专利名称：：糊浆组成物、电极和具有该电极的太阳电池元件的制作方法
技术领域：
：本发明一般涉及糊浆组成物、电极和具有该电极的太阳电池元件，特别涉及在构成结晶类硅太阳电池的硅半导体基板上形成电极时使用的糊浆组成物、电极和具有该电极的太阳电池元件。
背景技术：
：作为在硅半导体基板上形成了电极的电子部品，已知有太阳电池。图1是示意性地表示太阳电池元件的一般性剖面结构的图。如图l所示，太阳电池元件使用厚度为200300um的p型硅半导体基板1而构成。在硅半导体基板1的受光面侧，形成了厚度为0.30.6iim的n型杂质层2、其上的防反射膜3和栅电极4。另外，在p型硅半导体基板1的背面侧，形成了背面电极层5。背面电极层5是将由铝粉末、玻璃熔料和有机质媒介物构成的糊浆组成物经丝网印刷等进行涂敷、干燥后，在66(TC(铝的熔点)以上的温度下进行烧成而形成的。在该烧成时，铝扩散到p型硅半导体基板1的内部，从而在背面电极层5和p型硅半导体基板1之间形成Al-Si合金层6，同时形成p+层7，作为因铝原子的扩散而导致的杂质层。因该？+层7的存在，可防止电子的再结合，从而得到提高生成载流子的收集效率的BSF(BackSurfaceField)效果。电极8由背面电极层5和Al-Si合金层6构成。另外，将背面电极层5和Al-Si合金层6用酸等去除，留下p+层7以确保BSF效果，并重新用银糊浆等形成了电极层的太阳电池也得到了实用化。然而，最近为了降低太阳电池的成本，在研讨将硅半导体基板减薄。但是，如果硅半导体基板变薄，因硅和铝的热膨胀系数的差异，在糊浆烧成后，硅半导体基板就会变形，产生翘曲，使得形成了背面电极层的背面侧成为凹状。因此，存在以下的问题在太阳电池的制造工序中产生裂纹等，结果，太阳电池的制造合格率降低。为了解决该问题，有减少糊浆组成物的涂敷量，将背面电极层减薄的方法。但是，如果减少糊浆组成物的涂敷量，从硅半导体基板的表面扩散到内部的铝的量就会变得不充分。结果，因为不能实现预期的BSF效果，所以存在太阳电池的特性低下的问题。在此，在例如特开2000-90734号公报(专利文献l)中公开了在确保预期的太阳电池的特性的同时，可减少硅半导体基板的翘曲的导电性糊浆的组成。该导电性糊浆除了铝粉末、玻璃熔料和有机质媒介物以外，还含有含铝有机化合物。但是，在上述现有技术中，为了减少硅半导体基板产生的翘曲量，需要将背面电极层减薄。如果背面电极层变薄，则BSF效果有可能下降。另外，在特开2004-134775号公报(专利文献2)中，公开了在现有糊浆组成中添加有机化合物粒子和碳粒子之中至少一种，来抑制烧成时的铝电极的收縮，从而减少硅半导体基板的翘曲的方法。根据该方法，添加的有机化合物粒子或碳粒子在糊浆中以固体粒子状态存在，在烧成时燃烧而消失，从而在电极内形成多个微细的空孔，从而抑制基板的翘曲。但是，这些空孔的形成，会降低铝电极的机械强度和密着性。现在的状况是，为了得到预期的BSF效果，在不降低电极的机械强度和密着性的前提下来降低硅半导体基板的翘曲量的方法和糊浆的组成还没有被开发出来。专利文献l..特开2000—90734号公报专利文献2:特开2004-134775号公报
发明内容发明要解决的课题对此，本发明的目的在于解决上述课题，并提供一种糊浆组成物、使用该组成物而形成的电极、和具有使用该组成物而形成的电极的太阳电池元件，该糊浆组成物即使在减薄了硅半导体基板的情况下，也能够不降低电极的机械强度和密着性，充分实现预期的BSF效果，并且能够抑制烧成后的硅半导体基板的变形(翘曲)。用于解决课题的方案本发明者们为了解决现有技术的问题点，经过反复专心研究的结果，发现通过使用具有特殊组成的糊浆组成物，能够实现上述的目的。根据该发现，基于本发明的糊浆组成物具有如下的特征。基于本发明的糊浆组成物是一种用于在硅半导体基板上形成电极的糊浆组成物，含有铝粉末、有机质媒介物、和在该有机质媒介物中呈不溶性或难溶性的晶须，该晶须预先与铝粉末和有机质媒介物进行了混合。优选的是，本发明的糊浆组成物还含有玻璃熔料。另外优选的是，本发明的糊浆组成物含有晶须0.2质量％以上、15.0质量％以下。更为优选的是，本发明的糊浆组成物含有铝粉末60质量％以上、80质量％以下；含有有机质媒介物20质量％以上、40质量％以下；含有晶须0.2质量％以上、15.0质量％以下。在含有玻璃熔料时，优选的是，本发明的糊浆组成物含有铝粉末60质量％以上、80质量％以下；含有有机质媒介物20质量％以上、40质量％以下；含有晶须0.2质量％以上、15.0质量％以下；含有玻璃熔料7.0质量％以下。在本发明的糊浆组成物中，晶须优选的是由选自由金属、无机物和有机物构成的组中的至少一种构成。而且，在本发明的糊桨组成物中，晶须优选的是直径为15um以下，长宽比为2以上。基于本发明的电极是将具有上述任何一个特征的糊浆组成物涂敷在硅半导体基板上后进行烧成而形成的。基于本发明的太阳电池元件，具有将具有上述任何一个特征的糊浆组成物涂敷在硅半导体基板上后进行烧成而形成的电极。发明的效果如上所述，根据本发明，将涂敷了含有晶须的糊桨组成物的硅半导体基板进行烧成，从而，即使在减薄了硅半导体基板的情况下，不减少涂敷量也能够保持提高生成载流子的收集效率的预期的BSF效果、以及铝电极的机械强度和密着性，并且降低烧成后的硅半导体基板的变形。图1是示意性地表示作为一种实施方式而适用了本发明的太阳电池元件的一般性剖面结构的图。图2是示意性地表示在实施例和比较例中测量形成了铝电极层的烧成后的p型硅半导体基板的翘曲量的方法的图。符号说明1…p型硅半导体基板2…n型杂质层3…防反射膜4…栅电极5…背面电极层6…Al-Si合金层7…p+层8…电极具体实施方式本发明的糊浆组成物的特征在于，除了含有铝粉末、有机质媒介物以外，还含有晶须。使该晶须含在糊浆组成物中，从而能够抑制涂敷了糊浆并烧成后的硅半导体基板的变形。以往为了抑制烧成后的硅半导体基板的变形，除了在糊浆中添加预定的粉末粒子，或者减薄糊浆的涂敷膜厚以外，没有实质上有效的手段。添加粉末粒子虽然对抑制基板变形有一定的效果，但是会产生电极的机械强度和密着性下降的问题。另一方面，如果减薄了糊浆的涂敷膜厚，虽然基板的变形量减少，但是铝从硅半导体基板的表面向内部的扩散量会变得不充分，不能得到预期的BSF效果，所以太阳电池的特性降低。但是，在本发明中，因为即使不减薄糊浆的涂敷膜厚，也能够抑制烧成后的硅半导体基板的变形，所以能够得到预期的BSF效果。虽然上述晶须与铝粉末和有机质媒介物预先混合后含在糊浆中就能够抑制烧成后的硅半导体基板的变形的理由不明确，不过，可以认为是因为在糊浆烧成时形成的铝烧结层在烧成后冷却时收縮的量因晶须的存在而得到了抑制。另外，因晶须分散在铝粉末中，从而能够防止铝电极的机械强度和密着性的下降。作为本发明的糊浆组成物中含有的晶须，只要不溶于有机质媒介物，并在烧成中不会热分解，可以使用由选自由金属、无机物和有机物组成的组中的至少一种构成的物体，但是不限于这些化合物。本发明的糊浆组成物中含有的晶须的含量优选的是在0.2质量％以上、15.0质量％以下。当晶须的含量不到0.2质量％时，不能得到足以抑制烧成后的硅半导体基板的变形的充分的添加效果。另一方面，如果晶须的含量超过15.0质量％，则有可能糊浆的烧结性受到阻碍，而产生背面电极层的电阻增大的弊害。如果背面电极层的电阻增大，电极间的欧姆电阻增加，就不能有效地取出在太阳光的照射下产生的能量，而导致能量转换效率的下降。本发明的糊浆组成物中含有的晶须的直径优选的是15um以下。因为如果晶须的直径超过15um，在糊浆烧成时形成的铝烧结层中分散的晶须的数量就会减少，所以就不能够得到足以抑制烧成后的硅半导体基板的变形的充分的添加效果。另外，本发明的糊浆组成物中含有的铝粉末的含量优选的是在60质量％以上、80质量％以下。