[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP4743350B1 - 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル - Google Patents

太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル Download PDF

Info

Publication number
JP4743350B1
JP4743350B1 JP2011505288A JP2011505288A JP4743350B1 JP 4743350 B1 JP4743350 B1 JP 4743350B1 JP 2011505288 A JP2011505288 A JP 2011505288A JP 2011505288 A JP2011505288 A JP 2011505288A JP 4743350 B1 JP4743350 B1 JP 4743350B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
electrode
silver
fatty acid
silver powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011505288A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2011071066A1 (ja
Inventor
奈央 佐藤
和憲 石川
一雄 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokohama Rubber Co Ltd filed Critical Yokohama Rubber Co Ltd
Priority to JP2011505288A priority Critical patent/JP4743350B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4743350B1 publication Critical patent/JP4743350B1/ja
Publication of JPWO2011071066A1 publication Critical patent/JPWO2011071066A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/12Using specific substances
    • H05K2203/121Metallo-organic compounds
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/105Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by conversion of non-conductive material on or in the support into conductive material, e.g. by using an energy beam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本発明の目的は、体積抵抗率を低く、かつ、アスペクト比を高くすることができ、また、シリコン基板との密着性にも優れ、配線として形成した際に断線が生じない電極を形成することができる太陽電池電極用ペーストおよびそれを用いた太陽電池セルを提供することである。本発明の太陽電池電極用ペーストは、所定の平均粒子径を有する球状の銀粉と、所定の式で表される脂肪酸銀塩と、溶媒とを含有する太陽電池電極用のペーストである。
【選択図】なし

Description

本発明は、太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セルに関する。
太陽光のような光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。その中でも、シリコンなどの半導体基板を用いた太陽電池は、その変換効率、製造コストなどの優位性により最も一般的に用いられている。
このような太陽電池の電極を形成する材料としては、樹脂系のペースト材料が知られている。
例えば、特許文献1には、「銀粉末、ガラスフリット、樹脂および有機溶剤を少なくとも含み、ガラスフリットが、開口径24〜100μmの篩で分級した残留分であることを特徴とする銀電極用ペースト。」が記載されている。
また、特許文献2には、「結晶子径が58nm以上である第1銀粉末、前記銀粉末と結晶子径の異なる第2銀粉末、ガラスフリット、および樹脂バインダーを含む、太陽電池電極用ペースト。」が記載されている。
また、特許文献3には、「比表面積が0.20〜0.60m2/gである銀粒子、ガラスフリット、樹脂バインダー、およびシンナー、を含む、太陽電池受光面電極用ペースト。」が記載されている。
特開2004−146154号公報 特開2007−194581号公報 特開2007−235082号公報
しかしながら、特許文献1〜3に記載されたような樹脂系のペースト材料を用いて電極を形成した場合、電極自体の体積抵抗率(比抵抗)が高くなる場合があり、また、電極の断面の高さと幅の比率(高さ/幅)(以下、「アスペクト比」という。)が小さく、電極とシリコン基板との密着性が劣ることが明らかとなった。
また、本発明者は、特許文献1〜3に記載された樹脂系の導電性ペーストに代えて、本出願人が提案した「酸化銀(A)と、沸点が200℃以下の2級脂肪酸を用いて得られる2級脂肪酸銀塩(B)と、を含有する導電性組成物。」や「酸化銀(A)と、水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩(B)と、を含有する導電性組成物。」等の導電性組成物(例えば、特許第3990712号公報、特開2009−105034号公報等参照)を適用してみたところ、電極として形成される配線に断線が生じる場合があることが明らかとなった。
そこで、本発明は、体積抵抗率を低く、かつ、アスペクト比を高くすることができ、また、シリコン基板との密着性にも優れ、配線として形成した際に断線が生じない電極を形成することができる太陽電池電極用ペーストおよびそれを用いた太陽電池セルを提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、所定の式で表される脂肪酸銀塩に対して、特定粒径・形状の銀粉末を用いる太陽電池電極用ペーストが、体積抵抗率を低く、かつ、アスペクト比を高くすることができ、また、シリコン基板との密着性にも優れ、配線として形成した際に断線が生じない電極を形成することができることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、下記(1)〜(4)を提供する。
(1)銀粉(A)と、下記式(I)で表される脂肪酸銀塩(B)と、溶媒(C)とを含有し、
上記銀粉(A)が、平均粒子径が0.5〜5μmの球状の銀粉末である太陽電池電極用ペースト。
(式(I)中、R1およびR2は、いずれもメチル基を表し、R3は、水素原子を表す。)
(2)上記脂肪酸銀塩(B)の含有量が、上記銀粉(A)100質量部に対して1〜100質量部である上記(1)に記載の太陽電池電極用ペースト。
(3)更に、ガラスフリットを含有する上記(1)または(2)に記載の太陽電池電極用ペースト。
(4)受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、
上記表面電極および/または上記裏面電極が、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される太陽電池セル。
以下に示すように、本発明によれば、体積抵抗率が低く、アスペクト比が高く、また、シリコン基板との密着性にも優れた電極を形成することができる太陽電池電極用ペーストおよびそれを用いた太陽電池セルを提供することができる。
また、本発明の太陽電池電極用ペーストを用いれば、断線の発生を抑制して配線(電極)を形成することができるため非常に有用である。
図1は太陽電池セルの好適な実施態様の一例を示す断面図である。 図2は実施例で使用する銀粉(AgC−103、福田金属箔社製)を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。 図3は比較例で使用する銀粉(AgC−2011、福田金属箔社製)を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)と、上記式(1)で表される脂肪酸銀塩(B)と、溶媒(C)とを含有し、上記銀粉(A)が、平均粒子径が0.5〜5μmの球状の銀粉末である太陽電池電極用のペーストである。
以下に、銀粉(A)、脂肪酸銀塩(B)および溶媒(C)について詳述する。
<銀粉(A)>
本発明の太陽電池電極用ペーストで用いる銀粉(A)は、平均粒子径が0.5〜5μmの球状の銀粉末である。
ここで、球状とは、長径/短径の比率が2以下の粒子の形状をいう。
また、平均粒子径とは、球状の銀粉末の粒子径の平均値をいい、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定された50%体積累積径(D50)をいう。なお、平均値を算出する基になる粒子径は、球状の銀粉末の断面が楕円形である場合はその長径と短径の合計値を2で割った平均値をいい、正円形である場合はその直径をいう。
例えば、後述する実施例で使用する銀粉(AgC−103、福田金属箔社製)の写真(図2)で示されるものは球状の銀粉末に該当するが、比較例で使用する銀粉(AgC−2011、福田金属箔社製)の写真(図3)で示されるものは球状の銀粉末には該当せず、フレーク(鱗片)状の銀粉末に該当するものである。
本発明においては、上記銀粉(A)の平均粒子径は、印刷性が良好となる理由から、0.7〜5μmであるのが好ましく、焼結速度が適当となり作業性に優れる理由から、1〜3μmであるのがより好ましい。
また、上記銀粉(A)の含有量は、印刷性が良好となり、比抵抗のより小さい電極を形成することができる理由から、後述する溶媒(C)100質量部に対して300〜700質量部であるのが好ましく、400〜600質量部であるのがより好ましい。
