DE112011102261T5

DE112011102261T5 - Leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle

Info

Publication number: DE112011102261T5
Application number: DE112011102261T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Yoshino; Yusuke Kawamoto
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2012002182A1; TWI494285B; US8889040B2; KR20130129900A; JP5351100B2; CN102959721B; JP2012015409A; US20130099181A1; TW201204669A; CN102959721A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle zur Verfügung zu stellen, die die Steuerung einer Penetrationsmenge eines Elektrodenmaterials erleichtert und eine leichte Erzielung eines ohmischen Kontakts ermöglicht, wenn eine Elektrode mit einem Durchbrennverfahren in einer Solarzelle mit einer flachen Emitterstruktur erzeugt wird, die eine dünnere n-Schicht aufweist. Da die Licht-empfangene Oberflächenelektrode aus einem Dickschichtsilber hergestellt wird, das das Flintglas in dem Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Silber enthält, und das Flintglas eine Zusammensetzung aufweist, die PbO in dem Bereich von 20 bis 62 (Mol%), B2O3 in dem Bereich von 1 bis 18 (Mol%), SiO2 in dem Bereich von 18 bis 65 (Mol%) und bei einem Pb/Si Molverhältnis in dem Bereich von 0,5 bis 1,7, Li2O in dem Bereich von 0,6 bis 18 (Mol%), Al2O3 in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), TiO2 in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), ZnO in dem Bereich von 0 bis 30 (Mol%), P2O5 in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%) und Sb2O5 in dem Bereich von 0 bis 4 (Mol%) enthält, kann ein günstiger ohmischer Kontakt mit der n-Schicht trotz einer auf etwa 100 (μm) reduzierten Linienbreite erzielt werden, was in einem geringen Kontaktwiderstand resultiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine leitfähige Pastenzusammensetzung, die für eine Solarzellenelektrode gebildet mit einem Durchbrennverfahren (Fire-Through-Verfahren) bevorzugt wird.
STAND DER TECHNIK
Beispielsweise weist eine typische Solarzelle auf Siliciumgrundlage eine Konfiguration auf, die einen Antireflexionsfilms und eine Licht-empfangende Oberflächenelektrode über einer n⁺-Schicht auf einer oberen Oberfläche eines Siliciumsubstrats, das ein polykristalliner Halbleiter vom p-Typ ist, einschließt, und die eine rückwärtigen Oberflächenelektrode (hiernach einfach als ”Elektrode” bezeichnet, wenn keine Unterscheidung zwischen diesen Elektroden gemacht wird) über einer p⁺-Schicht auf einer unteren Oberfläche einschließt, und elektrische Energie, die durch Empfangen von Licht in p-n-Übergang (p-n junction) des Halbleiters erzeugt wird, wird durch die Elektroden abgeleitet. Der Antireflexionsfilm ist für den Zweck der Reduktion der Oberflächenreflexion unter Beibehaltung einer ausreichenden Durchlässigkeit für sichtbares Licht, um die Effizienz des Lichtempfangs zu erhöhen, und wird aus einer Dünnschicht aus Siliciumnitrit, Titandioxid, Siliciumdioxid, etc. aufgebaut.
Der Antireflexionsfilm hat einen hohen elektrischen Widerstandswert und verhindert daher eine effiziente Ableitung der elektrischen Energie, die in dem p-n-Übergang des Halbleiters erzeugt wird. Daher wird die Licht-empfangende Oberflächenelektrode der Solarzelle zum Beispiel mit einem Verfahren erzeugt, welches Durchbrennen („Fire-Through”) genannt wird. Bei diesem eine Elektrode bildenden Verfahren wird zum Beispiel, nachdem der Antireflexionsfilm auf der gesamten Oberfläche der n⁺-Schicht abgeschieden wird, eine leitfähige Paste in einer geeigneten Form auf den Antireflexionsfilm unter Verwendung zum Beispiel eines Siebdruckverfahrens aufgebracht und einer Brennbehandlung unterzogen. Die leitfähige Paste besteht zum Beispiel hauptsächlich aus Silberpulver, Glasfritte (flockige oder pulverige Fragmente von Glas, gebildet durch Schmelzen, Abschrecken und, falls notwendig, Zerbrechen von Glasrohmaterialien), einem organischen Vehikel und einem organischen Lösungsmittel und, da ein Glasbestandteil in der leitfähigen Paste den Antireflexionsfilm während des Brennens bricht, wird der ohmische Kontakt zwischen dem leitfähigen Bestandteil in der leitfähigen Paste und der n⁺-Schicht ausgebildet (siehe z. B. Patentdokument 1). Dieses Elektrodenbildungsverfahren vereinfacht den Arbeitsablauf verglichen mit dem Fall der teilweisen Entfernung des Antireflexionsfilms, um eine Elektrode in dem entfernten Abschnitt auszubilden und verursacht kein Problem der Ablösung zwischen dem entfernten Abschnitt und der Position der Elektrodenausbildung.
Verschiedene Vorschläge wurden bisher gemacht für die Ausbildung einer derartigen Licht-empfangenden Oberfläche einer Solarzelle für einen Zweck, wie etwa der Erhöhung der Durchbrenn-Eigenschaft, um den ohmischen Kontakt zu verbessern, und konsequenterweise einen Füllfaktor (FF) und die Energieumwandlungseffizienz zu verbessern. Zum Beispiel wurden Elemente der Gruppe Fünf, wie etwa Phosphor, Vanadium und Bismut zu der leitfähigen Paste gegeben, um den Oxidations-Reduktionseffekt von Glas und Silber für den Antireflexionsfilm zu fördern, wodurch die Durchbrenn-Eigenschaft verbessert wurde (siehe z. B. Patentdokument 1, vorher). Chlor, Brom oder Fluor wird zu der leitfähigen Paste gegeben, um die Wirkung von Glas und Silber, die den Antireflexionsfilms brechen, mit diesen Zusatzstoffen zu unterstützen, wobei der ohmische Kontakt verbessert wird (siehe z. B. Patentdokument 2). Das Glas ist zum Beispiel Borosilicatglas.
Es wird vorgeschlagen, 0,5 bis 5 Gewichtsteile Silberphosphat auf 100 Gewichtsteile Silberpulver in die leitfähige Paste einzuschließen, um so die Wirkung des Brechens des Antireflexionsfilms zu unterstützen und den ohmischen Kontakt sicher zu stellen (siehe z. B. Patentdokument 3). Es wird beschrieben, dass, wenn Zinkoxid als ein Hauptbestandteil enthaltendes Glas, das kein Blei enthält, für die Ausbildung einer Paste verwendet wird, die Silber, Gold und Antimon enthält, das Brechen der Verbindung auf Grund der Abwesenheit der Penetration einer Elektrode nicht auftritt, wodurch ein niedriger Kontaktwiderstand sichergestellt wird (siehe z. B. Patentdokument 4). Es wird für eine Silber-enthaltende Paste, die 85 bis 99 (Gew.-%) Silber und 1 bis 15 (Gew.-%) Glas enthält, ebenfalls vorgeschlagen, dass das Glas eine Zusammensetzung hat, die 15 bis 75 (Mol%) PbO und 5 bis 50 (Mol%) SiO₂ enthält und kein B₂O₃ enthält (siehe z. B. Patentdokument 5). Diese Silber-enthaltende Paste wird für die Ausbildung der Solarzellenelektrode verwendet und es wird angenommen, dass der ohmische Kontakt unter Verwendung des Glases mit der vorher beschriebenen Zusammensetzung verbessert wird. Das Glas kann 0,1 bis 8,0 (Mol%) P₂O₅ oder 0,1 bis 10,0 (Mol%) Sb₂O₅ enthalten und kann weiterhin 0,1 bis 15,0 (Mol%) Alkalimetalloxid (Na₂O, K₂O, Li₂O) enthalten.
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 03-046985
Patentdokument 2: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3707715
Patentdokument 3: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3050064
Patentdokument 4: Japanische geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 62-028597
Patentdokument 5: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung (Übersetzung der PCT Anmeldung) Nr. 2008-520094

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Es wird bei der Solarzelle versucht, die Dicke einer an der Licht-empfangenden Seite angeordneten n-Schicht zu verringern, um eine Oberflächenrekombinationsrate so zu verringern, dass mehr elektrische Spannung abgeleitet wird, d. h., einen oberflächennahen bzw. flachen Emitter („shallow emitter”) auszubilden. Die Ausbildung eines flachen Emitters bewirkt, dass die Seite mit der kurzen Wellenlänge, insbesondere in der Nähe von 400 (nm), zu der Elektrizitätserzeugung beiträgt und daher wird dies als eine ideale Lösung bezüglich der Verbesserung der Effizienz einer Solarzelle angesehen. Andererseits ist es nachteilig, dass eine Zelle einen höheren Schicht- bzw. Flächenwiderstand haben muss, dass die Reduktion in der Konzentration eines Donorelements (z. B. Phosphor) in der Nähe einer Oberfläche eine Barriere zwischen Ag und Si erhöht und es schwierig macht, einen ohmischen Kontakt einer Licht-empfangenden Oberflächenelektrode sicherzustellen, und dass die, Verringerung in der Dicke des pn-Übergangs es sehr schwierig macht, einen Antireflexionsfilm ausreichend mit Durchbrennen zu brechen, während eine Penetrationstiefe eingestellt wird, um eine Elektrode am Penetrieren in den pn-Übergang zu hindern.
Da der flache Emitter eine dünnere n-Schichtdicke von 70 bis 100 (nm) auf der Licht-empfangenden Seite verglichen mit 100 bis 200 (nm) einer herkömmlichen Siliciumsolarzelle hat, und einen Anteil der Elektrizität, erzeugt durch empfangenes Licht, das nicht effizient genutzt werden kann, verringert, weil es sich in Wärme umwandelt bevor es den pn-Übergang erreicht, wird der Kurzschlussstrom erhöht und, folglich, die Stromerzeugungseffizienz vorteilhaft erhöht.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf diese Situationen erdacht, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle zur Verfügung zu stellen, die die Steuerung einer Penetrationsmenge eines Elektrodenmaterials erleichtert und eine leichte Erzielung eines ohmischen Kontakts ermöglicht, wenn eine Elektrode mit einem Durchbrenn-Verfahren in einer Solarzelle einer Struktur mit flachen Emitter, die eine dünnere n-Schicht aufweist, ausgebildet wird.
Mittel für die Lösung des Problems
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle zur Verfügung, die ein leitfähiges Pulver, eine Glasfritte und ein Vehikel umfasst, wobei die Glasfritte aus Glas besteht, das 0,6 bis 18,0 (Mol%) Li₂O, mindestens eines von 0,1 bis 6,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,1 bis 4,0 (Mol%) Sb₂O₅, 20 bis 62 (Mol%) PbO, 1 bis 18 (Mol%) B₂O₃, 18 bis 65 (Mol%) SiO₂, 0 bis 6 (Mol%) Al₂O₃, 0 bis 6 (Mol%) TiO₂ und 0 bis 30 (Mol%) ZnO in Oxidumwandlung enthält, wobei das Glas ein Verhältnis von Pb/Si (Molverhältnis) in einem Bereich von 0,5 bis 1,7 aufweist.
Die Wirkungen der Erfindung
Folglich besteht in einer leitfähigen Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle eine diese aufbauende Glasfritte aus einem Glas, das 20 bis 62 (Mol%) PbO, 1 bis 18 (Mol%) B₂O₃, 18 bis 65 (Mol%) SiO₂, 0,6 bis 18 (Mol%) Li₂O und mindestens einem von 0,1 bis 6,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,1 bis 4,0 (Mol%) Sb₂O₅ enthält, und das Glas weist ein Verhältnis von Pb/Si (Molverhältnis) in einem Bereich von 0,5 bis 1,7 auf, und weist ferner Al₂O₃ in einem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), TiO₂ in einem Bereich von 0 bis 6 (Mol%) und ZnO in einem Bereich von 0 bis 30 (Mol%), nicht als einen wesentlichen, aber als einen bevorzugten Bestandteil auf. Daher kann ein ausreichend niedriger Kontaktwiderstand für ein Substrat mit hohem Schichtwiderstand erzielt werden, und die Penetration des Elektrodenmaterials in den pn-Übergang kann leicht gesteuert werden. Daher kann, wenn die Pastenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung für die Ausbildung der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode verwendet wird, eine Solarbatteriezelle hergestellt werden, die einen geringen Kriechstrom, einen hohen Füllfaktor, einen großen Spannungswert und eine hohe photoelektrische Umwandlungsrate aufweist.
In der Glasfrittenzusammensetzung ist PbO ein Bestandteil, der den Erweichungspunkt von Glas senkt und ein Bestandteil ist, der Brennen bei niedriger Temperatur ermöglicht, und PbO muss gleich oder größer als 20 (Mol%) und gleich oder weniger als 62 (Mol%) sein, um günstige Durchbrenn-Eigenschaften zu erlangen. Wenn die Menge an PbO weniger als 20 (Mol%) ist, wird, da der Erweichungspunkt zu hoch wird, die Verglasung schwierig; der Antireflexionsfilm wird schwerlich erodiert und, folglich kann ein günstiger ohmischer Kontakt nicht erhalten werden. Wenn die Menge an PbO 62 (Mol%) übersteigt, wird, da der Erweichungspunkt zu niedrig wird, die Erodierbarkeit zu stark; der pn-Übergang wird gebrochen; und, folglich tritt ein Problem eines kleinen FF-Wertes etc. auf. Die Menge an PbO ist bevorzugter gleich oder größer als 30 (Mol%) und bevorzugter gleich oder weniger als 50 (Mol%). In anderen Worten ist ein Bereich von 30 bis 50 (Mol%) weiter bevorzugt.
B₂O₃ ist ein Glas bildendes Oxid (d. h. ein Bestandteil, der ein Glasskelett aufbaut) und ist ein Bestandteil für die Verringerung des Erweichungspunktes von Glas, und B₂O₃ muss gleich oder größer als 1 (Mol%) gleich oder weniger als 18 (Mol%) sein, um günstige Durchbrenn-Eigenschaften zu erzielen. Wenn die Menge an B₂O₃ weniger als 1 (Mol%) ist, wird, da der Erweichungspunkt zu hoch wird, der Antireflexionsfilm nur schwerlich erodiert; folglich kann ein günstiger ohmischer Kontakt nicht erhalten werden; und die Feuchtigkeitsbeständigkeit wird ebenfalls verringert. Insbesondere weil Li in dem Glas der vorliegenden Erfindung enthalten ist, treten signifikante Schwierigkeiten auf das Glas zu schmelzen, es sei denn 1 (Mol%) oder mehr B₂O₃ ist enthalten. Wenn andererseits die Menge an B₂O₃ 18 (Mol%) übersteigt, wird, da der Erweichungspunkt zu niedrig wird, die Erodierbarkeit zu stark und ein Problem des Brechens des pn-Übergangs, etc., tritt auf. Eine Leerlaufspannung Voc neigt dazu, bei jeder Geschwindigkeit abzunehmen. Die Menge an B₂O₃ ist bevorzugter gleich oder größer als 2 (Mol%) und bevorzugter gleich oder weniger als 13 (Mol%). Mit anderen Worten ist der Bereich von 2 bis 13 (Mol%) weiter bevorzugt. Etwa 3 bis 9 (Mol%) ist besonders bevorzugt.
SiO₂ ist ein Glas bildendes Oxid und ist ein Bestandteil für die Erhöhung der chemischen Beständigkeit von Glas, und SiO₂ muss gleich oder größer als 18 (Mol%) und gleich oder weniger als 65 (Mol%) sein, um günstige Durchbrenn-Eigenschaften zu erzielen. Eine Menge an SiO₂ von weniger als 18 (Mol%) macht die chemische Beständigkeit ungenügend und die Glasbildung wird schwierig, und, auf der anderen Seite, wenn die Menge an SiO₂ 65 (Mol%) übersteigt, wird der Erweichungspunkt zu hoch; die Verglasung wird schwierig; der Antireflexionsfilm wird schwerlich erodiert, folglich kann ein günstiger ohmischer Kontakt nicht erhalten werden. Die Menge an SiO₂ ist bevorzugter gleich oder größer als 20 (Mol%) und bevorzugter gleich oder weniger als 45 (Mol%). Mit anderen Worten der Bereich von 20 bis 45 (Mol%) ist weiter bevorzugt. Etwa 25 bis 40 (Mol%) ist besonders bevorzugt.
Nicht nur sind PbO und SiO₂ innerhalb der entsprechenden Bereiche, das Pb/Si (Molverhältnis) muss gleich oder größer als 0,5 und gleich oder weniger als 1,7 sein. Wenn das Pb/Si-Molverhältnis weniger als 0,5 ist, d. h., Si ist relativ zu Pb im Überschuss, verschlechtern sich die Durchbrenn-Eigenschaften und der Kontaktwiderstand zwischen der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode und der n-Schicht steigt an. Andererseits, wenn das Pb/Si-Molverhältnis 1,7 übersteigt, sinkt der FF-Wert bei jeder Geschwindigkeit ab, da ein Kriechstrom (Diodenstrom) Id signifikant abnimmt und ausreichende Ausgabeeigenschaften können nicht erzielt werden. Das Pb/Si (Molverhältnis) ist bevorzugter in dem Bereich von 0,7 bis 1,5 und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 0,9 bis 1,3.
Li₂O ist ein Bestandteil, der den Erweichungspunkt von Glas verringert und Li₂O muss gleich oder größer als 0,6 (Mol%) und gleich oder weniger als 18 (Mol%) sein, um günstige Durchbrenn-Eigenschaften zu erzielen. Wenn Li₂O weniger als 0,6 (Mol%) ist, wird der Erweichungspunkt zu hoch und folglich wird die Erodierbarkeit des Antireflexionsfilms ungenügend. Andererseits, wenn Li₂O 18 (Mol%) übersteigt, werden die elektrischen Eigenschaften verschlechtert, da Alkali eluiert wird und die Erodierbarkeit zu hoch wird. Da Diffusion gefördert wird, ist Li allgemein eine Unreinheit für Halbleiter und es wird aufgrund der Tendenz der Verschlechterung der Eigenschaften gewünscht, dass es bei der Halbleiteranwendung vermieden wird. Insbesondere, wenn die Menge an Pb zu groß wird, macht der Einschluss von Li die Erodierbarkeit zu stark und tendiert dazu, die Steuerung zu erschweren. Jedoch wird, wie vorher beschrieben, bei der Anwendung in Solarzellen die charakteristische Verschlechterung aufgrund der Verwendung von Glas, das Li enthält, nicht beobachtet und umgekehrt wird beobachtet, dass der Einschluss einer angemessenen Menge an Li die Durchbrenn-Eigenschaft verbessert und die Leistungsmerkmale verbessert. Li ist ein Donorelement und kann den Kontaktwiderstand verringern. Außerdem wird beobachtet, dass eine Zusammensetzung, die Li enthält, den Glaszusammensetzungsbereich verbreitert, was die Erzielung von günstigen Durchbrenn-Eigenschaften ermöglicht. Jedoch, wird selbst bei Anwendung in Solarzellen, wenn Li übermäßig enthalten ist, die Erodierbarkeit zu stark und die elektrischen Eigenschaften tendieren dazu, sich zu verschlechtern. Die Menge an Li₂O ist bevorzugter gleich oder größer als 3 (Mol%) und bevorzugter gleich oder weniger als 12 (Mol%). Mit anderen Worten ist der Bereich von 3 bis 12 (Mol%) weiter bevorzugt. Etwa 6 bis 12 (Mol%) ist insbesondere bevorzugt.
P₂O₅ und Sb₂O₅ sind Donorelemente für die n-Schicht und sind Bestandteile, die notwendig sind zur Sicherstellung des ohmischen Kontakts der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode. P₂O₅ muss gleich oder größer als 0,1 (Mol%) und gleich oder weniger als 6,0 (Mol%) sein, und Sb₂O₅ muss gleich oder größer als 0,1 (Mol%) und gleich oder weniger als 4,0 (Mol%) sein. Obwohl beide zusammen enthalten sein können, ist es ausreichend, dass eins von P₂O₅ und Sb₂O₅ enthalten ist, welche in einem Bereich von 0,1 bis 10 (Mol%) insgesamt enthalten sein können. Unabhängig davon welches enthalten ist, kann die Wirkung der Zugabe nicht in dem Fall von weniger als 0,1 (Mol%) erzielt werden. Wenn P₂O₅ 6,0 (Mol%) übersteigt oder Sb₂O₅ 4,0 (Mol%) übersteigt, wird es schwierig, das Glas zu schmelzen und eine tote Schicht („dead layer”; eine Schicht mit hoher Rekombinationsrate) wird erzeugt.
Um den ohmischen Kontakt sicherzustellen ist es erwünscht, dass ein Donorelement bei hohen Konzentrationen eine feste Lösung ausbildet. In dem Fall einer Zelle mit hohem Schichtwiderstand, die den flachen Emitter aufbaut, ist es erwünscht die Dickendimension des Antireflexionsfilms, der, zum Beispiel, aus Si₃N₄ besteht, auf etwa 80 (nm) einzustellen, und eine Menge an Erosion durch eine Elektrode in dem Bereich von 80 bis 90 (nm) einzustellen, d. h. mit einer Genauigkeit innerhalb 10 (nm). Jedoch ist eine derartige Steuerung extrem schwierig und die Steuerung wird zwangsläufig so vorgesehen, dass leicht überschüssige Erosion auftreten kann. Daher wird die erodierte n-Schicht mit einem Donorelement ergänzt, um die Ausgabeverringerung aufgrund der überschüssigen Erosion zu unterdrücken. Um den ohmischen Kontakt unter einer derartigen Bedingung sicherzustellen, ist es erwünscht, die Konzentration des Donorelements gleich oder größer als 10¹⁹ (Stücke/cm³) bevorzugt 10²⁰ (Stücke/cm³) einzustellen; jedoch sind Elemente, die in der Lage sind eine derartig hohe Konzentration einzustellen, die andere als die Glasbestandteile wie etwa Li sind, auf As, P und Sb beschränkt. Von diesen Elementen ist As hochtoxisch und nicht bevorzugt für die Glasherstellung, die in offenen Systemen betrieben wird. Daher ist das zur Sicherstellung des ohmischen Kontakts zugegebene Donorelement auf P und Sb beschränkt.
Al₂O₃ ist ein wirkungsvoller Bestandteil für die Erzielung von Glasstabilität, neigt dazu einen seriellen Widerstand Rs zu verringern und einen FF-Wert zu erhöhen und einen Brenntemperaturbereich zu verbreitern, und es ist erwünschter Weise in dem Bereich gleich oder weniger als 6 (Mol%) enthalten, obwohl Al₂O₃ ein frei wählbarer Bestandteil ist. Jedoch steigert der Einschluss von Al den Kriechstrom, und wenn Al₂O₃ 6 (Mol%) übersteigt, wird die Ruhespannung bzw. Leerlaufspannung Voc signifikant verringert. Die Menge an Al₂O₃ ist bevorzugt 0,5 bis 3,0 (Mol%).
TiO₂ neigt dazu, den FF-Wert zu erhöhen und ist daher wünschenswerter Weise enthalten, obwohl TiO₂ ein frei wählbarer Bestandteil ist. Da jedoch die übermäßige Zugabe dazu neigt, den Erweichungspunkt zu erhöhen und folglich den Kontaktwiderstand zu steigern, ist TiO₂ wünschenswert in dem Bereich gleich oder weniger als 6 (Mol%) enthalten. Die Menge an TiO₂ ist bevorzugt 1,0 bis 5,0 (Mol%).
ZnO ist ein frei wählbarer Bestandteil und macht im Überschuss das Schmelzen schwierig. Da Zn ein Akzeptor ist, verringert ein übermäßiger Gehalt die Leerlaufspannung Voc. Daher kann kein ZnO enthalten sein und wenn es enthalten ist, ist ZnO erwünschter Weise auf 30 (Mol%) oder weniger beschränkt. Wenn Zn enthalten ist, ist es bevorzugt, die Einstellung der Zusammensetzung in einer Weise, wie etwa die Verringerung anderer Bestandteile, wie etwa Si, in Übereinstimmung mit dem Gehalt davon durchzuführen.
Eine Zusammensetzung, die geeignete Mengen an Al, Ti und Zn enthält, verbessert einen Parallelwiderstand Rsh und verbessert folglich die Leerlaufspannung Voc und den Kurzschlussstrom Isc und daher können bessere elektrische Eigenschaften erzielt werden.
Obwohl es nicht notwendigerweise leicht ist zu identifizieren, in welcher Form die Bestandteile in dem Glas enthalten sind, sind alle Mengenverhältnisse dieser Bestandteile als in Oxid umgewandelte Werte definiert.
Das Glas, das die leitfähige Paste der vorliegenden Erfindung aufbaut, kann andere, verschiedene Glas bildende Bestandteile und Zusatzstoffe in einem Bereich enthalten, der die Eigenschaften davon nicht ändert. Zum Beispiel, können Zr, Na, Ca, Mg, K, Ba, Sr, etc. enthalten sein. Diese Bestandteile und Zusatzstoffe können zum Beispiel insgesamt in einem Bereich gleich oder weniger als 30 (Mol%) enthalten sein.
Bevorzugt enthält das Glas 3,0 bis 12,0 (Mol%) Li₂O, mindestens eines von 0,1 bis 4,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,1 bis 2,0 (Mol%) Sb₂O₅, 30 bis 50 (Mol%) PbO, 2 bis 13 (Mol%) B₂O₃, 20 bis 45 (Mol%) SiO₂, 0 bis 6 (Mol%) Al₂O₃, 0 bis 6 (Mol%) TiO₂ und 0 bis 30 (Mol%) ZnO, und weist ein Verhältnis von Pb/Si (Verhältnis) in dem Bereich von 0,5 bis 1,7 auf.
Bevorzugt enthält das Glas 6,0 bis 12,0 (Mol%) Li₂O, mindestens eines von 0,5 bis 2,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,2 bis 1,5 (Mol%) Sb₂O₅, 30 bis 50 (Mol%) PbO, 3 bis 9 (Mol%) B₂O₃, 25 bis 40 (Mol%) SiO₂, 0 bis 6 (Mol%) Al₂O₃, 0 bis 6 (Mol%) TiO₂ und 0 bis 30 (Mol%) ZnO, und weist ein Verhältnis von Pb/Si (Molverhältnis) in dem Bereich von 0,5 bis 1,7 auf.
Daher ist Li₂O bevorzugter in den Bereich von 3,0 bis 12,0 (Mol%) und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 6,0 bis 12,0 (Mol%). P₂O₅ ist bevorzugter in dem Bereich von 0,1 bis 4,0 (Mol%) und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 0,5 bis 2,0 (Mol%). Sb₂O₅ ist bevorzugter in dem Bereich von 0,1 bis 2,0 (Mol%) und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 0,2 bis 1,5 (Mol%). PbO ist insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 30 bis 50 (Mol%). B₂O₃ ist bevorzugter in dem Bereich von 2 bis 13 (Mol%) und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 3 bis 9 (Mol%). SiO₂ ist bevorzugter in dem Bereich von 20 bis 45 (Mol%) und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 25 bis 40 (Mol%).
Die Glasfritte hat einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser (D50) in dem Bereich von 0,3 bis 3,0 (μm). Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Glasfritte zu klein ist, schmilzt das Glas zu schnell zum Zeitpunkt des Brennens der Elektrode und verschlechtert die elektrischen Eigenschaften; wenn jedoch der mittlere Teilchendurchmesser gleich oder größer als 0,3 (μm) ist, kann eine geeignete Schmelzfähigkeit erzielt werden und die elektrischen Eigenschaften werden weiter verbessert. Da Aggregation schwerlich auftritt, kann ebenfalls eine günstigere Dispergierbarkeit erzielt werden, wenn die Paste hergestellt wird. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser der Glasfritte signifikant größer als der mittlere Teilchendurchmesser des leitfähigen Pulvers ist, wird die Gesamtdispergierbarkeit des Pulvers verringert; jedoch kann eine günstigere Dispergierbarkeit erzielt werden, wenn der mittlere Teilchendurchmesser gleich oder größer als 3,0 (μm) ist. Eine höhere Schmelzbarkeit des Glases kann ebenfalls erzielt werden. Daher ist der vorher beschriebene mittlere Teilchendurchmesser für das Erzielen eines günstigeren ohmischen Kontakts bevorzugt.
Der mittlere Teilchendurchmesser der Glasfritte ist ein Wert aus einem Luftdurchlässigkeitsverfahren. Das Luftdurchlässigkeitsverfahren bezieht sich auf ein Verfahren der Messung einer spezifischen Oberfläche von Pulver aus der Permeabilität eines Fluids (z. B. Luft) durch eine Pulverschicht. Dieses Messverfahren ist auf der Grundlage der Kozeny-Carman Gleichung indikativ für ein Verhältnis zwischen einer feuchten Oberfläche aller Teilchen, die die Pulverschicht bilden, und einer Durchflussrate und einem Druckabfall eines Fluids, das durch die Pulverschicht durchdringt und erhält eine spezifische Oberfläche einer Probe durch Messung einer Durchflussrate und eines Druckabfalls für eine Pulverschicht, die unter den durch eine Vorrichtung ermittelten Bedingungen gefüllt wird. Dieses Verfahren erhält eine feuchte Oberfläche von Teilchen, die gegen einen Luftstrom wirken durch in Betracht ziehen von Lücken von gefüllten Pulverteilchen als feine Poren und zeigt normalerweise einen Wert kleiner als eine spezifische Oberfläche an, die durch ein Gasabsorptionsverfahren erhalten wird. Der mittlere Teilchendurchmesser auf der Annahme der Pulverteilchen kann aus der erhaltenen spezifischen Oberfläche und einer Partikeldichte berechnet werden.
Bevorzugt ist das leitfähige Pulver Silberpulver, das einen mittleren Teilchendurchmesser (D50) in dem Bereich von 0,3 bis 3,0 (μm) aufweist. Obwohl Kupferpulver, Nickelpulver, etc. als das leitfähige Pulver verwendet werden kann, ist Silberpulver für das Erzielen höherer elektrischer Leitfähigkeit am meisten bevorzugt. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser des Silberpulvers gleich oder größer als 3,0 (μm) ist, kann eine günstigere Dispergierbarkeit erzielt werden und, folglich, kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit erzielt werden. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser gleich oder größer als 0,3 (μm) ist, wird die Aggregation unterdrückt und eine günstige Dispergierbarkeit erzielt werden kann. Da Silberpulver mit weniger als 0,3 (μm) deutlich teurer ist, ist hinsichtlich der Kosten der mittlere Teilchendurchmesser bevorzugt gleich oder größer als 0,3 (μm). Wenn beide, das leitfähige Pulver und die Glasfritte, einen mittleren Teilchendurchmesser von gleich oder weniger als 3,0 (μm) aufweisen, ist es vorteilhaft, da Verklumpen schwerlich auftritt, wenn eine Elektrode gedruckt wird und in einem schmalen Linienmuster ausgebildet wird.
Das Silberpulver ist nicht besonders beschränkt und Pulver jeder Form, wie eine sphärische Form oder eine Schuppenform, kann verwendet werden, um die grundlegende Wirkung der vorliegenden Erfindung zu genießen, die schmalere Linien ermöglicht, während die elektrische Leitfähigkeit aufrecht erhalten wird. Wenn jedoch ein sphärisches Pulver verwendet wird, steigt, da eine hervorragende Druckbarkeit erzielt wird und eine Füllungsrate des Silberpulvers in einem aufgetragenen Film erhöht wird, und zusätzlich weil hochleitfähiges Silber verwendet wird, die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode erzeugt aus dem aufgetragenen Film verglichen zu dem Fall an, der Verwendung des Silberpulvers mit anderer Form, wie etwa einer Schuppenform. Im Ergebnis, da eine Linienbreite schmaler erzeugt werden kann während die notwendige elektrische Leitfähigkeit sichergestellt bleibt, ist dies insbesondere bevorzugt.
Bevorzugt hat die leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle eine Viskosität bei 25 (Grad C) und 20 (U/min) in einem Bereich von 150 bis 250 (Pa·s) und ein Viskositätsverhältnis (d. h., Viskosität bei 10 (U/min)/Viskosität bei 100 (U/min)) von 3 bis 8. Wenn eine Paste verwendet wird, die derartige Viskositätseigenschaften aufweist, da die Viskosität bevorzugt zum Zeitpunkt des Auspressens verringert wird, um den Durchtritt der Paste durch ein Rastersieb zu ermöglichen und nach dem Durchtritt, die Viskosität auf das höhere Niveau zurückkehrt, um die Verbreiterung der Druckweite zu unterdrücken, kann ein schmales Linienmuster leicht erzielt werden, während die Druckfähigkeit erhalten bleibt, so dass die Paste leicht durch das Sieb ohne Verklumpung zu verursachen treten kann. Die Viskosität der Pastenzusammensetzung ist bevorzugter im Bereich von 160 bis 200 (Pa·s) und das Viskositätsverhältnis ist bevorzugter im Bereich von 3,2 bis 6,0. Wenn schmalere Linien mit einer Designlinienbreite gleich oder weniger als 100 (μm) erzielt werden, ist das Viskositätsverhältnis erwünscht 4 bis 6.
Selbst wenn eine Linienbreite verschmälert wird, kann die Verdickung der Filmdicke für den Erhalt einer Querschnittsfläche zum Beispiel ebenfalls durch Erhöhung einer Emulsionsdicke auf einer Druckplatte erzielt werden, durch Erhöhung der Tension und durch Verschmälerung eines Liniendurchmessers und Verbreiterung eines Öffnungsdurchmessers. Wenn jedoch eine Emulsionsdicke erhöht wird, da die Platte nicht problemlos getrennt werden kann, kann die Stabilität der Druckmusterform nicht erzielt werden. Wenn die Tension erhöht wird oder der Liniendurchmesser verschmälert wird, ist es, da das Rastersieb leicht dehnbar wird, gibt es das Problem, dass die Dimensions-/Form-Genauigkeit schwerlich erhalten wird und dass die Beständigkeit der Druckplatte reduziert wird. Da ein Sammelleiter ebenfalls verdickt wird, obwohl der Sammelleiter mit einer weiten Breite angeordnet wird und nicht die Verdickung der Filmdicke benötigt, steigt die Abfallmenge in problematischer Weise an.
Bevorzugt enthält die leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle das leitfähige Pulver und das Vehikel in Verhältnissen in Bereichen von 64 bis 90 Gewichtsteilen bzw. 3 bis 20 Gewichtsteilen. Dies ermöglicht die Gewinnung einer Pastenzusammensetzung mit günstiger Druckfähigkeit und erleichtert die Ausbildung einer Elektrode mit einer schmalen Linienweite und hoher elektrischer Leitfähigkeit.
Bevorzugt enthält die leitfähige Pastenzusammensetzung die Glasfritte in dem Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des leitfähigen Pulvers. Wenn 1 Gewichtsteil oder mehr der Glasfritte enthalten ist, kann eine ausreichende Erodierbarkeit (Durchbrenn-Eigenschaft) erzielt werden, und daher kann ein günstigerer ohmischer Kontakt erzielt werden. Wenn die Glasfritte auf 10 Gewichtsteile oder weniger beschränkt wird, wird schwerlich eine isolierende Schicht ausgebildet und daher kann eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit erzielt werden. Die Menge an Glas pro 100 Gewichtsteile des leitfähigen Pulvers ist bevorzugter 1 bis 8 Gewichtsteile und weiter bevorzugt 1 bis 7 Gewichtsteile.
Die leitfähige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt die Diffusion von Silber zum Zeitpunkt der Ausbildung einer Elektrode durch Durchbrennen, wie vorher beschrieben, steuern und folglich kann sie bevorzugt für die Licht-empfangende Oberflächenelektrode verwendet werden.
Obwohl die Glasfritte aus verschiedenen verglasbaren Rohmaterialien innerhalb der Zusammensetzungsbereiche die zum Beispiel Oxid, Carbonat und Nitrat enthalten, können zum Beispiel Siliciumdioxid SiO₂, Borsäure B₂O₃ und minimal Pb₃O₄ als Quellen für Si, B bzw. Pb verwendet werden.
Wenn die Zusammensetzung andere Bestandteile, wie etwa Al und Zr zusätzlich zu den Hauptbestandteilen Si, B und Pb enthält, können zum Beispiel Oxide, Hydroxide, Carbonate, Nitrate, etc., davon verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist ein Schema einer Querschnittsstruktur einer Solarzelle, bei welcher eine Pastenzusammensetzung für eine Elektrode einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für die Ausbildung einer Licht-empfangenden Oberflächenelektrode aufgebracht wird.
Die 2 ist ein Diagramm eines Beispiels eines Musters für die Licht-empfangende Oberflächenelektrode der in 1 dargestellten Solarzelle.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Ausführungsform werden, wie erforderlich, Diagramme vereinfacht oder modifiziert und dimensionale Verhältnisse und Formen von Abschnitten sind nicht notwendigerweise exakt dargestellt.
Die 1 ist eine schematische Darstellung einer Querschnittsstruktur einer Solarzelle auf Grundlage von Silicium 10, bei welcher eine leitfähige Zusammensetzung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In der 1 enthält die Solarzelle 10 zum Beispiel ein Siliciumsubstrat 12, das ein polykristalliner Halbleiter vom p-Typ ist, eine n-Schicht 14 und eine p⁺-Schicht 16 entsprechend ausgebildet auf den unteren und oberen Oberflächen davon, einen Antireflexionsfilm 18 und eine Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20, gebildet auf der n-Schicht 14, und eine rückwärtige Oberflächenelektrode 22, gebildet auf der p⁺-Schicht 16. Die Dickendimension des Siliciumsubstrats 12 ist zum Beispiel etwa 100 bis 200 (μm).
Die n-Schicht 14 und die p⁺-Schicht 16 werden durch Ausbildung von Schichten, die hohe Konzentration an Unreinheiten haben, auf den unteren und oberen Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 abgeschieden, und die Dickendimensionen der Hochkonzentrationsschichten sind zum Beispiel etwa 70 bis 100 (nm) für die n-Schicht 14, und zum Beispiel etwa 500 (nm) für die p⁺-Schicht 16. Obwohl die n-Schicht 14 in einer typischen Solarzelle auf Grundlage von Silicium etwa 100 bis 200 (nm) ist, hat die n-Schicht 14 dieser Ausführungsform eine dünnere Dicke und bildet eine Struktur, die flacher Emitter („shallow emitter”) genannt wird. Die in der n-Schicht 14 enthaltene Verunreinigung ist eine Dotierungssubstanz (Dopant) vom n-Typ, zum Beispiel Phosphor (P), und die in der p⁺-Schicht 16 enthaltene Verunreinigung ist eine Dotierungssubstanz vom p-Typ, zum Beispiel Aluminium (Al) oder Bor (B).
Der Antireflexionsfilm 18 ist zum Beispiel eine Dünnschicht, die aus Siliciumnitrit Si₃N₄ etc., hergestellt wird, und wird zum Beispiel mit einer optischen Dicke von etwa 1/4 der sichtbaren Lichtlänge, zum Beispiel etwa 80 (nm), abgeschieden, um einen extrem niedrigen Reflexionsgrad von zum Beispiel gleich 10 (%) oder weniger, zum Beispiel in etwa 2 (%) aufzuweisen.
Die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 besteht aus einem Dickschichtleiter, der zum Beispiel eine gleichmäßige Dickendimension aufweist, und wird, wie in der 2 dargestellt, in einer kammartigen ebenen Form mit einer Mehrzahl von dünnen Linienabschnitten im Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche der Licht-empfangenden Oberfläche 24 aufgebracht.
Der Dickschichtleiter wird aus einer dicken Schicht Silber hergestellt, die 1 bis 10 Gewichtsteile, zum Beispiel 4,8 Gewichtsteile Glas auf 100 Gewichtsteile Ag enthält, und das Glas ist Flintglas, das PbO in dem Bereich von 20 bis 62 (Mol%), zum Beispiel etwa 38 (Mol%), B₂O₃ in dem Bereich von 1 bis 18 (Mol%), zum Beispiel etwa 8,0 (Mol%), SiO₂ in dem Bereich von 18 bis 65 (Mol%), zum Beispiel etwa 30,0 (Mol%), Li₂O in dem Bereich von 0,6 bis 18 (Mol%), zum Beispiel etwa 12,0 (Mol%), Al₂O₃ in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), zum Beispiel etwa 3,0 (Mol%), TiO₂ in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), zum Beispiel etwa 3,0 (Mol%), ZnO in dem Bereich von 0 bis 30 (Mol%), zum Beispiel etwa 5,0 (Mol%), P₂O₅ in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), zum Beispiel etwa 0,5 (Mol%) und Sb₂O₅ in dem Bereich von 0 bis 4 (Mol%), zum Beispiel etwa 0,5 (Mol%) in der Oxidumwandlung enthält. Das Flintglas enthält PbO und SiO₂, so dass das Pb/Si-Molverhältnis in dem Bereich von 0,5 bis 1,7, zum Beispiel etwa 1,27 ist.
Die Dickendimension der leitfähigen Schicht ist zum Beispiel in dem Bereich von 20 bis 30 (μm), zum Beispiel etwa 25 (μm), und die Breitendimension jeder der dünnen Linienabschnitte ist, zum Beispiel in dem Bereich von 80 bis 130 (μm), zum Beispiel etwa 100 (μm), was in einer ausreichend hohen elektrischen Leitfähigkeit resultiert.
Die rückwärtige Oberflächenelektrode 22 wird auf einer gesamten Oberflächenelektrode 26, gebildet durch Aufbringen eines Dünnschichtmaterials mit Aluminium als ein leitfähiger Bestandteil, auf im Wesentlichem der gesamten Oberfläche der p⁺-Schicht 16 ausgebildet, und eine bandförmige Elektrode 28, hergestellt aus einem Dickschichtsilber, wird in einer Bandform auf der gesamten Oberflächenelektrode 26 aufgebracht. Die bandförmige Elektrode 28 wird zum Zweck des Ermöglichens von Löten von leitfähigen Leitungen usw. auf die rückwärtige Elektrode 22 aufgebracht.
Da die Solarzelle 10 dieser Ausführungsform die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 aufweist, die aus dem Dickschichtsilber einschließlich dem Flintglas in dem Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Silber hergestellt ist, und das Glas Flintglas ist, das, wie vorher beschrieben, PbO in dem Bereich von 20 bis 62 (Mol%), B₂O₃ in dem Bereich von 1 bis 18 (Mol%), SiO₂ in dem Bereich von 65 (Mol%) und bei dem Pb/Si-Molverhältnis in dem Bereich von 0,5 bis 1,7, Li₂O in dem Bereich von 0,6 bis 18 (Mol%), Al₂O₃ in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), TiO₂ in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%), ZnO in dem Bereich von 0 bis 30 (Mol%), P₂O₅ in dem Bereich von 0 bis 6 (Mol%) und Sb₂O₅ in dem Bereich von 0 bis 4 (Mol%), enthält, wird die Erosionsmenge auf eine Tiefe von etwa 80 bis 90 (nm) gesteuert, d. h. bis zu etwa 10 (nm) größer als die Dickendimension des Antireflexionsfilms 18, und daher kann ein günstiger ohmischer Kontakt mit der n-Schicht 14 anstelle einer auf etwa 100 (μm) reduzierten Linienbreite erzielt werden, was in einem niedrigen Kontaktwiderstand resultiert.
Da die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 dieser Ausführungsform eine geringere Glasmenge von etwa 4,8 Gewichtsteilen enthält und folglich wie vorher beschrieben eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, der Zeilenwiderstand trotz einer schmalen Schichtdicke und einer Zeilenbreite gering ist, und daher, ebenfalls wegen eines niedrigen Kontaktwiderstands, wird die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzelle 10 verbessert.
Die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 wird wie vorher beschrieben durch unter Verwendung einer Paste für eine Elektrode, die aus einem leitfähigen Pulver, einer Glasfritte, einem Vehikel und einem Lösungsmittel besteht, zum Beispiel mit einem gut bekannten Durchbrenn-Verfahren gebildet. Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens für die Solarzelle 10 einschließlich der Bildung der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode wird hiernach beschrieben.
Zunächst wird die Glasfritte hergestellt. Lithiumcarbonat Li₂CO₃, Antimontrioxid Sb₂O₃, Ammoniumdihydrogenphosphat NH₄H₂PO₄, Siliciumdioxid SiO₂, Borsäure B₂O₃, minimales Pb₃O₄, Aluminiumoxid Al₂O₃, Titanoxid TiO₂ und Zinkoxid ZnO werden als Quellen für Li, Sb, P, Si, B, Pb, Al, Ti bzw. Zn, zubereitet und werden eingewogen und gemischt, um eine geeignete Zusammensetzung in den vorher beschriebenen Bereichen zu erhalten. Diese werden in einen Tiegel gegeben, für etwa 30 Minuten bis eine Stunde bei einer Temperatur in einem Bereich von 900 bis 1200 (Grad C) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung geschmolzen und zur Verglasung abgeschreckt. Das Glas wird unter Verwendung einer geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung wie etwa eine Planetenmühle und eine Kugelmühle zerkleinert. Der mittlere Teilchendurchmesser (D50) nach Zerkleinern ist etwa 0,3 bis 3,0 (μm). Der mittlere Teilchendurchmesser des Glaspulvers wird unter Verwendung des Luftpermeabilitätsverfahrens berechnet.
Andererseits wird das leitfähige Pulver als kommerziell erhältliches sphärisches Silberpulver, das zum Beispiel einem mittlerem Teilchendurchmesser (D50) im Bereich von 0,3 bis 3,0 (μm) aufweist, zubereitet. Unter Verwendung eines derartigen Silberpulvers, dass einen ausreichend kleinen mittleren Teilchendurchmesser aufweist, wird eine Füllungsrate des Silberpulvers in einer aufgebrachten Schicht (Film) erhöht, und die elektrische Leitfähigkeit des Leiters kann folglich erhöht werden. Das Vehikel wird durch Lösen eines organischen Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel zubereitet; zum Beispiel wird Butylcarbitolacetat als das organische Lösungsmittel verwendet; und, zum Beispiel, wird Ethylcellulose als das organische Bindemittel verwendet. Der Anteil an Ethylcellulose in dem Vehikel ist zum Beispiel etwa 15 (Gew.-%). Ein separat von dem Vehikel zugesetztes Lösungsmittel ist zum Beispiel Butylcarbitolacetat. Obwohl dies keine Beschränkung ist, kann das Lösungsmittel das gleiche sein, wie das für das Vehikel verwendete. Dieses Lösungsmittel wird zum Zwecke der Einstellung der Viskosität der Paste zugesetzt.
Nachdem die Pastenrohmaterialien zubereitet sind und das leitfähige Pulver, die Glasfritte, das Vehikel und das Lösungsmittel eingewogen wurden, um zum Beispiel 77 bis 88 (Gew.-%), 1 bis 6 (Gew.-%), 7 bis 14 (Gew.-%) bzw. 3 bis 5 (Gew.-%) zu sein und durch eine Rührmaschine etc. gemischt werden, folgt ein Dispersionsverfahren, zum Beispiel durch eine Dreiwalzenmühle. Als ein Ergebnis wird eine Paste für eine Elektrode erzielt.
Während die Paste für eine Elektrode wie vorher beschrieben zubereitet wird, wird eine Verunreinigung in ein geeignetes Siliciumsubstrat zum Beispiel mit einem gut bekannten Verfahren dispergiert oder implantiert, wie etwa ein thermisches Diffusionsverfahren und eine Ionenimplantation, um die n-Schicht 14 und die p⁺-Schicht 16 zu erzeugen, um das Siliciumsubstrat 12 herzustellen. Eine Siliciumnitritdünnschicht wird dann darauf zum Beispiel mit einem geeigneten Verfahren, wie etwa PE-CVD (Plasma-CVD) ausgebildet, um den Antireflexionsfilm 18 abzuscheiden.
Die Paste für eine Elektrode wird dann mittels Siebdruck in dem in der 2 dargestellten Muster auf den Antireflexionsfilm 18 gedruckt. Die Paste wird zum Beispiel bei 150 (Grad C) getrocknet und dann einer Brennbehandlung bei einer Temperatur in dem Bereich von 700 bis 900 (Grad C) in einen Nahe-Infrarot-Ofen gebrannt. Als ein Ergebnis wird, da die Glaskomponenten der Paste für eine Elektrode den Antireflexionsfilm 18 im Verlauf des Brennens schmilzt und die Paste für eine Elektrode in dem Antireflexionsfilm bricht, eine elektrische Verbindung zwischen dem leitfähigen Bestandteil, d. h. Silber, in der Paste für eine Elektrode und der n-Schicht 14 erzielt, und der ohmische Kontakt zwischen dem Siliciumsubstrat 12 und der Licht-empfangenden Oberfläche 20 wird, wie in der 1 dargestellt, erzielt. Die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 wird wie vorher beschrieben ausgebildet.
Die rückwärtige Oberflächenelektrode 22 kann nach dem vorherigen Arbeitsschritt ausgebildet werden, oder kann durch Brennen zur gleichen Zeit wie die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 ausgebildet werden. Wenn die rückwärtige Oberflächenelektrode 22 ausgebildet wird, wird zum Beispiel eine Aluminiumpaste auf der gesamten Rückoberfläche des Siliciumsubstrats 12 mit einem Siebdruckverfahren etc. aufgebracht und einer Brennbehandlung unterzogen, um die gesamte Oberflächenelektrode, bestehend aus einem Aluminiumdickschicht auszubilden. Die Paste für eine Elektrode wird dann auf die Oberfläche der gesamten Oberflächenelektrode 26 in einer Bandform unter Verwendung des Siebdruckverfahrens etc. aufgebracht und der Brennbehandlung unterzogen, um die bandförmige Elektrode 28 auszubilden. Im Ergebnis wird die rückwärtige Oberflächenelektrode 22 ausgebildet, die aus der gesamten Oberflächenelektrode 26 besteht, die die gesamte rückwärtige Oberfläche und die bandförmige Elektrode 28 in einer Bandform aufgebracht auf einen Abschnitt der Oberfläche davon bedeckt, und die Solarzelle 10 wird erzielt. Bei dem vorher beschriebenen Arbeitsvorgang wird, wenn gleichzeitig Brennen für die Herstellung verwendet wird, der Druckvorgang vor dem Brennen der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode 20 durchgeführt.
Tabelle 1 und Tabelle 2 beschreiben die Ergebnisse der Bewertung des Füllfaktors FF-Wert und des Kriechstroms Id erzielt durch Herstellung der Solarzelle 10 in Übereinstimmung mit den vorher beschriebenen Herstellungsschritten mit variabel sich ändernden Glaszusammensetzungen und Messungen der Ausgabe davon durch Verwendung eines kommerziell erhältlichen Solarsimulators, zusammen mit den Glaszusammensetzungen. In Tabellen 1 und 2 sind die Nummern 3 bis 8, 11 bis 13, 16 bis 19, 22 bis 25, 27 bis 30, 32 bis 34, 36 bis 38, 40, 42 bis 56, 58, 59, 63 bis 65, 67 bis 70 und 72 bis 75 Ausführungsformen und die anderen sind Vergleichsbeispiele. Der FF-Wert ist ein Kriterium zur Bestimmung, ob ein günstiger ohmischer Kontakt erzielt wird und obwohl angenommen wird, dass eine Solarzelle allgemein verwendbar ist, wenn der FF-Wert gleich oder größer als 70 ist, ist ein höherer FF-Wert natürlich bevorzugter und die Ausführungsformen mit einem FF-Wert größer als 75 werden als akzeptabel angesehen. Ein niedrigerer Kriechstrom ist bevorzugter und der Kriechstrom ist ein Kriterium für die Bestimmung, ob die Penetration der Elektrode in den pn-Übergang auftritt. Der Kriechstrom wird als ein Doppelkreis dargestellt, wenn ein numerischer Wert bei 10 (V) 0,2 (A) oder weniger ist, durch einen Kreis, wenn der Wert 0,5 (A) oder weniger ist, durch ein Dreieck, wenn der Wert 1,0 (A) oder weniger ist oder durch ein Kreuz, wenn der Wert 1,0 (A) oder größer ist.
[Tabelle 1]
[Tabelle 2]
Die Proben wurden unter Verwendung eines sphärischen Ag-Pulvers, das einen mittleren Teilchendurchmesser von 1,6 (μm) aufweist, und einer Glasfritte hergestellt, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 1,5 (μm) aufweist. Die Zusammensetzungsverhältnisse waren grundsätzlich 83 (Gew.-%) Ag-Pulver, 5 (Gew.-%) Glasfritte, 8 (Gew.-%) Vehikel und 5 (Gew.-%) Lösungsmittel, die Mengen an Vehikel und eines Lösungsmittels wurden derartig eingestellt, dass die Viskosität bei 25 (Grad C) und 20 (U/min) auf 160 bis 180 (Pa·s) eingestellt wurden, um eine gleichmäßige Druckfähigkeit zu erzielen. Eine Druckplatte für die Ausbildung der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode 20 war ein SUS325-Rastersieb mit einem Drahtdurchmesser von 23 (μm) versehen mit 20-(μm)-dicker Emulsion. Die Druckbedingungen wurden derartig eingestellt, dass eine Breitendimension der Gitterlinien auf 100 (μm) eingestellt wurde. Der Schichtwiderstand eines Substrats wurde unter Verwendung von 90 ± 10 (Ω/sq) überprüft.
Die Tabellen 1 und 2 beschreiben die folgenden Ausführungsformen:
ein Sechskomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O-P₂O₅-Sb₂O₅;
ein Fünfkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O-Sb₂O₅;
ein Fünfkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O-P₂O₅;
ein Neunkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-TiO₂-ZnO-P₂O₅ Sb₂O₅;
ein Achtkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-TiO₂-P₂O₅-Sb₂O₅;
ein Achtkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O-TiO₂-ZnO-P₂O₅-Sb₂O₅;
ein Siebenkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O-ZnO-P₂O₅-Sb₂O₅;
ein Achtkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-TiO₂-ZnO-P₂O₅;
ein Achtkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-TiO₂-ZnO-Sb₂O₅; und ein Siebenkomponentensystem aus PbO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O-TiO₂-ZnO-Sb₂O₅.
In den Ausführungsformen Nr. 3 bis 8, 11 bis 13, 27, 29 und 58, die dem Sechskomponentensystem ohne Al₂O₃, TiO₂ und ZnO entsprechen, wurde der 75 überschreitende FF-Wert in Bereichen von PbO von 25,0 bis 61,0 (Mol%), B₂O₃ von 1,0 bis 12,0 (Mol%), SiO₂ von 29,6 bis 64,0 (Mol%), Li₂O von 0,6 bis 18,0 (Mol%), P₂O₅ von 0,5 (Mol%), Sb₂O₅ von 0,1 bis 0,5 (Mol%) und Pb/Si von 0,5 bis 1,7 erzielt. In diesem Sechskomponentensystem wiesen die Vergleichsbeispiele Nr. 2 und 9 Li₂O reduziert auf 0,4 (Mol%) bzw. erhöht auf 21,0 (Mol%) auf, und erzeugten die auf 74 bzw. 73 beschränkten FF-Werte. Es wird angenommen, dass dies so ist, weil überschüssiges Li₂O die Erodierbarkeit zum Zeitpunkt des Brennens für die Elektrodenausbildung zu stark macht. Die Vergleichsbeispiele Nr. 10, 14, 57 und 62 weisen ein Pb/Si-Verhältnis auf, das reduziert ist auf 0,36, erhöht ist auf 1,89, erhöht ist auf 1,83, bzw. verringert ist auf 0,43, und erzeugen FF-Werte, die auf 53, 65, 73 bzw. 63 beschränkt sind. Bei Vergleich der Ausführungsformen mit den Vergleichsbeispielen ist verständlich, dass die Eigenschaften in den Sechskomponentensystemen nicht erzielt werden können, wenn Li₂O gleich oder weniger als 0,4 (Mol%) oder gleich oder größer als 21,0 (Mol%) ist, oder wenn das Pb/Si-Verhältnis gleich oder weniger als 0,43 oder gleich oder größer als 1,83 ist.
In den Ausführungsformen Nr. 16 bis 19, die dem Fünfkomponentensystem ohne P₂O₅ entsprechen, wurde verglichen zu dem Sechskomponentensystem ein 75 übersteigender FF-Wert in jedem Fall in den Bereichen von PbO von 43,9 bis 45,8 (Mol%), B₂O₃ von 6,0 (Mol%), SiO₂ von 34,1 bis 36,1 (Mol%), Li₂O von 12,0 (Mol%), Sb₂O₅ von 0,1 bis 4,0 (Mol%) und Pb/Si von 1,27 bis 1,29 erzielt. Der Kriechstrom Id ist gering und günstig bei jedem Ergebnis. Andererseits enthielten die Vergleichsbeispiele Nr. 15 und 20 des gleichen Komponentensystems Sb₂O₅ zu 0,05 (Mol%) bzw. zu 5,0 (Mol%) und ergaben auf 74 bzw. 73 beschränkte FF-Werte, und es wird bestätigt, dass Sb₂O₅ zu wenig oder zu viel ist.
In den Ausführungsformen Nr. 22 bis 25, die dem Fünfkomponentensystem entsprechen, das P₂O₅ anstelle von Sb₂O₅ enthält, wurde der 75 übersteigende FF-Wert in jedem Fall in Bereichen von PbO von 42,9 bis 45,8 (Mol%), B₂O₃ von 6,0 (Mol%), SiO₂ von 33,1 bis 36,1 (Mol%), Li₂O von 12,0 (Mol%), P₂O₅ von 0,1 bis 6,0 (Mol%) und Pb/Si von 1,27 bis 1,30 erzielt. Der Kriechstrom Id ist gering und günstig bei jedem Ergebnis. Andererseits enthielten die Vergleichsbeispiele Nr. 21 und 26 des gleichen Komponentensystems P₂O₅ zu 0,05 (Mol%) bzw. 8,0 (Mol%) und der erzeugte FF-Wert ist auf 74 beschränkt und es wird bestätigt, dass P₂O₅ zu wenig oder zu viel ist. In dem Vergleichsbeispiel Nr. 26 wurde die Reduktion des Stromwertes beobachtet.
In den Ausführungsformen Nr. 28, 30, 32, 33, 37, 38, 42, 43, 45, 46, 49, 53, 54, 56, 59 und 72, die dem Neunkomponentensystem von PbO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-TiO₂-ZnO-P₂O₅-Sb₂O₅ entsprechen, wurde der 75 übersteigende FF-Wert in jedem Fall in Bereichen von PbO von 20,0 bis 38,0 (Mol%), B₂O₃ von 1,0 bis 18,0 (Mol%), SiO₂ von 18 bis 41,1 (Mol%), Al₂O₃ von 3,0 bis 6,0 (Mol%), Li₂O von 6,0 bis 12,0 (Mol%), TiO₂ von 3,0 (Mol%), ZnO von 3,0 bis 25,0 (Mol%), P₂O₅ von 0,2 bis 2,0 (Mol%), Sb₂O₅ von 0,2 bis 0,8 (Mol%) und Pb/Si von 0,63 bis 1,60 erzielt. Andererseits enthielten die Vergleichsbeispiele Nr. 60 und 61 des gleichen Neunkomponentensystems PbO reduziert auf 18,0 (Mol%) bzw. SiO₂ reduziert auf 15,0 (Mol%) und erzeugten FF-Werte, die auf 72 bzw. 73 beschränkt waren, und es wurde bestätigt, dass PbO oder SiO₂ zu gering ist. Das Vergleichsbeispiel Nr. 31 ohne B₂O₃ entspricht dem Neunkomponentensystem, wenn B₂O₃ zu gering ist und erzeugt ebenfalls einen auf 73 beschränkt FF-Wert, und es wird bestätigt, dass B₂O₃ wesentlich ist.
In den Ausführungsformen Nr. 34, 67 bis 70 und 73 bis 75, die dem Achtkomponentensystem ohne ZnO entsprechen, wurde der 75 überschreitende FF-Wert in jedem Fall in Bereichen von PbO von 24,3 bis 41,6 (Mol%), B₂O₃ von 7,8 bis 18,0 (Mol%), SiO₂ von 29,4 bis 38,7 (Mol%), Al₂O₃ von 0,5 bis 3,0 (Mol%), Li₂O von 12,0 (Mol%), TiO₂ von 3,0 (Mol%), P₂O₅ von 0,5 bis 6,0 (Mol%), Sb₂O₅ von 0,5 bis 4,0 (Mol%) und Pb/Si von 0,63 bis 1,27 erzielt. Andererseits enthielten die Vergleichsbeispiele Nr. 35, 39, 71 und 76 des Achtkomponentensystems B₂O₃ erhöht auf 21,0 (Mol%), Al₂O₃ erhöht auf 9,0 (Mol%), P₂O₅ erhöht auf 9,0 (Mol%) bzw. 8,0 (Mol%) und erzeugten auf 70 bis 74 beschränkte FF-Werte, und es wird bestätigt, dass B₂O₃, Al₂O₃ oder P₂O₅ zu viel ist.
In den Ausführungsformen Nr. 36, 44 und 51, die dem Achtkomponentensystem ohne Al₂O₃ entsprechen, wurde ein 75 übersteigender FF-Wert in jedem Fall in Bereichen von PbO von 25,9 bis 38,0 (Mol%), B₂O₃ von 8,0 (Mol%), SiO₂ von 30,0 bis 41,1 (Mol%), Li₂O von 11,0 bis 12,0 (Mol%), TiO₂ von 3,0 bis 6,0 (Mol%), ZnO von 6,0 bis 9,0 (Mol%), P₂O₅ von 0,5 (Mol%), Sb₂O₅ von 0,5 (Mol%) und Pb/Si von 0,63 bis 1,7 erzielt werden.
Ausführungsform Nr. 40 entspricht dem Siebenkomponentensystem ohne Al₂O₃ und TiO₂ und Nr. 50 entspricht dem Siebenkomponentensystem ohne Al₂O₃ und P₂O₅. In einem derartigen Siebenkomponentensystem wurde der 75 übersteigende FF-Wert in Bereichen von PbO von 30,1 bis 38,0 (Mol%), B₂O₃ von 3,0 bis 8,0 (Mol%), SiO₂ von 23,9 bis 30,0 (Mol%), Li₂O von 11,0 bis 12,0 (Mol%), TiO₂ von 0 bis 6,0 (Mol%), ZnO von 6,0 bis 30,0 (Mol%), P2O5 von 0 bis 0,5 (Mol%), Sb₂O₅ von 0,5 bis 1,0 (Mol%) und Pb/Si von 1,26 bis 1,27 erzielt. In dem Vergleichsbeispiel Nr. 41, das eine ZnO-Menge von 35,0 (Mol%) enthält, war der FF-Wert auf 70 beschränkt. Wenigstens in dem Siebenkomponentensystem ist die ZnO-Menge von 35,0 (Mol%) zu hoch.
In den Ausführungsformen Nr. 47, 55 und 63 bis 65, die dem Achtkomponentensystem ohne Sb₂O₅ entsprechen, wurde der 75 übersteigende FF-Wert in jedem Fall in Bereichen an PbO von 38,0 (Mol%), B₂O₃ von 8,0 (Mol%), SiO₂ von 30,0 (Mol%), Al₂O₃ von 0,5 bis 3,0 (Mol%), Li₂O von 12,0 (Mol%), TiO₂ von 1,0 bis 3,0 (Mol%), ZnO von 5,0 bis 7,5 (Mol%), P2O5 von 0,2 bis 1,0 (Mol%) und Pb/Si von 1,27 erzielt werden. Andererseits war in dem Vergleichsbeispiel Nr. 66, das eine TiO₂-Menge von 7,0 (Mol%) enthält, der FF-Wert auf 74 beschränkt und es wird bestätigt, dass die TiO₂-Menge zu hoch ist.
In den Ausführungsformen Nr. 48 und 52, die dem Achtkomponentensystem ohne P₂O₅ entsprechen, wurde der hohe FF-Wert von 78 in jedem Fall von Sb₂O₅ von 0,2 bis 1,0 (Mol%) erzielt, wenn die anderen Bestandteile identisch zu Nr. 51 oder ähnlich eingestellt werden.
Gemäß dem Ergebnis der Überprüfung der Ausführungsformen dargestellt in Tabelle 1 kann, wenn die Glasfritte verwendet wird, die eine Zusammensetzung innerhalb der vorher beschriebenen Bereiche aufweist, ein 75 überschreitender FF-Wert selbst dann erzielt werden, wenn eine Linienbreite der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode 20 auf etwa 100 (μm) verschmälert wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird angenommen, da das Pb/Si-Molverhältnis in dem Bereich von 0,5 bis 1,7 eingestellt wird; Li₂O ist in dem Bereich von 0,6 bis 18,0 (Mol%) enthalten; und wenigstens eines von P₂O₅ und Sb₂O₅ ist in dem Bereich gleich oder weniger als 6,0 (Mol%) in dem vorhergehenden Fall oder in dem Bereich gleich oder weniger als 4,0 (Mol%) in dem letzteren Fall enthalten, dass die Erosionsmenge zum Zeitpunkt des Durchbrennens in geeigneter Weise gesteuert wird, dass der günstige ohmische Kontakt erzielt wird, und dass der hohe FF-Wert und günstige Kriechstromeigenschaften, wie vorher beschrieben, erzielt werden.
Gemäß des vorher beschriebenen Evaluierungsergebnisses ist es verständlich, dass die Anwendung in Zellen mit hohem Schichtwiderstand durch Zugabe einer geeigneten Menge von P₂O₅ oder Sb₂O₅ anstelle von Li₂O ermöglicht wird. Da überschüssiges Sb dazu neigt, den Erweichungspunkt des Glases zu erhöhen und den Kontaktwiderstand zu steigern, wird der FF-Wert wahrscheinlich geringer. Überschüssiges P tendiert dazu, den Stromwert zu senken und es wird gefolgert, dass dies die Wirkung einer Oberflächenrekombinationsrate aufgrund der Erzeugung einer toten Schicht ist. Dies sind allgemeine Tendenzen der Bestandteile und, wenn Mengen anderer Bestandteile innerhalb bevorzugter Bereiche in Mehrkomponentenglas definiert sind, treten die Wirkungen dieser Bestandteile prominent hervor und daher ist die Wirkung von überschüssigem Sb, wie vorher beschrieben, in den Tabellen 1 und 2 nicht klar. Gemäß den Evaluierungsergebnissen werden Nr. 6, 7, 17, 23, 24, 33, 37, 42 bis 56, 63, 64 und 67 bis 69 als optimale Zusammensetzungen angesehen. Die Nr. 47 bis 49 und 54 sind insbesondere vorteilhaft und Nr. 49 wird aufgrund eines breiten Brenntemperaturbereichs als am meisten bevorzugt angesehen.
Die Tabelle 3 fasst die Ergebnisse der Evaluierung der Eigenschaften der Solarzelle 10 mit der Licht-empfangenden Oberflächenelektrode 20 ausgebildet durch Zubereitung von Ag-Pulver mit unterschiedlichen mittleren Teilchendurchmessern in dem Bereich von 0,3 bis 3,0 (μm) und Änderung des mittleren Teilchendurchmessers der Glasfritte in dem Bereich von 0,3 bis 4,0 (μm) um Pasten für Elektroden zuzubereiten, zusammen. A bis F in dem Ag-Pulverfeld zeigen die Arten von Silberpulvern an, die mittlere Teilchendurchmesser von A, B, C, D, E und F sind 3,0 (μm), 2,2 (μm), 1,6 (μm), 0,8 (μm), 0,5 (μm) bzw. 0,3 (μm). Die Frittenzahlen in dem Glasfeld korrespondieren zu den in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen Probennummern. Die Nummern in dem linksten Feld repräsentieren Kombinationen von Ag-Pulvertypen und Frittennummern. Die gleichen Kombinationen mit unterschiedlichen mittleren Teilchendurchmessern von Glas werden mittels abzweigenden Nummern unterschieden. Wenn nicht anders angegeben, sind die Bedingungen die gleichen wie bei der in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen Bewertung.
[Tabelle 3] ZUBEREITETE Ag-PASTE UND IHRE EIGENSCHAFTEN
Wie in dem Bewertungsergebnis beschrieben, wurde ein 75 übersteigender FF-Wert in den Proben A49 bis F49 bei Verwendung der Fritte Nr. 49 in dem gesamten Bereich des Ag-Pulverteilchendurchmessers von 0,3 bis 3,0 (μm) ohne besondere Änderung der Zubereitungsspezifikationen erzielt. Der Teilchendurchmesser des Ag-Pulvers ist wenigstens hinsichtlich des Ausmaßes der Bewertung nicht besonders beschränkt und jeder Durchmesser innerhalb 0,3 bis 3,0 (μm) kann verwendet werden.
Obwohl die Art und der Teilchendurchmesser der Glasfritte in den Proben C49-1 bis C49-4 unter Verwendung des Ag-Pulvers C verschiedenartig variiert wurde, wurde ein 75 übersteigende FF-Wert erhalten, wenn jede der Glasfritten Nr. 49, 50, 6 und 7 verwendet wurden. C49-1 und C49-2 hatten die gleiche Glaszusammensetzung und einen Teilchendurchmesser von 0,8 (μm) und 3,0 (μm), und günstige Ergebnisse wurden in jedem Fall bei den wesentlichen gleichen Spezifikationen erzielt, außer dass eine Menge an Glas leicht verändert wird. Obwohl C50-1 und C6 eine Menge an Vehikel hatten, die gesteigert wurde, um die Viskosität einzustellen, konnte die Licht-empfangende Oberflächenelektrode 20 mit einer Linienbreite von 100 (μm) gebildet werden, wie es der Fall bei anderen Proben ist, und der 75 übersteigende FF-Wert konnte erhalten werden. C49-3 ergab ein günstiges Ergebnis, selbst wenn die Menge an Glas 1 (Gew.-%) war. Da eine Glaszusammensetzung, die eine große Menge von, zum Beispiel 12,0 (Mol%) Li₂O enthält die Erodierbarkeit erhöht, wird angenommen, dass ein günstiger ohmischer Kontakt zusammen mit einem niedrigen Linienwiderstand erzielt werden kann, selbst wenn eine Menge des Glases gering ist.
Die Probe F7 wurde verglichen mit der Probe F49 nur durch Änderungen der Glasfritte bildet, und ein günstiges Ergebnis konnte ohne Änderung der anderen Spezifikationen in jedem Fall erzielt werden. Daher wurde eine Wirkung von Unterschieden im Glastyp nicht besonders beobachtet.
C49-3 und C-49-4 waren für die Bestätigung der oberen und unteren Grenzwerte des Glasteilchendurchmessers und, wenn die Fritte Nr. 49 zerkleinert wurde und bei einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,3 (μm) verwendet wurde, wurde ein 75 überschreitender FF-Wert erreicht, wenn die Zubereitungsmenge 1 (Gew.-%) war. Andererseits, wenn die Fritte Nr. 49 auf 4,0 (μm) zerkleinert wurde, war der FF-Wert auf etwa 70 beschränkt, selbst wenn die Zubereitungsmenge 5 (Gew.-%) war.
Gemäß dieses Ergebnisses ist der Teilchendurchmesser des Ag-Puffvers nicht besonders beschränkt und die Glassorte ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt, dass die Glassorte in dem Bereich der in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen fällt; jedoch ist der mittlere Teilchendurchmesser bevorzugt gleich oder kleiner als 3,0 (μm).
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung ebenfalls in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und kann auf verschiedene Weise in einem Bereich modifiziert werden, der nicht von ihrem Geist abweicht.
Beschreibung der Bezugszeichen

10: Solarzelle 12: Siliciumsubstrat 14: n-Schicht 16: p⁺-Schicht 18: Antireflexionsfilm 20: Licht-empfangende Oberflächenelektrode 22: rückseitige Oberflächenelektrode 24: Licht-empfangende Oberfläche 26: gesamte Oberflächenelektrode 28: bandartige Elektrode.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 03-046985 [0006]
JP 3707715 [0006]
JP 3050064 [0006]
JP 62-028597 [0006]
JP 2008-520094 [0006]

Claims

Leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle, die ein leitfähiges Pulver, eine Glasfritte und ein Vehikel umfasst, wobei die Glasfritte aus Glas besteht, das 0,6 bis 18,0 (Mol%) Li₂O, mindestens eines von 0,1 bis 6,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,1 bis 4,0 (Mol%) Sb₂O₅, 20 bis 62 (Mol%) PbO, 1 bis 18 (Mol%) B₂O₃, 18 bis 65 (Mol%) SiO₂, 0 bis 6 (Mol%) Al₂O₃, 0 bis 6 (Mol%) TiO₂ und 0 bis 30 (Mol%) ZnO in Oxidumwandlung enthält, wobei das Glas ein Verhältnis von Pb/Si (Molverhältnis) in einem Bereich von 0,5 bis 1,7 aufweist.
Leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das Glas 3,0 bis 12,0 (Mol%) Li₂O, mindestens eines von 0,1 bis 4,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,1 bis 2,0 (Mol%) Sb₂O₅, 30 bis 50 (Mol%) PbO, 2 bis 13 (Mol%) B₂O₃, 20 bis 45 (Mol%) SiO₂, 0 bis 6 (Mol%) Al₂O₃, 0 bis 6 (Mol%) TiO₂ und 0 bis 30 (Mol%) ZnO enthält und ein Verhältnis von Pb/Si (Molverhältnis) in einem Bereich von 0,5 bis 1,7 aufweist.
Leitfähige Pastenzusammensetzung für eine Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das Glas 6,0 bis 12,0 (Mol%) Li₂O, mindestens eines von 0,5 bis 2,0 (Mol%) P₂O₅ und 0,2 bis 1,5 (Mol%) Sb₂O₅, 30 bis 50 (Mol%) PbO, 3 bis 9 (Mol%) B₂O₃, 25 bis 40 (Mol%) SiO₂, 0 bis 6 (Mol%) Al₂O₃, 0 bis 6 (Mol%) TiO₂ und 0 bis 30 (Mol%) ZnO enthält und ein Verhältnis von Pb/Si (Molverhältnis) in dem Bereich von 0,5 bis 1,7 aufweist.