[发明专利]糊组合物及使用其的太阳能电池元件

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及糊组合物及使用其的太阳能电池元件，特定而言，涉及在构成结晶系硅太阳能电池的硅半导体衬底上形成电极时所使用的、包含铝粉末的糊组合物及使用所述糊组合物而形成的太阳能电池元件。

背景技术

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

图1是示意性地表示太阳能电池元件的一般的截面结构的图。

如图1所示，太阳能电池元件使用厚度为180～250μm的p型硅半导体衬底1而构成。在硅半导体衬底1的受光面侧形成有厚度为0.3～0.6μm的n型杂质层2、以及其上形成的抗反射膜3和栅极电极4。

此外，在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通过将包括铝粉末、玻璃粉和有机质载体的铝糊组合物利用丝网印刷等进行涂布，干燥之后，在660℃(铝的熔点)以上的温度下进行短时间煅烧而形成。由于在上述煅烧时铝扩散至p型硅半导体衬底1的内部，在铝电极层5和p型硅半导体衬底1之间Al-Si合金层6得以形成，同时作为由铝原子的扩散引起的杂质层，p⁺层7得以形成。由于所述p⁺层7的存在，能够防止电子的再结合而得到使生成载体的收集效率提高的BSF(Back Surface Field)效果。

如上所述，为了形成铝电极层5而对铝糊组合物进行煅烧时，对p型硅半导体衬底1和铝电极层5也要求p型硅半导体衬底1上不产生翘曲、铝电极层5上不产生气泡和铝球等外观特性。即，需要能够满足上述外观特性的铝糊组合物。

另一方面，排列多个太阳能电池元件来构成太阳能电池组件。这种太阳能电池组件设置在屋外而进行使用。最近，一直要求在太阳能电池组件的制作时和制作后铝电极层5不剥离。此外，要求在将制作的太阳能电池组件设置在屋外之后，铝电极层5不从p型硅半导体衬底1上剥离。

为了满足上述要求特性，要求进一步提高煅烧后得到的铝电极层5与p型硅半导体衬底1之间的密合性。

日本特开2008-166344号公报(以下称为专利文献3)中公开了如下技术：作为可形成密合强度高的背面电极的导电性糊，向Al-Mg合金粉末和铝粉末中添加以Mg为主成分的化合物。

日本特开2008-159912号公报(以下称为专利文献4)中公开了如下技术：作为可形成密合强度高的背面电极的导电性糊，使用由微细的Al粉末表面粘合微细的低熔点玻璃粉末而形成的复合Al粉末。

日本特开2000-90733号公报(以下称为专利文献5)中公开了如下技术：作为可在背面电极与p型Si半导体衬底的界面上使Al-Si共晶组织层无间隙地均匀形成、并且可使太阳能电池的转换效率提高的导电性糊，含有Al粉末、玻璃粉和载体，且玻璃粉含有Bi₂O₃：30～70mol％、B₂O₃：20～60mol％、SiO₂：10～50mol％。

但是，对于太阳能电池的背面电极形成用的铝糊中所包含的玻璃粉而言，已知有包含PbO-B₂O₃-SiO₂系、PbO-B₂O₃-Al₂O₃系、PbO-B₂O₃-ZnO系、Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系及Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系等氧化物作为主成分的玻璃粉。对于包含现有的PbO和B₂O₃作为主成分的玻璃粉而言，具有在铝糊的煅烧中促进铝糊中的铝粉末与衬底的硅的反应的作用。

如上所述，PbO对于太阳能电池的电极形成用的糊中所包含的玻璃粉而言是重要的成分。但是，对于PbO的使用、同样地对于CdO的使用，从对环境问题的担忧出发，一直尽可能地受到限制。因此，例如，在日本特表2008-543080号公报(以下称为专利文献6)中提出一种不含Pb和Cd等有害物质的糊组合物。