JP2013070056A - 太陽電池の電極と導電性ペーストの製造方法 - Google Patents

太陽電池の電極と導電性ペーストの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】太陽電池の電極と導電性ペーストの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、半導体基板の前面、裏面、または前面および裏面の両方の上に予備形成された電極を有する半導体基板を作製する工程と、導電性粉末と、５０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する非晶質飽和ポリエステル樹脂と、有機溶剤とを含む導電性ペーストを予備形成された電極上に適用する工程と、適用された導電性ペーストを乾燥させる工程と、タブ電極を乾燥された導電性ペースト上に置く工程と、タブ電極をはんだ付けする工程とを含む、太陽電池の電極を製造する方法に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は太陽電池の電極に関し、より具体的には、太陽電池の電極を形成するための導電性ペーストおよび太陽電池の電極を製造する方法に関する。
２種類の導電性ペーストがある。一方は、高温において、例えば５００℃以上において焼成する間に溶融することによって基板に付着するガラスフリットを含有する焼成タイプである。他方は、ガラスフリットを実質的に含有せず、比較的低温において、例えば３００℃以下において加熱されることによって導電性ペースト中のポリマー樹脂それ自体によって基板に付着する導電性ペーストのポリマータイプである。焼成工程において高温を必要としないので、ポリマータイプの導電性ペーストを使用することによって製造された太陽電池の電極が必要とされる。しかしながら、ポリマータイプの導電性ペーストから製造された太陽電池の電極は時々、はんだ付けの熱の影響によって剥離する。
（特許文献１）には、導電性粒子を含有する導電性組成物、および熱硬化性エポキシ樹脂組成物によって形成された太陽電池の電極が開示されている。
米国特許出願公開第２００８／０１９６７５７号明細書
本発明の目的は、基板と電極との間ならびに電極とはんだ付けによって付着された銅リボンとの間の十分な接着性を有する太陽電池の電極を形成するためのポリマータイプの導電性ペーストを提供することである。
本発明の態様は、半導体基板の前面、裏面、または前面および裏面の両方の上に予備形成された電極を有する半導体基板を作製する工程と、導電性粉末と、５０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する非晶質飽和ポリエステル樹脂と、有機溶剤とを含む導電性ペーストを予備形成された電極上に適用する工程と、適用された導電性ペーストを８０〜２５０℃において乾燥させる工程と、タブ電極を乾燥された導電性ペースト上に置く工程と、タブ電極をはんだ付けする工程とを含む、太陽電池の電極を製造する方法に関する。
本発明の別の態様は、導電性ペーストの全重量に基づいて、導電性粉末４０〜９０重量パーセントと、
溶剤５〜５０重量パーセントと、５０℃以下のＴｇを有する非晶質飽和ポリエステル樹脂３〜２０重量パーセントとを含む、太陽電池の電極を製造するための導電性ペーストに関する。
本発明による太陽電池の電極は十分な接着性を得ることができる。
ハイブリッドタイプの太陽電池の断面図である。 ハイブリッドタイプの太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。 ハイブリッドタイプの太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。 ハイブリッドタイプの太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。 ハイブリッドタイプの太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を前面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を前面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を前面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を前面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を前面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を前面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を裏面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を裏面に形成する方法を説明するための図面である。 結晶タイプの太陽電池の電極を裏面に形成する方法を説明するための図面である。 有機薄膜太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。 有機薄膜太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。 有機薄膜太陽電池の電極を形成する方法を説明するための図面である。
本発明の太陽電池の電極を製造する方法ならびに方法において使用された導電性ペーストが図面と共に以下に説明される。
太陽電池の電極を製造する方法
ハイブリッドタイプ、結晶タイプ、非晶質タイプ、または薄膜タイプなどの太陽電池のいくつかのタイプがある。しかしながら、太陽電池のタイプは限定されない。
実施形態において、太陽電池はハイブリッドタイプの太陽電池でありうる。ハイブリッドタイプの場合、基板は、半導体基板１０１、および透明電極１０２を含むことができる。図１に示されるように透明電極１０２を半導体層１０１の前面および裏面の両方の上に形成することができる。透明電極１０２はインジウムチタン酸化物（ＩＴＯ）から製造されてもよい。予備形成された電極は、この場合、透明電極１０２である。
ハイブリッドタイプの太陽電池の半導体層１０１は、単結晶半導体層、および単結晶半導体層の前面および裏面の両方の上の非晶質半導体層の少なくとも３層状でありうる。
「前面」は、日光から電気を発生させるために導入される時に日光を受容する面として本明細書において定義される。「裏面」は、前面の反対側の面として定義される。
集電極１０３を前面および裏面の両方において透明電極１０２上に形成することができる。タブ電極１０４を使用することによって前面上の集電極１０３を隣接する太陽電池の裏面上の集電極に接続することができる。タブ電極１０４がはんだ１０５によって被覆されて付着することができる。本発明の導電性ペーストを集電極１０３のために使用することができる。従って、太陽電池は、はんだ付けの後でも集電極とタブ電極との強固な接着性を確実にすることができる。
太陽電池を製造する方法が図２〜図４によって説明される。
実施形態において、予備形成された電極として透明電極２０２を有する半導体基板２０１が図２Ａに示されるように作製される。透明電極２０２を半導体基板２０１の少なくとも前面上に形成することができる。しかしながら、図２Ａに示されるように前面および裏面の両方の上に透明電極２０２を形成することも可能である。透明電極２０２を例えばＩＴＯによる化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成することができる。
導電性ペースト２０３を前面の透明電極層２０２上に適用して、集電極を形成する。適用は、特に、細線パターンを形成する時に導電性ペースト２０３をスクリーン印刷することによって行われてもよい。適用された導電性ペースト２０３のパターンは、図２Ｂに示されるように母線２０３（ａ）の少なくとも１つの線と多くの細い指線２０３（ｂ）とを含むくし形状としうる。母線２０３（ａ）が指線２０３（ｂ）の上で交差して、半導体層１０１が発生する電気を透明電極２０２、および指線２０３（ｂ）を通して移動させる。
導電性ペーストの粘度は、適用方法の観点から１０ｒｐｍにおいて５０〜３００パスカル秒であってもよい。例えば、それをスクリーン印刷によって適用するとき、粘度は１０ｒｐｍにおいて１００〜３００パスカル秒であってもよい。粘度は、室温で１０ｒｐｍにおいてスピンドル＃１４を用いて粘度計ブルックフィールドＨＢＴ ＳＳＡ１４／６Ｒによって測定されてもよい。
次に、乾燥は炉内またはホットプレート上で行われる。乾燥温度は５０〜２５０℃とすることができる。乾燥時間は１〜３０分とすることができる。この乾燥温度および時間で、有機溶剤は十分に蒸発して完全に乾燥することができる。次に、導電性ペーストは固化され、完全に乾燥した後に電極になる。
集電極２０３の厚さは、実施形態において少なくとも１０μｍ、別の実施形態において少なくとも１５μｍ、別の実施形態において少なくとも２０μｍとすることができる。このような厚さによって、電極の接着性は以下の実施例に示されるように十分でありうる。電極の厚さが増すと、電極の抵抗が低くなるので、最大厚さの制限はない。しかしながら、細いパターンが太陽電池の電極上に必要とされることを考慮して、電極の厚さは実施形態において１００μｍ以下、別の実施形態において８０μｍ以下、別の実施形態において７０μｍ以下とすることができる。
図２Ｃに示されるように太陽電池を相互接続するためのタブ電極２０４を母線２０３（ａ）上に置くことができる。次に、図２Ｄに示されるようにタブ電極２０４がはんだ２０５で被覆されて付着することができる。はんだ２０５を２００〜３００℃において加熱して溶融し、母線２０３（ａ）を被覆することができる。はんだ付けしたとき、導電性ペーストを熱によって十分に溶融して基板に強固に付着させることができる。導電性ペースト中で熱可塑性である非晶質飽和ポリエステル樹脂は、接着性に影響を与える。実施形態において、はんだペーストでコートされたタブ電極として銅リボンを含むはんだリボンを使用して、形成工程をさらに簡単にすることができる。
図３は、結晶タイプの太陽電池の別の実施形態を示す。結晶タイプの太陽電池において、図３Ａに示されるように半導体基板３０１の前面に少なくとも母線３０２（ａ）と指線３０２（ｂ）とを含む集電極を有する半導体基板を作製する。集電極３０２は、導電性粉末と、ガラス粉末と、有機媒体とを含む導電性ペーストを適用する工程と、次に導電性ペーストを４００℃〜９００℃において焼成する工程とによって形成されうる。予備形成された電極は、この場合、集電極３０２である。
次に、導電性ペースト３０３を予備形成された母線３０２（ａ）上に適用する。導電性ペースト３０３をバス電極上に少なくとも部分的に適用することができる。それをバス電極の表面全体に適用することは必要ではない。しかしながら、太陽電池の電極の接着性を増加させることを望むとき、導電性ペースト３０３を母線３０２（ａ）上に全体に適用することができる。導電性ペースト３０４を適用および乾燥させる方法は、上に説明されたのと同じ方法としうる。
次に、図３Ｃに示されるように、タブ電極３０４が、乾燥された導電性ペースト３０３上に置かれ、次いではんだ３０５で被覆されて付着する。はんだ付け方法は、上に説明されたのと同じ方法としうる。
図４に示されるように別の実施形態において、導電性ペーストを使用して半導体基板の前面に母線を形成することができる。図４Ａに示されるように、少なくとも、半導体基板４０１の前面である１つの面上に指線４０２を有する半導体基板４０１を作製する。予備形成された電極は、この場合、指線４０２である。
図４Ｂに示されるように、導電性ペースト４０３を半導体基板４０１の前面上に形成された予備形成された指線４０２上に適用する。この時に、導電性ペースト４０３が指線４０２の上で交差し、半導体基板４０１に、もしくは不活性化層、例えば窒化ケイ素層が半導体基板上に形成される場合には不活性化層に部分的に付着する。導電性ペースト４０３が、予備形成された電極だけでなく窒化ケイ素層にも十分に付着することが以下の実施例において観察される。
次に、乾燥工程が上に説明されたように行われる。図４Ｃに示されるように、タブ電極４０４が、乾燥された導電性ペースト４０３上に置かれ、次に、はんだ４０５で被覆されて付着する。はんだ付け方法は、上に説明されたのと同じとしうる。
図５に示されるように実施形態において、導電性ペーストを半導体基板の裏面において使用することができる。図５Ａに示されるように半導体基板５０１の裏面に裏面電極５０２を有する半導体基板５０１を作製する。裏面電極５０２は、少なくとも導電性粉末と有機媒体とを含む導電性ペーストを適用する工程と、それを焼成する工程とによって形成されうる。裏面が直射日光をほとんど受光しない場合、裏面電極５０２は半導体基板の最大表面上に形成することができる。裏面電極５０２のための導電性ペーストにおいて使用された導電性粉末はアルミニウム粉末としうる。予備形成された電極は、この場合、裏面電極５０２である。
図５Ｂに示されるように、導電性ペースト５０３を予備形成された裏面電極５０２上に適用することができる。図５Ｃに示されるように、タブ電極５０４が、乾燥された導電性ペースト５０３上に置かれ、次に、はんだ５０５で被覆されて付着する。乾燥およびはんだ付け工程を上に説明されたように行うことができる。
図６に示されるように別の実施形態において、導電性ペーストを有機薄膜太陽電池において使用することができる。図６（ａ）に示されるように、透明電極６０２を前面に有し裏面電極６０４を半導体基板６０１の裏面に有する半導体基板６０１を作製する。支持基材としてガラス基板を半導体基板６０１の透明電極６０２の側に備えている。この実施形態において、直射日光がガラス基板６０３の側から半導体基板６０１に入射する。半導体層６０１は、１００μｍ以下の厚さのケイ素による化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成することができる。透明電極６０２は、ＩＴＯによるスパッタリングによって形成することができる。裏面電極６０４は一般に、銀、ニッケルまたはアルミニウムなどの金属をスパッタリングすることによって形成しうる。
図６（ｂ）に示されるように、導電性ペースト６０５（ａ）を透明電極６０２の一部の上に適用することができる。予備形成された電極は、この場合、透明電極６０２である。図６（ｃ）に示されるように、タブ電極６０６（ａ）が、適用された導電性ペースト６０５（ａ）上に置かれ、次に、はんだ６０７（ａ）によって付着する。
図６（ｂ）に示されるように別の実施形態において、導電性ペースト６０５（ｂ）を裏面電極６０４の一部に上に適用することができる。予備形成された電極は、この場合、裏面電極６０４である。図６（ｃ）に示されるように、タブ電極６０６（ｂ）が、適用された導電性ペースト６０５（ｂ）上に置かれ、次に、はんだ６０７（ｂ）で被覆されて付着する。
上述のどの実施形態においても導電性ペーストを適用する方法は限定されないが、しかしながら、それは、例えばスクリーン印刷またはノズル放出、オフセット印刷法、ドクターブレード法または転写法としうる。
上述の実施形態において使用された導電性ペーストを以下に詳細に説明する。導電性ペーストはポリマータイプであり、ガラスフリットを実質的に含有しない。ガラスフリットが含有されない場合でも、その量は、導電性ペーストの全重量に基づいて、実施形態において０．５ｗｔ％以下、別の実施形態において０．１ｗｔ％以下としうる。
導電性粉末
導電性粉末は、電極内で電流を送るための粉末である。
導電性粉末は、実施形態において、２９３ケルビンで１．００×１０7ジーメンス（Ｓ）／ｍ以上の導電率を有する金属粉末としうる。このような導電性粉末は、鉄（Ｆｅ、１．００×１０7Ｓ／ｍ）、アルミニウム（Ａｌ、３．６４×１０7Ｓ／ｍ）、ニッケル（Ｎｉ、１．４５×１０7Ｓ／ｍ）、銅（Ｃｕ、５．８１×１０7Ｓ／ｍ）、銀（Ａｇ、６．１７×１０7Ｓ／ｍ）、金（Ａｕ、４．１７×１０7Ｓ／ｍ）、モリブデン（Ｍｏ、２．１０×１０7Ｓ／ｍ）、マグネシウム（Ｍｇ、２．３０×１０7Ｓ／ｍ）、タングステン（Ｗ、１．８２×１０7Ｓ／ｍ）、コバルト（Ｃｏ、１．４６×１０7Ｓ／ｍ）、亜鉛（Ｚｎ、１．６４×１０7Ｓ／ｍ）およびそれらの混合物からなる群から選択することができる。
導電性粉末の導電率は、別の実施形態において２９３ケルビンにおいて３．００×１０7Ｓ／ｍ以上としうる。このような導電性粉末は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇおよびそれらの混合物からなる群から選択することができる。太陽電池の電気的性質は、比較的高い導電率を有するこれらの導電性粉末を使用することによってさらに改良しうる。導電性粉末は、別の実施形態においてＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅおよびそれらの混合物からなる群から選択することができる。４００℃などの高温において加熱することによって容易に酸化されうるこれらの金属粉末は、このような高温において焼成も硬化もされない導電性ペースト中の導電性粉末として適している場合がある。
導電性粉末の形状に制限はない。しかしながら、フレーク状の導電性粉末、球状の導電性粉末またはそれらの混合物が一般にしばしば使用される。実施形態において、導電性粉末の形状はフレーク状の導電性粉末としうる。フレーク状の導電性粉末は互いの接触面積を増加させることができ、従ってそれは十分な導電率を得る。また、導電性粉末は球状粉末とフレーク状の粉末との混合物としうる。
導電性粉末の粒径（Ｄ５０）は、実施形態において０．１〜１０．０μｍ、別の実施形態において０．５〜８μｍ、別の実施形態において１〜５μｍとしうる。範囲内の粒径は、有機媒体中に十分に分散されうる。異なった粒径を有する導電性粉末の２つ以上の混合物を含む導電性粉末を実施形態において使用することができる。電極の導電率を高めるために小さめの粒子が大きめの粒子の空隙を埋めることができる。例えば、導電性粉末は、０．１〜３μｍの粒径を有する導電性粉末と４〜１０μｍの粒径を有する導電性粉末との混合物としうる。
平均直径（Ｄ５０）は、ＭｉｃｒｏｔｒａｃモデルＸ−１００でレーザー回折散乱方法を使用して粉末直径の分布を測定することによって得られる。
導電性粉末は、９９％以上の通常高純度とすることができる。しかしながら、電極パターンの電気的要求条件に応じて、より低めの高純度導電性粉末を使用することもできる。導電性粉末の純度は、別の実施形態において９５％以上、別の実施形態において９０％以上であってもよい。
導電性粉末は、導電性ペーストの全重量に基づいて、実施形態において４０〜９０重量パーセント（ｗｔ％）、別の実施形態において５０〜８０ｗｔ％、別の実施形態において５５〜７０ｗｔ％であってもよい。導電性粉末の含有量のこの範囲内で、太陽電池の電極の導電率は十分でありうる。
非晶質飽和ポリエステル樹脂
非晶質飽和ポリエステル樹脂は、ポリカルボン酸などの酸成分とポリアルコールなどのアルコール成分とのポリエステル化反応によって合成により調製された化合物である。非晶質飽和ポリエステル樹脂は、無秩序構造、例えば、ポリマー主鎖ポリマーおよび主鎖ポリマーに無秩序に結合した側鎖ポリマーの構造を含む。
非晶質飽和ポリエステル樹脂は、実質的に結晶性を示さず、示差走査熱量測定、例えばセイコーインスツル株式会社製のＥＸＳＴＡＲ６０００によって毎分１０℃の加熱勾配で測定された時に融点を示さないポリエステルを意味するものとする。
太陽電池の電極は、非晶質飽和ポリエステル樹脂を使用することによって基板に強固に付着することができる。非晶質飽和ポリエステル樹脂は、熱可塑性の性質を有する。ここにおいて「熱可塑性の」は、ポリエステル樹脂のＴｇの温度において加熱された時に外力によって変形される性質として本明細書において定義される。
酸成分は、実施形態において脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
脂肪族カルボン酸は、実施形態においてアゼライン酸、コハク酸、ダイマー酸、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
芳香族カルボン酸は、実施形態においてイソフタル酸、テレフタル酸、オルトフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、ベンゼントリカルボン酸、ベンゼンテトラカルボン酸およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
脂環式カルボン酸は、実施形態においてシクロヘキサンジカルボン酸またはデカンジカルボン酸とすることができる。
アルコール成分は、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブチルグリコール、プロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、オルトキシレングリコール、パラキシレングリコール、１，４−フェニレングリコール、およびビスフェノール−Ａからなる群から選択することができる。また、これらのアルコールエチレンオキシド付加物を使用することもできる。
非晶質飽和ポリエステル樹脂は、酸成分とアルコール成分との脱水および縮合反応などの公知の方法によって製造されうる。
非晶質飽和ポリエステル樹脂の平均分子量は２，０００〜５０，０００でありうる。平均分子量が範囲内にあるとき、ペースト粘度は適切でありうる。
非晶質飽和ポリエステル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は５０℃以下である。範囲内のＴｇを有する非晶質飽和ポリエステル樹脂は、以下の実施例に示されるようにはんだ付けの後でも十分な接着性を得ることができる。
実施形態において、非晶質飽和ポリエステル樹脂は、導電性ペーストの全重量に基づいて少なくとも３ｗｔ％、別の実施形態において４，５ｗｔ％、別の実施形態において、５ｗｔ％、別の実施形態において、６ｗｔ％としうる。非晶質飽和ポリエステル樹脂は、導電性ペーストの全重量に基づいて、実施形態において２０ｗｔ％以下、別の実施形態において１８ｗｔ％以下、別の実施形態において１５ｗｔ％以下、別の実施形態において、１０ｗｔ％以下としうる。非晶質飽和ポリエステル樹脂のこのような量によって、導電性粉末およびガラスフリットは十分に分散することができる。
有機溶剤
有機溶剤は、非晶質飽和ポリエステル樹脂を溶解する有機化合物である。
有機溶剤は、実施形態においてケトン溶剤、芳香族溶剤、エステル溶剤、グリコールエーテル溶剤、グリコールエーテルアセテート溶剤、およびテルペノイド溶剤を含むことができる。
ケトン溶剤は、アセトン、メチルエチルケトン、１−ノナナール、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
芳香族溶剤は、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、アルキルベンゼンおよびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
エステル溶剤は、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アミルアセテート、イソアミルアセテート、およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
グリコールエーテル溶剤は、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
グリコールエーテルアセテート溶剤は、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
テルペン溶剤は、テルピネオール、リモネン、ピネン、およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
有機溶剤は、実施形態においてグリコールエーテル、グリコールエーテルアセテート、アルキルベンゼン、テルピネオールまたはそれらの混合物を含むことができる。これらの有機溶剤は急速に蒸発する。
任意の他の溶剤を前述の溶剤に添加することができる。添加する溶剤は、前述の溶剤と相溶性である脂肪族溶剤、アルコール溶剤またはそれらの混合物としうる。
溶剤の引火点は、導電性ペーストを適用する方法に応じて調節可能である。例えば、引火点は、導電性ペーストがスクリーン印刷によって適用されるとき、少なくとも７０℃でありうる。
また、蒸発速度は、導電性ペーストを適用する方法に応じて調節可能である。例えば、ブチルアセテートの蒸発速度が１００である時の相対値によって表わされる蒸発速度は、導電性ペーストがスクリーン印刷によって適用されるとき、５０以下でありうる。
非晶質飽和ポリエステル樹脂または導電性粉末のタイプまたは量によって有機溶剤の含有量を調節することができる。有機溶剤は、導電性ペーストの全重量に基づいて、別の実施形態において５〜５０ｗｔ％、別の実施形態において１０〜４０ｗｔ％、実施形態において１５〜３０ｗｔ％としうる。このような含有量によって、非晶質飽和ポリエステル樹脂を十分に分散させることができ、または導電性粉末を樹脂と溶剤との混合物中に十分に分散させることができる。
添加剤
添加剤として増粘剤、安定剤、粘度調節剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、または界面活性剤を導電性ペーストに添加することができる。添加剤の量は、得られた電気導電性ペーストの所望の特性に依存し、当業者によって選択されうる。また、多数のタイプの添加剤を添加することができる。
本発明は以下の実施例によって説明されるが、それらに限定されない。
導電性ペーストの調製
導電性ペーストを以下の材料を用いて製造した。特記されない限り、ここにおいて重量パーセント（ｗｔ％）は導電性ペーストの全重量に基づいての重量パーセントを意味する。
導電性粉末：６０ｗｔ％の銀（Ａｇ）粉末を使用した。形状はフレークであった。粒径（Ｄ５０）は、レーザー散乱型粒度分布測定装置（ＭｉｃｒｏｔｒａｃモデルＸ−１００）で測定された時に３．０μｍであった。
有機溶剤：３２ｗｔ％のプロピレングリコールフェニルエーテル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙのＤｏｗａｎｏｌ ＰＰｈ）
非晶質飽和ポリエステル樹脂：８ｗｔ％の非晶質飽和ポリエステル樹脂を使用した。各々の実施例の非晶質飽和ポリエステル樹脂および樹脂のＴｇを表１に示す。
Ｔｇは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）、セイコーインスツル株式会社製のＥＸＳＴＡＲ６０００を用いて以下の手順によって測定された。１５ｍｇの非晶質飽和ポリエステル樹脂を載せたアルミニウム鍋をＤＳＣのセル内に置くと共に空試料としてのアルミニウム鍋も置いた。セル内の温度を１０℃／分で１５０℃まで徐々に上昇させ、２５℃の室温まで冷却した。第２の運転として温度を再び１０℃／分で１５０℃まで上昇させた。第２の温度上昇においての最初の転移温度をＴｇとして記録し、表１に示す。３０℃未満のＴｇはこの測定環境において測定可能でなかったので、＜３０℃として示される。
重量平均分子量（Ｍｗ）は、高性能液体クロマトグラフィー、ＳｐｅｃｔｒａＬａｂ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｃ．製のＷａｔｅｒｓＬＣ６００を用いて以下の手順によって測定された。測定条件は以下の通りである。カラム：昭和電工株式会社製のＳｈｏｄｅｘ ＧＰＣ Ｋ−８０６Ｌ × ２、溶剤：テトラヒドロフラン、流量：１．０ｍｌ／分、カラム温度：３５℃、検出器：反射率、注入量：１００μｌ、試料濃度：０．２０％、標準：ポリスチレン。測定された重量平均分子量（Ｍｗ）を表１に示す。
導電性ペーストを以下の手順によって調製した。非晶質飽和ポリエステル樹脂と有機溶剤とをガラスバイアル内で４８時間１００℃において混合した。Ａｇ粉末を樹脂と溶剤との混合物に添加し、導電性ペーストになるように遊星遠心混合機（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｘｅｒ）によって５分間混合した。
試験片の製造
導電性ペーストをインジウムチタン酸化物（ＩＴＯ）層がコートされたガラス基板上にドクターブレード法によって適用した。導電性ペーストの適用パターンは四角形の形状（幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ５８μｍ）であった。ガラス基板上の導電性ペーストを１５０℃において５分間乾燥させ、次に、２００℃において１２分間、炉（ＫＯＹＯ ＩＲベルト炉）内でさらに乾燥させて電極を形成した。電極の厚さは、導電性ペーストに応じて２９〜４７μｍに変化した。
接着性の測定
電極の接着性を以下の手順によって測定した。電極を有するガラス基板を９０℃のホットプレート上に置いた。Ｓｎ／Ｐｂはんだ（Ｃｕ−Ｏ−１５５−２−Ｂ、丸正株式会社）でコートされた銅リボンをはんだ付け溶剤（Ｋｅｓｔｅｒ−９５５、Ｋｅｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．）に浸漬し、次に、空気中で５秒間乾燥させた。はんだがコートされた銅リボンの半分を電極上に置き、はんだ付けをはんだ付け装置（Ｈａｋｋｏ−９２６、Ｈａｋｋｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって実施した。はんだこての設定温度は４００℃であり、はんだこての先端部の実際の温度は、Ｋ−タイプの熱電対によって測定されたとき、２３０〜２４０℃であった。はんだ付けされた電極を有するガラス基板をホットプレートから取り除き、室温に冷却した。
電極に付着しなかった銅リボンの残りの部分を水平方向に折り、機械（剥離力６０６、ＭＯＧＲＬ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）によって１２０ｍｍ／分で引っ張った。銅リボンが外れる強度（ニュートン、Ｎ）を電極の接着性として記録した。
結果
各々の実施例の接着性を表１に示す。実施例１〜５において、太陽電池の電極は０．５Ｎを超える十分な接着性があったが、比較例１〜３はゼロの接着性であった。
Figure 2013070056
次に、電極の厚さの影響を検査した。太陽電池の電極は、導電性ペーストの適用パターンの厚さと基板以外は実施例３と同じ方法で作製された。適用された導電性ペーストの厚さはそれぞれ６、１３、２６、３９、５２μｍであった。基板は、ＩＴＯ層でコートされたガラス基板の代わりに窒化ケイ素層またはアルミニウム（Ａｌ）層でコートされた結晶タイプのケイ素ウエハであった。導電性ペーストを窒化ケイ素層またはＡｌ層上に適用した。図４Ｂに示されるように導電性ペーストを指線上に母線として適用するものとして、窒化ケイ素上の電極の接着性を試験した。
接着性は、電極の各々について同じ方法で測定された。結果を表２に示す。１Ｎを超える接着性が実施例６〜実施例９において得られ、そこにおいて導電性ペーストは窒化ケイ素層上に厚さ１３、２６、３９および５２μｍで適用された。
アルミニウム層上に形成されるとき、１Ｎを超える接着性が実施例１０および実施例１１において得られ、そこにおいて導電性ペーストは厚さ３９および５２μｍで適用された。
Figure 2013070056
１０１ 半導体層
１０２ 透明電極
１０３ 集電極
１０４ タブ電極
１０５ はんだ
２０１ 半導体基板
２０２ 透明電極
２０３ 導電性ペースト
２０３（ａ） 母線
２０３（ｂ） 指線
２０４ タブ電極
２０５ はんだ
３０１ 半導体基板
３０２ 集電極
３０２（ａ） 母線
３０２（ｂ） 指線
３０３ 導電性ペースト
３０４ 導電性ペースト
３０５ はんだ
４０１ 半導体基板
４０２ 指線
４０３ 導電性ペースト
４０４ タブ電極
４０５ はんだ
５０１ 半導体基板
５０２ 裏面電極
５０３ 導電性ペースト
５０４ タブ電極
５０５ はんだ
６０１ 半導体基板
６０２ 透明電極
６０３ ガラス基板
６０４ 裏面電極
６０５（ａ） 導電性ペースト
６０５（ｂ） 導電性ペースト
６０６（ａ） タブ電極
６０６（ｂ） タブ電極
６０７（ａ） はんだ
６０７（ｂ） はんだ

Claims (7)

  1. 半導体基板の前面、裏面、または前記前面および前記裏面の両方の上に予備形成された電極を有する前記半導体基板を作製する工程と、
    導電性粉末と、５０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する非晶質飽和ポリエステル樹脂と、有機溶剤とを含む導電性ペーストを前記予備形成された電極上に適用する工程と、
    適用された前記導電性ペーストを乾燥させる工程と、
    タブ電極を乾燥された前記導電性ペースト上に置く工程と、
    前記タブ電極をはんだ付けする工程と
    を含む、太陽電池の電極を製造する方法。
  2. 前記導電性ペーストの全重量に基づいて、前記導電性粉末が４０〜９０重量パーセントであり、前記非晶質飽和ポリエステル樹脂が３〜２０重量パーセントであり、前記有機溶剤が５〜５０重量パーセントである、請求項１に記載の太陽電池の電極を製造する方法。
  3. 前記予備形成された電極が透明電極である、請求項１に記載の太陽電池の電極を製造する方法。
  4. 前記予備形成された電極が、前記半導体基板の前記前面に母線と指線とを含む集電極である、請求項１に記載の太陽電池の電極を製造する方法。
  5. 前記予備形成された電極が、前記半導体基板の前記裏面上の裏面電極である、請求項１に記載の太陽電池の電極を製造する方法。
  6. 前記導電性ペーストが前記乾燥工程において８０〜２５０℃において乾燥される、請求項１に記載の太陽電池の電極を製造する方法。
  7. 太陽電池の電極を製造するための導電性ペーストであって、前記導電性ペーストの全重量に基づいて、
    導電性粉末４０〜９０重量パーセントと、
    溶剤５〜５０重量パーセントと、
    ５０℃以下のＴｇを有する非晶質飽和ポリエステル樹脂３〜２０重量パーセントと
    を含む、太陽電池の電極を製造するための導電性ペースト。
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