太陽能電池用玻璃基板及使用該基板的太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽能電池用玻璃基板及使用該基板的太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能電池中，在玻璃基板上作為光電轉(zhuǎn)換層形成半導(dǎo)體的膜。作為用于太陽能 電池的半導(dǎo)體，具有黃銅礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)的11-13族、11-16族化合物半導(dǎo)體和立方晶系或六 方晶系的12-16族化合物半導(dǎo)體對于可見至近紅外的波長范圍的光具有較大的吸收系數(shù)。 因此，作為高效薄膜太陽能電池的材料受到期待。作為代表性的例子，可例舉Cu(In，Ga) Se2(以下稱為 "CIGS" 或 "Cu-In-Ga-Se"）和CdTe。
[0003] CIGS太陽能電池中，由于成本低廉且平均熱膨脹系數(shù)與CIGS化合物半導(dǎo)體接近， 因此可使用鈉鈣玻璃作為基板。
[0004] 此外，為了獲得效率良好的太陽能電池，還提出了可耐受高溫的熱處理溫度的玻 璃材料（專利文獻(xiàn)1~5)。
[0005] 此外，已知作為這樣的太陽能電池用玻璃基板，通過使用堿金屬、特別是含Na的 玻璃基板，藉此可提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在玻璃基板上形成CIGS層等光電轉(zhuǎn)換 層的情況下，玻璃基板在CIGS層的形成工序中被加熱處理，因而玻璃基板所含的Na原子從 玻璃基板表面擴(kuò)散至CIGS層。其結(jié)果是，CIGS層的載流子濃度升高，可提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平11-135819號公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2010-118505號公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2008-280189號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)4:日本專利特開2010-267965號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)5:國際公開TO2013/094727號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0014] 如專利文獻(xiàn)1所揭示，為了制作發(fā)電效率良好的太陽能電池，較好是在玻璃基板 上形成CIGS層時以更高的溫度進(jìn)行熱處理。因此，對于玻璃基板要求可耐受高溫的熱處 理，并且滿足規(guī)定的平均熱膨脹系數(shù)。專利文獻(xiàn)1中，提出了退火點(diǎn)較高的玻璃組合物，但 該玻璃基板并不一定具有高發(fā)電效率。
[0015] 專利文獻(xiàn)2和3中提出了應(yīng)變點(diǎn)高且滿足規(guī)定的平均熱膨脹系數(shù)的太陽能電池用 玻璃基板。但是，專利文獻(xiàn)2的課題是耐熱性的確保和生產(chǎn)性的改善，專利文獻(xiàn)3的課題是 表面品質(zhì)的提高和耐失透性的改善，均無法解決關(guān)于發(fā)電效率的課題。因此，專利文獻(xiàn)2和 3中記載的玻璃基板并不一定具有高發(fā)電效率。
[0016] 另外，專利文獻(xiàn)3中提出了含大量氧化硼、應(yīng)變點(diǎn)高且滿足規(guī)定的平均熱膨脹系 數(shù)的玻璃基板。然而，如果玻璃中存在大量硼，如專利文獻(xiàn)4所記載，硼擴(kuò)散至作為p型半 導(dǎo)體的CIGS層中而起到供體的作用，可能會使發(fā)電效率降低。另外，存在需要硼的除去設(shè) 備而容易導(dǎo)致成本上升的問題。
[0017] 專利文獻(xiàn)4中，使玻璃基板中的硼減少，但具體記載的玻璃組成下的發(fā)電效率不 足。
[0018] 專利文獻(xiàn)5中提出了為了使Na2O從玻璃基板擴(kuò)散至光電轉(zhuǎn)換膜而提高光電轉(zhuǎn)換 效率，提供使玻璃組成包含Na2O的同時提高應(yīng)變點(diǎn)、具有規(guī)定的熱膨脹系數(shù)的太陽能電池 用玻璃基板的方案。
[0019] 根據(jù)專利文獻(xiàn)5的記載，可通過限制玻璃中的水分量而維持高應(yīng)變點(diǎn)，因而可在 提高應(yīng)變點(diǎn)的同時使Na2O量增加（段落0022)。
[0020] 但是，為了提高發(fā)電效率，僅通過使Na2O量增加存在極限，期待進(jìn)一步的改善。
[0021] 如上所述，太陽能電池用玻璃基板中，難以平衡地具有高發(fā)電效率、高玻璃化溫 度、規(guī)定的平均熱膨脹系數(shù)。
[0022] 本發(fā)明的目的之一在于提供平衡地具有高發(fā)電效率、高玻璃化溫度、規(guī)定的平均 熱膨脹系數(shù)的太陽能電池用玻璃基板及使用該基板的太陽能電池。
[0023] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0024] 本發(fā)明提供以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量百分比表示，作為玻璃基體組成，包含5~ 13. 0 % 的SrO、0? 5 ~4. 0 % 的BaO,Al2O3-Na2O-K2O-MgO為-4. 00 ~5. 00 %，相對于所述玻璃 基體組成100質(zhì)量份以Fe2O3換算包含0. 08~0. 5質(zhì)量份Fe，P-OH為0. 12謹(jǐn)1~0. 4mm1 的太陽能電池用玻璃基板。
[0025] 本發(fā)明還提供具有玻璃基板、覆蓋玻璃、配置于所述玻璃基板與所述覆蓋玻璃之 間的光電轉(zhuǎn)換層，所述玻璃基板和所述覆蓋玻璃中的至少一方為上述太陽能電池用玻璃基 板的太陽能電池。
[0026] 發(fā)明的效果
[0027] 如果采用本發(fā)明，則可提供平衡地具有高發(fā)電效率、高玻璃化溫度、規(guī)定的平均熱 膨脹系數(shù)的太陽能電池用玻璃基板。此外，通過使用該太陽能電池用玻璃基板，可提供發(fā)電 效率高的太陽能電池。
【附圖說明】
[0028] 圖1是模式化表示本發(fā)明的太陽能電池的一種實(shí)施方式的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] <太陽能電池用玻璃基板>
[0030] 以下，對本發(fā)明的太陽能電池用玻璃基板的一種實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0031] 本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板的特征在于，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量百分比表 示，作為玻璃基體組成，包含5~13. 0 %的Sr0、0. 5~4. 0 %的BaO,Al2O3-Na2O-K2O-MgO 為-4. 00~5. 00 %，相對于所述玻璃基體組成100質(zhì)量份以Fe2O3換算包含0. 08~0. 5質(zhì) 量份Fe，0-OH為 0? 12mm1 ~0? 4mm工。
[0032] 本發(fā)明中，基于發(fā)電效率通過降低太陽能電池的串聯(lián)電阻而提高的知識，可控制 玻璃中的鐵成分量而降低串聯(lián)電阻，提高發(fā)電效率。
[0033] 另外，基于玻璃基板中的非交聯(lián)氧促進(jìn)Na擴(kuò)散的知識，可將玻璃中的P-OH控制 為規(guī)定量，充分獲得非交聯(lián)氧量，促進(jìn)Na擴(kuò)散而提高光電效率。此外，通過包含規(guī)定量以上 的P-0H，可降低串聯(lián)電阻。
[0034] 此外，通過使玻璃組成在上述范圍內(nèi)，可在玻璃中充分獲得非交聯(lián)氧量，促進(jìn)Na 擴(kuò)散而提高光電效率。
[0035] 作為本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板的玻璃基體組成的優(yōu)選的一例，
[0036] 以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量百分比表示，包含
[0037]45 ~70 % 的SiO2、
[0038] 11 ~20%的A1203、
[0039] 0.5% 以下的B203、
[0040] 0 ~6%的MgO、
[0041] 4 ~12%的。已0、
[0042] 5 ~13.0%的SrO、
[0043] 0.5~4%的8&0、
[0044] 0 ~8%的ZrO2、
[0045] 4. 5 ~10% 的Na20、
[0046] 3.5~15%的1(20，
[0047] MgO+CaO+SrO+BaO為 10 ~30 %，
[0048] Na2OK2O為 8 ~20 %，
[0049] Na2OA2O為 0? 7 ~2. 0，
[0050] Al2O3-Na2O-K2O-MgO為-4 ~5 %。
[0051] 作為本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板，較好是玻璃化溫度（Tg)為640~ 700°C，平均熱膨脹系數(shù)為60X10 7~110X10 7/°C，密度在2. 45~2. 9g/cm3以下。這樣的 太陽能電池用玻璃基板可優(yōu)選作為Cu-In-Ga-Se(CIGS)太陽能電池用玻璃基板提供。
[0052] 本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板的玻璃化溫度（Tg)較好是640°C以上700°C 以下。這比鈉鈣玻璃的玻璃化溫度高。為了保證高溫下的CIGS層等光電轉(zhuǎn)換層的形成，玻 璃化溫度較好是在645°C以上，更好是在650°C以上，進(jìn)一步更好是在655°C以上。為了不使 熔化時的粘性過度上升，較好是在690°C以下，更好是在685°C以下，進(jìn)一步更好是在680°C 以下。
[0053] 本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板的平均熱膨脹系數(shù)在50~350°C下為 60X10 7~110XlO7/°C。低于60X10 7或超過110XlO7/°C時，玻璃基板與CIGS層等光 電轉(zhuǎn)換層的熱膨脹差變得過大，容易產(chǎn)生剝離等缺點(diǎn)。較好是在65X10 7/°C以上，更好是 在70X10 7°C以上，特別好是在75X10 7°C以上。此外，為了減少與Mo(鉬）膜等的正電 極的膨脹差導(dǎo)致的翹曲，較好是在100X10 7/°C以下，更好是在95X10 7/°C以下，進(jìn)一步更 好是在90X10 7°C以下。
[0054] 本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板