JP2012500332A - シリコン太陽電池用の多元素金属粉末 - Google Patents
シリコン太陽電池用の多元素金属粉末 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012500332A JP2012500332A JP2011523140A JP2011523140A JP2012500332A JP 2012500332 A JP2012500332 A JP 2012500332A JP 2011523140 A JP2011523140 A JP 2011523140A JP 2011523140 A JP2011523140 A JP 2011523140A JP 2012500332 A JP2012500332 A JP 2012500332A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- reactive
- powder
- fine
- reactive metal
- 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.)
- Ceased
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 154
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 153
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 46
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 46
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 43
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 18
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 6
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 20
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 19
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 18
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims description 8
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 6
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 229910001325 element alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims 1
- 150000002894 organic compounds Chemical group 0.000 claims 1
- -1 antimony (Sb) Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical group CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNRNVYYTHRPBDD-UHFFFAOYSA-N [Si][Ag] Chemical compound [Si][Ag] XNRNVYYTHRPBDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N copper silver Chemical compound [Cu].[Ag].[Ag] YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N (S)-(-)-alpha-terpineol Chemical compound CC1=CC[C@@H](C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N 0.000 description 1
- RUJPNZNXGCHGID-UHFFFAOYSA-N (Z)-beta-Terpineol Natural products CC(=C)C1CCC(C)(O)CC1 RUJPNZNXGCHGID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000896 Ethulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001859 Ethyl hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag] Chemical compound [Cu].[Ag] NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N alpha-Terpineol Natural products CC(=C)C1(O)CCC(C)=CC1 OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 235000019326 ethyl hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940051250 hexylene glycol Drugs 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000001812 pycnometry Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- QJVXKWHHAMZTBY-GCPOEHJPSA-N syringin Chemical compound COC1=CC(\C=C\CO)=CC(OC)=C1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 QJVXKWHHAMZTBY-GCPOEHJPSA-N 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSDSQXJSNMTJDA-UHFFFAOYSA-N trifluralin Chemical compound CCCN(CCC)C1=C([N+]([O-])=O)C=C(C(F)(F)F)C=C1[N+]([O-])=O ZSDSQXJSNMTJDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/065—Spherical particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/28—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from gaseous metal compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Abstract
１つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、金属粉末の作製方法が開示される。反応性金属には、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）から選択される金属またはそれらの混合物が包含され、非反応性金属には、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン（Ｐ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）およびテルル（Ｔｅ）のような金属またはそれらの混合物が包含される。
Description
本発明は、１つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の作製に関する。本発明は、特に、少なくとも１つの反応性金属および少なくとも１つの非反応性金属を含有する多元素の、微細な金属粉末の作製プロセスと、シリコン太陽電池におけるこの粉末の使用とに関する。
従来型の地上太陽電池は、一般的に、整流接合またはｐ−ｎ接合が形成されたシリコン（Ｓｉ）の複数の薄いウエハから作製され、導電性の電極コンタクトが引き続いてウエハの両面に形成される。ｐ型のシリコンベースを有する太陽電池構造は、ベース上または裏面側に正の電極コンタクトと、電池の前面側または太陽光照射側であるｎ型シリコンまたはエミッタ上に負の電極コンタクトとを有する。「エミッタ」は、整流接合またはｐ−ｎ接合を形成するためにドープされるシリコン層であり、ｐ型シリコンベースに比べて薄い。半導体のｐ−ｎ接合に適切な波長の放射が入射すると、その半導体内に正孔−電子対を発生させる外部エネルギー源となることはよく知られている。ｐ−ｎ接合に存在する電位差のために、正孔および電子は接合を横切って反対方向に移動する。電子は負の電極コンタクトに移動し、正孔は正の電極コンタクトに移動して、それによって、外部回路に電力を供給し得る電流を生じさせる。太陽電池に対する電極コンタクトは電池の性能にとって重要である。シリコン／電極コンタクト界面の抵抗が高いと、電池から外部電極への電流の伝送が妨げられ、効率が低下するであろう。
電力発生用の太陽電池の大量生産におけるプロセスの流れは、一般的に、最大の簡素化の実現と製造コストの最小化とを目指している。特に電極接点は、一般的に、金属およびガラスフリットを含有するペーストをスクリーン印刷することによって作製される。
前面電極用の銀ペーストが窒化ケイ素の膜の上にスクリーン印刷され、続いて乾燥される。さらに、引き続いて、裏面側の銀または銀／アルミニウムペーストと、アルミニウムペーストとが、基板の裏面側にスクリーン印刷され、連続的に乾燥される。次に、前面および裏面側のペーストの共焼成が、赤外線炉内で、約７００℃〜９７５℃の温度範囲において空気中で数分〜数１０分間、実施される。
共焼成の間に、前面の電極形成銀ペーストは焼結され、焼成中に窒化ケイ素の膜を貫通し、これによって、ｎ型層と電気的に接触することが可能になる。このタイプのプロセスは、一般的に、窒化ケイ素の「ファイヤスルー」または「エッチング」と呼ばれる。
従来型の前面電極の銀ペーストは、銀の粉末と有機バインダと溶剤とガラスフリットとを含み、さらに種々の添加剤を含むことができる。銀の粉末は、主電極コンタクト材料として機能し、低い抵抗をもたらす。ガラスフリットは、鉛または他の低融点成分を含むことができ、約３００〜６００℃の軟化点を与えるので、それは、焼成中に、溶融して「ファイヤスルー」剤として機能し、窒化ケイ素を貫通して、銀がｎ型シリコンに接触するのを可能にする。ガラスフリットは、また、焼結された銀のシリコンへの付着をももたらす。添加剤は、ｎ型の導電性を修飾する付加ドーパントとして用いることができる。
工業的なシリコン太陽電池の効率を改善する努力が現在進行している。１つの重要な焦点は、前面の電極接点の接触抵抗の低減である。太陽電池の前面に対する従来型のスクリーン印刷による銀ペーストの接点形成は、ガラス、銀、窒化ケイ素およびシリコンの間の複雑な一連の相互作用を包含することが一般的に認められている。焼成過程中に生起する反応の順序および速度は、銀ペーストおよびシリコン間の接点形成における因子である。焼成後の界面構造は多様な相から構成される。すなわち、基質シリコン、銀−シリコンアイランド、絶縁性のガラス層内部に沈積した銀、および焼結したバルク銀である。この結果、接触機構は、銀−シリコンアイランドおよび銀沈積物による直接オーム接触と、薄いガラス層を貫通するトンネリングとの混淆である。界面構造のこれらの構成要素のそれぞれの範囲は、ガラス組成物、その組成物中のガラスの量および焼成温度のような多くの因子によって変化する。銀ペーストの組成物および焼成プロファイルは、電池の効率を最大化するように最適化されるが、金属−シリコン界面にガラスが存在することは、シリコンへの金属の純粋な接触によって実現し得る抵抗より高い接触抵抗を不可避的にもたらす。
バイポーラシリコンデバイスに対する良好な接点形成の問題点はよく知られている。すべての金属半導体のコンタクトは、そのコンタクトを整流性のものにする電位障壁を含んでいる。障壁高さが低い程、シリコンに対する接触は良好になる。この障壁高さを支配するいくつかの変数があり、それには、金属の仕事関数、シリコン−金属界面の結晶的または非晶質的性質、および、半導体のフェルミエネルギーをピン止めする電荷キャリアトラップに界面が関連する度合いが包含される。例えば、ｎ型シリコンに対して、バンド整列予測用としてのショットキー制限の場合を用いると、金属に対する仕事関数がシリコンの仕事関数よりも大きければ、この２つの間の接触は整流型である。しかし、金属に対する仕事関数がシリコンのそれよりも低ければ、その接触はオーム型である。金属は、ｎ型およびｐ型半導体の両者に対して低い障壁高さまたはゼロの障壁高さを有することはできない。ｎ型シリコンに対して低い障壁高さを有する金属は、ｐ型シリコンに対しては高い障壁高さを有するであろうし、その逆も成り立つ。従って、シリコンに対する電気的接触はシリコンのタイプに対して最適化される。ｎ型シリコン半導体デバイスに対する低ショットキー障壁高さのケイ化物コンタクトがよく知られている。例えば、米国特許第３，３８１，１８２号明細書、同第３，９６８，２７２号明細書および同第４，３９４，６７３号明細書が、金属をシリコンに接触させて載せて加熱した場合に、バイポーラシリコンデバイスに対する低ショットキー障壁高さのコンタクトを形成する種々のケイ化物を開示している。しかし、このような方法は、シリコン太陽電池については、窒化ケイ素の反射防止被膜が金属のシリコンとの反応に対する障壁になるのでこれまで可能ではなかった。
本発明の発明者らは、シリコン太陽電池に対する、ガラス界面の存在を取り除いた前面電極接点の形成に使用可能な多元素の金属粉末を作製するための新規なプロセスであって、優れた接触抵抗を提供し、かつ付着を維持する、新規なプロセスを創出した。
本発明は、１つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末である材料に関する。本明細書で用いる反応性金属という用語には、窒化ケイ素と反応して、下層のシリコンに対する低ショットキー障壁高さの接点を形成する金属またはその混合物が包含される。窒化ケイ素との反応によって、金属に応じて、窒化物およびケイ化物、あるいはケイ化物のみが形成され得る。窒化ケイ素と反応して導電性の窒化物およびケイ化物を形成する金属には、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）およびバナジウム（Ｖ）が包含され、その反応は、例としてチタンを用いて、次式、すなわち、
Ｓｉ３Ｎ４＋７Ｔｉ→４ＴｉＮ＋３ＴｉＳｉ
によって表現される。
Ｓｉ３Ｎ４＋７Ｔｉ→４ＴｉＮ＋３ＴｉＳｉ
によって表現される。
窒化ケイ素と反応して導電性の金属ケイ化物を形成する金属には、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）が包含され、その反応は、例としてニッケルを用いて、次式、すなわち、
３Ｎｉ＋Ｓｉ３Ｎ４→３ＮｉＳｉ＋２Ｎ２（気体）
によって表現される。
３Ｎｉ＋Ｓｉ３Ｎ４→３ＮｉＳｉ＋２Ｎ２（気体）
によって表現される。
本発明は、さらに、１つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の製造方法に関する。この方法は、次のステップ、すなわち、
ａ．熱揮発性溶剤に溶解した熱分解可能な反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の混合物の溶液を形成するステップと、
ｂ．キャリアガス中に分散されたステップＡの溶液の微細な液滴から本質的に構成されるエーロゾルを形成するステップであって、その液滴の濃度は、液滴の衝突と引き続く合体とによって液滴濃度が１０％低下する結果になる濃度未満であるステップと、
ｃ．そのエーロゾルを、反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の分解温度を超えるが、結果として得られる多金属粉末の溶融点未満の操作温度に加熱するステップであって、それによって、（１）溶剤が揮発し、（２）反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物が分解して、反応性金属および非反応性金属の両者を含有する微細な、球状の粒子が形成され、（３）その粒子が高密度化されるステップと、
ｄ．少なくとも１つの反応性金属粉末および１つの非反応性金属粉末を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末を、キャリアガスと反応副生物と溶剤揮発生成物とから分離するステップと、
を含む。
ａ．熱揮発性溶剤に溶解した熱分解可能な反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の混合物の溶液を形成するステップと、
ｂ．キャリアガス中に分散されたステップＡの溶液の微細な液滴から本質的に構成されるエーロゾルを形成するステップであって、その液滴の濃度は、液滴の衝突と引き続く合体とによって液滴濃度が１０％低下する結果になる濃度未満であるステップと、
ｃ．そのエーロゾルを、反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の分解温度を超えるが、結果として得られる多金属粉末の溶融点未満の操作温度に加熱するステップであって、それによって、（１）溶剤が揮発し、（２）反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物が分解して、反応性金属および非反応性金属の両者を含有する微細な、球状の粒子が形成され、（３）その粒子が高密度化されるステップと、
ｄ．少なくとも１つの反応性金属粉末および１つの非反応性金属粉末を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末を、キャリアガスと反応副生物と溶剤揮発生成物とから分離するステップと、
を含む。
