太阳能电池用铝膏制造技术

本发明专利技术提供一种能确保电特性、膜强度和膜外观并且能抑制背面电极翘曲的太阳能电池用铝膏。本发明专利技术由于在铝膏中含有少量的Ｓｎ粉末，因此，当使用该膏通过印刷、干燥和烧成在硅基板（１２）的背面形成整面电极（２６）时，能够降低该硅基板（１２）的翘曲。而且，若添加Ｓｎ，则包含铝的整面电极（２６）的耐水性提高，此外，由于其添加量相对于Ａｌ　１００质量份为０．３～５．０质量份，即，在膏１００质量份中为０．２１～３．５质量份的极少量，因此，对整面电极（２６）的导电性、膜强度和外观完全不造成影响。另外，由于能够不使膜厚减薄而抑制翘曲，因此能够充分获得ＢＳＦ效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适合于太阳能电池的背面电极用的铝膏(铝浆糊)。
技术介绍
例如，一般的硅系太阳能电池具有如下结构在作为P型多晶半导体的硅基板 的上面隔着η+层而设有防反射膜和受光面电极，并且，在其下面隔着P+层而设有背面电 极。通过受光，在半导体的ρ-η结(ρ-η接合)产生电力，通过电极将该电力取出。上述η+层是将作为η型的掺杂物的P (磷)等扩散到硅基板而形成的η+层，例如 在厚度为160 300 μ m的硅基板中以0.2 0.6 μ m程度的厚度设置。另外，防反射膜 是由氮化硅、二氧化钛、二氧化硅等的薄膜构成的膜，为了确保充分的可见光透过率并 且降低表面反射率从而提高受光效率而设置。受光面电极是由含有银等来作为导体成分 的厚膜材料形成的电极，采用所谓的烧成贯通法(fire through method)等形成于该防反射 膜上。另一方面，背面电极由设置成带状的例如2条带状电极和设置在除了该带状电 极上以外的大致整个面的整面电极构成。整面电极是由以铝为导体成分的厚膜材料形成 的电极，带状电极是由以银为导体成分的厚膜材料形成的电极。该带状电极是出于能够 将导线等钎焊于背面电极的目的而设置的。在形成上述整面电极时，使用丝网印刷法等将铝膏涂布于背面，干燥后，在与 膏组成相应的温度下实施烧成处理。此时，膏中的铝扩散到硅基板而形成上述P+层，在 背面侧形成由PP+层之间的费米能级的差所引起的电场，可得到生成载流子的收集效率提 高的BSFr^g; BackSurfaceField)效果。对于上述的铝膏而言，例如，在铝粉末中添 加了有机质载色剂和用于提高铝电极强度的玻璃料(玻璃粉；glass frit)。日本特开2000-090734号公报 日本特开2003-223813号公报 日本特开2001-313402号公报 日本特开2008-166344号公报 日本特开2007-234625号公报 日本特公平06-105792号公报 日本特开2007-273760号公报专利文献1专利文献2专利文献3专利文献4专利文献5专利文献6专利文献
技术实现思路
然而，在上述的太阳能电池中，近年来以谋求成本降低为目的，正在研究使硅 基板厚度减薄到200 μ m以下。但是，若使硅基板变薄，则在用于电极形成的烧成时，起 因于硅和铝的热膨胀率的差，基板产生应力，因此存在硅基板翘曲，进而在制造工序发 生开裂等等的问题。与此相对，曾提出了各种的降低使基板厚度减薄了的情况下的翘曲的技术。例如，有使铝电极的厚度尺寸变薄的技术(例如参照专利文献1。)。根据该技术，烧成时 的应力变小，因此可抑制翘曲，但由于向背面的铝扩散量变少，进而使BSF效果减弱， 因此存在电特性降低，并且容易产生泡疤(blister)和/或圆球儿，从而膜外观也变差的问题。另外，还曾提出了下述方案在铝膏中添加二氧化硅和/或氧化铝等的热膨胀 率比铝小且熔点比铝高的无机化合物粉末(例如参照专利文献2。)。根据该技术，铝电 极的热膨胀率因添加的无机化合物粉末而变小，因此烧成时的应力变小，进而可抑制翘 曲，但由于绝缘材料比例变多，因此电特性降低。而且，由于铝的烧结受到无机化合物 粉末阻碍，因此具有膜强度也降低的问题。另外，曾提出了在铝膏中添加硅粉末的方案(例如参照专利文献3。)。出于使 铝电极的热膨胀率降低进而抑制翘曲的目的而添加硅粉末，但Al-Si共晶点为577°C，比 铝的熔点660°C低，因此膜中的液相量变多，进而形成于背面的合金层的厚度也增加。因 此，与上述目的相反，反而翘曲会增大。还曾提出了添加Al-Mg合金粉末或Mg粉末的 方案(例如参照专利文献4。)。若Al比例处于高的范围，则Al-Mg共晶点低为450°C， 因此，与添加了硅粉末的情况同样，反而翘曲增大。另外，有将熔点比铝高的含有铝的合金粉末添加到铝膏中的技术(例如参考专 利文献5。)。作为合金的构成元素，可举出钛和钒等。根据该技术，通过添加合金粉 末，固相的析出温度上升，因此液相量降低，进而可抑制翘曲。但是，存在由高熔点合 金粉末导致铝电极的导电性降低的问题。在这些专利文献1 5中记载的技术中，不能 抑制翘曲，或者电特性、抗拉强度、膜外观等其他特性降低，因此不能得到太阳能电池 特性。本专利技术是以上述的情况为背景而完成的，其目的在于提供一种能够确保电特 性、膜强度和膜外观，并且能够抑制背面电极翘曲的太阳能电池用铝膏。为了达到该目的，本专利技术的要旨是涉及一种太阳能电池用铝膏，该铝膏是包含 Al粉末、玻璃料、载色剂(展色料；vehicle)的太阳能电池用铝膏，相对于上述Al粉末 100质量份，以0.3 5.0质量份的范围内的比例含有Sn粉末。根据本专利技术，由于在铝膏中含有少量的Sn粉末，因此若使用该膏通过印刷、干 燥和烧成在硅基板上形成背面电极，则可降低该硅基板的翘曲。尽管Al-Sn共晶点为 228比Al的熔点显著低，也不清楚是由于怎样的作用所致，但与添加了 Si和/或Mg 粉末等的情况不同，是能够抑制翘曲的。而且，若添加Sn，则铝电极的耐水性提高，而 且，由于添加量为0.3 5.0质量份，为极少量，因此，对铝电极的导电性、膜强度和外 观完全不造成影响。另外，由于可以不减薄膜厚而抑制翘曲，因此可以充分获得BSF效 果。因此，可以得到如下太阳能电池用铝膏在用于背面电极的情况下可抑制翘曲，并 且电特性、膜强度、耐水性和外观均优异。另外，若Sn添加量低于0.3质量份，则不能充分得到抑制硅基板翘曲的效果。 另一方面，即使超过5.0质量份，降低翘曲效果也基本没有变化，泡疤和/或圆球儿大量 发生，膜外观显著降低。因此，必须将Sn粉末量设为相对于Al粉末100质量份为0.3 5.0质量份的范围。附带说明一下，在上述专利文献6中记载了相对于Al粉末100质量份含有5 50质量份的Sn粉末的铝膏，但如上所述，若添加超过5.0质量份的多量的Sn粉末，会大 量产生泡疤和/或圆球儿。上述专利文献6，是出于能够进行铝电极的镀覆进而能够钎焊 引线的目的而添加Sn粉末，因此，完全没有考虑翘曲的抑制和膜外观等。另外，在上述专利文献7中记载了一种使用了由低熔点的焊锡合金(即Sn合金) 被覆的铝粉末的铝膏。该铝膏，设为铝不熔融的程度的低温烧成，抑制基板的翘曲，由 焊锡合金使铝粉末相互粘着，并且，背面电极固着于基板。因此，即使用该铝膏形成背 面电极，铝也不会扩散到硅基板，因此不会形成P+层，因此不能得到BSF效果。说明 了如下要旨通过形成为在基板侧设置使用了没有由焊锡合金被覆的铝粉末的第1电极 层，且在该第1电极层上设置了使用了由焊锡合金被覆的铝粉末的第2电极层的2层结 构，可实现BSF效果和抑制翘曲，但是，形成为这样的2层结构，工序变得烦杂，造成 制造成本上升，为了抑制形成第1电极层时的翘曲，要求将其减薄，因此，抑制翘曲并 且得到充分的BSF效果是较困难的。在此，优选上述Sn粉末其平均粒径在2 10 μ m的范围内。若Sn粉末的粒径 为2μιη以上，则难以产生凝聚，因此在调制膏时可得到更加良好的分散性。另外，若粒 径为10 μ m以下，则能够以更少的添加量得到良好的分散性。平均粒径更优选是2.5 5.0μιη。另外，Sn粉末的添加量更优选为1.0 5.0质量份的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池用铝膏，是含有Ａｌ粉末、玻璃料和载色剂的太阳能电池用铝膏，其特征在于，以相对于所述Ａｌ粉末１００质量份为０．３～５．０质量份的范围内的比例含有Ｓｎ粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：角田航介，越智浩辅，山岸正生，
申请(专利权)人：诺利塔克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]