專利名稱：糊組合物及使用該糊組合物的太陽(yáng)能電池元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來講涉及一種糊組合物及使用該糊組合物的太陽(yáng)能電池元件，特別是涉及一種在構(gòu)成結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的p型硅半導(dǎo)體基片上形成背面鋁電極時(shí)使用的糊組合物、以及使用該糊組合物的太陽(yáng)能電池元件。
背景技術(shù)：
作為一種既安全又不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來不良影響的清潔能源，太陽(yáng)能電池有望在更廣泛的范圍實(shí)用化。
圖1是示意地表示太陽(yáng)能電池元件的一般剖面結(jié)構(gòu)的圖。
如圖1所示，在厚度為300～600μm的p型硅半導(dǎo)體基片1的受光面?zhèn)?，依次形成厚度?.3～0.5μm的n型雜質(zhì)層2、防反射膜3及柵極4。
另外，在p型硅半導(dǎo)體基片1的背面?zhèn)龋纬勺鳛楸趁骐姌O的鋁電極層8。鋁電極層8由鋁燒結(jié)層5和鋁硅混合層6構(gòu)成，是通過如下操作形成的利用絲網(wǎng)印刷等將由鋁粉末、玻璃粉及有機(jī)載體構(gòu)成的糊組合物進(jìn)行涂布、并干燥后，在660℃(鋁的熔點(diǎn))以上的溫度進(jìn)行焙燒。在焙燒時(shí)，鋁擴(kuò)散到p型硅半導(dǎo)體基片1的內(nèi)部，由此在鋁燒結(jié)層5和p型硅半導(dǎo)體基片1之間形成鋁硅混合層6，同時(shí)，通過鋁原子的擴(kuò)散形成作為擴(kuò)散層的p+層(或p++層)7。通過該p+層7的存在，可以得到提高所生成載流子的收集效率的BSF(Back Surface Field)效果。實(shí)際上，背面電極以下述情況的形式使用直接使用焙燒后的鋁燒結(jié)層5、鋁硅混合層6及p+層7的三層的情況；以及為了降低電阻，而利用化學(xué)方法等除去焙燒后的鋁燒結(jié)層5或焙燒后的鋁燒結(jié)層5與鋁硅混合層6后，在其表面形成并使用銀和銅構(gòu)成的電極層的情況。不管在哪種情況下，p+層7都發(fā)揮BSF效果。
為了形成作為背面電極的鋁電極層8而使用的糊組合物，通常由鋁粉末、玻璃粉(glass frit)及有機(jī)載體構(gòu)成。
為了形成鋁燒結(jié)層5、鋁硅混合層6及由鋁原子的擴(kuò)散而產(chǎn)生的p+層7，添加約60～約80質(zhì)量％的鋁粉末。
為了利用玻璃粉在焙燒時(shí)不揮發(fā)而溶解、冷卻時(shí)再凝固的作用，強(qiáng)化鋁電極層8和p型硅半導(dǎo)體基片1的結(jié)合，添加約1～約5質(zhì)量％的玻璃粉。
為了提高利用絲網(wǎng)印刷等將糊組合物涂布時(shí)的涂布性和印刷性，添加約15～約40質(zhì)量％的有機(jī)載體。
由于太陽(yáng)能電池作為安全且不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來不良影響的清潔能源受到關(guān)注，因此從太陽(yáng)能電池的構(gòu)成物中除去或減少對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)，推進(jìn)其在廣泛范圍的實(shí)用化成為一個(gè)課題。
順便，對(duì)于用于在維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的功能的同時(shí)防止在焙燒過程中p型硅半導(dǎo)體基片發(fā)生翹曲或破裂的糊組合物正在進(jìn)行各種研究。
在特開2000-90734號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，作為可以用于在維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的功能的同時(shí)防止p型硅半導(dǎo)體基片在焙燒過程中發(fā)生翹曲或破裂而使鋁電極層變薄的導(dǎo)電糊，公開了在含有鋁粉末、玻璃粉、有機(jī)載體的基礎(chǔ)上，還含有含鋁有機(jī)化合物的糊。
另外，在特開2003-223813號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，作為即使在使p型硅半導(dǎo)體基片變薄時(shí)不減少涂布量也可以充分達(dá)到所希望的BSF效果，且可以抑制焙燒后的p型硅半導(dǎo)體基片變形的糊組合物，公開了在含有鋁粉末、有機(jī)載體的基礎(chǔ)上，還含有熱膨脹系數(shù)比鋁小、且熔融溫度、軟化溫度及分解溫度的任一個(gè)比鋁的熔點(diǎn)高的無機(jī)化合物的組合物。
而且，在特開2004-134775號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，作為用于在維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的功能的同時(shí)將焙燒過程中的鋁電極層的收縮減小從而防止翹曲或破裂產(chǎn)生的導(dǎo)電糊組合物，公開了在含有鋁粉末、玻璃粉、有機(jī)載體的基礎(chǔ)上，還含有難溶于或不溶于該有機(jī)載體的有機(jī)化合物粒子及碳粒子中的至少一種的組合物。
但是，目前的現(xiàn)狀是，即使在這些公報(bào)公開的糊組合物中，玻璃粉也是必須的成分。一直以來，使用對(duì)環(huán)境帶來不良影響的含鉛玻璃作為玻璃粉。
因此，從不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來不良影響的觀點(diǎn)考慮，正在研究使用Bi2O3-SiO2-B2O3類、ZnO類等無鉛玻璃作為SiO2-PbO類、SiO2-B2O3-PbO類等含鉛玻璃的替代物。
但是，存在的問題在于，無鉛玻璃的熔點(diǎn)高，為了使其均勻溶解，需要提高焙燒溫度，還要延長(zhǎng)焙燒時(shí)間。
專利文獻(xiàn)1特開2000-90734號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2003-223813號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開2004-134775號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，該發(fā)明的目的在于，為了解決上述問題，提供一種糊組合物和具有使用該組合物形成的電極的太陽(yáng)能電池元件，所述糊組合物即使不含作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉、或者即使降低作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉的含量，也可以維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的功能，同時(shí)可以強(qiáng)化鋁電極層與p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合。
本發(fā)明者為了解決現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，反復(fù)進(jìn)行了專心致志地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用具有特定組成的糊組合物，可以實(shí)現(xiàn)上述目的?；谶@種發(fā)現(xiàn)，依照本發(fā)明的糊組合物具有下述特征。
依照該發(fā)明的一方面的糊組合物，其為用于在p型硅半導(dǎo)體基片上形成電極的糊組合物，其包含鋁粉末、有機(jī)載體及金屬醇鹽。在此，所謂的“金屬醇鹽”，是指包含金屬、半金屬或半導(dǎo)體作為“金屬”的醇鹽。
依照該發(fā)明的一方面的糊組合物，優(yōu)選包含鋁粉末60質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下、有機(jī)載體10質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下和金屬醇鹽0.1質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下。
依照該發(fā)明的另一方面的糊組合物，其為用于在p型硅半導(dǎo)體基片上形成電極的糊組合物，其包含鋁粉末、有機(jī)載體以及通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠。在此，所謂的“金屬醇鹽”，是指包含金屬、半金屬或半導(dǎo)體作為“金屬”的醇鹽。
依照該發(fā)明的另一方面的糊組合物，優(yōu)選包含鋁粉末60質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下、有機(jī)載體10質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下、通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠0.1質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下。
在依照本發(fā)明的一方面的糊組合物、或者依照本發(fā)明的另一方面的糊組合物中，優(yōu)選金屬醇鹽是含有硅作為金屬的金屬醇鹽。
另外，優(yōu)選地，依照本發(fā)明的一方面的糊組合物、或者依照本發(fā)明的另一方面的糊組合物還包含選自由無機(jī)化合物粒子、有機(jī)化合物粒子及碳粒子構(gòu)成的組中的至少一種粒子。這時(shí)，無機(jī)化合物粒子和/或有機(jī)化合物粒子的平均粒徑優(yōu)選為10μm以下。碳粒子的平均粒徑優(yōu)選為1μm以下。