当铝粉末的含量不到60质量％时，烧成后的背面电极层的表面电阻增高，有可能导致太阳电池的能量转换效率下降。如果铝粉末的含量超过80质量％，则丝网印刷等中的糊桨的涂敷性就会降低。作为本发明的糊浆组成物中含有的有机质媒介物，可使用将乙基纤维素、丙烯酸树脂、和醇酸树脂等溶解于乙二醇醚类、松油醇类等溶剂中所得的东西。有机质媒介物的含量优选的是20质量％以上、40质量％以下。如果有机质媒介物的含量不到20质量％,或者超过40质量％，则糊浆的印刷性就会下降。而且，本发明的糊桨组成物也可以含有玻璃熔料。玻璃熔料的含量优选的是7.0质量。/。以下。玻璃熔料虽然与硅半导体基板的变形、BSF效果和能量转换效率没有直接关系，是为了提高烧成后的背面电极与硅半导体基板的密着性而添加的东西。玻璃熔料的含量如果超过7.0质量％，则有可能产生玻璃的偏析。作为本发明的糊浆组成物中含有的玻璃熔料，除了Si02-Bi203-PbO类之外，可以列举B2CVSi02-Bi203类、B203-Si02-ZnO类、B2OrSi02-PbO类等。实施例下面说明本发明的一个实施例。首先，配制了在6080质量％的范围内含有铝粉末、在07.0质量％的范围内含有玻璃熔料、在2040质量％的范围内含有有机质媒介物，同时按表2所示的比例含有具有表1所示的特性的晶须或粉末的各种糊浆组成物。具体地讲，在将乙基纤维素溶解于乙二醇醚类有机溶剂所得的有机质媒介物中，加入铝粉末和B203-SiOrPbO类的玻璃熔料，并按表2所示的添加量加入表1所示的各种晶须，通过用众所周知的混合机进行混合，配制了糊浆组成物(实施例15)。另外，通过用和上述同样的方法，按表2所示的添加量加入表1所示的各种粉末进行混合，配制了糊浆组成物(比较例23)。而且，配制了既没有添加表1所示的晶须也没有添加表1所示的粉末的糊浆组成物(比较例l)。表2的"添加物种类"一栏中()内的标号W表示晶须，P表示粉末。在此，铝粉末从确保与硅半导体基板的反应性能、涂敷性以及涂敷膜的均匀性来看，使用了由具有平均粒径为220i:m的球形或接近球形形状的粒子构成的粉末。将上述各种糊桨组成物用250目的丝网印刷板涂敷、印刷在厚度为200ym、大小为155mmX155mm的p型硅半导体基板上，并使之干燥。涂敷量设定为使烧成后的电极厚度为2530iim。使印刷了糊浆的p型硅半导体基板干燥后，在红外线烧成炉中，以在空气气氛下以40(TC/分的加热速度加热，并在72(TC的温度下保持30秒钟的条件进行了烧成。烧成后进行冷却，从而得到了如图l所示在p型硅半导体基板1上形成了背面电极层5的结构。用4探针式表面电阻测量器测量了影响电极间欧姆电阻的背面电极层的表面电阻。然后，将形成了背面电极层的p型硅半导体基板浸渍在盐酸水溶液中，从而溶解去除背面电极层5和Al-Si合金层6，并用上述的表面电阻测量器测量了形成了p+层7的p型硅半导体基板的表面电阻。在p+层7的表面电阻和BSF效果之间具有相关关系，其表面电阻越小，BSF效果越高。在此，作为目标的表面电阻的值对于背面电极层为24.0mQ/口以下，对于p+层为22.0Q/口以下。在烧成、冷却后，如图2所示，使背面电极层朝上，按住基板的四角的一端，测量位于其对角的一端的浮起量(包含基板的厚度)x，来对烧成后的硅半导体基板的变形量进行了评价。另外，x的目标值为2.0mm以下。硅半导体基板上形成的铝电极的机械强度和密着性，通过在铝电极上粘透明胶带后撕下，看有没有铝电极的剥离来进行了评价。如上所述测量到的背面电极层的表面电阻、p+层的表面电阻、烧成后的硅(Si)基板的变形量、和背面(铝)电极的剥离性如表2所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>〇不剥离X:剥离从表2所示的结果可知，在现有糊浆组成物(比较例1)中烧成后的硅基板的变形量超过了2.0mm，相比之下，如果使用在铝粉末和有机质媒介物中添加了0.2质量％以上的晶须的本发明的糊浆组成物(实施例15)，就能够使烧成后的硅基板的变形量降低到2.0mm以下。