太阳能电池用透明导电膜及其透明导电膜用组合物、多接合型太阳能电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种透明导电膜，其能够满足在用于多接合型太阳能电池时所需要的良好的透光性、高导电性、低折射率等各要素，同时通过不使用真空成膜法而进行制作，可以实现运行成本的降低。本发明专利技术的太阳能电池用透明导电膜设置在多接合型太阳能电池的光电转换层之间，是对使用湿式施涂法进行涂布而形成的微粒的涂膜进行烧成而得到的，其特征在于，在构成导电膜的母材中，导电性成分以5~95质量%的范围存在，导电膜的厚度在5~200nm的范围内。

Transparent conductive film for solar cell and composition for transparent conductive film, and multi joint type solar cell

The purpose of the invention is to provide a transparent conductive film, which can meet the need of various elements in multi junction solar cell for the good light transmittance, high conductivity, low refractive index, and through the use of vacuum film forming method of production, can reduce operation cost. The solar cell with a transparent conductive film is arranged between the photoelectric conversion of multi junction solar cell layer is formed on the coating particles using wet coating method for coating the firing obtained, characterized in a base material of conductive film, a conductive component is present in the range of 5~95 mass%, conductive film thickness in the range of 5~200nm.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年8月27日、申请号为“200980142213.5”、专利技术名称为“太阳能电池用透明导电膜及其透明导电膜用组合物、多接合型太阳能电池”的申请的分案申请。
本专利技术涉及在重叠2种以上的光电转换层以提高转换效率的多接合型太阳能电池中，设置在光电转换层之间以提高电池输出功率的太阳能电池用透明导电膜及其透明导电膜用组合物、多接合型太阳能电池。
技术介绍
现在，从环境保护的立场出发，正在进行清洁能源的研发。其中，太阳能电池由于作为其资源的太阳光是无限的、无公害的等原因而备受瞩目。以往，在利用太阳能电池的太阳光发电中，一直使用块状太阳能电池，该块状太阳能电池是通过制造单晶硅或多晶硅的块状结晶，将其进行切片加工，作为厚的板状半导体而使用的。然而，对于在块状太阳能电池中使用的上述硅结晶来说，需要大量的能量和时间来进行结晶生长，而且，在后续的制造工序中，由于需要复杂的工序，因而难以提高量产效率，难以提供价格便宜的太阳能电池。另一方面，对于使用了厚度为数微米以下的非晶硅等半导体的薄膜半导体太阳能电池(以下，称为薄膜太阳能电池)来说，只要在玻璃或者不锈钢等廉价的基板上形成必要的作为光电转换层的半导体层即可。因此，从薄型、轻质、制造成本低廉、容易大面积化等方面考虑，该薄膜太阳能电池被认为是今后的太阳能电池的主流。在光电转换层由硅类材料形成的薄膜太阳能电池中，例如，正在研究通过采用按照透明电极、非晶硅、多晶硅、背面电极的顺序形成的多接合型结构来提高发电效率(例如，参照专利文献1～4、非专利文献1)。在专利文献1～4或非专利文献1所示的结构中，非晶硅或多晶硅构成光电转换层。在光电转换层由硅类材料构成的情况下，由于光电转换层的吸光系数比较小，因此在光电转换层为数微米级的膜厚中，入射光的一部分透过光电转换层，透过的光不发电。因此，在构成薄膜太阳能电池的各层之一中，作为顶电池与底电池之间的中间膜，设置有透明导电膜(例如，参照专利文献1～3、非专利文献1)。该透明导电膜的本来的目的是，将通过顶电池入射到底电池侧的光的一部分，利用硅层和该透明导电膜的折射率差值，波长选择性地反射波长。例如，在非晶硅层(顶电池)-微晶硅层(底电池)的串联结构的太阳能电池的情况下，通过在两个光电转换层的界面设置透明导电膜，该透明导电膜选择性地反射非晶硅层显示出高转换效率的短波长区域的光。由于反射的短波长区域的光再次入射到非晶硅层，因而再次有助于发电。因此，即使是相同的顶电池膜厚，与以往的结构相比，实际的感光度也有所增加。另一方面，长波长区域的光的大多数透过该透明导电膜，入射到对于长波长区域的光转换效率高的微晶硅层。专利文献专利文献1：日本特开2006-319068号公报专利文献2：日本特开2006-310694号公报专利文献3：国际公开第2005/011002号小册子专利文献4：日本特开2002-141524号公报非专利文献非专利文献1：柳田祥三ほか著、“薄膜太阳能电池的开发最前线～朝向高效率化·量产化·普及促进～”(薄膜太陽電池の開発最前線～高効率化·量産化·普及促進に向けて～)、株式会社エヌ·テイ一·エス、2005年3月，P.113图1(a)。
技术实现思路
在迄今为止的薄膜型太阳能电池的开发中，各层采用溅射法等真空成膜法形成。然而，一般来说，维持、运转大型的真空成膜装置需要很大的成本，因此，期待通过用采用湿式制膜法的制法来代替采用该真空成膜法的制法，来大幅改善运行成本。另外，透明导电膜至少必须满足良好的透光性、高导电性、低折射率、耐溅射性等要素。进而，作为多接合型太阳能电池的重要特征之一，是将短路电流密度限制到在各光电转换层产生的短路电流密度中的最小的短路电流密度。已知，通过使用透明导电膜调节电池内部的光反射特性，将在各光电转换层中产生的短路电流密度最优化，增大电池整体的短路电流。本专利技术的目的是提供一种太阳能电池用透明导电膜，其通过使用涂布型材料的湿式施涂法制作，由此能够满足在用于多接合型太阳能电池时所需要的良好的透光性、高导电性、低折射率等各要素，同时，通过不使用真空成膜法制作，能够实现运行成本的降低。本专利技术的另一目的是提供一种能够容易地调节与光电转换层和透明导电膜之间的折射率差值相关的透明导电膜的折射率等光学特性，能够实现光电转换层之间的光反射特性的最优化的太阳能电池用透明导电膜。本专利技术的另一目的是提供一种与将作为基底的光电转换层的粘着性优良、另外随时间变化小的太阳能电池用透明导电膜。本专利技术的再一目的是提供一种用于形成上述透明导电膜的透明导电膜用组合物和使用了上述透明导电膜的多接合型太阳能电池。本专利技术人等对于设置在多接合型太阳能电池的光电转换层之间的透明导电膜进行了深入研究。结果发现，通过湿式施涂法，能够制作满足用于多接合型太阳能电池时所需要的良好的透光性、高导电性、低折射率等各要素的透明导电膜，所述湿式施涂法通过以下进行：使用涂布型材料形成以微粒为主成分的涂膜，在该涂膜上浸渗含有粘合剂的分散液，烧结、或者形成以微粒和粘合剂复合得到的成分为主成分的涂膜，烧成该涂膜。另外发现，在该方法中，由于不使用真空成膜法，因此能够实现透明导电膜的制作中的运行成本的降低。另外，本专利技术人等发现，通过调节在湿式施涂法中使用的涂布型材料的配合比等，具有能够容易地调节与光电转换层和透明导电膜之间的折射率差值相关的透明导电膜的折射率等光学特性的优点，通过使光电转换层之间的光反射特性最优化，能够实现采用真空成膜法的制作中所不能达到的多接合型太阳能电池的性能提高。另外发现，当制成导电性微粒层和粘合剂层的2层结构时，与单一的透明导电膜相比，与作为基底的非晶硅层的粘着性优良、进而，通过采用用粘合剂层浸渗导电性微粒层的状态，使得膜随时间的变化减少。在第1个观点中，本专利技术的太阳能电池用透明导电膜是设置在多接合型太阳能电池的光电转换层之间的太阳能电池用透明导电膜，其特征在于，该导电膜是通过在使用湿式施涂法涂布含有导电性微粒的分散液(以下，称为导电性微粒分散液)而形成的微粒的涂膜上，使用湿式施涂法浸渗含有粘合剂的分散液(以下，称为粘合剂分散液)，并烧成，由此以用粘合剂层浸渗微粒层的状态形成的；或者，该导电膜是通过对使用湿式施涂法涂布含有导电性微粒和粘合剂的透明导电膜用组合物而得到的涂膜进行烧成而形成的，在构成该导电膜的母材中，导电性成分以5～95质量％的范围存在，导电膜的厚度在5～200nm的范围内。在第2个观点中本文档来自技高网...

【技术保护点】
多接合型太阳能电池，其特征在于，其具备：透明基板、在所述透明基板上形成的表面侧电极层、在所述表面侧电极层上形成的第1光电转换层、在所述第1光电转换层上形成的透明导电膜、在所述透明导电膜上形成的第2光电转换层、和在所述第2光电转换层上形成的背面侧电极层，(a)上述导电膜是通过在使用湿式施涂法在所述第1光电转换层上涂布含有导电性微粒和偶联剂的分散液而形成的微粒的涂膜上，使用湿式施涂法浸渗含有粘合剂的分散液并进行烧成，以用粘合剂层浸渗微粒层的状态而形成的，或者(b)上述导电膜是通过对使用湿式施涂法在所述第1光电转换层上涂布含有导电性微粒、偶联剂和粘合剂的透明导电膜用组合物而得到的涂膜进行烧成而形成的，所述导电性微粒为掺杂了1种或2种以上金属的氧化锡粉末或氧化锌粉末，所述粘合剂是通过水解烷氧基硅烷得到的硅氧烷聚合物和/或金属醇盐的水解物，在构成上述导电膜的母材中，导电性成分以30~95质量%的范围存在，上述导电膜的厚度在20~100nm的范围内，上述分散液中的上述粘合剂和上述透明导电膜用组合物中的上述粘合剂通过在100~400℃的范围内的加热或者紫外线照射进行固化，上述透明导电膜的折射率为1.3~1.8，上述偶联剂为选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂的1种或2种以上，上述硅烷偶联剂为选自乙烯基三乙氧基硅烷、γ‑环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的硅烷偶联剂，上述铝酸酯偶联剂为下述式(1)所示的含有乙酰烷氧基的铝酸酯偶联剂，，上述钛酸酯偶联剂选自三异硬酯酰基钛酸异丙酯、三癸基苯磺酰基钛酸异丙酯、三(焦磷酸二辛酯)钛酸异丙酯、双(磷酸二辛酯)钛酸四异丙酯、双(磷酸二‑十三烷基酯)钛酸四辛酯、双(二‑十三烷基)磷酸酯钛酸四(2，2‑二烯丙氧基甲基‑1‑丁基)酯、二(焦磷酸二辛酯)羟乙酸钛酸酯、三(焦磷酸二辛酯)钛酸乙二醇酯、四烷氧基钛类和下述结构式(2)~式(8)所示的钛酸酯偶联剂，。...

【技术特征摘要】
2008.08.27 JP 2008-218338;2008.08.27 JP 2008-218341.多接合型太阳能电池，其特征在于，其具备：
透明基板、
在所述透明基板上形成的表面侧电极层、
在所述表面侧电极层上形成的第1光电转换层、
在所述第1光电转换层上形成的透明导电膜、
在所述透明导电膜上形成的第2光电转换层、和
在所述第2光电转换层上形成的背面侧电极层，
(a)上述导电膜是通过在使用湿式施涂法在所述第1光电转换层上涂布含有导电性微
粒和偶联剂的分散液而形成的微粒的涂膜上，使用湿式施涂法浸渗含有粘合剂的分散液并
进行烧成，以用粘合剂层浸渗微粒层的状态而形成的，或者
(b)上述导电膜是通过对使用湿式施涂法在所述第1光电转换层上涂布含有导电性微
粒、偶联剂和粘合剂的透明导电膜用组合物而得到的涂膜进行烧成而形成的，
所述导电性微粒为掺杂了1种或2种以上金属的氧化锡粉末或氧化锌粉末，
所述粘合剂是通过水解烷氧基硅烷得到的硅氧烷聚合物和/或金属醇盐的水解物，
在构成上述导电膜的母材中，导电性成分以30~95质量%的范围存在，
上述导电膜的厚度在20~100nm的范围内，
上述分散液中的上述粘合剂和上述透明导电膜用组合物中的上述粘合剂通过在100~
400℃的范围内的加热或者紫外线照射进行固化，
上述透明导电膜的折射率为1.3~1.8，
上述偶联剂为选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂的1种或2种以上，
上述硅烷偶联剂为选自乙烯基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲
基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的硅烷偶联剂，
上述铝酸酯偶联剂为下述式(1)所示的含有乙酰烷氧基的铝酸酯偶联剂，
，
上述钛酸酯偶联剂选自三异硬酯酰基钛酸异丙酯、三癸基苯磺酰基钛酸异丙酯、三(焦
磷酸二辛酯)钛酸异丙酯、双(磷酸二辛酯)钛酸四异丙酯、双(磷酸二-十三烷基酯)钛酸四
辛酯、双(二-十三烷基)磷酸酯钛酸四(2，2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)酯、二(焦磷酸二辛
酯)羟乙酸钛酸酯、三(焦磷酸二辛酯)钛酸乙二醇酯、四烷氧基钛类和下述结构式(2)~式
(8)所示的钛酸酯偶联剂，
。
2.根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，其特征在于，所述导电性微粒选自铟掺
杂锡氧化物、ZnO、锑掺杂锡氧化物和P掺杂SnO2，所述粘合剂选自硅氧烷聚合物和Al的甲氧
基水解物。
3.根据权利要求1或2所述的多接合型太阳能电池，其特征在于，所述透明基板由选自
玻璃、丙烯酸树脂和聚碳酸酯中的材料形成，所述表面侧电极层由选自ITO、SnO2、ZnO和AZO
中的材料形成，所述第1光电转换层由非...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井将英，山崎和彦，小川怜子，林年治，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP