本发明专利技术提供了一种用于形成太阳能电池电极的导电膏，其包含：包含银作为主要组分的导电膏；玻璃料；和有机载体，其中玻璃料含有具有氧化碲作为网络形成组分的碲玻璃料。本发明专利技术的导电膏使得能够形成对烧制温度具有低依赖性的太阳能电池电极而不因到衬底的烧穿引起问题，且由此获得具有良好太阳能电池特性的太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种用于形成太阳能电池电极的导电膏，其包含：包含银作为主要组分的导电膏；玻璃料；和有机载体，其中玻璃料含有具有氧化碲作为网络形成组分的碲玻璃料。本专利技术的导电膏使得能够形成对烧制温度具有低依赖性的太阳能电池电极而不因到衬底的烧穿引起问题，且由此获得具有良好太阳能电池特性的太阳能电池。【专利说明】用于形成太阳能电池电极的导电膏本申请是申请日为2010年10月28日、申请号为201010529565.0、专利技术名称为“用于形成太阳能电池电极的导电膏”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及含有玻璃料(frit)和含有银作为主要组分的导电粉末的烧制型导电膏，其用于形成太阳能电池电极。
技术介绍
常规地，普通太阳能装置提供有硅半导体衬底、扩散层、减反射膜、背电极和前电极(在下文，有时称为“光接受电极”)。特别地，在形成前电极时，使用通过将主要由银组成的导电颗粒与玻璃料、有机载体等进行混合制成的导电膏，通过丝网印刷、模板(stencil)印刷等形成前电极。作为一个例子，在图1所示的结晶硅太阳能电池中，在P型结晶硅衬底4的前表面(光接受表面)区域中形成扩散层3，该衬底形成有称为纹路化结构的凹凸表面结构。通过将杂质例如磷(P)从半导体衬底4的光接受表面扩散到该衬底中形成的扩散层3是显示出与半导体衬底4相反导电类型的区域(在本例子中，相反导电类型解释为η型)。例如，通过将半导体衬底4置于扩散炉中并将其在氯氧化磷(POCl3)等中加热来形成η型扩散层3。在该扩散层3上由氮化硅、氧化硅、氧化钛等形成绝缘减反射膜2从而提供减反射功能，同时保护太阳能电池装置。例如，在氮化硅(下文“SiN”)的情形中，通过等离子体CVD等，使用硅烷(SiH4)和氨(NH3)的混合气体形成膜。考虑到该折射率与半导体衬底4等的折射率的区别，形成了具有约5-100nm厚度和约1.8-2.3的折射率的减反射膜2。接着，通过丝网印刷等在减反射膜2上以网格形式印刷或涂覆前述导电膏，并在约500-900°C下烧制以形成前电极I。在烧制期间，通常在通过在导电膏中的玻璃料的作用将减反射膜2熔化并除去时，获得了在前电极I和η型扩散层3之间的电接触。这通常称为“烧穿(fire-through)”。在半导体衬底4的背侧形成了背电极5，以及掺杂有铝等的高浓度的P型BSF(背表面场)层。为了获得合适的烧穿，优选地将对于减反射膜2具有良好溶解性的玻璃用作导电膏中的玻璃料。其中，含有氧化铅的玻璃常特别用于常规导电膏中的玻璃料来形成电极，因为玻璃的软化点易于调节，且玻璃提供了对衬底的良好粘结性(例如粘结强度)，允许相对良好的烧穿，并导致优异的太阳能电池特性。例如，将硼硅酸铅玻璃料用于银膏中以形成太阳能电池电极，如日本专利公开N0.11-213754A，2001-093326A和10-326522A所述，同时除了硼硅酸铅玻璃料外，日本专利公开N0.2001-118425A还描述了将硼酸铅玻璃料。然而，关于上述烧穿，当前电极I未贯通减反射膜2时，粘结强度波动以及不能在前电极I和半导体衬底4的η型扩散层3之间获得稳定欧姆接触的问题会发生，这是由于在该前电极I烧制时在玻璃料等的影响下的波动。不足的欧姆接触可在输出期间引起损失，从而导致太阳能电池的较低转化效率以及电流-电压特性的下降。同时，如日本专利公开N0.10-326522A的第段、日本专利公开N0.2004-207493A的第段等所述，已知晓另一问题:其中过度烧穿还可产生不良的电压特性。由于上述减反射膜2可不大于约5-100nm厚，如果前电极I贯通减反射膜2并然后贯通η型扩散层3下方以侵入半导体衬底4，则ρ-η结可能损坏，且由电流_电压特性测量获得的填充因子(“FF”)可受到不利影响。