林政男; 吴隽夔
地址：	美国特拉华州
优先权：	2009.05.20 US 61/179,885
专利代理机构：	上海专利商标事务所有限公司 31100	代理人：	朱黎明
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内容摘要

本发明涉及在具有ARC层的硅片上形成正面栅极的方法，所述方法包括以下步骤：(1)印刷并干燥金属浆料A，所述金属浆料A包含具有0.5-8重量％玻璃料的无机成分并且具有烧透能力，其中所述金属浆料A印刷在所述ARC层上以形成底层的薄的平行指状线，(2)在所述底层指状线上印刷并干燥金属浆料B，所述金属浆料B包含具有0.2-3重量％玻璃料的无机成分，其中所述金属浆料B印刷成网格图案，所述网格图案包括：(i)薄的平行指状线，所述薄的平行指状线形成叠加在所述底层指状线上方的顶层指状线以及(ii)与所述指状线以直角相交的母线，以及(3)焙烧所述双面印刷的硅片，其中与所述金属浆料A的无机成分相比，所述金属浆料B的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。

权利要求书

1：在硅片正面上形成栅极的方法，在所述硅片的所述正面上具有 p- 型区域、 n- 型区域、 p-n 结和 ARC 层，所述方法包括以下步骤： (1) 在所述 ARC 层上印刷并干燥具有烧透能力的金属浆料 A，其中将所述金属浆料 A 印刷成薄的平行指状线，从而形成底层指状线， (2) 在所述底层指状线上印刷并干燥金属浆料 B，其中将所述金属浆料 B 印刷成网格图案，所述网格图案包括 (i) 薄的平行指状线，所述薄的平行指状线形成叠加在所述底层指状线上方的顶层指状线以及 (ii) 与所述指状线以直角相交的两条或更多条平行母线，以及 (3) 焙烧所述双面印刷的硅片，其中所述金属浆料 A 包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含 (a1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (a2)0.5-8 重量％的玻璃料，其中所述金属浆料 B 包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含 (b1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (b2)0.2-3 重量％的玻璃料，并且其中与所述金属浆料 A 的无机成分相比，所述金属浆料 B 的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。
2：权利要求 1 的方法，其中金属浆料 A 中的所述导电金属粉末的总含量为 50-92 重量％。
3：权利要求 1 或 2 的方法，其中金属浆料 B 中的所述导电金属粉末的总含量为 50-92 重量％。
4：前述任一项权利要求的方法，其中金属浆料 A 中的所述至少一种导电金属粉末为银粉。
5：前述任一项权利要求的方法，其中金属浆料 B 中的所述至少一种导电金属粉末为银粉。
6：前述任一项权利要求的方法，其中金属浆料 B 不具有或仅具有较弱烧透能力。
7：权利要求 6 的方法，其中所述金属浆料 B 中所含的玻璃料可由选自下列的至少一种玻璃料组成： (i) 含铅玻璃料，其具有在 571-636℃的范围内的软化点温度并且包含 53-57 重量％的 PbO、 25-29 重量％的 SiO2、 2-6 重量％的 Al2O3 和 6-9 重量％的 B2O3， (ii) 无铅玻璃料，其具有在 550-611℃的范围内的软化点温度并且包含 11-33 重量％的 SiO2、＞ 0-7 重量％的 Al2O3 和 2-10 重量％的 B2O3，以及 (iii) 无铅玻璃料，其具有在 550-611℃的范围内的软化点温度并且包含 40-73 重量％的 Bi2O3、 11-33 重量％的 SiO2、＞ 0-7 重量％的 Al2O3 和 2-10 重量％的 B2O3。
8：前述任一项权利要求的方法，其中所述 ARC 层选自 TiOx、 SiOx、 TiOx/SiOx、 SiNx 或 Si3N4ARC 层。
9：前述任一项权利要求的方法，其中在步骤 (1) 和 (2) 之间进行另外的焙烧步骤 (1a)。
10：前述任一项权利要求的方法，其中步骤 (1) 和 (2) 中的所述印刷为丝网印刷。
11：根据前述任一项权利要求的方法制备的正面栅极。
12：硅太阳能电池，所述硅太阳能电池包括在其正面上具有 ARC 层的硅片和权利要求 11 的正面栅极。

