JP2014187256A - Conductive paste, method for manufacturing solar battery cell, and solar battery cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive paste for a solar cell electrode which can achieve good contact resistance between a baked electrode and a semiconductor substrate, and which can suppress the increase in the contact resistance and the occurrence of peeling of the electrode even after prolonged exposure to high temperature and high humidity, or even under the influence of moisture of rain water or the like.SOLUTION: A conductive paste comprises: conductive powder including main component powder of Ag and auxiliary component powder of Al; a binder resin; and solvent. In the conductive powder, the content of the auxiliary component powder is 0.4-4 wt.%; and the main component powder includes atomization powder having an average primary particle diameter of 0.5-10 μm. The atomization powder preferably accounts for 50 wt.% or more in the main component powder. The conductive paste is used to fabricate a light-receiving surface electrode 8 of a solar battery cell 1.

Description

本発明は、導電性ペースト、太陽電池セルの製造方法、及太陽電池セルに関し、より詳しくは太陽電池セルの電極形成に適した導電性ペースト、及びこの導電性ペーストを使用して製造された太陽電池セルの製造方法、及びこの製造方法を使用して製造された太陽電池セルに関する。   The present invention relates to a conductive paste, a method for manufacturing a solar battery cell, and a solar battery cell, and more specifically, a conductive paste suitable for forming an electrode of a solar battery cell, and a solar battery manufactured using this conductive paste. The present invention relates to a battery cell manufacturing method and a solar battery cell manufactured using the manufacturing method.

太陽光発電システムは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、クリーンで再生可能なエネルギー源として盛んに研究・開発が盛んに行われている。   A solar power generation system converts solar energy into electric energy, and is actively researched and developed as a clean and renewable energy source.

太陽光発電システムの基本構成要素である太陽電池セルは、p型半導体基板又はn型半導体基板の表面にn型半導体層又はp型半導体層が形成されてpn接合を実現し、斯かるn型又はp型の半導体層の主面に所定パターンの受光面電極が形成されている。また、前記受光面電極を除く半導体層上には反射防止膜が形成されており、入射される太陽光の反射損失を前記反射防止膜で抑制し、これにより太陽光の電気エネルギーへの変換効率を向上させている。   A solar battery cell which is a basic component of a photovoltaic power generation system realizes a pn junction by forming an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer on the surface of a p-type semiconductor substrate or an n-type semiconductor substrate, and the n-type semiconductor Alternatively, a light-receiving surface electrode having a predetermined pattern is formed on the main surface of the p-type semiconductor layer. Further, an antireflection film is formed on the semiconductor layer excluding the light receiving surface electrode, and the reflection loss of incident sunlight is suppressed by the antireflection film, thereby converting the conversion efficiency of sunlight into electric energy. Has improved.

この受光面電極は、通常、導電性ペーストを使用して以下のようにして形成される。すなわち、導電性ペーストは、導電性粉末、バインダ樹脂、及び有機溶剤等を含有しており、p型又はn型の半導体層上に形成された反射防止膜の表面に導電性ペーストを塗布し、所定パターンの導電膜を形成する。そして、焼成過程で導電膜下層の反射防止膜を分解・除去するファイヤースルー(焼成貫通)を行い、これにより導電膜が焼結されて受光面電極を形成すると共に、該受光面電極と半導体層とを接合させ、両者を導通させている。   This light-receiving surface electrode is usually formed as follows using a conductive paste. That is, the conductive paste contains a conductive powder, a binder resin, an organic solvent, etc., and the conductive paste is applied to the surface of the antireflection film formed on the p-type or n-type semiconductor layer, A conductive film having a predetermined pattern is formed. In the firing process, fire through (fired penetration) is performed to decompose and remove the antireflection film under the conductive film, whereby the conductive film is sintered to form a light receiving surface electrode, and the light receiving surface electrode and the semiconductor layer Are joined, and both are made conductive.

そして、この種の導電性ペーストとしては、例えば特許文献1に示すように、配合比率が85〜98.5wt%の範囲内にあるAg粉末と、0.5〜10wt%の範囲内、かつ、平均粒径が5〜20μmの範囲内にあるAl粉末と、ホウケイ酸鉛系ガラスフリット、ホウケイ酸ビスマス系ガラスフリット、またはホウケイ酸亜鉛系ガラスフリットのいずれか1つからなり、かつ、1〜10wt%の範囲内にあるガラスフリットと、有機質ビヒクルとを混練したものが知られている。   And as this kind of conductive paste, for example, as shown in Patent Document 1, Ag powder having a blending ratio in the range of 85 to 98.5 wt%, in the range of 0.5 to 10 wt%, and Al powder having an average particle size in the range of 5 to 20 μm and any one of lead borosilicate glass frit, bismuth borosilicate glass frit, or zinc borosilicate glass frit, and 1 to 10 wt. % Kneaded glass frit in the range of% and organic vehicle is known.

この特許文献1では、上記導電性ペーストを使用して電極を形成することにより、p型半導体基板と電極との間で良好なオーミックコンタクトを得ようとしている。   In this patent document 1, it is going to obtain a favorable ohmic contact between a p-type semiconductor substrate and an electrode by forming an electrode using the said electrically conductive paste.

特許第3625081号公報(請求項1、段落番号〔0027〕等〕Japanese Patent No. 3625081 (Claim 1, paragraph number [0027] etc.)

ところで、この種の太陽光発電システムでは、信頼性や耐久性の観点から、所定個数の太陽電池セルを封止材で封入して太陽電池モジュールを形成し、斯かる太陽電池モジュールを直列又は/及び並列に接続して使用される。   By the way, in this type of solar power generation system, from the viewpoint of reliability and durability, a predetermined number of solar cells are sealed with a sealing material to form a solar cell module, and such solar cell modules are connected in series or / And used in parallel.

そして、封止材としては、加工性や透過性等の観点から、化学式(1)で表されるエチレン−ビニルアセテート共重合体(Ethylene−vinyl acetate copolymer;以下、「EVA」という。)が広く使用されている。   And as a sealing material, from viewpoints of workability, permeability, etc., ethylene-vinyl acetate copolymer (Ethylene-vinyl acetate copolymer; hereinafter referred to as “EVA”) represented by the chemical formula (1) is widely used. It is used.

Figure 2014187256
Figure 2014187256

化学式(1)から明らかなように、EVAには酢酸基(OCOCH)が含有されており、このためこのEVAが雨水や湿気等の水分と接触すると、加水分解反応を起こし酢酸を生成する。 As apparent from the chemical formula (1), EVA contains an acetic acid group (OCOCH 3 ). Therefore, when this EVA comes into contact with moisture such as rainwater or moisture, it undergoes a hydrolysis reaction to produce acetic acid.

一方、特許文献1には、p型半導体基板を使用して電極を形成することが記載されているが、特許文献1記載の導電性ペーストは、アクセプタ不純物として作用するAlを含有しており、したがってn型半導体基板上にp型半導体層を形成する場合に応用できると考えられる。   On the other hand, Patent Document 1 describes that an electrode is formed using a p-type semiconductor substrate, but the conductive paste described in Patent Document 1 contains Al acting as an acceptor impurity, Therefore, it is considered that the present invention can be applied when a p-type semiconductor layer is formed on an n-type semiconductor substrate.

しかしながら、特許文献1記載の導電性ペーストを使用してn型半導体基板上に電極を形成した場合、EVAの加水分解反応によって酢酸水溶液が生成されると、酢酸水溶液が、電極内部に浸入し、このため導電成分であるAlやAg、特に耐食性に劣るAlを腐食し、その結果、電極とn型半導体基板との接触抵抗Rcの増大を招いたり、電極とn型半導体基板とが剥離するおそれがあり、信頼性低下を招くおそれがある。   However, when an electrode is formed on an n-type semiconductor substrate using the conductive paste described in Patent Document 1, when an aqueous acetic acid solution is generated by the hydrolysis reaction of EVA, the aqueous acetic acid solution penetrates into the electrode, For this reason, Al or Ag, which is a conductive component, particularly Al having inferior corrosion resistance is corroded, and as a result, the contact resistance Rc between the electrode and the n-type semiconductor substrate may be increased, or the electrode and the n-type semiconductor substrate may be separated. There is a risk of lowering reliability.

図6は、酢酸水溶液が電極内部に浸入した状態を示す模式図である。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which an aqueous acetic acid solution has entered the electrode.

この図6では、Siを主成分とするn型半導体基板101の表面にp型半導体層102が形成されており、Ag粒子103間にはAl粒子104が介在している。   In FIG. 6, a p-type semiconductor layer 102 is formed on the surface of an n-type semiconductor substrate 101 containing Si as a main component, and Al particles 104 are interposed between Ag particles 103.

そして、焼成後の電極105では、焼成時のネッキングによって粒成長したAg粒子103と焼成中に溶融したAl粒子104との界面に沿ってAg−Al合金相106が形成される。すなわち、AgとAlとは焼成温度(600〜700℃)以下の温度で共晶点を有することから、焼成中にはAg粒子103とAl粒子104との界面に沿って共晶合金であるAg−Al合金相106が形成されると考えられる。   Then, in the electrode 105 after firing, an Ag—Al alloy phase 106 is formed along the interface between the Ag particles 103 grown by necking during firing and the Al particles 104 melted during firing. That is, since Ag and Al have a eutectic point at a temperature equal to or lower than the firing temperature (600 to 700 ° C.), Ag is an eutectic alloy along the interface between the Ag particles 103 and the Al particles 104 during firing. It is considered that the Al alloy phase 106 is formed.

この場合、Agの熱膨張係数は19.1ppm/Kであるのに対しAlの熱膨張係数は23.5ppm/Kであり、AlはAgに比べて熱膨張係数が大きいことから焼成後の電極105内には部分的に残留応力が生じる。   In this case, the thermal expansion coefficient of Ag is 19.1 ppm / K, whereas the thermal expansion coefficient of Al is 23.5 ppm / K. Since Al has a larger thermal expansion coefficient than Ag, the electrode after firing is used. A residual stress is partially generated in 105.

このような状態でEVAが水分と接触して加水分解反応を生じ、酢酸水溶液106が生成されると、生成された酢酸水溶液107は、電極105の内部を浸食する。その結果、電極105の内部には隙間108が生じ、この隙間108を起点にして残留応力を緩和しようとする駆動力が発生し、電極105の再収縮が生じると考えられる。そしてこのような電極105の再収縮が生じると、隙間108等が生じて電極105とn型半導体基板101との間の接触面積が減少して接触抵抗Rcの増大を招き、導通性が劣化してエネルギー変換効率の低下を招くおそれがある。さらに、上述したような再収縮が起こると、電極105がn型半導体基板101から剥離する電極剥離が生じ、信頼性低下を招くおそれがある。   In this state, when EVA comes into contact with moisture to cause a hydrolysis reaction and the acetic acid aqueous solution 106 is generated, the generated acetic acid aqueous solution 107 erodes the inside of the electrode 105. As a result, a gap 108 is generated inside the electrode 105, and a driving force is generated to relieve the residual stress from the gap 108 as a starting point. When such recontraction of the electrode 105 occurs, a gap 108 or the like is generated, and the contact area between the electrode 105 and the n-type semiconductor substrate 101 is reduced, leading to an increase in the contact resistance Rc, and the conductivity is deteriorated. This may lead to a decrease in energy conversion efficiency. Furthermore, when the above-described re-shrinkage occurs, electrode peeling occurs in which the electrode 105 peels from the n-type semiconductor substrate 101, and there is a concern that reliability may be reduced.

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、焼成後の電極と半導体基板との間の接触抵抗が良好で、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、前記接触抵抗が増大するのを抑制でき、かつ電極剥離の発生を抑制することができる導電性ペースト、及びこの導電性ペーストを使用した太陽電池セルの製造方法、及びこの製造方法を使用して作製された太陽電池セルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the contact resistance between the electrode after firing and the semiconductor substrate is good, and it is left for a long time under high temperature and high humidity, or the influence of moisture such as rain water. Even if it receives, it can suppress that the contact resistance increases, and can suppress the occurrence of electrode peeling, and a method for manufacturing a solar battery cell using this conductive paste, and this manufacturing method. It aims at providing the photovoltaic cell produced using.

本発明者は、Agを主成分粉末としAlを副成分粉末として含有した導電性粉末を使用した導電性ペーストについて、高温多湿下で長時間放置されたり雨水等の水分の影響を受けた場合を想定して鋭意研究を行ったところ、主成分粉末として一次粒子の平均粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉を含有させることにより、電極と半導体基板との間の接触抵抗が増大するのを抑制でき、かつ電極剥離の発生を抑制することができるという知見を得た。   The present inventor found that a conductive paste using conductive powder containing Ag as a main component powder and Al as a subcomponent powder was left under a high temperature and high humidity for a long time or was affected by moisture such as rain water. As a result of diligent research, the contact resistance between the electrode and the semiconductor substrate is increased by including atomized powder having an average primary particle size of 0.5 to 10 μm as the main component powder. The knowledge that it can suppress and generation | occurrence | production of electrode peeling can be suppressed was acquired.

しかも、前記導電性粉末中の前記副成分粉末の含有量を0.4〜4重量%とすることにより、焼成後の接触抵抗Rcも良好なものになることが分かった。   And it turned out that the contact resistance Rc after baking becomes favorable by making content of the said subcomponent powder in the said electroconductive powder into 0.4 to 4 weight%.

本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る導電性ペーストは、太陽電池の電極を形成するための導電性ペーストであって、Agを主成分粉末としAlを副成分粉末として含有した導電性粉末と、バインダ樹脂と、溶剤とを含有し、前記導電性粉末中の前記副成分粉末の含有量が0.4〜4重量%であり、かつ、前記主成分粉末は、平均一次粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉末を含有していることを特徴としている。   The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the conductive paste according to the present invention is a conductive paste for forming an electrode of a solar cell, and is composed of Ag as a main component powder and Al as a secondary powder. The conductive powder contained as a component powder, a binder resin, and a solvent, the content of the subcomponent powder in the conductive powder is 0.4 to 4% by weight, and the main component powder Is characterized by containing atomized powder having an average primary particle size of 0.5 to 10 μm.

ここで、一次粒子とは、単一の結晶核の成長によって生成した粒子をいい、平均粒径は、走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」という。)を目視して観察し、任意に抽出した所定個数の一次粒子について、円換算して求めた直径の平均値をいう。   Here, the primary particles are particles generated by the growth of a single crystal nucleus, and the average particle size is arbitrarily extracted by visually observing with a scanning electron microscope (hereinafter referred to as “SEM”). The average value of the diameter calculated | required by converting into a circle about the predetermined | prescribed number of primary particles.

また、本発明の導電性ペーストは、前記主成分粉末中の前記アトマイズ粉の含有量は、50重量%以上であるのが好ましい。   In the conductive paste of the present invention, the atomized powder content in the main component powder is preferably 50% by weight or more.

これにより電極剥離の発生をより一層効果的に抑制できる。   Thereby, generation | occurrence | production of electrode peeling can be suppressed much more effectively.

また、本発明者の更なる鋭意研究の結果、アトマイズ粉末中にCaやMgを所定範囲内で含有したり、Zn酸化物及びZr酸化物のうちの少なくともいずれか一方を含有させても、より良好な接触抵抗の増大抑止効果や電極剥離の発生抑止効果が可能であることが分かった。   In addition, as a result of further earnest research by the present inventors, even when Ca or Mg is contained in the atomized powder within a predetermined range, or at least one of Zn oxide and Zr oxide is contained, more It was found that a good contact resistance increase suppression effect and an electrode peeling occurrence suppression effect are possible.

すなわち、本発明の導電性ペーストは、前記アトマイズ粉が、Ca及びMgを総計で0.005〜0.030重量%の範囲で含有するのも好ましい。   That is, in the conductive paste of the present invention, the atomized powder preferably contains Ca and Mg in a total range of 0.005 to 0.030% by weight.

また、本発明の導電性ペーストは、Zn酸化物及びZr酸化物のうちの少なくともいずれか一方を含有しているのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the electrically conductive paste of this invention contains at least any one of Zn oxide and Zr oxide.

これによっても電極剥離の発生をより一層効果的に抑制できる。   Also by this, generation | occurrence | production of electrode peeling can be suppressed much more effectively.

また、本発明に係る太陽電池セルの製造方法は、半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜を形成し、該反射防止膜の表面に上記いずれかに記載の導電性ペーストを塗布した後、焼成処理を行い、前記反射防止膜を分解・除去して前記半導体基板と前記導電性ペーストの焼結体である電極とを接合させて太陽電池セルを製造することを特徴としている。   Further, in the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, an antireflection film is formed on at least one main surface of a semiconductor substrate, and the conductive paste according to any one of the above is applied to the surface of the antireflection film. A solar battery cell is manufactured by performing a baking process, disassembling and removing the antireflection film, and bonding the semiconductor substrate and an electrode which is a sintered body of the conductive paste.

また、本発明に係る太陽電池セルは、半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜及び該記反射防止膜を貫通する電極が形成され、前記電極が、上記いずれかに記載の導電性ペーストが焼結されてなることを特徴としている。   Further, in the solar cell according to the present invention, an antireflection film and an electrode penetrating the antireflection film are formed on at least one main surface of a semiconductor substrate, and the electrode is the conductive paste according to any one of the above Is characterized by being sintered.

本発明の導電性ペーストによれば、Agを主成分粉末としAlを副成分粉末として含有した導電性粉末と、バインダ樹脂と、溶剤とを含有し、前記導電性粉末中の前記副成分粉末の含有量は0.4〜4重量%であり、かつ、前記主成分粉末は、一次粒子の平均粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉を含有しているので、AgとAlとの共晶合金化や焼結性を緩和させることができることから、残留応力の発生を抑制でき、これにより焼成後の接触抵抗Rcを良好なものとすることができる。   According to the conductive paste of the present invention, the conductive paste containing Ag as a main component powder and Al as a subcomponent powder, a binder resin, and a solvent, the subcomponent powder in the conductive powder. The content is 0.4 to 4% by weight, and the main component powder contains atomized powder having an average primary particle size of 0.5 to 10 μm. Therefore, a eutectic of Ag and Al. Since alloying and sinterability can be relaxed, the occurrence of residual stress can be suppressed, and thereby the contact resistance Rc after firing can be improved.

そして、上述のように残留応力の発生を抑制できることから、水分の影響を受けても再収縮挙動が抑制することができる。したがって高温多湿下で長時間放置されたり雨水等の影響を受けても接触抵抗Rcの増大を抑制できると共に、電極剥離が生じるのを抑制することができ、太陽電池セルの電極形成用に好適な導電性ペーストを実現することが可能となる。   And since the generation | occurrence | production of a residual stress can be suppressed as mentioned above, even if it receives to the influence of a water | moisture content, a recontraction behavior can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance Rc even when left for a long time under high temperature and high humidity or to be affected by rainwater, etc., and to suppress the electrode peeling, which is suitable for forming an electrode of a solar battery cell. A conductive paste can be realized.

また、本発明の太陽電池セルの製造方法によれば、半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜を形成し、該反射防止膜の表面に上記いずれかに記載の導電性ペーストを塗布した後、焼成処理を行い、前記反射防止膜を分解・除去して前記半導体基板と前記導電性ペーストの焼結体である電極とを接着させているので、主成分粉末中に所定粒径のアトマイズ粉が含有されていることから、焼成後の接触抵抗Rcを良好とすることができると共に、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水の影響を受けても、接触抵抗Rcの増大を抑制でき、さらには電極剥離の発生を抑制できることから、エネルギー変換効率の低下を極力抑制することができる良好な信頼性を有する太陽電池セルを得ることができる。   Moreover, according to the method for manufacturing a solar cell of the present invention, an antireflection film is formed on at least one main surface of a semiconductor substrate, and the conductive paste according to any one of the above is applied to the surface of the antireflection film. After that, a baking treatment is performed, and the antireflection film is decomposed and removed to adhere the semiconductor substrate and the electrode which is a sintered body of the conductive paste. Since the powder is contained, the contact resistance Rc after firing can be improved, and the increase in the contact resistance Rc can be suppressed even if left for a long time under high temperature and high humidity or affected by rainwater. Furthermore, since the occurrence of electrode peeling can be suppressed, it is possible to obtain a solar cell having good reliability and capable of suppressing a decrease in energy conversion efficiency as much as possible.

また、本発明の太陽電池セルによれば、半導体基板の一方の主面に反射防止膜及び該記反射防止膜を貫通する電極が形成され、前記電極が、上記いずれかに記載の導電性ペーストが焼結されてなるので、上述したように焼成後の接触抵抗Rcを良好とすることができると共に、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水の影響を受けても、接触抵抗Rcの増大を抑制でき、電極剥離の発生を抑制できことから、エネルギー変換効率の低下が抑制された信頼性の良好な太陽電池セルを得ることができる。   Moreover, according to the solar cell of the present invention, an antireflection film and an electrode penetrating the antireflection film are formed on one main surface of the semiconductor substrate, and the electrode is the conductive paste according to any one of the above As described above, the contact resistance Rc after firing can be improved, and the contact resistance Rc can be increased even when left for a long time under high temperature and high humidity, or when it is affected by rainwater. Since it is possible to suppress the occurrence of electrode peeling, it is possible to obtain a highly reliable solar battery cell in which a decrease in energy conversion efficiency is suppressed.

本発明に係る太陽電池セルが組み込まれた太陽電池モジュールの一実施の形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view showing typically one embodiment of a solar cell module in which a photovoltaic cell concerning the present invention was built. 本発明に係る導電性ペーストを使用して製造された太陽電池セルの一実施形態を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows one Embodiment of the photovoltaic cell manufactured using the electrically conductive paste which concerns on this invention. 図2の太陽電池セルの受光面電極側を模式的に示した拡大平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view schematically showing a light receiving surface electrode side of the solar battery cell of FIG. 2. 裏面電極側を模式的に示した拡大底面図である。It is the enlarged bottom view which showed the back electrode side typically. 実施例で作製された電極パターンを模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the electrode pattern produced in the Example. 従来の課題を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the conventional subject.

次に、本発明の実施の形態を詳説する。   Next, an embodiment of the present invention will be described in detail.

図1は、本発明に係る太陽電池セルが組み込まれた太陽電池モジュールの一実施の形態を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a solar battery module in which a solar battery cell according to the present invention is incorporated.

この太陽電池モジュールは、太陽電池セル1の両面にEVAからなる封止材2a、2bが配され、一方の封止材2aの表面には熱白板強化ガラス等の強化ガラス3が配され、他方の封止材2bの裏面には裏面保護シート4が配されている。この裏面保護シート4は、例えば、ポリフッ化ビニル等で形成された樹脂シートでAl等の金属を挟み込んだものが好んで使用される。   In this solar cell module, sealing materials 2a and 2b made of EVA are arranged on both surfaces of the solar battery cell 1, and a tempered glass 3 such as a hot white plate tempered glass is arranged on the surface of one sealing material 2a. The back surface protection sheet 4 is arranged on the back surface of the sealing material 2b. As this back surface protection sheet 4, for example, a resin sheet formed of polyvinyl fluoride or the like and having a metal such as Al sandwiched therebetween is preferably used.

図2は、上記太陽電池セルの一実施の形態を示す要部断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part showing one embodiment of the solar battery cell.

この太陽電池セル1は、Siを主成分としたn型半導体基板5の上面にp型半導体層6が形成され、さらにp型半導体層6の主面に反射防止膜7及び受光面電極8が形成されると共に、n型半導体基板5の他方の主面に裏面電極9が形成されている。   In this solar cell 1, a p-type semiconductor layer 6 is formed on the upper surface of an n-type semiconductor substrate 5 containing Si as a main component, and an antireflection film 7 and a light-receiving surface electrode 8 are formed on the main surface of the p-type semiconductor layer 6. The back electrode 9 is formed on the other main surface of the n-type semiconductor substrate 5 while being formed.

また、この図2では、n型半導体基板5の表面はフラット状に記載しているが、太陽光をn型半導体基板5内に効果的に閉じ込めるために、表面は微小凹凸構造を有するように形成されている。   Further, in FIG. 2, the surface of the n-type semiconductor substrate 5 is described in a flat shape. However, in order to effectively confine sunlight in the n-type semiconductor substrate 5, the surface has a micro uneven structure. Is formed.

反射防止膜7は、窒化ケイ素(SiN)等の絶縁性材料で形成され、矢印Aに示す太陽光の受光面への光の反射を抑制し、太陽光をp型半導体層6に迅速かつ効率よく導く。この反射防止膜7を構成する材料としては、上述した窒化ケイ素に限定されるものではなく、他の絶縁性材料、例えば酸化ケイ素や酸化チタンを使用してもよく、2種類以上の絶縁性材料を併用してもよい。また、結晶Si系であれば単結晶Si及び多結晶Siのいずれを使用してもよい。 The antireflection film 7 is formed of an insulating material such as silicon nitride (SiN x ), suppresses the reflection of light to the light receiving surface indicated by the arrow A, and allows the sunlight to be rapidly applied to the p-type semiconductor layer 6. Lead efficiently. The material constituting the antireflection film 7 is not limited to the above-described silicon nitride, and other insulating materials such as silicon oxide and titanium oxide may be used, and two or more kinds of insulating materials may be used. May be used in combination. In addition, as long as it is crystalline Si, either single crystal Si or polycrystalline Si may be used.

受光面電極8は、p型半導体層6上に反射防止膜7を貫通して形成される。この受光面電極8は、スクリーン印刷等を使用し、後述する本発明の導電性ペーストを反射防止膜7上に塗布して導電膜を作製し、焼成することによって形成される。すなわち、受光面電極8を形成する焼成過程で、Al(アクセプタ不純物)の拡散によってp型半導体層6が形成されると共に、導電膜下層の反射防止膜7が分解・除去されてファイヤースルーされ、これにより反射防止膜7を貫通する形態でp型半導体層6上に受光面電極8が形成される。   The light receiving surface electrode 8 is formed on the p-type semiconductor layer 6 through the antireflection film 7. The light-receiving surface electrode 8 is formed by applying a conductive paste of the present invention, which will be described later, onto the antireflection film 7 by using screen printing or the like to produce a conductive film and baking it. That is, in the firing process of forming the light-receiving surface electrode 8, the p-type semiconductor layer 6 is formed by the diffusion of Al (acceptor impurity), and the antireflection film 7 under the conductive film is decomposed and removed and fired through, As a result, the light-receiving surface electrode 8 is formed on the p-type semiconductor layer 6 so as to penetrate the antireflection film 7.

受光面電極8は、具体的には、図3に示すように、多数のフィンガー電極10a、10b、…10nが櫛歯状に並設されると共に、フィンガー電極10a、10b、…10nと交差状にバスバー電極11が設けられ、フィンガー電極10a、10b、…10nとバスバー電極11とが電気的に接続されている。そして、受光面電極8が設けられている部分を除く残りの領域に、反射防止膜7が形成されている。このようにしてn型半導体基板5で発生した電力をフィンガー電極10a、10b、…10nによって集電するとともにバスバー電極11によって外部へ取り出している。   Specifically, as shown in FIG. 3, the light-receiving surface electrode 8 includes a large number of finger electrodes 10a, 10b,... 10n arranged in a comb-teeth shape and intersecting with the finger electrodes 10a, 10b,. Bus bar electrode 11 is provided, and finger electrodes 10a, 10b,... 10n and bus bar electrode 11 are electrically connected. Then, an antireflection film 7 is formed in the remaining region excluding the portion where the light receiving surface electrode 8 is provided. Thus, the electric power generated in the n-type semiconductor substrate 5 is collected by the finger electrodes 10a, 10b,... 10n and taken out to the outside by the bus bar electrode 11.

裏面電極9は、具体的には、図4に示すように、n型半導体基板5の裏面に形成されたAl等からなる集電電極12と、該集電電極12の裏面に形成されて該集電電極12と電気的に接続されたAg等からなる取出電極13とで構成されている。そして、n型半導体基板5で発生した電力は集電電極12に集電され、取出電極13によって電力を取り出している。   Specifically, as shown in FIG. 4, the back electrode 9 is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate 5 and made of Al or the like, and on the back surface of the current collector electrode 12. It is comprised with the extraction electrode 13 which consists of Ag etc. which were electrically connected with the current collection electrode 12. FIG. Then, the electric power generated in the n-type semiconductor substrate 5 is collected by the collecting electrode 12 and is taken out by the extracting electrode 13.

次に、受光面電極8を形成するための本発明の導電性ペーストについて詳述する。   Next, the conductive paste of the present invention for forming the light receiving surface electrode 8 will be described in detail.

本発明の導電性ペーストは、Agを主成分粉末としAlを副成分粉末として含有した導電性粉末と、バインダ樹脂と、有機溶剤(溶剤)とを含有している。そして、前記導電性粉末中における前記副成分粉末の含有量は0.4〜4重量%であり、かつ、前記主成分粉末は、一次粒径の平均粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉を含有している。   The conductive paste of the present invention contains a conductive powder containing Ag as a main component powder and Al as a subcomponent powder, a binder resin, and an organic solvent (solvent). And the content of the subcomponent powder in the conductive powder is 0.4 to 4% by weight, and the main component powder is an atomized powder having an average primary particle size of 0.5 to 10 μm. Contains.

そして、これにより焼成後における受光面電極8とp型半導体層6との間の接触抵抗Rcを良好なものとすることができる。また、高温多湿下、長時間放置されたり雨水の影響を受けても、前記接触抵抗Rcの増加を抑制でき、しかも受光面電極8のp型半導体層6からの電極剥離を抑制でき、これにより所望の導通性確保と信頼性向上を図ることができる。   As a result, the contact resistance Rc between the light-receiving surface electrode 8 and the p-type semiconductor layer 6 after firing can be improved. Further, even when left for a long time under high temperature and high humidity or under the influence of rain water, the increase in the contact resistance Rc can be suppressed, and the electrode peeling of the light receiving surface electrode 8 from the p-type semiconductor layer 6 can be suppressed. Desired continuity can be ensured and reliability can be improved.

すなわち、この種の導電性粉末の作製方法としては、湿式還元法やアトマイズ法が知られている。   That is, wet reduction methods and atomization methods are known as methods for producing this type of conductive powder.

このうち、湿式還元法は、Ag塩等の金属塩を含有した水溶液にアルカリを添加して金属酸化物を含有したスラリーを作製し、このスラリーに還元剤を添加して金属粉末を還元析出させ、これにより粉末を生成する方法であり、4μm以下の微粒粉末を容易に作製できる。そして、従来より、薄層化が要求される太陽電池用電極では、この湿式還元法で作製された湿式粉が広く使用されている。   Among these, the wet reduction method produces a slurry containing a metal oxide by adding an alkali to an aqueous solution containing a metal salt such as an Ag salt, and a reducing agent is added to the slurry to reduce and precipitate the metal powder. This is a method for producing a powder, and a fine powder of 4 μm or less can be easily produced. Conventionally, wet powder produced by this wet reduction method has been widely used in solar cell electrodes that require thin layers.

一方、アトマイズ法は、加熱処理して溶湯化させたAg等の粉末材料に高圧水等を噴霧して液滴化し、液滴となった粉末材料を落下させながら凝固させ、これにより粉末を作製する方法であり、このアトマイズ法で作製された粉末がアトマイズ粉であり、結晶子径の大きい粉末を生成することができる。すなわち、このアトマイズ粉は結晶子径が大きいことから、反応性が低く、溶融した副成分粉末中のAlとの反応性が低下し、共晶合金化が抑制される。また、一次粒子の平均粒径も湿式粉に比べて大きく、焼結性が緩慢になることから過剰な収縮を抑制でき、これにより残留応力の発生が抑制可能と考えられる。   On the other hand, in the atomization method, high-pressure water or the like is sprayed onto a powder material such as Ag which has been heat-treated to form a droplet, and droplets are formed and solidified while dropping the powder material, thereby producing a powder. The powder produced by the atomization method is atomized powder, and a powder having a large crystallite diameter can be generated. That is, since the atomized powder has a large crystallite size, the reactivity is low, the reactivity with Al in the molten subcomponent powder is reduced, and eutectic alloying is suppressed. Moreover, since the average particle diameter of the primary particles is larger than that of the wet powder and the sinterability becomes slow, it is possible to suppress excessive shrinkage, thereby suppressing the occurrence of residual stress.

このようにアトマイズ粉は、残留応力の発生を抑制できると考えられることから、焼成後において受光面電極8とn型半導体基板5との間で良好なオーミックコンタクトを得ることができ、接触抵抗Rcを良好なものとすることができる。さらに、残留応力が小さいことから、高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けて酢酸水溶液が受光面電極8に浸入しても受光面電極8の内部で隙間が発生するのが抑制することができる。その結果、隙間を起点とした再収縮も起こり難く、前記接触抵抗Rcの増加や電極剥離を抑制することが可能となる。   As described above, the atomized powder is considered to be able to suppress the occurrence of residual stress. Therefore, a good ohmic contact can be obtained between the light-receiving surface electrode 8 and the n-type semiconductor substrate 5 after firing, and the contact resistance Rc. Can be made good. Furthermore, since the residual stress is small, it is possible to suppress the generation of a gap inside the light receiving surface electrode 8 even if the acetic acid aqueous solution enters the light receiving surface electrode 8 due to being left for a long time under high temperature and high humidity or rain water. can do. As a result, re-shrinkage starting from the gap hardly occurs, and increase in the contact resistance Rc and electrode peeling can be suppressed.

そして、このような作用効果を得るためには、アトマイズ粉は、一次粒子の平均粒径が少なくとも0.5μm以上必要である。一次粒子の平均粒径が0.5μm未満になると、平均粒径が小さすぎて、高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けると、接触抵抗Rcが増大し、また電極剥離が発生し易くなって信頼性低下を招くおそれがある。   In order to obtain such an effect, the atomized powder needs to have an average primary particle size of at least 0.5 μm or more. If the average particle size of the primary particles is less than 0.5 μm, the average particle size is too small, and if left for a long time under high temperature and high humidity or affected by rain water, the contact resistance Rc increases and electrode peeling occurs. This may lead to a decrease in reliability.

一方、一次粒子の平均粒径が10μmを超えると、電極内でのアトマイズ粉の均一配置性が低下し、収縮抑制の効果が薄れる。この場合も高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けると、接触抵抗Rcが増大し、また電極剥離が発生し易くなって信頼性低下を招くおそれがある。   On the other hand, when the average particle diameter of the primary particles exceeds 10 μm, the uniform arrangement of the atomized powder in the electrode is lowered, and the effect of suppressing shrinkage is reduced. Also in this case, when left for a long time under high temperature and high humidity or affected by rainwater, the contact resistance Rc increases, and electrode peeling tends to occur, which may lead to a decrease in reliability.

したがって、アトマイズ粉の一次粒子の平均粒径は、0.5〜10μmとする必要がある。   Therefore, the average particle size of the primary particles of the atomized powder needs to be 0.5 to 10 μm.

尚、主成分粉末中のアトマイズ粉の含有量は、特に限定されるものではない。すなわち、全量をアトマイズ粉で形成しなくてもよく、アトマイズ粉と湿式還元粉の混合粉であってもよい。ただし、接触抵抗Rcの増大や電極剥離の発生を効果的に抑制するためには、主成分粉末中のアトマイズ粉の含有量は、50重量%以上が好ましく、より好ましくは80重量%以上である。   In addition, content of the atomized powder in a main component powder is not specifically limited. That is, the whole amount may not be formed with atomized powder, and may be a mixed powder of atomized powder and wet reduced powder. However, in order to effectively suppress the increase in contact resistance Rc and the occurrence of electrode peeling, the content of atomized powder in the main component powder is preferably 50% by weight or more, more preferably 80% by weight or more. .

また、本実施の形態では、副成分粉末の導電性粉末中の含有量は0.4〜4.0重量%とされている。   Moreover, in this Embodiment, content in the electroconductive powder of subcomponent powder shall be 0.4 to 4.0 weight%.

すなわち、副成分粉末中にはAl粉末が含有されるが、このAl粉末は焼成時にアクセプタ不純物として作用し、n型半導体基板5の表面にp型半導体層6を形成する。そして、このようなp型半導体層6を形成して受光面電極8との間で良好なオーミックコンタクトを形成し、良好な接触抵抗Rcを得ることができる。   That is, the sub-component powder contains Al powder, but this Al powder acts as an acceptor impurity during firing, and forms the p-type semiconductor layer 6 on the surface of the n-type semiconductor substrate 5. Then, such a p-type semiconductor layer 6 is formed to form a good ohmic contact with the light-receiving surface electrode 8, and a good contact resistance Rc can be obtained.

しかしながら、副成分粉末の含有量が導電性粉末中で0.4重量%未満になると、オーミックコンタクト性を損ない、所望の良好な接触抵抗Rcを得ることが困難になる。   However, if the content of the sub-component powder is less than 0.4% by weight in the conductive powder, the ohmic contact property is impaired and it is difficult to obtain a desired good contact resistance Rc.

一方、副成分粉末の導電性粉末中での含有量が、4.0重量%を超えると、副成分粉末の含有量が過剰となり、高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けると、耐食性に劣るAlの腐食が進行し、接触抵抗Rcの増大を招いたり電極剥離の生じる確率が高くなり、信頼性低下を招くおそれがある。   On the other hand, if the content of the sub-component powder in the conductive powder exceeds 4.0% by weight, the content of the sub-component powder becomes excessive, and if the sub-component powder is left for a long time under high temperature and high humidity or affected by rainwater. The corrosion of Al, which is inferior in corrosion resistance, progresses, increasing the contact resistance Rc and increasing the probability of electrode peeling, leading to a decrease in reliability.

そこで、本実施の形態では、上述したように副成分粉末の導電性粉末中の含有量を0.4〜4.0重量%としている。   Therefore, in the present embodiment, as described above, the content of the subcomponent powder in the conductive powder is set to 0.4 to 4.0% by weight.

尚、副成分粉末に含有されるAlの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球形状、扁平状、不定形形状、或いはこれらの混合粉を使用することができる。   In addition, the shape of Al contained in subcomponent powder is not specifically limited, For example, spherical shape, flat shape, an irregular shape, or these mixed powders can be used.

また、Alの平均粒径も特に限定されるものではないが、所望のp型半導体層6を形成して受光面電極8とn型半導体基板5との間で良好なオーミックコンタクトを得る観点からは0.2〜5.0μmが好ましい。   Further, although the average particle diameter of Al is not particularly limited, from the viewpoint of obtaining a desired ohmic contact between the light-receiving surface electrode 8 and the n-type semiconductor substrate 5 by forming a desired p-type semiconductor layer 6. Is preferably 0.2 to 5.0 μm.

また、本実施の形態の導電性粉末は、CaやMgに代表されるアルカリ土類金属等の添加物が主成分粉末中に微量含むようにするのも好ましい。特に、アトマイズ粉中のCa及びMgの含有量が総計(総含有量)で0.005〜0.030重量%の場合は、Ca及びMgの総含有量が上記範囲外の場合に比べ、接触抵抗Rcの増加抑制効果や電極剥離の発生抑制効果を発揮することが可能である。   Moreover, it is also preferable that the conductive powder of the present embodiment contains a trace amount of an additive such as alkaline earth metal typified by Ca or Mg in the main component powder. In particular, when the content of Ca and Mg in the atomized powder is 0.005 to 0.030 wt% in total (total content), compared to the case where the total content of Ca and Mg is outside the above range, contact It is possible to exhibit the effect of suppressing the increase in resistance Rc and the effect of suppressing the occurrence of electrode peeling.

尚、アトマイズ粉中のCaやMgの含有量は、アトマイズ法の製造条件を調整することにより、適宜制御することができる。   The content of Ca and Mg in the atomized powder can be appropriately controlled by adjusting the production conditions of the atomization method.

また、導電性ペースト中にZn酸化物やZr酸化物を微量添加することによっても、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、より一層良好な接触抵抗Rcを確保することができ、電極剥離の発生を抑制できることから、より好ましい。   Further, even when a trace amount of Zn oxide or Zr oxide is added to the conductive paste, even if it is left for a long time under high temperature and high humidity, or is affected by moisture such as rain water, the contact resistance Rc is even better. Can be secured, and the occurrence of electrode peeling can be suppressed, which is more preferable.

さらに、受光面電極8とp型半導体層6との密着性を向上させるためには、導電性ペースト中にガラスフリットを含有させるのも好ましい。   Furthermore, in order to improve the adhesion between the light-receiving surface electrode 8 and the p-type semiconductor layer 6, it is also preferable to contain glass frit in the conductive paste.

尚、導電性ペースト中にガラスフリットを含有させる場合は、その種類は特に限定されるものではないが、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス、ホウケイ酸ビスマスガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス等の各種ホウケイ酸系ガラスを好んで使用することができる。また、ガラスフリットを含有する場合は、その含有量は1〜10重量%が好ましい。   In the case where glass frit is contained in the conductive paste, the type is not particularly limited, but various borosilicates such as borosilicate glass, lead borosilicate glass, bismuth borosilicate glass, zinc borosilicate glass, etc. System glass can be used with preference. Moreover, when it contains glass frit, the content is preferably 1 to 10% by weight.

また、導電性ペースト中の導電性粉末の含有量は、特に限定されるものではないが、通常は70〜90重量%が好ましく、特に75〜85重量%が好ましい。   The content of the conductive powder in the conductive paste is not particularly limited, but is usually preferably 70 to 90% by weight, and particularly preferably 75 to 85% by weight.

バインダ樹脂と有機溶剤とで有機ビヒクルを形成する。ここで、バインダ樹脂と有機溶剤との比率は、例えば体積比率で、1〜3:7〜9となるように調製される。尚、バインダ樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、エチルセルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、又はこれらの組み合わせを使用することができる。また、有機溶剤についても特に限定されるものではなく、α―テルピネオール、キシレン、トルエン、ジ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、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等を単独、或いはこれらを組み合わせて使用することができる。   An organic vehicle is formed with a binder resin and an organic solvent. Here, the ratio of the binder resin to the organic solvent is adjusted to be, for example, 1 to 3: 7 to 9 by volume ratio. The binder resin is not particularly limited, and for example, ethyl cellulose resin, nitrocellulose resin, acrylic resin, alkyd resin, or a combination thereof can be used. Also, the organic solvent is not particularly limited, and α-terpineol, xylene, toluene, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, etc. alone or in combination thereof Can be used.

そして、この導電性ペーストは、以下の方法で容易に製造することができる。   And this electrically conductive paste can be easily manufactured with the following method.

すなわち、及び導電性粉末中の副成分粉末の含有量が0.4〜4重量%となるように、一次粒子の平均粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉を含有した主成分粉末及び副成分粉末を秤量し、さらに有機ビヒクル、必要に応じて各種添加剤を所定の混合比率となるように秤量して混合し、三本ロールミル等を使用して分散・混練し、これにより本発明の導電性ペーストは容易に製造することができる。   That is, the main component powder and the secondary powder containing atomized powder having an average primary particle size of 0.5 to 10 μm so that the content of the secondary powder in the conductive powder is 0.4 to 4% by weight. The component powders are weighed, and further, the organic vehicle and, if necessary, various additives are weighed and mixed so as to have a predetermined mixing ratio, and dispersed and kneaded using a three-roll mill or the like. The conductive paste can be easily manufactured.

このように本導電性ペーストは、Agを主成分粉末としAlを副成分粉末として含有した導電性粉末と、バインダ樹脂と、溶剤とを含有し、前記導電性粉末中における前記副成分粉末の含有量は0.4〜4重量%であり、かつ、前記主成分粉末は、一次粒子の平均粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉を含有しているので、AgとAlとの共晶合金化や焼結性を緩和させることができることから、残留応力の発生を抑制でき、これにより焼成後の接触抵抗Rcを良好なものとすることができる。   Thus, this conductive paste contains conductive powder containing Ag as a main component powder and Al as a subcomponent powder, a binder resin, and a solvent, and contains the subcomponent powder in the conductive powder. The amount is 0.4 to 4% by weight, and the main component powder contains atomized powder having an average primary particle size of 0.5 to 10 μm. Therefore, a eutectic alloy of Ag and Al. Therefore, the occurrence of residual stress can be suppressed, and thus the contact resistance Rc after firing can be improved.

さらに、上記残留応力の発生を抑制できることから、水分の影響を受けても、再収縮挙動が抑制することができる。したがって高温多湿下で長時間放置されたり雨水等の影響を受けても接触抵抗Rcの増大を抑制できると共に、電極剥離が生じるのを抑制することができ、太陽電池セルの電極形成用に好適な導電性ペーストを実現することが可能となる。   Furthermore, since the generation of the residual stress can be suppressed, the re-shrinkage behavior can be suppressed even under the influence of moisture. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance Rc even when left for a long time under high temperature and high humidity or to be affected by rainwater, etc., and to suppress the electrode peeling, which is suitable for forming an electrode of a solar battery cell. A conductive paste can be realized.

そして、本太陽電池セルは、以下の方法により製造することができる。   And this photovoltaic cell can be manufactured with the following method.

まず、Siを主成分としたn型半導体基板5を用意する。そして、プラズマ化学気相成長法(PECVD)等の薄膜形成法を使用し、n型半導体基板5上に窒化ケイ素(SiN)等の絶縁性材料からなる膜厚が70〜80nmの反射防止膜7を形成する。 First, an n-type semiconductor substrate 5 containing Si as a main component is prepared. Then, using a thin film forming method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), an antireflection film having a thickness of 70 to 80 nm made of an insulating material such as silicon nitride (SiN x ) on the n-type semiconductor substrate 5. 7 is formed.

次に、平均粒径が5μmのAl粉末を含有したAlペーストを用意し、更に平均粒径1.5μmのAg粉末を含有したAgペーストを用意する。そして、該Alペーストを前記n型半導体基板5の裏面全面に塗布し、さらにAgペーストをスクリーン印刷して乾燥させ、裏面電極用導電膜を形成する。   Next, an Al paste containing Al powder having an average particle diameter of 5 μm is prepared, and further an Ag paste containing Ag powder having an average particle diameter of 1.5 μm is prepared. And this Al paste is apply | coated to the whole back surface of the said n-type semiconductor substrate 5, Furthermore, Ag paste is screen-printed and dried, and the electrically conductive film for back electrodes is formed.

次いで、本導電性ペーストを反射防止膜7の表面に塗布し、乾燥させて受光面電極用導電膜を形成する。   Next, the conductive paste is applied to the surface of the antireflection film 7 and dried to form a light receiving surface electrode conductive film.

この後、入口から出口まで1〜3分で搬送されるベルト式焼成炉を使用し、焼成温度600〜700℃で焼成処理を行う。そしてこれにより、導電性ペースト中のAlはアクセプタ不純物としてn型半導体基板5の表面に拡散してp型半導体層6を形成すると共に、前記反射防止膜7は分解・除去され、導電性ペーストはファイヤースルーされてp型半導体層6と導電性ペーストの焼結体である受光面電極8とが接合され、これにより太陽電池セルが製造される。   Thereafter, a baking treatment is performed at a firing temperature of 600 to 700 ° C. using a belt-type firing furnace conveyed in 1 to 3 minutes from the entrance to the exit. As a result, Al in the conductive paste diffuses as an acceptor impurity on the surface of the n-type semiconductor substrate 5 to form the p-type semiconductor layer 6, and the antireflection film 7 is decomposed and removed. Through the fire-through, the p-type semiconductor layer 6 and the light-receiving surface electrode 8 which is a sintered body of the conductive paste are joined, whereby a solar battery cell is manufactured.

このように本太陽電池セルの製造方法及び太陽電池セルによれば、n型半導体基板5の一方の主面に反射防止膜7を形成し、該反射防止膜7の表面に本導電性ペーストを塗布した後、焼成処理を行い、反射防止膜7を分解・除去してn型半導体基板5上のp型半導体層6と導電性ペーストの焼結体である受光面電極8とを接合させているので、主成分粉末中に所定粒径のアトマイズ粉が含有されていることから、焼成後の接触抵抗Rcを良好とすることができると共に、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水等の水分の影響を受けても、接触抵抗Rcの増大を抑制でき、さらには電極剥離の発生を抑制できことから、エネルギー変換効率の低下を極力抑制できる信頼性の良好な太陽電池セルを得ることができる。   As described above, according to the method for manufacturing a solar cell and the solar cell, the antireflection film 7 is formed on one main surface of the n-type semiconductor substrate 5, and the conductive paste is applied to the surface of the antireflection film 7. After coating, firing treatment is performed, the antireflection film 7 is decomposed and removed, and the p-type semiconductor layer 6 on the n-type semiconductor substrate 5 and the light-receiving surface electrode 8 which is a sintered body of conductive paste are joined. Since the atomized powder having a predetermined particle size is contained in the main component powder, the contact resistance Rc after firing can be improved, and it can be left for a long time under high temperature and high humidity. Even if it is affected by moisture, the increase in contact resistance Rc can be suppressed, and furthermore, the occurrence of electrode peeling can be suppressed, so that it is possible to obtain a highly reliable solar cell that can suppress the reduction in energy conversion efficiency as much as possible. it can.

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記導電性ペーストは、少なくとも主成分粉末にAg、副成分粉末にAlを含有していればよく、Fe、W、Ti、Ta、Mo等を含有したケイ化物を含んでいてもよい。この場合、これらケイ化物の含有量はAg100重量部に対し10重量部以下が好ましく、またこれらのケイ化物の中ではFeSiが良好なファイヤースルー性を確保する観点から特に好ましい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the conductive paste only needs to contain at least Ag in the main component powder and Al in the subcomponent powder, and may contain a silicide containing Fe, W, Ti, Ta, Mo, or the like. In this case, the content of these silicides is preferably 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of Ag, and among these silicides, FeSi 2 is particularly preferable from the viewpoint of ensuring good fire-through properties.

また、導電性ペーストには、必要に応じて、フタル酸ジ2−エチルヘキシル、フタル酸ジブチル等の可塑剤を1種又はこれらの組み合わせを添加するのも好ましい。また、脂肪酸アマイドや脂肪酸等のレオロジー調整剤を添加するのも好ましく、さらにはチクソトロピック剤、増粘剤、分散剤などを添加してもよい。   In addition, it is also preferable to add one or a combination of plasticizers such as di-2-ethylhexyl phthalate and dibutyl phthalate to the conductive paste as necessary. It is also preferable to add a rheology modifier such as a fatty acid amide or a fatty acid, and a thixotropic agent, a thickener, a dispersant, etc. may be added.

さらに、導電性ペースト中には、長鎖脂肪酸の金属塩である金属石鹸を適量(例えば1.0重量%以下)含有させるのも好ましく、このような金属石鹸を導電性ペースト中に含有させることによりファイヤースルー性を向上させることが可能となり、より一層良好なオーミックコンタクトを得ることが可能となる。これら金属石鹸の中では特にZn(OCOC2n+1(n=11〜27)で表される高級脂肪酸亜鉛が好ましい。 Furthermore, it is also preferable to include an appropriate amount (for example, 1.0% by weight or less) of a metal soap that is a metal salt of a long-chain fatty acid in the conductive paste, and to include such a metal soap in the conductive paste. As a result, it is possible to improve the fire-through property, and it is possible to obtain a better ohmic contact. Among these metal soaps, higher fatty acid zinc represented by Zn (OCOC n H 2n + 1 ) 2 (n = 11 to 27) is particularly preferable.

また、上記実施の形態では、導電性ペーストを受光面電極用に使用しているが、裏面電極用に使用してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the electrically conductive paste is used for a light-receiving surface electrode, you may use it for a back surface electrode.

また、上記実施の形態では、n型半導体基板5を使用して説明したが、p型半導体基板についても同様に適用できる。   In the above embodiment, the n-type semiconductor substrate 5 is used for explanation. However, the present invention can be similarly applied to a p-type semiconductor substrate.

さらに、上記実施の形態では、片面受光型の太陽電池セルについて説明したが、裏面側にも、上述した反射防止膜及び受光面電極を設けた両面受光型の太陽電池セルにも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the single-sided light-receiving solar cell has been described. However, the present invention can also be applied to a double-sided light-receiving solar cell provided with the above-described antireflection film and light-receiving surface electrode. .

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。   Next, examples of the present invention will be specifically described.

(導電性ペーストの作製)
〔試料番号1〜15〕
主成分粉末として一次粒子の平均粒径が0.3〜13.0μmのアトマイズAg粉、及び副成分粉末として平均粒径5μmの球形Al粉末を用意し、また、ガラスフリットとしてホウケイ酸ガラスを用意した。
(Preparation of conductive paste)
[Sample Nos. 1-15]
Prepare atomized Ag powder with an average primary particle size of 0.3-13.0 μm as the main component powder, spherical Al powder with an average particle size of 5 μm as the secondary component powder, and borosilicate glass as the glass frit did.

尚、アトマイズAg粉の平均粒径は、アトマイズAg粉をSEMで目視観察し、任意に抽出した50個について円換算粒子径を測定し、その平均値とした。   The average particle size of the atomized Ag powder was determined by visually observing the atomized Ag powder with an SEM, measuring the circularly converted particle size of 50 arbitrarily extracted particles, and setting the average value.

次いで、有機ビヒクルを作製した。すなわち、バインダ樹脂としてエチルセルロース樹脂10重量%、有機溶剤としてテキサノール90重量%となるようにエチルセルロース樹脂とテキサノールとを混合し、有機ビヒクルを作製した。   Next, an organic vehicle was produced. That is, the organic cellulose was prepared by mixing the ethyl cellulose resin and texanol so that the binder resin was 10% by weight of ethyl cellulose resin and the organic solvent was 90% by weight of texanol.

そして、導電性粉末中のAl粉末の含有量が0.2〜6.0重量%となるようにアトマイズAg粉及びAl粉末を秤量し、さらに導電性粉末が総量で87.2重量%、ホウケイ酸ガラスが3重量%となるように秤量し、有機ビヒクルと共にプラネタリーミキサーで混合した後に、三本ロールミルで混練し、これにより試料番号1〜15の導電性ペーストを作製した。   Then, the atomized Ag powder and the Al powder are weighed so that the content of the Al powder in the conductive powder is 0.2 to 6.0% by weight, and the total amount of the conductive powder is 87.2% by weight. The acid glass was weighed to 3% by weight, mixed with an organic vehicle with a planetary mixer, and then kneaded with a three-roll mill, thereby preparing conductive pastes of sample numbers 1 to 15.

〔試料番号16〕
主成分粉末として湿式還元法で作製された平均粒径が1.0μmの球形Ag粉(以下、「湿式Ag粉」という。)を使用し、導電性粉末中のAl粉末の含有量を2.0重量%とした以外は。試料番号1〜15と同様の方法・手順で、試料番号16の試料を作製した。
[Sample No. 16]
A spherical Ag powder having an average particle diameter of 1.0 μm (hereinafter referred to as “wet Ag powder”) produced by a wet reduction method is used as the main component powder, and the content of the Al powder in the conductive powder is 2. Except for 0% by weight. Sample No. 16 was prepared by the same method and procedure as Sample Nos. 1-15.

(試料の評価)
図5に示すように、反射防止膜52上に所定の電極パターン53a〜53eを作製し、TLM(Transmission Line Model)法により接触抵抗Rcを求めた。
(Sample evaluation)
As shown in FIG. 5, predetermined electrode patterns 53a to 53e were formed on the antireflection film 52, and the contact resistance Rc was determined by a TLM (Transmission Line Model) method.

すなわち、横Xが156mm、縦Yが156mm、厚みTが0.2mmの単結晶のn型シリコン基板51の表面全域に膜厚0.1μmの反射防止膜52をプラズマ化学気相成長法(PECVD)で形成した。   That is, an antireflection film 52 having a thickness of 0.1 μm is formed on the entire surface of a single crystal n-type silicon substrate 51 having a width X of 156 mm, a length Y of 156 mm, and a thickness T of 0.2 mm by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). ).

ここで、反射防止膜52の材料種としては、SiNを使用した。 Here, SiN X was used as a material type of the antireflection film 52.

次いで、試料番号1〜16の各導電性ペーストを使用してスクリーン印刷を行い、所定パターンを有する膜厚20μmの導電膜を作製した。次いで、各試料を温度150℃に設定したオーブン中に入れて導電膜を乾燥させた。   Next, screen printing was performed using each of the conductive pastes of Sample Nos. 1 to 16, and a 20 μm-thick conductive film having a predetermined pattern was produced. Next, each sample was placed in an oven set at a temperature of 150 ° C. to dry the conductive film.

その後、ベルト式近赤外炉(デスパッチ社製、CDF7210)を使用し、試料が入口〜出口間を約1分で搬送するように搬送速度を調整し、大気雰囲気下、焼成最高温度700℃で焼成し、電極53a〜53eが形成された試料番号1〜15の評価試料を作製した。尚、この焼成時にAlはアクセプタ不純物としてn型シリコン基板51の表面に拡散されてp型半導体層が形成される。   Then, using a belt-type near-infrared furnace (Despatch, CDF7210), adjusting the transport speed so that the sample is transported between the inlet and the outlet in about 1 minute, and at a firing maximum temperature of 700 ° C. in an air atmosphere. Baking was performed, and evaluation samples of sample numbers 1 to 15 on which the electrodes 53a to 53e were formed were produced. In this firing, Al is diffused as an acceptor impurity on the surface of the n-type silicon substrate 51 to form a p-type semiconductor layer.

ここで、各電極53a〜53eの距離L1〜L4を測定したところ、電極53aと電極53bとの間の距離L1は200μm、電極53bと電極53cとの間の距離L2は400μm、電極53cと電極53dとの間の距離L3は600μm、電極53dと電極53eとの間の距離L4は800μmであった。また、電極の長さZはいずれも6mmであった。   Here, when the distances L1 to L4 of the electrodes 53a to 53e were measured, the distance L1 between the electrode 53a and the electrode 53b was 200 μm, the distance L2 between the electrode 53b and the electrode 53c was 400 μm, and the electrode 53c and the electrode The distance L3 between the electrodes 53d was 600 μm, and the distance L4 between the electrodes 53d and 53e was 800 μm. The electrode length Z was 6 mm.

次いで、試料番号1〜16の各試料について、TLM法を使用して接触抵抗Rcを求めた。   Subsequently, contact resistance Rc was calculated | required about each sample of the sample numbers 1-16 using the TLM method.

このTLM法は、薄膜試料の接触抵抗を評価する方法として広く知られており、伝送線理論を使用し、電極と下層の半導体基板をいわゆる伝送線回路と等価と考えて接触抵抗Rcを算出する。すなわち、電極53a〜53eの長さZ、p型半導体層のシート抵抗RSH、電極間距離L、電極間抵抗Rとの間には、数式(1)が成立する。 This TLM method is widely known as a method for evaluating the contact resistance of a thin film sample, and uses the transmission line theory to calculate the contact resistance Rc by regarding the electrode and the underlying semiconductor substrate as equivalent to a so-called transmission line circuit. . That is, Formula (1) is established among the length Z of the electrodes 53a to 53e, the sheet resistance R SH of the p-type semiconductor layer, the interelectrode distance L, and the interelectrode resistance R.

R=(L/Z)×RSH+2Rc・・・(1)
数式(1)から明らかなように、電極間抵抗Rと電極間距離Lとは直線関係を有する。したがって、電極間距離Ln(n=1〜4)における各抵抗Rを測定し、Lを0に外挿することによって2Rcを求め、この2Rcから接触抵抗Rcを算出することができる。
R = (L / Z) × R SH + 2Rc (1)
As is clear from Equation (1), the interelectrode resistance R and the interelectrode distance L have a linear relationship. Therefore, each resistance R in the interelectrode distance Ln (n = 1 to 4) is measured, and 2Rc is obtained by extrapolating L to 0, and the contact resistance Rc can be calculated from this 2Rc.

そこで、本実施例では、マイクロオームメータを使用して電極間距離Lnにおける各抵抗Rを測定し、試料番号1〜16の各試料について接触抵抗Rcを算出した。尚、p型半導体層のシート抵抗RSHは、上記の数式(1)から導き出される直線について、横軸をL、縦軸をRとしたときの傾きから算出できる。ここでは70Ω/cmであった。 Therefore, in this example, each resistance R at the interelectrode distance Ln was measured using a micro-ohmmeter, and the contact resistance Rc was calculated for each of the sample numbers 1 to 16. Note that the sheet resistance R SH of the p-type semiconductor layer can be calculated from the slope when the horizontal axis is L and the vertical axis is R for the straight line derived from the above formula (1). Here, it was 70 Ω / cm.

次いで、試料番号1〜16の各試料20個について、1体積%の酢酸水溶液に24時間浸漬し、その後、各試料を酢酸水溶液から取り出し、浸漬後の接触抵抗Rcを上述と同様の方法・手順で測定した。   Next, 20 samples of sample numbers 1 to 16 were immersed in a 1% by volume acetic acid aqueous solution for 24 hours, after which each sample was taken out from the acetic acid aqueous solution, and the contact resistance Rc after immersion was the same method and procedure as described above. Measured with

また、試料番号1〜16の各試料20個について、浸漬後に目視観察し、電極剥離が発生しているか否かを確認し、その発生率を求めた。   Moreover, about 20 samples of sample numbers 1-16, it visually observed after immersion, it was confirmed whether electrode peeling had generate | occur | produced, and the incidence rate was calculated | required.

表1は、試料番号1〜15の各試料におけるアトマイズAg粉末の平均粒径(μm)、導電性粉末中のAl粉末の含有量(重量%)、浸漬前後の接触抵抗Rc(Ω)、及び電極剥離の発生率(%)を示している。尚、表1中、接触抵抗Rcは各試料20個の平均値を示している。   Table 1 shows the average particle size (μm) of the atomized Ag powder in each sample Nos. 1 to 15, the content (% by weight) of Al powder in the conductive powder, the contact resistance Rc (Ω) before and after immersion, and The rate of occurrence of electrode peeling (%) is shown. In Table 1, the contact resistance Rc represents an average value of 20 samples.

Figure 2014187256
Figure 2014187256

試料番号16は、主成分粉末に湿式Ag粉を使用し、アトマイズAg粉を使用していないため、接触抵抗Rcは浸漬前で3.59Ωと低かったものの、全数で電極剥離が発生した。   Sample No. 16 used wet Ag powder as the main component powder and did not use atomized Ag powder. Therefore, although the contact resistance Rc was as low as 3.59Ω before immersion, electrode peeling occurred in all.

試料番号1、7は、電極剥離の発生率は5%以下と良好であるものの、導電性粉末中のAl粉末の含有量が0.2重量%と過少であるため、n型シリコン基板51と電極53a〜53eとの間で十分なオーミックコンタクトを得ることができず、接触抵抗Rcは酢酸水溶液への浸漬前で24〜27Ω、浸漬後で約30Ωとなり、接触抵抗に劣ることが分かった。   Sample Nos. 1 and 7 have a good electrode peeling rate of 5% or less, but the content of Al powder in the conductive powder is too low at 0.2% by weight. It was found that sufficient ohmic contact with the electrodes 53a to 53e could not be obtained, and the contact resistance Rc was 24 to 27Ω before immersion in the acetic acid aqueous solution and about 30Ω after immersion, which was inferior to the contact resistance.

試料番号2及び3は、アトマイズAg粉の平均粒径が0.3μmと微粒であるため、アトマイズAg粉の使用効果を十分に発揮することができず、接触抵抗Rcは浸漬前こそ3.70Ω、4.58Ωと良好であるが、浸漬後は14.7Ω、13.44Ωに増大し、電極剥離の発生率も75%、80%となり、接触抵抗の増大や信頼性低下を招いた。   Sample Nos. 2 and 3 are atomized Ag powder having an average particle diameter of 0.3 μm, so that the effect of using the atomized Ag powder cannot be fully exhibited, and the contact resistance Rc is 3.70Ω before immersion. 4.58Ω, good after immersion, increased to 14.7Ω and 13.44Ω, and the rate of electrode peeling was 75% and 80%, resulting in increased contact resistance and reduced reliability.

試料番号12は、導電性粉末中のAl粉末の含有量が6.0重量%と過剰であるため、平均粒粒径が3.5μmのアトマイズAg粉を使用しても、焼成後の接触抵抗Rc(浸漬前)で13.19Ωと大きくなり、浸漬後は26.8Ωに増大し、さらに電極剥離の発生率も35%となり信頼性低下を招いた。   Sample No. 12 has an excessive content of Al powder in the conductive powder of 6.0% by weight. Therefore, even when an atomized Ag powder having an average grain size of 3.5 μm is used, the contact resistance after firing Rc (before immersion) increased to 13.19Ω, increased to 26.8Ω after immersion, and the rate of electrode peeling was also 35%, leading to a decrease in reliability.

試料番号15は、アトマイズAg粉の平均粒径が13.0μmと大きすぎるため、全数に電極剥離が発生することが認められた。   In Sample No. 15, since the average particle size of the atomized Ag powder was too large, 13.0 μm, it was confirmed that electrode peeling occurred in all the samples.

これに対し試料番号4〜6、8〜11、13、及び14は、アトマイズAg粉末の平均粒径が0.5〜10μm、導電性粉末中のAl粉末の含有量が0.4〜4.0重量%と本発明範囲内であるため、接触抵抗Rcは浸漬前で2.47〜8.09Ωと良好であり、浸漬後でも4.37〜9.46Ωと接触抵抗の増大を抑制でき、また、電極剥離の発生率も15%以下に抑制でき、良好な信頼性が得られることが分かった。   On the other hand, sample numbers 4-6, 8-11, 13, and 14 have an average particle size of the atomized Ag powder of 0.5 to 10 μm, and the content of the Al powder in the conductive powder of 0.4 to 4. Since it is within 0% by weight and within the scope of the present invention, the contact resistance Rc is as good as 2.47 to 8.09Ω before immersion, and 4.37 to 9.46Ω even after immersion, and an increase in contact resistance can be suppressed. Further, it was found that the occurrence rate of electrode peeling can be suppressed to 15% or less, and good reliability can be obtained.

特に、アトマイズAg粉の平均粒径が1.5〜5.0μmの試料番号5、6、8〜11、及び13は、電極剥離の発生率は5%以下に抑制でき、より良好な信頼性を確保できることが分かった。   In particular, Sample Nos. 5, 6, 8 to 11 and 13 having an average particle size of atomized Ag powder of 1.5 to 5.0 μm can suppress the occurrence rate of electrode peeling to 5% or less, and have better reliability. It was found that can be secured.

さらに、アトマイズAg粉の平均粒径が2.5〜3.5μmの試料番号6、8〜11は、電極剥離の発生した試料は皆無であり、より一層の高信頼性を確保できることが分かった。   Furthermore, it was found that Sample Nos. 6 and 8 to 11 in which the average particle size of the atomized Ag powder was 2.5 to 3.5 μm had no sample where electrode peeling occurred, and further high reliability could be secured. .

一次粒子の平均粒径が3.5μmのアトマイズAg粉、平均粒径が1.0μmの湿式Ag粉、平均粒径5μmのAl粉末を用意し、また、ガラスフリットとしてホウケイ酸ガラスを用意した。   An atomized Ag powder having an average primary particle diameter of 3.5 μm, a wet Ag powder having an average particle diameter of 1.0 μm, and an Al powder having an average particle diameter of 5 μm were prepared, and borosilicate glass was prepared as a glass frit.

そして、導電性粉末中の主成分粉末であるアトマイズAg粉及び湿式Ag粉、及び副成分粉末であるAl粉末が表2となるように、これらアトマイズAg粉、湿式Ag粉、及びAl粉末を秤量し、さらに導電性粉末が総量で87.2重量%、ホウケイ酸ガラスが3重量%となるように秤量し、有機ビヒクルと共にプラネタリーミキサーで混合した後に、三本ロールミルで混練し、これにより試料番号21〜27の導電性ペーストを作製した。   Then, the atomized Ag powder, the wet Ag powder, and the Al powder are weighed so that the atomized Ag powder and the wet Ag powder as the main component powder in the conductive powder and the Al powder as the subcomponent powder are as shown in Table 2. Further, the conductive powder is weighed so that the total amount is 87.2% by weight and the borosilicate glass is 3% by weight, mixed with an organic vehicle by a planetary mixer, and then kneaded by a three-roll mill. Conductive pastes with numbers 21 to 27 were prepared.

尚、有機ビヒクルは〔実施例1〕と同様のものを使用した。   The same organic vehicle as used in [Example 1] was used.

次いで、これら試料番号21〜27の各試料20個について、〔実施例1〕と同様の方法・手順で、浸漬前後の接触抵抗Rc及び電極剥離の発生率を測定した。   Subsequently, the contact resistance Rc before and after immersion and the rate of electrode peeling were measured for 20 samples of sample numbers 21 to 27 in the same manner and procedure as in [Example 1].

表2は、試料番号21〜27の各試料20個における導電性粉末の含有量、浸漬前後の接触抵抗Rc(Ω)、及び電極剥離の発生率(%)を示している。尚、表2中、接触抵抗Rcは、表1と同様、各試料20個の平均値を示している。   Table 2 shows the content of the conductive powder, the contact resistance Rc (Ω) before and after immersion, and the rate of occurrence of electrode peeling (%) in each of the 20 samples of sample numbers 21 to 27. In Table 2, the contact resistance Rc indicates the average value of 20 samples as in Table 1.

Figure 2014187256
Figure 2014187256

試料番号21〜27から明らかなように、主成分粉末がアトマイズAg粉と湿式Ag粉の混合粉であっても、浸漬後の接触抵抗Rcを10Ω程度に抑制することができ、電極剥離の発生率も15%以下に抑制でき、良好な信頼性を得ることができることが分かった。   As is clear from sample numbers 21 to 27, even when the main component powder is a mixed powder of atomized Ag powder and wet Ag powder, the contact resistance Rc after immersion can be suppressed to about 10Ω, and electrode peeling occurs. It was found that the rate could be suppressed to 15% or less, and good reliability could be obtained.

特に、主成分粉末中のアトマイズAg粉の含有量が50重量%以上の試料番号23〜27は、接触抵抗Rcは浸漬後でも7.5Ω以下に抑制でき、また電極剥離の発生率を5%以下に抑制でき、したがって、高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けても、オーミックコンタクトを損なうのを極力抑制でき、かつ高信頼性を得ることができることが分かった。   In particular, Sample Nos. 23 to 27 in which the content of the atomized Ag powder in the main component powder is 50% by weight or more can suppress the contact resistance Rc to 7.5Ω or less even after immersion, and the rate of electrode peeling is 5%. It can be suppressed to the following, and therefore, it was found that even if left for a long time under high temperature and high humidity or under the influence of rain water, it is possible to suppress damage to the ohmic contact as much as possible and to obtain high reliability.

Ca及び/又はMgを含有した8種類のアトマイズAg粉末(平均粒径:3.5μm)を用意した。そして、このアトマイズAg粉を酸に溶解し、ICP(誘導結合プラズマ)発光分析法で元素分析したところ、Ca及びMgが総計でアトマイズAg粉中に0.001〜0.047重量%含まれていることが分かった。   Eight types of atomized Ag powder (average particle size: 3.5 μm) containing Ca and / or Mg were prepared. Then, when this atomized Ag powder was dissolved in an acid and subjected to elemental analysis by ICP (inductively coupled plasma) emission analysis, 0.001 to 0.047% by weight of Ca and Mg was included in the atomized Ag powder in total. I found out.

次いで、〔実施例1〕と同様の方法・手順で、試料番号31〜38の導電性ペーストを作製し、浸漬前後の接触抵抗Rc及び電極剥離の発生率を測定した。   Subsequently, the conductive paste of sample numbers 31-38 was produced by the same method and procedure as [Example 1], and the contact resistance Rc before and after immersion and the rate of electrode peeling were measured.

表3は、試料番号31〜38の各試料20個のアトマイズAg粉中のCa及びMgの総含有量(重量%)、浸漬前後の接触抵抗Rc(Ω)、及び電極剥離の発生率(%)を示している。尚、表中、接触抵抗Rcは各試料20個の平均値を示している。   Table 3 shows the total content (% by weight) of Ca and Mg in 20 atomized Ag powders of sample numbers 31 to 38, contact resistance Rc (Ω) before and after immersion, and the rate of occurrence of electrode peeling (% ). In the table, the contact resistance Rc represents an average value of 20 samples.

Figure 2014187256
Figure 2014187256

試料番号31〜38から明らかなように、アトマイズAg粉中にCa及びMgを含有していても、浸漬後の接触抵抗Rcを11Ω以下に抑制することができ、電極剥離の発生率も15%以下に抑制でき、良好な信頼性が得られることが分かった。   As apparent from Sample Nos. 31 to 38, even when Ca and Mg are contained in the atomized Ag powder, the contact resistance Rc after immersion can be suppressed to 11Ω or less, and the occurrence rate of electrode peeling is also 15%. It was found that the following can be suppressed and good reliability can be obtained.

特に、アトマイズAg粉中のCa及びMgの総含有量が0.005〜0.030重量%の試料番号33〜37は、接触抵抗Rcは浸漬後でも7.1Ω以下に抑制でき、また、電極剥離の発生率も5%以下に抑制でき、高温多湿下で長時間放置されたり雨水の影響を受けても、オーミックコンタクトを損なうのを極力抑制でき、かつ高信頼性を得ることができることが分かった。   In particular, sample numbers 33 to 37 having a total content of Ca and Mg in the atomized Ag powder of 0.005 to 0.030 wt% can suppress the contact resistance Rc to 7.1Ω or less even after immersion. The occurrence rate of peeling can be suppressed to 5% or less, and even if left for a long time under high temperature and high humidity or affected by rainwater, it is possible to suppress damage to the ohmic contact as much as possible and to obtain high reliability. It was.

一次粒子の平均粒径が3.5μmのアトマイズAg粉、平均粒径が1.0μmの湿式Ag粉、平均粒径が5.0μmのAl粉末、平均粒径が0.5μmのZrO粉末、及び平均粒径が0.2μmのZnO粉末を用意した。 Atomized Ag powder having an average primary particle size of 3.5 μm, wet Ag powder having an average particle size of 1.0 μm, Al powder having an average particle size of 5.0 μm, ZrO 2 powder having an average particle size of 0.5 μm, A ZnO powder having an average particle size of 0.2 μm was prepared.

そして、導電性ペースト中の各成分の含有量が、表4となるようにアトマイズAg粉、湿式Ag粉、Al粉末、ZrO、及びZnOを秤量した以外は、〔実施例1〕と同様の方法・手順で、試料番号41〜44の導電性ペーストを作製し、浸漬前後の接触抵抗Rc及び電極剥離の発生率を測定した。 Then, the same as [Example 1] except that the atomized Ag powder, wet Ag powder, Al powder, ZrO 2 , and ZnO were weighed so that the content of each component in the conductive paste was as shown in Table 4. By the method and procedure, the conductive paste of sample numbers 41-44 was produced, and contact resistance Rc before and behind immersion and the incidence rate of electrode peeling were measured.

表4は、試料番号41〜44の各試料における導電性ペーストの仕様、浸漬前後の接触抵抗R(Ω)、及び電極剥離の発生率(%)を示している。尚、表中、接触抵抗Rcは各試料20個の平均値を示している。   Table 4 shows the specification of the conductive paste, the contact resistance R (Ω) before and after immersion, and the rate of occurrence of electrode peeling (%) in each sample of sample numbers 41 to 44. In the table, the contact resistance Rc represents an average value of 20 samples.

Figure 2014187256
Figure 2014187256

表4から明らかなように、試料番号41及び42は、導電性ペースト中にZrO又はZnOを含有しているものの、湿式Ag粉を使用し、アトマイズAg粉を使用していないため、全数で電極剥離が発生した。 As is clear from Table 4, sample numbers 41 and 42 contain ZrO 2 or ZnO in the conductive paste, but use wet Ag powder and do not use atomized Ag powder. Electrode peeling occurred.

これに対し試料番号43〜44は、Ag粉末にアトマイズAg粉を使用し、かつZrO又はZnOを適量含有させているので、浸漬後の接触抵抗Rcも2.59〜3.01Ωと小さく、電極剥離も生じないことが分かった。 On the other hand, since sample numbers 43 to 44 use atomized Ag powder for Ag powder and contain an appropriate amount of ZrO 2 or ZnO, the contact resistance Rc after immersion is as small as 2.59 to 3.01Ω, It was found that no electrode peeling occurred.

すなわち、アトマイズAg粉に加え、適量のZrOやZnOを含有させることにより、より一層の信頼性向上が可能であることが分かった。 That is, it was found that the reliability can be further improved by adding an appropriate amount of ZrO 2 or ZnO in addition to the atomized Ag powder.

焼成後の接触抵抗が低く、高温多湿下で長時間放置されたり、雨水の影響を受けても、電極と半導体基板との間の接触抵抗が増加するのを抑制でき、かつ電極剥離の発生を抑制でき、エネルギー変換効率が良好で高信頼性を有する太陽電池セルを実現する。   The contact resistance after firing is low, and even if left for a long time under high temperature and high humidity, or affected by rainwater, the increase in contact resistance between the electrode and the semiconductor substrate can be suppressed, and electrode peeling can be prevented. A solar cell that can be suppressed, has high energy conversion efficiency, and high reliability is realized.

5 半導体基板
7 反射防止膜
8 受光面電極(電極)
5 Semiconductor substrate 7 Antireflection film 8 Light receiving surface electrode (electrode)

Claims (6)

太陽電池の電極を形成するための導電性ペーストであって、
Agを主成分粉末としAlを副成分粉末として含有した導電性粉末と、バインダ樹脂と、溶剤とを含有し、
前記導電性粉末中の前記副成分粉末の含有量が、0.4〜4重量%であり、
かつ、前記主成分粉末は、一次粒子の平均粒径が0.5〜10μmのアトマイズ粉を含有していることを特徴とする導電性ペースト。
A conductive paste for forming a solar cell electrode,
A conductive powder containing Ag as a main component powder and Al as a subcomponent powder, a binder resin, and a solvent;
The content of the subcomponent powder in the conductive powder is 0.4 to 4% by weight,
And the said main component powder contains the atomized powder whose average particle diameter of a primary particle is 0.5-10 micrometers, The electrically conductive paste characterized by the above-mentioned.
前記主成分粉末中の前記アトマイズ粉の含有量は、50重量%以上であることを特徴とする請求項1記載の導電性ペースト。   2. The conductive paste according to claim 1, wherein a content of the atomized powder in the main component powder is 50% by weight or more. 前記アトマイズ粉は、Ca及びMgを総計で0.005〜0.030重量%の範囲で含有していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の導電性ペースト。   The conductive paste according to claim 1 or 2, wherein the atomized powder contains Ca and Mg in a total range of 0.005 to 0.030 wt%. Zn酸化物及びZr酸化物のうちの少なくともいずれか一方を含有していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の導電性ペースト。   The conductive paste according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one of Zn oxide and Zr oxide. 半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜を形成し、該反射防止膜の表面に請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の導電性ペーストを塗布した後、焼成処理を行い、前記反射防止膜を分解・除去して前記半導体基板と前記導電性ペーストの焼結体である電極とを接合させて太陽電池セルを製造する太陽電池セルの製造方法。   An antireflection film is formed on at least one main surface of the semiconductor substrate, and after applying the conductive paste according to any one of claims 1 to 4 to the surface of the antireflection film, a baking treatment is performed, A method for manufacturing a solar battery cell, wherein a solar battery cell is manufactured by disassembling and removing an antireflection film and bonding the semiconductor substrate and an electrode that is a sintered body of the conductive paste. 半導体基板の少なくとも一方の主面に反射防止膜及び該記反射防止膜を貫通する電極が形成され、
前記電極が、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の導電性ペーストが焼結されてなることを特徴とする太陽電池セル。
An antireflection film and an electrode penetrating the antireflection film are formed on at least one main surface of the semiconductor substrate,
A solar battery cell, wherein the electrode is formed by sintering the conductive paste according to any one of claims 1 to 4.
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