太陽電池用導電性ペースト組成物
【課題】 ｎ層の薄いシャローエミッタ構造の太陽電池にファイヤースルー法で電極を形成するに際して、電極材料の侵入量の制御を容易にし且つオーミックコンタクトが容易に得られる太陽電池用導電性ペースト組成物を提供する。
【解決手段】 受光面電極は、PbOを20〜62(mol%)の範囲内、B2O3を1〜18(mol%)の範囲内、SiO2を18〜65(mol%)の範囲内且つPb/Siモル比が0.5〜1.7の範囲内、Li2Oを0.6〜18(mol%)の範囲内、Al2O3を0〜6(mol%)の範囲内、TiO2を0〜6(mol%)の範囲内、ZnOを0〜30(mol%)の範囲内、P2O5を0〜6(mol%)の範囲内、Sb2O5を0〜4(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む組成の鉛ガラスを、銀100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含む厚膜銀で構成されていることから、線幅が100(μm)程度に細くされているにも拘わらず、ｎ層との間で良好なオーミックコンタクトが得られ、接触抵抗が低くなっている。
【解決手段】 受光面電極は、PbOを20〜62(mol%)の範囲内、B2O3を1〜18(mol%)の範囲内、SiO2を18〜65(mol%)の範囲内且つPb/Siモル比が0.5〜1.7の範囲内、Li2Oを0.6〜18(mol%)の範囲内、Al2O3を0〜6(mol%)の範囲内、TiO2を0〜6(mol%)の範囲内、ZnOを0〜30(mol%)の範囲内、P2O5を0〜6(mol%)の範囲内、Sb2O5を0〜4(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む組成の鉛ガラスを、銀100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含む厚膜銀で構成されていることから、線幅が100(μm)程度に細くされているにも拘わらず、ｎ層との間で良好なオーミックコンタクトが得られ、接触抵抗が低くなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイヤースルー法で形成する太陽電池電極用に好適な導電性ペースト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、一般的なシリコン系太陽電池は、ｐ型多結晶半導体であるシリコン基板の上面にｎ+層を介して反射防止膜および受光面電極が備えられると共に、下面にｐ+層を介して裏面電極(以下、これらを区別しないときは単に「電極」という。)が備えられた構造を有しており、受光により半導体のｐ−ｎ接合に生じた電力を電極を通して取り出すようになっている。上記反射防止膜は、十分な可視光透過率を保ちつつ表面反射率を低減して受光効率を高めるためのもので、窒化珪素、二酸化チタン、二酸化珪素等の薄膜から成る。
【０００３】
上記の反射防止膜は電気抵抗値が高いことから、半導体のｐ−ｎ接合に生じた電力を効率よく取り出すことの妨げとなる。そこで、太陽電池の受光面電極は、例えば、ファイヤースルーと称される方法で形成される。この電極形成方法では、例えば、前記反射防止膜をｎ+層上の全面に設けた後、例えばスクリーン印刷法を用いてその反射防止膜上に導電性ペーストを適宜の形状で塗布し、焼成処理を施す。上記導電性ペーストは、例えば、銀粉末と、ガラスフリット(ガラス原料を溶融し急冷した後に必要に応じて粉砕したフレーク状または粉末状のガラスのかけら)と、有機質ベヒクルと、有機溶媒とを主成分とするもので、焼成過程において、この導電性ペースト中のガラス成分が反射防止膜を破るので、導電性ペースト中の導体成分とｎ+層とによってオーミックコンタクトが形成される(例えば、特許文献１を参照。)。上記電極形成方法によれば、反射防止膜を部分的に除去してその除去部分に電極を形成する場合に比較して工程が簡単になり、除去部分と電極形成位置との位置ずれの問題も生じない。
【０００４】
このような太陽電池の受光面電極形成において、ファイヤースルー性を向上させてオーミックコンタクトを改善し、延いては曲線因子(ＦＦ)やエネルギー変換効率を高める等の目的で、従来から種々の提案が為されている。例えば、導電性ペーストに燐・バナジウム・ビスマスなどの５族元素を添加することによって、ガラスおよび銀の反射防止膜に対する酸化還元作用を促進し、ファイヤースルー性を向上させたものがある(例えば、前記特許文献１を参照。)。また、導電性ペーストに塩化物、臭化物、或いはフッ化物を添加することで、ガラスおよび銀が反射防止膜を破る作用をこれら添加物が補助してオーミックコンタクトを改善するものがある(例えば、特許文献２を参照。)。上記ガラスは例えば硼珪酸ガラスである。
【０００５】
また、導電性ペーストに銀粉末100重量部に対して0.5〜5重量部の燐酸銀を含むことで、反射防止膜を破る作用を補助し、オーミックコンタクトを確保することが提案されている(例えば、特許文献３を参照。)。また、酸化亜鉛を主成分とし鉛を含まないガラスを用い、銀、金、アンチモンを含むペーストとすることで、電極の侵入が無いため接合の破壊が起こらず、低接触抵抗が得られるとするものがある(例えば、特許文献４を参照。)。また、85〜99(wt%)の銀および1〜15(wt%)のガラスを含む銀含有ペーストにおいて、そのガラスを15〜75(mol%)のPbOおよび5〜50(mol%)のSiO2を含み、B2O3を含まない組成とすることが提案されている(例えば、特許文献５を参照。)。この銀含有ペーストは、太陽電池の電極形成に用いるものであって、上記組成のガラスを用いることによって、オーミックコンタクトが改善されるものとされている。上記ガラス中には、P2O5を0.1〜8.0(mol%)、或いはSb2O5を0.1〜10.0(mol%)含むことができ、更に、0.1〜15.0(mol%)のアルカリ金属酸化物(Na2O,K2O,Li2O)を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０３−０４６９８５号公報
【特許文献２】特許第３７０７７１５号公報
【特許文献３】特許第３０５００６４号公報
【特許文献４】特公昭６２−０２８５９７号公報
【特許文献５】特表２００８−５２００９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した太陽電池において、受光面側に位置するｎ層を薄くすることによって表面再結合速度を低下させ、より多くの電流を取り出せるようにすること、すなわちシャローエミッタ化することが試みられている。シャローエミッタ化すると、特に400(nm)付近の短波長側も発電に寄与するようになるため、太陽電池の効率向上の面では理想的な解と考えられている。その反面で、セルを高シート抵抗にする必要がある、表面近傍のドナー元素(例えば燐)濃度が低下するためAg-Si間のバリア障壁が増加し、受光面電極のオーミックコンタクトの確保が困難になる、ｐｎ接合が浅くなるためファイヤースルーで反射防止膜を十分に破り且つｐｎ接合に電極が侵入しないように侵入深さを制御することが非常に困難である、といった不都合がある。
【０００８】
因みに、シャローエミッタは受光面側のｎ層厚みが70〜100(nm)と、従来のシリコン太陽電池セルの100〜200(nm)に比較して更に薄くされたもので、受光により発生した電気のうちｐｎ接合に達する前に熱に変わって有効に利用できなかった部分が減じられるので、短絡電流が増大し、延いては発電効率が高められる利点がある。
【０００９】
本発明は、以上の事情を背景として為されたもので、その目的は、ｎ層の薄いシャローエミッタ構造の太陽電池にファイヤースルー法で電極を形成するに際して、電極材料の侵入量の制御を容易にし且つオーミックコンタクトが容易に得られる太陽電池用導電性ペースト組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、導電性粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルとを含む太陽電池用導電性ペースト組成物であって、前記ガラスフリットが酸化物換算で0.6〜18.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜6.0(mol%)のP2O5および0.1〜4.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、20〜62(mol%)のPbOと、1〜18(mol%)のB2O3と、18〜65(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるガラスから成ることにある。
【発明の効果】
【００１１】
このようにすれば、太陽電池用導電性ペースト組成物は、これを構成するガラスフリットが、20〜62(mol%)のPbO、1〜18(mol%)のB2O3、18〜65(mol%)のSiO2、0.6〜18(mol%)のLi2O、0.1〜6.0(mol%)のP2O5および0.1〜4.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方を含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあり、更に、必須ではないが好ましい成分としてAl2O3を0〜6(mol%)、TiO2を0〜6(mol%)、ZnOを0〜30(mol%)の範囲で含むガラスから成ることから、高シート抵抗の基板にも十分に低い接触抵抗が得られ、且つｐｎ接合への電極材料の侵入を容易に制御できる。そのため、本発明のペースト組成物を受光面電極の形成に用いれば、リーク電流が低く、曲線因子が高く、電流値が大きく、且つ光電変換率の高い太陽電池セルを製造し得る。
【００１２】
なお、前記ガラスフリット組成において、PbOは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、低温焼成を可能とするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためにはPbOが20(mol%)以上且つ62(mol%)以下であることが必要である。PbO量が20(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎるのでガラス化が困難になると共に反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られなくなる。一方、62(mol%)を越えると軟化点が低くなり過ぎるので浸食性が強くなり過ぎてｐｎ接合が破壊され、延いてはＦＦ値が小さくなる等の問題が生ずる。PbO量は、30(mol%)以上が一層好ましく、50(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、30〜50(mol%)の範囲が更に好ましい。
【００１３】
また、B2O3は、ガラス形成酸化物(すなわちガラスの骨格を作る成分)であり、ガラスの軟化点を低くするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためにはB2O3が1(mol%)以上且つ18(mol%)以下であることが必要である。B2O3量が1(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎるので反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られなくなると共に、耐湿性も低下する。特に、本願発明においてはガラス中にLiが含まれることから、B2O3が1(mol%)以上含まれていないと著しく熔け難くなる。一方、18(mol%)を越えると軟化点が低くなり過ぎるので浸食性が強くなり過ぎてｐｎ接合が破壊される等の問題が生ずる。何れにしても開放電圧Vocが低下する傾向がある。B2O3量は、2(mol%)以上が一層好ましく、13(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、2〜13(mol%)の範囲が更に好ましい。また、3〜9(mol%)程度が特に好ましい。
【００１４】
また、SiO2は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの耐化学性を高くするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためにはSiO2が18(mol%)以上且つ65(mol%)以下であることが必要である。SiO2量が18(mol%)未満では耐化学性が不足すると共にガラス形成が困難になり、一方、65(mol%)を越えると軟化点が高くなり過ぎてガラス化し難くなって反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られなくなる。SiO2量は、20(mol%)以上が一層好ましく、45(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、20〜45(mol%)の範囲が更に好ましい。また、25〜40(mol%)程度が特に好ましい。
【００１５】
また、PbOおよびSiO2がそれぞれ上記の範囲内にあるだけでなく、更にPb/Si(mol比)が、0.5以上且つ1.7以下であることが必要である。Pb/Siモル比が0.5未満すなわちSiがPbに対して過剰では、ファイヤースルー性が低下し、受光面電極とｎ層との接触抵抗が高くなる。一方、Pb/Siモル比が1.7を超えると、リーク電流(ダイオード電流)Idが著しく大きくなるので、何れにしてもＦＦ値が低下し、十分な出力特性が得られなくなる。なお、Pb/Si(mol比)は0.7〜1.5の範囲が一層好ましく、0.9〜1.3の範囲が特に好ましい。
【００１６】
また、Li2Oは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、良好なファイヤースルー性を得るためには、Li2Oが0.6(mol%)以上且つ18(mol%)以下であることが必要である。Li2Oが0.6(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎ延いては反射防止膜への浸食性が不十分になる。一方、18(mol%)を越えるとアルカリが溶出すると共に浸食性が強くなり過ぎるので却って電気的特性が低下する。因みに、Liは、拡散を促進することから一般に半導体に対しては不純物であって、特性を低下させる傾向があることから半導体用途では避けることが望まれるものである。特に、通常はPb量が多い場合にLiを含むと浸食性が強くなり過ぎて制御が困難になる傾向がある。しかしながら、上記のような太陽電池用途においては、Liを含むガラスを用いて特性低下が認められず、却って適量が含まれていることでファイヤースルー性が改善され、特性向上が認められた。Liはドナー元素であり、接触抵抗を低くすることもできる。しかも、Liを含む組成とすることにより、良好なファイヤースルー性を得ることのできるガラスの組成範囲が広くなることが認められた。尤も、太陽電池用途においても、過剰に含まれると浸食性が強くなり過ぎ、電気的特性が低下する傾向にある。Li2O量は、3(mol%)以上が一層好ましく、12(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、3〜12(mol%)の範囲が更に好ましい。また、6〜12(mol%)程度が特に好ましい。
【００１７】
また、P2O5およびSb2O5はｎ層に対するドナー元素であって、受光面電極のオーミックコンタクトを確保するために必要な成分である。P2O5においては、0.1(mol%)以上且つ6.0(mol%)以下であることが必要で、Sb2O5においては、0.1(mol%)以上且つ4.0(mol%)以下であることが必要である。これらは共に含まれていても差し支えないが、何れか一方が含まれていれば足り、合計で0.1〜10(mol%)の範囲で含まれ得る。何れが含まれる場合においても、0.1(mol%)未満では添加する効果が得られない。また、P2O5においては6.0(mol%)を超えると、Sb2O5においては4.0(mol%)を超えると、ガラスが溶け難くなると共にデッドレイヤー(再結合速度の大きい層)が生ずる。
【００１８】
オーミックコンタクトを確保するためには、ドナー元素を高濃度で固溶させることが望ましい。シャローエミッタを構成する高シート抵抗のセルでは、例えばSi3N4から成る反射防止膜の厚さ寸法を80(nm)程度として、電極による浸食量を80〜90(nm)の範囲内、すなわち10(nm)の精度で制御することが望ましい。しかしながら、このような制御は極めて困難であり、僅かに浸食過剰となった状態に制御せざるを得ない。そのため、浸食されたｎ層に対してドナー元素を補うことでその浸食過剰による出力低下を抑制する。斯かる条件下でオーミックコンタクトを確保するためには、ドナー元素の濃度を1019(個/cm3)以上、好ましくは1020(個/cm3)以上にすることが望ましいが、Li等のガラス成分以外でこのような高濃度を得ることのできる元素は、As、P、Sbに限られる。これらのうちAsは毒性が強いことから開放系で操作されるガラス製造では好まれない。したがって、オーミックコンタクトを確保するために添加するドナー元素としてはPおよびSbに限られるのである。
【００１９】
また、Al2O3はガラスの安定性を得るために有効な成分であって、直列抵抗Rsを低下させてＦＦ値を高めると共に焼成温度範囲が広くなる傾向があり、任意の成分ではあるが、6(mol%)以下の範囲で含まれていることが望ましい。但し、Alが含まれるとリーク電流が多くなり、6(mol%)を超えると、開放電圧Vocが著しく低くなる。Al2O3量は0.5〜3.0(mol%)が好ましい。
【００２０】
また、TiO2はＦＦ値を高める傾向があるので、任意の成分であるが含まれていることが望ましい。但し、過剰に添加すると軟化点が上昇し延いては接触抵抗が高くなる傾向があるため、6(mol%)以下の範囲で含まれていることが望ましい。TiO2量は1.0〜5.0(mol%)が好ましい。
【００２１】
また、ZnOは任意の成分であり、過剰になるとガラスが溶け難くなる。しかも、Znはアクセプタであるため、含有量が過剰になると開放電圧Vocが低下する。そのため、含まれていなくとも差し支えなく、含まれる場合も30(mol%)以下に留めることが望ましい。また、Znが含まれる場合には、その含有量に応じてSi等の他の成分を少なくするなど、組成を調整することが好ましい。
【００２２】
また、これらAl,Ti,Znを適量含む組成とすることで、並列抵抗Rshが向上し、延いては開放電圧Vocおよび短絡電流Iscが向上するので一層高い電気的特性が得られる。
【００２３】
なお、上記各成分は、ガラス中に如何なる形態で含まれているか必ずしも特定が困難であるが、これらの割合は何れも酸化物換算した値とした。
【００２４】
また、本発明の導電性ペーストを構成する前記ガラスは、その特性を損なわない範囲で他の種々のガラス構成成分や添加物を含み得る。例えば、Zr、Na、Ca、Mg、K、Ba、Sr等が含まれていても差し支えない。これらは例えば合計30(mol%)以下の範囲で含まれ得る。
【００２５】
ここで、好適には、前記ガラスは3.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜4.0(mol%)のP2O5および0.1〜2.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、2〜13(mol%)のB2O3と、20〜45(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである。
【００２６】
また、好適には、前記ガラスは6.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.5〜2.0(mol%)のP2O5および0.2〜1.5(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、3〜9(mol%)のB2O3と、25〜40(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである。
【００２７】
すなわち、Li2Oは3.0〜12.0(mol%)の範囲が一層好ましく、6.0〜12.0(mol%)の範囲が特に好ましい。また、P2O5は0.1〜4.0(mol%)の範囲が一層好ましく、0.5〜2.0(mol%)の範囲が特に好ましい。また、Sb2O5は0.1〜2.0(mol%)の範囲が一層好ましく、0.2〜1.5(mol%)の範囲が特に好ましい。また、PbOは30〜50(mol%)の範囲内が特に好ましい。また、B2O3は2〜13(mol%)の範囲が一層好ましく、3〜9(mol%)の範囲が特に好ましい。また、SiO2は20〜45(mol%)の範囲が一層好ましく、25〜40(mol%)の範囲が特に好ましい。
【００２８】
また、前記ガラスフリットは平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内である。ガラスフリットの平均粒径が小さすぎると電極の焼成時に融解が早すぎるため電気的特性が低下するが、0.3(μm)以上であれば適度な融解性が得られるので電気的特性が一層高められる。しかも、凝集が生じ難いのでペースト調製時に一層良好な分散性が得られる。また、ガラスフリットの平均粒径が導電性粉末の平均粒径よりも著しく大きい場合にも粉末全体の分散性が低下するが、3.0(μm)以下であれば一層良好な分散性が得られる。しかも、ガラスの一層の溶融性が得られる。したがって、一層良好なオーミックコンタクトを得るためには上記平均粒径が好ましい。
【００２９】
なお、上記ガラスフリットの平均粒径は空気透過法による値である。空気透過法は、粉体層に対する流体(例えば空気)の透過性から粉体の比表面積を測定する方法をいう。この測定方法の基礎となるのは、粉体層を構成する全粒子の濡れ表面積とそこを通過する流体の流速および圧力降下の関係を示すコゼニー・カーマン(Kozeny-Carmann)の式であり、装置によって定められた条件で充填された粉体層に対する流速と圧力降下を測定して試料の比表面積を求める。この方法は充填された粉体粒子の間隙を細孔と見立てて、空気の流れに抵抗となる粒子群の濡れ表面積を求めるもので、通常はガス吸着法で求めた比表面積よりも小さな値を示す。求められた上記比表面積および粒子密度から粉体粒子を仮定した平均粒径を算出できる。
【００３０】
また、好適には、前記導電性粉末は平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内の銀粉末である。導電性粉末としては銅粉末やニッケル粉末等も用い得るが、銀粉末が高い導電性を得るために最も好ましい。また、銀粉末の平均粒径が3.0(μm)以下であれば一層良好な分散性が得られるので一層高い導電性が得られる。また、0.3(μm)以上であれば凝集が抑制されて一層良好な分散性が得られる。なお、0.3(μm)未満の銀粉末は著しく高価であるため、製造コストの面からも0.3(μm)以上が好ましい。また、導電性粉末、ガラスフリット共に平均粒径が3.0(μm)以下であれば、細線パターンで電極を印刷形成する場合にも目詰まりが生じ難い利点がある。
【００３１】
なお、前記銀粉末は特に限定されず、球状や鱗片状等、どのような形状の粉末が用いられる場合にも導電性を保ったまま細線化が可能であるという本発明の基本的効果を享受し得る。但し、球状粉を用いた場合が印刷性に優れると共に、塗布膜における銀粉末の充填率が高くなるため、導電性の高い銀が用いられることと相俟って、鱗片状等の他の形状の銀粉末が用いられる場合に比較して、その塗布膜から生成される電極の導電率が高くなる。そのため、必要な導電性を確保したまま線幅を一層細くすることが可能となることから、特に好ましい。
【００３２】
また、好適には、前記太陽電池用導電性ペースト組成物は、25(℃)−20(rpm)における粘度が150〜250(Pa・s)の範囲内、粘度比(すなわち、10(rpm)における粘度/100(rpm)における粘度)が3〜8である。このような粘度特性を有するペーストを用いることにより、スキージングの際に好適に低粘度化してスクリーンメッシュを透過し、その透過後には高粘度に戻って印刷幅の広がりが抑制されるので、スクリーンを容易に透過して目詰まりを生じないなど印刷性を保ったまま細線パターンが容易に得られる。ペースト組成物の粘度は、160〜200(Pa・s)の範囲が一層好ましく、粘度比は3.2〜6.0の範囲が一層好ましい。また、設計線幅が100(μm)以下の細線化には粘度比4〜6が望ましい。
【００３３】
なお、線幅を細くしても断面積が保たれるように膜厚を厚くすることは、例えば、印刷製版の乳剤厚みを厚くすること、テンションを高くすること、線径を細くして開口径を広げること等でも可能である。しかしながら、乳剤厚みを厚くすると版離れが悪くなるので印刷パターン形状の安定性が得られなくなる。また、テンションを高くし或いは線径を細くすると、スクリーンメッシュが伸び易くなるので寸法・形状精度を保つことが困難になると共に印刷製版の耐久性が低下する問題がある。しかも、太幅で設けられることから膜厚を厚くすることが無用なバスバーも厚くなるため、材料の無駄が多くなる問題もある。
【００３４】
また、好適には、前記太陽電池用導電性ペースト組成物は、前記導電性粉末を64〜90重量部、前記ベヒクルを3〜20重量部の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、印刷性が良好で線幅の細く導電性の高い電極を容易に形成できるペースト組成物が得られる。
【００３５】
また、好適には、前記導電性ペースト組成物は、前記ガラスフリットを前記導電性粉末100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含むものである。1重量部以上含まれていれば十分な浸食性(ファイヤスルー性)が得られるので、一層良好なオーミックコンタクトが得られる。また、10重量部以下に留められていれば絶縁層が形成され難いので十分な導電性が得られる。導電性粉末100重量部に対するガラス量は、1〜8重量部が一層好ましく、1〜7重量部が更に好ましい。
【００３６】
また、本願発明の導電性組成物は、前述したようにファイヤースルーによる電極形成時の銀の拡散を好適に制御し得るものであるから、受光面電極に好適に用い得る。
【００３７】
また、前記ガラスフリットは、前記組成範囲でガラス化可能な種々の原料から合成することができ、例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられるが、例えば、Si源としては二酸化珪素SiO2を、B源としては硼酸B2O3を、Pb源としては鉛丹Pb3O4を用い得る。
【００３８】
また、主要成分Si、B、Pbの他に、Al、Zr等の他の成分を含む組成とする場合には、例えばそれらの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例の電極用ペースト組成物が受光面電極の形成に適用された太陽電池の断面構造を示す模式図である。
【図２】図１の太陽電池の受光面電極パターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【００４１】
図１は、本発明の一実施例の導電性組成物が適用されたシリコン系太陽電池１０の断面構造を模式的に示す図である。図１において、太陽電池１０は、例えばｐ型多結晶半導体であるシリコン基板１２と、その上下面にそれぞれ形成されたｎ層１４およびｐ+層１６と、そのｎ層１４上に形成された反射防止膜１８および受光面電極２０と、そのｐ+層１６上に形成された裏面電極２２とを備えている。上記シリコン基板１２の厚さ寸法は例えば100〜200(μm)程度である。
【００４２】
上記のｎ層１４およびｐ+層１６は、シリコン基板１２の上下面に不純物濃度の高い層を形成することで設けられたもので、その高濃度層の厚さ寸法はｎ層１４が例えば70〜100(nm)程度、ｐ+層１６が例えば500(nm)程度である。ｎ層１４は、一般的なシリコン系太陽電池では100〜200(nm)程度であるが、本実施例ではそれよりも薄くなっており、シャローエミッタと称される構造を成している。なお、ｎ層１４に含まれる不純物は、ｎ型のドーパント、例えば燐(P)で、ｐ+層１６に含まれる不純物は、ｐ型のドーパント、例えばアルミニウム(Al)や硼素(B)である。
【００４３】
また、前記の反射防止膜１８は、例えば、窒化珪素 Si3N4等から成る薄膜で、例えば可視光波長の１／４程度の光学的厚さ、例えば80(nm)程度で設けられることによって10(％)以下、例えば2(％)程度の極めて低い反射率に構成されている。
【００４４】
また、前記の受光面電極２０は、例えば一様な厚さ寸法の厚膜導体から成るもので、図２に示されるように、受光面２４の略全面に、多数本の細線部を有する櫛状を成す平面形状で設けられている。
【００４５】
上記の厚膜導体は、Agを100重量部に対してガラスを1〜10重量部の範囲で、例えば4.8重量部含む厚膜銀から成るもので、そのガラスは酸化物換算した値で、PbOを20〜62(mol%)の範囲内、例えば38(mol%)程度、B2O3を1〜18(mol%)の範囲内、例えば8.0(mol%)程度、SiO2を18〜65(mol%)の範囲内、例えば30.0(mol%)程度、Li2Oを0.6〜18(mol%)の範囲内、例えば12.0(mol%)程度、Al2O3を0〜6(mol%)の範囲内、例えば3.0(mol%)程度、TiO2を0〜6(mol%)の範囲内、例えば3.0(mol%)程度、ZnOを0〜30(mol%)の範囲内、例えば5.0(mol%)程度、P2O5を0〜6(mol%)の範囲内、例えば0.5(mol%)程度、Sb2O5を0〜4(mol%)の範囲内、例えば0.5(mol%)程度の割合でそれぞれ含む鉛ガラスである。また、上記鉛ガラスにおいて、PbOとSiO2は、Pb/Siモル比が0.5〜1.7の範囲内、例えば1.27程度の割合となるように含まれている。
【００４６】
また、上記の導体層の厚さ寸法は例えば20〜30(μm)の範囲内、例えば25(μm)程度で、細線部の各々の幅寸法は例えば80〜130(μm)の範囲内、例えば100(μm)程度で、十分に高い導電性を備えている。
【００４７】
また、前記の裏面電極２２は、ｐ+層１６上にアルミニウムを導体成分とする厚膜材料を略全面に塗布して形成された全面電極２６と、その全面電極２６上に帯状に塗布して形成された厚膜銀から成る帯状電極２８とから構成されている。この帯状電極２８は、裏面電極２２に導線等を半田付け可能にするために設けられたものである。
【００４８】
本実施例の太陽電池１０は、受光面電極２０が前述したようにPbOを20〜62(mol%)の範囲内、B2O3を1〜18(mol%)の範囲内、SiO2を18〜65(mol%)の範囲内且つPb/Siモル比が0.5〜1.7の範囲内、Li2Oを0.6〜18(mol%)の範囲内、Al2O3を0〜6(mol%)の範囲内、TiO2を0〜6(mol%)の範囲内、ZnOを0〜30(mol%)の範囲内、P2O5を0〜6(mol%)の範囲内、Sb2O5を0〜4(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む組成の鉛ガラスを、銀100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含む厚膜銀で構成されていることから、浸食量が80〜90(nm)程度すなわち反射防止膜１８の厚さ寸法よりも最大で10(nm)程度だけ大きい深さに制御されているので、線幅が100(μm)程度に細くされているにも拘わらず、ｎ層１４との間で良好なオーミックコンタクトが得られ、接触抵抗が低くなっている。
【００４９】
しかも、本実施例の受光面電極２０は、前述したようにガラス量が4.8重量部程度と少量にされていることから高い導電性を有しているため、膜厚および線幅が何れも小さくされているにも拘わらずライン抵抗が低いので、接触抵抗が低いことと相俟って太陽電池１０の光電変換効率が高められている。
【００５０】
上記のような受光面電極２０は、例えば、導体粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルと、溶剤とから成る電極用ペーストを用いて良く知られたファイヤースルー法によって形成されたものである。その受光面電極形成を含む太陽電池１０の製造方法の一例を以下に説明する。
【００５１】
まず、上記ガラスフリットを作製する。Li源として炭酸リチウム Li2CO3を、Sb源として三酸化アンチモン Sb2O3を、P源としてリン酸二水素アンモニウム NH4H2PO4を、Si源として二酸化珪素 SiO2を、B源として硼酸 B2O3を、Pb源として鉛丹 Pb3O4を、Al源として酸化アルミニウム Al2O3を、Ti源として酸化チタン TiO2を、Zn源として酸化亜鉛 ZnOをそれぞれ用意し、前述した範囲内の適宜の組成となるように秤量して調合する。これを坩堝に投入して組成に応じた900〜1200(℃)の範囲内の温度で、30分〜1時間程度溶融し、急冷することでガラス化させる。このガラスを遊星ミルやボールミル等の適宜の粉砕装置を用いて粉砕する。粉砕後の平均粒径(D50)は例えば0.3〜3.0(μm)程度である。なお、上記ガラス粉末の平均粒径は空気透過法を用いて算出したものである。
【００５２】
一方、導体粉末として、例えば、平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内の市販の球状の銀粉末を用意する。このような平均粒径が十分に小さい銀粉末を用いることにより、塗布膜における銀粉末の充填率を高め延いては導体の導電率を高めることができる。また、前記ベヒクルは、有機溶剤に有機結合剤を溶解させて調製したもので、有機溶剤としては、例えばブチルカルビトールアセテートが、有機結合剤としては、例えばエチルセルロースが用いられる。ベヒクル中のエチルセルロースの割合は例えば15(wt%)程度である。また、ベヒクルとは別に添加する溶剤は、例えばブチルカルビトールアセテートである。すなわち、これに限定されるものではないが、ベヒクルに用いたものと同じ溶剤でよい。この溶剤は、ペーストの粘度調整の目的で添加される。
【００５３】
以上のペースト原料をそれぞれ用意して、例えば導体粉末を77〜88(wt%)、ガラスフリットを1〜6(wt%)、ベヒクルを7〜14(wt%)、溶剤を3〜5(wt%)の割合で秤量し、攪拌機等を用いて混合した後、例えば三本ロールミルで分散処理を行う。これにより、前記電極用ペーストが得られる。
【００５４】
上記のようにして電極用ペーストを調製する一方、適宜のシリコン基板に例えば、熱拡散法やイオンプランテーション等の良く知られた方法で不純物を拡散し或いは注入して前記ｎ層１４およびｐ+層１６を形成することにより、前記シリコン基板１２を作製する。次いで、これに例えばＰＥ−ＣＶＤ(プラズマＣＶＤ)等の適宜の方法で窒化珪素薄膜を形成し、前記反射防止膜１８を設ける。
【００５５】
次いで、上記の反射防止膜１８上に前記図２に示すパターンで前記電極用ペーストをスクリーン印刷する。これを例えば150(℃)で乾燥し、更に、近赤外炉において700〜900(℃)の範囲内の温度で焼成処理を施す。これにより、その焼成過程で電極用ペースト中のガラス成分が反射防止膜１８を溶かし、その電極用ペーストが反射防止膜１８を破るので、電極用ペースト中の導体成分すなわち銀とｎ層１４との電気的接続が得られ、前記図１に示されるようにシリコン基板１２と受光面電極２０とのオーミックコンタクトが得られる。受光面電極２０は、このようにして形成される。
【００５６】
なお、前記裏面電極２２は、上記工程の後に形成してもよいが、受光面電極２０と同時に焼成して形成することもできる。裏面電極２２を形成するに際しては、上記シリコン基板１２の裏面全面に、例えばアルミニウムペーストをスクリーン印刷法等で塗布し、焼成処理を施すことによってアルミニウム厚膜から成る前記全面電極２６を形成する。更に、その全面電極２６の表面に前記電極用ペーストをスクリーン印刷法等を用いて帯状に塗布して焼成処理を施すことによって、前記帯状電極２８を形成する。これにより、裏面全面を覆う全面電極２６と、その表面の一部に帯状に設けられた帯状電極２８とから成る裏面電極２２が形成され、前記の太陽電池１０が得られる。上記工程において、同時焼成で製造する場合には、受光面電極２０の焼成前に印刷処理を施すことになる。
【００５７】
ガラス組成を種々変更して、上記の製造工程に従って太陽電池１０を製造し、市販のソーラーシミュレータを用いてその出力を測定して、曲線因子ＦＦ値およびリーク電流Idを評価した結果を、ガラス組成と併せて表１、表２に示す。これら表１、表２において、No.3〜8、11〜13、16〜19、22〜25、27〜30、32〜34、36〜38、40、42〜56、58、59、63〜65、67〜70、72〜75が実施例で、その他が比較例である。ＦＦ値は良好なオーミックコンタクトが得られているか否かの判定であり、一般に、太陽電池はＦＦ値が７０以上であれば使用可能とされているが、高いほど好ましいのはもちろんであり、本実施例においては、ＦＦ値が７５より大きいものを合格とした。また、リーク電流は低い方が好ましく、ｐｎ接合に電極の侵入が起きたか否かの判定基準となる。リーク電流は10(V)における数値で0.2(A)以下を◎、0.5(A)以下を○、1.0(A)以下を△、1.0(A)以上を×とした。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
なお、各試料は平均粒径1.6(μm)の球状のAg粉と平均粒径1.5(μm)のガラスフリットとを用いて作製した。調合割合はAg粉 83(wt%)、ガラスフリット 5(wt%)、ベヒクル 8(wt%)、溶剤 5(wt%)を基本とし、印刷性を同等とするために、25(℃)−20(rpm)における粘度が160〜180(Pa・s)になるようにベヒクル量および溶剤量を調整した。また、受光面電極２０を形成する際の印刷製版は、線径23(μm)のSUS325製スクリーンメッシュに20(μm)厚の乳剤を設けたものとした。また、グリッドラインの幅寸法が100(μm)となるように印刷条件を設定した。また、基板のシート抵抗は90±10(Ω/□)を用いて評価を行った。
【００６１】
上記表１、２には、実施例として、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- P2O5-Sb2O5の６成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- Sb2O5の５成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- P2O5 の５成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO-P2O5-Sb2O5の９成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2- P2O5-Sb2O5の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O-TiO2-ZnO-P2O5-Sb2O5の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- ZnO-P2O5-Sb2O5の７成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO-P2O5 の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO- Sb2O5の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O-TiO2-ZnO- Sb2O5の７成分系が示されている。
【００６２】
