[发明专利]电极形成用玻璃组合物和电极形成材料

说明书

技术领域

本发明涉及电极形成用玻璃组合物和电极形成材料，特别是涉及适合形成硅太阳能电池(包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池等)的背面电极的电极形成用玻璃组合物和电极形成材料。

背景技术

硅太阳能电池具备硅半导体基板、受光面电极、背面电极、防反射膜等，在硅半导体基板的受光面侧形成有栅状的受光面电极，同时在硅半导体基板的背面侧形成有背面电极。另外，受光面电极一般为Ag电极等，背面电极一般为Al电极等。

背面电极通常通过厚膜法形成。厚膜法是在硅半导体基板上丝网印刷电极形成材料以形成所期望的电极图案，将其在最高温度660～900℃的条件下短时间煅烧(具体而言从煅烧开始到结束为2～3分钟，并在最高温度下保持10～30秒)，使Al扩散到硅半导体基板中，由此在硅半导体基板上形成背面电极的方法。

用于形成背面电极的电极形成材料含有Al粉末、玻璃粉末和载色剂等。将该电极形成材料进行煅烧时，Al粉末与硅半导体基板的Si反应，在背面电极与硅半导体基板的界面处形成Al-Si合金层，同时在Al-Si合金层与硅半导体基板的界面处形成p+电解层(也称为背面电场(BackSurfase Field)层、BSF层)。如果形成p+电解层，则能够发挥防止电子的再结合、提高生成的载流子的收集效率的效果、即所谓的BSF效果。结果，如果形成p+电解层，则能够提高硅太阳能电池的光电转换效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-90733号公报

专利文献2：日本特开2003-165744号公报

发明内容

电极形成材料中所含的玻璃粉末，具有：促进Al粉末与Si的反应、在Al-Si合金层与硅半导体基板的界面处形成p+电解层、从而赋予BSF效果的作用(参考专利文献1、2)。

但是，使用现有的玻璃粉末、具体而言为硼酸铅系玻璃粉末时，Al粉末与Si的反应不均匀，Al-Si合金的生成量局部地增多，产生气泡或Al的凝聚，硅太阳能电池的光电转换效率下降，并且在硅太阳能电池的制造工序中硅半导体基板容易产生裂纹等，硅太阳能电池的制造效率下降。

此外，近年来，为了降低硅太阳能电池的制造成本，对使硅半导体基板变薄的技术进行了研究。如果使硅半导体基板变薄，则由于Al与硅半导体基板的热膨胀系数的差，在电极形成材料的煅烧后，硅半导体基板容易发生形成有背面电极的背面侧成为凹状之类的翘曲。如果减少电极形成材料的涂布量，使背面电极变薄，则能够抑制硅半导体基板的翘曲，但是，电极形成材料的涂布量减小时，在电极形成材料的煅烧时容易产生气泡或Al的凝聚。

鉴于上述情况，本发明的技术课题在于，通过发明不易产生气泡或Al的凝聚、且适于形成Al-Si合金层和p+电解层的电极形成用玻璃组合物和电极形成材料，在提高硅太阳能电池的光电转换效率等特性的同时，降低硅太阳能电池的制造成本。

本发明人进行了不懈努力，结果发现，使用Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系玻璃并且在玻璃组成中导入规定量的碱土金属氧化物时，能够解决上述技术课题，从而提出了本发明。即，本发明的电极形成用玻璃组合物，其特征在于，作为玻璃组成，以下述氧化物换算的质量％表示，含有Bi₂O₃ 60～90％、B₂O₃ 2～25％、ZnO 0～25％、MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO、BaO的总量)0.01～20％、SiO₂ 0～25％。

导入Bi₂O₃和B₂O₃作为玻璃的主要成分时，在促进Al粉末与Si的反应的同时，容易使Al粉末与Si的反应均匀化，从而能够抑制气泡或Al的凝聚。另外，使用Bi₂O₃-B₂O₃系玻璃时，与硼酸铅系玻璃相比，更容易形成p+电解层，因此容易发挥BSF效果，能够提高硅太阳能电池的光电转换效率。