また、本発明においては、上記銀粉(A)として市販品を用いることができ、その具体例としては、AgC−102(平均粒子径:1.5μm、福田金属箔粉工業社製)、AgC−103(平均粒子径:1.5μm、福田金属箔社製)、AG4−8F(平均粒子径:2.2μm、DOWAエレクトロニクス社製)、AG2−1C(平均粒子径:1.0μm、DOWAエレクトロニクス社製)、AG3−11F(平均粒子径:1.4μm、DOWAエレクトロニクス社製)、EHD(形状:球状、平均粒子径:0.5μm、三井金属社製)等が挙げられる。
更に、本発明においては、後述する実施例4にも示すように、上記銀粉(A)とともに、フレーク状の銀粉末を併用することができる。
ここで、フレーク状の銀粉末を併用する場合の含有量は、上記銀粉(A)との合計の質量に対して50質量%以下であるのが好ましい。
なお、フレーク状の銀粉末を併用する場合、本段落以外で言及する上記銀粉(A)の含有量に関する記載は、上記銀粉(A)とフレーク状の銀粉末との合計の含有量のことをいう。
<脂肪酸銀塩(B)>
本発明の太陽電池電極用ペーストで用いる脂肪酸銀塩(B)は上記式(1)で表される化合物であれば特に限定されず、具体的には、以下に示す脂肪酸と酸化銀とを反応させて得られるものである。
本発明においては、上記脂肪酸銀塩(B)の反応に用いられる脂肪酸は、下記式(1)で表される脂肪酸、即ち、2−メチルプロパン酸(別名:イソ酪酸)である。このような脂肪酸を用いると、得られる脂肪酸銀塩(B)を含有する本発明の太陽電池電極用ペーストの流動性およびチクソ性が良好となるため印刷性が向上し、また、版離れ性も良好となるため電極(印刷パターン)に断線やニジミが生じにくくなり、更に、スクリーン印刷による目詰まりも生じにくくなる。
(式中、R1およびR2は、いずれもメチル基を表し、R3は、水素原子を表す。)
また、本発明においては、チクソ性の観点から、上記式(1)で表される脂肪酸とともに、炭素数8以上の脂肪族モノカルボン酸や3級脂肪酸銀塩を併用するのが好ましい。
上記脂肪族モノカルボン酸としては、具体的には、例えば、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等が好適に挙げられる。
また、上記3級脂肪酸銀塩としては、具体的には、例えば、ネオデカン酸等が挙げられる。
ここで、脂肪族モノカルボン酸や3級脂肪酸銀塩を併用する場合の含有量は、上記脂肪酸銀塩(B)との合計の質量に対して50質量%以下であるのが好ましい。
一方、上記脂肪酸銀塩(B)の反応に用いられる酸化銀は、酸化銀(I)、即ち、Ag2Oである。
本発明の太陽電池電極用ペーストで用いる脂肪酸銀塩(B)は、上述した脂肪酸と酸化銀とを反応させて得られ、以下に示す反応式中の下記式(I)で表される化合物である。
この反応は、例えば、以下に示す反応式で表される反応が進行するものであれば特に限定されないが、上記酸化銀を粉砕しつつ進行させる方法や、上記酸化銀を粉砕した後に上記脂肪酸を反応させる方法が好ましい。前者の方法としては、具体的には、上記酸化銀と、溶剤により上記脂肪酸を溶液化したものとを、ボールミル等により混練し、固体である上記酸化銀を粉砕させながら、室温で、1〜24時間程度、好ましくは2〜8時間反応させるのが好ましい。
(式(I)中、R1およびR2は、いずれもメチル基を表し、R3は、水素原子を表す。)
上記脂肪酸を溶液化する溶媒としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
これらの溶媒を用いて脂肪酸銀塩(B)を調製した場合、脂肪酸銀塩(B)を結晶として取り出した後に後述する溶媒(C)に溶解させるのが好ましい。
上記脂肪酸銀塩(B)の含有量は、印刷性が良好となり、比抵抗のより小さい電極を形成することができる理由から、上記銀粉(A)100質量部に対して1〜100質量部であるのが好ましく、5〜80質量部であるのがより好ましい。
本発明においては、上述した銀粉(A)および脂肪酸銀塩(B)を含有する太陽電池電極用ペーストを用いることにより、体積抵抗率を低く、かつ、アスペクト比を高くすることができ、また、シリコン基板との密着性にも優れ、配線として形成した際に断線が生じない電極を形成することができる。
これは、熱処理により脂肪酸銀塩(B)から分解される銀が融解する際に銀粉(A)を連結することにより、断線の発生を抑制して高い導電性を発現すると考えられる。また、熱処理により脂肪酸銀塩(B)から分解される銀が融解する際にシリコン基板に適度に濡れ広がるため、シリコン基板との密着性が向上すると考えられる。更に、脂肪酸銀塩(B)が太陽電池電極用ペーストに適度なチクソ性を付与し、印刷時の流動性を確保しつつ塗布面の広がりを抑制できるため、アスペクト比を高くすることができると考えられる。
また、本発明においては、太陽電池電極用ペーストのチクソ性がより良好となり、アスペクト比をより高くすることができる理由から酸化銀の含有量は後述する溶媒(C)100質量部に対して10質量部以下であるのが好ましく、5質量部以下であるのがより好ましく、1質量部以下であるのが更に好ましく、実質的に酸化銀を含有していない態様が最も好ましい。
<溶媒(C)>
本発明の太陽電池電極用ペーストで用いる溶媒(C)は、本発明の太陽電池電極用ペーストを基材上に塗布することができるものであれば特に限定されない。
