JP2003223813A - ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池 - Google Patents
ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ型シリコン半導体基板を薄くした場合で
も、塗布量を減らさないで、所望のＢＳＦ効果を十分達
成することができ、かつ焼成後のｐ型シリコン半導体基
板の変形を抑制することが可能なペースト組成物と、そ
の組成物を用いて形成された不純物層または電極層を備
えた太陽電池を提供することである。 【解決手段】 ペースト組成物は、ｐ型シリコン半導体
基板１の上に不純物層または電極層を形成するためのペ
ースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビ
ヒクルと、熱膨張率がアルミニウムよりも小さく、か
つ、溶融温度、軟化温度および分解温度のいずれかがア
ルミニウムの融点よりも高い無機化合物粉末とを含む。
太陽電池は、上述の特徴を有するペースト組成物をｐ型
シリコン半導体基板１の上に塗布した後、焼成すること
により形成したｐ+層７、Ａｌ−Ｓｉ合金層６、および
／または、裏面電極層５を備える。
も、塗布量を減らさないで、所望のＢＳＦ効果を十分達
成することができ、かつ焼成後のｐ型シリコン半導体基
板の変形を抑制することが可能なペースト組成物と、そ
の組成物を用いて形成された不純物層または電極層を備
えた太陽電池を提供することである。 【解決手段】 ペースト組成物は、ｐ型シリコン半導体
基板１の上に不純物層または電極層を形成するためのペ
ースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビ
ヒクルと、熱膨張率がアルミニウムよりも小さく、か
つ、溶融温度、軟化温度および分解温度のいずれかがア
ルミニウムの融点よりも高い無機化合物粉末とを含む。
太陽電池は、上述の特徴を有するペースト組成物をｐ型
シリコン半導体基板１の上に塗布した後、焼成すること
により形成したｐ+層７、Ａｌ−Ｓｉ合金層６、および
／または、裏面電極層５を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的にはペー
スト組成物およびそれを用いた太陽電池に関し、特定的
には、結晶系シリコン太陽電池を構成するｐ型シリコン
半導体基板の上に不純物層または電極層を形成する際に
用いられるペースト組成物、およびそれを用いた太陽電
池に関するものである。
スト組成物およびそれを用いた太陽電池に関し、特定的
には、結晶系シリコン太陽電池を構成するｐ型シリコン
半導体基板の上に不純物層または電極層を形成する際に
用いられるペースト組成物、およびそれを用いた太陽電
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ｐ型シリコン半導体基板の上に電極が形
成された電子部品として、太陽電池が知られている。図
１に示すように、太陽電池は、厚みが３００〜４００μ
ｍのｐ型シリコン半導体基板１を用いて構成される。ｐ
型シリコン半導体基板１の受光面側には、厚みが０．３
〜０．５μｍのｎ型不純物層２と、その上に反射防止膜
３とグリッド電極４が形成されている。
成された電子部品として、太陽電池が知られている。図
１に示すように、太陽電池は、厚みが３００〜４００μ
ｍのｐ型シリコン半導体基板１を用いて構成される。ｐ
型シリコン半導体基板１の受光面側には、厚みが０．３
〜０．５μｍのｎ型不純物層２と、その上に反射防止膜
３とグリッド電極４が形成されている。
【０００３】また、ｐ型シリコン半導体基板１の裏面側
には、裏面電極層５が形成されている。裏面電極層５
は、アルミニウム粉末、ガラスフリットおよび有機質ビ
ヒクルからなるペースト組成物をスクリーン印刷等によ
って塗布し、乾燥した後、６６０℃（アルミニウムの融
点）以上の温度にて焼成することによって形成されてい
る。この焼成の際にアルミニウムがｐ型シリコン半導体
基板１の内部に拡散することにより、裏面電極層５とｐ
型シリコン半導体基板１との間にＡｌ−Ｓｉ合金層６が
形成されると同時に、アルミニウム原子の拡散による不
純物層としてｐ+層７が形成される。このｐ+層７の存在
により、生成キャリアの収集効率が向上するＢＳＦ（Ba
ck Surface Field)効果が得られる。
には、裏面電極層５が形成されている。裏面電極層５
は、アルミニウム粉末、ガラスフリットおよび有機質ビ
ヒクルからなるペースト組成物をスクリーン印刷等によ
って塗布し、乾燥した後、６６０℃（アルミニウムの融
点）以上の温度にて焼成することによって形成されてい
る。この焼成の際にアルミニウムがｐ型シリコン半導体
基板１の内部に拡散することにより、裏面電極層５とｐ
型シリコン半導体基板１との間にＡｌ−Ｓｉ合金層６が
形成されると同時に、アルミニウム原子の拡散による不
純物層としてｐ+層７が形成される。このｐ+層７の存在
により、生成キャリアの収集効率が向上するＢＳＦ（Ba
ck Surface Field)効果が得られる。
【０００４】なお、裏面電極層５とＡｌ−Ｓｉ合金層６
を酸等により除去し、ｐ+層７を残してＢＳＦ効果を確
保して、新たに銀ペースト等により電極層を形成した太
陽電池も実用化されている。
を酸等により除去し、ｐ+層７を残してＢＳＦ効果を確
保して、新たに銀ペースト等により電極層を形成した太
陽電池も実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では太
陽電池のコストダウンを図るためにｐ型シリコン半導体
基板を薄くすることが検討されている。しかし、ｐ型シ
リコン半導体基板が薄くなれば、シリコンとアルミニウ
ムとの熱膨張係数の差に起因してペーストの焼成後に裏
面電極層が形成された裏面側が凹状になるようにｐ型シ
リコン半導体基板が変形し、反りが発生する。このた
め、太陽電池の製造工程で割れ等が発生し、その結果、
太陽電池の製造歩留まりが低下するという問題があっ
た。
陽電池のコストダウンを図るためにｐ型シリコン半導体
基板を薄くすることが検討されている。しかし、ｐ型シ
リコン半導体基板が薄くなれば、シリコンとアルミニウ
ムとの熱膨張係数の差に起因してペーストの焼成後に裏
面電極層が形成された裏面側が凹状になるようにｐ型シ
リコン半導体基板が変形し、反りが発生する。このた
め、太陽電池の製造工程で割れ等が発生し、その結果、
太陽電池の製造歩留まりが低下するという問題があっ
た。
【０００６】この問題を解決するために、ペースト組成
物の塗布量を減らし、裏面電極層を薄くする方法があ
る。しかしながら、ペースト組成物の塗布量を減らす
と、ｐ型シリコン半導体基板の表面から内部に拡散する
アルミニウムの量が不十分となる。その結果、所望のＢ
ＳＦ効果を達成することができないため、太陽電池の特
性が低下するという問題が生じる。
物の塗布量を減らし、裏面電極層を薄くする方法があ
る。しかしながら、ペースト組成物の塗布量を減らす
と、ｐ型シリコン半導体基板の表面から内部に拡散する
アルミニウムの量が不十分となる。その結果、所望のＢ
ＳＦ効果を達成することができないため、太陽電池の特
性が低下するという問題が生じる。
【０００７】そこで、所望の太陽電池の特性を確保する
とともに裏面電極層を薄くすることが可能な導電性ペー
ストの組成が、たとえば、特開２０００−９０７３４公
報に開示されている。この導電性ペーストは、アルミニ
ウム粉末、ガラスフリット、有機質ビヒクルに加えて、
さらにアルミニウム含有有機化合物を含有する。しかし
ながら、上記の先行技術では、裏面電極層を薄くするこ
とによって、ｐ型シリコン半導体基板に生じる反り量を
小さくしている。所望のＢＳＦ効果を十分得るために導
電性ペーストの塗布量を減らさないで、反り量を低減す
るための方法や導電性ペーストの組成は開発されていな
い状況である。
とともに裏面電極層を薄くすることが可能な導電性ペー
ストの組成が、たとえば、特開２０００−９０７３４公
報に開示されている。この導電性ペーストは、アルミニ
ウム粉末、ガラスフリット、有機質ビヒクルに加えて、
さらにアルミニウム含有有機化合物を含有する。しかし
ながら、上記の先行技術では、裏面電極層を薄くするこ
とによって、ｐ型シリコン半導体基板に生じる反り量を
小さくしている。所望のＢＳＦ効果を十分得るために導
電性ペーストの塗布量を減らさないで、反り量を低減す
るための方法や導電性ペーストの組成は開発されていな
い状況である。
【０００８】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、ｐ型シリコン半導体基板を薄くし
た場合でも、塗布量を減らさないで、所望のＢＳＦ効果
を十分達成することができ、かつ焼成後のｐ型シリコン
半導体基板の変形を抑制することが可能なペースト組成
物と、その組成物を用いて形成された不純物層または電
極層を備えた太陽電池を提供することである。
解決することであり、ｐ型シリコン半導体基板を薄くし
た場合でも、塗布量を減らさないで、所望のＢＳＦ効果
を十分達成することができ、かつ焼成後のｐ型シリコン
半導体基板の変形を抑制することが可能なペースト組成
物と、その組成物を用いて形成された不純物層または電
極層を備えた太陽電池を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来技術
の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定
の組成を有するペースト組成物を使用することにより、
上記の目的を達成できることを見出した。この知見に基
づいて、本発明に従ったペースト組成物は、次のような
特徴を備えている。
の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定
の組成を有するペースト組成物を使用することにより、
上記の目的を達成できることを見出した。この知見に基
づいて、本発明に従ったペースト組成物は、次のような
特徴を備えている。
【００１０】この発明に従ったペースト組成物は、ｐ型
シリコン半導体基板の上に不純物層または電極層を形成
するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末
と、有機質ビヒクルと、熱膨張率がアルミニウムよりも
小さく、かつ、溶融温度、軟化温度および分解温度のい
ずれかがアルミニウムの融点よりも高い無機化合物粉末
とを含む。
シリコン半導体基板の上に不純物層または電極層を形成
するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末
と、有機質ビヒクルと、熱膨張率がアルミニウムよりも
小さく、かつ、溶融温度、軟化温度および分解温度のい
ずれかがアルミニウムの融点よりも高い無機化合物粉末
とを含む。
【００１１】好ましくは、この発明のペースト組成物
は、ガラスフリットをさらに含む。また、好ましくは、
この発明のペースト組成物は、無機化合物粉末を０．３
質量％以上１０．０質量％以下含む。
は、ガラスフリットをさらに含む。また、好ましくは、
この発明のペースト組成物は、無機化合物粉末を０．３
質量％以上１０．０質量％以下含む。
【００１２】さらに好ましくは、この発明のペースト組
成物は、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％
以下、有機質ビヒクルを２０質量％以上３５質量％以
下、無機化合物粉末を０．３質量％以上１０．０質量％
以下含む。
成物は、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％
以下、有機質ビヒクルを２０質量％以上３５質量％以
下、無機化合物粉末を０．３質量％以上１０．０質量％
以下含む。
【００１３】ガラスフリットを含む場合、好ましくは、
この発明のペースト組成物は、アルミニウム粉末を６０
質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを２０質量
％以上３５質量％以下、無機化合物粉末を０．３質量％
以上１０．０質量％以下、ガラスフリットを５．０質量
％以下含む。
この発明のペースト組成物は、アルミニウム粉末を６０
質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを２０質量
％以上３５質量％以下、無機化合物粉末を０．３質量％
以上１０．０質量％以下、ガラスフリットを５．０質量
％以下含む。
【００１４】この発明のペースト組成物において、無機
化合物は、炭化物、酸化物、窒化物およびホウ化物から
なる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好まし
い。
化合物は、炭化物、酸化物、窒化物およびホウ化物から
なる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好まし
い。
【００１５】また、この発明のペースト組成物におい
て、無機化合物は、酸化珪素および酸化アルミニウムか
らなる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好まし
い。
て、無機化合物は、酸化珪素および酸化アルミニウムか
らなる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好まし
い。
【００１６】さらに、この発明のペースト組成物におい
て、無機化合物粉末の平均粒径は、１０μｍ以下である
のが好ましい。
て、無機化合物粉末の平均粒径は、１０μｍ以下である
のが好ましい。
【００１７】この発明に従った太陽電池は、上述の特徴
を有するペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板の上
に塗布した後、焼成することにより形成した不純物層ま
たは電極層を備える。
を有するペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板の上
に塗布した後、焼成することにより形成した不純物層ま
たは電極層を備える。
【００１８】
【発明の実施の形態】この発明のペースト組成物は、ア
ルミニウム粉末、有機質ビヒクルに加えて、さらに、無
機化合物粉末を含有することを特徴としている。無機化
合物粉末の熱膨張率は、アルミニウムよりも小さい。無
機化合物粉末の溶融温度、軟化温度および分解温度のい
ずれかがアルミニウムの融点よりも高い。いいかえれ
ば、無機化合物粉末は、ペースト組成物の焼成温度にて
溶融もしない、軟化もしない、分解もしないものであ
る。このような無機化合物粉末をペースト組成物に含ま
せることにより、ペーストを塗布し、焼成した後のｐ型
シリコン半導体基板の変形を抑制することができる。
ルミニウム粉末、有機質ビヒクルに加えて、さらに、無
機化合物粉末を含有することを特徴としている。無機化
合物粉末の熱膨張率は、アルミニウムよりも小さい。無
機化合物粉末の溶融温度、軟化温度および分解温度のい
ずれかがアルミニウムの融点よりも高い。いいかえれ
ば、無機化合物粉末は、ペースト組成物の焼成温度にて
溶融もしない、軟化もしない、分解もしないものであ
る。このような無機化合物粉末をペースト組成物に含ま
せることにより、ペーストを塗布し、焼成した後のｐ型
シリコン半導体基板の変形を抑制することができる。
【００１９】従来、焼成後のｐ型シリコン半導体基板の
変形を抑制するためには、ペーストの塗布膜厚を少なく
すること以外に実質的に有効な手段はなかった。ペース
トの塗布膜厚を薄くすると、ｐ型シリコン半導体基板の
表面より内部へのアルミニウムの拡散量が不十分とな
り、所望のＢＳＦ効果を得ることができず、結果として
太陽電池の特性が低下する。しかし、この発明では、ペ
ーストの塗布膜厚を薄くしなくても、焼成後のｐ型シリ
コン半導体基板の変形を抑制できるため、所望のＢＳＦ
効果を得ることができる。上記の無機化合物粉末を含め
ることにより、焼成後のｐ型シリコン半導体基板の変形
を抑制できる理由は明らかではないが、ペーストの焼成
時に形成されたアルミニウム焼結層が焼成後の冷却時に
収縮する量が、無機化合物の存在により抑制されるため
と考えられる。
変形を抑制するためには、ペーストの塗布膜厚を少なく
すること以外に実質的に有効な手段はなかった。ペース
トの塗布膜厚を薄くすると、ｐ型シリコン半導体基板の
表面より内部へのアルミニウムの拡散量が不十分とな
り、所望のＢＳＦ効果を得ることができず、結果として
太陽電池の特性が低下する。しかし、この発明では、ペ
ーストの塗布膜厚を薄くしなくても、焼成後のｐ型シリ
コン半導体基板の変形を抑制できるため、所望のＢＳＦ
効果を得ることができる。上記の無機化合物粉末を含め
ることにより、焼成後のｐ型シリコン半導体基板の変形
を抑制できる理由は明らかではないが、ペーストの焼成
時に形成されたアルミニウム焼結層が焼成後の冷却時に
収縮する量が、無機化合物の存在により抑制されるため
と考えられる。
【００２０】本発明のペースト組成物に含められる無機
化合物としては、炭化物、酸化物、窒化物およびホウ化
物からなる群より選ばれる少なくとも１種であればよい
が、これらの化合物に限定されるものではない。
化合物としては、炭化物、酸化物、窒化物およびホウ化
物からなる群より選ばれる少なくとも１種であればよい
が、これらの化合物に限定されるものではない。
【００２１】本発明のペースト組成物に含められる無機
化合物粉末の含有量は、０．３質量％以上１０．０質量
％以下であることが好ましい。無機化合物粉末の含有量
が０．３質量％未満では、焼成後のｐ型シリコン半導体
基板の変形を抑制するほどの十分な添加効果を得ること
ができない。無機化合物粉末の含有量が１０．０質量％
を超えると、裏面電極層の表面抵抗が増大し、ペースト
の焼結性が阻害されるという弊害が生じる恐れがある。
裏面電極層の表面抵抗が増大すると、電極間のオーム抵
抗が増加し、太陽光の照射で生じたエネルギーを有効に
取り出すことができず、エネルギー変換効率の低下を招
く。
化合物粉末の含有量は、０．３質量％以上１０．０質量
％以下であることが好ましい。無機化合物粉末の含有量
が０．３質量％未満では、焼成後のｐ型シリコン半導体
基板の変形を抑制するほどの十分な添加効果を得ること
ができない。無機化合物粉末の含有量が１０．０質量％
を超えると、裏面電極層の表面抵抗が増大し、ペースト
の焼結性が阻害されるという弊害が生じる恐れがある。
裏面電極層の表面抵抗が増大すると、電極間のオーム抵
抗が増加し、太陽光の照射で生じたエネルギーを有効に
取り出すことができず、エネルギー変換効率の低下を招
く。
【００２２】本発明のペースト組成物に含められる無機
化合物粉末の平均粒径は、１０μｍ以下であるのが好ま
しい。無機化合物粉末の平均粒径が１０μｍを超える
と、ペーストの焼成時に形成されるアルミニウム焼結層
中に存在する無機化合物粒子の数が少なくなるため、焼
成後のｐ型シリコン半導体基板の変形を抑制するほどの
十分な添加効果を得ることができない。なお、無機化合
物粉末の平均粒径は、工業的には０．０１μｍ未満にす
ることが困難であるので、０．０１μｍ以上である。
化合物粉末の平均粒径は、１０μｍ以下であるのが好ま
しい。無機化合物粉末の平均粒径が１０μｍを超える
と、ペーストの焼成時に形成されるアルミニウム焼結層
中に存在する無機化合物粒子の数が少なくなるため、焼
成後のｐ型シリコン半導体基板の変形を抑制するほどの
十分な添加効果を得ることができない。なお、無機化合
物粉末の平均粒径は、工業的には０．０１μｍ未満にす
ることが困難であるので、０．０１μｍ以上である。
【００２３】また、本発明のペースト組成物に含められ
るアルミニウム粉末の含有量は、６０質量％以上７５質
量％以下であることが好ましい。アルミニウム粉末の含
有量が６０質量％未満では、焼成後の裏面電極層の表面
抵抗が高くなり、太陽電池のエネルギー変換効率の低下
を招く恐れがある。アルミニウム粉末の含有量が７５質
量％を超えると、スクリーン印刷等におけるペーストの
塗布性が低下する。
るアルミニウム粉末の含有量は、６０質量％以上７５質
量％以下であることが好ましい。アルミニウム粉末の含
有量が６０質量％未満では、焼成後の裏面電極層の表面
抵抗が高くなり、太陽電池のエネルギー変換効率の低下
を招く恐れがある。アルミニウム粉末の含有量が７５質
量％を超えると、スクリーン印刷等におけるペーストの
塗布性が低下する。
【００２４】本発明のペースト組成物に含められる有機
質ビヒクルとしては、エチルセルロース、アクリル樹
脂、アルキッド樹脂等を溶剤に溶解したものが使用され
る。有機質ビヒクルの含有量は、２０質量％以上３５質
量％以下であることが好ましい。有機質ビヒクルの含有
量が２０質量％未満になると、または３５質量％を超え
ると、ペーストの印刷性が低下する。
質ビヒクルとしては、エチルセルロース、アクリル樹
脂、アルキッド樹脂等を溶剤に溶解したものが使用され
る。有機質ビヒクルの含有量は、２０質量％以上３５質
量％以下であることが好ましい。有機質ビヒクルの含有
量が２０質量％未満になると、または３５質量％を超え
ると、ペーストの印刷性が低下する。
【００２５】さらに、本発明のペースト組成物はガラス
フリットを含んでもよい。ガラスフリットの含有量は、
５．０質量％以下であるのが好ましい。ガラスフリット
は、ｐ型シリコン半導体基板の変形、ＢＳＦ効果および
エネルギー変換効率には直接関与しないが、焼成後の裏
面電極とｐ型シリコン半導体基板との密着性を向上させ
るために添加されるものである。ガラスフリットの含有
量が５．０質量％を超えると、ガラスの偏析が生じる恐
れがある。
フリットを含んでもよい。ガラスフリットの含有量は、
５．０質量％以下であるのが好ましい。ガラスフリット
は、ｐ型シリコン半導体基板の変形、ＢＳＦ効果および
エネルギー変換効率には直接関与しないが、焼成後の裏
面電極とｐ型シリコン半導体基板との密着性を向上させ
るために添加されるものである。ガラスフリットの含有
量が５．０質量％を超えると、ガラスの偏析が生じる恐
れがある。
【００２６】本発明のペースト組成物に含められるガラ
スフリットとしては、ＳｉＯ2-Ｂｉ 2Ｏ3−ＰｂＯ系の他
に、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3系、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−
ＺｎＯ系、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＰｂＯ系等が挙げられ
る。
スフリットとしては、ＳｉＯ2-Ｂｉ 2Ｏ3−ＰｂＯ系の他
に、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3系、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−
ＺｎＯ系、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＰｂＯ系等が挙げられ
る。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の一つの実施例について説明す
る。
る。
【００２８】まず、アルミニウム粉末を６０〜７５質量
％、ガラスフリットを０〜５．０質量％、有機質ビヒク
ルを２０〜３５質量％の範囲内で含むとともに、表２に
示す特性を備えた無機化合物粉末を表１に示す割合で含
む各種のペースト組成物を作製した。
％、ガラスフリットを０〜５．０質量％、有機質ビヒク
ルを２０〜３５質量％の範囲内で含むとともに、表２に
示す特性を備えた無機化合物粉末を表１に示す割合で含
む各種のペースト組成物を作製した。
【００２９】具体的には、エチルセルロースをグリコー
ルエーテル系有機溶剤に溶解した有機質ビヒクルに、ア
ルミニウム粉末とＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＰｂＯ系のガラス
フリットを加え、さらに表１に示す各種の無機化合物粉
末を加えて、周知の混合機にて混合し、ペースト組成物
を得た。表１の「無機化合物粉末の種類」の欄において
（ ）内の数値は、無機化合物粉末の平均粒径（μｍ）
を示す。
ルエーテル系有機溶剤に溶解した有機質ビヒクルに、ア
ルミニウム粉末とＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＰｂＯ系のガラス
フリットを加え、さらに表１に示す各種の無機化合物粉
末を加えて、周知の混合機にて混合し、ペースト組成物
を得た。表１の「無機化合物粉末の種類」の欄において
（ ）内の数値は、無機化合物粉末の平均粒径（μｍ）
を示す。
【００３０】ここで、アルミニウム粉末は、ｐ型シリコ
ン半導体基板との反応性の確保、塗布性、および塗布膜
の均一性の点から、平均粒径２〜２０μｍの球形、また
は球形に近い形状を有する粒子からなる粉末を用いた。
ン半導体基板との反応性の確保、塗布性、および塗布膜
の均一性の点から、平均粒径２〜２０μｍの球形、また
は球形に近い形状を有する粒子からなる粉末を用いた。
【００３１】上記の各種のペースト組成物を厚みが３０
０μｍ、大きさが２インチ（５０．８ｍｍ）×２インチ
（５０．８ｍｍ）のｐ型シリコン半導体基板に１８０メ
ッシュのスクリーン印刷板を用いて塗布・印刷し、乾燥
させた。ただし、表１中の従来例２では、厚みが３５０
μｍのｐ型シリコン半導体基板にペースト組成物を塗布
・印刷した。塗布量は、焼成後の電極の厚みが４５〜５
５μｍになるように設定した。
０μｍ、大きさが２インチ（５０．８ｍｍ）×２インチ
（５０．８ｍｍ）のｐ型シリコン半導体基板に１８０メ
ッシュのスクリーン印刷板を用いて塗布・印刷し、乾燥
させた。ただし、表１中の従来例２では、厚みが３５０
μｍのｐ型シリコン半導体基板にペースト組成物を塗布
・印刷した。塗布量は、焼成後の電極の厚みが４５〜５
５μｍになるように設定した。
【００３２】ペーストが印刷されたｐ型シリコン半導体
基板を乾燥した後、赤外線焼成炉にて、空気雰囲気で４
００℃／分の加熱速度で加熱し、７１０〜７２０℃の温
度で３０秒間保持する条件で焼成した。焼成後、冷却す
ることにより、図１に示すようにｐ型シリコン半導体基
板１に裏面電極層５を形成した構造を得た。
基板を乾燥した後、赤外線焼成炉にて、空気雰囲気で４
００℃／分の加熱速度で加熱し、７１０〜７２０℃の温
度で３０秒間保持する条件で焼成した。焼成後、冷却す
ることにより、図１に示すようにｐ型シリコン半導体基
板１に裏面電極層５を形成した構造を得た。
【００３３】電極間のオーム抵抗に影響を及ぼす裏面電
極層の表面抵抗を測定した。その後、裏面電極層を形成
したｐ型シリコン半導体基板を塩酸水溶液に浸漬するこ
とによって、裏面電極層５とＡｌ−Ｓｉ合金層６を溶解
除去し、ｐ+層７が形成されたｐ型シリコン半導体基板
の表面抵抗を、４探針式表面抵抗測定器にて測定した。
ｐ+層７の表面抵抗とＢＳＦ効果との間には相関関係が
あり、その表面抵抗が小さいほど、ＢＳＦ効果が高いと
されている。ここで、目標とする表面抵抗の値は、裏面
電極層では１３．０ｍΩ／□以下、ｐ+層では１１．０
Ω／□以下である。
極層の表面抵抗を測定した。その後、裏面電極層を形成
したｐ型シリコン半導体基板を塩酸水溶液に浸漬するこ
とによって、裏面電極層５とＡｌ−Ｓｉ合金層６を溶解
除去し、ｐ+層７が形成されたｐ型シリコン半導体基板
の表面抵抗を、４探針式表面抵抗測定器にて測定した。
ｐ+層７の表面抵抗とＢＳＦ効果との間には相関関係が
あり、その表面抵抗が小さいほど、ＢＳＦ効果が高いと
されている。ここで、目標とする表面抵抗の値は、裏面
電極層では１３．０ｍΩ／□以下、ｐ+層では１１．０
Ω／□以下である。
【００３４】図２に示すように、焼成後のシリコン半導
体基板の変形量は、焼成・冷却後、裏面電極層を上にし
て基板の四隅の一端を押さえて、その対角に位置する一
端の浮き上がり量（基板の厚みを含む）ｘを測定するこ
とによって評価した。なお、ｘの目標値は１．０ｍｍ以
下である。
体基板の変形量は、焼成・冷却後、裏面電極層を上にし
て基板の四隅の一端を押さえて、その対角に位置する一
端の浮き上がり量（基板の厚みを含む）ｘを測定するこ
とによって評価した。なお、ｘの目標値は１．０ｍｍ以
下である。
【００３５】以上のようにして測定された裏面電極層の
表面抵抗、ｐ+層の表面抵抗および焼成後のシリコン
（Ｓｉ）基板の変形量を表１に示す。
表面抵抗、ｐ+層の表面抵抗および焼成後のシリコン
（Ｓｉ）基板の変形量を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】表１に示す結果から、従来のペース組成物
（従来例１）では焼成後のシリコン基板の変形量が１ｍ
ｍを大きく超えたのに対して、アルミニウム粉末と有機
質ビヒクルに、熱膨張係数がアルミニウムよりも小さ
く、かつ焼成温度で溶融もしない、軟化もしない、分解
もしない無機化合物粉末を０．３質量％以上添加した本
発明のペースト組成物を用いると、焼成後のシリコン基
板の変形量を１ｍｍ程度、または１ｍｍ以下まで低減さ
せることができることがわかる。また、従来例２（厚
み：３５０μｍ）よりも薄い厚み（３００μｍ）のシリ
コン基板に本発明のペースト組成物を塗布しても、焼成
後のシリコン基板の変形量は、従来例２と同程度、また
は同程度以下まで低減させることができることがわか
る。
（従来例１）では焼成後のシリコン基板の変形量が１ｍ
ｍを大きく超えたのに対して、アルミニウム粉末と有機
質ビヒクルに、熱膨張係数がアルミニウムよりも小さ
く、かつ焼成温度で溶融もしない、軟化もしない、分解
もしない無機化合物粉末を０．３質量％以上添加した本
発明のペースト組成物を用いると、焼成後のシリコン基
板の変形量を１ｍｍ程度、または１ｍｍ以下まで低減さ
せることができることがわかる。また、従来例２（厚
み：３５０μｍ）よりも薄い厚み（３００μｍ）のシリ
コン基板に本発明のペースト組成物を塗布しても、焼成
後のシリコン基板の変形量は、従来例２と同程度、また
は同程度以下まで低減させることができることがわか
る。
【００３９】以上に開示された実施の形態や実施例はす
べての点で例示であって制限的なものではないと考慮さ
れるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や
実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正
や変形を含むものと意図される。
べての点で例示であって制限的なものではないと考慮さ
れるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や
実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正
や変形を含むものと意図される。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、熱膨
張係数がアルミニウムよりも小さく、、かつ、溶融温
度、軟化温度および分解温度のいずれかがアルミニウム
の融点よりも高い無機化合物粉末を含むペースト組成物
を塗布したｐ型シリコン半導体基板を焼成することによ
り、ｐ型シリコン半導体基板を薄くした場合でも、塗布
量を減らさないで、生成キャリアの収集効率を向上させ
る所望のＢＳＦ効果を維持するとともに、焼成後のｐ型
シリコン半導体基板の変形を低減させることができる。
張係数がアルミニウムよりも小さく、、かつ、溶融温
度、軟化温度および分解温度のいずれかがアルミニウム
の融点よりも高い無機化合物粉末を含むペースト組成物
を塗布したｐ型シリコン半導体基板を焼成することによ
り、ｐ型シリコン半導体基板を薄くした場合でも、塗布
量を減らさないで、生成キャリアの収集効率を向上させ
る所望のＢＳＦ効果を維持するとともに、焼成後のｐ型
シリコン半導体基板の変形を低減させることができる。
【図１】 この発明が適用される太陽電池の断面構造を
模式的に示す図である。
模式的に示す図である。
【図２】 焼成後のシリコン基板の変形量を測定する方
法を模式的に示す図である。
法を模式的に示す図である。
１ ｐ型シリコン半導体基板、２ ｎ型不純物層、３
反射防止膜、４ グリッド電極、５ 裏面電極層、６
Ａｌ−Ｓｉ合金層、７ ｐ+層。
反射防止膜、４ グリッド電極、５ 裏面電極層、６
Ａｌ−Ｓｉ合金層、７ ｐ+層。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 頼 高潮
大阪府大阪市中央区久太郎町三丁目６番８
号 東洋アルミニウム株式会社内
(72)発明者 町田 智弘
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
(72)発明者 田中 聡
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
(72)発明者 日置 正臣
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
Ｆターム(参考） 5F051 AA01 CB13 CB27 DA03 FA15
GA04
5G301 DA04 DA32 DA33 DA34 DD01
Claims (9)
- 【請求項１】 ｐ型シリコン半導体基板の上に不純物層
または電極層を形成するためのペースト組成物であっ
て、 アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、熱膨張率がア
ルミニウムよりも小さく、かつ、溶融温度、軟化温度お
よび分解温度のいずれかがアルミニウムの融点よりも高
い無機化合物粉末とを含む、ペースト組成物。 - 【請求項２】 ガラスフリットをさらに含む、請求項１
に記載のペースト組成物。 - 【請求項３】 前記無機化合物粉末を０．３質量％以上
１０．０質量％以下含む、請求項１または請求項２に記
載のペースト組成物。 - 【請求項４】 前記アルミニウム粉末を６０質量％以上
７５質量％以下、前記有機質ビヒクルを２０質量％以上
３５質量％以下、前記無機化合物粉末を０．３質量％以
上１０．０質量％以下含む、請求項１または請求項２に
記載のペースト組成物。 - 【請求項５】 前記アルミニウム粉末を６０質量％以上
７５質量％以下、前記有機質ビヒクルを２０質量％以上
３５質量％以下、前記無機化合物粉末を０．３質量％以
上１０．０質量％以下、前記ガラスフリットを５．０質
量％以下含む、請求項２に記載のペースト組成物。 - 【請求項６】 前記無機化合物は、炭化物、酸化物、窒
化物およびホウ化物からなる群より選ばれた少なくとも
１種である、請求項１から請求項５までのいずれか１項
に記載のペースト組成物。 - 【請求項７】 前記無機化合物は、酸化珪素および酸化
アルミニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種で
ある、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載
のペースト組成物。 - 【請求項８】 前記無機化合物粉末の平均粒径は、１０
μｍ以下である、請求項１から請求項７までのいずれか
１項に記載のペースト組成物。 - 【請求項９】 請求項１から請求項８までのいずれか１
項に記載のペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板の
上に塗布した後、焼成することにより形成した不純物層
または電極層を備えた、太陽電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021208A JP3910072B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池 |
| DE10326274A DE10326274B4 (de) | 2002-01-30 | 2003-06-11 | Pastenzusammensetzung und Pastenzusammensetzung für eineSolarzelle |
| US10/610,886 US7368657B2 (en) | 2002-01-30 | 2003-07-02 | Paste composition and solar cell employing the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021208A JP3910072B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池 |
| DE10326274A DE10326274B4 (de) | 2002-01-30 | 2003-06-11 | Pastenzusammensetzung und Pastenzusammensetzung für eineSolarzelle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003223813A true JP2003223813A (ja) | 2003-08-08 |
| JP3910072B2 JP3910072B2 (ja) | 2007-04-25 |
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|---|---|
| US (1) | US7368657B2 (ja) |
| JP (1) | JP3910072B2 (ja) |
| DE (1) | DE10326274B4 (ja) |
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