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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_2

文檔序號(hào):9364931閱讀:來源:國知局
較好是密度為2. 45g/cm3以上,2. 9g/cm3以 下。如果密度超過2. 9g/cm3,則制品質(zhì)量變重,不理想。此外,玻璃基板變脆,容易破壞,不 理想。密度更好是在2. 85g/cm3以下,進(jìn)一步更好是在2. 8g/cm3以下,特別好是在2. 75g/ cm3以下。
[0055] 此外,如果密度低于2. 45g/cm3,則作為玻璃基板的構(gòu)成元素,僅可使用原子編號(hào) 小的輕元素,可能會(huì)無法獲得所期望的發(fā)電效率、玻璃粘度。密度更好是在2. 55g/cm3以上, 進(jìn)一步更好是在2. 60g/cm3以上,特別好是在2. 65g/cm3以上。
[0056] 以下,對(duì)本實(shí)施方式的太陽能電池用玻璃基板的組成進(jìn)行說明。以下的說明中,只 要沒有特別說明,組成的單位以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量百分比表示。
[0057] SiO2:形成玻璃骨架的成分,低于45質(zhì)量% (以下簡略記作" %")時(shí),可能會(huì)導(dǎo) 致玻璃基板的耐熱性和化學(xué)耐久性下降,平均熱膨脹系數(shù)增加。較好是在48%以上,更好是 在50%以上,進(jìn)一步更好是在52%以上。
[0058] 但是,超過70%時(shí),玻璃的高溫粘度上升,可能會(huì)產(chǎn)生熔解性劣化的問題。較好是 在65%以下,更好是在60%以下,進(jìn)一步更好是在58%以下。
[0059]Al2O3:提高玻璃化溫度,提升耐候性(日曬)、耐熱性和化學(xué)耐久性,提高楊氏模 量。其的含量低于11%時(shí),玻璃化溫度可能會(huì)下降。此外,平均熱膨脹系數(shù)可能會(huì)增大。較 好是在11. 5%以上,更好是在12%以上,進(jìn)一步更好是在12. 5%以上。
[0060] 但是,超過20%時(shí),玻璃的高溫粘度上升,熔解性可能會(huì)劣化。此外,失透溫度上 升,成形性可能會(huì)變差。此外,發(fā)電效率可能會(huì)下降。較好是在18%以下,更好是在16%以 下,進(jìn)一步更好是在15%以下,特別好是在14%以下。
[0061] 此外,通過在20%以下?lián)饺階l2O3,抑制氧成分交聯(lián)于Al成分,非交聯(lián)氧增加,因此 可提尚發(fā)電效率。
[0062] B2O3 =B2O3由于使熔解性提高等,因此可含有0. 5%以下。如果含量超過0. 5%,則可 能會(huì)導(dǎo)致玻璃化溫度下降或平均熱膨脹系數(shù)變小,對(duì)于形成光電轉(zhuǎn)換層的過程不理想。此 外,失透溫度上升,容易發(fā)生失透,平板玻璃的成形可能會(huì)困難。另外,需要大規(guī)模的除去設(shè) 備,環(huán)境負(fù)荷變大,因此不理想。
[0063] 此外,對(duì)于CIGS太陽能電池用玻璃基板,B(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(huì)使發(fā)電效率下降,不理想。較好是含量在0.3%以下。更好是 實(shí)質(zhì)上不含。
[0064] 本發(fā)明中,"實(shí)質(zhì)上不含"是指除從原料等混入的無法避免的雜質(zhì)以外不含,即不 主動(dòng)使其含有。
[0065] MgO:因?yàn)榫哂薪档筒A刍瘯r(shí)的粘性而促進(jìn)熔化的效果,所以可包含。較好是在 0. 02%以上,更好是在0. 05%以上,進(jìn)一步更好是在0. 08%以上。
[0066] 但是,超過6%時(shí),失透溫度可能會(huì)上升。另外,發(fā)電效率可能會(huì)下降。較好是在 4%以下,更好是在3%以下,進(jìn)一步更好是在2. 5%以下,特別好是在2. 0%以下,更加好是 在1. 5%以下,最好是在I. 0%以下。
[0067] CaO:因?yàn)榫哂薪档筒A刍瘯r(shí)的粘性而促進(jìn)熔化的效果,所以包含4%以上。較 好是在4. 5 %以上,更好是在4. 8 %以上,進(jìn)一步更好是在5 %以上。但是,超過12 %時(shí),玻 璃基板的平均熱膨脹系數(shù)可能會(huì)增大。此外,Na在玻璃基板中不易移動(dòng),發(fā)電效率可能會(huì)下 降。較好是在11%以下,更好是在10%以下,進(jìn)一步更好是在9%以下,特別好是在8. 5% 以下。
[0068] ZrO2:因?yàn)榫哂薪档筒A刍瘯r(shí)的粘性而促進(jìn)熔化的效果,所以可包含。但是,如 果包含超過8%,則玻璃基板的平均熱膨脹系數(shù)下降,發(fā)電效率降低,且失透溫度上升,容易 發(fā)生失透,平板玻璃的成形困難。較好是在7%以下,更好是在6 %以下,進(jìn)一步更好是在 5. 5%以下。此外,$父好是在0. 5%以上,更好是在1 %以上,進(jìn)一步更好是在1. 5%以上。
[0069]Na2O=Na2O是用于提高太陽能電池的發(fā)電效率的成分,是必需成分。此外,因?yàn)榫?有降低玻璃熔化溫度下的粘性而變得易于熔化的效果,所以包含4. 5~10%。Na在玻璃基 板上構(gòu)成的CIGS層等光電轉(zhuǎn)換層中擴(kuò)散,提高發(fā)電效率,但含量低于4. 5%時(shí),可能會(huì)使Na 向玻璃基板上的CIGS層的擴(kuò)散不充分,發(fā)電效率也不充分。含量較好是在5%以上,更好是 在5. 5%以上。
[0070] 如果Na2O含量超過10%,則平均熱膨脹系數(shù)變大,存在玻璃化溫度下降的傾向。 或者,化學(xué)耐久性可能會(huì)劣化?;蛘?,楊氏模量可能會(huì)下降?;蛘?,由于過量的Na,可能會(huì)使 Mo(鉬)膜等的正電極劣化而導(dǎo)致發(fā)電效率的下降。含量較好是在9%以下,更好是在8% 以下,進(jìn)一步更好是在7 %以下。
[0071] K2O:具有與Na2O同樣的效果,而且在太陽能電池的制造工序中的高溫下的CIGS層 等光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)晶生長中,具有抑制CIGS組成的變化的作用,因而短路電流的下降得到 抑制,因此包含3. 5~15%。
[0072] 但是,超過15%時(shí),玻璃化溫度下降,平均熱膨脹系數(shù)可能會(huì)增大?;蛘撸瑮钍夏A?可能會(huì)下降。較好是在3. 8%以上,更好是在4%以上,進(jìn)一步更好是在4. 2%以上,特別好 是在4. 5%以上。此外,$父好是在12%以下,更好是在10%以下,進(jìn)一步更好是在8%以下。
[0073] Mg0、Ca0、Sr0和BaO:從降低玻璃熔化時(shí)的粘性而促進(jìn)熔化的角度來看,Mg0、Ca0、 SrO和BaO較好是以總量計(jì)包含10%以上。較好是在13%以上,更好是在15%以上,進(jìn)一 步更好是在17%以上。但是,以總量計(jì)超過30%時(shí),失透溫度上升,成形性可能會(huì)變差。因 此,較好是在26%以下,更好是在22%以下,進(jìn)一步更好是在21 %以下。
[0074] Na2O和K2O:為了充分降低玻璃熔化溫度下的粘性,并提高太陽能電池的發(fā)電效 率,Na2O和K2O的總量為8~20 %。較好是在8. 5 %以上,更好是在9 %以上,進(jìn)一步更好是 在9. 5%以上。
[0075] 但是,超過20%時(shí),玻璃化溫度可能會(huì)過度下降。此外,平均熱膨脹系數(shù)可能會(huì)減 小。較好是在18%以下,更好是在16%以下,進(jìn)一步更好是在14%以下。
[0076] 此外,Na2O與K2O的比Na2OA2O在0. 7以上。如果Na2O量相對(duì)于K2O量過少,則可 能會(huì)使Na向玻璃基板上的CIGS層的擴(kuò)散不充分,發(fā)電效率也不充分。較好是在0. 8以上, 更好是在〇. 9以上,進(jìn)一步更好是在I. 0以上。
[0077] 但是,超過2. 0時(shí),玻璃化溫度可能會(huì)過度下降。此外,上述的基于K2O的CIGS太 陽能電池的制造工序中的高溫下的CIGS的結(jié)晶生長中,可能會(huì)無法獲得抑制CIGS組成的 變化而抑制短路電流的下降的效果。因此,較好是在1. 7以下,更好是在1. 5以下,進(jìn)一步 更好是在1. 4以下。
[0078] A1203、Na20、K2O和MgO:如果玻璃中的非交聯(lián)氧增加,Na與非交聯(lián)氧配位,則可獲 得Na向光電轉(zhuǎn)換層的擴(kuò)散得到促進(jìn)的效果。如果Al成分多,則使玻璃中的非交聯(lián)氧減少, 因此Al2O3最好較少;另一方面,如果Na、K相對(duì)于Al203過量,則玻璃化溫度可能會(huì)過度下 降。此外,MgO容易與非交聯(lián)氧配位,因此如果MgO過多,則Na向光電轉(zhuǎn)換層的擴(kuò)散可能 會(huì)被阻礙。因此,A1203、Na20、K2O和MgO的適度平衡很重要。于是,Al2O3-Na2O-K2O-MgO設(shè) 為-4. 00%以上5. 00%以下。
[0079] 如果Al2O3-Na2O-K2O-MgO小于-4. 00%,則玻璃化溫度過低,可能會(huì)無法在高溫下 進(jìn)行熱處理。$父好是在_2. 00%以上,更好是在0. 00%以上,進(jìn)一步更好是在1. 00%以上, 特別好是在2. 00%以上。此外,如果大于5. 00%,則Al2O3的比例過多,Na向光電轉(zhuǎn)換層的 擴(kuò)散變得困難。較好是在4. 50%以下,更好是在4. 00%以下,進(jìn)一步更好是在3. 50%以下, 特別好是在3. 00%以下。
[0080] BaO=BaO被認(rèn)為與其它堿土金屬相比,與Al2O3配位的比例更高。因此,如果BaO量 多,則BaO與Al2O3配位,抑制Na與Al203配位,因此Na與非交聯(lián)氧配位的比例升高。這樣 的話,如前所述,Na向光電轉(zhuǎn)換層的擴(kuò)散得到促進(jìn)。因此,包含0.5%以上的BaO。還可期 待降低玻璃熔化時(shí)的粘性而促進(jìn)熔化的效果。如果BaO少于0. 5%,則可能會(huì)無法充分獲得 Na向光電轉(zhuǎn)換層的擴(kuò)散。較好是在1. 0%以上,更好是在1. 5%以上。
[0081] 但是,如果超過4%,則可能會(huì)使玻璃化溫度下降,耐熱性下降。因而,形成光電轉(zhuǎn) 換層時(shí)無法在高溫下進(jìn)行處理,可能會(huì)因此無法獲得足夠的發(fā)電效率。此外,可能會(huì)使玻璃 基板的平均熱膨脹系數(shù)增大,密度增大,
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