[发明专利]电极用糊剂组合物、太阳能电池元件以及太阳能电池

说明书

本申请是申请号：201180070033.8，PCT申请号：PCT/JP2011/060471，申请日：2011.04.28，发明名称：“电极用糊剂组合物、太阳能电池元件以及太阳能电池”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电极用糊剂组合物、太阳能电池元件以及太阳能电池。

背景技术

通常，在硅系太阳能电池的受光面及背面形成有电极。为了将通过光的入射而在太阳能电池内转换而成的电能高效地输出至外部，需要使上述电极的体积电阻率充分低、以及与Si基板形成良好的欧姆接触。尤其对受光面的电极而言，为了将太阳光的入射量损失抑制至最低限度，而存在减小布线宽度、且提高电极的纵横比的倾向。

用于太阳能电池的受光面的电极通常以如下方式形成。即，在p型硅基板的受光面侧形成纹理(凹凸)，接着使磷等在高温下热扩散而形成n型硅层，再通过丝网印刷等在该n型硅层上涂布导电性组合物，然后在大气中以800℃～900℃对其进行烧成，由此形成受光面电极。形成该受光面电极的导电性组合物中包含导电性金属粉末、玻璃粒子及各种添加剂等。

作为上述导电性金属粉末，通常使用银粉末。作为其原因，可列举：银粒子的体积电阻率低至1.6×10^-6Ω·cm；在上述烧成条件下银粒子自还原并发生烧结；可与硅基板形成良好的欧姆接触；以及焊料材料对于包含银粒子的电极的润湿性优异，在利用玻璃基板等密封太阳能电池元件的所谓模块化中，可适宜地粘接将太阳能电池元件间电连接的极耳线(tabline)。

如上述所示，含有银粒子的导电性组合物作为太阳能电池的电极表现出优异的特性。另一方面，由于银为贵金属且原料金属本身的价格高，因此期望提出一种代替含有银的导电性组合物的糊剂材料，另外，就资源的问题而言，也期望提出一种代替含有银的导电性组合物的糊剂材料。作为有希望代替银的材料，可列举应用于半导体布线材料的铜。铜不仅资源丰富，而且原料金属成本低廉至银的约百分之一。但是，铜是在大气中在200℃以上的高温下容易被氧化的材料，难以通过上述工序来形成电极。

为了解决铜存在的上述课题，例如在日本特开2005-314755号公报及日本特开2004-217952号公报等中报道了利用各种方法对铜赋予耐氧化性、并且即使进行高温烧成也不会被氧化的铜粒子。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，即使是上述铜粒子，其具有的耐氧化性至多达到300℃为止，在800℃～900℃的高温下大多会被氧化，因此作为太阳能电池用电极尚未达到实用水平。此外，还存在如下等课题：为了赋予耐氧化性而应用的添加剂等阻碍烧成中的铜粒子的烧结，结果无法获得如银那样的低电阻的电极。

另外，作为抑制铜的氧化的其它方法，可列举在氮气等环境下对将铜用于导电性金属粉末的导电性组合物进行烧成这一特殊的工序。

但是，在使用上述方法时，为了完全地抑制铜粒子的氧化而需要利用上述环境气体进行完全密封的环境，在工序成本方面不适合太阳能电池元件的批量生产。

作为用来将铜应用于太阳能电池电极的另一个课题，可列举与硅基板的欧姆接触性。即，即使在高温烧成中能够不使包含铜的电极氧化而形成该电极，有时也会因铜与硅基板直接接触而产生铜与硅的相互扩散、并在电极与硅基板的界面形成包含铜和硅的反应物相(Cu₃Si)。

该Cu₃Si的形成会自硅基板的界面开始延及至数μm为止，有时会在Si基板侧产生龟裂。另外，还存在如下的情况：贯穿事先形成于硅基板上的n型硅层，使太阳能电池所具有的半导体性能(pn结特性)劣化。另外，还存在如下的可能性：所形成的Cu₃Si抬高包含铜的电极等，而阻碍该电极与硅基板的密接性，导致电极的机械强度降低。

本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于提供电极用糊剂组合物、以及具有使用该电极用糊剂组合物而形成的电极的太阳能电池元件及太阳能电池，上述电极用糊剂组合物是如下的组合物：烧成时的铜的氧化得到抑制，可形成电阻率低的电极，进而铜与硅基板的反应物相的形成得到抑制，可形成具有良好的欧姆接触的含有铜的电极。

用于解决上述课题的手段

本发明人等为了解决上述课题而进行了努力研究，结果完成了本发明。即，本发明包括以下方案。

本发明的第一方案是一种电极用糊剂组合物，其包含：含有磷的铜合金粒子、含有锡的粒子、玻璃粒子、溶剂以及树脂。

上述电极用糊剂组合物优选使上述含有磷的铜合金粒子中的磷含有率为6质量％以上且8质量％以下。