太阳能电池用铝膏的制作方法

1.本发明涉及一种太阳能电池用铝膏，特别涉及一种用于在硅结晶类太阳能电池单元上形成铝电极的铝膏。


背景技术：

2.在perc型、pert型、ibc型、topcon型等高转换效率的结晶类太阳能电池单元中，正在开发提高铝电极与硅基板的密合性的各种技术。例如，专利文献1中公开了，对于用于形成铝电极的太阳能电池用铝膏，通过向铝粉中添加硅，提高铝电极对硅基板的密合性的方法。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本特开2016-213284号公报


技术实现要素：

本发明要解决的技术问题
4.然而，对于专利文献1所公开的技术，越向铝粉中添加硅则铝电极对硅基板的密合性越得以提高，但越增加硅量则越会使铝电极的导电性下降，进而使得薄层电阻(sheet resistance)增大。即，存在越增加硅量越会使太阳能电池的转换效率下降的问题。
5.因此，本发明的主要目的在于，提供一种即使当太阳能电池用铝膏中含有硅时，也可抑制太阳能电池的转换效率下降的太阳能电池用铝膏。解决技术问题的技术手段
6.本技术的发明人为了实现上述目的而反复进行了深入研究，结果发现，利用除了含有铝及硅以外还含有特定成分的太阳能电池用铝膏能够实现上述目的，进而完成了本发明。
7.即，本发明涉及下述的太阳能电池用铝膏。1.一种太阳能电池用铝膏，其特征在于，含有铝、硅和锶，当将所述铝、所述硅和所述锶的合计质量设为100质量％时，所述硅的含量为1质量％以上60质量％以下，所述锶的含量为0.001质量％以上10质量％以下，余量为所述铝。2.根据上述项1所述的太阳能电池用铝膏，其中，所述铝及所述硅的一部分或全部为铝-硅合金粉末的状态。发明效果
8.根据本发明的太阳能电池用铝膏，除了含有铝及硅以外还含有锶，由此即使含有硅也能够抑制太阳能电池的转换效率下降。
附图说明
9.图1为比较实施例及比较例中制作的各太阳能电池单元背面的铝电极的薄层电阻
所得到的图。
具体实施方式
10.本发明的太阳能电池用铝膏(以下也称作“本发明的膏”)，其特征在于，含有铝、硅和锶，当将所述铝、所述硅和所述锶的合计质量设为100质量％时，所述硅的含量为1质量％以上60质量％以下，所述锶的含量为0.001质量％以上10质量％以下，余量为所述铝。
11.另外，本发明的膏除了上述金属成分以外，还可含有用于膏状化的有机介质，进一步还可含有提高铝电极对硅基板的密合性的作为任意的添加剂的玻璃粉末。
12.根据具有上述特征的本发明的膏，除了含有铝及硅以外还含有锶，由此即使含有硅也能够抑制太阳能电池的转换效率下降。
13.(铝、硅及锶)本发明的膏为铝膏(含铝的膏)，除铝以外还含有规定量的硅和锶。其中，铝及硅可以分别为铝粉末(单体)及硅粉末(单体)，也可以为铝-硅合金粉末。在本发明中，特别是从易于混合性的角度出发，优选使用铝-硅合金粉末。
14.在不影响最终所得到的铝电极的电学特性的范围内，这些粉末(单体)及合金粉末中也可以含有任意的杂质。其中，几乎不存在包含杂质锶的可能性，但假设包含杂质锶时，作为杂质的锶也包含在膏中的锶中。作为铝粉末、硅粉末、及铝-硅合金粉末，可以使用这些粉末的市售产品。
15.与铝及硅另行向膏中掺合锶即可，通常使用粉末。由此，从易于分散在膏中的角度出发，优选铝、硅及锶的粉末的形态。作为锶粉末，能够使用市售产品。在本发明中，可认为通过掺合锶来抑制因含有硅而导致的形成硅的粗大结晶，从而使结晶分散将铝电极的薄层电阻保持在较低水平，由此能够抑制太阳能电池的转换效率下降。
16.铝粉末、硅粉末、铝-硅合金粉末及锶粉末的大小及形状没有限定，但优选体积平均粒径d50为1～10μm的粉末，更优选d50为5～8μm的粉末。作为形状，能够选自球状、椭圆状、鳞片状、无规状等。
17.在本发明的膏中，对于上述三种成分的含量，当将铝、硅和锶的合计重量设为100质量％时，硅的含量为1质量％以上60质量％以下、锶的含量为0.001质量％以上10质量％以下、余量为铝即可，但更优选硅的含量为10质量％以上50质量％以下、锶的含量为0.01质量％以上1质量％以下(特别是0.05质量％以上1质量％以下)。通过使这些成分的含量在该范围内，能够在所述硅的含量的范围内抑制太阳能电池的转换效率下降。
18.(有机介质)作为有机介质没有限定，能够使用用于形成太阳能电池的铝电极的膏的领域中公知的有机介质。作为有机介质，能够使用根据需要向溶剂中溶解或混合各种添加剂和/或树脂而成的材料。此外，也可以直接使用不含溶剂的树脂本身作为有机介质。
19.作为溶剂，能够使用公知种类的溶剂，具体而言，可列举出二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚等。
20.作为各种添加剂，例如可列举出抗氧化剂、防腐剂、消泡剂、增稠剂、增粘剂、偶联剂、静电赋予剂、阻聚剂、触变剂、防沉剂等。作为这些各种添加剂，例如能够使用聚乙二醇酯化合物、聚乙二醇醚化合物、聚氧乙烯失水山梨醇酯化合物、失水山梨醇烷基酯化合物、
脂肪族多元羧酸化合物、磷酸酯化合物、聚酯酸的酰胺胺盐、氧化聚乙烯类化合物、脂肪酸酰胺蜡等。
21.作为树脂，可以使用各种树脂，能够使用乙基纤维素、硝化纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、二甲苯树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂、氨基甲酸酯树脂、异氰酸酯化合物、氰酸酯化合物等热固化树脂，除此以外还可以组合使用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、abs树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚芳酯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、硅树脂等中的两种以上。
22.能够任意调整有机介质中所含的树脂、溶剂、各种添加剂的比例，例如，能够设为与公知的有机介质相同的成分配比。
23.本发明的膏中的有机介质的含有比例没有特别限定，例如，从保证膏的良好的印刷性的角度出发，相对于铝、硅和锶的合计量100质量份，有机介质的含有比例优选为10质量份以上500质量份以下，更优选20质量份以上45质量份以下。
24.(玻璃粉末)玻璃粉末为提高铝电极对硅基板的密合性的任意的添加剂，能够使用用于形成太阳能电池的铝电极的膏的领域中的公知的物质。
25.作为玻璃粉末，通常含有选自铅(pb)、铋(bi)、钒(v)、硼(b)、硅(si)、锡(sn)、磷(p)、及锌(zn)组成的组中的一种或两种以上。若进行大致划分，则可列举出含铅玻璃粉末、以及铋类、钒类、锡-磷类、硼硅酸锌类、碱性硼硅酸类等无铅玻璃粉末。其中，考虑到对人体的影响，特别优选使用无铅玻璃粉末。
26.玻璃粉末的软化点没有限定，但优选为650℃以下。进一步，构成玻璃粉末的玻璃颗粒的体积平均粒径d50没有限定，但优选为1～3μm。
27.本发明的膏中的玻璃粉末的含有比例没有特别限定，例如，从平衡铝电极对硅基板的密合性与铝电极的电阻的角度出发，相对于铝、硅和锶的合计量100质量份，玻璃粉末的含有比例优选为0.5质量份以上60质量份以下，更优选为4质量份以上15质量份以下。
28.本发明的膏能够通过混合上述各成分并利用公知的搅拌装置(分散机、三辊机等)进行搅拌而制备。实施例
29.以下示出实施例及比较例对本发明进行具体说明。然而，本发明并非限定于这些实施例。
30.实施例1利用分散机使2.0质量份的玻璃料(glass frit)、100质量份的利用气体雾化法生成的d50为6.0μm的铝-5％硅合金粉末及0.05质量份的锶粉在35质量份的将乙基纤维素溶解于二乙二醇丁醚而成的树脂溶液中进行混合，由此制备膏。在实施例1中，将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为5质量％，锶的含量为0.05质量％。
31.另一方面，以如下方式制作太阳能电池单元。
32.首先，准备预先使用激光等设有开口部的电阻值为3ω
·
cm的背面钝化型单晶硅基板。然后，以1.0～1.1g/pc的方式将上述膏印刷在上述硅基板的背面侧(与受光面相反的
面)。其中，pc(片)是指1片被称为m2晶圆的晶圆(156mm见方的单元，面积约为244cm2)。
33.接着，对上述硅基板的受光面印刷公知的ag膏。
34.然后，对于上述硅基板，使用设定为800℃的红外线带式炉，在硅基板的受光面形成ag电极、以及在背面侧形成铝电极。
35.接着，以4端子式表面电阻测试仪(napson corporation制造的rg-5型薄层电阻测试仪)测定所得到的太阳能电池单元的背面侧的铝电极的薄层电阻。将测定条件设为电压4mv、电流100ma、对表面施加的荷载为200grf(1.96n)。其结果为10.69mω/
□
(图1中的(1))。
36.实施例2除了使用100质量份的铝-10％硅合金粉末代替100质量份的铝-5％硅合金粉末以外，用与实施例1相同的方法制作太阳能电池单元。在实施例2中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为10质量％，锶的含量为0.05质量％。
37.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为17.67mω/
□
(图1中的(2))。
38.实施例3除了使用100质量份的铝-15％硅合金粉末代替100质量份的铝-5％硅合金粉末以外，用与实施例1相同的方法制作太阳能电池单元。在实施例3中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为15质量％，锶的含量为0.05质量％。
39.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为25.27mω/
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(图1中的(3))。
40.实施例4除了使用100质量份的铝-20％硅合金粉末代替100质量份的铝-5％硅合金粉末以外，用与实施例1相同的方法制作太阳能电池单元。在实施例4中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为20质量％，锶的含量为0.05质量％。
41.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为31.72mω/
□
(图1中的(4))。
42.比较例1除了不添加锶粉以外，用与实施例1相同的方法制作太阳能电池单元。在比较例1中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为5质量％，锶的含量为0质量％。
43.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为11.17mω/
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(图1中的(5))。
44.比较例2除了不添加锶粉以外，用与实施例2相同的方法制作太阳能电池单元。在比较例2中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为10质量％，锶的含量为0质量％。
45.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为22.87mω/
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(图1中的(6))。
46.比较例3
除了不添加锶粉以外，用与实施例3相同的方法制作太阳能电池单元。在比较例3中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为15质量％，锶的含量为0质量％。
47.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为31.21mω/
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(图1中的(7))。
48.比较例4除了不添加锶粉以外，用与实施例4相同的方法制作太阳能电池单元。在比较例4中，当将铝、硅和锶的合计质量设为100质量％时，硅的含量为20质量％，锶的含量为0质量％。
49.用与实施例1相同的方法测定背面侧的铝电极的薄层电阻。其结果为40.70mω/
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(图1中的(8))。
50.将这些实施例及比较例的结果汇总于图1。实施例1～4对应图1中的(1)～(4)，比较例1～4对应图1中的(5)～(8)。如图1所示，本发明的太阳能电池用铝膏，除了含有铝及硅以外还含有锶，由此即使含有硅也能够抑制太阳能电池的转换效率下降。