DE10326274B4 - Pastenzusammensetzung und Pastenzusammensetzung für eineSolarzelle - Google Patents
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Abstract
Pastenzusammensetzung zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht (5, 6, 7) auf einem Silizium-Halbleitersubstrat (1) des p-Typs, welche Aluminiumpulver, ein organisches Trägermaterial und ein Pulver aus mindestens einer anorganischen Verbindung, welche aus einer Gruppe, welche aus einer anorganischen Verbindung auf Oxidbasis und einer anorganischen Verbindung auf Nichtoxidbasis besteht, ausgewählt wird, enthält, wobei
die anorganische Verbindung auf Oxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Schmelztemperatur, eine Erweichungstemperatur und eine Zersetzungstemperatur, welche jeweils höher als der Schmelzpunkt von Aluminium sind, aufweist, und
die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Temperatur aus der Gruppe einer Schmelztemperatur, einer Erweichungstemperatur und einer Zersetzungstemperatur, welche höher als der Schmelzpunkt von Aluminium ist, aufweist, wobei die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis kein Borid ist.
die anorganische Verbindung auf Oxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Schmelztemperatur, eine Erweichungstemperatur und eine Zersetzungstemperatur, welche jeweils höher als der Schmelzpunkt von Aluminium sind, aufweist, und
die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Temperatur aus der Gruppe einer Schmelztemperatur, einer Erweichungstemperatur und einer Zersetzungstemperatur, welche höher als der Schmelzpunkt von Aluminium ist, aufweist, wobei die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis kein Borid ist.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Pastenzusammensetzung und eine Solarzelle, welche diese verwendet, und genauer betrifft diese eine Pastenzusammensetzung, welche zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht, wie etwa einer Störstellenschicht bzw. einer Elektrodenschicht auf einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs, wodurch eine Solarzelle aus kristallinem Silizium gebildet wird, verwendet wird.
- Technischer Hintergrund
- Eine Solarzelle ist als elektrisches Bauelement bekannt, welches Elektroden aufweist, welche auf einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs ausgebildet sind. Wie in
1 dargestellt, wird eine derartige Solarzelle durch ein Silizium-Halbleitersubstrat1 des p-Typs, welches eine Dicke von 300 bis 400 μm aufweist, ausgebildet. Eine Störstellenschicht2 des n-Typs, welche eine Dicke von 0,3 bis 0,5 μm aufweist, eine entspiegelte Beschichtung3 und Gitterelektroden4 werden nacheinander auf einer lichtaufnehmenden Oberfläche des Silizium-Halbleitersubstrats1 des p-Typs ausgebildet. - Eine hintere Elektrodenschicht
5 wird auf der hinteren Oberfläche des Silizium-Halbleitersubstrats1 des p-Typs ausgebildet. Diese hintere Elektrodenschicht5 wird durch Auftragen einer Pastenzusammensetzung, welche aus Aluminiumpulver, Glasfritte und einem organischen Trägermaterial besteht, durch Siebdrucken oder ähnliches, Trocknen davon und danach durch Brennen davon bei einer Temperatur von mindestens 660°C (dem Schmelzpunkt von Aluminium) ausgebildet. Bei diesem Brennen diffundiert Aluminium in das Silizium-Halbleitersubstrat1 des p-Typs, wodurch eine Al-Si-Legierungsschicht6 zwischen der hinteren Elektrodenschicht5 und dem Silizium-Halbleitersubstrat1 des p-Typs ausgebildet wird, während zugleich eine p+-Schicht7 als Störstellenschicht ausgebildet wird, welche von der Diffusion von Aluminiumatomen herrührt. Die Solarzelle erreicht eine BSF-Wirkung (Feldwirkung an der hinteren Oberfläche; BSF für engl.: back surface field), welche die Sammlungsleistung für ausgebildete Träger aufgrund der Anwesenheit der p+-Schicht7 verbessert. - Ein anderer Solarzellentyp wird dadurch praktisch verwirklicht, daß die hintere Elektrodenschicht
5 und die Al-Si-Legierungsschicht6 mit Säure oder ähnlichem entfernt werden, während die p+-Schicht7 übriggelassen wird, um die BSF-Wirkung zu gewährleisten, und eine Elektrodenschicht mit Silberpaste oder ähnlichem neu ausgebildet wird. - Um die Kosten für eine derartige Solarzelle zu vermindern, wurde in jüngerer Zeit das Hilfsmittel des Verminderns der Dicke des Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs untersucht. Wenn dessen Dicke vermindert wird, wird das Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs jedoch derart verformt, daß die hintere Oberfläche, welche mit der hinteren Elektrodenschicht durch Brennen der Pastenzusammensetzung ausgebildet wird, aufgrund des Unterschieds zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium und Aluminium gewölbt wird, was zu einem Verziehen führt. Daher wird ein Brechen oder ähnliches bei Herstellungsschritten der Solarzelle verursacht, so daß die Herstellungsausbeute der Solarzelle nachteilig vermindert wird.
- Um dieses Problem zu lösen, kann die Menge der aufgetragenen Pastenzusammensetzung vermindert werden, um die Dicke der hinteren Elektrodenschicht zu vermindern. Wenn die Menge der aufgetragenen Pastenzusammensetzung vermindert wird, ist jedoch die Menge des Aluminiums, welches aus der Oberfläche davon in das Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs diffundiert, ungenügend. Infolgedessen kann keine erwünschte BSF-Wirkung erreicht werden, und somit werden die Eigenschaften der Solarzelle nachteilig verschlechtert.
- Im Hinblick darauf offenbart beispielsweise die
japanische Patentoffenlegung Nr. 2000-90734 - Die
JP 2001 313 402 A - Die
JP 2003 06 90 56 A - Die
JP 2000 090 734 A - Die
DE 199 10 816 A1 offenbart eine Pastenzusammensetzung zum Dotieren von Halbleitern und zum Ausbilden von Schutzschichten, wobei die Paste siliziumoxidbildende Vorläufersubstanzen, wie z. B. Silan, umfasst, um während des Diffusionsausheizprozesses Siliziumdioxid zu bilden. Die Pastenzusammensetzung weist Aluminiumpuder auf. Das Pastenmaterial kann ferner Boroxid umfassen, um eine Bordotierquelle vorzusehen. - Die
EP 1 036 849 A2 offenbart eine anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis (SiC), die verwendet wird, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Al-SiC-Material durch Verändern des Zusammensetzungsverhältnisses der beiden Komponenten einzustellen. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Um das zuvor erwähnte Problem zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pastenzusammensetzung, welche geeignet ist, eine erwünschte BSF-Wirkung in ausreichendem Umfang zu erreichen, ohne die Auftragsmenge zu vermindern, auch wenn die Dicke eines Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs vermindert wird, wobei eine Verformung des Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs nach dem Brennen verhindert wird, und eine Solarzelle, welche eine Störstellenschicht bzw. eine Elektrodenschicht, welche aus der Zusammensetzung hergestellt wird, umfaßt, zu schaffen.
- Die Erfinder führten gründliche Untersuchungen durch, um das Problem des Stands der Technik zu lösen, wobei entdeckt wurde, daß die zuvor erwähnte Aufgabe durch Verwenden einer Pastenzusammensetzung mit einer bestimmten Zusammensetzung gelöst werden kann. Auf der Basis dieser Erkenntnis weist die erfindungsgemäße Pastenzusammensetzung die folgenden Eigenschaften auf:
Die neuartige Pastenzusammensetzung, welche zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs verwendet wird, enthält Aluminiumpulver, ein organisches Trägermaterial und ein Pulver aus mindestens einer anorganischen Verbindung, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus einer anorganischen Verbindung auf Oxidbasis und einer anorganischen Verbindung auf Nichtoxidbasis besteht. Die anorganische Verbindung auf Oxidbasis weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Schmelztemperatur, eine Erweichungstemperatur und eine Zersetzungstemperatur, welche jeweils höher als der Schmelzpunkt von Aluminium sind, auf. Die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Temperatur aus der Gruppe einer Schmelztemperatur, einer Erweichungstemperatur und einer Zersetzungstemperatur, welche höher als der Schmelzpunkt von Aluminium ist, auf, wobei die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis kein Borid ist. - In einer Ausführungsform ist die elektrisch leitende Schicht eine Störstellenschicht bzw. eine Elektrodenschicht.
- Bei der neuartigen Pastenzusammensetzung ist die anorganische Verbindung auf Oxidbasis in einer Ausführungsform mindestens eine Verbindung, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid besteht.
- Bei der neuartigen Pastenzusammensetzung ist die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis in einer Ausführungsform mindestens eine Verbindung, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus einem Karbid und einem Nitrid besteht.
- Die neuartige Pastenzusammensetzung enthält das Pulver der anorganischen Verbindung vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse.
- Besser enthält die neuartige Pastenzusammensetzung das Aluminiumpulver in einer Menge von mindestens 60% der Masse und nicht mehr als 75% der Masse, das organische Trägermaterial in einer Menge von mindestens 20% der Masse und nicht mehr als 35% der Masse sowie das Pulver der anorganischen Verbindung in einer Menge von mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse.
- Die neuartige Pastenzusammensetzung enthält in einer Ausführungsform ferner Glasfritte.
- Wenn diese die Glasfritte enthält, so enthält die neuartige Pastenzusammensetzung das Aluminiumpulver in einer Menge von mindestens 60% der Masse und nicht mehr als 75% der Masse, das organische Trägermaterial in einer Menge von mindestens 20% der Masse und nicht mehr als 35% der Masse, das Pulver der anorganischen Verbindung in einer Menge von mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse sowie die Glasfritte in einer Menge von nicht mehr als 5,0% der Masse.
- Bei der neuartigen Pastenzusammensetzung beträgt die mittlere Teilchengröße des Pulvers der anorganischen Verbindung in einer Ausführungsform nicht mehr als 10 μm.
- Eine Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle, wobei die Solarzelle eine elektrisch leitende Schicht umfaßt, welche durch Auftragen einer Pastenzusammensetzung, welche eine der zuvor erwähnten Eigenschaften aufweist, auf einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs und danach durch Brennen der Pastenzusammensetzung ausgebildet wird.
- In einer Ausführungsform ist die elektrisch leitende Schicht eine Störstellenschicht bzw. eine Elektrodenschicht.
- In einer Ausführungsform wird gemäß Beschreibung in der vorliegenden Schrift das Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs, welches mit der Pastenzusammensetzung beschichtet ist, welche das Pulver der anorganischen Verbindung enthält, welche die zuvor erwähnten Bedingungen erfüllt, derart gebrannt, daß eine erwünschte BSF-Wirkung aufrechterhalten werden kann, um die Sammlungsleistung für ausgebildete Träger zu verbessern, ohne die Auftragsmenge zu vermindern, und eine Verformung des gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs verhindert werden kann, auch wenn die Dicke des Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs vermindert wird.
- Die vorangehenden sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende genaue Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung besser ersichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 stellt die Schnittstruktur einer Solarzelle, bei welcher die vorliegende Erfindung angewandt wird, in typischer Weise dar; und -
2 stellt ein Verfahren zum Messen des Umfangs der Verformung eines gebrannten Siliziumsubstrats in typischer Weise dar. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
- Die erfindungsgemäße Pastenzusammensetzung enthält ein Pulver einer anorganischen Verbindung gemeinsam mit Aluminiumpulver und einem organischen Trägermaterial. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Pulvers der anorganischen Verbindung ist kleiner als der von Aluminium. Mindestens eine Temperatur aus der Gruppe der Schmelztemperatur, der Erweichungstemperatur und der Zersetzungstemperatur des Pulvers der anorganischen Verbindung ist höher als der Schmelzpunkt von Aluminium. Anders ausgedrückt, wird das Pulver der anorganischen Verbindung bei der Brenntemperatur der Pastenzusammensetzung nicht geschmolzen, nicht erweicht und nicht zersetzt. Dieses Pulver der anorganischen Verbindung wird derart in die Pastenzusammensetzung eingebracht, daß eine Verformung eines Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs, welches mit der Pastenzusammensetzung beschichtet und gebrannt wird, verhindert werden kann.
- Generell war es im wesentlichen das einzige wirksame Hilfsmittel zum Unterdrücken einer Verformung eines gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs, die Dicke eines Films aus einer Paste, welche darauf aufgetragen wird, zu vermindern. Wenn die Dicke des Films der Paste, welche auf dem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs aufgetragen wird, vermindert wird, ist die Menge des Aluminiums, welches aus der Oberfläche davon in das Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs diffundiert, derart ungenügend, daß keine erwünschte BSF-Wirkung erreicht werden kann, und somit werden die Merkmale einer Solarzelle, welche durch ein Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs ausgebildet wird, im Ergebnis verschlechtert. Erfindungsgemäß kann jedoch eine Verformung des gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs verhindert werden, ohne die Dicke des Films der Paste darauf zu vermindern, wodurch eine erwünschte BSF-Wirkung erreicht werden kann. Obgleich der Grund, warum eine Verformung des gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs durch Aufnehmen des zuvor erwähnten Pulvers der anorganischen Verbindung verhindert werden kann, ungeklärt ist, vermindert die anorganische Verbindung den Umfang der Kontraktion einer Aluminiumsinterschicht, welche ausgebildet wird, wenn die Pastenzusammensetzung gebrannt wird, beim Kühlen nach dem Brennen erheblich.
- Die anorganische Verbindung, welche in der neuartigen Pastenzusammensetzung enthalten ist, kann mindestens eine Verbindung sein, welche aus einer Gruppe aus einem Karbid, einem Oxid und einem Nitrid ausgewählt wird, obgleich diese nicht auf diese Verbindungen beschränkt ist. Die anorganische Verbindung ist kein Borid.
- Der Anteil des Pulvers der anorganischen Verbindung in der neuartigen Pastenzusammensetzung beträgt vorzugsweise mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse. Beträgt der Anteil des Pulvers der anorganischen Verbindung weniger als 0,3% der Masse, so kann keine ausreichende Verhinderungswirkung gegen eine Verformung des gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs durch Hinzufügen des Pulvers der anorganischen Verbindung erreicht werden. Überschreitet der Anteil des Pulvers der anorganischen Verbindung 10,0% der Masse, so kann der Oberflächenwiderstand einer hinteren Elektrodenschicht nachteiligerweise vergrößert werden, so daß die Sintereigenschaft der Pastenzusammensetzung gehemmt wird. Wird der Oberflächenwiderstand der hinteren Elektrodenschicht vergrößert, so wird der ohm'sche Zwischenelektroden-Widerstand derart vergrößert, daß Energie, welche von der Bestrahlung mit Sonnenlicht herrührt, nicht wirksam entnommen werden kann und die Energieumwandlungsleistung vermindert wird.
- Die mittlere Teilchengröße des Pulvers der anorganischen Verbindung, welches in der neuartigen Pastenzusammensetzung enthalten ist, ist vorzugsweise nicht größer als 10 μm. Überschreitet die mittlere Teilchengröße des Pulvers der anorganischen Verbindung 10 μm, so wird die Anzahl der Teilchen der anorganischen Verbindung, welche in einer Aluminiumsinterschicht, welche ausgebildet wird, wenn die Pastenzusammensetzung gebrannt wird, vorhanden sind, derart vermindert, daß keine ausreichende Verhinderungswirkung gegen eine Verformung des gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs durch Hinzufügen des Pulvers der anorganischen Verbindung erreicht werden kann. Die mittlere Teilchengröße des Pulvers der anorganischen Verbindung, welche industriell nicht auf weniger als 0,01 μm vermindert werden kann, beträgt mindestens 0,01 μm.
- Der Anteil des Aluminiumpulvers in der neuartigen Pastenzusammensetzung beträgt vorzugsweise mindestens 60% der Masse und nicht mehr als 75% der Masse. Beträgt der Anteil des Aluminiumpulvers weniger als 60% der Masse, so kann der Oberflächenwiderstand der gebrannten hinteren Elektrodenschicht vergrößert werden, so daß die Energieumwandlungsleistung der Solarzelle vermindert wird. Überschreitet der Anteil des Aluminiumpulvers 75% der Masse, so wird die Verteilungsfähigkeit der Pastenzusammensetzung beim Siebdrucken oder ähnlichem vermindert.
- Das organische Trägermaterial, welches in der neuartigen Pastenzusammensetzung enthalten ist, wird durch Lösen von Ethylzellulose, Acrylharz, Alkydharz oder ähnlichem in einem Lösungsmittel hergestellt. Der Anteil des organischen Trägermaterials beträgt vorzugsweise mindestens 20% der Masse und nicht mehr als 35% der Masse. Beträgt der Anteil des organischen Trägermaterials weniger als 20% der Masse oder überschreitet dieser 35% der Masse, so wird die Druckfähigkeit der Pastenzusammensetzung vermindert.
- Ferner kann die neuartige Pastenzusammensetzung Glasfritte enthalten. Der Anteil der Glasfritte beträgt vorzugsweise nicht mehr als 5,0% der Masse. Die Glasfritte, welche nicht direkt an der Verformung des Silizium-Halbleitersubstrats des p-Typs, der BSF-Wirkung und der Energieumwandlungsleistung beteiligt ist, wird zur Verbesserung der Haftung zwischen der hinteren Elektrodenschicht und dem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs nach dem Brennen hinzugefügt. Überschreitet der Anteil der Glasfritte 5,0% der Masse, so kann eine Entmischung von Glas erfolgen.
- Die Glasfritte, welche in der neuartigen Pastenzusammensetzung enthalten ist, kann aus SiO2-Bi2O3-PbO, B2O3-SiO2-Bi2O3, Bi2O3-SiO2-ZnO, Bi2O3-SiO2-PbO oder ähnlichem hergestellt werden.
- Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
- Zunächst wurden verschiedene Pastenzusammensetzungstypen, welche jeweils sowohl Aluminiumpulver, Glasfritte und ein organisches Trägermaterial in den Bereichen von 60 bis 75% der Masse, 0 bis 5,0% der Masse bzw. 20 bis 35% der Masse als auch ein Pulver einer anorganischen Verbindung enthielten, hergestellt, wobei diese Eigenschaften, welche in Tabelle 2 dargestellt sind, in den Verhältnissen, welche in Tabelle 1 dargestellt sind, aufwiesen.
- Genauer wurde jede Pastenzusammensetzung durch Hinzufügen von Aluminiumpulver und Bi2O3-SiO2-PbO-Glasfritte zu einem organischen Trägermaterial, welches durch Lösen von Ethylzellulose in einem organischen Lösungsmittel auf Glykoletherbasis hergestellt wurde, erhalten, wobei ferner das Pulver der anorganischen Verbindung, welches in Tabelle 1 dargestellt ist, hinzugefügt wurde und die Materialien in einem allgemein bekannten Mischer miteinander vermischt wurden. In der Spalte „Typ des Pulvers der anorganischen Verbindung” in Tabelle 1 stellt jeder numerische Wert in Klammern die mittlere Teilchengröße (μm) des Pulvers der anorganischen Verbindung dar.
- Das Aluminiumpulver wurde im Hinblick auf die Gewährleistung der Reaktionsfähigkeit mit einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs, Verteilungsfähigkeit und Homogenität eines aufgetragenen Films aus einem Pulver hergestellt, welches aus kugelförmigen bzw. kugelartigen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 2 bis 20 μm bestand.
- Jede Pastenzusammensetzung wurde auf einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs mit einer Dicke von 300 μm und einer Größe von 2 Zoll (50,8 mm) mal 2 Zoll (50,8 mm) mit einer Siebdruckplatte mit einer Siebnummer von 180 aufgetragen und gedruckt sowie getrocknet. Gemäß dem Stand der Technik 2, dargestellt in Tabelle 1, wurde die Pastenzusammensetzung auf einem Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs mit einer Dicke von 350 μm aufgetragen und gedruckt. Die Auftragsmenge wurde derart festgelegt, daß die Dicke einer Elektrode nach dem Brennen 45 bis 55 μm erreichte.
- Das Silizium-Halbleitersubstrat des p-Typs, welches mit der Pastenzusammensetzung bedruckt wurde, wurde getrocknet, danach in einem Infrarotbrennofen in einer Luftatmosphäre bei einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 400°C/min erwärmt und unter Bedingungen, wobei dieses 30 Sekunden lang auf einer Temperatur von 710 bis 720°C gehalten wurde, gebrannt. Nach dem Brennen wurde das Silizium-Halbleitersubstrat
1 des p-Typs gekühlt, wodurch eine hintere Elektrodenschicht5 ausgebildet wurde, wie in1 dargestellt. - Der Oberflächenwiderstand der hinteren Elektrodenschicht
5 , welcher den ohm'schen Zwischenelektroden-Widerstand beeinflußt, wurde gemessen. Danach wurde das Silizium-Halbleitersubstrat1 des p-Typs, welches mit der hinteren Elektrodenschicht5 ausgebildet wurde, in wäßrige Salzsäure getaucht, wodurch die hintere Elektrodenschicht5 und eine Al-Si-Legierungsschicht6 gelöst und entfernt wurden, um den Oberflächenwiderstand des Silizium-Halbleitersubstrat1 des p-Type, welches mit einer p+-Schicht7 ausgebildet wurde, mit einer vierköpfigen Oberflächenwiderstands-Meßvorrichtung zu messen. Es wird angenommen, daß der Oberflächenwiderstand der p+-Schicht7 derart mit der BSF-Wirkung korreliert ist, daß die BSF-Wirkung verstärkt wird, wenn der Oberflächenwiderstand vermindert wird. Die Sollwerte des Oberflächenwiderstands der hinteren Elektrodenschicht5 und der p+-Schicht7 betragen nicht mehr als 13,0 mΩ/☐ bzw. nicht mehr als 11,0 Ω/☐. - Wie in
2 dargestellt, wurde die Verformung des gebrannten Silizium-Halbleitersubstrats1 dadurch ausgewertet, daß die hintere Elektrodenschicht des Silizium-Halbleitersubstrats1 nach dem Brennen und dem Kühlen nach oben gerichtet wurde und auf ein Ende der vier Ecken des Substrats1 zum Messen der Hubhöhe (einschließlich der Dicke des Substrats1 ) x eines anderen Endes, welches in der Diagonalposition angeordnet war, gedrückt wurde. Die Sollhubhöhe x betrug nicht mehr als 1,0 mm. - Tabelle 1 stellt den Oberflächenwiderstand der hinteren Elektrodenschicht
5 , den Oberflächenwiderstand der p+-Schicht7 und die Verformung des gebrannten Siliziumsubstrats (Si-Substrats)1 für jedes Prüfstück gemäß Messung in der zuvor erwähnten Weise dar. Tabelle 1Typ des Pulvers der anorganischen Verbindung Anteil des Pulvers der anorganischen Verbindung (% der Masse) Oberflächenwiderstand der p+-Schicht auf dem Si-Substrat (Ω/☐) Oberflächenwiderstand der hinteren Elektrode (mΩ/☐) Verformung des Si-Substrats (mm) Stand der Technik 1 nicht hinzugefügt 0 10,2 12,2 1,12 2 nicht hinzugefügt 0 9,9 12,5 0,97 Beispiel 1 SiO2 (0,4) 0,5 10,0 12,3 0,98 2 SiO2 (0,4) 1,0 10,1 12,3 0,93 3 SiO2 (0,4) 3,0 10,1 12,4 0,75 4 SiO2 (1,6) 3,0 10,2 12,5 0,79 5 SiO2 (4,0) 3,0 10,2 12,6 0,86 6 SiO2 (0,4) 5,0 10,3 12,8 0,61 7 SiO2 (12) 5,0 10,2 12,9 1,05 8 SiO2 (0,4) 12,0 10,5 15,2 0,58 9 Al2O3 (0,4) 0,5 10,1 12,2 0,98 10 Al2O3 (0,4) 1,0 10,1 12,3 0,94 11 Al2O3 (0,4) 3,0 10,3 12,3 0,78 12 Al2O3 (1,0) 3,0 10,2 12,5 0,81 13 Al2O3 (2,5) 3,0 10,4 12,6 0,87 14 Al2O3 (0,4) 5,0 10,4 12,8 0,65 15 Al2O3 (13) 5,0 10,3 12,7 1,07 16 Al2O3 (0,4) 12,0 10,6 15,0 0,60 17 SiC (0,5) 3,0 10,4 12,3 0,85 18 AlN (1,5) 3,0 10,3 12,4 0,87 19 SiO2 (0,012) 3,0 10,3 13,1 0,82 anorganische Verbindung Wärmeausdehnungskoeffizient (× 10–6/°C) Schmelzpunkt/ Zersetzungstemperatur (°C) SiO2 0,5–15,0 1500 Al2O3 8,1 2046 SiC 3,7 850* AlN 4,5 900* Al 23,5 660 - Aus den Ergebnissen, welche in Tabelle 1 dargestellt sind, ist zu ersehen, daß die Verformung des gebrannten Siliziumsubstrats bei der herkömmlichen Pastenzusammensetzung (Stand der Technik 1) 1 mm erheblich überschritt, während eine derartige Verformung des gebrannten Siliziumsubstrats durch Verwenden der neuartigen Pastenzusammensetzung, welche durch Hinzufügen des Pulvers der anorganischen Verbindung, welches einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als Aluminium aufweist und bei der Brenntemperatur nicht geschmolzen, nicht erweicht und nicht zersetzt wird, zu dem Aluminiumpulver und dem organischen Trägermaterial hergestellt wird, auf etwa bzw. auf nicht mehr als 1 mm vermindert werden kann. Ferner ist zu ersehen, daß die Verformung des gebrannten Siliziumsubstrats durch Auftragen der neuartigen Pastenzusammensetzung auf dem Silikonsubstrat mit einer Dicke (300 μm), welche kleiner als die (350 μm) des Stands der Technik 2 ist, auf etwa bzw. auf nicht mehr als die des Stands der Technik 2 vermindert werden kann.
- Obgleich die vorliegende Erfindung genau beschrieben und dargestellt wurde, ist klar zu ersehen, daß dies in darstellender und beispielhafter Weise erfolgt und nicht in begrenzender Weise zu verstehen ist, wobei Prinzip und Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die Ausdrücke der beigefügten Ansprüche begrenzt werden.
Claims (10)
- Pastenzusammensetzung zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht (
5 ,6 ,7 ) auf einem Silizium-Halbleitersubstrat (1 ) des p-Typs, welche Aluminiumpulver, ein organisches Trägermaterial und ein Pulver aus mindestens einer anorganischen Verbindung, welche aus einer Gruppe, welche aus einer anorganischen Verbindung auf Oxidbasis und einer anorganischen Verbindung auf Nichtoxidbasis besteht, ausgewählt wird, enthält, wobei die anorganische Verbindung auf Oxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Schmelztemperatur, eine Erweichungstemperatur und eine Zersetzungstemperatur, welche jeweils höher als der Schmelzpunkt von Aluminium sind, aufweist, und die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Temperatur aus der Gruppe einer Schmelztemperatur, einer Erweichungstemperatur und einer Zersetzungstemperatur, welche höher als der Schmelzpunkt von Aluminium ist, aufweist, wobei die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis kein Borid ist. - Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die anorganische Verbindung auf Oxidbasis mindestens eine Verbindung ist, welche aus einer Gruppe, welche aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid besteht, ausgewählt wird.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis mindestens eine Verbindung ist, welche aus einer Gruppe, welche aus einem Karbid und einem Nitrid besteht, ausgewählt wird.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, welche das Pulver der anorganischen Verbindung in einer Menge von mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse enthält.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, welche das Aluminiumpulver in einer Menge von mindestens 60% der Masse und nicht mehr als 75% der Masse, das organische Trägermaterial in einer Menge von mindestens 20% der Masse und nicht mehr als 35% der Masse sowie das Pulver der anorganischen Verbindung in einer Menge von mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse enthält.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, welche ferner Glasfritte enthält.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 6, welche das Aluminiumpulver in einer Menge von mindestens 60% der Masse und nicht mehr als 75% der Masse, das organische Trägermaterial in einer Menge von mindestens 20% der Masse und nicht mehr als 35% der Masse, das Pulver der anorganischen Verbindung in einer Menge von mindestens 0,3% der Masse und nicht mehr als 10,0% der Masse sowie die Glasfritte in einer Menge von nicht mehr als 5,0% der Masse enthält.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die mittlere Teilchengröße des Pulvers der anorganischen Verbindung nicht mehr als 10 μm beträgt.
- Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die anorganische Verbindung Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid umfasst.
- Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle, wobei die Solarzelle eine elektrisch leitende Schicht (
5 ,6 ,7 ) umfasst, welche durch Auftragen der Pastenzusammensetzung auf einem Silizium-Halbleitersubstrat (1 ) des p-Typs und danach durch Brennen der Pastenzusammensetzung ausgebildet wird, wobei die Pastenzusammensetzung Aluminiumpulver, ein organisches Trägermaterial und ein Pulver aus mindestens einer anorganischen Verbindung, welche aus einer Gruppe, welche aus einer anorganischen Verbindung auf Oxidbasis und einer anorganischen Verbindung auf Nichtoxidbasis besteht, ausgewählt wird, enthält, wobei die anorganische Verbindung auf Oxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Schmelztemperatur, eine Erweichungstemperatur und eine Zersetzungstemperatur, welche jeweils höher als der Schmelzpunkt von Aluminium sind, aufweist, und die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium ist, und eine Temperatur aus der Gruppe einer Schmelztemperatur, einer Erweichungstemperatur und einer Zersetzungstemperatur, welche höher als der Schmelzpunkt von Aluminium ist, aufweist, wobei die anorganische Verbindung auf Nichtoxidbasis kein Borid ist.
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