太陽能電池、太陽能電池組件和太陽能電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有較高的形狀精度的電極的太陽能電池。太陽能電池(10)包括光電轉(zhuǎn)換部(10a)和電極(21)。光電轉(zhuǎn)換部(10a)具有設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)的主面(10a1)。電極(21)配置在主面(10a1)之上。電極(21)包含第一導(dǎo)電材料(41)、第二導(dǎo)電材料(42)和樹脂(43)。第二導(dǎo)電材料(42)是與第一導(dǎo)電材料(41)相比縱橫比大的扁平狀。在電極中，第二導(dǎo)電材料(42)的體積含量比第一導(dǎo)電材料(41)的體積含量多。凹凸結(jié)構(gòu)包含比第一導(dǎo)電材料(41)的平均粒徑大且比第二導(dǎo)電材料(42)的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)。
【專利說明】太陽能電池、太陽能電池組件和太陽能電池的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池、太陽能電池組件和太陽能電池的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中記載有:關(guān)于太陽能電池的電極的形成，通過在具有光電轉(zhuǎn)換部的絨面(texture)結(jié)構(gòu)的表面上涂敷導(dǎo)電性衆(zhòng)料(paste)來形成電極的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002 - 76398號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0007]具有要改善太陽能電池的電極的形狀精度的期待。
[0008]本發(fā)明的主要目的在于提供具有較高的形狀精度的電極的太陽能電池。
[0009]用于解決問題的技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的太陽能電池具有光電轉(zhuǎn)換部和電極。光電轉(zhuǎn)換部具有設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)的主面。電極配置在上述主面之上。電極包含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂。第二導(dǎo)電材料為與第一導(dǎo)電材料相比作為長徑相對于平均厚度之比((長徑)/(平均厚度))的縱橫比(aspect rat1)更大的扁平狀。電極中，第二導(dǎo)電材料的體積含量比第一導(dǎo)電材料的體積含量多。凹凸結(jié)構(gòu)包含比第一導(dǎo)電材料的平均粒徑大且比第二導(dǎo)電材料的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明的太陽能電池組件具有太陽能電池、第一保護(hù)部件、第二保護(hù)部件和密封件。第一保護(hù)部件配置在太陽能電池的一側(cè)。第二保護(hù)部件配置在太陽能電池的另一側(cè)。密封件配置在第一保護(hù)部件和第二保護(hù)部件之間。密封件密封太陽能電池。太陽能電池具有光電轉(zhuǎn)換部和電極。光電轉(zhuǎn)換部具有設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)的主面。電極配置在主面之上。電極包含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂。第二導(dǎo)電材料為與第一導(dǎo)電材料相比作為長徑相對于平均厚度之比((長徑)/(平均厚度))的縱橫比更大的扁平狀。電極中，第二導(dǎo)電材料的體積含量比第一導(dǎo)電材料的體積含量多。凹凸結(jié)構(gòu)包含比第一導(dǎo)電材料的平均粒徑大且比第二導(dǎo)電材料的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)。
