导电性铝分散糊料、太阳能电池的制造方法以及太阳能电池的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及导电性铝分散糊料、太阳能电池的制造方法以及太阳能电池。本发明能够提供一种印刷和涂布性优异、所形成的背面电极的表面电阻值低、还能够充分抑制烧成时的硅半导体基板的翘曲的发生的导电性铝分散糊料。上述糊料是用于在硅半导体的背面形成电极的导电性铝分散糊料，所述硅半导体是在其表面侧形成了反射防止层的具有pn结的硅半导体，其特征在于，含有铝粉末、玻璃粉末、分散剂和有机溶剂，所述分散剂为含有碱性基团和酸性基团的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物的胺值为2～100mgKOH/g、且酸值为10～35mgKOH/g。
【专利说明】导电性铝分散糊料、太阳能电池的制造方法以及太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及导电性铝分散糊料、太阳能电池的制造方法以及太阳能电池。
【背景技术】
[0002]近年来，从安全和环境保护的观点出发，太阳能电池受到人们的关注。太阳能电池通过含有具有pn结的硅(Si)半导体而形成。通常，在作为受光面侧的硅半导体的表面侧形成n+层(η型杂质层)，在该n+层上设置反射防止膜和表面电极。另外，在硅半导体的背面侧设置背面电极，在其烧成过程中形成P+层(BSF(背面电场)层)。
[0003]通常，作为背面电极，使用由导电性铝分散糊料所形成的铝电极。通常的导电性铝分散糊料通过含有铝粉末、玻璃粉末和有机粘合剂构成。通过将该导电性铝分散糊料印刷和涂布在硅半导体的背面后，干燥，烧成以形成背面电极。
[0004]但是，对于背面电极形成用的导电性铝分散糊料，除了要求其在印刷和涂布性上优异以外，还要求其所形成的背面电极的表面电阻值低。再者，从太阳能电池的材料成本削减的观点看，还要求其能够抑制伴随着对硅半导体的利用率的提高将其厚度减薄，烧成时导电性铝分散糊料的收缩所引起的硅半导体基板的翘曲的发生。
[0005]提出了满足上述要求的各种导电性铝分散糊料的方案:例如提出了还含有金属醇盐的导电性铝分散糊料(参考专利文献I)，含有具有特定的软化点的玻璃粉末的导电性铝分散糊料(参考专利文献2)，还含有非晶质二氧化硅的导电性铝分散糊料(参考专利文献3)，含有纯度为99.9质量％以上的铝粉末的导电性铝分散糊料(参考专利文献4)等。
[0006]通过本发明的发明人的研究明确了为了满足上述要求，导电性铝分散糊料的分散剂的研究是重要的。作为在背面电极形成用的导电性铝分散糊料中掺合分散剂的技术，提出了例如在其中掺合铝粉末、介质、无机高分子和分散剂的方案(参考专利文献5)。还提出了掺合了至少含有铝、铜或者它们的合金的金属粒子、氧化物粒子、有机粘合剂以及分散剂的方案(参考专利文献6)。
[0007]作为分散剂其本身的技术，提出了例如由含有作为颜料吸附基的碱性基团的颜料吸附嵌段和不含有颜料吸附基的嵌段构成的嵌段共聚物树脂所形成的分散剂的方案(参考专利文献7)。还提出了由使含羟基化合物和含碱性基团化合物与多异氰酸酯化合物的异氰酸酯基团反应所得的碱性氨基甲酸酯类树脂构成的分散剂的方案(参考专利文献8)。
[0008]现有技术
[0009]专利文献1:国际公开第2006/003830号。
[0010]专利文献2:日本专利特开2006-351530号公报。
[0011]专利文献3:日本专利特开2007-128872号公报。
[0012]专利文献4:日本专利特开2008-159879号公报。
[0013]专利文献5:日本专利特表2012-508812号公报。
[0014]专利文献6:日本专利特开2011-077222号公报。[0015]专利文献7:日本专利特开2004-054213号公报。
[0016]专利文献8:日本专利特开2011-057823号公报。
【发明内容】
[0017]发明所要解决的技术问题
[0018]但是，使用专利文献I?6的导电性铝分散糊料，不能充分抑制烧成时因导电性铝分散糊料膜的收缩所引起的硅半导体基板的翘曲的发生。特别在专利文献5和6中，虽然记载有掺合分散剂的内容，但是因不是以分散剂为焦点的技术，所以不能获得分散剂的翘曲抑制效果是其现状。
[0019]而专利文献7和8的分散剂都用于滤色片的颜料分散用途。即该用途与太阳能电池的背面电极形成用途完全不同，其【技术领域】完全不同。为此，其现状是没有任何尝试着将这些分散剂用于太阳能电池的背面电极形成用的导电性铝分散糊料中。
[0020]本发明是鉴于上述内容而完成的技术发明，其目的是提供一种印刷和涂布性都优异的、所形成的背面电极的表面电阻值低的、且能够充分抑制烧成时硅半导体基板的翘曲的发生的导电性铝分散糊料。
[0021]解决技术问题所采用的技术方案
[0022]为实现上述目的，本发明提供一种导电性铝分散糊料，该糊料是用于在硅半导体的背面形成电极的导电性铝分散糊料，所述硅半导体是在其表面侧形成了反射防止层的具有pn结的硅半导体，其特征在于，含有铝粉末、玻璃粉末、分散剂和有机溶剂，所述分散剂为含有碱性基团和酸性基团的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物的胺值为2?100mgK0H/g、且酸值为10?35mgK0H/g。
[0023]所述的导电性铝分散糊料较好还含有二氧化硅微粒及/或树脂。
[0024]所述二氧化硅微粒较好是疏水性二氧化硅微粒。
[0025]所述二氧化硅微粒的一次粒子的个数平均粒径较好为7?12nm。
[0026]较好含有所述树脂，且所述树脂为丙烯酸树脂或者纤维素树脂。
[0027]较好是:所述铝粉末的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为87?99质量％。
[0028]较好是:所述玻璃粉末的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为0.2?9.0质量％ ;所述分散剂的含有量相对于所述总质量为0.2?6.0
质量％。
[0029]较好是:所述玻璃粉末的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为0.2?9.0质量含有所述树脂，并且所述分散剂的含有量和所述树脂的含有量的总量相对于所述总质量为0.2?6.0质量％ ;所述分散剂的含有量相对于所述总量为10?90质量％。
[0030]较好是:所述玻璃粉末为玻璃化温度为400°C以上的玻璃粉末。
[0031]较好是:含有所述二氧化硅微粒，并且所述二氧化硅微粒的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为0.1?1.0质量％。
[0032]还提供一种太阳能电池的制造方法，该制造方法含有如下工序:
[0033]印刷.涂布工序:在硅半导体的背面印刷或者涂布所述的导电性铝分散糊料，所述硅半导体是在其表面侧形成了反射防止层的具有Pn结的硅半导体；
[0034]干燥工序:将所述印刷或者涂布的导电性铝分散糊料膜干燥，使有机溶剂挥发；
[0035]烧成工序:通过将所述干燥后的导电性铝分散糊料膜烧成使所述硅半导体导通。
[0036]提供一种太阳能电池，该电池是具备具有pn结的硅半导体、形成在所述硅半导体的表面侧的表面电极和反射防止层、形成在所述硅半导体的背面侧的背面电极的电池，其特征在于，所述背面电极由所述的导电性铝分散糊料所形成。
[0037]发明的效果[0038]本发明通过含有铝粉末、玻璃粉末、具有特定结构和官能度(日文:官能基価)的分散剂和有机溶剂，能够提供如下的导电性铝分散糊料:例如在丝网印刷中，从印刷原版进行良好版剥离等的印刷和涂布性都优异的、且所形成的背面电极的表面电阻值低，还能够充分抑制烧成时硅半导体基板的翘曲的发生。这被推测为:因为通过含有分散剂就能确保印刷和涂布所需的粘性，能够减少树脂的含有量，其结果是导电性铝分散糊料膜中很难生成因烧成时的树脂挥发导致的间隙，能够抑制Si基板的翘曲。
[0039]还被推测为:通过含有二氧化硅微粒及/或树脂就能赋予导电性铝分散糊料良好的粘性和粘接性，印刷.涂布工序中形成了导电性铝分散糊料膜的硅晶片基板和丝网印刷的原版容易分离。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是说明本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的图；(A)是显示印刷.涂布工序的图；(B)是显示干燥工序的图；(C)是显示烧成工序的图。
[0041]图2是说明硅半导体基板翘曲的测定方法的图。
[0042][符号的说明]
[0043]I…Si基板(娃半导体)
[0044]2…糊料膜
[0045]3 …P+层(BSF 层)
[0046]4…电极层(背面电极)
【具体实施方式】
[0047]下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0048]<导电性铝分散糊料>
[0049]本发明的实施方式的导电性铝分散糊料用于在硅半导体的背面形成电极，所述硅半导体是在太阳能电池的背面、即其表面侧形成了反射防止层的具有pn结的硅半导体。具体来说，本实施方式所涉及的导电性铝分散糊料被印刷和涂布在硅半导体基板(以下称为“Si基板”)的背面后，干燥和烧成，形成背面电极。
[0050]这里，太阳能电池的表面是指受光面，其背面是指受光面的相反侧的面。
[0051]本实施方式的导电性铝分散糊料含有铝粉末、玻璃粉末、分散剂和有机溶剂。本实施方式的导电性铝分散糊料较好还含有二氧化硅微粒及/或树脂，更好还含有二氧化硅微粒及树脂两者。
[0052][铝粉末][0053]铝粉末是本实施方式的导电性铝分散糊料的主成分，赋予背面电极必需的导电性。用于本实施方式的铝粉末较好是微粒化铝。微粒化铝通过公知的雾化法在空气中或者惰性气氛中将铝微粒化而获得。作为铝粉末的形状，较好为球状。
[0054]铝粉末的平均粒径较好为1.0?10 μ m。如果铝粉末的平均粒径在该范围内的话，则能够形成由平滑且均一的膜构成的背面电极，同时能抑制烧成时的Si基板的翘曲。铝粉末的平均粒径更好为2.5?5.0 μ m。
[0055]在本实施方式中，铝粉末的平均粒径是指通过激光衍射法测得的以体积基准计的D50的粒径。
[0056]铝粉末的含有量相对于除去有机溶剂后的导电性铝分散糊料的总质量较好为87?99质量％。如果铝粉末的含有量在该范围内的话，则能够形成由平滑且均一的膜构成的背面电极，同时能抑制烧成时的Si基板的翘曲。铝粉末的含有量更好为89?98质量％。
[0057][玻璃粉末]
[0058]玻璃粉末用作铝粉末的无机粘结剂。藉此，玻璃粉末能够提高背面电极对Si基板的粘接强度，同时能控制烧成时的Si基板的翘曲。
[0059]另外，玻璃粉末控制导电性铝分散糊料中的铝元素在烧成时扩散到Si基板侧所形成的P+层(BSF层)的形成。在P+层(BSF层)中，通过抑制电极附近的电子的再结合就能够提高电转换效率。
[0060]本实施方式所用的玻璃粉末的平均粒径较好为1.0?5.0 μ m，玻璃粉末的平均粒径如果在该范围内，则上述玻璃粉末的效果被充分发挥。玻璃粉末的平均粒径更好为
1.0 ?2.0 μ m0
[0061]在本实施方式中，玻璃粉末的平均粒径是指通过空气透过法测得的平均粒径。
[0062]作为玻璃粉末，可使用锌类玻璃、铅类玻璃、硼硅酸盐类玻璃、铋类玻璃或者这些2种以上组合所形成的玻璃粉末。具体来说，较好使用B2O3-SiO2-ZnO类玻璃、PbO-B2O3-ZnO类玻璃、Bi2O3-B2O3-ZnO 类玻璃、B2O3-SiO2-PbO 类玻璃、B2O3-SiO2-Bi2O3 类玻璃、SiO2-Bi2O3-PbO类玻璃、PbO-B2O3-Al2O3类玻璃等。
[0063]玻璃粉末的玻璃化温度较好为300°C以上。如果玻璃粉末的玻璃化温度在300°C以上的话，则上述玻璃粉末的效果能够充分发挥。玻璃粉末的玻璃化温度更好在400°C以上。
[0064]例如在B2O3-SiO2-PbO类玻璃等的含有PbO的玻璃的情况下，通过降低PbO的含有
比率就能够使玻璃化温度提高。
[0065]玻璃粉末的含有量相对于除去有机溶剂后的导电性铝分散糊料的总质量较好为
0.2?9.0质量％。玻璃粉末的含有量如果在该范围内的话，则上述玻璃粉末的效果被充分发挥。玻璃粉末的含有量更好为0.6?5.1质量％。
[0066][分散剂]
[0067]分散剂赋予本实施方式中的导电性铝分散糊料适当的粘性且赋予良好的印刷和涂布性。通过含有分散剂能确保印刷和涂布所需的粘性，所以就能够减少树脂的含有量。在树脂的含有量多的情况下，烧成时树脂大量挥发，在导电性铝分散糊料膜内产生间隙，为填埋这些间隙而发生糊料膜的收缩，所以产生Si基板的翘曲，通过这样的考虑，可通过含有分散剂以减少树脂的含有量，所以就能够抑制Si基板的翘曲。[0068]本实施方式所用的分散剂由含有作为吸附基团的碱性基团和酸性基团的嵌段共聚物构成。该嵌段共聚物的胺值为2?100mgK0H/g，较好为2?35mgK0H/g。另外，该嵌段共聚物的酸值为10?35mgK0H/g，较好为10?25mgK0H/g。通过使用具有所述胺值和酸值的分散剂，铝粉末的分散性良好，混练效率优异，能够高效率生产导电性铝分散糊料。在通过丝网印刷法涂布导电性铝分散糊料的情况下，使本发明的导电性铝分散糊料的丝网印刷的原版和硅晶片基板的粘接性适度，能够高效获得良好的导电性铝分散糊料膜。
[0069]所述嵌段共聚物是由含有作为吸附基团的碱性基团和酸性基团的嵌段以及不含碱性基团或酸性基团的其他嵌段构成的嵌段共聚物。这样的嵌段共聚物可单独使用，也可以并用2种以上。
[0070]含有作为吸附基团的碱性基团和酸性基团的嵌段使用具有碱性基团的单体和具有酸性基团的单体而构成。不含碱性基团或酸性基团的其他嵌段使用不含碱性基团或酸性基团的其他的单体而构成。
[0071]作为具有碱性基团的单体，使用具有伯氨基、仲氨基或叔氨基的单体，具体地为N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉、乙烯基咪唑、2-乙烯基吡啶、具有氨基和己内酯骨架的单体、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等的具有缩水甘油基的单体和分子中具有I个仲氨基的化合物的反应物、(甲基)丙烯酰基烷基异氰酸酯化合物和4_(2_氨基甲基)-卩比唳、4_(2_氨基乙基)-卩比唳、4_(2_轻基乙基)-卩比唳、
1-(2-氨基乙基)-哌嗪、2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑、1-(2-羟基乙基咪唑)、N，N-二烯丙基三聚氰胺、N, N- 二甲基-1，3-丙二胺的反应物等。这些可单独使用，也可以并用2种以上。
[0072]作为具有酸性基团的单体，可使用具有羧基、磺酸基、磷酸基的单体，具体为:作为具有羧基的单体，可以使用丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等的不饱和一元羧酸化合物；马来酸、富马酸、衣康酸等的不饱和二元酸化合物及其半酯等；作为具有磺酸基的单体，使用
2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、2-甲基丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、苯乙烯磺酸等；作为具有磷酸基的单体，可使用酸性磷酰基(甲基)丙烯酸酯、酸性磷酰基乙基(甲基)丙烯酸酯等。这些可单独使用，也可以并用2种以上。
[0073]使用具有碱性基团的单体以使所得的嵌段共聚物的胺值为2?100mgK0H/g，较好为2?35mgK0H/g。如果嵌段共聚物的胺值不到2mgK0H/g的话，则对铝粉末表面的吸附力不足，导电性铝分散糊料的分散稳定性降低。另一方面，如果嵌段共聚物的胺值超过100mgK0H/g的话，则对于吸附在铝粉末表面的嵌段共聚物的吸附部分的立体的排斥层(日文:反発層)的比率变少，不能得到导电性铝分散糊料的足够的分散性。
[0074]使用具有酸性基团的单体以使所得的嵌段共聚物的酸值为10?35mgK0H/g，较好为10?25mgK0H/g。如果嵌段共聚物的酸值不到10mgK0H/g，则对铝粉末表面的吸附力不足，导电性铝分散糊料的分散稳定性降低。另一方面，如果嵌段共聚物的胺值超过35mgK0H/g，则对于吸附在铝粉末表面的嵌段共聚物的吸附部分的立体的排斥层的比率变少，不能得到导电性铝分散糊料的足够的分散性。
[0075]作为不含有碱性基团或者酸性基团的其他的单体，可以使用苯乙烯、α -甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、苄基氯等的芳香族乙烯基化合物；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等的不饱和羧酸烷基酯；(甲基)丙烯酸苄基酯等不饱和羧酸芳基烷基酯；以下式(I)或者下式(2)等表示的含有聚己内酯单体、聚亚烷基二元醇单酯类单体等。这些可单独使用，也可以并用2种以上。
[0076][化I ]
[0077]CH2=C (CH3) -C (=0) -O-CH2CH2-O- [C (=0) - (CH2) 50]!~6_H…(I)
[0078]CH2=CH-C (=0) -O-CH2CH2-O- [C (=0) - (CH2) 50]!~「H…(2)
[0079]所述不含有碱性基团或者酸性基团的其他的单体用于调整嵌段共聚物的胺值和酸值。即，通过调整嵌段共聚物对铝粉末表面的吸附力，用于调整导电性铝分散糊料的分散性。
[0080]作为制得所述嵌段共聚物的方法，可利用以往公知的方法，例如，活性聚合法、活性自由基聚合(引发-转移-终止剂(日文H 二 7 7—幻)法等。作为其他的方法，也能够使用如下的方法:首先，将具有碱性基团和酸性基团的单体和不含有碱性基团或者酸性基团的其他的单体进行自由基聚合，此时，使巯基羧酸或者2-乙酰基硫代乙醚和10-乙酰基硫代癸硫醇等的分子内含有硫酷基和疏基的化合物共存，进行自由基聚合。然后，用氢!氧化钠或者氨等的碱处理所得的自由基聚合物，形成为一侧末端具有巯基的聚合物，然后在所得的一侧末端具有巯基的聚合物的存在下，将另一嵌段的单体成分进行自由基聚合，由此获得所述的嵌段共聚物。
[0081]在所述方法中，较好利用活性聚合法。对由所述方法制得的嵌段共聚物的分子量无特别限定，较好为5000~10000的范围。
[0082]作为由所述嵌段共聚物构成的分散剂，可使用市售商品。具体为毕克化学日本株式会社制的“DISPERBYK-2001”(胺值29mgK0H/g，酸值19mgK0H/g)、味之素精细化学株式会社制的“ 7?一P B — 821” (胺值9`mgK0H/g，酸值13mgK0H/g)、泽内卡公司(七木力社)制的 “乂 > 724000” (胺值 42mgK0H/g，酸值 25mgK0H/g)等。
[0083]分散剂的含有量，在含有后叙的树脂的情况下，分散剂的含有量和树脂的含有量的总量相对于除去有机溶剂后的导电性铝分散糊料的总质量较好为0.2~6.0质量％。分散剂的含有量和树脂的含有量的总量如果在该范围内，则能够充分发挥所述分散剂的效果和后叙的树脂的效果。分散剂的含有量和树脂的含有量的总量更好为0.9~5.6质量％。
[0084]分散剂的含有量，在不含有后叙的树脂的情况下，相对于除去有机溶剂后的导电性铝分散糊料的总质量较好为0.2~6.0质量％。分散剂的含有量如果在该范围内，则能够充分发挥所述分散剂的效果。分散剂的含有量更好为0.9~5.6质量％。
[0085]分散剂自身的含有量相对于所述分散剂的含有量和树脂的含有量的总量较好为10~90质量％。分散剂自身的含有量如果在该范围内的话，则能够充分发挥所述分散剂的效果。分散剂的含有量更好为12~85质量％。
[0086][有机溶剂]
[0087]作为有机溶剂，只要能使铝粉末良好分散，各种有机溶剂即可。作为具体的有机溶剂，能够使用乙二醇、二乙二醇、二乙二醇单丁醚(丁基卡必醇)、二乙二醇单丁醚乙酸酯(丁基卡必醇乙酸酯)、二丙二醇单甲醚和己二醇等的二醇醚类溶剂、甲苯、二甲苯和煤油(日文:> 口 * > )等的烃类溶剂；α-或萜品醇等的萜烯类溶剂；邻苯二甲酸二丁酯等的邻苯二甲酸酯类溶剂Jexanol (2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)等的高沸点溶剂。这些各溶剂可单独使用或者多个溶剂合用。
[0088]在本实施方式中，对于有机溶剂的含有量没有特别限定。在获得适中的导电性铝分散糊料的粘度和良好的印刷和涂布性的范围内对有机溶剂的含有量进行适当设定。
[0089][ 二氧化硅微粒]
[0090]二氧化硅微粒具有抑制烧成时的Si基板的翘曲的效果。二氧化硅微粒的一次粒子的个数平均粒径较好为7~12nm。二氧化硅微粒的一次粒子的个数平均粒径如果在该范围内，则所述二氧化硅微粒的效果能够得以充分发挥。
[0091]在本实施方式中，二氧化硅微粒的平均粒径是指根据电子显微镜测得的粒径而得的个数平均粒径。
[0092]作为二氧化硅微粒，能够使用亲水性二氧化硅微粒或者疏水性二氧化硅微粒。在本实施方式中，较好使用疏水性二氧化硅微粒。
[0093]亲水性二氧化硅微粒也可称为干式法二氧化硅，对于其制造方法没有特别限定，只要是利用硅化物的火焰水解法、火焰中燃烧的氧化法、或者并用这些方法能够制得的二氧化硅即可。其中较好使用通过火焰水解法制得的气相法二氧化硅。
[0094]疏水性二氧化硅微粒通过对亲水性二氧化硅微粒进行疏水化处理而制得。作为二氧化硅微粒的疏水化处理方法，可例举例如使用硅烷偶联剂和硅油的方法、使用有机卤代硅烷(日文:才 > 力' V ο 口 Y > ^ )的方法、使用有机聚硅氧烷的方法、使用硅氧烷低聚物的方法等。通过这些疏水化处理方法，就能够获得例如由二甲基硅烷基或者三甲基硅烷基等的疏水性表面改性基团疏水化了的疏水性二氧化硅微粒。
[0095]作为所述亲水性二氧化硅微粒和疏`水性二氧化硅微粒，可使用市售商品。具体能够使用日本阿尔洛希尔株式会社(日本7 二 π 社)制或者赢创德固赛公司(二二
夕r夕'' 寸社)制的“ 7工口 A ”、卡博特公司(今\7卜社)制的“今^术y' A ”、瓦克化学公司(7 力一社)制的“H D K”、株式会社德山(卜夕W社)制的才口 '>一>”
坐寸ο
[0096]二氧化硅微粒的含有量相对于除去有机溶剂后的导电性铝分散糊料的总质量较好为0.1~1.0质量％。二氧化硅微粒的含有量如果在该范围内，则能够充分发挥所述二氧化硅微粒的效果。二氧化硅微粒的含有量更好为0.1~0.6质量％。
[0097][树脂]
[0098]本实施方式中的导电性铝分散糊料较好是含有树脂的导电性铝分散糊料。所述树脂起到铝粉末的有机粘合剂的作用，赋予本实施方式的导电性铝分散糊料良好的粘性，同时还赋予在后叙的印刷涂布工序中所形成的糊料I吴对Si基板的粘接性。
[0099]具体使用以下述树脂为主体的物质:聚甲基丙烯酸甲酯和低级醇的聚甲基丙烯酸酯等的丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、二甲苯树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚缩醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚芳酯树脂、聚醚醚酮树脂、乙基纤维素、硝化纤维素、乙基羟基乙基纤维素等的纤维素树脂、聚乙烯醇缩丁醛等的聚乙烯醇树脂、木松香等的松香树脂等。这些树脂可单独使用或者多个合用。其中，从印刷和涂布性的观点出发，较好使用丙烯酸树脂或者纤维素树脂。[0100]如上所述，树脂的含有量和分散剂的含有量的总量相对于除去有机溶剂后的导电性招分散糊料的总质量较好为0.2~6.0质量％。树脂的含有量和分散剂的含有量的总量如果在该范围内，则可以充分发挥所述树脂的效果和分散剂的效果。树脂的含有量和分散剂的含有量的总量更好为0.9~5.6质量％。另外，在本实施方式中的树脂中不包含对应于所述分散剂的树脂。
[0101][其他成分]
[0102]本实施方式中的导电性铝分散糊料还可以含有作为其他成分的各种添加剂。作为各种添加剂，例如可以使用抗氧化剂、腐蚀抑制剂、消泡剂、增塑剂、增粘剂、偶联剂、静电赋予剂、阻聚剂、粘性控制剂等。作为粘性控制剂，具体而言，可使用聚乙二醇酯化合物、聚乙二醇醚化合物、聚氧乙烯山梨糖醇酐酯化合物、脱水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、聚酯酸的酰胺胺盐(日文:工^ f >酸Q 7 K K T
塩)、氧化聚乙烯类化合物、脂肪酸酰胺蜡、粘土矿物等。
[0103]<导电性铝分散糊料的制造方法>
[0104]具有以上构成的本实施方式中的导电性铝分散糊料按照例如以下方法制得:
[0105]首先，按照各自规定量掺入所述的铝粉末、玻璃粉末、分散剂和有机溶剂、根据需要的所述二氧化硅微粒或树脂，进行混合。混合使用球磨机或者搅拌器。然后，通过使用三辊磨机进行混练，从而制得本实施方式中的导电性铝分散糊料。
[0106]〈太阳能电池的制造方法〉
[0107]本实施方式中的太阳能电池的制造方法是使用所述导电性铝分散糊料形成背面电极的方法，其包括印刷.涂布工序、干燥工序和烧成工序。
[0108]图1是说明本实施方式的太阳能电池的制造方法的图；(A)是显示印刷.涂布工序的图；(B)是显示干燥工序的图；(C)是显示烧成工序的图。
[0109]首先，如图1(A)所示那样，在其表面侧形成了反射防止层(未图示)的具有pn结的Si基板I的背面上印刷或者涂布所述的导电性铝分散糊料(印刷?涂布工序)。作为印刷.涂布的方法，较好利用例如丝网印刷。
[0110]然后，如图1(B)所示那样，例如在150°C使通过丝网印刷所形成的糊料膜2干燥20分钟，由此使糊料膜2中的有机溶剂挥发(干燥工序)。
[0111]然后，如图1(C)所示那样，在铝融点660°C以上的温度，例如在800°C烧成10秒，使糊料膜2中的树脂和分散剂燃烧(烧成工序)。由此，由铝粉末、玻璃粉末和二氧化硅微粒形成背面电极层4，使Si基板I导通。
[0112]此时，通过铝元素向Si基板I侧进行扩散，从而在背面电极层4和Si基板I的界面形成P+层(BSF层)3。通过该P+层(BSF层)3的存在，可抑制电极附近的电子再结合，提高电转换效率。
[0113]〈太阳能电池〉
[0114]本实施方式的太阳能电池通过所述的太阳能电池的制造方法制得。本实施方式的太阳能电池具备具有pn结的Si基板、形成在Si基板的表面侧的表面电极和反射防止层、形成在Si基板的背面侧的背面电极。
[0115]表面电极和反射防止层可使用以往公知的方法形成。背面电极通过使用所述的导电性铝分散糊料，经过所述的印刷.涂布工序、干燥工序和烧成工序形成。[0116]通过具有所述构成的本实施方式的太阳能电池，其背面电极的表面电阻值低，不逊色于以往的背面电极，并且能够充分抑制烧成时Si基板的翘曲，所以能够获得优异于以往的电特性。
[0117]另外，本发明并不受到上述实施方式的限定，在能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等均包含在本发明的范围内。
[0118]实施例
[0119]以下，通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受到下述实施例的限定。
[0120]<导电性铝分散糊料的调制>
[0121]将乙基纤维素溶解到α -萜品醇和TEXAN0L的混合有机溶剂中以形成表1所示的组成，调制有机粘合剂。然后，添加球状的微粒化的铝粉末(平均粒径为2.5或者5.0 μ m)、B2O3-SiO2-PbO类玻璃粉末(平均粒径为2.0 μ m)和表1所示的分散剂以形成表1所示的组成比，进行混练，其后，通过三辊磨机进行处理，制得实施例1~22和比较例I~4的导电性铝分散糊料。
[0122]在实施例2~22中，除了上述成分以外再添加表1所示的组成的二氧化硅微粒，调制成表1所示的组成比。
[0123]<评价>
[0124][混练效率]
[0125]对于各实施例和比较例的混练阶段中的混练作业的效率进行了评价。具体地将容易混练且能够获得均一的混合物的结果评价为混练效率良好(〇)。另外将混练需要大功率且不容易获得均一混合物的结果评价为混练效率不好(X)，将其结果表示在表1中。
[0126][丝网印刷性]
[0127]将各实施例和比较例所得的各种导电性铝分散糊料分别以丝网印刷法涂布到6英寸(152mm) X 6英寸(152mm)且厚度为180 μ m的单晶娃片基板(以下称为娃晶片基板)上。此时，将硅晶片基板上获得平滑且均一印刷面的结果评价为丝网印刷性良好(〇)，将不能获得平滑且均一印刷面或者不能印刷的结果评价为丝网印刷性不好(X)，其结果表示在表1中。
[0128][版分离性]
[0129]在上述丝网印刷性的评价中，刚丝网印刷后，将形成有导电性铝分散糊料膜的硅晶片基板和丝网印刷原版容易分离且能够连续丝网印刷的情况评价为版分离性良好
(O).另一方面，将形成有导电性铝分散糊料膜的硅晶片基板和丝网印刷原版不容易分离且难以连续印刷的情况评价为版分离性不好(X)。其结果表示在表1中。
[0130][膜厚]
[0131]将得到平滑且均一印刷面的丝网印刷性被评价为良好的硅晶片基板(实施例1~22和比较例I的硅晶片基板)在150°C干燥20分钟后，在800°C的烤炉中保持10秒进行烧成。测定经烧成形成的电极膜厚，结果确认为:实施例1~22和比较例I的膜厚都为20 μ m,膜内的膜厚的偏差在±2 μ m的范围内。
[0132][电极表面电阻值]
[0133]利用4探针式的表面电阻测定装置测定经烧成形成的电极的表面电阻值。其结果表不在表1中。[0134][翘曲]
