TW201700430A - Perc型太陽電池用鋁膏組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種PERC型太陽電池用鋁膏組成物,其可賦予PERC型太陽電池晶片高轉換效率,且對於矽基板有優異之密著性,進一步,即使在高溫高濕環境下,亦可抑制電特性的降低及燒成後孔洞的產生。
其特徵為其係至少含有玻璃料作為構成成分之PERC型太陽電池用鋁膏組成物。前述玻璃料,不含Pb及鹼金屬,而係含B2O3成分者。
Description
本發明係關於一種在裏面具有鈍化膜(Passivation film)之結晶系太陽電池晶片用之鋁膏組成物。
以提高結晶系太陽電池晶片的轉換效率(發電效率)及信賴性等作為目的,目前實施了各種的研究開發,其中之一的PERC((射極鈍化太陽電池)Passivated emitter and rear cell)型高轉換效率晶片已被習知。此PERC型高轉換效率晶片,係在太陽電池晶片之與受光面為相反側的裏面上,形成以氮化矽、氧化矽、氧化鋁等形成之反射防止膜。此反射防止膜藉由雷射光形成孔洞,並通過此孔洞與矽基板成為電氣接觸而形成鋁電極層。如此之PERC構造,存在有從上述之鋁電極層擴散鋁原子而形成之p+層。藉由此p+層的存在,從而得到可提高生成載子之收集效率的BSF((背面電場)Back Surface Field)効果。此外,由於上述反射防止膜,係作為所謂的鈍化膜而作用,故藉由抑制矽基板表面之電子的再結合,可減少產生之載流子的再結合率。其結果,可得到高電壓,從而提高太陽電池晶片之轉換效率。
近年來,為了在上述PERC型高轉換效率晶片之裏面側形
成鋁電極層(裏面電極),鋁膏組成物有各種提案。PERC型高轉換效率晶片用鋁膏組成物所必須之功能為:1)藉由形成均勻之BSF層而提高轉換效率、2)確保矽基板及鈍化膜之充分剝離強度、3)確保在高溫高濕環境中的長期信賴性。
例如,專利文獻1係關於膏組成物所含玻璃料,其記載一種含有鉛30~70陽離子莫爾百分比、矽1~40陽離子莫爾百分比、硼10~65陽離子莫爾百分比、鋁1~25陽離子莫爾百分比之玻璃料。此外,專利文獻2記載一種膏組成物,其包含無PbO之玻璃料,該玻璃料含有0~12wt%之SiO2、0.3~10wt%之Al2O3、65~75wt%之Bi2O3。再者,專利文獻3記載一種鋁膏組成物,其係添加含有SiO、B2O3、ZnO及/或PbO、Al2O3的至少1種之鹼金屬氧化物之玻璃料者,從而,提高矽基板與電極的密著性。
【專利文獻1】日本特開2013-145865號公報
【專利文獻2】美國專利申請公開2013/0192670號
【專利文獻3】國際公開第2012/165167號
然而,即使將上述專利文獻1所記載之膏組成物適用於PERC型高轉換效率晶片,仍無法斷言可得到充分之轉換效率,仍留有改善之餘地。此外,含Pb將產生影響環境面之問題。此外,上述專利文獻2所記載之膏組成物亦相同,仍留有變換效率上改善之餘地,此外,關於藉由燒成而形成之鋁電極的剝離強度亦須改善。專利文獻3所記載之膏組成物,雖確實可提升對於矽基板之密著性,但在高溫高濕環境下的信賴性方面,仍留有課題。此外,任一者之專利文獻所記載之膏組成物,藉由燒成而形成之Al-Si合金層皆係形成有孔洞者,有太陽電池晶片之機械強度較低的問題。根據以上之觀點,目前須開發可解決上述問題點之膏組成物。
本發明係鑑於上述技術背景而成,目的在於提供一種PERC型太陽電池用鋁膏組成物,其可賦予PERC型太陽電池晶片高轉換效率,且對於矽基板有優異之密著性,並且,在高溫高濕環境下,仍可抑制電特性下降、或燒成後之孔洞的產生。
本發明人等為達到上述目的而深入研究的結果,發現將鋁膏組成物所添加之玻璃料調整為特定之組成時,可達成上述目的,從而完成本發明。
亦即,本發明係關於下述之PERC型太陽電池用鋁膏組成物。項1.一種膏組成物,其特徵為其係至少含有玻璃料作為構成成分之PERC型太陽電池用鋁膏組成物;
前述玻璃料,不含Pb及鹼金屬,而係含B2O3成分者。
項2.如上述項1項所記載之膏組成物,其中,前述玻璃料,係進一步包含選自Bi2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、BaO、CaO、SrO、V2O5、Sb2O3、WO3、P2O5及TeO2所成群中至少1種成分者。
項3.如上述項1或2所記載之膏組成物,其中,前述玻璃料,係含有第1玻璃料及第2玻璃料,前述第1玻璃料係包含B2O3及Bi2O3成分;前述第2玻璃料係包含V2O5及BaO成分。
項4.如上述項3所記載之膏組成物,其中,前述第1玻璃料中,B2O3成分與Bi2O3成分之莫爾比(B2O3/Bi2O3)係0.8以上4.0以下;前述第2玻璃料中,V2O5成分與BaO成分之莫爾比(V2O5/BaO)係1.0以上2.5以下。
項5.如上述項1~4中任一項所記載之膏組成物,其中,其係進一步包含導電填料,前述導電填料係至少含鋁粉及鋁-矽合金粉。
項6.如上述項5所記載之膏組成物,其中,前述鋁-矽合金粉中矽之含量,相對於前述鋁-矽合金粉中之鋁為100質量份,係3.0~30.0質量份;並且,前述膏組成物中矽之含量,相對於前述膏組成物中之鋁為100質量份,係3.0~15.0質量份。
項7.如上述項1~6中任一項所記載之膏組成物,其中,濕熱試驗前後之發電效率(Eff)的降低率係5%以內。
本發明之PERC型太陽電池用鋁膏組成物,至少含有玻璃料作為構成成分,該玻璃料並未含Pb及鹼金屬,而係含B2O3成分。藉此,只要將上述膏組成物適用於PERC型太陽電池晶片,即可賦予該太陽電池晶片高轉換效率。此外,藉由膏組成物的燒成而形成之電極(裏面電極),與矽基板的密著性優異,且亦可抑制裏面電極與矽基板之間之孔洞的產生。並且,藉由將上述膏組成物適用於PERC型太陽電池,該PERC型太陽電池,即使在高溫高濕環境下,亦難以降低電特性。
1‧‧‧p型矽半導體基板
2‧‧‧n型雜質層
3‧‧‧反射防止膜(鈍化膜)
4‧‧‧柵電極
5‧‧‧鋁電極層
6‧‧‧鋁-矽合金層
7‧‧‧p+層
8‧‧‧裏面電極
【圖1】表示PERC型太陽電池晶片之斷面構造的一例之模式圖。
以下,詳細說明PERC型太陽電池用鋁膏組成物之實施型態。
本實施形態之PERC型太陽電池用鋁膏組成物(以下,簡稱為「膏組成物」),可係為了形成PERC型高轉換效率晶片之裏面電極而使用者。
首先,說明本實施形態之膏組成物可適用之PERC型太陽電池之晶片的一例。
圖1,係以模式圖表示PERC型太陽電池之晶片的一般斷面構造。如圖1所示,太陽電池晶片,例如,係使用厚180~250μm之p型矽半導體基板1而構成。矽半導體基板1之受光面側,係形成有厚0.3~0.6μm之n型雜質層2,且除此之外,形成有例如,氮化矽膜所成反射防止膜3(亦稱作所謂之鈍化膜3)及柵電極4等。
此外,與矽半導體基板1之受光面為相反側之裏面,例如,形成有氮化矽膜所成反射防止膜3(亦稱作所謂之鈍化膜3)。且其形成有貫通此反射防止膜3並到達矽半導體基板1之表面的接觸孔、及通過該接觸孔與矽半導體基板1之表面接觸而沿著所定之圖型形狀所形成之鋁電極層5。
上述鋁電極層5,係藉由絲網印刷等塗佈後述之膏組成物,乾燥後,以超過660℃(鋁之熔點)之溫度進行短時間燒成而形成者。進行此燒成時,藉由鋁擴散至矽半導體基板1之內部,在鋁電極層5與矽半導體基板1之間形成鋁-矽(Al-Si)合金層6,同時藉由鋁原子之擴散而形成作為雜質層之p+層7(亦稱作BSF層7)。藉由此p+層7的存在,得到可防止電子的再結合、提高生成載子之收集效率的BSF効果。在矽半導體基板1之裏面側,形成有由上述之鋁電極層5與鋁-矽合金層6所構成之裏面電極8。藉由太陽電池晶片具有上述構造,從而構成具備PERC構造之晶片的背接觸型之太陽電池。
本實施形態之膏組成物,係為了形成上述之裏面電極8,而塗佈於反射防止膜3(鈍化膜3)之上的導電性膏。膏組成物,係塗佈成為其通過形成於反射防止膜3之接觸孔而與矽半導體基板1之表面接觸。
進一步詳細說明,本實施形態之膏組成物,可用於稱作LCO((雷射接點窗口)Laser contact opening)構造之太陽電池用的裏面電極。此時,膏組成物將與使用Laser等所設之開口部的矽反應,藉此,形成BSF層7。藉由形成BSF層,從而可實現太陽電池之電特性的提升。
接著,對於本實施形態之膏組成物的構成進行詳述。
本實施形態之膏組成物,係至少含有玻璃料作為構成成分者。
上述玻璃料,係不含Pb及鹼金屬,而含B2O3成分。
在此所述「不含Pb」,雖係指膏組成物不含有鉛(Pb),惟並未排除作為不可避之雜質而含之鉛(Pb)。
此外,在此所述「不含鹼金屬」,雖係指膏組成物並不含鹼金屬,亦即,不含鋰、鈉、鉀、銣、銫及鈁,惟並未排除作為不可避之雜質而含之鹼金屬。
又,以下敘述,係將上述之「玻璃料不含Pb」稱為「無Pb」、「玻璃料不含鹼金屬」稱為「無鹼金屬」。
玻璃料,係含有B2O3作為必須之構成成分。藉此,膏組成物,可對於PERC型太陽電池形成良好之BSF層,從而提高太陽電池之發電效率。
玻璃料,係無Pb,並且,無鹼金屬,只要作為成分含有B2O3,則亦可包含其他成分。
上述其他成分,除了B2O3,可例示如選自Bi2O3、Sr
O、BaO、Sb2O3、V2O5、P2O5、ZnO、SiO2、Al2O3、CaO、WO3、TeO2、TiO2、ZrO2、CuO、Ag2O、SnO及CeO2所成群中1種或2種以上。玻璃料係含有此等複數之金屬氧化物中1種以上作為構成成分時,可為各金屬氧化物彼此混合之混合物之型態存在,或者,複數種之金屬的氧化物所成,所謂複合氧化物之型態存在。此外,前述混合物及前述複合氧化物兩者在玻璃料中混在亦可,其形態並無限制。
玻璃料,其構成亦可係包含:第1玻璃料,含有B2O3及Bi2O3成分;及第2玻璃料,含有V2O5及BaO成分。亦即,玻璃料,亦可係上述第1玻璃料與上述第2玻璃料之2種類的玻璃料之混合物。
如上所述之玻璃料,包含第1玻璃料、及第2玻璃料時,膏組成物對於PERC型太陽電池,可形成進一步良好之BSF層,從而可提高太陽電池之發電特性,特別係可提高發電效率(轉換效率)。除此之外,膏組成物所形成之電極與太陽電池之矽基板間的密著性亦可得到提升。
玻璃料,包含第1玻璃料、及第2玻璃料時,在第1玻璃料及第2玻璃料之任一者中,各種玻璃料所含各成分之莫爾比並無限制。較佳係,第1玻璃料中,B2O3成分與Bi2O3成分之莫爾比(亦即,相對於Bi2O3成分之莫爾數,B2O3成分之莫爾數的比(B2O3之莫爾數/Bi2O3之莫爾數))為0.8以上4.0以下;第2玻璃料中,V2O5成分與BaO成分之莫爾比(亦即,相對於BaO成分之莫爾數,V2O5成分之莫爾數的比(V2O5之莫爾數/BaO之莫爾數)為1.0以上2.5以下。此時,膏組成物,對於PERC型太陽電池,可形成進一步良好
之BSF層,並可提高太陽電池之發電效率。除此之外,由膏組成物所形成之電極與太陽電池之矽基板之間的密著性可進一步提升。
第1玻璃料,亦可含有B2O3及Bi2O3成分以外之成分;第2玻璃料,亦可含有V2O5及BaO成分以外之成分。此時,第1玻璃料及第2玻璃料之任一者中,各成分可以上述混合物之狀態而存在,且各成分亦可以上述複合氧化物之狀態而存在。
玻璃料中,上述第1玻璃料與上述第2玻璃料的混合比例並無特別限定,可以任意之混合比例含有。較佳係,將第1玻璃料及第2玻璃料混合成為:第2玻璃料所含V2O5與第1玻璃料所含B2O3之莫爾比,亦即,V2O5之莫爾數/B2O3之莫爾數的值在1.0~10.0之範圍內。此時,膏組成物,對於PERC型太陽電池,可形成進一步良好之BSF層,並可提高太陽電池之發電效率。除此之外,由膏組成物所形成之電極與太陽電池之矽基板之間的密著性可進一步提升。
本實施形態之膏組成物,只要含有上述玻璃料,則可包含其他添加劑。例如,膏組成物,除了玻璃料之外,可含有導電填料、矽粉末及有機賦形劑。
膏組成物所含導電填料,係可使藉由燒成膏組成物而形成之鋁電極層發揮導電性。
構成導電填料之材料並無特別限制。例如,導電填料,可包含鋁粉及鋁-矽合金粉中至少一者,較佳係由鋁粉及鋁-矽合金粉所成。
構成鋁粉末之鋁粒子的形狀並無特別限定。若鋁粒子的形狀特別係球狀,則將增大電極層中鋁粒子的充填性,藉此,可有效地降低電
極之電阻。此外,鋁粒子的形狀為球狀時,矽半導體基板與鋁粒子之接點將會增加,從而可形成良好之BSF層。
構成鋁粉末之鋁粒子的平均粒徑係1μm以上10μm以下為佳,此時,可降低鋁粒子彼此凝集之疑慮,在膏組成物中較容易有良好之分散性,並且,較容易維持高反應性。鋁粉末之製造方法並無特別限定,例如,可藉由霧化法而製造。
作為導電填料,若將鋁粉末包含入膏組成物中,燒成膏組成物而形成裏面電極時,由於裏面電極與矽半導體基板之間會形成鋁-矽合金層與p+層,因此有可得到BSF効果之優點。
構成鋁-矽合金粉末之鋁-矽合金粒子的形狀並無特別限定。構成鋁-矽合金粉末之鋁-矽合金粒子的平均粒徑係1μm以上10μm以下為佳。此時,可降低鋁粒子彼此凝集之疑慮,在膏組成物中較容易有良好之分散性,並且,較容易維持高反應性。鋁-矽合金粉末之製造方法並無特別限定,例如,可藉由霧化法而製造。
鋁-矽合金粉末,亦可使藉由燒成膏組成物而形成之鋁電極層發揮導電性。此外,除了鋁-矽合金粉末,膏組成物更包含後述之矽粉末時,藉由矽粉末中之矽與鋁-矽合金粉末中之矽,可易於控制膏組成物中之鋁與矽半導體基板中之矽的過剩反應。藉此,鋁電極層與矽半導體基板之界面之孔洞(空洞)的產生可得到抑制。
又,本實施形態之膏組成物中所含鋁-矽合金粉末之含有比率,並無特別限定。例如,相對於鋁粉末100質量份,鋁-矽合金粉末係10質量份以上500質量份以下為佳。此時,可有效抑制膏組成物中
之鋁與矽半導體基板中之矽的過剩反應。
膏組成物中包含矽粉末時,藉由上述之鋁-矽合金粉末中所含之矽與矽粉末中之矽,可控制膏組成物中之鋁與矽半導體基板中之矽的過剩反應。從而,可抑制鋁電極層與矽半導體基板之界面之孔洞(空洞)的產生。
構成矽粉末之矽粒子的形狀並無特別限定。構成矽粉末之矽粒子的平均粒徑係1μm以上10μm以下為佳。此時,可抑制矽粒子互相凝集,且維持膏組成物中具有良好之分散性,除此之外,亦可抑制反應性的降低。
矽之含有量並無特別限制,可適宜地進行調節。例如,鋁-矽合金粉中矽之含量,相對於鋁-矽合金粉中之鋁100質量份,可係3.0~30.0質量份,並且,膏組成物中矽之含量,相對於膏組成物中之鋁100質量份,可係3.0~15.0質量份。此時,可藉由膏組成物形成良好之BSF層從而提升電特性,且鋁電極層與矽半導體基板之界面之孔洞(空洞)的產生亦可得到抑制。
有機賦形劑,可使用以溶劑將因應必要之各種添加劑及樹脂溶解所成者。可使用習知者作為溶劑,具體而言,可列舉出:二甘醇單丁醚、二甘醇單丁醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚等。各種添加劑,例如,可使用抗氧化劑、腐蝕抑制劑、消泡劑、增稠劑、增黏劑(Tackifier)、偶聯劑、靜電賦予劑、聚合抑制劑、觸變劑、防沉降劑等。添加劑之具體例,可使用聚乙二醇酯化合物、聚乙二醇醚化合物、聚氧乙烯山梨醇酯化合物、山梨糖醇烷基酯化合物、脂肪族多元羧酸化合物、磷酸酯化合物、聚酯酸之
醯胺胺鹽、氧化聚乙烯系化合物、脂肪酸脂肪酸醯胺蠟等。樹脂可使用習知者,可使用乙基纖維、硝化纖維、聚乙烯醇縮丁醛、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、二甲苯樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、呋喃樹脂、聚胺酯樹脂、異氰酸酯化合物、氰酸酯化合物等之熱硬化樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚縮醛、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚碸、聚醯亞胺、聚醚碸、聚芳酯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、矽樹脂等中之1種,抑或組合2種以上使用。有機賦形劑所含樹脂,亦可不以溶劑溶解直接使用。
又,本實施形態之膏組成物中所含有機賦形劑之含有率,並無特別限定。例如,相對於鋁粉末100質量份,有機賦形劑之含有率係70質量份以上500質量份以下為佳。此時,較難發生膏組成物之印刷性的降低。
本實施形態之膏組成物,可藉由將所定量之各原料以適宜之方法混合而調製。混合方法並無特別限定,可使用分散機或三輥機等習知的混合機。
使用本實施形態之膏組成物,例如,可如圖1所示,形成PERC型太陽電池晶片之裏面電極。
上述膏組成物包含玻璃料,該玻璃料係無Pb及無鹼金屬,並且,包含B2O3成分。因此,將上述膏組成物適用於PERC型太陽電池晶片時,可賦予該太陽電池晶片高轉換效率。此外,膏組成物,特別係
無鹼金屬(除了不可避而含有之鹼金屬)所構成,故藉由膏組成物之燒成而形成之裏面電極,與矽基板之間的密着性優異。並且,無鹼金屬時,即使在高溫高濕環境下亦難以發生電特性的降低,因此高溫高濕環境下之信賴性優異。此外,若將上述膏組成物適用於PERC型太陽電池晶片,亦可抑制在太陽電池晶片中裏面電極與矽半導體基板之間所形成之燒成後之孔洞的產生。除此之外,由於膏組成物係無Pb(除了不可避而含有之Pb)所構成,故對環境面之影響較小。
使用本實施形態之膏組成物而形成之PERC型太陽電池晶片,可抑制濕熱試驗前後之發電效率(以下,簡稱為「Eff」)的降低率,例如,濕熱試驗前後之Eff可被抑制在5%以內。因此,若使用本實施形態之膏組成物而形成PERC型太陽電池晶片,可提高該太陽電池晶片之長期信頼性。
以下,藉由實施例更具體說明本發明,惟本發明並非限定為此等實施例之態樣。
(實施例1)
準備由B2O3-Bi2O3-SrO-BaO-Sb2O3以43/22/18/12/5(mol%)之組成比例所構成之第1玻璃料、及由V2O5-BaO-P2O5-B2O3-SrO以39/26/18/10/7(mol%)之組成比例所構成之第2玻璃料。
將上述第1玻璃料1.0質量份、第2玻璃料2.0質量份、
以霧化法生成之D50為6.0μm的鋁粉100質量份、以霧化法生成之D50為6.0μm的鋁-15%矽合金粉25質量份、及以丁基二甘醇溶解乙基纖維所成樹脂液35質量份,使用分散機或三輥機等習知的混合機混合而調製膏組成物。此膏組成物中係調製成含有之矽(Si)的含量,相對於此膏組成物中之鋁100質量份,係3.0質量份(S1/Al量為3.0wt%)者。
另一方面,太陽電池晶片係如以下所述而製作。首先,準備電阻值3Ω.cm的裏面鈍化型單晶矽基板,且其已預先使用雷射等設置開口部。並且,將如上述所調製之膏組成物,在上述矽基板之裏面側(與受光面係相反之面)印刷為1.0-1.1g/pc。接著,對於上述矽基板之受光面,印刷上藉由習知技術所預先調製的Ag膏。之後,藉由對於上述處理後之矽基板使用設定為800℃之紅外線爐,從而在矽基板之受光面及裏面側形成電極,得到太陽電池晶片。
(實施例2)
除了藉由調節鋁粉之使用量而調製為膏組成物中所含矽(Si)之含量,相對於膏組成物中鋁100質量份,係7.0質量份以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例3)
除了藉由調節鋁粉之使用量而調製為膏組成物中所含矽(Si)之含量,相對於膏組成物中鋁100質量份,係15.0質量份以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例4)
除了使用鋁-3%矽合金粉取代鋁-15%矽合金粉,相對於膏組成物中鋁100質量份,使膏組成物中所含矽(Si)之含量為3.0質量份而調製以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例5)
使用鋁-20%矽合金粉取代鋁-15%矽合金粉,調節鋁粉之使用量以使相對於膏組成物中鋁100質量份,膏組成物中所含矽(Si)之含量成為7.0質量份而調製以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例6)
使用鋁-30%矽合金粉取代鋁-15%矽合金粉,調節鋁粉之使用量以使相對於膏組成物中鋁100質量份,膏組成物中所含矽(Si)之含量成為7.0質量份而調製以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例7)
除了將第1玻璃料之B2O3-Bi2O3-SrO-BaO-Sb2O3的組成比例變更為40/40/10/5/5(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例8)
除了將第1玻璃料之B2O3-Bi2O3-SrO-BaO-Sb2O3的組成比例變更為58/15/9/13/5(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例9)
除了將第2玻璃料之V2O5-BaO-P2O5-B2O3-SrO的組成比例變更為37/18/24/15/6(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例10)
除了將第2玻璃料之V2O5-BaO-P2O5-B2O3-SrO的組成比例變更為30/30/20/15/5(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例11)
除了調製為膏組成物中所含矽(Si)之含量,相對於膏組成物中鋁100質量份,係0質量份(亦即,導電填料僅有鋁粉末)以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例12)
除了藉由調節鋁粉之使用量而調製為膏組成物中所含矽(Si)之含量,相對於膏組成物中鋁100質量份,係1.5質量份以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例13)
除了藉由調節鋁粉之使用量而調製為膏組成物中所含矽(Si)之含量,相對於膏組成物中鋁100質量份,係20.0質量份以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例14)
除了使用鋁-35%矽合金粉取代鋁-15%矽合金粉,並調節鋁粉
之使用量而調製為膏組成物中所含矽(Si)之含量,相對於膏組成物中鋁100質量份,為7.0質量份以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例15)
除了未使用第2玻璃料以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例16)
除了未使用第1玻璃料以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例17)
除了將第1玻璃料之B2O3-Bi2O3-SrO-BaO-Sb2O3的組成比例變更為40/8/25/15/12(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例18)
除了將第1玻璃料之B2O3-Bi2O3-SrO-BaO-Sb2O3的組成比例變更為25/50/12/8/5(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例19)
除了將第2玻璃料之V2O5-BaO-P2O5-B2O3-SrO的組成比例變更為65/20/5/5/5(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(實施例20)
除了將第2玻璃料之V2O5-BaO-P2O5-B2O3-SrO的組成比例變更為25/35/25/10/5(mol%)以外,藉由與實施例2相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(比較例1)
變更為第1玻璃料之組成B2O3-SiO2-Al2O3-K2O-Na2O係40/15/15/15/15(mol%)的組成比例所構成之玻璃料,並且,未使用第2玻璃料,進一步,相對於膏組成物中鋁100質量份,係0質量份(亦即,導電填料僅有鋁粉末)而調製以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
(比較例2)
變更為第1玻璃料之組成PbO-B2O3-Al2O3-SiO2係57/24/4/15(mol%)的組成比例所構成之玻璃料,並且,未使用第2玻璃料,進一步,相對於膏組成物中鋁100質量份,係0質量份(亦即,導電填料僅有鋁粉末)而調製以外,藉由與實施例1相同之方法而調製膏組成物,得到太陽電池晶片。
<發電效率(Eff)之測定>
對於各實施例及比較例所得太陽電池晶片,使用Wacom電創之太陽模擬器:WXS-156S-10及I-V測定装置:IV15040-10,實施I-V測定。以I-V測定所計量之Isc(A)、Voc(V)及FF值作為基準,藉由下述算式,算出發電效率(Eff)發電效率Eff(%)=(Isc×Voc×FF)/晶片面積。
<密著性評估>
由膏組成物形成之裏面電極與矽基板之間的密著性,係使用3M社製之隱形膠帶(CAT NO.810-1-18)而實施。具體而言,隱形膠帶貼附由膏組成物所形成之裏面電極後,剝離該膠帶,目測確認剝離後之膠帶的黏著面,根據下述判斷基準進行密著性之評估。
◎:膠帶整面之附著全部消失,未觀察到電極之剝離。
○:相對於膠帶整面有未達30%之附著,觀察到電極之稍微剝離。
△:相對於膠帶整面有30%以上未達60%之附著,觀察到電極之剝離。
×:相對於膠帶整面有60%以上之附著,觀察到電極之多數剝離。
<孔洞評估>
將膏組成物塗佈並燒成後,藉由光學顯微鏡(200倍)觀察矽基板之斷面,觀察任意決定之20處,根據下述判定基準進行評估矽基板與裏面電極層之界面上孔洞之有無。
○:完全無形成孔洞。
△:形成1~9個孔洞。
×:形成10~20個孔洞。
<高溫高濕環境下之耐久性>
高溫高濕環境下之耐久性,係根據濕熱試驗後(以下,記載為「DH後」)之Eff的降低率判斷。濕熱試驗,係根據IEC-61215/JIS C 8990 10.13之規格為基準,在溫度85℃、濕度85%RH、試驗時間1000下進行。
表1係表示:各實施例及比較例之玻璃料的組成,相對於鋁-矽合金粉中之鋁,矽之含量(Al-Si合金粉末);相對於膏組成物中之鋁,矽之含量(Si/Al量)及評估結果(Eff、密著性評估、孔洞評估、DH後之Eff的降低率)。又,鋁-矽合金粉中矽之含量及膏組成物中矽之含量係以重量%(wt%)記載。
各實施例所得太陽電池晶片,使用之膏組成物的玻璃料係無Pb及無鹼金屬,並且至少含有B2O3成分,故發電效率高、裏面電極與矽基板之間的密著性優異,此外,孔洞的產生亦被抑制。藉此,其在高溫高濕環境下之耐久性亦非常優異。
另一方面,比較例1所使用之膏組成物的玻璃料含有鹼金屬,故裏面電極與矽基板之間的密著性低,且其係產生多數孔洞者。此外,比較例1在高溫高濕環境下之耐久性亦低。比較例2所使用之膏組成物的玻璃料含有Pb,故裏面電極與矽基板之間的密著性低,且產生多數孔洞,係電特性之長期信頼性較低者。
1‧‧‧p型矽半導體基板
2‧‧‧n型雜質層
3‧‧‧反射防止膜(鈍化膜)
4‧‧‧柵電極
5‧‧‧鋁電極層
6‧‧‧鋁-矽合金層
7‧‧‧p+層
8‧‧‧裏面電極
Claims (7)
- 一種膏組成物,其特徵為其係至少含有玻璃料作為構成成分之PERC型太陽電池用鋁膏組成物;前述玻璃料,不含Pb及鹼金屬,而係含B2O3成分者。
- 如申請專利範圍第1項所記載之膏組成物,其中,前述玻璃料,係進一步包含選自Bi2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、BaO、CaO、SrO、V2O5、Sb2O3、WO3、P2O5及TeO2所成群中至少1種成分者。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之膏組成物,其中,前述玻璃料,係含有第1玻璃料及第2玻璃料,前述第1玻璃料係包含B2O3及Bi2O3成分;前述第2玻璃料係包含V2O5及BaO成分。
- 如申請專利範圍第3項所記載之膏組成物,其中,前述第1玻璃料中,B2O3成分與Bi2O3成分之莫爾比(B2O3/Bi2O3)係0.8以上4.0以下;前述第2玻璃料中,V2O5成分與BaO成分之莫爾比(V2O5/BaO)係1.0以上2.5以下。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之膏組成物,其中,其係進一步包含導電填料,前述導電填料係至少含鋁粉及鋁-矽合金粉任一者。
- 如申請專利範圍第5項所記載之膏組成物,其中,前述鋁-矽合金粉中矽之含量,相對於前述鋁-矽合金粉中之鋁為100質量份,係3.0~30.0質量份;並且, 前述膏組成物中矽之含量,相對於前述膏組成物中之鋁為100質量份,係3.0~15.0質量份。
- 如申請專利範圍第1~6項中任一項所記載之膏組成物,其中,濕熱試驗前後之發電效率(Eff)的降低率係5%以內。
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