而且，優(yōu)選地，依照本發(fā)明的一方面的糊組合物、或者依照本發(fā)明的另一方面的糊組合物還包含玻璃粉。
依照本發(fā)明的太陽(yáng)能電池元件，具有通過將具有上述任一特征的糊組合物涂布到p型硅半導(dǎo)體基片上后進(jìn)行焙燒而形成的電極。這時(shí)，優(yōu)選在p型硅半導(dǎo)體基片與電極之間，形成包含于金屬醇鹽中的金屬的化合物。
如上所述，根據(jù)該發(fā)明，可以得到一種糊組合物和具有使用該組合物形成的電極的太陽(yáng)能電池元件，所述糊組合物，通過將涂布了包含金屬醇鹽、或者通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠的糊組合物的p型硅半導(dǎo)體基片燒結(jié)，從而即使不含作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉、或者即使降低作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉的含量，也可以維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的BSF效果和太陽(yáng)能電池所希望的能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可以強(qiáng)化鋁電極層與p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合。


是示意地表示作為一實(shí)施方式的本發(fā)明適用的太陽(yáng)能電池元件的普通剖面結(jié)構(gòu)的圖。
是示意地表示在實(shí)施例與現(xiàn)有例中，測(cè)定形成了鋁電極層的焙燒后的p型硅半導(dǎo)體基片的變形量的方法的圖。
符號(hào)說明1p型硅半導(dǎo)體基片；2n型雜質(zhì)層；3防反射膜；4柵極；5鋁燒結(jié)層；6鋁硅混合層；7p+層；8鋁電極層。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的糊組合物的特征在于，在含有鋁粉末、有機(jī)載體的基礎(chǔ)上，還含有金屬醇鹽、或者通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠。金屬醇鹽是金屬有機(jī)化合物的一種，是至少具有一個(gè)M-O-C(M金屬、半金屬或半導(dǎo)體)鍵的化合物。在金屬醇鹽中，存在多種化合物，包括由金屬元素的種類和其價(jià)數(shù)的不同而不同的化合物、由烷氧基的種類和其組合的不同而不同的化合物、還有包括兩種金屬的雙醇鹽、和用其它有機(jī)基團(tuán)部分取代的化合物。
在本發(fā)明的糊組合物中，除常態(tài)的金屬醇鹽之外，也可以含有通過水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠狀態(tài)的金屬醇鹽。例如，通過將四甲氧基硅烷、水、甲醇及氨水以1∶10∶2.2∶3.7×10-4的摩爾比混合、并水解縮聚，而形成硅氧烷，可以得到溶膠狀態(tài)的硅氧烷，當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，可以得到凝膠狀態(tài)的硅氧烷。
將含有金屬醇鹽的糊組合物涂布在p型硅半導(dǎo)體基片上進(jìn)行焙燒、冷卻時(shí)，在形成的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片之間，致密地形成金屬醇鹽熱分解生成的金屬氧化物等金屬化合物，可以強(qiáng)化鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合。
因而，以往為了強(qiáng)化焙燒后的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合，除了在糊組合物中添加玻璃粉之外，還沒有實(shí)質(zhì)上有效的手段，但是當(dāng)使用本發(fā)明的糊組合物時(shí)，不含有玻璃粉或者即使使其含有玻璃粉而玻璃粉的含量也減少，可以強(qiáng)化上述結(jié)合。
近年來，根據(jù)太陽(yáng)能電池元件的薄型化要求將硅半導(dǎo)體基片變薄的同時(shí)以薄膜形式涂布導(dǎo)電糊時(shí)，通常使用的平均粒徑為約1～約2μm的玻璃粉，由于玻璃粉散布在糊組合物中，因此，產(chǎn)生如圖1所示的焙燒后的鋁電極層8和p型硅半導(dǎo)體基片1的結(jié)合弱的部位，產(chǎn)生結(jié)合力變得不均勻的問題。結(jié)果，可能鋁電極層8會(huì)剝離。
