TW201705502A - 導電性膠、太陽能電池及太陽能電池的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明可得到一種導電性膠，係可使用在太陽能電池等半導體裝置的電極形成之導電性膠，藉由使用該導電性膠來形成電極，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度保持較高。 本發明之導電性膠係含有：導電性粉末、含有氧化碲之複氧化物、以及有機媒液之導電性膠，該導電性膠，相對於導電性粉末100重量份，含有以TeO2換算為0.1至0.6重量份的氧化碲。

Description

導電性膠、太陽能電池及太陽能電池的製造方法
本發明係關於半導體裝置等的電極形成所使用之導電性膠。尤其，本發明係關於太陽能電池之電極形成用的導電性膠。此外，本發明係關於使用該電極形成用的導電性膠之太陽能電池的製造方法，以及藉由該製造方法所製造之太陽能電池。
使用將單晶矽或多晶矽加工為平板狀之結晶系矽作為基板之結晶系矽太陽能電池等半導體裝置，為了與裝置的外部形成電接觸，一般係使用電極形成用的導電性膠於矽基板表面形成電極。於如此形成電極之半導體裝置中，結晶系矽太陽能電池，近年來其生產量大幅地增加。此等太陽能電池，於結晶系矽基板之一方的表面具有雜質擴散層、抗反射膜及光入射側電極，於另一方的表面具有內面電極。藉由光入射側電極及內面電極，可將由結晶系矽太陽能電池所發電之電力擷取至外部。
於以往之結晶系矽太陽能電池的電極形成時，係使用含有導電性粉末、玻璃料、有機黏合劑、溶劑 及其他添加物之導電性膠。導電性粉末，主要使用銀粒子(銀粉末)。此導電性膠，如專利文獻1至12所記載，係開發出一種含有氧化碲之導電性膠。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-96747號公報
[專利文獻2]日本特開2011-96748號公報
[專利文獻3]日本特表2013-531863號公報
[專利文獻4]日本特表2013-533187號公報
[專利文獻5]日本特表2013-533188號公報
[專利文獻6]日本特表2013-534023號公報
[專利文獻7]日本特開2013-254726號公報
[專利文獻8]日本特開2013-89600號公報
[專利文獻9]日本特開2014-28713號公報
[專利文獻10]日本特開2014-31294號公報
[專利文獻11]日本特開2014-93312號公報
[專利文獻12]美國專利第8512463號說明書
第1圖係顯示一般之結晶系矽太陽能電池之剖面示意圖的一例。如第1圖所示，結晶系矽太陽能電池中，於結晶系矽基板1(例如p型結晶系矽基板1)之光入射側的表面(光入射側表面)，形成雜質擴散層4(例如使n 型雜質擴散後之n型雜質擴散層)。於雜質擴散層4上，形成抗反射膜2。此外，使用導電性膠，藉由網版印刷法等將光入射側電極20(表面電極)的電極圖案印刷於抗反射膜2上，將導電性膠乾燥並燒製，藉此形成光入射側電極20。於此燒製時，藉由使導電性膠燒穿抗反射膜2，可將光入射側電極20形成為與雜質擴散層4接觸。所謂燒穿，意指藉由導電性膠所含有之玻璃料等，將作為絕緣膜的抗反射膜2蝕刻，而將光入射側電極20與雜質擴散層4導通者。由於不須從p型結晶系矽基板1的內面側使光入射，所以一般係於內面的幾乎全面上形成內面電極15。於p型結晶系矽基板1與雜質擴散層4之界面形成pn接合。入射於結晶系矽太陽能電池之入射光的大部分，穿透抗反射膜2及雜質擴散層4並入射於p型結晶系矽基板1，於此過程中，入射光被吸收，而產生電子-電洞對。此等電子-電洞對，藉由pn接合所產生之電場，使電子往光入射側電極20、電洞往內面電極15而被分離。電子及電洞(載子)，經由此等電極，作為電流被擷取至外部。
第2圖係一般之結晶系矽太陽能電池的光入射側表面之示意圖的一例。如第2圖所示，於結晶系矽太陽能電池的光入射側表面，配置有匯流排(bus bar)電極(光入射側匯流排電極20a)及指狀電極20b作為光入射側電極20。第1圖及第2圖所示之例子中，藉由入射於結晶系矽太陽能電池之入射光所產生之電子-電洞對中的電子，被聚集在指狀電極20b，然後聚集在光入射側匯流排電極 20a。於光入射側匯流排電極20a，焊接有以焊錫覆蓋周圍之內連線用的金屬焊帶，藉由此金屬焊帶，使電流被擷取至外部。
第3圖係一般之結晶系矽太陽能電池的內面之示意圖的一例。如第3圖所示，係配置有內面匯流排電極15a作為內面電極15。於配置有內面匯流排電極15a以外之內面的幾乎全面上，配置有內面全面電極15b。第1圖及第3圖所示之例子中，藉由入射於結晶系矽太陽能電池之入射光所產生之電子-電洞對中的電洞，被聚集在以鋁為主材料之內面電極15，然後聚集在以銀為主材料之內面匯流排電極15a。內面電極15，藉由將以相對於結晶矽成為p型雜質之鋁為主材料之導電性膠用作為原料而形成，於燒製導電性膠時，可於結晶系矽太陽能電池的內面形成內面電場層(BSF：Back Surface Field)層。然而，相對於鋁係難以進行焊接。因此，為了確保用以將內連線用的金屬焊帶焊接於內面之區域，係形成有以銀為主材料之匯流排電極(內面匯流排電極15a)。由於存在有內面匯流排電極15a與內面全面電極15b重疊之部分，所以兩者之間可確保電接觸。於以銀為主材料之內面匯流排電極15a，焊接有由焊錫覆蓋周圍之內連線用的金屬焊帶。藉由此金屬焊帶，使電流被擷取至外部。
本案發明者發現：使用以往的導電性膠來形成光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a時，會產生將內連線用的金屬焊帶焊接於光入射側匯流排電極 20a或內面匯流排電極15a時之接著強度(焊接初期接著強度)不夠高之問題。由於金屬焊帶與光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a之間之接著強度不夠高，當藉由金屬焊帶來連接複數個太陽能電池單元以製造太陽能電池模組時，於太陽能電池模組內有產生斷線之疑慮。即使於結晶系矽太陽能電池以外的半導體裝置中，於使用半導體裝置之裝置內，亦有產生斷線之疑慮。
此外，本案發明者發現：使用以往的導電性膠來形成光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a時，將內連線用的金屬焊帶焊接於光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a後，以既定條件施以熟化處理時，於內連線用的金屬焊帶與光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a之間，會有產生斷線之疑慮。所謂既定的熟化處理，意指於150℃的熱風乾燥爐內進行1小時之熟化處理者。本案發明者發現：此問題係起因於既定條件下的熟化處理，使金屬焊帶與光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a之間之接著強度降低。於製造太陽能電池模組時，會經過用以封合太陽能電池單元及金屬焊帶等配線之疊合步驟。疊合步驟中，通常在升溫至既定溫度之狀態下，進行使EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)等封合材料固化之加熱。因此，由於既定條件下的熟化處理而可能在內連線用的金屬焊帶與光入射側匯流排電極20a或內面匯流排電極15a之間產生斷線者，意指於製造太陽能電池模組時之疊合步驟中，配線可能產生缺失之意。即 使於結晶系矽太陽能電池以外的半導體裝置中，於對電極之焊接中，亦同樣有產生斷線之疑慮。
因此，本發明之目的在於得到一種可使用在太陽能電池等之半導體裝置的電極形成之導電性膠，係藉由使用該導電性膠來形成電極，可提高焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度之導電性膠。此外，本發明之目的在於得到一種可使用在太陽能電池等之半導體裝置的電極形成之導電性膠，係藉由使用該導電性膠來形成電極，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與電極之間之接著強度保持較高之導電性膠。
此外，本發明之目的在於得到一種於焊接後或焊接後經既定條件施以熟化處理後，金屬焊帶與電極之間的焊接接著強度高之結晶系矽太陽能電池，以及其製造方法。
本案發明者係發現藉由使用含有既定的複氧化物之導電性膠，來形成以太陽能電池為例之半導體裝置的電極，可提高將內連線用的金屬焊帶等焊接於電極時之接著強度，因而完成本發明。再者，本案發明者係發現若使用含有既定的複氧化物之導電性膠，來形成以太陽能電池為例之半導體裝置的電極，則在將內連線用的金屬焊帶等焊接於電極後，以既定條件施以熟化處理後，可將金屬焊帶與電極之間之接著強度保持較高，因而完成本發明。
亦即，為了解決上述課題，本發明係具有 以下構成。本發明為下述構成1至8之導電性膠、下述構成9及10之導電性膠組、下述構成11至14之結晶系矽太陽能電池的製造方法、以及下述構成15及16之結晶系矽太陽能電池。
(構成1)
本發明之構成1為一種導電性膠，其係含有：導電性粉末、含有氧化碲之複氧化物、以及有機媒液之導電性膠，導電性膠，相對於導電性粉末100重量份，含有0.1至10重量份的複氧化物，複氧化物100重量%中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算為3至30重量%。
藉由使用本發明之構成1的導電性膠，於太陽能電池等之半導體裝置的電極形成中，可提高焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度。此外，藉由使用本發明之構成1的導電性膠，於太陽能電池等之半導體裝置的電極形成中，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度保持較高。
(構成2)
本發明之構成2，係如構成1所述之導電性膠，其中複氧化物更含有選自Bi2O3及PbO之至少1種。
藉由使複氧化物更含有選自Bi2O3及PbO之至少1種，可降低複氧化物的軟化點。因此，於導電性膠的燒製中，可調整複氧化物的流動性。因此，在將構成2 的導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可得到性能良好的結晶系矽太陽能電池。
(構成3)
本發明之構成3，係如構成2所述之導電性膠，其中複氧化物100重量%中，Bi2O3及PbO含量之合計為50至97重量%。
藉由使複氧化物含有既定量的Bi2O3及PbO，在將導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可得到性能更良好的結晶系矽太陽能電池。
(構成4)
本發明之構成4，係如構成3所述之導電性膠，其中複氧化物100重量%中，PbO的含有比率為5至30重量%。
藉由使複氧化物中之PbO的含有比率成為既定值，在將導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可以高良率得到性能更良好的結晶系矽太陽能電池。
(構成5)
本發明之構成5，係如構成3或4所述之導電性膠，其中複氧化物100重量%中，Bi2O3的含有比率為30至80重量%。
藉由使複氧化物中Bi2O3的含有比率成為既 定值，在將導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可以高良率得到性能更良好的結晶系矽太陽能電池。
(構成6)
本發明之構成6，係如構成2至6中任一項所述之導電性膠，其中複氧化物的剩餘部分，由選自SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、Al2O3、TiO2、及ZrO2之至少1種所構成。
藉由使複氧化物含有既定的氧化物作為剩餘部分，在將導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，基本上不會對太陽能電池的性能造成不良影響，可得到性能良好的結晶系矽太陽能電池。
(構成7)
本發明之構成7，係如構成1至6中任一項所述之導電性膠，其中導電性粉末為銀粉末。
藉由使本發明之導電性膠的導電性粉末為導電率高之銀粉末，可更確實地得到具有良好的太陽能電池特性之太陽能電池。
(構成8)
本發明之構成8，係如構成1至7中任一項所述之導電性膠，其中導電性膠為結晶系矽太陽能電池之匯流排電 極形成用的導電性膠。
若使用本發明之導電性膠來形成結晶系矽太陽能電池的匯流排電極，則可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度。此外，若使用本發明之導電性膠來形成結晶系矽太陽能電池的匯流排電極，則於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度保持較高。
(構成9)
本發明之構成9為一種太陽能電池用的導電性膠組，其係含有匯流排電極形成用導電性膠與指狀電極形成用導電性膠。匯流排電極形成用導電性膠係構成1至8中任一項所述之導電性膠。指狀電極形成用導電性膠係含有導電性粉末、複氧化物、以及有機媒液。指狀電極形成用導電性膠，相對於導電性粉末100重量份，含有0.1至10重量份的複氧化物。指狀電極形成用導電性膠中的複氧化物中之氧化碲的含有比率，較匯流排電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率高。
用以形成匯流排電極之導電性膠與用以形成指狀電極之導電性膠，所要求之性能不同。作為本發明之構成9的導電性膠組之指狀電極形成用導電性膠與匯流排電極形成用導電性膠，係因應指狀電極及匯流排電極所分別要求之性能，可妥適使用在此等電極的形成。
(構成10)
本發明之構成10，係如構成9所述之太陽能電池用的導電性膠組，其中指狀電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算為25至75重量%。
如本發明之構成10般，藉由使指狀電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算成為25至75重量%，可得到更適合於指狀電極的形成之導電性膠組。
(構成11)
本發明之構成11為一種結晶系矽太陽能電池的製造方法，其係包含：將構成1至8中任一項所述之導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟；以及將印刷後之導電性膠乾燥並燒製，藉此形成匯流排電極之步驟。
藉由本發明之構成11之結晶系矽太陽能電池的製造方法，能夠製造出可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度之結晶系矽太陽能電池。此外，若使用本發明之導電性膠來形成結晶系矽太陽能電池的匯流排電極，則能夠製造出於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度保持較高之結晶系矽太陽能電池。
(構成12)
本發明之構成12為一種結晶系矽太陽能電池的製造方法，其係包含：將構成9或10所述之導電性膠組的匯流排電極用導電性膠及指狀電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之電極印刷步驟；以及將印刷後之導電性膠乾燥並燒製，藉此形成匯流排電極及指狀電極之步驟。
本發明之構成12之結晶系矽太陽能電池的製造方法中，藉由使用既定之導電性膠組的指狀電極形成用導電性膠及匯流排電極形成用導電性膠，可形成適當的匯流排電極及指狀電極。因此，能夠製造出可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度之結晶系矽太陽能電池。此外，能夠製造出指狀電極與結晶系矽基板之間的接觸電阻小之結晶系矽太陽能電池。
(構成13)
本發明之構成13，係如構成12所述之結晶系矽太陽能電池的製造方法，其中電極印刷步驟包含：以形成指狀電極的圖案之方式，將指狀電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟；以及以形成匯流排電極的圖案之方式，將匯流排電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟。
以形成指狀電極的圖案之方式印刷指狀電 極形成用導電性膠，並以形成匯流排電極的圖案之方式印刷匯流排電極形成用導電性膠，藉此可形成分別適合於指狀電極及匯流排電極之電極。
(構成14)
本發明之構成14，係如構成12所述之結晶系矽太陽能電池的製造方法，其中電極印刷步驟依序包含：以形成指狀電極的圖案之方式，將指狀電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟；以及以形成指狀電極及匯流排電極的圖案之方式，將匯流排電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟。
根據本發明之構成14的製造方法，亦將匯流排電極用導電性膠印刷作為指狀電極圖案，所以可增厚指狀電極的厚度。因此，與僅以指狀電極用導電性膠來印刷指狀電極時相比，可降低指狀電極的電阻。
(構成15)
本發明之構成15為一種結晶系矽太陽能電池，其係藉由構成11至14所述之製造方法所製造。
本發明之構成15的結晶系矽太陽能電池中，由於以上述方法來製造，所以可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度。此外，本發明之構成15 之結晶系矽太陽能電池的匯流排電極，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度保持較高。
(構成16)
本發明之構成16為一種結晶系矽太陽能電池，其中匯流排電極以TeO2換算含有0.05至1.2重量%的Te元素。
本發明之構成16的結晶系矽太陽能電池，由於匯流排電極含有既定量的Te元素，所以是可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度之結晶系矽太陽能電池。此外，本發明之構成16之結晶系矽太陽能電池的匯流排電極，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度保持較高。
根據本發明，於太陽能電池等之半導體裝置的電極形成中，能夠得到可提高焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度之導電性膠。此外，根據本發明，於太陽能電池等之半導體裝置的電極形成中，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，能夠得到可將焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度保持較高之導電性膠。
此外，根據本發明，於焊接後或焊接後經既定條件施以熟化處理後，能夠得到金屬焊帶與電極之間的焊接接著強度高之結晶系矽太陽能電池，以及其製造方法。
1‧‧‧結晶系矽基板(p型結晶系矽基板)
2‧‧‧抗反射膜
4‧‧‧雜質擴散層(n型雜質擴散層)
15‧‧‧內面電極
15a‧‧‧內面匯流排電極
15b‧‧‧內面電極(內面全面電極)
20‧‧‧光入射側電極(表面電極)
20a‧‧‧光入射側匯流排電極
20b‧‧‧光入射側指狀電極
第1圖係一般之結晶系矽太陽能電池的光入射側電極附近之剖面示意圖的一例。
第2圖係一般之結晶系矽太陽能電池的光入射側表面之示意圖的一例。
第3圖係一般之結晶系矽太陽能電池的內面之示意圖的一例。
本說明書中，「結晶系矽」包含單晶矽及多晶矽。此外，「結晶系矽基板」，意指為了形成電氣元件或電子元件等之半導體裝置，而將結晶系矽成形為平板狀等之適合於元件形成之形狀的材料。結晶系矽的製造方法，可使用任意方法。例如為單晶矽時，可使用柴氏長晶法(Czochralski Method)，多晶矽時，可使用鑄製法。此外，亦可使用藉由其他製造方法，例如藉由焊帶上拉法所製作之多晶矽、形成於玻璃等不同種基板上之多晶矽等，作為結晶系矽基板。此外，「結晶系矽太陽能電池」，意指使用結晶系矽基板所製作之太陽能電池。此外，作為表示太陽能電池特性之指標，可使用從光照射下之電流-電壓特性的測定所得到之開放電壓(Voc)、短路電流(Isc)及曲線因子(填充因子，以下亦稱為「FF」)。
本發明之導電性膠，其特徵係於導電性膠所含有之複氧化物(玻璃料)中，含有既定量的氧化碲(例如 TeO2)。以下，係以將本發明之導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池的電極形成時為例來說明。本發明之導電性膠的用途，並不限於結晶系矽太陽能電池的電極形成。本發明之導電性膠，可使用在一般之半導體裝置的電極形成。
本說明書中，所謂複氧化物，意指複數種類的氧化物，例如以金屬氧化物作為主材料者，一般是以玻璃狀粒子的形態來使用。本說明書中，亦將複氧化物稱為「玻璃料」。
本說明書中，本發明之導電性膠所含有之複氧化物中的氧化碲，係以二氧化碲(TeO2)為例來說明。因此，本說明書中，複氧化物中之氧化碲的含量，係氧化碲為二氧化碲(TeO2)時之含量。本發明之導電性膠中，氧化碲亦可為二氧化碲(TeO2)以外者，例如一氧化碲及三氧化碲。此時，以使碲的含量相同之方式，可根據二氧化碲(TeO2)的含量來換算其他氧化碲的含量。
如第2圖所示，於結晶系矽太陽能電池的光入射側表面，配置有匯流排電極(光入射側匯流排電極20a)及指狀電極20b作為光入射側電極20。
於第2圖所示之例子中，藉由入射於結晶系矽太陽能電池之入射光所產生之電子-電洞對中的電子，經過n型擴散層4被聚集在指狀電極20b。因此，係要求指狀電極20b與n型擴散層4之間的接觸電阻低。此外，指狀電極20b，係將既定的導電性膠印刷於以氮化鈦等為材料之抗反射膜2上，並於燒製時使導電性膠燒穿抗反射膜 2而形成。因此，用以形成指狀電極20b之導電性膠，必須具有可燒穿抗反射膜2之性能。
光入射側匯流排電極20a，係與指狀電極20b電性接觸。於光入射側匯流排電極20a，焊接有由焊錫覆蓋周圍之內連線用的金屬焊帶。藉由此金屬焊帶，使電流被擷取至外部。因此，焊接於光入射側匯流排電極20a的表面之金屬焊帶之焊接的接著強度必須高。此外，光入射側匯流排電極20a，不須燒穿抗反射膜2，並且與n型擴散層4之間的接觸電阻不須低。相反的，為了不破壞形成於n型擴散層4與p型結晶系矽基板1之界面之pn接合，於形成光入射側匯流排電極20a時所使用之導電性膠與結晶系矽基板1之燒製時的反應性，以較低者為佳。
如上述般，用以形成光入射側匯流排電極20a之導電性膠與用以形成指狀電極20b之導電性膠，所要求之性能不同。使用本發明之導電性膠時，於結晶系矽太陽能電池之光入射側匯流排電極20a的形成中，可提高焊接金屬焊帶與光入射側匯流排電極20a之間時之接著強度。此外，使用本發明之導電性膠時，於結晶系矽太陽能電池之光入射側匯流排電極20a的形成中，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與光入射側匯流排電極20a之間時之接著強度保持較高。因此，本發明之導電性膠，可妥適使用在光入射側匯流排電極20a的形成。
用以形成結晶系矽太陽能電池的指狀電極 20b之導電性膠，可使用與本發明之導電性膠之調配不同者。惟於本發明之導電性膠中，藉由複氧化物中之氧化碲以外之氧化物的含量、以及其他添加物的含量，於導電性膠的燒製時，可滿足燒穿抗反射膜2、以及燒製後之電極與雜質擴散層4之間的接觸電阻低之要求。因此，藉由使用既定的複氧化物及其他添加物，於指狀電極20b的形成時，亦可使用本發明之導電性膠。此時具有可使用1種導電性膠並藉由1次的網版印刷來印刷光入射側匯流排電極20a及指狀電極20b之優點。此外，可分別將兩種不同調配之本發明之導電性膠使用在光入射側匯流排電極20a及指狀電極20b。此時具有可使用分別最適合於光入射側匯流排電極20a及指狀電極20b之導電性膠之優點。
本發明之導電性膠，亦可較佳地使用在內面匯流排電極15a的形成時。使用本發明之導電性膠時，於結晶系矽太陽能電池之內面匯流排電極15a的形成中，可提高焊接金屬焊帶與內面匯流排電極15a之間時之接著強度。此外，使用本發明之導電性膠時，於結晶系矽太陽能電池之內面匯流排電極15a的形成中，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與內面匯流排電極15a之間時之接著強度保持較高。
此外，本發明之導電性膠，藉由使用既定的複氧化物及其他添加物，可使用在結晶系矽太陽能電池之包含內面全面電極15b之內面電極15的形成。
上述說明中，係說明將光入射側電極20配 置在光入射側的表面之結晶系矽太陽能電池(雙面電極太陽能電池)，但本發明之導電性膠亦可使用在內面電極型太陽能電池的電極形成。所謂內面電極型太陽能電池，意指於光入射側表面不存在電極，而是於內面配置正負兩者的電極之太陽能電池。
藉由在複氧化物中含有氧化碲使焊接的接著強度提高之機制，目前仍未明確。但根據本案發明者的發現，可推測為藉由在電極的表面存在微量的氧化碲及/或金屬碲，可提高與以錫為主成分之焊錫之接著強度者。然而，本發明並不受限於此推測。
以下具體說明本發明之導電性膠。
本發明之導電性膠，係含有：導電性粉末、含有氧化碲(TeO2)之複氧化物、以及有機媒液之導電性膠。本發明之導電性膠，相對於導電性粉末100重量份，含有0.1至10重量份的複氧化物，較佳為0.5至8重量份，更佳為1至6重量份，又更佳為2至4重量份。本發明之導電性膠中，複氧化物100重量%中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算為3至30重量%，較佳為5至30重量%，更佳為6至30重量%，更佳為6至25重量%。
本發明之導電性膠所含有之導電性粉末的主要成分，可使用導電性材料，例如金屬材料。本發明之導電性膠，較佳係使用銀粉末的銀作為導電性粉末。本發明之導電性膠中，在不損及太陽能電池電極的性能之範圍，可含有銀以外的金屬，例如金、銅、鎳、鋅及錫等。 然而，從得到低電阻及高可靠度之點來看，導電性粉末較佳由銀所構成。
導電性粉末的粒子形狀及粒子尺寸並無特別限定。粒子形狀，例如可使用球狀及鱗片狀者。粒子尺寸，意指一個粒子之最長的長度部分之尺寸。導電性粉末的粒子尺寸，從作業性之點等來看，較佳為0.05至20μm，更佳為0.1至5μm。
一般而言，微小粒子的尺寸，由於具有一定的分布，所以不須所有粒子為上述粒子尺寸，較佳係全部粒子之積算值50%的粒子尺寸(D50)為上述粒子尺寸的範圍。此外，粒子尺寸的平均值(平均粒子)亦可為上述範圍。關於本說明書所記載之導電性粉末以外之粒子的尺寸亦相同。平均粒徑，係藉由Microtrac法(雷射繞射散射法)進行粒度分布測定，並從粒度分布測定的結果中得到D50而求取。
此外，可將導電性粉末的大小表示為BET值(BET比表面積)。導電性粉末的BET值，較佳為0.1至5m2/g，更佳為0.2至2m2/g。
接著說明本發明之導電性膠所含有之複氧化物。
本發明之導電性膠，係含有既定的複氧化物。所謂既定的複氧化物，意指含有氧化碲(例如TeO2)之複氧化物。本發明之導電性膠所含有之複氧化物中，氧化碲為必要成分。
既定之複氧化物的含有比率，相對於導電性粉末100重量份，含有0.1至10重量份的複氧化物，較佳為0.5至8重量份，更佳為1至6重量份，又更佳為2至4重量份。相對於導電性粉末的含量，含有既定量之既定的複氧化物，藉此可保持依據導電性粉末之電極的導電性，並提高電極與基板及金屬焊帶之接著性。
既定的複氧化物100重量%中氧化碲的含有比率，以TeO2換算為3至30重量%，較佳為5至30重量%，更佳為6至30重量%，又更佳為6至25重量%。當使用含有既定量的氧化碲之本發明之導電性膠來形成半導體裝置的電極時，可提高焊接金屬焊帶與電極之間時之接著強度，此外，即使於既定的熟化處理後，亦可將焊接接著強度保持較高。當氧化碲為既定量以上時，太陽能電池特性中，開放電壓(Voc)可能會降低。因此，既定的複氧化物中氧化碲的含有比率，必須為上述既定範圍的上限以下。
本發明之導電性膠，既定的複氧化物較佳更含有選自Bi2O3及PbO之至少1種。藉由使複氧化物更含有選自Bi2O3及PbO之至少1種，可降低複氧化物的軟化點。因此，於導電性膠的燒製中，可調整複氧化物的流動性。因此，在將本發明之導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可得到性能良好的結晶系矽太陽能電池。
本發明之導電性膠，於既定的複氧化物100重量%中，Bi2O3及PbO的含量之合計，較佳為50至97重 量%，更佳為50至80重量%，又更佳為50至70重量%。在將複氧化物含有既定量的Bi2O3及PbO之導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可得到性能更良好的結晶系矽太陽能電池。
本發明之導電性膠，於既定的複氧化物100重量%中，PbO的含有比率較佳為5至30重量%，更佳為5至20重量%，又更佳為5至15重量%。
藉由使複氧化物中之PbO的含有比率成為既定範圍，在將含有該複氧化物之導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可良好地控制複氧化物的軟化點。因此可以高良率得到性能更良好的結晶系矽太陽能電池。
本發明之導電性膠，於既定的複氧化物100重量%中，Bi2O3的含有比率較佳為30至80重量%，更佳為35至70重量%，又更佳為40至60重量%。
藉由使複氧化物中之Bi2O3的含有比率成為既定範圍，在將含有該複氧化物之導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，可良好地控制複氧化物的軟化點。因此可以高良率得到性能更良好的結晶系矽太陽能電池。
本發明之導電性膠，複氧化物的剩餘部分，較佳由選自SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、Al2O3、TiO2、及ZrO2之至少1種所構成。所謂複氧化物的剩餘部分，意指必要成分的氧化碲以及視 需要所添加之Bi2O3及PbO以外的氧化物，為既定的複氧化物所包含之氧化物。
本發明之導電性膠的複氧化物中，此等剩餘部分的氧化物並非必要成分。然而，此等金屬氧化物或此等之混合物，可在不對所得之太陽能電池的特性造成不良影響之範圍內添加。在將複氧化物含有上述氧化物作為剩餘部分之導電性膠使用在結晶系矽太陽能電池用的電極形成時，基本上在不會對太陽能電池的性能造成不良影響，可得到性能良好的結晶系矽太陽能電池。
複氧化物(玻璃料)之粒子的形狀並無特別限定，例如可使用球狀、非定形等者。此外，粒子尺寸亦無特別限定，從作業性之點等來看，粒子尺寸的平均值(D50)，較佳為0.1至10μm之範圍，更佳為0.5至5μm之範圍。
複氧化物(玻璃料)的粒子，可使用分別含有既定量之必要的複數種複氧化物之1種粒子。此外，亦可將由單一的複氧化物所構成之粒子，使用作為每種必要的複數種複氧化物之不同粒子(例如複氧化物的成分為TeO2及PbO時，為TeO2粒子及PbO粒子的兩種粒子)。此外，亦可將必要的複數種複氧化物之組成不同的複數種粒子組合使用。例如，可以既定量調配分別含有既定量的SiO2、B2O3及PbO之粒子以及分別含有既定量的PbO、Bi2O3、TeO2及BaO之粒子的兩種粒子，作為複氧化物(玻璃料)使用。
為了使本發明之導電性膠的燒製時之玻璃 料的軟化性能達到適當，玻璃料的軟化點，較佳為300至700℃，更佳為400至600℃，又更佳為500至580℃。
本發明之導電性膠，係含有有機媒液。有機媒液，可含有有機黏合劑及溶劑。有機黏合劑及溶劑，係擔負導電性膠的黏度調整等功用，均無特別限定。亦可將有機黏合劑溶解於溶劑來使用。
有機黏合劑，可選用纖維素系樹脂(例如乙基纖維素、硝基纖維素等)、(甲基)丙烯酸樹脂(例如聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)。有機黏合劑的添加量，相對於導電性粉末100重量份，通常為0.2至30重量份，較佳為0.4至5重量份。
溶劑，可選用醇類(例如松油醇、α松油醇、β-松油醇等)、酯類(例如含羥基之酯類、2,2,4-三甲基-1,3-戊烷二醇單異丁酸酯、丁基卡必醇乙酸酯等)之1種或2種以上。溶劑的添加量，相對於導電性粉末100重量份，通常為0.5至30重量份，較佳為5至25重量份。
再者，本發明之導電性膠中，可視需要再調配選自可塑劑、消泡劑、分散劑、勻化劑、穩定劑及密合促進劑等作為添加劑。此等當中，可塑劑可使用選自鄰苯二甲酸酯類、二醇酸酯類、磷酸酯類、癸二酸酯類、己二酸酯類及檸檬酸酯類等者。
本發明之導電性膠，在不對所得之太陽能電池的太陽能電池特性造成不良影響之範圍內，可含有上述以外之添加粒子。然而，為了得到良好的太陽能電池特 性，以及具有良好的金屬焊帶接著強度之太陽能電池，本發明之導電性膠，較佳係由導電性粉末、上述既定的複氧化物(玻璃料)、以有機媒液所構成之導電性膠。此外，玻璃料係含有既定量的氧化碲(TeO2)，較佳更含有Bi2O3及PbO。此外，可使用組成不同之複數種複氧化物作為複氧化物。
接著說明本發明之導電性膠的製造方法。本發明之導電性膠，可藉由將導電性粉末、玻璃料及視需要之其他添加粒子添加於有機黏合劑及溶劑，並進行混合、分散而製成。
混合，例如可藉由行星式摻合機來進行。此外，分散，可藉由三軋輥磨機來進行。混合及分散並不限定於此等方法，可使用一般所知的各種方法。
接著說明本發明之結晶系矽太陽能電池。本發明之導電性膠，可妥適使用作為結晶系矽太陽能電池之電極形成用的導電性膠。
第1圖係顯示於光入射側及內面側的兩表面具有電極(光入射側電極20及內面電極15)之一般的結晶系矽太陽能電池之光入射側電極20附近之剖面示意圖。第1圖所示之結晶系矽太陽能電池，係具有：形成於光入射側之光入射側電極20、抗反射膜2、n型雜質擴散層(n型矽層)4、p型結晶系矽基板1及內面電極15。此外，第2圖係顯示一般之結晶系矽太陽能電池的光入射側表面之示意圖的一例。第3圖係顯示一般之結晶系矽太陽能電池的 內面之示意圖的一例。
本說明書中，有時將從結晶系矽太陽能電池將電流擷取至外部之電極的光入射側電極20及內面電極15，一同簡稱為「電極」。
本發明之導電性膠，可妥適使用作為結晶系矽太陽能電池之匯流排電極形成用的導電性膠。
本發明之導電性膠所含有之複氧化物中，添加有既定量的氧化碲。因此，當使用本發明之導電性膠來形成結晶系矽太陽能電池的匯流排電極時，可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度，此外，當使用本發明之導電性膠來形成結晶系矽太陽能電池的匯流排電極時，於焊接後以既定條件施以熟化處理後，可將焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度保持較高。當氧化碲為既定量以上時，太陽能電池特性中，可能導致開放電壓(Voc)的降低。因此，既定的複氧化物中之氧化碲的含有比率，必須為上述既定範圍的上限以下。
接著說明本發明之太陽能電池電極形成用的導電性膠組。本發明之太陽能電池電極形成用的導電性膠組，係由匯流排電極形成用導電性膠及指狀電極形成用導電性膠之兩種導電性膠所構成之導電性膠組。
本發明之導電性膠組的匯流排電極形成用導電性膠，具有與上述本發明之導電性膠相同的成分。因此，可提高焊接金屬焊帶與使用匯流排電極形成用導電性膠所形成之匯流排電極之間時之接著強度。
本發明之導電性膠組的指狀電極形成用導電性膠，係含有導電性粉末、複氧化物、以及有機媒液，其特徵為：指狀電極形成用導電性膠中的複氧化物之氧化碲的含有比率，較匯流排電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率高。指狀電極形成用導電性膠中之複氧化物的含量，相對於導電性粉末100重量份，為0.1至10重量份，較佳為0.5至8重量份，更佳為1至6重量份，又更佳為2至4重量份。
用以形成匯流排電極(光入射側匯流排電極20a)之導電性膠與用以形成指狀電極(光入射側指狀電極20b)之導電性膠，所要求之性能不同。作為本發明之構成9的導電性膠組之指狀電極形成用導電性膠及匯流排電極形成用導電性膠，係因應指狀電極20b及匯流排電極20a所分別要求之性能，可妥適使用在此等電極的形成。
本發明之太陽能電池用的導電性膠組，指狀電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算較佳為25至75重量%。
本發明之太陽能電池用的導電性膠組中，藉由使指狀電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算成為25至75重量%，可形成性能更妥適之指狀電極(光入射側匯流排電極20a)。
本發明之結晶系矽太陽能電池中，匯流排電極的至少一部分，較佳為使用上述本發明之導電性膠所形成之電極(以下僅稱為「既定成分的電極」)。匯流排電 極，係含有如第2圖所示之光入射側匯流排電極20a以及如第3圖所示之內面匯流排電極15a。於光入射側匯流排電極20a及內面匯流排電極15a，焊接有由焊錫覆蓋周圍之內連線用的金屬焊帶。藉由此金屬焊帶，使電流被擷取至結晶系矽太陽能電池單元的外部。藉由使匯流排電極成為既定成分的電極，在將內連線用的金屬焊帶連接於複數個結晶系矽太陽能電池的電極時，可提供一種匯流排電極與金屬焊帶之接著強度高，尤其是熟化處理後之接著強度高之結晶系矽太陽能電池。
匯流排電極(光入射側匯流排電極20a及內面匯流排電極15a)的寬度，可為與內連線用的金屬焊帶同等程度的寬度。為了使匯流排電極為低電阻，所以寬度以較寬者為佳。另一方面，為了增大相對於光入射側表面之光的入射面積，光入射側匯流排電極20a的寬度以較窄者為佳。因此，匯流排電極的寬度，為0.5至5mm，較佳為0.8至3mm，更佳為1至2mm。此外，匯流排電極的條數，可因應結晶系矽太陽能電池的大小來決定。具體而言，匯流排電極的條數，可設為1條、2條、3條或4條。亦即，為了使結晶系矽太陽能電池的轉換效率達到最大，可藉由太陽能電池動作的模擬來決定匯流排電極的最適條數。由於以內連線用的金屬焊帶將結晶系矽太陽能電池相互串聯連接，所以光入射側匯流排電極20a及內面匯流排電極15a的條數較佳為相同。
為了增大對結晶系矽太陽能電池之光的入 射面積，於光入射側表面上，光入射側電極20所佔有之面積，較佳係盡可能的小。因此，光入射側表面的指狀電極20b，較佳係寬度儘可能細小。另一方面，從降低電損耗(歐姆損耗)之點來看，指狀電極20b的寬度以較寬者為佳。此外，從降低指狀電極20b與結晶系矽基板1(雜質擴散層4)之間的接觸電阻之點來看，指狀電極20b的寬度以較寬者為佳。從以上內容來看，指狀電極20b的寬度為30至300μm，較佳為50至200μm，更佳為60至150μm。此外，匯流排電極的條數，可因應結晶系矽太陽能電池的大小、及匯流排電極的寬度來決定。亦即，為了使結晶系矽太陽能電池的轉換效率達到最大，可藉由太陽能電池動作的模擬來決定最適之指狀電極20b的間隔及條數。
本發明之結晶系矽太陽能電池中，可使用既定成分的導電性膠來形成內面電極15。如第3圖所示，內面電極15係含有：一般含有鋁之內面全面電極15b、與電接觸於內面全面電極15b之內面匯流排電極15a。內面全面電極15b，藉由將以相對於結晶系矽成為p型雜質之鋁為主材料之導電性膠使用作為原料而形成，於燒製導電性膠時，可於結晶系矽太陽能電池的內面形成內面電場(BSF：Back Surface Field)層。然而，由於對鋁難以進行焊接，因此，為了確保用於焊接之區域，係形成以銀為主材料之內面匯流排電極15a。由於存在有內面匯流排電極15a與內面全面電極15b重疊之部分，所以兩者之間可確保電接觸。於內面匯流排電極15a，焊接有由焊錫覆蓋周圍之 內連線用的金屬焊帶。藉由此金屬焊帶，使電流被擷取至外部。本發明之結晶系矽太陽能電池中，可使用本發明之導電性膠來形成內面匯流排電極15a。藉由使用本發明之導電性膠，可提供一種內面匯流排電極15a與金屬焊帶之接著強度高，尤其於熟化處理後之接著強度高之結晶系矽太陽能電池。
接著說明本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法。
本發明之製造方法，係包含：將上述導電性膠印刷於結晶系矽基板1的雜質擴散層4上、或雜質擴散層4上的抗反射膜2上，並進行乾燥及燒製，藉此形成匯流排電極之步驟。以下更詳細說明本發明之製造方法。
本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法，係含有準備某一導電型(p型或n型的導電型)的結晶系矽基板1之步驟。結晶系矽基板1，例如可使用B(硼)摻雜的p型單晶矽基板。
從得到高轉換效率之觀點來看，結晶系矽基板1之光入射側的表面，較佳具有金字塔狀的紋理構造。
接著，本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法，係包含：將另一導電型的雜質擴散層4形成於上述步驟所準備之結晶系矽基板1之一方的表面之步驟。例如，當使用p型結晶系矽基板1作為結晶系矽基板1時，可形成n型雜質擴散層4作為雜質擴散層4。本發明之結晶系矽太陽能電池中，可使用p型結晶系矽基板1。此時， 係形成n型雜質擴散層4作為雜質擴散層4。亦可使用n型結晶系矽基板來製造結晶系矽太陽能電池。此時，係形成p型雜質擴散層作為雜質擴散層4。
形成雜質擴散層4時，可形成為使雜質擴散層4的薄片電阻成為40至150Ω/□，較佳為45至120Ω/□。
此外，本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法中，形成雜質擴散層4之深度，可設為0.2μm至1.0μm。所謂雜質擴散層4的深度，意指從雜質擴散層4的表面至pn接合為止之深度。pn接合的深度，可設為從雜質擴散層4的表面至雜質擴散層4中的雜質濃度成為基板的雜質濃度為止之深度。
接著，本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法，係包含：將抗反射膜2形成於上述步驟中所形成之雜質擴散層4的表面之步驟。作為抗反射膜2，可形成氮化矽膜(SiN膜)。將氮化矽膜用作為抗反射膜2時，氮化矽膜的層亦具有表面鈍化膜之功能。因此，將氮化矽膜用作為抗反射膜2時，可得到高性能的結晶系矽太陽能電池。此外，藉由使抗反射膜2為氮化矽膜，相對於入射光，可發揮抗反射功能。氮化矽膜，可藉由PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：電漿強化化學氣相沈積)法等來成膜。
本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法中，係包含：將導電性膠印刷於抗反射膜2的表面並燒製， 藉此形成光入射側電極20之步驟。此外，本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法，更包含：將導電性膠印刷於結晶系矽基板1之另一方表面並燒製，藉此形成內面電極15之步驟。具體而言，首先將使用既定的導電性膠所印刷之光入射側電極20的圖案，於約100至150℃的溫度乾燥數分鐘(例如0.5至5分鐘)。接著於光入射側電極20之圖案的印刷及乾燥後，為了形成內面電極15，較佳亦將用以形成既定的內面匯流排電極15a之導電性膠以及用以形成內面全面電極15b之導電性膠，印刷於內面並乾燥。如上述般，本發明之結晶系矽基板1表面之電極形成用的導電性膠，可較佳地使用在光入射側匯流排電極20a及內面匯流排電極15a的形成。
然後將所印刷之導電性膠進行乾燥後者，使用管狀爐等燒製爐，於大氣中以既定燒製條件進行燒製。作為燒製條件，燒製環境氣體為大氣，燒製溫度較佳為500至1000℃，更佳為600至1000℃，又更佳為500至900℃，特佳為700至900℃。燒製時，較佳係同時燒製用以形成光入射側電極20及內面電極15之導電性膠，以同時形成兩電極。如此，藉由將既定的導電性膠印刷於光入射側表面及內面並同時燒製，可將用於電極形成之燒製設為僅有1次，所以能夠以更低成本來製造結晶系矽太陽能電池。
本發明之製造方法中，當使用上述本發明之太陽能電池電極形成用的導電性膠組時，係分別使用匯 流排電極用導電性膠及指狀電極用導電性膠，將匯流排電極圖案及指狀電極圖案印刷於結晶系矽基板1的雜質擴散層4上、或雜質擴散層4上的抗反射膜2上(電極印刷步驟)。
具體而言，電極印刷步驟中，以成為指狀電極(光入射側指狀電極20b)的圖案之方式，可將指狀電極用導電性膠，印刷於結晶系矽基板1的雜質擴散層4上、或雜質擴散層4上的抗反射膜2上。此外，以成為匯流排電極(光入射側匯流排電極20a)的圖案之方式，可將匯流排電極用導電性膠，印刷於結晶系矽基板1的雜質擴散層4上、或雜質擴散層4上的抗反射膜2上。然後與上述製造方法相同，將所印刷之導電性膠進行乾燥並燒製，藉此可形成匯流排電極及指狀電極。
此外，本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法之電極印刷步驟中，以成為指狀電極(光入射側匯流排電極20a)的圖案之方式，將指狀電極用導電性膠，印刷於結晶系矽基板1的雜質擴散層4上、或雜質擴散層4上的抗反射膜2上後，以成為指狀電極(光入射側匯流排電極20a)及匯流排電極(光入射側匯流排電極20a)的圖案之方式，可將匯流排電極用導電性膠，印刷於結晶系矽基板1的雜質擴散層4上、或雜質擴散層4上的抗反射膜2上。此方法中，由於亦可將匯流排電極用導電性膠印刷作為指狀電極圖案，所以可增厚指狀電極的厚度。因此，與僅以指狀電極用導電性膠來印刷指狀電極時相比，可降低指狀電極的電阻。
本發明之結晶系矽太陽能電池的製造方法中，於燒製用以形成光入射側電極20之印刷於結晶系矽基板1的光入射側表面之導電性膠，尤其是指狀電極用導電性膠時，較佳係以藉由使導電性膠燒穿抗反射膜2而使光入射側電極20接觸雜質擴散層4之方式來形成。其結果可降低光入射側電極20與雜質擴散層4之間的接觸電阻。此光入射側電極20形成用導電性膠，為一般所知。
藉由上述製造方法，可製造本發明之結晶系矽太陽能電池。
可藉由上述製造方法製造之本發明之結晶系矽太陽能電池，於匯流排電極中，以TeO2換算含有0.05至1.2重量%的Te元素。因此，本發明之結晶系矽太陽能電池中，可提高焊接金屬焊帶與匯流排電極之間時之接著強度。
藉由內連線用的金屬焊帶將上述所得之本發明之結晶系矽太陽能電池電連接，並藉由玻璃板、封合材料及保護薄片等來疊合，藉此可得到太陽能電池模組。內連線用的金屬焊帶，可使用由焊錫覆蓋周圍之金屬焊帶(例如以銅為材料之焊帶)。焊錫可使用以錫為主成分者，具體有摻有鉛之含鉛焊錫以及無鉛焊錫等，可使用市面上可取得之焊錫。本發明之結晶系矽太陽能電池中，藉由使用本發明之導電性膠來形成電極的至少一部分，在將內連線用的金屬焊帶連接於複數個結晶系矽太陽能電池的電極時，可提供一種匯流排電極與金屬焊帶之接著強度高，尤 其是熟化處理後之接著強度高之結晶系矽太陽能電池。
[實施例]
以下係藉由實施例來詳細說明本發明，但本發明並不限定於此等。
〈導電性膠的材料及調製比率〉
使用於實施例及比較例之太陽能電池的製造之導電性膠的組成如下所述。
(A)導電性粉末
Ag(100重量份)。使用球狀、BET值為0.6m2/g、平均粒徑D50為1.4μm者。
(B)玻璃料
各實施例及比較例中，係使用第1表所示之調配的玻璃料。實施例及比較例之導電性膠中，相對於導電性粉末100重量份之玻璃料的添加量，如第1表所示。玻璃料的平均粒徑D50設為2.0μm。
(C)有機黏合劑
乙基纖維素(1重量份)。使用環氧基含量48至49.5重量%者。
(D)溶劑
使用丁基卡必醇乙酸酯(11重量份)。
接著藉由行星式摻合機來混合上述既定調製比率的材料，然後藉由三軋輥磨機進行分散使其膠化而調製成導電性膠。
〈焊接接著強度的測定〉
本發明之導電性膠的評估，係使用調製成的導電性膠，試作出模擬太陽能電池之焊接接著強度試驗用基板，並測定焊接接著強度而進行。試驗用基板的試作方法如下所述。
基板，係使用B(硼)摻雜的P型Si單晶基板(基板厚度200μm)。
首先，以乾式氧化將氧化矽層約20μm形成於上述基板後，以混合有氟化氫、純水及氟化銨之溶液進行蝕刻，以去除基板表面的破損。然後藉由含有鹽酸與過氧化氫之水溶液進行重金屬洗淨。
接著藉由濕式蝕刻將紋理(凹凸形狀)形成於此基板表面。具體而言，藉由濕式蝕刻法(氫氧化鈉水溶液)，於單面(光入射側的表面)形成金字塔狀的紋理構造。然後藉由含有鹽酸與過氧化氫之水溶液洗淨。
接著於上述基板之具有紋理構造之表面上，使用三氯氧磷(POCl3)並藉由擴散法，使磷於950℃擴散30分鐘，而形成n型擴散層的深度約0.5μm之n型擴散層。n型擴散層的薄片電阻為60Ω/□。
然後藉由電漿CVD法，使用矽烷氣體及氨氣，將約60nm厚度的氮化矽薄膜形成於形成有n型擴散層之基板的表面。具體而言，係對NH3/SiH4=0.5的混合氣體1Torr(133Pa)進行輝光放電分解，並藉由電漿CVD法形成膜厚約60nm的氮化矽薄膜(抗反射膜2)。
將如此得到之太陽能電池基板裁切為15mm×15mm的正方形來使用。
光入射側(表面)電極形成用導電性膠的印刷，係藉由網版印刷來進行。於上述基板的抗反射膜2上，以使膜厚成為約20μm之方式，印刷由2mm寬的光入射側匯流排電極20a與100μm寬的光入射側指狀電極20b所構成之圖案，然後於150℃乾燥約1分鐘。
於光入射側(表面)電極之接著強度的測定試驗中，不須內面電極15。因此未形成內面電極15。
使用以鹵素燈為加熱源之近紅外線燒製爐(NGK Insulators公司製太陽能電池用高速燒製試驗爐)，於大氣中以既定條件對如上述般將導電性膠印刷於表面後之基板進行燒製。燒製條件係設定775℃作為峰值溫度，並於大氣中以燒製爐的入-出30秒，同時燒製雙面。以上，製成焊接接著強度試驗用基板。
焊接後之金屬焊帶的接著強度測定用試樣，係以下述方式製作並測定。於上述15mm見方之焊接接著強度試驗用基板的匯流排電極上，使用助焊劑，於250℃的溫度將作為內連線用的金屬焊帶之銅焊帶(寬1.5mm× 全厚0.16mm、以約40μm的膜厚被覆共晶焊錫[錫：鉛=64：36的重量比])焊接於焊接墊上3秒，藉此得到接著強度測定用試樣。然後藉由數位拉伸計(A&D公司製、Digital Focus Gauge AD-4932-50N)，將設置在焊帶的一端之環狀部相對於基板表面往90度方向拉伸，並測定接著的破壞強度，藉此進行接著強度(焊接初期接著強度)的測定。試樣係製作10個，測定值設為10個的平均值而求取。當金屬焊帶的接著強度大於2N時，係視為可承受使用之良好的接著強度。
接著準備上述金屬焊帶的接著強度測定用試樣，於150℃的熱風乾燥爐內進行1小時的熟化處理。然後進行與上述相同之焊接初期接著強度的測定，藉此測定熟化處理後的焊接接著強度。
〈單晶矽太陽能電池的試作〉
除了形成內面電極15之外，其他與上述焊接接著強度試驗用基板同樣試作成單晶矽太陽能電池。
內面電極15的形成，具體而言，係藉由網版印刷法來進行內面電極15用導電性膠的印刷。於上述基板的內面，以14mm見方來印刷以鋁粒子、玻璃料、乙基纖維素及溶劑為主成分之導電性膠，於150℃乾燥約60秒。乾燥後之內面電極15用導電性膠的膜厚約20μm。然後以與上述焊接接著強度試驗用基板相同之燒製條件，同時燒製兩面。以上，製成單晶矽太陽能電池。
單晶矽太陽能電池之電特性的測定，係進行如下。亦即，在模擬太陽光(AM1.5、能量密度100mW/cm2)的照射下，測定試作成之太陽能電池的電流-電壓特性，並從測定結果中算出開放電壓(Voc)。試樣係製作2個相同條件者，測定值設為2個的平均值而求取。
〈實施例1至9及比較例1至4〉
將以成為第1表所示之添加量的方式添加有第1表所示之組成的玻璃料之導電性膠，使用在焊接接著強度試驗用基板及單晶矽太陽能電池的製作，並藉由上述方法，製成實施例1至9及比較例1至4之焊接接著強度試驗用基板及單晶矽太陽能電池。第2表係顯示此等焊接接著強度試驗用基板之焊接初期接著強度及熟化處理後的焊接接著強度之測定結果，以及太陽能電池特性之開放電壓(Voc)。
從第2表所示之測定結果中，可得知本發明之實施例1至9之焊接初期接著強度(N)，均為2.8N(實施例7)以上，作為焊接初期接著強度，可說是良好的接著強度。此外，本發明之實施例1至9之熟化處理後的焊接接著強度(N)，均為超過2.0N之值，作為熟化處理後的焊接接著強度，為可承受使用者。
相對於此，比較例1至4之金屬焊帶之焊接初期接著強度(N)，最高亦僅為2.7N(比較例1)，比較例2至4為2.0N以下。因此，比較例1至4之金屬焊帶之焊接初期接著強度(N)，較上述實施例1至9之焊接初期接著強 度低，作為焊接初期接著強度，稱不上良好的接著強度。此外，比較例之熟化處理後的焊接接著強度(N)，最高為1.5N(比較例2)，均為2.0N以下之值，作為熟化處理後的焊接接著強度，並非可承受使用者。
從以上內容來看，於本發明之實施例1至9中，與比較例1至4相比，在焊接初期接著強度及熟化處理後的焊接接著強度兩者上，可得知能夠得到良好的接著強度。
關於開放電壓(Voc)的測定結果，於玻璃料中含有38.87重量%的TeO2之比較例3、以及含有64.00重量%的TeO2之比較例4之單晶太陽能電池中，開放電壓(Voc)未達0.63V，無法得到良好的開放電壓(Voc)。相對於此，實施例1至9之單晶太陽能電池中，開放電壓(Voc)最低亦達0.635V(實施例9)，可得到良好的開放電壓(Voc)。
以上係以結晶系矽太陽能電池為例來說明本發明之導電性膠，但本發明之導電性膠的用途並不限於結晶系矽太陽能電池的電極形成。本發明之導電性膠，可使用在一般之半導體裝置的電極形成。
本案第1至3圖僅係說明用之一般太陽能電池，並非本案的代表圖。故本案無指定代表圖。

Claims (16)

  1. 一種導電性膠，其係含有：導電性粉末、含有氧化碲之複氧化物、以及有機媒液之導電性膠，導電性膠，相對於導電性粉末100重量份，含有0.1至10重量份的複氧化物，複氧化物100重量%中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算為3至30重量%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導電性膠，其中複氧化物更含有選自Bi2O3及PbO之至少1種。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之導電性膠，其中複氧化物100重量%中，Bi2O3及PbO的含量之合計為50至97重量%。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之導電性膠，其中複氧化物100重量%中，PbO的含有比率為5至30重量%。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述之導電性膠，其中複氧化物100重量%中，Bi2O3的含有比率為30至80重量%。
  6. 如申請專利範圍第2至5項中任一項所述之導電性膠，其中複氧化物的剩餘部分，由選自SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、Al2O3、TiO2、及ZrO2之至少1種所構成。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之導電性膠，其中導電性粉末為銀粉末。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之導電性膠，其中導電性膠為結晶系矽太陽能電池之匯流排電極形 成用的導電性膠。
  9. 一種太陽能電池用的導電性膠組，其係含有匯流排電極形成用導電性膠與指狀電極形成用導電性膠者，匯流排電極形成用導電性膠，係如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之導電性膠，指狀電極形成用導電性膠係含有導電性粉末、複氧化物、與有機媒液，指狀電極形成用導電性膠，相對於導電性粉末100重量份，含有0.1至10重量份的複氧化物，指狀電極形成用導電性膠中的複氧化物中之氧化碲的含有比率，較匯流排電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率高。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池用的導電性膠組，其中指狀電極形成用導電性膠的複氧化物中之氧化碲的含有比率，以TeO2換算為25至75重量%。
  11. 一種結晶系矽太陽能電池的製造方法，其係包含：將如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之導電性膠，印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟；以及將印刷後之導電性膠乾燥並燒製，藉此形成匯流排電極之步驟。
  12. 一種結晶系矽太陽能電池的製造方法，其係包含：將如申請專利範圍第9或10項所述之導電性膠組的匯流排電極用導電性膠及指狀電極用導電性膠予以 印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之電極印刷步驟；以及將印刷後之導電性膠乾燥並燒製，藉此形成匯流排電極及指狀電極之步驟。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之結晶系矽太陽能電池的製造方法，其中電極印刷步驟係包含：以形成指狀電極的圖案之方式，將指狀電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟；以及以形成匯流排電極的圖案之方式，將匯流排電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之結晶系矽太陽能電池的製造方法，其中電極印刷步驟依序包含：以形成指狀電極的圖案之方式，將指狀電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟；以及以形成指狀電極及匯流排電極的圖案之方式，將匯流排電極用導電性膠印刷於結晶系矽基板的雜質擴散層上、或雜質擴散層上的抗反射膜上之步驟。
  15. 一種結晶系矽太陽能電池，其係藉由如申請專利範圍第11至14項所述之製造方法所製造者。
  16. 一種結晶系矽太陽能電池，其中匯流排電極以TeO2換算含有0.05至1.2重量%的Te元素。
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