TW201243920A - Method of making current collecting electrode for solar cell, combination of conductive compositions for making current collecting electrode for solar cell, and solar cell - Google Patents
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Description
201243920 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於太陽能電池集電電極形成方法、太陽能電 池集電電極形成用導電性組成物、及具有使用該等形成之 電極的太陽能電池單元。 【先前技術】 伴隨對地球環境問題之關心日益高漲,正在積極開發 具有各種構造與構成之可將太陽光般之光能量轉換爲電能 的太陽能電池。其中亦以使用矽等半導體基板之太陽能電 池由於其轉換效率、製造成本等優勢而獲得最普遍使用。 作爲形成此般太陽能電池之電極的材料,例如專利文 獻1中記載有「一種太陽能電池電極用導電性糊膠,其係 含有有機黏合劑、溶劑、導電性粒子、玻璃介質、金屬氧 化物及於150〜800 °C溫度範圍內會變化爲氣體之物質」( 〔申請專利範圍第1項〕),並作爲上述金屬氧化物則記 載有氧化鋅等(〔申請專利範圍第2項〕),作爲上述會變 化爲氣體之物質則記載有有機金屬化合物(〔申請專利範 圍第3項〕、〔申請專利範圍第4項〕)。 進而’專利文獻2中記載有「一種太陽能電池用電極 糊膠’含有導電性粒子、無鉛玻璃介質、樹脂黏合劑及氧 化鋅粒子’其中相對於氧化鋅之總量,比表面積6 m2/g 以下之氧化鋅粒子含量爲1 〇重量%以上」(〔申請專利範 圍1〕)’並作爲電極糊膠之添加劑則記載有眾所皆知之 201243920 氧化鋅(〔0005〕)。 另一方面,專利文獻3中,本申請人提出「一種導電 性組成物,其含有銀粉(A)、氧化銀(B)及有機溶劑(D), 該銀粉(A)爲組成物中含有之銀單體及銀化合物中50質量 %以上」(〔申請專利範圍1〕),並記載有作爲任意成分 含有羧酸銀之態樣’亦或係含有玻璃介質、金屬類添加劑 等其他添加劑之態樣(〔申請專利範圍2〕、〔 0030〕、 (003 3 ] 、 〔 0034〕等卜 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2007-294677號公報 [專利文獻2]日本特表20 1 1 -50 1 444號公報 [專利文獻3]日本特開20 1 1 -3 5 062號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 然而,本發明者對專利文獻1〜3中記載之糊膠及導電 性組成物加以硏討後發現,雖然藉由金屬氧化物(氧化鋅) 之添加效果,所取得之太陽能電池單元之曲線因子(FF)及 光電轉換效率(Eff)提升,但根據金屬氧化物之添加量,其 與太陽能電池單元中形成之母線電極(輔助電極)的焊錫黏 著性差,難以利用以焊錫覆蓋金屬帶之互連器,將太陽能 電池單元形成模組。 201243920 因此,本發明之課題在於提供可形成焊錫黏著性優異 之電極的太陽能電池集電電極形成方法、太陽能電池集電 電極形成用導電性組成物之組合(set)、以及使用該等製作 之曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)優異之太陽能電池單 元。 [用以解決課題之手段] 本發明者爲解決上述課題進行銳意硏究後發現,藉由 使用金屬氧化物含量相異之2種導電性組成物分別形成指 狀電極及母線電極,可形成焊錫黏著性優異之電極,且可 製作曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)優異之太陽能電池 單元,進而完成了本發明。即,本發明提供下述(1)〜(4)。 (1) 一種太陽能電池集電電極形成方法,其係使用至 少含有導電性粒子(A)、玻璃介質(B)、以及溶劑(C)之太 陽能電池集電電極形成用導電性組成物而形成太陽能電池 集電電極之太陽能電池集電電極形成方法,其特徵爲具有 以下步驟, 使用指狀電極形成用導電性組成物而形成指狀電極之 指狀電極形成步驟,及於前述指狀電極形成步驟後, 使用母線電極形成用導電性組成物而形成母線電極之 母線電極形成步驟; 其中該指狀電極形成用導電性組成物係相對於前述導 電性粒子(A) 100質量份而含有金屬氧化物(D)3〜10質量份 ,該母線電極形成用導電性組成物係相對於前述導電性粒 201243920 子(A)100質量份而含有金屬氧化物(D)未滿3質量份》 (2) —種太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之 組合,其係至少含有導電性粒子(A)、玻璃介質(B)以及溶 劑(C)之太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之組合 ,其特徵爲具有: 相對於前述導電性粒子(A) 100質量份而含有金屬氧 化物(D)3〜10質量份之指狀電極形成用導電性組成物, 以及相對於前述導電性粒子(A) 1 00質量份而含有金 屬氧化物(D)未滿3質量份之母線電極形成用導電性組成 物。 (3) —種太陽能電池單元,其係具備受光面側之表面 電極、半導體基板及背面電極, 其中至少前述表面電極係使用如上述(2)之太陽能電 池集電電極形成用導電性組成物之組合,並使用上述(1) 之太陽能電池集電電極形成方法所形成。 (4) 一種太陽能電池模組,其係使用以焊錫覆蓋表面 之互連器,將上述(3)之太陽能電池單元串聯接合。 [發明之效果] 如下所示,根據本發明,可提供可形成焊錫黏著性優 異之電極的太陽能電池集電電極形成方法及太陽能電池集 電電極形成用導電性組成物之組合、以及使用該等製作之 曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)皆優異之太陽能電池單 元。 -8- 201243920 【實施方式】 〔太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之組合〕 本發明之太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之 組合(以下簡稱爲「本發明之組合組成物」)係至少含有導 電性粒子(A)、玻璃介質(B)及溶劑(C)之太陽能電池集電 電極形成用導電性組成物之組合,其中具有相對於上述導 電性粒子(A) 100質量份而含有金屬氧化物(D)3〜10質量份 之指狀電極形成用導電性組成物(以下簡稱爲「指狀電極 用組成物」),以及相對於上述導電性粒子(A) 1 00質量份 含有金屬氧化物(D)未滿3質量份之母線電極形成用導電 性組成物(以下簡稱爲「母線電極用組成物」)。 以下,詳細說明上述指狀電極用組成物及上述母線電 極用組成物含有之導電性粒子(A)、玻璃介質(B)、溶劑 (C)、金屬氧化物(D)、以及可根據需要含有之其他成分等 。另外,上述指狀電極用組成物及上述母線電極用組成物 中共通之成分,將作爲本發明之組合組成物之成分加以詳 細說明。 〈導電性粒子(A) > 本發明之組合組成物中所使用之導電性粒子(A)並無 特別限定,例如可使用電阻率2 0 X 1 0 _6 Ω · c m以下之金屬 材料。 作爲上述金屬材料,具體而言,例如可列舉金(Au)、 銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(A1)、鎂(Mg)、以及鎳(Ni)等,該等 201243920 可單獨使用一種,亦可倂用兩種以上。 考量到可形成體積電阻率小之電極,且可製作曲線因 子(FF)及光電轉換效率(Eff)更爲良好之太陽能電池單元的 理由,以中金、銀、以及銅爲佳,更佳爲銀。 考量到印刷性良好之理由,本發明中,上述導電性粒 子(A)較佳使用平均粒子徑0.5〜10 μηι之金屬粉末。 考量到可形成體積電阻率小之電極,且可製作曲線因 子(FF)及光電轉換效率(Eff)更好之太陽能電池單元的理由 ,上述金屬粉末中係以使用球狀之銀粉末爲更佳。 此處,平均粒子徑係指金屬粉末粒子徑之平均値,係 使用雷射繞射式粒度分布測定裝置測定之50%體積累積直 徑(D 5 0)。另外,關於作爲計算平均値之基礎之粒子徑, 當金屬粉末剖面爲橢圓形時則係指將其長徑與短徑之合計 値除以2之平均値,在爲正圓形時則係指其直徑。 又,球狀係指長徑/短徑之比率爲2以下之粒子形狀 〇 又,考量到印刷性更好之理由,本發明中,上述導電 性粒子(A)之平均粒子徑係以0.7~5 μηι爲佳,考量到燒結 速度適當且作業性優異之理由,更佳爲1〜3 μιη。
並且,本發明中,可使用市售商品作爲上述導電性粒 子(Α),其具體例可列舉AgC-102(形狀:球狀、平均粒子 徑:1.5 μηι、福田金屬箔粉工業公司製)、AgC-103(形狀 :球狀、平均粒子徑:1.5 μηι、福田金屬箔粉工業公司製 )、AG4-8F(形狀:球狀、平均粒子徑:2.2 μΐΏ、DOWA -10- 201243920
Electronics公司製)、AG2-1C(形狀:球狀、平均粒子徑 :1.0 μηι' DOWA Electronics 公司製)、AG3-11F(形狀: 球狀、平均粒子徑:1.4 μηι、DOWA Electronics公司製) 、SPN5J(形狀:球狀、平均粒子徑:1.2 μπι、三井金屬公 司製)、EHD(形狀:球狀、平均粒子徑:0.5 μιη、三井金 屬公司製)、AgC-2011(形狀:片狀、平均粒子徑:2〜10 μιη、福田金屬箔粉工業公司製)、以及AgC-301K(形狀: 片狀、平均粒子徑:3〜10 μηι、福田金屬箔粉工業公司製) 等。 〈玻璃介質(Β)> 本發明之組合組成物中所使用之玻璃介質(Β)並無特 別限定,較佳使用軟化溫度爲3 00 °C以上且在燒結溫度( 熱處理溫度)以下者。 作爲上述玻璃介質(B),具體而言,例如可列舉軟化 溫度300〜800°C之硼矽酸玻璃介質等》 上述玻璃介質(B)之形狀並無特別限定,可爲球狀亦 可爲破碎粉狀。球狀玻璃介質之平均粒子徑(D50)較佳爲 0·1~20 μιη ’更佳爲1〜10 μιη。進進一步,較佳使用已去 除15 μιη以上粒子且具有尖銳狀粒度分布之玻璃介質。 相對於上述導電性粒子(Α) 100質量份,上述玻璃介 質(Β)之含量較佳爲0.1〜10質量份,更佳爲1〜5質量份。 〈溶劑(C) > -11 - 201243920 本發明之組合組成物中所使用之溶劑(c) ’只要可將 上述指狀電極用組成物及上述母線電極用組成物塗佈於基 材上即無特別限定。 作爲上述溶劑(C),具體而言’例如可列舉丁基卡必 醇、丁基卡必醇乙酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊烷二醇二異 丁酸酯、二乙二醇二丁醚、甲基乙基酮、異佛爾酮、以及 α -松油醇等,該等可單獨使用一種,亦可將兩種以上予以 倂用。 又,相對於上述導電性粒子(Α) 100質量份,上述溶 劑(C)之含跫較佳爲2〜20質量份,更佳爲5〜15質量份。 〈金屬氧化物(D) > 本發明之組合組成物中所使用之金屬氧化物(D),只 要係由氧原子與金屬元素直接或間接鍵合形成之氧化物即 無特別限定》 作爲上述金屬氧化物(D),具體而言,例如可列舉氧 化鋅、氧化鈦、氧化矽、氧化鈽、氧化鉍、氧化錫、以及 由ΑΒ〇3(式中,Α表示由Ba、Ca、以及Sr所組成之群中 選擇的至少1種元素,B表示由Ti、Zr、以及Hf所組成 之群中選擇的至少1種元素且含有Ti)表示之鈣鈦礦等, 該等可單獨使用一種,亦可倂用兩種以上。 考量到可形成體積電阻率小之電極,且可製作曲線因 子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽能電池單元的理 由,本發明中上述金屬氧化物(D)之平均粒子徑較佳爲1〇 -12- 201243920 μηι以下。 此處,平均粒子徑係指金屬氧化物粒子徑之平均値, 可使用掃描型電子顯微鏡(SEM)或透過型電子顯微鏡 (ΤΕΜ)測定1 mm2視角中存在之全部金屬氧化物的粒子徑 ,並由其平均値而算出。又,亦可使用BET法計算之比 表面積與下述公式(式中,S表示金屬氧化物之比表面積 ,P表示金屬氧化物之密度)算出。 平均粒子徑=6/(pxS) 又,考量到可形成體積電阻率更小之電極,且可製作 曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽能電池單 元的理由,除了後述之具有鋁或鎵之氧化鋅以外,上述金 屬氧化物(D)之平均粒子徑較佳爲爲10 nm以上而未滿 100nm,更佳爲 30〜50nm。 又,考量到可形成體積電阻率小之電極,且可製作曲 線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽能電池單元 的理由,本發明中上述金屬氧化物(D)較佳爲一部分含有 鋁或鎵(本段落中,以下簡稱爲「鋁等」)之導電性氧化鋅 (以下簡稱爲「導電性氧化鋅」)。 此處,部分含有鋁等係指氧化鋅因鋁等成爲被摻雜之 狀態,可藉由對氧化鋅混合鋁等氧化物並進行燒結而形成 〇 此外,考量到可形成體積電阻率更小之電極,且可製 -13- 201243920 作曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽能電池 單元的理由,上述導電性氧化鋅之平均粒子徑較佳爲 0.02〜10 μπι,更佳爲 0.02〜3.5 μιη。 並且,考量到可形成體積電阻率小之電極,且可製作 曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽能電池單 元的理由,本發明中上述金屬氧化物(D)較佳爲上述鈣鈦 礦。 作爲上述鈣鈦礦,具體而言,可適當列舉由BaTi03 、SrTi03、CaTi03、以及BrZr03表示之鈣鈦礦,其中更 佳爲 SrTi03 。 本發明中,相對於上述導電性粒子(A) 100質量份, 上述指狀電極用組成物中上述金屬氧化物(D)之含量爲 3 ~ 1 0質fi份。 同樣,相對於上述導電性粒子(A) 100質量份,上述 母線電極用組成物中上述金屬氧化物(D)之含量則未滿3 質量份。尙且,母線電極形成用導電性組成物中,上述金 屬氧化物(D)爲任意成分。 上述金屬氧化物(D)之含量若在上述範圍時,可形成 焊錫黏著性優異之電極(母線電極),且可製作曲線因子 (FF)及光電轉換效率(Eff)良好之太陽能電池單元。 因’於物 原率在化 其阻因氧 爲電原屬 認積其金 等體爲述 者低認上 明降可用 發於,由 本助即藉 但有。 , ’D)郷ί 時 確 €影組 明物良模 體化不成 具氧成形 未屬造元 雖金性單 由述著池 原上黏電 細然錫能 詳雖焊陽 此’對太 於會將 在但, -14- 201243920 (D)含量較少之母線電極用組成物形成與焊錫覆蓋之互連 器接觸的母線電極,可確保焊錫黏著性,並且,藉由用上 述金屬氧化物(D)含量較多之指狀電極用組成物形成指狀 電極,則可確保低體積電阻率。 又,考量到可製作曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff) 更良好之太陽能電池單元的理由,本發明中,相對於上述 導電性粒子(A) 1 00質量份,上述指狀電極用組成物中上 述金屬氧化物(D)之含量較佳爲5〜10質量份,更佳爲5〜8 質量份。 同樣,考量到可形成焊錫黏著性更優異之電極(母線 電極)的理由,相對於上述導電性粒子(A) 100質量份,上 述母線電極用組成物中上述金屬氧化物(D)之含量較佳爲 〇~2質量份,更佳爲〇~1質量份。 〈脂肪酸銀鹽(E)> 考量到可形成體積電阻率小之電極,且可製作曲線因 子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽能電池單元的理 由,本發明之組合組成物中上述指狀電極用組成物係以含 有脂肪酸銀鹽(E)爲佳。 此處,上述脂肪酸銀鹽(E)只要係有機羧酸(脂肪酸)之 銀鹽即無特別限定,例如可使用日本特開2008 - 1 9 8 5 95號 公報〔0063〕〜〔006 8〕段落中記載之脂肪酸金屬鹽(尤其 係3級脂肪酸銀鹽)、日本特許第4482930號公報〔 0030 〕段落中記載之脂肪酸銀鹽、日本特開2010-92684號公 -15- 201243920 報〔0029〕~〔 0045〕段落中記載之具有1個以上羥基之 脂肪酸銀鹽、該公報〔〇〇46〕~〔 0056〕段落中記載之2 級脂肪酸銀鹽、以及日本特開2 0 1 1 - 3 5 0 6 2號公報〔0 0 2 2 〕~〔 〇〇26〕段落中記載之羧酸銀等。 考量到印刷性良好,可形成體積電阻率更小之電極, 且可製作曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)更良好之太陽 能電池單元的理由,該等中較佳使用由碳原子數18以下 之脂肪酸銀鹽(E 1)'分別具有1個以上羧基銀鹽基(-COOAg)與羥基(-OH)之月旨肪酸銀鹽(E2)、以及不具有羥基 (·〇Η)但具有2個以上羧基銀鹽基(-COOAg)之聚羧酸銀鹽 (E3)所組成之群中選擇的至少1種脂肪酸銀鹽。 其中,考量到可形成體積電阻率進一步更小之電極的 理由,特別優選使用不具有羥基(-OH)但具有3個以上羧 基銀鹽基(-COOAg)之聚羧酸銀鹽(E3)。 此處,作爲上述脂肪酸銀鹽(E2),例如可列舉以下述 式(I)〜(III)中任一者表示之化合物。 -16- 201243920 【化1】 COOAg (R1Vc-fR2-〇H)3.n ⑴
COOAg
(II) COOAg R3 (III)
R1——C—OH (式(I)中,n表示0〜2之整數,R1表示氫原子或者碳 原子數爲1〜10之烷基,R2表示碳原子數爲1~6之伸烷基 。《爲〇或者1時,複數之R2可各自相同亦可各自相異 ° 11爲2時,複數之R1可各自相同亦可各自相異。 式(II)中,R1表示氫原子或者碳原子數爲1〜10之烷 基’複數之R1可各自相同亦可各自相異。 式(III)中,R1表示氫原子或者碳原子數爲1~10之烷 基’R3表示碳原子數爲1〜6之伸烷基。複數之R1可各自 相同亦可各自相異。) 此外,作爲上述聚羧酸銀鹽(E3) ’例如可列舉以下述 式(IV)表示之化合物。 【化2】 4 (1? 、 R - l-c-0-Agi (IV) ' / m (式(IV)中,m表示2~6之整數,R4表示碳原子數爲1〜24 -17- 201243920 之m價飽和脂肪族烷基、碳原子數爲2〜12之m價不飽和 脂肪族烷基、碳原子數爲3〜12之m價脂環式烷基、或者 碳原子數爲6〜12之m價芳香族烷基。假設R4之碳原子 數爲 P,貝1J m s 2 p + 2。) 作爲上述脂肪酸銀鹽(E1),具體而言,可適當列舉2_ 甲基丙酸銀鹽(別名:異丁酸銀鹽)、以及2-甲基丁酸銀鹽 等。 又,作爲上述脂肪酸銀鹽(E2),具體而言,可適當列 舉2-羥基異丁酸銀鹽、以及2,2-雙(羥基甲基)-n-丁酸銀 鹽等。 又,作爲上述聚羧酸銀鹽(E3),具體而言,可適宜列 舉1,3,5-戊烷三羧酸銀鹽、以及1,2,3,4-丁烷四羧酸銀鹽 等。 考量到印刷性可成爲更良好之理由,本發明中,相對 於上述導電性粒子(A) 100質量份,含有上述脂肪酸銀鹽 (E)時之含量較佳爲0.1〜10質量份,更佳爲ι~ι〇質量份 〈樹脂黏合劑〉 考量到印刷性之觀點’本發明之組合組成物亦可根據 需要含有樹脂黏合劑。 上述樹脂黏合劑係將具有黏合劑功能之樹脂溶解於溶 劑中者。 作爲上述樹脂’具體而言,例如可列舉乙基纖維素樹 •18- 201243920 脂、硝基纖維素樹脂、醇酸樹脂、丙烯基樹脂、苯乙烯樹 脂、以及酚醛樹脂等,該等可單獨使用一種,亦可倂用兩 種以上。考量到熱分解性之觀點,該等中較佳使用乙基纖 維素樹脂。 又,作爲上述溶劑,具體而言,例如可列舉α -松油 醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、雙丙酮醇、以及甲 基異丁基酮等,該等可單獨使用一種,亦可倂用兩種以上 。另外,本發明中上述溶劑亦可爲上述溶劑(C)之一部分 〇 本發明之組合組成物亦可根據需要添加還原劑等添加 劑。 作爲上述還原劑,具體而言,例如可列舉乙二醇類等 〇 另一方面,考量到使搖變性更加良好,且可進一步提 高縱橫比之理由,相對於上述溶劑(C ) 1 0 0質量份,氧化 銀之含量較佳爲5質量份以下,更佳爲1質量份以下,最 佳爲實質上不含有氧化銀之態樣。 本發明之組合組成物之製造方法即上述指狀電極用組 成物及上述母線電極用組成物之調製方法並無特別限定, 可列舉以下方法:利用滾筒、混煉機、擠出機、以及萬能 攪拌機等分別混合上述導電性粒子(Α)、玻璃介質(Β)、上 述溶劑(C)、上述金屬氧化物(D)、以及可根據需要含有之 上述脂肪酸銀鹽(Ε)、樹脂黏合劑及添加劑。 -19- 201243920 〔太陽能電池集電電極形成方法〕 本發明之太陽能電池集電電極形成方法(以下稱爲「 本發明之電極形成方法」)係形成太陽能電池集電電極之 太陽能電池集電電極形成方法,其具有:使用上述指狀電 極用組成物形成指狀電極之指狀電極形成步驟;以及於上 述指狀電極形成步驟後,使用上述母線電極用組成物形成 母線電極之母線電極形成步驟。 以下,詳細說明指狀電極形成步驟及母線電極形成步 驟。 <指狀電極形成步驟> 本發明之電極形成方法具有之指狀電極形成步驟係使 用上述指狀電極用組成物而形成指狀電極之步驟。 作爲上述指狀電極形成步驟,例如可列舉具有以下步 驟之方法等:於矽基板(具備防止反射膜時爲防止反射膜) 上塗佈上述指狀電極用組成物,形成配線(指狀電極先驅 體)之配線形成步驟;以及對所獲配線實施熱處理(燒結) ,形成指狀電極之熱處理步驟。 又,防止反射膜可藉由電漿CVD法等眾所周知之方 法形成。 尙且,本發明之太陽能電池單元具備防止反射膜時, 可藉由上述配線於上述熱處理步驟中進行熱處理時燒結貫 通上述防止反射膜,而使上述電極形成成爲接觸到矽基板 上0 •20· 201243920 以下,詳細說明關於配線形成步驟及熱處理步驟。 (配線形成步驟) 上述配線形成步驟係於矽基板(具備反射防止層時爲 防止反射膜)上塗佈上述指狀電極用組成物而形成配線(指 狀電極先驅體)之步驟。 此處,作爲塗佈方法,具體而言’例如可列舉噴墨、 網版印刷、凹版印刷、平版印刷'以及凸版印刷等。 另外,本發明中,將於下述母線電極形成步驟中形成 母線電極之部分塗佈上述母線電極用組成物,所以其前一 步驟即上述配線形成步驟中,上述指狀電極用組成物不僅 塗佈於形成指狀電極之部分,亦可塗佈於形成母線電極之 部分。 (熱處理步驟) 上述熱處理步驟係對上述配線形成步驟中所獲配線實 施熱處理而取得指狀電極之步驟。 本發明中,上述熱處理並無特別限定,但較佳爲 15 0〜8 60 °C溫度下加熱(燒結)數秒〜數十分鐘之處理。如果 溫度及時間位於該範圍內,即使矽基板上形成有防止反射 膜,仍亦可藉由燒結貫通法容易地形成電極。 此外’上述配線形成步驟中所獲配線亦可利用紫外線 或者紅外線照射來形成電極,因此上述熱處理步驟亦可爲 使用紫外線或者紅外線照射所成者。 -21 - 201243920 <母線電極形成步驟> 本發明之電極形成方法具有之母線電極形成步驟係使 用上述母線電極用組成物而形成母線電極之步驟。 作爲上述母線電極形成步驟,例如可列舉具有以下步 驟之方法等:於矽基板(具備反射防止層時爲防止反射膜) 上塗佈上述母線電極用組成物而形成配線(母線電極先驅 體)之配線形成步驟;以及將所獲配線進行熱處理(燒結) 而形成母線電極之熱處理步驟。 此處,上述配線形成步驟及上述熱處理步驟中之塗佈 方法及熱處理方法,皆與上述指狀電極形成步驟中說明之 步驟基本相同。 〔太陽能電池單元〕 本發明之太陽能電池單元具備受光面側之表面電極、 半導體基板及背面電極,至少上述表面電極係使用上述本 發明之組合組成物,並利用上述本發明之電極形成方法而 形成。 此處,由於上述本發明之組合組成物亦可用於形成全 背面電極型(即背觸型)太陽能電池之背面電極,因此本發 明之太陽能電池單元亦可適用於全背面電極型太陽能電池 0 以下,使用圖1及圖2說明關於本發明之太陽能電池 單元之構成。另外,雖然圖1中列舉結晶系矽太陽能電池 爲例’說明本發明之太陽能電池單元,但本發明並未限定 -22- 201243920 於此,例如亦可爲薄膜系之非晶質矽太陽能電池、以及混 合型(HIT)太陽能電池等。 如圖1所示,本發明之太陽能電池單元10具備受光 面側之表面電極1(指狀電極la)、η層3及p層5進行接 合之ρη接合矽基板4(以下亦統稱爲「結晶系矽基板7」) 、以及背面電極6(全面電極6a)。另外,圖1係圖2中I-I線之模式性剖面圖。 此外,如圖1所示,爲降低反射率,本發明之太陽能 電池單元1 〇較佳具備形成有金字塔狀質地之防止反射膜 2 ° 如圖2 (A)所示,作爲受光面側之表面電極1,本發明 之太陽能電池單元10具備指狀電極la及母線電極lb。 此外’如圖2(B)及圖1所示,作爲背面電極6,本發 明之太陽能電池單元10具備全面電極6a、以及連接部6b <表面電極/背面電極> 本發明之太陽能電池單元具備之表面電極以及/或者 背面電極中’只要至少表面電極係使用本發明之組合組成 物形成則電極之配置(間距)、形狀、高度、以及寬度等並 無特別限定。 此處’圖1及圖2所示之態樣中,至少使用本發明之 組合組成物形成具有指狀電極1 a及母線電極1 b之表面電 極1 〇 -23- 201243920 另一方面,背面電極6雖然亦可使用本發明之組合組 成物形成,但較佳藉由鋁電極形成全面電極6a,藉由銀 電極形成連接部6b。 <防止反射膜> 本發明之太陽能電池單元還可具備之防止反射膜,係 於受光面上未形成表面電極之部分形成的膜(膜厚: 0.0 5 ~ 0 · 1 μ m左右),例如由砂氧化膜、砂氮化膜、氧化鈦 膜、以及該等之積層膜等構成。 <結晶系矽基板> 本發明之太陽能電池單元具備之結晶系矽基板並無特 別限定,可使用用以形成太陽能電池之眾所周知之矽基板 (板厚:100〜4 5 0 μιη左右),又亦可爲單結晶或者多結晶中 之任一種矽基板。 又’上述結晶系砂基板具有ρ η接合’其係指於第1 導電型半導體基板之表面一側形成第2導電型之受光面雜 質擴散區域。另外,當第1導電型爲η型時,第2導電型 爲Ρ型,當第1導電型爲ρ型時,第2導電型爲η型。 此處,作爲形成Ρ型之雜質,可列舉硼、以及鋁等, 作爲形成η型之雜質,可列舉磷、以及砷等。 〔太陽能電池模組〕 本發明之太陽能電池模組係使用以焊錫覆蓋表面之互 -24- 201243920 連器將本發明之太陽能電池單元串聯接合的太陽能電池模 組。 以下,使用圖3說明本發明之太陽能電池模組之構成 〇 如圖3所示,本發明之太陽能電池模組20使用以焊 錫8a覆蓋金屬帶8b表面之互連器8,將太陽能電池單元 10串聯接合。 此處,作爲金屬帶,具體而言,例如可適當使用塗佈 導電性黏接劑之銅或鋁帶等。 又,如圖3中接合部之放大剖面圖所示,表面電極1 之母線電極lb與互連器8之焊錫8a貼緊,背面電極6之 連接部6b與互連器8之焊錫8a緊貼。 本發明之太陽能電池模組中,母線電極(及背面電極 之連接部)係使用上述母線電極用組成物形成,因此與互 連器之焊錫之黏著性良好,可容易地形成模組。 實施例 以下,使用實施例詳細說明關於本發明之組合組成物 及太陽能電池單元。但本發明並非係受限於此者。 (指狀電極用組成物A1-A5之調製) 於球磨機中添加下述第1表所示之導電性粒子等,使 其達到下述第1表中所示之組成比,藉由混合該等,調製 成指狀電極用導電性組成物。 -25- 201243920 [表l] 第1表 指狀1 1極用徒 1成物 Α1 Α2 A3 Α4 Α5 導電性粒子 銀粉 100 100 100 100 100 溶劑 α·松油醇 12 12 12 12 12 金屬氧化物 氧化鋅 5 10 氧化鉍 10 鈣鈦礦化合物 10 導電性氧化鋅 10 樹脂黏合劑 乙基纖維素 3 3 3 3 3 玻璃介質 2 2 2 2 2 第1表中各成分係使用以下物質。 • 銀粉:Age-1 03 (形狀:球狀、平均粒子徑:1.5 μπι、福田金屬箔粉工業公司製) • 溶劑:松油醇 • 氧化鋅:ΖηΟ(平均粒子徑:20~40 nm、TAYCA 公司製) • 氧化鉍:Bi2〇3(平均粒子徑:5 1 nm、C.I.化成公 司製) • 鈣鈦礦化合物:SrTi03(平均粒子徑:0.8 μπι、 曰本化學工業公司製) • 導電性氧化鋅:ZnO : Α1(平均粒子徑:3.5 μιτι、 本莊化學公司製) • 樹脂黏合劑:EC-100FTP(乙基纖維素樹脂固體 部分:9%、日新化成公司製) • 玻璃介質:硼珪酸鉛玻璃粉末 -26- 201243920 (母線電極用組成物B1~B4之調製) 於球磨機中添加下述第2表所示之導電性粒子等’使 其達到下述第2表中所示之組成比,藉由混合該等,調製 成母線電極用導電性組成物。 尙且,下述第2表中之各成分係使用與上述第1表相 同者。 [表2] 第2表 母線電極用組成物 Β1 Β2 Β3 Β4 導電性粒子 銀粉 100 100 100 100 溶劑 α-松油醇 12 12 12 12 金屬氧化物 氧化鋅 0 1 2.5 氧化鉍 2.5 樹脂黏合劑 乙基纖維素 3 3 3 3 玻璃介質 2 2 2 2 (實施例1〜7、比較例1~2) 首先,準備矽基板(單結晶矽晶圓、LS-25TVA ' 156 mm><156 mm><200 μπι、信越化學工業公司製),藉由網版 印刷將鋁糊膠塗佈於整個背面,並使其乾燥。 接著,按照下述第3表所示之組合,藉由網版印刷將 所調製之各導電性組成物塗佈於矽基板之表面,形成指狀 電極之規定配線圖案以及母線電極之規定配線圖案。 藉由網版印刷形成配線後,利用燒結爐,於峰値溫度 740°C之條件下燒結60秒鐘,製成已形成導電性配線(指 狀電極及母線電極)之太陽能電池單元樣本。 -27- 201243920 <焊錫黏著性> 於已製成之太陽能電池單元樣本之母線電極上,使用 烙鐵實際安裝焊錫帶(組成:Sn-3Ag-0.5Cu)。 然後,依據ns K6850: 1999,以拉伸速度50 mm/分 鐘實施拉伸剪斷試驗,測定斷裂時之載荷(MPa) »結果如 下述第3表所示。 此處,若斷裂時載荷爲15 MPa以上,則評爲具有太 陽能電池單元形成模組所需之焊錫黏著性。 〈曲線因子(FF),光電轉換效率(Eff) > 使用電池測試器(山下電裝公司製)對所製作之各太陽 能電池單元樣本之電氣特性特性)進行評價,求得曲 線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)。結果如下述第3表所示 。另外,下述第3表中之數値’係以比較例2中製作之太 陽能電池單元樣本之結果爲1 00時的相對評價進行表示。 表3 第3表(其1) 實施例 1 2 3 4 5 6 7 指狀電極用組成物 A1 A1 A1 A2 A3 A4 A5 母線電極組成物 B1 B2 B3 B3 B4 B3 B3 焊錫黏著性(MPa) 15.5 15.8 15.6 15.7 15.6 15.7 15.7 FF(%) 117 119 125 130 130 127 126 Eff(%) 118 125 131 135 134 130 133 -28- 201243920 表4 第3表(其2) 比較例 1 2 指狀電極用組成物 A1 B1 母線電極組成物 A1 B1 焊錫黏著性(MPa) 2.4 15.6 FF(°/〇) 119 100 Eff(%) 124 100 根據第1表〜第3表所示之結果可知,與作爲標準之 比較例2之太陽能電池單元樣本相比,若形成母線電極時 亦使用金屬氧化物含量較多之導電性組成物(A 1 ),則雖然 曲線因子(FF)及光電轉換效率(Eff)有所改善,但焊錫黏著 性極差(比較例1)。 相對於此,若形成指狀電極時使用金屬氧化物含量較 多之導電性組成物(A1-A5),形成母線電極時使用金屬氧 化物含量較少之導電性組成物(B 1〜B4),則可形成焊錫黏 著性優異之電極,且可製作曲線因子(FF)及光電轉換效率 (Eff)優異之太陽能電池單元(實施例1〜7)。 【圖式簡單說明】 圖〗係太陽能電池單元之模式剖面圖。 圖2係自太陽能電池單元之表面電極側觀察之模式俯 視圖、以及自背面電極側觀察之模式仰視圖。 圖3係太陽能電池模組之模式立體圖及接合部之放大 剖面圖。 -29- 201243920 【主要元件符號說明】 1 ‘·表面電極 1 a :指狀電極 1 b :母線電極 2 :防止反射膜 3 : η層 4: ρη接合砂基板 5 : ρ層 6 :背面電極 6a :全面電極(鋁電極) 6b:連接部(銀電極) 7 :結晶系矽基板 8 :互連器 8 a :焊錫 8b :金屬帶 1 〇 :太陽能電池單元 20 :太陽能電池模組 -30-
Claims (1)
- 201243920 七、申請專利範圍: 1. 一種太陽能電池集電電極形成方法,其係使用至 少含有導電性粒子(A)、玻璃介質(B)、以及溶劑(C)之太陽 能電池集電電極形成用導電性組成物而形成太陽能電池集 電電極之太陽能電池集電電極形成方法,其特徵爲具有以 下步驟, 使用指狀電極形成用導電性組成物而形成指狀電極之 指狀電極形成步驟,及於前述指狀電極形成步驟後, 使用母線電極形成用導電性組成物而形成母線電極之 母線電極形成步驟;其中 該指狀電極形成用導電性組成物係相對於前述導電性 粒子(A) 10 0質量份而含有金屬氧化物(D)3〜10質量份, 該母線電極形成用導電性組成物係相對於前述導電性 粒子(A)l 00質量份而含有金屬氧化物(D)未滿3質量份。 2. —種太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之 組合,其係至少含有導電性粒子(A)、玻璃介質(B)以及溶 劑(C)之太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之組合 ,其特徵爲具有: 相對於前述導電性粒子(A) 1 00質量份而含有金屬氧化 物(D)3〜10質量份之指狀電極形成用導電性組成物,以及 相對於前述導電性粒子(A)100質量份而含有金屬氧化 物(D)未滿3質量份之母線電極形成用導電性組成物。 3. —種太陽能電池單元,其係具備受光面側之表面 電極、半導體基板及背面電極, -31 - 201243920 其中至少前述表面電極係使用如申請專利範圍第2項 之太陽能電池集電電極形成用導電性組成物之組合,並使 用如申請專利範圍第1項之太陽能電池集電電極形成方法 所形成。 4·—種太陽能電池模組,其係使用以焊錫覆蓋表面 之互連器,將如申請專利範圍第3項之太陽能電池單元串 聯接合。 -32-
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