如果未来η型扩散层3制得更薄以试图改善效率，则这样的贯通可能更易于发生，且难以控制。图2显示了从透射电子显微镜(TEM)看到的商业太阳能电池衬底的前电极和半导体衬底之间的界面。在该商业太阳能电池的前电极中使用了铅玻璃。在图2中，含有来自导电膏的银组分的铅玻璃层6存在于前电极层Ia和SiN层2(其为减反射膜)之间，且该玻璃层的部位7贯通SiN层2从而接触硅衬底(或η型扩散层)4，但在部位8中具有太多的烧穿，且随着突出体深侵入半导体衬底4内部，可以看到玻璃。作为单独话题，近年来提高的环境意识导致了向太阳能电池中的无铅材料和部件的转换的需求。因此，正在研究替代性的材料和部件，其将提供调节玻璃软化点的容易性、对于衬底的良好粘结性(高粘结强度)以及良好烧穿，如同在常规铅玻璃的情形中，目的是提供优异的太阳能电池特性。例如，在日本专利公开Νο2001-118425Α中，已经做出努力来使用硼硅酸锌玻璃料形成前电极，在日本专利公开N0.10-326522Α中使用硼硅酸铋和硼硅酸锌玻璃料，在日本专利公开N0.2008-543080Α(W02006/132766的日文翻译)中使用硼硅酸盐玻璃料，以及在日本专利公开N0.2009-194121Α中使用硼酸锌玻璃料。然而，本专利技术人的研究显示，即使使用这样的无铅玻璃，有时仍难以控制烧穿，包括烧穿不足的情形，从而不能实现欧姆接触，或者(如图2所示)过度烧穿使得前电极的部分深侵入半导体衬底。另一方面，碲玻璃作为用于荧光显示管的密封用途(日本专利公开N0.10-029834Α)以及光学纤维材料用途(日本专利公开N0.2007-008802Α)的玻璃的用途是已知的。通常，已知碲玻璃具有低熔化温度，高度耐久且易于将银溶于固溶体，但其还具有与氧化硅的极低反应性，且由于硅型减反射膜已在近年来流行，因此对于将碲玻璃用于形成太阳能电池的前电极存在着极少兴趣。专利技术概述本专利技术的目的是提供用于形成太阳能电池电极的导电膏，其不含铅，但能够形成提供良好太阳能电池特性的电极。本专利技术包含如下。(I)用于形成太阳能电池电极的导电膏，其包含:含有银作为主要组分的导电膏；玻璃料；和有机载体，其中玻璃料含有具有氧化碲作为网络形成组分的碲玻璃料。(2)根据上述(I)的用于形成太阳能电池电极的导电膏，其中碲玻璃料含有25-90mol%的氧化碲。(3)根据上述⑴或(2)的用于形成太阳能电池电极的导电膏，其中碲玻璃料含有氧化钨和氧化钥中的一种或多种。(4)根据上述(3)的用于形成太阳能电池电极的导电膏，其中碲玻璃料含有总共5-60mol %的氧化钨和氧化钥中的一种或多种。(5)根据上述(3)或⑷的用于形成太阳能电池电极的导电膏，其中碲玻璃料含有氧化锌、氧化秘和氧化招中的一种或多种。(6)根据上述⑴的用于形成太阳能电池电极的导电膏，其中碲玻璃料含有如下组分: 氧化蹄25-90 mo I % 氧化鹤和氧化相中的至少一种: 总计5-60 mo I % 氧化锌0-50 mo I % 氧化叙0-25 mo I % 氧化铝0-25 mol%(7)根据上述(1)-(6)中任一项的用于形成太阳能电池电极的导电膏，其中以0.1-10重量份每100重量份导电粉末的量包含碲玻璃料。采用本专利技术，可获得能够形成太阳能电池电极的导电膏，该电极具有良好的太阳能电极特性而不像过去那样含有任何铅玻璃。通过使用本专利技术的导电膏制备太阳能电池，可获得具有其本文档来自技高网...
【技术保护点】
太阳能电池装置的制造方法，其包括：准备呈现一种导电类型的半导体衬底的工序，在所述半导体衬底的光接受面侧的表面形成呈现与半导体衬底的所述导电类型相反的导电类型的区域的扩散层的工序，在所述扩散层上设置减反射膜的工序，在所述减反射膜上形成前电极的工序；其特征在于，所述前电极通过将包含以银作为主要成分的导电性粉末、玻璃料、和有机载体的导电膏涂布到所述减反射膜上进行烧制而形成，所述玻璃料包含以氧化碲作为网络形成组分的碲玻璃料。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村正美，新藤直人，金作整，
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
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