[发明专利]糊组合物及太阳能电池元件

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及糊组合物及太阳能电池元件，具体而言涉及在构成晶体硅太阳能电池的硅半导体衬底的背面上形成电极时使用的糊组合物、以及使用该糊组合物形成背面电极的太阳能电池元件。

背景技术

作为在硅半导体衬底的背面上形成有电极的电子部件，已知日本特开2000-90734号公报(专利文献1)、日本特开2004-134775号公报(专利文献2)中公开的太阳能电池元件。

图1是示意地表示太阳能电池元件的一般剖面结构的图。

如图1所示，太阳能电池元件使用厚度为200～300μm的p型硅半导体衬底1构成。p型硅半导体衬底1的受光面侧形成有厚度为0.3～0.6μm的n型杂质层2以及位于其上的防反射膜3和栅极4。

另外，p型硅半导体衬底1的背面侧形成有铝电极层5。铝电极层5通过将包含铝粉末、玻璃料(glass frit)及有机载体的糊组合物利用丝网印刷等进行涂布并干燥后、在660℃(铝的融点)以上的温度下短时间煅烧而形成。该煅烧时铝扩散到p型硅半导体衬底1的内部，由此在铝电极层5和p型硅半导体衬底1之间形成Al-Si合金层6，同时通过铝原子的扩散形成作为杂质层的p⁺层7。通过该p⁺层7的存在，防止电子的再结合，能够得到使生成的载流子的收集效率提高的BSF(Back Surface Field)效应。

例如，如日本特开平5-129640号公报(专利文献3)所公开的那样，通过酸等将由铝电极层5和Al-Si合金层6构成的背面电极8除去后、利用银糊等重新形成集电极层的太阳能电池元件已经实用化。但是，用于除去背面电极8的酸需要进行废弃处理，存在由于该除去工序而使工序变得繁杂等问题。为了避免这样的问题，近来，多保留背面电极8，将其直接用作集电极而构成太阳能电池元件。

通过使用现有的含有铝粉末的糊组合物，在p型硅半导体衬底的背面上涂布、煅烧而形成背面电极的太阳能电池元件，虽然能够使生成的载流子的收集效率得到一定的改善，但是为了提高转换效率，需要进一步改善所希望的BSF效应。

为了提高转换效率，日本特开2001-202822号公报(专利文献4)中提出了对用于形成背面电极的糊组合物中的铝粉末的粒度和氧化被膜的厚度进行限定的方案。但是，即使使用这样的糊组合物，也不能以实现更高转换效率的方式提高BSF效应。

为了提高BSF效应，还有通过增加糊组合物的涂布量来促进铝的扩散的方法，但是另一方面，近来，为了解决硅原料的不足和降低太阳能电池的成本，正在研究使p型硅半导体衬底的厚度变薄的方案。但是，如果p型硅半导体衬底变薄，则由于硅和铝的热膨胀系数的差，p型硅半导体衬底会发生变形，在糊组合物煅烧后形成有电极层的背面侧变成凹形，从而发生翘曲。因此，在太阳能电池的制造工序中发生破裂等，结果存在太阳能电池的制造成品率降低的问题。

为了解决该问题，有减少糊组合物的涂布量、使背面电极层变薄的方法。但是，如果减少糊组合物的涂布量，则从p型硅半导体衬底的背面扩散到内部的铝的量容易不足，结果不能实现所希望的BSF效应，因而产生太阳能电池的特性降低的问题。

能够在确保所需的太阳能电池的特性的同时使背面电极层变薄的导电糊的组成，例如公开在日本特开2000-90734公报(专利文献1)中。该导电糊除铝粉末、玻璃料、有机载体以外，还含有含铝的有机化合物。但是，上述现有技术虽然能够通过使背面电极层变薄而减小p型硅半导体衬底产生的翘曲量，但是无法以实现更高转换效率的方式充分改善BSF效应。

专利文献1：日本特开2000-90734号公报

专利文献2：日本特开2004-134775号公报

专利文献3：日本特开平5-129640号公报

专利文献4：日本特开2001-202822号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种糊组合物和具有使用该组合物形成的背面电极层的太阳能电池元件，所述糊组合物无论是用于在较厚的硅半导体衬底上形成厚的背面电极层时或是在较薄的硅半导体衬底上形成薄的背面电极层时均能够充分实现至少与现有水平同等以上的BSF效应，并且用于在较薄的硅半导体衬底上形成薄的背面电极层时，能够在实现与现有水平同等以上的BSF效应的同时抑制煅烧后硅半导体衬底的变形。