糊狀組合物及太陽能電池元件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明一般而言設及一種糊狀組合物及太陽能電池元件，尤其設及在構成晶體娃 太陽能電池的娃半導體基板的背面上形成電極時所使用的糊狀組合物，W及使用該糊狀組 合物形成背面電極的太陽能電池元件。
【背景技術】
[0002] 作為在娃半導體基板背面上形成電極的電子部件，已知有如日本專利公開2003-69056號公報(專利文獻1)、日本專利公表2009-530845號公報(專利文獻2)中所公開的太陽 能電池元件。
[0003] 圖1為示意性地表示太陽能電池元件的一般截面結構的圖。
[0004]如圖1所不，太陽能電池兀件是使用厚度為20化m左右的P型娃半導體基板1而構 成。在P型娃半導體基板1的受光面側，形成有厚度為0.3~0.6WI1的作為n型雜質層的n+層2， W及在該n+層2之上的抗反射膜3和柵極電極4。
[0005] 另外，在P型娃半導體基板1的背面側形成有侶電極層5。侶電極層5是將由侶粉、玻 璃粉及有機載體組成的糊狀組合物通過絲網印刷等進行涂布、干燥之后，在660°C(侶的烙 點）W上的溫度條件下通過短時間燒結而形成。在進行該燒結時，侶在P型娃半導體基板1的 內部擴散，由此，在侶電極層5與P型娃半導體基板1之間形成Al-Si合金層6,同時，由于侶原 子的擴散形成作為雜質層的P+層7。由于該P+層7的存在，可W起到防止電子的再結合、提高 生成載流子的收集效率的BSF(Back Surface Field;背表面電場)效果。
[0006] 對于形成有作為P+層7的BSF層結構，可W如下進行示意性地說明。首先，對涂布有 糊狀組合物的P型娃半導體基板1在狀態圖中Al-Si合金的固相線溫度(577°C) W上的高溫 (一般為700~900°C)條件下進行熱處理時，通過糊狀物中所含有的Al與來自元件自身的Si 烙融，從而形成Al-Si合金的烙融物。之后，通過將形成有Al-Si合金的烙融物的P型娃半導 體基板1快速冷卻至室溫附近，使Al-Si烙融物再次固化。此時，由于侶原子向娃的擴散比娃 原子向侶的擴散慢，Al-Si合金的烙融物中的一部分侶原子會留在娃中，因此在形成Al-Si 合金層6的同時，還會形成作為含有高濃度侶的娃層的P+層7(即BSF層）。
[0007] 另一方面，為了進一步提高太陽能電池的轉換效率，一直W來對形成均勻的BSF層 的方法，或增加 BSF層中所含雜質的濃度的方法等進行了很多研究。例如，在日本專利公開 2003-69056號公報(專利文獻1)所記載的太陽能電池中，通過將從由棚粉末、無機棚化合物 及有機棚化合物組成的群中選出的至少一種含棚物質添加至糊狀組合物中，來提高BSF效 果。
[000引在日本專利公表2009-530845號公報（專利文獻2)所記載的太陽能電池中，為使 BSF層的雜質濃度增加，使用含有Al-B合金的糊狀組合物。如上所述，一直W來對通過將帶 有和侶相同的S價價數的含棚物質添加至糊狀組合物中，來使BSF層中的雜質濃度增加的 方法進行了很多研究。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011 ] 專利文獻1:日本專利公開2003-69056號公報
[0012] 專利文獻2:日本專利公表2009-530845號公報
【發明內容】
[oou](-)要解決的技術問題
[0014]但是，根據日本專利公開2003-69056號公報(專利文獻1)所記載的方法，由于含棚 物質在糊狀組合物中W單體形式分布，若考慮形成BSF層的結構，則認為棚原子在BSF層中 為不均勻擴散。并且，在BSF層中棚的不均勻擴散，會成為開路電壓增大的故障。
[0015] 在日本專利公表2009-530845號公報（專利文獻2)所記載的太陽能電池的實施例 中，關于所使用的含有0.2質量％棚的Al-O. 2質量％B合金，在狀態圖中該合金的液相線所 示的位置在l〇〇〇°C附近，在實際燒結太陽能電池元件的溫度(換而言之，一般為700~900 °C)下，由于保持金屬互化物的A1B2的狀態下棚與侶的液態相互混合存在，因此棚原子無法 擴散到BSF層中。
[0016] 而且，將糊狀組合物涂布至太陽能電池元件的背面的情況下，在糊狀組合物的棚 的量較多時，由于BSF層中所含有的雜質濃度過高，可能會導致背面的光的反射率降低。若 背面的光的反射率降低，則會導致電流密度減小。
[0017] 于是，本發明的目的在于解決上述的技術問題，提供一種糊狀組合物，W及具備使 用該組合物而形成的背面電極的太陽能電池元件，所述糊狀組合物用于在娃半導體基板的 背面上形成電極，其能夠在增大開路電壓的同時，抑制電流密度減小。
[001引仁很術方案
[0019] 本申請的發明人等為解決現有技術的問題點進行了深入研究，結果發現:為了在 娃半導體基板的背面上形成電極，通過使用含有侶粉和Al-B合金粉末的混合粉末，且含有 特定量棚的糊狀組合物，能夠實現上述目的。基于該見解，本發明的糊狀組合物具備如下特 征。
[0020] 本發明的糊狀組合物，其用于在構成晶體娃太陽能電池的娃半導體基板的背面上 形成電極，所述糊狀組合物含有侶粉、Al-B合金粉末、玻璃粉及有機載體。該糊狀組合物中 棚的濃度為0.005質量％ ^上0.05質量％ W下。
[0021] 優選地，Al-B合金粉末優選含有0.01質量％ ^上0.07質量％ ^下的棚。
[0022] 本發明的太陽能電池元件具備將具有上述任一特征的糊狀組合物涂布在娃半導 體基板背面上后進行燒結而形成的電極。
[002；3](立巧益效果
[0024] 如上所述，根據本發明，能夠提供一種糊狀組合物W及具備使用該糊狀組合物而 形成的背面電極的太陽能電池元件，其為了在娃半導體基板的背面上形成電極，通過使用 含有侶粉與Al-B合金粉末的混合粉末且含有特定量的棚的糊狀組合物，使開路電壓增大的 同時，抑制電流密度減小。
【附圖說明】
[0025] 圖1是示意性表示作為一個實施方式的適用本發明的太陽能電池元件的一般剖面 結構圖。
【具體實施方式】
[0026] 本發明人等為解決現有技術的問題點進行了深入研究，結果發現:通過使為在娃 半導體基板的背面上形成電極而使用的糊狀組合物中含有侶粉與Al-B合金粉末的混合粉 末，且含有特定量的棚，能夠實現上述目的。基于該見解，本發明的糊狀組合物具備如下特 征。
[0027] 本發明的糊狀組合物是為了在構成晶體娃太陽能電池的娃半導體基板的背面上 形成電極而使用的糊狀組合物，其含有侶粉、Al-B合金粉末、玻璃粉及有機載體。本發明的 糊狀組合物中的棚的濃度為0.005質量％ W上0.05質量％ W下。
[00%]優選地，本發明的糊狀組合物中所使用的Al-B合金粉末含有0.01質量％ W上0.07 質量％^下的棚。
[0029] 本發明的糊狀組合物為了在娃半導體基板的背面上形成電極而使用，含有侶粉及 Al-B合金粉末的同時還含有特定量的棚，根據本發明的糊狀組合物，通過使棚向BSF層中均 勻擴散能夠實現增大開路電壓，同時還能夠抑制因太陽能電池元件的背面的光的反射率變 差而導致的電流密度的減小。
[0030] (太陽能電池元件）
[0031] 如圖1所示，作為本發明的太陽能電池元件的一個實施方式的P型太陽能電池元 件，例如可使用厚度為180~250WI1的P型娃半導體基板1構成。在娃半導體基板1的受光面側 的表面，形成有厚度為0.3~0.6WI1的作為n型雜質層的n+層2,和在該層上的例如由氮化娃 膜構成的抗反射膜(純化膜)3及柵極電極4。作為表面電極的柵極電極4,例如通過將銀漿進 行絲網印刷并燒結而形成。
[0032] 另外，在與娃半導體基板1的受光面相反側的背面，形成有侶電極層5。侶電極層5 是將本發明的糊狀組合物通過絲網印刷等進行涂布、干燥之后，在超過660°C(侶的烙點）的 溫度下通過短時間燒結(燒透法)而形成的。本發明的糊狀組合物含有侶粉、A^B合金粉末、 玻璃粉及有機載體。在進行該燒結時，侶在娃半導體基板1的內部擴散，由此，在侶電極層5 與娃半導體基板1之間形成Al-Si合金層6,同時，由于侶原子的擴散形成作為雜質層的P+層 (BSF層)7。由于該P+層7的存在，可得到防止電子再結合，提高生成載流子的收集效率的BSF (Back Surface Field;背表面電場)效果。運樣，在娃半導體基板1的背面側，形成由侶電極 層5與Al-Si合金層6組成的背面電極8,還在與侶電極層5相對的娃半導體基板1區域形成有 BSF層 7。
[0033] (糊狀組合物）
[0034] 本發明的糊狀組合物是為形成上述的侶電極層5而涂刷在與娃半導體基板1的受 光面相反側的背面，該糊狀組合物其含有侶粉及Al-B合金粉末，并含有作為粘合劑的玻璃 粉和有機載體。糊狀組合物中棚的濃度為0.005質量％^上0.05質量％^下。更優選地，糊 狀組合物中所使用的Al-B合金粉末含有0.0 l質量％ W上0.07質量％ W下的棚。
[00對（侶粉）
[0036]糊狀組合物中所含有的侶粉由于其導電性發揮作為電極的效果。另外，侶粉在燒 結糊狀組合物時，會在侶粉與娃半導體基板1之間形成Al-Si合金層6和P+層(BSF層)7,因此 能夠得到上述的BSF效果或所期望的P+層。
[0037] 對于侶粉的形狀并無特別限定。侶粉的形狀優選為球狀。構成侶粉的侶粒子的長 徑相對于短徑的比率優選為IW上1.5W下。通過使用含有運種形狀的侶粒子的粉末，能夠 增加侶電極層5中的侶粒子的充填性，有效降低作為電極的電阻值。另外，還可W增加娃半 導體基板1與侶粒子的接觸點，從而形成良好的Al-Si合金層6。
[0038] 構成侶粉的侶粒子的平均粒徑優選為IwnW上lOwnW下。若侶粒子的平均粒徑在1 MiW上10皿W下的范圍內，則可得到良好的分散性。若平均粒徑不足Iwn，則侶粒子之間有 可能會聚集。若平均粒徑超過lOwn，則侶粒子的分散性可能會變差。
[0039] 侶粉中侶的純度優選為99.7% W上。即使侶粉中混入雜質，只要侶粉中Fe與Si共 計不足0.1%，也可容許雜質混入。
[0040] (Al-B合金粉末）
[0041] 由于本發明的糊狀組合物含有Al-B合金粉末，可通過棚來增加 BSF層中雜質的濃 度。另外，若糊狀組合物中的Al-B合金粉末中，棚的含量為0.01質量％ ^上0.07質量％ W 下，則在燒結太陽能電池元件時，可W充分地形成為液態，從而能夠形成良好的BSF層。
[0042] Al-B合金粉末的形狀并無特別限定。Al-B合金粉末的形狀優選為球狀。作為Al-B 合金粉末的形狀，若其真球度大于等于0.5，則能夠使侶電極層5中的充填性能增大，因此能 夠抑制電阻值降低。
[0043] 此外，此處所述的真球度，例如可W通過用掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy :SEM)對球狀的Al-B合金粉末粒子進行觀察而得到。在任意選擇的多個(例如20 個)粒子中，對各粒子的最小直徑(該直徑為在顯微鏡中觀察用視野或對該視野范圍進行拍 攝的照片上，W平行的兩根線段夾著各粒子所得到的兩根線段間距中最短的距離），W及最 大直徑(