太阳能电池受光面电极用糊、其制造方法以及太阳能电池单元的制作方法_2

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度高的电极。糊中所含的含 铅的添加物(例如Pb304),与在玻璃中作为网络形成物而含有的情况同样地,在其与构成基 板的硅(Si)之间产生氧化还原反应。通过氧化还原反应而形成的Si02,被纳入玻璃中而被 侵蚀,因此在烧成贯通时可得到理想的侵蚀性。此时,与玻璃分开地作为含铅的添加物而被 添加的Pb,相比于其包含于玻璃中的情况,带来不均匀的侵蚀作用。因此,在Te和Pb共同 作用的部分,侵蚀面变得平滑,另一方面,在Pb的侵蚀作用强的部分,侵蚀面的凹凸变得剧 烈,因此产生作为整体适度地具有凹凸的侵蚀面,如上所述能够同时得到电特性和接合强 度。而且,使用上述电极用糊形成了受光面电极的太阳能电池,由于再结合被抑制,因此即 使是LDE基板,也能得到高输出。如果包含高熔点金属,则在形成受光面电极时,会在侵蚀 面形成高熔点金属氧化物层,Ag与Si的直接接合减少。其结果,可以认为产生的电子从Ag 与Si的直接接合的部分通过的比例减少,因此确保了接触电阻较低,并且再结合被抑制。 再者,在本申请中,"含铅的添加物"意指单质的铅或铅化合物。
[0033] 再者,在不均匀地形成Te和Pb共同作用的部分的观点上,也可考虑与本发明的构 成相反地使用铅玻璃和Te化合物。但是,如果向包含铅玻璃的导电性糊中添加碲,则由于 铅玻璃与碲玻璃相比熔点高,因此为了使碲纳入铅玻璃中需要提高烧成温度,因此对侵蚀 性的控制变得困难。特别是,如果想要与预先将后述那样的含铅的添加物担载于碲玻璃上 的方式同样地将含有碲的添加物担载于铅玻璃上,则若为低温的假烧就不能够担载Te化 合物,因此存在生成熔点高的Pb-Te氧化物、软化点上升的问题。再者,在本申请中,"担载" 意指不论采用哪种方法使其它的粒子固定在玻璃料粒子表面。
[0034] 上述那样的本发明的太阳能电池受光面电极用糊,适合于通过烧成来形成电极 的用途,由于具有稳定的欧姆电阻性,因此薄膜电阻低的基板自不必说,即使针对80~ 120(Ω/□)左右的高薄膜电阻基板、例如LDE基板,也可得到充分低的接触电阻。因此, 通过控制烧成贯通等的条件使得电极材料不侵入ρη结,能够得到漏电流变低(即并联电阻 Rsh变高)、曲线因子FF不降低、电流值大、且光电转换率高的太阳能电池。
[0035] 另外,根据所述第2发明,在制造太阳能电池受光面电极用糊时,在含铅的添加物 担载工序中,使含铅的添加物的一部分或全部担载于由无铅的碲玻璃构成的玻璃料上,所 述无铅的碲玻璃含有钨、钼和铬之中的至少1种高熔点金属,在混合工序中,通过将导电性 粉末、玻璃料、含铅的添加物(包括已担载于玻璃料上的含铅的添加物)、和载色剂混合,得 到太阳能电池受光面电极用糊。因此,在调制导电性糊组合物时,以通过预先将含铅的添 加物的一部分或全部担载于玻璃料上而使它们结合了的状态混合到载色剂中,因此使用太 阳能电池受光面电极用糊通过烧成贯通来形成电极时,能够通过与玻璃分开地被添加的Pb 来得到不均匀的侵蚀作用,因此产生作为整体适度地具有凹凸的侵蚀面,能同时得到电特 性和接合强度。而且,可进一步显著地得到部分性地Pb与Te共同作用的效果,作为该部分 的平滑性得到提高的结果,电特性进一步提高。因此,能够得到电特性进一步优异且接合强 度充分高的电极。而且,高熔点金属由于包含于无铅的碲玻璃中,在烧成过程中与被纳入的 铅化合物一同存在于无铅的碲玻璃中,因此能进一步显著地得到在侵蚀后的基板界面中抑 制再结合的效果,即使对于LDE基板也能得到进一步高的输出。