说明书

在硅片正面上形成栅极的方法
    发明领域本发明涉及在硅片正面上形成栅极的方法。
     发明背景
     常规的具有 p 型基板的太阳能电池结构具有通常位于电池的正面或光照面上的负极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的 p-n 结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生电子 - 空穴对的外部能源。存在于 p-n 结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流。大部分太阳能电池呈金属化的硅片形式，即，具有导电的金属触点。
     目前所用的太阳能发电电池大多为硅太阳能电池。具体地讲，电极是通过使用诸如丝网印刷之类的方法由金属浆料制成。
     硅太阳能电池的生产通常起始于呈硅片形式的 p 型硅基板，在 p 型硅基板上通过磷 (P) 等的热扩散而形成反向导电型的 n 型扩散层。通常将三氯氧化磷 (POCl3) 用作气态磷扩散源，其它液体源为磷酸等。在不作任何特别改性的情况下，扩散层是在硅基板的整个表面上形成。p-n 结是在其中 p 型掺杂剂的浓度等于 n 型掺杂剂的浓度处形成；常规电池的 p-n 结接近光照面，其具有介于 0.05 和 0.5μm 之间的结深度。
     在形成了该扩散层之后，通过用某种酸诸如氢氟酸进行蚀刻而将多余的表面玻璃从表面的其余部分除去。
     接下来，通过诸如等离子体 CVD( 化学气相沉积 ) 等方法在 n 型扩散层上，形成厚度介于 0.05 和 0.1μm 之间的 TiOx、 SiOx、 TiOx/SiOx 或尤其 SiNx 或 Si3N4 的 ARC 层 ( 抗反射涂层 )。
     常规的具有 p 型基板的太阳能电池结构通常具有位于电池正面上的负栅电极和位于背面上的正极。通常通过在电池正面上的 ARC 层上丝网印刷并干燥正面银浆 ( 正面电极形成银浆 ) 来施加栅极。正面栅极通常以所谓的 H 图案进行丝网印刷，该图案包括 (i) 薄的平行指状线 ( 收集线 ) 以及 (ii) 与指状线以直角相交的两条母线。此外，还将背面银或银 / 铝浆和铝浆丝网印刷 ( 或一些其它施加方法 ) 在基板的背面上，并且相继进行干燥。通常，首先将背面银或银 / 铝浆丝网印刷到硅片背面上，形成两条平行母线或形成矩形 ( 极耳 ) 以准备用于焊接互连线 ( 预焊接的铜带 )。然后将铝浆印刷到裸露区域，与背面银或银 / 铝略微重叠。在一些情况下，在印刷了铝浆之后进行银或银 / 铝浆的印刷。然后通常在带式炉中进行焙烧，持续 1-5 分钟的时间，使硅片达到 700-900℃的范围内的峰值温度。正面栅极和背面电极可依次焙烧或共同焙烧。
     一般将铝浆丝网印刷在硅片的背面上并对其进行干燥。将硅片在高于铝熔点的温度下焙烧以形成铝 - 硅熔体，随后在冷却阶段中形成掺有铝的外延生长的硅层。该层一般被称为背表面场 (BSF) 层。铝浆通过焙烧从干燥状态转化为铝背面电极。同时，将背面银或银 / 铝浆焙烧成银或银 / 铝背面电极。在焙烧期间，背面铝与背面银或银 / 铝之间的边并且还实现电连接。铝电极占背面电极的绝大多数区域，部分归功于需要界呈现合金状态，形成 p+ 层。在背面的部分 ( 常常作为 2-6mm 宽的母线 ) 上形成银或银 / 铝背面电极以作
     为用于通过预焊接的铜带等来互连太阳能电池的电极。此外，在焙烧期间，作为正面栅极而印刷的正面银浆会烧结并渗透过 ARC 层，从而能够与 n 型层进行电接触。这类方法一般被称为 “烧透” 。
     已发现可提高硅太阳能电池的电效率，其中正面栅极的指状线为双面印刷，并且用于第一次和第二次印刷的金属浆料在其玻璃料和任选存在的其它无机添加剂的总含量上有所不同。与只是用相同的金属浆料印刷两次相比，印刷层间的粘附力也得到提高。
     在本说明书和权利要求中使用术语 “玻璃料和任选存在的其它无机添加剂的含量” 。它是指不含金属的金属浆料无机组分。
     发明概述
     本发明涉及形成硅片正面上栅极的方法，所述硅片在所述正面上具有 p- 型区域、 n- 型区域、 p-n 结和 ARC 层，所述方法包括如下步骤：
     (1) 在 ARC 层上印刷并干燥具有烧透能力的金属浆料 A，其中金属浆料 A 印刷成薄的平行指状线，从而形成底层指状线。
     (2) 在底层指状线上印刷并干燥金属浆料 B，其中金属浆料 B 印刷成网格图案，所述网格图案包括： (i) 形成叠加在底层指状线上方的顶层指状线的薄的平行指状线以及 (ii) 与指状线以直角相交的两条或更多条平行母线，以及 (3) 焙烧双面印刷的硅片，
     其中金属浆料 A 包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含 (a1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (a2)0.5-8 重量％，优选地 1-3 重量％的玻璃料，
     其中金属浆料 B 包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含 (b1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (b2)0.2-3 重量％，优选地 0.2-2 重量％的玻璃料，并且
     其中与金属浆料 A 的无机成分相比，金属浆料 B 的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。
     发明详述
     在说明书和权利要求书中使用术语 “烧透能力” 。具有烧透能力的金属浆料为烧透 ARC 层而与硅基板表面形成电接触的金属浆料。相应地，烧透能力较弱或根本没有烧透能力的金属浆料在焙烧时与硅基板电接触不良甚至没有电接触。
     在本发明方法的步骤 (1) 中，将具有烧透能力的金属浆料 A 印刷在硅片正面的 ARC 层上。硅片为常用于生产硅太阳能电池的常规单晶或多晶硅片；它具有 p- 型区域、 n- 型区域和 p-n 结。硅片在其正面上具有例如 TiOx、 SiOx、 TiOx/SiOx，或具体地讲 SiNx 或 Si3N4 的 ARC 层。此类硅片为技术人员所熟知；为简明起见，参见 “发明背景” 部分。硅片可能已具有常规的背面金属化浆料，即具有如上文 “发明背景” 部分中所述的背面铝浆和背面银浆或背面银 / 铝浆。背面金属浆料的施加可在正面栅极形成前或形成后实施。背面浆料可以单独焙烧或共同焙烧或甚至与步骤 (1) 和 (2) 中印刷在 ARC 层上的正面金属浆料共同焙烧。
     金属浆料 A
     金属浆料 A 为具有烧透能力的厚膜导电组合物。它包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含 (a1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (a2)0.5-8 重量％，优选地 1-3 重量％的玻璃料。
     金属浆料 A 包含有机载体。可将多种惰性粘稠材料用作有机载体。有机载体可为