另外，為了不對(duì)環(huán)境帶來不良影響而使用熔點(diǎn)高的無鉛玻璃作為玻璃粉時(shí)，粒子狀玻璃的溶解和再凝固進(jìn)一步不均勻，鋁電極層8剝離的可能性會(huì)變大。而且，由于無鉛玻璃粉的熔點(diǎn)高，因此，為了使粒子狀玻璃的溶解和再凝固變得均勻，就必須提高焙燒溫度、延長(zhǎng)焙燒時(shí)間。因此，由于鋁燒結(jié)層5的燒結(jié)過度地進(jìn)行，并且過度地形成鋁硅混合層6，因此，p型硅半導(dǎo)體基片1的翹曲等變形量增大、鋁燒結(jié)層5膨脹(起泡)、表面產(chǎn)生鋁球等，結(jié)果，不能用作太陽(yáng)能電池元件。
由于該發(fā)明的糊組合物沒有必要含有用于強(qiáng)化焙燒后的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片之間的結(jié)合的玻璃粉、或者可以減少有助于強(qiáng)化焙燒后的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片之間的結(jié)合的玻璃粉的含量，因此，可以不使用對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)、或者即使含有作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉，也可以減少對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的含量。另外，由于該發(fā)明的糊組合物沒有必要使用熔點(diǎn)高的無鉛玻璃、或者即使含有無鉛玻璃也可以減少無鉛玻璃的含量，因此，鋁電極層不會(huì)剝離，可以提高焙燒后的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的密合性，與使用無鉛玻璃的情況相比，可以抑制p型硅半導(dǎo)體基片的翹曲等變形。
包含于本發(fā)明的糊組合物中的金屬醇鹽，除了丁醇鋁或者丙醇鈦等之外，也可以適當(dāng)使用甲醇硼等任意材料。特別優(yōu)選使用四乙氧基硅烷等包含硅的金屬醇鹽。另外，本發(fā)明的糊組合物也可以含有作為通過將這些金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠狀態(tài)的金屬醇鹽。例如，通過將四乙氧基硅烷進(jìn)行水解縮聚，生成硅氧烷，得到其溶膠狀態(tài)的物質(zhì)，當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，得到凝膠狀態(tài)的物質(zhì)。
本發(fā)明的糊組合物中包含的金屬醇鹽的含量、或者通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠的含量，優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下。當(dāng)金屬醇鹽的含量、通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠的含量低于0.1質(zhì)量％時(shí)，不能得到對(duì)于強(qiáng)化焙燒后的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合充分的添加效果。當(dāng)金屬醇鹽的含量、通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠的含量超過20質(zhì)量％時(shí)，焙燒后生成的金屬化合物使得鋁燒結(jié)層的電阻增高、太陽(yáng)能電池元件的特性降低。
而且，包含于本發(fā)明的糊組合物中的金屬醇鹽、或者通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠，通過利用其烷氧基的性質(zhì)，也可以一部分用于替代有機(jī)載體。
包含于本發(fā)明的糊組合物中的鋁粉末，優(yōu)選平均粒徑為10μm以下。當(dāng)平均粒徑超過10μm時(shí)，在涂布糊組合物時(shí)，鋁粉末和硅半導(dǎo)體基片的接觸點(diǎn)變少，因此有時(shí)焙燒后不能得到均勻的鋁硅合金層。
另外，包含于本發(fā)明的糊組合物中的鋁粉末的含量，優(yōu)選為60質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下。當(dāng)鋁粉末的含量低于60質(zhì)量％時(shí)，可能會(huì)使焙燒后的鋁電極層的表面電阻增大，能量轉(zhuǎn)換效率降低。當(dāng)鋁粉末的含量超過75質(zhì)量％時(shí)，絲網(wǎng)印刷時(shí)糊的涂布性降低。
作為包含于本發(fā)明的糊組合物中的有機(jī)載體，使用根據(jù)需要溶解有各種添加劑及樹脂的溶劑。
可以使用公知的溶劑，具體例如有二乙二醇一丁基醚、二乙二醇一丁基醚乙酸酯、二丙二醇一甲基醚等。