[0036] 另外,根据所述第3发明,在制造太阳能电池受光面电极用糊时,在含高熔点金属 的添加物担载工序中,使含有钨、钼和铬之中的至少1种高熔点金属的添加物的一部分或 全部担载于由无铅的碲玻璃构成的玻璃料上,在混合工序中,将导电性粉末、玻璃料、和含 高熔点金属的添加物(包括已担载于玻璃料上的含高熔点金属的添加物)、含铅的添加物、 和载色剂混合,由此得到太阳能电池受光面电极用糊。因此,在使用太阳能电池受光面电极 用糊通过烧成贯通来形成电极时,可通过与玻璃分开地被添加的Pb得到不均匀的侵蚀作 用,因此产生作为整体适度地具有凹凸的侵蚀面,能同时得到电特性和接合强度。而且,在 调制太阳能电池受光面电极用糊时,以通过预先将含高熔点金属的添加物的一部分或全部 担载于玻璃料上而使它们结合了的状态混合于载色剂中,因此担载于玻璃料上的高熔点金 属在烧成过程中容易与铅化合物一同被纳入无铅的碲玻璃中。因此,在烧结后高熔点金属 与铅一同存在于无铅的碲玻璃中,因此可进一步显著地得到在侵蚀后的基板界面中抑制再 结合的效果,即使对于LDE基板也能够得到进一步高的输出。
[0037] 另外,根据所述第4发明,太阳能电池单元的受光面电极是由所述第1发明的太 阳能电池受光面电极用糊形成的,因此该受光面电极包含导体成分;无铅的碲玻璃;铅;以 及,钨、钼和铬之中的至少1种高熔点金属,因此具有通过碲玻璃和铅的协力作用而适度地 具有凹凸的侵蚀面,同时具有电特性和接合强度,而且基于包含高熔点金属,能够得到再结 合速度低、且高输出的太阳能电池单元。
[0038] 在此,在所述第1发明中,优选所述高熔点金属以含高熔点金属的添加物的形式 与所述碲玻璃分开地被添加,所述含高熔点金属的添加物包含钨、钼和铬这些高熔点金属 之中的至少1种。这样一来,与高熔点金属包含于碲玻璃中的情况相比,基板与电极的接合 强度提尚。可以认为,由于尚恪点金属抑制焊料中的Sn与Ag的合金的形成,因此能提尚电 极的接合强度。再者,含高熔点金属的添加物是高熔点金属的单质或化合物,作为化合物, 除了氧化物以外,可举出含氧酸、含氧酸的铵盐或醋酸盐等。
[0039] 另外,优选所述含高熔点金属的添加物的一部分或全部担载于所述玻璃料上。含 高熔点金属的添加物可以与导电性粉末等一同混合于玻璃中,但如果预先担载于玻璃料 上,则可进一步显著地得到在侵蚀后的基板界面中抑制再结合的效果。得到这样的效果的 原因尚未确定,但可以认为是由于担载于玻璃料上的高熔点金属,在烧成贯通时更容易与 铅化合物一同被纳入到无铅的碲玻璃中,在侵蚀面生成适度的氧化物膜。在上述的糊调制 时与碲玻璃分开地添加含高熔点金属的添加物的方式中,认为由于基板侵蚀时产生缺乏高 熔点金属的部分,Ag与Si的直接接合相对地增加,因此再结合速度变高。含高熔点金属的 添加物的担载,可采用例如与所述玻璃料混合并在氧化气氛中在500(°C)以下的温度下实 施的假烧处理、机械化学法等来进行。采用假烧的情况下,优选使得含高熔点金属的添加物 的一部分以氧化物形式残存的条件。
[0040] 再者,"机械化学法"是非加热的粉碎-混合操作,是例如将处理对象的粉体投入到 具备转子的容器内,通过使转子高速旋转而使冲击力、压缩力、剪切力均匀地作用于每个粉 体粒子,利用机械能破坏晶体结构或切断结合状态而使其活化,由此促进固相反应的方法。 根据机械化学法,不对处理对象物施加热,因此也具有能抑制不必要的化学反应的优点。在 "化学机械法"中所使用的处理装置,具备例如轴心大致水平方向地延伸的圆筒状的混合容 器、和如上所述冲击力等均匀地作用于每个粒子的特殊形状的转子,该转子优选能够进行 例如圆周速度为50 (m/s)以上的高速旋转。
[0041 ] 另外,优选所述含铅的添加物的一部分或全部被担载于所述玻璃料上。另外,所述 第3发明,优选包括含铅的添加物担载工序,该工序使所述含铅的添加物的一部分或全部 担载于所述玻璃料上。含铅的添加物,可以与导电性粉末等一同混合于玻璃中,但如果预先 担载于玻璃料上,则能进一步显著地得到部分性地Pb与Te共同作用的效果,电特性进一步 特高。再者,也可以将含铅的添加物的全部担载于玻璃料上,但如果担载其一部分,使含铅 的添加物以氧化物形式残存,形成为在电极糊中存在含铅的添加物的状态,则在烧成贯通 时,能进一步显著地呈现由包含含铅的添加物带来的侵蚀性的不均,能够形成电特性和接 合强度的兼顾更理想的电极。
[0042] 另外,优选所述含铅的添加物通过与所述玻璃料混合并在氧化气氛中在500(°C) 以下的温度下实施假烧处理而被担载于该玻璃料上。另外,在所述第2发明和第3发明中, 所述含铅的添加物担载工序,是将所述玻璃料与所述含铅的添加物的粉末混合,在氧化气 氛中在500(°C)以下的温度下实施假烧处理的工序。这样一来,可容易地得到含铅的添 加物的一部分被担载于玻璃料上的状态。再者,在上述假烧温度下,含铅的添加物的一部 分被担载于玻璃料上,剩余部分未被担载于玻璃料上而原样地残存,但如果假烧温度超过 500(°C)则产生玻璃与含铅的添加物的化学反应,生成Pb-Te氧化物,因此软化点容易上 升。因此,优选假烧温度控制在500CC)以下。
[0043] 另外,所述含铅的添加物,也可以与所述玻璃料混合,并采用机械化学法使其粒子 担载于该玻璃料的粒子表面。
[0044] 另外,优选:所述含铅的添加物,以按氧化物换算(S卩:换算成氧化物)的PbO/玻 璃料重量比为0. 5~1.0的范围内的比例被含有。即使PbO/玻璃低于0. 5或超过1.0,也能 够看到改善效果,但如果PbO变少,则相对于未添加PbO的电极糊组成,侵蚀性的变化变小, 另外,如果PbO变多,则与在上述范围内的情况相比,侵蚀性显著变强,改善效果都变小,因 此更加优选为上述范围。如果设为上述范围内,则可得到以FF值计为77以上的充分高的 输出。
[0045]另外,优选:所述高熔点金属,按各自换算成氧化物后的值计,以相对于玻璃料的 除了W03、Mo0、Cr203以外的成分的合计质量G,(W0 3/G) +2 (M〇03/G) +4Cr203/G为 0· 04 ~0· 40 的范围内的比例被含有至少1种。如果高熔点金属以上述下限值以上的比例被含有,则可 进一步显著地得到添加效果。另外,如果为上述上限值以下,则被纳入到玻璃中时的软化点 被控制为充分低的值。高熔点金属的每一种,分别以换算成氧化物后的值计,相对于玻璃料 的除了W03、M〇0、Cr203以外的成分的合计质量G,优选A=W03/G为0. 04~0. 35的范围内、 B=M〇03/G为0. 02~0. 20的范围内、C=Cr203/G为0. 01~0. 09的范围内,但在包含多 种高熔点金属的情况下,如果以上述计算值(A+2B+4C)为0. 04~0. 40的范围内的比例被 含有,则即使分别低于各自的下限值也无妨。
[0046] 再者,在本发明中,不特别限定无铅的碲玻璃的组成,在使用各种组成的玻璃的情 况下,能够享有由将含铅的添加物与玻璃分开地添加到电极糊中、并且在电极糊中包含高 熔点金属带来的改善效果。但是,以下举出特别优选的玻璃组成的一例。
[0047] 例如,优选所述无铅的碲玻璃包含按氧化物换算为54~80(mol% )的Te02、和 0. 4~18(mol% )的Li20。如果在这些范围内,则能够容易地得到电特性进一步优异、例如 FF值为75(%)以上的太阳能电池。
[0048] 另外,优选无铅的蹄玻璃包含按氧化物换算为25(mol% )以下的Bi203、5(mol% ) 以下的CuO、和20(mol% )以下的Si02。如果在这些范围内,则能够容易地得到电特性进一 步优异、例如FF值为75(% )以上的太阳能电池。
[0049] 另外,进一步优选无铅的蹄玻璃包含按氧化物换算为6(mol% )以下的ZnO、 6(mol%)以下的Mg0、5(mol%)以下的Fe203、5(mol%)以下的Ni0、18(mol%)以下的 冊3、16〇11〇1%)以下的1〇03、8(111〇1%)以下的0 203。如果在这些范围内,则能够容易地得 至IJ电特性进一步优异、例如FF值为75(% )以上的太阳能电池。
[0050] 另外,无铅的碲玻璃可适当含有上述的成分以外的成分。例如可举出例按氧化物 换算为18(111〇1%)以下的13203、5(1]1〇1%)以下的厶1 203、12(1]1〇1%)以下的1';[02、19(1]1〇1%) 以下的? 2〇5、26〇11〇1%)以下的¥205、15(111〇1%)以下的83〇等。
[0051] 另外,所述含铅的添加物不被特别限定,可使用各种的含铅的添加物
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