[0135]评价烧成后的硅晶片基板的翘曲。图2是说明硅晶片基板翘曲的测定方法的图。如图2所示，以使经烧成形成的电极膜面向上方的方式将硅晶片基板载置在平坦的台上，在此状态下，分别测定从台上表面到硅晶片基板的四个角的距离L(mm)。算出测定值的平均值，用平均值来评价翘曲。其结果表示在表I中。
[0136]表I
[0137]
【权利要求】
1.一种导电性铝分散糊料，该糊料是用于在硅半导体的背面形成电极的导电性铝分散糊料，所述硅半导体是在其表面侧形成了反射防止层的具有Pn结的硅半导体，其特征在于，含有铝粉末、玻璃粉末、分散剂和有机溶剂，所述分散剂为含有碱性基团和酸性基团的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物的胺值为2~100mgK0H/g、且酸值为10~35mgK0H/g。
2.如权利要求1所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，还含有二氧化硅微粒及/或树脂。
3.如权利要求2所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，所述二氧化硅微粒是疏水性二氧化硅微粒。
4.如权利要求2或3所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，所述二氧化硅微粒的一次粒子的个数平均粒径为7~12nm。
5.如权利要求2~4中任一项所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，含有所述树脂，且所述树脂为丙烯酸树脂或者纤维素树脂。
6.如权利要求2~5中任一项所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，所述铝粉末的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为87~99质量％。
7.如权利要求2~5中任一项所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，所述玻璃粉末的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为0.2~9.0质fi% ; 所述分散剂的含有量相对于所述总质量为0.2~6.0质量％。
8.如权利要求2~5中任一项所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，所述玻璃粉末的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为0.2~9.0质fi% ; 含有所述树脂，并且所述分散剂的含有量和所述树脂的含有量的总量相对于所述总质量为0.2~6.0质量％ ； 所述分散剂的含有量相对于所述总量为10~90质量％。
9.如权利要求2~8中任一项所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，所述玻璃粉末为玻璃化温度为400°C以上的玻璃粉末。
10.如权利要求2~9中任一项所述的导电性铝分散糊料，其特征在于，含有所述二氧化硅微粒，并且所述二氧化硅微粒的含有量相对于除去所述有机溶剂后的所述导电性铝分散糊料的总质量为0.1~1.0质量％。
11.一种太阳能电池的制造方法，该制造方法含有如下工序: 印刷?涂布工序:在硅半导体的背面印刷或者涂布权利要求1~10中任一项所述的导电性铝分散糊料，所述硅半导体是在其表面侧形成了反射防止层的具有Pn结的硅半导体；干燥工序:将所述印刷或者涂布的导电性铝分散糊料膜干燥； 烧成工序:通过将所述干燥后的导电性铝分散糊料膜烧成使所述硅半导体导通。
12.—种太阳能电池，该电池是具备具有pn结的硅半导体、形成在所述硅半导体的表面侧的表面电极和反射防止层、形成在所述硅半导体的背面侧的背面电极的电池，其特征在于，所述背面电极由权利要求1~10中任一项所述的导电性铝分散糊料所形成。
【文档编号】H01L31/0224GK103514974SQ201310245166
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】平田莉恵子, 濑田努, 野嶋健司 申请人:日本油漆株式会社