DE112012002354T5 - Solar cell and paste composition for forming an aluminum electrode of a solar cell - Google Patents

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Abstract

Es werden eine Solarzelle mit einer Aluminiumelektrode, die eine verbesserte Bindungsfestigkeit aufweist, sowie eine Pastenzusammensetzung zur Bildung der Aluminiumelektrode bereitgestellt. Diese Pastenzusammensetzung enthält eine Glasfritte, die (1) einen Glaserweichungspunkt von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C aufweist, (2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C aufweist und (3) als essentielle Bestandteile SiO2, B2O3, ZnO und/oder PbO, Al2O3 und mindestens ein Alkalimetalloxid umfasst.There are provided a solar cell having an aluminum electrode which has improved bonding strength and a paste composition for forming the aluminum electrode. This paste composition contains a glass frit which (1) has a glass softening point of at least 400 ° C and not more than 600 ° C, (2) a coefficient of thermal expansion of at least 60 × 10-7 / ° C and not more than 80 × 10-7 / ° C and (3) comprises as essential components SiO2, B2O3, ZnO and / or PbO, Al2O3 and at least one alkali metal oxide.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung betrifft ferner eine Pastenzusammensetzung zur Bildung einer Aluminiumelektrode, die in einem solchen Herstellungsverfahren verwendet wird.The present invention relates to a solar cell and a method for the production thereof. The invention further relates to a paste composition for forming an aluminum electrode used in such a manufacturing method.

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-125062 , die am 3. Juni 2011 eingereicht worden ist, deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme einbezogen ist.This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2011-125062 filed on 3 June 2011, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

Die in der 7 gezeigte einseitige Solarzelle 1000 war bisher als ein typisches Beispiel für eine Solarzelle bekannt, die in erster Linie aus Silizium (Halbleitersubstrat), wie z. B. kristallinem Silizium oder amorphem Silizium, zusammengesetzt ist (nachstehend manchmal als „Silizium-Solarzelle” bezeichnet) (vgl. z. B. die Patentdokumente 1 bis 4).The in the 7 shown unilateral solar cell 1000 has hitherto been known as a typical example of a solar cell composed primarily of silicon (semiconductor substrate) such as silicon. Crystalline silicon or amorphous silicon (hereinafter sometimes referred to as "silicon solar cell") (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

Diese Solarzelle 1000 weist ein Silizium-Halbleitersubstrat (Si-Wafer) 111 auf, in dem eine n-Si-Schicht 116 durch eine pn-Übergangsbildung auf der Licht-empfangenden Oberflächenseite einer p-Si-Schicht (p-Typ kristallines Silizium) 118 ausgebildet worden ist. Auf einer Vorderfläche der n-Si-Schicht 116 sind ein Antireflexionsfilm 114, der aus Titanoxid oder Siliziumnitrid zusammengesetzt ist, das durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder dergleichen gebildet worden ist, und Vorderflächenelektroden (Elektroden der Lichtempfangenden Oberfläche) 112, die aus Silber zusammengesetzt sind und durch Siebdrucken und Brennen einer Pastenzusammensetzung gebildet werden, die typischerweise in erster Linie aus einer Silber(Ag)-Paste (nachstehend auch als „Silberpaste” bezeichnet) zusammengesetzt ist, bereitgestellt.This solar cell 1000 has a silicon semiconductor substrate (Si wafer) 111 in which an n-Si layer 116 by a pn-junction formation on the light-receiving surface side of a p-Si layer (p-type crystalline silicon) 118 has been trained. On a front surface of the n-Si layer 116 are an antireflection film 114 composed of titanium oxide or silicon nitride formed by chemical vapor deposition (CVD) or the like and front surface electrodes (light receiving surface electrodes) 112 , which are composed of silver and formed by screen printing and firing a paste composition, which is typically composed primarily of a silver (Ag) paste (hereinafter also referred to as "silver paste").

Auf der Rückfläche der p-Si-Schicht 118 (hier und nachstehend bezieht sich „Rückfläche” auf die Oberfläche auf der Seite gegenüber der Licht-empfangenden Oberfläche) sind Elektroden 122 für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite, die aus Silber hergestellt sind und durch Siebdruck und Brennen einer Silberpaste in der gleichen Weise wie für die Vorderflächenelektroden 112 gebildet werden, und eine Aluminiumelektrode 120, die einen Rückflächenfeldeffekt (BSF-Effekt) aufweist, bereitgestellt.On the back surface of the p-Si layer 118 (Here and below, "back surface" refers to the surface on the side opposite to the light-receiving surface) are electrodes 122 for an external connection on the back surface side made of silver and by screen printing and firing a silver paste in the same manner as for the front surface electrodes 112 are formed, and an aluminum electrode 120 having a back surface field effect (BSF effect) provided.

Die Aluminiumelektrode 120 wird im Wesentlichen auf der gesamten Rückfläche durch Aufdrucken und Brennen einer Pastenzusammensetzung gebildet, die im Wesentlichen aus einem Aluminium(Al)-Pulver zusammengesetzt ist (wobei die Zusammensetzung nachstehend auch als eine „Aluminiumpaste” bezeichnet wird). Zum Zeitpunkt eines solchen Brennens wird ein Al-Si-Legierungsfilm (nicht gezeigt) gebildet und das Aluminium diffundiert in die p-Si-Schicht 118, wobei eine p+-Schicht 124 gebildet wird. Aufgrund der Bildung dieser p+-Schicht 124 oder BSF-Schicht werden photoerzeugte Träger an einer Rekombination in der Nähe der Rückflächenelektroden gehindert, wodurch z. B. eine Zunahme des Kurzschlussstroms und der Leerlaufspannung (Voc) erreicht wird.The aluminum electrode 120 is formed substantially over the entire back surface by printing and firing a paste composition composed essentially of an aluminum (Al) powder (which composition is also referred to hereinafter as an "aluminum paste"). At the time of such firing, an Al-Si alloy film (not shown) is formed and the aluminum diffuses into the p-Si layer 118 , where a p + layer 124 is formed. Due to the formation of this p + layer 124 or BSF layer, photogenerated carriers are prevented from recombining near the back surface electrodes, causing e.g. B. an increase of the short-circuit current and the open circuit voltage (Voc) is achieved.

Liste der DokumenteList of documents

PatentdokumentePatent documents

  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2010-10495 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-10495
  • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2011-23598 Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-23598
  • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2010-192480 Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-192480
  • Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2007-59380 Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-59380

Wie es in der 7 gezeigt ist, sind in einer herkömmlichen Silizium-Solarzelle 1000 Silbervorderflächenelektroden (Elektroden der Licht-empfangenden Oberfläche) 112 zum Extrahieren eines Stroms auf der Licht-empfangenden Oberflächenseite ausgebildet, und eine BSF-Schicht 124 zum Verhindern der Rekombination von Elektronen ist auf der Rückflächenseite ausgebildet. Die Silbervorderflächenelektroden 112 und die Aluminiumelektrode 120 zum Bilden der BSF-Schicht 124 werden typischerweise durch Siebdrucken und dann gleichzeitiges Brennen beider Oberflächen gebildet.As it is in the 7 Shown are in a conventional silicon solar cell 1000 Silver front surface electrodes (electrodes of the light-receiving surface) 112 for extracting a current formed on the light-receiving surface side, and a BSF layer 124 for preventing the recombination of electrons is formed on the back surface side. The silver front surface electrodes 112 and the aluminum electrode 120 for forming the BSF layer 124 are typically formed by screen printing and then simultaneous firing of both surfaces.

Ferner sind auch Anschlussdrähte (ein Anschlusskamm, der nicht gezeigt ist) zum Extrahieren von Strom auf den Solarzellenwafer 1000 gelötet, bei dem Elektroden (112, 120, 122) auf diese Weise auf beiden Oberflächen ausgebildet worden sind. Unter Verwendung dieser Anschlussdrähte wird eine Mehrzahl von Solarzellenwafern 1000 in Reihe verbunden und dadurch modularisiert, wodurch in diesem modularisierten Zustand eine spezifische elektrische Leistung abgegeben werden kann.Further, lead wires (a terminal comb, not shown) for extracting current to the solar cell wafer are also 1000 soldered, in which electrodes ( 112 . 120 . 122 ) have been formed in this way on both surfaces. Using these leads, a plurality of solar cell wafers 1000 connected in series and thereby modularized, whereby in this modularized state, a specific electrical power can be delivered.

Dabei werden bei dem Aufbau, der in der 7 gezeigt ist, an den Lötstellen Silberelektroden 122 ausgebildet, da ein Lötmittel nicht auf der Aluminiumelektrode 120, die auf der Rückfläche verwendet wird, eingesetzt werden kann. Die Bildung solcher Silberelektroden 122 stört die Einheitlichkeit der BSF-Schicht 124. Ferner ist auch die Tatsache, dass Silber, wobei es sich um ein Edelmetall handelt, das teurer ist als Aluminium, als der leitende Bestandteil bei der Bildung der Silberelektroden 122 verwendet wird, ein Hauptfaktor, der zu hohen Kosten führt.Here are the structure in the 7 is shown at the solder joints silver electrodes 122 formed because a solder is not on the aluminum electrode 120 , which is used on the back surface, can be used. The formation of such silver electrodes 122 disturbs the uniformity of the BSF layer 124 , Further, the fact that silver, which is a precious metal that is more expensive than aluminum, is also the conductive component in forming the silver electrodes 122 is used, a major factor that leads to high costs.

Die Erfinder haben in dem Bemühen, die gesamte Rückfläche mit einer Aluminiumelektrode zu bedecken, eine Technik zum Thermokompressionsbonden von Anschlussdrähten mittels eines elektrisch leitenden Haftfilms (d. h., eines Films, der ein Haftmittel und elektrisch leitende Teilchen enthält) anstelle eines Lötmittels untersucht. Insbesondere wird das Verbinden ohne die Verwendung eines Lötmittels durch Thermokompressionsbonden von Anschlussdrähten über einen elektrisch leitenden Haftfilm an den Positionen von Elektroden 122 für ein externes Verbinden, die aus Aluminium hergestellt sind, durchgeführt.The inventors, in an effort to cover the entire back surface with an aluminum electrode, have investigated a technique for thermocompression bonding lead wires by means of an electroconductive adhesive film (ie, a film containing an adhesive and electroconductive particles) in place of a solder. In particular, bonding without the use of a solder is accomplished by thermocompression bonding of lead wires via an electroconductive adhesive film at the positions of electrodes 122 for external bonding made of aluminum.

Bei Techniken, bei denen dieser leitende Haftfilm verwendet wird, wurde jedoch gefunden, dass bei Elektroden 122, die aus Aluminium hergestellt sind, keine ausreichende Bindungsfestigkeit erhalten werden kann. D. h., gemäß den Untersuchungen durch die Erfinder tritt dann, wenn die Abschnitte von Anschlussdrähten (leitende Banddrähte), die unter Verwendung eines leitenden Haftfilms gebonded worden sind, abgerissen werden, ein Ablösen innerhalb des Aluminiumfilms an den Elektroden 122, die aus Aluminium hergestellt sind, auf, wobei davon ausgegangen wird, dass dies der Grund dafür ist, dass eine ausreichende Bindungsfestigkeit nicht erhalten werden kann. Tatsächlich weist der Aluminiumfilm selbst an den Elektroden 122, die aus Aluminium hergestellt sind, eine mangelnde Festigkeit auf, wobei gefunden wurde, dass die Ursache dafür die Schwäche der Bindungsfestigkeit zwischen den Aluminiumteilchen, die den Aluminiumfilm bilden, nach dem Brennen ist.However, techniques using this conductive adhesive film have found that with electrodes 122 , which are made of aluminum, no sufficient bond strength can be obtained. That is, according to research by the inventors, when the portions of lead wires (conductive tape wires) bonded using a conductive adhesive film are torn off, peeling occurs within the aluminum film on the electrodes 122 made of aluminum, which is considered to be the reason why a sufficient bonding strength can not be obtained. In fact, the aluminum film itself faces the electrodes 122 made of aluminum have a lack of strength, and it has been found that the cause thereof is the weakness of the bonding strength between the aluminum particles constituting the aluminum film after firing.

Wenn es möglich wäre, Anschlussdrähte auf die Aluminiumelektroden eines Solarzellenwafers zu bonden, würde dies den Vorteil haben, dass eine BSF-Schicht 124, die auf der gesamten Oberfläche ausgebildet werden soll, ermöglicht werden würde. Darüber hinaus wäre es nicht länger erforderlich, Silber zu verwenden, was es ermöglichen würde, eine starke Kostensenkung entsprechend des Materialpreisunterschieds von Silber und Aluminium zu erreichen.If it were possible to bond leads to the aluminum electrodes of a solar cell wafer, this would have the advantage of having a BSF layer 124 that would be formed on the entire surface would be enabled. In addition, it would no longer be necessary to use silver, which would allow a significant reduction in costs corresponding to the difference in material price of silver and aluminum.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorstehende gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Pastenzusammensetzung für das Bilden einer Aluminiumelektrode (insbesondere einer Elektrode für das externe Verbinden auf der Rückflächenseite) mit einer verbesserten Bindungsfestigkeit. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Solarzelle mit einer Aluminiumelektrode (insbesondere einer Elektrode für das externe Verbinden auf der Rückflächenseite), die unter Verwendung einer solchen Pastenzusammensetzung gebildet worden ist, sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Solarzelle.This invention has been made in view of the above. An object of the invention is to provide a paste composition for forming an aluminum electrode (in particular, an external connection electrode on the back surface side) having an improved bonding strength. Another object is to provide a solar cell having an aluminum electrode (in particular, an electrode for external connection on the back surface side) formed by using such a paste composition, and a process for producing such a solar cell.

Die Pastenzusammensetzung (d. h., eine Zusammensetzung, die in der Form einer Paste hergestellt ist), die durch diese Erfindung bereitgestellt wird, ist eine Pastenzusammensetzung zur Bildung einer Aluminiumelektrode für eine Solarzelle.The paste composition (i.e., a composition prepared in the form of a paste) provided by this invention is a paste composition for forming an aluminum electrode for a solar cell.

Die Pastenzusammensetzung zur Bildung einer Aluminiumelektrode für eine Solarzelle, die hier offenbart ist, umfasst ein Aluminiumpulver, eine Glasfritte und einen organischen Träger. Die Glasfritte ist dadurch gekennzeichnet, dass sie:

  • (1) einen Glaserweichungspunkt von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C aufweist,
  • (2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C aufweist und
  • (3) als essentielle Bestandteile SiO2, B2O3, ZnO und/oder PbO, Al2O3 und mindestens ein Alkalimetalloxid umfasst.
The paste composition for forming an aluminum electrode for a solar cell disclosed herein comprises an aluminum powder, a glass frit, and an organic carrier. The glass frit is characterized in that it:
  • (1) has a glass softening point of at least 400 ° C and not more than 600 ° C,
  • (2) has a thermal expansion coefficient of at least 60 × 10 -7 / ° C and not more than 80 × 10 -7 / ° C, and
  • (3) as essential constituents SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO and / or PbO, Al 2 O 3 and at least one alkali metal oxide.

Dadurch, dass in die vorstehend genannte Pastenzusammensetzung (Aluminiumpaste) eine Glasfritte (Glaspulver) einbezogen wird, die den vorstehend genannten Bedingungen (1) bis (3) genügt, kann die Bindungsfestigkeit von Aluminiumelektroden, die durch Aufbringen dieser Pastenzusammensetzung auf ein Silizium-Halbleitersubstrat gebildet worden sind, erhöht werden. Folglich kann die Bindung bzw. Verbindung zwischen Aluminiumelektroden (z. B. Elektroden für ein externes Verbinden auf der Rückflächenseite), die aus der Pastenzusammensetzung ausgebildet sind, und anderen Verbindungselementen (z. B. einem elektrisch leitenden Haftfilm, der ein Haftmittel und elektrisch leitende Teilchen umfasst) stabil aufrechterhalten werden. Als Ergebnis kann der leitende Bestandteil an Stellen, bei denen bisher Silberelektroden verwendet wurden, wie z. B. Elektroden für eine externe Verbindung, durch Aluminium ersetzt werden, das billiger ist als Edelmetalle, wie z. B. Silber, wodurch Kostensenkungen entsprechend der Differenz der Materialpreise zwischen Silber und Aluminium ermöglicht werden. Darüber hinaus kann dann, wenn es möglich ist, die Silberelektroden für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite durch Aluminiumelektroden zu ersetzen, eine BSF-Schicht einheitlich auf der gesamten Rückflächenseite eines Silizium-Halbleitersubstrats ausgebildet werden.By including in the above-mentioned paste composition (aluminum paste) a glass frit (glass powder) which satisfies the conditions mentioned above ( 1 ) to (3), the bonding strength of aluminum electrodes formed by applying this paste composition to a silicon semiconductor substrate can be increased. Consequently, the bond or compound between aluminum electrodes (eg, electrodes for external bonding on the back surface side) formed of the paste composition and other connecting members (e.g., an electroconductive adhesive film comprising an adhesive and electroconductive particles) are stably maintained. As a result, the conductive component can be used in places where silver electrodes have hitherto been used, such. As electrodes for an external connection to be replaced by aluminum, which is cheaper than precious metals, such as. Silver, which allows for cost reductions commensurate with the difference in material prices between silver and aluminum. Moreover, when it is possible to replace the silver electrodes for external connection on the back surface side with aluminum electrodes, a BSF layer can be uniformly formed on the entire back surface side of a silicon semiconductor substrate.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Pastenzusammensetzung (Aluminiumpaste), die hier offenbart ist, ist die Pastenzusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile der Glasfritte die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% dieser kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 35 mol-%, B2O3 5 bis 30 mol-%, ZnO und/oder PbO 25 bis 45 mol-%, Al2O3 2 bis 10 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 5 bis 15 mol-%, mindestens eines von CaO, SrO und BaO 0 bis 10 mol-% und Bi2O3 0 bis 5 mol-%, wobei die Summe dieser Bestandteile mindestens 95 mol-% (z. B. 100 mol-%) der gesamten Glasfritte ausmacht.In a preferred embodiment of the paste composition (aluminum paste) disclosed herein, the paste composition is characterized in that the constituents of the glass frit have the following respective molar contents per 100 mol% of these combined constituents: SiO 2 20 to 35 mol%, B 2 O 3 5 to 30 mol%, ZnO and / or PbO From 25 to 45 mol%, Al 2 O 3 2 to 10 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 5 to 15 mol%, at least one of CaO, SrO and BaO 0 to 10 mol% and Bi 2 O 3 0 to 5 mol%, the sum of these constituents being at least 95 mol% (eg 100 mol%) of the total glass frit.

Durch die Verwendung einer so aufgebauten Glasfritte kann die Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) von Aluminiumelektroden (z. B. Elektroden für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite), die aus der Pastenzusammensetzung ausgebildet sind, weiter erhöht werden.By using a thus-constructed glass frit, the bonding strength (peel strength) of aluminum electrodes (eg, electrodes for external compound on the back surface side) formed from the paste composition can be further increased.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Pastenzusammensetzung (Aluminiumpaste), die hier offenbart ist, ist die Pastenzusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile der Glasfritte die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% dieser kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 30 mol-%, B2O3 20 bis 30 mol-%, ZnO 25 bis 35 mol-%, Al2O3 3 bis 7 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 10 bis 15 mol-% und mindestens eines von CaO, SrO und BaO 2 bis 10 mol-%, wobei die Summe dieser Bestandteile mindestens 95 mol-% (z. B. 100 mol-%) der gesamten Glasfritte ausmacht.In another preferred embodiment of the paste composition (aluminum paste) disclosed herein, the paste composition is characterized in that the constituents of the glass frit have the following respective molar contents per 100 mol% of these combined constituents: SiO 2 20 to 30 mol%, B 2 O 3 20 to 30 mol%, ZnO From 25 to 35 mol%, Al 2 O 3 3 to 7 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 10 to 15 mol% and at least one of CaO, SrO and BaO 2 to 10 mol%, the sum of these constituents being at least 95 mol% (eg 100 mol%) of the total glass frit.

Durch die Verwendung einer so aufgebauten Glasfritte kann die Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) von Aluminiumelektroden, die aus der Pastenzusammensetzung ausgebildet sind, wie z. B. Elektroden für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite, weiter erhöht werden. Ferner kann diese hohe Bindungsfestigkeit mit einer bleifreien Zusammensetzung erreicht werden.By using a glass frit thus constituted, the bonding strength (peel strength) of aluminum electrodes formed of the paste composition, such as, e.g. As electrodes for an external connection on the back surface side, further increased. Furthermore, this high bond strength can be achieved with a lead-free composition.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Pastenzusammensetzung (Aluminiumpaste), die hier offenbart ist, ist die Pastenzusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfritte einen Glaserweichungspunkt von mindestens 500°C und nicht mehr als 600°C aufweist. Durch die Verwendung einer Glasfritte mit einem Glaserweichungspunkt in diesem Temperaturbereich können Aluminiumelektroden mit einer hohen Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) gebildet werden.In another preferred embodiment of the paste composition (aluminum paste) disclosed herein, the paste composition is characterized in that the glass frit has a glass softening point of at least 500 ° C and not more than 600 ° C. By using a glass frit having a glass softening point in this temperature range, aluminum electrodes having a high bonding strength (peel strength) can be formed.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Pastenzusammensetzung (Aluminiumpaste), die hier offenbart ist, ist die Pastenzusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass pro 100 Gew.-% der gesamten Pastenzusammensetzung das Aluminiumpulver in einer Menge von 60 bis 80 Gew.-% einbezogen ist und die Glasfritte in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% einbezogen ist. Durch Einbeziehen der Feststoffe der Pastenzusammensetzung in diesen Mengen ist es einfach, die Pastenzusammensetzung, welche diese Feststoffe enthält, einheitlich (typischerweise in der Form eines Films) auf ein Silizium-Halbleitersubstrat aufzubringen. Darüber hinaus kann durch Brennen des Substrats, auf dem diese Pastenzusammensetzung aufgebracht worden ist, eine Aluminiumelektrode mit einem guten Aussehen und einer hohen Bindungsfestigkeit gebildet werden.In a further preferred embodiment of the paste composition (aluminum paste) disclosed herein, the paste composition is characterized in that per 100% by weight of the total paste composition, the aluminum powder is included in an amount of 60 to 80 wt .-% and the glass frit is included in an amount of 2 to 10 wt .-%. By incorporating the solids of the paste composition in these amounts, it is easy to apply the paste composition containing these solids uniformly (typically in the form of a film) to a silicon semiconductor substrate. Moreover, by firing the substrate to which this paste composition has been applied, an aluminum electrode having a good appearance and a high bonding strength can be formed.

Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können durch Verwenden von jedweder der Pastenzusammensetzungen (Aluminiumpasten), die hier offenbart sind, Aluminiumelektroden mit einer hohen Bindungsfestigkeit auf einem Silizium-Halbleitersubstrat ausgebildet werden.As described above, by using any of the paste compositions (aluminum pastes) disclosed herein, aluminum electrodes having a high bonding strength can be formed on a silicon semiconductor substrate.

Daher kann erfindungsgemäß eine Solarzelle mit einem Silizium-Halbleitersubstrat, einer Elektrode der Licht-empfangenden Oberfläche, die auf einer Licht-empfangenden Oberflächenseite, die als eine Seite des Substrats dient, ausgebildet ist, und einer Aluminiumelektrode, die auf einer Rückflächenseite, die als die andere Seite des Substrats dient, ausgebildet ist, bereitgestellt werden, wobei die Solarzelle dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Teil der Aluminiumelektrode eine Glaszusammensetzung umfasst, die

  • (1) einen Glaserweichungspunkt von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C aufweist,
  • (2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C aufweist und
  • (3) als essentielle Bestandteile SiO2, B2O3, ZnO und/oder PbO, Al2O3 und mindestens ein Alkalimetalloxid umfasst.
Therefore, according to the present invention, a solar cell having a silicon semiconductor substrate, an electrode of the light-receiving surface formed on a light-receiving surface side serving as one side of the substrate, and an aluminum electrode formed on a back surface side serving as the one is provided, is formed, wherein the solar cell is characterized in that at least a part of the aluminum electrode comprises a glass composition, the
  • (1) has a glass softening point of at least 400 ° C and not more than 600 ° C,
  • (2) has a thermal expansion coefficient of at least 60 × 10 -7 / ° C and not more than 80 × 10 -7 / ° C, and
  • (3) as essential constituents SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO and / or PbO, Al 2 O 3 and at least one alkali metal oxide.

Eine auf diese Weise aufgebaute Solarzelle kann eine hohe Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) bei Aluminiumelektroden erreichen, welche die Glaszusammensetzung (Glasbestandteile) mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften enthält. Dabei kann in der Solarzelle (Silizium-Solarzelle), die hier offenbart ist, der leitende Bestandteil an Stellen, bei denen bisher Silberelektroden verwendet worden sind, wie z. B. Elektroden für eine externe Verbindung, durch Aluminium ersetzt werden, das billiger ist als Edelmetalle, wie z. B. Silber, wodurch Kostensenkungen bei der Elektrodenherstellung (d. h. das Ersetzen von Silberelektroden durch Aluminiumelektroden) erreicht werden können.A solar cell constructed in this way can achieve a high bonding strength (peel strength) to aluminum electrodes containing the glass composition (glass components) having the above-described properties. Incidentally, in the solar cell (silicon solar cell) disclosed herein, the conductive component can be found in places where silver electrodes have hitherto been used, such as silver electrodes. As electrodes for an external connection to be replaced by aluminum, which is cheaper than precious metals, such as. Silver, whereby cost reductions in electrode fabrication (i.e., replacement of silver electrodes by aluminum electrodes) can be achieved.

Darüber hinaus kann diese Erfindung eine Solarzelle bereitstellen, bei der eine BSF-Schicht auf der gesamten Rückflächenseite eines Silizium-Halbleitersubstrats ausgebildet worden ist, bei dem die Silberelektroden für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite durch Aluminiumelektroden ersetzt worden sind.Moreover, this invention can provide a solar cell in which a BSF layer has been formed on the entire back surface side of a silicon semiconductor substrate in which the silver electrodes for external connection on the back surface side have been replaced by aluminum electrodes.

Die Solarzelle gemäß einer hier offenbarten bevorzugten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile der Glaszusammensetzung die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% dieser kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 35 mol-%, B2O3 5 bis 30 mol-%, ZnO und/oder PbO 25 bis 45 mol-%, Al2O3 2 bis 10 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 5 bis 15 mol-%, mindestens eines von CaO, SrO und BaO 0 bis 10 mol-% und Bi2O3 0 bis 5 mol-%, wobei die Summe dieser Bestandteile mindestens 95 mol-% (typischerweise 100 mol-%) der gesamten Glaszusammensetzung ausmacht.The solar cell according to a preferred embodiment disclosed herein is characterized in that the constituents of the glass composition have the following respective molar contents per 100 mol% of these combined constituents: SiO 2 20 to 35 mol%, B 2 O 3 5 to 30 mol%, ZnO and / or PbO From 25 to 45 mol%, Al 2 O 3 2 to 10 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 5 to 15 mol%, at least one of CaO, SrO and BaO 0 to 10 mol% and Bi 2 O 3 0 to 5 mol%, the sum of these constituents being at least 95 mol% (typically 100 mol%) of the total glass composition.

Alternativ kann die Glaszusammensetzung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Bestandteile der Glaszusammensetzung die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% dieser kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 30 mol-%, B2O3 20 bis 30 mol-%, ZnO 25 bis 35 mol-%, Al2O3 3 bis 7 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 10 bis 15 mol-% und mindestens eines von CaO, SrO und BaO 2 bis 10 mol-%, wobei die Summe dieser Bestandteile mindestens 95 mol-% (typischerweise 100 mol-%) der gesamten Glaszusammensetzung ausmacht.Alternatively, the glass composition may be characterized in that the constituents of the glass composition have the following respective molar contents per 100 mol% of these combined constituents: SiO 2 20 to 30 mol%, B 2 O 3 20 to 30 mol%, ZnO From 25 to 35 mol%, Al 2 O 3 3 to 7 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 10 to 15 mol% and at least one of CaO, SrO and BaO 2 to 10 mol%, the sum of these constituents being at least 95 mol% (typically 100 mol%) of the total glass composition.

Vorzugsweise hat die Glaszusammensetzung einen Glaserweichungspunkt von mindestens 500°C und nicht mehr als 600°C.Preferably, the glass composition has a glass softening point of at least 500 ° C and not more than 600 ° C.

Ein Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass Aluminiumelektroden, die eine Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) aufweisen, die mit derjenigen von herkömmlichen Silberelektroden identisch ist oder größer als diese ist, als Elektroden für eine externe Verbindung auf einem Silizium-Halbleitersubstrat ausgebildet werden können.An advantage of this invention is that aluminum electrodes having a bonding strength (peel strength) identical to or larger than that of conventional silver electrodes can be formed as electrodes for external connection on a silicon semiconductor substrate.

Daher ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der hier offenbarten Solarzelle dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite des Silizium-Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei diese Elektrode für eine externe Verbindung aus der vorstehend beschriebenen Aluminiumelektrode, welche die Glaszusammensetzung enthält, ausgebildet ist.Therefore, a particularly preferred embodiment of the solar cell disclosed herein is characterized in that an external connection electrode is formed on the back surface side of the silicon semiconductor substrate, and this external connection electrode is formed of the above-described aluminum electrode containing the glass composition ,

Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein elektrisch leitender Haftfilm auf der Aluminiumelektrode, welche die Glaszusammensetzung enthält und welche die Elektrode für die externe Verbindung bildet, angebracht.Further, in a preferred embodiment, an electroconductive adhesive film is provided on the aluminum electrode containing the glass composition and forming the electrode for external connection.

Zusätzlich stellt die Erfindung als einen anderen Aspekt zum Lösen der vorstehend genannten Aufgaben ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle bereit, die ein Silizium-Halbleitersubstrat, eine Elektrode der Licht-empfangenden Oberfläche, die auf einer Lichtempfangenden Oberflächenseite, die als eine Seite des Substrats dient, ausgebildet ist, und eine Aluminiumelektrode aufweist, die auf einer Rückflächenseite, die als eine andere Seite des Substrats dient, ausgebildet ist.In addition, as another aspect for achieving the above-mentioned objects, the invention provides a method of manufacturing a solar cell including a silicon semiconductor substrate, an electrode of the light-receiving surface provided on a light-receiving surface side serving as a side of the substrate. is formed and has an aluminum electrode formed on a back surface side serving as another side of the substrate.

Das Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, das hier offenbart ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Aluminiumelektrode, die auf der Rückflächenseite ausgebildet ist, unter Verwendung einer der Pastenzusammensetzungen ausgebildet wird, die durch diese Erfindung bereitgestellt werden.The method of manufacturing a solar cell disclosed herein is characterized in that at least a part of the aluminum electrode formed on the back surface side is formed by using one of the paste compositions provided by this invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus einer Solarzelle 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, 1 Fig. 13 is a sectional view schematically showing an example of the structure of a solar cell 100 according to an embodiment of the invention,

2A und 2B sind jeweils eine Draufsicht und eine Schnittansicht, die schematisch die Struktur auf einer Rückflächenseite eines Substrats 11 in der Solarzelle 100 zeigen, 2A and 2 B respectively, are a plan view and a sectional view schematically showing the structure on a back surface side of a substrate 11 in the solar cell 100 demonstrate,

3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Aufbau zeigt, bei dem elektrisch leitende Haftfilme 30 auf Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung auf einer Rückflächenseite der Solarzelle 100 angeordnet worden sind, 3 FIG. 15 is a perspective view schematically showing a structure in which electroconductive adhesive films. FIG 30 on aluminum electrodes 22 for an external connection on a back surface side of the solar cell 100 have been arranged

4A und 4B sind jeweils Schnittansichten eines Aufbaus, bei dem ein Anschlussdraht (Kontaktdraht) 35 mittels eines elektrisch leitenden Haftfilms 30 auf einer Aluminiumelektrode 22 für eine externe Verbindung angeordnet worden ist, 4A and 4B are each sectional views of a structure in which a lead wire (contact wire) 35 by means of an electrically conductive adhesive film 30 on an aluminum electrode 22 has been arranged for an external connection,

5 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau einer Festigkeitsmessvorrichtung 300 zeigt, mit der Bindungsfestigkeitstests durchgeführt werden, 5 is a sectional view schematically illustrating the structure of a strength measuring device 300 shows are performed with the bond strength tests,

6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Bindungsfestigkeit und dem Erweichungspunkt einer Glasfritte zeigt und 6 is a graph showing the relationship between the bond strength and the softening point of a glass frit and

7 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus einer herkömmlichen Solarzelle 1000 zeigt. 7 Fig. 10 is a sectional view schematically showing an example of the structure of a conventional solar cell 1000 shows.

Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Merkmale, die in der Beschreibung nicht speziell erwähnt werden (z. B. die Formen, Zusammensetzungen, Mischanteile, usw., des Aluminiumpulvers und der Glasfritte), die jedoch zur Ausführung der Erfindung erforderlich sind (z. B. das Verfahren zur Herstellung der Paste und das allgemeine Herstellungsverfahren für Solarzellen, wobei keines davon ein essentielles Merkmal der Erfindung ist), werden als Angelegenheit der Gestaltung durch einen Fachmann auf der Basis des Standes der Technik in dem Gebiet angesehen. Diese Erfindung kann auf der Basis von Details ausgeführt werden, die in der Beschreibung beschrieben sind, sowie auf der Basis des allgemeinen technischen Fachwissens in dem Gebiet.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described. Features not specifically mentioned in the specification (eg, the shapes, compositions, blending proportions, etc., of the aluminum powder and the glass frit), however, which are required to practice the invention (e.g., the method of making the Paste and the general production process for solar cells, none of which is an essential feature of the invention) are considered as a matter of design by a person skilled in the art based on the prior art in the field. This invention may be accomplished on the basis of details described in the specification as well as on the basis of common technical knowledge in the field.

Als erstes wird die Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, detailliert beschrieben.First, the paste composition constituting the aluminum electrode will be described in detail.

Die hier offenbarte Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, ist eine Aluminiumpaste, die in Anwendungen verwendet werden kann, bei denen eine Aluminiumelektrode auf einer Solarzelle gebildet wird, und es handelt sich um ein Elektrodenbildendes Material, das in der Form einer Paste hergestellt worden ist (einschließlich Fälle, bei denen das Material als „Tinten-artig” beschrieben ist), die ein Aluminiumpulver, eine Glasfritte und einen organischen Träger enthält. Bezüglich der anderen Bestandteile gibt es keine spezielle Beschränkung, mit der Maßgabe, dass die Aufgaben der Erfindung gelöst werden können.The paste composition disclosed herein which forms the aluminum electrode is an aluminum paste which can be used in applications where an aluminum electrode is formed on a solar cell, and is an electrode-forming material prepared in the form of a paste ( including cases where the material is described as "inky") containing an aluminum powder, a glass frit, and an organic vehicle. With respect to the other components, there is no particular limitation provided that the objects of the invention can be achieved.

In dieser Beschreibung bezieht sich „Aluminiumpulver” auf eine Ansammlung von Teilchen, die vorwiegend aus Aluminium (Al) zusammengesetzt sind, typischerweise auf eine Ansammlung von Teilchen, die nur aus Aluminium zusammengesetzt sind. Selbst wenn kleine Mengen von Verunreinigungen enthalten sind, die von Aluminium und Legierungen, die im Wesentlichen aus Aluminium bestehen, verschieden sind, kann dies davon umfasst sein, was hier als „Aluminiumpulver” bezeichnet wird, solange die Ansammlung als Ganzes aus Teilchen besteht, die vorwiegend aus Aluminium zusammengesetzt sind. Das Aluminiumpulver selbst kann eines sein, das mit einem bekannten Herstellungsverfahren hergestellt worden ist, und es erfordert keine speziellen Herstellungseinrichtungen. Die Teilchen, die das Aluminiumpulver bilden, das verwendet wird, sind typischerweise kugelförmig, müssen jedoch nicht vollkommen kugelförmig sein. Teilchen in der Form von Schuppen oder mit einer unregelmäßigen Form können ebenfalls einbezogen werden.In this specification, "aluminum powder" refers to a collection of particles composed predominantly of aluminum (Al), typically an aggregate of particles composed only of aluminum. Even if small amounts of impurities other than aluminum and alloys consisting essentially of aluminum are contained, it may be comprised of what is referred to herein as "aluminum powder" as long as the aggregate as a whole consists of particles which are composed mainly of aluminum. The aluminum powder itself may be one prepared by a known manufacturing method, and it does not require special manufacturing facilities. The particles that form the aluminum powder that is used are typically spherical, but need not be completely spherical. Particles in the form of scales or having an irregular shape may also be included.

Das verwendete Aluminiumpulver ist vorzugsweise ein Pulver mit einer relativ engen Teilchengrößenverteilung (d. h., es weist einen einheitlichen Teilchendurchmesser auf). Als Indikator dafür kann das Verhältnis (D10/D90) des Teilchendurchmessers bei 10% des Summenvolumens (kumulativen Volumens) (D10) zu dem Teilchendurchmessers bei 90% des Summenvolumens (kumulativen Volumens) (D90) in einer Teilchengrößenverteilung auf der Basis eines Laserbeugungsverfahrens verwendet werden. Wenn die Durchmesser der Teilchen, die ein Pulver bilden, alle gleich sind, ist der Wert von D10/D90 1; wenn andererseits die Teilchengrößenverteilung breiter wird, nähert sich der Wert dieses Verhältnisses D10/D90 Null (0). Die Verwendung eines Pulvers mit einer relativ engen Teilchengrößenverteilung, so dass der Wert D10/D90 0,2 oder mehr beträgt (z. B. von 0,2 bis 0,5), ist bevorzugt.The aluminum powder used is preferably a powder having a relatively narrow particle size distribution (that is, having a uniform particle diameter). As an indicator, the ratio (D10 / D90) of the particle diameter at 10% of the cumulative volume (D10) to the particle diameter at 90% of the cumulative volume (D90) in a particle size distribution based on a laser diffraction method can be used , When the diameters of the particles forming a powder are all the same, the value of D10 / D90 is 1; On the other hand, if the particle size distribution becomes wider, the value of this ratio D10 / D90 approaches zero (0). The use of a powder having a relatively narrow particle size distribution such that the value of D10 / D90 is 0.2 or more (for example, from 0.2 to 0.5) is preferred.

Bezüglich des Aluminiumpulvers, das in der Pastenzusammensetzung, die hier offenbart ist und welche die Aluminiumelektrode bildet, verwendet wird, ist es zweckmäßig, dass es einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 20 μm aufweist. Beispielsweise kann bevorzugt ein Aluminiumpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 1 μm bis etwa 10 μm verwendet werden.With respect to the aluminum powder used in the paste composition disclosed herein which forms the aluminum electrode, it is desirable that it has an average particle diameter of not more than 20 μm. For example, an aluminum powder having an average particle diameter of about 1 μm to about 10 μm may be preferably used.

In dieser Beschreibung bezieht sich „durchschnittlicher Teilchendurchmesser” auf den Teilchendurchmesser bei 50% des Summenvolumens in der Teilchengrößenverteilung des Pulvers, d. h., D50 (den Medianwert des Durchmessers). Dieser D50-Wert kann mit einem Teilchengrößenanalysegerät auf der Basis eines Laserbeugungsverfahrens einfach gemessen werden.In this specification, "average particle diameter" refers to the particle diameter at 50% of the sum volume in the particle size distribution of the powder, i. h., D50 (the median value of the diameter). This D50 value can be easily measured with a particle size analyzer based on a laser diffraction method.

Obwohl nicht besonders beschränkt, wird das Aluminiumpulver vorzugsweise in einer Menge von 55 bis 85 Gew.-% und mehr bevorzugt von 60 bis 80 Gew.-% pro 100 Gew.-% der gesamten Pastenzusammensetzung einbezogen. Bei diesem Aluminiumpulvergehalt kann eine Aluminiumelektrode mit erhöhter Dichte (z. B. eine Aluminiumelektrode für eine externe Verbindung mit einer Filmdicke von nicht mehr als 100 μm, wie z. B. von 10 μm bis 100 μm) in vorteilhafter Weise auf dem Silizium-Halbleitersubstrat ausgebildet werden.Although not particularly limited, the aluminum powder is preferably included in an amount of 55 to 85% by weight, and more preferably 60 to 80% by weight, per 100% by weight of the total paste composition. In this aluminum powder content, an aluminum electrode having an increased density (eg, an aluminum electrode for an external compound having a film thickness of not more than 100 μm, such as 10 μm to 100 μm) may be advantageously formed on the silicon semiconductor substrate be formed.

Von den Feststoffen in der hier offenbarten Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, ist die Glasfritte (Glaspulver) ein anorganischer Zusatz, der die Bindungsfestigkeit der Aluminiumelektrode erhöht. Insbesondere kann in der Pastenzusammensetzung (Aluminiumpaste), die durch die Erfindung bereitgestellt wird, die Glasfritte dadurch, dass sie den vorstehend genannten Bedingungen (1) bis (3) genügt, den Aluminiumelektroden, die gebildet werden, eine hohe Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) verleihen.Of the solids in the paste composition disclosed herein, which forms the aluminum electrode, the glass frit (glass powder) is an inorganic additive which increases the bonding strength of the glass frit Aluminum electrode increased. In particular, in the paste composition (aluminum paste) provided by the invention, the glass frit, by satisfying the above-mentioned conditions (1) to (3), can impart high bond strength (peel strength) to the aluminum electrodes being formed.

D. h., die Glasfritte (Glaszusammensetzung), die in die hier offenbarte Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, einbezogen ist, ist vorzugsweise eine Glasfritte mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten) von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C und mehr bevorzugt mindestens 65 × 10–7/°C und nicht mehr als 75 × 10–7/°C.That is, the glass frit (glass composition) included in the paste composition forming the aluminum electrode disclosed herein is preferably a glass frit having a thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient) of at least 60 × 10 -7 / ° C and not more as 80 x 10 -7 / ° C, and more preferably at least 65 x 10 -7 / ° C and not more than 75 x 10 -7 / ° C.

In dieser Beschreibung wird der Wärmeausdehnungskoeffizient als der Durchschnittswert von Messungen zwischen Raumtemperatur (25°C) und einer Temperatur bei dem Glasübergangspunkt oder unterhalb des Glasübergangspunkts (z. B. 400°C oder 500°C) mit einem thermomechanischen Analysegerät (TMA) auf der Basis eines gewöhnlichen Differenzausdehnungsverfahrens berechnet.In this specification, the thermal expansion coefficient is calculated as the average value of measurements between room temperature (25 ° C) and a temperature at the glass transition point or below the glass transition point (e.g., 400 ° C or 500 ° C) with a thermomechanical analyzer (TMA) on the Calculated based on an ordinary differential expansion method.

Die Glasfritte, die in die hier offenbarte Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, einbezogen ist, ist vorzugsweise eine Glasfritte mit einem Glaserweichungspunkt (einem Glaserweichungspunkt, der durch eine Messung mit einem gewöhnlichen thermomechanischen Analysegerät (TMA) in der gleichen Weise wie der vorstehend genannte Wärmeausdehnungskoeffizient berechnet wird) von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C. Der Glaserweichungspunkt beträgt insbesondere mindestens 500°C und nicht mehr als 600°C.The glass frit included in the paste composition forming the aluminum electrode disclosed herein is preferably a glass frit having a glass softening point (a glass softening point) by measurement with a conventional thermomechanical analyzer (TMA) in the same manner as the aforementioned coefficient of thermal expansion calculated) of at least 400 ° C and not more than 600 ° C. The glass softening point is more preferably at least 500 ° C and not more than 600 ° C.

Die Glasfritte (Glaszusammensetzung), die den vorstehend genannten bevorzugten Wärmeausdehnungskoeffizienten und den vorstehend genannten bevorzugten Glaserweichungspunkt aufweist, umfasst vorzugsweise SiO2, B2O3, ZnO und/oder PbO, Al2O3 und mindestens ein Alkalimetalloxid (ausgewählt aus z. B. Li2O, Na2O und K2O) als essentielle Bestandteile.The glass frit (glass composition) having the aforesaid preferred thermal expansion coefficient and the preferred glass softening point mentioned above preferably comprises SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO and / or PbO, Al 2 O 3 and at least one alkali metal oxide (selected from e.g. Li 2 O, Na 2 O and K 2 O) as essential components.

Bevorzugte Beispiele für die Glasfritte (Glaszusammensetzung), die in die hier offenbarte Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, einbezogen ist, sind Glasfritten mit den folgenden jeweiligen molaren Gehalten pro 100 mol-% dieser kombinierten Bestandteile: SiO2 20 bis 35 mol-%, B2O3 5 bis 30 mol-%, ZnO und/oder PbO 25 bis 45 mol-%, Al2O3 2 bis 10 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 5 bis 15 mol-%, mindestens eines von CaO, SrO und BaO 0 bis 10 mol-% und Bi2O3 0 bis 5 mol-%, wobei die Summe dieser Bestandteile mindestens 95 mol-% (typischerweise 100 mol-%) der gesamten Glasfritte ausmacht.Preferred examples of the glass frit (glass composition) included in the paste composition disclosed herein which forms the aluminum electrode are glass frits having the following respective molar contents per 100 mol% of these combined components: SiO 2 20 to 35 mol%, B 2 O 3 5 to 30 mol%, ZnO and / or PbO From 25 to 45 mol%, Al 2 O 3 2 to 10 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 5 to 15 mol%, at least one of CaO, SrO and BaO 0 to 10 mol% and Bi 2 O 3 0 to 5 mol%, the sum of these constituents being at least 95 mol% (typically 100 mol%) of the total glass frit.

Besonders bevorzugte Beispiele für die Glasfritte umfassen diejenigen, welche die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% dieser kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 30 mol-%, B2O3 20 bis 30 mol-%, ZnO 25 bis 35 mol-%, Al2O3 3 bis 7 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 10 bis 15 mol-% und mindestens eines von CaO, SrO und BaO 2 bis 10 mol-%, wobei die Summe dieser Bestandteile mindestens 95 mol-% (typischerweise 100 mol-%) der gesamten Glasfritte ausmacht.Particularly preferred examples of the glass frit include those having the following respective molar contents per 100 mol% of these combined components: SiO 2 20 to 30 mol%, B 2 O 3 20 to 30 mol%, ZnO From 25 to 35 mol%, Al 2 O 3 3 to 7 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 10 to 15 mol% and at least one of CaO, SrO and BaO 2 to 10 mol%, the sum of these constituents being at least 95 mol% (typically 100 mol%) of the total glass frit.

Durch Einbeziehen einer Glasfritte, die den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, kann die Bindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) der gebildeten Aluminiumelektrode weiter erhöht werden.By incorporating a glass frit having the above-described structure, the bonding strength (peel strength) of the formed aluminum electrode can be further increased.

Beispielsweise ist das SiO2, das als ein essentieller Bestandteil dient, ein Hauptbestandteil, der das Glasgrundgerüst bildet. Ein zu hoher SiO2-Gehalt ist unerwünscht, da der Glaserweichungspunkt zu hoch wird. Andererseits führt ein zu niedriger SiO2-Gehalt zu einer geringeren chemischen Beständigkeit und einer geringeren Wasserbeständigkeit und ist folglich unerwünscht. For example, the SiO 2 serving as an essential ingredient is a main component constituting the glass skeleton. Too high a SiO 2 content is undesirable because the glass softening point becomes too high. On the other hand, too low an SiO 2 content leads to less chemical resistance and lower water resistance and is therefore undesirable.

B2O3 ist ein Bestandteil, der signifikante Wirkungen des Verminderns des Erweichungspunkts sowie der Glasfrittenschmelztemperatur zeigt. Wenn der B2O3-Gehalt zu niedrig ist, werden Wirkungen zur Verminderung des Glaserweichungspunkts und der Schmelztemperatur nicht erhalten. Andererseits ist ein zu hoher B2O3-Gehalt unerwünscht, da dies zu einer Verminderung der Wasserbeständigkeit führen kann.B 2 O 3 is a component showing significant effects of lowering the softening point as well as the glass frit melting temperature. If the B 2 O 3 content is too low, effects for lowering the glass softening point and the melting temperature are not obtained. On the other hand, too high a B 2 O 3 content is undesirable because it may lead to a reduction in water resistance.

ZnO und PbO sind Bestandteile, die den Erweichungspunkt der Glasfritte (Glaszusammensetzung) vermindern können, oder die zum Einstellen des Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden können. Es ist bevorzugt, dass entweder ZnO oder PbO oder beide in dem vorstehend genannten Gehaltbereich einbezogen werden. Wenn der Gehalt dieser Bestandteile zu hoch ist, wird der Glaserweichungspunkt zu niedrig, was unerwünscht ist. PbO-freie Glasfritten sind bevorzugt.ZnO and PbO are components that can reduce the softening point of the glass frit (glass composition) or that can be used to adjust the thermal expansion coefficient. It is preferable that either ZnO or PbO or both be included in the above content range. If the content of these ingredients is too high, the glass softening point becomes too low, which is undesirable. PbO-free glass frits are preferred.

Al2O3 ist ein Bestandteil, der die Fließeigenschaften der Glasfritte steuert, wenn sie geschmolzen ist, und es verleiht eine Abscheidungsstabilität während der Bildung der Aluminiumelektrode. Wenn der Al2O3-Gehalt zu niedrig ist, nimmt die Abscheidungsstabilität ab, was unerwünscht ist. Wenn der Al2O3-Gehalt andererseits zu hoch ist, kann sich die chemische Beständigkeit des Glases vermindern, was unerwünscht ist.Al 2 O 3 is a component that controls the flow properties of the glass frit when molten, and it provides a deposition stability during the formation of the aluminum electrode. If the Al 2 O 3 content is too low, the deposition stability decreases, which is undesirable. On the other hand, if the Al 2 O 3 content is too high, the chemical durability of the glass may decrease, which is undesirable.

Alkalimetalloxidbestandteile, wie z. B. Li2O, Na2O und K2O, sind Bestandteile, die den Wärmeausdehnungskoeffizienten erhöhen. Wenn der Gehalt dieser Alkalimetalloxidbestandteile zu niedrig ist, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient zu niedrig werden. Wenn andererseits der Gehalt dieser Alkalimetalloxidbestandteile zu hoch ist, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient zu hoch werden, was unerwünscht ist.Alkalimetalloxidbestandteile, such as. As Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, are components that increase the thermal expansion coefficient. If the content of these alkali metal oxide components is too low, the thermal expansion coefficient may become too low. On the other hand, if the content of these alkali metal oxide components is too high, the thermal expansion coefficient may become too high, which is undesirable.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten essentiellen Bestandteilen können in die Glasfritte optionale Bestandteile einbezogen werden.In addition to the essential ingredients mentioned above, optional ingredients may be included in the glass frit.

Beispielsweise ist es bevorzugt, dass Erdalkalimetalloxidbestandteile, wie z. B. CaO, SrO und BaO, in einem Gehalt von nicht mehr als 10 mol-% einbezogen werden. Das Einbeziehen mindestens eines Erdalkalimetalloxids ist erwünscht, da das Einstellen des Wärmeausdehnungskoeffizienten einfacher durchgeführt werden kann, wobei zusätzlich die chemische Beständigkeit und andere Eigenschaften durch die Diversifikation der Glaszusammensetzung (größere Verschiedenartigkeit der Metallbestandteilselemente) verbessert werden, wodurch die Glasstabilität erhöht werden kann. Es ist bevorzugt, dass Erdalkalimetalloxidbestandteile, wie z. B. CaO, SrO und BaO, in einem Gehalt von mindestens 1 mol-% und nicht mehr als 10 mol-% (z. B. von 2 bis 10 mol-% und insbesondere von 5 bis 10 mol-%) einbezogen werden.For example, it is preferred that alkaline earth metal oxide components, such as. As CaO, SrO and BaO, are included in a content of not more than 10 mol%. The incorporation of at least one alkaline earth metal oxide is desirable because the adjustment of the coefficient of thermal expansion can be more easily performed, and in addition the chemical resistance and other properties are improved by the diversification of the glass composition (greater diversity of the metal constituent elements), whereby the glass stability can be increased. It is preferred that alkaline earth metal oxide components, such as. CaO, SrO and BaO, in a content of at least 1 mol% and not more than 10 mol% (for example, from 2 to 10 mol% and especially from 5 to 10 mol%).

Bi2O3 kann in einer geeigneten Menge einbezogen werden, wie z. B. in einem Anteil von nicht mehr als 10 mol-% (vorzugsweise nicht mehr als 5 mol-%), so dass die Stabilität der Glasfritte nach dem Brennen (und damit einhergehend die Stabilität der Aluminiumelektrode nach dem Brennen) erhöht wird.Bi 2 O 3 may be included in an appropriate amount, such as. B. in a proportion of not more than 10 mol% (preferably not more than 5 mol%), so that the stability of the glass frit after firing (and concomitantly the stability of the aluminum electrode after firing) is increased.

Darüber hinaus können Oxide von Zirkonium (Zr), Titan (Ti), Vanadium (V), Niob (Nb), Lanthan (La), Cer (Ce), Zinn (Sn), Phosphor (P) und dergleichen in einem Anteil von nicht mehr als 5 mol-% (z. B. von etwa 0,1 bis etwa 5 mol-%) der gesamten Glaszusammensetzung einbezogen werden.In addition, oxides of zirconium (Zr), titanium (Ti), vanadium (V), niobium (Nb), lanthanum (La), cerium (Ce), tin (Sn), phosphorus (P) and the like may be contained in a proportion of not more than 5 mole% (eg, from about 0.1 to about 5 mole%) of the total glass composition.

Um die Pastenzusammensetzung (aufgebrachter Film), die auf das Silizium-Halbleitersubstrat aufgebracht worden ist, stabil zu brennen und zu verankern (anzubringen), ist es bevorzugt, dass die Glasfritte, die in die Pastenzusammensetzung einbezogen ist, eine spezifische Oberfläche, die mittels des BET-Verfahrens bestimmt wird, von mindestens etwa 0,5 m2/g und nicht mehr als etwa 50 m2/g aufweist und einen Medianwert des Teilchendurchmessers (D50) von nicht mehr als 2 μm (und insbesondere etwa 1 μm oder kleiner) aufweist.In order to stably burn and affix the paste composition (coated film) deposited on the silicon semiconductor substrate, it is preferable that the glass frit included in the paste composition has a specific surface area formed by the BET method is at least about 0.5 m 2 / g and not more than about 50 m 2 / g and has a median particle diameter (D50) of not more than 2 μm (and more preferably about 1 μm or smaller). having.

Der Gehalt eines solchen Glaspulvers in der Pastenzusammensetzung ist nicht besonders beschränkt, obwohl die Menge pro 100 Gew.-% der gesamten Pastenzusammensetzung typischerweise von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 10 Gew.% beträgt. Mit einer Pastenzusammensetzung, die eine Glasfritte mit dem vorstehend beschriebenen Elementaufbau in etwa dieser Menge enthält, können Aluminiumelektroden (z. B. Aluminiumelektroden für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite) mit einer hohen Bindungsfestigkeit einfach gebildet werden.The content of such a glass powder in the paste composition is not particularly limited, though the amount per 100 wt% of the total paste composition is typically from about 1 to about 15 wt%, and preferably from about 2 to about 10 wt%. With a paste composition containing a glass frit having the above-described elemental structure in approximately this amount, aluminum electrodes (e.g., aluminum electrodes for external connection on the back surface side) having a high bonding strength can be easily formed.

Die hier offenbarte Pastenzusammensetzung umfasst als das feste Material das Aluminiumpulver und die Glasfritte (Glaspulver), die vorstehend beschrieben worden sind, und umfasst auch ein flüssiges Medium (einen organischen Träger) zum Dispergieren dieser Feststoffe. The paste composition disclosed herein comprises, as the solid material, the aluminum powder and the glass frit (glass powder) described above, and also comprises a liquid medium (an organic vehicle) for dispersing these solids.

Das organische Lösungsmittel innerhalb dieses Trägers sollte ein organisches Lösungsmittel sein, welches das Aluminiumpulver und die Glasfritte in geeigneter Weise dispergieren kann; organische Lösungsmittel, die bisher in dieser Art von Paste verwendet worden sind, können hier ohne besondere Beschränkung verwendet werden. Veranschaulichende Beispiele für das organische Lösungsmittel innerhalb des Trägers umfassen eines oder eine Kombination von einer Mehrzahl von hochsiedenden organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Ethylenglykol- und Diethylenglykolderivate (Lösungsmittel des Glykolether-Typs), Toluol, Xylol, Butylcarbitol (BC), Butyldiglykolacetat (BDGA) und Terpineol. Darüber hinaus können verschiedene Harzkomponenten als organische Bindemittel in den Träger einbezogen werden. Solche Harzkomponenten können solche sein, die bisher in dieser Art von Paste verwendet worden sind und unterliegen keinerlei besonderen Beschränkung, mit der Maßgabe, dass sie der hier offenbarten Pastenzusammensetzung eine gute Viskosität und ein gutes Filmbildungsvermögen verleihen können (ein Vermögen zum Abscheiden auf und Haften an einem Siliziumsubstrat). Veranschaulichende Beispiele umfassen Harzkomponenten, die in erster Linie aus einem Acrylharz, einem Epoxyharz, einem phenolischen Harz, einem Alkydharz, einem Cellulose-enthaltenden Polymer, Polyvinylalkohol oder Kolophonium zusammengesetzt sind. Von diesen ist ein Cellulose-enthaltendes Polymer, wie z. B. Ethylcellulose, bevorzugt.The organic solvent within this carrier should be an organic solvent which can appropriately disperse the aluminum powder and the glass frit; Organic solvents heretofore used in this type of paste can be used here without any particular limitation. Illustrative examples of the organic solvent within the carrier include one or a combination of a plurality of high boiling organic solvents, such as e.g. For example, ethylene glycol and diethylene glycol derivatives (glycol ether type solvents), toluene, xylene, butylcarbitol (BC), butyldiglycol acetate (BDGA) and terpineol. In addition, various resin components can be included as organic binders in the carrier. Such resin components may be those which have heretofore been used in this kind of paste, and are not particularly limited, provided that they can impart a good viscosity and a good film forming ability to the paste composition disclosed herein (a capability of depositing and adhering a silicon substrate). Illustrative examples include resin components composed primarily of an acrylic resin, an epoxy resin, a phenolic resin, an alkyd resin, a cellulose-containing polymer, polyvinyl alcohol or rosin. Of these, a cellulose-containing polymer, such as. For example, ethyl cellulose, preferably.

Obwohl nicht besonders beschränkt, beträgt der Gehalt des organischen Trägers vorzugsweise etwa 10 bis 30 Gew.-% und mehr bevorzugt etwa 15 bis 25 Gew.-% der gesamten Paste.Although not particularly limited, the content of the organic carrier is preferably about 10 to 30% by weight, and more preferably about 15 to 25% by weight of the entire paste.

Die hier offenbarte Pastenzusammensetzung kann wie herkömmliche Aluminiumpasten für Solarzellen durch typischerweise Zusammenmischen des Aluminiumpulvers, der Glasfritte (Glaspulver) und eines geeigneten organischen Trägers einfach hergestellt werden. Beispielsweise können mit einer Dreiwalzenmühle oder einem anderen Mischer das Aluminiumpulver und die Glasfritte, die in einem gegebenen Anteil gemischt sind, mit einem organischen Träger in einem vorgegebenen Mischverhältnis zusammengemischt und gerührt werden.The paste composition disclosed herein, like conventional aluminum pastes for solar cells, can be easily prepared by typically mixing together the aluminum powder, the glass frit (glass powder) and a suitable organic carrier. For example, with a three-roll mill or other mixer, the aluminum powder and the glass frit mixed in a given proportion may be mixed and stirred together with an organic vehicle in a predetermined mixing ratio.

Die hier offenbarte Pastenzusammensetzung kann in der gleichen Weise wie Aluminiumpasten gehandhabt werden, die bisher zur Bildung einer Aluminiumelektrode als eine Rückflächenelektrode auf einem Substrat (und damit als eine p+-Schicht, d. h., eine BSF-Schicht) verwendet worden sind, und Verfahren, die in dem Fachgebiet bekannt sind, können ohne besondere Beschränkung verwendet werden. Typischerweise wird die Pastenzusammensetzung auf das Silizium-Halbleitersubstrat durch Siebdrucken, Sprühbeschichten, Tauchbeschichten oder dergleichen aufgebracht (beschichtet), so dass eine gewünschte Filmdicke und Filmstruktur erhalten werden. Die Dicke dieses Substrats kann eingestellt werden, nachdem Faktoren wie z. B. die Größe der gewünschten Solarzelle, die Filmdicke der Aluminiumelektrode, die auf dem Substrat gebildet werden soll, und die Festigkeit des Substrats (z. B. die Bruchfestigkeit) berücksichtigt worden sind. Obwohl nicht besonders beschränkt, ist eine Dicke von etwa 5 um bis etwa 300 μm geeignet und eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 200 μm (insbesondere von etwa 10 μm bis etwa 100 μm) ist bevorzugt.The paste composition disclosed herein can be handled in the same manner as aluminum pastes heretofore used to form an aluminum electrode as a back surface electrode on a substrate (and thus as a p + layer, ie, a BSF layer), and methods of Those known in the art may be used without particular limitation. Typically, the paste composition is applied (coated) to the silicon semiconductor substrate by screen printing, spray coating, dip coating, or the like to obtain a desired film thickness and film structure. The thickness of this substrate can be adjusted after factors such. For example, the size of the desired solar cell, the film thickness of the aluminum electrode to be formed on the substrate, and the strength of the substrate (eg, the breaking strength) have been taken into consideration. Although not particularly limited, a thickness of about 5 μm to about 300 μm is suitable, and a thickness of about 5 μm to about 200 μm (more preferably about 10 μm to about 100 μm) is preferable.

Als nächstes wird die aufgebrachte Paste bei einer geeigneten Temperatur (z. B. mindestens Raumtemperatur und typischerweise etwa 100°C) getrocknet. Nach dem Trocknen wird der getrocknete Film durch Erwärmen in einem geeigneten Brennofen (z. B. einem Hochgeschwindigkeits-Brennofen) unter geeigneten Erwärmungsbedingungen (z. B. mindestens 600°C und nicht mehr als 900°C und vorzugsweise mindestens 700°C und nicht mehr als 800°C) für einen gegebenen Zeitraum gebrannt. Die aufgebrachte Paste wird dadurch an dem Substrat verankert, wodurch die Bildung der anschließend beschriebenen Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung, wie z. B. diejenigen, die in der 1 gezeigt sind, ermöglicht wird.Next, the applied paste is dried at a suitable temperature (eg, at least room temperature, and typically about 100 ° C). After drying, the dried film is dried by heating in a suitable kiln (e.g., a high speed kiln) under suitable heating conditions (e.g., at least 600 ° C and not more than 900 ° C and preferably at least 700 ° C and not more than 800 ° C) for a given period of time. The applied paste is thereby anchored to the substrate, whereby the formation of the subsequently described aluminum electrodes 22 for an external connection, such as B. those in the 1 are shown is possible.

Die 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau einer Solarzelle 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Solarzelle 100 in dieser Ausführungsform weist ein Silizium-Halbleitersubstrat (Si-Wafer) 11, die Elektroden der Licht-empfangenden Oberfläche 12, die auf einer Seite (Vorderflächenseite) des Substrats 11 ausgebildet sind, und Aluminiumelektroden (20, 22), die auf der anderen Seite (Rückflächenseite) des Substrats 11 ausgebildet sind, auf.The 1 is a sectional view showing the structure of a solar cell 100 according to an embodiment of the invention. The solar cell 100 in this embodiment, a silicon semiconductor substrate (Si wafer) 11 , the electrodes of the light-receiving surface 12 on one side (front surface side) of the substrate 11 are formed, and aluminum electrodes ( 20 . 22 ), on the other side (back surface side) of the substrate 11 are trained on.

Das Silizium-Halbleitersubstrat 11 dieser Ausführungsform ist aus Silizium, wie z. B. kristallinem Silizium oder amorphem Silizium, zusammengesetzt. In dieser Ausführungsform ist eine n-Si-Schicht 16, die durch eine pn-Übergangsbildung ausgebildet worden ist, auf der Licht-empfangenden Oberflächenseite einer p-Si-Schicht (kristallines Silizium des p-Typs) 18 des Substrats 11 ausgebildet. Ein Antireflexionsfilm 14, der durch eine gewöhnliche chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder dergleichen gebildet worden ist und aus Titanoxid oder Siliziumnitrid zusammengesetzt ist, wird auf der Vorderfläche der n-Si-Schicht 16 angeordnet. Darüber hinaus werden typischerweise Vorderflächenelektroden (Elektroden der Licht-empfangenden Oberfläche) 12, die aus Silber hergestellt und durch Siebdrucken und Brennen einer Silberpaste ausgebildet werden, auf der Oberfläche des Antireflexionsfilms 14 bereitgestellt.The silicon semiconductor substrate 11 This embodiment is made of silicon, such as. As crystalline silicon or amorphous silicon, composed. In this embodiment, an n-Si layer 16 formed by pn junction formation on the light-receiving surface side of a p-Si layer (p-type crystalline silicon) 18 of the substrate 11 educated. An antireflection film 14 that through An ordinary chemical vapor deposition (CVD) or the like formed and composed of titanium oxide or silicon nitride is formed on the front surface of the n-Si layer 16 arranged. In addition, front surface electrodes (electrodes of the light-receiving surface) are typically used. 12 made of silver and formed by screen printing and firing a silver paste on the surface of the antireflection film 14 provided.

In dieser Ausführungsform sind Aluminiumelektroden 22, die aus der hier offenbarten Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, ausgebildet sind (nachstehend manchmal aus Gründen der Zweckmäßigkeit als „die erste Aluminiumpaste” bezeichnet), auf der Rückflächenseite der p-Si-Schicht 18 bereitgestellt. Diese Aluminiumelektroden 22 entsprechen den Elektroden 22 für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite, wobei die Elektroden mit anderen Elementen für eine externe Verbindung, wie z. B. Anschlussdrähten (leitenden Banddrähten), elektrisch verbunden sind.In this embodiment, aluminum electrodes 22 formed from the paste composition disclosed herein which forms the aluminum electrode (hereinafter sometimes referred to as "the first aluminum paste" for convenience) on the back surface side of the p-Si layer 18 provided. These aluminum electrodes 22 correspond to the electrodes 22 for an external connection on the back surface side, wherein the electrodes are connected to other elements for an external connection, such. B. lead wires (conductive tape wires), are electrically connected.

Die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung dieser Ausführungsform werden wie in Fällen, bei denen herkömmliche Elektroden dieses Elektrodentyps gebildet werden (z. B. in Fällen, bei denen Silberelektroden für eine externe Verbindung unter Verwendung einer Silberpaste als Material gebildet werden), durch Siebdrucken und Brennen der ersten Aluminiumpaste mit einer gegebenen Zusammensetzung gebildet.The aluminum electrodes 22 For an external interconnection of this embodiment, as in cases where conventional electrodes of this electrode type are formed (for example, in cases where silver electrodes for external connection are formed by using a silver paste as the material), by screen-printing and firing the first one Aluminum paste formed with a given composition.

Eine Aluminiumelektrode 20, die aus einer anderen Aluminiumpaste zusammengesetzt ist (nachstehend manchmal aus Gründen der Zweckmäßigkeit als „die zweite Aluminiumpaste” bezeichnet), wird zusammen mit den Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite der p-Si-Schicht 18 ausgebildet. Eine solche Aluminiumelektrode 20 wird auf im Wesentlichen der gesamten Rückfläche der p-Si-Schicht 18 ausgebildet und ist eine Aluminiumelektrode, die einen Rückflächenfeld(BSF)-Effekt aufweist (nachstehend als „Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche” bezeichnet). In dieser Ausführungsform sind die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung als Linien auf der Rückflächenseite der p-Si-Schicht 18 ausgebildet und die Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 ist über im Wesentlichen der gesamten Rückflächenseite der p-Si-Schicht 18 in Bereichen ausgebildet, die von denjenigen verschieden sind, wo die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung ausgebildet worden sind.An aluminum electrode 20 made of another aluminum paste (hereinafter sometimes referred to as "the second aluminum paste" for convenience) is used together with the aluminum electrodes 22 for an external connection on the back surface side of the p-Si layer 18 educated. Such an aluminum electrode 20 becomes on substantially the entire back surface of the p-Si layer 18 and is an aluminum electrode having a back surface field (BSF) effect (hereinafter referred to as a "wide area backside aluminum electrode"). In this embodiment, the aluminum electrodes are 22 for an external connection as lines on the back surface side of the p-Si layer 18 formed and the back surface aluminum electrode with a wide area 20 is over substantially the entire back surface side of the p-Si layer 18 formed in areas different from those where the aluminum electrodes 22 have been designed for an external connection.

Auch in dieser Ausführungsform ist die Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 so ausgebildet, dass sie Abschnitte der Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung bedeckt (insbesondere beide Kanten der linearen Struktur), und so dass sie Öffnungen 23 aufweist, welche die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung freilegen. Abgesehen davon, dass die Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 beide Kanten der Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung bedeckt, ist es auch möglich, dass die Seitenwände der Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 die Seitenwände der Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung kontaktieren.Also in this embodiment, the back surface aluminum electrode is a wide area 20 designed to have sections of aluminum electrodes 22 covered for an external connection (especially both edges of the linear structure), and making them openings 23 comprising the aluminum electrodes 22 for an external connection. Except that the back surface aluminum electrode has a wide area 20 both edges of the aluminum electrodes 22 For an external connection, it is also possible that the side walls of the back surface aluminum electrode have a wide area 20 the side walls of the aluminum electrodes 22 contact for an external connection.

Darüber hinaus kann in dieser Ausführungsform die Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 aus einer gewöhnlichen Aluminiumpaste hergestellt sein, die ein Aluminiumpulver, eine Glasfritte und einen organischen Träger umfasst, wie sie zur Bildung von Aluminiumelektroden bei herkömmlichen Solarzellen verwendet wird, und sie ist bezüglich ihres Aufbaus nicht besonders beschränkt. Da dies kein essentielles Merkmal der Erfindung ist, wird eine detaillierte Beschreibung hier weggelassen.Moreover, in this embodiment, the back surface aluminum electrode having a wide area 20 may be made of an ordinary aluminum paste comprising an aluminum powder, a glass frit, and an organic carrier used to form aluminum electrodes in conventional solar cells, and is not particularly limited in their construction. Since this is not an essential feature of the invention, a detailed description is omitted here.

In dieser Ausführungsform wird die erste Aluminiumpaste typischerweise so auf das Silizium-Halbleitersubstrat (Wafer) 11 z. B. durch Siebdrucken, Sprühbeschichten, Tauchbeschichten oder dergleichen aufgebracht, dass eine gewünschte Dicke und eine gewünschte Filmstruktur erhalten werden. Als nächstes wird das aufgebrachte Material bei einer geeigneten Temperatur getrocknet (von Raumtemperatur bis etwa 100°C). Darüber hinaus wird die zweite Aluminiumpaste derart auf das Silizium-Halbleitersubstrat 11 aufgebracht, dass Öffnungen 23 gebildet werden, welche die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung freilegen. Dieses aufgebrachte Material wird dann bei einer geeigneten Temperatur getrocknet (von Raumtemperatur bis etwa 100°C). Die getrockneten Filme werden anschließend durch Erwärmen für einen gegebenen Zeitraum in einem geeigneten Brennofen (z. B. einem Hochgeschwindigkeits-Brennofen) unter geeigneten Erwärmungsbedingungen (z. B. 700 bis 800°C) gebrannt. Die aufgebrachten Materialien werden auf diese Weise an dem Substrat verankert, wobei Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung und eine Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 in der in der 1 gezeigten Weise gebildet werden. In dieser Ausführungsform kann zusammen mit dem Brennen der Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung und der Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20 auch eine p+-Schicht (BSF-Schicht) 24 gebildet werden.In this embodiment, the first aluminum paste is typically applied to the silicon semiconductor substrate (wafer). 11 z. By screen printing, spray coating, dip coating or the like, to obtain a desired thickness and a desired film structure. Next, the applied material is dried at a suitable temperature (from room temperature to about 100 ° C). Moreover, the second aluminum paste becomes so on the silicon semiconductor substrate 11 applied that openings 23 which are the aluminum electrodes 22 for an external connection. This applied material is then dried at a suitable temperature (from room temperature to about 100 ° C). The dried films are then fired by heating for a given period of time in a suitable kiln (e.g., a high speed kiln) under suitable heating conditions (e.g., 700 to 800 ° C). The deposited materials are anchored to the substrate in this manner, with aluminum electrodes 22 for an external connection and a back surface aluminum electrode with a wide area 20 in the in the 1 be formed manner shown. In this embodiment, along with the burning of the aluminum electrodes 22 for an external connection and the back surface aluminum electrode with a wide area 20 also a p + -layer (BSF-layer) 24 be formed.

Die 2A und 2B sind eine Draufsicht bzw. Schnittansicht, die schematisch die Struktur auf der Rückflächenseite des Substrats 11 in der Silizium-Solarzelle 100 dieser Ausführungsform zeigen. In den 2A und 2B ist aus Gründen der Zweckmäßigkeit die Rückflächenseite des Substrats 11 oben gezeigt. The 2A and 2 B FIG. 12 is a plan view and a sectional view, respectively, schematically illustrating the structure on the back surface side of the substrate. FIG 11 in the silicon solar cell 100 show this embodiment. In the 2A and 2 B For convenience, it is the back surface side of the substrate 11 shown above.

Die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung sind an Stellen ausgebildet, bei denen in der in der 7 gezeigten Anordnung Elektroden 122 für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite (Silberelektroden) positioniert sind. In dem in den 2A und 2B gezeigten Beispiel können die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung als Elektroden funktionieren, die eine Breite von z. B. 2 bis 6 mm aufweisen. Das Verbinden von Aluminium und einem Lötmittel ist im Allgemeinen schwierig. Daher wird in dieser Ausführungsform ein elektrisch leitender Haftfilm 30 so angebracht, dass er an die Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung kompressionsgebonded wird (vgl. die nachstehend beschriebene 3). Der leitende Haftfilm 30 (3) ist typischerweise ein anisotroper, elektrisch leitender Haftfilm. Beispielsweise kann ein Epoxyharz, ein Phenoxyharz, ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Polyamidharz, ein Polycarbonatharz oder ein anderes wärmehärtendes Harz oder thermoplastisches Harz als die Haftmittelkomponente verwendet werden. Der leitende Haftfilm 30 enthält verschiedene elektrisch leitende Teilchen (typischerweise Metallteilchen aus Nickel, Kupfer, einem Edelmetall oder dergleichen), die innerhalb der Harzkomponente (Haftmittelkomponente) dispergiert sind. Wenn er Wärme und Druck ausgesetzt wird, kann der leitende Haftfilm 30 an vorgegebene Stellen angebracht werden und eine elektrische Verbindung kann durch die leitenden Teilchen sichergestellt werden. Der leitende Haftfilm, der für diesen Zweck verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt; es kann jedweder von handelsüblichen leitenden Haftfilmen für solche Anwendungen ohne besondere Beschränkung verwendet werden.The aluminum electrodes 22 for an external connection are formed in places where in the in the 7 shown arrangement electrodes 122 are positioned for an external connection on the back surface side (silver electrodes). In the in the 2A and 2 B As shown, the aluminum electrodes 22 function for an external connection as electrodes having a width of z. B. 2 to 6 mm. Bonding aluminum and a solder is generally difficult. Therefore, in this embodiment, an electrically conductive adhesive film 30 so attached to the aluminum electrodes 22 is compression-bonded for an external connection (cf the one described below 3 ). The leading film of detention 30 ( 3 ) is typically an anisotropic, electrically conductive adhesive film. For example, an epoxy resin, a phenoxy resin, an acrylic resin, a polyimide resin, a polyamide resin, a polycarbonate resin, or other thermosetting resin or thermoplastic resin may be used as the adhesive component. The leading film of detention 30 contains various electrically conductive particles (typically metal particles of nickel, copper, a noble metal or the like) dispersed within the resin component (adhesive component). When exposed to heat and pressure, the conductive adhesive film may 30 be attached to predetermined locations and an electrical connection can be ensured by the conductive particles. The conductive adhesive film used for this purpose is not particularly limited; it can be used any of commercial conductive adhesive films for such applications without particular limitation.

Die 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch elektrisch leitende Haftfilme 30 zeigt, die auf Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung auf einer Rückflächenseite der Solarzelle 100 angeordnet sind. Wie es in der 3 gezeigt ist, werden die leitenden Haftfilme 30 auf der Vorderfläche der Aluminiumelektrode 22 für eine externe Verbindung angeordnet und dann werden Anschlussdrähte 35, die auch als „Kontaktdrähte” (leitende Banddrähte) 35 bekannt sind, auf der Vorderfläche des leitenden Haftfilms 30 angeordnet.The 3 FIG. 12 is a perspective view schematically showing electroconductive adhesive films. FIG 30 shows on aluminum electrodes 22 for an external connection on a back surface side of the solar cell 100 are arranged. As it is in the 3 are shown, the conductive adhesive films 30 on the front surface of the aluminum electrode 22 arranged for an external connection and then connecting wires 35 , also called "contact wires" (conductive band wires) 35 are known on the front surface of the conductive adhesive film 30 arranged.

Die 4A und B zeigen Schnittansichten eines Aufbaus, bei dem ein Kontaktdraht 35 über einen leitenden Haftfilm 30 auf einer Aluminiumelektrode 22 für eine externe Verbindung (einer Sammelleiterelektrode) angeordnet ist.The 4A and B show sectional views of a structure in which a contact wire 35 via a conductive adhesive film 30 on an aluminum electrode 22 for an external connection (a bus bar electrode).

Als erstes wird, wie es in der 4A gezeigt ist, ein elektrisch leitender Haftfilm 30 auf einer Aluminiumelektrode 22 für eine externe Verbindung angeordnet, die auf einem Substrat 11 ausgebildet worden ist, und ein Kontaktdraht 35 wird auf dem leitenden Haftfilm 30 angeordnet. Der leitende Haftfilm 30 ist aus elektrisch leitenden Teilchen 31 (z. B. Gold-plattierten Nickelteilchen) zusammengesetzt, die einheitlich in einer Haftmittelkomponente 32 dispergiert sind, die z. B. aus einem wärmehärtenden Harz auf Epoxybasis hergestellt ist.First, as it is in the 4A is shown, an electrically conductive adhesive film 30 on an aluminum electrode 22 arranged for an external connection on a substrate 11 has been formed, and a contact wire 35 will be on the senior detention film 30 arranged. The leading film of detention 30 is made of electrically conductive particles 31 (eg, gold-plated nickel particles) which are uniform in an adhesive component 32 are dispersed, the z. B. made of a thermosetting epoxy-based resin.

Als nächstes verbinden, wie es in der 4B gezeigt ist, wobei der leitende Haftfilm 30 als das Kontaktdraht-bindende Material dient, wenn Wärme und Druck (vgl. den Pfeil 50) auf ein Laminat aus der Aluminiumelektrode 22 für eine externe Verbindung, dem leitenden Haftfilm 30 und dem Kontaktdraht 35 angewandt bzw. ausgeübt werden, die leitenden Teilchen 31 innerhalb des leitenden Haftfilms 30 elektrisch (vgl. den Pfeil 55) die Aluminiumelektrode 22 für eine externe Verbindung mit dem Kontaktdraht 35. Gleichzeitig findet bei der Haftmittelkomponente (hier ein wärmehärtendes Harz) 32 innerhalb des leitenden Haftfilms 30 eine Wärmehärtung statt, wodurch es möglich wird, eine elektrische Verbindung zu erreichen, die so zuverlässig ist wie eine Lötverbindung. Wenn Kontaktdrähte 35 durch ein Lötmittel gebunden werden, muss eine erhöhte Temperatur von mindestens 200°C eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu kann bei einem Verbinden mit dem leitenden Haftfilm 30 ein Niedertemperaturverbinden bei etwa 180°C erreicht werden. Daher kann der Einfluss des Erwärmens (wie z. B. die Erzeugung einer Spannung aufgrund der Wärme) auf die Solarzelle 100 im Vorhinein vermindert oder verhindert werden.Next connect as it is in the 4B is shown, wherein the conductive adhesive film 30 serves as the contact wire-bonding material when heat and pressure (see the arrow 50 ) on a laminate of the aluminum electrode 22 for an external connection, the conductive adhesive film 30 and the contact wire 35 applied or exercised, the conductive particles 31 within the conductive adhesive film 30 electrically (see the arrow 55 ) the aluminum electrode 22 for an external connection with the contact wire 35 , At the same time takes place in the adhesive component (here, a thermosetting resin) 32 within the conductive adhesive film 30 thermosetting, which makes it possible to achieve an electrical connection that is as reliable as a solder joint. If contact wires 35 be bound by a solder, an elevated temperature of at least 200 ° C must be used. In contrast, when bonded to the conductive adhesive film 30 a low temperature bonding can be achieved at about 180 ° C. Therefore, the influence of heating (such as the generation of a voltage due to the heat) to the solar cell 100 be reduced or prevented in advance.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde ein Aufbau beschrieben, bei dem Aluminiumelektroden 22 für eine externe Verbindung, die aus einer ersten Aluminiumpaste zusammengesetzt sind, und eine Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20, die aus einer zweiten Aluminiumpaste zusammengesetzt ist, als die Rückfläche-Aluminiumelektroden verwendet wurden. Die Erfindung ist jedoch diesbezüglich nicht beschränkt.In the embodiment described above, a structure has been described in which aluminum electrodes 22 for an external connection composed of a first aluminum paste and a back surface aluminum electrode having a wide area 20 which is composed of a second aluminum paste when the back surface aluminum electrodes were used. However, the invention is not limited in this regard.

Beispielsweise ist es möglich, alle Rückfläche-Aluminiumelektroden, einschließlich die Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter Fläche 20, aus der ersten Aluminiumpaste zu bilden.For example, it is possible to use all the back surface aluminum electrodes, including the wide area back surface aluminum electrode 20 to form from the first aluminum paste.

Mehrere Testbeispiele, welche die Erfindung betreffen, sind nachstehend beschrieben, obwohl die Erfindung nicht auf diese Testbeispiele beschränkt sein soll. Several test examples concerning the invention are described below, although the invention should not be limited to these test examples.

Die Unterschiede bei den Bindungsfestigkeiten, wenn sich die Eigenschaften der Glasfritten unterscheiden, die als fester Bestandteil in den Pastenzusammensetzungen dienen, welche die Aluminiumelektrode bilden (Aluminiumpasten), wurden in den nachstehenden Tests bewertet.The differences in bond strengths, as the properties of the glass frits, which serve as an integral part in the paste compositions forming the aluminum electrode (aluminum pastes), were evaluated in the following tests.

In diesen Tests wurden insgesamt acht Typen von Glasproben (Probe 1 bis Probe 8) mit den Glaszusammensetzungen (mol-%), den Glaserweichungspunkten (°C) und Wärmeausdehnungskoeffizienten, die in der Tabelle 1 gezeigt sind, verwendet.In these tests, a total of eight types of glass samples (Sample 1 to Sample 8) were used with the glass compositions (mole%), glass softening points (° C), and thermal expansion coefficients shown in Table 1.

Figure DE112012002354T5_0002
Figure DE112012002354T5_0002

Auf diese Weise wurden insgesamt acht Typen von Aluminiumpasten hergestellt (Testbeispiele 1 bis 8), welche die jeweiligen Glasfritten (Proben 1 bis 8) enthielten, die in der Tabelle 1 gezeigt sind. In this way, a total of eight types of aluminum pastes were prepared (Test Examples 1 to 8) containing the respective glass frits (Samples 1 to 8) shown in Table 1.

Die Aluminiumpasten in diesen Testbeispielen unterschieden sich nur bezüglich der Eigenschaften der vorstehend genannten Glasfritten. Die anderen Bestandteile (Aluminiumpulver, organischer Träger) und die Mischverhältnisse waren identisch.The aluminum pastes in these test examples differed only in the properties of the above glass frits. The other ingredients (aluminum powder, organic carrier) and the mixing ratios were identical.

D. h., die Gehalte der Aluminiumpasten in den jeweiligen Testbeispielen waren wie folgt.That is, the contents of the aluminum pastes in the respective test examples were as follows.

(1) Aluminiumpulver:(1) Aluminum powder:

Ein Aluminiumpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 μm wurde in einer Menge entsprechend 66 Gew.-% der gesamten Paste einbezogen.An aluminum powder having an average particle diameter of 6 μm was incorporated in an amount corresponding to 66% by weight of the entire paste.

(2) Organischer Träger:(2) Organic carrier:

Terpineol als organisches Lösungsmittel wurde in einer Menge entsprechend 26 Gew.-% der gesamten Paste einbezogen.Terpineol as an organic solvent was included in an amount corresponding to 26% by weight of the total paste.

Darüber hinaus wurde Ethylcellulose als organisches Bindemittel in einer Menge entsprechend etwa 2 Gew.-% der gesamten Paste einbezogen.In addition, ethyl cellulose was included as an organic binder in an amount corresponding to about 2% by weight of the total paste.

(3) Glasfritte:(3) glass frit:

Eine Glasfritte mit den Eigenschaften einer der vorstehend genannten Proben 1 bis 8 wurde in einer Menge entsprechend 6 Gew.-% der gesamten Paste einbezogen.A glass frit having the properties of any of the above-mentioned samples 1 to 8 was incorporated in an amount corresponding to 6% by weight of the entire paste.

<Bindungsfestigkeitstest (1)><Bond strength test (1)>

Als nächstes wurden Bindungsfestigkeitstests mit den Aluminiumelektroden durchgeführt, die auf Silizium-Halbleitersubstraten unter Verwendung der jeweiligen Aluminiumpasten der Testbeispiele 1 bis 8 hergestellt wurden, die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden sind. Das folgende Verfahren wurde zur Bildung von Aluminiumelektroden auf einer Oberfläche (der Rückfläche) des Silizium-Halbleitersubstrats 11 unter Verwendung der jeweiligen Aluminiumpasten in den Testbeispielen 1 bis 8 verwendet.Next, bond strength tests were conducted on the aluminum electrodes prepared on silicon semiconductor substrates using the respective aluminum pastes of Test Examples 1 to 8 prepared in the manner described above. The following procedure has been to form aluminum electrodes on a surface (the back surface) of the silicon semiconductor substrate 11 using the respective aluminum pastes in Test Examples 1 to 8.

Ein handelsübliches einkristallines Siliziumsubstrat des p-Typs zur Verwendung in einer Solarzelle und mit einer Größe von 125 mm im Quadrat (Substratdicke 200 μm) wurde bereitgestellt und die Vorderfläche wurde mit einer wässrigen Natriumhydroxidlösung alkaligeätzt. Als nächstes wurde eine Phosphor-enthaltende Lösung auf die Licht-empfangende Oberfläche des Siliziumsubstrats, auf der eine texturierte Struktur durch die Ätzbehandlung gebildet worden ist, aufgebracht und eine Wärmebehandlung wurde durchgeführt, wodurch eine n-Si-Schicht (n+-Schicht) mit einer Dicke von etwa 0,5 μm auf der Licht-empfangenden Oberfläche des Siliziumsubstrats gebildet wurde.A commercially available p-type single crystal silicon substrate for use in a solar cell and having a size of 125 mm square (substrate thickness 200 μm) was provided, and the front surface was subjected to alkaline etching with an aqueous sodium hydroxide solution. Next, a phosphorus-containing solution was applied to the light-receiving surface of the silicon substrate on which a textured structure was formed by the etching treatment, and a heat treatment was performed, whereby an n-Si layer (n + layer) with a thickness of about 0.5 μm was formed on the light-receiving surface of the silicon substrate.

Als nächstes wurde auf der n-Si-Schicht ein Antireflexionsfilm (Titanoxidfilm) mit einer Dicke von mindestens etwa 50 nm und nicht mehr als etwa 100 nm mittels Plasma-CVD (PECVD) gebildet. Darüber hinaus wurde eine Beschichtung (Dicke mindestens 20 μm und nicht mehr als 50 μm), die als Vorderflächenelektrode (Silberelektrode) dienen soll, mittels Siebdrucken auf dem Antireflexionsfilm unter Verwendung einer spezifischen Silberpaste zur Bildung einer Vorderflächenelektrode (Silberelektrode) gebildet.Next, on the n-Si layer, an antireflection film (titanium oxide film) having a thickness of at least about 50 nm and not more than about 100 nm was formed by plasma CVD (PECVD). Moreover, a coating (thickness of at least 20 μm and not more than 50 μm) to serve as a front surface electrode (silver electrode) was screen-printed on the antireflection film using a specific silver paste to form a front surface electrode (silver electrode).

In einem separaten Vorgang wurde eine der Pastenzusammensetzungen der vorstehenden Testbeispiele 1 bis 8 mittels Siebdruck (unter Verwendung eines Netzes aus rostfreiem Stahl (SUS #165)) auf die Rückflächenseite des Silizium-Halbleitersubstrats aufgebracht (beschichtet), wodurch eine Beschichtung mit einer Filmdicke von etwa 30 μm in der Form von 5 mm breiten Linien gebildet wurde. Das Substrat wurde dann gebrannt, wodurch lineare Aluminiumelektroden 28 zum Testen und zum Bewerten gebildet wurden. Insbesondere wurde das Substrat bei einer Temperatur von mindestens etwa 700°C und nicht mehr als etwa 800°C an der Luft gebrannt, wobei ein Nahinfrarot-Hochgeschwindigkeitsbrennofen verwendet wurde.In a separate operation, one of the paste compositions of the above Test Examples 1 to 8 was screen-printed (using a stainless steel mesh (SUS # 165)) on the back surface side of the silicon semiconductor substrate (coated), thereby forming a coating having a film thickness of about 30 microns in the form of 5 mm wide lines was formed. The substrate was then fired, creating linear aluminum electrodes 28 were formed for testing and evaluation. In particular, the substrate was fired at a temperature of at least about 700 ° C and not more than about 800 ° C in the air using a near infrared high speed firing furnace.

Unter Verwendung der so erhaltenen Zellen zum Testen und zum Bewerten (Solarzellen) wurden Tests zur Bewertung der Bindungsfestigkeit durchgeführt und die Bindungsfestigkeiten der aus den Pastenzusammensetzungen zur Bildung einer Aluminiumelektrode gebildeten Aluminiumelektroden in den jeweiligen Testbeispielen wurden gemessen.Using the thus obtained cells for testing and evaluation (solar cells), tests for evaluating the bonding strength were carried out and the bonding strengths of those from the Paste compositions for forming aluminum electrode formed aluminum electrodes in the respective test examples were measured.

Die Bindungsfestigkeiten (Ablösefestigkeiten) der in der vorstehend beschriebenen Weise gebildeten Aluminiumelektroden (d. h., die Ablösefestigkeitsbewertung) wurden mit einer Festigkeitsmessvorrichtung 300 wie derjenigen, wie sie in der 5 gezeigt ist, bestimmt.The bonding strengths (peel strengths) of the aluminum electrodes formed in the above-described manner (ie, the peeling strength evaluation) were measured by a strength measuring device 300 like the one in the 5 shown is determined.

Insbesondere wurde ein Glassubstrat 41 an einem Halter 40 in der Festigkeitsmessvorrichtung 300, die in der 5 gezeigt ist, durch Befestigungsschrauben 43 und eine Fixierplatte 44 angebracht. Die Licht-empfangende Oberflächenseite des Silizium-Halbleitersubstrats 11 zum Testen, die in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten worden ist, wurde dann mit einem Epoxyhaftmittel 42 auf dem Glassubstrat 41 montiert und daran angebracht.In particular, a glass substrate 41 on a holder 40 in the strength measuring device 300 in the 5 shown by fastening screws 43 and a fixing plate 44 appropriate. The light-receiving surface side of the silicon semiconductor substrate 11 for testing, obtained in the manner described above, was then treated with an epoxy adhesive 42 on the glass substrate 41 mounted and attached.

Ein handelsüblicher leitender Haftfilm 30 wurde durch Thermokompressionsbonden an der Aluminiumelektrode 28 angebracht, die auf der freiliegenden Vorderflächenseite des Silizium-Halbleitersubstrats 11 ausgebildet worden ist, das an dem Glassubstrat 41 angebracht war, und zusätzlich dazu wurde ein Kontaktdraht 35 an dem leitenden Haftfilm 30 angebracht.A commercial conductive adhesive film 30 was made by thermocompression bonding to the aluminum electrode 28 mounted on the exposed front surface side of the silicon semiconductor substrate 11 has been formed, which on the glass substrate 41 was attached, and in addition was a contact wire 35 on the conductive adhesive film 30 appropriate.

Als nächstes wurde, wie es in der 5 gezeigt ist, die Festigkeitsmessvorrichtung 300 so geneigt, dass die Unterseite des Halters 40 auf einen Winkel von 135° eingestellt wurde, und die Bindungsfestigkeit von Kontaktdraht 35/leitender Haftfilm 30/Elektrode 28 wurde durch Ziehen einer bereits ausgebildeten Verlängerung 35e des Kontaktdrahts 35 vertikal nach oben (vgl. den Pfeil 45) gemessen.Next, as it was in the 5 is shown, the strength measuring device 300 so inclined to the bottom of the holder 40 was set at an angle of 135 °, and the bonding strength of contact wire 35 / senior detention film 30 /Electrode 28 was by pulling an already trained extension 35e of the contact wire 35 vertically upwards (see the arrow 45 ).

Die Ergebnisse sind in den entsprechenden Spalten der Tabelle 2 gezeigt. Die Bindungsfestigkeitsbewertungstests (Ablösefestigkeitstests) wurden mit einer Mehrzahl (zwei) von Aluminiumelektroden durchgeführt, die aus den in den jeweiligen Testbeispielen erhaltenen Aluminiumpasten gebildet worden sind. Der Durchschnitt der Testergebnisse (Messergebnisse) für die zwei Aluminiumelektroden (n = 2) wurde als die Bindungsfestigkeit verwendet.The results are shown in the corresponding columns of Table 2. The bond strength evaluation tests (peel strength tests) were performed on a plurality (two) of aluminum electrodes formed from the aluminum pastes obtained in the respective test examples. The average of the test results (measurement results) for the two aluminum electrodes (n = 2) was used as the bond strength.

Der Graph in der 6 zeigt die Beziehung zwischen der Bindungsfestigkeit, die in diesen Tests erhalten worden ist, und dem Erweichungspunkt der Glasfritte in der Aluminiumpaste. Tabelle 2 Al-Paste Glas Erweichungspunkt (°C) Wärmeausdehnungskoeffizient (× 10–7/°C) Bindungsfestigkeit (N) Daten Durchschnitt Testbeispiel 1 Probe 1 644 45 0,3386 0,6147 0,48 Testbeispiel 2 Probe 2 690 67 0,6873 0,6921 0,69 Testbeispiel 3 Probe 3 716 66 0,3822 0,4156 0,40 Testbeispiel 4 Probe 4 530 86 0,01 0,01 0,01 Testbeispiel 5 Probe 5 570 63 0,8 0,7 0,75 Testbeispiel 6 Probe 6 548 70 1,6822 1,2724 1,48 Testbeispiel 7 Probe 7 568 70 0,9712 0,9297 0,95 Testbeispiel 8 Probe 8 445 77 0,977 1,0775 1,03 The graph in the 6 Fig. 14 shows the relationship between the bond strength obtained in these tests and the softening point of the glass frit in the aluminum paste. Table 2 Al paste Glass Softening point (° C) Thermal expansion coefficient (× 10 -7 / ° C) Bond strength (N) dates average Test Example 1 Sample 1 644 45 0.3386 0.6147 0.48 Test Example 2 Sample 2 690 67 0.6873 0.6921 0.69 Test Example 3 Sample 3 716 66 0.3822 0.4156 0.40 Test Example 4 Sample 4 530 86 0.01 0.01 0.01 Test Example 5 Sample 5 570 63 0.8 0.7 0.75 Test Example 6 Sample 6 548 70 1.6822 1.2724 1.48 Test Example 7 Sample 7 568 70 0.9712 0.9297 0.95 Test Example 8 Sample 8 445 77 0.977 1.0775 1.03

Wie es in der Tabelle 2 und in der 6 gezeigt ist, wurde gefunden, dass eine hohe Bindungsfestigkeit bei einem Glaserweichungspunkt innerhalb der Aluminiumpaste im Bereich von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C (insbesondere mindestens 500°C und nicht mehr als 600°C) auftritt. Insbesondere wurde eine sehr hohe Bindungsfestigkeit festgestellt, wenn die Aluminiumpaste des Testbeispiels 6 mit einem Glaserweichungspunkt nahe bei 550°C verwendet wurde.As shown in Table 2 and in the 6 has been found to have a high bond strength at a glass softening point within the aluminum paste in the range of at least 400 ° C and not more than 600 ° C (especially at least 500 ° C and not more than 600 ° C) occurs. In particular, a very high bonding strength was found when the aluminum paste of Test Example 6 having a glass softening point near 550 ° C was used.

Es wurde auch gefunden, dass Aluminiumpasten mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glasfritte von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C (mindestens 65 × 10–7/°C und nicht mehr als 75 × 10–7/°C) eine hohe Bindungsfestigkeit aufweisen.It has also been found that aluminum pastes having a thermal expansion coefficient of the glass frit of at least 60 × 10 -7 / ° C and not more than 80 × 10 -7 / ° C (at least 65 × 10 -7 / ° C and not more than 75 × 10 -7 / ° C) have a high bonding strength.

<Bindungsfestigkeitstest (2)><Bond strength test (2)>

Gemäß dem gleichen Verfahren wie bei dem vorstehend beschriebenen Ablösefestigkeitstest (1) wurde die Aluminiumpaste des Testbeispiels 6 zur Bildung von linearen Aluminiumelektroden mit einer Filmdicke von etwa 30 μm und einer Breite von etwa 2 mm auf dem Silizium-Halbleitersubstrat 11 verwendet und ein entsprechender Ablösefestigkeitstest wurde durchgeführt. Wie es in der Spalte „Arbeitsbeispiel” in der Tabelle 3 gezeigt ist, wurde als Durchschnittswert (n = 2) eine Bindungsfestigkeit von 3,25 N/2 mm festgestellt.According to the same method as in the above-described peel strength test ( 1 ) was the aluminum paste of Test Example 6 to form linear aluminum electrodes having a film thickness of about 30 microns and a width of about 2 mm on the silicon semiconductor substrate 11 and a corresponding peel strength test was performed. As shown in the column "working example" in Table 3, a bonding strength of 3.25 N / 2 mm was found as the average value (n = 2).

Als Kontrolle für einen Vergleich wurden lineare Silberelektroden mit einer Filmdicke von etwa 30 μm und einer Breite von etwa 2 mm auf dem vorstehend genannten Silizium-Halbleitersubstrat 11 unter Verwendung einer herkömmlichen Silberpaste anstelle der Aluminiumpaste des Testbeispiels 6 ausgebildet. Der vorstehend beschriebene Kontaktdraht 35 wurde auf der Oberfläche mit einem Lötmittel angebracht und der gleiche Ablösefestigkeitstest wurde durchgeführt. Wie es in der Spalte „Vergleichsbeispiel A” in der Tabelle 3 gezeigt ist, wurde als Durchschnittswert (n = 2) eine Bindungsfestigkeit von 3,5 N/2 mm festgestellt.As a control for comparison, linear silver electrodes having a film thickness of about 30 μm and a width of about 2 mm were formed on the aforementioned silicon semiconductor substrate 11 formed using a conventional silver paste in place of the aluminum paste of Test Example 6. The above-described contact wire 35 was applied to the surface with a solder and the same peel strength test was conducted. As shown in the column "Comparative Example A" in Table 3, a bonding strength of 3.5 N / 2 mm was found as the average value (n = 2).

Das Vergleichsbeispiel B in der Tabelle 3 zeigt das Ergebnis, das erhalten wird, wenn die Aluminiumpaste des Testbeispiels 1 anstelle der Aluminiumpaste des Testbeispiels 6 verwendet wurde. Tabelle 3 Vergleichsbeispiel A Vergleichsbeispiel B Arbeitsbeispiel Bindungsfestigkeit (N/2 mm) 3,50 0,50 3,25 Comparative Example B in Table 3 shows the result obtained when the aluminum paste of Test Example 1 was used instead of the aluminum paste of Test Example 6. Table 3 Comparative Example A Comparative Example B working example Bond strength (N / 2 mm) 3.50 0.50 3.25

Wie es aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, wurde bestätigt, dass die Aluminiumelektrode, die aus der Aluminiumpaste des Testbeispiels 6 ausgebildet ist, eine gute Bindungsfestigkeit erreichen konnte, die mit derjenigen der Lötmittel-gebundenen Silberelektrode im Vergleichsbeispiel A vergleichbar war. Es wurde auch bestätigt, dass die Bindungsfestigkeit der aus der Aluminiumpaste des Testbeispiels 6 gebildeten Aluminiumelektrode verglichen mit der Bindungsfestigkeit der Aluminiumelektrode im Vergleichsbeispiel B beträchtlich erhöht war.As is apparent from Table 3, it was confirmed that the aluminum electrode formed of the aluminum paste of Test Example 6 could attain a good bond strength comparable to that of the solder-bonded silver electrode in Comparative Example A. It was also confirmed that the bonding strength of the aluminum electrode formed from the aluminum paste of Test Example 6 was considerably increased as compared with the bonding strength of the aluminum electrode in Comparative Example B.

Wie es aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsformen und Testbeispiele ersichtlich ist, können bei der Solarzelle, die durch diese Erfindung bereitgestellt wird, Aluminiumelektroden als die Elektroden für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite verwendet werden. Als Ergebnis ist es möglich geworden, ein Verbinden bzw. Bonden mit einem elektrisch leitenden Haftfilm durchzuführen, der bei herkömmlichen Aluminiumelektroden eine geringe Bindungsfestigkeit aufweist und folglich nicht verwendet werden kann. Darüber hinaus ist es verglichen mit einem herkömmlichen Aufbau, bei dem eine Silberelektrode als die Elektrode für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite verwendet wird, möglich, eine BSF-Schicht einheitlich auf der gesamten Rückfläche eines Silizium-Halbleitersubstrats (Wafer) auszubilden. Ferner kann auch eine Kostensenkung entsprechend der Differenz der Materialpreise zwischen Silber und Aluminium erreicht werden.As is apparent from the above description of the embodiments and test examples, in the solar cell provided by this invention, aluminum electrodes can be used as the electrodes for external connection on the back surface side. As a result, it has become possible to perform bonding with an electroconductive adhesive film which has low bonding strength in conventional aluminum electrodes and thus can not be used. Moreover, as compared with a conventional structure in which a silver electrode is used as the electrode for external connection on the back surface side, it is possible to uniformly form a BSF layer on the entire back surface of a silicon semiconductor substrate (wafer). Furthermore, a cost reduction according to the difference in material prices between silver and aluminum can be achieved.

Da ferner die Aluminiumelektrode für eine externe Verbindung, die eine verbesserte Aluminiumfilmbindungsfestigkeit (Ablösefestigkeit) aufweist, die Nutzung eines Verbindens bzw. Bondens mittels eines elektrisch leitenden Haftfilms ermöglicht, kann eine Struktur ohne Elektrodenbereiche für Lötverbindungen aufgebaut werden. Als Ergebnis ermöglicht die Verwendung von Aluminium auf der gesamten Rückfläche des Substrats (Wafer), dass eine Zunahme der Leistungserzeugungseffizienz der Solarzelle aufgrund einer einheitlichen Bildung der BSF-Schicht erreicht werden kann, sowie die weitere Erhöhung der Leistungserzeugungseffizienz der Solarzelle aufgrund der Wegfallens einer Sammelleiterelektrodenstruktur.Further, since the aluminum electrode for external connection having improved aluminum film bonding strength (peel strength) enables the use of bonding by means of an electroconductive adhesive film, a structure without electrode portions for solder joints can be constructed. As a result, the use of aluminum on the entire back surface of the substrate (wafer) enables an increase in the power generation efficiency of the solar cell due to uniform formation of the BSF layer to be achieved, as well as the further increase in the power generation efficiency of the solar cell due to the omission of a bus bar electrode structure.

Die Erfindung wurde vorstehend detailliert beschrieben, obwohl diese Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen. Die Erfindung kann auch in anderen Formen ausgeführt werden und verschiedene Modifizierungen können mit der Erfindung durchgeführt werden, ohne von dem Wesen und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann mindestens ein Teil der Elektroden der Licht-empfangenden Oberfläche (z. B. Sammelschienenelektroden oder Gitterlinien, die eine Elektrode der Licht-empfangenden Oberfläche bilden) unter Verwendung der hier offenbarten Pastenzusammensetzung, welche die Aluminiumelektrode bildet, ausgebildet werden.The invention has been described above in detail, although these examples are given by way of illustration only. The invention may be embodied in other forms and various modifications may be made with the invention without departing from the spirit and scope of the invention. For example, at least a part of the electrodes of the light-receiving surface (eg, bus bar electrodes or grid lines forming an electrode of the light-receiving surface) may be formed by using the paste composition disclosed herein which forms the aluminum electrode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Silizium-Halbleitersubstrat (Si-Wafer)Silicon semiconductor substrate (Si wafer)
1212
Elektrode der Licht-empfangenden OberflächeElectrode of light-receiving surface
1414
AntireflexionsfilmAnti-reflection film
1616
n-Si-Schichtn-Si layer
1818
p-Si-Schichtp-Si layer
2020
Rückfläche-Aluminiumelektrode mit breiter FlächeRear surface aluminum electrode with wide area
2222
Aluminiumelektrode für eine externe VerbindungAluminum electrode for external connection
2323
Öffnungopening
2424
BSF-SchichtBSF layer
3030
Leitender HaftfilmConductive film
3131
Leitende TeilchenConductive particles
3232
HaftmittelkomponenteAdhesive component
3535
Kontaktdraht (Anschlussdraht)Contact wire (connecting wire)
35e35e
KontaktverlängerungContact extension
4040
Halterholder
4141
Glassubstratglass substrate
100, 200,100, 200,
1000 Lötzellen 1000 Lötzellen
300300
FestigkeitsmessvorrichtungStrength measuring device

Claims (12)

Pastenzusammensetzung zur Bildung einer Aluminiumelektrode für eine Solarzelle, wobei die Zusammensetzung umfasst: ein Aluminiumpulver, eine Glasfritte und einen organischen Träger, wobei die Glasfritte (1) einen Glaserweichungspunkt von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C aufweist, (2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C aufweist und (3) als essentielle Bestandteile SiO2, B2O3, ZnO und/oder PbO, Al2O3 und mindestens ein Alkalimetalloxid umfasst.A paste composition for forming an aluminum electrode for a solar cell, the composition comprising: an aluminum powder, a glass frit and an organic vehicle, wherein the glass frit (1) has a glass softening point of at least 400 ° C and not more than 600 ° C, (2) a Has thermal expansion coefficients of at least 60 × 10 -7 / ° C and not more than 80 × 10 -7 / ° C and (3) as essential components SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO and / or PbO, Al 2 O 3 and at least one alkali metal oxide. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Bestandteile der Glasfritte die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% der kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 35 mol-%, B2O3 5 bis 30 mol-%, ZnO und/oder PbO 25 bis 45 mol-%, Al2O3 2 bis 10 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 5 bis 15 mol-%, mindestens eines von CaO, SrO und BaO 0 bis 10 mol-% und Bi2O3 0 bis 5 mol-%,
wobei die Summe der Bestandteile mindestens 95 mol-% der gesamten Glasfritte ausmacht.
A paste composition according to claim 1, wherein the constituents of the glass frit have the following respective molar contents per 100 mol% of the combined ingredients: SiO 2 20 to 35 mol%, B 2 O 3 5 to 30 mol%, ZnO and / or PbO From 25 to 45 mol%, Al 2 O 3 2 to 10 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 5 to 15 mol%, at least one of CaO, SrO and BaO 0 to 10 mol% and Bi 2 O 3 0 to 5 mol%,
the sum of the constituents being at least 95 mol% of the total glass frit.
Pastenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Bestandteile der Glasfritte die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% der kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 30 mol-%, B2O3 20 bis 30 mol-%, ZnO 25 bis 35 mol-%, Al2O3 3 bis 7 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 10 bis 15 mol-% und mindestens eines von CaO, SrO und BaO 2 bis 10 mol-%,
wobei die Summe der Bestandteile mindestens 95 mol-% der gesamten Glasfritte ausmacht.
A paste composition according to claim 2, wherein the constituents of the glass frit have the following respective molar contents per 100 mol% of the combined ingredients: SiO 2 20 to 30 mol%, B 2 O 3 20 to 30 mol%, ZnO From 25 to 35 mol%, Al 2 O 3 3 to 7 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 10 to 15 mol% and at least one of CaO, SrO and BaO 2 to 10 mol%,
the sum of the constituents being at least 95 mol% of the total glass frit.
Pastenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Glasfritte einen Glaserweichungspunkt von mindestens 500°C und nicht mehr als 600°C aufweist.A paste composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass frit has a glass softening point of at least 500 ° C and not more than 600 ° C. Pastenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei pro 100 Gew.-% der gesamten Pastenzusammensetzung das Aluminiumpulver in einer Menge von 60 bis 80 Gew.-% einbezogen ist und die Glasfritte in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% einbezogen ist.A paste composition according to any one of claims 1 to 4, wherein per 100% by weight of the total paste composition, the aluminum powder is included in an amount of 60 to 80% by weight and the glass frit is included in an amount of 2 to 10% by weight , Solarzelle mit einem Silizium-Halbleitersubstrat, einer Elektrode der Lichtempfangenden Oberfläche, die auf einer Licht-empfangenden Oberflächenseite, welche eine Seite des Substrats ist, ausgebildet ist, und einer Aluminiumelektrode, die auf einer Rückflächenseite, welche die andere Seite des Substrats ist, ausgebildet ist, wobei mindestens ein Teil der Aluminiumelektrode so ausgebildet ist, dass er eine Glaszusammensetzung umfasst, und die Glaszusammensetzung (1) einen Glaserweichungspunkt von mindestens 400°C und nicht mehr als 600°C aufweist, (2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 60 × 10–7/°C und nicht mehr als 80 × 10–7/°C aufweist und (3) als essentielle Bestandteile SiO2, B2O3, ZnO und/oder PbO, Al2O3 und mindestens ein Alkalimetalloxid umfasst.A solar cell having a silicon semiconductor substrate, an electrode of the light-receiving surface formed on a light-receiving surface side which is one side of the substrate, and an aluminum electrode formed on a back surface side which is the other side of the substrate wherein at least a part of the aluminum electrode is formed to comprise a glass composition, and the glass composition (1) has a glass softening point of at least 400 ° C and not more than 600 ° C, (2) a thermal expansion coefficient of at least 60 × 10 - 7 / ° C and not more than 80 × 10 -7 / ° C and (3) as essential components SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO and / or PbO, Al 2 O 3 and at least one alkali metal oxide. Solarzelle nach Anspruch 6, wobei die Bestandteile der Glaszusammensetzung die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% der kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 35 mol-%, B2O3 5 bis 30 mol-%, ZnO und/oder PbO 25 bis 45 mol-%, Al2O3 2 bis 10 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 5 bis 15 mol-%, mindestens eines von CaO, SrO und BaO 0 bis 10 mol-% und Bi2O3 0 bis 5 mol-%,
wobei die Summe der Bestandteile mindestens 95 mol-% der gesamten Glaszusammensetzung ausmacht.
A solar cell according to claim 6, wherein the constituents of the glass composition have the following respective molar contents per 100 mol% of the combined constituents: SiO 2 20 to 35 mol%, B 2 O 3 5 to 30 mol%, ZnO and / or PbO From 25 to 45 mol%, Al 2 O 3 2 to 10 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 5 to 15 mol%, at least one of CaO, SrO and BaO 0 to 10 mol% and Bi 2 O 3 0 to 5 mol%,
the sum of the constituents being at least 95 mol% of the total glass composition.
Solarzelle nach Anspruch 7, wobei die Bestandteile der Glaszusammensetzung die folgenden jeweiligen molaren Gehalte pro 100 mol-% der kombinierten Bestandteile aufweisen: SiO2 20 bis 30 mol-%, B2O3 20 bis 30 mol-%, ZnO 25 bis 35 mol-%, Al2O3 3 bis 7 mol-%, mindestens eines von Li2O, Na2O und K2O 10 bis 15 mol-% und mindestens eines von CaO, SrO und BaO 2 bis 10 mol-%,
wobei die Summe der Bestandteile mindestens 95 mol-% der gesamten Glaszusammensetzung ausmacht.
A solar cell according to claim 7, wherein the constituents of the glass composition have the following respective molar contents per 100 mol% of the combined components: SiO 2 20 to 30 mol%, B 2 O 3 20 to 30 mol%, ZnO From 25 to 35 mol%, Al 2 O 3 3 to 7 mol%, at least one of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 10 to 15 mol% and at least one of CaO, SrO and BaO 2 to 10 mol%,
the sum of the constituents being at least 95 mol% of the total glass composition.
Solarzelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Glaszusammensetzung einen Glaserweichungspunkt von mindestens 500°C und nicht mehr als 600°C aufweist. A solar cell according to any one of claims 6 to 8, wherein the glass composition has a glass softening point of at least 500 ° C and not more than 600 ° C. Solarzelle nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei eine Elektrode für eine externe Verbindung auf der Rückflächenseite ausgebildet ist, wobei die Elektrode für eine externe Verbindung aus einer Aluminiumelektrode, welche die Glaszusammensetzung enthält, ausgebildet ist.A solar cell according to any one of claims 6 to 9, wherein an electrode for external connection is formed on the back surface side, the electrode for external connection being formed of an aluminum electrode containing the glass composition. Solarzelle nach Anspruch 10, wobei ein elektrisch leitender Haftfilm auf der Aluminiumelektrode, welche die Glaszusammensetzung enthält und welche die Elektrode für die externe Verbindung bildet, angebracht ist.A solar cell according to claim 10, wherein an electroconductive adhesive film is provided on the aluminum electrode containing the glass composition and forming the external connection electrode. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, die ein Silizium-Halbleitersubstrat, eine Elektrode der Licht-empfangenden Oberfläche, die auf einer Licht-empfangenden Oberflächenseite, die als eine Seite des Substrats dient, ausgebildet ist, und eine Aluminiumelektrode aufweist, die auf einer Rückflächenseite, die als die andere Seite des Substrats dient, ausgebildet ist, wobei das Verfahren das Ausbilden mindestens eines Teils der Aluminiumelektrode, die auf der Rückflächenseite ausgebildet ist, unter Verwendung der Pastenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.A method of manufacturing a solar cell comprising a silicon semiconductor substrate, an electrode of the light-receiving surface formed on a light-receiving surface side serving as a side of the substrate, and an aluminum electrode disposed on a back surface side as the other side of the substrate, the method comprising forming at least a part of the aluminum electrode formed on the back surface side using the paste composition according to any one of claims 1 to 5.
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