JP2012124266A - 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル - Google Patents
太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012124266A JP2012124266A JP2010272678A JP2010272678A JP2012124266A JP 2012124266 A JP2012124266 A JP 2012124266A JP 2010272678 A JP2010272678 A JP 2010272678A JP 2010272678 A JP2010272678 A JP 2010272678A JP 2012124266 A JP2012124266 A JP 2012124266A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- silver
- solar cell
- silver salt
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
【課題】体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を形成することができる太陽電池電極用ペーストを提供する。
【解決手段】(1)銀粉(A)または酸化銀(B)と、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)と、を含有し、上記有機酸銀塩(C)の含有量が、上記銀粉(A)または上記酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上である、太陽電池電極用ペースト。
【選択図】なし
【解決手段】(1)銀粉(A)または酸化銀(B)と、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)と、を含有し、上記有機酸銀塩(C)の含有量が、上記銀粉(A)または上記酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上である、太陽電池電極用ペースト。
【選択図】なし
Description
本発明は、太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セルに関する。
太陽光のような光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。その中でも、シリコンなどの半導体基板を用いた太陽電池は、その変換効率、製造コストなどの優位性により最も一般的に用いられている。
このような太陽電池の電極を形成する材料としては、銀粉を使用したものが知られている。
例えば、特許文献1には、樹脂系のペースト材料として、「少なくとも(A)銀を主成分とする導電性金属粉末、(B)炭酸銀粉末、酸化銀粉末、および総炭素数が1〜24の脂肪酸の銀塩より成る群から選ばれる少なくとも1種、(C)アルカリ金属イオン、(D)熱硬化性樹脂を含むバインダ樹脂を含み、(A)に対する(C)の重量比率が10〜3000ppmであることを特徴とする導電性ペースト。」が記載されている([請求項1]、[0004]等)。
また、樹脂バインダを必須としないものとしては、特許文献2には、「金属微粒子と分散媒とを含む金属微粒子インクペーストにおいて、該インクペーストを、エポキシシランで表面処理したガラス基板に塗布した後、180℃で10分間焼成して形成された膜厚10μmの薄膜の電気伝導度が104S/cm以上である金属微粒子インクペースト。」が記載され([請求項1]、[請求項17]〜[請求項19]等)、この「金属微粒子」が「銀微粒子」であることが記載され([請求項12])、任意成分として有機金属化合物(脂肪酸銀塩)を含むことも記載されている([請求項2]、[請求項6]〜[請求項8]、[0063]〜[0074]等)。
さらに、太陽電池の電極を形成し得る材料としては、特許文献3には、「電気抵抗率が20×10-6Ω・cm以下の金属材料(A)と、水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩(B)と、沸点が200℃以下の2級脂肪酸を用いて得られる2級脂肪酸銀塩(C)と、を含有する導電性組成物。」が記載されており([請求項1])、任意成分としてエポキシ樹脂等の造膜性樹脂が記載されており([0061])、金属材料(A)として実施例では銀粉末が使用されている([0071])。
例えば、特許文献1には、樹脂系のペースト材料として、「少なくとも(A)銀を主成分とする導電性金属粉末、(B)炭酸銀粉末、酸化銀粉末、および総炭素数が1〜24の脂肪酸の銀塩より成る群から選ばれる少なくとも1種、(C)アルカリ金属イオン、(D)熱硬化性樹脂を含むバインダ樹脂を含み、(A)に対する(C)の重量比率が10〜3000ppmであることを特徴とする導電性ペースト。」が記載されている([請求項1]、[0004]等)。
また、樹脂バインダを必須としないものとしては、特許文献2には、「金属微粒子と分散媒とを含む金属微粒子インクペーストにおいて、該インクペーストを、エポキシシランで表面処理したガラス基板に塗布した後、180℃で10分間焼成して形成された膜厚10μmの薄膜の電気伝導度が104S/cm以上である金属微粒子インクペースト。」が記載され([請求項1]、[請求項17]〜[請求項19]等)、この「金属微粒子」が「銀微粒子」であることが記載され([請求項12])、任意成分として有機金属化合物(脂肪酸銀塩)を含むことも記載されている([請求項2]、[請求項6]〜[請求項8]、[0063]〜[0074]等)。
さらに、太陽電池の電極を形成し得る材料としては、特許文献3には、「電気抵抗率が20×10-6Ω・cm以下の金属材料(A)と、水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩(B)と、沸点が200℃以下の2級脂肪酸を用いて得られる2級脂肪酸銀塩(C)と、を含有する導電性組成物。」が記載されており([請求項1])、任意成分としてエポキシ樹脂等の造膜性樹脂が記載されており([0061])、金属材料(A)として実施例では銀粉末が使用されている([0071])。
また、太陽電池の電極を形成し得る材料として、酸化銀を使用したものも知られており、例えば、特許文献4〜8には、「酸化銀(A)と、沸点が200℃以下の2級脂肪酸を用いて得られる2級脂肪酸銀塩(B)と、を含有する導電性組成物。」や「酸化銀(A)と、水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩(B)と、を含有する導電性組成物。」等の導電性組成物が記載されている。
本発明者らは、特許文献1〜8に記載された材料についてさらに検討を行った。その結果、これらの材料から、300℃以下の低温焼成によって電極を形成した場合においては、シリコン基板や透明導電酸化膜(Transparent Conducting Oxide、以下「TCO」ともいう)に対する接着性が充分に発揮されないうえ、電極自体の体積抵抗率が高くなり太陽電池の集電極としての機能が劣る場合もあることが明らかとなった。
そこで、本発明は、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を形成することができる太陽電池電極用ペーストおよびそれを用いた太陽電池セルを提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、銀粉または酸化銀を含有する太陽電池電極用ペーストに、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩を所定量配合することで、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(5)を提供する。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(5)を提供する。
(1)銀粉(A)または酸化銀(B)と、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)と、を含有し、上記有機酸銀塩(C)の含有量が、上記銀粉(A)または上記酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上である、太陽電池電極用ペースト。
(2)さらに、加水分解性ケイ素基を有さない有機酸銀塩(D)を含有し、上記有機酸銀塩(C)および上記有機酸銀塩(D)の合計の含有量が、上記銀粉(A)または上記酸化銀(B)100質量部に対して5〜40質量部である、上記(1)に記載の太陽電池電極用ペースト。
(3)上記有機酸銀塩(D)が、水酸基(−OH)を1個以上有する脂肪酸銀塩、炭素数18以下の脂肪酸銀塩、および、水酸基(−OH)を有さずカルボキシ銀塩基(−COOAg)を2個以上有するポリカルボン酸銀塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記(2)に記載の太陽電池電極用ペースト。
(4)さらに、溶媒(E)を含有し、上記溶媒(E)が、沸点200℃以上の有機溶媒である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の太陽電池電極用ペースト。
(5)受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、上記表面電極および/または上記裏面電極が、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される、太陽電池セル。
本発明によれば、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を形成することができる太陽電池電極用ペーストおよびそれを用いた太陽電池セルを提供することができる。
また、300℃以下の低温焼成であっても、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を得ることができるため、アモルファスシリコン(薄膜系)太陽電池、ハイブリッド型(HIT)太陽電池、色素増感太陽電池などの集電極材料として有用である。
さらに、結晶シリコン系太陽電池の製造に際して、反射防止膜をエッチングペーストでパターンエッチングした後、そのエッチング部に導電ペーストを印刷・焼成することで電極形成させるセレクティブエミッタ方式においても、低温にて電極形成させることが可能であることから有用である。
また、300℃以下の低温焼成であっても、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を得ることができるため、アモルファスシリコン(薄膜系)太陽電池、ハイブリッド型(HIT)太陽電池、色素増感太陽電池などの集電極材料として有用である。
さらに、結晶シリコン系太陽電池の製造に際して、反射防止膜をエッチングペーストでパターンエッチングした後、そのエッチング部に導電ペーストを印刷・焼成することで電極形成させるセレクティブエミッタ方式においても、低温にて電極形成させることが可能であることから有用である。