本明細書で用いる「反応性の金属」という用語は、窒化ケイ素と反応して高い導電性の金属窒化物および／または金属ケイ化物を生成する１つの金属または複数の金属の混合物のことを言う。このような金属には、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）から選択される金属またはそれらの混合物が包含される。これらの反応性の金属のそれぞれは、窒化ケイ素を、負の値の生成自由エネルギーにおける大きな差異に基づく酸化還元反応によって、高い導電性の金属窒化物および／または金属ケイ化物に転化するであろう。
反応性の金属は少量の特定の希土類金属を含むことができる。それは、これらの希土類金属が、非常に導電性が高い二ケイ化物および窒化物を生成しかつ転化反応に関与し得るからである。これらの希土類金属は、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、エルビウム（Ｅｒ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ガドリニウム（Ｇａ）のようなもの、および、イットリウム（Ｙ）のような同類の希土類金属である。
上記の反応から生成される窒化物およびケイ化物は、図１（Ａｎｄｒｅｗｓら著「ｎ型シリコンに対する障壁高さ（Ｂａｒｒｉｅｒ Ｈｅｉｇｈｔｓ ｔｏ ｎ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．１１、６、９７２、１９７４年、から作成）に示すように、０．５ｅＶ（電子ボルト）程度のショットキー障壁高さを有する。希土類金属のケイ化物の有するショットキー障壁高さも非常に低く０．３ｅＶの程度である。従って、反応性金属の窒化物およびケイ化物は、シリコン太陽電池におけるｎ型シリコン用の従来型のコンタクトである銀金属（約０．６５ｅＶのｅＶ）よりも低いショットキー障壁高さのｎ型シリコンに対するコンタクトを形成する。反応性金属の窒化物およびケイ化物の付加的な利点は、多くの溶融金属によって非常によく濡らされるという点である。
窒化ケイ素との反応から得られる低ショットキー障壁高さの接点は、近似的に窒化ケイ素と同じ厚さ（７０〜１００ナノメートル）にしてもよいし、あるいは１〜２マイクロメートル程度にしてもよい。しかし、これは、電流を外部回路に伝送する低抵抗の電流キャリアを形成するには十分でない。そのため、低抵抗の電極または付加的な金属層が必要である。これは、焼成過程前または焼成過程後に、反応性金属層の上面に非反応性金属層を堆積することによって実現することができる。別の方法は、おそらく、非反応性金属を反応性金属と共に適切な量において共堆積させる方法である。この共堆積法は、金属混合物、または反応性金属の非反応性金属との合金を含むことができる。この混合物または合金組成物における反応性金属の量は、窒化ケイ素の厚さおよび堆積の厚さに合わせて調整されるが、通常は１〜２５％であろう。
本明細書で用いる「非反応性の金属」という用語は、窒化ケイ素を導電性の窒化物および／またはケイ化物に転化できない１つの金属または複数の金属の混合物のことを言う。それらは、それらのケイ化物または窒化物の負の値の生成自由エネルギーが、窒化ケイ素の負の値の生成自由エネルギーよりも小さいか、あるいは、導電性窒化物を生成しないかのどちらかである。
非反応性の金属のセットは、電流搬送に対する電気抵抗が相対的に低く、かつ焼成ピーク温度に近いあるいはそれよりかなり低い融点を有するものから選択できる。例えば、金属組成物を多元素構成にして、共晶組成物を用いて所要の融点を実現することができる。金属の混合物は、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）をも有することができる。それは、これらが、ドナードーパントとして付加的に作用して、焼成中にペーストの下部のシリコンを局所的に選択的にドープし、その表面抵抗をさらに低減して接触抵抗を改善するからである。そのため、金属は次のような群から選択すればよいが、これに限定されるわけではない。すなわち、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン（Ｐ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）、テルル（Ｔｅ）の群である。例えばパラジウム（Ｐｄ）のような、高融点を有する他の金属を、他の特定の特性を実現するために少量含めることができる。
反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物用の溶剤に関して本明細書で用いる「揮発可能な」という用語は、溶剤が、蒸発および／または分解のいずれによるとしても、最高操作温度に達する時点までに蒸気または気体に完全に転化することを意味する。
反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物に関して本明細書で用いる「熱分解可能な」という用語は、その化合物が、最高操作温度に達する時点までに完全に金属および揮発副生物に分解することを意味する。
本発明の方法においては、エーロゾル形成に用いるキャリアガスに対して不活性である限り、任意の溶解性塩を用いることができる。この例としては、金属の硝酸塩、塩化物、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩などが包含され、具体的に適切な塩の例として、ＡｇＮｏ３、ＨｆＣｌ４、ＳｎＯ、Ｚｒ（ＮＯ３）４、Ｚｎ（ＮＯ３）２、Ｐｂ（ＮＯ３）２、Ｍｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｃｏ（ＮＯ３）２、Ｃｏ（ＣＨ３ＣＯＯ）２、Ｎｉ（ＮＯ３）２、Ｎｉ（ＣＨ３ＣＯＯ）２などが挙げられる。反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物は、０．２モル／リットルのような低濃度から、上限としては特定の塩の溶解限界のすぐ下の濃度までの濃度で使用することができる。０．２モル／リットル未満または飽和濃度の９０％より高い濃度で使用しないことが望ましい。
一方では、本発明の方法のための化合物源として水溶性の金属含有塩を用いることが好ましいが、この方法は、水性または有機性溶剤のいずれかに溶解された有機金属化合物のような他の溶剤可溶化合物を使用して、効果的に実施することが可能である。
金属含有化合物または金属元素の非常に微小なコロイド粒子も、そのコロイド粒子が安定な懸濁質からのものであれば、使用することができる。
操作変数：本発明の方法は、次の基本的な基準に適合する限り、非常に多様な操作条件の下で実施可能である。すなわち、
ａ．溶解性の反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物のエーロゾル中の濃度は、液体溶剤の除去前の固体の沈積を防止するために、供給温度における飽和濃度未満でなければならず、好ましくは、その飽和濃度より少なくとも１０％低い濃度である。
ａ．溶解性の反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物のエーロゾル中の濃度は、液体溶剤の除去前の固体の沈積を防止するために、供給温度における飽和濃度未満でなければならず、好ましくは、その飽和濃度より少なくとも１０％低い濃度である。
ｂ．エーロゾル中の液滴の濃度は、液滴の衝突と引き続く合体とによって液滴濃度が１０％低下する結果になる濃度未満であるように、十分低くなければならない。
ｃ．リアクタの温度は、生成される多元素金属粉末の溶融点未満でなければならない。
溶解性の反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の飽和点以下で操作することは必須であるが、その濃度は、プロセス操作において他の点で重要であるということはない。通常は、単位時間に作製し得る粒子量を最大化するために、かつ、より大きな粒子を製造するために、比較的高い濃度を用いることが望ましいであろう。
本発明のエーロゾル調製用としては、液滴発生用の任意の従来型装置を用いることができる。例えば、ネブライザ、衝突ネブライザ、超音波ネブライザ、振動オリフィスエーロゾル発生器、遠心アトマイザ、二流体アトマイザ、電気スプレー噴霧器などである。粉末の粒子径は生成された液滴径の直接的な関数である。エーロゾル中の液滴径は、本発明の方法の実践において決定的に重要というわけではない。しかし、上記のように、液滴の個数が、粒子径分布を拡大する過度の合体をもたらすほど多くないことが肝要である。
さらに、所与のエーロゾル発生器において、反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の溶液の濃度が粒子径に対して影響を有する。特に、粒子径は濃度の立方根の近似的な関数である。従って、金属化合物の濃度が高い程、多元素金属粒子の粒子径が大きくなる。粒子径における大きな変化が必要な場合は、異なるエーロゾル発生器を使用しなければならない。
反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物用の溶剤に対して不活性であり、かつ、生成される金属化合物および金属合金に対して非酸化性の不活性雰囲気または還元性雰囲気をもたらすほぼいかなる気体も、本発明を実施するためのキャリアガスおよびクエンチガスとして用いることができる。非酸化性の不活性気体の例として、窒素ガスおよびアルゴンガスが包含される。非酸化性の不活性気体を使用すると、反応性金属および非反応性金属の幾分かは完全に反応しないことがある。少量の金属酸化物が存在することになるであろう。これらの金属に関する酸化物フリーの粉末を作製するためには、キャリアガスを還元性の気体とする必要がある。キャリアガスおよび／またはクエンチガス用として使用可能な適切な還元性気体の例として、水素、水素ガス含有窒素ガス、一酸化炭素ガスなどが含まれる。
１つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の作製プロセスは、前駆体の溶液に共溶剤を添加すると、キャリアガスおよび／またはクエンチガス用として不活性気体を用いて処理することも可能である。適切な不活性気体の例は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどである。窒素が、キャリアガスおよび／またはクエンチガス用として好ましい不活性気体である。適切な共溶剤は、金属酸化物の還元剤として作用する溶剤であり、蒸発可能で、キャリアガスに対して不活性であり、親水性で、１〜５個の炭素数を有する。適切な共溶剤の例には、アルコール、エステル、エーテル、ケトンなどが包含される。これらの共溶剤は、溶液中に、１重量％〜５０重量％、好ましくは５重量％〜３０重量％の量で存在する。
本発明の方法を実施し得る温度範囲は、非常に幅広く、反応性金属含有化合物または非反応性金属含有化合物の分解温度のどちらが高いにしてもその高い分解温度から、生成される多元素合金の溶融点にまで及ぶ。この範囲は３００℃から１５００℃まで変化する。
エーロゾルの加熱に用いる装置の型式は、それ自体としては重要でなく、直接または間接加熱のいずれを使用してもよい。例えば、管式加熱炉または燃焼火炎中における直接加熱を用いることができる。生成される、１つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、球状の金属合金粉末の溶融点を超えないことが重要である。
反応温度に達し、粒子が反応して高密度化されると、その粒子は、キャリアガスと反応副生物と溶剤揮発生成物とから分離され、粉末が、フィルタ、サイクロン、静電分離器、バグフィルタ、フィルタディスクなどのような１つ以上の装置によって捕集される。反応が完結すると、ガスは、キャリアガス、金属化合物の分解生成物および溶剤蒸気から構成される。従って、水溶液としての硝酸銀、硝酸銅および硝酸マンガンから、キャリアガスとして水素を含む窒素を用いて銀、銅、マンガン粒子を調製する場合には、本発明の方法から排出される排気ガスは、窒素酸化物、水、窒素ガスおよびきわめて少量の残留水素から構成されるであろう。
上記の金属粉末は、印刷に適した粘稠度およびレオロジーを有する「厚膜ペースト」と呼ばれる粘性組成物を形成するように、有機媒体と機械混合によって混合される。この有機媒体は、焼成プロセスの初期段階において焼尽されてしまうという点で一時的な材料である。有機媒体として多様な不活性粘性材料が使用可能である。また、この有機媒体は、金属の粉末が適度の安定性をもって分散し得るものでなければならない。媒体のレオロジー的特性は、それが組成物に良好な塗布特性を付与するようなものでなければならない。この特性には、金属粉末の安定な分散、スクリーン印刷のための適切な粘度およびチクソトロピー、ペーストによる基板の適切な濡れ性、および良好な乾燥速度が含まれる。本発明の厚膜組成物に用いる有機ビヒクルは、非水性の不活性液体とすることが望ましい。任意の多様な有機ビヒクルを用いることが可能であり、増粘剤、安定剤および／または他の一般的な添加剤を含有してもよいし、しなくてもよい。有機媒体は、通常、溶剤中へのポリマーの溶液である。さらに、界面活性剤のような少量の添加剤を有機媒体の一部とすることができる。この目的に最も頻繁に使用されるポリマーはエチルセルロースである。他の有用なポリマーの例として、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースおよびフェノール樹脂の混合物、低級アルコールのポリメタクリレート、およびエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルも使用することができる。厚膜組成物に見られる最も一般的な溶剤は、エステルアルコール、およびテルペン、例えばα−またはβ−テルピネオール、あるいは、これらと、その他の溶剤、例えばケロシン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコール、高沸点アルコール並びにアルコールエステルなどとの混合物である。さらに、基板への塗布後の急速な硬化を促進するための揮発性液体をビヒクルに含めることが可能である。所要の粘度および揮発性の要件を得るために、これらおよびその他の溶剤の種々の組み合わせが配合される。
有機媒体中に存在するポリマーは、全有機組成物の１重量％〜１１重量％の範囲内にある。本発明の厚膜組成物は、有機媒体によって、所定のスクリーン印刷可能な粘度に調整することができる。
厚膜組成物中における有機媒体の金属成分に対する比率は、ペーストの塗布方法および使用する有機媒体の種類に依存しており、さまざまに変えることができる。分散体は、良好な濡れを得るために、通常、７０〜９５重量％の金属成分と、５〜３０重量％の有機媒体（ビヒクル）とを含有するであろう。
以下の実施例は、本発明の理解に資するために提示されるものであって、いかなる意味においても本発明の範囲を限定するようには意図されていない。粉末特性の詳細は表１に見られる。組成は重量パーセントで示されている。タップ密度は、Ｅｎｇｌｅｓｍａｎｎ製造のタップ密度機を用いて測定した。表面積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｔｒｉｓｔａｒを用いてＢＥＴ法により測定した。Ｈｅピクノメトリー密度は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ａｃｃｕｐｙｃ １３３０を用いて測定し、Ｘ線回折は、リガクＭｉｎｉｆｌｅｘ ｘ線回折計を用いて測定した。粒子径データはＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｓ３５００を用いて測定し、走査電子顕微鏡写真は、ＪＯＥＬ ＪＳＭ−６７００Ｆ電界放出ＳＥＭを用いて作成した。
実施例１
この実施例は、銀、銅およびマンガンを、銀７０重量％、銅２７重量％およびマンガン３重量％の比率で含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の製造を示している。前駆体の溶液は、硝酸銀の結晶を水中に溶解し、続いて硝酸銅を添加し、さらに続いて硝酸マンガンを加えて調製した。溶液中の銀、銅およびマンガンの合計量は１０重量パーセントであったが、その相対比率は、７０／２７／３Ａｇ／Ｃｕ／Ｍｎ合金が粒子として得られるようにした。続いて、キャリアガスとして窒素を使用し、１．６ＭＨｚで作動する９個の超音波変換器を備えた超音波発生器を用いてエーロゾルを発生させた。次に、このエーロゾルを、インパクタに通し、さらに続いて、１０５０℃に設定された帯域を有する３帯域炉の中に送入した。炉から出した後、エーロゾル温度を窒素ガスでクエンチし、銀、銅およびマンガンを、銀７０重量％、銅２７重量％およびマンガン３重量％の比率で含有する高密度の、球形の、微細な金属粉末をバグフィルタに捕集した。この条件の下で、ｘ線回折分析から分かるように若干の酸化銅が存在した。
この実施例は、銀、銅およびマンガンを、銀７０重量％、銅２７重量％およびマンガン３重量％の比率で含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の製造を示している。前駆体の溶液は、硝酸銀の結晶を水中に溶解し、続いて硝酸銅を添加し、さらに続いて硝酸マンガンを加えて調製した。溶液中の銀、銅およびマンガンの合計量は１０重量パーセントであったが、その相対比率は、７０／２７／３Ａｇ／Ｃｕ／Ｍｎ合金が粒子として得られるようにした。続いて、キャリアガスとして窒素を使用し、１．６ＭＨｚで作動する９個の超音波変換器を備えた超音波発生器を用いてエーロゾルを発生させた。次に、このエーロゾルを、インパクタに通し、さらに続いて、１０５０℃に設定された帯域を有する３帯域炉の中に送入した。炉から出した後、エーロゾル温度を窒素ガスでクエンチし、銀、銅およびマンガンを、銀７０重量％、銅２７重量％およびマンガン３重量％の比率で含有する高密度の、球形の、微細な金属粉末をバグフィルタに捕集した。この条件の下で、ｘ線回折分析から分かるように若干の酸化銅が存在した。
銀７０重量％−銅２７重量％−マンガン３重量％の合金の粉末を、乳鉢および乳棒を用いて、窒化ケイ素の粉末と１：１の容積比で混合した。この混合物を窒素雰囲気の下で約１３００℃に加熱して、同時ＤＴＡ／ＴＧＡ分析操作にかけた。混合物は、分析操作の間、アルミナの坩堝に詰め込んだ。窒素流量は１００ｍＬ／分であり、加熱速度は１０℃／分であった。図２は、ＤＴＡ／ＴＧＡ分析操作の結果を示す。ＴＧＡから分かるように、反応は約７３７℃で始まり、３％より僅かに少ない重量喪失が生じている。これは、窒化ケイ素からの窒素の離脱を示唆している。約７８０℃で、ＤＴＡ分析操作上に小さい発熱と小さい吸熱とが観察されるが、これは、発熱点において反応が生起し、吸熱点において幾分かの溶融が生起したことを示している。さらに、約８１０℃で吸熱が見られる。銀−銅の比率は７７９℃の溶融点を有する合金を生成し、マンガンは溶融点を若干上昇させると見られるので、８１０℃における吸熱は合金の溶融が生起したことを示している。
実施例２
銀、銅およびコバルトを、銀７０重量％、銅２７重量％およびコバルト３重量％の比率で含有する多元素の、微細な合金粉末のサンプルを、実施例１の場合と同じ条件によって調製した。この条件の下で、ｘ線回折分析から分かるように若干の酸化銅が存在した。
銀、銅およびコバルトを、銀７０重量％、銅２７重量％およびコバルト３重量％の比率で含有する多元素の、微細な合金粉末のサンプルを、実施例１の場合と同じ条件によって調製した。この条件の下で、ｘ線回折分析から分かるように若干の酸化銅が存在した。
この粉末を、乳鉢および乳棒を用いて、窒化ケイ素の粉末と１：１の容積比で混合した。この混合物を窒素雰囲気の下で約１３００℃に加熱して、同時ＤＴＡ／ＴＧＡ分析操作にかけた。混合物は、分析操作の間、アルミナの坩堝に詰め込んだ。窒素流量は１００ｍＬ／分であり、加熱速度は１０℃／分であった。図３は、ＤＴＡ／ＴＧＡ分析操作の結果を示す。ＴＧＡから分かるように、反応は約７３７℃で始まり、３％より僅かに少ない重量喪失が生じている。これは、窒化ケイ素からの窒素の離脱を示唆している。同様の温度において、発熱が生起し、それより高い約８８５℃において、ＤＴＡ分析操作上に吸熱が観察されるが、これは合金の溶融が生起したことを示している。
実施例１および２は、窒化ケイ素の粉末と、単独の反応性金属よりも遥かに低い溶融点を有する反応性金属粉末との反応を示している。銀７０重量％対銅２７重量％の比率は銀および銅の共晶組成であり、その溶融点は７７９℃である。マンガンは１２４５℃で溶融するので、銅−銀共晶組成物に３重量％のマンガンを添加すると、溶融点が８００℃を少し超える温度に上昇する。コバルトは１４９５℃で溶融するので、銅−銀共晶体に３重量％のコバルトを添加すると、溶融点が約８８０℃に上昇する。これが、ＤＴＡ分析操作に示されている。コバルトおよびマンガンの量は、シリコン太陽電池の前面の金属化として用いる場合の低溶融点の合金において近似的に必要な量であるように計画された。ＴＧＡ分析操作に見られるように、反応は両合金に対して約７３７℃で始まり、これによって、３％より僅かに少ない重量喪失が生じている。この重量喪失は窒素の変化を表現するものであり、少量の反応性金属含有量を含む比較的低溶融点の合金が、好ましい温度において窒化ケイ素と反応して、電流キャリアとして機能し得る金属層を含む低ショットキー障壁高さの金属ケイ化物層を形成することを確証している。
実施例３
銀、銅およびコバルトを、銀５４重量％、銅２１重量％およびコバルト２５重量％の比率で含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末のサンプルを、実施例１の場合と同じ条件によって調製した。この実施例においては、共溶剤のエチレングリコールを使用し、前駆体の溶液に、３０重量パーセントのエチレングリコールを添加した。Ｘ線回折分析によって、金属酸化物が存在しないことが確認された。
銀、銅およびコバルトを、銀５４重量％、銅２１重量％およびコバルト２５重量％の比率で含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末のサンプルを、実施例１の場合と同じ条件によって調製した。この実施例においては、共溶剤のエチレングリコールを使用し、前駆体の溶液に、３０重量パーセントのエチレングリコールを添加した。Ｘ線回折分析によって、金属酸化物が存在しないことが確認された。
実施例４
銀、銅およびコバルトを、銀６５重量％、銅２５重量％およびコバルト１０重量％の比率で含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末のサンプルを、実施例１の場合と同じ条件によって調製した。この実施例においては、共溶剤のエチレングリコールを使用し、前駆体の溶液に、３０重量パーセントのエチレングリコールを添加した。Ｘ線回折分析によって、金属酸化物が存在しないことが確認された。図４はこの粉末の走査電子顕微鏡写真を示す。図４Ａは２次電子像であって、微細な球状粒子を示しており、図４Ｂは後方散乱像であって、暗い部分は、明るい部分に比べて多量のコバルトを有する。銀および銅は粒子全域に見られる。
銀、銅およびコバルトを、銀６５重量％、銅２５重量％およびコバルト１０重量％の比率で含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末のサンプルを、実施例１の場合と同じ条件によって調製した。この実施例においては、共溶剤のエチレングリコールを使用し、前駆体の溶液に、３０重量パーセントのエチレングリコールを添加した。Ｘ線回折分析によって、金属酸化物が存在しないことが確認された。図４はこの粉末の走査電子顕微鏡写真を示す。図４Ａは２次電子像であって、微細な球状粒子を示しており、図４Ｂは後方散乱像であって、暗い部分は、明るい部分に比べて多量のコバルトを有する。銀および銅は粒子全域に見られる。
Claims (16)
- チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群から選択される１つ以上の反応性金属の粉末と、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン（Ｐ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群から選択される１つ以上の非反応性金属とを含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の製造方法であって、次の順次連続的なステップ、すなわち、
ａ．熱揮発性溶剤に溶解した熱分解可能な反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の混合物の溶液を形成するステップと、
ｂ．キャリアガス中に分散されたステップＡの溶液の微細な液滴から本質的に構成されるエーロゾルを形成するステップであって、その液滴の濃度は、液滴の衝突と引き続く合体とによって液滴濃度が１０％低下する結果になる濃度未満であるステップと、
ｃ．前記エーロゾルを、前記反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物の分解温度を超えるが、結果として得られる多金属合金の溶融点未満の操作温度に加熱するステップであって、それによって、（１）前記溶剤が揮発し、（２）前記反応性金属含有化合物および非反応性金属含有化合物が分解して微細な粒子が形成され、（３）その粒子が合金を形成しかつ高密度化されるステップと、
ｄ．少なくとも１つの反応性金属粉末および１つの非反応性金属粉末を含有する前記多元素の、微細な、球状の金属粉末を、キャリアガスと反応副生物と溶剤揮発生成物とから分離するステップと、
を含む方法。 - 前記温度が３００℃〜１６００℃である、請求項１に記載の方法。
- 前記キャリアガスが、前記多金属粒子に含まれる金属と反応しない不活性気体である、請求項１に記載の方法。
- 前記キャリアガスが窒素である、請求項３に記載の方法。
- 前記キャリアガスが還元性の気体である、請求項３に記載の方法。
- 前記キャリアガスが、４％の水素ガスを含む窒素ガスである、請求項３に記載の方法。
- ステップａにおいて、共溶剤が、還元剤として作用するように添加される、請求項１に記載の方法。
- 前記共溶剤の還元剤が１〜５個の炭素を有する有機化合物である、請求項７に記載の方法。
- 前記共溶剤の還元剤がアルコールである、請求項８に記載の方法。
- 前記共溶剤が、前記溶液の約１容積％〜約５０容積％の量で存在する、請求項７に記載の方法。
- １つ以上の反応性金属および１つ以上の非反応性金属を含有する多元素の、微細な、球状の金属粉末の組成物であって、前記反応性金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群から選択される金属またはそれらの混合物を含み、前記非反応性金属は、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン（Ｐ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群から選択される金属またはそれらの混合物を含み、さらに、前記粉末の粒子径は、直径５００ナノメートル〜５マイクロメートルの範囲内にある、多元素の金属粉末の組成物。
- 前記反応性金属の含有量が１〜２５重量パーセントである、請求項１１に記載の多元素の金属粉末。
- 有機媒体と、多元素の、微細な、球状の金属粉末、または多元素の、微細な、球状の金属粉末の混合物とを含む厚膜組成物であって、この金属粉末は、（ａ）１つ以上の反応性金属と、（ｂ）１つ以上の非反応性金属とを含有する金属粉末組成物を含み、前記反応性金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群から選択される金属を含み、前記非反応性金属は、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン（Ｐ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群から選択される金属またはそれらの混合物を含み、さらに、前記金属合金の粉末は請求項１に記載の方法によって作製される、厚膜組成物。
- 請求項１１に記載の前記多元素の、微細な、反応性金属合金の粉末からシリコン太陽電池上に形成される電極であって、前記多元素の、微細な、反応性金属合金の粉末は、シリコン太陽電池の窒化ケイ素の表面上に堆積され、かつ、窒化ケイ素を反応性の金属窒化物およびケイ化物に転化するように焼成されている、電極。
- 請求項１１に記載の前記多元素の、微細な、球状の、反応性金属合金の粉末からシリコン太陽電池上に形成される電極であって、前記多元素合金の粉末は、シリコン太陽電池の窒化ケイ素の表面上に堆積され、かつ、ｎ型シリコンに対する低ショットキー障壁高さの接点と、付加的に電流キャリアの金属電極とを形成するように焼成されている、電極。
- 請求項１１に記載の前記多元素の、微細な、球状の、反応性金属合金の粉末の金属組成物からシリコン太陽電池上に形成される電極であって、前記多元素合金の粉末は、還元性雰囲気または真空において、６５０℃〜９５０℃の温度で焼成されている、電極。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US8849708P | 2008-08-13 | 2008-08-13 | |
| US61/088,497 | 2008-08-13 | ||
| PCT/US2009/053562 WO2010019674A1 (en) | 2008-08-13 | 2009-08-12 | Multi-element metal powders for silicon solar cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012500332A true JP2012500332A (ja) | 2012-01-05 |
| JP2012500332A5 JP2012500332A5 (ja) | 2012-09-27 |
Family
ID=41165695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011523140A Ceased JP2012500332A (ja) | 2008-08-13 | 2009-08-12 | シリコン太陽電池用の多元素金属粉末 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8840701B2 (ja) |
| EP (1) | EP2315638B1 (ja) |
| JP (1) | JP2012500332A (ja) |
| KR (1) | KR20110044896A (ja) |
| CN (1) | CN102119063A (ja) |
| TW (1) | TW201016351A (ja) |
| WO (1) | WO2010019674A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014527282A (ja) * | 2011-06-21 | 2014-10-09 | ルレデラ・フンダシオン・パラ・エル・デサロリョ・テクノロヒコ・イ・ソシアル | 混合酸化物および永久磁性粒子の製造方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8187705B2 (en) * | 2010-07-15 | 2012-05-29 | Silberline Manufacturing Company, Inc. | Manganese vanadium tantalum oxide and pigments having a black metallic effect coated with the same |
| JP5751449B2 (ja) | 2011-05-25 | 2015-07-22 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極活物質 |
| US8952245B2 (en) | 2012-01-23 | 2015-02-10 | Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc | Conductive thick film paste for solar cell contacts |
| KR101596548B1 (ko) * | 2013-03-27 | 2016-02-22 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극 |
| CN105097466B (zh) * | 2014-05-12 | 2019-01-08 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体器件制造工艺和半导体器件 |
| CN105469855B (zh) * | 2014-09-01 | 2017-11-17 | 比亚迪股份有限公司 | 一种晶体硅太阳能电池用铝导电浆料及其制备方法和应用 |
| CN104681706B (zh) * | 2015-02-12 | 2017-11-17 | 浙江大学 | 高优值的P型FeNbHfSb热电材料及其制备方法 |
| US10987735B2 (en) | 2015-12-16 | 2021-04-27 | 6K Inc. | Spheroidal titanium metallic powders with custom microstructures |
| CA3009630C (en) | 2015-12-16 | 2023-08-01 | Amastan Technologies Llc | Spheroidal dehydrogenated metals and metal alloy particles |
| US11426791B2 (en) * | 2016-11-16 | 2022-08-30 | Shoei Chemical Inc. | Method for producing metal powder |
| CN108176153A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-19 | 上海美滴智能科技有限公司 | 复合滤网及其制备工艺 |
| CA3104080A1 (en) | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 6K Inc. | Process for producing spheroidized powder from feedstock materials |
| JP7355313B2 (ja) | 2019-03-28 | 2023-10-03 | 石川県 | 金属ペースト、電子部品、及び電子部品製造方法 |
| WO2020223374A1 (en) | 2019-04-30 | 2020-11-05 | 6K Inc. | Lithium lanthanum zirconium oxide (llzo) powder |
| AU2020264446A1 (en) | 2019-04-30 | 2021-11-18 | 6K Inc. | Mechanically alloyed powder feedstock |
| WO2021118762A1 (en) | 2019-11-18 | 2021-06-17 | 6K Inc. | Unique feedstocks for spherical powders and methods of manufacturing |
| US11590568B2 (en) | 2019-12-19 | 2023-02-28 | 6K Inc. | Process for producing spheroidized powder from feedstock materials |
| EP4173060A1 (en) | 2020-06-25 | 2023-05-03 | 6K Inc. | Microcomposite alloy structure |
| AU2021349358A1 (en) | 2020-09-24 | 2023-02-09 | 6K Inc. | Systems, devices, and methods for starting plasma |
| AU2021371051A1 (en) | 2020-10-30 | 2023-03-30 | 6K Inc. | Systems and methods for synthesis of spheroidized metal powders |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001513697A (ja) * | 1997-02-24 | 2001-09-04 | スーペリア マイクロパウダーズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | エアロゾル法及び装置、粒子製品、並びに該粒子製品から製造される電子装置 |
| JP2001279306A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Akita Pref Gov Shigen Gijutsu Kaihatsu Kiko | 球状Ｎｉ−Ｐアモルファス金属粉末の製法 |
| JP2011514432A (ja) * | 2007-09-07 | 2011-05-06 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 銀および少なくとも２種の非銀含有元素を含有する多元素合金粉末 |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3381182A (en) * | 1964-10-19 | 1968-04-30 | Philco Ford Corp | Microcircuits having buried conductive layers |
| US3968272A (en) * | 1974-01-25 | 1976-07-06 | Microwave Associates, Inc. | Zero-bias Schottky barrier detector diodes |
| US4153907A (en) * | 1977-05-17 | 1979-05-08 | Vactec, Incorporated | Photovoltaic cell with junction-free essentially-linear connections to its contacts |
| US4105471A (en) * | 1977-06-08 | 1978-08-08 | Arco Solar, Inc. | Solar cell with improved printed contact and method of making the same |
| US4278704A (en) * | 1980-01-30 | 1981-07-14 | Rca Corporation | Method for forming an electrical contact to a solar cell |
| US4394673A (en) * | 1980-09-29 | 1983-07-19 | International Business Machines Corporation | Rare earth silicide Schottky barriers |
| JPS5933868A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-23 | Hitachi Ltd | 半導体装置用電極材料 |
| FR2549290B1 (fr) | 1983-07-13 | 1986-10-10 | Photowatt Int | Encre conductrice pour prise de contact par serigraphie sur du silicium semi-conducteur, procede de realisation d'un contact par serigraphie a l'aide d'une telle encre, et cellule photovoltaique munie d'un tel contact |
| JPS60140880A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Hitachi Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JPS6249676A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-04 | Sharp Corp | 太陽電池 |
| GB8802079D0 (en) | 1988-01-30 | 1988-02-24 | British Petroleum Co Plc | Producing semiconductor layers |
| US5698451A (en) * | 1988-06-10 | 1997-12-16 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating contacts for solar cells |
| US5118362A (en) * | 1990-09-24 | 1992-06-02 | Mobil Solar Energy Corporation | Electrical contacts and methods of manufacturing same |
| JPH06140279A (ja) * | 1992-09-11 | 1994-05-20 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミック電子部品の焼成方法 |
| TW261554B (ja) | 1992-10-05 | 1995-11-01 | Du Pont | |
| US5429657A (en) * | 1994-01-05 | 1995-07-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for making silver-palladium alloy powders by aerosol decomposition |
| EP1386708B1 (en) | 1997-02-24 | 2014-06-18 | Cabot Corporation | Particulate products made by an aerosol method |
| US5928405A (en) | 1997-05-21 | 1999-07-27 | Degussa Corporation | Method of making metallic powders by aerosol thermolysis |
| JP2002012904A (ja) | 2000-06-30 | 2002-01-15 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 電気接点用Ａｇ−Ｎｉ系複合材の製造方法及び電気接点材料 |
| US6679938B1 (en) * | 2001-01-26 | 2004-01-20 | University Of Maryland | Method of producing metal particles by spray pyrolysis using a co-solvent and apparatus therefor |
| JP2004207493A (ja) | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置、その製造方法および太陽電池 |
| US7435361B2 (en) * | 2005-04-14 | 2008-10-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices |
| WO2007106180A2 (en) * | 2005-11-07 | 2007-09-20 | Applied Materials, Inc. | Photovoltaic contact and wiring formation |
| US20070137692A1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Bp Corporation North America Inc. | Back-Contact Photovoltaic Cells |
| US8575474B2 (en) | 2006-03-20 | 2013-11-05 | Heracus Precious Metals North America Conshohocken LLC | Solar cell contacts containing aluminum and at least one of boron, titanium, nickel, tin, silver, gallium, zinc, indium and copper |
| ES2651625T3 (es) * | 2007-04-25 | 2018-01-29 | Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc | Formulaciones para conductores de película gruesa, que comprenden plata y níquel o aleaciones de plata y níquel y celdas solares fabricadas a partir de las mismas |
| CN101842447A (zh) * | 2007-10-09 | 2010-09-22 | 美商纳麦斯科技公司 | 导电性纳米颗粒墨和糊状物及其应用 |
| US7897434B2 (en) * | 2008-08-12 | 2011-03-01 | International Business Machines Corporation | Methods of fabricating solar cell chips |
| US8294024B2 (en) * | 2008-08-13 | 2012-10-23 | E I Du Pont De Nemours And Company | Processes for forming photovoltaic devices |
| US20100037941A1 (en) * | 2008-08-13 | 2010-02-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Compositions and processes for forming photovoltaic devices |
| TWI366919B (en) * | 2008-09-19 | 2012-06-21 | Gintech Energy Corp | Structure of solar cell and its production method |
-
2009
- 2009-08-12 EP EP09791431.1A patent/EP2315638B1/en not_active Not-in-force
- 2009-08-12 CN CN2009801316723A patent/CN102119063A/zh active Pending
- 2009-08-12 KR KR1020117005707A patent/KR20110044896A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-08-12 WO PCT/US2009/053562 patent/WO2010019674A1/en active Application Filing
- 2009-08-12 US US12/539,677 patent/US8840701B2/en active Active
- 2009-08-12 JP JP2011523140A patent/JP2012500332A/ja not_active Ceased
- 2009-08-13 TW TW098127327A patent/TW201016351A/zh unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001513697A (ja) * | 1997-02-24 | 2001-09-04 | スーペリア マイクロパウダーズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | エアロゾル法及び装置、粒子製品、並びに該粒子製品から製造される電子装置 |
| JP2001279306A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Akita Pref Gov Shigen Gijutsu Kaihatsu Kiko | 球状Ｎｉ−Ｐアモルファス金属粉末の製法 |
| JP2011514432A (ja) * | 2007-09-07 | 2011-05-06 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 銀および少なくとも２種の非銀含有元素を含有する多元素合金粉末 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014527282A (ja) * | 2011-06-21 | 2014-10-09 | ルレデラ・フンダシオン・パラ・エル・デサロリョ・テクノロヒコ・イ・ソシアル | 混合酸化物および永久磁性粒子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102119063A (zh) | 2011-07-06 |
| WO2010019674A1 (en) | 2010-02-18 |
| EP2315638B1 (en) | 2014-04-02 |
| KR20110044896A (ko) | 2011-05-02 |
| TW201016351A (en) | 2010-05-01 |
| US20100037951A1 (en) | 2010-02-18 |
| US8840701B2 (en) | 2014-09-23 |
| EP2315638A1 (en) | 2011-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2315638B1 (en) | Multi-element metal powders for silicon solar cells | |
| CN104392771B (zh) | 电极用膏状组合物和光伏电池 | |
| KR101543046B1 (ko) | 태양 전지용 층상 컨택 구조 | |
| US8294024B2 (en) | Processes for forming photovoltaic devices | |
| US9870840B2 (en) | Metallic glass, conductive paste, and electronic device | |
| JP5120477B2 (ja) | 電極用ペースト組成物及び太陽電池 | |
| JP5811186B2 (ja) | 電極用ペースト組成物、太陽電池素子及び太陽電池 | |
| JP6206491B2 (ja) | 電極形成用組成物、太陽電池素子及び太陽電池 | |
| TW201034227A (en) | Compositions and processes for forming photovoltaic devices | |
| KR101444738B1 (ko) | 태양전지의 전면 전극용 페이스트 조성물 및 이를 이용한 태양전지 | |
| WO2012138186A2 (ko) | 전극 형성용 은 페이스트 조성물 및 이의 제조 방법 | |
| JP5879790B2 (ja) | 電極用ペースト組成物および太陽電池 | |
| JP2016189443A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法、並びに太陽電池 | |
| JP2016189310A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| TWI574450B (zh) | 電極形成用組成物、太陽電池元件及其製造方法、太陽電池及其製造方法 | |
| JP6065049B2 (ja) | 電極用ペースト組成物および太陽電池 | |
| JP6617427B2 (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| JP2016189447A (ja) | 太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| JP2016189307A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| JP2016189306A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法、並びに太陽電池 | |
| JP2016189445A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| JP2016189312A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| WO2015083917A1 (en) | Method of pulverizing metallic glass, pulverized metallic glass, conductive paste, and electronic device | |
| JP2016189308A (ja) | 電極形成用組成物、電極、太陽電池素子及びその製造方法、並びに太陽電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120809 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140107 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20140402 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20140409 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140502 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141104 |
|
| A045 | Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20150324 |