[0012]在本發(fā)明的太陽能電池的制造方法中，準(zhǔn)備漿料，該漿料包含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂，第二導(dǎo)電材料為與第一導(dǎo)電材料相比作為長徑相對于平均厚度之比((長徑)/ (平均厚度))的縱橫比更大的扁平狀，第二導(dǎo)電材料的體積含量比第一導(dǎo)電材料的體積含量多。在具有設(shè)置有比第一導(dǎo)電材料的平均粒徑大且比第二導(dǎo)電材料的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)的主面的光電轉(zhuǎn)換部的主面之上涂敷漿料，由此形成包含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂的電極。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有較高的形狀精度的電極的太陽能電池。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的太陽能電池組件的概略截面圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的一個實施方式的太陽能電池的概略平面圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的一個實施方式中的太陽能電池的概略背面圖。
[0018]圖4是圖2的線IV -1V的示意截面圖。

【具體實施方式】
[0019]以下，對實施本發(fā)明的優(yōu)選的方式的一個例子進(jìn)行說明。其中，以下的實施方式僅僅為例示。本發(fā)明不限于以下的實施方式。
[0020]另外，在實施方式等中參照的各附圖中，實質(zhì)上具有相同功能的部件用相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行參照。另外，在實施方式等中參照的各附圖，是示意地記載的圖，在附圖中所描繪的物體的尺寸的比率等，有時與現(xiàn)實的物體的尺寸的比率等不同。在附圖相互之間，有時物體的尺寸比率等也不同。具體的物體的尺寸比率等應(yīng)參照以下的說明進(jìn)行判斷。
[0021]如圖1所示，太陽能電池組件I具有通過布線件11電連接的多個太陽能電池10。但是，太陽能電池組件可以僅具有一個太陽能電池。
[0022]太陽能電池10具有光電轉(zhuǎn)換部10a。光電轉(zhuǎn)換部1a在受光時生成電子、空穴等載流子。光電轉(zhuǎn)換部1a可以為僅在一主面1al上受光時產(chǎn)生載流子的部件。光電轉(zhuǎn)換部1a也可以為不僅在一主面1al上受光時,而且在另一主面10a2上受光時也發(fā)電的部件。光電轉(zhuǎn)換部1a例如具有由半導(dǎo)體材料形成的襯底。具體來講，光電轉(zhuǎn)換部1a例如可以具有晶體硅板和配置在晶體硅板之上的P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層。光電轉(zhuǎn)換部1a可以由具有露出在表面的P型摻雜物擴(kuò)散區(qū)域和η型摻雜物擴(kuò)散區(qū)域的晶體硅板構(gòu)成。
[0023]如圖4所示，在光電轉(zhuǎn)換部1a的主面1al、10a2的至少一者，設(shè)置有被稱為絨面結(jié)構(gòu)的凹凸結(jié)構(gòu)。具體來講，在主面10al、10a2兩者，設(shè)置有被稱為絨面結(jié)構(gòu)的凹凸結(jié)構(gòu)。在此，“絨面結(jié)構(gòu)”是指為了抑制表面反射、增大光電轉(zhuǎn)換部的光吸收量而形成的凹凸結(jié)構(gòu)。作為絨面結(jié)構(gòu)的具體例，可以列舉出通過對具有(100)面的單晶硅襯底的表面實施各向異性蝕刻而獲得的金字塔狀(四棱錐狀、四棱錐臺狀)的凹凸結(jié)構(gòu)。
[0024]絨面結(jié)構(gòu)的大小(相鄰的頂部間的距離)例如為Ιμπι?20μπι左右，更優(yōu)選為3μπι?ΙΟμπι。但是，構(gòu)成絨面結(jié)構(gòu)的多個凸部的大小并不一定均勻。構(gòu)成絨面結(jié)構(gòu)的多個凸部可以包含不屬于上述優(yōu)選的范圍內(nèi)的大小的凸部。
[0025]光電轉(zhuǎn)換部1a之上配置有第一和第二電極21、22。具體來講，第一電極21配置在主面1al之上。第二電極22配置在主面10a2之上。這些第一和第二電極21、22之中的一者為收集多數(shù)載流子的電極，另一方為收集少數(shù)載流子的電極。
[0026]第一電極21具有多個副柵線(finger)部21a和主柵線(busbar)部21b。多個副柵線部21a沿X軸方向彼此隔著間隔配置。多個副柵線部21a與主柵線部21b電連接。第一電極21主要在該主柵線部21b，與布線件11電連接。
[0027]第二電極22具有多個副柵線部22a和主柵線部22b。多個副柵線部22a沿x軸方向彼此隔著間隔配置。多個副柵線部22a與主柵線部22b電連接。第二電極22主要在該主柵線部22b，與布線件11電連接。
[0028]第一電極21與主面1al之間配置有透明導(dǎo)電性氧化物層31。透明導(dǎo)電性氧化物層31配置成覆蓋主面1al的實質(zhì)的整體。第二電極22與主面10a2之間配置有透明導(dǎo)電性氧化物層32。透明導(dǎo)電性氧化物層32配置成覆蓋主面10a2的實質(zhì)的整體。透明導(dǎo)電性氧化物層31、32各自例如能夠由銦錫氧化物(ITO)等構(gòu)成。
[0029]如圖4所示，第一和第二電極21、22包含第一導(dǎo)電材料41、第二導(dǎo)電材料42和樹脂43。第一導(dǎo)電材料41可以由多個顆粒的聚集體構(gòu)成。在構(gòu)成第一導(dǎo)電材料41的顆粒不構(gòu)成聚集體的情況下，第一導(dǎo)電材料41由單個的(一個一個的)顆粒構(gòu)成。所以，在該情況下，第一導(dǎo)電材料41的粒徑為一次粒徑。構(gòu)成第一導(dǎo)電材料41的顆粒構(gòu)成聚集體的情況下，第一導(dǎo)電材料41由多個顆粒的聚集體構(gòu)成。所以，在該情況下，第一導(dǎo)電材料41的粒徑成為二次粒徑。第一導(dǎo)電材料的粒徑能夠通過激光衍射.散射法測定。
[0030]第二導(dǎo)電材料42為扁平狀。作為第二導(dǎo)電材料42的長徑相對于平均厚度之比((長徑)/(平均厚度))的縱橫比與第一導(dǎo)電材料41的縱橫比相比大。第二導(dǎo)電材料42的縱橫比優(yōu)選為第一導(dǎo)電材料41的縱橫比的3倍以上，更優(yōu)選為5倍以上。具體來講，第一導(dǎo)電材料41的縱橫比優(yōu)選為I?3,更優(yōu)選為I?2。
[0031]第二導(dǎo)電材料42的體積含量比第一導(dǎo)電材料41的體積含量多。第二導(dǎo)電材料42的體積含量優(yōu)選為第一導(dǎo)電材料41的體積含量的1.2倍以上，更優(yōu)選為1.3倍以上。具體來講，第一和第二電極21、22各自中的第一導(dǎo)電材料41的體積含量優(yōu)選為25體積％?45體積％，更優(yōu)選為30體積％?40體積％。第一和第二電極21、22各自中的第二導(dǎo)電材料42的體積含量優(yōu)選為55體積％?75體積％，更優(yōu)選為60體積％?70體積％。
[0032]第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑優(yōu)選為0.5 μ m?3 μ m,更優(yōu)選為0.5 μ m?2 μ m。第二導(dǎo)電材料42的平均長徑優(yōu)選為3 μ m?10 μ m,更優(yōu)選為5 μ m?8 μ m。第二導(dǎo)電材料42的平均厚度優(yōu)選為0.1 μ m?1.5 μ m,更優(yōu)選為0.3 μ m?I μ m。第二導(dǎo)電材料42的平均長徑和平均厚度能夠分別通過SEM觀察測定。
[0033]第一導(dǎo)電材料41和第二導(dǎo)電材料42各自能夠由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料料構(gòu)成。第一導(dǎo)電材料41和第二導(dǎo)電材料42各自能夠例如由選自Ag、Cu、Au、Pt、Al、Ni和Sn的至少一種金屬構(gòu)成。第一導(dǎo)電材料41的主成分和第二導(dǎo)電材料42的主成分優(yōu)選為相同。例如,第一導(dǎo)電材料41和第二導(dǎo)電材料42均優(yōu)選以Ag為一個主成分,或以Au為一個主成分。
[0034]如圖1所示，在太陽能電池10的一側(cè)配置有第一保護(hù)部件14。在太陽能電池10的另一側(cè)配置有第二保護(hù)部件15。第一保護(hù)部件14與第二保護(hù)部件15之間配置有密封件
13。利用該密封件13密封太陽能電池10。第一和第二保護(hù)部件14、15的至少一者由樹脂片構(gòu)成。具體來講，第一和第二保護(hù)部件14、15的至少一者由不包含金屬層、無機(jī)氧化物層等阻擋層的樹脂片形成。更具體來講，位于太陽能電池10的受光面?zhèn)鹊牡谝槐Ｗo(hù)部件14由玻璃板、陶瓷板或樹脂板構(gòu)成。位于太陽能電池10的背面?zhèn)鹊牡诙Ｗo(hù)部件15由不包含金屬層、無機(jī)氧化物層等阻擋層的樹脂片形成。密封件13能夠由例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等交聯(lián)性樹脂、或聚烯烴等非交聯(lián)性樹脂構(gòu)成。
[0035]第一和第二電極21、22各自能夠以例如以下的要點形成。即，準(zhǔn)備包含第一導(dǎo)電材料41、第二導(dǎo)電材料42和樹脂43的導(dǎo)電性漿料。該導(dǎo)電性漿料中，第二導(dǎo)電材料42的體積含量比第一導(dǎo)電材料41的體積含量多。接著，在光電轉(zhuǎn)換部1a之上涂敷導(dǎo)電性漿料，使樹脂43硬化，由此能夠形成第一和第二電極21、22。
[0036]例如，在導(dǎo)電性漿料所包含的導(dǎo)電材料的粒徑比凹凸結(jié)構(gòu)的節(jié)距(pitch)小的情況下，導(dǎo)電材料容易與涂敷的導(dǎo)電性漿料的樹脂一起沿著凹凸結(jié)構(gòu)的谷部擴(kuò)散。因此，以高的形狀精度涂敷導(dǎo)電性漿料比較困難。由此，難以形成具有較高的形狀精度的電極。
[0037]在此，第二導(dǎo)電材料42為扁平狀。凹凸結(jié)構(gòu)包含比第二導(dǎo)電材料42的長徑小的(窄節(jié)距的)凹凸結(jié)構(gòu)。因此，第二導(dǎo)電材料42難以沿凹凸結(jié)構(gòu)的谷部擴(kuò)散。與第一導(dǎo)電材料相比，以較高的體積含量含有該難以擴(kuò)散的第二導(dǎo)電材料42。所以，能夠獲得具有較高的形狀精度的電極21、22。
[0038]例如，通過提高導(dǎo)電性漿料的粘度，也能夠抑制導(dǎo)電性漿料的潤濕展布(wet-spreading)。但是,當(dāng)導(dǎo)電性衆(zhòng)料的粘度高時，導(dǎo)電性衆(zhòng)料的涂敷變困難。所以，當(dāng)導(dǎo)電性漿料的粘度高時，有時能夠獲得的電極的形狀精度變低。第二導(dǎo)電材料42為扁平狀，凹凸結(jié)構(gòu)包含比第二導(dǎo)電材料42的長徑小的(窄節(jié)距的)凹凸結(jié)構(gòu)的情況下，即使導(dǎo)電性漿料的粘度低，導(dǎo)電性漿料也難以潤濕展布。由此，能夠獲得具有較高的形狀精度的電極
21、22。
[0039]例如，在電極僅包含具有大的縱橫比的第二導(dǎo)電材料的情況下，第二導(dǎo)電材料難以進(jìn)入凹凸結(jié)構(gòu)，因此，有時電極與光電轉(zhuǎn)換部或透明導(dǎo)電性氧化物層的界面的電阻變高。在太陽能電池組件I中，電極21、22包含第二導(dǎo)電材料42和第一導(dǎo)電材料41。凹凸結(jié)構(gòu)包含比第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑大的凹凸結(jié)構(gòu)。因此，電極21、22與透明導(dǎo)電性氧化物層31、32的界面的電阻低。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)改善的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0040]從為了進(jìn)一步改善光電轉(zhuǎn)換效率并且獲得具有更高的形狀精度的電極21、22的觀點出發(fā)，優(yōu)選在光電轉(zhuǎn)換部1a的主面10al、10a2的至少一者上設(shè)置的凹凸結(jié)構(gòu)的一半以上為比第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑大且比第二導(dǎo)電材料42的平均長徑小的結(jié)構(gòu)，更加優(yōu)選實質(zhì)上全部為比第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑大且比第二導(dǎo)電材料42的平均長徑小的結(jié)構(gòu)。凹凸結(jié)構(gòu)優(yōu)選包含第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑的3倍以上且第二導(dǎo)電材料42的平均長徑的2倍以下為凹凸結(jié)構(gòu)。優(yōu)選凹凸結(jié)構(gòu)包含第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑的5倍以上且第二導(dǎo)電材料42的平均長徑的1.5倍以下的凹凸結(jié)構(gòu)。優(yōu)選凹凸結(jié)構(gòu)的一半以上、更加優(yōu)選實質(zhì)上全部，為第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑的3倍以上且第二導(dǎo)電材料42的平均長徑的2倍以下，更優(yōu)選為第一導(dǎo)電材料41的平均粒徑的5倍以上且第二導(dǎo)電材料42的平均長徑的1.5倍以下。
[0041]但是，例如，第一和第二保護(hù)部件14、15的至少一方由樹脂片構(gòu)成，不具有阻擋層的情況下，水分容易經(jīng)由樹脂片浸入密封件13中。浸入到密封件13中的水分到達(dá)電極21、22時，電極21、22中的樹脂43發(fā)生劣化。其結(jié)果，電極21、22與透明導(dǎo)電性氧化物層31、32的界面的電阻變高，光電轉(zhuǎn)換效率容易發(fā)生劣化。太陽能電池組件I中，電極21、22包含扁平狀的第二導(dǎo)電材料42，因此，電極21、22中的、每單位長度存在的導(dǎo)電材料41、42的數(shù)量較少。因此，電極21、22中的、每單位長度存在的導(dǎo)電材料之間的間隙的數(shù)量也較少。由此，位于導(dǎo)電材料間的間隙的樹脂43的電阻上升，電極21、22的接觸電阻等電阻也難以上升。所以，太陽能電池組件I的輸出特性難以下降。即，使縱橫比相對高的扁平狀的第二導(dǎo)電材料42按體積比例計比第一導(dǎo)電材料41多，由此，能夠改善太陽能電池組件I的耐濕性。
[0042](變形例)
[0043]電極可以配置在光電轉(zhuǎn)換部的正上方。即，可以不在電極與光電轉(zhuǎn)換部之間配置透明導(dǎo)電性氧化物層。電極可以設(shè)置為面狀。太陽能電池可以為背面結(jié)型的太陽能電池。
[0044]附圖標(biāo)記說明
[0045]I…太陽能電池組件
[0046]10…太陽能電池
[0047]1a…光電轉(zhuǎn)換部
[0048]10al、10a2 …主面
[0049]11…布線件
[0050]13…密封件
[0051]14…第一保護(hù)部件
[0052]15…第二保護(hù)部件
[0053]21...第一電極
[0054]22…第二電極
[0055]31、32…透明導(dǎo)電性氧化物層
[0056]41...第一導(dǎo)電材料
[0057]42…第二導(dǎo)電材料
[0058]43…樹脂
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池，其特征在于，包括: 具有設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)的主面的光電轉(zhuǎn)換部；和 配置在所述主面之上的含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂的電極， 所述第二導(dǎo)電材料為與所述第一導(dǎo)電材料相比作為長徑相對于平均厚度之比((長徑)/(平均厚度))的縱橫比更大的扁平狀， 在所述電極中，所述第二導(dǎo)電材料的體積含量比所述第一導(dǎo)電材料的體積含量多，所述凹凸結(jié)構(gòu)包含比所述第一導(dǎo)電材料的平均粒徑大且比所述第二導(dǎo)電材料的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于: 所述電極中，所述第二導(dǎo)電材料的體積含量為所述第一導(dǎo)電材料的體積含量的1.2倍以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池，其特征在于: 所述凹凸結(jié)構(gòu)包含所述第一導(dǎo)電材料的平均粒徑的3倍以上且所述第二導(dǎo)電材料的平均長徑的2倍以下的凹凸結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的太陽能電池，其特征在于: 所述第一導(dǎo)電材料的縱橫比在I?3的范圍內(nèi)， 所述第二導(dǎo)電材料的縱橫比在5?20的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的太陽能電池,其特征在于: 所述第一導(dǎo)電材料的主成分和所述第二導(dǎo)電材料的主成分相同。
6.一種太陽能電池組件，其特征在于，包括: 太陽能電池； 配置在所述太陽能電池的一側(cè)的第一保護(hù)部件； 配置在所述太陽能電池的另一側(cè)的第二保護(hù)部件；和 配置在所述第一保護(hù)部件與所述第二保護(hù)部件之間，密封所述太陽能電池的密封件， 所述太陽能電池包括: 具有設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)的主面的光電轉(zhuǎn)換部；和 配置在所述主面之上的含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂的電極， 所述第二導(dǎo)電材料為與所述第一導(dǎo)電材料相比作為長徑相對于平均厚度之比((長徑)/(平均厚度))的縱橫比更大的扁平狀， 在所述電極中，所述第二導(dǎo)電材料的體積含量比所述第一導(dǎo)電材料的體積含量多，所述凹凸結(jié)構(gòu)包含比所述第一導(dǎo)電材料的平均粒徑大且比所述第二導(dǎo)電材料的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其特征在于: 所述第一保護(hù)部件和第二保護(hù)部件的至少一者由樹脂片構(gòu)成。
8.一種太陽能電池的制造方法，其特征在于: 準(zhǔn)備漿料，其中該漿料含第一導(dǎo)電材料、第二導(dǎo)電材料和樹脂，所述第二導(dǎo)電材料為與所述第一導(dǎo)電材料相比作為長徑相對于平均厚度之比((長徑)/(平均厚度))的縱橫比更大的扁平狀，所述第二導(dǎo)電材料的體積含量比所述第一導(dǎo)電材料的體積含量多， 在具有設(shè)置有比所述第一導(dǎo)電材料的平均粒徑大且比所述第二導(dǎo)電材料的平均長徑小的凹凸結(jié)構(gòu)的主面的光電轉(zhuǎn)換部的所述主面之上涂敷所述漿料，形成含所述第一導(dǎo)電材料、所述第二導(dǎo)電材料和所述樹脂的電極。
【文檔編號】H01L31/18GK104205352SQ201280071740
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】西脇毅 申請人:三洋電機(jī)株式會社