<太陽電池電極用ペースト>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)または酸化銀(B)と、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)と、を含有し、上記有機酸銀塩(C)の含有量が、上記銀粉(A)または上記酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上である、太陽電池電極用ペーストである。
以下、本発明の太陽電池電極用ペーストに含有される各成分について詳細に説明する。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)または酸化銀(B)と、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)と、を含有し、上記有機酸銀塩(C)の含有量が、上記銀粉(A)または上記酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上である、太陽電池電極用ペーストである。
以下、本発明の太陽電池電極用ペーストに含有される各成分について詳細に説明する。
<銀粉または酸化銀>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)または酸化銀(B)を含有する。以下に、銀粉(A)、酸化銀(B)のそれぞれについて詳述する。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)または酸化銀(B)を含有する。以下に、銀粉(A)、酸化銀(B)のそれぞれについて詳述する。
(銀粉(A))
銀粉(A)としては、特に限定されないが、アスペクト比に優れた電極を形成できるという理由から、比表面積が0.5〜3.0m2/gであって平均粒子径が3μm以下の銀粉末を含むことが好ましい。
ここで、比表面積とは、−196℃における窒素の吸着等温線からBET式に基づいて求めた値をいう。
また、平均粒子径とは、銀粉末の粒子径の平均値をいい、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定された50%体積累積径(D50)をいう。なお、平均値を算出する基になる粒子径は、銀粉末の断面が楕円形である場合(銀粉末がフレーク(鱗片)状である場合も含む)は、その長径と短径の合計値を2で割った平均値をいい、正円形である場合はその直径をいう。
銀粉(A)としては、特に限定されないが、アスペクト比に優れた電極を形成できるという理由から、比表面積が0.5〜3.0m2/gであって平均粒子径が3μm以下の銀粉末を含むことが好ましい。
ここで、比表面積とは、−196℃における窒素の吸着等温線からBET式に基づいて求めた値をいう。
また、平均粒子径とは、銀粉末の粒子径の平均値をいい、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定された50%体積累積径(D50)をいう。なお、平均値を算出する基になる粒子径は、銀粉末の断面が楕円形である場合(銀粉末がフレーク(鱗片)状である場合も含む)は、その長径と短径の合計値を2で割った平均値をいい、正円形である場合はその直径をいう。
銀粉(A)として市販品を用いることができ、その具体例としては、AgC−103(形状:球状、平均粒子径:1.5μm、福田金属箔粉工業社製)、AG4−8F(形状:球状、平均粒子径:1.9μm、比表面積:0.43m2/g、DOWAエレクトロニクス社製)、AG2−1C(形状:球状、平均粒子径:0.8μm、比表面積:0.93m2/g、DOWAエレクトロニクス社製)、AG3−11F(形状:球状、平均粒子径:1.4μm、比表面積:0.71m2/g、DOWAエレクトロニクス社製)、AgC−2011(形状:フレーク状、平均粒子径:2.6μm、比表面積:2.01m2/g、福田金属箔粉工業社製)、EHD(形状:球状、平均粒子径:0.5μm、三井金属社製)等が挙げられる。
(酸化銀(B))
酸化銀(B)は、酸化銀(I)、すなわち、Ag2Oである。酸化銀(B)の形状は特に限定されないが、より低温で自己還元反応が生ずるという理由から、粒子径が10μm以下の粒子状(球状)であるのが好ましく、1μm以下であるのがより好ましい。
酸化銀(B)は、酸化銀(I)、すなわち、Ag2Oである。酸化銀(B)の形状は特に限定されないが、より低温で自己還元反応が生ずるという理由から、粒子径が10μm以下の粒子状(球状)であるのが好ましく、1μm以下であるのがより好ましい。
銀粉(A)または酸化銀(B)の含有量は、得られる電極の体積抵抗率がより低くなるという理由から、本発明の太陽電池電極用ペーストの全質量の70〜90質量%であることが好ましく、80〜90質量%であることがより好ましい。
<加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)を、上述した銀粉(A)または酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上含有する。これにより、200℃程度の低温焼成であっても、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を得ることができる。
これは、詳細なメカニズムは不明であるが、有機酸銀塩(C)を含有することにより、200℃程度の低温焼成であっても、有機成分が分解して銀成分のみが残留し、この残留銀成分が銀粒子間をつなぐ金属バインダーとして働くことによって、体積抵抗率を低くすることができるためと考えられる。
また、有機酸銀塩(C)が加水分解性ケイ素基を有することによって、シリコン基板またはTCOの表面に存在する官能基との反応または親和性が増大し、シリコン基板やTCOとの接着性が向上するためと考えられる。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)を、上述した銀粉(A)または酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上含有する。これにより、200℃程度の低温焼成であっても、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れた電極を得ることができる。
これは、詳細なメカニズムは不明であるが、有機酸銀塩(C)を含有することにより、200℃程度の低温焼成であっても、有機成分が分解して銀成分のみが残留し、この残留銀成分が銀粒子間をつなぐ金属バインダーとして働くことによって、体積抵抗率を低くすることができるためと考えられる。
また、有機酸銀塩(C)が加水分解性ケイ素基を有することによって、シリコン基板またはTCOの表面に存在する官能基との反応または親和性が増大し、シリコン基板やTCOとの接着性が向上するためと考えられる。
本発明に用いられる有機酸銀塩(C)としては、カルボキシ銀塩基(−COOAg)を有し、かつ、1分子中に加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩であれば特に限定されない。
なお、「加水分解性ケイ素基」とは、ケイ素原子(Si)を有し、このSiに加水分解性基が直接結合している基をいい、この「加水分解性ケイ素基」における加水分解性基としては、例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基等が挙げられる。
また、「有機酸銀塩」とは、カルボン酸等の有機酸の銀塩をいう(以下、同様)。
なお、「加水分解性ケイ素基」とは、ケイ素原子(Si)を有し、このSiに加水分解性基が直接結合している基をいい、この「加水分解性ケイ素基」における加水分解性基としては、例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基等が挙げられる。
また、「有機酸銀塩」とは、カルボン酸等の有機酸の銀塩をいう(以下、同様)。
このような有機酸銀塩(C)は、1分子中に加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸と酸化銀とを反応させて得ることができる。
そして、この反応に用いられる有機酸としては、加水分解性ケイ素基を置換基として有する環状カルボン酸無水物(以下、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」という)を、開環させて得られるハーフエステル体(モノエステル体)を好適に用いることができる。
そこで、以下では、まず、ハーフエステル体を得るための反応(反応1)を説明した後、得られたハーフエステル体と酸化銀との反応(反応2)について説明する。
そして、この反応に用いられる有機酸としては、加水分解性ケイ素基を置換基として有する環状カルボン酸無水物(以下、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」という)を、開環させて得られるハーフエステル体(モノエステル体)を好適に用いることができる。
そこで、以下では、まず、ハーフエステル体を得るための反応(反応1)を説明した後、得られたハーフエステル体と酸化銀との反応(反応2)について説明する。
(反応1)
上述したように、有機酸として「ハーフエステル体」は、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」を、後述する「ハーフエステル化剤」を用いて、開環させることにより得られる。
上述したように、有機酸として「ハーフエステル体」は、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」を、後述する「ハーフエステル化剤」を用いて、開環させることにより得られる。
[加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物]
「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」における環状カルボン酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水シトラコン酸等が挙げられ、なかでも、工業的に製造しやすいという理由から、無水コハク酸であるのが好ましい。
「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」における環状カルボン酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水シトラコン酸等が挙げられ、なかでも、工業的に製造しやすいという理由から、無水コハク酸であるのが好ましい。
また、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」が置換基として有する加水分解性ケイ素基としては、シリコン基板やTCOとの接着性や親和性に優れるという理由から、加水分解性基としてアルコキシ基を有する基であるのが好ましく、より具体的には、下記式(X)で表される基であるのがより好ましい。
上記式(X)中、Rは炭素数1〜6のアルキル基を示し、R′は炭素数1〜24の1価の炭化水素基を示し、Yは炭素数1〜24の2価の炭化水素基を示し、mは0〜3の整数を示す。Rおよび/またはR′が複数ある場合、複数のRおよび/またはR′は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
mが示す0〜3の整数としては、2または3であるのが好ましく、3であるのがより好ましい。
Rが示す炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等が挙げられ、なかでも、メチル基、エチル基であるのが好ましい。
