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_3

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合物可以是无 机钛化合物(例如,四氯化钛、氧化钛等),也可以是有机钛化合物。作为有机钛化合物,可 例举钛酸酯或其衍生物、钛螯合物或其衍生物、酰化钛或其衍生物、草酸钛酸酯等。由于上 述理由,Ti0 2允许作为杂质在玻璃基板中含有0. 2%以下。
[0107] MgO、CaO、SrO 以及 BaO :
[0108] 对于MgO、CaO、SrO以及BaO,从玻璃的熔化时的粘性下降,促进熔化的方面考虑, 含有CaO以及SrO且可含有选自MgO和BaO的至少1种,它们的总量(S卩,这些碱土类金 属氧化物(R0)的总量也称为(MgO+CaO+SrO+BaO)。)设为15%以上。但是,如果总量超过 30%则失透温度有可能上升,成形性变差。优选16%以上,更优选17%以上。此外,优选 26%以下,更优选23%以下,进一步优选20%以下,特别优选18%以下。
[0109] Na20 :
[0110] Na20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 况下对CIGS太阳能电池的发电效率提高有贡献的成分,是必需成分。此外,因为具有降低 玻璃熔化温度下的粘性、使玻璃易于熔化的效果,使其含有2?8%。钠(Na)在玻璃基板上 所构成的CIGS层中扩散,能提高发电效率,但如果含量低于2%则Na向玻璃基板上的CIGS 层中的扩散可能不充分,发电效率也可能不足。优选含量在3%以上,更优选含量在4%以 上。
[0111] 如果Na20含量超过8%,则平均热膨胀系数增大、有玻璃化温度降低的倾向。此外, 还有化学耐久性变差的倾向。此外,可能会使杨氏模量降低。含量优选7.5%以下,更优选 7%以下,进一步优选6. 5%以下。
[0112] K20 :
[0113] K20由于有与Na20相同的效果,使其含有0?8%。但是,如果超过8%则玻璃化 温度下降,平均热膨胀系数变大,比重有可能变大。在含有的情况下优选〇. 5%以上,更优选 1%以上,进一步优选3. 5%以上。此外,优选7%以下,更优选6%以下,进一步优选5%以 下,特别优选4. 5%以下。
[0114] Na20 以及 K20:
[0115] Na20以及K20是对CIGS太阳能电池的发电效率提高有贡献的成分。此外,由于 有降低玻璃熔化温度下的粘性,使其容易熔化的效果,优选以式3Na 20+2K20(即,(Na20的含 有% X 3)和(K20的含有% X 2)的总计)表示的含量值在14%以上的范围内。更优选16% 以上,进一步优选18%以上,特别优选20%以上。由于Na 20以及K20有使平均热膨胀系数 增大,使玻璃化温度下降的倾向,优选以式3Na20+2K 20表示的含量值在44%以下的范围内。 更优选40 %以下,进一步优选36 %以下,特别优选32 %以下。
[0116] SrO 和 Na20 的比:
[0117] SrO和Na20的比(Sr0/Na20)设为0. 8以上。如果相对于Na20的量SrO较少,则在 制作CIGS太阳能电池时促进Na向玻璃基板上的CIGS层扩散的效果有减弱的倾向。优选 0. 9以上,更优选1. 0以上,进一步优选1. 1以上。但是如果在2. 5以上,则玻璃基板的比重 有可能过大。优选2. 1以下,更优选1. 8以下,进一步优选1. 6以下,特别优选1. 4以下。
[0118] 本发明的太阳能电池用玻璃基板本质上由上述主要组成(在上述的范围内含有 Si02、A1 203、B203、MgO、CaO、SrO、BaO、Zr0 2、Na20、以及 K20 的玻璃主要组成)构成,但在不损 害本发明的目的的范围内,以算入上述玻璃主要组成的比例计(日文:内割*9 ),可以按照 分别含有1 %以下、且与上述1102总计含有5%以下的条件,含有下述其他成分。例如,为 了改善耐候性、熔化性、失透性、紫外线遮蔽、折射率等的目的,有时可以含有Zn0、Li 20、W03、 Nb205、V20 5、Bi203、M〇03、卩20 5等。
[0119] 此外,为了改善玻璃的熔化性、澄清性,可以以不算入上述玻璃主要组成的比例计 (日文:外割*9 ),按照玻璃中分别含有1%以下、且总量为2%以下的S03、F、Cl、Sn02的条 件,将这些原料添加到主要组成原料中。
[0120] 此外,为了提高玻璃基板的化学耐久性,在玻璃中以算入上述玻璃主要组成的比 例计,可以含有以总量计为2%以下的Y 203、La203。
[0121] 另外,在本发明的太阳能电池用玻璃基板中,为了确保透射率,提高发电效率,相 对于上述主要组成(在上述的范围内含有Si0 2、A1203、B203、MgO、CaO、SrO、BaO、Zr0 2、Na20、 以及K20的玻璃主要组成)100质量份,优选按照以Fe 203换算计为0. 06质量份以下的含量 的条件来含有铁氧化物。更优选〇. 055质量份以下,进一步优选0. 05质量份以下,特别优 选0. 045质量份以下。但是,在不限透射率的情况下(例如作为CIGS太阳能电池的基板使 用的情况下等),从使用铁含量少的原料、以及熔化时加热的容易度的观点考虑,相对于上 述主要组成100质量份,以Fe 203换算计,铁氧化物的含量优选0. 2质量份以下,更优选0. 15 质量份以下,进一步优选〇. 12质量份以下。
[0122] 此外,如果铁氧化物的含量在0.01质量份以上,则由于可以使用不可避免地混入 铁氧化物成分的工业原料,工业上的生产变得容易而优选。此外,如果铁氧化物的含量在 〇. 01质量份以上,则由于熔化时辐射的吸收显著增大,熔融玻璃的温度变得容易上升,不会 引起制造上的障碍。更优选0. 015质量份以上,进一步优选0. 02质量份以上。
[0123] 另外,本发明中,作为铁氧化物,可例举氧化铁红(日文:弁柄)、氧化铁粉等。
[0124] 此外,如果考虑到环境负担,本发明的太阳能电池用玻璃基板优选实质上不含 As20 3、Sb203。此外,如果考虑到稳定地进行浮法成形,优选实质上不含ZnO。但是,本发明的 太阳能电池用玻璃基板不局限于采用浮法的成形,也可以通过采用熔融法的成形来制造。
[0125] 〈本发明的太阳能电池用玻璃基板的制造方法〉
[0126] 对本发明的太阳能电池用玻璃基板的制造方法进行说明。
[0127] 制造本发明的太阳能电池用玻璃基板时,与制造以往的太阳能电池用玻璃基板时 同样地实施熔化、澄清工序和成形工序。另外,本发明的太阳能电池用玻璃基板是含有碱金 属氧化物(Na 20、K20)的含碱玻璃基板,因此可有效地使用S03作为澄清剂,作为成形方法适 合采用浮法及熔融法(下拉法)。
[0128] 太阳能电池用的玻璃基板的制造工序中,作为将玻璃成形为板状的方法,随着太 阳能电池的大型化,优选使用能容易且稳定地对大面积的玻璃基板进行成形的浮法。
[0129] 对本发明的太阳能电池用玻璃基板的制造方法的优选形态进行说明。
[0130] 首先,将熔化规定的玻璃原料而得的熔融玻璃成形为板状。例如,按照所得的玻璃 基板为上述组成的条件配制原料,将上述原料连续投入熔化炉中,加热至1550?1700°C, 获得熔融玻璃。接着,采用例如浮法,将该熔融玻璃成形为带状的玻璃板。
[0131] 接着,将带状的玻璃板从浮法成形炉拉出后,通过冷却手段冷却至室温状态,切割 后获得太阳能电池用玻璃基板。
[0132] 〈本发明的太阳能电池用玻璃基板的用途〉
[0133] 本发明的太阳能电池用玻璃基板由于具有规定的平均热膨胀系数、高玻璃强度、 低玻璃密度,以及板玻璃生产时的高熔化性、良好的成形性以及良好的失透防止性,而且玻 璃化温度高,碱扩散性也高,因此在用于CIGS太阳能电池的情况下可有助于发电效率,因 而适合用作CIGS太阳能电池用玻璃基板。
[0134] 将本发明的太阳能电池用玻璃基板用于CIGS太阳能电池的玻璃基板的情况下, 优选将玻璃基板的厚度制为3mm以下,更优选2mm以下,进一步优选1. 5mm以下。
[0135] 此外,对在玻璃基板上形成CIGS层的方法没有特别限制,但从玻璃化温度高的方 面考虑,形成CIGS层时的加热温度可设为500?700°C,优选550?700°C,更优选580? 700°C,进一步优选600?700°C,特别优选620?700°C。
[0136] 在仅将本发明的太阳能电池用玻璃基板用于CIGS太阳能电池的玻璃基板的情况 下,对覆盖玻璃等没有特别限定。作为覆盖玻璃的组成的其他例,可例举钠钙玻璃等。
[0137] 将本发明的太阳能电池用玻璃基板用作为CIGS太阳能电池的覆盖玻璃的情况 下,优选将覆盖玻璃的厚度设为3mm以下,更优选2mm以下,进一步优选1. 5mm以下。
[0138] 此外,在CIGS太阳能电池的制造中,对在具有CIGS层的玻璃基板上组装覆盖玻 璃的方法没有特别限制,在进行加热组装的情况下,其加热温度可设为500?700°C,优选 600 ?700。。。
[0139] 如果将本发明的太阳能电池用玻璃基板同时用于CIGS太阳能电池的玻璃基板和 覆盖玻璃,则由于平均热膨胀系数相同,所以不发生太阳能电池组装时的热变形等,优选。
[0140] 此外,本发明的太阳能电池用玻璃基板由于具有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、良好的成形性以及良好的失透防止 性,因此适合用作CdTe太阳能电池用玻璃基板。
[0141] 由于在CdTe太阳能电池所采用的覆盖(只一A -只卜U-卜,superstrate)型 结构中玻璃基板暴露在外侧,因此具有高玻璃强度的本发明的太阳能电池用玻璃基板还适 合用作CdTe太阳能电池用玻
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