     如下的载体：其中粒状组分 ( 导电金属粉末、玻璃料 ) 为可分散的，并具有足够的稳定度。有机载体的特性，具体地讲流变性可赋予金属浆料良好的施加特性，其包括：不溶性固体的稳定分散性、对于印刷 ( 具体地讲丝网印刷 ) 的适当粘度和触变性、硅片正面上 ARC 层和浆料固体的适当可润湿性、良好的干燥速率以及良好的焙烧特性。用于金属浆料 A 中的有机载体可为非水惰性液体。有机载体可为有机溶剂或有机溶剂混合物；在一个实施方案中，有机载体可为一种或多种有机溶剂中一种或多种有机聚合物的溶液。可使用多种有机载体中的任一种，所述载体可以包含或不包含增稠剂、稳定剂和 / 或其它常用添加剂。在一个实施方案中，用作有机载体组分的聚合物可为乙基纤维素。可单独使用或以组合方式使用的聚合物的其它实例包括乙基羟乙基纤维素、木松香、酚醛树脂和低级醇的聚 ( 甲基 ) 丙烯酸酯。合适的有机溶剂的实例包括酯醇和萜烯诸如 α- 或 β- 萜品醇或它们与其它溶剂诸如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、二甘醇丁醚乙酸酯、己二醇和高沸点醇的混合物。此外，在有机载体中还可包含挥发性有机溶剂以用于促进金属浆料 A 在印刷实施后的快速硬化。可配制这些溶剂和其它溶剂的各种组合以达到所期望的粘度和挥发性要求。
     金属浆料 A 中的有机载体与无机成分 ( 无机组分；导电金属粉末和玻璃料和任选存在的其它无机添加剂 ) 的比率取决于金属浆料 A 的印刷方法和所用有机载体的种类，并且该比率能够变化。通常，金属浆料 A 将包含 58-95 重量％的无机组分和 5-42 重量％的有机载体。
     金属浆料 A 的无机成分包含 (a1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (a2)0.5-8 重量％，优选地 1-3 重量％的玻璃料。无机成分还可包含其它无机添加剂，例如，固体氧化物或能够在金属浆料 A 焙烧期间形成固体氧化物的化合物。在一个实施方案中，金属浆料 A 的无机成分包含 (a1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (a2)0.5-8 重量％，优选地 1-3 重量％的玻璃料。
     金属浆料 A 包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。优选的是银粉。金属粉末或银粉可为未涂覆的或至少部分地涂覆有表面活性剂的粉末。表面活性剂可以选自但不限于：硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸和亚油酸以及它们的盐，例如铵盐、钠盐或钾盐。
     导电金属粉末或具体地讲银粉的平均粒度在例如 0.5-5μm 的范围内。金属浆料 A 中的导电金属粉末或具体地讲银粉的总含量为例如 50-92 重量％，或在一个实施方案中为 65-84 重量％。
     在说明书和权利要求书中使用术语 “平均粒度” 。它是指通过激光散射所测定的平均粒径 (d50)。本说明书和权利要求书中关于平均粒度所作的所有陈述均涉及如存在于金属浆料 A 和 B 中的相关材料的平均粒度。
     一般来讲，金属浆料 A 仅包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。然而，可以将小部分的选自银、铜和镍的导电金属替换为一种或多种其它金属颗粒。基于金属浆料 A 中包含的金属颗粒的总重量，此类其它金属颗粒的比例为例如 0-10 重量％。
     如上所述，金属浆料 A 包含作为无机粘结剂的玻璃料。玻璃料的平均粒度在例如 0.5-4μm 的范围内。
     玻璃料的制备是熟知的，并包括例如将呈组分氧化物形式的玻璃组分熔融在一起并将此类熔融组合物注入水中以形成玻璃料。如本领域所熟知，可加热至峰值温度并保持一段时间，使得熔体完全变成液体并且均匀。
     可在球磨机中用水或惰性的低粘度低沸点有机液体来研磨玻璃以减小玻璃料的粒度并且获得大小基本上均匀的玻璃料。然后可将其沉降在水或所述有机液体中以分离出细料，并且可除去包含细料的上清液。也可使用其它分类方法。
     金属浆料 A 为粘稠的组合物，可通过将导电金属粉末和玻璃料与有机载体进行机械混合而制备。在一个实施方案中，可使用粉末混合生产方法，这是一种相当于传统辊磨的分散技术；也可使用辊磨或其它混合技术。
     金属浆料 A 可原样使用，或者可以例如通过加入一种或多种附加的有机溶剂稀释后使用；相应地，金属浆料 A 的所有其它组分的重量百分比可降低。
     在本发明方法的步骤 (1) 中，将金属浆料 A 印刷 ( 具体地讲丝网印刷 ) 成薄的平行指状线，从而形成底层指状线。平行指状线具有例如 2-5mm 的间隔距离、例如 3-30μm 的干燥层厚度以及例如 25-150μm 的宽度。
     印刷的金属浆料 A 被干燥例如 1-100 分钟，使硅片达到 100-300℃的范围内的峰值温度。干燥可利用例如带式、旋转式或静止式干燥机，具体地讲 IR( 红外线 ) 带式干燥机来进行。在本发明方法的步骤 (2) 中，将金属浆料 B 印刷 ( 具体地讲丝网印刷 ) 成网格图案，所述网格图案包括： (i) 形成叠加在底层指状线上方的顶层指状线的薄的平行指状线以及 (ii) 与指状线以直角相交的两条或更多条平行母线。
     金属浆料 B
     金属浆料 B 为可能具有或不具有烧透能力或可能仅具有较弱烧透能力的厚膜导电组合物。在一个优选的实施方案中，它不具有烧透能力。在另一个优选实施方案中，它仅具有较弱的烧透能力。它包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含 (b1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (b2)0.2-3 重量％，优选地 0.2-2 重量％的玻璃料。
     必要的是，与金属浆料 A 的无机成分相比，金属浆料 B 的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。在一个实施方案中，与金属浆料 A 的无机成分相比，金属浆料 B 的无机成分包含较少的玻璃料。
     金属浆料 B 包含有机载体。对于有机载体，上述与金属浆料 A 中的有机载体有关的内容也同样适用。
     金属浆料 B 包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。优选的是银粉。金属粉末或银粉可为未涂覆的或至少部分地涂覆有表面活性剂的粉末。表面活性剂可以选自但不限于：硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸以及它们的盐，例如铵盐、钠盐或钾盐。
     导电金属粉末或具体地讲银粉的平均粒度在例如 0.5-5μm 范围内。金属浆料 B 中的导电金属粉末或具体地银粉的总含量为例如 50-92 重量％，或在一个实施方案中为 65-84 重量％。
     一般来讲，金属浆料 B 仅包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。然而，可以将小部分的选自银、铜和镍的导电金属替换为一种或多种其它金属颗粒。基于金属浆料 B 中包含的金属颗粒的总重量，此类其它金属颗粒的比例为例如 0-10 重量％。
     如上所述，金属浆料 B 包含作为无机粘结剂的玻璃料。玻璃料的平均粒度在例如
     0.5-4μm 的范围内。
     在没有烧透能力或仅具有较弱烧透能力的金属浆料 B 的优选情况中，金属浆料 B 中所含的玻璃料可由选自下列的至少一种玻璃料组成： (i) 含铅玻璃料，其具有在 571-636℃范围内的软化点温度 ( 玻璃化转变温度，由差热分析 DTA 在 10K/min 的加热速率下测定 )，且包含 53-57 重量％的 PbO、 25-29 重量％的 SiO2、 2-6 重量％的 Al2O3 和 6-9 重量％的 B2O3， (ii) 无铅玻璃料，其具有在 550-611℃范围内的软化点温度，且包含 11-33 重量％的 SiO2、＞ 0-7 重量％具体地 5-6 重量％的 Al2O3 和 2-10 重量％的 B2O3，以及 (iii) 无铅玻璃料，其具有在 550-611℃范围内的软化点温度，且包含 40-73 重量％的 Bi2O3、 11-33 重量％的 SiO2、＞ 0-7 重量％具体地 5-6 重量％的 Al2O3 以及 2-10 重量％的 B2O3。换句话说，本文中至少一种玻璃料可包括类型 (i) 和 / 或类型 (ii) 和 / 或类型 (iii) 的玻璃料；不同玻璃料类型间的比率可为任意。在使用类型 (ii) 的无铅玻璃料的情况下， SiO2、 Al2O3 和 B2O3 的重量百分比的总和不为 100 重量％，剩余的重量百分比具体地讲由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物 ( 如 Na2O)、碱土金属氧化物 ( 如 MgO) 和金属氧化物 ( 如 Bi2O3、 TiO2 和 ZnO)。在使用代表类型 (ii) 无铅玻璃料特定实施方案的类型 (iii) 无铅玻璃料时， Bi2O3、 SiO2、 Al2O3 和 B2O3 的重量百分比的总和可以为或可以不为 100 重量％，在总和不为 100 重量％的情况下，剩余的重量百分比可具体地讲由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物 ( 如 Na2O)、碱土金属氧化物 ( 如 MgO) 和金属氧化物 ( 如 TiO2 和 ZnO)。对于玻璃料的制备，上述与金属浆料 A 中玻璃料的制备有关的内容同样适用。
     金属浆料 B 中有机载体与无机成分 ( 无机组分；导电金属粉末、玻璃料和任选存在的其它无机添加剂之和 ) 的比率取决于金属浆料 B 的印刷方法和所用有机载体的种类，而且该比率可以改变。通常，金属浆料 B 将包含 53-95 重量％的无机组分和 5-47 重量％的有机载体。
     金属浆料 B 的无机成分包含 (b1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (b2)0.2-3 重量％，优选地 0.2-2 重量％的玻璃料。无机成分还可包含其它无机添加剂，例如，固体氧化物或能够在金属浆料 B 焙烧期间形成固体氧化物的化合物。在一个实施方案中，金属浆料 B 的无机成分包含 (b1) 至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及 (b2)0.2-3 重量％，优选地 0.2-2 重量％的玻璃料。
     金属浆料 B 为粘稠的组合物，可通过将导电金属粉末和玻璃料与有机载体进行机械混合而制备。在一个实施方案中，可使用粉末混合生产方法，这是一种相当于传统辊磨的分散技术；也可使用辊磨或其它混合技术。
     金属浆料 B 可原样使用，或者可以例如通过加入一种或多种附加的有机溶剂稀释后使用；相应地，金属浆料 B 的所有其它组分的重量百分比可降低。
     在本发明方法的步骤 (2) 中，将金属浆料 B 印刷 ( 具体地讲丝网印刷 ) 成网格图案，所述网格图案包括： (i) 形成叠加在底层指状线上方的顶层指状线的薄的平行指状线，以及 (ii) 与指状线以直角相交的两条或更多条平行母线。在一个实施方案中，网格图案为具有两条平行母线的 H 图案。如此形成的顶层指状线的平行指状线具有例如 3-30μm 的干燥层厚度以及例如 25-150μm 的宽度。指状线的总干燥层厚度 ( 底层和顶层指状线干燥层厚度之和 ) 在例如 10-50μm 的范围内。母线具有例如 10-50μm 的干燥层厚度和例如 1-3mm 的宽度。
     干燥印刷的金属浆料 B，可进行例如 1-100 分钟，使硅片达到 100-300℃范围内的峰值温度。干燥可利用例如带式、旋转式或静止式干燥机，具体地讲 IR 带式干燥机来进行。
     焙烧步骤
     步骤 (1) 和 (2) 之后的焙烧步骤 (3) 为共同焙烧步骤。然而，虽然不是优选的，仍可以在步骤 (1) 和 (2) 之间进行另外的焙烧步骤 (1a)。
     步骤 (3) 的焙烧可进行例如 1-5 分钟，使硅片达到 700-900℃范围内的峰值温度。焙烧可利用例如单区段或多区段带式炉具体地讲多区段 IR 带式炉来进行。焙烧可在惰性气氛中或在氧气的存在下，例如在空气的存在下进行。在焙烧过程中，包括非挥发性有机材料的有机物质和在干燥时未蒸发的有机部分可被移除，即，被烧尽和 / 或碳化，具体地讲被烧尽，并且玻璃料与导电金属粉末一起烧结。金属浆料 A 蚀刻并烧透 ARC 层而与硅基板形成电接触。如果金属浆料 B 具有烧透能力，则母线蚀刻并烧透 ARC 层而与硅基板形成电接触。在不具有烧透能力或仅具有较弱烧透能力的金属浆料 B 的优选情况下，母线在焙烧后仍保持为 “非接触式” 母线 ( 浮置母线，不具有或仅在有限程度上烧透 ARC 层的母线 )，即 ARC 层至少基本上介于母线和硅基板之间。
     本发明方法的附加优点是以此制备的栅极可通过显著的焊料粘附力进行区分。实施例 (1) 太阳能电池的制造
     如下形成太阳能电池：
     (i) 在硅基板 (200μm 厚的面积为 243cm2 的多晶硅片， p 型 ( 硼 ) 块硅，具有 n 型扩散的 POCl3 发射极，表面用酸纹理化，具有通过化学气相沉积施用在硅片发射极上的 SiNxARC 层 ) 的正面上丝网印刷正面银浆 (PV159，可从 E.I.Du Pont de Nemours and Company 商购获得，其中不含金属的无机成分含量： 7 重量％，玻璃料含量： 2 重量％ ) 并干燥，形成 100μm 宽且彼此间距为 2.25mm 的平行指状线，其中硅基板的正面具有 30μm 厚的全平面铝电极 ( 由可从 E.I.Du Pont de Nemours and Company 商购获得的 PV381 铝组合物丝网印刷而成 )。然后将银浆 B1/B2( 分别为 B1 或 B2) 丝网印刷成叠加在底层指状线上的 100μm 宽且彼此间距为 2.25mm 的平行指状线，并且两条 2mm 宽和 11μm/8μm 厚的平行母线与指状线以直角相交。所有金属浆料均在共焙烧之前进行干燥。焙烧后指状线的总厚度为 30μm/25μm。
     银浆 B1/B2 包含 85/81 重量％的银粉 ( 平均粒度 2μm) 和 15/19 重量％的有机载体 ( 有机聚合物树脂和有机溶剂 ) 以及玻璃料 ( 平均粒度 0.8μm)。银浆 B1/B2 的玻璃料含量为 0.5/2.0 重量％。表 1 提供所用玻璃料类型的组成数据。
     (ii) 然后将印刷过的晶片放入 Despatch 炉中以 3000mm/min 的带速焙烧，其中区段温度被限定为区段 1 ＝ 500℃，区段 2 ＝ 525℃，区段 3 ＝ 550℃，区段 4 ＝ 600℃，区段 5 ＝ 925℃并且最后区段设定为 900℃。在焙烧后，金属化晶片变成功能光伏器件。
     进行电性能的测量。此外测量沉积量。
     (2) 测试规程
     效率
     将根据上述方法形成的太阳能电池置于市售 I-V 测试器 ( 由 h.a.l.m.elektronik
     GmbH 提供 ) 中以测量光转换效率。该 I-V 测试器中的灯模拟了已知强度 ( 大约 1000W/m2) 的日光并且照射电池的发射极。随后用四个电探针接触印刷到焙烧电池上的金属化浆料。针对一系列电阻测量由太阳能电池所产生的光电流 (Voc，即开路电压； Isc，即短路电流 ) 以计算 I-V 响应曲线。
     表 2 提供有关实施例 1 和 2( 二者均根据本发明 ) 以及比较实施例 3 的总结。
     表1
     表29

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102428567 A(43)申请公布日 2012.04.25CN102428567A*CN102428567A*(21)申请号 201080022316.0(22)申请日 2010.05.2061/179,885 2009.05.20 USH01L 31/0224(2006.01)H01B 1/16(2006.01)(71)申请人 E.I.内穆尔杜邦公司地址美国特拉华州(72)发明人 RD安德森 KW杭高世铭G劳迪辛奥林政男吴隽夔(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司 31100代理人朱黎明(54) 发明名称在硅片正面上形成栅极的方法(57) 摘要本发。

2、明涉及在具有ARC层的硅片上形成正面栅极的方法，所述方法包括以下步骤：(1)印刷并干燥金属浆料A，所述金属浆料A包含具有0.5-8重量玻璃料的无机成分并且具有烧透能力，其中所述金属浆料A印刷在所述ARC层上以形成底层的薄的平行指状线，(2)在所述底层指状线上印刷并干燥金属浆料B，所述金属浆料B包含具有0.2-3重量玻璃料的无机成分，其中所述金属浆料B印刷成网格图案，所述网格图案包括：(i)薄的平行指状线，所述薄的平行指状线形成叠加在所述底层指状线上方的顶层指状线以及(ii)与所述指状线以直角相交的母线，以及(3)焙烧所述双面印刷的硅片，其中与所述金属浆料A的无机成分相比，所述金属浆料B的无机成。

3、分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2011.11.16(86)PCT申请的申请数据PCT/US2010/035522 2010.05.20(87)PCT申请的公布数据WO2010/135496 EN 2010.11.25(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 7 页CN 102428574 A 1/1页21.在硅片正面上形成栅极的方法，在所述硅片的所述正面上具有p-型区域、n-型区域、p-n结和ARC层，所述方法包括以下步骤：(1)在所述ARC层上印刷并干燥具有烧透能。

4、力的金属浆料A，其中将所述金属浆料A印刷成薄的平行指状线，从而形成底层指状线，(2)在所述底层指状线上印刷并干燥金属浆料B，其中将所述金属浆料B印刷成网格图案，所述网格图案包括(i)薄的平行指状线，所述薄的平行指状线形成叠加在所述底层指状线上方的顶层指状线以及(ii)与所述指状线以直角相交的两条或更多条平行母线，以及(3)焙烧所述双面印刷的硅片，其中所述金属浆料A包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(a1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(a2)0.5-8重量的玻璃料，其中所述金属浆料B包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(b1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(b。

5、2)0.2-3重量的玻璃料，并且其中与所述金属浆料A的无机成分相比，所述金属浆料B的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。2.权利要求1的方法，其中金属浆料A中的所述导电金属粉末的总含量为50-92重量。3.权利要求1或2的方法，其中金属浆料B中的所述导电金属粉末的总含量为50-92重量。4.前述任一项权利要求的方法，其中金属浆料A中的所述至少一种导电金属粉末为银粉。5.前述任一项权利要求的方法，其中金属浆料B中的所述至少一种导电金属粉末为银粉。6.前述任一项权利要求的方法，其中金属浆料B不具有或仅具有较弱烧透能力。7.权利要求6的方法，其中所述金属浆料B中所含的玻璃料可由选自下。

6、列的至少一种玻璃料组成：(i)含铅玻璃料，其具有在571-636的范围内的软化点温度并且包含53-57重量的PbO、25-29重量的SiO2、2-6重量的Al2O3和6-9重量的B2O3，(ii)无铅玻璃料，其具有在550-611的范围内的软化点温度并且包含11-33重量的SiO2、0-7重量的Al2O3和2-10重量的B2O3，以及(iii)无铅玻璃料，其具有在550-611的范围内的软化点温度并且包含40-73重量的Bi2O3、11-33重量的SiO2、0-7重量的Al2O3和2-10重量的B2O3。8.前述任一项权利要求的方法，其中所述ARC层选自TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、。

7、SiNx或Si3N4ARC层。9.前述任一项权利要求的方法，其中在步骤(1)和(2)之间进行另外的焙烧步骤(1a)。10.前述任一项权利要求的方法，其中步骤(1)和(2)中的所述印刷为丝网印刷。11.根据前述任一项权利要求的方法制备的正面栅极。12.硅太阳能电池，所述硅太阳能电池包括在其正面上具有ARC层的硅片和权利要求11的正面栅极。权利要求书CN 102428567 ACN 102428574 A 1/7页3在硅片正面上形成栅极的方法发明领域0001 本发明涉及在硅片正面上形成栅极的方法。0002 发明背景0003 常规的具有p型基板的太阳能电池结构具有通常位于电池的正面或光照面上。

8、的负极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生电子-空穴对的外部能源。存在于p-n结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流。大部分太阳能电池呈金属化的硅片形式，即，具有导电的金属触点。0004 目前所用的太阳能发电电池大多为硅太阳能电池。具体地讲，电极是通过使用诸如丝网印刷之类的方法由金属浆料制成。0005 硅太阳能电池的生产通常起始于呈硅片形式的p型硅基板，在p型硅基板上通过磷(P)等的热扩散而形成反向导电型的n型扩散层。通常将三氯氧化磷(POCl3)用作气态磷扩散源，其它液体源为磷酸等。在不。

9、作任何特别改性的情况下，扩散层是在硅基板的整个表面上形成。p-n结是在其中p型掺杂剂的浓度等于n型掺杂剂的浓度处形成；常规电池的p-n结接近光照面，其具有介于0.05和0.5m之间的结深度。0006 在形成了该扩散层之后，通过用某种酸诸如氢氟酸进行蚀刻而将多余的表面玻璃从表面的其余部分除去。0007 接下来，通过诸如等离子体CVD(化学气相沉积)等方法在n型扩散层上，形成厚度介于0.05和0.1m之间的TiOx、SiOx、TiOx/SiOx或尤其SiNx或Si3N4的ARC层(抗反射涂层)。0008 常规的具有p型基板的太阳能电池结构通常具有位于电池正面上的负栅电极和位于背面上的正极。通常通过。

