TW201500313A

TW201500313A - 太陽電池以及太陽電池之鋁電極形成用糊組成物

Info

Publication number: TW201500313A
Application number: TW103115701A
Authority: TW
Inventors: Koichi Mukai; Ken-Ichi Sugimura
Original assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-05-01
Publication date: 2015-01-01
Also published as: JP2014220293A; WO2014178419A1

Abstract

本發明提供一種用以形成可實現優異電特性之鋁電極之糊組成物，藉由本發明所提供之糊組成物含有鋁粉末、玻璃料及有機媒液，又，前述玻璃料具備以下條件：(1)以換算成氧化物之莫耳比計，實質上由以下構成，即：SiO2：5~40mol%；B2O3：5~40mol%；ZnO：10~50mol%；Bi2O3：5~45mol%；及鹼土類金屬氧化物：0~25mol%；(2)令玻璃料全體為100mol%時，ZnO之莫耳含有率MZn相對於Bi2O3之莫耳含有率MBi之比(MZn/MBi)為0.8以上且2.5以下。

Description

太陽電池以及太陽電池之鋁電極形成用糊組成物

技術領域

本發明是有關於一種太陽電池(cell，電池單元)及用於其之糊組成物。詳而言之，是有關於一種用以於太陽電池之受光面之背面側形成鋁電極的糊組成物。

另，本發明主張根據2013年5月2日所申請的日本專利申請2013-096933號之優先權，且該申請之全體內容納入本說明書中以為參照。

背景技術

作為將太陽之光能轉換成電力之太陽電池之典型例，已知的是將結晶性矽(單結晶或多結晶)利用作為基板之太陽電池，所謂結晶矽系太陽電池。作為前述結晶矽系太陽電池，舉例言之，已知的是如圖1所示之單面受光型太陽電池10。

該太陽電池10於p型矽基板(Si晶圓)11之一表面(受光面側)具備n-Si層16，且於該n-Si層之表面具備防止反射膜14及受光面電極(表面電極)12。又，於矽基板11之另一表面(背面側)具備p⁺層24，且於該p⁺層之表面具備鋁電極20及外部連接用電極22。

典型而言，鋁電極20之形成是藉由於矽基板11上賦予(塗佈)含有鋁粉末之糊狀(包含表現為墨水狀、漿液狀之情形。以下相同。)組成物並燒成而進行。於該燒成時，在p型矽基板11與鋁電極20之界面形成Al-Si合金層(未圖示)，且藉由使鋁擴散至p型矽基板11(p-Si層18)中，形成p⁺層24。藉由該p⁺層24，即，BSF(背面電場，Back Surface Field)層，可防止光生成載體之再結合，且可提升電特性(例如光轉換效率)(所謂BSF效果)。

作為與此相關之習知技術，於專利文獻1~4中揭示有各種鋁電極形成用糊組成物。舉例言之，於專利文獻1中揭示有使用Bi₂O₃主體之玻璃的糊組成物。

先行技術文獻專利文獻

[專利文獻1]日本專利申請公開第2010-222238號公報

[專利文獻2]日本專利申請公開第2008-159917號公報

[專利文獻3]日本專利申請公開第2013-504199號公報

[專利文獻4]日本專利申請公開第2007-081059號公報

發明概要

然而，依據本發明人等之檢討，在使用習知技術之糊組成物的情況下，會有燒成時(BSF層之形成時)難以進行矽基板與鋁之反應，或是局部性過度產生該反應以致Al-Si合金層增厚，並產生氣泡或Al之凝集之情形。其結果，BSF層會變成不均質層，並有電特性或耐久性(例如耐水性)不足之情形。

本發明是有鑑於該點而創出，其目的在於提供一種用以形成可長時間發揮優異電特性之鋁電極之糊組成物。

又，相關之其他目的在於提供一種具備使用前述糊組成物而形成之鋁電極之太陽電池。

藉由本發明所提供之糊組成物(即，調製成糊狀之組成物)是用以形成太陽電池之鋁電極。前述糊組成物含有鋁粉末、玻璃料及有機媒液。又，前述玻璃料具備以下條件(1)、(2)。

(1)以換算成氧化物之莫耳比計，實質上由以下之組成構成，即：SiO₂：5~40mol%；B₂O₃：5~40mol%；ZnO：10~50mol%；Bi₂O₃：5~45mol%；及MgO、CaO、SrO及BaO中之至少1種：0~25mol%。

(2)令前述玻璃料全體為100mol%時，前述ZnO之莫耳含有率M_Zn相對於前述Bi₂O₃之莫耳含有率M_Bi之比(M_Zn/M_Bi)為0.8以上且2.5以下。

藉由使用前述構造之糊組成物(鋁糊)，可均一且適切地產生鋁與矽之界面反應。故，可大幅地抑制氣泡或Al之凝集等之發生，且可於矽基板之背面側形成均質之BSF層。故，可大幅地提升太陽電池之電特性(例如光轉換效率、開放電壓或填充因數)。此外，由於前述鋁電極亦具有優異之接著強度及耐久性(例如耐水性)，因此，即使是譬如在水分滲入電池單元內部時，亦可將電特性維持在良好之範圍內，且可長期穩定使用。如此一來，藉由使用前述構造之糊組成物，可實現能以高水準兼顧電特性與耐久性(例如耐水性)之鋁電極。

另，有關構成糊組成物之玻璃料方面，所謂「實質上構成」是包含下述之用語，即：僅由前述主氧化物成分所構成者；及按照以換算成氧化物之莫耳比計為玻璃全體之7mol%以下(宜為5mol%以下，且4mol%以下尤佳)之含有率，含有該主氧化物成分以外之副成分者。

於一較佳態樣中，前述玻璃料以換算成氧化物之莫耳比計，實質上由以下之組成構成，即：SiO₂：10~35mol%；B₂O₃：10~30mol%；ZnO：20~40mol%；Bi₂O₃：10~40mol%；及MgO、CaO、SrO及BaO中之至少1種：0.1~20mol%。

藉由採用此種組成之玻璃料，可更進一步地提升由該糊組成物所形成的鋁電極之特性(例如前述電特性、接著強度、耐久性)，且可實現更高之可靠性。

於一較佳態樣中，前述玻璃料未含有Pb及鹼成分。即，於前述玻璃料中，至少未意圖添加該成分(可容許例如以不可避免之雜質帶入之情形)。藉由使用無Pb之玻璃料，可進一步地減低氣泡或Al之凝集，且可形成更均質之鋁電極。又，藉由使用無鹼之玻璃料，可提升耐水性或耐藥品性(例如耐鹼性)。除此之外，可將熱膨脹係數抑制得更低。此由與矽基板之熱膨脹係數之整合的觀點來看亦為理想。

於一較佳態樣中，前述玻璃料之軟化點(開始軟化點)為420℃以上且620℃以下。藉由使用於此種溫度領域具有軟化點之玻璃料，可促進鋁與矽之界面反應。故，可穩定形成均質之BSF層，且可形成電特性(例如光轉換效率、開放電壓或填充因數)優異之鋁電極。另，玻璃料之軟化點可藉由一般之示差熱-熱重量同時測定(TG-DTA；Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)來測定。

於一較佳態樣中，令糊組成物全體為100質量%時，前述玻璃料之含有率為0.01質量%~1質量%。於前述可充分地享受BSF效果之範圍內使玻璃料之含有量比以往減低，藉此可更進一步地抑制氣泡之發生或耐水性之降低。又，由於玻璃料顯示絕緣性，因此，藉由使其減少，亦可提升鋁電極之導電性。

於一較佳態樣中，前述有機媒液含有分解溫度(分解終點溫度)為400℃以下之樹脂(例如丙烯酸樹脂)作為有機黏結劑。此種黏結劑由於脫脂特性良好(即，燒成時容易燒穿)，因此，在燒穿時的吸熱之影響下，可防止矽與鋁局部之過度反應。故，藉由使用含有如前述玻璃料及所述黏結劑之糊組成物，可形成更均質之BSF層，且可適於實現更加優異(例如提升電特性、耐久性、接著強度中至少1種性能)之鋁電極。另，有機黏結劑之分解溫度可藉由一般之示差熱-熱重量同時測定(TG-DTA)來測定。

如前述，藉由使用在此所揭示之任一糊組成物(鋁糊)，可形成電特性及耐久性優異之鋁電極。故，經由本發明，可提供一種具備在此所揭示之鋁電極之太陽電池。前述太陽電池自當為例如光轉換效率或填充因數大且電特性、耐久性或可靠性優異者。

10‧‧‧太陽電池

11‧‧‧p型矽基板(Si晶圓)

12‧‧‧受光面電極(表面電極)

14‧‧‧防止反射膜

16‧‧‧n-Si層(n⁺層)

18‧‧‧p-Si層

20‧‧‧鋁電極(背面電極)

22‧‧‧外部連接用電極

23‧‧‧開口部

24‧‧‧p⁺層(BSF層)

圖1是示意性顯示一實施形態下太陽電池之一結構例之截面圖。

用以實施發明之形態

以下，說明本發明之較佳實施形態。另，屬於本說明書中特別言及之事項以外之事物且為本發明之實施所必須之事物(例如糊之調製方法、本發明中未賦予特徵之太陽電池(電池單元)之一般製造程序)可作為根據該領域中的習知技術之該發明所屬技術領域中具有通常知識者之設計事項來掌握。本發明可根據本說明書中所揭示之內容與該領域中的技術常識來實施。

《糊組成物》

首先，詳細地說明藉由本發明所提供之鋁電極形成用糊組成物。在此所揭示之鋁電極形成用糊組成物是使用在形成太陽電池中的鋁電極之用途之鋁糊，且為至少含有鋁粉末、玻璃料及有機媒液並調製成糊狀之電極形成用材料。只要可實現本發明之目的，則有關其他構成成分方面並無特殊之限制。

《鋁粉末》

於本說明書中，所謂「鋁粉末」是指將鋁(Al)作為主體之粒子之聚集體，典型上是由Al單體所構成的粒子之聚集體，然而，即使是含有微量之Al以外之雜質或Al主體之合金，只要全體是鋁主體之粒子之聚集體，則可包含於在此所說之「鋁粉末」。另，鋁粉末本身可藉由以往公知之製造方法來製造，並未要求特別之製造手段。構成使用之鋁粉末之粒子典型上為球狀，然而，並不限於所謂正球狀，亦可含有例如片形狀或不規則形狀之粒子。

使用之鋁粉末之性狀並無特殊之限制，然而，若由形成微細電極圖案之觀點來看，則平均粒徑D₅₀通常以10μm以下為佳，典型而言，可適意使用平均粒徑為2μm~8μm(例如4μm~6μm)之鋁粉末。另，於本說明書中，所謂「粒徑」是指藉由根據雷射繞射法之粒度分布測定裝置所測定之值，所謂D₅₀是指粒度分布中累積體積50%時之粒徑(所謂中位粒徑)。又，鋁粉末之粒度分布宜較為狹窄(粒徑一致)。前述指標可採用根據雷射繞射法之粒度分布中累積體積10%時之粒徑(D₁₀)與累積體積90%時之粒徑(D₉₀)之比(D₁₀/D₉₀)。當構成粉末之粒徑大致相等時，會構成D₁₀/D₉₀=1，反之，粒度分布越廣，D₁₀/D₉₀會越接近0。在此，可適切地使用D₁₀/D₉₀大約0.2之粒徑較為一致之鋁粉末。

鋁粉末於糊組成物全體中所佔比例並無特殊之限制，通常大約55質量%~85質量%，舉例言之，可設為60 質量%~80質量%。藉由設為前述範圍，可賦予鋁電極充分之導電性。又，可適切地產生與矽之反應，且可適切地形成BSF層。故，可實現高電特性(特別是光轉換效率)。

《玻璃料》

玻璃料(玻璃粉末)是提升鋁電極之接著強度(剝離強度)之無機添加材。包含於在此所揭示之糊組成物(鋁糊)之玻璃料(玻璃組成物)含有SiO₂、B₂O₃、ZnO及Bi₂O₃作為必須構成成分。換言之，是將Si、B、Zn與Bi之氧化物作為基本構成要素(即，將SiO₂-B₂O₃-ZnO-Bi₂O₃系作為基本)之玻璃料。前述玻璃料以換算成氧化物之莫耳比計，實質上由以下之組成構成，即：SiO₂：5~40mol%；B₂O₃：5~40mol%；ZnO：10~50mol%；Bi₂O₃：5~45mol%；及MgO、CaO、SrO及BaO中之至少1種：0~25mol%。

再者，較佳組成之玻璃料係以換算成氧化物之莫耳比計，實質上由以下之組成構成，即：SiO₂：10~35mol%；B₂O₃：10~30mol%；ZnO：20~40mol%；Bi₂O₃：10~40mol%；及MgO、CaO、SrO及BaO中之至少1種：0.1~20mol%。

其中，玻璃料以換算成氧化物之莫耳比計，實質上由以下之組成構成尤佳，即：SiO₂：10~35mol%；B₂O₃：10~30mol%；ZnO：20~30mol%；Bi₂O₃：10~20mol%；BaO：10~20mol%；及MgO、CaO及SrO中之至少1種：0.1~2mol%。

以下，依序說明各構成成分。

氧化矽(SiO₂)是構成玻璃骨架之成分。SiO₂於玻璃全體中所佔比例以換算成氧化物之莫耳比計，設為大約 5mol%以上較適當，且宜設為10mol%以上。藉此，可提升耐水性、耐藥品性、耐熱衝擊性中之至少1種。又，上限值設為大約40mol%以下較適當，且宜設為35mol%以下。藉此，可防止玻璃料之軟化點變得過高，且可藉由較低之燒成溫度形成鋁電極。

氧化硼(B₂O₃)是以下效果高的成分，即：提升玻璃料之熱安定性(調整熱膨脹係數)，同時降低玻璃料之軟化點。為了適切地發揮此種效果，B₂O₃於玻璃全體中所佔比例以換算成氧化物之莫耳比計，設為大約5mol%以上較適當，且宜設為10mol%以上。藉此，可更均一地產生鋁與矽之反應，且可形成均質之BSF層。又，上限值設為大約40mol%以下較適當，且宜設為30mol%以下。藉此，可提高玻璃料之熱安定性，且可提升鋁電極之耐久性(例如機械強度或耐水性)。

氧化鋅(ZnO)是熱膨脹係數比其他成分更接近矽且提升玻璃料之熱安定性(調整熱膨脹係數)之效果高的成分。又，屬於熱衝擊性高且難以浸水等可實現化學上安定之性質及耐久性之成分。為了適切地發揮此種效果，ZnO於玻璃全體中所佔比例以換算成氧化物之莫耳比計，設為大約10mol%以上較適當，且宜設為20mol%以上。又，上限值設為大約50mol%以下較適當，且宜設為40mol%以下。

氧化鉍(Bi₂O₃)是以下效果高的成分，即：提升玻璃料之熱安定性(調整熱膨脹係數)，同時降低玻璃料之軟化點。為了適切地發揮此種效果，Bi₂O₃於玻璃全體中所佔比例以換算成氧化物之莫耳比計，設為大約5mol%以上較適當，且宜設為10mol%以上。又，上限值設為大約45mol%以下較適當，且宜設為40mol%以下。

又，於包含於在此所揭示之糊組成物之玻璃料中，ZnO之莫耳含有率M_Zn相對於Bi₂O₃之莫耳含有率M_Bi之比(M_Zn/M_Bi)為0.8以上且2.5以下(惟，M_Bi與M_Zn未脫離前述比率之範圍。)。藉由於糊組成物中含有此種玻璃料，可形成均質之BSF層，且可實現能以高水準兼顧電特性與耐久性(例如耐水性)之鋁電極。

另，除了前述4種必須構成成分外，可使玻璃料中含有任意成分。於適切之一態樣中，玻璃料之構成成分更含有至少一種之鹼土類金屬氧化物，例如氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇(BaO)。藉此，可調整熱膨脹係數，同時可藉由玻璃組成之多樣化(構成金屬元素之多種類化)，提高玻璃之安定性。若由此種觀點來看，則鹼土類金屬氧化物於玻璃全體中所佔比例以換算成氧化物之莫耳比計，宜設為大約0.01mol%以上，且設為0.1mol%以上較佳。又，上限值宜設為大約25mol%以下，且設為20mol%以下較佳。此外，MgO亦為可進行玻璃料熔融時之黏度調整之成分，CaO亦為可提高玻璃料之硬度而提升耐磨損性之成分。故，其中，宜含有鎂成分及/或鈣成分，特別是宜含有兩者。

於適切之其他一態樣中，玻璃料之構成成分更含有Al₂O₃。氧化鋁(Al₂O₃)是控制玻璃料熔融時之流動性而干預鋁電極形成時之附著安定性之成分。Al₂O₃於玻璃料全體中所佔比例以換算成氧化物之莫耳比計，可設為大約10mol%以下，設為例如0.01mol%~5mol%左右較佳。若Al₂O₃含有率相較於前述範圍而太高，則會有玻璃之耐藥品性降低之虞。

除此之外，只要不會明顯損害本發明之效果，則亦可按照各種目的，含有TiO₂、ZrO₂、V₂O₅、Nb₂O₅、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、CuO、Cu₂O、SnO、SnO₂、P₂O₅、La₂O₃、CeO₂等之氧化物成分。該等構成成分之比例宜設為玻璃組成物全體之3mol%以下(典型上為2mol%以下，例如1mol%以下)。

於適切之一態樣中，在此所揭示之糊組成物未含有作為鹼成分之鹼金屬氧化物(例如氧化鋰(Li₂O)、氧化鈉(Na₂O)、氧化鉀(K₂O))。具體而言，可將鹼金屬氧化物於玻璃料全體中所佔比例設為大約1mol%以下，且宜設為小於1mol%，設為0.5mol%以下較佳，設為0.1mol%以下尤佳。藉此，可提升耐水性或耐藥品性。又，可防止熱膨脹係數變得過高。

又，若由鉛限制之觀點等來看，則在此所揭示之糊組成物不宜含有PbO作為玻璃料之構成成分。具體而言，宜將PbO於玻璃料全體中所佔比例設為大約0.1mol%以下，設為0.01mol%以下尤佳。藉此，可進一步地減低氣泡或Al之凝集，且可形成均質之BSF層。若由對環境之考慮或作業性之觀點來看，則亦宜作成無Pb。

使用之玻璃料之性狀並無特殊之限制，然而，為了使鋁電極穩定固著(燒固)於矽基板上，平均粒徑D₅₀通常以20μm以下為佳，典型而言，可適意使用平均粒徑為0.01μm~10μm(例如0.1μm~5μm)之玻璃料。

於一理想態樣中，前述玻璃料之軟化點為420℃以上(典型上為430℃以上)，且為620℃以下(典型上為600℃以下)。藉由於此種溫度領域具有軟化點之玻璃料之使用，可促進鋁與矽之界面反應。

玻璃料於糊組成物全體中所佔比例並無特殊之限制，通常大約5質量%以下，典型上可設為0.01質量%~5質量%，例如0.01質量%~3質量%。特別是於適切之一態樣中，玻璃料於糊組成物全體中所佔比例為0.01質量%~1質量%。藉由設為前述範圍，可適切地形成BSF層。又，依此，藉由減少玻璃料之含有量，可減低矽基板之翹曲量。再者，可提升導電性，且可進一步地提升鋁電極之電特性。

<有機媒液>

有機媒液是用以分散如前述固形物(即，鋁粉末或玻璃料)之液狀介質，典型而言，含有有機溶劑及有機黏結劑。

有機溶劑只要是可良好地分散鋁粉末或玻璃料即可，無特殊之限制而可使用以往使用在此種糊組成物之有機溶劑。具體而言，可使用乙二醇及二乙二醇衍生物(二醇醚系溶劑)、丁卡必醇、二乙二醇單丁醚乙酸酯、萜品醇等之高沸點有機溶劑1種或組合複數種。

有機黏結劑只要是可賦予在此所揭示之糊組成物良好之黏性及塗膜形成能力(對矽基板之附著性)即可，無特殊之限制而可使用以往使用在此種糊組成物之有機黏結劑。舉例言之，可列舉如：將丙烯酸樹脂、環氧樹脂、苯酚樹脂、醇酸樹脂、纖維素系高分子、聚乙烯醇、松香樹脂等作為主體者。於適切之一態樣中，含有分解溫度為400℃以下之樹脂。藉由使用此種黏結劑，可防止氣泡或Al之凝集，且可形成更均質之BSF層。若由此種觀點來看，則特別是可適切地使用丙烯酸樹脂。

作為有機媒液之有機溶劑與有機黏結劑之比例可考慮作為目的之糊組成物之黏性或塗佈性等任意地設定。大致之標準例如可設定成令糊組成物中的固形物材料(鋁粉末及玻璃料)之總量為100質量%時，以1質量%以上且5質量%以下(更宜為2質量%以上且4質量%以下)之比例含有有機黏結劑。

又，雖無特殊之限制，然而，有機媒液於糊組成物全體中所佔比例通常大約10質量%~30質量%，且宜設為15質量%~25質量%。

與習知太陽電池用鋁糊相同，此種糊組成物可藉由混合前述材料(典型上為鋁粉末、玻璃料(玻璃粉末)及適當之有機媒液)輕易地調製。舉例言之，糊組成物之調製可藉由使用一般之混練機，以預定摻合比將鋁粉末及玻璃料與有機媒液一同混合．攪拌而進行。

在此所揭示之糊組成物可與以往為了於矽基板上形成作為背面電極之鋁電極(進而是p⁺層，即，BSF層)而使用的鋁糊相同地處理，且無特殊之限制而可使用以往公知之方法。具體而言，可如下述般供鋁電極之形成。

首先，藉由網版印刷法、分配器塗佈法、浸漬塗佈法等手法，將糊組成物賦予(塗佈)至矽基板上，並構成所期望之膜厚或塗膜圖案。鋁電極之塗膜厚度宜設為100μm以下，且設為80μm以下較佳，設為60μm以下更佳，設為例如30μm±10μm尤佳。藉由以此種膜厚形成鋁電極，可有效地顯現背面電極中的BSF效果。

接著，使用任意之乾燥機構，並藉由適當之溫度(例如100℃~300℃)使糊塗佈物乾燥。乾燥後，藉由於適當之燒成爐(典型上為高速燒成爐)中以適當之加熱條件(例如600℃~900℃，且宜為700℃~800℃)加熱預定時間，進行乾燥塗膜之燒成。藉此，前述糊塗佈物會燒固於矽基板上，且可形成後述如圖1所示之鋁電極20及p⁺層(BSF層)24。即，藉由燒成，於p型矽基板11上形成鋁電極20(構成背面電極)，同時藉由使鋁原子擴散至該基板中，形成雜質含有鋁之p⁺層24。

在此所揭示之糊組成物含有如前述般將SiO₂-B₂O₃-ZnO-Bi₂O₃系作為基本的預定玻璃料。藉此，可形成均質之BSF層，且可實現優異之電特性。又，亦可提升鋁電極之接著強度或耐久性(例如耐水性)。故，不僅是作為結著材，可於提高鋁電極之耐久性之目的下含有的玻璃料之含有量可比以往減少。其結果，於使用該糊組成物而製得之太陽電池中，可有效地抑制、防止可能產生自矽基板與玻璃成分之熱膨脹率差之基板之變形(翹曲等)。又，於使用前述糊組成物而構成之鋁電極中，可減低屬於絕緣性之玻璃成分之含有量，且可發揮良好之導通。

另，除了使用在此所揭示之糊組成物而形成鋁電極外，太陽電池製造用之材料或程序可與習知相同。舉例言之，與習知相同，於矽基板上形成n⁺層或防止反射膜後，使用與習知相同之銀糊，於背面側之所期望領域網版印刷．乾燥，且於受光面側亦將銀糊印刷．乾燥成圖案狀。然後，將在此所揭示之糊組成物印刷．乾燥成與背面側之銀糊形成領域之一部分重疊，並進行燒成。如此一來，可製造具備使用該糊組成物而構成之背面電極之太陽電池(典型上為結晶系矽太陽電池)。

《太陽電池》

前述結晶矽系太陽電池之構造之一典型例可列舉如圖1所示之構造。概略而言，本實施形態之太陽電池10由以下所構成，即：矽基板(Si晶圓)11；受光面電極12，其形成於基板11之一面側(表面側)；及鋁電極20，其形成於基板11之另一面側(背面側)。

本實施形態之矽基板11是由像是結晶矽、非晶矽之矽所構成。矽基板11之性狀並無特殊之限制，舉例言之，厚度可考慮所期望之太陽電池之尺寸或該基板之強度(例如斷裂強度)等而設定，通常宜設為5μm~300μm，設為例如5μm~200μm左右較佳。

於本實施形態之構造中，藉由pn接合形成而形成的n-Si 層16會位於基板11之p-Si層(p型結晶矽)18之受光面側。又，藉由一般之化學蒸鍍法(CVD)等而形成由氧化鈦或氮化矽所構成的防止反射膜14會位於n-Si層16之表面。此外，典型而言，藉由將銀糊網版印刷並燒成而形成由Ag所構成的受光面電極(表面電極)12會設置於防止反射膜14之表面。

又，使用在此所揭示之鋁電極形成用糊組成物而形成的鋁電極20會與外部連接用電極22一同形成於p-Si層18之背面側。於本實施形態中，外部連接用電極22是在p-Si層18之背面側形成為線狀，且於形成該外部連接用電極22之領域以外之大略全面，形成具有背面電場效果之鋁電極20。又，於本實施形態之構造中，鋁電極20會形成為覆蓋外部連接用電極22之一部分(具體而言為線狀結構之兩緣部)，同時具有露出外部連接用電極22之開口部23。

以下，說明有關本發明之數個試驗例，然而，並非意圖將本發明限制於前述試驗例所示者。

在此，檢討在使屬於鋁電極形成用糊組成物之固形成分的玻璃料之組成(構成成分及其比率)相互不同時之差異。

於本試驗中，使用具有如以下表1所示之組成(mol%)、軟化點(℃)之合計6種之玻璃試樣(試樣1~6)。

使用表1所示之各玻璃料(試樣1~6)，並製作合計6種之鋁糊(試驗例1~6)。如前述，有關各試驗例之鋁糊僅玻璃料之性狀不同，其他成分(鋁粉末、有機媒液)或摻合比則作成相同。

各試驗例之鋁糊之內容如下。

(1)鋁粉末：以構成糊全體之75質量%之量，摻合、使用平均粒徑4.5μm之鋁粉末。

(2)玻璃料：藉由糊全體之0.01~1.00質量%之任意添加量，摻合、使用前述試樣1~6中任一者之性狀之玻璃料。

(3)有機媒液：以構成糊全體之約22質量%之量，摻合、使用丁卡必醇乙酸酯作為有機溶劑。又，以構成糊全體之約2質量%之量，摻合、使用丙烯酸系樹脂作為有機黏結劑。

其次，使用前述所調製之試驗例1~6之鋁糊，並於矽基板之一面(背面)形成鋁電極。

具體而言，準備市售125mm正方形大小之太陽電池用p型單結晶矽基板(板厚200μm)，並藉由氫氧化鈉水溶液將其表面進行鹼蝕刻處理。接著，於業已藉由前述蝕刻處理形成微細凹凸結構(組織結構)之矽基板之受光面塗佈含磷溶液，並藉由進行熱處理，於該矽基板之受光面形成厚度約0.5μm之n-Si層(n⁺層)。

接著，藉由電漿CVD(PECVD)法，於n-Si層上形成厚度為50nm以上且100nm以下之防止反射膜(氮化矽膜)。再者，使用預定表面電極(Ag電極)形成用銀糊，並藉由網版印刷法，於防止反射膜上形成構成表面電極(Ag電極)之塗膜(厚度20μm以上且50μm以下)後，同樣地將構成背面電極(Ag電極)之塗膜形成為圖案狀(藉由約5mm寬度呈線狀)，並使其乾燥。

藉由網版印刷(使用不鏽鋼製網眼SUS#250。)，於矽基板之背面側將前述試驗例1~6中任一者之糊組成物印刷(塗佈)成與Ag電極之一部分重疊，並形成膜厚約30μm之塗佈膜。使用高速燒成爐，於大氣環境中藉由大約700℃~800℃之燒成溫度將該基板燒成1分鐘，並形成鋁電極。藉此，製得有關試驗例1~6之太陽電池。

[外觀之確認]

觀察燒成後之鋁電極，並確認是否發生氣泡或鋁之凝集等之外觀不良。於表2之「外觀」欄中顯示結果。另，於該欄中，分別地，「○」是表示問題為5處以下，「△」是5~20處，「×」是20處以上。

如表2所示，於使用未含有ZnO之玻璃料之試驗例2及使用M_Zn/M_Bi≦0.6之(即，相對於Bi₂O₃之ZnO之含有率少)玻璃料之試驗例3中，可確認許多外觀不良(典型上為氣泡)。一般認為其理由是黏結劑燒穿時鋁與矽局部性過度反應。相對於此，於使用將ZnO作為主體之玻璃料之試驗例1及使用M_Zn/M_Bi≧0.8(M_Zn/M_Bi≧1.0)之玻璃料之試驗例3~5中，可看見外觀不良少，並形成均質之BSF層。

[耐水性評價]

使用前述所製得之試驗評價用電池單元(太陽電池)，並評價鋁電極之耐熱水性。具體而言，準備業已保持於80℃之溫度之熱水，並使各試驗評價用電池單元浸漬於熱水中，以使鋁電極與熱水充分接觸。又，計測直到自鋁電極產生氣泡為止(即，直到鋁與水分反應而產生氫為止)之時間。另，上限是設為10分鐘。將結果以耐水時間顯示於表2之「耐水性」欄中。

如表2所示，於外觀之確認中問題多的試驗例2、3中，鋁電極於10分鐘以內劣化，且耐水熱性相對低。相對於此，於試驗例1及3~5中，可看見顯示相對高之耐水熱性。

[電特性評價]

使用前述所製得之試驗評價用電池單元(太陽電池)，並依據JIS C8913(1998)評價電特性。表2顯示光轉換效率(Eff)、開放電壓(V_OC)、短路電流(I_SC)、填充因數(FF)、串聯電阻(R_S)、並聯電阻(R_Sh)。另，於表2中，係令有關試驗例1之結果為100而按相對評價來表示。

如表2所示，於ZnO之莫耳含有率M_Zn相對於Bi₂O₃之莫耳含有率M_Bi之比(M_Zn/M_Bi)滿足0.8~2.5(特別是1~2)之試驗例4~6中，可看見利用開放電壓(V_OC)之提升的光轉換效率(Eff)之大幅提升，並得知顯示優異之電特性。其中，於試驗例4、5中，除了前述V_OC外，亦看見起因於填充因數(FF)之提升的Eff之提升，並得知顯示更加優異之電特性。

[剝離強度評價]

使用前述所製得之試驗評價用電池單元(太陽電池)，並測定鋁電極之剝離強度(膠帶脫出拉力)。具體而言，在藉由手指將住友3M製斯高(Scotch)膠帶按壓於各試驗評價用電池單元之鋁電極形成部位後，將膠帶剝下，並藉由目視，觀察附著於所剝離之膠帶面之電極之樣子。於表2之「剝離」欄中顯示結果。於該欄中，「○」是表示電極未附著於所按壓之膠帶。另一方面，藉由「×」來表示電極附著於所按壓之膠帶之情形。

如表2所示，於試驗例1中，接著強度低。一般認為其理由是燒成時抑制鋁與矽之界面反應。相對於此，於試驗例2~6中，得知顯示相對高之接著強度。

如由前述實施形態或試驗例之揭示中可明白，使用在此所揭示之糊組成物而構成之鋁電極可均質地形成BSF層，且導電性、接著強度或耐水性優異。故，於具備前述電極之太陽電池中，可大幅地提升電特性(例如光轉換效率、開放電壓或填充因數)，再者，可長期穩定發揮前述高性能。

以上，詳細地說明本發明，然而，該等不過是例示，本發明亦可於另外其他之態樣中實施，且可於未脫離其主旨之範圍施加各種變更。