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_2

文档序号:8287209阅读:来源:国知局
0060] 本发明的太阳能电池用玻璃基板以下述氧化物基准的质量百分比表示,具有:含 有
[0061] 50 ?65% 的 Si02、
[0062] 8 ?15% 的 A1203、
[0063] 0 ?1%的氏03、
[0064] 0 ?10% 的 MgO、
[0065] 1 ?12% 的 CaO、
[0066] 6 ?12%的51~0、
[0067] 0 ?3%的 BaO、
[0068] 1 ?7%的 Zr02、
[0069] 2 ?8%的 Na20、
[0070] 0 ?8%的1(20、
[0071]MgO+CaO+SrO+BaO 为15 ?30%,
[0072] 51~0/似20为0.8?2.5的组成。
[0073] 本发明的太阳能电池用玻璃基板的玻璃化温度(Tg)优选高于钠钙玻璃的玻璃化 温度,具体而言优选640°C以上。在将本发明的太阳能电池用玻璃基板用作CIGS太阳能电 池、或CdTe太阳能电池的玻璃基板的情况下,为了确保高温中的CIGS的光电转换层(以 下,将"CIGS的光电转换层"简称为"CIGS层"。)或CdTe的光电转换层(以下,将"CdTe 的光电转换层"简称为"CdTe层"。)的形成,玻璃化温度(Tg)更优选645°C以上,进一步优 选650°C以上,特别优选655°C以上。为了不使熔解时的粘性过度上升,更优选设为750°C以 下。进一步优选720°C以下,特别优选690°C以下。
[0074] 本发明的太阳能电池用玻璃基板的50?350°C下的平均热膨胀系数优选 70X 1(T7?90X 1(T7/°C。在将本发明的太阳能电池用玻璃基板用作CIGS太阳能电池的玻 璃基板的情况下,如果低于70X 1(T/°C或超过90X 1(T/°C,则与CIGS层的热膨胀差过大, 容易产生剥离等缺点。更优选在85X1(T7/°C以下。
[0075]对于本发明的太阳能电池用玻璃基板,粘度达到104dPa ? s时的温度(T4)和失透 温度(TJ的关系优选T4-IY彡-30°C。如果T 4-IY低于-30°C,则平板玻璃成形时容易发生 失透,玻璃板的成形有可能变得困难。T4-IY更优选-20°C以上,进一步优选-10°C以上,特 别优选〇°C以上,最优选10°C以上。这里,失透温度是指将玻璃保持在特定的温度下17小 时时,在玻璃表面及内部不生成晶体的最大温度。
[0076] 如果考虑到玻璃板的成形性、即平坦性和生产性的提高,则T4优选1230°C以下。T 4 更优选1220°C以下,进一步优选1210°C以下。
[0077] 此外,对于本发明的太阳能电池用玻璃基板,考虑到玻璃的熔化性即均质性的提 高、和生产性的提高,粘度达到10 2dPa *s时的温度(T2)优选1650°C以下。T2更优选1630°C 以下,进一步优选1620°C以下。
[0078] 本发明的太阳能电池用玻璃基板的密度优选2. 75g/cm3以下。如果密度超过 2. 75g/cm3,则玻璃基板的质量较重而不优选。密度更优选2. 73g/cm3以下,进一步优选 2. 71g/cm3以下。此外,在使用浮法或熔融法等常规的方法制造玻璃基板的情况下,如果考 虑设在能容易地进行制造的玻璃组成范围内,则通常为2. 4g/cm3以上。
[0079] 本发明的太阳能电池用玻璃基板的脆度指标值优选低于7000nT1/2。如果脆度指标 值为7000nT 1/2以上,则在太阳能电池的制造工序中玻璃基板变得容易破裂,因而不优选。更 优选6900nT1/2以下,进一步优选6800nT 1/2以下,特别优选6700nT1/2以下,更加优选6600nT1/2 以下。此外,在使用浮法或熔融法等常规的方法制造玻璃基板的情况下,如果考虑设在能容 易地进行制造的玻璃组成范围内,则通常为5000nT 1/2以上。
[0080] 本发明中,太阳能电池用玻璃基板的脆度指标值是作为由下述式(1)定义的"B" 而得的值(J. Sehgal 等人,J. Mat. Sci. Lett.,14, 167 (1995))。
[0081] c/a = 0? 0056B2/3P1/6 ? ??式(1)
[0082] 这里,P是维氏压头的压入负荷,a、c分别是维氏压痕的对角线长度和自四角产生 的裂纹的长度(包含压头的对称的2条裂纹的总长)。采用打入各种玻璃的表面后所产生 的维氏压痕的尺寸和式(1),算出脆度指标值B。
[0083] 本发明的太阳能电池用玻璃基板中,限定为上述组成的理由如下所述。
[0084] Si02:
[0085] Si02是形成玻璃的骨架的成分,低于50质量% (以下,将"质量% "简记为" % "。 以下相同。)时,可能会使玻璃基板的耐热性和化学耐久性下降,平均热膨胀系数增大。优 选52 %以上,更优选53 %以上,特别优选53. 5 %以上,进一步优选54%以上。
[0086] 但是,超过65%时,可能会产生玻璃的高温粘度上升、熔化性变差的问题。优选 63%以下,更优选62%以下,进一步优选61 %以下,特别优选59%以下,更加优选57. 5%以 下。
[0087] A1203:
[0088] A1203提高玻璃化温度,提高耐候性(曝晒性)、耐热性和化学耐久性,提高杨氏模 量。其含量如果低于8%,则可能会使玻璃化温度降低。而且平均热膨胀系数有可能增大。 优选8. 5 %以上,更优选9 %以上,进一步优选10 %以上,特别优选11 %以上,更加优选12 % 以上。
[0089] 但是,如果超过15%,则有可能会使玻璃的高温粘度上升,熔化性变差。此外,可能 会使失透温度上升,成形性变差。优选14. 5%以下,更优选14%以下。
[0090] Si02以及 A1 203:
[0091] Si02以及A1 203是增加玻璃基板的耐热性的成分,因此优选以式 9Si02+15Al 203 (即,(Si02的含有% X9)和(A1 203的含有% X15)的总计)表示的含量值 在570%以上的范围内。更优选600%以上,进一步优选630%以上,特别优选660%以上。 但是,由于Si02以及A1 203使玻璃的高温粘度上升,有使熔化性变差的效果,因此优选以式 9Si0 2+15Al203表示的含量值在840%以下的范围内。更优选800%以下,进一步优选760% 以下,特别优选720%以下。
[0092] B203:
[0093] 为了提高熔化性等,可以至多含有1%的B203。含量如果超过1%,则玻璃化温度 有可能下降,或平均热膨胀系数有可能变小,对于形成光电转换层的工艺来说是不优选的。 此外,失透温度上升,容易失透,难以进行平板玻璃成形。优选含量在0.5%以下。更优选实 质上不含氏0 3。
[0094] 另外,"实质上不含"是指除了从原料等混入的不可避免的杂质以外不含有,即不 有意图地使其含有。以下相同。
[0095] MgO:
[0096] MgO由于具有降低玻璃的熔化时的粘性、促进熔化的效果而可以含有。优选1. 5% 以上,更优选1%以上。如果在10%以下,则可得到所希望的平均热膨胀系数。此外优选失 透温度不上升。优选7 %以下,更优选5 %,进一步优选3 %以下,特别优选2. 5 %以下。
[0097] CaO:
[0098] CaO由于具有降低玻璃的熔化时的粘性、促进熔化的效果而可以含有1?12%。优 选2 %以上,更优选3 %以上,进一步优选4 %以上,特别优选5 %以上。但是,如果超过12 % 则玻璃基板的平均热膨胀系数有可能增大。此外,钠(Na)在玻璃基板中变得难以移动,可 能会使发电效率降低。优选11 %以下,更优选10%以下,进一步优选9 %以下,特别优选 8. 5%以下。
[0099] SrO:
[0100] SrO由于具有降低玻璃的熔化时的粘性、促进熔化的效果而可以含有6?12%。此 夕卜,通过在玻璃基板中含有SrO,在将本发明的太阳能电池用玻璃基板用作CIGS太阳能电 池的玻璃基板的情况下,有促进钠(Na)向玻璃基板上的CIGS层扩散的效果。优选6. 3%以 上,更优选6. 5%以上,进一步优选7%以上。但是,如果含有超过12 %则玻璃基板的密度增 大,脆度指标值有可能增加。优选11%以下,更优选10%以下,进一步优选9%以下,特别优 选8. 5%以下。
[0101] BaO:
[0102] BaO由于具有降低玻璃的熔化时的粘性、促进熔化的效果而可以含有。但是,如果 含有超过3%则玻璃基板的平均热膨胀系数增大,密度增大,脆度指标值有可能增加。此外, 可能会使杨氏模量降低。优选2. 5 %以下,更优选2 %以下。
[0103] Zr02:
[0104] Zr02由于具有降低玻璃的熔化时的粘性、促进熔化的效果而可以含有1%以上。如 果在7%以下则发电效率良好,即使失透温度上升也不失透,板玻璃容易成形。优选6%以 下,更优选5%以下,进一步优选4. 5%以下。此外,优选2%以上,更优选2. 5%以上,进一 步优选3%以上,特别优选3. 5%以上。
[0105] Ti02:
[0106] 由于如果含有1102则失透温度上升,因此优选不含有Ti02。但是,本发明的太阳 能电池用玻璃基板与通常的钠钙玻璃相比,在玻璃基板制造时容易在溶融玻璃表面上生成 泡层。如果生成泡层,则熔融玻璃的温度不上升,难以变得澄清,生产性有变差的倾向。为 了使在熔融玻璃表面上生成的泡层薄化或消失,有时可向熔融玻璃表面上生成的泡层供给 作为消泡剂的钛化合物。钛化合物进入熔融玻璃中,作为Ti0 2存在。该钛化
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