10、在电池正面上的ARC层上丝网印刷并干燥正面银浆(正面电极形成银浆)来施加栅极。正面栅极通常以所谓的H图案进行丝网印刷，该图案包括(i)薄的平行指状线(收集线)以及(ii)与指状线以直角相交的两条母线。此外，还将背面银或银/铝浆和铝浆丝网印刷(或一些其它施加方法)在基板的背面上，并且相继进行干燥。通常，首先将背面银或银/铝浆丝网印刷到硅片背面上，形成两条平行母线或形成矩形(极耳)以准备用于焊接互连线(预焊接的铜带)。然后将铝浆印刷到裸露区域，与背面银或银/铝略微重叠。在一些情况下，在印刷了铝浆之后进行银或银/铝浆的印刷。然后通常在带式炉中进行焙烧，持续1-5分钟的时间，使硅片达到700-900的。

11、范围内的峰值温度。正面栅极和背面电极可依次焙烧或共同焙烧。0009 一般将铝浆丝网印刷在硅片的背面上并对其进行干燥。将硅片在高于铝熔点的温度下焙烧以形成铝-硅熔体，随后在冷却阶段中形成掺有铝的外延生长的硅层。该层一般被称为背表面场(BSF)层。铝浆通过焙烧从干燥状态转化为铝背面电极。同时，将背面银或银/铝浆焙烧成银或银/铝背面电极。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金状态，并且还实现电连接。铝电极占背面电极的绝大多数区域，部分归功于需要形成p+层。在背面的部分(常常作为2-6mm宽的母线)上形成银或银/铝背面电极以作说明书CN 102428567 ACN 102428574。

12、 A 2/7页4为用于通过预焊接的铜带等来互连太阳能电池的电极。此外，在焙烧期间，作为正面栅极而印刷的正面银浆会烧结并渗透过ARC层，从而能够与n型层进行电接触。这类方法一般被称为“烧透”。0010 已发现可提高硅太阳能电池的电效率，其中正面栅极的指状线为双面印刷，并且用于第一次和第二次印刷的金属浆料在其玻璃料和任选存在的其它无机添加剂的总含量上有所不同。与只是用相同的金属浆料印刷两次相比，印刷层间的粘附力也得到提高。0011 在本说明书和权利要求中使用术语“玻璃料和任选存在的其它无机添加剂的含量”。它是指不含金属的金属浆料无机组分。0012 发明概述0013 本发明涉及形成硅片正面上栅极的方。

13、法，所述硅片在所述正面上具有p-型区域、n-型区域、p-n结和ARC层，所述方法包括如下步骤：0014 (1)在ARC层上印刷并干燥具有烧透能力的金属浆料A，其中金属浆料A印刷成薄的平行指状线，从而形成底层指状线。0015 (2)在底层指状线上印刷并干燥金属浆料B，其中金属浆料B印刷成网格图案，所述网格图案包括：(i)形成叠加在底层指状线上方的顶层指状线的薄的平行指状线以及(ii)与指状线以直角相交的两条或更多条平行母线，以及0016 (3)焙烧双面印刷的硅片，0017 其中金属浆料A包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(a1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(a2)0.5-8重。

14、量，优选地1-3重量的玻璃料，0018 其中金属浆料B包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(b1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(b2)0.2-3重量，优选地0.2-2重量的玻璃料，并且0019 其中与金属浆料A的无机成分相比，金属浆料B的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添加剂。0020 发明详述0021 在说明书和权利要求书中使用术语“烧透能力”。具有烧透能力的金属浆料为烧透ARC层而与硅基板表面形成电接触的金属浆料。相应地，烧透能力较弱或根本没有烧透能力的金属浆料在焙烧时与硅基板电接触不良甚至没有电接触。0022 在本发明方法的步骤(1)中，将具有烧透能力的金属。

15、浆料A印刷在硅片正面的ARC层上。硅片为常用于生产硅太阳能电池的常规单晶或多晶硅片；它具有p-型区域、n-型区域和p-n结。硅片在其正面上具有例如TiOx、SiOx、TiOx/SiOx，或具体地讲SiNx或Si3N4的ARC层。此类硅片为技术人员所熟知；为简明起见，参见“发明背景”部分。硅片可能已具有常规的背面金属化浆料，即具有如上文“发明背景”部分中所述的背面铝浆和背面银浆或背面银/铝浆。背面金属浆料的施加可在正面栅极形成前或形成后实施。背面浆料可以单独焙烧或共同焙烧或甚至与步骤(1)和(2)中印刷在ARC层上的正面金属浆料共同焙烧。0023 金属浆料A0024 金属浆料A为具有烧透能力的厚。

16、膜导电组合物。它包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(a1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(a2)0.5-8重量，优选地1-3重量的玻璃料。0025 金属浆料A包含有机载体。可将多种惰性粘稠材料用作有机载体。有机载体可为说明书CN 102428567 ACN 102428574 A 3/7页5如下的载体：其中粒状组分(导电金属粉末、玻璃料)为可分散的，并具有足够的稳定度。有机载体的特性，具体地讲流变性可赋予金属浆料良好的施加特性，其包括：不溶性固体的稳定分散性、对于印刷(具体地讲丝网印刷)的适当粘度和触变性、硅片正面上ARC层和浆料固体的适当可润湿性、良好的干燥速率以及良好。

17、的焙烧特性。用于金属浆料A中的有机载体可为非水惰性液体。有机载体可为有机溶剂或有机溶剂混合物；在一个实施方案中，有机载体可为一种或多种有机溶剂中一种或多种有机聚合物的溶液。可使用多种有机载体中的任一种，所述载体可以包含或不包含增稠剂、稳定剂和/或其它常用添加剂。在一个实施方案中，用作有机载体组分的聚合物可为乙基纤维素。可单独使用或以组合方式使用的聚合物的其它实例包括乙基羟乙基纤维素、木松香、酚醛树脂和低级醇的聚(甲基)丙烯酸酯。合适的有机溶剂的实例包括酯醇和萜烯诸如-或-萜品醇或它们与其它溶剂诸如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、二甘醇丁醚乙酸酯、己二醇和高沸点醇的混合物。此外，在有机载体。

18、中还可包含挥发性有机溶剂以用于促进金属浆料A在印刷实施后的快速硬化。可配制这些溶剂和其它溶剂的各种组合以达到所期望的粘度和挥发性要求。0026 金属浆料A中的有机载体与无机成分(无机组分；导电金属粉末和玻璃料和任选存在的其它无机添加剂)的比率取决于金属浆料A的印刷方法和所用有机载体的种类，并且该比率能够变化。通常，金属浆料A将包含58-95重量的无机组分和5-42重量的有机载体。0027 金属浆料A的无机成分包含(a1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(a2)0.5-8重量，优选地1-3重量的玻璃料。无机成分还可包含其它无机添加剂，例如，固体氧化物或能够在金属浆料A焙烧期间形成固体氧。

