[發明專利]電極形成用玻璃組合物和電極形成材料

無效

• 申請號: 200980122763.0
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN102066275A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 石原健太郎
• 申請（專利權）人: 日本電氣硝子株式會社
• 主分類號: C03C8/04
• 分類號: C03C8/04;C03C8/02;C03C8/18;H01L31/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及電極形成用玻璃組合物和電極形成材料，涉及適合形成硅太陽能電池(包含單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池、無定形硅太陽能電池)的受光面電極、背面電極的電極形成用玻璃組合物和電極形成材料。

背景技術

硅太陽能電池具有半導體基板、受光面電極、背面電極、防反射膜，半導體基板具有p型半導體層和n型半導體層。受光面電極、背面電極通過將電極形成材料(包含金屬粉末、玻璃粉末和載體)燒結而形成。一般地，受光面電極使用Ag粉末，背面電極使用Al粉末。防反射膜使用氮化硅膜、氧化硅膜、氧化鈦膜、氧化鋁膜等，現在主要使用氮化硅膜。

在硅太陽能電池中形成受光面電極的方法，有蒸鍍法、鍍敷法、印刷法等，最近印刷法已成為了主流。印刷法是采用絲網印刷將電極形成材料涂布于防反射膜等后，在650～850℃下進行短時間燒成，形成受光面電極的方法。

在印刷法的情況下，利用燒成時電極形成材料貫通防反射膜的現象，通過該現象將受光面電極和半導體層電連接。該現象一般稱為燒穿(fire-through)。如果利用燒穿，在形成受光面電極時，不需要防反射膜的蝕刻，并且不需要防反射膜的蝕刻與電極圖案的對位，硅太陽能電池的生產效率飛躍般提高。

此外，背面電極通常采用厚膜法形成。厚膜法是為了形成所需的電極圖案，將電極形成材料絲網印刷于硅半導體基板，在最高溫度660～900℃下將其短時間燒成(具體地，從燒成開始到結束為2～3分鐘，在最高溫度下保持5～20秒)，使Al擴散于硅半導體基板，從而在硅半導體基板形成背面電極的方法。

用于形成背面電極的電極形成材料，含有Al粉末、玻璃粉末和載體等。如果將該電極形成材料燒成，Al粉末與硅半導體基板的Si反應，在背面電極和硅半導體基板的界面形成Al-Si合金層，并且在Al-Si合金層和硅半導體基板的界面形成p+電解層(也稱為Back?Surface?Field層、BSF層)。如果形成p+電解層，能夠享受防止電子的復合、改善生成載流子的收集效率的效果、所謂BSF效果。作為結果，如果形成p+電解層，能夠提高硅太陽能電池的光電轉換效率。

專利文獻1：特開2004-87951號公報

專利文獻2：特開2005-56875號公報

專利文獻3：特表2008-527698號公報

專利文獻4：特開2000-90733號公報

專利文獻5：特開2003-165744號公報

受光面電極的電極形成材料貫通防反射膜的程度(以下稱為燒穿性)，因電極形成材料的組成、燒成條件而變動，特別是玻璃粉末的玻璃組成的影響最大。這是因為燒穿主要因玻璃粉末與防反射膜的反應而產生。此外，硅太陽能電池的光電轉換效率與電極形成材料的燒穿性相關，如果燒穿性不足，該特性降低，太陽能電池的基本性能降低。

目前為止，受光面電極的電極形成材料所含的玻璃粉末，主要使用以PbO為主成分的鉛玻璃，但鉛玻璃的耐水性不足，硅太陽能電池的長期可靠性容易受損。

此外，對于受光面電極的電極形成材料所含的玻璃粉末，除了要求(1)燒穿性良好以外，還要求(2)熱穩定性良好，(3)能夠在低溫下燒結等。

此外，背面電極的電極形成材料所含的玻璃粉末，具有促進Al粉末與Si的反應、在Al-Si合金層和硅半導體基板的界面形成p+電解層、賦予BSF效果的作用(參照專利文獻4、5)。

但是，如果使用以往的玻璃粉末，具體使用鉛硼酸系玻璃粉末，Al粉末和Si的反應變得不均勻，Al-Si合金的生成量局部增大，在背面電極的表面容易產生氣泡、Al的凝聚，硅太陽能電池的光電轉換效率降低，并且在硅太陽能電池的制造工序中硅半導體基板容易產生裂紋等，硅太陽能電池的制造效率降低。

發明內容

本發明的目的在于，通過發明出具有鉛玻璃以上的耐水性，并且燒穿性、熱穩定性良好，并且能夠在低溫下燒結的玻璃組合物，從而提高硅太陽能電池的光電轉換效率、長期可靠性。

本發明的另一目的在于，通過發明出難以產生氣泡、Al的凝聚并且適合Al-Si合金層和p+電解層的形成的電極形成用玻璃組合物和電極形成材料，在提高硅太陽能電池的光電轉換效率等特性的同時，使硅太陽能電池的制造成本降低。