[发明专利]太阳能电池用导电性糊组合物及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于采用烧成贯通法(fire through method)形成的太阳能电池电极用的导电性糊组合物及其制造方法。

背景技术

例如，一般的硅系太阳能电池具有下述结构：在作为p型多晶半导体的硅基板的上面隔着n⁺层具备防反射膜和受光面电极，并且在其下面隔着p⁺层具备背面电极(以下在不区别它们时仅称为「电极」)，使通过受光而在半导体的pn结产生的电通过电极而获取。上述防反射膜是用于确保充分的可见光透射率并且降低表面反射率来提高受光效率的膜，由氮化硅、二氧化钛、二氧化硅等的薄膜构成。

上述的防反射膜由于电阻值高，因此成为效率良好地获取在半导体的pn结产生的电的障碍。因此，太阳能电池的受光面电极，采用例如被称为烧成贯通的方法形成。在该电极形成方法中，例如，在n⁺层上的整个面设置所述防反射膜后，采用例如网版印刷法在该防反射膜上以适当的形状涂布导电性糊即糊状的电极材料，并实施烧成处理。由此，在电极材料被加热熔融的同时，使与其接触的防反射膜熔融，使受光面电极和半导体接触。上述导电性糊，是以例如银粉末、玻璃料(将玻璃原料熔融并急冷后，根据需要粉碎而成的薄片状或粉末状的玻璃碎料)、有机质载色剂、和有机溶剂为主成分的糊，在烧成过程中，该导电性糊中的玻璃成分弄破防反射膜，因此通过导电性糊中的导体成分和n⁺层形成欧姆接触。因此，具有下述优点：与部分地除去防反射膜并在该除去部分上形成电极的情况相比，工序变得简单，也不产生除去部分与电极形成位置的错位。再者，上述玻璃料使用例如硼硅酸玻璃。

另外，一直以来，在上述的太阳能电池的受光面电极形成中，出于提高烧成贯通性、改善欧姆接触，进而提高曲线因子(FF值)和能量转换效率等的目的，曾提出了各种方案。例如，提出了通过在导电性糊中添加磷、钒、铋等的V族元素和钨等，促进玻璃和银的针对防反射膜的氧化还原作用，使烧成贯通性提高。

另外，提出了包含铅-碲玻璃的厚膜糊组合物(例如参照专利文献1)。根据该糊组合物，在通过烧成贯通形成受光面电极时，通过低温烧成得到与基板的良好的电接触。

另外，提出了以不含铅的碲系玻璃为主成分的太阳能电池用导电性糊(例如参照专利文献2、3)。特别是在专利文献3中示出了：相对于100重量份的导电性粉末含有0.1～10重量份的碲系玻璃，该碲系玻璃为含有25～90(mol％)的氧化碲、5～60(mol％)的氧化钨和氧化钼中的任1种以上、0～50(mol％)的氧化锌、0～25(mol％)的氧化铋、0～25(mol％)的氧化铝的组成。根据这些导电性糊，使用在环境上优选的无铅玻璃，接合强度优异，且也能够良好地进行烧成贯通，可得到电池特性优异的太阳能电池。

另外，提出了使用含有按氧化物换算为30～80(mol％)的氧化碲、10～50(mol％)的氧化钨、5～25(mol％)的氧化铋、且它们合计为80(mol％)以上的碲系玻璃的太阳能电池元件用的导电性糊(例如参照专利文献4)。根据该导电性糊，烧成贯通性被促进，因此能够得到优异的电接触。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2013-533188号公报

专利文献2：日本特开2011-096748号公报

专利文献3：日本特开2011-096747号公报

专利文献4：日本专利第5011428号公报

发明内容

但是，如果用上述专利文献1所记载的包含铅-碲玻璃的厚膜糊组合物形成电极，则侵蚀(浸蚀)面均匀形成并变得光滑，因此虽然电特性优异，但存在钎焊等的接合强度变低的问题。

另外，上述专利文献2、3所记载的包含无铅的碲玻璃的导电性糊中，基板的侵蚀过于弱，因此难以降低接触电阻。在这些专利文献2、3中说明了：如果使用该导电性糊，则即使防反射膜的侵蚀不充分，由与以往不同的机理也能够得到充分的电接触，但本发明人等进行验证试验，也没能确认出那样的效果。另外，上述专利文献4所记载的导电性糊也同样不含铅，因此存在不能充分控制接触电阻的问题。该导电性糊通过使用含铋的玻璃来谋求接触电阻的控制，但与含铅的情况相比控制性低。