[发明专利]太阳能电池用铝膏

说明书

技术领域

本发明涉及适合于太阳能电池的背面电极用的铝膏(铝浆糊)。

背景技术

例如，一般的硅系太阳能电池具有如下结构：在作为p型多晶半导体的硅基板的上面隔着n⁺层而设有防反射膜和受光面电极，并且，在其下面隔着p⁺层而设有背面电极。通过受光，在半导体的p-n结(p-n接合)产生电力，通过电极将该电力取出。

上述n⁺层是将作为n型的掺杂物的P(磷)等扩散到硅基板而形成的n⁺层，例如在厚度为160～300μm的硅基板中以0.2～0.6μm程度的厚度设置。另外，防反射膜是由氮化硅、二氧化钛、二氧化硅等的薄膜构成的膜，为了确保充分的可见光透过率并且降低表面反射率从而提高受光效率而设置。受光面电极是由含有银等来作为导体成分的厚膜材料形成的电极，采用所谓的烧成贯通法(fire through method)等形成于该防反射膜上。

另一方面，背面电极由设置成带状的例如2条带状电极和设置在除了该带状电极上以外的大致整个面的整面电极构成。整面电极是由以铝为导体成分的厚膜材料形成的电极，带状电极是由以银为导体成分的厚膜材料形成的电极。该带状电极是出于能够将导线等钎焊于背面电极的目的而设置的。

在形成上述整面电极时，使用丝网印刷法等将铝膏涂布于背面，干燥后，在与膏组成相应的温度下实施烧成处理。此时，膏中的铝扩散到硅基板而形成上述p⁺层，在背面侧形成由pp⁺层之间的费米能级的差所引起的电场，可得到生成载流子的收集效率提高的BSF(背场；Back Surface Field)效果。对于上述的铝膏而言，例如，在铝粉末中添加了有机质载色剂和用于提高铝电极强度的玻璃料(玻璃粉；glass frit)。

专利文献1：日本特开2000-090734号公报

专利文献2：日本特开2003-223813号公报

专利文献3：日本特开2001-313402号公报

专利文献4：日本特开2008-166344号公报

专利文献5：日本特开2007-234625号公报

专利文献6：日本特公平06-105792号公报

专利文献7：日本特开2007-273760号公报

发明内容

然而，在上述的太阳能电池中，近年来以谋求成本降低为目的，正在研究使硅基板厚度减薄到200μm以下。但是，若使硅基板变薄，则在用于电极形成的烧成时，起因于硅和铝的热膨胀率的差，基板产生应力，因此存在硅基板翘曲，进而在制造工序发生开裂等等的问题。

与此相对，曾提出了各种的降低使基板厚度减薄了的情况下的翘曲的技术。例如，有使铝电极的厚度尺寸变薄的技术(例如参照专利文献1。)。根据该技术，烧成时的应力变小，因此可抑制翘曲，但由于向背面的铝扩散量变少，进而使BSF效果减弱，因此存在电特性降低，并且容易产生泡疤(blister)和/或圆球儿，从而膜外观也变差的问题。

另外，还曾提出了下述方案：在铝膏中添加二氧化硅和/或氧化铝等的热膨胀率比铝小且熔点比铝高的无机化合物粉末(例如参照专利文献2。)。根据该技术，铝电极的热膨胀率因添加的无机化合物粉末而变小，因此烧成时的应力变小，进而可抑制翘曲，但由于绝缘材料比例变多，因此电特性降低。而且，由于铝的烧结受到无机化合物粉末阻碍，因此具有膜强度也降低的问题。

另外，曾提出了在铝膏中添加硅粉末的方案(例如参照专利文献3。)。出于使铝电极的热膨胀率降低进而抑制翘曲的目的而添加硅粉末，但Al-Si共晶点为577℃，比铝的熔点660℃低，因此膜中的液相量变多，进而形成于背面的合金层的厚度也增加。因此，与上述目的相反，反而翘曲会增大。还曾提出了添加Al-Mg合金粉末或Mg粉末的方案(例如参照专利文献4。)。若Al比例处于高的范围，则Al-Mg共晶点低为450℃，因此，与添加了硅粉末的情况同样，反而翘曲增大。

另外，有将熔点比铝高的含有铝的合金粉末添加到铝膏中的技术(例如参考专利文献5。)。作为合金的构成元素，可举出钛和钒等。根据该技术，通过添加合金粉末，固相的析出温度上升，因此液相量降低，进而可抑制翘曲。但是，存在由高熔点合金粉末导致铝电极的导电性降低的问题。在这些专利文献1～5中记载的技术中，不能抑制翘曲，或者电特性、抗拉强度、膜外观等其他特性降低，因此不能得到太阳能电池特性。