19、化物的化合物。在一个实施方案中，金属浆料A的无机成分包含(a1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(a2)0.5-8重量，优选地1-3重量的玻璃料。0028 金属浆料A包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。优选的是银粉。金属粉末或银粉可为未涂覆的或至少部分地涂覆有表面活性剂的粉末。表面活性剂可以选自但不限于：硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸和亚油酸以及它们的盐，例如铵盐、钠盐或钾盐。0029 导电金属粉末或具体地讲银粉的平均粒度在例如0.5-5m的范围内。金属浆料A中的导电金属粉末或具体地讲银粉的总含量为例如50-92重量，或在一个实施方案中为65-84重量。0030 。

20、在说明书和权利要求书中使用术语“平均粒度”。它是指通过激光散射所测定的平均粒径(d50)。本说明书和权利要求书中关于平均粒度所作的所有陈述均涉及如存在于金属浆料A和B中的相关材料的平均粒度。0031 一般来讲，金属浆料A仅包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。然而，可以将小部分的选自银、铜和镍的导电金属替换为一种或多种其它金属颗粒。基于金属浆料A中包含的金属颗粒的总重量，此类其它金属颗粒的比例为例如0-10重量。0032 如上所述，金属浆料A包含作为无机粘结剂的玻璃料。玻璃料的平均粒度在例如0.5-4m的范围内。0033 玻璃料的制备是熟知的，并包括例如将呈组分氧化物形式的玻璃组分熔融在一。

21、起并将此类熔融组合物注入水中以形成玻璃料。如本领域所熟知，可加热至峰值温度并保持说明书CN 102428567 ACN 102428574 A 4/7页6一段时间，使得熔体完全变成液体并且均匀。0034 可在球磨机中用水或惰性的低粘度低沸点有机液体来研磨玻璃以减小玻璃料的粒度并且获得大小基本上均匀的玻璃料。然后可将其沉降在水或所述有机液体中以分离出细料，并且可除去包含细料的上清液。也可使用其它分类方法。0035 金属浆料A为粘稠的组合物，可通过将导电金属粉末和玻璃料与有机载体进行机械混合而制备。在一个实施方案中，可使用粉末混合生产方法，这是一种相当于传统辊磨的分散技术；也可使用辊磨或其它混。

22、合技术。0036 金属浆料A可原样使用，或者可以例如通过加入一种或多种附加的有机溶剂稀释后使用；相应地，金属浆料A的所有其它组分的重量百分比可降低。0037 在本发明方法的步骤(1)中，将金属浆料A印刷(具体地讲丝网印刷)成薄的平行指状线，从而形成底层指状线。平行指状线具有例如2-5mm的间隔距离、例如3-30m的干燥层厚度以及例如25-150m的宽度。0038 印刷的金属浆料A被干燥例如1-100分钟，使硅片达到100-300的范围内的峰值温度。干燥可利用例如带式、旋转式或静止式干燥机，具体地讲IR(红外线)带式干燥机来进行。0039 在本发明方法的步骤(2)中，将金属浆料B印刷(具体地讲丝。

23、网印刷)成网格图案，所述网格图案包括：(i)形成叠加在底层指状线上方的顶层指状线的薄的平行指状线以及(ii)与指状线以直角相交的两条或更多条平行母线。0040 金属浆料B0041 金属浆料B为可能具有或不具有烧透能力或可能仅具有较弱烧透能力的厚膜导电组合物。在一个优选的实施方案中，它不具有烧透能力。在另一个优选实施方案中，它仅具有较弱的烧透能力。它包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(b1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(b2)0.2-3重量，优选地0.2-2重量的玻璃料。0042 必要的是，与金属浆料A的无机成分相比，金属浆料B的无机成分包含较少的玻璃料和任选存在的其它无机添。

24、加剂。在一个实施方案中，与金属浆料A的无机成分相比，金属浆料B的无机成分包含较少的玻璃料。0043 金属浆料B包含有机载体。对于有机载体，上述与金属浆料A中的有机载体有关的内容也同样适用。0044 金属浆料B包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。优选的是银粉。金属粉末或银粉可为未涂覆的或至少部分地涂覆有表面活性剂的粉末。表面活性剂可以选自但不限于：硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸以及它们的盐，例如铵盐、钠盐或钾盐。0045 导电金属粉末或具体地讲银粉的平均粒度在例如0.5-5m范围内。金属浆料B中的导电金属粉末或具体地银粉的总含量为例如50-92重量，或在一个实施方案中。

25、为65-84重量。0046 一般来讲，金属浆料B仅包含至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末。然而，可以将小部分的选自银、铜和镍的导电金属替换为一种或多种其它金属颗粒。基于金属浆料B中包含的金属颗粒的总重量，此类其它金属颗粒的比例为例如0-10重量。0047 如上所述，金属浆料B包含作为无机粘结剂的玻璃料。玻璃料的平均粒度在例如说明书CN 102428567 ACN 102428574 A 5/7页70.5-4m的范围内。0048 在没有烧透能力或仅具有较弱烧透能力的金属浆料B的优选情况中，金属浆料B中所含的玻璃料可由选自下列的至少一种玻璃料组成：(i)含铅玻璃料，其具有在571-636范围。

26、内的软化点温度(玻璃化转变温度，由差热分析DTA在10K/min的加热速率下测定)，且包含53-57重量的PbO、25-29重量的SiO2、2-6重量的Al2O3和6-9重量的B2O3，(ii)无铅玻璃料，其具有在550-611范围内的软化点温度，且包含11-33重量的SiO2、0-7重量具体地5-6重量的Al2O3和2-10重量的B2O3，以及(iii)无铅玻璃料，其具有在550-611范围内的软化点温度，且包含40-73重量的Bi2O3、11-33重量的SiO2、0-7重量具体地5-6重量的Al2O3以及2-10重量的B2O3。换句话说，本文中至少一种玻璃料可包括类型(i)和/或类型(ii。

27、)和/或类型(iii)的玻璃料；不同玻璃料类型间的比率可为任意。在使用类型(ii)的无铅玻璃料的情况下，SiO2、Al2O3和B2O3的重量百分比的总和不为100重量，剩余的重量百分比具体地讲由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物(如Na2O)、碱土金属氧化物(如MgO)和金属氧化物(如Bi2O3、TiO2和ZnO)。在使用代表类型(ii)无铅玻璃料特定实施方案的类型(iii)无铅玻璃料时，Bi2O3、SiO2、Al2O3和B2O3的重量百分比的总和可以为或可以不为100重量，在总和不为100重量的情况下，剩余的重量百分比可具体地讲由一种或多种其它氧化物构成，例如碱金属氧化物(如Na2O。

28、)、碱土金属氧化物(如MgO)和金属氧化物(如TiO2和ZnO)。0049 对于玻璃料的制备，上述与金属浆料A中玻璃料的制备有关的内容同样适用。0050 金属浆料B中有机载体与无机成分(无机组分；导电金属粉末、玻璃料和任选存在的其它无机添加剂之和)的比率取决于金属浆料B的印刷方法和所用有机载体的种类，而且该比率可以改变。通常，金属浆料B将包含53-95重量的无机组分和5-47重量的有机载体。0051 金属浆料B的无机成分包含(b1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(b2)0.2-3重量，优选地0.2-2重量的玻璃料。无机成分还可包含其它无机添加剂，例如，固体氧化物或能够在金属浆料B焙。

29、烧期间形成固体氧化物的化合物。在一个实施方案中，金属浆料B的无机成分包含(b1)至少一种选自银、铜和镍的导电金属粉末，以及(b2)0.2-3重量，优选地0.2-2重量的玻璃料。0052 金属浆料B为粘稠的组合物，可通过将导电金属粉末和玻璃料与有机载体进行机械混合而制备。在一个实施方案中，可使用粉末混合生产方法，这是一种相当于传统辊磨的分散技术；也可使用辊磨或其它混合技术。0053 金属浆料B可原样使用，或者可以例如通过加入一种或多种附加的有机溶剂稀释后使用；相应地，金属浆料B的所有其它组分的重量百分比可降低。0054 在本发明方法的步骤(2)中，将金属浆料B印刷(具体地讲丝网印刷)成网格图案，。

30、所述网格图案包括：(i)形成叠加在底层指状线上方的顶层指状线的薄的平行指状线，以及(ii)与指状线以直角相交的两条或更多条平行母线。在一个实施方案中，网格图案为具有两条平行母线的H图案。如此形成的顶层指状线的平行指状线具有例如3-30m的干燥层厚度以及例如25-150m的宽度。指状线的总干燥层厚度(底层和顶层指状线干燥层厚度之和)在例如10-50m的范围内。母线具有例如10-50m的干燥层厚度和例如1-3mm的宽度。说明书CN 102428567 ACN 102428574 A 6/7页80055 干燥印刷的金属浆料B，可进行例如1-100分钟，使硅片达到100-300范围内的峰值温度。干。

31、燥可利用例如带式、旋转式或静止式干燥机，具体地讲IR带式干燥机来进行。0056 焙烧步骤0057 步骤(1)和(2)之后的焙烧步骤(3)为共同焙烧步骤。然而，虽然不是优选的，仍可以在步骤(1)和(2)之间进行另外的焙烧步骤(1a)。0058 步骤(3)的焙烧可进行例如1-5分钟，使硅片达到700-900范围内的峰值温度。焙烧可利用例如单区段或多区段带式炉具体地讲多区段IR带式炉来进行。焙烧可在惰性气氛中或在氧气的存在下，例如在空气的存在下进行。在焙烧过程中，包括非挥发性有机材料的有机物质和在干燥时未蒸发的有机部分可被移除，即，被烧尽和/或碳化，具体地讲被烧尽，并且玻璃料与导电金属粉末一起烧结。。

32、金属浆料A蚀刻并烧透ARC层而与硅基板形成电接触。如果金属浆料B具有烧透能力，则母线蚀刻并烧透ARC层而与硅基板形成电接触。在不具有烧透能力或仅具有较弱烧透能力的金属浆料B的优选情况下，母线在焙烧后仍保持为“非接触式”母线(浮置母线，不具有或仅在有限程度上烧透ARC层的母线)，即ARC层至少基本上介于母线和硅基板之间。0059 本发明方法的附加优点是以此制备的栅极可通过显著的焊料粘附力进行区分。实施例0060 (1)太阳能电池的制造0061 如下形成太阳能电池：0062 (i)在硅基板(200m厚的面积为243cm2的多晶硅片，p型(硼)块硅，具有n型扩散的POCl3发射极，表面用酸纹理化，具。

33、有通过化学气相沉积施用在硅片发射极上的SiNxARC层)的正面上丝网印刷正面银浆(PV159，可从E.I.Du Pont de Nemours and Company商购获得，其中不含金属的无机成分含量：7重量，玻璃料含量：2重量)并干燥，形成100m宽且彼此间距为2.25mm的平行指状线，其中硅基板的正面具有30m厚的全平面铝电极(由可从E.I.Du Pont de Nemours and Company商购获得的PV381铝组合物丝网印刷而成)。然后将银浆B1/B2(分别为B1或B2)丝网印刷成叠加在底层指状线上的100m宽且彼此间距为2.25mm的平行指状线，并且两条2mm宽和11m/8。

34、m厚的平行母线与指状线以直角相交。所有金属浆料均在共焙烧之前进行干燥。焙烧后指状线的总厚度为30m/25m。0063 银浆B1/B2包含85/81重量的银粉(平均粒度2m)和15/19重量的有机载体(有机聚合物树脂和有机溶剂)以及玻璃料(平均粒度0.8m)。银浆B1/B2的玻璃料含量为0.5/2.0重量。表1提供所用玻璃料类型的组成数据。0064 (ii)然后将印刷过的晶片放入Despatch炉中以3000mm/min的带速焙烧，其中区段温度被限定为区段1500，区段2525，区段3550，区段4600，区段5925并且最后区段设定为900。在焙烧后，金属化晶片变成功能光伏器件。0065 进行。

35、电性能的测量。此外测量沉积量。0066 (2)测试规程0067 效率0068 将根据上述方法形成的太阳能电池置于市售I-V测试器(由h.a.l.m.elektronik 说明书CN 102428567 ACN 102428574 A 7/7页9GmbH提供)中以测量光转换效率。该I-V测试器中的灯模拟了已知强度(大约1000W/m2)的日光并且照射电池的发射极。随后用四个电探针接触印刷到焙烧电池上的金属化浆料。针对一系列电阻测量由太阳能电池所产生的光电流(Voc，即开路电压；Isc，即短路电流)以计算I-V响应曲线。0069 表2提供有关实施例1和2(二者均根据本发明)以及比较实施例3的总结。0070 表10071 0072 表20073 0074 说明书CN 102428567 A。

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