DE112008003370T5 - Solarzelle und Zusammensetzung, die zur Herstellung der Solarzelle verwendet wird - Google Patents

Solarzelle und Zusammensetzung, die zur Herstellung der Solarzelle verwendet wird Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer pastenähnlichen Zusammensetzung, die in einer Anwendung zum Bilden einer Aluminiumelektrode einer Solarzelle verwendet wird,
wobei das Verfahren aufweist:
einen Schritt zum Vorbereiten der folgenden zwei Typen von Aluminiumpulvern:
(a) eines Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 3 μm oder weniger und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem. Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist, und
(b) eines Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung aufweist, der das 2- bis 6-fache von D50 des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist;
einen Schritt des Mischens des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser bei einem Mischungsverhältnis, so dass eine...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die verwendet wird zum Bilden einer Aluminiumelektrode auf der Rückseite einer Licht empfangenden Oberfläche einer Solarzelle, und ein Verfahren zum Herstellen selbiger, und eine Solarzelle, in der die Aluminiumelektrode gebildet ist.
  • Darüber hinaus beansprucht die vorliegende Anmeldung die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-319435 , eingereicht am 11. Dezember 2007, auf deren Inhalte hier Bezug genommen wird.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Eine Solarzelle 10 vom Einzel-Lichtempfangsoberflächentyp, wie in 1 gezeigt, ist üblicherweise als eine kristalline Siliziumsolarzelle bekannt.
  • Diese Solarzelle 10 ist mit einer n-Si Schicht 16 versehen, die gebildet wird durch Bilden eines p-n-Übergangs auf der Seite der Licht empfangenden Oberfläche einer p-Si Schicht (p-Typ kristallines Silizium) 18 eines Siliziumsubstrats (Si Scheibe) 11, und ein Antireflexionfilm 14, der aus Titanoxid oder Siliziumnitrid zusammengesetzt ist, gebildet durch CVD und dergleichen, und eine Frontoberflächenelektrode (Lichtempfangsoberflächenelektrode) 12, die typischerweise aus Silber (Ag) zusammengesetzt ist und durch Siebdrucken einer pastenähnlichen Zusammensetzung, die hauptsächlich aus Ag (Ag-Paste) besteht, und anschließendem Brennen gebildet ist, sind auf deren Frontoberfläche bereitgestellt. Andererseits sind eine Rückoberflächenaußenverbindungselektrode 22, die aus Ag zusammengesetzt ist und durch Siebdrucken und Brennen einer Ag-Paste in der gleichen Weise wie die Frontoberflächenelektrode 12 gebildet ist, und eine Aluminiumelektrode 20, die so genannte Rückseitenfeld-(BSF = Back Surface Field)-Effekte demonstriert, auf der Rückseite der p-Si Schicht 18 bereitgestellt.
  • Diese Aluminiumelektrode 20 ist annähernd auf der gesamten Rückseite ausgebildet durch Drucken und Brennen einer Zusammensetzung, die in Form einer Paste (einschließlich eine Aufschlämmung) vorbereitet wird, die sich hauptsächlich aus einem Aluminiumpulver zusammensetzt (einfach als ”Aluminiumpaste” bezeichnet). Eine Al-Si Legierungsschicht, die nicht gezeigt ist, wird während des Brennens gebildet, und eine p+-Schicht 24 wird als Ergebnis davon gebildet, dass das Aluminium in der p-Si Schicht 18 verteilt ist. Als Ergebnis des Bildens dieser p+-Schicht 24 oder der BSF-Schicht, wird verhindert, dass sich fotoerzeugte Träger in der Umgebung der Rückoberflächenelektrode rekombinieren, wodurch beispielsweise Verbesserungen bezüglich Kurzschlussstrom oder Leerlaufspannung (Voc) realisiert werden.
  • Es ist jedoch notwendig, die Aluminiumelektrode 20 als einigermaßen dicken Film (beispielsweise 50 bis 60 μm) zu bilden, um die oben genannten BSF-Effekte effizient zu realisieren. Andererseits soll das Siliziumsubstrat (Siliziumscheibe) 11, oder in anderen Worten die Solarzelle selbst, gerade dünner sein als in der Vergangenheit, aus Gründen wie beispielsweise des Reduzierens der Solarzellenproduktionskosten und eines kompakteren Bildens der Solarzellenmodule.
  • Das Reduzieren der Dicke des Substrats (Siliziumscheibe) 11 erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten von Verdrehung oder Biegung und dergleichen in dem Siliziumsubstrat (Scheibe) selbst, wenn es gebrannt wird, um die Aluminiumelektrode 20 zu bilden, aufgrund von Differenzen zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats 11 selbst und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Aluminiumelektrode 20. Folglich sind in der Vergangenheit verschiedene Erfindungen gemacht worden, um das Auftreten dieser Verdrehung und einer anderen Deformation zu verhindern.
  • Beispielsweise offenbart das folgende Patentdokument 1 eine pastenähnliche Zusammensetzung (Aluminiumpaste) zum Bilden einer Aluminiumelektrode, der ein Aluminium enthaltendes organisches Gemisch zugesetzt ist. Das Patentdokument 2 offenbart zusätzlich eine Aluminiumpaste zum Bilden einer Aluminiumelektrode, die ein anorganisches Pulvergemisch enthält, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der kleiner ist als der von Aluminium, und das eine Schmelztemperatur, eine Aufweichungstemperatur und eine Zerfallstemperatur hat, die alle größer sind als die von Aluminium. In diesen Patentdokumenten wird beschrieben, dass durch die Verwendung von Aluminiumpasten mit den oben beschriebenen Eigenschaften, selbst wenn die Filmdicke der Aluminiumelektrode dünner ist als in der Vergangenheit, adäquate BSF-Effekte erhalten werden, und auch dass durch Reduzieren der Filmdicke der Aluminiumelektrode eine Verdrehung und eine andere Deformation, die in der Scheibe während des Brennens auftreten, reduziert werden können.
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsnummer 2000-90734
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsnummer 2003-223813
  • OFFENBARUND DER ERFINDUNG
  • Obwohl einige Verbesserungen gemacht worden sind bezüglich der Probleme des oben beschriebenen Standes der Technik (und zwar bezüglich Verdrehung und Biegung der Scheibe, die während des Brennens der Aluminiumelektrode auftreten), als Folge der Verwendung der Technologien (Aluminiumpasten), die in diesen Patentpublikationen beschrieben sind, besteht immer noch Raum für eine weitere Verbesserung.
  • Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden zum Lösen der oben genannten Probleme des Standes der Technik durch Verwenden eines Ansatzes, der sich von den Ansätzen von jedem der oben genannten Patentdokumente unterscheidet, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Zusammensetzung zu schaffen, die verwendet wird zum Bilden einer Dünnfilmaluminiumelektrode, die in der Lage ist, das Auftreten von Verdrehung und einer anderen Deformation eines Siliziumsubstrats (Scheibe) während des Brennens zu verhindern, während starke BSF-Effekte sichergestellt werden, selbst bei einer Beschichtung in geringem Ausmaß. Zusätzlich liegt eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bildung einer Aluminiumelektrode auf einem Siliziumsubstrat (Scheibe) unter Verwendung der Zusammensetzung, und das Schaffen einer Solarzelle, die mit dieser gebildeten Aluminiumelektrode versehen ist.
  • Ein Herstellungsverfahren, das durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, ist ein Verfahren zum Herstellen einer pastenähnlichen Zusammensetzung, die in einer Anwendung verwendet wird zum Bilden einer Aluminiumelektrode einer Solarzelle. Dieses Herstellungsverfahren enthält einen Schritt des Vorbereitens der folgenden zwei Typen von Aluminiumpulvern:
    • (a) ein Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50, und zwar Partikeldurchmesser bei 50% Gesamtvolumen) einer Laserbeu gungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 3 μm oder weniger aufweist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer hat, und
    • (b) ein Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung aufweist, der das 2 bis 6-fache von D50 des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer hat;
    einen Schritt zum Mischen des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser mit einem Mischungsverhältnis derart, dass eine Dichte (g/cm3) eines trockenen Aluminiumfilms, der gebildet wird unter Verwendung einer vorbereiteten pastenähnlichen Zielzusammensetzung, größer ist als eine Dichte (g/cm3) eines trockenen Aluminiumfilms, der gebildet wird unter Verwendung einer Vergleichspaste, die vorbereitet wird unter Verwendung von nur dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser als eine Aluminiumkomponente bei gleichen Bedingungen; und einen Schritt des Verteilens des gemischten Aluminiumpulvers in einem organischen Träger (organisches Medium).
  • Darüber hinaus bezieht sich der oben genannte trockene Aluminiumfilm auf einen trockenen Film, der erhalten wird durch Auftragen einer pastenähnlichen Zusammensetzung zum Bilden einer Elektrode an einem vorgeschriebenen Ort, die vor dem Brennen zum Bilden einer Aluminiumelektrode ausgetrocknet ist.
  • Darüber hinaus bezieht sich ”pastenähnliche Zusammensetzung” hier auf eine Fluidzusammensetzung, die einen Typ oder eine Mehrzahl von Typen von Feststoffen enthält, die in einem vorgeschriebenen Lösungsmittel dispergiert sind. Folglich ist hier ”pastenähnliche Zusammensetzung” ein Ausdruck, der eine ”aufschlämmungsartige Zusammensetzung” und eine ”Tintenfarbartige Zusammensetzung” mit umfasst.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer hier offenbarten pastenähnlichen Zusammensetzung wird eine pastenähnliche Zusammensetzung vorbereitet durch Verwendung einer Mischung von zwei Typen von Aluminiumpulvern, die unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen haben, als Rohmaterialpulver für die Elektrodenbildung, wie oben beschrieben. Als Ergebnis kann die Feinheit (Dichte) einer filmähnlichen Aluminiumelektrode, die auf einem Siliziumsubstrat einer Solarzelle gebildet wird, verbessert werden, und Effekte, die gleich oder stärker sind als die gemäß dem Stand der Technik (beispielsweise Leerlaufspannung Voc) können demonstriert werden, trotz eines Elektrodenfilms, der dünner als die Elektrodenfilme gemäß dem Stand der Technik ist (beispielsweise mit einem Trockenfilmdurchmesser von 30 μm oder kleiner, und speziell 20 μm oder kleiner). Darüber hinaus, als Folge, dass man in der Lage ist, die Dicke des Elektrodenfilms zu reduzieren, besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Verdrehung und einer anderen Deformation des Substrats (Scheibe) während des Trocknens oder Brennens nach dem Bilden eines aufgebrachten Films, wodurch das Herstellen einer Solarzelle einer gewünschten Form möglich wird.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist vorzugsweise 1 μm bis 3 μm, und der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser ist 5 μm bis 10 μm. Darüber hinaus ist ein Masse-(Gewichts)-Verhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser (Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser/Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser) vorzugsweise eingestellt, um speziell innerhalb eines Bereichs von 8/2 bis 2/8 zu sein.
  • Gemäß einem Herstellungsverfahren, das in dieser Weise zusammengesetzt ist, kann die Feinheit (Dichte) eines Elektrodenfilms (gebrannter Aluminiumfilm) weiter verbessert werden, und eine Verdrehung des Substrats (Scheibe) kann zuverlässig verhindert werden, während gewünschte Effekte aufrecht erhalten bleiben.
  • Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine pastenähnliche Zusammensetzung für eine Solarzelle bereit, die die oben genannte Aufgabe löst. Und zwar ist die hier offenbarte pastenähnliche Zusammensetzung eine pastenähnliche Zusammensetzung, die bei einer Anwendung verwendet wird zum Bilden einer Aluminiumelektrode einer Solarzelle, die ein Aluminiumpulver enthält, das in einem organischen Träger dispergiert ist. Die pastenähnliche Zusammensetzung ist auch eine pastenähnliche Zusammensetzung, die gemäß irgendeinem der Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, die hier offenbar sind, hergestellt wird.
  • Gemäß der pastenähnlichen Zusammensetzung, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, kann eine Aluminiumelektrode gebildet werden, die Effekte demonstriert (beispielsweise Leerlaufspannung Voc), die gleich oder stärker sind als bei dicken Filmen (die beispielsweise eine Trockenfilmdicke von 50 bis 60 μm haben) gemäß dem Stand der Technik, mit einem Alu miniumfilm (beispielsweise mit einer Trockenfilmdicke von 30 μm oder kleiner und speziell 20 μm oder kleiner), der dünner ist als Dicken gemäß dem Stand der Technik, wie oben beschrieben. Gemäß der pastenähnlichen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann als ein Ergebnis der Reduzierung der Dicke des Elektrodenfilms das Auftreten von Verdrehung und einer anderen Deformation eines Substrats (Scheibe) während des Trocknens oder Brennens nach dem Bilden eines aufgebrachten Films verhindert werden.
  • Infolge des Mischens des oben genannten Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser für das Aluminiumpulver, das in der Paste enthalten ist, ist ein gemischtes Pulver zu bevorzugen mit einer breiten Partikelgrößenverteilung, so dass der mittlere Partikeldurchmesser (D50) der Partikelgrößenverteilung basierend auf einer Laserbeugung 2 μm bis 6 μm ist, und das Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu dem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) kleiner als 0,2 ist, und der mittlerer Partikeldurchmesser davon ist vorzugsweise 3 μm bis 5 μm.
  • Als ein Ergebnis der Verwendung einer pastenähnlichen Zusammensetzung mit einem derartigen Aufbau kann eine dünne Rückoberflächenelektrode (Aluminiumelektrode), für die eine Verdrehung eines Substrats (Scheibe) zuverlässig verhindert werden kann, während gewünschte Effekte aufrecht erhalten bleiben, auf einem dünnen Siliziumsubstrat (Si-Scheibe) mit einer Substratdicke von beispielsweise 100 bis 500 μm gebildet werden.
  • Darüber hinaus, gemäß einem anderen Aspekt zum Lösen der oben genannten Aufgabe, stellt die vorliegende Erfindung eine Solarzelle bereit, die mit einer Aluminiumelektrode auf der Rückseite einer Licht empfangenden Oberfläche versehen ist. In der hier offenbarten Solarzelle wird die oben genannte Aluminiumelektrode gebildet durch Brennen eines gemischten Pulvers, das aus den folgenden zwei Typen von Aluminiumpulvern besteht:
    • (a) einem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 3 μm oder weniger aufweist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist, und
    • (b) einem Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung aufweist, der das 2 bis 6-fache von D50 des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist.
  • Das oben genannte gemischte Pulver ist beispielsweise dadurch definiert, dass der mittlere Partikeldurchmesser (D50) der Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung 2 μm bis 6 μm beträgt, und das Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu dem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) kleiner als 0,2 ist.
  • In einer Solarzelle, die in dieser Weise aufgebaut ist, besteht weniger Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Verdrehung und einer anderen Deformation des Siliziumsubstrats, wenn die Aluminiumelektrode gebildet wird (während des Trocknens und/oder Brennens), und als Ergebnis kann eine hohe Genauigkeit bezüglich Form und eine hohe Zuverlässigkeit bezüglich Performance realisiert werden.
  • Dieser Typ von Solarzellen kann erhalten werden, indem eine Aluminiumelektrode (Rückoberflächenelektrode) unter Verwendung irgendeiner hier offenbarten pastenähnlichen Zusammensetzung gebildet wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel der Struktur einer Solarzelle zeigt;
  • 2A ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×1000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 2B ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×3000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 2C ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×5000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 3A ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×1000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 3B ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×3000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 3C ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×5000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 4A ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×1000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 4B ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×3000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 4C ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×5000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 5A ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×1000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 5B ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×3000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 5C ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×5000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 6A ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×1000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 6B ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×3000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 6C ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×5000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 7A ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×1000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird;
  • 7B ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×3000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird; und
  • 7C ist eine SEM-Mikrofotografie (Vergrößerung: ×5000) eines trockenen Aluminiumfilms, wie er in einem Herstellungsbeispiel beansprucht wird.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Das Folgende liefert eine Erklärung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus können Gegenstände, die zum Durchführen der Erfindung erforderlich sind (beispielsweise ein Verfahren zum Formulieren einer pastenähnlichen Zusammensetzung oder der typische Herstellungsprozess einer Solarzelle), die andere sind als Gegenstände, die speziell in der vorliegenden Beschreibung genannt sind (beispielsweise die Typen und Mi schungsverhältnisse der Aluminiumpulver) als Ausgestaltungsgegenstände verstanden werden, die der Fachmann auf diesem Gebiet basierend auf dem Stand der Technik in den relevanten Gebieten verwendet. Die vorliegende Erfindung kann ausgeführt werden basierend auf den Inhalten, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart sind, und dem technischen Gesamtverständnis in den relevanten Gebieten.
  • Die hier offenbarte pastenähnliche Zusammensetzung ist eine pastenähnliche Zusammensetzung (Aluminiumpaste), die in Anwendungen verwendet wird zum Bilden einer Aluminiumelektrode in einer Solarzelle, und ist ein pastenähnliches Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es das oben genannte Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser und das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser enthält, die verschiedene Partikelgrößenverteilungen haben, während es keine bestimmen Einschränkungen für andere Bestandsmerkmale und ihre einbezogenen Größen gibt, vorausgesetzt, dass die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich ein Aluminiumpulver auf eine Anhäufung von Partikeln, die hauptsächlich aus Aluminium (Al) bestehen, und obwohl es typischerweise eine Anhäufung von Partikeln ist, die aus Al-Einheiten bestehen, ist ein Aluminiumpulver, das geringfügige Mengen von Verunreinigungen aufweist, die andere sind als Al, oder sind Legierungen, die hauptsächlich aus Al bestehen, in dem Begriff ”Aluminiumpulver” mit enthalten, vorausgesetzt, dass es eine Anhäufung von Partikeln ist, die hauptsächlich insgesamt aus Aluminium besteht. Darüber hinaus kann das Aluminiumpulver selbst gemäß einem herkömmlich bekannten Herstellungsverfahren hergestellt werden und benötigt keine speziellen Herstellungsmittel.
  • Darüber hinaus, in Bezug auf die Partikelverteilung des Aluminiumpulvers in der vorliegenden Beschreibung, bezieht sich ”mittlerer Partikeldurchmesser” auf einen Partikel bei 50% Gesamtvolumen in der Partikelverteilung des Pulvers, oder mit anderen Worten, bezieht sich auf D50 (mittlerer Durchmesser). Dieses D50 kann einfach durch einen Partikelgrößenverteilungsmessapparat basierend auf einem Laserbeugungsverfahren (also durch Bestrahlen einer Messprobe mit einem Laserlicht und durch Messen der Partikelgrößenverteilung gemäß dem Streumuster, wenn das Laserlicht gestreut wird) gemessen werden.
  • Obwohl die Partikel, die das verwendete Aluminiumpulver bilden, typischerweise kugelförmig sind, ist es nicht notwendig, dass sie so genannte perfekte Kugeln sind. Flockenförmige oder unregelmäßig geformte Teilchen sind ebenfalls mit umfasst.
  • In dem Fall des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 3 μm oder weniger aufweist, haben 70 Masse-% (Gewichts-%) oder mehr der Partikel, die das Pulver bilden (Primärpartikel) vorzugsweise eine kugelförmige Form oder eine dazu ähnliche Form. Beispielsweise haben 70 Gewichts-% oder mehr der Partikel, die das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser bilden, ein Seitenverhältnis (und zwar Verhältnis der langen Achse zur kurzen Achse) von 1 bis 1,3.
  • Andererseits enthält das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser vorzugsweise mikroskopisch lange, schmale Partikel mit einem Seitenverhältnis von 1,3 oder größer (beispielsweise 70 Gewichts-% oder mehr der Partikel, die das Pulver bilden, sind Partikel mit einem Seitenverhältnis von 1,3 oder größer). Durch Mischen eines Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser und eines Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser, die derartige Formen haben, kann eine sehr feine (und zwar hochdichte) Zielaluminiumelektrode gebildet werden.
  • Darüber hinaus sind die zwei Typen von gemischten Pulvern vorzugsweise Pulver, die jeweils eine vergleichsweise schmale Partikelgrößenverteilung haben (oder mit anderen Worten, einen gleichförmigen Partikeldurchmesser). Das Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen in einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung (D10) zu dem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) kann als ein Indikator dafür verwendet werden. In dem Fall, dass die Partikeldurchmesser der Partikel, die das Pulver bilden, alle gleich sind, ist der Wert von D10/D90 gleich 1, während umgekehrt der Wert von D10/D90 sich 0 nähert, je breiter die Partikelgrößenverteilung ist. Pulver mit einer vergleichsweise schmalen Partikelgrößenverteilung, so dass der oben genannten Wert von D10/D90 gleich 0,2 oder größer ist (und beispielsweise 0,2 bis 0,4), werden bevorzugt verwendet.
  • In dem Fall des Bildens einer Aluminiumelektrode auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats, das eine Solarzelle bildet (und typischerweise auf der Rückseite einer Licht empfangenden Oberfläche), ist darüber hinaus die Filmdicke in dem Zustand eines trockenen aufgebrachten Films vor dem Trocknen (und zwar eines Trockenaluminiumfilms) vorzugsweise 30 μm oder weniger und typischerweise ungefähr 20 μm (beispielsweise 15 bis 25 μm, speziell vorzugsweise 20 μm oder weniger, und beispielsweise 10 bis 20 μm) aus der Sichtweise der Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Beispiel eines Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser, vorzugsweise zum Bilden eines derartigen trockenen aufgebrachten Films, ist ein Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 3 μm oder kleiner (beispielsweise 1 μm bis 3 μm und speziell 1,5 μm bis 2,5 μm). Andererseits ist ein Aluminiumpulver mit einem großen Partikeldurchmesser, das mit dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser gemischt wird, vorzugsweise ein Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) aufweist, der ungefähr das 2- bis 6-fache des mittleren Partikeldurchmessers (D50) des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist. Beispielsweise werden vorzugsweise zwei Typen von Aluminiumpulvern verwendet, so dass der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser gleich 3 μm oder kleiner ist (beispielsweise 1 μm bis 3 μm und speziell 1,5 μm bis 2,5 μm), und der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser gleich 5 μm oder größer ist (beispielsweise 5 μm bis 10 μm und speziell 5,5 μm bis 8,5 μm).
  • Aus Sicht der oben genannten Standpunkte (wie beispielsweise Partikelgrößenverteilung oder Partikelform), gibt es aus Sicht des oben Beschriebenen (beispielsweise Partikelgrößenverteilung und Partikelform) bei der Vorbereitung der pastenähnlichen Zusammensetzung, wie es in der vorliegenden Erfindung beansprucht wird, keine bestimmten Beschränkungen bezüglich Mischungsverhältnis des vorbereiteten Aluminiumpulvers mit kleiner Partikelgröße und des Aluminiumpulvers mit großer Partikelgröße, und beide Aluminiumpulver werden gemischt mit einem Mischungsverhältnis, so dass die Dichte (g/cm3) eines trockenen Aluminiumfilms, der unter Verwendung der pastenähnlichen Zielzusammensetzung gebildet wird, die durch Mischen des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser vorbereitet worden ist, größer ist als die Dichte eines trockenen Aluminiumfilms, der gebildet wird unter Verwendung einer pastenähnlichen Vergleichszusammensetzung, die vorbereitet wird, indem nur das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser als eine Aluminiumkomponente bei gleichen Bedingungen verwendet wird.
  • Das massebasierte (gewichtsbasierte) Mischungsverhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser (Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser/Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser) ist beispielsweise innerhalb eines Bereichs von 8/2 bis 2/8 eingestellt. Dieses Mischungsverhältnis ist speziell vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 7/3 bis 3/7 eingestellt (und speziell 6/4 bis 4/6 und beispielsweise ungefähr 5/5).
  • Ein gemischtes Pulver wird darüber hinaus vorzugsweise so präpariert, dass die Partikelgrößenverteilung eines gemischten Pulvers, das erhalten wird nach einem Mischen des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser vorzugsweise so ist, dass der mittlere Partikeldurchmesser (D50) 2 μm bis 6 μm beträgt, und das Verhältnis von D10/D90 kleiner als 0,2 ist (und typischerweise 0,1 bis weniger als 0,2). Das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser und das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser werden speziell vorzugsweise so gemischt, dass der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des gesamten Aluminiumpulvers nach dem Mischen 3 μm bis 5 μm beträgt.
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung mit einem gemischten Pulver als ihre Hauptkomponente, das gekennzeichnet ist durch eine derartige Partikelgrößenverteilung, erlaubt die Ausbildung einer feinen Aluminiumelektrode auf einem Siliziumsubstrat. Darüber hinaus kann die Dispergierbarkeit des Pulvers in der Paste zufriedenstellend aufrecht erhalten werden. Es ist extrem schwierig, derartige Partikelgrößenverteilungscharakteristiken mit nur einem einzelnen Aluminiumpulver zu realisieren, und kann realisiert werden durch Mischen von zwei Typen von Aluminiumpulvern mit verschiedenen Partikelgrößenverteilungen, wie hier offenbart.
  • Obwohl es keine speziellen Beschränkungen bezüglich des Gehalts des Aluminiumpulvers (gemischtes Pulver) in der Paste gibt, ist ihr Gehalt vorzugsweise so eingestellt, dass das Aluminiumpulver 60 bis 80 Gewichts-% (beispielsweise 70 bis 80 Gewichts-%) ausmacht basierend auf einem Wert von 100 Gewichts-% für die gesamte Paste. In dem Fall, dass der Gehalt des Aluminiumpulvers in der resultierenden pastenähnlichen Zusammensetzung wie oben beschrieben ist, kann ein Aluminiumelektrodenfilm gebildet werden, bei dem die Feinheit noch weiter verbessert ist.
  • Als nächstes wird eine Erklärung gegeben für Materialien, die andere sind als das Aluminiumpulver, die in dem Fall des Herstellens einer pastenähnlichen Zusammensetzung verwendet werden.
  • Ein Beispiel einer Zusatzkomponente der pastenähnlichen Zusammensetzung ist ein organischer Träger, der verwendet wird zum Dispergieren des Aluminiumpulvers. Das organische Lösungsmittel, das den Träger bildet, ist ein Lösungsmittel, das in der Lage ist, das Aluminiumpulver vorteilhaft zu dispergieren, und Lösungsmittel, die herkömmlicher Weise für diesen Typ von Paste verwendet werden, können verwendet werden ohne irgendwelche bestimmten Beschränkungen. Beispielsweise kann ein Typ oder können eine Kombination von zwei oder mehreren Typen von Lösungsmitteln mit hohem Siedepunkt, wie beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykolderivate (Glykolether-basierte Lösungsmittel), Toluol, Xylol, Butylcarbitol (BC) oder Terpineol, als ein Lösungsmittel verwendet werden, das den Träger bildet.
  • Zusätzlich können verschiedene Harzkomponenten als ein organisches Bindemittel enthalten sein, das den Träger zusammensetzt. Derartige Harzkomponenten machen es möglich, der pastenähnlichen Zusammensetzung eine vorteilhafte Viskosität und Formbarkeit des Aufbringungsfilms (Adhäsion an dem Siliziumsubstrat) zu verleihen, und herkömmliche Harzkomponenten, die in diesem Typ von pastenähnlicher Zusammensetzung (Aluminiumpasten oder die oben genannte Ag-Paste) verwendet werden, können ohne irgendwelche speziellen Einschränkungen verwendet werden. Beispiele derartiger Harzkomponenten umfassen diejenigen, die hauptsächlich gebildet sind aus Acrylharz, Epoxidharz, Phenolharz, Alkydharz, Zellulose-basierten Polymeren, Polyvinylalkohol oder Kolophonium. Von diesen sind die Zellulose-basierten Polymere, wie beispielsweise Ethylzellulose speziell vorteilhaft.
  • Obwohl es keine speziellen Einschränkungen für den organischen Trägergehalt gibt, ist eine Größe von ungefähr 15 bis 35 Gewichts-% von der Gesamtmasse der Paste geeignet.
  • Beispiele von anderen Zusatzkomponenten der pastenähnlichen Zusammensetzung umfassen verschiedene anorganische Additive, und typischerweise Glasfritten, die beitragen zu einer verbesserten Haftstärke der Aluminiumelektrode an dem Siliziumsubstrat. Vorteilhafte Beispiele von Glasfritten enthalten Zinkglas, Bleiglas, Borosilikatglas, Bismutoxid und Kombinationen von zwei oder mehreren Typen davon. Spezielle vorteilhafte Beispiele von Glasfritte enthalten Glas, das hauptsächlich besteht aus B2O3, SiO2 oder ZnO (B2O3-SiO2-ZnO-basiertes Glas), Glas, das hauptsächlich besteht aus PbO, B2O3 und ZnO (PbO-B2O3-ZrO-basiertes Glas), Glas, das hauptsächlich besteht aus Bi2O3, B2O3 und ZnO (Bi2O3-B2O3-ZnO-basiertes Glas), Glas, das hauptsächlich besteht aus B2O3, SiO2 und PbO (Bi2O3-SiO2-PbO-basiertes Glas), Glas, das hauptsächlich besteht aus B2O3, SiO und Bi2O3 (B2O3-SiO-Bi2O3-basiertes Glas), Glas, das hauptsächlich besteht aus SiO2, Bi2O3 und PbO (SiO2-Bi2O3-PbO-basiertes Glas) und Glas, das hauptsächlich besteht aus PbO, B2O3 und Al2O3 (PbO-B2O3-Al2O3-basiertes Glas). Glasfritte, das hinzugefügt wird zum stabilen Brennen und Kleben (Emaillieren) der Pastenkomponenten (aufgebrachter Film), die an dem Siliziumsubstrat (Scheibe) anhaften, hat einen spezifischen Oberflächenbereich von ungefähr 0,5 bis 50 m2/g, und speziell vorzugsweise einen mittleren Partikeldurchmesser von 2 μm oder kleiner (und speziell ungefähr 1 μm oder kleiner). Obwohl es keine speziellen Begrenzungen für den Glasfrittengehalt gibt, ist eine Größe von ungefähr 0,5 bis 5 Gewichts-% basierend auf dem gesamten Gewicht der pastenähnlichen Zusammensetzung geeignet.
  • Die hier offenbarte pastenähnliche Zusammensetzung kann einfach vorbereitet werden durch typisches Mischen eines Aluminiumpulvers (Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser und Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser), eines organischen Trägers und anderer Additive (Zusatzstoffe (beispielsweise Glasfritte)) in der gleichen Art und Weise wie bei herkömmlichen pastenähnlichen Zusammensetzungen für Solarzellen. Beispielsweise werden ein vorgeschriebenes Mischungsverhältnis von Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser und Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser und verschiedene Typen von Zusätzen (Glasfritte) gemischt und mit einem vorgeschriebenen Mischungsverhältnis unter Verwendung eines Drei-Walzen-Mischers oder einer anderen Knetmaschine verrührt.
  • Die pastenähnliche Zusammensetzung, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, kann in der gleichen Art und Weise gehandhabt werden, wie pastenähnliche Zusammensetzungen, die üblicherweise verwendet werden zum Bilden einer Rückoberflächen-Aluminiumelektrode (und letztendlich einer p+-Schicht oder BSF-Schicht) auf einem Siliziumsubstrat, und herkömmliche bekannte Verfahren können verwendet werden ohne irgendwelche speziellen Einschränkungen.
  • Typischerweise wird die pastenähnliche Zusammensetzung auf einem Siliziumsubstrat (Scheibe) mit einer gewünschten Dicke und einem Aufbringungsfilmmuster aufgestrichen durch ein Verfahren wie beispielsweise Siebdruck, Dispenserbeschichten oder Tauchbeschichten. Als nächstes wird der aufgebrachte Film bei einer geeigneten Temperatur (Raumtemperatur bis ungefähr 100°C) getrocknet. Nach dem Trocknen wird der aufgebrachte Film für eine vorgeschriebne Zeitdauer erwärmt in einem geeigneten Brennofen (beispielsweise ein Hochgeschwindigkeitsbrennofen) unter geeigneten Wärmebedingungen (beispielsweise 700 bis 800°C). Als Ergebnis wird der aufgebrachte Film auf das Siliziumsubstrat gebrannt, was die Bildung der Aluminiumelektrode 20 zur Folge hat, wie in 1 gezeigt. Normalerweise kann die p+-Schicht (BSF-Schicht) 24 auch einhergehend mit der Bildung der Aluminiumelektrode 20 gebildet werden.
  • Gemäß der pastenähnlichen Zusammensetzung, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, da die pastenähnliche Zusammensetzung hauptsächlich gebildet ist aus einem Mischpulver aus Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser und einem Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, kann eine BSF-Schicht (p+-Schicht) äquivalent zu dem Fall des Bildens (Brennens) einer herkömmlichen dünnen Aluminiumelektrode (mit einer Filmdicke von beispielsweise 50 bis 60 μm) gebildet werden, wenn eine dünnere Aluminiumelektrode (mit einer Filmdicke von beispielsweise 30 μm oder weniger und typischerweise 15 bis 25 μm) gebildet (gebrannt) wird. Als Ergebnis des Reduzierens der Dicke der Aluminiumelektrode kann im voraus das Auftreten von einer Verdrehung oder einer anderen Deformierung oder ein Brechen und dergleichen in dem Siliziumsubstrat, das verursacht wird durch eine Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Siliziumsubstrats und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aluminiumfilms während des Trocknens der aufgebrachten Paste und durch Brennen des trockenen Aluminiumfilms, verhindert werden.
  • Darüber hinaus sind Materialien und Prozesse zum Herstellen einer Solarzelle, die andere sind als zum Bilden einer Aluminiumelektrode mit einer Filmdicke, die kleiner ist als die gemäß dem Stand der Technik, unter Verwendung einer pastenähnlichen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die gleichen wie die gemäß dem Stand der Technik, und eine kristalline Siliziumsolarzelle, die mit einer Aluminiumelektrode bereitgestellt ist, die mit der pastenähnlichen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird (ein Beispiel hiervon kann unter Bezugnahme auf die oben genannte 1 gesehen werden) kann hergestellt werden ohne irgendeine spezielle Behandlung. Beispielsweise können Ag-Elektroden mit einem vorgeschriebenen Muster auf einer Licht empfangenden Oberfläche und Rückoberfläche gebildet werden, indem ein Siebdrucken und dergleichen durchgeführt wird unter Verwendung der herkömmlichen Ag-Paste. Darüber hinaus kann eine n+-Schicht oder ein Antireflexionsfilm gebildet werden, indem eine Behandlung durchgeführt wird in der gleichen Weise wie gemäß dem Stand der Technik.
  • Der Herstellungspozess einer derartigen Solarzelle (Element) selbst kann identisch sein zu dem gemäß dem Stand der Technik, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen, da er nicht speziell die vorliegende Erfindung charakterisiert.
  • Obwohl das Folgende eine Erklärung verschiedener Beispiele darstellt, die die vorliegende Erfindung betreffen, ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf das in diesen Beispielen angegebene zu beschränken. Darüber hinaus sind Werte, die sich auf die Partikelgrößenverteilung beziehen, wie im Folgenden beschrieben, das Ergebnis von Messungen unter Verwendung von Ionen ausgetauschtes Wasser als Dispersionsmedium, und unter Verwendung eines Laserbeugungs-/Streuungs-Partikelgrößenverteilungsanalysierers (LA-920, Horiba).
  • <Produktionsbeispiel 1: Vorbereitung der pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (1)>
  • Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 6,5 μm (D10: 3,8 μm, D90: 12,2 μm, D10/D90 = 0,311) wurde verwendet für das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, und Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 2,2 μm (D10: 0,9 μm, D90: 4,0 μm, D10/D90 = 0,225) wurde verwendet für das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser.
  • Die zwei Typen von Aluminiumpulvern wurden so gemischt, dass das Masse-basierte Mischungsverhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) 8/2 war, und 23 Masseteile (Gewichtsteile) eines organischen Trägers (Terpineol: 21,5 Masseteile, Ethylzellulose: 1,5 Masseteile) und zwei Masseteile von Glassfritten (Zinkglas: B2O3-SiO2-ZnO-basiertes Glas) wurde den 75 Masseteilen des gemischten Pulvers hinzugegeben, gefolgt von einem Kneten unter Verwendung eines Drei-Walzen-Mischers. Als Ergebnis wurde eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in diesem Produktbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) vorbereitet. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 1 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 2: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (2)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme einer Änderung des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 7/3. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 2 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 3: Vorbereitung der pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (3)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme einer Änderung des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 5/5. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 3 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 4: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (4)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme des Änderns des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 3/7. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 4 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 5: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (5)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme des Änderns des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 2/8. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 5 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 6: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (6)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme des Änderns des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 9/1. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 6 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 7: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (7)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme des Änderns des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 10/0, oder mit anderen Worten unter Verwendung von nur dem Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 7 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 8: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (8)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme des Änderns des Masse-basierten Mischungsverhältnisses des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) auf 0/10, oder mit anderen Worten, unter Verwendung von nur dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 8 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 9: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (9)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 1 mit der Ausnahme der Verwendung von nur einem Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 4,0 μm (D10: 2,4 μm, D90: 7,4 μm, D10/D90 = 0,324) für das Aluminiumpulver. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 9 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 10: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (10)>
  • Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 5,5 μm (D10: 2,5 μm, D90: 9,9 μm, D10/D90 = 0,253) wurde verwendet für das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, und Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 2,2 μm (D10: 0,9 μm, D90: 4,0 μm, D10/D90 = 0,225) wurde verwendet für das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser.
  • Die zwei Typen von Aluminiumpulvern wurden so gemischt, dass das Masse-basierte Mischungsverhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) 5/5 war, und 23 Masseteile eines organischen Trägers (Terpineol: 21,5 Masseteile, Ethylzellulose: 1,5 Masseteile) und 2 Masseteile von Glasfritten (Zinkglas: B2O3-SiO2-ZnO-basiertes Glas) wurde zu 75 Masseteilen des gemischten Pulvers hinzugegeben, gefolgt durch ein Kneten unter Verwendung eines Drei-Walzen-Mischers. Als Ergebnis wurde eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in diesem Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) vorbereitet. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 10 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 11: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (11)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 10 mit der Ausnahme des Änderns des verwendeten Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 8,5 μm (D10: 4,0 μm, D90: 14,6 μm, D10/D90 = 0,273). Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 11 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 12: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (12)>
  • Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 6,5 μm (D10: 3,8 μm, D90: 12,2 μm, D10/D90 = 0,311) wurde verwendet für das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, und ein Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 2,2 μm (D10: 0,9 μm, D50: 2,2 μm, D90: 4,1 μm, D10/D90 = 0,22) wurde für das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser verwendet.
  • Die zwei Typen von Aluminiumpulver wurden so gemischt, dass das Masse-basierte Mischungsverhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) 5/5 war, und 23 Masseteile eines organischen Trägers (Terpineol: 21,5 Masseteile, Ethylzellulose: 1,5 Masseteile) und 2 Masseteile von Glasfritten (Zinkglas: B2O3-SiO2-ZnO-basiertes Glas) wurden zu 75 Masseteilen des gemischten Pulvers hinzugegeben, gefolgt durch ein Kneten unter Verwendung eines Drei-Walzen-Mischers. Als Ergebnis wurde eine pastenähnliche Zusammensitzung, wie sie in diesem Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) vorbereitet. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 12 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 13: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (13)>
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in dem vorliegenden Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) wurde vorbereitet unter Verwendung der gleichen Materialien und Durchführung des gleichen Prozesses wie gemäß dem Produktionsbeispiel 12 mit der Ausnahme einer Änderung des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser zu einem Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 4,0 μm (D10: 2,4 μm, D90: 7,4 μm, D10/D90 = 0,324). Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 13 bezeichnet.
  • <Produktionsbeispiel 14: Vorbereitung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste) (14)>
  • Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 4,0 μm (D10: 2,4 μm, D90: 7,4 μm, D10/D90 = 0,324) wurde für das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser verwendet, und Aluminiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 2,2 μm (D10: 0,9 μm, D90: 4,0 μm, D10/D90 = 0,225) wurde für das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser verwendet.
  • Die zwei Typen von Aluminiumpulver wurden so gemischt, dass das Masse-basierte Mischungsverhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (groß/klein) 5/5 wurde, und 23 Masseteile eines organischen Trägers (Terpineol: 21,5 Masseteile, Ethylzellulose: 1,5 Masseteile) und 2 Masseteile von Glasfritten (Zinkglas: B2O3-SiO2-ZnO-basiertes Glas) wurden 75 Masseteilen des gemischten Pulvers hinzugegeben, gefolgt durch ein Kneten unter Verwendung eines Drei-Walzen-Mischers. Als ein Ergebnis wurde eine pastenähnliche Zusammensetzung, wie sie in diesem Produktionsbeispiel beansprucht wird (Aluminiumpulveranteil: 75 Gewichts-%) vorbereitet. Die resultierende pastenähnliche Zusammensetzung wird im Folgenden als Probe 14 bezeichnet.
  • <Testbeispiel 1: Messung der Trockenfilmdichte>
  • Die Dichte von trockenen Aluminiumfilmen (Folie) wurde auf einem Natronglassubstrat gemessen. Spezieller wurden Aluminiumpasten gemäß den Proben 1 bis 14, die wie oben beschrieben erhalten worden sind, auf ein Glassubstrat gedruckt (aufgebracht) durch Siebdruck (unter Verwendung einer rostfreien Stahlmaschensiebs SUS #165) zum Bilden von aufgebrachten Filmen mit der Abmessung 100 mm × 100 mm. Zu diesem Zeitpunkt wurden zwei Typen von aufgebrachten Filmen vorbereitet mit Filmdicken der getrockneten aufgebrachten Filme von 20 μm und 30 μm, indem ihr Aufbringungsausmaß eingestellt wurde. Nach einer Beendigung des Aufbringens wurden die aufgebrachten Filme bei Raumtemperatur bis 80°C getrocknet, und die Dichten der resultierenden trockenen Aluminiumfilme wurden berechnet aus Messungen der Anhaftungsgröße und Dicke der trockenen Filme. Die Ergebnisse sind für jede der verwendeten Aluminiumpasten zwischen den Tabellen 1 und 2 aufgeteilt. Tabelle 1
    Proben-Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8
    Mittlerer Partikeldurchmesser des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser (μm) 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 -
    Mittlerer Partikeldurchmesser des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser (μm) 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 - 2,2
    Mischungsverhältnis (groß/klein) 8/2 7/3 5/5 3/7 2/8 9/1 10/0 0/10
    Trockenfilmdichte (g/cm3) 1,95 2,00 2,05 2,00 1,95 1,85 1,75 1,90
    Ausmaß der Verdrehung des 20 μm Films (mm) 0,9 1,0 1,0 0,8 0,7 0,8 0,8 0,6
    Ausmaß der Verdrehung des 30 μm Films (mm) 2,3 2,3 2,2 2,0 1,8 2,1 2,0 1,5
    Voc des 20 μm Films (mV) 600 602 603 601 600 598 595 595
    Voc des 30 μm Films (mV) 602 602 603 602 600 601 598 598
    • *) Voc: Leerlaufspannung
    Tabelle 2
    Proben-Nr. 9 10 11 12 13 14
    Mittlerer Partikeldurchmesser des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser (μm) 4,0 5,5 8,5 6,5 6,5 4,0
    Mittlerer Partikeldurchmesser des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser (μm) - 2,2 2,2 2,2 4,0 2,2
    Mischungsverhältnis (groß/klein) 10/0 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5
    Trockenfilmdichte (g/cm3) 1,80 2,00 2,05 2,00 1,90 1,90
    Ausmaß der Verdrehung des 20 μm Films (mm) 0,9 1,1 0,9 0,7 0,8 0,9
    Ausmaß der Verdrehung des 30 μm Films (mm) 2,1 2,5 2,0 2,0 2,0 2,3
    Voc des 20 μm Films (mV) 596 602 600 601 597 598
    Voc des 30 μm Films (mV) 601 603 601 601 601 602
    • *) Voc: Leerlaufspannung
  • Wie aus den in den Tabellen gezeigten Ergebnissen klar wird, wurde bestätigt, dass durch die Verwendung eines gemischten Aluminiumpulvers, bei dem ein Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser und ein Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser in einem geeigneten Verhältnis gemischt sind, die Dichte des trockenen Aluminiumfilms verbessert werden kann.
  • Spezieller wurden in den Proben 1 bis 5 und 10 bis 12, bei denen ein Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 5 μm oder größer aufwies, und ein Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 3 μm oder kleiner aufwies, so gemischt, dass das Mischungsverhältnis (groß/klein) innerhalb des Bereichs von 8/2 bis 2/8 war, eine größere Verbesserung der Trockenfilmdichte beobachtet, verglichen zu der, bei der nur das Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser verwendet wurde (Probe 7) oder nur das Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser verwendet wurde (Probe 8).
  • Insbesondere wurde eine Trockenfilmdichte von 2 g/cm3 oder mehr in den Proben 2 bis 4 und 10 bis 12 gewonnen, bei denen das Mischungsverhältnis (groß/klein) innerhalb des Bereichs von 7/3 bis 3/7 eingestellt wurde.
  • Wie aus einem Vergleich zwischen SEM-Mikrofotografien der trockenen Aluminiumfilme, die gewonnen wurden unter Verwendung der Probe 2 (2A bis 2C), der Probe 3 (3A bis 3C) und der Probe 4 (4A bis 4C), und SEM-Mikrofotografien der trockenen Aluminiumfilme, die gewonnen wurden unter Verwendung der Probe 7 (5A bis 5C), der Probe 8 (6A bis 6C) und der Probe 9 (7A bis 7C), die nur ein einzelnes Aluminiumpulver enthielten, waren die trockenen Filme, die gewonnen wurden aus den Aluminiumpasten gemäß den Proben 2 bis 4, die ein gemischtes Aluminiumpulver verwendeten, feiner als die trockenen Filme, die gewonnen wurden aus den Aluminiumpasten gemäß den Proben 7 bis 9, die nur ein einzelnes Aluminiumpulver verwendeten.
  • Darüber hinaus ergab die Messung der Partikelgrößenverteilung des gemischten Aluminiumpulvers, das in der Aluminiumpaste gemäß der Probe 3 verwendet wurde, einen mittleren Partikeldurchmesser von 4,1 μm. Dieser D50-Wert war nahezu gleich dem D50-Wert (4,0 μm) des nicht gemischten (einzelnen) Aluminiumpulvers, das in der Probe 9 verwendet wurde.
  • D10 des gemischten Aluminiumpulvers gemäß der Probe 3 betrug jedoch 1,1 μm, D90 betrug 8,4 μm und D10/D90 betrug 0,131. Diese breite Partikelgrößenverteilung reflektiert das Mischen der zwei Typen von Aluminium gemischten Pulvern. Aus einem Vergleich der SEM-Mikrofotografien gemäß 3 und 7 wird deutlich, dass trotz ähnlicher mittlerer Partikeldurchmesser die Feinheit der trockenen Filme, die jeweils aus den Aluminiumpasten der Proben 3 und 9 gebildet wurden, erheblich verschieden ist.
  • Dies gibt an, dass in dem Fall des Bildens einer Aluminiumelektrode in der Form eines dünnen Films, der hohe Feinheit aufweist, es effektiv ist, eine Mischung aus einem Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser und einem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser zu verwenden, wie oben beschrieben wurde.
  • <Testbeispiel 2: Schätzung der Verdrehung>
  • Solarzellen wurden hergestellt, indem die Aluminiumpasten der resultierenden Proben 1 bis 14, die oben beschrieben wurden, verendet wurden, um Aluminiumelektroden zu bilden.
  • Spezieller wurde ein herkömmlich verfügbares 125 mm quadratisches einzelnes Kristallsiliziumsubstrat vom p-Typ für eine Solarzelle (Substratdicke: 200 μm) vorbereitet, und dessen Oberfläche wurde unter Verwendung eines wässrigen NaOH-Lösungsmittels alkalisch geätzt. Als nächstes wurde ein Phosphor enthaltendes Lösungsmittel auf die Licht empfangende Oberfläche des Siliziumsubstrats aufgebracht, wobei eine Textur-Struktur durch die oben genannte Ätzbehandlung gebildet wurde, und eine Wärmebehandlung wurde dann durchgeführt, um eine n-Si Schicht (n+-Schicht) mit einer Dicke von ungefähr 0,5 μm auf der Licht empfangenden Oberfläche des Siliziumsubstrats zu bilden (s. 1).
  • Als nächstes wurde ein Antireflexionsfilm (Titanoxidfilm) mit einer Dicke von ungefähr 50 bis 100 nm auf der n-Si Schicht durch Plasma-CVD (PECVD) gebildet. Darüber hinaus wurde ein aufgebrachter Film (Dicke: 20 bis 50 μm), der als eine Frontoberflächenelektrode (Ag-Elektrode) dient, auf dem Antireflexionsfilm durch Siebdruck gebildet unter Verwendung einer vorgeschriebenen Ag-Paste zum Bilden einer Frontoberflächenelektrode (Ag-Elektrode) (s. 1).
  • Jede der Aluminiumpasten gemäß den Proben 1 bis 14 wurde auf die Rückseite des Siliziumsubstrats durch Siebdruck aufgedruckt (aufgebracht) (unter Verwendung eines rostfreien Maschensiebs SUS #165, und wird ähnlich im Folgenden verwendet), um einen trockenen Aluminiumfilm mit einer Filmdicke von 20 oder 30 μm zu bilden. Als nächstes wurde das Siliziumsubstrat gebrannt zum Bilden einer gebrannten Aluminiumelektrode. Darüber hinaus wurde das Siliziumsubstrat bei einer Brenntemperatur von 700 bis 800°C unter Verwendung eines Nah-Infrarot-Hochgeschwindigkeits-Brennofens in einer Luftatmosphäre gebrannt.
  • Das Ausmaß der Verdrehung des gebrannten Siliziumsubstrats wurde als nächstes gemessen. Und zwar wurde das gebrannte Siliziumsubstrat auf einer horizontalen Testvorrichtung so platziert, dass die Oberfläche, auf der die Aluminiumelektrode gebildet wurde, nach oben wies, und die Abmessung in der Richtung der Dicke des Siliziumsubstrats zwischen dem tiefsten Bereich und dem höchsten Bereich wurde gemessen. Der resultierende gemessene Wert wurde als das Ausmaß der Verdrehung (mm) in diesem Testbeispiel verwendet. Die Ergebnisse für jede Probe sind in den entsprechenden Zeilen der Tabellen 1 und 2 gezeigt.
  • Wie in den Tabellen gezeigt, konnte die Verdrehung auf einem niedrigen Niveau für alle Proben gehalten werden bei der Dicke der Aluminiumelektrode von ungefähr 20 oder 30 μm (trocken). Und zwar betrug die Verdrehung der Substrate, die mit einer Aluminiumelektrode versehen waren, die eine Dicke von 20 μm aufwies (trocken) ungefähr 0,6 bis 1,1 mm, während die Verdrehung der Substrate, die mit einer Aluminiumelektrode versehen waren, die eine Dicke von 30 μm aufwies (trocken) ungefähr 1,5 bis 2,5 mm war.
  • <Testbeispiel 3: Messung der Leerlaufspannung>
  • In diesem Testbeispiel wurde eine Silberpaste zum Bilden einer Rückoberflächenelektrode (Ag-Elektrode), die ähnlich der Silberpaste war zur Bildung einer Frontoberflächenelektrode (Ag-Elektrode), wie oben beschrieben, zuerst siebgedruckt in ein vorgeschriebenes Muster auf jedes der Siliziumsubstrate, auf denen die Frontoberflächenelektrode (Ag-Elektrode) in dem oben genannten Testbeispiel 2 gebildet wurde, anschließend wurde die Silberpaste getrocknet zum Bilden einer Rückoberflächen-Ag-Beschichtung mit einer Dicke von 20 bis 50 μm (und zwar eine Rückoberflächenaußenverbindungselektrode, gebildet aus Ag nach dem Brennen: s. 1).
  • Als nächstes wurde jede Aluminiumpaste gemäß den Proben 1 bis 14 durch Siebdruck aufgedruckt (aufgebracht) zum Bilden eines trockenen Aluminiumfilms mit einer Filmdicke von 20 oder 30 μm. Als nächstes wurde das Siliziumsubstrat bei einer Brenntemperatur von 700 bis 800°C unter Verwendung eines Nah-Infrarot-Hochgeschwindigkeits-Brennofens in einer Luftatmosphäre gebrannt. Als Ergebnis dieses Brennens wurde eine gebrannte Aluminiumelektrode zusammen mit einer Frontoberflächenelektrode (Ag-Elektrode) und einer Rückoberflächenaußenverbindungs-Ag-Elektrode gebildet.
  • Als nächstes wurde ein Voltmeter zwischen die Front- und Rück-Ag-Elektroden der Solarzelle, die in dieser Art und Weise erhalten wurden (s. 1), geschaltet, gefolgt von einem Messen der maximalen Spannung, die erhalten wurde, wenn Sonnenlicht auf die Licht empfangende Oberfläche gestrahlt wurde, oder mit anderen Worten, die Leerlaufspannung (Voc). Die Ergebnisse für jede Probe sind in den entsprechenden Zeilen der Tabellen 1 und 2 gezeigt.
  • Wie in den Tabellen gezeigt, wurden ungefähr gleiche Leerlaufspannungen erhalten für Fälle, bei denen die Dicke der Aluminiumelektrode 20 μm (trocken) war, und wenn die Dicke 30 μm (trocken) war. Spezieller wurden Leerlaufspannungen von ungefähr 600 mV oder größer in den Fällen der Verwendung von gemischten Aluminiumpulvern des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser erhalten. Dies zeigt, dass als ein Ergebnis der Verwendung der pastenähnlichen Zusammensetzung, wie sie in der vorliegenden Erfindung beansprucht wird, Effekte (beispielsweise BSF-Effekte) demonstriert werden können, wenn eine Aluminiumelektrode dünner (also typischerweise mit einer Dicke von 30 μm oder weniger und vorzugsweise 20 μm oder weniger) als gemäß dem Stand der Technik gebildet wird, die vergleichbar sind mit der Bildung einer Aluminiumelektrode, die eine herkömmliche Filmdicke aufweist. Das Reduzieren der Dicke der Aluminiumelektrode ermöglicht es darüber hinaus auch, das Auftreten einer Verdrehung und einer anderen Deformierung oder eines Brechens des Siliziumsubstrats während des Brennens oder Trocknens zu verhindern.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Als ein Ergebnis der Verwendung einer pastenähnlichen Zusammensetzung (Aluminiumpaste), die durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, kann das Auftreten einer Verdrehung und einer anderen Deformierung eines Siliziumsubstrats verhindert werden, wenn eine Aluminiumelektrode auf dem Siliziumsubstrat gebildet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann folg lich eine Solarzelle bereitgestellt werden, die eine hohe Präzision bezüglich der Form und eine hohe Zuverlässigkeit bezüglich der Performance realisiert.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine pastenähnliche Zusammensetzung für eine Solarzelle, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, enthält ein gemischtes Aluminiumpulver, das vorbereitet wird durch Mischen eines Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser, das D50 einer Partikelgrößenverteilung basierend auf einer Laserbeugung von 3 μm oder weniger aufweist, und das ein Verhältnis von D10 zu D90 (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist, und eines Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser, das D50 aufweist, das das 2- bis 6-fache von D50 des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist, und ein Verhältnis von D10/D90 von 0,2 oder mehr aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen einer pastenähnlichen Zusammensetzung, die in einer Anwendung zum Bilden einer Aluminiumelektrode einer Solarzelle verwendet wird, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt zum Vorbereiten der folgenden zwei Typen von Aluminiumpulvern: (a) eines Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 3 μm oder weniger und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem. Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist, und (b) eines Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung aufweist, der das 2- bis 6-fache von D50 des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist; einen Schritt des Mischens des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser und des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser bei einem Mischungsverhältnis, so dass eine Dichte eines trockenen Aluminiumfilms, der gebildet wird unter Verwendung der vorbereiteten pastenähnlichen Zielzusammensetzung, höher ist als eine Dichte eines trockenen Aluminiumfilms ist, der gebildet wird unter Verwendung einer Vergleichspaste, die bei gleichen Bedingungen vorbereitet worden ist unter Verwendung von nur des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser als eine Aluminiumkomponente; und einen Schritt des Dispergierens des gemischten Aluminiumpulvers in einen organischen Träger.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser 1 μm bis 3 μm ist, und der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser 5 μm bis 10 μm ist.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, bei dem das Masse-basierte Mischungsverhältnis des Aluminiumpulvers mit großem Partikeldurchmesser zu dem Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser (Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser/Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser) innerhalb eines Bereichs von 8/2 bis 2/8 eingestellt wird.
  4. Pastenähnliche Zusammensetzung, die in einer Anwendung zum Bilden einer Aluminiumelektrode einer Solarzelle verwendet wird, wobei die Zusammensetzung aufweist: ein Aluminiumpulver, das in einem organischen Träger dispergiert ist, und das hergestellt wird gemäß dem Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
  5. Pastenähnliche Zusammensetzung nach Anspruch 4, bei der das Aluminiumpulver einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 2 μm bis 6 μm aufweist, und ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von weniger als 0,2 aufweist.
  6. Pastenähnliche Zusammensetzung nach Anspruch 5, bei der der mittlere Partikeldurchmesser 3 μm bis 5 μm beträgt.
  7. Solarzelle, die mit einer Aluminiumelektrode auf einer Rückseite einer Licht empfangenden Oberfläche bereitgestellt ist, enthaltend: die Aluminiumelektrode, die gebildet wird durch Brennen eines aus folgenden zwei Typen von Aluminiumpulvern gemischten Pulvers: (a) ein Aluminiumpulver mit kleinem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 3 μm oder weniger aufweist, und das ein Verhältnis des Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist, und (b) ein Aluminiumpulver mit großem Partikeldurchmesser, das einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung aufweist, der das 2- bis 6-fache von D50 des Aluminiumpulvers mit kleinem Partikeldurchmesser ist, und das ein Verhältnis eines Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von 0,2 oder größer aufweist.
  8. Solarzelle nach Anspruch 7, bei der das gemischte Pulver einen mittleren Partikeldurchmesser (D50) einer Laserbeugungs-basierten Partikelgrößenverteilung von 2 μm bis 6 μm aufweist, und ein Verhältnis eines Partikeldurchmessers bei 10% Gesamtvolumen (D10) zu einem Partikeldurchmesser bei 90% Gesamtvolumen (D90) (D10/D90) von weniger als 0,2 aufweist.
  9. Solarzelle nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Aluminiumelektrode gebildet ist unter Verwendung einer pastenähnlichen Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6.
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