JP2011035035A

JP2011035035A - 太陽電池電極用導電性組成物

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Publication number: JP2011035035A
Application number: JP2009177494A
Authority: JP
Inventors: Yuko Suzuki; 夕子鈴木; Shinji Senda; 慎嗣仙田; Takahiro Sugiyama; 高啓杉山; Ayumi Murakami; 歩村上
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】電気的性能および電極の接着強度が共に高い太陽電池を製造することができる太陽電池電極用導電性組成物を提供する。
【解決手段】導電性ペーストは、0.1〜7.0(mol%)の割合で銅酸化物を含むガラスが用いられていることから、受光面電極を形成するために基板に導電性ペーストを塗布して加熱処理を施す際に、銀の過剰な拡散が抑制されるので、銀の過剰拡散に起因して並列抵抗が低下すると共に曲線因子が小さくなることや、甚だしい場合はｐｎ接合が破壊されることが抑制される。また、上記範囲内の割合で銅酸化物が含まれることによって、ガラスの軟化点が適度に低下するので、形成される受光面電極の接着強度が高められる。したがって、電気的性能および受光面電極の接着強度が共に高い太陽電池を製造することができる導電性ペーストが得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、太陽電池電極用に好適な導電性組成物に関する。

例えば、一般的なシリコン系太陽電池は、ｐ型多結晶半導体であるシリコン基板の上面にｎ⁺層を介して反射防止膜および受光面電極が備えられると共に、下面にｐ⁺層を介して裏面電極(以下、これらを区別しないときは単に「電極」という。)が備えられた構造を有している。上記反射防止膜は、十分な可視光透過率を保ちつつ表面反射率を低減するためのもので、窒化珪素、二酸化チタン、二酸化珪素等の薄膜から成る。

上記の太陽電池の受光面電極は、例えば、ファイヤースルーと称される方法で形成される。この電極形成方法では、例えば、前記反射防止膜をｎ⁺層上の全面に設けた後、例えばスクリーン印刷法を用いてその反射防止膜上に導電性ペーストを適宜の形状で塗布し、焼成処理を施す。この方法によれば、反射防止膜を部分的に除去してその除去部分に電極を形成する場合に比較して工程が簡単になり、除去部分と電極形成位置との位置ずれの問題も生じない。上記導電性ペーストは、例えば、銀粉末と、ガラス粉末と、有機質ベヒクルと、有機溶媒とを主成分とするもので、焼成過程において、この導電性ペースト中のガラス成分が反射防止膜を破るので、導電性ペースト中の導体成分とｎ⁺層とによってオーミックコンタクトが形成される(例えば、特許文献１を参照。)。

このように構成された太陽電池において、曲線因子(ＦＦ)や並列抵抗等の電気的性能を改善し、或いは、電極の接着強度を改善する等の試みが従来から種々行われている。例えば、上記特許文献１では、銀ペーストに一酸化銅換算で0.05〜5重量部の酸化銅粉末または銅粉末を添加することにより、電極の接着強度を高めている。また、銀ペーストにバナジウム化合物を添加することにより、焼結性を高めて低温焼成でもシリコン基板と電極との接触抵抗を低くしたものもある(例えば、特許文献２を参照。)。高温焼成すると電極から拡散した銀やガラス成分がｐｎ接合を破壊して電圧特性が劣化するので、この技術は、低温焼成でも反射防止膜を電極が貫通できるようにしたものである。また、銀ペーストに金属酸化物粒子を添加することにより、ガラス成分の偏析を抑制し、延いては絶縁層の形成を抑制して、ガラス成分量を減じることなく導電性を高めたものもある(例えば、特許文献３を参照。)。また、銀ペーストに亜鉛含有添加剤或いはマンガン含有添加剤を添加することで電気的特性と電極の接着性とを高めたものがある(例えば、特許文献４，５を参照。)。

特開２００１−０１５７８２号公報特許第３７６０３６１号公報特表２００５−５０４４０９号公報特開２００６−３０２８９０号公報特開２００６−３０２８９１号公報特開２００５−３１７４３２号公報特許第２５３１０２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、電極の接着強度を改善するものに過ぎない。また、特許文献２，３に記載の技術は、電極と基板との間の導電性を改善するものに過ぎない。すなわち、これらは接着強度および電気的特性の何れか一方を改善するもので、他方についての考慮が払われていなかった。

