JP2012527782A - シリコンウエハの前面にグリッド電極を形成する方法 - Google Patents
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Abstract
(1)0.5〜8重量%のガラスフリットを含む無機分を含み、ファイヤースルー性を有する金属ペーストを印刷し乾燥させるステップであって、金属ペーストAがARC層上に印刷されて、薄い平行なフィンガーラインの底部セットが形成されるステップと、
(2)0〜3重量%のガラスフリットを含む無機分を含む金属ペーストBを、フィンガーラインの底部セットの上に印刷し乾燥させて、フィンガーラインの底部セットの上に重なってフィンガーラインの上部セットを形成するステップと、
(3)0.2〜3重量%のガラスフリットを含む無機分を含む金属ペーストCを印刷し乾燥させて、フィンガーラインと直角に交差するバスバーを形成するステップと、
(4)三重印刷したシリコンウエハを焼成するステップとを含み、
金属ペーストBの無機分およびペーストCの無機分は、金属ペーストAの無機分よりも少ない量のガラスフリット+場合により存在する他の無機添加剤を含有する、方法。
Description
(1)ARC層上にファイヤースルー性を有する金属ペーストAを印刷し乾燥させるステップであって、金属ペーストAが、フィンガーラインの底部セットを形成する薄い平行なフィンガーラインとして印刷されるステップと、
(2)フィンガーラインの底部セットの上に金属ペーストBを印刷し乾燥させて、フィンガーラインの底部セットの上に重なってフィンガーラインの上部セットを形成するステップと、
(3)金属ペーストCを印刷し乾燥させて、フィンガーラインと直角に交差する2つ以上の平行なバスバーを形成するステップと、
(4)三重印刷したシリコンウエハを焼成するステップとを含み、
金属ペーストAが、有機ビヒクルと、無機分であって(a1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(a2)0.5〜8重量%(重量−%)、好ましくは1〜3重量%のガラスフリットを含む無機分とを含み、
金属ペーストBが、有機ビヒクルと、無機分であって(b1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(b2)0〜3重量%、好ましくは0〜2重量%のガラスフリットを含む無機分とを含み、
金属ペーストCが、有機ビヒクルと、無機分であって(c1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(c2)0.2〜3重量%、好ましくは0.2〜2重量%のガラスフリットを含む無機分とを含み、
金属ペーストBの無機分およびペーストCの無機分は、金属ペーストAの無機分よりも少ない量のガラスフリット+場合により存在する他の無機添加剤を含有し、
ステップ(1)がステップ(2)の前に行われるのであれば、ステップ(1)〜(3)はあらゆる順序で行うことができる、方法に関する。
金属ペーストAは、ファイヤースルー性を有する厚膜伝導性組成物である。これは、有機ビヒクルと、無機分であって(a1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(a2)0.5〜8重量%、好ましくは1〜3重量%のガラスフリットを含む無機分とを含む無機分を含む。
金属ペーストBは、厚膜伝導性組成物であり、この厚膜伝導性組成物は、ファイヤースルー性を有する場合、ファイヤースルー性を有さない場合、またはごくわずかなファイヤースルー性を有する場合がある。通常、金属ペーストBはファイヤースルー性を有さない。金属ペーストBは、有機ビヒクルと、無機分であって(b1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(b2)0〜3重量%、好ましくは0〜2重量%のガラスフリットを含む無機分とを含む。
金属ペーストCは、厚膜伝導性組成物であり、この厚膜伝導性組成物は、ファイヤースルー性を有する場合、ファイヤースルー性を有さない場合、またはごくわずかなファイヤースルー性を有する場合がある。好ましい一実施形態においては、金属ペーストCはファイヤースルー性を有さない。別の好ましい一実施形態においては、金属ペーストCはごくわずかなファイヤースルー性を有する。金属ペーストCは、有機ビヒクルと、無機分であって(c1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(c2)0.2〜3重量%、好ましくは0.2〜2重量%のガラスフリットを含む無機分とを含む。
ステップ(1)〜(3)に続く焼成ステップ(4)は同時焼成ステップである。しかし、好ましくはないが、ステップ(1)〜(3)の間で1つまたは2つのさらなる焼成ステップを行うことも可能である。
以下のようにして太陽電池を製造した:
(i)全面厚さ30μmのアルミニウム電極(E.I.Du Pont de Nemours and Companyより市販されるPV381 Al組成物からスクリーン印刷した)を有するSi基体(面積243cm2で厚さ200μmの多結晶シリコンウエハ、p型(ホウ素)バルクシリコンであり、n型拡散POCl3エミッター、酸でテクスチャー加工された表面、ウエハのエミッター上にCVDによって塗布されたSiNxのARC層を有する)の前面上に、前面銀ペースト(E.I.Du Pont de Nemours and Companyより市販されるPV159;金属を含まない無機含有率:7重量%、ガラスフリット含有率:2重量%)を、幅が107μmであり、互いの間の距離が2.25mmである平行なフィンガーラインとしてスクリーン印刷し、乾燥させた。次に、銀ペーストBを、フィンガーラインと直角に交差する幅2mmおよび厚さ13μmの2つの平行なバスバーとしてスクリーン印刷し、乾燥させた。次に、銀ペーストCを、幅が107μmであり互いの間の距離が2.25mmである平行なフィンガーラインをフィンガーラインの底部セットの上に重ねてスクリーン印刷し、乾燥させた。すべて金属ペーストは同時焼成の前に乾燥させた。焼成後のフィンガーライン全体の厚さは27μmであった。
効率
光変換効率を測定するために、本明細書に記載の方法により形成した太陽電池を、市販のI−Vテスター(h.a.l.m.elektronik GmbHより供給される)中に配置した。I−Vテスター中のランプは、既知の強度(約1000W/m2)の太陽光をしており、これをセルのエミッターに照射した。次に、焼成したセル上に印刷された金属化部分を、4つの電気プローブと接触させた。太陽電池が発生した光電流(Voc、開放電圧;Isc、閉路電圧)を、ある範囲の抵抗にわたって測定して、I−V応答曲線を計算した。
Claims (15)
- シリコンウエハの前面にグリッド電極を形成する方法であって、前記シリコンウエハがp型領域と、n型領域と、pn接合と、前記前面のARC層とを有し、:
(1)前記ARC層にファイヤースルー性を有する金属ペーストAを印刷して乾燥させるステップであって、前記金属ペーストAが、フィンガーラインの底部セットを形成する薄い平行なフィンガーラインとして印刷される、ステップと、
(2)フィンガーラインの前記底部セットに金属ペーストBを印刷して乾燥させて、フィンガーラインの前記底部セットの上に重なるフィンガーラインの上部セットを形成するステップと、
(3)金属ペーストCを印刷して乾燥させて、前記フィンガーラインと直角に交差する2つ以上の平行なバスバーを形成するステップと、
(4)前記三重印刷したシリコンウエハを焼成するステップとを含み、
前記金属ペーストAが、有機ビヒクルと、無機分であって(a1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(a2)0.5〜8重量%のガラスフリットを含む無機分とを含み、
前記金属ペーストBが、有機ビヒクルと、無機分であって(b1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(b2)0〜3重量%のガラスフリットを含む無機分とを含み、
前記金属ペーストCが、有機ビヒクルと、無機分であって(c1)銀、銅、およびニッケルからなる群から選択される少なくとも1種類の導電性金属粉末、および(c2)0.2〜3重量%のガラスフリットを含む無機分とを含み、
金属ペーストBの前記無機分およびペーストCの前記無機分は、金属ペーストAの前記無機分よりも少ない量のガラスフリットに加えて、選択的に存在する他の無機添加剤を含有し、
ステップ(1)がステップ(2)の前に行われるという条件で、ステップ(1)〜(3)があらゆる順序で行われ得る、方法。 - 金属ペーストA中の前記導電性金属粉末の全含有率が50〜92重量%である、請求項1に記載の方法。
- 金属ペーストB中の前記導電性金属粉末の全含有率が50〜92重量%である、請求項1または2に記載の方法。
- 金属ペーストC中の前記導電性金属粉末の全含有率が50〜92重量%である、請求項1、2、または3に記載の方法。
- 金属ペーストA中の前記少なくとも1種類の導電性金属粉末が銀粉末である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 金属ペーストB中の前記少なくとも1種類の導電性金属粉末が銀粉末である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 金属ペーストC中の前記少なくとも1種類の導電性金属粉末が銀粉末である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 金属ペーストBがガラスフリットを含有しない、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 金属ペーストBが他の無機添加剤を含有しない、請求項8に記載の方法。
- 金属ペーストCがファイヤースルー性を有さない、またはごくわずかなファイヤースルー性を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 金属ペーストC中に含まれる前記ガラスフリットが、(i)軟化点温度が571〜636℃の範囲であり、53〜57重量%のPbO、25〜29重量%のSiO2、2〜6重量%のAl2O3、および6〜9重量%のB2O3を含有する鉛含有ガラスフリット、(ii)軟化点温度が550〜611℃の範囲であり、11〜33重量%のSiO2、>0〜7重量%のAl2O3、および2〜10重量%のB2O3を含有する無鉛ガラスフリット、ならびに(iii)軟化点温度が550〜611℃の範囲であり、40〜73重量%のBi2O3、11〜33重量%のSiO2、>0〜7重量%のAl2O3、および2〜10重量%のB2O3を含有する無鉛ガラスフリット、からなる群から選択される少なくとも1種類のガラスフリットからなる、請求項10に記載の方法。
- 前記ARC層が、TiOx、SiOx、TiOx/SiOx、SiNx、またはSi3N4ARC層からなる群から選択される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(1)〜(3)の前記印刷がスクリーン印刷である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法により製造された前面グリッド電極。
- シリコンウエハを含むシリコン太陽電池であって、前記シリコンウエハが、その前面にARC層を有し、かつ、請求項14に記載の前面グリッド電極を有する、シリコン太陽電池。
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