R′が示す炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基等が挙げられる。
炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
炭素数2〜20のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基等が挙げられる。
炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。
炭素数7〜20のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等が挙げられる。
炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
炭素数2〜20のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基等が挙げられる。
炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。
炭素数7〜20のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等が挙げられる。
Yが表す炭素数1〜24の2価の炭化水素基としては、後述する式(5)中のR6が示す、2価の飽和脂肪族炭化水素基、2価の不飽和脂肪族炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、または、2価の芳香族炭化水素基を挙げることができ、なかでも、2価の飽和脂肪族炭化水素基であるのが好ましく、メチレン基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基であるのがより好ましい。
上記式(X)で表される加水分解性ケイ素基を有する「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」の具体例としては、下記式で表される3−(メチルジメトキシシリル)プロピル無水コハク酸、3−(トリメトキシシリル)プロピル無水コハク酸、3−(トリエトキシシリル)プロピル無水コハク酸等が挙げられる。
[ハーフエステル化剤]
「ハーフエステル化剤」としては、低分子量のアルコール類を用いることができ、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジメチルアミノエタノール、アセトール、プロパギルアルコール等が挙げられる。
これらのうち、立体障害が少なく、酸化銀との反応を阻害しないという理由から、エタノール、イソプロピルアルコールであるのが好ましい。
「ハーフエステル化剤」としては、低分子量のアルコール類を用いることができ、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジメチルアミノエタノール、アセトール、プロパギルアルコール等が挙げられる。
これらのうち、立体障害が少なく、酸化銀との反応を阻害しないという理由から、エタノール、イソプロピルアルコールであるのが好ましい。
[ハーフエステル体]
有機酸である「ハーフエステル体」は、上述した「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」と「ハーフエステル化剤」との反応によって得られるものである。この反応条件は、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」が開環し、ハーフエステル化が進行するものであれば特に限定されない。
具体的には、例えば、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」における環状カルボン酸無水物が無水コハク酸であって、「ハーフエステル化剤」としてエタノールを用いた場合、反応は下記反応式のとおり進行する。
下記反応式中、式(c)で表される化合物が「ハーフエステル体」の一例である。
有機酸である「ハーフエステル体」は、上述した「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」と「ハーフエステル化剤」との反応によって得られるものである。この反応条件は、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」が開環し、ハーフエステル化が進行するものであれば特に限定されない。
具体的には、例えば、「加水分解性ケイ素基含有環状カルボン酸無水物」における環状カルボン酸無水物が無水コハク酸であって、「ハーフエステル化剤」としてエタノールを用いた場合、反応は下記反応式のとおり進行する。
下記反応式中、式(c)で表される化合物が「ハーフエステル体」の一例である。
なお、上記反応式中、R,R′,Yおよびmは、上記式(X)中のR,R′,Yおよびmと同義である。
(反応2)
反応1によって得られた「ハーフエステル体」が酸化銀と反応することにより、有機酸銀塩(C)が得られる。この際、用いられる酸化銀は、Ag2Oである。
例えば、上記式(c)で表される「ハーフエステル体」を用いた場合、反応は下記反応式のとおり進行する。
下記反応式中、式(C′)で表される化合物が、有機酸銀塩(C)の一例である。
反応1によって得られた「ハーフエステル体」が酸化銀と反応することにより、有機酸銀塩(C)が得られる。この際、用いられる酸化銀は、Ag2Oである。
例えば、上記式(c)で表される「ハーフエステル体」を用いた場合、反応は下記反応式のとおり進行する。
下記反応式中、式(C′)で表される化合物が、有機酸銀塩(C)の一例である。
なお、上記反応式中、R,R′,Yおよびmは、上記式(X)中のR,R′,Yおよびmと同義である。
この反応は、例えば、上記式(c)で表される「ハーフエステル体」を用いた場合は上記反応式で表される反応が進行するものであれば特に限定されないが、酸化銀を粉砕しつつ進行させる方法や、酸化銀を粉砕した後に「ハーフエステル体」を反応させる方法が好ましい。前者の方法としては、具体的には、酸化銀と、溶剤により「ハーフエステル体」を溶液化したものとを、ボールミル等により混練し、固体である酸化銀を粉砕させながら、室温で、1〜24時間程度反応させるのが好ましい。
「ハーフエステル体」を溶液化する溶媒としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
この反応は、例えば、上記式(c)で表される「ハーフエステル体」を用いた場合は上記反応式で表される反応が進行するものであれば特に限定されないが、酸化銀を粉砕しつつ進行させる方法や、酸化銀を粉砕した後に「ハーフエステル体」を反応させる方法が好ましい。前者の方法としては、具体的には、酸化銀と、溶剤により「ハーフエステル体」を溶液化したものとを、ボールミル等により混練し、固体である酸化銀を粉砕させながら、室温で、1〜24時間程度反応させるのが好ましい。
「ハーフエステル体」を溶液化する溶媒としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記式(C′)で表される有機酸銀塩(C)としては、具体的には、例えば、下記式で表される化合物等を好適に用いることができる。
本発明においては、得られる電極の体積抵抗率がより低くなり、また、シリコン基板やTCOとの接着性にもより優れるという理由から、有機酸銀塩(C)の含有量は、上述した銀粉(A)または酸化銀(B)100質量部に対して2〜30質量部であるのが好ましく、5〜15質量部であるのがより好ましい。
<加水分解性ケイ素基を有さない有機酸銀塩(D)>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、さらに、加水分解性ケイ素基を有さない有機酸銀塩(D)を含有していてもよい。これにより、本発明の太陽電池電極用ペーストから得られる電極の体積抵抗率をより低くすることができる。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、さらに、加水分解性ケイ素基を有さない有機酸銀塩(D)を含有していてもよい。これにより、本発明の太陽電池電極用ペーストから得られる電極の体積抵抗率をより低くすることができる。
有機酸銀塩(D)としては、脂肪酸等の有機酸の銀塩であって、加水分解性ケイ素基を有さないものであれば、特に限定されないが、高チクソインデックスの太陽電池電極用ペーストが得られ、得られる電極の体積抵抗率がより低くなるという理由から、水酸基(−OH)を1個以上有する脂肪酸銀塩、炭素数18以下の脂肪酸銀塩、および、水酸基(−OH)を有さずカルボキシ銀塩基(−COOAg)を2個以上有するポリカルボン酸銀塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
以下に、水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩、炭素数18以下の脂肪酸銀塩、水酸基を有さずカルボキシ銀塩基を2個以上有するポリカルボン酸銀塩について詳述する。
以下に、水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩、炭素数18以下の脂肪酸銀塩、水酸基を有さずカルボキシ銀塩基を2個以上有するポリカルボン酸銀塩について詳述する。
(水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩)
水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩は、水酸基を1個以上有する脂肪酸と酸化銀とを反応させて得ることができ、この反応に用いられる水酸基を1個以上有する脂肪酸としては、例えば、下記式(1)〜(3)で表される化合物が挙げられる。
水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩は、水酸基を1個以上有する脂肪酸と酸化銀とを反応させて得ることができ、この反応に用いられる水酸基を1個以上有する脂肪酸としては、例えば、下記式(1)〜(3)で表される化合物が挙げられる。
式(1)中、nは0〜2の整数を表し、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基を表す。nが0または1である場合、複数のR2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。nが2である場合、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(2)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(3)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R3は炭素数1〜6のアルキレン基を表す。複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(2)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(3)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R3は炭素数1〜6のアルキレン基を表す。複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
上記式(1)〜(3)中、R1の炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基が挙げられる。R1としては、水素原子、メチル基、エチル基であるのが好ましい。
また、上記式(1)中、R2の炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ヘプタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基が挙げられる。R2としては、メチレン基、エチレン基であるのが好ましい。上記式(1)中、nの0〜2の整数としては、1または2であるのが好ましい。
また、上記式(3)中、R3の炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ヘプタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基が挙げられる。R2としては、メチレン基、エチレン基であるのが好ましい。
また、上記式(1)中、R2の炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ヘプタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基が挙げられる。R2としては、メチレン基、エチレン基であるのが好ましい。上記式(1)中、nの0〜2の整数としては、1または2であるのが好ましい。
また、上記式(3)中、R3の炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ヘプタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基が挙げられる。R2としては、メチレン基、エチレン基であるのが好ましい。
上記式(1)で表される化合物としては、具体的には、例えば、下記式(1a)で表される2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−n−酪酸、下記式(1b)で表される2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、下記式(1c)で表されるヒドロキシピバリン酸、下記式(1d)で表されるβ−ヒドロキシイソ酪酸等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記式(2)で表される化合物としては、具体的には、例えば、下記式(2a)で表される2−ヒドロキシ−2−メチル−n−酪酸、下記式(2b)で表される2−ヒドロキシイソ酪酸、下記式(2c)で表されるグリコール酸、下記式(2d)で表されるDL−2−ヒドロキシ酪酸等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記式(3)で表される化合物としては、具体的には、例えば、下記式(3a)で表されるDL−3−ヒドロキシ酪酸、下記式(3b)で表されるβ−ヒドロキシ吉草酸等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種を併用してもよい。
これらのうち、得られる有機酸銀塩(D)である下記式(D1)で表される2−ヒドロキシイソ酪酸銀、下記式(D2)で表されるグリコール酸銀、および下記式(D3)で表される2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−n−酪酸銀からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する本発明の太陽電池電極用ペーストが高チクソインデックスとなり、得られる電極の体積抵抗率がより低くなるという理由から、2−ヒドロキシイソ酪酸、グリコール酸、および2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−n−酪酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましい。
(炭素数18以下の脂肪酸銀塩)
炭素数18以下の脂肪酸銀塩は、炭素数18以下の脂肪酸と酸化銀とを反応させて得ることができ、この反応に用いられる炭素数18以下の脂肪酸としては、下記式(4)で表される化合物が挙げられる。
炭素数18以下の脂肪酸銀塩は、炭素数18以下の脂肪酸と酸化銀とを反応させて得ることができ、この反応に用いられる炭素数18以下の脂肪酸としては、下記式(4)で表される化合物が挙げられる。
式中、R4は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R5は、炭素数1〜10のアルキル基を表す。
上記式(4)中、R4の炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が挙げられる。R4としては、メチル基、エチル基であるのが好ましい。
また、上記式(4)中、R5の炭素数1〜10のアルキル基としては、上記R4の炭素数1〜6のアルキル基以外に、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基が挙げられる。R5としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基であるのが好ましい。
また、上記式(4)中、R5の炭素数1〜10のアルキル基としては、上記R4の炭素数1〜6のアルキル基以外に、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基が挙げられる。R5としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基であるのが好ましい。
上記式(4)で表されるカルボン酸としては、具体的には、例えば、2−メチルプロパン酸(別名:イソ酪酸)、2−メチルブタン酸(別名:2−メチル酪酸)、2−メチルペンタン酸、2−メチルヘプタン酸、2−エチルブタン酸;等が挙げられる。
これらのうち、得られる有機酸銀塩(D)である下記式(D4)で表される2−メチルプロパン酸銀および/または下記式(D5)式で表される2−メチルブタン酸銀を含有する本発明の太陽電池電極用ペーストが高チクソインデックスとなり、得られる電極の体積抵抗率がより低くなるという理由から、2−メチルプロパン酸、2−メチルブタン酸であるのが好ましい。
これらのうち、得られる有機酸銀塩(D)である下記式(D4)で表される2−メチルプロパン酸銀および/または下記式(D5)式で表される2−メチルブタン酸銀を含有する本発明の太陽電池電極用ペーストが高チクソインデックスとなり、得られる電極の体積抵抗率がより低くなるという理由から、2−メチルプロパン酸、2−メチルブタン酸であるのが好ましい。
(水酸基を有さずカルボキシ銀塩基を2個以上有するポリカルボン酸銀塩)
水酸基を有さずカルボキシ銀塩基を2個以上有するポリカルボン酸銀塩は、水酸基を有さずカルボキシ基を2個以上有するポリカルボン酸の銀塩であり、得られる効果がより優れるという理由から、マロン酸銀、グルタル酸銀、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸銀、および、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸銀からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
水酸基を有さずカルボキシ銀塩基を2個以上有するポリカルボン酸銀塩は、水酸基を有さずカルボキシ基を2個以上有するポリカルボン酸の銀塩であり、得られる効果がより優れるという理由から、マロン酸銀、グルタル酸銀、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸銀、および、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸銀からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
水酸基を有さずカルボキシ銀塩基を2個以上有するポリカルボン酸銀塩は、水酸基を有さずカルボキシ基を2個以上有するポリカルボン酸と酸化銀とを反応させて得ることができる。この反応に用いられるポリカルボン酸としては、例えば、下記式(5)で表される化合物等が挙げられる。
上記式(5)中、nは、2〜6の整数を示し、R6は、炭素数1〜24のn価の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数2〜12のn価の不飽和脂肪族炭化水素基、炭素数3〜12のn価の脂環式炭化水素基、または、炭素数6〜12のn価の芳香族炭化水素基を示し、R6の炭素数をmとすると、n≦2m+2である。
なお、上記式(5)において、カルボキシ基の炭素が結合するR6の炭素は、同一であっても異なっていてもよい。
上記式(5)中、nが示す2〜6の整数としては、2〜5であるのが好ましく、2〜4であるのがより好ましい。
上記式(5)中、R6が示す飽和脂肪族炭化水素基の1〜24の炭素数としては、1〜12であるのが好ましく、1〜6であるのがより好ましい。
nが2の場合におけるR6が示す飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、メタン−トリイル基、エタン−1,1,2−トリイル基、プロパン−1,1,3−トリイル基、プロパン−1,2,3−トリイル基、ブタン−1,1,3−トリイル基、ブタン−1,1,4−トリイル基、ブタン−1,2,4−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、エタン−1,2,2,2−テトライル基、プロパン−1,2,2,3−テトライル基、ブタン−1,2,3,4−テトライル基等が挙げられる。
nが2の場合におけるR6が示す飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、メタン−トリイル基、エタン−1,1,2−トリイル基、プロパン−1,1,3−トリイル基、プロパン−1,2,3−トリイル基、ブタン−1,1,3−トリイル基、ブタン−1,1,4−トリイル基、ブタン−1,2,4−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、エタン−1,2,2,2−テトライル基、プロパン−1,2,2,3−テトライル基、ブタン−1,2,3,4−テトライル基等が挙げられる。
上記式(5)中、R6が示す不飽和脂肪族炭化水素基の2〜12の炭素数としては、2〜10であるのが好ましく、2〜6であるのがより好ましい。
nが2の場合におけるR6が示す不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、エチレン−1,2−ジイル基、プロペン−1,3−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、プロペン−1,2,3−トリイル基、プロペン−1,3,3−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、プロペン−1,1,2,3−テトライル基等が挙げられる。
nが2の場合におけるR6が示す不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、エチレン−1,2−ジイル基、プロペン−1,3−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、プロペン−1,2,3−トリイル基、プロペン−1,3,3−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、プロペン−1,1,2,3−テトライル基等が挙げられる。
上記式(5)中、R6が示す脂環式炭化水素基の3〜12の炭素数としては、3〜10であるのが好ましく、3〜6であるのがより好ましい。
nが2の場合におけるR6が示す脂環式炭化水素基としては、シクロヘキサン−1,2−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、シクロヘキセン−1,2−ジイル基、シクロヘキセン−4,5−ジイル基、1−メチルシクロヘキセン−4,5−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す脂環式炭化水素基としては、シクロプロパン−1,2,3−トリイル基、シクロペンタン−1,1,2−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン−1,2,3,4−テトライル基、シクロペンタン−1,2,3,4−テトライル基、シクロペンタン−1,2,4,5−テトライル基、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基、3,6−ジメチルシクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基等が挙げられる。
nが2の場合におけるR6が示す脂環式炭化水素基としては、シクロヘキサン−1,2−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、シクロヘキセン−1,2−ジイル基、シクロヘキセン−4,5−ジイル基、1−メチルシクロヘキセン−4,5−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す脂環式炭化水素基としては、シクロプロパン−1,2,3−トリイル基、シクロペンタン−1,1,2−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン−1,2,3,4−テトライル基、シクロペンタン−1,2,3,4−テトライル基、シクロペンタン−1,2,4,5−テトライル基、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基、3,6−ジメチルシクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基等が挙げられる。
上記式(5)中、R6が示す芳香族炭化水素基の6〜12の炭素数としては、6〜10であるのが好ましく、6〜8であるのがより好ましい。
nが2の場合におけるR6が示す芳香族炭化水素基としては、ベンゼン−1,2−ジイル基、ベンゼン−1,3−ジイル基、ベンゼン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−2,3−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す芳香族炭化水素基としては、ベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す芳香族炭化水素基としては、ベンゼン−1,2,4,5−テトライル基、ビフェニル−3,3’,4,4’−テトライル基等が挙げられる。
nが2の場合におけるR6が示す芳香族炭化水素基としては、ベンゼン−1,2−ジイル基、ベンゼン−1,3−ジイル基、ベンゼン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−2,3−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基等が挙げられる。
nが3の場合におけるR6が示す芳香族炭化水素基としては、ベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基等が挙げられる。
nが4の場合におけるR6が示す芳香族炭化水素基としては、ベンゼン−1,2,4,5−テトライル基、ビフェニル−3,3’,4,4’−テトライル基等が挙げられる。
上記式(5)で表される化合物であるとしては、例えば、脂肪族ポリカルボン酸、脂環式ポリカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸が挙げられる。
脂肪族ポリカルボン酸としては、具体的には、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの飽和ジカルボン酸;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸;トリカルバリル酸などの飽和トリカルボン酸;アコニット酸などの不飽和トリカルボン酸;1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸などの飽和テトラカルボン酸;等が挙げられる。
脂環式ポリカルボン酸としては、具体的には、例えば、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、4−メチル−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸などの不飽和脂環式ジカルボン酸;1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸などの飽和脂環式テトラカルボン酸;等が挙げられる。
芳香族ポリカルボン酸としては、具体的には、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのベンゼンジカルボン酸;トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸;ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸などのテトラカルボン酸;1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸;等が挙げられる。
これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
脂肪族ポリカルボン酸としては、具体的には、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの飽和ジカルボン酸;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸;トリカルバリル酸などの飽和トリカルボン酸;アコニット酸などの不飽和トリカルボン酸;1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸などの飽和テトラカルボン酸;等が挙げられる。
脂環式ポリカルボン酸としては、具体的には、例えば、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、4−メチル−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸などの不飽和脂環式ジカルボン酸;1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸などの飽和脂環式テトラカルボン酸;等が挙げられる。
芳香族ポリカルボン酸としては、具体的には、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのベンゼンジカルボン酸;トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸;ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸などのテトラカルボン酸;1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸;等が挙げられる。
これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、効果がより優れるという理由から、脂肪族ポリカルボン酸、脂環式ポリカルボン酸が好ましく、飽和ジカルボン酸、飽和テトラカルボン酸、不飽和脂環式ジカルボン酸であるのがより好ましく、マロン酸、グルタル酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、および、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種であることがさらに好ましい。
一方、上記反応に用いられる酸化銀は、Ag2Oである。
有機酸銀塩(D)は、上述した、水酸基を1個以上有する脂肪酸、炭素数18以下の脂肪酸、および、水酸基を有さずカルボキシ基を2個以上有するポリカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種と酸化銀とを反応させて得られ、以下に示す反応式中の下記式(I)〜(III)で表される化合物、下記式(IV)で表される化合物、および、下記式(V)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
この反応は、例えば、上記式(1)〜(5)で表される化合物を用いた場合は以下に示す反応式で表される反応が進行するものであれば特に限定されないが、酸化銀を粉砕しつつ進行させる方法や、酸化銀を粉砕した後に上述した脂肪酸(ポリカルボン酸)を反応させる方法が好ましい。前者の方法としては、具体的には、酸化銀と、溶剤により上述した脂肪酸(ポリカルボン酸)を溶液化したものとを、ボールミル等により混練し、固体である酸化銀を粉砕させながら、室温で、1〜24時間程度反応させるのが好ましい。
この反応は、例えば、上記式(1)〜(5)で表される化合物を用いた場合は以下に示す反応式で表される反応が進行するものであれば特に限定されないが、酸化銀を粉砕しつつ進行させる方法や、酸化銀を粉砕した後に上述した脂肪酸(ポリカルボン酸)を反応させる方法が好ましい。前者の方法としては、具体的には、酸化銀と、溶剤により上述した脂肪酸(ポリカルボン酸)を溶液化したものとを、ボールミル等により混練し、固体である酸化銀を粉砕させながら、室温で、1〜24時間程度反応させるのが好ましい。
式(I)中、nは0〜2の整数を表し、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基を表す。nが0または1である場合、複数のR2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。nが2である場合、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(II)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(III)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R3は炭素数1〜6のアルキレン基を表す。複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(II)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(III)中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R3は炭素数1〜6のアルキレン基を表す。複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(IV)中、R4は、炭素数1〜6のアルキル基を表し、R5は、炭素数1〜10のアルキル基を表す。
上記式(V)中、nは、2〜6の整数を示し、R6は、炭素数1〜24のn価の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数2〜12のn価の不飽和脂肪族炭化水素基、炭素数3〜12のn価の脂環式炭化水素基、または、炭素数6〜12のn価の芳香族炭化水素基を示し、R6の炭素数をmとすると、n≦2m+2である。
なお、上記式(V)において、カルボキシ銀塩基の炭素が結合するR6の炭素は、同一であっても異なっていてもよい。
なお、上記式(V)において、カルボキシ銀塩基の炭素が結合するR6の炭素は、同一であっても異なっていてもよい。
上述した脂肪酸(ポリカルボン酸)を溶液化する溶媒としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明の太陽電池電極用ペーストに、有機酸銀塩(D)を含有させる場合、有機酸銀塩(C)および有機酸銀塩(D)の合計の含有量は、上述した銀粉(A)または酸化銀(B)100質量部に対して、5〜40質量部であるのが好ましく、5〜20質量部であるのがより好ましい。
有機酸銀塩(C)と有機酸銀塩(D)との含有量の合計がこの範囲であれば、得られる電極の体積抵抗率がより低くなる。
有機酸銀塩(C)と有機酸銀塩(D)との含有量の合計がこの範囲であれば、得られる電極の体積抵抗率がより低くなる。
<溶媒(E)>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、さらに、溶媒(E)を含有していてもよい。溶媒(E)としては、沸点が200℃以上の有機溶媒であることが好ましい。
沸点が200℃以上の有機溶媒としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール、トリエチレングリコール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、さらに、溶媒(E)を含有していてもよい。溶媒(E)としては、沸点が200℃以上の有機溶媒であることが好ましい。
沸点が200℃以上の有機溶媒としては、具体的には、例えば、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α−テルピネオール、トリエチレングリコール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
<樹脂(F)>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)を含有し、酸化銀(B)を含有しない場合においては、接着性の観点から、さらに、樹脂(F)を含有していてもよい。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、銀粉(A)を含有し、酸化銀(B)を含有しない場合においては、接着性の観点から、さらに、樹脂(F)を含有していてもよい。
本発明に用いられる樹脂(F)としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂;酢酸ビニル樹脂、ブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂;等を用いることができ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、シリコン基板との接着性がより良好となる理由から、熱硬化性樹脂であるのが好ましく、特に、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であるのがより好ましく、エポキシ樹脂であるのがさらに好ましい。
本発明の太陽電池電極用ペーストが樹脂(C)を含有する場合、その含有量は、銀粉(A)100質量部に対して、0.5〜10質量部であるのが好ましく、1〜5質量部であるのがより好ましい。
<その他の添加剤等>
本発明の太陽電池電極用ペーストは、必要に応じて、上述した銀粉(A)以外の金属粉、還元剤、可塑剤等の添加剤を含有していてもよい。
金属粉としては、具体的には、例えば、銅、アルミニウム等が挙げられ、中でも、銅であるのが好ましい。また、0.01〜10μmの粒径の金属粉であるのが好ましい。
還元剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコール類等が挙げられる。
可塑剤としては、例えば、沸点250℃以上のグリコールエーテル系可塑剤、エステル系可塑剤が挙げられる。沸点250℃以上のグリコールエーテル系可塑剤としては、例えば、ジブチルジグリコール(DBDG)、ブチルトリグリコール(BTG)、ヘキシルジグリコール(HeDG)、2エチルヘキシルジグリコール(EHDG)、フェニルジグリコール(PhDG)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)等が挙げられる。エステル系可塑剤としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート等が挙げられる。
本発明の太陽電池電極用ペーストは、必要に応じて、上述した銀粉(A)以外の金属粉、還元剤、可塑剤等の添加剤を含有していてもよい。
金属粉としては、具体的には、例えば、銅、アルミニウム等が挙げられ、中でも、銅であるのが好ましい。また、0.01〜10μmの粒径の金属粉であるのが好ましい。
還元剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコール類等が挙げられる。
可塑剤としては、例えば、沸点250℃以上のグリコールエーテル系可塑剤、エステル系可塑剤が挙げられる。沸点250℃以上のグリコールエーテル系可塑剤としては、例えば、ジブチルジグリコール(DBDG)、ブチルトリグリコール(BTG)、ヘキシルジグリコール(HeDG)、2エチルヘキシルジグリコール(EHDG)、フェニルジグリコール(PhDG)、ベンジルグリコール(BzG)、ベンジルジグリコール(BzDG)等が挙げられる。エステル系可塑剤としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート等が挙げられる。
<製造方法>
本発明の太陽電池電極用ペーストの製造方法は特に限定されず、例えば、銀粉(A)または酸化銀(B)、ならびに、有機酸銀塩(C)と、任意成分(有機酸銀塩(D)、溶媒(E)、樹脂(F)、および、その他の添加剤)とを、ロール、ニーダー、押出し機、万能かくはん機等により混合する方法が挙げられる。
本発明の太陽電池電極用ペーストの製造方法は特に限定されず、例えば、銀粉(A)または酸化銀(B)、ならびに、有機酸銀塩(C)と、任意成分(有機酸銀塩(D)、溶媒(E)、樹脂(F)、および、その他の添加剤)とを、ロール、ニーダー、押出し機、万能かくはん機等により混合する方法が挙げられる。
<太陽電池セル>
本発明の太陽電池セルは、受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、上記表面電極および/または上記裏面電極が、上述した本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される太陽電池セルである。
ここで、本発明の太陽電池セルは、上述した本発明の太陽電池電極用ペーストが全裏面電極型(いわゆるバックコンタクト型)太陽電池の裏面電極の形成にも適用することができるため、全裏面電極型の太陽電池にも適用することができる。
以下に、本発明の太陽電池セルの好適な実施態様の一例について、図1を用いて説明する。なお、図1では、薄膜系のアモルファスシリコン太陽電池を例に挙げて、本発明の太陽電池セルを説明するが、これに限られることはなく、例えば、ハイブリッド型(HIT)太陽電池等であってもよい。
本発明の太陽電池セルは、受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、上記表面電極および/または上記裏面電極が、上述した本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される太陽電池セルである。
ここで、本発明の太陽電池セルは、上述した本発明の太陽電池電極用ペーストが全裏面電極型(いわゆるバックコンタクト型)太陽電池の裏面電極の形成にも適用することができるため、全裏面電極型の太陽電池にも適用することができる。
以下に、本発明の太陽電池セルの好適な実施態様の一例について、図1を用いて説明する。なお、図1では、薄膜系のアモルファスシリコン太陽電池を例に挙げて、本発明の太陽電池セルを説明するが、これに限られることはなく、例えば、ハイブリッド型(HIT)太陽電池等であってもよい。
図1は、太陽電池セルの好適な実施態様の一例を示す断面図である。
太陽電池セル1は、集電極である表面電極2と、TCO3と、p型アモルファスシリコン層4、i型アモルファスシリコン層5およびn型アモルファスシリコン層6が積層されたシリコン基板7と、金属電極である裏面電極8とを、プラスチックフィルム基板9上に具備するものである。
また、太陽電池セル1は、その表裏面に、保護フィルム10を具備するのが好ましい。
太陽電池セル1は、集電極である表面電極2と、TCO3と、p型アモルファスシリコン層4、i型アモルファスシリコン層5およびn型アモルファスシリコン層6が積層されたシリコン基板7と、金属電極である裏面電極8とを、プラスチックフィルム基板9上に具備するものである。
また、太陽電池セル1は、その表裏面に、保護フィルム10を具備するのが好ましい。
シリコン基板7を構成するアモルファスシリコンは、その原子配列が不規則であるため、結晶シリコンに比べて光と格子の相互作用が大きく、光をより多く吸収することができる。したがって、太陽電池1は、薄膜化が可能となり、1μm以下の膜厚でも発電することができる。
透明導電酸化膜3は、絶縁体であるガラスの表面に、スズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(TO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)等の半導体セラミックスの薄層を形成することにより導電性を付与したものであり、透明であるにも関わらず電気を流す性質を有する。
<表面電極/裏面電極>
本発明の太陽電池セルが具備する表面電極および裏面電極は、いずれか一方または両方が本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成されていれば、電極の配置(ピッチ)、形状、高さ、幅等は特に限定されない。
ここで、表面電極および裏面電極は、通常、複数個有するものであるが、本発明においては、例えば、複数の表面電極の一部のみが本発明の太陽電池電極用ペーストで形成されたものであってもよく、複数の表面電極の一部と複数の裏面電極の一部が本発明の太陽電池電極用ペーストで形成されたものであってもよい。
本発明の太陽電池セルが具備する表面電極および裏面電極は、いずれか一方または両方が本発明の太陽電池電極用ペーストを用いて形成されていれば、電極の配置(ピッチ)、形状、高さ、幅等は特に限定されない。
ここで、表面電極および裏面電極は、通常、複数個有するものであるが、本発明においては、例えば、複数の表面電極の一部のみが本発明の太陽電池電極用ペーストで形成されたものであってもよく、複数の表面電極の一部と複数の裏面電極の一部が本発明の太陽電池電極用ペーストで形成されたものであってもよい。
本発明の太陽電池セルの製造方法は特に限定されないが、本発明の太陽電池電極用ペーストをシリコン基板および/またはTCOに塗布して配線を形成する配線形成工程と、得られた配線を熱処理して電極(表面電極および/または裏面電極)を形成する電極形成工程とを有する方法が挙げられる。
以下に、配線形成工程、熱処理工程について詳述する。
以下に、配線形成工程、熱処理工程について詳述する。
<配線形成工程>
配線形成工程は、本発明の太陽電池電極用ペーストをシリコン基板および/またはTCOに塗布して配線を形成する工程である。
ここで、塗布方法としては、具体的には、例えば、インクジェット、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、凸版印刷等が挙げられる。
配線形成工程は、本発明の太陽電池電極用ペーストをシリコン基板および/またはTCOに塗布して配線を形成する工程である。
ここで、塗布方法としては、具体的には、例えば、インクジェット、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、凸版印刷等が挙げられる。
<熱処理工程>
熱処理工程は、上述した配線形成工程で得られた塗膜を熱処理して導電性の配線(電極)を得る工程である。
本発明の太陽電池電極用ペーストを用いた場合には、配線を熱処理することにより、有機酸銀塩(C)(および有機酸銀塩(D))から分解される銀が融解する際に、銀粉(A)が連結され、電極(銀膜)が形成される。
また、酸化銀(B)を用いた場合には、配線を熱処理することにより、有機酸銀塩(C)(および有機酸銀塩(D))が銀に分解され、分解により生じた有機酸(脂肪酸)が揮発する一方で、分解により生じた有機酸と酸化銀(B)とが反応し、再び有機酸銀塩(C)(および有機酸銀塩(D))を生成し、それが還元(銀と有機酸とへの分解)されるサイクルを繰り返すことにより、電極(銀膜)が形成される。
熱処理工程は、上述した配線形成工程で得られた塗膜を熱処理して導電性の配線(電極)を得る工程である。
本発明の太陽電池電極用ペーストを用いた場合には、配線を熱処理することにより、有機酸銀塩(C)(および有機酸銀塩(D))から分解される銀が融解する際に、銀粉(A)が連結され、電極(銀膜)が形成される。
また、酸化銀(B)を用いた場合には、配線を熱処理することにより、有機酸銀塩(C)(および有機酸銀塩(D))が銀に分解され、分解により生じた有機酸(脂肪酸)が揮発する一方で、分解により生じた有機酸と酸化銀(B)とが反応し、再び有機酸銀塩(C)(および有機酸銀塩(D))を生成し、それが還元(銀と有機酸とへの分解)されるサイクルを繰り返すことにより、電極(銀膜)が形成される。
本発明においては、熱処理の条件は特に限定されないが、本発明の太陽電池電極用ペーストを用いているため、高温(700〜800℃程度)のみならず、中温(400〜450℃程度)または低温(180〜300℃以下)であっても、良好な熱処理(焼成)を施すことができる。
なお、上述した配線形成工程で得られた配線は、紫外線または赤外線の照射でも電極を形成することができるため、本発明における熱処理工程は、紫外線または赤外線の照射によるものであってもよい。
以下に、実施例を挙げて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。
(実施例1〜15、比較例1〜7)
ボールミルに、下記第1表に示す銀粉等を下記第1表中に示す組成比となるように添加し、これらを混合することにより太陽電池電極用ペーストを調製した。
調製した太陽電池電極用ペーストを、アルカリエッチング液に浸漬し表面酸化膜を除去したシリコン基板(単結晶シリコンウェハー、LS−25TVA、156mm×156mm×200μm、信越化学工業社製)上に、スクリーン印刷で塗布して、25mm×25mmのベタ塗りであるテストパターンを形成した。
また、同様に、調整した太陽電池電極用ペーストを、TCOであるITO蒸着ガラス上に、スクリーン印刷で塗布して、25mm×25mmのベタ塗りであるテストパターンを形成した。
ボールミルに、下記第1表に示す銀粉等を下記第1表中に示す組成比となるように添加し、これらを混合することにより太陽電池電極用ペーストを調製した。
調製した太陽電池電極用ペーストを、アルカリエッチング液に浸漬し表面酸化膜を除去したシリコン基板(単結晶シリコンウェハー、LS−25TVA、156mm×156mm×200μm、信越化学工業社製)上に、スクリーン印刷で塗布して、25mm×25mmのベタ塗りであるテストパターンを形成した。
また、同様に、調整した太陽電池電極用ペーストを、TCOであるITO蒸着ガラス上に、スクリーン印刷で塗布して、25mm×25mmのベタ塗りであるテストパターンを形成した。
<体積抵抗率>
テストパターンを形成したシリコン基板を、オーブンにて100℃で2分間乾燥した後に200℃で20分間焼成することで、体積抵抗率測定用サンプルを作製した。
作製したサンプルについて、体積抵抗率を抵抗率計(ロレスターGP、三菱化学社製)を用いた4端子4探針法により測定した。その結果を下記第1表に示す。
なお、テストパターンを形成したITO蒸着ガラスから同様にして作製したサンプルについても、体積抵抗率を同様に測定したところ、下記第1表に示す結果と同じ値を示した。
テストパターンを形成したシリコン基板を、オーブンにて100℃で2分間乾燥した後に200℃で20分間焼成することで、体積抵抗率測定用サンプルを作製した。
作製したサンプルについて、体積抵抗率を抵抗率計(ロレスターGP、三菱化学社製)を用いた4端子4探針法により測定した。その結果を下記第1表に示す。
なお、テストパターンを形成したITO蒸着ガラスから同様にして作製したサンプルについても、体積抵抗率を同様に測定したところ、下記第1表に示す結果と同じ値を示した。
<接着性>
テストパターンを形成したシリコン基板およびITO蒸着ガラスを、上述の体積抵抗率測定用サンプルと同様に乾燥および焼成することで、接着性評価用サンプルを作製した。
作製したサンプルのテストパターンに、1mmピッチで切り込みを入れ、基盤目を100個(10×10)作り、基盤目上にセロハン粘着テープを完全に付着させ、指の腹で10回こすった後、テープの一端を直角に保った状態で瞬間的に引き離し、完全に剥がれないで残った基盤目の数を調べた。
また、作製した一部のサンプルについては、85℃85%RH環境試験機にて1000時間放置した後(耐湿熱試験後)、同様にして、完全に剥がれないで残った基盤目の数を調べた。
結果を下記第1表に示す。なお、碁盤目の全数(100個)に対して残った基盤目の数を、結果として記載した。
テストパターンを形成したシリコン基板およびITO蒸着ガラスを、上述の体積抵抗率測定用サンプルと同様に乾燥および焼成することで、接着性評価用サンプルを作製した。
作製したサンプルのテストパターンに、1mmピッチで切り込みを入れ、基盤目を100個(10×10)作り、基盤目上にセロハン粘着テープを完全に付着させ、指の腹で10回こすった後、テープの一端を直角に保った状態で瞬間的に引き離し、完全に剥がれないで残った基盤目の数を調べた。
また、作製した一部のサンプルについては、85℃85%RH環境試験機にて1000時間放置した後(耐湿熱試験後)、同様にして、完全に剥がれないで残った基盤目の数を調べた。
結果を下記第1表に示す。なお、碁盤目の全数(100個)に対して残った基盤目の数を、結果として記載した。
上記第1表中の各成分は、以下のものを使用した(単位は、質量部)。
・銀粉:AG4−8F(形状:球状、平均粒子径:1.9μm、比表面積:0.43m2/g、DOWAエレクトロニクス社製)
・酸化銀:東洋化学工業社製
・銀粉:AG4−8F(形状:球状、平均粒子径:1.9μm、比表面積:0.43m2/g、DOWAエレクトロニクス社製)
・酸化銀:東洋化学工業社製
・有機酸銀塩C1:まず、下記式(c′)で表される3−(トリエトキシシリル)プロピル無水コハク酸(GF20、WackerChemical社製)150g、および、エタノール(C2H5OH)22.5g、を、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりエタノールを取り除き、下記式(c)で表されるハーフエステル体を有機酸として得た。
次に、酸化銀(Ag2O、東洋化学工業社製、以下同じ)50g、得られたハーフエステル体151g、および、メチルエチルケトン(以下「MEK」という)300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、下記式(C′)で表される化合物を得た。得られた化合物を、有機酸銀塩C1とする。
次に、酸化銀(Ag2O、東洋化学工業社製、以下同じ)50g、得られたハーフエステル体151g、および、メチルエチルケトン(以下「MEK」という)300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、下記式(C′)で表される化合物を得た。得られた化合物を、有機酸銀塩C1とする。
・有機酸銀塩D1:まず、酸化銀50g、2−メチルプロパン酸(関東化学社製)38g、および、MEK300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、白色の2−メチルプロパン酸銀(イソ酪酸銀)を得た。
・有機酸銀塩D2:まず、酸化銀50g、2−ヒドロキシイソ酪酸(東京化成工業社製)45g、および、MEK300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、白色の2−ヒドロキシイソ酪酸銀を得た。
・有機酸銀塩D3:まず、酸化銀50g、グルタル酸(東京化成工業社製)57g、および、MEK300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、白色のグルタル酸銀を得た。
・溶媒:α−テルピネール
・樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(EP−4100E、ADEKA社製)
・有機酸銀塩D2:まず、酸化銀50g、2−ヒドロキシイソ酪酸(東京化成工業社製)45g、および、MEK300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、白色の2−ヒドロキシイソ酪酸銀を得た。
・有機酸銀塩D3:まず、酸化銀50g、グルタル酸(東京化成工業社製)57g、および、MEK300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、白色のグルタル酸銀を得た。
・溶媒:α−テルピネール
・樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(EP−4100E、ADEKA社製)
上記第1表に示す結果から、実施例1〜15は、いずれも、200℃による低温焼成であっても、体積抵抗率が低く、かつ、シリコン基板やTCOとの接着性にも優れることが分かった。
より詳細に見ると、銀粉を用いた実施例1〜9は、酸化銀を用いた実施例10〜15よりも、体積抵抗率がより低くなる傾向にあることが分かった。
また、実施例1と実施例5〜7とを対比すると、有機酸銀塩D1〜D3を含有する実施例5〜7は、これらを含有しない実施例1よりもより体積抵抗率が低くなることが分かった。これは、実施例10と実施例12〜13との対比においても同様であった。
また、銀粉を含有する実施例1と実施例2とを対比すると、樹脂を含有する実施例2は、これを含有しない実施例1よりも、より接着性に優れることが分かった。
より詳細に見ると、銀粉を用いた実施例1〜9は、酸化銀を用いた実施例10〜15よりも、体積抵抗率がより低くなる傾向にあることが分かった。
また、実施例1と実施例5〜7とを対比すると、有機酸銀塩D1〜D3を含有する実施例5〜7は、これらを含有しない実施例1よりもより体積抵抗率が低くなることが分かった。これは、実施例10と実施例12〜13との対比においても同様であった。
また、銀粉を含有する実施例1と実施例2とを対比すると、樹脂を含有する実施例2は、これを含有しない実施例1よりも、より接着性に優れることが分かった。
これに対して、有機酸銀塩D1を含有するものの有機酸銀塩C1を含有しない比較例1,2,5は、接着性に劣ることが分かった。
また、有機酸銀塩C1の含有量が本発明の範囲の下限値未満である比較例3,4,6,7も、接着性に劣ることが分かった。とりわけ、有機酸銀塩D1も含有しない比較例3,6は、体積抵抗率も大きくなってしまうことが分かった。
また、有機酸銀塩C1の含有量が本発明の範囲の下限値未満である比較例3,4,6,7も、接着性に劣ることが分かった。とりわけ、有機酸銀塩D1も含有しない比較例3,6は、体積抵抗率も大きくなってしまうことが分かった。
1 太陽電池セル
2 表面電極
3 透明導電酸化膜(TCO)
4 p型アモルファスシリコン層
5 i型アモルファスシリコン層
6 n型アモルファスシリコン層
7 シリコン基板
8 裏面電極
9 プラスチックフィルム基板
10 保護フィルム
2 表面電極
3 透明導電酸化膜(TCO)
4 p型アモルファスシリコン層
5 i型アモルファスシリコン層
6 n型アモルファスシリコン層
7 シリコン基板
8 裏面電極
9 プラスチックフィルム基板
10 保護フィルム
Claims (5)
- 銀粉(A)または酸化銀(B)と、
加水分解性ケイ素基を1個以上有する有機酸銀塩(C)と、を含有し、
前記有機酸銀塩(C)の含有量が、前記銀粉(A)または前記酸化銀(B)100質量部に対して2質量部以上である、太陽電池電極用ペースト。 - さらに、加水分解性ケイ素基を有さない有機酸銀塩(D)を含有し、
前記有機酸銀塩(C)および前記有機酸銀塩(D)の合計の含有量が、前記銀粉(A)または前記酸化銀(B)100質量部に対して5〜40質量部である、請求項1に記載の太陽電池電極用ペースト。 - 前記有機酸銀塩(D)が、
水酸基(−OH)を1個以上有する脂肪酸銀塩、炭素数18以下の脂肪酸銀塩、および、水酸基(−OH)を有さずカルボキシ銀塩基(−COOAg)を2個以上有するポリカルボン酸銀塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項2に記載の太陽電池電極用ペースト。 - さらに、溶媒(E)を含有し、
前記溶媒(E)が、沸点200℃以上の有機溶媒である、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池電極用ペースト。 - 受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、
前記表面電極および/または前記裏面電極が、請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池電極用ペーストを用いて形成される、太陽電池セル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010272678A JP2012124266A (ja) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010272678A JP2012124266A (ja) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012124266A true JP2012124266A (ja) | 2012-06-28 |
Family
ID=46505428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010272678A Withdrawn JP2012124266A (ja) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012124266A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014091681A1 (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池 |
WO2016147867A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 昭栄化学工業株式会社 | 太陽電池電極形成用導電性ペースト |
CN116189958A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-05-30 | 河北光兴半导体技术有限公司 | 低温导电浆料组合物、低温导电浆料、导电涂层、电极和异质结太阳能电池 |
-
2010
- 2010-12-07 JP JP2010272678A patent/JP2012124266A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014091681A1 (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池 |
JPWO2014091681A1 (ja) * | 2012-12-13 | 2017-01-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 太陽電池 |
WO2016147867A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 昭栄化学工業株式会社 | 太陽電池電極形成用導電性ペースト |
KR20170129121A (ko) * | 2015-03-13 | 2017-11-24 | 소에이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 | 태양 전지 전극 형성용 도전성 페이스트 |
CN107408586A (zh) * | 2015-03-13 | 2017-11-28 | 昭荣化学工业株式会社 | 太阳能电池电极形成用导电性糊 |
JPWO2016147867A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2017-12-21 | 昭栄化学工業株式会社 | 太陽電池電極形成用導電性ペースト |
US10249774B2 (en) | 2015-03-13 | 2019-04-02 | Shoei Chemical Inc. | Conductive paste for forming solar cell electrode |
CN107408586B (zh) * | 2015-03-13 | 2021-10-19 | 昭荣化学工业株式会社 | 太阳能电池电极形成用导电性糊 |
KR102434035B1 (ko) | 2015-03-13 | 2022-08-22 | 소에이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 | 태양 전지 전극 형성용 도전성 페이스트 |
CN116189958A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-05-30 | 河北光兴半导体技术有限公司 | 低温导电浆料组合物、低温导电浆料、导电涂层、电极和异质结太阳能电池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012238827A (ja) | 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル | |
JP2013074165A (ja) | 太陽電池集電電極形成用導電性組成物、太陽電池セル、および太陽電池モジュール | |
JP5960804B2 (ja) | 薄膜光電池およびその他の用途に使用するためのはんだ付け可能なポリマー厚膜導電性電極組成物 | |
JP2019106305A (ja) | 導電性ペースト | |
WO2021159499A1 (zh) | 用于异质结太阳能电池的导电糊膏、异质结太阳能电池与电极结构 | |
TW200937643A (en) | Paste composition and solar cell element | |
JP2012124266A (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
JP2012038846A (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
JP2012023088A (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
JP2012023084A (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
JP2012023095A (ja) | 導電性組成物および太陽電池セル | |
JP5707754B2 (ja) | 導電性組成物および太陽電池セル | |
JP5527901B2 (ja) | 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル | |
WO2012153553A1 (ja) | 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル | |
JP5630111B2 (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
JP5327069B2 (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
CN103298759B (zh) | 导电性糊剂及使用该导电性糊剂的太阳能电池元件 | |
JP5844091B2 (ja) | 導電性組成物、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール | |
JP5707756B2 (ja) | 導電性組成物および太陽電池セル | |
JP5625562B2 (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル | |
CN116941048A (zh) | 导电性糊剂、太阳能电池用电极及太阳能电池 | |
TWI743683B (zh) | 用於hjt太陽能電池的導電漿料、hjt太陽能電池與電極結構 | |
JP2012248790A (ja) | 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル | |
WO2014203897A1 (ja) | 導電性組成物および太陽電池セル | |
JP4743350B1 (ja) | 太陽電池電極用ペーストおよび太陽電池セル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140304 |