また、特許文献４，５に記載された技術は、電気的特性と電極のはんだ接着性とを同時に改善するもので、実施例の表４にはエネルギー変換効率が向上したデータが示されているが、これが具体的にどのような電気的特性の改善に基づくものであるのかは明らかにされていない。本発明者等が追試を行ったところ、上記特許文献４，５に記載されているような亜鉛含有添加剤或いはマンガン含有添加剤の添加や、金属粒子或いは金属酸化物粒子の添加では、必ずしも曲線因子の向上効果は確認できなかった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたもので、その目的は、電気的性能および電極の接着強度が共に高い太陽電池を製造することができる太陽電池電極用導電性組成物を提供することにある。

斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、銀粉末と、ガラス粉末と、ベヒクルとを含む太陽電池電極用導電性組成物であって、(ａ)前記ガラス粉末が7.0(mol%)以下の範囲内の割合で銅酸化物を含むガラスから成ることにある。

このようにすれば、太陽電池電極用導電性組成物は、7.0(mol%)以下の割合で銅酸化物を含むガラスが用いられていることから、電極を形成するために基板に導電性組成物を塗布して加熱処理を施す際に、銀の過剰な拡散が抑制されるので、並列抵抗が低下して曲線因子が小さくなることや甚だしい場合はｐｎ接合が破壊されることが抑制され、高い電気的性能が得られる。すなわち、反射防止膜を破って導通を確保するファイヤースルーによる電極形成の際にも、銀の拡散量が適度に制御されるので、並列抵抗を高く保ったまま基板と電極との導通を確保することができる。また、上記範囲内の割合で銅酸化物が含まれることによって、形成される電極の接着強度が高められる。したがって、電気的性能および電極の接着強度が共に高い太陽電池を製造することができる導電性組成物が得られる。

なお、銅酸化物は僅かでも含まれていれば上述したような効果を奏することができるが、含有量が7.0(mol%)を超えると却って特性が低下する。この観点から、製造上の安定性も考慮すると、銅酸化物の含有量は5.0(mol%)以下が一層好ましい。また、含有量の下限値は特に限定されないが、0.1(mol%)未満では、ガラス中のばらつきのために添加量の制御が困難になる。すなわち、安定した電極特性を得ることが困難になる。したがって、0.1(mol%)以上とすることが一層好ましい。

また、銅酸化物には１価のCu₂Oおよび２価のCuOがあるが、ガラス中における銅の価数は何れでもよい。

因みに、前記特許文献６には、ガラスフリット中にCu₂Oを0〜15(wt%)の範囲で含み、セラミック基板、金属基板等の各種基板、電子部品に対し、厚膜導体回路や電極を形成するのに適した導電性ペーストが記載されている。この導電性ペーストは、所謂「はんだ食われ」を抑制することを目的とするものであって、Cu₂Oはガラス化範囲を広げるために添加される任意成分である。したがって、本願発明とは用途が異なるだけでなく、Cu₂Oを添加する目的も量も相違することから、銀の拡散を抑制するために適量の銅酸化物を含むガラスを用いるという本願発明を何ら示唆するものではない。

また、前記特許文献７には、厚膜導体形成材料として用いられる導電性ペーストにおいて、CuOを含むガラスフリットを用いることが示されているが、この導電性ペーストの導体材料は銅であり、銀は全く用いられていない。したがって、この特許文献７も、銅酸化物を含むガラスを用いるものではあるが、銀の拡散を制御するという本願発明を何ら示唆するものではない。

ここで、好適には、前記ガラス粉末は鉛系ガラスまたはビスマス系ガラスから成るものである。本願発明に適用し得るガラスは特に限定されないが、太陽電池電極用途にはこれら鉛系或いはビスマス系が好適である。

また、好適には、前記ガラス粉末は、PbOを30〜70(mol%)、B₂O₃を0〜10(mol%)、SiO₂を30〜60(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む鉛系ガラス、またはBi₂O₃を10〜50(mol%)、B₂O₃を10〜50(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含み、更にZnO、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むビスマス系ガラス等の無鉛系ガラスから成るものである。本願発明に適用し得るガラスは特に限定されないが、例えば、上記のような組成のものが好ましい。なお、上記各成分は、ガラス中に如何なる形態で含まれているか必ずしも特定が困難であるが、これらの割合は何れも酸化物換算した値とした。鉛系ガラスおよび無鉛系ガラスの何れの場合にも、ガラスを製造するための原料は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、或いは硝酸塩等の適宜の形態のものを用い得るが、CuOは例えば酸化物の形態で投入される。また、ガラスを合成するための原料は微粉砕原料を用いることが溶融しやすいので好ましい。

また、上記ガラス粉末は、鉛系ガラスにおいては、PbOを46〜57(mol%)、B₂O₃を1〜7(mol%)、SiO₂を38〜53(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含むものが特に好ましい。PbO量は、49(mol%)以上が一層好ましく、54(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、49〜54(mol%)の範囲が更に好ましい。

上記鉛系ガラスフリット組成において、PbOは、ガラスの軟化点を低下させて低温焼成を可能とする成分である。良好なファイヤースルー性を得るためには、PbOが46(mol%)以上且つ57(mol%)以下であることが好ましい。PbO量は、49(mol%)以上が一層好ましく、54(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、49〜54(mol%)の範囲が更に好ましい。

また、前記鉛系ガラスフリット組成において、B₂O₃は、ガラス形成酸化物(すなわちガラスの骨格を作る成分)であり、ガラスの軟化点を低くする成分である。良好なファイヤースルー性を得るためには、B₂O₃が1(mol%)以上且つ7(mol%)以下であることが好ましい。B₂O₃量は、3(mol%)以上が一層好ましく、5(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、3〜5(mol%)の範囲が更に好ましい。

また、前記鉛系ガラスフリット組成において、SiO₂は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの耐化学性を高くする成分である。良好なファイヤースルー性を得るためには、SiO₂が38(mol%)以上且つ53(mol%)以下であることが好ましい。SiO₂量は、43(mol%)以上が一層好ましく、48(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、43〜48(mol%)の範囲が更に好ましい。

また、前記鉛系ガラスフリットは、その特性を損なわない範囲で他の種々のガラス構成成分や添加物を含み得る。例えば、Al、Zr、Na、Li、Ca、Zn、Mg、K、Ti、Ba、Sr等が含まれていても差し支えない。これらは例えば合計10(mol%)以下の範囲で含まれ得る。

また、前記ガラス粉末は、無鉛系ガラスにおいては、Bi₂O₃を10〜29(mol%)、ZnOを15〜30(mol%)、SiO₂を20(mol%)以下、B₂O₃を20〜33(mol%)、アルカリ成分(Li₂O、Na₂O、K₂O)を合計量で8〜21(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含むものが特に好ましい。

上記の無鉛系ガラスフリット組成において、Bi₂O₃は、ガラスの軟化点を低下させる成分で、低温焼成を可能とするために必須である。10(mol%)未満では軟化点が高過ぎる値になり、29(mol%)を超えると太陽電池の電気的特性が不十分になる。可及的に高い電気的特性を得るためには、Bi₂O₃量が少ない方が好ましく、20(mol%)以下に留めることが一層好ましい。また、軟化点を十分に低くするためには、Bi₂O₃量が多い方が好ましく、15(mol%)以上が好ましい。すなわち、15〜20(mol%)の範囲が特に好ましい。

また、前記無鉛系ガラスフリット組成において、ZnOは、ガラスの軟化点を低下させると共に耐久性(すなわち長期信頼性)を高める成分で、15(mol%)未満では軟化点が高すぎる値になると共に、耐久性も不十分になる。一方、30(mol%)を超えると、他の成分とのバランスも影響するがガラスが結晶化し易くなる。ZnO量が少なくなるほど軟化点が上昇すると共に耐久性も低下する一方、多くなるほど結晶化しやすくなるので、20(mol%)以上が一層好ましく、30(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、20〜30(mol%)の範囲が特に好ましい。

また、前記無鉛系ガラスフリット組成において、SiO₂は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの安定性を向上させる効果があるので、必須成分ではないが含まれることが好ましい。但し、多くなるほど軟化点が上昇するので、20(mol%)以下に留めることが必要である。十分な安定性を得るためには、4(mol%)以上が一層好ましく、軟化点を十分に低い値に留めるためには11(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、4〜11(mol%)が特に好ましい。

また、前記無鉛系ガラスフリット組成において、B₂O₃は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの軟化点を低くするために必須の成分である。20(mol%)未満では軟化点が高過ぎる値になり、33(mol%)を超えると太陽電池の電気的特性が不十分になる。B₂O₃は少なくなるほど軟化点が上昇する一方、多くなるほど電気的特性が低下する(例えば、シリコン系太陽電池においては基板材料であるSiとの反応性が高くなることに起因するものと考えられる)ので、その割合は所望する軟化点と電気的特性とを考慮して定めることが好ましく、例えば30(mol%)以下が好ましい。

また、前記無鉛系ガラスフリット組成において、アルカリ成分Li₂O、Na₂O、K₂Oは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、合計量が8(mol%)未満では軟化点が高すぎる値になり、21(mol%)を超えると太陽電池の電気的特性が不十分になる。アルカリ成分量が少なくなるほど軟化点が上昇する一方、多くなるほど電気的特性が低下するので、10(mol%)以上が一層好ましく、20(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、10〜20(mol%)の範囲が特に好ましい。

また、前記無鉛系ガラスフリットは、その特性を損なわない範囲で他の種々のガラス構成成分や添加物を含み得る。例えば、Al₂O₃、P₂O₅、アルカリ土類酸化物、その他化合物が含まれていても差し支えない。これらは多量に含まれていると太陽電池の電気的特性を損なうので、例えば合計20(mol%)以下の範囲で含まれ得る。

また、好適には、前記太陽電池電極用導電性組成物は、前記ガラスフリットを、前記鉛系ガラスフリットにおいてはペースト全体に対して3〜10(wt%)の範囲内の割合で含むものである。また、前記無鉛系ガラスフリットにおいてはペースト全体に対して2〜6(wt%)の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、ペースト中のガラスフリットによる反射防止膜の溶解性が十分に高められるので、ファイヤースルー性が向上して一層良好なオーミックコンタクトが得られ、延いてはＦ．Ｆ．値が一層高められる。上記範囲内の含有量に留めれば抵抗値が著しく増大することや絶縁層が形成されることが好適に抑制される。

また、好適には、前記太陽電池電極用導電性組成物は、前記銀粉末を64〜90重量部、前記ベヒクルを5〜20重量部の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、印刷性が良好であり、導電性が高く、半田濡れ良好な電極を作製し得る導電性組成物が得られる。銀粉末が過少では高い導電性が得られず、過剰では流動性が低くなって印刷性が悪くなる。また、ガラス粉末が過少では基板との密着力が不足し、過剰では焼成後にガラスが電極表面に浮いて半田濡れ性が悪くなる。

また、好適には、前記太陽電池電極用導電性組成物は、シリコン基板の一主面側に設けられた反射防止膜上に所定の平面形状で塗布して加熱処理を施すことによってそのシリコン基板と導通する電極を形成するために用いられるものである。すなわち、本発明の太陽電池電極用導電性組成物は、所謂ファイヤースルーによる電極形成に好適に用いられる。

また、本願発明の導電性組成物は、前述したようにファイヤースルーによる電極形成時の銀の拡散を好適に制御し得るものであるから、受光面電極に好適に用い得る。しかしながら、受光面電極に限られず、裏面電極としても用いることができる。例えば、裏面電極は全面を覆うアルミニウム膜とこれに重なる帯状等の電極とから構成されるが、その帯状電極の構成材料としても好適である。

本発明の一実施例の導電性ペーストが適用された太陽電池の断面構造を示す模式図である。図１の太陽電池の受光面電極パターンの一例を示す図である。ガラス中の銅酸化物量と曲線因子との関係を示す図である。ガラス中の銅酸化物量と並列抵抗との関係を示す図である。ガラス中の銅酸化物量と受光面電極の接着強度との関係を示す図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の導電性組成物が適用されたシリコン系太陽電池１０の断面構造を模式的に示す図である。図１において、太陽電池１０は、例えばｐ型多結晶半導体であるシリコン基板１２と、その上下面にそれぞれ形成されたｎ⁺層１４およびｐ⁺層１６と、そのｎ⁺層１４上に形成された反射防止膜１８および受光面電極２０と、そのｐ⁺層１６上に形成された裏面電極２２とを備えている。

上記のｎ⁺層１４およびｐ⁺層１６は、シリコン基板１２の上下面に不純物濃度の高い層を形成することで設けられたもので、その高濃度層の厚さ寸法すなわち層１４，１６の厚さ寸法は例えばそれぞれ0.5(μm)程度である。ｎ⁺層１４に含まれる不純物は、例えばｎ型のドーパントである燐(P)であり、ｐ⁺層１６に含まれる不純物は、例えばｐ型のドーパントである硼素(B)である。

また、前記の反射防止膜１８は、例えば、酸化チタン(TiO₂)等から成る薄膜で、例えば可視光波長の１／４程度の光学的厚さで設けられることによって10(％)以下、例えば2(％)程度の極めて低い反射率に構成されている。

また、前記の受光面電極２０は、例えば一様な厚さ寸法の厚膜導体から成るもので、図２に示されるように、受光面２４の略全面に、多数本の細線部を有する櫛状を成す平面形状で設けられている。上記の厚膜導体は、例えばAgを93(wt%)程度およびガラスを7(wt%)程度を含む厚膜銀から成るもので、そのガラスは銅酸化物を0.1〜7(mol%)の範囲内、例えば5(mol%)程度の割合で含む鉛系ガラス或いはビスマス系ガラスである。また、上記の導体層の厚さ寸法は例えば15〜20(μm)の範囲内、例えば17(μm)程度で、細線部の各々の幅寸法は例えば80〜130(μm)の範囲内、例えば100(μm)程度で、十分に高い導電性を備えている。

また、前記の裏面電極２２は、ｐ⁺層１６上にアルミニウムを導体成分とする厚膜材料を略全面に塗布して形成された全面電極２６と、その全面電極２６上に帯状に塗布して形成された厚膜銀から成る帯状電極２８とから構成されている。この帯状電極２８は、裏面電極２２に導線等を半田付け可能にするために設けられたものである。

以上のように構成された太陽電池１０は、前述したように受光面電極２０が銅酸化物を含むガラスが用いられた厚膜銀で構成されていることから、銅酸化物を含まないガラスが用いられた従来の受光面電極を備えた太陽電池に比較して、曲線因子ＦＦが大きく、並列抵抗が高く、且つ、その受光面電極２０の接着強度が高い特徴を有している。

上記のような受光面電極２０は、例えば、良く知られたファイヤースルー法によって形成されたものである。その受光面電極形成を含む太陽電池１０の製造方法の一例を以下に説明する。

まず、下記表１に示す調合組成で導電性ペーストを調製する。この調製工程は、下記の構成材料を混合し、例えば三本ロールミルで分散することによって行う。

上記の構成材料のうち、ガラスは、所望する組成に応じた調合割合で原料を坩堝に投入し、900〜1400(℃)で30分〜1時間程度だけ溶融することでガラス化したもので、これをポットミル等で粉末に粉砕して用いた。また、ベヒクルは樹脂結合剤を溶剤に溶解したもので、公知の種々の組成のものを用い得るが、詳細は省略する。

上記ガラスは、例えば鉛系ガラスの場合には、酸化物換算した値で、PbOを46〜57(mol%)、SiO₂を38〜53(mol%)、B₂O₃を1〜7(mol%)、CuOを0.1〜5(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む組成を有するものが用いられる。また、ビスマス系ガラス等の無鉛ガラスの場合には、酸化物換算した値で、Bi₂O₃を10〜29(mol%)、ZnOを15〜30(mol%)、SiO₂を20(mol%)以下、B₂O₃を20〜33(mol%)、アルカリ成分(Li₂O、Na₂O、K₂O)を合計量で8〜21(mol%)、CuOを0.1〜5(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む組成を有するものが用いられる。

何れの場合にも、ガラスを製造するための原料は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、或いは硝酸塩等の適宜の形態のものを用い得るが、CuOは例えば酸化物の形態で投入される。また、ガラスを合成するための原料は微粉砕原料を用いることが溶融しやすいので好ましい。

上記のようにして導電性ペーストを調製する一方、適宜のシリコン基板に例えば、熱拡散法やイオンプランテーション等の良く知られた方法で不純物を拡散し或いは注入して前記ｎ⁺層１４およびｐ⁺層１６を形成することにより、前記シリコン基板１２を作製する。次いで、これに例えばスピンコーティング等の適宜の方法で二酸化チタン薄膜を形成し、前記反射防止膜１８を設ける。

次いで、上記の反射防止膜１８上に前記図２に示すパターンで前記導電性ペーストをスクリーン印刷する。これを例えば150(℃)で乾燥し、更に、近赤外炉において650〜900(℃)で焼成処理を施す。これにより、その焼成過程で導電性ペースト中のガラス成分が反射防止膜１８を溶かし、その導電性ペーストが反射防止膜１８を破るので、導電性ペースト中の導体成分すなわち銀とｎ⁺層１４との電気的接続が得られ、前記図１に示されるようにシリコン基板１２と受光面電極２０とのオーミックコンタクトが得られる。受光面電極２０は、このようにして形成される。

次いで、上記シリコン基板１２の裏面全面に、例えばアルミニウムペーストをスクリーン印刷法等で塗布し、焼成処理を施すことによってアルミニウム厚膜から成る前記全面電極２６を形成する。更に、その全面電極２６の表面に前記導電性ペーストをスクリーン印刷法等を用いて帯状に塗布して焼成処理を施すことによって、前記帯状電極２８を形成する。これにより、裏面全面を覆う全面電極２６と、その表面の一部に帯状に設けられた帯状電極２８とから成る裏面電極２２が形成され、前記の太陽電池１０が得られる。

このようにして得られる太陽電池１０において、鉛系ガラスおよびビスマス系ガラスの各々について、ガラス中の銅酸化物量を種々変更し電気的特性および受光面電極２０の接着強度を評価した結果を説明する。

下記の表２は、実施例および比較例の仕様および評価結果をまとめたものである。表２において、「ガラス」欄および「銅酸化物量」欄は導電性ペーストの仕様の要点であるガラスの種類およびそのガラス中の銅酸化物量をそれぞれ示したもので、Ａは鉛系ガラス、Ｂはビスマス系無鉛ガラスである。また、Ａ−１〜Ａ−６、Ｂ−１〜Ｂ−６は、それぞれに「銅酸化物量」欄に示すように異なる量の銅酸化物を含有させたものである。また、「曲線因子」、「並列抵抗」、「接着強度」の各欄は評価結果を示している。曲線因子および並列抵抗は、商用のIVテスタを用いて負荷を変化させつつ電流値および電圧値を測定し、それら測定結果から算出した。また、接着強度は、受光面電極２０のバスバーにハンダ付けしたハンダリボンを引っ張って測定した。また、比較例１〜４は、本発明の範囲外の比較例であるが、比較例１，２は、銅酸化物を添加していないガラスを用いて導電性ペーストを調製したもの、比較例３，４は、銅酸化物が過剰に添加されたガラスが用いられたものである。また、実施例１〜５は、鉛系ガラスＡに0.1〜5(mol%)の割合で銅酸化物を添加したガラスを用いたもの、実施例６〜１０は、ビスマス系無鉛ガラスＢに0.1〜5(mol%)の割合で銅酸化物を添加したガラスを用いたものである。これら実施例および比較例は、ペーストを構成するガラスを異なるものとした他は同一の仕様で受光面電極２０を形成して評価した。

上記表２の評価結果に示されるように、銅酸化物を添加しないガラスが用いられた比較例１，２では、曲線因子が0.721、0.720であるのに対し、銅酸化物が0.1〜5(mol%)の範囲で添加された実施例１〜１０では、曲線因子が0.745〜0.767にまで大きくなっている。図３は、銅酸化物量を横軸に、曲線因子を縦軸にとって、上記評価結果をまとめたものである。○および実線はガラスＡの系列、◇および破線はガラスＢの系列であるが、鉛系ガラスと無鉛系ガラスとの相違による差異は特に認められず、略同じ傾向を示している。ガラスに銅酸化物が僅かでも添加されると、曲線因子が飛躍的に大きくなり、1(mol%)程度の添加量で最大値を示し、その後は添加量が多くなるに従って小さくなる傾向にある。そして、添加量が7(mol%)を超えた辺りで無添加の比較例１，２よりも曲線因子が小さくなる。この評価結果によれば、曲線因子は、ガラスの種類(特に鉛含有か否か)によらず、ガラス中の銅酸化物量の影響を受けることが明らかであり、7(mol%)以下の銅酸化物量で改善効果が得られることが判る。

また、並列抵抗についても、銅酸化物が添加されていないガラスが用いられた比較例１，２がそれぞれ15.2(Ω)、20.5(Ω)であるのに対し、銅酸化物が0.1〜5(mol%)の範囲で添加された実施例１〜１０では、ガラスＡをベースとする実施例１〜５が17.8〜32.2(Ω)、ガラスＢをベースとする実施例６〜１０が22.3〜25.4(Ω)と、何れも無添加の場合に比較して並列抵抗が高くなる傾向が認められる。図４は、銅酸化物量を横軸に、並列抵抗を縦軸にとって、上記評価結果をまとめたものである。並列抵抗はガラス種類の相違により値も変化傾向も異なるものの、銅酸化物の添加による改善傾向や、その過剰添加によって却って低くなる傾向は共通している。ガラスＡ系列では、5(mol%)程度の添加量で最高値を示し、添加量が9(mol%)程度を超えると無添加の場合よりも低くなる。ガラスＢ系列では、1(mol%)程度の添加量で最高値を示し、添加量が7(mol%)程度を越えると無添加の場合よりも低くなる。したがって、評価した範囲では、添加量が7(mol%)以下であれば、ガラスの種類に拘わらず改善効果が得られるものと考えられる。

また、接着強度は、銅酸化物が添加されていないガラスが用いられた比較例１，２がそれぞれ310(gf)、300(gf)であるのに対し、銅酸化物が0.1〜5(mol%)の範囲で添加された実施例１〜１０では、430〜520(gf)にまで高くなっている。図５は、銅酸化物量を横軸に、接着強度を縦軸にとって、上記評価結果をまとめたものである。接着強度については、ガラス種類の相違による差異は特に認められず、略同じ傾向を示している。ガラスに銅酸化物が添加されると接着強度が飛躍的に高くなり、1(mol%)程度の添加で最高強度を示し、その後は添加量が多くなるに従って低下する傾向にある。添加量が10(mol%)になると、無添加の場合と同程度まで接着強度が低下する。この評価結果によれば、接着強度は、ガラスの種類によらず、ガラス中の銅酸化物量の影響を受けることが明らかで、10(mol%)以下の銅酸化物量で改善効果が得られることが判る。

したがって、上述した曲線因子、並列抵抗、接着強度の評価結果によれば、銅酸化物が7(mol%)以下、一層好適には0.1〜5(mol%)の範囲で添加されたガラスを用いることにより、太陽電池１０の曲線因子および並列抵抗すなわち電気的性能を改善し、且つ、受光面電極２０の接着強度を高め得ることが判る。

要するに、本実施例によれば、太陽電池電極用の導電性ペーストは、0.1〜7.0(mol%)の割合で銅酸化物を含むガラスが用いられていることから、受光面電極２０を形成するために基板１２に導電性ペーストを塗布して加熱処理を施す際に、銀の過剰な拡散が抑制されるので、銀の過剰拡散に起因して並列抵抗が低下すると共に曲線因子が小さくなることや、甚だしい場合はｐｎ接合が破壊されることが抑制される。すなわち、ファイヤースルーによる電極形成の際にも、銀の拡散量が適度に制御されるので、並列抵抗を高く保ったまま基板１２と受光面電極２０との導通を確保することができる。また、上記範囲内の割合で銅酸化物が含まれることによって、ガラスの軟化点が適度に低下するので、形成される受光面電極２０の接着強度が高められる。したがって、電気的性能および受光面電極２０の接着強度が共に高い太陽電池１０を製造することができる導電性ペーストが得られる。

以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

１０：太陽電池、１２：シリコン基板、１４：ｎ⁺層、１６：ｐ⁺層、１８：反射防止膜、２０：受光面電極、２２：裏面電極、２４：受光面

Claims

銀粉末と、ガラス粉末と、ベヒクルとを含む太陽電池電極用導電性組成物であって、
前記ガラス粉末が7.0(mol%)以下の範囲内の割合で銅酸化物を含むガラスから成ることを特徴とする太陽電池電極用導電性組成物。
前記ガラス粉末は鉛系ガラスまたはビスマス系ガラスから成るものである請求項１の太陽電池電極用導電性組成物。
シリコン基板の一主面側に設けられた反射防止膜上に所定の平面形状で塗布して加熱処理を施すことによってそのシリコン基板と導通する電極を形成するために用いられるものである請求項１または請求項２に記載の太陽電池電極用導電性組成物。