[发明专利]Cu-In-Ga-Se太阳能电池用玻璃基板及使用该玻璃基板的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及在玻璃板之间形成有光电转换层的太阳能电池用玻璃基板及使用该玻璃基板的太阳能电池。更详细而言，涉及典型地具有玻璃基板和保护玻璃作为玻璃板且在玻璃基板与保护玻璃之间通过硒化法形成有以11族、13族、16族元素为主要成分的光电转换层的至少一部分的Cu-In-Ga-Se太阳能电池用玻璃基板及使用该玻璃基板的太阳能电池。

背景技术

具有黄铜矿晶体结构的11-13族、11-16族化合物半导体、立方晶系或六方晶系的12-16族化合物半导体对于从可见到近红外的波长范围的光具有大的吸收系数。因此，被期待作为高效率薄膜太阳能电池的材料。作为代表性例子，可举出：Cu(In,Ga)Se₂(以下也记作“CIGS”或“Cu-In-Ga-Se”)、CdTe。

对于CIGS薄膜太阳能电池而言，从廉价且热膨胀系数与CIGS化合物半导体的热膨胀系数接近的观点出发，钠钙玻璃作为基板使用，得到太阳能电池。

另外，为了得到效率良好的太阳能电池，也提出了能够耐受高温的热处理温度的玻璃材料(参考专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-135819号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在玻璃基板上形成有CIGS光电转换层(以下也称为“CIGS层”)。如专利文献1所公开的那样，为了制作发电效率良好的太阳能电池，优选更高温度下的热处理，要求玻璃基板能够耐受高温的热处理。专利文献1中提出了退火点较高的玻璃组合物，但不能说专利文献1中记载的发明具有高发电效率。

本发明人发现，通过以规定范围增加玻璃基板的碱，能够使发电效率增高，但存在碱的增量导致玻璃化转变温度(Tg)降低的问题。

可见，对于CIGS太阳能电池中使用的玻璃基板而言，存在难以兼顾高发电效率和高玻璃化转变温度的问题。

本发明的目的在于提供特别兼顾高发电效率和高玻璃化转变温度的Cu-In-Ga-Se太阳能电池用玻璃基板。

用于解决问题的手段

本发明的主旨在于以下构成。

(1)一种通过硒化法制作的Cu-In-Ga-Se太阳能电池用玻璃基板，其中，

距离玻璃基板表面的深度为10～40nm之间的Ca、Sr和Ba的平均总量(原子％)与距离玻璃基板表面的深度为5000nm处的Ca、Sr和Ba的总量(原子％)之比为0.7以下，

通过利用荧光X射线从玻璃基板表面测定的Na₂O含量(质量％)与利用荧光X射线从自玻璃基板表面起除去5000nm的玻璃后的面测定的Na₂O含量(质量％)之比为0.4～1.1，

距离玻璃基板表面的深度为10～40nm之间的平均Na量(原子％)在N₂气氛下、600℃、1小时的热处理前后的比为1.1以上，

在距离玻璃基板表面的深度5000nm以上，以基于下述氧化物的质量百分率计含有50～72％的SiO₂、1～15％的Al₂O₃、0～10％的MgO、0.1～11％的CaO、0～13％的SrO、0～11％的BaO、1～11％的Na₂O、2～21％的K₂O、0～10.5％的ZrO₂、4～25％的MgO+CaO+SrO+BaO、2～23％的CaO+SrO+BaO、8～22％的Na₂O+K₂O，且Na₂O/(CaO+SrO+BaO)≤1.2，

所述玻璃基板的玻璃化转变温度为580℃以上、平均热膨胀系数为70×10^-7以上且100×10^-7/℃以下。

(2)如上述(1)所述的通过硒化法制作的Cu-In-Ga-Se太阳能电池用玻璃基板，其中，

所述距离玻璃基板表面的深度为10～40nm之间的Ca、Sr和Ba的平均总量(原子％)与距离玻璃基板表面的深度为5000nm处的Ca、Sr和Ba的总量(原子％)之比为0.5以下，

所述利用荧光X射线从玻璃基板表面测定的Na₂O含量(质量％)与利用荧光X射线从自玻璃基板表面起除去5000nm的玻璃后的面测定的Na₂O含量(质量％)之比为0.5～0.87，