專利名稱：太陽能電池集電電極形成方法、太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組以及太 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池集電電極形成方法、太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物、以及具有使用這些形成的電極的太陽能電池單元。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)地球環(huán)境問題的關(guān)注度日益提高，大家正在積極開發(fā)將太陽光等光能轉(zhuǎn)換成電能的各種構(gòu)造和構(gòu)成的 太陽能電池。其中使用硅等半導(dǎo)體基板的太陽能電池，因其轉(zhuǎn)換效率、制造成本等優(yōu)勢(shì)，使用最為普遍。作為形成這種太陽能電池電極的材料，例如專利文獻(xiàn)I中記載了 “一種太陽能電池電極用導(dǎo)電性糊狀物，其含有有機(jī)粘合劑、溶劑、導(dǎo)電性顆粒、玻璃粉、金屬氧化物、以及在150 800°C溫度范圍內(nèi)變化為氣體的物質(zhì)”([權(quán)利要求1])，作為上述金屬氧化物，記載了氧化鋅等([權(quán)利要求2])，作為上述變化為氣體的物質(zhì)，記載了有機(jī)金屬化合物([權(quán)利要求3]、[權(quán)利要求4])。進(jìn)而，專利文獻(xiàn)2中記載了 “一種太陽能電池用電極糊狀物，含有導(dǎo)電性粒子、無鉛玻璃粉、樹脂粘合劑、以及氧化鋅顆粒，其中，相對(duì)于氧化鋅總量，比表面積6m2/g以下的氧化鋅顆粒為10重量％以上”([權(quán)利要求1])，并記載了作為電極糊狀物的添加劑，眾所周知的有氧化鋅(
)。另一方面，專利文獻(xiàn)3中，本申請(qǐng)人提出了 “一種導(dǎo)電性組合物，其含有銀粉(A)、氧化銀(B)、以及有機(jī)溶劑(D)，該銀粉(A)為組合物所含銀單質(zhì)及銀化合物的50質(zhì)量％以上”([權(quán)利要求1])，并記載了作為任意成分含有羧酸銀的形態(tài)、以及含有玻璃粉和金屬類添加劑等其他添加劑的形態(tài)([權(quán)利要求2]、
、
、
等)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本專利特開2007-294677號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特表2011-501444號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本專利特開2011-35062號(hào)公報(bào)
發(fā)明概要發(fā)明擬解決的問題然而，本發(fā)明人對(duì)專利文獻(xiàn)I 3中記載的糊狀物及導(dǎo)電性組合物進(jìn)行研究后，明確了雖然通過金屬氧化物(氧化鋅)的添加效果，所獲得的太陽能電池單元的曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)提高，但是根據(jù)金屬氧化物的添加量，其與太陽能電池單元中形成的母線電極(匯流電極)之間的焊錫粘附性差，難以使用以焊錫覆蓋金屬帶的互連器，使太陽能電池單元形成組件。因此，本發(fā)明的課題在于提供一種可形成焊錫粘附性出色的電極的太陽能電池集電電極形成方法、太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組、以及使用這些制造的曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)出色的太陽能電池單元。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人為解決上述課題進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn)，使用金屬氧化物含量不同的2種導(dǎo)電性組合物來分別形成指狀電極及母線電極，由此可形成焊錫粘附性出色的電極，并可制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)出色的太陽能電池單元，從而完成本發(fā)明。即，本發(fā)明提供下述⑴ (4)。