電極用糊劑組合物、太陽(yáng)能電池元件以及太陽(yáng)能電池的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】電極用糊劑組合物、太陽(yáng)能電池元件從及太陽(yáng)能電池
[0001] 本申請(qǐng)是【申請(qǐng)?zhí)枴?01180070033. 8,PCT【申請(qǐng)?zhí)枴縋CT/JP2011/060471，申請(qǐng)日： 2011. 04. 28,發(fā)明名稱(chēng)："電極用糊劑組合物、太陽(yáng)能電池元件W及太陽(yáng)能電池"的申請(qǐng)的分 案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及電極用糊劑組合物、太陽(yáng)能電池元件W及太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0003] 通常，在娃系太陽(yáng)能電池的受光面及背面形成有電極。為了將通過(guò)光的入射而在 太陽(yáng)能電池內(nèi)轉(zhuǎn)換而成的電能高效地輸出至外部，需要使上述電極的體積電阻率充分低、 W及與Si基板形成良好的歐姆接觸。尤其對(duì)受光面的電極而言，為了將太陽(yáng)光的入射量損 失抑制至最低限度，而存在減小布線寬度、且提高電極的縱橫比的傾向。
[0004] 用于太陽(yáng)能電池的受光面的電極通常W如下方式形成。目P，在P型娃基板的受光 面?zhèn)刃纬杉y理（凹凸），接著使憐等在高溫下熱擴(kuò)散而形成n型娃層，再通過(guò)絲網(wǎng)印刷等在 該n型娃層上涂布導(dǎo)電性組合物，然后在大氣中W800°C~900°C對(duì)其進(jìn)行燒成，由此形成 受光面電極。形成該受光面電極的導(dǎo)電性組合物中包含導(dǎo)電性金屬粉末、玻璃粒子及各種 添加劑等。 陽(yáng)0化]作為上述導(dǎo)電性金屬粉末，通常使用銀粉末。作為其原因，可列舉：銀粒子的體積 電阻率低至1. 6X106Q?cm;在上述燒成條件下銀粒子自還原并發(fā)生燒結(jié)；可與娃基板形 成良好的歐姆接觸；W及焊料材料對(duì)于包含銀粒子的電極的潤(rùn)濕性優(yōu)異，在利用玻璃基板 等密封太陽(yáng)能電池元件的所謂模塊化中，可適宜地粘接將太陽(yáng)能電池元件間電連接的極耳 線（tabline)。
[0006] 如上述所示，含有銀粒子的導(dǎo)電性組合物作為太陽(yáng)能電池的電極表現(xiàn)出優(yōu)異的特 性。另一方面，由于銀為貴金屬且原料金屬本身的價(jià)格高，因此期望提出一種代替含有銀的 導(dǎo)電性組合物的糊劑材料，另外，就資源的問(wèn)題而言，也期望提出一種代替含有銀的導(dǎo)電性 組合物的糊劑材料。作為有希望代替銀的材料，可列舉應(yīng)用于半導(dǎo)體布線材料的銅。銅不 僅資源豐富，而且原料金屬成本低廉至銀的約百分之一。但是，銅是在大氣中在200°CW上 的高溫下容易被氧化的材料，難W通過(guò)上述工序來(lái)形成電極。
[0007] 為了解決銅存在的上述課題，例如在日本特開(kāi)2005-314755號(hào)公報(bào)及日本特開(kāi) 2004-217952號(hào)公報(bào)等中報(bào)道了利用各種方法對(duì)銅賦予耐氧化性、并且即使進(jìn)行高溫?zé)?也不會(huì)被氧化的銅粒子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引發(fā)明所要解決的課題
[0009] 但是，即使是上述銅粒子，其具有的耐氧化性至多達(dá)到300°C為止，在800°C~ 900°C的高溫下大多會(huì)被氧化，因此作為太陽(yáng)能電池用電極尚未達(dá)到實(shí)用水平。此外，還存 在如下等課題：為了賦予耐氧化性而應(yīng)用的添加劑等阻礙燒成中的銅粒子的燒結(jié)，結(jié)果無(wú) 法獲得如銀那樣的低電阻的電極。
[0010] 另外，作為抑制銅的氧化的其它方法，可列舉在氮?dú)獾拳h(huán)境下對(duì)將銅用于導(dǎo)電性 金屬粉末的導(dǎo)電性組合物進(jìn)行燒成運(yùn)一特殊的工序。
[0011] 但是，在使用上述方法時(shí)，為了完全地抑制銅粒子的氧化而需要利用上述環(huán)境氣 體進(jìn)行完全密封的環(huán)境，在工序成本方面不適合太陽(yáng)能電池元件的批量生產(chǎn)。
[0012] 作為用來(lái)將銅應(yīng)用于太陽(yáng)能電池電極的另一個(gè)課題，可列舉與娃基板的歐姆接觸 性。目P，即使在高溫?zé)芍心軌虿皇拱~的電極氧化而形成該電極，有時(shí)也會(huì)因銅與娃基 板直接接觸而產(chǎn)生銅與娃的相互擴(kuò)散、并在電極與娃基板的界面形成包含銅和娃的反應(yīng)物 相（CusSD。
[0013] 該化sSi的形成會(huì)自娃基板的界面開(kāi)始延及至數(shù)ym為止，有時(shí)會(huì)在Si基板側(cè)產(chǎn) 生龜裂。另外，還存在如下的情況：貫穿事先形成于娃基板上的n型娃層，使太陽(yáng)能電池所 具有的半導(dǎo)體性能（pn結(jié)特性）劣化。另外，還存在如下的可能性：所形成的化sSi抬高包 含銅的電極等，而阻礙該電極與娃基板的密接性，導(dǎo)致電極的機(jī)械強(qiáng)度降低。
[0014] 本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的發(fā)明，其目的在于提供電極用糊劑組合物、W及 具有使用該電極用糊劑組合物而形成的電極的太陽(yáng)能電池元件及太陽(yáng)能電池，上述電極用 糊劑組合物是如下的組合物：燒成時(shí)的銅的氧化得到抑制，可形成電阻率低的電極，進(jìn)而銅 與娃基板的反應(yīng)物相的形成得到抑制，可形成具有良好的歐姆接觸的含有銅的電極。
[0015] 用于解決上述課題的手段
[0016] 本發(fā)明人等為了解決上述課題而進(jìn)行了努力研究，結(jié)果完成了本發(fā)明。目P，本發(fā)明 包括W下方案。
[0017] 本發(fā)明的第一方案是一種電極用糊劑組合物，其包含：含有憐的銅合金粒子、含有 錫的粒子、玻璃粒子、溶劑W及樹(shù)脂。
[0018] 上述電極用糊劑組合物優(yōu)選使上述含有憐的銅合金粒子中的憐含有率為6質(zhì) 量％^上且8質(zhì)量下。
[0019] 另外，上述含有錫的粒子優(yōu)選為選自錫粒子及錫含有率為1質(zhì)量％W上的錫合金 粒子中的至少1種。
[0020] 另外，優(yōu)選使上述玻璃粒子的玻璃軟化點(diǎn)為650°CW下、結(jié)晶化起始溫度超過(guò) 650 °C。
[0021] 上述電極用糊劑組合物優(yōu)選使將上述含有憐的銅合金粒子及上述含有錫的粒子 的總含有率設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)的上述含有錫的粒子的含有率為5質(zhì)量％W上且70質(zhì)量％ W下。
[0022] 上述電極用糊劑組合物優(yōu)選還包含銀粒子，更優(yōu)選使將上述含有憐的銅合金粒 子、上述含有錫的粒子及銀粒子的總含有率設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)的上述銀粒子的含有率為 0. 1質(zhì)量％W上且10質(zhì)量％W下。
[0023] 上述電極用糊劑組合物優(yōu)選使上述含有憐的銅合金粒子、上述含有錫的粒子及上 述銀粒子的總含有率為70質(zhì)量％W上且94質(zhì)量％W下；上述玻璃粒子的含有率為0. 1質(zhì) 量％W上且10質(zhì)量％W下；上述溶劑及上述樹(shù)脂的總含有率為3質(zhì)量％W上且29. 9質(zhì) 量％^下。
[0024]本發(fā)明的第二方案是一種太陽(yáng)能電池元件，其具有電極，該電極通過(guò)將賦予在娃 基板上的上述電極用糊劑組合物燒成來(lái)形成。 陽(yáng)0巧]上述電極優(yōu)選包含化-Sn合金相及Sn-P-O玻璃相，更優(yōu)選使上述Sn-P-O玻璃相 配置于上述化-Sn合金相與娃基板之間。
[0026] 本發(fā)明的第S方案是一種太陽(yáng)能電池，其具有上述太陽(yáng)能電池元件及配置于上述 太陽(yáng)能電池元件的電極上的極耳線。
[0027] 發(fā)明效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，可提供電極用糊劑組合物、W及具有使用該電極用糊劑組合物而形 成的電極的太陽(yáng)能電池元件及太陽(yáng)能電池，上述電極用糊劑組合物是如下組合物：燒成時(shí) 的銅的氧化得到抑制，可形成電阻率低的電極，進(jìn)而銅與娃基板的反應(yīng)物相的形成得到抑 審IJ，可形成具有良好的歐姆接觸的含有銅的電極。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是表示本發(fā)明的娃系太陽(yáng)能電池元件的一例的示意剖面圖。
[0030] 圖2是表示本發(fā)明的娃系太陽(yáng)能電池元件的受光面的一例的示意平面圖。
[0031] 圖3是表示本發(fā)明的娃系太陽(yáng)能電池元件的背面的一例的示意平面圖。
[0032] 圖4是表示本發(fā)明的背面接觸型太陽(yáng)能電池元件的背面?zhèn)入姌O結(jié)構(gòu)的一例的示 意平面圖。
[003引圖5是表示本發(fā)明的背面接觸型太陽(yáng)能電池元件的圖4中的AA剖面構(gòu)成的一例 的示意立體圖。
[0034]圖6是表示本發(fā)明的背面接觸型太陽(yáng)能電池元件的圖4中的AA剖面構(gòu)成的一例 的示意立體圖。
[003引圖7是表示本發(fā)明的背面接觸型太陽(yáng)能電池元件的圖4中的AA剖面構(gòu)成的一例 的示意立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 在本說(shuō)明書(shū)中，"工序"運(yùn)一用語(yǔ)不僅是指獨(dú)立的工序，即使在無(wú)法與其它工序明 確地加W區(qū)分的情況下，只要實(shí)現(xiàn)該工序的預(yù)期的作用，則也包含于本用語(yǔ)中。另外，在本 說(shuō)明書(shū)中，使用"~"所示的數(shù)值范圍表示分別包括"~"前后所記載的數(shù)值作為最小值及 最大值的范圍。進(jìn)而，在本說(shuō)明書(shū)中，當(dāng)提及組合物中的各成分的量時(shí)，在組合物中存在多 種屬于各成分的物質(zhì)的情況下，只要事先無(wú)特別說(shuō)明，則表示組合物中存在的該多種物質(zhì) 的總量。
[0037]〈電極用糊劑組合物〉
[0038] 本發(fā)明的電極用糊劑組合物包含至少1種含有憐的銅合金粒子、至少1種含有錫 的粒子、至少1種玻璃粒子、至少1種溶劑、W及至少1種樹(shù)脂。通過(guò)該構(gòu)成，使在大氣中燒 成時(shí)的銅的氧化得到抑制，可形成電阻率低的電極。進(jìn)而，銅與娃基板的反應(yīng)物相的形成得 到抑制，所形成的電極與娃基板可形成良好的歐姆接觸。
[0039](含有憐的銅合金粒子）
[0040] 電極糊劑組合物包含至少1種含有憐的銅合金粒子。作為含有憐的銅合金，已知 有被稱(chēng)為憐銅針料（憐濃度：7質(zhì)量％左右W下）的針焊材料。憐銅針料也可用作銅與銅的 接合劑，通過(guò)將含有憐的銅合金粒子用于本發(fā)明的電極用糊劑組合物中，從而可利用憐對(duì) 于銅氧化物的還原性而形成耐氧化性優(yōu)異、體積電阻率低的電極。進(jìn)而，可獲得W下效果： 能夠?qū)崿F(xiàn)電極的低溫?zé)?、能夠削減工藝成本等。
[0041] 作為本發(fā)明中的含有憐的銅合金中所含有的憐的含有率，從耐氧化性和低電阻率 的觀點(diǎn)出發(fā)，憐含有率優(yōu)選為6質(zhì)量％W上且8質(zhì)量％ ^下，更優(yōu)選6. 3質(zhì)量％W上且7. 8 質(zhì)量％ ^下，進(jìn)一步優(yōu)選6. 5質(zhì)量％W上且7. 5質(zhì)量％ ^下。通過(guò)使含有憐的銅合金中所 含有的憐的含有率為8質(zhì)量％ ^下，從而可實(shí)現(xiàn)更低的電阻率，并且使含有憐的銅合金粒 子的生產(chǎn)率優(yōu)異。另外，通過(guò)使憐含有率為6質(zhì)量％ ^上，從而可實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的耐氧化性。
[0042] 上述含有憐的銅合金粒子雖然是包含銅和憐的合金，但也可進(jìn)一步包含其它原 子。作為其它原子，例如可列舉：Ag、Mn、Sb、Si、K、rfe、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、ZnJb、Cd、Tl、 V、Sn、A1、Zr、W、Mo、Ti、Co、Ni、及Au等。
[0043] 另外，關(guān)于上述含有憐的銅合金粒子中所含有的其它原子的含有率，例如在上述 含有憐的銅合金粒子中可W設(shè)為3質(zhì)量％ ^下，從耐氧化性和低電阻率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選 為1質(zhì)量下。
[0044] 另外，在本發(fā)明中，上述含有憐的銅合金粒子可單獨(dú)使用1種或者組合使用兩種 W上。
[0045] 上述含有憐的銅合金粒子的粒徑并無(wú)特別限制，作為累計(jì)的重量為50%時(shí)的粒徑 (W下，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為"D50% ")，優(yōu)選為0. 4Jim~10Jim，更優(yōu)選1Jim~7Jim。通過(guò)使該粒 徑為0. 4ymW上，從而使耐氧化性更有效地提高。另外，通過(guò)使該粒徑為10ymW下，從而 使電極中的含有憐的銅合金粒子之間、或者含有憐的銅合金粒子與后述的含有錫的粒子之 間的接觸面積變大，使電阻率更有效地降低。需要說(shuō)明的是，含有憐的銅合金粒子的粒徑通 過(guò)Microtrac粒度分布測(cè)定裝置（日機(jī)裝公司制造，MT3300型）來(lái)測(cè)定。
[0046] 另外，上述含有憐的銅合金粒子的形狀并無(wú)特別限制，可為近似球狀、扁平狀、塊 狀、板狀、及鱗片狀等中的任一種，從耐氧化性和低電阻率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為近似球狀、扁 平狀、或板狀。
[0047] 電極用糊劑組合物中的含有憐的銅合金粒子的含有率并無(wú)特別限制。從低電阻率 的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在電極用糊劑組合物中為20質(zhì)量％W上且85質(zhì)量％ ^下，更優(yōu)選為25 質(zhì)量％W上且80質(zhì)量％ ^下，進(jìn)一步優(yōu)選為30質(zhì)量％W上且75質(zhì)量％W下。
[0048] 含有憐的銅合金可利用通常所使用的方法來(lái)制造。另外，含有憐的銅合金粒子可 使用按照成為所需的憐含有率的方式制備而成的含有憐的銅合金，并利用制備金屬粉末的