另外，在添加了粉末粒子所得的糊浆组成物(比较例23)中，可以看到在抑制硅基板的变形量上有一定程度的效果，但是铝电极的机械强度和密着性下降了。在添加了晶须的本发明的糊浆组成物(实施例15)中，没有发现铝电极的机械强度和密着性的下降。应该认为，以上公开的实施方式和实施例在所有的方面都是例示，并非限制性的内容。本发明的范围不是以上实施方式和实施例，而是由权利要求来表示，应该包含与权利要求等同的含义和范围内的所有修改、变形。工业实用性将涂敷了本发明的含有晶须的糊浆组成物的硅半导体基板进行烧成，从而，即使在减薄了硅半导体基板的情况下，不减少涂敷量也能够降低烧成后的硅半导体基板的变形，使用该组成物而形成的铝电极能够保持机械强度和密着性，同时在使用该组成物形成了电极的太阳电池元件中，能够保持提高生成载流子的收集效率的预期的BSF效果。权利要求1.一种用于在硅半导体基板(1)上形成电极(8)的糊浆组成物，其中，含有铝粉末、有机质媒介物、和在该有机质媒介物中呈不溶性或难溶性的晶须，该晶须预先与所述铝粉末和所述有机质媒介物进行了混合。1.一种用于在硅半导体基板(1)上形成电极(8)的糊浆组成物，其中，含有铝粉末、有机质媒介物、和在该有机质媒介物中呈不溶性或难溶性的晶须，该晶须预先与所述铝粉末和所述有机质媒介物进行了混合。2.根据权利要求l所述的糊浆组成物，其中，还含有玻璃熔料。3.根据权利要求1所述的糊桨组成物，其中，含有所述晶须0.2质量％以上、15.0质量％以下。4.根据权利要求l所述的糊浆组成物，其中，含有所述铝粉末60质量°/。以上、80质量％以下；含有所述有机质媒介物20质量％以上、40质量％以下；含有所述晶须0.2质量％以上、15.0质量％以下。5.根据权利要求2所述的糊浆组成物，其中，含有所述铝粉末60质量％以上、80质量°/。以下；含有所述有机质媒介物20质量°/。以上、40质量％以下；含有所述晶须0.2质量％以上、15.0质量％以下；含有所述玻璃熔料7.0质量％以下。6.根据权利要求l所述的糊桨组成物，其中，所述晶须由选自由金属、无机物和有机物构成的组中的至少一种构成。7.根据权利要求l所述的糊浆组成物，其中，所述晶须的直径为15um以下，长宽比为2以上。8.—种将糊桨组成物涂敷在硅半导体基板(1)上后迸行烧成而形成的电极(8)，其中，该糊浆组成物含有铝粉末、有机质媒介物、和在该有机质媒介物中呈不溶性或难溶性的晶须，该晶须预先与所述2铝粉末和所述有机质媒介物进行了混合。9.一种太阳电池元件，其中，具有将糊桨组成物涂敷在硅半导体基板(1)上后进行烧成而形成的电极(8)，该糊浆组成物含有铝粉末、有机质媒介物、和在该有机质媒介物中呈不溶性或难溶性的晶须，该晶须预先与所述铝粉末和所述有机质媒介物进行了混合。全文摘要本发明提供一种糊浆组成物、使用该组成物而形成的电极(8)、和具有该电极(8)的太阳电池元件，该糊浆组成物即使在减薄了硅半导体基板(1)的情况下，也能够不降低电极(8)的机械强度和密着性，充分实现预期的BSF效果，并且能够抑制烧成后的硅半导体基板(1)的变形(翘曲)。糊浆组成物用于在硅半导体基板(1)上形成电极，含有铝粉末、有机质媒介物、和在有机质媒介物中呈不溶性或难溶性的晶须，晶须预先与铝粉末和有机质媒介物进行了混合。太阳电池元件具有电极(8)，该电极(8)是在硅半导体基板(1)上涂敷了具有上述特征的糊浆组成物后进行烧成而形成的。文档编号H01B1/22GK101151681SQ200680010429公开日2008年3月26日申请日期2006年3月7日优先权日2005年3月29日发明者中原润,和辻隆,横江一彦,菊地健,赖高潮申请人:东洋铝株式会社