JP2010251645A - Solar cell, and conductive paste for forming electrode of the same - Google Patents

Solar cell, and conductive paste for forming electrode of the same Download PDF

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Toshie Yamazaki
敏栄 山崎
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賢一 坂田
Toshihiro Suzuki
俊宏 鈴木
Motoki Saito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive paste for forming a front electrode and a back electrode of a crystal-system silicon solar cell providing high adhesion strength between a solar cell substrate of the crystal-system silicon solar cell, and a metal ribbon for interconnect. <P>SOLUTION: This conductive paste for forming an electrode of this solar cell contains conductive particles each containing silver, and vanadium oxide particles. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池の電極形成用導電性ペースト、特に単結晶シリコン又は多結晶シリコン等の結晶系シリコンを基板として用いた結晶系シリコン太陽電池の表面又は裏面電極形成用導電性ペースト、その電極形成用導電性ペーストを用いる太陽電池の製造方法及びその製造方法によって製造される太陽電池に関する。   The present invention relates to a conductive paste for forming an electrode of a solar cell, in particular, a conductive paste for forming a front or back electrode of a crystalline silicon solar cell using crystalline silicon such as single crystal silicon or polycrystalline silicon as a substrate, and the electrode The present invention relates to a solar cell manufacturing method using a forming conductive paste and a solar cell manufactured by the manufacturing method.

単結晶シリコンあるいは多結晶シリコンを平板状に加工した結晶系シリコンを基板に用いた結晶系シリコン太陽電池は、近年、その生産量が大幅に増加している。これらの太陽電池は、発電した電力を取り出すための電極を有する。   In recent years, the production amount of a crystalline silicon solar cell using a crystalline silicon obtained by processing single crystal silicon or polycrystalline silicon into a flat plate shape as a substrate has greatly increased. These solar cells have electrodes for taking out the generated electric power.

一例として、結晶系シリコン太陽電池の断面模式図を図1に示す。結晶系シリコン太陽電池では、一般に、p型結晶系シリコン基板4の光入射側である表面にn型拡散層(n型シリコン層)3を形成する。n型拡散層3の上には、反射防止膜2を形成する。さらに、スクリーン印刷法などによって導電性ペーストを用いて光入射側電極1(表面電極)のパターンを反射防止膜2上に印刷し、導電性ペーストを乾燥及び焼成することによって光入射側電極1が形成される。この焼成の際、導電性ペーストが反射防止膜2をファイアースルーすることによって、光入射側電極1は、n型拡散層3に接触するように形成することができる。なお、ファイアースルーとは、絶縁膜である反射防止膜を導電性ペーストに含まれるガラスフリット等でエッチングし、光入射側電極1とn型拡散層3とを導通させることである。p型シリコン基板4の裏面側からは光を入射させなくてもよいため、一般に、ほぼ全面に裏面電極5を形成する。p型シリコン基板4とn型拡散層3の界面にはpn接合が形成されている。太陽光等の光は、反射防止膜2及びn型拡散層3を透過して、p型シリコン基板4に入射し、この過程で吸収され、電子−正孔対が発生する。これらの電子−正孔対は、pn接合による電界によって、電子は光入射側電極1へ、正孔は裏面電極5へと分離される。電子及び正孔は、これらの電極を介して、電流として外部に取り出される。   As an example, a schematic cross-sectional view of a crystalline silicon solar cell is shown in FIG. In a crystalline silicon solar cell, an n-type diffusion layer (n-type silicon layer) 3 is generally formed on the surface of the p-type crystalline silicon substrate 4 on the light incident side. An antireflection film 2 is formed on the n-type diffusion layer 3. Furthermore, the pattern of the light incident side electrode 1 (surface electrode) is printed on the antireflection film 2 using a conductive paste by screen printing or the like, and the light incident side electrode 1 is formed by drying and baking the conductive paste. It is formed. At the time of firing, the conductive paste fires through the antireflection film 2 so that the light incident side electrode 1 can be formed in contact with the n-type diffusion layer 3. Note that the term “fire through” means that the antireflection film, which is an insulating film, is etched with glass frit or the like contained in a conductive paste, and the light incident side electrode 1 and the n-type diffusion layer 3 are made conductive. Since light does not need to enter from the back side of the p-type silicon substrate 4, the back electrode 5 is generally formed on almost the entire surface. A pn junction is formed at the interface between the p-type silicon substrate 4 and the n-type diffusion layer 3. Light such as sunlight passes through the antireflection film 2 and the n-type diffusion layer 3 and enters the p-type silicon substrate 4, and is absorbed in this process to generate electron-hole pairs. In these electron-hole pairs, electrons are separated into the light incident side electrode 1 and holes are separated into the back electrode 5 by an electric field generated by a pn junction. Electrons and holes are taken out as currents through these electrodes.

結晶系シリコン太陽電池において、変換効率等の太陽電池特性に及ぼす電極の影響は大きく、特に光入射側電極の影響は非常に大きい。この光入射側電極は、n型拡散層との界面での接触抵抗が十分に低く、オーミックに電気的接触することが必要である。また、電極自体の電気抵抗も十分に低いことが必要であり、したがって、電極材料自体の抵抗(導体抵抗)が低いことも重要となる。また、生産性の向上及び長寿命化のためには、電極材料にはんだ付けされるインターコネクト用の金属リボンの接着強度が高いことがさらに重要である。   In a crystalline silicon solar cell, the influence of an electrode on solar cell characteristics such as conversion efficiency is large, and in particular, the influence of a light incident side electrode is very large. The light incident side electrode has a sufficiently low contact resistance at the interface with the n-type diffusion layer and needs to be in ohmic contact. In addition, the electrical resistance of the electrode itself needs to be sufficiently low, and therefore, it is also important that the resistance (conductor resistance) of the electrode material itself is low. Further, in order to improve productivity and prolong the service life, it is further important that the metal ribbon for interconnects soldered to the electrode material has high adhesive strength.

従来の太陽電池、特に結晶系シリコン太陽電池の電極形成には、導電性粒子、ガラスフリット、有機バインダ、溶剤及びその他の添加物を含む導電性ペーストが用いられている。導電性粒子としては、主に銀粒子を用いる。このような導電性ペーストを用いる例として、特許文献1には、銀粉末と、有機質ビヒクルと、ガラスフリットと、ホウ素粉末、無機ホウ素化合物及び有機ホウ素化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種とを含む導電性ペーストを用いてp型導電層上に電極を形成する太陽電池の製造方法が開示されている。   A conductive paste containing conductive particles, a glass frit, an organic binder, a solvent and other additives is used for forming electrodes of conventional solar cells, particularly crystalline silicon solar cells. As the conductive particles, silver particles are mainly used. As an example of using such a conductive paste, Patent Document 1 includes at least one selected from the group consisting of silver powder, an organic vehicle, glass frit, boron powder, an inorganic boron compound, and an organic boron compound. A method for manufacturing a solar cell is disclosed in which an electrode is formed on a p-type conductive layer using a conductive paste containing.

また、特許文献2には、a)導電性銀粉末と、b)Zn含有添加剤と、c)鉛フリーである1種又は複数のガラスフリットとが、d)有機媒体中に分散されていることを特徴とする厚膜導電性組成物が開示されている。特許文献1には、この厚膜導電性組成物に、(a)Zn、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu、及びCrから選択された金属と、(b)Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu、及びCrから選択された1種又は複数の金属の金属酸化物と、(c)焼成によって(b)の金属酸化物を生成することができる任意の化合物と、(d)これらの混合物とから選択された、追加の金属/金属酸化物添加剤をさらに含むことが記載されている。   In Patent Document 2, a) conductive silver powder, b) a Zn-containing additive, and c) one or more glass frits that are lead-free are dispersed in d) an organic medium. A thick film conductive composition is disclosed. In Patent Document 1, this thick film conductive composition includes (a) a metal selected from Zn, Gd, Ce, Zr, Ti, Mn, Sn, Ru, Co, Fe, Cu, and Cr; b) Metal oxide of one or more metals selected from Gd, Ce, Zr, Ti, Mn, Sn, Ru, Co, Fe, Cu, and Cr, and (c) the metal of (b) by firing It is described that it further comprises an additional metal / metal oxide additive selected from any compound capable of producing an oxide and (d) mixtures thereof.

また、特許文献3には、無機のガラス状又は結晶性の表面をエッチングするための非ニュートン流動性を有する、プリント可能、均質な、粒子を含まないエッチング媒体が記載されている。また、特許文献3には、このエッチング媒体が、マンガン及びバナジウム等からなる群から選ばれる元素を含むガラスの表面のためのエッチング媒体であることが記載されている。また、特許文献3には、そのエッチング媒体が、太陽電池など酸化シリコン及び窒化シリコン−ベースのガラス層等のエッチング工程に用いることができることが記載されている。   Patent Document 3 describes a printable, homogeneous, particle-free etching medium having non-Newtonian fluidity for etching an inorganic glassy or crystalline surface. Patent Document 3 describes that this etching medium is an etching medium for the surface of glass containing an element selected from the group consisting of manganese and vanadium. Patent Document 3 describes that the etching medium can be used for an etching process of a silicon oxide and silicon nitride-based glass layer such as a solar cell.

また、特許文献4には、混合物から作成されるコンタクトを含む太陽電池であって、焼成の前に、該混合物が、a.固体部分と、b.有機部分と、を含み、c.該固体部分が、i.導電性金属成分約85〜約99重量%と、ii.ガラス成分約1〜約15重量%と、を含み、該ガラス成分が鉛を含まないことを特徴とする太陽電池が記載されている。また、ガラス成分(ペーストガラス)には、Vが含まれることが記載されている。 Patent Document 4 discloses a solar cell including a contact made from a mixture, and the mixture is a. A solid portion; b. An organic moiety, c. The solid portion is i. From about 85 to about 99 weight percent of a conductive metal component, ii. A solar cell is described, comprising about 1 to about 15% by weight of a glass component, wherein the glass component does not contain lead. Further, the glass component (Paste Glass) is described that includes V 2 O 5.

特開2006−93433号公報JP 2006-93433 A 特開2006−332032号公報JP 2006-332032 A 特表2003−531807号公報Special table 2003-531807 gazette 特表2008−543080号公報Special table 2008-543080 gazette

結晶系シリコン太陽電池において、結晶系シリコン太陽電池セル間の電気的接続は、インターコネクト用の金属リボンを太陽電池セルに形成された電極にはんだ付けすることにより行われている。したがって、結晶系シリコン太陽電池の初期不良を無くし、太陽電池特性を長期に渡って安定した高さに維持するためには、インターコネクト用の金属リボンの太陽電池基板に対する接着強度が高いことが必要である。   In crystalline silicon solar cells, electrical connection between the crystalline silicon solar cells is performed by soldering an interconnect metal ribbon to an electrode formed in the solar cells. Therefore, in order to eliminate the initial defects of crystalline silicon solar cells and maintain the solar cell characteristics at a stable height over a long period of time, it is necessary that the adhesive strength of the interconnect metal ribbon to the solar cell substrate is high. is there.

そこで、本発明は、結晶系シリコン太陽電池の太陽電池基板と、太陽電池基板に太陽電池の表面電極及び裏面電極を介してはんだ付けされたインターコネクト用の金属リボンとの間の接着強度が高い太陽電池を得ることを目的とする。また、本発明は、結晶系シリコン太陽電池の太陽電池基板と、インターコネクト用の金属リボンとの間に高い接着強度を得ることのできる、結晶系シリコン太陽電池の電極形成用の導電性ペーストを得ることを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a solar cell having high adhesion strength between a solar cell substrate of a crystalline silicon solar cell and a metal ribbon for interconnect soldered to the solar cell substrate via a front electrode and a back electrode of the solar cell. The object is to obtain a battery. In addition, the present invention provides a conductive paste for forming an electrode for a crystalline silicon solar cell, which can obtain a high adhesive strength between the solar cell substrate of the crystalline silicon solar cell and a metal ribbon for interconnect. For the purpose.

本発明は、銀を含む導電性粒子と、酸化バナジウム粒子とを含む、太陽電池の電極形成用導電性ペーストである。   The present invention is a conductive paste for forming an electrode of a solar cell, comprising conductive particles containing silver and vanadium oxide particles.

本発明の電極形成用導電性ペーストの好ましい態様を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることができる。
(1)酸化バナジウム粒子を、導電性ペースト100重量部に対し、0.01〜0.3重量部含む。
(2)酸化マンガン粒子をさらに含む。
(3)酸化マンガン粒子を、導電性ペースト100重量部に対し、0.01〜0.5重量部含む。
(4)太陽電池が、単結晶シリコン太陽電池又は多結晶シリコン太陽電池である。
The preferable aspect of the electroconductive paste for electrode formation of this invention is shown below. In the present invention, these embodiments can be appropriately combined.
(1) The vanadium oxide particles are included in an amount of 0.01 to 0.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive paste.
(2) Further containing manganese oxide particles.
(3) Manganese oxide particles are included in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive paste.
(4) The solar cell is a single crystal silicon solar cell or a polycrystalline silicon solar cell.

また、本発明は、太陽電池基板上に、電極形成する工程を含む太陽電池の製造方法であって、電極形成する工程が、上述の電極形成用導電性ペーストを、太陽電池用基板の表面電極、裏面電極並びに/又は表面電極上及び/若しくは裏面電極上のはんだ付け用パッド部を形成するために印刷する工程と、電極形成用導電性ペーストを乾燥し、焼成する工程とを含む、太陽電池の製造方法である。   Moreover, this invention is a manufacturing method of the solar cell including the process of forming an electrode on a solar cell substrate, and the step of forming an electrode comprises the above-mentioned electrode-forming conductive paste as a surface electrode of a solar cell substrate. A solar cell comprising: a step of printing to form a soldering pad on the back electrode and / or the surface electrode and / or the back electrode; and a step of drying and baking the electrode-forming conductive paste. It is a manufacturing method.

また、本発明は、上述の製造方法で製造される太陽電池である。   Moreover, this invention is a solar cell manufactured with the above-mentioned manufacturing method.

本発明により、結晶系シリコン太陽電池の太陽電池基板と、太陽電池基板に太陽電池の表面電極及び裏面電極を介してはんだ付けされたインターコネクト用の金属リボンとの間の接着強度が高い太陽電池を得ることができる。また、本発明により、結晶系シリコン太陽電池の太陽電池基板と、インターコネクト用の金属リボンとの間に高い接着強度を得ることのできる、結晶系シリコン太陽電池の電極形成用の導電性ペーストを得ることができる。   According to the present invention, there is provided a solar cell having high adhesive strength between a solar cell substrate of a crystalline silicon solar cell and a metal ribbon for interconnect soldered to the solar cell substrate via a front electrode and a back electrode of the solar cell. Obtainable. In addition, according to the present invention, a conductive paste for forming an electrode of a crystalline silicon solar cell, which can obtain a high adhesive strength between the solar cell substrate of the crystalline silicon solar cell and the metal ribbon for interconnect, is obtained. be able to.

結晶系シリコン太陽電池の電極形成用導電性ペーストの焼成直前の表面電極付近の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the surface electrode vicinity just before baking of the electroconductive paste for electrode formation of a crystalline silicon solar cell.

本明細書では、「結晶系シリコン」は単結晶又は多結晶シリコンを包含する。また、「結晶系シリコン基板」は、電気素子又は電子素子の形成のために、結晶系シリコンを平板状など、素子形成に適した形状に成形した材料のことをいう。結晶系シリコンの製造方法は、どのような方法を用いても良い。例えば、単結晶シリコンの場合にはチョクラルスキー法、多結晶シリコンの場合にはキャスティング法を用いることができる。また、その他の製造方法、例えばリボン引き上げ法により作製された多結晶シリコンリボン、ガラス等の異種基板上に形成された多結晶シリコンなども結晶系シリコン基板として用いることができる。また、「結晶系シリコン太陽電池」とは、結晶系シリコン基板を用いて作製された太陽電池のことをいう。また、太陽電池特性を表す指標として、光照射下での電流−電圧特性の測定から得られる曲線因子(フィルファクター、以下、「FF」ともいい、フィルファクターの値を「FF値」という)を用いる。   As used herein, “crystalline silicon” includes single crystal or polycrystalline silicon. The “crystalline silicon substrate” refers to a material obtained by forming crystalline silicon into a shape suitable for element formation, such as a flat plate shape, for the formation of an electric element or an electronic element. Any method may be used for producing crystalline silicon. For example, the Czochralski method can be used for single crystal silicon, and the casting method can be used for polycrystalline silicon. In addition, other manufacturing methods such as a polycrystalline silicon ribbon produced by a ribbon pulling method, a polycrystalline silicon formed on a different substrate such as glass, and the like can also be used as the crystalline silicon substrate. The “crystalline silicon solar cell” refers to a solar cell manufactured using a crystalline silicon substrate. In addition, as an index representing solar cell characteristics, a curve factor (fill factor, hereinafter also referred to as “FF”, which is referred to as “FF value”) obtained from measurement of current-voltage characteristics under light irradiation is used. Use.

本発明は、結晶系シリコン太陽電池の太陽電池基板と、太陽電池基板に太陽電池の表面電極及び裏面電極を介してはんだ付けされたインターコネクト用の金属リボンとの間の接着強度が高い太陽電池を得ることを目的とする。本発明の発明者らが鋭意努力をした結果、太陽電池の電極形成用導電性ペーストが酸化バナジウム粒子を含むことによって、インターコネクト用の金属リボンの太陽電池基板に対する接着強度(以下、「リボン接着強度」ともいう)が高くなることを見出し、本発明に至った。なお、酸化バナジウム粒子は、ガラスフリットとは別の粒子として添加することが、高いリボン接着強度を得るために必要である。以下、本発明の電極形成用導電性ペーストについて、詳しく説明する。   The present invention provides a solar cell having a high adhesive strength between a solar cell substrate of a crystalline silicon solar cell and a metal ribbon for interconnect soldered to the solar cell substrate via a front electrode and a back electrode of the solar cell. The purpose is to obtain. As a result of the diligent efforts of the inventors of the present invention, the adhesive paste of the metal ribbon for interconnects to the solar cell substrate (hereinafter referred to as “ribbon adhesive strength”) is obtained because the conductive paste for electrode formation of solar cells contains vanadium oxide particles. ") Is also increased, and the present invention has been achieved. Note that it is necessary to add the vanadium oxide particles as particles different from the glass frit in order to obtain high ribbon adhesive strength. Hereinafter, the conductive paste for electrode formation of the present invention will be described in detail.

本発明の電極形成用導電性ペーストは、結晶系シリコン太陽電池のn型シリコン層への電極を形成するための、銀を主要成分とした導電性ペーストである。本発明の電極形成用導電性ペーストは、酸化バナジウム粒子を含むことを特徴とする。酸化バナジウムとしては、どのような価数のものであっても用いることができるが、大気中で安定であることから五酸化バナジウム(V)を用いることが好ましい。本発明の電極形成用導電性ペーストは、ガラスフリット、有機バインダ、溶剤及びその他の添加物を、必要に応じてさらに含むことができる。 The conductive paste for forming an electrode of the present invention is a conductive paste containing silver as a main component for forming an electrode for an n-type silicon layer of a crystalline silicon solar cell. The conductive paste for electrode formation of the present invention is characterized by containing vanadium oxide particles. As vanadium oxide, any valence can be used, but vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) is preferably used because it is stable in the atmosphere. The electrode-forming conductive paste of the present invention may further contain a glass frit, an organic binder, a solvent and other additives as required.

本発明の電極形成用導電性ペーストにおいて、酸化バナジウム粒子の添加量は、導電性ペースト100重量部に対して0.01〜0.3重量部であることが好ましく、0.02〜0.3重量部であることがより好ましく、0.02〜0.2重量部であることがさらに好ましい。酸化バナジウム粒子の添加量が、導電性ペースト100重量部に対して0.01重量部未満である場合には、十分なリボン接着強度を得ることが困難である。また、酸化バナジウム粒子の添加量が、導電性ペースト100重量部に対して0.3重量部を超えると、太陽電池の特性(FF)が低下する傾向にある。   In the conductive paste for electrode formation of the present invention, the amount of vanadium oxide particles added is preferably 0.01 to 0.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive paste, and 0.02 to 0.3. More preferably, the amount is 0.02 to 0.2 parts by weight. When the addition amount of vanadium oxide particles is less than 0.01 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive paste, it is difficult to obtain sufficient ribbon adhesive strength. Moreover, when the addition amount of vanadium oxide particles exceeds 0.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive paste, the characteristics (FF) of the solar cell tend to deteriorate.

本発明の電極形成用導電性ペーストは、酸化マンガン粒子をさらに含むことが好ましい。酸化マンガン粒子をさらに含む導電性ペーストを用いた場合には、長期に渡る高いリボン接着強度の安定性を得ることができるためである。酸化マンガンとしては、どのような価数のものでも用いることができるが、長期に渡る高いリボン接着強度の安定性を確実に得ることができる点から二酸化マンガン(MnO)を用いることが好ましい。 The electrode-forming conductive paste of the present invention preferably further contains manganese oxide particles. This is because when a conductive paste further containing manganese oxide particles is used, high ribbon adhesive strength stability over a long period of time can be obtained. Manganese oxide having any valence can be used, but it is preferable to use manganese dioxide (MnO 2 ) from the viewpoint of ensuring high ribbon adhesive strength stability over a long period of time.

本発明の電極形成用導電性ペーストにおいて、長時間過酷な環境に暴露された場合にも高いリボン接着強度を得るために、酸化マンガン粒子の添加量は、導電性ペースト100重量部に対して0.01〜0.5重量部であることが好ましく、0.015〜0.2重量部であることがより好ましく、0.02〜0.1重量部であることがさらに好ましい。   In the conductive paste for electrode formation of the present invention, in order to obtain high ribbon adhesive strength even when exposed to a harsh environment for a long time, the amount of manganese oxide particles added is 0 with respect to 100 parts by weight of the conductive paste. The amount is preferably 0.01 to 0.5 parts by weight, more preferably 0.015 to 0.2 parts by weight, and still more preferably 0.02 to 0.1 parts by weight.

本発明の電極形成用導電性ペーストに含まれる導電性粒子の主要成分は、銀である。本発明の電極形成用導電性ペーストには、太陽電池電極の性能が損なわれない範囲で、銀以外の他の金属を含むことができる。しかし、低い電気抵抗及び高い信頼性を得る点から、導電性粒子は銀からなることが好ましい。   The main component of the conductive particles contained in the electrode-forming conductive paste of the present invention is silver. The conductive paste for electrode formation of the present invention can contain other metals other than silver as long as the performance of the solar cell electrode is not impaired. However, from the viewpoint of obtaining low electrical resistance and high reliability, the conductive particles are preferably made of silver.

導電性粒子の粒子形状及び粒子寸法は、特に限定されない。粒子形状としては、例えば、球状及びリン片状等のものを用いることができる。粒子寸法は、一粒子の最長の長さ部分の寸法をいう。導電性粒子の粒子寸法は、作業性の点等から、0.05〜20μmであることが好ましく、0.1〜5μmであることがさらに好ましい。   The particle shape and particle size of the conductive particles are not particularly limited. As the particle shape, for example, a spherical shape or a flake shape can be used. The particle size refers to the size of the longest length part of one particle. The particle size of the conductive particles is preferably 0.05 to 20 μm and more preferably 0.1 to 5 μm from the viewpoint of workability.

一般的に、微小粒子の寸法は一定の分布を有するので、全ての粒子が上記の粒子寸法である必要はなく、全粒子の積算値50%の粒子寸法(D50)が上記の粒子寸法の範囲であることが好ましい。また、粒子寸法の平均値(平均粒子寸法)が、上記範囲にあってもよい。本明細書に記載されている導電性粒子以外の粒子についても同様である。   In general, since the size of the fine particles has a constant distribution, it is not necessary that all the particles have the above-mentioned particle size, and the particle size (D50) of the total value of 50% of all the particles is within the above-mentioned range of the particle size. It is preferable that Moreover, the average value of particle size (average particle size) may be in the above range. The same applies to particles other than the conductive particles described in this specification.

本発明の電極形成用導電性ペーストに含まれるガラスフリットは、Pbを含むガラスフリットであっても良く、またPbフリー系ガラスフリットであってもよい。本発明の電極形成用導電性ペーストでは、ガラスフリットの種類に関係なく、ガラスフリットとは別の粒子として、酸化バナジウム粒子又は酸化バナジウム粒子及び酸化マンガン粒子を添加することにより、高い強度を得ることができる。   The glass frit contained in the electrode-forming conductive paste of the present invention may be a glass frit containing Pb or a Pb-free glass frit. In the conductive paste for electrode formation of the present invention, high strength can be obtained by adding vanadium oxide particles or vanadium oxide particles and manganese oxide particles as particles different from glass frit regardless of the type of glass frit. Can do.

本発明の電極形成用導電性ペーストに含まれることができるPbを含むガラスフリットは、PbO−SiO−B系及びBi−PbO−SiO−B系等を例示することができる。 The glass frit containing Pb that can be included in the conductive paste for electrode formation of the present invention includes PbO—SiO 2 —B 2 O 3 system, Bi 2 O 3 —PbO—SiO 2 —B 2 O 3 system, and the like. It can be illustrated.

また、本発明の電極形成用導電性ペーストに含まれることができるガラスフリットとして、Pbフリー系ガラスフリット(例えばBi−B−SiO−CeO−LiO−NaO系及びSiO−B−LiO系等)を用いることができるが、それらに限定されるものではない。ガラスフリットの形状は特に限定されず、例えば球状、不定形等のものを用いることができる。また、粒子寸法も特に限定されないが、作業性の点等から、粒子寸法の平均値(平均粒子寸法)は0.01〜10μmの範囲が好ましく、0.05〜1μmの範囲がさらに好ましい。なお、粒子寸法とは、一粒子の最長の長さ部分の寸法をいう。本発明の電極形成用導電性ペーストへのガラスフリットの添加量は、導電性粒子100重量部に対し、通常0.1〜10重量部であり、好ましくは1〜5重量部である。 Further, as a glass frit that can be included in the electrode forming conductive paste of the present invention, a Pb-free glass frit (for example, Bi 2 O 3 —B 2 O 3 —SiO 2 —CeO 2 —LiO 2 —NaO 2 system) is used. And SiO 2 —B 2 O 3 —Li 2 O-based) can be used, but is not limited thereto. The shape of the glass frit is not particularly limited, and for example, a spherical shape or an indefinite shape can be used. The particle size is not particularly limited, but from the viewpoint of workability, the average particle size (average particle size) is preferably in the range of 0.01 to 10 μm, and more preferably in the range of 0.05 to 1 μm. The particle size refers to the size of the longest length part of one particle. The addition amount of the glass frit to the electrode-forming conductive paste of the present invention is usually 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles.

本発明の電極形成用導電性ペーストは、ZnOを含むことができる。本発明の電極形成用導電性ペーストへのZnOの添加量は、導電性粒子100重量部に対し、通常0.1〜20重量部であり、好ましくは5〜10重量部である。本発明の電極形成用導電性ペーストは、ZnOを含むことによって、リボン接着強度の安定性を確実にすることができる。   The conductive paste for electrode formation of the present invention can contain ZnO. The amount of ZnO added to the electrode-forming conductive paste of the present invention is usually 0.1 to 20 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the conductive particles. By containing ZnO, the conductive paste for electrode formation of the present invention can ensure the stability of the ribbon adhesive strength.

本発明の電極形成用導電性ペーストは、有機バインダ及び溶剤を含むことができる。有機バインダ及び溶剤は、導電性ペーストの粘度調整等の役割を担うものであり、いずれも特に限定されない。有機バインダを溶剤に溶解させて使用することもできる。   The conductive paste for electrode formation of the present invention can contain an organic binder and a solvent. The organic binder and the solvent play a role of adjusting the viscosity of the conductive paste and are not particularly limited. It is also possible to use an organic binder dissolved in a solvent.

有機バインダとしては、セルロース系樹脂(例えばエチルセルロース、ニトロセルロース等)、(メタ)アクリル系樹脂(例えばポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート等)を用いることができる。有機バインダの添加量は、導電性粒子100重量部に対し、通常0.5〜30重量部であり、好ましくは1〜5重量部である。   As the organic binder, cellulose resins (for example, ethyl cellulose, nitrocellulose and the like) and (meth) acrylic resins (for example, polymethyl acrylate and polymethyl methacrylate) can be used. The addition amount of the organic binder is usually 0.5 to 30 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles.

溶剤としては、アルコール類(例えばターピネオール、α−ターピネオール、β−ターピネオール等)、エステル類(例えばヒドロキシ基含有エステル類、2,2,4―トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチラート、ブチルカルビトールアセテート等)を使用することができる。溶剤の添加量は、導電性粒子100重量部に対し、通常0.5〜30重量部であり、好ましくは10〜25重量部である。   Examples of the solvent include alcohols (for example, terpineol, α-terpineol, β-terpineol, etc.), esters (for example, hydroxy group-containing esters, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, butyl Carbitol acetate, etc.) can be used. The addition amount of the solvent is usually 0.5 to 30 parts by weight, preferably 10 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles.

さらに、本発明の電極形成用導電性ペーストには、添加剤として、可塑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、安定剤、密着促進剤などを、必要に応じて配合することができる。これらのうち、可塑剤としては、フタル酸エステル類、グリコール酸エステル類、リン酸エステル類、セバチン酸エステル類、アジピン酸エステル類、クエン酸エステル類などを用いることができる。   Furthermore, a plasticizer, an antifoaming agent, a dispersing agent, a leveling agent, a stabilizer, an adhesion promoter, and the like can be added to the conductive paste for electrode formation of the present invention as necessary. Among these, as the plasticizer, phthalic acid esters, glycolic acid esters, phosphoric acid esters, sebacic acid esters, adipic acid esters, citrate esters, and the like can be used.

次に、本発明の電極形成用導電性ペーストの製造方法について説明する。本発明の電極形成用導電性ペーストは、有機バインダ及び溶剤に対して、導電性粒子及び酸化バナジウム粒子を添加し、好ましくはさらに酸化マンガン粒子を添加し、さらに必要に応じてガラスフリットを添加し、混合し、分散することにより製造することができる。   Next, the manufacturing method of the electroconductive paste for electrode formation of this invention is demonstrated. In the conductive paste for electrode formation of the present invention, conductive particles and vanadium oxide particles are added to the organic binder and the solvent, preferably manganese oxide particles are further added, and glass frit is further added as necessary. , Mixed and dispersed.

混合は、例えばプラネタリーミキサーで行なうことができる。また、分散は、三本ロールミルによって行なうことができる。混合及び分散は、これらの方法に限定されるものではなく、公知の様々な方法を使用することができる。   Mixing can be performed with a planetary mixer, for example. Further, the dispersion can be performed by a three-roll mill. Mixing and dispersion are not limited to these methods, and various known methods can be used.

次に、図1を用いて、本発明の電極形成用導電性ペーストを用いた結晶系シリコン太陽電池の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a crystalline silicon solar cell using the electrode forming conductive paste of the present invention will be described with reference to FIG.

図1は、表面電極1付近の導電性ペースト焼成直前の断面模式図を示す。図1に示す結晶系シリコン太陽電池は、光入射側に形成された表面電極1、反射防止膜2、n型拡散層(n型シリコン層)3、p型シリコン基板4、裏面電極5を有する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view immediately before firing of a conductive paste near the surface electrode 1. The crystalline silicon solar cell shown in FIG. 1 has a surface electrode 1, an antireflection film 2, an n-type diffusion layer (n-type silicon layer) 3, a p-type silicon substrate 4, and a back electrode 5 formed on the light incident side. .

本発明の太陽電池の製造方法では、上述の本発明の電極形成用導電性ペーストを、太陽電池用基板の表面電極、裏面電極並びに/又は表面電極上及び/若しくは裏面電極上のはんだ付け用パッド部を形成するために印刷する工程を含む。   In the method for producing a solar cell of the present invention, the above-mentioned conductive paste for electrode formation of the present invention is applied to the surface electrode, the back electrode and / or the soldering pad on the surface electrode and / or the back electrode of the substrate for solar cell. Printing to form the part.

本発明の電極形成用導電性ペーストは、表面電極1及び裏面電極5のどちらを形成する場合においても用いることができる。すなわち、本発明の電極形成用導電性ペーストは、n型シリコン表面及びp型シリコン表面の両方の電極形成用に用いることができる。本発明の電極形成用導電性ペーストを、単結晶シリコン又は多結晶シリコンの太陽電池用基板の表面電極1を形成するために用いる場合には、シリコン基板のn型シリコン層上に直接印刷してもよいし、n型拡散層(n型シリコン層)3上の反射防止膜2上に印刷することもできる。本発明の電極形成用導電性ペーストを、反射防止膜2上に印刷する場合には、後の焼成の際に導電性ペーストが反射防止膜2をファイアースルーし、n型拡散層3上に表面電極1が形成される。   The electrode-forming conductive paste of the present invention can be used when either the front electrode 1 or the back electrode 5 is formed. That is, the electrode forming conductive paste of the present invention can be used for forming electrodes on both the n-type silicon surface and the p-type silicon surface. When the electrode-forming conductive paste of the present invention is used to form the surface electrode 1 of a single-crystal silicon or polycrystalline silicon solar cell substrate, it is printed directly on the n-type silicon layer of the silicon substrate. It is also possible to print on the antireflection film 2 on the n-type diffusion layer (n-type silicon layer) 3. When the conductive paste for electrode formation of the present invention is printed on the antireflection film 2, the conductive paste fires through the antireflection film 2 during the subsequent firing, and the surface is formed on the n-type diffusion layer 3. Electrode 1 is formed.

また、本発明の電極形成用導電性ペーストは、太陽電池用基板の表面電極1上及び裏面電極5上の少なくとも一つの電極上に、はんだ付け用パッド部を形成する場合にも用いることができる。したがって、本発明の電極形成用導電性ペーストは、太陽電池用基板の表面電極1、裏面電極5、表面電極1上のはんだ付け用パッド部及び裏面電極5上のはんだ付け用パッド部の少なくとも一つを形成するために用いることができる。   The conductive paste for electrode formation of the present invention can also be used when forming a soldering pad portion on at least one electrode on the front electrode 1 and the back electrode 5 of the solar cell substrate. . Therefore, the conductive paste for electrode formation of the present invention is at least one of the front surface electrode 1, the back surface electrode 5, the soldering pad portion on the front surface electrode 1, and the soldering pad portion on the back surface electrode 5 of the solar cell substrate. Can be used to form one.

なお、高い光電変換効率を得るという観点から、結晶系シリコン基板の光入射側の表面には、ピラミッド状のテクスチャ構造を有することが好ましい。   Note that, from the viewpoint of obtaining high photoelectric conversion efficiency, it is preferable that the surface of the crystalline silicon substrate on the light incident side has a pyramidal texture structure.

図1に示す構造のものを製造するために、本発明の電極形成用導電性ペーストを、スクリーン印刷法等の方法で、表面にn型拡散層3を有する結晶系シリコン基板上、又はn型拡散層3上に形成された反射防止膜2上に電極パターンを印刷する。   In order to manufacture the structure shown in FIG. 1, the electrode-forming conductive paste of the present invention is formed on a crystalline silicon substrate having an n-type diffusion layer 3 on the surface by a method such as screen printing or n-type. An electrode pattern is printed on the antireflection film 2 formed on the diffusion layer 3.

また、はんだ付け用パッド部の形成の場合には、太陽電池用基板上の表面電極1上又は/及び裏面電極5上に所定のパッドパターンとなるように、本発明の電極形成用導電性ペーストを印刷する。   Further, in the case of forming a soldering pad portion, the electrode forming conductive paste of the present invention so that a predetermined pad pattern is formed on the front electrode 1 or / and the back electrode 5 on the solar cell substrate. To print.

本発明の太陽電池の製造方法では、上述のように印刷した電極形成用導電性ペーストを乾燥し、焼成する工程を含む。すなわち、まず、印刷した電極パターンを、100〜150℃程度の温度で数分間(例えば5分間)乾燥する。同様に、裏面に対しても本発明の電極形成用導電性ペースト又はその他の導電性ペースト(例えば、アルミニウムを主成分とした導電性ペースト)をほぼ全面に印刷し、乾燥することによって、図1に示す構造のものを得る。   The method for producing a solar cell of the present invention includes the steps of drying and baking the electrode-forming conductive paste printed as described above. That is, first, the printed electrode pattern is dried for several minutes (for example, 5 minutes) at a temperature of about 100 to 150 ° C. Similarly, the electrode forming conductive paste of the present invention or other conductive paste (for example, a conductive paste containing aluminum as a main component) is printed on almost the entire surface of the back surface and dried, whereby FIG. The structure shown in FIG.

その後、図1に示す構造のものを、管状炉などの炉を用いて大気中で、500〜850℃程度の温度で0.5〜3分間焼成して、光入射側の表面電極1及び裏面電極5を形成する。反射防止膜2上に本発明の電極形成用導電性ペーストを印刷した場合には、焼成中に高温のペースト材料が反射防止膜2をファイアースルーするために、表面電極1とシリコン基板上のn型拡散層3を電気的に接続することができる。なお、焼成条件は、上記に限定されず、適宜選択できる。   Thereafter, the structure shown in FIG. 1 is baked in the atmosphere using a furnace such as a tubular furnace at a temperature of about 500 to 850 ° C. for 0.5 to 3 minutes, and the surface electrode 1 and the back surface on the light incident side The electrode 5 is formed. When the electrode forming conductive paste of the present invention is printed on the antireflection film 2, the high temperature paste material fires through the antireflection film 2 during firing. The mold diffusion layer 3 can be electrically connected. The firing conditions are not limited to the above, and can be selected as appropriate.

全裏面電極型(いわゆるバックコンタクト構造)や、光入射側電極を基板に設けた貫通孔を通じて裏面に導通させる構造の太陽電池においても、本発明の電極形成用導電性ペーストを用いて電極を形成することができる。   Electrodes are formed using the conductive paste for electrode formation of the present invention in all back electrode type (so-called back contact structure) and solar cells in which the light incident side electrode is connected to the back surface through a through hole provided in the substrate. can do.

以上、p型シリコン基板を用いた太陽電池の例について説明したが、n型シリコン基板を用いた結晶系シリコン太陽電池の場合でも、拡散層を形成する不純物をリンなどのn型不純物からホウ素などのp型不純物へ変更し、n型拡散層の代わりにp型拡散層を形成することが異なるだけで、同様のプロセスによって本発明の電極形成用導電性ペーストを用いた太陽電池を製造することができる。   The example of the solar cell using the p-type silicon substrate has been described above. However, even in the case of the crystalline silicon solar cell using the n-type silicon substrate, the impurity forming the diffusion layer is changed from n-type impurities such as phosphorus to boron or the like. A solar cell using the electrode-forming conductive paste of the present invention is manufactured by the same process except that the p-type impurity is changed to form a p-type diffusion layer instead of the n-type diffusion layer. Can do.

本発明の電極形成用導電性ペーストを用いると、インターコネクト用の金属リボンの太陽電池基板に対する接着強度が高くなるので、優れた太陽電池特性を有する長い寿命の太陽電池を得ることができる。   When the conductive paste for electrode formation of the present invention is used, the adhesive strength of the interconnect metal ribbon to the solar cell substrate is increased, and thus a long-life solar cell having excellent solar cell characteristics can be obtained.

以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<導電性ペーストの材料及び調製割合>
実験例に用いた導電性ペーストの組成は、下記のとおりである。
・導電性粒子 :Ag(100重量部)
球状、BET値1.0〜1.2m/g。
・有機バインダ :エチルセルロース(3重量部)。
・溶剤 :エステルアルコール(13重量部)。
・ガラスフリット:Pb系ガラスフリット(PbO−B−SiO)(2重量部)、(BET値4.0〜5.0m/g)。
・添加物 :ZnO(9重量部)(BET値9〜11m/g)。
・V :(BET値1.0〜1.2m/g)。
酸化マンガンは粒子状のVを用いた。酸化バナジウム粒子の導電性ペーストへの添加量は、後述するように実験条件によって変化させて添加した。
・MnO
酸化マンガンは粒子状のMnOを用いた。MnO粒子の導電性ペーストへの添加量は、実験条件によって後述する量で添加した。
<Material and preparation ratio of conductive paste>
The composition of the conductive paste used in the experimental example is as follows.
-Conductive particles: Ag (100 parts by weight)
Spherical, BET value 1.0-1.2 m 2 / g.
Organic binder: ethyl cellulose (3 parts by weight).
Solvent: ester alcohol (13 parts by weight).
Glass frit: Pb-based glass frit (PbO—B 2 O 3 —SiO 2 ) (2 parts by weight), (BET value 4.0 to 5.0 m 2 / g).
Additive: ZnO (9 parts by weight) (BET value 9 to 11 m 2 / g).
· V 2 O 5: (BET value 1.0~1.2m 2 / g).
As the manganese oxide, particulate V 2 O 5 was used. The amount of vanadium oxide particles added to the conductive paste was varied depending on the experimental conditions as described later.
・ MnO 2 :
As the manganese oxide, particulate MnO 2 was used. The amount of MnO 2 particles added to the conductive paste was added in an amount described later depending on the experimental conditions.

次に、上述の所定の調製割合の材料を、プラネタリーミキサーで混合し、さらに三本ロールミルで分散し、ペースト化することによって導電性ペーストを調製した。
<太陽電池基板の試作>
Next, the conductive paste was prepared by mixing the materials of the above-mentioned predetermined preparation ratio with a planetary mixer, further dispersing with a three-roll mill, and forming a paste.
<Prototype solar cell substrate>

本発明の電極形成用導電性ペーストの評価は、調整した導電性ペーストを用いて太陽電池を試作し、その特性を測定することによって行なった。太陽電池の試作方法は次のとおりである。   Evaluation of the conductive paste for electrode formation of this invention was performed by making a prototype of a solar cell using the adjusted conductive paste and measuring its characteristics. The solar cell prototype method is as follows.

基板は、B(ボロン)ドープのP型Si多結晶基板(基板厚み200μm)を用いた。   The substrate used was a B (boron) -doped P-type Si polycrystalline substrate (substrate thickness 200 μm).

まず、上記基板に酸化ケイ素層約20μmをドライ酸化で形成後、フッ化水素、純水及びフッ化アンモニウムを混合した溶液でエッチングし、基板表面のダメージを除去した。さらに、塩酸と過酸化水素を含む水溶液で重金属洗浄を行なった。   First, a silicon oxide layer having a thickness of about 20 μm was formed on the substrate by dry oxidation, and then etched with a mixed solution of hydrogen fluoride, pure water and ammonium fluoride to remove damage on the substrate surface. Further, heavy metal cleaning was performed with an aqueous solution containing hydrochloric acid and hydrogen peroxide.

次に、この基板表面にウェットエッチングによってテクスチャ(凸凹形状)を形成した。具体的にはウェットエッチング法(水酸化ナトリウム水溶液)によってピラミッド状のテクスチャ構造を片面(光入射側の表面)に形成した。その後、塩酸及び過酸化水素を含む水溶液で洗浄した。   Next, a texture (uneven shape) was formed on the substrate surface by wet etching. Specifically, a pyramidal texture structure was formed on one side (surface on the light incident side) by a wet etching method (sodium hydroxide aqueous solution). Thereafter, it was washed with an aqueous solution containing hydrochloric acid and hydrogen peroxide.

次に、上記基板のテクスチャ構造を有する表面に、オキシ塩化リン(POCl)を用い、拡散法によって、リンを温度950℃で30分間拡散させ、n型拡散層を約0.5μmの深さにn型拡散層を形成した。n型拡散層のシート抵抗は、50Ω/□だった。 Next, phosphorus oxychloride (POCl 3 ) is used on the surface having the texture structure of the substrate, and phosphorus is diffused by a diffusion method at a temperature of 950 ° C. for 30 minutes, and the n-type diffusion layer has a depth of about 0.5 μm. An n-type diffusion layer was formed. The sheet resistance of the n-type diffusion layer was 50Ω / □.

次に、n型拡散層を形成した基板の表面に、プラズマCVD法によってシランガス及びアンモニアガスを用いて窒化ケイ素薄膜を約60nmの厚みに形成した。具体的には、NH/SiH=0.5の混合ガス1Torr(133Pa)をグロー放電分解することにより、プラズマCVD法によって膜厚約60nmの窒化ケイ素薄膜(反射防止膜)を形成した。 Next, a silicon nitride thin film having a thickness of about 60 nm was formed on the surface of the substrate on which the n-type diffusion layer was formed, using a silane gas and an ammonia gas by a plasma CVD method. Specifically, a silicon nitride thin film (antireflection film) having a film thickness of about 60 nm was formed by plasma CVD method by glow discharge decomposition of a mixed gas of 1 Torr (133 Pa) of NH 3 / SiH 4 = 0.5.

このようにして得られた太陽電池基板を、15mm×15mmの正方形に切断して使用した。   The solar cell substrate thus obtained was cut into a 15 mm × 15 mm square and used.

光入射側(表面)電極用の導電性ペーストの印刷は、スクリーン印刷法によって行った。上述の基板の反射防止膜上に、膜厚が約20μmになるように2mm角バス電極部と100μm幅フィンガー電極部からなるパターンで印刷し、その後、150℃で約1分間乾燥した。   The conductive paste for the light incident side (surface) electrode was printed by a screen printing method. On the above-mentioned antireflection film of the substrate, printing was performed with a pattern comprising a 2 mm square bus electrode part and a 100 μm wide finger electrode part so that the film thickness was about 20 μm, and then dried at 150 ° C. for about 1 minute.

次に裏面電極用の導電性ペーストの印刷を、スクリーン印刷法によって行った。上述の基板の裏面に、アルミニウム粒子、ガラスフリット、エチルセルロース、溶剤を主成分とする導電性ペーストを12mm角で印刷し、150℃で1分間乾燥した。乾燥後の裏面電極用の導電性ペーストの膜厚は約20μmであった。   Next, the conductive paste for the back electrode was printed by a screen printing method. A conductive paste mainly composed of aluminum particles, glass frit, ethyl cellulose, and a solvent was printed at 12 mm square on the back surface of the substrate and dried at 150 ° C. for 1 minute. The film thickness of the conductive paste for the back electrode after drying was about 20 μm.

上述のように導電性ペーストを表面及び裏面に印刷した基板を、ハロゲンランプを加熱源とする近赤外焼成炉(日本ガイシ社製 太陽電池用高速焼成試験炉)を用いて、大気中で所定の条件により焼成した。焼成条件は、ピーク温度760℃一定又は720℃、760℃、800℃の範囲でピーク温度を変化させ、大気中、焼成炉のイン−アウト2分間で両面同時焼成した。以上のようにして、太陽電池を試作した。   Predetermined in the atmosphere using a near-infrared firing furnace (manufactured by NGK Japan's high-speed firing test furnace for solar cells) using a halogen lamp as a heating source on the substrate printed with the conductive paste on the front and back surfaces as described above It baked by the conditions of. The firing conditions were such that the peak temperature was constant at 760 ° C. or the peak temperature was changed in the range of 720 ° C., 760 ° C., and 800 ° C., and both sides were simultaneously fired in air in-out 2 minutes in the firing furnace. A solar cell was prototyped as described above.

<太陽電池特性の測定>
太陽電池セルの電気特性(FF)の測定は、次のように行った。すなわち、試作した太陽電池の電流−電圧特性を、ソーラーシミュレータ光(AM1.5、エネルギー密度100mW/cm)の照射下で測定し、測定結果から曲線因子(FF)を算出した。なお、試料は10個作製し、測定値は10個の平均値として求めた。
<Measurement of solar cell characteristics>
The measurement of the electrical characteristics (FF) of the solar battery cell was performed as follows. That is, the current-voltage characteristics of the prototype solar cell were measured under irradiation of solar simulator light (AM1.5, energy density 100 mW / cm 2 ), and the fill factor (FF) was calculated from the measurement results. In addition, 10 samples were produced and the measured value was calculated as an average value of 10 samples.

<接着強度の測定>
はんだ付けをした金属リボンの接着強度測定用の試料は以下のように作製し測定した。まず基板として、太陽電池特性測定用と同じ、反射防止膜付き15mm角太陽電池基板を用いた。この基板表面のほぼ中央に、幅3mm、長さ12cmのはんだ付けパッドを所定の導電性ペーストを用いて印刷し、乾燥し、焼成して形成した。次に、インターコネクト用の金属リボンである銅リボン(幅1.5mm×全厚み0.16mm、共晶はんだ[スズ:鉛=64:36の重量比]を約40μmの膜厚で被覆)を、フラックスを用いてはんだ付けパッド上に250℃の温度で3秒間はんだ付けした。その後、リボンの一端に設けたリング状部をデジタル引張りゲージ(エイアンドディー社製、デジタルフォースゲージAD−4932−50N)によって基板表面に対して90度方向に引っ張り、接着の破壊強度を測定することによって接着強度の測定を行った。なお、試料は10個作製し、測定値は10個の平均値として求めた。
<Measurement of adhesive strength>
A sample for measuring the adhesive strength of the soldered metal ribbon was prepared and measured as follows. First, the same 15 mm square solar cell substrate with an antireflection film as that for measuring solar cell characteristics was used as the substrate. A soldering pad having a width of 3 mm and a length of 12 cm was printed on a substantially central portion of the substrate surface using a predetermined conductive paste, dried and fired. Next, a copper ribbon (width 1.5 mm × total thickness 0.16 mm, eutectic solder [tin: lead = 64: 36 weight ratio] with a film thickness of about 40 μm) as a metal ribbon for interconnects, Soldering was performed on a soldering pad at a temperature of 250 ° C. for 3 seconds using a flux. Thereafter, the ring-shaped portion provided at one end of the ribbon is pulled in the direction of 90 degrees with respect to the substrate surface by a digital tensile gauge (manufactured by A & D Co., Ltd., digital force gauge AD-4932-50N), and the fracture strength of adhesion is measured. Thus, the adhesive strength was measured. In addition, 10 samples were produced and the measured value was calculated as an average value of 10 samples.

<実験1>
表1に示すように、導電性ペーストへの酸化バナジウムの添加量を、導電性粒子100重量部に対し、0から0.5重量部まで変化させた導電性ペーストを太陽電池の表面電極形成用に用いて太陽電池を試作した。なお、太陽電池作製の際の焼成のピーク温度は全て760℃とした。表1に、得られた太陽電池の太陽電池特性(曲線因子FFの値)及びはんだ付け強度の測定結果を示す。
<Experiment 1>
As shown in Table 1, the conductive paste in which the amount of vanadium oxide added to the conductive paste was changed from 0 to 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles was used for forming the surface electrode of the solar cell. A solar cell was prototyped. In addition, all the peak temperatures of baking at the time of solar cell preparation were 760 degreeC. Table 1 shows the measurement results of the solar cell characteristics (value of the fill factor FF) and soldering strength of the obtained solar cell.

Figure 2010251645
Figure 2010251645

表1に示すから明らかなように、酸化バナジウムの添加量が0.01重量部以上の場合には、良好な金属リボンの接着強度を得ることができることが明らかとなった。また、酸化バナジウムの添加量が多くなり、0.3重量部を超える場合には、太陽電池特性(FF)が低下してしまうことが明らかとなった。したがって、導電性粒子100重量部に対して酸化バナジウムの添加量が0.01〜0.3重量部の範囲の導電性ペーストでは、良好な金属リボンの接着強度と、0.75以上という良好な太陽電池特性(FF)を共に得ることができるために好ましいことが明らかとなった。   As is apparent from Table 1, when the amount of vanadium oxide added is 0.01 parts by weight or more, it has become clear that good adhesive strength of the metal ribbon can be obtained. Moreover, when the addition amount of vanadium oxide increased and it exceeded 0.3 weight part, it became clear that a solar cell characteristic (FF) will fall. Therefore, in the conductive paste in which the amount of vanadium oxide added is in the range of 0.01 to 0.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles, the adhesive strength of the metal ribbon is good and the favorable value of 0.75 or more. It has become clear that the solar cell characteristics (FF) can be obtained together.

<実験2>
次に、導電性ペーストに対する酸化バナジウム添加による、金属リボンの接着強度に対する影響と、焼成ピーク温度との関係を求めるために、焼成ピーク温度を、720℃、760℃及び800℃と変化させて太陽電池を試作した。なお、酸化バナジウムの添加量は、導電性粒子100重量部に対して0.04重量部一定とした。表2に、得られた太陽電池の太陽電池特性(FF)及び金属リボンの接着強度の測定結果を示す。なお、表2に記載の接着強度は、実験番号2−1a(「酸化バナジウム添加なし」の導電性ペーストを720℃で焼成)の接着強度を1.00として規格化した相対接着強度を示している。例えば、表2において、実験2−1bにより得られた太陽電池の金属リボンの接着強度は、実験2−1aのリボン接着強度の1.90倍であったことを示している。
<Experiment 2>
Next, in order to obtain the relationship between the influence of the addition of vanadium oxide to the conductive paste on the adhesive strength of the metal ribbon and the firing peak temperature, the firing peak temperature was changed to 720 ° C., 760 ° C. and 800 ° C. A battery was prototyped. The amount of vanadium oxide added was constant 0.04 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles. In Table 2, the measurement result of the solar cell characteristic (FF) of the obtained solar cell and the adhesive strength of a metal ribbon is shown. In addition, the adhesive strength described in Table 2 indicates the relative adhesive strength normalized by setting the adhesive strength of Experiment No. 2-1a (the conductive paste of “no vanadium oxide added” at 720 ° C.) to 1.00. Yes. For example, in Table 2, it is shown that the adhesive strength of the metal ribbon of the solar cell obtained by Experiment 2-1b was 1.90 times the ribbon adhesive strength of Experiment 2-1a.

表2に示す結果から、焼成条件が720℃から800℃で焼成した場合、酸化バナジウムを添加しない導電性ペーストを用いた太陽電池と比べ、酸化バナジウムを0.04重量部添加した導電性ペーストを用いた太陽電池では、良好な太陽電池特性と金属リボンの接着強度が得られることが分かった。   From the results shown in Table 2, when the baking conditions were baked at 720 ° C. to 800 ° C., the conductive paste added with 0.04 part by weight of vanadium oxide was compared with the solar cell using the conductive paste without adding vanadium oxide. The solar cell used was found to have good solar cell properties and metal ribbon adhesion strength.

Figure 2010251645
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<実験3〜5>
接着強度の長期安定性を加速試験するために、下記の3種類の導電性ペーストを用いた太陽電池を150℃の温度に所定時間暴露した後の、太陽電池特性(FF)及び金属リボンの接着強度を測定した。なお、表3〜5に記載の相対接着強度は、経過時間0分のときの接着強度を1.00として規格化した接着強度である。
<Experiments 3-5>
In order to accelerate the long-term stability of the adhesive strength, solar cell characteristics (FF) and adhesion of metal ribbons after a solar cell using the following three types of conductive paste was exposed to a temperature of 150 ° C. for a predetermined time. The strength was measured. The relative adhesive strengths listed in Tables 3 to 5 are adhesive strengths normalized with the adhesive strength at an elapsed time of 0 minutes being 1.00.

・実験3−1〜5
及びMnOの両方とも無添加の導電性ペーストを用いた。表3に結果を示す。
・ Experiments 3-1 to 5
For both V 2 O 5 and MnO 2 , an additive-free conductive paste was used. Table 3 shows the results.

・実験4-1〜5
を添加したが、MnOは無添加の導電性ペーストを用いた。Vの添加量は、導電性粒子100重量部に対し0.04重量部だった。表4に結果を示す。
・ Experiments 4-1-5
V 2 O 5 was added, but MnO 2 was an additive-free conductive paste. The amount of V 2 O 5 added was 0.04 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles. Table 4 shows the results.

・実験5-1〜5
及びMnOの両方とも添加した導電性ペーストを用いた。Vの添加量は、導電性粒子100重量部に対し0.04重量部だった。MnOの添加量は、導電性粒子100重量部に対し0.04重量部だった。表5に結果を示す。
・ Experiments 5-1 to 5
A conductive paste to which both V 2 O 5 and MnO 2 were added was used. The amount of V 2 O 5 added was 0.04 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles. The amount of MnO 2 added was 0.04 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles. Table 5 shows the results.

表3及び表4の結果から明らかなように、Vを添加した導電性ペーストを用いることにより、導電性ペースト150℃の温度に長時間暴露した後でも高い金属リボンの接着強度を得ることができることが明らかとなった。また、表3〜5の結果から明らかなように、Vに加えてMnOを添加した導電性ペーストを用いることにより、150℃の温度に長時間暴露した後でもさらに高い金属リボンの接着強度を得ることができることが明らかとなった。 As is apparent from the results of Tables 3 and 4, by using a conductive paste to which V 2 O 5 is added, a high adhesive strength of the metal ribbon is obtained even after being exposed to a temperature of 150 ° C. for a long time. It became clear that it was possible. Further, as is clear from the results of Tables 3 to 5 , by using a conductive paste in which MnO 2 is added in addition to V 2 O 5 , the metal ribbon of a higher metal ribbon even after being exposed to a temperature of 150 ° C. for a long time. It became clear that adhesive strength could be obtained.

Figure 2010251645
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Figure 2010251645
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Figure 2010251645
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1 光入射側電極(表面電極)
2 反射防止膜
3 n型拡散層(n型シリコン層)
4 p型シリコン基板
5 裏面電極
1 Light incident side electrode (surface electrode)
2 Antireflection film 3 N-type diffusion layer (n-type silicon layer)
4 p-type silicon substrate 5 Back electrode

Claims (7)

銀を含む導電性粒子と、酸化バナジウム粒子とを含む、太陽電池の電極形成用導電性ペースト。   A conductive paste for forming an electrode of a solar cell, comprising conductive particles containing silver and vanadium oxide particles. 酸化バナジウム粒子を、導電性ペースト100重量部に対し、0.01〜0.3重量部含む、請求項1記載の電極形成用導電性ペースト。   The electroconductive paste for electrode formation of Claim 1 which contains 0.01-0.3 weight part of vanadium oxide particles with respect to 100 weight part of conductive paste. 酸化マンガン粒子をさらに含む、請求項1又は2記載の電極形成用導電性ペースト。   The conductive paste for electrode formation according to claim 1 or 2, further comprising manganese oxide particles. 酸化マンガン粒子を、導電性ペースト100重量部に対し、0.01〜0.5重量部含む、請求項3記載の電極形成用導電性ペースト。   The conductive paste for electrode formation of Claim 3 which contains 0.01-0.5 weight part of manganese oxide particles with respect to 100 weight part of conductive paste. 太陽電池が、単結晶シリコン太陽電池又は多結晶シリコン太陽電池である、請求項1〜4のいずれか1項記載の電極形成用導電性ペースト。   The conductive paste for electrode formation according to any one of claims 1 to 4, wherein the solar cell is a single crystal silicon solar cell or a polycrystalline silicon solar cell. 太陽電池基板上に、電極形成する工程を含む太陽電池の製造方法であって、電極形成する工程が、
請求項1〜5のいずれか1項記載の電極形成用導電性ペーストを、太陽電池用基板の表面電極、裏面電極並びに/又は表面電極上及び/若しくは裏面電極上のはんだ付け用パッド部を形成するために印刷する工程と、
電極形成用導電性ペーストを乾燥し、焼成する工程と
を含む、太陽電池の製造方法。
A method for manufacturing a solar cell including a step of forming an electrode on a solar cell substrate, wherein the step of forming an electrode comprises:
The conductive paste for electrode formation according to any one of claims 1 to 5 is used to form a front surface electrode, a back surface electrode and / or a front surface electrode and / or a soldering pad portion on the back surface electrode of a solar cell substrate. A process of printing to
The process of drying and baking the electroconductive paste for electrode formation, The manufacturing method of a solar cell.
請求項6記載の製造方法で製造される太陽電池。   The solar cell manufactured with the manufacturing method of Claim 6.
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