上記溶媒(C)としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
<ガラスフリット>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、形成される電極とシリコン基板との密着性がより良好となる理由から、ガラスフリットを含有するのが好ましい。
本発明においては、上記ガラスフリットを配合する場合、軟化温度が300℃以上で、焼成温度(熱処理温度)以下のものを用いるのが好ましい。
このようなガラスフリットとしては、具体的には、例えば、軟化温度300〜800℃のホウケイ酸ガラスフリット等が挙げられる。
本発明においては、上記ガラスフリットの形状は特に限定されず、球状でも破砕粉状でもよい。
また、球状のガラスフリットの平均粒子径(D50)は、0.1〜20μmであることが好ましく、1〜3μmであることがより好ましい。
更に、10μm以上の粒子を除去した、シャープな粒度分布を持つガラスフリットを用いることが好ましい。
本発明においては、上記ガラスフリットを配合する場合、その含有量は、上記銀粉(A)100質量部に対して0.1〜10質量部であるのが好ましく、1〜5質量部であるのがより好ましい。
<ビヒクル>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、必要に応じて、バインダー機能を有する樹脂を有機溶剤に溶解したビヒクルを含有していてもよい。
上記樹脂としては、具体的には、例えば、エチルセルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらのうち、熱分解性の観点から、エチルセルロース樹脂を用いるのが好ましい。
また、上記有機溶剤としては、具体的には、例えば、α−テルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ジアセトンアルコール、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、必要に応じて、上述した銀粉(A)以外の金属粉、還元剤等の添加剤を含有していてもよい。
上記金属粉としては、具体的には、例えば、銅、アルミニウム等が挙げられ、中でも、銅であるのが好ましい。また、0.01〜10μmの粒径の金属粉であるのが好ましい。
上記還元剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコール類等が挙げられる。
本発明の太陽電池電極用ペーストの製造方法は特に限定されず、上記銀粉(A)、上記脂肪酸銀塩(B)および上記溶媒(C)ならびに所望により含有していてもよい添加剤(ガラスフリット、ビヒクルを含む。)を、ロール、ニーダー、押出し機、万能かくはん機等により混合する方法が挙げられる。
本発明の太陽電池セルは、受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、上記表面電極および/または上記裏面電極が、上述した本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される太陽電池セルである。
ここで、本発明の太陽電池セルは、上述した本発明の太陽電池電極用ペーストが全裏面電極型(いわゆるバックコンタクト型)太陽電池の裏面電極の形成にも適用することができるため、全裏面電極型の太陽電池にも適用することができる。
以下に、本発明の太陽電池セルの構成について図1を用いて説明する。
図1に示すように、本発明の太陽電池セル1は、受光面側の表面電極4と、p層5およびn層2が接合したpn接合シリコン基板7と、裏面電極6とを具備するものである。
また、図1に示すように、本発明の太陽電池セル1は、反射率低減のため、例えば、ウェハー表面にエッチングを施して、ピラミッド状のテクスチャを形成し、反射防止膜3を具備するのが好ましい。
<表面電極/裏面電極>
本発明の太陽電池セルが具備する表面電極および裏面電極は、いずれか一方または両方が本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成されていれば、電極の配置(ピッチ)、形状、高さ、幅等は特に限定されない。なお、電極の高さは、通常、数〜数十μmに設計されるが、本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成した電極のアスペクト比は、0.4以上となる。
ここで、表面電極および裏面電極は、図1に示すように、通常、複数個有するものであるが、本発明においては、例えば、複数の表面電極の一部のみが本発明の太陽電池電極用ペーストで形成されたものであってもよく、複数の表面電極の一部と複数の裏面電極の一部が本発明の太陽電池電極用ペーストで形成されたものであってもよい。
<反射防止膜>
本発明の太陽電池セルが具備していてもよい反射防止膜は、受光面の表面電極が形成されていない部分に形成される膜(膜厚:0.05〜0.1μm程度)であって、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化チタン膜、これらの積層膜等から構成されるものである。
<シリコン基板>
本発明の太陽電池セルが具備するシリコン基板は特に限定されず、太陽電池を形成するための公知のシリコン基板(板厚:100〜450μm程度)を用いることができ、また、単結晶または多結晶のいずれのシリコン基板であってもよい。
また、上記シリコン基板はpn接合を有するが、これは、第1導電型の半導体基板の表面側に第2導電型の受光面不純物拡散領域が形成されていることを意味する。なお、第1導電型がn型の場合には、第2導電型はp型であり、第1導電型がp型の場合には、第2導電型はn型である。
ここで、p型を与える不純物としては、ホウ素、アルミニウム等が挙げられ、n型を与える不純物としては、リン、砒素などが挙げられる。
本発明の太陽電池セルは、表面電極および/または裏面電極が本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成されているため、電極のアスペクト比が0.4以上となり、受光により発生した起電力を電流として効率良く取り出すことができる。
本発明の太陽電池セルの製造方法は特に限定されないが、本発明の太陽電池電極用ペーストをシリコン基板上に塗布して配線を形成する配線形成工程と、得られた配線を熱処理して電極(表面電極および/または裏面電極)を形成する電極形成工程とを有する方法が挙げられる。
なお、本発明の太陽電池セルが反射防止層を具備する場合、反射防止膜は、プラズマCVD法等の公知の方法により形成することができる。
以下に、配線形成工程、熱処理工程について詳述する。
<配線形成工程>
上記配線形成工程は、本発明の太陽電池電極用ペーストをシリコン基材上に塗布して配線を形成する工程である。
ここで、塗布方法としては、具体的には、例えば、インクジェット、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、凸版印刷等が挙げられる。
<熱処理工程>
上記熱処理工程は、上記配線形成工程で得られた塗膜を熱処理して導電性の配線(電極)を得る工程である。
配線を熱処理することにより、脂肪酸銀塩(B)から分解される銀が融解する際に銀粉(A)が連結され、電極(銀膜)が形成される。
本発明においては、上記熱処理は特に限定されないが、500〜850℃の温度で、数秒〜数十分間、加熱(焼成)する処理であるのが好ましい。温度および時間がこの範囲であると、シリコン基板上に反射防止膜を形成した場合であっても、ファイヤースルー法により容易に電極を形成することができる。
なお、本発明においては、上記配線形成工程で得られた配線は、紫外線または赤外線の照射でも電極を形成することができるため、上記熱処理工程は、紫外線または赤外線の照射によるものであってもよい。
以下、実施例を用いて、本発明の太陽電池電極用ペーストについて詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1〜6、比較例1〜6)
ボールミルに、下記第1表に示す銀粉等を下記第1表中に示す組成比となるように添加し、これらを混合することにより太陽電池電極用ペーストを調製した。
調製した太陽電池電極用ペーストをシリコン基板(単結晶シリコンウェハー、LS−25TVA、156mm×156mm×200μm、信越化学工業社製)上に、スクリーン印刷で塗布して配線を形成した。
その後、オーブンにて700℃で10分間乾燥し、導電性の配線(電極)を形成させた太陽電池セルのサンプルを作製した。
<断線>
スクリーン印刷で形成した乾燥(焼成)前の配線を光学顕微鏡で観察し、断線の有無を確認した。その結果を下記第1表に示す。
<アスペクト比(焼成前)>
スクリーン印刷で形成した乾燥(焼成)前の配線を共焦点顕微鏡で観察し、高さと幅とを測定し、アスペクト比(高さ/幅)を求めた。
アスペクト比0.6以上を、アスペクト比が十分に高い(十分満足できる)として「◎」と評価し、0.4以上0.6未満を、アスペクト比が高い(満足できる)として「○」と評価し、0.4未満を、アスペクト比が低い(満足できない)として「×」と評価した。
これらの結果を下記第1表に示す。
<体積抵抗率(比抵抗)>
作製した各太陽電池セルのサンプルについて、電極の体積抵抗率を抵抗率計(ロレスターGP、三菱化学社製)を用いた4端子4探針法により測定した。その結果を下記第1表に示す。
<密着性>
作製した各太陽電池セルのサンプルの表面上にセロハン粘着テープ(幅18mm)を完全に付着させた後、直ちにテープの一端を直角に保ち、瞬間的に引き離し、電極(印刷パターン)が剥がれるか否かを調べた。
電極に剥がれが確認できたものを密着性に劣るものとして「×」と評価し、電極に剥がれが確認できなかったものを密着性に優れるものとして「○」と評価した。その結果を下記第1表に示す。
<アスペクト比(焼成後)>
作製した各太陽電池セルのサンプルについて、電極をレーザー顕微鏡で観察し、高さと幅とを測定し、アスペクト比(高さ/幅)を求めた。
アスペクト比0.6以上を、アスペクト比が十分に高い(十分満足できる)として「◎」と評価し、0.4以上0.6未満を、アスペクト比が高い(満足できる)として「○」と評価し、0.4未満を、アスペクト比が低い(満足できない)として「×」と評価した。
これらの結果を下記第1表に示す。
<光電変換効率>
作製した各太陽電池セルのうち、実施例2および比較例6について、光源としてソーラーシミュレーターを用い、AM1.5の擬似太陽光を100mW/cm2の光強度で光電極側から照射し、電流電圧測定装置(ケースレーインスツルメンツ社製デジタルソースメーター2400)を用いて変換効率を求めた。その結果を下記第1表に示す。
第1表中の各成分は、以下のものを使用した。
・銀粉1:AgC−103(形状:球状、平均粒子径:1.5μm、福田金属箔社製)
・銀粉2:Ag−4−8F(形状:球状、平均粒子径:2.2μm、DOWAエレクトロニクス社製)
・銀粉3:AgC−2011(形状:フレーク状、平均粒子径:2〜10μm、福田金属箔社製)
・2−メチルプロパン酸銀塩:まず、酸化銀(東洋化学工業社製)50g、2−メチルプロパン酸(関東化学社製)38gおよびメチルエチルケトン(MEK)300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、2−メチルプロパン酸銀塩を調製した。
・2−メチルブタン酸銀塩:まず、酸化銀(東洋化学工業社製)50g、2−メチルブタン酸(関東化学社製)44gおよびMEK300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、2−メチルブタン酸銀塩を調製した。
・2−エチル酪酸銀塩:まず、酸化銀(東洋化学工業社製)50g、2−エチル酪酸(関東化学社製)50.2gおよびMEK300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、2−エチル酪酸銀塩を調製した。
・ネオデカン酸銀塩:まず、酸化銀(東洋化学工業社製)50g、ネオデカン酸(東洋合成社製)74.3gおよびMEK300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、ネオデカン酸銀塩を調製した。
・ステアリン酸銀塩:まず、酸化銀(東洋化学工業社製)50g、ステアリン酸(関東化学社製)123gおよびMEK300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、ステアリン酸銀塩を調製した。
・酸化銀:酸化銀(I)(東洋化学工業社製)
・α−テルピネール:溶剤
・ガラスフリット:硼珪酸鉛ガラス粉末
・銀ペースト:樹脂系銀ペースト(DWP−025、東洋紡績社製)
第1表に示す結果から、従来公知の樹脂系の銀ペーストで調製した比較例1は、断線がなかったが、電極の体積抵抗率が若干高く、シリコン基板との密着性に劣り、また、焼成前後のいずれにおいてもアスペクト比が低いことが分かった。
また、銀粉の代わりに酸化銀を含有するペーストで調製した比較例2は、断線があり、電極の体積抵抗率も高くなり、また、シリコン基板との密着性にも劣り、更に、焼成前後のいずれにおいてもアスペクト比が低いことが分かった。
また、銀粉(A)に該当しないフレーク状の銀粉を用いて調製した比較例3は、断線があり、電極の体積抵抗率も高くなり、また、シリコン基板との密着性に劣り、更に、焼成前後のいずれにおいてアスペクト比が低いことが分かった。
また、脂肪酸銀塩(B)に該当しない脂肪酸銀塩を用いて調製した比較例4および6は、断線がなく、電極の体積抵抗率が十分に低く、また、シリコン基板との密着性にも優れていたが、焼成後のアスペクト比が低いことが分かった。
また、脂肪酸銀塩(B)に該当しない脂肪酸銀塩を用いて調製した比較例5は、電極の体積抵抗率が十分に低く、また、シリコン基板との密着性にも優れていたが、断線があり、焼成後のアスペクト比が低いことが分かった。
これに対し、銀粉(A)および脂肪酸銀塩(B)を用いた実施例1〜6は、断線がなく、電極の体積抵抗率が十分に低く、また、シリコン基板との密着性に優れ、更に、焼成前後のいずれにおいてもアスペクト比も高いことが分かった。
また、実施例2および比較例6の光電変換効率の結果から、3級脂肪酸銀塩よりも2級脂肪酸銀塩の方が、太陽電池電極用途に適していることが分かった。なお、実施例2の光電変換効率(14.01)と比較例6の光電変換効率(13.20)との相違は、電極材料のみの相違として現れる差としては顕著なものである。
1 太陽電池セル
2 n層
3 反射防止膜
4 表面電極
5 p層
6 裏面電極
7 シリコン基板

Claims (4)

  1. 銀粉(A)と、下記式(I)で表される脂肪酸銀塩(B)と、溶媒(C)とを含有し、
    前記銀粉(A)が、平均粒子径が0.5〜5μmの球状の銀粉末である太陽電池電極用ペースト。
    (式(I)中、R1およびR2は、いずれもメチル基を表し、R3は、水素原子を表す。)
  2. 前記脂肪酸銀塩(B)の含有量が、前記銀粉(A)100質量部に対して1〜100質量部である請求項1に記載の太陽電池電極用ペースト。
  3. 更に、ガラスフリットを含有する請求項1または2に記載の太陽電池電極用ペースト。
  4. 受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、
    前記表面電極および/または前記裏面電極が、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される太陽電池セル。
JP2011505288A 2009-12-09 2010-12-08 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル Expired - Fee Related JP4743350B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011505288A JP4743350B1 (ja) 2009-12-09 2010-12-08 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009279670 2009-12-09
JP2009279670 2009-12-09
PCT/JP2010/071984 WO2011071066A1 (ja) 2009-12-09 2010-12-08 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
JP2011505288A JP4743350B1 (ja) 2009-12-09 2010-12-08 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4743350B1 true JP4743350B1 (ja) 2011-08-10
JPWO2011071066A1 JPWO2011071066A1 (ja) 2013-04-22

Family

ID=44145610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011505288A Expired - Fee Related JP4743350B1 (ja) 2009-12-09 2010-12-08 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP4743350B1 (ja)
KR (1) KR101179113B1 (ja)
CN (1) CN102349162B (ja)
DE (1) DE112010004746T5 (ja)
WO (1) WO2011071066A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5525335B2 (ja) * 2010-05-31 2014-06-18 株式会社日立製作所 焼結銀ペースト材料及び半導体チップ接合方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019106A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Kyocera Chemical Corp 電極形成用導電性ペースト及び太陽電池セル
JP2007280881A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Yokohama Rubber Co Ltd:The 導電性組成物、導電性被膜の形成方法および導電性被膜
JP2007317535A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The 導電性組成物、導電性被膜の形成方法および導電性被膜
JP2008198595A (ja) * 2007-01-16 2008-08-28 Mitsubishi Chemicals Corp 金属微粒子インクペースト及び有機酸処理金属微粒子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4126215B2 (ja) 2002-10-23 2008-07-30 シャープ株式会社 太陽電池セルの製造方法
JP5323307B2 (ja) 2005-12-21 2013-10-23 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 太陽電池電極用ペースト
JP2007235082A (ja) 2006-02-02 2007-09-13 E I Du Pont De Nemours & Co 太陽電池電極用ペースト
DE102007017005B4 (de) * 2006-04-11 2009-12-31 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Elektrisch leitende Zusammensetzung, Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Films
JP4339919B2 (ja) 2007-10-02 2009-10-07 横浜ゴム株式会社 導電性組成物、導電性被膜の形成方法および導電性被膜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019106A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Kyocera Chemical Corp 電極形成用導電性ペースト及び太陽電池セル
JP2007280881A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Yokohama Rubber Co Ltd:The 導電性組成物、導電性被膜の形成方法および導電性被膜
JP2007317535A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The 導電性組成物、導電性被膜の形成方法および導電性被膜
JP2008198595A (ja) * 2007-01-16 2008-08-28 Mitsubishi Chemicals Corp 金属微粒子インクペースト及び有機酸処理金属微粒子

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011071066A1 (ja) 2011-06-16
DE112010004746T5 (de) 2013-03-07
KR101179113B1 (ko) 2012-09-10
JPWO2011071066A1 (ja) 2013-04-22
CN102349162B (zh) 2013-03-27
KR20120056308A (ko) 2012-06-01
CN102349162A (zh) 2012-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6050357B2 (ja) Li2RuO3およびイオン交換されたLi2RuO3を含有する導電性組成物ならびに半導体デバイスの製造におけるそれらの使用
JP5853541B2 (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
JP2011512426A (ja) 有機金属修飾剤を有する導電性インク
JP2013074165A (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物、太陽電池セル、および太陽電池モジュール
KR20120115128A (ko) 전극 형성용 은 페이스트 조성물 및 이의 제조 방법
TW201446698A (zh) 太陽電池電極用組成物及使用其製作的電極
TW201737502A (zh) 導電性膏及太陽能電池
JP5338846B2 (ja) 太陽電池集電電極形成方法、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP2012023095A (ja) 導電性組成物および太陽電池セル
JP5327069B2 (ja) 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
JP5630111B2 (ja) 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
WO2012153553A1 (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
JP2011035062A (ja) 導電性電極付き太陽電池セル基材
JP2012038846A (ja) 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
JP2012023088A (ja) 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
JP4743350B1 (ja) 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
JP5844091B2 (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP2013073890A (ja) 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
TWI447181B (zh) Paste and solar cell for solar cell electrodes
JP2012248790A (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
US10515737B2 (en) Conductive paste composition, method for preparing the composition and electrode formed by the composition
CN112204676B (zh) 导电性糊剂及太阳能电池
JP5625562B2 (ja) 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル
JP2012238754A (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
JP2012243865A (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20110328

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110412

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110425

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees