導(dǎo)電性膏以及太陽(yáng)能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及導(dǎo)電性膏以及太陽(yáng)能電池，更詳細(xì)地，涉及適于太陽(yáng)能電池的電極形 成的導(dǎo)電性膏、以及使用該導(dǎo)電性膏制造的太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池通常在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主面形成給定圖案的受光面電極。另外，在 除了所述受光面電極以外的半導(dǎo)體基板上形成反射防止膜，由所述反射防止膜抑制入射的 太陽(yáng)光的反射損耗，由此提升太陽(yáng)光向電能的變換效率。
[0003] 所述受光面電極通常使用導(dǎo)電性膏按照以下方式形成。即，導(dǎo)電性膏含有導(dǎo)電性 粉末、玻璃粉、以及有機(jī)載體，在形成于半導(dǎo)體基板上的反射防止膜的表面涂布導(dǎo)電性膏， 形成給定圖案的導(dǎo)電膜。然后，在燒成過(guò)程使玻璃粉熔融，將導(dǎo)電膜下層的反射防止膜分 解、除去，由此導(dǎo)電膜被燒結(jié)而形成受光面電極，并且使該受光面電極和半導(dǎo)體基板粘結(jié)， 使兩者導(dǎo)通。
[0004] 如此在燒成過(guò)程中將反射防止膜分解、除去，使半導(dǎo)體基板和受光面電極粘結(jié)的 方法被稱作燒成貫通（fire through)，太陽(yáng)能電池的變換效率較大地依賴于燒成貫通性。 即，已知若燒成貫通性不充分，變換效率就會(huì)降低，作為太陽(yáng)能電池的基本性能就會(huì)差。
[0005] 另外，在這種太陽(yáng)能電池中，為了提高受光面電極和半導(dǎo)體基板的粘結(jié)強(qiáng)度，優(yōu)選 使用低軟化點(diǎn)的玻璃粉。
[0006] 作為低軟化點(diǎn)的玻璃粉，過(guò)去使用鉛系的玻璃粉，但由于Pb的環(huán)境負(fù)荷較大，因 此謀求取代鉛系玻璃粉的新的材料的出現(xiàn)。
[0007] 另一方面，如上述那樣太陽(yáng)能電池的變換效率較大依賴于燒成貫通性，但若過(guò)剩 地進(jìn)行燒成貫通，被燒結(jié)的受光面電極穿透反射防止膜而侵蝕到半導(dǎo)體基板，則有可能會(huì) 招致電池特性的劣化。
[0008] 為此，在專利文獻(xiàn)1中，提出一種太陽(yáng)能電池電極形成用導(dǎo)電性膏，其包含以銀為 主成分的導(dǎo)電性粉末、玻璃粉、有機(jī)載體和溶劑，所述玻璃粉包含將氧化碲作為網(wǎng)孔形成成 分的蹄系玻璃粉。
[0009] 在該專利文獻(xiàn)1中，由于含有碲系玻璃粉的導(dǎo)電性膏即使進(jìn)行燒成處理，燒結(jié)后 的受光面電極也不會(huì)深入地侵蝕半導(dǎo)體基板內(nèi)部，因此燒成貫通性的控制容易，由此想要 實(shí)現(xiàn)非鉛系的同時(shí)具有良好的電池特性的太陽(yáng)能電池。
[0010] 進(jìn)而，在該專利文獻(xiàn)1中，所述碲系玻璃粉除了氧化碲以外還包含氧化鎢、氧化 鉬，并且還根據(jù)需要包含氧化鋅、氧化鉍、氧化鋁等任意一種以上，由此謀求玻璃化范圍的 擴(kuò)大和穩(wěn)定化等。
[0011] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)I :JP特開2011-96747號(hào)公報(bào)（權(quán)利要求1、6、段落編號(hào)〔0021〕~〔 0〇28〕等）
[0014] 發(fā)明的概要
[0015] 發(fā)明要解決的課題
[0016] 但是，在專利文獻(xiàn)1中，通過(guò)使用含有碲系玻璃粉的導(dǎo)電性膏而降低了受光面電 極與半導(dǎo)體基板的接觸電阻，由此要改善太陽(yáng)能電池的電池特性，但接觸電阻依賴于玻璃 粉的組成。即，由于接觸電阻受到氧化碲或其它添加物（氧化鎢或氧化鉬等）的影響，因此 難以穩(wěn)定地將接觸電阻維持得較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明鑒于這樣的狀況而提出，目的在于，提供適于能夠使電極與半導(dǎo)體基板之 間的接觸電阻較低的太陽(yáng)能電池的電極形成的導(dǎo)電性膏、以及通過(guò)使用該導(dǎo)電性膏而能量 變換效率高且電池特性良好的太陽(yáng)能電池。
[0018] 用于解決課題的手段
[0019] 本發(fā)明者為了達(dá)成上述目的而進(jìn)行銳意研宄的結(jié)果，得到如下見解：調(diào)制導(dǎo)電性 膏，使得玻璃粉中16、8&、8;[、進(jìn)而從1^、似、以及1(中選擇的至少1種換算成氧化物成為給 定范圍，使導(dǎo)電性膏燒結(jié)來(lái)形成電極，由此能使電極與半導(dǎo)體基板間的接觸電阻較低，由此 能得到能量變換效率高、電池特性良好的太陽(yáng)能電池。