実施例のNo.3〜8、11〜13、27、29、58はAl2O3、TiO2、ZnOを欠く６成分系であるが、PbOが25.0〜61.0(mol%)、B2O3が1.0〜12.0(mol%)、SiO2が29.6〜64.0(mol%)、Li2Oが0.6〜18.0(mol%)、P2O5が0.5(mol%)、Sb2O5が0.1〜0.5(mol%)、Pb/Siが0.5〜1.70の範囲において、75を越えるＦＦ値が得られた。この６成分系において、比較例を見ると、Li2Oが0.4(mol%)と少ないNo.2、21.0(mol%)と多いNo.9ではそれぞれＦＦ値が74、73に留まった。Li2Oが過剰になると、電極形成のための焼成時に浸食性が強くなり過ぎるためと考えられる。また、Pb/Si比が0.36と小さいNo.10、1.89と大きいNo.14、1.83と大きいNo.57、0.43と小さいNo.62では、ＦＦ値がそれぞれ53、65、73、63に留まった。これら実施例と比較例とを比較すれば、６成分系において、Li2Oが0.4(mol%)以下或いは21.0(mol%)以上になるか、Pb/Si比が0.43以下或いは1.83以上になると、特性が得られなくなることが判る。
【００６３】
また、実施例のNo.16〜19は、上記６成分系に対してP2O5を欠く５成分系であるが、PbOが43.9〜45.8(mol%)、B2O3が6.0(mol%)、SiO2が34.1〜36.1(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、Sb2O5が0.1〜4.0(mol%)、Pb/Siが1.27〜1.29の範囲において、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。また、リーク電流Idは何れも少なく良好な結果であった。これに対して、同じ成分系の比較例では、Sb2O5が0.05(mol%)のNo.15、5.0(mol%)のNo.20はそれぞれＦＦ値が74、73に留まり、Sb2O5が過少或いは過剰であることが確かめられた。
【００６４】
また、実施例のNo.22〜25はSb2O5に代えてP2O5を含む５成分系で、この系では、PbOが42.9〜45.8(mol%)、B2O3が6.0(mol%)、SiO2が33.1〜36.1(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、P2O5が0.1〜6.0(mol%)、Pb/Siが1.27〜1.30の範囲において、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。また、リーク電流Idは何れも少なく良好な結果であった。これに対して、同じ成分系の比較例では、P2O5が0.05(mol%)のNo.21、8.0(mol%)のNo.26はそれぞれＦＦ値が74に留まり、P2O5が過少或いは過剰であることが確かめられた。なお、比較例No.26では電流値の低下も認められた。
【００６５】
また、実施例のNo.28、30、32、33、37、38、42、43、45、46、49、53、54、56、59、72は、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO-P2O5-Sb2O5の９成分系で、この系では、PbOが20.0〜38.0(mol%)、B2O3が1.0〜18.0(mol%)、SiO2が18〜41.1(mol%)、Al2O3が3.0〜6.0(mol%)、Li2Oが6.0〜12.0(mol%)、TiO2が3.0(mol%)、ZnOが3.0〜25.0(mol%)、P2O5が0.2〜2.0(mol%)、Sb2O5が0.2〜0.8(mol%)、Pb/Siが0.63〜1.60の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。これ対して、同じ９成分系の比較例では、PbOが18.0(mol%)と少ないNo.60、SiO2が15.0(mol%)と少ないNo.61はＦＦ値が72、73に留まり、PbO或いはSiO2が過少であることが確かめられた。また、B2O3を欠く比較例のNo.31は、上記９成分系でB2O3が過少である場合に相当するが、これもＦＦ値が73に留まりB2O3が必須であることが確かめられた。
【００６６】
また、実施例のNo.34、67〜70、73〜75は、ZnOを欠く８成分系であるが、この系では、PbOが24.3〜41.6(mol%)、B2O3が7.8〜18.0(mol%)、SiO2が29.4〜38.7(mol%)、Al2O3が0.5〜3.0(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、TiO2が3.0(mol%)、P2O5が0.5〜6.0(mol%)、Sb2O5が0.5〜4.0(mol%)、Pb/Siが0.63〜1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。これ対して、同じ８成分系の比較例では、B2O3が21.0(mol%)と多いNo.35、Al2O3が9.0(mol%)と多いNo.39、P2O5が9.0(mol%)、8.0(mol%)と多いNo.71、76は、ＦＦ値が70〜74に留まり、B2O3、Al2O3、或いはP2O5が過剰であることが確かめられた。
【００６７】
また、実施例のNo.36、44、51は、Al2O3を欠く８成分系であるが、PbOが25.9〜38.0(mol%)、B2O3が8.0(mol%)、SiO2が30.0〜41.1(mol%)、Li2Oが11.0〜12.0(mol%)、TiO2が3.0〜6.0(mol%)、ZnOが6.0〜9.0(mol%)、P2O5が0.5(mol%)、Sb2O5が0.5(mol%)、Pb/Siが0.63〜1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。
【００６８】
また、実施例のNo.40は、Al2O3およびTiO2を欠く７成分系で、No.50はAl2O3およびP2O5を欠く７成分系である。このような７成分系においても、PbOが30.1〜38.0(mol%)、B2O3が3.0〜8.0(mol%)、SiO2が23.9〜30.0(mol%)、Li2Oが11.0〜12.0(mol%)、TiO2が0〜6.0(mol%)、ZnOが6.0〜30.0(mol%)、P2O5が0〜0.5(mol%)、Sb2O5が0.5〜1.0(mol%)、Pb/Siが1.26〜1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。ZnO量が35.0(mol%)の比較例No.41は、ＦＦ値が70に留まった。少なくとも７成分系において、ZnO量の35.0(mol%)は過剰である。
【００６９】
また、実施例のNo.47、55、63〜65は、Sb2O5を欠く８成分系であるが、PbOが38.0(mol%)、B2O3が8.0(mol%)、SiO2が30.0(mol%)、Al2O3が0.5〜3.0(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、TiO2が1.0〜3.0(mol%)、ZnOが5.0〜7.5(mol%)、P2O5が0.2〜1.0(mol%)、Pb/Siが1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。これに対して、TiO2量が7.0(mol%)の比較例No.66は、ＦＦ値が74に留まり、TiO2量が過剰であることが確かめられた。
【００７０】
また、実施例のNo.48、52は、P2O5を欠く８成分系であり、他の成分を上記No.51等と同一として、Sb2O5を0.2〜1.0(mol%)としたが、何れもＦＦ値が78と高い結果が得られた。
【００７１】
上記表１に示される本実施例の評価結果によれば、前述した範囲内の組成を有するガラスフリットを用いることにより、受光面電極２０の線幅を100(μm)程度と細くしても、75を越えるＦＦ値が得られる。本実施例によれば、Pb/Siモル比が0.5〜1.70の範囲に定められると共に、Li2Oを0.6〜18.0(mol%)の範囲で含み、更に、P2O5およびSb2O5の少なくとも一方を前者においては6.0(mol%)以下の範囲で、後者においては4.0(mol%)以下の範囲で含むことから、ファイヤースルーの際の浸食量が適度に制御されると共に、良好なオーミックコンタクトが得られ、前述したような高いＦＦ値と良好なリーク電流特性が得られるものと考えられる。
【００７２】
上述した評価結果によれば、Li2Oに加えてP2O5またはSb2O5を適量添加することにより、高シート抵抗セルにも適用可能となることが判る。なお、Sbは過剰になるとガラスの軟化点を高くし、接触抵抗を高くする傾向があるため、ＦＦ値が低くなりやすい。また、Pが過剰になると電流値が低くなる傾向があり、デッドレイヤー生成による表面再結合速度の影響と推察される。なお、上記は各成分の一般的傾向であるが、多成分のガラス中においては、他の成分量を特に好ましい範囲にとれば、それらの影響が顕著に表れるので、上記のようなSb過剰の影響は表１，２では明確ではない。評価結果によれば、最適組成と考えられるのは、No.6、7、17、23、24、33、37、42〜56、63、64、67〜69である。特に、No.47〜49、54が良好で、No.49は焼成温度範囲が広いことから最も好ましいと考えられる。
【００７３】
下記の表３は、0.3〜3.0(μm)の範囲で平均粒径の異なるAg粉を用意すると共に、前記ガラスフリットの平均粒径も0.3〜4.0(μm)の範囲で変化させて、電極用ペーストを調製し、受光面電極２０を形成して太陽電池１０の特性を評価した結果をまとめたものである。Ag粉欄のＡ〜Ｆは銀粉末の種類を表しており、平均粒径はそれぞれＡが3.0(μm)、Ｂが2.2(μm)、Ｃが1.6(μm)、Ｄが0.8(μm)、Ｅが0.5(μm)、Ｆが0.3(μm)である。また、ガラス欄のフリットNo.は前記表１，２に示した試料No.に対応している。左端欄のNo.は、Ag粉種類とフリットNo.との組合せで表した。同一の組合せでガラスの平均粒径が異なるものには枝番号を付して区別した。特に示さない条件は表１、２に示す評価と同一である。
【００７４】
【表３】
【００７５】
上記評価結果に示されるように、No.49のフリットを用いたA49〜F49の試料において、Ag粉末粒径が0.3〜3.0(μm)の全範囲で、調合仕様を特に変更することなく75を越えるＦＦ値が得られた。少なくとも評価した範囲ではAg粉の粒径は特に限定されず、0.3〜3.0(μm)の何れでも用い得る。
【００７６】
また、Ag粉Ｃを用いたC49-1〜C49-4の試料は、ガラスフリットの種類と粒径を種々変更したものであるが、ガラスフリットNo.49、50、6、7の何れを用いた場合にも、75を越えるＦＦ値が得られた。C49-1、C49-2は、同一のガラス組成で粒径を0.8(μm)および3.0(μm)としたものであるが、ガラス量を若干変更した他は略同様な仕様で何れも良好な結果が得られた。また、C50-1、C6は粘度を調整する目的でベヒクル量を多くしたが、他の試料と同様に100(μm)の線幅で受光面電極２０を形成でき、75を越えるＦＦ値を得ることができた。また、C49-3では、ガラス量が1(wt%)でも良好な結果が得られている。多量の、例えば12.0(mol%)のLi2Oを含むガラス組成とすることにより、浸食性が高められるため、ガラス量が少なくても良好なオーミックコンタクトが得られ、ライン抵抗も低くなるものと考えられる。
【００７７】
また、F7の試料は、F49の試料に対してガラスフリットのみを変更したものであるが、その他は同一の仕様として、何れも良好な結果を得ることができた。すなわち、ガラス種類の相違による影響は特に認められなかった。
【００７８】
また、C49-3、C49-4は、ガラス粒径の上下限値を確かめたものであるが、フリットNo.49を平均粒径0.3(μm)に粉砕して用いた場合には、1(wt%)の調合量で75を越えるＦＦ値が得られた。一方、4.0(μm)に粉砕した場合には、5(wt%)の調合量としても70程度のＦＦ値に留まった。
【００７９】
以上の結果によれば、Ag粉の粒径は特に限定されず、ガラス種類も前記表１，２に示す実施例の範囲内であれば特に限定されないが、平均粒径は3.0(μm)以下が好ましいと言える。
【００８０】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【符号の説明】
【００８１】
１０：太陽電池、１２：シリコン基板、１４：ｎ層、１６：ｐ+層、１８：反射防止膜、２０：受光面電極、２２：裏面電極、２４：受光面、２６：全面電極、２８：帯状電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイヤースルー法で形成する太陽電池電極用に好適な導電性ペースト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、一般的なシリコン系太陽電池は、ｐ型多結晶半導体であるシリコン基板の上面にｎ+層を介して反射防止膜および受光面電極が備えられると共に、下面にｐ+層を介して裏面電極(以下、これらを区別しないときは単に「電極」という。)が備えられた構造を有しており、受光により半導体のｐ−ｎ接合に生じた電力を電極を通して取り出すようになっている。上記反射防止膜は、十分な可視光透過率を保ちつつ表面反射率を低減して受光効率を高めるためのもので、窒化珪素、二酸化チタン、二酸化珪素等の薄膜から成る。
【０００３】
上記の反射防止膜は電気抵抗値が高いことから、半導体のｐ−ｎ接合に生じた電力を効率よく取り出すことの妨げとなる。そこで、太陽電池の受光面電極は、例えば、ファイヤースルーと称される方法で形成される。この電極形成方法では、例えば、前記反射防止膜をｎ+層上の全面に設けた後、例えばスクリーン印刷法を用いてその反射防止膜上に導電性ペーストを適宜の形状で塗布し、焼成処理を施す。上記導電性ペーストは、例えば、銀粉末と、ガラスフリット(ガラス原料を溶融し急冷した後に必要に応じて粉砕したフレーク状または粉末状のガラスのかけら)と、有機質ベヒクルと、有機溶媒とを主成分とするもので、焼成過程において、この導電性ペースト中のガラス成分が反射防止膜を破るので、導電性ペースト中の導体成分とｎ+層とによってオーミックコンタクトが形成される(例えば、特許文献１を参照。)。上記電極形成方法によれば、反射防止膜を部分的に除去してその除去部分に電極を形成する場合に比較して工程が簡単になり、除去部分と電極形成位置との位置ずれの問題も生じない。
【０００４】
このような太陽電池の受光面電極形成において、ファイヤースルー性を向上させてオーミックコンタクトを改善し、延いては曲線因子(ＦＦ)やエネルギー変換効率を高める等の目的で、従来から種々の提案が為されている。例えば、導電性ペーストに燐・バナジウム・ビスマスなどの５族元素を添加することによって、ガラスおよび銀の反射防止膜に対する酸化還元作用を促進し、ファイヤースルー性を向上させたものがある(例えば、前記特許文献１を参照。)。また、導電性ペーストに塩化物、臭化物、或いはフッ化物を添加することで、ガラスおよび銀が反射防止膜を破る作用をこれら添加物が補助してオーミックコンタクトを改善するものがある(例えば、特許文献２を参照。)。上記ガラスは例えば硼珪酸ガラスである。
【０００５】
また、導電性ペーストに銀粉末100重量部に対して0.5〜5重量部の燐酸銀を含むことで、反射防止膜を破る作用を補助し、オーミックコンタクトを確保することが提案されている(例えば、特許文献３を参照。)。また、酸化亜鉛を主成分とし鉛を含まないガラスを用い、銀、金、アンチモンを含むペーストとすることで、電極の侵入が無いため接合の破壊が起こらず、低接触抵抗が得られるとするものがある(例えば、特許文献４を参照。)。また、85〜99(wt%)の銀および1〜15(wt%)のガラスを含む銀含有ペーストにおいて、そのガラスを15〜75(mol%)のPbOおよび5〜50(mol%)のSiO2を含み、B2O3を含まない組成とすることが提案されている(例えば、特許文献５を参照。)。この銀含有ペーストは、太陽電池の電極形成に用いるものであって、上記組成のガラスを用いることによって、オーミックコンタクトが改善されるものとされている。上記ガラス中には、P2O5を0.1〜8.0(mol%)、或いはSb2O5を0.1〜10.0(mol%)含むことができ、更に、0.1〜15.0(mol%)のアルカリ金属酸化物(Na2O,K2O,Li2O)を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０３−０４６９８５号公報
【特許文献２】特許第３７０７７１５号公報
【特許文献３】特許第３０５００６４号公報
【特許文献４】特公昭６２−０２８５９７号公報
【特許文献５】特表２００８−５２００９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した太陽電池において、受光面側に位置するｎ層を薄くすることによって表面再結合速度を低下させ、より多くの電流を取り出せるようにすること、すなわちシャローエミッタ化することが試みられている。シャローエミッタ化すると、特に400(nm)付近の短波長側も発電に寄与するようになるため、太陽電池の効率向上の面では理想的な解と考えられている。その反面で、セルを高シート抵抗にする必要がある、表面近傍のドナー元素(例えば燐)濃度が低下するためAg-Si間のバリア障壁が増加し、受光面電極のオーミックコンタクトの確保が困難になる、ｐｎ接合が浅くなるためファイヤースルーで反射防止膜を十分に破り且つｐｎ接合に電極が侵入しないように侵入深さを制御することが非常に困難である、といった不都合がある。
【０００８】
因みに、シャローエミッタは受光面側のｎ層厚みが70〜100(nm)と、従来のシリコン太陽電池セルの100〜200(nm)に比較して更に薄くされたもので、受光により発生した電気のうちｐｎ接合に達する前に熱に変わって有効に利用できなかった部分が減じられるので、短絡電流が増大し、延いては発電効率が高められる利点がある。
【０００９】
本発明は、以上の事情を背景として為されたもので、その目的は、ｎ層の薄いシャローエミッタ構造の太陽電池にファイヤースルー法で電極を形成するに際して、電極材料の侵入量の制御を容易にし且つオーミックコンタクトが容易に得られる太陽電池用導電性ペースト組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、導電性粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルとを含む太陽電池用導電性ペースト組成物であって、前記ガラスフリットが酸化物換算で0.6〜18.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜6.0(mol%)のP2O5および0.1〜4.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、20〜62(mol%)のPbOと、1〜18(mol%)のB2O3と、18〜65(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるガラスから成ることにある。
【発明の効果】
【００１１】
このようにすれば、太陽電池用導電性ペースト組成物は、これを構成するガラスフリットが、20〜62(mol%)のPbO、1〜18(mol%)のB2O3、18〜65(mol%)のSiO2、0.6〜18(mol%)のLi2O、0.1〜6.0(mol%)のP2O5および0.1〜4.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方を含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあり、更に、必須ではないが好ましい成分としてAl2O3を0〜6(mol%)、TiO2を0〜6(mol%)、ZnOを0〜30(mol%)の範囲で含むガラスから成ることから、高シート抵抗の基板にも十分に低い接触抵抗が得られ、且つｐｎ接合への電極材料の侵入を容易に制御できる。そのため、本発明のペースト組成物を受光面電極の形成に用いれば、リーク電流が低く、曲線因子が高く、電流値が大きく、且つ光電変換率の高い太陽電池セルを製造し得る。
【００１２】
なお、前記ガラスフリット組成において、PbOは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、低温焼成を可能とするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためにはPbOが20(mol%)以上且つ62(mol%)以下であることが必要である。PbO量が20(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎるのでガラス化が困難になると共に反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られなくなる。一方、62(mol%)を越えると軟化点が低くなり過ぎるので浸食性が強くなり過ぎてｐｎ接合が破壊され、延いてはＦＦ値が小さくなる等の問題が生ずる。PbO量は、30(mol%)以上が一層好ましく、50(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、30〜50(mol%)の範囲が更に好ましい。
【００１３】
また、B2O3は、ガラス形成酸化物(すなわちガラスの骨格を作る成分)であり、ガラスの軟化点を低くするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためにはB2O3が1(mol%)以上且つ18(mol%)以下であることが必要である。B2O3量が1(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎるので反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られなくなると共に、耐湿性も低下する。特に、本願発明においてはガラス中にLiが含まれることから、B2O3が1(mol%)以上含まれていないと著しく熔け難くなる。一方、18(mol%)を越えると軟化点が低くなり過ぎるので浸食性が強くなり過ぎてｐｎ接合が破壊される等の問題が生ずる。何れにしても開放電圧Vocが低下する傾向がある。B2O3量は、2(mol%)以上が一層好ましく、13(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、2〜13(mol%)の範囲が更に好ましい。また、3〜9(mol%)程度が特に好ましい。
【００１４】
また、SiO2は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの耐化学性を高くするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためにはSiO2が18(mol%)以上且つ65(mol%)以下であることが必要である。SiO2量が18(mol%)未満では耐化学性が不足すると共にガラス形成が困難になり、一方、65(mol%)を越えると軟化点が高くなり過ぎてガラス化し難くなって反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られなくなる。SiO2量は、20(mol%)以上が一層好ましく、45(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、20〜45(mol%)の範囲が更に好ましい。また、25〜40(mol%)程度が特に好ましい。
【００１５】
また、PbOおよびSiO2がそれぞれ上記の範囲内にあるだけでなく、更にPb/Si(mol比)が、0.5以上且つ1.7以下であることが必要である。Pb/Siモル比が0.5未満すなわちSiがPbに対して過剰では、ファイヤースルー性が低下し、受光面電極とｎ層との接触抵抗が高くなる。一方、Pb/Siモル比が1.7を超えると、リーク電流(ダイオード電流)Idが著しく大きくなるので、何れにしてもＦＦ値が低下し、十分な出力特性が得られなくなる。なお、Pb/Si(mol比)は0.7〜1.5の範囲が一層好ましく、0.9〜1.3の範囲が特に好ましい。
【００１６】
また、Li2Oは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、良好なファイヤースルー性を得るためには、Li2Oが0.6(mol%)以上且つ18(mol%)以下であることが必要である。Li2Oが0.6(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎ延いては反射防止膜への浸食性が不十分になる。一方、18(mol%)を越えるとアルカリが溶出すると共に浸食性が強くなり過ぎるので却って電気的特性が低下する。因みに、Liは、拡散を促進することから一般に半導体に対しては不純物であって、特性を低下させる傾向があることから半導体用途では避けることが望まれるものである。特に、通常はPb量が多い場合にLiを含むと浸食性が強くなり過ぎて制御が困難になる傾向がある。しかしながら、上記のような太陽電池用途においては、Liを含むガラスを用いて特性低下が認められず、却って適量が含まれていることでファイヤースルー性が改善され、特性向上が認められた。Liはドナー元素であり、接触抵抗を低くすることもできる。しかも、Liを含む組成とすることにより、良好なファイヤースルー性を得ることのできるガラスの組成範囲が広くなることが認められた。尤も、太陽電池用途においても、過剰に含まれると浸食性が強くなり過ぎ、電気的特性が低下する傾向にある。Li2O量は、3(mol%)以上が一層好ましく、12(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、3〜12(mol%)の範囲が更に好ましい。また、6〜12(mol%)程度が特に好ましい。
【００１７】
また、P2O5およびSb2O5はｎ層に対するドナー元素であって、受光面電極のオーミックコンタクトを確保するために必要な成分である。P2O5においては、0.1(mol%)以上且つ6.0(mol%)以下であることが必要で、Sb2O5においては、0.1(mol%)以上且つ4.0(mol%)以下であることが必要である。これらは共に含まれていても差し支えないが、何れか一方が含まれていれば足り、合計で0.1〜10(mol%)の範囲で含まれ得る。何れが含まれる場合においても、0.1(mol%)未満では添加する効果が得られない。また、P2O5においては6.0(mol%)を超えると、Sb2O5においては4.0(mol%)を超えると、ガラスが溶け難くなると共にデッドレイヤー(再結合速度の大きい層)が生ずる。
【００１８】
オーミックコンタクトを確保するためには、ドナー元素を高濃度で固溶させることが望ましい。シャローエミッタを構成する高シート抵抗のセルでは、例えばSi3N4から成る反射防止膜の厚さ寸法を80(nm)程度として、電極による浸食量を80〜90(nm)の範囲内、すなわち10(nm)の精度で制御することが望ましい。しかしながら、このような制御は極めて困難であり、僅かに浸食過剰となった状態に制御せざるを得ない。そのため、浸食されたｎ層に対してドナー元素を補うことでその浸食過剰による出力低下を抑制する。斯かる条件下でオーミックコンタクトを確保するためには、ドナー元素の濃度を1019(個/cm3)以上、好ましくは1020(個/cm3)以上にすることが望ましいが、Li等のガラス成分以外でこのような高濃度を得ることのできる元素は、As、P、Sbに限られる。これらのうちAsは毒性が強いことから開放系で操作されるガラス製造では好まれない。したがって、オーミックコンタクトを確保するために添加するドナー元素としてはPおよびSbに限られるのである。
【００１９】
また、Al2O3はガラスの安定性を得るために有効な成分であって、直列抵抗Rsを低下させてＦＦ値を高めると共に焼成温度範囲が広くなる傾向があり、任意の成分ではあるが、6(mol%)以下の範囲で含まれていることが望ましい。但し、Alが含まれるとリーク電流が多くなり、6(mol%)を超えると、開放電圧Vocが著しく低くなる。Al2O3量は0.5〜3.0(mol%)が好ましい。
【００２０】
また、TiO2はＦＦ値を高める傾向があるので、任意の成分であるが含まれていることが望ましい。但し、過剰に添加すると軟化点が上昇し延いては接触抵抗が高くなる傾向があるため、6(mol%)以下の範囲で含まれていることが望ましい。TiO2量は1.0〜5.0(mol%)が好ましい。
【００２１】
また、ZnOは任意の成分であり、過剰になるとガラスが溶け難くなる。しかも、Znはアクセプタであるため、含有量が過剰になると開放電圧Vocが低下する。そのため、含まれていなくとも差し支えなく、含まれる場合も30(mol%)以下に留めることが望ましい。また、Znが含まれる場合には、その含有量に応じてSi等の他の成分を少なくするなど、組成を調整することが好ましい。
【００２２】
また、これらAl,Ti,Znを適量含む組成とすることで、並列抵抗Rshが向上し、延いては開放電圧Vocおよび短絡電流Iscが向上するので一層高い電気的特性が得られる。
【００２３】
なお、上記各成分は、ガラス中に如何なる形態で含まれているか必ずしも特定が困難であるが、これらの割合は何れも酸化物換算した値とした。
【００２４】
また、本発明の導電性ペーストを構成する前記ガラスは、その特性を損なわない範囲で他の種々のガラス構成成分や添加物を含み得る。例えば、Zr、Na、Ca、Mg、K、Ba、Sr等が含まれていても差し支えない。これらは例えば合計30(mol%)以下の範囲で含まれ得る。
【００２５】
ここで、好適には、前記ガラスは3.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜4.0(mol%)のP2O5および0.1〜2.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、2〜13(mol%)のB2O3と、20〜45(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである。
【００２６】
また、好適には、前記ガラスは6.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.5〜2.0(mol%)のP2O5および0.2〜1.5(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、3〜9(mol%)のB2O3と、25〜40(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである。
【００２７】
すなわち、Li2Oは3.0〜12.0(mol%)の範囲が一層好ましく、6.0〜12.0(mol%)の範囲が特に好ましい。また、P2O5は0.1〜4.0(mol%)の範囲が一層好ましく、0.5〜2.0(mol%)の範囲が特に好ましい。また、Sb2O5は0.1〜2.0(mol%)の範囲が一層好ましく、0.2〜1.5(mol%)の範囲が特に好ましい。また、PbOは30〜50(mol%)の範囲内が特に好ましい。また、B2O3は2〜13(mol%)の範囲が一層好ましく、3〜9(mol%)の範囲が特に好ましい。また、SiO2は20〜45(mol%)の範囲が一層好ましく、25〜40(mol%)の範囲が特に好ましい。
【００２８】
また、前記ガラスフリットは平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内である。ガラスフリットの平均粒径が小さすぎると電極の焼成時に融解が早すぎるため電気的特性が低下するが、0.3(μm)以上であれば適度な融解性が得られるので電気的特性が一層高められる。しかも、凝集が生じ難いのでペースト調製時に一層良好な分散性が得られる。また、ガラスフリットの平均粒径が導電性粉末の平均粒径よりも著しく大きい場合にも粉末全体の分散性が低下するが、3.0(μm)以下であれば一層良好な分散性が得られる。しかも、ガラスの一層の溶融性が得られる。したがって、一層良好なオーミックコンタクトを得るためには上記平均粒径が好ましい。
【００２９】
なお、上記ガラスフリットの平均粒径は空気透過法による値である。空気透過法は、粉体層に対する流体(例えば空気)の透過性から粉体の比表面積を測定する方法をいう。この測定方法の基礎となるのは、粉体層を構成する全粒子の濡れ表面積とそこを通過する流体の流速および圧力降下の関係を示すコゼニー・カーマン(Kozeny-Carmann)の式であり、装置によって定められた条件で充填された粉体層に対する流速と圧力降下を測定して試料の比表面積を求める。この方法は充填された粉体粒子の間隙を細孔と見立てて、空気の流れに抵抗となる粒子群の濡れ表面積を求めるもので、通常はガス吸着法で求めた比表面積よりも小さな値を示す。求められた上記比表面積および粒子密度から粉体粒子を仮定した平均粒径を算出できる。
【００３０】
また、好適には、前記導電性粉末は平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内の銀粉末である。導電性粉末としては銅粉末やニッケル粉末等も用い得るが、銀粉末が高い導電性を得るために最も好ましい。また、銀粉末の平均粒径が3.0(μm)以下であれば一層良好な分散性が得られるので一層高い導電性が得られる。また、0.3(μm)以上であれば凝集が抑制されて一層良好な分散性が得られる。なお、0.3(μm)未満の銀粉末は著しく高価であるため、製造コストの面からも0.3(μm)以上が好ましい。また、導電性粉末、ガラスフリット共に平均粒径が3.0(μm)以下であれば、細線パターンで電極を印刷形成する場合にも目詰まりが生じ難い利点がある。
【００３１】
なお、前記銀粉末は特に限定されず、球状や鱗片状等、どのような形状の粉末が用いられる場合にも導電性を保ったまま細線化が可能であるという本発明の基本的効果を享受し得る。但し、球状粉を用いた場合が印刷性に優れると共に、塗布膜における銀粉末の充填率が高くなるため、導電性の高い銀が用いられることと相俟って、鱗片状等の他の形状の銀粉末が用いられる場合に比較して、その塗布膜から生成される電極の導電率が高くなる。そのため、必要な導電性を確保したまま線幅を一層細くすることが可能となることから、特に好ましい。
【００３２】
また、好適には、前記太陽電池用導電性ペースト組成物は、25(℃)−20(rpm)における粘度が150〜250(Pa・s)の範囲内、粘度比(すなわち、10(rpm)における粘度/100(rpm)における粘度)が3〜8である。このような粘度特性を有するペーストを用いることにより、スキージングの際に好適に低粘度化してスクリーンメッシュを透過し、その透過後には高粘度に戻って印刷幅の広がりが抑制されるので、スクリーンを容易に透過して目詰まりを生じないなど印刷性を保ったまま細線パターンが容易に得られる。ペースト組成物の粘度は、160〜200(Pa・s)の範囲が一層好ましく、粘度比は3.2〜6.0の範囲が一層好ましい。また、設計線幅が100(μm)以下の細線化には粘度比4〜6が望ましい。
【００３３】
なお、線幅を細くしても断面積が保たれるように膜厚を厚くすることは、例えば、印刷製版の乳剤厚みを厚くすること、テンションを高くすること、線径を細くして開口径を広げること等でも可能である。しかしながら、乳剤厚みを厚くすると版離れが悪くなるので印刷パターン形状の安定性が得られなくなる。また、テンションを高くし或いは線径を細くすると、スクリーンメッシュが伸び易くなるので寸法・形状精度を保つことが困難になると共に印刷製版の耐久性が低下する問題がある。しかも、太幅で設けられることから膜厚を厚くすることが無用なバスバーも厚くなるため、材料の無駄が多くなる問題もある。
【００３４】
また、好適には、前記太陽電池用導電性ペースト組成物は、前記導電性粉末を64〜90重量部、前記ベヒクルを3〜20重量部の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、印刷性が良好で線幅の細く導電性の高い電極を容易に形成できるペースト組成物が得られる。
【００３５】
また、好適には、前記導電性ペースト組成物は、前記ガラスフリットを前記導電性粉末100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含むものである。1重量部以上含まれていれば十分な浸食性(ファイヤスルー性)が得られるので、一層良好なオーミックコンタクトが得られる。また、10重量部以下に留められていれば絶縁層が形成され難いので十分な導電性が得られる。導電性粉末100重量部に対するガラス量は、1〜8重量部が一層好ましく、1〜7重量部が更に好ましい。
【００３６】
また、本願発明の導電性組成物は、前述したようにファイヤースルーによる電極形成時の銀の拡散を好適に制御し得るものであるから、受光面電極に好適に用い得る。
【００３７】
また、前記ガラスフリットは、前記組成範囲でガラス化可能な種々の原料から合成することができ、例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられるが、例えば、Si源としては二酸化珪素SiO2を、B源としては硼酸B2O3を、Pb源としては鉛丹Pb3O4を用い得る。
【００３８】
また、主要成分Si、B、Pbの他に、Al、Zr等の他の成分を含む組成とする場合には、例えばそれらの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例の電極用ペースト組成物が受光面電極の形成に適用された太陽電池の断面構造を示す模式図である。
【図２】図１の太陽電池の受光面電極パターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【００４１】
図１は、本発明の一実施例の導電性組成物が適用されたシリコン系太陽電池１０の断面構造を模式的に示す図である。図１において、太陽電池１０は、例えばｐ型多結晶半導体であるシリコン基板１２と、その上下面にそれぞれ形成されたｎ層１４およびｐ+層１６と、そのｎ層１４上に形成された反射防止膜１８および受光面電極２０と、そのｐ+層１６上に形成された裏面電極２２とを備えている。上記シリコン基板１２の厚さ寸法は例えば100〜200(μm)程度である。
【００４２】
上記のｎ層１４およびｐ+層１６は、シリコン基板１２の上下面に不純物濃度の高い層を形成することで設けられたもので、その高濃度層の厚さ寸法はｎ層１４が例えば70〜100(nm)程度、ｐ+層１６が例えば500(nm)程度である。ｎ層１４は、一般的なシリコン系太陽電池では100〜200(nm)程度であるが、本実施例ではそれよりも薄くなっており、シャローエミッタと称される構造を成している。なお、ｎ層１４に含まれる不純物は、ｎ型のドーパント、例えば燐(P)で、ｐ+層１６に含まれる不純物は、ｐ型のドーパント、例えばアルミニウム(Al)や硼素(B)である。
【００４３】
また、前記の反射防止膜１８は、例えば、窒化珪素 Si3N4等から成る薄膜で、例えば可視光波長の１／４程度の光学的厚さ、例えば80(nm)程度で設けられることによって10(％)以下、例えば2(％)程度の極めて低い反射率に構成されている。
【００４４】
また、前記の受光面電極２０は、例えば一様な厚さ寸法の厚膜導体から成るもので、図２に示されるように、受光面２４の略全面に、多数本の細線部を有する櫛状を成す平面形状で設けられている。
【００４５】
上記の厚膜導体は、Agを100重量部に対してガラスを1〜10重量部の範囲で、例えば4.8重量部含む厚膜銀から成るもので、そのガラスは酸化物換算した値で、PbOを20〜62(mol%)の範囲内、例えば38(mol%)程度、B2O3を1〜18(mol%)の範囲内、例えば8.0(mol%)程度、SiO2を18〜65(mol%)の範囲内、例えば30.0(mol%)程度、Li2Oを0.6〜18(mol%)の範囲内、例えば12.0(mol%)程度、Al2O3を0〜6(mol%)の範囲内、例えば3.0(mol%)程度、TiO2を0〜6(mol%)の範囲内、例えば3.0(mol%)程度、ZnOを0〜30(mol%)の範囲内、例えば5.0(mol%)程度、P2O5を0〜6(mol%)の範囲内、例えば0.5(mol%)程度、Sb2O5を0〜4(mol%)の範囲内、例えば0.5(mol%)程度の割合でそれぞれ含む鉛ガラスである。また、上記鉛ガラスにおいて、PbOとSiO2は、Pb/Siモル比が0.5〜1.7の範囲内、例えば1.27程度の割合となるように含まれている。
【００４６】
また、上記の導体層の厚さ寸法は例えば20〜30(μm)の範囲内、例えば25(μm)程度で、細線部の各々の幅寸法は例えば80〜130(μm)の範囲内、例えば100(μm)程度で、十分に高い導電性を備えている。
【００４７】
また、前記の裏面電極２２は、ｐ+層１６上にアルミニウムを導体成分とする厚膜材料を略全面に塗布して形成された全面電極２６と、その全面電極２６上に帯状に塗布して形成された厚膜銀から成る帯状電極２８とから構成されている。この帯状電極２８は、裏面電極２２に導線等を半田付け可能にするために設けられたものである。
【００４８】
本実施例の太陽電池１０は、受光面電極２０が前述したようにPbOを20〜62(mol%)の範囲内、B2O3を1〜18(mol%)の範囲内、SiO2を18〜65(mol%)の範囲内且つPb/Siモル比が0.5〜1.7の範囲内、Li2Oを0.6〜18(mol%)の範囲内、Al2O3を0〜6(mol%)の範囲内、TiO2を0〜6(mol%)の範囲内、ZnOを0〜30(mol%)の範囲内、P2O5を0〜6(mol%)の範囲内、Sb2O5を0〜4(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む組成の鉛ガラスを、銀100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含む厚膜銀で構成されていることから、浸食量が80〜90(nm)程度すなわち反射防止膜１８の厚さ寸法よりも最大で10(nm)程度だけ大きい深さに制御されているので、線幅が100(μm)程度に細くされているにも拘わらず、ｎ層１４との間で良好なオーミックコンタクトが得られ、接触抵抗が低くなっている。
【００４９】
しかも、本実施例の受光面電極２０は、前述したようにガラス量が4.8重量部程度と少量にされていることから高い導電性を有しているため、膜厚および線幅が何れも小さくされているにも拘わらずライン抵抗が低いので、接触抵抗が低いことと相俟って太陽電池１０の光電変換効率が高められている。
【００５０】
上記のような受光面電極２０は、例えば、導体粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルと、溶剤とから成る電極用ペーストを用いて良く知られたファイヤースルー法によって形成されたものである。その受光面電極形成を含む太陽電池１０の製造方法の一例を以下に説明する。
【００５１】
まず、上記ガラスフリットを作製する。Li源として炭酸リチウム Li2CO3を、Sb源として三酸化アンチモン Sb2O3を、P源としてリン酸二水素アンモニウム NH4H2PO4を、Si源として二酸化珪素 SiO2を、B源として硼酸 B2O3を、Pb源として鉛丹 Pb3O4を、Al源として酸化アルミニウム Al2O3を、Ti源として酸化チタン TiO2を、Zn源として酸化亜鉛 ZnOをそれぞれ用意し、前述した範囲内の適宜の組成となるように秤量して調合する。これを坩堝に投入して組成に応じた900〜1200(℃)の範囲内の温度で、30分〜1時間程度溶融し、急冷することでガラス化させる。このガラスを遊星ミルやボールミル等の適宜の粉砕装置を用いて粉砕する。粉砕後の平均粒径(D50)は例えば0.3〜3.0(μm)程度である。なお、上記ガラス粉末の平均粒径は空気透過法を用いて算出したものである。
【００５２】
一方、導体粉末として、例えば、平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内の市販の球状の銀粉末を用意する。このような平均粒径が十分に小さい銀粉末を用いることにより、塗布膜における銀粉末の充填率を高め延いては導体の導電率を高めることができる。また、前記ベヒクルは、有機溶剤に有機結合剤を溶解させて調製したもので、有機溶剤としては、例えばブチルカルビトールアセテートが、有機結合剤としては、例えばエチルセルロースが用いられる。ベヒクル中のエチルセルロースの割合は例えば15(wt%)程度である。また、ベヒクルとは別に添加する溶剤は、例えばブチルカルビトールアセテートである。すなわち、これに限定されるものではないが、ベヒクルに用いたものと同じ溶剤でよい。この溶剤は、ペーストの粘度調整の目的で添加される。
【００５３】
以上のペースト原料をそれぞれ用意して、例えば導体粉末を77〜88(wt%)、ガラスフリットを1〜6(wt%)、ベヒクルを7〜14(wt%)、溶剤を3〜5(wt%)の割合で秤量し、攪拌機等を用いて混合した後、例えば三本ロールミルで分散処理を行う。これにより、前記電極用ペーストが得られる。
【００５４】
上記のようにして電極用ペーストを調製する一方、適宜のシリコン基板に例えば、熱拡散法やイオンプランテーション等の良く知られた方法で不純物を拡散し或いは注入して前記ｎ層１４およびｐ+層１６を形成することにより、前記シリコン基板１２を作製する。次いで、これに例えばＰＥ−ＣＶＤ(プラズマＣＶＤ)等の適宜の方法で窒化珪素薄膜を形成し、前記反射防止膜１８を設ける。
【００５５】
次いで、上記の反射防止膜１８上に前記図２に示すパターンで前記電極用ペーストをスクリーン印刷する。これを例えば150(℃)で乾燥し、更に、近赤外炉において700〜900(℃)の範囲内の温度で焼成処理を施す。これにより、その焼成過程で電極用ペースト中のガラス成分が反射防止膜１８を溶かし、その電極用ペーストが反射防止膜１８を破るので、電極用ペースト中の導体成分すなわち銀とｎ層１４との電気的接続が得られ、前記図１に示されるようにシリコン基板１２と受光面電極２０とのオーミックコンタクトが得られる。受光面電極２０は、このようにして形成される。
【００５６】
なお、前記裏面電極２２は、上記工程の後に形成してもよいが、受光面電極２０と同時に焼成して形成することもできる。裏面電極２２を形成するに際しては、上記シリコン基板１２の裏面全面に、例えばアルミニウムペーストをスクリーン印刷法等で塗布し、焼成処理を施すことによってアルミニウム厚膜から成る前記全面電極２６を形成する。更に、その全面電極２６の表面に前記電極用ペーストをスクリーン印刷法等を用いて帯状に塗布して焼成処理を施すことによって、前記帯状電極２８を形成する。これにより、裏面全面を覆う全面電極２６と、その表面の一部に帯状に設けられた帯状電極２８とから成る裏面電極２２が形成され、前記の太陽電池１０が得られる。上記工程において、同時焼成で製造する場合には、受光面電極２０の焼成前に印刷処理を施すことになる。
【００５７】
ガラス組成を種々変更して、上記の製造工程に従って太陽電池１０を製造し、市販のソーラーシミュレータを用いてその出力を測定して、曲線因子ＦＦ値およびリーク電流Idを評価した結果を、ガラス組成と併せて表１、表２に示す。これら表１、表２において、No.3〜8、11〜13、16〜19、22〜25、27〜30、32〜34、36〜38、40、42〜56、58、59、63〜65、67〜70、72〜75が実施例で、その他が比較例である。ＦＦ値は良好なオーミックコンタクトが得られているか否かの判定であり、一般に、太陽電池はＦＦ値が７０以上であれば使用可能とされているが、高いほど好ましいのはもちろんであり、本実施例においては、ＦＦ値が７５より大きいものを合格とした。また、リーク電流は低い方が好ましく、ｐｎ接合に電極の侵入が起きたか否かの判定基準となる。リーク電流は10(V)における数値で0.2(A)以下を◎、0.5(A)以下を○、1.0(A)以下を△、1.0(A)以上を×とした。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
なお、各試料は平均粒径1.6(μm)の球状のAg粉と平均粒径1.5(μm)のガラスフリットとを用いて作製した。調合割合はAg粉 83(wt%)、ガラスフリット 5(wt%)、ベヒクル 8(wt%)、溶剤 5(wt%)を基本とし、印刷性を同等とするために、25(℃)−20(rpm)における粘度が160〜180(Pa・s)になるようにベヒクル量および溶剤量を調整した。また、受光面電極２０を形成する際の印刷製版は、線径23(μm)のSUS325製スクリーンメッシュに20(μm)厚の乳剤を設けたものとした。また、グリッドラインの幅寸法が100(μm)となるように印刷条件を設定した。また、基板のシート抵抗は90±10(Ω/□)を用いて評価を行った。
【００６１】
上記表１、２には、実施例として、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- P2O5-Sb2O5の６成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- Sb2O5の５成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- P2O5 の５成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO-P2O5-Sb2O5の９成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2- P2O5-Sb2O5の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O-TiO2-ZnO-P2O5-Sb2O5の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O- ZnO-P2O5-Sb2O5の７成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO-P2O5 の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO- Sb2O5の８成分系、
PbO-B2O3-SiO2- Li2O-TiO2-ZnO- Sb2O5の７成分系が示されている。
【００６２】
実施例のNo.3〜8、11〜13、27、29、58はAl2O3、TiO2、ZnOを欠く６成分系であるが、PbOが25.0〜61.0(mol%)、B2O3が1.0〜12.0(mol%)、SiO2が29.6〜64.0(mol%)、Li2Oが0.6〜18.0(mol%)、P2O5が0.5(mol%)、Sb2O5が0.1〜0.5(mol%)、Pb/Siが0.5〜1.70の範囲において、75を越えるＦＦ値が得られた。この６成分系において、比較例を見ると、Li2Oが0.4(mol%)と少ないNo.2、21.0(mol%)と多いNo.9ではそれぞれＦＦ値が74、73に留まった。Li2Oが過剰になると、電極形成のための焼成時に浸食性が強くなり過ぎるためと考えられる。また、Pb/Si比が0.36と小さいNo.10、1.89と大きいNo.14、1.83と大きいNo.57、0.43と小さいNo.62では、ＦＦ値がそれぞれ53、65、73、63に留まった。これら実施例と比較例とを比較すれば、６成分系において、Li2Oが0.4(mol%)以下或いは21.0(mol%)以上になるか、Pb/Si比が0.43以下或いは1.83以上になると、特性が得られなくなることが判る。
【００６３】
また、実施例のNo.16〜19は、上記６成分系に対してP2O5を欠く５成分系であるが、PbOが43.9〜45.8(mol%)、B2O3が6.0(mol%)、SiO2が34.1〜36.1(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、Sb2O5が0.1〜4.0(mol%)、Pb/Siが1.27〜1.29の範囲において、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。また、リーク電流Idは何れも少なく良好な結果であった。これに対して、同じ成分系の比較例では、Sb2O5が0.05(mol%)のNo.15、5.0(mol%)のNo.20はそれぞれＦＦ値が74、73に留まり、Sb2O5が過少或いは過剰であることが確かめられた。
【００６４】
また、実施例のNo.22〜25はSb2O5に代えてP2O5を含む５成分系で、この系では、PbOが42.9〜45.8(mol%)、B2O3が6.0(mol%)、SiO2が33.1〜36.1(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、P2O5が0.1〜6.0(mol%)、Pb/Siが1.27〜1.30の範囲において、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。また、リーク電流Idは何れも少なく良好な結果であった。これに対して、同じ成分系の比較例では、P2O5が0.05(mol%)のNo.21、8.0(mol%)のNo.26はそれぞれＦＦ値が74に留まり、P2O5が過少或いは過剰であることが確かめられた。なお、比較例No.26では電流値の低下も認められた。
【００６５】
また、実施例のNo.28、30、32、33、37、38、42、43、45、46、49、53、54、56、59、72は、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O-TiO2-ZnO-P2O5-Sb2O5の９成分系で、この系では、PbOが20.0〜38.0(mol%)、B2O3が1.0〜18.0(mol%)、SiO2が18〜41.1(mol%)、Al2O3が3.0〜6.0(mol%)、Li2Oが6.0〜12.0(mol%)、TiO2が3.0(mol%)、ZnOが3.0〜25.0(mol%)、P2O5が0.2〜2.0(mol%)、Sb2O5が0.2〜0.8(mol%)、Pb/Siが0.63〜1.60の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。これ対して、同じ９成分系の比較例では、PbOが18.0(mol%)と少ないNo.60、SiO2が15.0(mol%)と少ないNo.61はＦＦ値が72、73に留まり、PbO或いはSiO2が過少であることが確かめられた。また、B2O3を欠く比較例のNo.31は、上記９成分系でB2O3が過少である場合に相当するが、これもＦＦ値が73に留まりB2O3が必須であることが確かめられた。
【００６６】
また、実施例のNo.34、67〜70、73〜75は、ZnOを欠く８成分系であるが、この系では、PbOが24.3〜41.6(mol%)、B2O3が7.8〜18.0(mol%)、SiO2が29.4〜38.7(mol%)、Al2O3が0.5〜3.0(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、TiO2が3.0(mol%)、P2O5が0.5〜6.0(mol%)、Sb2O5が0.5〜4.0(mol%)、Pb/Siが0.63〜1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。これ対して、同じ８成分系の比較例では、B2O3が21.0(mol%)と多いNo.35、Al2O3が9.0(mol%)と多いNo.39、P2O5が9.0(mol%)、8.0(mol%)と多いNo.71、76は、ＦＦ値が70〜74に留まり、B2O3、Al2O3、或いはP2O5が過剰であることが確かめられた。
【００６７】
また、実施例のNo.36、44、51は、Al2O3を欠く８成分系であるが、PbOが25.9〜38.0(mol%)、B2O3が8.0(mol%)、SiO2が30.0〜41.1(mol%)、Li2Oが11.0〜12.0(mol%)、TiO2が3.0〜6.0(mol%)、ZnOが6.0〜9.0(mol%)、P2O5が0.5(mol%)、Sb2O5が0.5(mol%)、Pb/Siが0.63〜1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。
【００６８】
また、実施例のNo.40は、Al2O3およびTiO2を欠く７成分系で、No.50はAl2O3およびP2O5を欠く７成分系である。このような７成分系においても、PbOが30.1〜38.0(mol%)、B2O3が3.0〜8.0(mol%)、SiO2が23.9〜30.0(mol%)、Li2Oが11.0〜12.0(mol%)、TiO2が0〜6.0(mol%)、ZnOが6.0〜30.0(mol%)、P2O5が0〜0.5(mol%)、Sb2O5が0.5〜1.0(mol%)、Pb/Siが1.26〜1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。ZnO量が35.0(mol%)の比較例No.41は、ＦＦ値が70に留まった。少なくとも７成分系において、ZnO量の35.0(mol%)は過剰である。
【００６９】
また、実施例のNo.47、55、63〜65は、Sb2O5を欠く８成分系であるが、PbOが38.0(mol%)、B2O3が8.0(mol%)、SiO2が30.0(mol%)、Al2O3が0.5〜3.0(mol%)、Li2Oが12.0(mol%)、TiO2が1.0〜3.0(mol%)、ZnOが5.0〜7.5(mol%)、P2O5が0.2〜1.0(mol%)、Pb/Siが1.27の範囲で、何れも75を越えるＦＦ値が得られた。これに対して、TiO2量が7.0(mol%)の比較例No.66は、ＦＦ値が74に留まり、TiO2量が過剰であることが確かめられた。
【００７０】
また、実施例のNo.48、52は、P2O5を欠く８成分系であり、他の成分を上記No.51等と同一として、Sb2O5を0.2〜1.0(mol%)としたが、何れもＦＦ値が78と高い結果が得られた。
【００７１】
上記表１に示される本実施例の評価結果によれば、前述した範囲内の組成を有するガラスフリットを用いることにより、受光面電極２０の線幅を100(μm)程度と細くしても、75を越えるＦＦ値が得られる。本実施例によれば、Pb/Siモル比が0.5〜1.70の範囲に定められると共に、Li2Oを0.6〜18.0(mol%)の範囲で含み、更に、P2O5およびSb2O5の少なくとも一方を前者においては6.0(mol%)以下の範囲で、後者においては4.0(mol%)以下の範囲で含むことから、ファイヤースルーの際の浸食量が適度に制御されると共に、良好なオーミックコンタクトが得られ、前述したような高いＦＦ値と良好なリーク電流特性が得られるものと考えられる。
【００７２】
上述した評価結果によれば、Li2Oに加えてP2O5またはSb2O5を適量添加することにより、高シート抵抗セルにも適用可能となることが判る。なお、Sbは過剰になるとガラスの軟化点を高くし、接触抵抗を高くする傾向があるため、ＦＦ値が低くなりやすい。また、Pが過剰になると電流値が低くなる傾向があり、デッドレイヤー生成による表面再結合速度の影響と推察される。なお、上記は各成分の一般的傾向であるが、多成分のガラス中においては、他の成分量を特に好ましい範囲にとれば、それらの影響が顕著に表れるので、上記のようなSb過剰の影響は表１，２では明確ではない。評価結果によれば、最適組成と考えられるのは、No.6、7、17、23、24、33、37、42〜56、63、64、67〜69である。特に、No.47〜49、54が良好で、No.49は焼成温度範囲が広いことから最も好ましいと考えられる。
【００７３】
下記の表３は、0.3〜3.0(μm)の範囲で平均粒径の異なるAg粉を用意すると共に、前記ガラスフリットの平均粒径も0.3〜4.0(μm)の範囲で変化させて、電極用ペーストを調製し、受光面電極２０を形成して太陽電池１０の特性を評価した結果をまとめたものである。Ag粉欄のＡ〜Ｆは銀粉末の種類を表しており、平均粒径はそれぞれＡが3.0(μm)、Ｂが2.2(μm)、Ｃが1.6(μm)、Ｄが0.8(μm)、Ｅが0.5(μm)、Ｆが0.3(μm)である。また、ガラス欄のフリットNo.は前記表１，２に示した試料No.に対応している。左端欄のNo.は、Ag粉種類とフリットNo.との組合せで表した。同一の組合せでガラスの平均粒径が異なるものには枝番号を付して区別した。特に示さない条件は表１、２に示す評価と同一である。
【００７４】
【表３】
【００７５】
上記評価結果に示されるように、No.49のフリットを用いたA49〜F49の試料において、Ag粉末粒径が0.3〜3.0(μm)の全範囲で、調合仕様を特に変更することなく75を越えるＦＦ値が得られた。少なくとも評価した範囲ではAg粉の粒径は特に限定されず、0.3〜3.0(μm)の何れでも用い得る。
【００７６】
また、Ag粉Ｃを用いたC49-1〜C49-4の試料は、ガラスフリットの種類と粒径を種々変更したものであるが、ガラスフリットNo.49、50、6、7の何れを用いた場合にも、75を越えるＦＦ値が得られた。C49-1、C49-2は、同一のガラス組成で粒径を0.8(μm)および3.0(μm)としたものであるが、ガラス量を若干変更した他は略同様な仕様で何れも良好な結果が得られた。また、C50-1、C6は粘度を調整する目的でベヒクル量を多くしたが、他の試料と同様に100(μm)の線幅で受光面電極２０を形成でき、75を越えるＦＦ値を得ることができた。また、C49-3では、ガラス量が1(wt%)でも良好な結果が得られている。多量の、例えば12.0(mol%)のLi2Oを含むガラス組成とすることにより、浸食性が高められるため、ガラス量が少なくても良好なオーミックコンタクトが得られ、ライン抵抗も低くなるものと考えられる。
【００７７】
また、F7の試料は、F49の試料に対してガラスフリットのみを変更したものであるが、その他は同一の仕様として、何れも良好な結果を得ることができた。すなわち、ガラス種類の相違による影響は特に認められなかった。
【００７８】
また、C49-3、C49-4は、ガラス粒径の上下限値を確かめたものであるが、フリットNo.49を平均粒径0.3(μm)に粉砕して用いた場合には、1(wt%)の調合量で75を越えるＦＦ値が得られた。一方、4.0(μm)に粉砕した場合には、5(wt%)の調合量としても70程度のＦＦ値に留まった。
【００７９】
以上の結果によれば、Ag粉の粒径は特に限定されず、ガラス種類も前記表１，２に示す実施例の範囲内であれば特に限定されないが、平均粒径は3.0(μm)以下が好ましいと言える。
【００８０】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【符号の説明】
【００８１】
１０：太陽電池、１２：シリコン基板、１４：ｎ層、１６：ｐ+層、１８：反射防止膜、２０：受光面電極、２２：裏面電極、２４：受光面、２６：全面電極、２８：帯状電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルとを含む太陽電池用導電性ペースト組成物であって、
前記ガラスフリットが酸化物換算で0.6〜18.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜6.0(mol%)のP2O5および0.1〜4.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、20〜62(mol%)のPbOと、1〜18(mol%)のB2O3と、18〜65(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるガラスから成ることを特徴とする太陽電池用導電性ペースト組成物。
【請求項２】
前記ガラスは3.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜4.0(mol%)のP2O5および0.1〜2.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、2〜13(mol%)のB2O3と、20〜45(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである請求項１の太陽電池用導電性ペースト組成物。
【請求項３】
前記ガラスは6.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.5〜2.0(mol%)のP2O5および0.2〜1.5(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、3〜9(mol%)のB2O3と、25〜40(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである請求項１の太陽電池用導電性ペースト組成物。
【請求項１】
導電性粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルとを含む太陽電池用導電性ペースト組成物であって、
前記ガラスフリットが酸化物換算で0.6〜18.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜6.0(mol%)のP2O5および0.1〜4.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、20〜62(mol%)のPbOと、1〜18(mol%)のB2O3と、18〜65(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるガラスから成ることを特徴とする太陽電池用導電性ペースト組成物。
【請求項２】
前記ガラスは3.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.1〜4.0(mol%)のP2O5および0.1〜2.0(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、2〜13(mol%)のB2O3と、20〜45(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである請求項１の太陽電池用導電性ペースト組成物。
【請求項３】
前記ガラスは6.0〜12.0(mol%)のLi2Oと、0.5〜2.0(mol%)のP2O5および0.2〜1.5(mol%)のSb2O5の少なくとも一方と、30〜50(mol%)のPbOと、3〜9(mol%)のB2O3と、25〜40(mol%)のSiO2と、0〜6(mol%)のAl2O3と、0〜6(mol%)のTiO2と、0〜30(mol%)のZnOとを含み、且つPb/Si(mol比)が0.5〜1.7の範囲内にあるものである請求項１の太陽電池用導電性ペースト組成物。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１５４０９（Ｐ２０１２−１５４０９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２２０５（Ｐ２０１０−１５２２０５）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]