(I) 一種太陽能電池集電電極形成方法，其使用至少含有導(dǎo)電性顆粒(A)、玻璃粉(B)、以及溶劑(C)的太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成太陽能電池集電電極，其具有:指狀電極形成工序，其使用相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒⑷含有3 10重量份金屬氧化物(D)的指狀電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成指狀電極；和母線電極形成工序，其在上述指狀電極形成工序后，使用相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)含有不足3重量份金屬氧化物(D)的母線電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成母線電極。(2) 一種太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組，其至少含有導(dǎo)電性顆粒㈧、玻璃粉⑶、以及溶劑(C)，其具有:相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，含有3 10重量份金屬氧化物⑶的指狀電極形成用導(dǎo)電性組合物；和 相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，含有不足3重量份金屬氧化物(D)的母線電極形成用導(dǎo)電性組合物。(3) 一種太陽能電池單元，其具備受光面?zhèn)鹊谋砻骐姌O、半導(dǎo)體基板、以及背面電極，至少上述表面電極是用上述(2)中所述的太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組，并使用上述(I)中所述的太陽能電池集電電極形成方法而形成。(4) 一種太陽能電池組件，其使用以焊錫覆蓋表面的互連器，將上述(3)中所述的太陽能電池單元進(jìn)行串聯(lián)接合。發(fā)明效果如下所示，依據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可形成焊錫粘附性出色的電極的太陽能電池集電電極形成方法、太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組、以及使用這些制造的曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)出色的太陽能電池單元。


圖1是太陽能電池單元的模式化剖面圖。圖2是從太陽能電池單元的表面電極側(cè)觀察的模式化俯視圖、以及從背面電極側(cè)觀察的模式化仰視圖。圖3是太陽能電池組件的模式化立體圖、以及接合部的放大剖面圖。符號(hào)說明I表面電極
Ia指狀電極Ib母線電極2防反射膜3n 層4pn接合娃基板5p 層6背面電極6a整面電極(鋁電極)6b連接部(銀電極)7晶體硅基板8互連器8a 焊錫8b金屬帶 10太陽能電池單元20太陽能電池組件
具體實(shí)施例方式〔太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組〕本發(fā)明的太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組(以下簡(jiǎn)稱為“本發(fā)明的套組組合物”)至少含有導(dǎo)電性顆粒(A)、玻璃粉(B)、以及溶劑(C)，其具有:相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒㈧含有3 10重量份金屬氧化物⑶的指狀電極形成用導(dǎo)電性組合物(以下也稱為“指狀電極用組合物”)、和相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒㈧含有不足3重量份金屬氧化物(D)的母線電極形成用導(dǎo)電性組合物(以下也稱為“母線電極用組合物”)。以下，對(duì)上述指狀電極用組合物及上述母線電極用組合物含有的導(dǎo)電性顆粒(A)、玻璃粉(B)、溶劑(C)、金屬氧化物(D)、以及可根據(jù)需要含有的其他成分等進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，上述指狀電極用組合物及上述母線電極用組合物中通用的成分，將作為本發(fā)明的套組組合物的成分加以詳細(xì)說明。<導(dǎo)電性顆粒⑷>本發(fā)明的套組組合物中使用的導(dǎo)電性顆粒(A)并無特別限定，例如可使用電阻率為20 X 10-6 Ω ^cm以下的金屬材料。作為上述金屬材料，具體而言，例如可列舉金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎂(Mg)、以及鎳(Ni)等，這些可單獨(dú)使用I種，也可同時(shí)使用2種以上。其中，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以優(yōu)選為金、銀、以及銅，更優(yōu)選為銀。本發(fā)明中，因?yàn)橐∷⑿粤己茫陨鲜鰧?dǎo)電性顆粒(A)優(yōu)選使用平均顆粒直徑為0.5 10 μ m的金屬粉末。上述金屬粉末中，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以更優(yōu)選使用球狀的銀粉末。
此處，平均顆粒直徑是指金屬粉末顆粒直徑的平均值，是使用激光衍射式粒度分布測(cè)量裝置測(cè)量的50%體積累積直徑(D50)。另外，關(guān)于作為計(jì)算平均值之基礎(chǔ)的顆粒直徑，金屬粉末剖面為橢圓形時(shí)是指將其長(zhǎng)直徑和短直徑之合計(jì)值除以2的平均值，為正圓形時(shí)是指其直徑。此外，球狀是指長(zhǎng)直徑/短直徑的比率為2以下的顆粒形狀。此外，本發(fā)明中，因?yàn)橐∷⑿愿?，所以上述?dǎo)電性顆粒㈧的平均顆粒直徑優(yōu)選為0.7 5 μ m，又因?yàn)橐獰Y(jié)速度適當(dāng)且作業(yè)性出色，所以更優(yōu)選為I 3 μ m。進(jìn)而，本發(fā)明中，作為上述導(dǎo)電性顆粒(A)，可使用市售產(chǎn)品，作為其具體例，可列舉AgC-102(形狀:球狀，平均顆粒直徑:1.5 4!11，福田金屬箔粉工業(yè)公司制造)、AgC-103(形狀:球狀，平均顆粒直徑:1.511111，福田金屬箔粉工業(yè)公司制造)464-8 (形狀:球狀，平均顆粒直徑:2.2 μ m，DOWA Electronics公司制造)、AG2_1C (形狀:球狀，平均顆粒直徑:1.0 μ m，DOWA Electronics公司制造)、AG3-1 IF (形狀:球狀，平均顆粒直徑:1.4 μ m，DOffA Electronics公司制造)、SPN5J(形狀:球狀，平均顆粒直徑:1.2 μ m，三井金屬公司制造)、EHD (形狀:球狀，平均顆粒直徑:0.5 μ m，三井金屬公司制造)、AgC_2011 (形狀:片狀，平均顆粒直徑:2 10 μ m，福田金屬箔粉工業(yè)公司制造)、以及AgC-301K (形狀:片狀，平均顆粒直徑:3 10 μ m，福田金屬箔粉工業(yè)公司制造)等。<玻璃粉⑶>本發(fā)明的套組組合物中使用的玻璃粉(B)并無特別限定，優(yōu)選使用軟化溫度為300°C以上且低于燒結(jié)溫度(熱處理溫度)者。作為上述玻璃粉(B)，具體而言，例如可列舉軟化溫度300 800°C的硼硅酸玻璃
粉等。`上述玻璃粉(B)的形狀并無特別限定，可為球狀，也可為破碎粉狀。球狀玻璃粉的平均顆粒直徑(D50)優(yōu)選為0.1 20 μ m,更優(yōu)選為I 10 μ m。進(jìn)而,優(yōu)選使用已除去
15μ m以上顆粒且具有集中式粒度分布的玻璃粉。相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A),上述玻璃粉⑶含量?jī)?yōu)選為0.1 10重量份，更優(yōu)選為I 5重量份。< 溶劑(C) >本發(fā)明的套組組合物中使用的溶劑(C)只要是能夠?qū)⑸鲜鲋笭铍姌O用組合物及上述母線電極用組合物涂布到基材上的溶劑，則并無特別限定。作為上述溶劑(C)，具體而言，例如可列舉丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯、二乙二醇二丁醚、甲基乙基酮、異佛爾酮、以及α-松油醇等，這些可單獨(dú)使用I種，也可同時(shí)使用2種以上。此外，相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，上述溶劑(C)含量?jī)?yōu)選為2 20重量份，更優(yōu)選為5 15重量份。<金屬氧化物(D) >本發(fā)明的套組組合物中使用的金屬氧化物(D)只要是由氧原子與金屬元素直接或間接鍵合形成的氧化物，則并無特別限定。作為上述金屬氧化物(D),具體而言,例如可列舉氧化鋅、氧化鈦、氧化娃、氧化鋪、氧化鉍、氧化錫、以及由ABO3 (式中，A表示由Ba、Ca、以及Sr所組成群中選擇的至少I種元素，B表示由T1、Zr、以及Hf所組成群中選擇的至少I種元素且含有Ti)表示的鈣鈦礦等，這些可單獨(dú)使用I種，也可同時(shí)使用2種以上。本發(fā)明中，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以上述金屬氧化物(D)的平均顆粒直徑優(yōu)選為10 μ m以下。此處，平均顆粒直徑是指金屬氧化物顆粒直徑的平均值，可使用掃描型電子顯微鏡(SEM)或透射型電子顯微鏡(TEM)測(cè)量Imm2視角中存在的所有金屬氧化物的顆粒直徑，并據(jù)其平均值算出。此外，也可使用由BET法求出的比表面積與下述公式(式中，S表示金屬氧化物的比表面積，P表示金屬氧化物的密度)算出。平均顆粒直徑=6/ ( P X S)此外，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率更小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以除了下述具有鋁或鎵的氧化鋅以外，上述金屬氧化物⑶的平均顆粒直徑優(yōu)選為IOnm以上且不足IOOnm,更優(yōu)選為30 50nm。此外，本發(fā)明中，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以上述金屬氧化物(D)優(yōu)選為部分含有鋁或鎵(以下在本段落中簡(jiǎn)稱為“鋁等”)的導(dǎo)電性氧化鋅(以下稱為“導(dǎo)電性氧化鋅”)。此處，部分含有鋁等是指氧化鋅被鋁等摻雜的狀態(tài)，可通過向氧化鋅混合鋁等物質(zhì)的氧化物并進(jìn)行燒結(jié)而形成。此外，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率更小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以上述導(dǎo)電性氧化鋅的平均顆粒直徑優(yōu)選為
0.02 10 μ m,更優(yōu)選為 0.02 3.5 μ m。進(jìn)而，本發(fā)明中，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以上述金屬氧化物(D)優(yōu)選為上述鈣鈦礦。作為上述鈣鈦礦，具體而言，可適當(dāng)列舉由BaTi03、SrTi03、CaTiO3、以及BrZrO3表示的鈣鈦礦，其中，更優(yōu)選為SrTiO3。本發(fā)明中，相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，上述指狀電極用組合物中的上述金屬氧化物(D)含量為3 10重量份。同樣，相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，上述母線電極用組合物中的上述金屬氧化物(D)含量不足3重量份。另外，母線電極形成用導(dǎo)電性組合物中，上述金屬氧化物(D)為任意成分。上述金屬氧化物(D)的含量為上述范圍時(shí)，可形成焊錫粘附性出色的電極(母線電極)，從而可制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)良好的太陽能電池單元。這點(diǎn)雖然并未具體明確，但本發(fā)明人等認(rèn)為原因在于，上述金屬氧化物(D) —方面有助于體積電阻率降低，另一方面也會(huì)對(duì)焊錫粘附性造成不良影響。即，可認(rèn)為原因在于，將太陽能電池單元形成組件時(shí)，使用上述金屬氧化物(D)含量少的母線電極用組合物，形成與覆蓋焊錫的互連器接觸的母線電極，由此可確保焊錫粘附性，并且，使用上述金屬氧化物(D)含量多的指狀電極用組合物，形成指狀電極，由此可確保更低的體積電阻率。此外，本發(fā)明中，因?yàn)橐軌蛑圃烨€因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，上述指狀電極用組合物中的上述金屬氧化物(D)含量?jī)?yōu)選為5 10重量份,更優(yōu)選為5 8重量份。同樣，因?yàn)橐軌蛐纬珊稿a粘附性更出色的電極(母線電極)，所以相對(duì)于100重量份上述導(dǎo)電性顆粒(A)，上述母線電極用組合物中的上述金屬氧化物(D)含量?jī)?yōu)選為O 2重量份，更優(yōu)選為O I重量份?！粗舅徙y鹽(E)>因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以本發(fā)明的套組組合物優(yōu)選為上述指狀電極用組合物含有脂肪酸銀鹽(E)。此處，上述脂肪酸銀鹽(E)只要是有機(jī)羧酸(脂肪酸)的銀鹽，則并無特別限定，例如可使用日本專利特開2008-198595號(hào)公報(bào)

