[发明专利]糊状组合物及太阳能电池元件

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及一种糊状组合物及太阳能电池元件，尤其涉及在构成晶体硅太阳能电池的硅半导体基板的背面上形成电极时所使用的糊状组合物，以及使用该糊状组合物形成背面电极的太阳能电池元件。

背景技术

作为在硅半导体基板背面上形成电极的电子部件，已知有如日本专利公开2003-69056号公报(专利文献1)、日本专利公表2009-530845号公报(专利文献2)中所公开的太阳能电池元件。

图1为示意性地表示太阳能电池元件的一般截面结构的图。

如图1所示，太阳能电池元件是使用厚度为200μm左右的p型硅半导体基板1而构成。在p型硅半导体基板1的受光面侧，形成有厚度为0.3～0.6μm的作为n型杂质层的n⁺层2，以及在该n⁺层2之上的抗反射膜3和栅极电极4。

另外，在p型硅半导体基板1的背面侧形成有铝电极层5。铝电极层5是将由铝粉、玻璃粉及有机载体组成的糊状组合物通过丝网印刷等进行涂布、干燥之后，在660℃(铝的熔点)以上的温度条件下通过短时间烧结而形成。在进行该烧结时，铝在p型硅半导体基板1的内部扩散，由此，在铝电极层5与p型硅半导体基板1之间形成Al-Si合金层6，同时，由于铝原子的扩散形成作为杂质层的p⁺层7。由于该p⁺层7的存在，可以起到防止电子的再结合、提高生成载流子的收集效率的BSF(Back Surface Field；背表面电场)效果。

对于形成有作为p⁺层7的BSF层结构，可以如下进行示意性地说明。首先，对涂布有糊状组合物的p型硅半导体基板1在状态图中Al-Si合金的固相线温度(577℃)以上的高温(一般为700～900℃)条件下进行热处理时，通过糊状物中所含有的Al与来自元件自身的Si熔融，从而形成Al-Si合金的熔融物。之后，通过将形成有Al-Si合金的熔融物的p型硅半导体基板1快速冷却至室温附近，使Al-Si熔融物再次固化。此时，由于铝原子向硅的扩散比硅原子向铝的扩散慢，Al-Si合金的熔融物中的一部分铝原子会留在硅中，因此在形成Al-Si合金层6的同时，还会形成作为含有高浓度铝的硅层的p⁺层7(即BSF层)。

另一方面，为了进一步提高太阳能电池的转换效率，一直以来对形成均匀的BSF层的方法，或增加BSF层中所含杂质的浓度的方法等进行了很多研究。例如，在日本专利公开2003-69056号公报(专利文献1)所记载的太阳能电池中，通过将从由硼粉末、无机硼化合物及有机硼化合物组成的群中选出的至少一种含硼物质添加至糊状组合物中，来提高BSF效果。

在日本专利公表2009-530845号公报(专利文献2)所记载的太阳能电池中，为使BSF层的杂质浓度增加，使用含有Al-B合金的糊状组合物。如上所述，一直以来对通过将带有和铝相同的三价价数的含硼物质添加至糊状组合物中，来使BSF层中的杂质浓度增加的方法进行了很多研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2003-69056号公报

专利文献2：日本专利公表2009-530845号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

但是，根据日本专利公开2003-69056号公报(专利文献1)所记载的方法，由于含硼物质在糊状组合物中以单体形式分布，若考虑形成BSF层的结构，则认为硼原子在BSF层中为不均匀扩散。并且，在BSF层中硼的不均匀扩散，会成为开路电压增大的故障。

在日本专利公表2009-530845号公报(专利文献2)所记载的太阳能电池的实施例中，关于所使用的含有0.2质量％硼的Al-0.2质量％B合金，在状态图中该合金的液相线所示的位置在1000℃附近，在实际烧结太阳能电池元件的温度(换而言之，一般为700～900℃)下，由于保持金属互化物的AlB₂的状态下硼与铝的液态相互混合存在，因此硼原子无法扩散到BSF层中。

而且，将糊状组合物涂布至太阳能电池元件的背面的情况下，在糊状组合物的硼的量较多时，由于BSF层中所含有的杂质浓度过高，可能会导致背面的光的反射率降低。若背面的光的反射率降低，则会导致电流密度减小。

于是，本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种糊状组合物，以及具备使用该组合物而形成的背面电极的太阳能电池元件，所述糊状组合物用于在硅半导体基板的背面上形成电极，其能够在增大开路电压的同时，抑制电流密度减小。