太阳能电池用玻璃基板以及使用该基板的太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于在玻璃基板之间形成有光电转换层的太阳能电池的玻璃基板及 使用该玻璃基板的太阳能电池。更详细地，涉及用于在玻璃基板之间形成有Cu-In-Ga-Se 的光电转换层或CdTe的光电转换层等的Cu-In-Ga-Se太阳能电池或CdTe太阳能电池等的 玻璃基板，以及使用该基板的太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 具有黄铜矿晶体结构的11-13族、11-16族化合物半导体及立方晶系或六方晶系 的12-16族化合物半导体对从可见光到近红外光的波长范围的光具有较大的吸收系数。因 此，其作为高效率薄膜太阳能电池的材料而备受期待。作为代表性的例子，可例举Cu(In， Ga)Se 2(以下记作 "CIGS" 或"Cu-In-Ga-Se"）及 CdTe。
[0003] CIGS薄膜太阳能电池（以下，称为"CIGS太阳能电池"）以及CdTe薄膜太阳能电 池（以下，称为"CdTe太阳能电池"）的情况下，从廉价和平均热膨胀系数接近CIGS化合物 半导体的角度考虑，采用钠钙玻璃作为基板，可得到太阳能电池。
[0004] 近年，作为CIGS太阳能电池用玻璃基板，还提出了可耐受高温的热处理温度的玻 璃材料（例如，参照专利文献1?5)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本专利特开平11-135819号公报
[0008] 专利文献2 :日本专利特开2010-118505号公报
[0009] 专利文献3 :日本专利特开平8-290938号公报
[0010] 专利文献4 :日本专利特开2008-280189号公报
[0011] 专利文献5 :日本专利特开2010-267965号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的技术问题
[0013] CIGS太阳能电池中，在玻璃基板之间形成有CIGS光电转换层（以下，称为"CIGS 层"），但在制作发电效率良好的太阳能电池时，优选以更高温进行热处理，要求玻璃基板能 够耐受该温度。但是，虽然专利文献1?4中提出了退火点较高的玻璃组合物，但专利文献 1?4所记载的发明不能认为一定具有高发电效率。
[0014] 如果进行更详细的说明，在专利文献2、4记载的发明中，提出了形变点高、满足规 定的平均热膨胀系数的太阳能电池用玻璃。但是，专利文献2的技术问题是确保耐热性和 改善生产性，专利文献4的技术问题是提高表面品质和改善耐失透性，均没有解决涉及发 电效率的技术问题。为此，不能断言专利文献2、4所记载的发明具有高发电效率。
[0015] 此外，专利文献3中，提出了与专利文献2相近的高形变点玻璃基板，但由于其主 要着眼于等离子显示器用途，技术问题不同，因此不能断言专利文献3记载的发明具有高 发电效率。
[0016] 而且，专利文献4中，提出了含有较多氧化硼、形变点高、满足规定的平均热膨胀 系数的玻璃。但是，如果玻璃中大量存在硼，则如专利文献5所述，作为p型半导体的CIGS 层中硼扩散，作为电子供体起作用，有可能使发电效率下降。而且由于需要硼的去除设备， 存在容易增加成本的问题。
[0017] 专利文献5中，虽然玻璃中的硼减少，但如果是具体记载的玻璃组成则发电效率 不足，从进一步提高发电效率的方面考虑有改善的余地。
[0018] 另一方面，为了防止玻璃基板上的光电转换层（CIGS层）在成膜过程中或成膜后 的剥离，要求玻璃基板具有规定的平均热膨胀系数。
[0019] 从CIGS太阳能电池的制造和使用的观点考虑，还要求玻璃基板的强度提高及轻 量化，平板玻璃生产时的熔化性、成形性良好，不失透等。
[0020] 但是，使CIGS太阳能电池中所使用的玻璃基板平衡性良好地具有高发电效率、高 碱扩散性、高玻璃化温度、规定的平均热膨胀系数、高玻璃强度、低玻璃密度、以及平板玻璃 生产时的高熔化性、良好的成形性和良好的防失透性等特性是困难的。
[0021] 本发明的目的在于，提供一种平衡性良好地具有高发电效率、高碱扩散性、高玻璃 化温度、规定的平均热膨胀系数、高玻璃强度、低玻璃密度、以及平板玻璃生产时的高熔化 性、良好的成形性和良好的防失透性等特性，可适用于CIGS太阳能电池的玻璃基板以及使 用该基板的太阳能电池。
[0022] 解决技术问题所采用的技术方案
[0023] 本发明人为了解决上述技术问题进行认真研宄的结果是，在太阳能电池用玻璃基 板中，通过设为特定的组成范围，可制成平衡性良好地具有高发电效率、高碱扩散性、高玻 璃化温度、规定的平均热膨胀系数、高玻璃强度、低玻璃密度、以及平板玻璃生产时的高熔 化性、良好的成形性和良好的防失透性等特性的玻璃基板。
[0024] 即，本发明如下所述。
[0025] (1) 一种太阳能电池用玻璃基板，其中，以下述氧化物基准的质量百分比表示，含 有：
[0026] 50 ?65% 的 Si02、
[0027] 8 ?15% 的 A1203、
[0028] 0 ?1%的氏03、
[0029] 0 ?10% 的 MgO、
[0030] 1 ?12% 的 CaO、
[0031] 6 ?12% 的 SrO、
[0032] 0 ?3%的 BaO、
[0033] 1 ?7%的 Zr02、
[0034] 2 ?8%的 Na20、
[0035] 0 ?8%的1(20、
[0036]MgO+CaO+SrO+BaO 为 15 ?30 %，
[0037] Sr0/Na20 为 0? 8 ?2. 5。
[0038] (2)如上述（1)所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，玻璃化温度为640°C以上。
[0039] (3)如⑴或⑵所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，平均热膨胀系数为 70XKT 7?90X1(T7/°C。
[0040] (4)如⑴?（3)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，粘度达到 10 4dPa .s时的温度（T4)为1230°C以下，粘度达到102dPa .s时的温度（T2)为1650°C以下， 所述T4和失透温度〇\)的关系为T 4-IY彡-30°C。
[0041] (5)如（1)?（4)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，密度为2. 75g/cm3 以下。
[0042] (6)如⑴?（5)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，A1 203的含量为 8. 5 ?14. 5%〇
[0043] (7)如⑴?（6)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，CaO的含量为3? 11%〇
[0044] (8)如⑴?（6)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，CaO的含量为3? 10%〇
[0045] (9)如⑴?⑶中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，Na20的含量为 4 ?7%〇
[0046] (10)如⑴?（9)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中， MgO+CaO+SrO+BaO的含量之和为17?23%。
[0047] (11)如⑴?（10)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，BaO的含量为 2%以下。
[0048] (12)如⑴?（11)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，Si〇dPAl203 的以式9Si02+15Al203表示的含量值在570%?840%的范围内。
[0049] (13)如⑴?（12)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板，其中，Na 20和K20的 以式3似20+21(20表示的含量值在14%?44%的范围内。
[0050] (14) 一种Cu-In-Ga-Se太阳能电池，其中，具备玻璃基板、覆盖玻璃、配置在所述 玻璃基板和所述覆盖玻璃之间的Cu-In-Ga-Se的光电变换层，所述玻璃基板和所述覆盖玻 璃中至少所述玻璃基板为上述（1)?（13)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板。
[0051] (15) -种CdTe太阳能电池，其中，具备玻璃基板、背板玻璃、配置在所述玻璃基板 和所述背板玻璃之间的CdTe的光电变换层，所述玻璃基板和所述背板玻璃中至少所述玻 璃基板为上述（1)?（13)中任一项所述的太阳能电池用玻璃基板。
[0052] 发明的效果
[0053] 本发明的太阳能电池用玻璃基板平衡性良好地具有高发电效率、高碱扩散性、高 玻璃化温度、规定的平均热膨胀系数、高玻璃强度、低玻璃密度、以及平板玻璃生产时的高 熔化性、良好的成形性和良好的防失透性等特性。此外，通过使用本发明的太阳能电池用玻 璃基板，能够提供发电效率高的太阳能电池。本发明的太阳能电池用玻璃基板尤其适合用 于Cu-In-Ga-Se太阳能电池和CdTe太阳能电池。
【附图说明】
[0054] 图1是示意地表示使用本发明的太阳能电池用玻璃基板的太阳能电池（CIGS太阳 能电池）的实施方式的一例的剖面图。
[0055] 图2表示实施例中在评价用玻璃基板上制作的太阳能电池单元（a)及其剖视图 (b)〇
[0056] 图3表示将8个图2所示的太阳能电池单元并列而成的、评价用玻璃基板上的评 价用CIGS太阳能电池。
[0057] 图4是示意地表示使用本发明的太阳能电池用玻璃基板的太阳能电池（CdTe太阳 能电池）的实施方式的一例的剖面图。
【具体实施方式】
[0058] 〈本发明的太阳能电池用玻璃基板〉
[0059] 以下，对本发明的太阳能电池用玻璃基板进行说明。
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