可以使用的各種添加劑例如有抗氧化劑、腐蝕抑制劑、消泡劑、增稠劑、增塑劑、分散劑、增粘劑、偶聯(lián)劑、靜電提供劑、阻聚劑、觸變劑、防沉淀劑等。
具體地，可以使用例如聚乙二醇酯化合物、聚乙二醇醚化合物、聚氧乙烯脫水山梨糖醇酯化合物、脫水山梨糖醇烷基酯化合物、脂肪族多元羧酸化合物、磷酸酯化合物、聚酯酸的酰胺胺鹽、氧化聚乙烯類化合物、脂肪酸酰胺蠟等。
可以使用公知的樹脂，可以使用下述樹脂中的一種或兩種以上的組合乙基纖維素、硝基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、酚樹脂、密胺樹脂、尿素樹脂、二甲苯樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、異氰酸酯化合物和氰酸酯化合物等的熱固性樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚縮醛、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亞胺、聚醚砜、聚芳酯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、硅樹脂等。另外，包含于本發(fā)明的糊組合物中的有機(jī)載體，也包含沒有溶解樹脂的有機(jī)載體。
有機(jī)載體的含量?jī)?yōu)選為10質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下，當(dāng)有機(jī)載體的含量低于10質(zhì)量％或超過35質(zhì)量％時(shí)，糊的印刷性降低。
而且，為了進(jìn)一步強(qiáng)化鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合，本發(fā)明的糊組合物也可以含有玻璃粉。玻璃粉的含量?jī)?yōu)選為5質(zhì)量％以下。當(dāng)玻璃粉的含量超過5質(zhì)量％時(shí)，可能會(huì)發(fā)生玻璃的偏析。另外，此時(shí)，最優(yōu)選使用不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來不良影響的無鉛玻璃作為玻璃粉，但是，為了盡可能緩和由無鉛玻璃粉的熔點(diǎn)高而導(dǎo)致的上述問題，也可以使用含鉛玻璃。即使使用含鉛玻璃作為玻璃粉，由于本發(fā)明的糊組合物與以往的相比可以使有助于上述結(jié)合的含鉛玻璃的含量減少，因此，可以減少對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的含量。
為了防止由鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的熱膨脹系數(shù)差異引起的焙燒后的太陽(yáng)能電池元件的翹曲等變形，本發(fā)明的糊組合物還可以含有無機(jī)化合物粒子、有機(jī)化合物粒子及碳粒子中的任一種以上。無機(jī)化合物粒子、有機(jī)化合物粒子及碳粒子中的任一種以上的含量，以總量計(jì)優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。當(dāng)無機(jī)化合物粒子、有機(jī)化合物粒子及碳粒子中的任一種以上的含量以總量計(jì)低于0.1質(zhì)量％時(shí)，不能得到防止翹曲的充分的添加效果。另外，當(dāng)其超過10質(zhì)量％時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致鋁電極層的電阻值增大，妨礙糊的焙燒性。
只要是熱膨脹系數(shù)比鋁小，而且熔融溫度、軟化溫度及分解溫度的任一項(xiàng)比鋁的熔點(diǎn)高的無機(jī)化合物粉末，則任一種材料都可以適當(dāng)用作無機(jī)化合物粒子。無機(jī)化合物粒子的平均粒徑為10μm以下、優(yōu)選5μm以下。
有機(jī)化合物粒子有例如聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等。有機(jī)化合物粒子的平均粒徑為10μm以下、優(yōu)選5μm以下。
作為碳粉末，特別是不僅碳黑等，只要是碳纖維、玻璃狀碳等平均粒徑為1μm以下、優(yōu)選0.5μm以下的微細(xì)粉末，則任一種材料都可以適當(dāng)使用。
實(shí)施例下面，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
首先，制作各種糊組合物，其中在有機(jī)載體中含有70質(zhì)量％的鋁粉末以及表1所示比例的金屬醇鹽、添加粒子及玻璃粉。
具體地，在使用乙二醇醚類有機(jī)溶劑的有機(jī)載體中，添加各種金屬醇鹽，并以表1所示的比例添加鋁粉末、添加粒子及玻璃粉，用公知的混合機(jī)進(jìn)行混合，得到糊組合物。
在此，從確保和p型硅半導(dǎo)體基片的反應(yīng)性、涂布性及涂布膜的均勻性方面考慮，鋁粉末使用包括具有平均粒徑0.5～10μm的球形或接近球形的形狀的粒子的粉末。
另外，添加粒子時(shí)，使用平均粒徑為0.025μm的碳粒子或平均粒徑為0.3μm的氧化硅。
另外，添加玻璃粉時(shí)，使用平均粒徑為1.5μm的Bi2O3-SiO2-B2O3類玻璃作為無鉛玻璃。
使用180目的絲網(wǎng)印刷版，將上述各種糊組合物涂布印刷在大小為2英寸(50.8mm)×2英寸(50.8mm)、厚度為280μm的p型硅半導(dǎo)體基片上。設(shè)定涂布量，使得焙燒后的鋁電極層的厚度為40～50μm。
將印刷了糊的p型硅半導(dǎo)體基片進(jìn)行干燥后，利用紅外線焙燒爐，在空氣環(huán)境中以400℃/分鐘的升溫速度進(jìn)行加熱，在溫度700℃保持30秒的條件下進(jìn)行焙燒。焙燒后，通過進(jìn)行冷卻，如圖1所示，得到p型硅半導(dǎo)體基片1上形成作為背面電極的鋁電極層8的各試樣。
對(duì)各試樣的特性如下進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1所示。
(密合性)形成了鋁電極層的焙燒后的鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的密合性，通過采用玻璃帶的剝離試驗(yàn)進(jìn)行如下評(píng)價(jià)。
○沒有剝離；△稍有剝離；×嚴(yán)重剝離。
(外觀)
形成了鋁電極層的焙燒后的鋁電極層的外觀，通過目測(cè)進(jìn)行如下評(píng)價(jià)。
○沒有氣泡或裂痕；△稍有氣泡或裂痕；×氣泡或裂痕明顯。
(變形量)形成了鋁電極層的焙燒后的p型硅半導(dǎo)體基片的變形量，通過如下方法進(jìn)行評(píng)價(jià)在焙燒、冷卻后，如圖2所示，使鋁電極層朝上，將基片四角的一端沿箭頭所示方向按壓，測(cè)定位于其對(duì)角位置的一端的上升量(包括基片的厚度)x。用“變形量(mm)”表示其上升量x。
(鋁電極層表面電阻)作為制成太陽(yáng)能電池元件時(shí)的能量轉(zhuǎn)換效率的指標(biāo)，用四點(diǎn)探針表面電阻測(cè)定器(ナプソン社制RG-5型薄層電阻計(jì))測(cè)定鋁電極層的表面電阻。測(cè)定條件設(shè)定為電壓4mV、電流100mA、表面施加的負(fù)荷200grf(1.96N)。用電極層表面電阻(mΩ/□)表示其測(cè)定值。
(p+層表面電阻)然后，通過將形成了上述鋁電極層的p型硅半導(dǎo)體基片浸漬在鹽酸水溶液中而溶解去除鋁電極層8后，用4端子式表面電阻測(cè)定器測(cè)定形成了p+層7的p型硅半導(dǎo)體基片1的表面電阻，作為BSF效果的指標(biāo)。用p+層表面電阻(Ω/□)表示其測(cè)定值。


為了改善現(xiàn)有例1和2的試樣的密合性，在溫度750℃保持30秒的條件下進(jìn)行焙燒、作成試樣，進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果如表2所示。


由表1及2的結(jié)果可知，實(shí)施例與現(xiàn)有例相比，在將鋁電極層表面電阻和p+層表面電阻大致維持在同等程度的同時(shí)，可以改善鋁電極層的密合性。而且還可知，實(shí)施例與現(xiàn)有例相比，還可以使焙燒后的p型硅半導(dǎo)體基片的變形量減少。
應(yīng)該注意的是，以上公開的實(shí)施方式和實(shí)施例在其所有點(diǎn)上都是示例性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍不是以上的實(shí)施方式和實(shí)施例，而是由權(quán)利要求書的范圍所示，包含在和權(quán)利要求書同等含義及范圍內(nèi)的所有的修正及變形。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的糊組合物在構(gòu)成結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的p型硅半導(dǎo)體基片上形成背面鋁電極時(shí)使用，即使不含作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉、或者即使降低作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉的含量，也可以維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的BSF效果和太陽(yáng)能電池所希望的能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可以強(qiáng)化太陽(yáng)能電池元件中鋁電極層和p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種糊組合物，用于在p型硅半導(dǎo)體基片(1)上形成電極(8)，其包含鋁粉末、有機(jī)載體及金屬醇鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的糊組合物，其包含鋁粉末60質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下、有機(jī)載體10質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下、以及金屬醇鹽0.1質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下。
3.如權(quán)利要求1所述的糊組合物，其中，所述金屬醇鹽是含有硅作為金屬的金屬醇鹽。
4.如權(quán)利要求1所述的糊組合物，其中，還包含選自由無機(jī)化合物粒子、有機(jī)化合物粒子及碳粒子構(gòu)成的組中的至少一種粒子。
5.如權(quán)利要求4所述的糊組合物，其中，所述無機(jī)化合物粒子和/或所述有機(jī)化合物粒子的平均粒徑為10μm以下。
6.如權(quán)利要求4所述的糊組合物，其中，所述碳粒子的平均粒徑為1μm以下。
7.如權(quán)利要求1所述的糊組合物，其中，還包含玻璃粉。
8.一種糊組合物，用于在p型硅半導(dǎo)體基片(1)上形成電極(8)，其包含鋁粉末、有機(jī)載體、以及通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠。
9.如權(quán)利要求8所述的糊組合物，其包含鋁粉末60質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下、有機(jī)載體10質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下、以及通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠0.1質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下。
10.如權(quán)利要求8所述的糊組合物，其中，所述金屬醇鹽是含有硅作為金屬的金屬醇鹽。
11.如權(quán)利要求8所述的糊組合物，其中，還包含選自由無機(jī)化合物粒子、有機(jī)化合物粒子及碳粒子構(gòu)成的組中的至少一種粒子。
12.如權(quán)利要求11所述的糊組合物，其中，所述無機(jī)化合物粒子和/或所述有機(jī)化合物粒子的平均粒徑為10μm以下。
13.如權(quán)利要求11所述的糊組合物，其中，所述碳粒子的平均粒徑為1μm以下。
14.如權(quán)利要求8所述的糊組合物，其中，還包含玻璃粉。
15.一種太陽(yáng)能電池元件，其具有電極(8)，該電極(8)是通過將用于在p型硅半導(dǎo)體基片(1)上形成電極(8)的糊組合物，即包含鋁粉末、有機(jī)載體及金屬醇鹽的糊組合物涂布在p型硅半導(dǎo)體基片上后，進(jìn)行焙燒而形成的。
16.如權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池元件，其中，在所述p型硅半導(dǎo)體基片(1)與所述電極(8)之間，形成包含于所述金屬醇鹽中的金屬的化合物。
17.一種太陽(yáng)能電池元件，其具有電極(8)，該電極(8)是通過將用于在p型硅半導(dǎo)體基片(1)上形成電極(8)的糊組合物，即包含鋁粉末、有機(jī)載體以及通過將金屬醇鹽水解縮聚得到的溶膠和/或凝膠的糊組合物涂布在p型硅半導(dǎo)體基片上后，進(jìn)行焙燒而形成的。
18.如權(quán)利要求17所述的太陽(yáng)能電池元件，其中，在所述p型硅半導(dǎo)體基片(1)與所述電極(8)之間，形成包含于所述金屬醇鹽中的金屬的化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種糊組合物和具有使用該組合物形成的電極的太陽(yáng)能電池元件，其中，所述糊組合物即使不含作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉、或者即使降低作為對(duì)環(huán)境帶來不良影響的物質(zhì)的玻璃粉的含量，也可以維持作為太陽(yáng)能電池的背面電極所希望的功能，同時(shí)可以強(qiáng)化鋁電極層與p型硅半導(dǎo)體基片的結(jié)合。糊組合物是一種用于在p型硅半導(dǎo)體基片(1)上形成鋁電極層(8)的糊組合物，其包含鋁粉末、有機(jī)載體及金屬醇鹽。太陽(yáng)能電池元件具有鋁電極層(8)，該鋁電極層(8)是通過將具有上述特征的糊組合物涂布在p型硅半導(dǎo)體基片(1)上后、進(jìn)行焙燒而形成的。
文檔編號(hào)H01L31/04GK1981346SQ20058001862
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者和辻隆, 加藤晴三, 菊地健 申請(qǐng)人:東洋鋁株式會(huì)社