电极形成用玻璃组合物和电极形成材料制造技术

本发明专利技术的电极形成用玻璃组合物，其特征在于：作为玻璃组成，用下述氧化物换算的质量％表示，含有Ｂｉ２Ｏ３７３．１～９０％、Ｂ２Ｏ３２～１４．５％、ＺｎＯ０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ的总量）０．２～２０％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３的总量）０～８．５％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电极形成用玻璃组合物和电极形成材料，涉及适合形成硅太阳能电池 (包含单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、无定形硅太阳能电池) 的受光面电极、背面电极的电极形成用玻璃组合物和电极形成材料。
技术介绍
硅太阳能电池具有半导体基板、受光面电极、背面电极、防反射膜，半导体基板具 有P型半导体层和η型半导体层。受光面电极、背面电极通过将电极形成材料(包含金属 粉末、玻璃粉末和载体)烧结而形成。一般地，受光面电极使用Ag粉末，背面电极使用Al 粉末。防反射膜使用氮化硅膜、氧化硅膜、氧化钛膜、氧化铝膜等，现在主要使用氮化硅膜。在硅太阳能电池中形成受光面电极的方法，有蒸镀法、镀敷法、印刷法等，最近 印刷法已成为了主流。印刷法是采用丝网印刷将电极形成材料涂布于防反射膜等后，在 650 850°C下进行短时间烧成，形成受光面电极的方法。在印刷法的情况下，利用烧成时电极形成材料贯通防反射膜的现象，通过该现象 将受光面电极和半导体层电连接。该现象一般称为烧穿(fire-through)。如果利用烧穿， 在形成受光面电极时，不需要防反射膜的蚀刻，并且不需要防反射膜的蚀刻与电极图案的 对位，硅太阳能电池的生产效率飞跃般提高。此外，背面电极通常采用厚膜法形成。厚膜法是为了形成所需的电极图案，将电极 形成材料丝网印刷于硅半导体基板，在最高温度660 900°C下将其短时间烧成(具体地， 从烧成开始到结束为2 3分钟，在最高温度下保持5 20秒)，使Al扩散于硅半导体基 板，从而在硅半导体基板形成背面电极的方法。用于形成背面电极的电极形成材料，含有Al粉末、玻璃粉末和载体等。如果将该 电极形成材料烧成，Al粉末与硅半导体基板的Si反应，在背面电极和硅半导体基板的界面 形成Al-Si合金层，并且在Al-Si合金层和硅半导体基板的界面形成ρ+电解层(也称为 Back Surface Field层、BSF层)。如果形成ρ+电解层，能够享受防止电子的复合、改善生 成载流子的收集效率的效果、所谓BSF效果。作为结果，如果形成P+电解层，能够提高硅太 阳能电池的光电转换效率。专利文献1 特开2004-87951号公报专利文献2 特开2005-56875号公报专利文献3 特表2008-527698号公报专利文献4 特开2000-90733号公报专利文献5 特开2003-165744号公报受光面电极的电极形成材料贯通防反射膜的程度(以下称为烧穿性)，因电极形 成材料的组成、烧成条件而变动，特别是玻璃粉末的玻璃组成的影响最大。这是因为烧穿主 要因玻璃粉末与防反射膜的反应而产生。此外，硅太阳能电池的光电转换效率与电极形成 材料的烧穿性相关，如果烧穿性不足，该特性降低，太阳能电池的基本性能降低。目前为止，受光面电极的电极形成材料所含的玻璃粉末，主要使用以I^bO为主成 分的铅玻璃，但铅玻璃的耐水性不足，硅太阳能电池的长期可靠性容易受损。此外，对于受光面电极的电极形成材料所含的玻璃粉末，除了要求⑴烧穿性良 好以外，还要求( 热稳定性良好，(3)能够在低温下烧结等。此外，背面电极的电极形成材料所含的玻璃粉末，具有促进Al粉末与Si的反应、 在Al-Si合金层和硅半导体基板的界面形成ρ+电解层、赋予BSF效果的作用(参照专利文 献 4、5)。但是，如果使用以往的玻璃粉末，具体使用铅硼酸系玻璃粉末，Al粉末和Si的反 应变得不均勻，Al-Si合金的生成量局部增大，在背面电极的表面容易产生气泡、Al的凝 聚，硅太阳能电池的光电转换效率降低，并且在硅太阳能电池的制造工序中硅半导体基板 容易产生裂纹等，硅太阳能电池的制造效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，通过专利技术出具有铅玻璃以上的耐水性，并且烧穿性、热稳定性 良好，并且能够在低温下烧结的玻璃组合物，从而提高硅太阳能电池的光电转换效率、长期可靠性。