段落中記載的脂肪酸金屬鹽(尤其是3級(jí)脂肪酸銀鹽)、日本專利特許第4482930號(hào)公報(bào)
段落中記載的脂肪酸銀鹽、日本專利特開2010-92684號(hào)公報(bào)

段落中記載的具有I個(gè)以上羥基的脂肪酸銀鹽、相同公報(bào)

段落中記載的2級(jí)脂肪酸銀鹽、以及日本專利特開2011-35062號(hào)公報(bào)

段落中記載的羧酸銀等。其中， 因?yàn)橐∷⑿粤己茫夷軌蛐纬审w積電阻率更小的電極，并能夠制造曲線因子(FF)及光電轉(zhuǎn)換效率(Eff)更好的太陽能電池單元，所以優(yōu)選使用由碳原子數(shù)18以下的脂肪酸銀鹽(El)、分別具有I個(gè)以上羧基銀鹽基(-COOAg)和羥基(-0H)的脂肪酸銀鹽(E2)、以及不具有羥基(-0H)但具有2個(gè)以上羧基銀鹽基(-COOAg)的聚羧酸銀鹽(E3)所組成群中選擇的至少1種脂肪酸銀鹽。其中，因?yàn)橐軌蛐纬审w積電阻率更小的電極，所以尤其優(yōu)選使用不具有羥基(-0H)但具有3個(gè)以上羧基銀鹽基(-COOAg)的聚羧酸銀鹽(E3)。此處，作為上述脂肪酸銀鹽(E2)，例如可列舉下述式⑴ (III)中任意一個(gè)表示的化合物。化學(xué)式I
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池集電電極形成方法，其使用至少含有導(dǎo)電性顆粒(A)、玻璃粉(B)、以及溶劑(C)的太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成太陽能電池集電電極，其具有: 指狀電極形成工序，其使用相對(duì)于100重量份所述導(dǎo)電性顆粒(A)含有3 10重量份金屬氧化物⑶的指狀電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成指狀電極；和 母線電極形成工序，其在所述指狀電極形成工序后，使用相對(duì)于100重量份所述導(dǎo)電性顆粒(A)含有不足3重量份金屬氧化物(D)的母線電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成母線電極。
2.一種太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組，其至少含有導(dǎo)電性顆粒(A)、玻璃粉(B)、以及溶劑(C)，其具有: 相對(duì)于100重量份所述導(dǎo)電性顆粒(A)，含有3 10重量份金屬氧化物(D)的指狀電極形成用導(dǎo)電性組合物；和 相對(duì)于100重量份所述導(dǎo)電性顆粒(A)，含有不足3重量份金屬氧化物(D)的母線電極形成用導(dǎo)電性組合物。
3.一種太陽能電池單元，其具備受光面?zhèn)鹊谋砻骐姌O、半導(dǎo)體基板、以及背面電極， 至少所述表面電極是用權(quán)利要求2所述的太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物的套組，并使用權(quán)利要求1所述的太陽能電池集電電極形成方法而形成。
4.一種太陽能電池組件，其使用以焊錫覆蓋表面的互連器，將權(quán)利要求3所述的太陽能電池單元進(jìn)行串聯(lián)接合。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種可形成焊錫粘附性出色的電極的太陽能電池集電電極形成方法。本發(fā)明的太陽能電池集電電極形成方法是使用至少含有導(dǎo)電性顆粒(A)、玻璃粉(B)、以及溶劑(C)的太陽能電池集電電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成太陽能電池集電電極，其具有指狀電極形成工序，其使用相對(duì)于100重量份所述導(dǎo)電性顆粒(A)含有3～10重量份金屬氧化物(D)的指狀電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成指狀電極；以及母線電極形成工序，其在所述指狀電極形成工序后，使用相對(duì)于100重量份所述導(dǎo)電性顆粒(A)含有不足3重量份金屬氧化物(D)的母線電極形成用導(dǎo)電性組合物，形成母線電極。
文檔編號(hào)H01B1/22GK103140932SQ201280003092
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者佐藤奈央, 石川和憲, 荒川一雄, 金愛美, 上迫浩一, 丹林馬旺 申請(qǐng)人:橫濱橡膠株式會(huì)社