[0020] 本發(fā)明基于這樣的見解而提出，本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性膏是用于形成太陽(yáng)能電池 的電極的導(dǎo)電性膏，其特征在于，至少含有導(dǎo)電性粉末、玻璃粉和有機(jī)載體，所述玻璃粉作 為主成分而含有Te、Ba、Bi、以及從Li、Na及K中選擇的至少1種，并且所述Te的含有摩 爾量以換算成TeO 2計(jì)為55~85mol %，所述Ba的含有摩爾量以換算成BaO計(jì)為0. 1~ 35mol%，所述Bi的含有摩爾量以換算成Bi2O3計(jì)為0· 1~25mol%，且從所述Li、Na、以及 K中選擇的至少1種的含有摩爾量以換算成氧化物計(jì)為0. 1~15mol %。
[0021] 另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性膏優(yōu)選所述玻璃粉中的所述主成分的含有摩爾量以換算成 氧化物計(jì)總計(jì)為95mol%以上。
[0022] 另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性膏優(yōu)選所述玻璃粉含有Mg、Ca、以及Sr當(dāng)中的至少1種成 分。
[0023] 在含有這些Mg、Ca、Sr的情況下，能實(shí)現(xiàn)所期望的低的接觸電阻。
[0024] 另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性膏優(yōu)選所述玻璃粉含有從Al、Ti、以及Zr中選擇的至少1種 成分。
[0025] 由此能謀求玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性的提升。
[0026] 另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性膏優(yōu)選所述玻璃粉的含有量為1~10wt%。
[0027] 由此能得到電極與半導(dǎo)體基板之間的接合性良好且焊料附著性良好的導(dǎo)電性膏。
[0028] 另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性膏優(yōu)選所述導(dǎo)電性粉末是Ag粉末。
[0029] 由此，即使在大氣中燒成導(dǎo)電性膏也能得到具有良好導(dǎo)電性的電極。
[0030] 另外，本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的特征在于，在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主面形成反 射防止膜以及貫通該反射防止膜的電極，所述電極是通過(guò)燒結(jié)上述任一者記載的導(dǎo)電性膏 而形成。
[0031] 發(fā)明的效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性膏，由于至少含有導(dǎo)電性粉末、玻璃粉和有機(jī)載體，所述玻璃 粉作為主成分而含有Te、Ba、Bi、以及從Li、Na及K中選擇的至少1種，并且所述Te的含有 摩爾量以換算成TeO2計(jì)為55~85mol %，所述Ba的含有摩爾量以換算成BaO計(jì)為0. 1~ 35mol%，所述Bi的含有摩爾量以換算成Bi2O3計(jì)為0· 1~25mol%，且從所述Li、Na、以及 K中選擇的至少1種含有摩爾量以換算成氧化物計(jì)為0. 1~15mol %，因此能使電極與半導(dǎo) 體基板之間的接觸電阻以及電極的線路電阻兩者較低。
[0033] 另外，根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池，由于在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主面形成反射防止膜 以及貫通該反射防止膜的電極，所述電極通過(guò)燒結(jié)上述任一者記載的導(dǎo)電性膏而形成，因 此能使電極與半導(dǎo)體基板之間的接觸電阻以及電極的線路電阻兩者較低，由此能得到能量 變換效率高、電池特性良好的太陽(yáng)能電池。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是表示使用本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性膏制造的太陽(yáng)能電池的1個(gè)實(shí)施方式的主 要部分截面圖。
[0035] 圖2是示意地表示受光面電極側(cè)的放大俯視圖。
[0036] 圖3是示意地表示背面電極側(cè)的放大底視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 接下來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0038] 圖1是表示使用本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性膏制造的太陽(yáng)能電池的1個(gè)實(shí)施方式的主 要部分截面圖。
[0039] 該太陽(yáng)能電池在以Si為主成分的半導(dǎo)體基板1的一個(gè)主面形成反射防止膜2以 及受光面電極3,并且在該半導(dǎo)體基板1的另一個(gè)主面形成背面電極4。
[0040] 半導(dǎo)體基板1具有p型半導(dǎo)體層Ib和η型半導(dǎo)體層la，在p型半導(dǎo)體層Ib的上 表面形成η型半導(dǎo)體層la。
[0041] 例如通過(guò)使雜質(zhì)擴(kuò)散到單晶或多晶的P型半導(dǎo)體層Ib的一個(gè)主面，形成薄的η型 半導(dǎo)體層la，由此能夠得到該半導(dǎo)體基板1，但只要是在ρ型半導(dǎo)體層Ib的上表面形成η 型半導(dǎo)體層la，其結(jié)構(gòu)以及制法就沒(méi)有特別的限定。另外，半導(dǎo)體基板1也可以使用在η型 半導(dǎo)體層的一個(gè)主面形成薄的P型半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)的基板、在半導(dǎo)體基板1的一個(gè)主面的 一部分形成P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層雙方的結(jié)構(gòu)的基板。不管怎樣，只要是形成有反 射防止膜2的半導(dǎo)體基板1的主面，就能有效地使用本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性膏。
[0042] 另外，在圖1中，將半導(dǎo)體基板1的表面記載為平坦?fàn)?，但為了有效果地將太?yáng)光 封入半導(dǎo)體基板1，表面形成為具有微小凹凸結(jié)構(gòu)。
[0043] 反射防止膜2由氮化硅（SiNx)等的絕緣性材料形成，抑制箭頭A所示的太陽(yáng)光在 受光面的反射，將太陽(yáng)光迅速且效率良好地引導(dǎo)到半導(dǎo)體基板1。作為構(gòu)成該反射防止膜 2的材料，并不限定于上述的氮化硅，也可以使用其它絕緣性材料，例如使用氧化硅或氧化 鈦，也可以并用2種類以上的絕緣性材料。另外，若是結(jié)晶Si系，則可以使用單晶Si以及 多晶Si的任一者。
[0044] 受光面電極3在半導(dǎo)體基板1上貫通反射防止膜2而形成。使用絲網(wǎng)印刷等在半 導(dǎo)體基板1上涂布后述的本發(fā)明的導(dǎo)電性膏來(lái)制作導(dǎo)電膜，進(jìn)行燒成，由此來(lái)形成該受光 面電極3。即，在形成受光面電極3的燒成過(guò)程中，導(dǎo)電膜下層的反射防止膜2被分解、除 去，從而被燒成貫通，由此以貫通反射防止膜2的形態(tài)在半導(dǎo)體基板1上形成受光面電極3。
[0045] 受光面電極3具體如圖2所示那樣，多個(gè)指電極5a、5b、…5η被并排設(shè)置成梳齒 狀，并且與指電極5a、5b、…5η交叉狀地設(shè)置母線電極6,指電極5a、5b、…5η和母線電極 6電連接。并且，在除了設(shè)置受光面電極3的部分以外的剩余區(qū)域形成反射防止膜2。如此 地由指電極5a、5b、…5η對(duì)在半導(dǎo)體基板1產(chǎn)生的電力進(jìn)行集電，并且由母線電極6取出 到外部。
[0046] 背面電極4具體如圖3所示那樣由集電電極7和取出電極8構(gòu)成，該集電電極7形 成在P型半導(dǎo)體層Ib的背面，由Al等構(gòu)成，該取出電極8與該集電電極7電連接，由Ag等 構(gòu)成。并且，在半導(dǎo)體基板1產(chǎn)生的電力被集電電極7進(jìn)行集電，由取出電極8取出電力。
[0047] 接下來(lái)詳述用于形成受光面電極3的本發(fā)明的導(dǎo)電性膏。
[0048] 本發(fā)明的導(dǎo)電性膏至少含有導(dǎo)電性粉末、玻璃粉和有機(jī)載體。
[0049] 并且，所述玻璃粉除了含有Te、Ba、Bi以外，還含有從Li、Na以及K中選擇的至少1 種作為主成分，并且Te的含有摩爾量以換算成TeO 2計(jì)為55~85mol %，Ba的含有摩爾量以 換算成BaO計(jì)為0· 1~35mol%，Bi的含有摩爾量以換算成Bi2O3計(jì)為0· 1~25mol%，并且 從所述Li、Na以及K中選擇的至少1種的含有摩爾量以換算成氧化物計(jì)為0. 1~15mol %。
[0050] 由此，能使受光面電極3與半導(dǎo)體基板1之間的接觸電阻較低，能得到能量變換效 率高、電池特性良好的太陽(yáng)能電池。
[0051] 以下詳述將玻璃粉中的了6、8&、81、進(jìn)而將從1^、似以及1(中選擇的至少1種含有 摩爾量限定在上述的范圍的理由。
[0052] (I)Te的含有摩爾量
[0053