本专利技术的另一目的在于，通过专利技术出难以产生气泡、Al的凝聚并且适合Al-Si合 金层和P+电解层的形成的电极形成用玻璃组合物和电极形成材料，在提高硅太阳能电池 的光电转换效率等特性的同时，使硅太阳能电池的制造成本降低。本专利技术人深入研究的结果，发现作为电极形成用玻璃，使用铋系玻璃，并且将铋 系玻璃的玻璃组成限制在规定范围，从而能够解决上述技术问题，作为本专利技术而提出。 即，本专利技术(第一专利技术)的电极形成用玻璃组合物，其特征在于，作为玻璃组成，以下述 氧化物换算的质量％表示，含有Bi2O3 73. 1 90%、化03 2 14.5%、SiO 0 25%、 MgO+CaO+SrO+BaO(MgO, CaO、SrO, BaO 的总量)0· 2 20 %、Si02+Al203 (SiO2, Al2O3 的总 量)0 8. 5%。本专利技术的电极形成用玻璃组合物，将Bi2O3的含量限制在73. 以上。这样，玻璃 粉末与防反射膜的反应性提高，烧穿性改善，并且软化点降低，能够在低温下使电极形成材 料烧结。再有，如果在低温下形成电极，硅太阳能电池的生产率改善，并且半导体基板的晶 界的氢难以被放出，硅太阳能电池的光电转换效率改善。此外，如果将Bi2O3的含量限制在 73. 以上，则耐水性提高，能够提高硅太阳能电池的长期可靠性。另一方面，本专利技术的电 极形成用玻璃组合物将Bi2O3的含量限制在90%以下。这样，烧成时玻璃难以失透，结果玻 璃粉末与防反射膜的反应性难以降低，并且电极形成材料的烧结性难以降低。本专利技术的电极形成用玻璃组合物，将化03的含量限制在2%以上。这样，烧成时玻 璃难以失透，结果玻璃粉末与防反射膜的反应性难以降低，电极形成材料的烧结性难以降 低。另一方面，本专利技术的电极形成用玻璃组合物将氏03的含量限制在14.5%以下。这样， 软化点降低，能够在低温下使电极形成材料烧结，并且耐水性提高，能够提高硅太阳能电池 的长期可靠性。本专利技术的电极形成用玻璃组合物，将MgO+CaO+SrO+BaO的含量限制在0. 2%以上。 这样，烧成时玻璃难以失透，结果玻璃粉末与防反射膜的反应性难以降低，电极形成材料的烧结性难以降低。另一方面，本专利技术的电极形成用玻璃组合物将MgO+CaO+SrO+BaO的含量 限制在20%以下。这样，能够抑制软化点的不当上升，能够在低温下使电极形成材料烧结。本专利技术的电极形成用玻璃组合物，将Si&+Al203的含量限制在8. 5%以下。这样， 烧穿性难以降低，并且玻璃的软化点降低，能够在低温下使电极形成材料烧结。再有，本发 明的电极形成用玻璃组合物中，如果在玻璃组成中添加aio，能够提高玻璃的热稳定性。上述构成中，Bi2O3的含量可以为74. 3%以上。这样，本申请说明书第5页第M 26行中记载的效果进一步增大。上述构成中，BaO的含量可以为0. 2 15%。BaO在碱土类金属氧化物中不使软 化点上升，提高热稳定性的效果最大。因此，如果将BaO的含量限制在上述范围，能够在抑 制软化点上升的同时提高热稳定性。本专利技术的电极形成用玻璃组合物可以含有CuO，但在这种情况下，CuO的含量优选 为2. 5%以下。作为金属粉末，使用^Vg粉末的情况下，如果玻璃粉末的玻璃组成中含有大量 的CuO，在烧成电极形成材料时Cu和以Cu为主要成分的合金析出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极形成用玻璃组合物，其特征在于，　　作为玻璃组成，用下述氧化物换算的质量％表示，含有Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］７３．１～９０％、Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］２～１４．５％、ＺｎＯ　０～２５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．２～２０％、ＳｉＯ↓［２］＋Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］０～８．５％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原健太郎，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP