JP2009231827A - 導電性組成物及びそれを用いた太陽電池セルとその製造方法並びに該太陽電池セルを用いて形成された太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性組成物は、銀粉末とPbOを含有しないガラス粉末と有機物からなるビヒクルとを含み、窒化ケイ素層11を貫通して窒化ケイ素層11の下に形成されたn型半導体層12と導通する電極13を形成する。銀粉末の組成物中の比率が70質量%以上95質量%以下であり、ガラス粉末が銀粉末100質量部に対して1質量部以上10質量部以下であり、ガラス粉末の塩基度が0.16以上0.44以下であってガラスの転移点が300℃〜450℃である。PbOを含有しないガラス粉末はBi2O3−B2O3の2元系ガラスであることが好ましい。
【選択図】 図1
Description
Zi:陽イオンの価数,酸素イオンは2
Ri:陽イオンのイオン半径(Å),酸素イオンは1.40Å
このAiの逆数Bi(1/Ai)を単成分酸化物MiOの酸素供与能力とする。
このBiをBCaO=1、BSiO2=0と規格化すると、各単成分酸化物のBi−指標が与えられる。この各成分のBi−指標を陽イオン分率により多成分系へ拡張すると、任意の組成のガラス酸化物の融体のB−指標(=塩基度)が算出できる。B=Σni・Bi
ni:陽イオン分率
このようにして規定された塩基度は上記のように酸素供与能力をあらわし、値が大きいほど酸素を供与し易く、他の金属酸化物との酸素の授受が起こり易い。」
上記記載から明らかなように、「塩基度」とはガラス融体中への溶解の程度を表すものということができ、上記式により得られるガラス粉末の塩基度が0.16以上であれば、焼成により太陽電池セル10における窒化ケイ素層11を確実に貫通させることができ、得られた電極の密着性を確保することができる。一方、ガラス粉末の塩基度が0.44以下であれば、焼成により得られた電極がn型半導体層12を越えて直接p型半導体基板と導通するような自体を回避して、得られた電極とn型半導体層12の十分な導電性を得ることができる。このような塩基度の範囲を要件とするのは、ガラス粉末がPbOを含有しないからである。なお、この塩基度は0.25以上0.4未満であることが更に好ましい。また、ガラス粉末のガラスの転移点は300℃〜450℃であって、更に300℃〜400℃であることが好ましい。なお、ガラス転移点Tgは、次のように測定した。示差熱天秤(株式会社マックサイエンス社製 TG−DTA2000S)を用いて、この示差熱天秤に、試料となるガラス粉末と基準物質とをセットし、測定条件として昇温速度10℃/minにて室温から900℃まで昇温させた。この時、試料であるガラス粉末と基準物質の温度差を温度に対してプロットした曲線(DTA曲線)を得た。このようにして得られたDTA曲線より、基線に沿う接線と第1の変曲点から第2の変曲点までの曲線に沿う接線との交点をガラス転移点Tgとした。
なお、このp+層16の形成方法としては、Alペースト17を必ずしも用いなくても良く、他の方法であっても良い。例えば、700〜1000℃で数十分間BBr3を気相拡散する方法により、p型半導体基板14の下面にp+層16を形成しても良い。この方法によりp+層16を形成する場合、受光面側に拡散されないように予め受光面側に酸化膜などを形成しておく必要がある。また、ホウ素化合物を含む薬液をp型半導体基板14にスピンコートしてから700〜1000℃でアニールする方法やイオン注入によりp+層16を拡散して形成する方法であっても良い。
導電性ペーストを下記のように作製した。
導電性ペースト中の無鉛系ガラスフリットのガラス転移点が340℃、塩基度が0.35の平均粒径0.5μmのBi2O3−B2O3であること以外は、実施例1と同様にして、導電性ペーストの調製を行い、その後実施例1と同様の条件及び手順により電極付き基板を作成した。このようにしてガラス転移点が340℃、塩基度が0.35のガラス粉末を含むペーストを用いた電極付き基板を実施例2とした。
導電性ペースト中の無鉛系ガラスフリットのガラス転移点が320℃、塩基度が0.4の平均粒径0.5μmのBi2O3−B2O3であること以外は、実施例1と同様にして、導電性ペーストの調製を行い、その後実施例1と同様の条件及び手順により電極付き基板を作成した。このようにしてガラス転移点が320℃、塩基度が0.4のガラス粉末を含むペーストを用いた電極付き基板を実施例3とした。
導電性ペースト中の無鉛系ガラスフリットのガラス転移点が455℃、塩基度が0.15の平均粒径0.5μmのBi2O3−B2O3であること以外は、実施例1と同様にして、導電性ペーストの調製を行い、その後実施例1と同様の条件及び手順により電極付き基板を作成した。このようにしてガラス転移点が455℃、塩基度が0.15のガラス粉末を含むペーストを用いた電極付き基板を比較例1とした。
導電性ペースト中の無鉛系ガラスフリットのガラス転移点が280℃、塩基度が0.45の平均粒径0.5μmのBi2O3−B2O3であること以外は、実施例1と同様にして、導電性ペーストの調製を行い、その後実施例1と同様の条件及び手順により電極付き基板を作成した。このようにしてガラス転移点が280℃、塩基度が0.45のガラス粉末を含むペーストを用いた電極付き基板を比較例2とした。
実施例1〜3、比較例1及び比較例2における電極付き基板のそれぞれの電極直下の窒化珪素の膜厚を測定した。この測定は、それぞれの基板の断面を研磨し、透過型電子顕微鏡(TEM)により行った。
式(1) = (100×M1×dSiO2)/(b×d1×MSiO2)・・・(2)。
よって、式(3)より、焼成後に増加したSiO2層の厚さ:ΔDは、
ΔD=Dfired/{(100×M1×dSiO2)/(b×d1×MSiO2)+1}・・・(4)
となる。
ΔDSi=ΔD×dSiO2/dSi・・・(5)
となる。
11 窒化ケイ素層
12 n型半導体層
13 電極
14 p型半導体基板
Claims (6)
- 銀粉末とPbOを含有しないガラス粉末と有機物からなるビヒクルとを含み、窒化ケイ素層(11)を貫通して前記窒化ケイ素層(11)の下に形成されたn型半導体層(12)と導通する電極(13)を形成するための導電性組成物であって、
前記銀粉末の前記組成物中の比率が70質量%以上95質量%以下であり、
前記ガラス粉末が前記銀粉末100質量部に対して1質量部以上10質量部以下含まれ、
前記ガラス粉末の塩基度が0.16以上0.44以下であってガラスの転移点が300℃〜450℃である
ことを特徴とする導電性組成物。 - PbOを含有しないガラス粉末がBi2O3−B2O3の2元系ガラスである請求項1記載の導電性組成物。
- ガラス粉末がTiO2、SiO2、Al2O3、ZrO2及びNiOからなる群より選ばれた1種又は2種以上を微量成分として含み、前記微量成分の前記ガラス粉末中における含有量が0mol%より多く、かつ5mol%以下である請求項1又は2記載の導電性組成物。
- p型半導体基板(14)に酸又はアルカリによるエッチング処理を施して、前記p型半導体基板(14)のスライスダメージを除去する工程と、
前記p型半導体基板(14)にテクスチャエッチング処理を施して、前記p型半導体基板(14)の上面にテクスチャ構造を形成する工程と、
前記p型半導体基板(14)の上面にn型ドーパントを熱拡散させることにより、前記p型半導体基板(14)の上面にn型半導体層(12)を形成する工程と、
前記n型半導体層(12)上に窒化ケイ素層(11)を形成する工程と、
前記窒化ケイ素層(11)上に請求項1ないし3いずれか1項に記載の導電性組成物を直線状又は櫛歯状に印刷し乾燥する工程と、
前記p型半導体基板(14)の下面に、Al以外の金属を含有する金属ペースト及びAlペーストを印刷し乾燥する工程と、
前記印刷した導電性組成物、金属ペースト及びAlペースト(17)を有するp型半導体基板(14)を焼成することにより、前記窒化ケイ素層(11)を貫通して前記n型半導体層(12)と導通する電極(13)を形成するとともに、p+層(16)、Al−Si合金層(19)、リード線保持体及びアルミニウム裏面電極(18)を形成する工程と
を含む太陽電池セルの製造方法。 - p型半導体基板(14)と、前記p型半導体基板(14)の上面に形成されたn型半導体層(12)と、前記n型半導体層(12)の上に形成された窒化ケイ素層(11)と、請求項1ないし3いずれか1項に記載の導電性組成物の焼き付けにより形成され前記窒化ケイ素層(11)を貫通して前記n型半導体層(12)と導通する直線状又は櫛歯状の電極(13)とを備える太陽電池。
- 請求項5記載の太陽電池セルを用いて形成された太陽電池モジュール。
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