JP2007095663A - 導電性ペースト、光起電力装置および光起電力装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この導電性ペーストは、エポキシ樹脂(バインダ樹脂)と、エポキシ樹脂中に分散された銀粒子(導電材)と、エポキシ樹脂中に分散された層状構造の二硫化モリブデン粒子(添加材)とを備えている。
【選択図】図5
Description
図1は、本発明の第1実施形態による光起電力装置を示した断面図である。まず、図1を参照して、第1実施形態による光起電力装置の構造について説明する。
[光起電力装置の作製]
この実施例1では、導電材としての銀(Ag)粒子を主成分とする導電性ペースト中に、層状構造を有する硫化物粒子としての二硫化モリブデン(MoS2)粒子を添加して分散させるとともに、そのMoS2粒子が添加された導電性ペーストを硬化させることによって、光起電力装置の集電極を形成した。なお、二硫化モリブデン粒子は、本発明の「硫化物粒子」の一例である。また、実施例1では、集電極を形成する際に、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を変化させることによって、10種類の光起電力装置(実施例1−1〜実施例1−10)を作製した。
実施例1−1による光起電力装置の作製プロセスとしては、まず、図5に示すように、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、n型単結晶シリコン基板1上に、約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層2および約5nmの厚みを有するp型非晶質シリコン層3を順次形成した。この後、プラズマCVD法を用いて、n型単結晶シリコン基板1の裏面上に、約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層4および約5nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層5を順次形成した。
実施例1−2では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、271gおよび0.4gに設定した。すなわち、実施例1−2では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、0.15%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−2による光起電力装置を作製した。
実施例1−3では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、260gおよび1.0gに設定した。すなわち、実施例1−3では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、0.41%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−3による光起電力装置を作製した。
実施例1−4では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、255gおよび1.5gに設定した。すなわち、実施例1−4では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、0.64%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−4による光起電力装置を作製した。
実施例1−5では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、251gおよび1.9gに設定した。すなわち、実施例1−5では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、0.89%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−5による光起電力装置を作製した。
実施例1−6では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、246gおよび2.9gに設定した。すなわち、実施例1−6では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、1.38%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−6による光起電力装置を作製した。
実施例1−7では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、240gおよび3.9gに設定した。すなわち、実施例1−7では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、1.92%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−7による光起電力装置を作製した。
実施例1−8では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、233gおよび4.8gに設定した。すなわち、実施例1−8では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、2.53%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−8による光起電力装置を作製した。
実施例1−9では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、223gおよび8.5gに設定した。すなわち、実施例1−9では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、3.79%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−9による光起電力装置を作製した。
実施例1−10では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびMoS2粒子の質量を、それぞれ、224gおよび14.7gに設定した。すなわち、実施例1−10では、Ag粒子に対するMoS2粒子の質量比を、6.56%にした。これ以外は、上記実施例1−1と同様のプロセスを用いて、実施例1−10による光起電力装置を作製した。
[光起電力装置の作製]
次に、図5および図6を参照して、上記実施例1に対する比較例としての光起電力装置の作製プロセスについて説明する。なお、比較例による光起電力装置の作製プロセスとしては、集電極8の形成を、MoS2粒子を添加しない導電性ペーストにより行う以外は、上記実施例1−1と同様である。
[集電極(フィンガー部)の幅および高さの測定]
次に、上記のようにして作製した実施例1および比較例による光起電力装置の集電極(フィンガー部)の幅および高さを測定した。そして、比較例の集電極(フィンガー部)の幅および高さを基準(「1」)として規格化を行った。この結果を以下の表1に示す。
次に、上記のようにして作製した実施例1および比較例による光起電力装置について、光スペクトル:AM1.5、光強度:100mW/cm2、および、測定温度:25℃の擬似太陽光照射条件下で変換効率を測定した。ここで、AM(Air Mass)とは、地球大気に入射する直達太陽光が通過する路程の標準状態の大気(標準気圧1013hPa)に垂直に入射した場合の路程に対する比である。そして、比較例の変換効率を基準(「1」)として規格化を行った。この測定結果を以下の表2に示す。
次に、上記のようにして作製した実施例1および比較例による光起電力装置の集電極(フィンガー部)の抵抗率を測定した。なお、抵抗率ρとは、単位体積当たりの電流の流れにくさを示すものであり、抵抗をR、断面積をS、電流の進行方向の距離をLとした場合、以下の式(1)で表される。
そして、比較例の集電極(フィンガー部)の抵抗率を基準(「1」)として規格化を行った。この結果を以下の表3に示す。
この実施例2では、上記実施例1と異なり、導電材としてのAg粒子を主成分とする導電性ペースト中に、球状構造を有するフラーレン(C60)粒子を添加して分散させるとともに、そのC60粒子が添加された導電性ペーストを硬化させることによって、光起電力装置の集電極を形成した。また、実施例2では、集電極を形成する際に、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を変化させることによって、8種類の光起電力装置(実施例2−1〜実施例2−8)を作製した。なお、実施例2−1〜実施例2−8による光起電力装置の構造は、集電極8を形成するための導電性ペースト以外は上記実施例1−1と同様である。
実施例2−1の集電極8の具体的な作製プロセスとしては、まず、導電材としてのAg粒子を主成分とする導電性ペーストを準備するとともに、その導電性ペースト中に、球状構造のC60粒子を添加して分散させた。なお、実施例2−1では、Ag粒子およびC60粒子の各々の質量を279gおよび0.3gに設定することにより、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を0.09%にした。また、導電材(Ag粒子)としては、上記実施例1と同様、6μmの最大長さを有する扁平状のAg粒子と、1.1μmの平均直径を有する粒状のAg粒子とを含む導電材を用いた。また、バインダ樹脂としては、上記実施例1と同様、エポキシ樹脂からなるバインダ樹脂を用いた。
実施例2−2では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、271gおよび1.0gに設定した。すなわち、実施例2−2では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、0.37%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−2による光起電力装置を作製した。
実施例2−3では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、265gおよび2.1gに設定した。すなわち、実施例2−3では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、0.78%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−3による光起電力装置を作製した。
実施例2−4では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、259gおよび3.2gに設定した。すなわち、実施例2−4では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、1.23%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−4による光起電力装置を作製した。
実施例2−5では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、253gおよび4.4gに設定した。すなわち、実施例2−5では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、1.73%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−5による光起電力装置を作製した。
実施例2−6では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、252gおよび5.8gに設定した。すなわち、実施例2−6では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、2.29%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−6による光起電力装置を作製した。
実施例2−7では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、251gおよび8.3gに設定した。すなわち、実施例2−7では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、3.32%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−7による光起電力装置を作製した。
実施例2−8では、集電極8および9を形成するための導電性ペースト中のAg粒子およびC60粒子の質量を、それぞれ、248gおよび13.2gに設定した。すなわち、実施例2−8では、Ag粒子に対するC60粒子の質量比を、5.31%にした。これ以外は、上記実施例2−1と同様のプロセスを用いて、実施例2−8による光起電力装置を作製した。
次に、上記のようにして作製した実施例2による光起電力装置の集電極(フィンガー部)の幅および高さを測定した。そして、上記した実施例1に対する比較例の集電極(フィンガー部)の幅および高さを基準(「1」)として規格化を行った。この結果を以下の表4に示す。
次に、上記のようにして作製した実施例2による光起電力装置について、変換効率を測定した。なお、測定条件としては、上記実施例1について行った変換効率の測定と同じ条件である。そして、上記した実施例1に対する比較例の変換効率を基準(「1」)として規格化を行った。この測定結果を以下の表5に示す。
次に、上記のようにして作製した実施例2による光起電力装置の集電極(フィンガー部)の抵抗率を測定した。そして、上記した実施例1に対する比較例の集電極(フィンガー部)の抵抗率を基準(「1」)として規格化を行った。この結果を以下の表6に示す。
図15〜図20は、本発明の第2実施形態による光起電力装置の電極をオフセット印刷法により形成するプロセスを説明するための概略図である。次に、図15〜図20を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態の構成において、光起電力装置の電極32をオフセット印刷法により形成するプロセスについて説明する。なお、オフセット印刷には、凹版オフセット印刷および平版オフセット印刷などがあり、印刷版の形状には、平面形状および円柱形状などがあるが、第2実施形態では、平面形状の印刷版51を用いて凹版オフセット印刷を行う場合について説明する。
30 光電変換層
32 電極
33 導電性ペースト
34、40 スクリーン印刷版(印刷版)
34a、40a 開口領域
51 印刷版
52 ブランケット
Claims (11)
- バインダ樹脂と、
前記バインダ樹脂中に分散された導電材と、
前記バインダ樹脂中に分散され、層状構造の硫化物粒子および球状構造の粒子の少なくとも一方を含む添加材とを備えた、導電性ペースト。 - 前記層状構造の硫化物粒子は、二硫化モリブデン粒子を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記導電材に対する前記二硫化モリブデン粒子の質量比は、5%以下である、請求項2に記載の導電性ペースト。
- 前記導電材に対する前記二硫化モリブデン粒子の質量比は、0.15%以上4%以下である、請求項3に記載の導電性ペースト。
- 前記球状構造の粒子は、フラーレン粒子を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記導電材に対する前記フラーレン粒子の質量比は、0.5%以上5.5%以下である、請求項5に記載の導電性ペースト。
- 前記導電材は、銀粒子を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
- 前記銀粒子は、扁平状の銀粒子と、粒状の銀粒子とを含む、請求項7に記載の導電性ペースト。
- 光電変換層と、
前記光電変換層の光入射面側に導電性ペーストを用いて形成された電極とを備え、
前記電極は、
導電材と、
層状構造の硫化物粒子および球状構造の粒子の少なくとも一方を有する添加材とを含む、光起電力装置。 - 光電変換層を形成する工程と、
バインダ樹脂と、前記バインダ樹脂中に分散された導電材と、前記バインダ樹脂中に分散され、層状構造の硫化物粒子および球状構造の粒子の少なくとも一方を有する添加材とを含む導電性ペーストを、電極パターンと対応する開口領域が形成された印刷版を介して前記光電変換層の光入射面側に転写する工程とを備えた、光起電力装置の製造方法。 - 光電変換層を形成する工程と、
バインダ樹脂と、前記バインダ樹脂中に分散された導電材と、前記バインダ樹脂中に分散され、層状構造の硫化物粒子および球状構造の粒子の少なくとも一方を有する添加材とを含む導電性ペーストを、印刷版に電極パターンと対応する形状に配置する工程と、
前記電極パターンと対応する形状に配置された導電性ペーストを、印刷版からブランケットに移行させる工程と、
前記ブランケットに移行された導電性ペーストを、前記光電変換層の光入射面側に転写する工程とを備えた、光起電力装置の製造方法。
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