太阳能电池电极形成用导电性糊剂制造技术

本发明专利技术提供一种太阳能电池电极形成用导电性糊剂，所述导电性糊剂至少含有玻璃料成分(A)作为玻璃料(II)，且所述玻璃料成分(A)是以相对于下述氧化物计的总摩尔数的含有比率计，包含下述成分作为必需成分的玻璃料成分：(a)30～70摩尔％的碲元素；(b)18～30摩尔％的钨元素；(c)5～30摩尔％的锌元素；(d)1～15摩尔％的硼元素；(e)0.3～5摩尔％的铝元素；(f)以氧化物计为0.3～7摩尔％的选自稀土元素中的一种或两种以上；(g)以氧化物计为0.1～7摩尔％的选自锡元素、锂元素及钡元素中一种或两种以上。根据本发明专利技术，可提供一种于即使在低温(例如760℃)的烧成温度下也可以得到良好的电气特性，且其偏差较小的太阳能电池电极形成用导电性糊剂。

Conductive paste for electrode formation of solar cell

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池电极形成用导电性糊剂
本专利技术涉及一种包含导电性粉末与玻璃料且用于太阳能电池的电极形成的烧成型导电性糊剂。
技术介绍
过去，通常的太阳能电池元件具备有机硅类半导体基板、扩散层、防反射膜、背面电极、表面电极(以下有时也称为“受光面电极”)。其中，尤其在形成表面电极时，使用混合有以银等金属作为主成分的导电性粒子、玻璃料、有机调漆料及根据需要添加的添加物等的导电性糊剂，通过网版印刷或孔版印刷等而形成电极。作为一例在图1中所示的晶体硅太阳能电池中，通常于形成有被称为纹理构造的凹凸形状的p型晶体硅基板4的表面(受光面)形成扩散层3。此处，扩散层3通过使磷(P)等杂质扩散至半导体基板4的受光面而形成，呈现与半导体基板4相反的导电型的区域，在本例中以n型进行说明。n型扩散层3例如通过将半导体基板4配置于扩散炉中并在氧氯化磷(POCl3)等中进行加热而形成。为了兼具防反射功能及保护太阳能电池元件，在该扩散层3上形成包含氮化硅、氧化硅、氧化钛等绝缘性的防反射膜2。例如在氮化硅(以下称为“SiN”)的情况下，通过使用硅烷(SiH4)与氨(NH3)的混合气体的等离子CVD法等而形成。防反射膜2考虑与半导体基板4间的折射率差等，例如以折射率为1.8～2.3左右形成为5～100nm左右的厚度。其后，在防反射膜2上，通过网版印刷法等，使用所述导电性糊剂印刷、涂布为栅格状，在500～900℃左右的温度进行烧成，由此形成表面电极1。该烧成时，通常通过导电性糊剂中所含的玻璃料的作用，将防反射膜2溶解、去除，由此达成表面电极1与n型扩散层3的电性接触。通常将此种情况称为烧透。另一方面，在半导体基板4的背面侧，在例如形成有铝等扩散而成的高浓度p型BSF层的同时而形成有背面电极5。为了良好地进行烧透，期望使用与防反射膜2间的溶解性良好的玻璃作为导电性糊剂中的玻璃料。其中，现有作为表面电极形成的导电性糊剂中所含的玻璃料，从容易进行玻璃的软化点的调整，与基板间的密合性(粘结强度)也优异，可相对良好地进行烧透，且得到电气特性优异的太阳能电池的理由出发，多数使用包含氧化铅的玻璃。例如，在专利文献1、2、4中记载的太阳能电池电极形成用银糊剂中，使用硼硅酸铅玻璃料，在专利文献3中，除硼硅酸铅类以外，记载有硼酸铅类玻璃料。然而，所述烧透中存在如下问题：在表面电极1的烧成时，由于玻璃料的作用导致的偏差等，表面电极1未贯通防反射膜2，在表面电极1与形成于半导体基板4的表面的n型扩散层3之间无法得到稳定的欧姆接触，或者粘结强度也发生偏差。若欧姆接触变得不充分，则存在输出功率的取出时产生损失，太阳能电池的转换效率降低，另外，电流电压特性变差的问题。另一方面，如专利文献4的段落序号0004或专利文献5的段落序号0017等中记载，已知在烧透过量的情况下有电压特性劣化的问题。如上所述，在防反射膜2的厚度仅为5～100nm左右，表面电极1穿透防反射膜2，并且也穿透属于其下层的n型扩散层3而也侵蚀至半导体基板4内部的情况下，有pn连接被破坏，对由电流-电压特性的测定所得到的填充因子(FillFactor，以下记作“FF”)产生不良影响。另外，今后，为实现高效率化而想要使n型扩散层3进一步薄层化的情况下，由于更容易引起穿透，因此其控制变得更加困难。图2是利用穿透式电子显微镜(TEM，TransmissionElectronMicroscopy)观察市售的太阳能电池基板的表面电极与半导体基板间的界面。需要说明的是，在该市售的太阳能电池中，在表面电极中使用铅类玻璃。图2中，在表面电极1、与属于防反射膜的SiN层2之间，存在包含导电性糊剂中的银成分的铅类玻璃层6，其一部分7穿破SiN层2而与硅基板4(或n型扩散层3)接触，但其一部分8烧透过度进行，可见以突起状较深地侵蚀至半导体基板4的内部的状况。另外，近年来由于对环境问题的意识提高，太阳能电池中期望替换为不使用铅的材料、零件。因此，现有为了得到与铅类玻璃同样容易地进行玻璃的软化点调整，与基板的密合性(粘结强度)也优异，可良好地进行烧透，电气特性优异的太阳能电池，而不断开发替代材料、零件。