JP2008159917A - 光電変換素子用導電性ペースト、光電変換素子、および光電変換素子の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池その他の光電変換素子の作製に用いる導電性ペーストであって、半導体基板の裏面電極形成に伴う反りを抑制すると共に、密着強度が高い裏面電極を形成することができる導電性ペースト、およびこれを用いて作製する光電変換素子を提供する。
【解決手段】薄層化された半導体基板１を用いた太陽電池１０の裏面電極５を、Ａｌを主体とする金属粉末に、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス粉末を添加した導電性ペーストにて作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子用導電性ペーストおよびこれを用いて作製する光電変換素子に関し、特に、太陽電池の裏面電極層とｐ⁺層との形成に好適な導電性ペースト、およびこれを用いて作製する太陽電池に関する。

近年、環境保護の観点から家庭用の太陽電池の需要が著しく増加する傾向にある。太陽電池の構成としては、ｐ型のＳｉ基板の表面側にｎ⁺層を設け、裏面側にｐ⁺層を設けることでｎ⁺／ｐ／ｐ⁺接合を形成し、さらに受光面側となるｎ⁺層側に受光面電極を備え、反対側のｐ⁺層側には裏面電極を備える態様が、従来より広く採用されている。また、受光面側に反射防止膜を設けることも一般的である。

この太陽電池の非受光面電極である裏面電極の形成には、印刷法が広く用いられる。印刷法は、自動化が容易で生産性が高いという利点を有していることから、種々の電子デバイスの電極形成の手法として一般的である。この印刷法は、導電を担う金属粉末を有機バインダーや有機溶剤と混練したペースト（導電性ペースト）をスクリーン印刷などの手法で被形成体に塗布した後、これを熱処理炉内で焼成することで有機成分を蒸発させ、金属粉末の焼結体としての電極を形成する手法である。

太陽電池の場合は、金属Ａｌ粉末を含む導電性ペースト（Ａｌペースト）をＳｉ基板の裏面側に塗布し、これを焼成することで、裏面電極の形成のみならずｐ⁺層の形成も併せて行える。具体的には、焼成によって裏面電極となるＡｌを主成分とするＡｌ電極層が形成される際に、ＡｌがＳｉ基板に拡散することで、Ａｌを不純物として含むｐ⁺層が形成される。裏面電極は、太陽電池において発生した電気を取り出す集電電極の役割を果たすものであり、ｐ⁺層は、いわゆるＢＳＦ（Back Surface Field）効果を生じさせることで、裏面電極における集電効率を高める役割を果たしている。

一方、太陽電池のコストダウンを図るべく、Ｓｉ基板の厚みを２００μｍ以下とする薄層化が検討されている。この薄層化を実現する上での問題点として、Ｓｉ基板を薄くするほど、Ａｌ電極層との熱膨張差に起因した反りがＳｉ基板に生じやすくなるという問題がある。Ｓｉの熱膨張率は２．５×１０^-6／℃であるのに対し、Ａｌの熱膨張率は２３．２５×１０^-6／℃と、両者は約１０倍程度異なっている。この問題の解決を意図とする技術もすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、導電性ペーストに硼珪酸バリウムおよび硼珪酸カルシウムのうちの少なくとも１種類を主成分とするガラスフリットを添加することにより、良好なオーミック接触性と耐湿性に優れた電極を生成する手法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、導電性ペーストにホウ素を除く元素からなるガラスフリットを添加することにより電極部の色彩を銀白色にする手法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

更に、導電性ペーストに添加するガラスフリットの成分を調整することにより電極と基板の界面にＡｌ−Ｓｉ共晶層を均一に形成する手法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００３−２２３８１３号公報 特開平０８−２２７１４号公報 特開２００３−１６５７４４号公報 特開２０００−９０７３３号公報

上述したＳｉ基板の反りは、ＡｌペーストをＳｉ基板上に印刷して焼成した後の降温時に、Ａｌ電極層とＳｉ基板の熱膨張の違いに起因して生じるものである。このような反りが生じると、その後の工程において自動機へのハンドリングミスが生じやすく、太陽電池素子の割れや欠けを発生させ、製造歩留まりを低下させるという問題がある。

この問題の解決策として、Ａｌペーストの塗布量を減らしてＡｌ電極層を薄くすることにより、反る力を物理的に軽減する手法が想定される。しかしながらこの手法ではＳｉ基板へのＡｌの拡散量が少なくなり、ｐ⁺層が形成されにくく、発電効率が低下するという問題がある。

特許文献１には、Ａｌ粉末と、有機ビヒクルと、Ａｌよりも熱膨張率が小さくかつＡｌの融点よりも溶融温度、軟化温度、分解温度のいずれかが高い無機化合物、具体的にはＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などを添加したペーストを用いて、裏面電極を形成する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示の方法では、Ｓｉ基板の反りを低減することはできるものの、ペーストに添加した無機化合物が焼成後もそのままの形で存在するため、裏面電極内のＡｌ粒子同士の結合が弱く、密着強度が低いという問題がある。

また、特許文献２〜４では、導電性ペーストにガラスフリットを添加することが検討されているが、Ｓｉ基板の薄層化に伴う反りの発生を防止することについては問題点として認識されておらず、当然ながらこれを解決するための手段についても何らの示唆もされていない。

更に、そもそも特許文献１に記載されているように、ガラス成分は電極とＳｉ基板の密着性を向上させるために添加するものであり、単に添加するガラス成分を増やせば増やす程、電極とＳｉ基板との密着性の向上やＡｌ粒子同士の焼結が進み、ＡｌとＳｉの熱膨張差に起因する反りが増大してしまう。つまり、ガラス量を適宜調整することによるＳｉ基板の反り量と密着強度の改善は完全にトレードオフの関係にある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池その他の光電変換素子の作製に用いる導電性ペーストであって、半導体基板の裏面電極形成に伴う反りを抑制すると共に、密着強度が高い裏面電極を形成することができる導電性ペースト、およびこれを用いて作製する光電変換素子を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、光電変換素子用の半導体基板に電極を形成するための導電性ペーストであって、Ａｌを主に含有する金属粉末と、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス粉末とを含むことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の導電性ペーストであって、前記金属粉末１００重量部に対して、前記ガラス粉末を０．０１〜１０重量部含有することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の導電性ペーストであって、前記ガラス粉末のうちのＰｂＯが占める重量比率が、７０％以上であることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の導電性ペーストであって、前記ガラス粉末が、Ａｌ₂Ｏ₃を含むことを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項３または請求項４に記載の導電性ペーストであって、前記ガラス粉末が、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＺｎＯのうちのいずれか１種以上の酸化物を含むことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の光電変換素子用導電性ペーストを用いて前記半導体基板の一方主面上にＡｌを含有する電極層が形成されてなることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６に記載の光電変換素子であって、前記電極層が、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス部分を含むことを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項７に記載の光電変換素子であって、前記ガラス粉末のうちのＰｂＯが占める重量比率が、７０％以上であることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項８に記載の光電変換素子であって、前記ガラス粉末のうちのＡｌ₂Ｏ₃が占める重量比率が、１％以上であることを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、光電変換素子の作製方法であって、Ａｌを主に含有する金属粉末と、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス粉末とを用いて、導電性ペーストを作成する工程と、前記導電性ペーストを用いて塗布法により光電変換素子用の半導体基板の一方主面上に電極層を形成する工程とを備えることを特徴とする。

請求項１から請求項１０の発明によれば、Ａｌを主体とする金属粉末にガラス転移点が２８０℃から４３０℃の値域範囲に含まれるガラス粉末を添加した導電性ペーストを用いることで、Ａｌを主に含有する電極を焼き付けた後の降温過程で生じる熱応力をガラスの軟化効果で緩和することができるため、降温時にＡｌと半導体基板との熱膨張率の差に起因して生じる半導体基板の反りを抑制することができる。

＜導電性ペースト＞
本実施の形態に係る導電性ペーストは、主として、太陽電池などの光電変換素子の形成に用いる半導体基板に、塗布法によって電極を形成する際に用いるものである。例えば太陽電池を作製する場合であれば、Ｓｉ基板などのｐ型の半導体基板の裏面側に、塗布法によって裏面電極を形成する際に用いるのが、その使用態様の好適な一例である。なお、塗布法としては、スクリーン印刷、ロールコーター方式及びディスペンサー方式などの種々の公知手法を用いることができる。

この導電性ペーストは、Ａｌを主体とする金属粉末（以下「Ａｌ主体金属粉末」とも称する）と、ガラス粉末と、有機バインダーと、有機溶剤とを含む導電性ペースト（以下「ガラス添加Ａｌペースト」とも称する）である。そして、このガラス添加Ａｌペーストを半導体基板の裏面側に焼き付けることで裏面電極（以下、「Ａｌ含有電極」とも称する）が形成される。

Ａｌ主体金属粉末は、ガラス添加Ａｌペーストにおける導電性材料であり、Ａｌを主体とした金属元素を含む金属粉末である。Ａｌ主体金属粉末としては、平均粒径が３〜２０μｍの粉末を用いるのが、その好適な一態様である。このＡｌ主体金属粉末は、Ａｌインゴットに必要に応じて合金対象元素等を溶融せしめたうえで、公知のアトマイズ法により作製することができる。なお、Ａｌ主体金属粉末に含まれるＡｌ以外の金属元素は５重量部以下の不純物であっても良い。

ガラス添加Ａｌペーストに含有させるガラス粉末は、ガラス転移温度（ガラス転移点）が２８０〜４３０℃と比較的低温であることが好ましい。当該比較的低温で軟化するガラス粉末を、以下「低軟化点ガラス粉末」と称する。なお、ガラス転移点は、一般的な熱分析装置（ＤＴＡ、あるいはＤＳＣ）を用いて測定することができる。当該熱分析装置では、ベースラインの接線と、ガラス転移による吸熱領域の急峻な下降位置の接線との交点をガラス転移点として読み出すことができる。

ここで、低軟化点ガラス粉末のガラス転移点の好ましい上限値を４３０℃としたのは、ガラス添加ＡｌペーストをＳｉ基板に対して焼き付けた後の降温過程でＡｌ含有電極とＳｉ基板の熱膨張の違いに起因して生じる熱応力が大きくなる温度域で、ガラスを軟質にするためである。このように調整することで、ガラス添加ＡｌペーストをＳｉ基板に対して焼き付けた後の降温過程でＡｌ含有電極とＳｉ基板の熱膨張の違いに起因して生じる熱応力を、低軟化点ガラス粉末の軟化効果で緩和させることができる。その結果、降温時にＡｌと半導体基板であるＳｉ基板との熱膨張率の差に起因して生じるＳｉ基板の反りを抑制することができる。なお、導電性ペーストをＳｉ基板に塗布した後に焼き付ける温度は一般に７００〜８５０℃である。

一方、低軟化点ガラス粉末のガラス転移点の好ましい下限値を２８０℃としたのは、ガラス添加ＡｌペーストをＳｉ基板に対して焼き付ける際にＡｌ粒子どうしの隙間やＡｌ粒子とＳｉ基板との界面に入ったガラスの強度をある程度高めるためである。このように調整することで、Ａｌ含有電極とＳｉ基板との密着強度を高めることができる。

また、Ａｌ含有電極とＳｉ基板との密着強度をより高める為には、ガラス添加Ａｌペーストに添加される低軟化点ガラス粉末のガラス転移点の下限値を３２０℃等といった具合に少し高めの値に設定することが好ましい。更に、Ｓｉ基板の反りを抑制する事と、Ａｌ含有電極とＳｉ基板との密着強度を高める事とのバランスを考慮すると、ガラス添加Ａｌペーストに添加されるガラス粉末のガラス転移点は３４０〜４１０℃であることがより好ましい。

ガラス添加Ａｌペーストにおける低軟化点ガラス粉末の含有量は、Ａｌ１００重量部に対して０．０５〜１０重量部であることが望ましい。

ここで、ガラス添加Ａｌペーストにおける低軟化点ガラス粉末の含有量の好ましい下限値を０．０５重量部としたのは、Ａｌ粒子どうしの隙間に溶融した低軟化点ガラス粉末が十分侵入する為にある程度の量が必要だからである。Ａｌ粒子どうしの隙間に溶融した低軟化点ガラス粉末が侵入する結果、最終的にＡｌ含有電極層とＳｉ基板との密着強度が高まる。

一方、ガラス添加Ａｌペーストにおける低軟化点ガラス粉末の含有量の好ましい上限値を１０重量部としたのは、添加するガラス成分を増加し過ぎると、Ａｌ含有電極とＳｉ基板との密着性の向上やＡｌ粒子どうしの焼結が進み、ＡｌとＳｉの熱膨張差に起因する反りが増大してしまうからである。したがって、ガラス添加Ａｌペーストにおける低軟化点ガラス粉末の含有量の上限値を１０重量部に調整することで、ＡｌとＳｉとの熱膨張差に起因して発生する反りを低減することが出来る。

また、ガラス添加Ａｌペーストに含有される低軟化点ガラス粉末のうちの７０重量％以上をＰｂＯが占めることが望ましい。このように、ガラス中のＰｂＯ含有量を増加させることでガラス転移点を低下させることが可能となり、ガラス転移点を４３０℃以下に設定することもできるため、上述したＳｉ基板の反りの抑制効果を得ることができる。低軟化点ガラス粉末のガラス転移点を更に低下させて、Ｓｉ基板の反りをより抑制しようとすれば、ガラス添加Ａｌペーストに含有される低軟化点ガラス粉末のうちの７５重量％以上をＰｂＯが占めることが望ましい。

更に、ガラス添加ＡｌペーストにＡｌ₂Ｏ₃が含有されていることが好ましい。これは、Ａｌ₂Ｏ₃がガラスのネットワーク構造を構成する元素であるため、低軟化点ガラス粉末を実現するために多量のＰｂＯをガラス粉末に含有させる条件であっても、安定的にガラスを製造することができるからである。そして、ガラスの安定製造を達成するために、ガラス添加Ａｌペーストに含有される低軟化点ガラス粉末のうちの１重量％以上をＡｌ₂Ｏ₃が占めることが望ましい。

また、ガラス添加Ａｌペーストに含有される低軟化点ガラス粉末には、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＺｎＯのうちの何れか１種以上の酸化物が含まれることが望ましい。これは、多量のＰｂＯをガラス粉末に含有させる条件であっても、安定的にガラスを製造でき、かつガラス転移点を４３０℃以下に調整することができるからである。

また、低軟化点ガラス粉末の室温（例えば、２５℃）から２００℃までの熱膨張率の平均値は１２×１０^-6／℃以下であることが望ましい。これは、ＡｌとＳｉの熱膨張差を緩和して、Ｓｉ基板の反りをより低減することが出来るからである。なお、低軟化点ガラス粉末の膨張率の上限値（１２×１０^-6／℃）は、Ａｌの熱膨張率（２３．２５×１０^-6／℃）とＳｉの熱膨張率（２．５×１０^-6／℃）との略中間値となっている。

有機バインダー、有機溶剤については従来のＡｌペーストで使用されているものと同等のものを用いることができる。有機バインダーとしては、塗布性の観点からセルロース系、アクリル系のものを用いるのが好適である。有機溶剤としては、αテルピネオール、フタル酸エステルを用いるのがその好適な一態様である。

これらのＡｌ主体金属粉末、低軟化点ガラス粉末、有機バインダー、及び有機溶剤をボールミルや攪拌器で混合した後、三本ロールにて混練することにより、本実施の形態に係る導電性ペースト（ガラス添加Ａｌペースト）を得ることが出来る。なお、導電性ペーストには、このほかに、少量の金属や金属酸化物を含んでいてもよい。このような場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

＜太陽電池＞
次に、上述の導電性ペーストを用いて作製されてなる、本実施の形態に係る光電変換素子の一態様としての太陽電池について説明する。図１は、本実施の形態に係る太陽電池１０の構成を概略的に示す断面模式図である。

太陽電池１０は、半導体基板１と、半導体基板１の表面側（受光面側）に形成されてなり、ｎ型不純物を有するｎ⁺層２と、半導体基板１の裏面側に形成されてなり、ｐ型不純物を有するｐ⁺層３と、ｎ⁺層２の表面に（図１においてはｎ⁺層２の上に）形成されてなる、Ａｇ等からなる受光面電極４と、半導体基板１の裏面側にｐ⁺層３を介在させて（図１においてはｐ⁺層３の下に）形成されてなる、上述のＡｌ等によって構成される裏面電極５とから、主として構成される。この太陽電池１０は、受光面への所定の波長範囲の光の入射に応答して、電流を取り出すことができるように構成されている。すなわち、太陽電池１０は、ｎ⁺層２と、半導体基板１と、ｐ⁺層３とによって形成されてなるｎ⁺／ｐ／ｐ⁺接合を有し、その表面に受光面電極４が、裏面に裏面電極５が、それぞれ形成されてなる構造を有するともいえる。

半導体基板１としては、例えばＳｉ系のＩＶ族半導体を用いるのが好適な一例である。例えば、外形が１５０ｍｍ□の、Ｂ（ボロン）などがｐ型のドーパントとして添加されてなる多結晶Ｓｉのインゴットを１５０〜２００μｍの範囲内の任意の厚みにスライシング加工して得られるＳｉ基板を、半導体基板１として用いることができる。このＳｉ基板の比抵抗は１．５Ω・ｃｍ程度であるのがその好適な一例である。なお、加工により生じたダメージ層や汚染層を除去すべく、ＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸やフッ硝酸などで表面をわずかにエッチングすることが望ましい。また、受光した光の閉じ込め効率を高めるべく、ドライエッチング法やウェットエッチング法によって、半導体基板１の表面に微小な凹凸を形成するのが望ましい。

また、半導体基板１の材質は上述のものに限定されるものではなく、単結晶Ｓｉを用いてもよい。あるいは、上述のガラス添加Ａｌペーストを用いてＡｌを主体とする裏面電極を形成しうる半導体であれば、他の半導体を用いてもよい。

ｎ⁺層２は、いわゆる逆導電型拡散領域である。ｎ⁺層２は、半導体基板１の一方の主面側に、公知のイオン打ち込み法によってＰ（リン）を打ち込むことによって形成される。ｎ⁺層２が形成された側が、太陽電池の受光面側となる。ｎ⁺層２は、例えば、１．５×１０^-3Ω・ｃｍ程度の比抵抗と、０．５μｍ程度の厚みを有するように形成されるのが、その好適な一例である。あるいは、ＰＯＣｌ₃（オキシ塩化リン）などのガス中で熱処理する、いわゆる気相拡散法によってｎ⁺層２を形成するようにしても良い。

ｐ⁺層３と裏面電極５とは、上述のＡｌ主体金属粉末と低軟化点ガラス粉末とを含むガラス添加Ａｌペーストを用いて、塗布法により形成される。例えば、ｎ⁺層２を形成した後の半導体基板１の略全面にスクリーン印刷法によりガラス添加Ａｌペーストを塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理を施した後、空気中でＡｌの融点よりも高い７００〜８５０℃の焼成温度で数秒〜数十分間焼成することで、ガラス添加Ａｌペースト中のＡｌ主体金属粉末が焼結して、軟化点ガラス粉末に起因する低軟化点ガラスを含有したＡｌ層からなる裏面電極５が形成されると共に、Ａｌが半導体基板１に向けて拡散することによりｐ⁺層３が形成される。

受光面電極４は、Ａｇペーストを用いて、塗布法により形成される。例えば、ｐ⁺層３および裏面電極５を形成した後、スクリーン印刷によりｎ⁺層２の上に櫛歯状にＡｇペーストを塗布し、１５０℃、数分間の乾燥処理を施した後、空気中で６００〜８５０℃の焼成温度で数秒〜数十分間焼成することで、Ａｇからなる櫛歯状の受光面電極４が形成される。

本実施の形態においては、太陽電池１０をこのように構成することで、裏面電極を焼き付けた後の降温過程で、Ａｌと半導体基板との熱膨張率の差に起因して生じる熱応力を、ガラスの軟化効果で緩和することができるため、半導体基板の反りを抑制することができる。

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることはもちろんである。例えば、半導体基板の受光面側に窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などからなる反射防止膜（不図示）を設けたほうが好ましい。

さらに、裏面電極としては、上述のように裏面のほぼ全面に形成したＡｌを主成分とする電極に加えて、出力を取り出すための、Ａｇを主成分とする電極を、さらに形成したほうが好ましい。

（実施例）
実施例として、ＰｂＯ、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＢａＯ、およびＴｉ₂Ｏの７種類の酸化物成分を用いて下記表１に示すように組成の比率（重量比率）を適宜振った低軟化点ガラス粉末を作成し、上述の実施の形態に係る導電性ペーストとして、計１１種類のガラス添加Ａｌペーストを作製した。さらに、それぞれのガラス添加Ａｌペーストを用いて裏面電極を形成することにより、１１種類の太陽電池を作製した。

それぞれのガラス添加Ａｌペーストの作製においては、まず、アトマイズ法によりほぼ球状の平均粒径１０μｍのＡｌ粉末を母粉末として得た。次に平均粒径が５μｍで、２８０℃から４３０℃の値域範囲内に種々の軟化点（すなわちガラス転移点）を持つガラス粉末（低軟化点ガラス粉末）を用意した。Ａｌ粉末１００重量部に対して、低軟化点ガラス粉末０．０５〜１２重量部を添加して混合することで無機原料を得た後、更に有機バインダーとしてニトロセルロースを無機原料１００重量部に対して５重量部、有機溶剤としてαテルピネオールを２０重量部加え、攪拌器により混合した。これを３本ロール処理して、ガラス添加Ａｌペーストを得た。

得られた計１１種の導電性ペーストのそれぞれを用いて、１１種の太陽電池を作製した。

それぞれの太陽電池の作製においては、半導体基板１として、外形１５０ｍｍ□の多結晶Ｓｉのインゴットを１５０μｍ厚みにスライシング加工したＳｉ基板を用いた。このＳｉ基板の表面に、イオン打ち込み法により深さ０．５μｍのｎ⁺層２を形成した。

その後、Ｓｉ基板の裏面にスクリーン印刷法によりガラス添加Ａｌペーストを略全面に塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理を行った後に、空気中で最高温度を７５０℃に加熱して、１０分間焼成し、裏面電極５およびｐ⁺層３を形成した。

さらに、ｎ⁺層２の表面にＡｇペーストをスクリーン印刷法により櫛歯状に塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理を行った後に、空気中で最高温度を６００℃に加熱して、１０分間焼成し、受光面電極４を形成した。これにより、１１種類の太陽電池が得られた。

このようにして作製したそれぞれの太陽電池について、半導体基板の反り量、裏面電極のピール強度を測定した。図２は、本実施例にかかる半導体基板の反り量の評価方法について説明するための図である。本実施の形態においては、半導体基板１の厚さを含んだ値で反り量を評価した。具体的には、図２に示すように、水平面に載置した場合の最低部（水平面）と最高部との高さの差で反り量を評価した。その際、反り量が２ｍｍ以上となるものを不可とした。また、Ａｌ電極部のピール強度は、セロハンテ−プによる引き剥がし試験で評価し、まったく剥がれの無いものを５、Ａｌが薄く付着するものを程度により４〜２（２の方がたくさん剥がれる）、Ａｌが殆ど全て剥がれるものを１として評価を行った。

また、得られた太陽電池からＡｌ電極部をカッターナイフで剥ぎ取り、ＤＳＣ分析を行いガラス部分のガラス転移点を測定することで、ガラス転移点を求めた。

（比較例）
一方、比較例としては、ガラス粉末を含まず無機原料としてＡｌ粉末のみを含む導電性ペースト（Ａｌペースト）、Ａｌ粉末にＰｂＯ、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、およびＴｉ₂Ｏの４種類の酸化物成分を用いて下記表１に示すように組成比率（重量比率）を適宜振った低軟化点ガラス粉末を作成し、上述の実施の形態に係る導電性ペーストとして、計３種類のガラス添加Ａｌペーストを作製し、上述の実施例と同様に、太陽電池を作製してその評価を行った。

それぞれのペーストの作製に際しては、平均粒径１０μｍのＡｌ粉末を、実施例と同様にアトマイズ法で作成して母粉末を得た。次にガラス粉末を添加した導電性ペーストについては、更に、所定の組成比率（重量比率）のガラス粉末を用意した。これらを、実施例と同様に、有機バインダー、有機溶剤と混合し、Ａｌペースト、およびガラス添加Ａｌペーストを作成した。

また、実施例と同様に、反り量、ピール強度について評価し、ガラス転移点についても測定した。

（実施例と比較例の比較）
上述のようにして得られた、実施例に係る１１種類の太陽電池と、比較例に係る３種類の太陽電池とについての、評価結果を表１として示す。表１において番号３〜１３の結果が実施例についてのものであり、番号１，２，１４が比較例についてのものである。

ガラス粉末を添加しなかったＡｌペーストを用いた比較例である番号１の太陽電池では、反りの値が２ｍｍを超えた。また、４３０℃よりも高いガラス転移点を有するガラス粉末を添加したガラス添加Ａｌペーストを用いた比較例である番号２の太陽電池では、反りの値が３ｍｍと大きく不可であった。更に、２８０℃よりも低いガラス転移点を有するガラス粉末を添加したガラス添加Ａｌペーストを用いた比較例である番号１４の太陽電池では、ピール強度試験ではＡｌが殆ど全て剥がれた（表１中のピール強度「１」）。すなわち、充分な密着強度が得られなかった。

一方、ガラス添加Ａｌペーストを用いた実施例である、番号３〜１３の太陽電池においては、いずれも反りは２ｍｍ以下と良好であり、かつ裏面電極のピール強度も良好であることがわかった（表１中のピール強度「２〜５」）。

また、ガラス転移点については、ガラス粉末の調合時に予め意図した設定値とほぼ同様なガラス転移点が測定された。

以上の結果より、薄層化された半導体基板を用いた太陽電池の裏面電極を、Ａｌを主体とする金属粉末に、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス粉末を添加した導電性ペーストにて作製することで、半導体基板の反りが低減できると共に、裏面電極の密着強度が高い太陽電池が得られることが確認された。

なお、Ａｌ粉末１００重量部に対して、低軟化点ガラス粉末を１２重量部だけ添加することで得られたガラス添加Ａｌペーストを用いた実施例である、番号１１の太陽電池についは、Ａｌ粉末１００重量部に対して、低軟化点ガラス粉末を０．０５〜１０重量部以下だけ添加することで得られたガラス添加Ａｌペーストを用いた実施例である、番号３〜１０，１２，１３の太陽電池と比較して、裏面電極のピール強度が若干劣っていることがわかった（表１中のピール強度「２」）。

ところで、上記実施形態および実施例では、導電性ペーストを用いて半導体基板の一方主面の略全面にＡｌを含有する電極層を形成したが、これに限られず、半導体基板の一方主面上の少なくとも一部にＡｌを含有する電極層が形成される態様であっても、本発明を適用することで、上記実施形態および実施例と同様な効果が得られる。但し、半導体基板の一方主面の略全面にＡｌを含有する電極層を形成する方が、本発明による効果がより顕著となるため、本発明を適用する好ましいケースと言える。

本実施の形態に係る太陽電池１０の構成を概略的に示す断面模式図である。 半導体基板の反り量の評価方法について説明するための図である。

符号の説明

１ 半導体基板
２ ｎ⁺層
３ ｐ⁺層
４ 受光面電極
５ 裏面電極
１０ 太陽電池

Claims (10)

1. 光電変換素子用の半導体基板に電極を形成するための導電性ペーストであって、
   Ａｌを主に含有する金属粉末と、
   ２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス粉末と、
   を含むことを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
2. 請求項１に記載の導電性ペーストであって、
   前記金属粉末１００重量部に対して、前記ガラス粉末を０．０１〜１０重量部含有することを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
3. 請求項１または請求項２に記載の導電性ペーストであって、
   前記ガラス粉末のうちのＰｂＯが占める重量比率が、７０％以上であることを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
4. 請求項３に記載の導電性ペーストであって、
   前記ガラス粉末が、Ａｌ₂Ｏ₃を含むことを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
5. 請求項３または請求項４に記載の導電性ペーストであって、
   前記ガラス粉末が、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＺｎＯのうちのいずれか１種以上の酸化物を含むことを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の光電変換素子用導電性ペーストを用いて前記半導体基板の一方主面上にＡｌを含有する電極層が形成されてなることを特徴とする光電変換素子。
7. 請求項６に記載の光電変換素子であって、
   前記電極層が、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス部分を含むことを特徴とする光電変換素子。
8. 請求項７に記載の光電変換素子であって、
   前記ガラス粉末のうちのＰｂＯが占める重量比率が、７０％以上であることを特徴とする光電変換素子。
9. 請求項８に記載の光電変換素子であって、
   前記ガラス粉末のうちのＡｌ₂Ｏ₃が占める重量比率が、１％以上であることを特徴とする光電変換素子。
10. 光電変換素子の作製方法であって、
    Ａｌを主に含有する金属粉末と、２８０℃から４３０℃の値域範囲内にガラス転移点を有するガラス粉末とを用いて、導電性ペーストを作成する工程と、
    前記導電性ペーストを用いて塗布法により光電変換素子用の半導体基板の一方主面上に電極層を形成する工程と、
    を備えることを特徴とする光電変換素子の作製方法。

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