作为一个例子，在专利文献3中使用硼硅酸锌类玻璃料，在专利文献4中使用硼硅酸铋类及硼硅酸锌类玻璃料，在专利文献6中使用硅酸铋类玻璃料，而且在专利文献7中使用硼酸锌类玻璃料形成表面电极。然而，根据专利技术的专利技术人的研究，即使在使用这些无铅玻璃的情况下，也经常有烧透不充分而无法得到欧姆接触，或与图2同样地烧透过度进行而表面电极的一部较深地侵蚀至半导体基板的情况等，难以控制烧透。因此，尤其近年来着眼于将碲类玻璃用于太阳能电池的电极形成的技术。例如在本案申请人员的专利文献8中，公开有将包含25～90摩尔％的氧化碲的碲类玻璃调配于导电性糊剂中，使用该糊剂形成太阳能电池的电极。在专利文献8中研究了多数的碲类玻璃，且公开了均可控制烧透而得到充分的欧姆接触。并且，在本案申请人的专利文献9中公开有：在将比表面积为0.4m2/g以上且以银作为主成分的导电性粉末、与包含碲-钨-锌-硼和/或锆的玻璃料组合的情况下，可得到对太阳能电池基板的粘结强度较大，得到电气特性特别优异的电极。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-213754号公报专利文献2：日本特开2001-093326号公报专利文献3：日本特开2001-118425号公报专利文献4：日本特开平10-326522号公报专利文献5：日本特开2004-207493号公报专利文献6：日本特表2008-543080号公报专利文献7：日本特开2009-194121号公报专利文献8：日本特开2011-96747号公报专利文献9：国际公开第2016/147867号公报
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题如专利文献9中记载，使用包含碲-钨-锌-硼和/或锆的玻璃料的太阳能电池电极形成用导电性糊剂，对烧成温度的处理范围广泛，可在例如750℃～850℃之间的烧成峰温度得到良好的电气特性。但是根据本案专利技术的专利技术人等的进一步试验研究，判明了专利文献9中记载的太阳能电池电极形成用导电性糊剂如下所述，在烧成峰温度为780℃以上时得到稳定且良好的电气特性，但若烧成峰温度低于该温度(例如760℃)，虽仍有得到良好的电气特性的情况，但另一方面，也有该特性不充分的情况，容易产生特性的偏差。表1作为所使用的玻璃料，使用以氧化物计包含碲39.6摩尔％、钨24.1摩尔％、锌21.8摩尔％、硼8.5摩尔％、锆4.3摩尔％、铝1.7摩尔％的物质，除此以外，与下述实验例同样地制备导电糊剂后，在基板上印刷/干燥，对仅将烧成峰温度变更为800℃、780℃、760℃所得到的电极测定FF的参考例。[表1]如表1所述，在使用该组成的玻璃料的情况下，在烧成峰温度为800℃、780℃的情况下，FF的数值较高，其偏差也较小，但若成为760℃，则虽然有时FF的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池电极形成用导电性糊剂，其含有导电性粉末(I)、玻璃料(II)及有机调漆料(III)，/n所述导电性糊剂至少含有玻璃料成分(A)作为所述玻璃料(II)，/n所述玻璃料成分(A)是以相对于以下述氧化物计的合计摩尔数的含有比率，包含下述成分作为必需成分的玻璃料成分：/n(a)以TeO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171003 JP 2017-1934321.一种太阳能电池电极形成用导电性糊剂，其含有导电性粉末(I)、玻璃料(II)及有机调漆料(III)，
所述导电性糊剂至少含有玻璃料成分(A)作为所述玻璃料(II)，
所述玻璃料成分(A)是以相对于以下述氧化物计的合计摩尔数的含有比率，包含下述成分作为必需成分的玻璃料成分：
(a)以TeO2计为30～70摩尔％的碲元素，
(b)以WO3计为18～30摩尔％的钨元素，
(c)以ZnO计为5～30摩尔％的锌元素，
(d)以B2O3计为1～15摩尔％的硼元素，
(e)以Al2O3计为0.3～5摩尔％的铝元素，
(f)以氧化物计为0.3～7摩尔％的选自除钪及钷以外的稀土元素中的一种，或者，以氧化物计分别为0.3～7摩尔％且合计为10摩尔％以下的选自除钪及钷以外的稀土元素中的两种以上，
(g)以SnO2计、Li2O计或BaO计为0.1～7摩尔％的选自锡元素、锂元素及钡元素中的一种，或者，以SnO2计、Li2O计或BaO计分别为0.1～7摩尔％且合计为10摩尔％以下的选自锡元素、锂元素及钡元素中的两种以上。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池电极形成用导电性糊剂，其中，所述(f)稀土元素为选自钇、镧、铈、镨、钕、钐、钆、镝、铒及镱中的一种或两种以上。


3.根据权利要求1或2所述的太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：仓桥昌幸，新藤直人，西村浩辅，
申请(专利权)人：昭荣化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP