JP2016519838A - 導電性ペースト及び太陽電池調製物におけるＡｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む粒子 - Google Patents

Abstract

概して、本発明は、Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む粒子を含む導電性ペースト、並びに光起電力太陽電池、好ましくはｎ型光起電力太陽電池の調製におけるその使用に関する。より具体的には、本発明は、導電性ペースト、太陽電池前駆体、太陽電池の調製プロセス、太陽電池及び太陽モジュールに関する。本発明は、ペースト成分として、ａ．ペーストの総重量に基づいて少なくとも８０重量％の銀粉末、ｂ．無機反応系、ｃ．有機ビヒクル、ｄ．粒子成分としてＡｌ、Ｍｇ及びＳｉを含む添加粒子を含み、Ａｌ、Ｍｇ及びＳｉが、添加粒子中に元素として存在する、又は粒子成分の１つ以上を含む１種以上の単相元素混合物中に存在する、又は１種以上の元素と１種以上の単相元素混合物との組合せである、ペーストに関する。【選択図】図１

Description

概して、本発明は、Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む粒子を含む導電性ペースト、並びに光起電力太陽電池、好ましくはｎ型光起電力太陽電池の調製におけるその使用に関する。より具体的には、本発明は、導電性ペースト、太陽電池前駆体、太陽電池の調製プロセス、太陽電池及び太陽モジュールに関する。

太陽電池は、光起電力効果を利用して、光のエネルギーを電気に変換する装置である。太陽エネルギーは、持続可能であり、無公害の副生物しか生成しないので、魅力的な環境に配慮したエネルギー源である。したがって、材料及び製造コストを継続的に削減しながら、効率を高めた太陽電池の開発に、現在、多数の研究が充てられている。光が太陽電池に当たると、入射光の一部は表面で反射され、残りが太陽電池に届く。届いた光子は太陽電池に吸収される。太陽電池は、通常、適宜ドープされることが多いケイ素などの半導体材料でできている。吸収された光子エネルギーは、半導体材料の電子を励起させ、電子−正孔対を生成する。次いで、これらの電子−正孔対は、ｐｎ接合によって分離され、太陽電池表面の導電性電極によって収集される。図１は、単純な太陽電池の最小構成を示す。

太陽電池は、ごく一般的には、しばしばＳｉウェーハの形の、ケイ素に基づく。ここで、ｐｎ接合は、一般に、ｎ型ドープＳｉ基板を用意し、片面にｐ型ドープ層を施して、又はｐ型ドープＳｉ基板を用意し、片面にｎ型ドープ層を施して、どちらの場合もいわゆるｐｎ接合を形成することによって、調製される。ドーパント層が施された面は、一般に、セルの前面として働き、最初のドーパントを有するＳｉの反対側は背面として作用する。ｎ型とｐ型の両方の太陽電池が可能であり、工業的に利用されている。両面に入射する光を利用するように設計されたセルも可能であるが、その使用はさほど広範には利用されていない。

太陽電池の前面の入射光が入り、吸収されるように、前面電極は、一般に、それぞれ「フィンガー」及び「母線」として知られる２組の垂直な線に並べられる。フィンガーは、前面との電気接点を形成し、母線は、これらのフィンガーを連結して、電荷が外部回路に有効に引き出されるようにする。フィンガー及び母線のこの配列は、焼成されて固体電極体を形成する導電性ペーストの形で塗布されるのが一般的である。背面電極も、導電性ペーストの形で塗布され、次いで焼成されて固体電極体を形成することが多い。典型的な導電性ペーストは、金属粒子、ガラスフリット及び有機ビヒクルを含む。

最近、前面がｐ型ドープされたｎ型太陽電池への関心が高まってきている。ｎ型太陽電池は、類似のｐ型セルに対してセル性能が高くなる可能性があるが、焼成中のセルへの損傷に起因して効率が低下する欠点が残る。

太陽電池の諸性質を改善する幾つかの試みが先行技術でなされている。かかる１つの試みが特許文献１に記載されている。

したがって、ｎ型太陽電池を製造する手法を改善する最新技術が必要である。

欧州特許第２４７２５２６（Ａ２）号明細書

本発明は、概して、太陽電池に関して、特にｎ型太陽電池と一般に称される、前面がｐ型ドーピングされたウェーハに基づく太陽電池に関して、最新技術で遭遇する問題の少なくとも１つを克服する目的に基づく。

より具体的には、本発明は、さらに、特にｎ型太陽電池において、好ましいセル効率η、曲線因子ＦＦ、接触抵抗、開放電圧、直列抵抗Ｒ_ｓｅｒなどの電気的性質が改善された太陽電池を提供する目的に基づく。

本発明の別の目的は、太陽電池、特にｎ型太陽電池を調製するプロセスを提供することである。

上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、本発明のクレームを形成するカテゴリの主題によって成される。更なる寄与は、本発明の特定の実施形態である本発明の従属クレームの主題によって成される。

上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、ペースト成分として以下を含むペーストによって成される。
ａ．ペーストの総重量に基づいて少なくとも５５重量％、又は少なくとも７５重量％、又は少なくとも８０重量％の銀粉末、
ｂ．無機反応系、好ましくはガラスフリット、
ｃ．有機ビヒクル、
ｄ．粒子成分としてＡｌ、Ｍｇ及びＳｉを含む添加粒子。
ここで、Ａｌ、Ｍｇ及びＳｉは、添加粒子中に元素として存在する、又は粒子成分の１つ以上を含む１種以上の単相元素混合物中に存在する、又は１種以上の元素と１種以上の元素混合物との組合せである。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子は、ペーストの総重量に基づいて約０．１から約５重量％の範囲、又は約０．２から約３重量％の範囲、又は約０．３から約２重量％の範囲である。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子は、添加粒子の総重量に基づいて０．１重量％を超える、好ましくは０．０５重量％以下、より好ましくは０．０１重量％以下のＡｌ、Ｍｇ又はＳｉ以外の元素を含まない。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子は、Ａｌ、Ｍｇ及びＳｉの少なくとも１種の単相混合物、好ましくはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金を添加粒子の総重量に基づいて少なくとも約９５重量％、好ましくは少なくとも約９８重量％、より好ましくは少なくとも約９９重量％含む。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子の結晶化度は、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％、より好ましくは少なくとも８０％である。この点で、単相混合物、好ましくは合金は、上記結晶化度を有することが好ましい。ある場合には、本発明に従って採用された添加粒子を後述のＸ線分析に供したときに、アモルファス相は認められなかった。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子は、添加粒子の総重量に基づいて少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％のＡｌを含む。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子は、添加粒子の総重量に基づいて約１から約２０重量％の範囲、好ましくは約５から約１７重量％の範囲、より好ましくは約８から約１５重量％の範囲のＳｉを含む。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子は、添加粒子の総重量に基づいて約０．０５から約５重量％、好ましくは約０．１から約３重量％の範囲、より好ましくは約０．２から約２重量％の範囲のＭｇを含む。

本発明によるペーストの一実施形態においては、無機反応系は、ペーストの総重量に基づいて約０．１から約７重量％の範囲、好ましくは約０．５から約６重量％の範囲、より好ましくは約１から約５重量％の範囲である。

本発明によるペーストの一実施形態においては、無機反応系はガラスフリットである。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子のｄ_５０値は、約０．１から約１５μｍの範囲、好ましくは約１から約１２μｍの範囲、より好ましくは約１から約７μｍの範囲である。

本発明によるペーストの一実施形態においては、添加粒子の比表面積は、約０．０１から約２５ｍ^２／ｇの範囲、好ましくは約０．１から約２０ｍ^２／ｇの範囲、より好ましくは約１から約１５ｍ^２／ｇの範囲である。

上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、以下の太陽電池前駆体成分を含む太陽電池前駆体によって成される。
ａ．ウェーハ、
ｂ．ウェーハの上に重ねられた本発明によるペースト。

本発明による太陽電池前駆体の一実施形態においては、ウェーハは、ｐドープ層及びｎドープ層を有する。

本発明による太陽電池前駆体の一実施形態においては、ペーストをｐドープ層の上に重ねる。

本発明による太陽電池前駆体の一実施形態においては、ｎドープ層の厚さはｐドープ層の厚さよりも厚い。

本発明による太陽電池前駆体の一実施形態においては、ペーストを２つのドープ層のうち薄い方の上に重ねる。

上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、以下の調製ステップを含む、太陽電池の調製プロセスによって成される。
ａ．本発明による太陽電池前駆体の用意、
ｂ．太陽電池を得るための太陽電池前駆体の焼成。

上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、本発明によるプロセスによって得ることができる太陽電池によって成される。

本発明の一実施形態においては、太陽電池はｎ型太陽電池である。

上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、その少なくとも１個が本発明による、少なくとも２個の太陽電池を含むモジュールによって成される。

上記実施形態は、互いに組み合わせることができる。各可能な組合せは、本明細書の開示の一部である。

ウェーハ
本発明による好ましいウェーハは、光を高効率で吸収して電子−正孔対を生成し、正孔と電子を境界を越えて、好ましくはいわゆるｐｎ接合境界を越えて、高効率で分離可能な太陽電池の領域のなかの領域である。本発明による好ましいウェーハは、前面ドープ層と背面ドープ層で構成された単体を含むウェーハである。

ウェーハは、適切にドープされた四価元素、二元化合物、三元化合物又は合金からなることが好ましい。この状況における好ましい四価元素は、Ｓｉ、Ｇｅ又はＳｎ、好ましくはＳｉである。好ましい二元化合物は、２種以上の四価元素の組合せ、ＩＩＩ族元素とＶ族元素の二元化合物、ＩＩ族元素とＶＩ族元素の二元化合物、又はＩＶ族元素とＶＩ族元素の二元化合物である。四価元素の好ましい組合せは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＣから選択される２種以上の元素の組合せ、好ましくはＳｉＣである。ＩＩＩ族元素とＶ族元素の好ましい二元化合物はＧａＡｓである。本発明によればウェーハがＳｉに基づくことが最も好ましい。最も好ましいウェーハ材料としてＳｉについて本願明細書の残りの部分を通して明示的に言及する。Ｓｉについて明示的に述べる以下の本文のセクションは、上記他のウェーハ組成物にも適用される。

ウェーハの前面ドープ層と背面ドープ層が接する場所はｐｎ接合境界である。ｎ型太陽電池においては、背面ドープ層は、電子供与性ｎ型ドーパントがドープされ、前面ドープ層は、電子受容性又は正孔供与性ｐ型ドーパントがドープされる。ｐ型太陽電池においては、背面ドープ層は、ｐ型ドーパントがドープされ、前面ドープ層は、ｎ型ドーパントがドープされる。本発明によれば、まずドープＳｉ基板を用意し、次いで逆のタイプのドープ層を基板の片面に適用することによって、ｐｎ接合境界を有するウェーハを調製することが好ましい。本発明の状況においてはｎ型太陽電池が好ましい。本発明の別の一実施形態においては、ｐドープ層とｎドープ層をウェーハの同じ面に配列することができる。このウェーハ設計は、「光起電力の科学及び工学ハンドブック」（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、第２版、ジョン・ワイリー＆サンズ（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ）、２００３、７章に例示された、くし形背面接触（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ ｂａｃｋ ｃｏｎｔａｃｔ）と呼ばれることが多い。

ドープＳｉ基板は当業者によく知られている。ドープＳｉ基板は、当業者に既知の方法であって、当業者が本発明の状況において適切であると考える任意の方法で調製することができる。本発明による好ましいＳｉ基板源は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ及び改良金属（ｕｐｇｒａｄｅｄ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ）Ｓｉであり、単結晶Ｓｉ又は多結晶Ｓｉが最も好ましい。ドープＳｉ基板を形成するドーピングは、Ｓｉ基板の調製中にドーパントを添加することによって同時に実施することができ、又は後続ステップで実施することができる。Ｓｉ基板の調製に続くドーピングは、例えば、ガス拡散エピタキシによって実施することができる。ドープＳｉ基板は、市販品を入手することも容易である。本発明によれば、一選択肢として、Ｓｉ基板の最初のドーピングは、ドーパントをＳｉ混合物に添加することによって、その形成と同時に実施することができる。本発明によれば、一選択肢として、前面ドープ層、及び存在する場合、高濃度ドープ背面層は、ガス相エピタキシによって適用することができる。このガス相エピタキシは、好ましくは、約５００℃から約９００℃の範囲、より好ましくは約６００℃から約８００℃の範囲、最も好ましくは約６５０℃から約７５０℃の範囲の温度で、約２ｋＰａから約１００ｋＰａの範囲、好ましくは約１０から約８０ｋＰａの範囲、最も好ましくは約３０から約７０ｋＰａの範囲の圧力で実施される。

Ｓｉ基板が幾つかの形状、表面組織及びサイズを有し得ることは当業者に知られている。形状は、とりわけ立方体、円盤、ウェーハ及び不規則な多面体を含めて、幾つかの異なる形状の１つとすることができる。本発明による好ましい形状は、ウェーハ形状である。ウェーハは、２つの寸法が類似し、好ましくは等しく、第３の寸法が他の２つの寸法よりかなり小さい立方体である。この文脈におけるかなり小さいとは、好ましくは、少なくとも約１００倍小さいことである。

種々の表面タイプが当業者に知られている。本発明によれば、粗面のＳｉ基板が好ましい。基板の粗さを評価する一方法は、基板の表面近傍（ｓｕｂ−ｓｕｒｆａｃｅ）の表面粗さパラメータを評価することである。これは、基板の全表面積よりも小さく、好ましくは全表面積の１／１００未満であり、本質的に平面である。表面粗さパラメータの値は、表面近傍の面積と、平均二乗変位を最小にすることによって表面近傍に最良適合された平面上に表面近傍を投影することによって形成された理論表面の面積との比によって与えられる。より高い表面粗さパラメータ値は、より粗く、より不規則な表面を示し、より低い表面粗さパラメータ値は、より平滑で、より平坦な表面を示す。本発明によれば、Ｓｉ基板の表面粗さは、好ましくは、光吸収、及びフィンガーと表面の接着を含めて、ただしそれだけに限定されない幾つかの因子間の最適バランスがとれるように変更される。

Ｓｉ基板の２つの大きい方の寸法は、得られる太陽電池に求められる用途に適するように変更することができる。本発明によれば、Ｓｉウェーハの厚さは、約０．５ｍｍ未満、より好ましくは約０．３ｍｍ未満、最も好ましくは約０．２ｍｍ未満であることが好ましい。一部のウェーハは、最小サイズが約０．０１ｍｍ以上である。

本発明によれば、前面ドープ層は背面ドープ層よりも薄いことが好ましい。本発明の一実施形態においては、ｐドープ層の厚さは、約１０ｎｍから約４μｍの範囲、好ましくは約５０ｎｍから約１μｍの範囲、最も好ましくは約１００から約８００ｎｍの範囲である。

前面ドープ層は、一般に、背面ドープ層よりも薄い。本発明の一実施形態においては、背面は、ｐドープ層よりも厚いｎドープ層を含む。

高濃度ドープ層は、Ｓｉ基板の背面の背面ドープ層と任意の更なる層の間に適用することができる。かかる高濃度ドープ層は、背面ドープ層と同じドーピングタイプであり、かかる層は、一般に、＋で示される（ｎ^＋型層はｎ型背面ドープ層に適用され、ｐ^＋型層はｐ型背面ドープ層に適用される）。この高濃度ドープ背面層は、金属被覆を助け、基板／電極界面領域における導電性を改善するのに役立つ。本発明によれば、高濃度ドープ背面層は、存在する場合、厚さが約１０ｎｍから約３０μｍの範囲、好ましくは約５０ｎｍから約２０μｍの範囲、最も好ましくは約１００ｎｍから約１０μｍの範囲であることが好ましい。

ドーパント
好ましいドーパントは、Ｓｉウェーハに添加したときに、電子又は正孔をバンド構造に導入することによってｐｎ接合境界を形成するドーパントである。本発明によれば、これらのドーパントの種類（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）及び濃度は、ｐｎ接合のバンド構造プロファイルを調整し、必要に応じて光吸収及び伝導率プロファイルを設定するように特異的に選択されることが好ましい。本発明による好ましいｐ型ドーパントは、Ｓｉウェーハバンド構造に正孔を添加するドーパントである。それらは、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべてのドーパントをｐ型ドーパントとして採用することができる。本発明による好ましいｐ型ドーパントは、三価元素、特に周期表１３族の三価元素である。この状況における好ましい周期表１３族元素としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ又はその少なくとも２種の組合せが挙げられるが、それだけに限定されない。Ｂが特に好ましい。本発明の一実施形態においては、ｐドープ層は、ドーパントとしてＢを含む。

本発明による好ましいｎ型ドーパントは、Ｓｉウェーハバンド構造に電子を添加するドーパントである。それらは、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべてのドーパントをｎ型ドーパントとして採用することができる。本発明による好ましいｎ型ドーパントは、周期表１５族の元素である。この状況における好ましい周期表１５族元素としては、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ又はその少なくとも２種の組合せが挙げられ、Ｐが特に好ましい。本発明の一実施形態においては、ｎドープ層は、ドーパントとしてＰを含む。

上述したように、ｐｎ接合の様々なドーピングレベルは、得られる太陽電池の所望の性質を調整するように変更することができる。

本発明によれば、背面ドープ層は、好ましくは約１×１０^１３から約１×１０^１８ｃｍ^−３の範囲、好ましくは約１×１０^１４から約１×１０^１７ｃｍ^−３の範囲、最も好ましくは約５×１０^１５から約５×１０^１６ｃｍ^−３の範囲のドーパント濃度で、軽くドープされることが好ましい。一部の市販品は、ドーパント濃度約１×１０^１６の背面ドープ層を有する。

本発明の一実施形態においては、高濃度ドープ背面層（存在する場合）は、好ましくは約１×１０^１７から約５×１０^２１ｃｍ^−３の範囲、より好ましくは約５×１０^１７から約５×１０^２０ｃｍ^−３の範囲、最も好ましくは約１×１０^１８から約１×１０^２０ｃｍ^−３の範囲の濃度で、高濃度ドープされる。

導電性ペースト
本発明による好ましい導電性ペーストは、表面に塗布することができ、焼成すると表面に電気接触した固体電極体を形成するペーストである。ペーストの成分及びその割合は、ペーストが焼結、印刷適性などの所望の性質を有し、得られる電極が所望の電気的性質及び物性を有するように、当業者が選択することができる。金属粒子は、主に、得られる電極体が導電性であるように、ペースト中に存在することができる。表面層を通してＳｉウェーハ中に適切に焼結させるために、無機反応系を採用することができる。本発明の状況において好ましい導電性ペーストの組成例は、
ｉ）金属粒子、好ましくは銀粒子、好ましくは少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７０重量％、最も好ましくは少なくとも約８０重量％、
ｉｉ）好ましくは約０．１から約６重量％の範囲、より好ましくは約０．５から約５重量％の範囲、最も好ましくは約１から約４重量％の範囲の無機反応系、好ましくはガラスフリット、
ｉｉｉ）好ましくは約５から約４０重量％の範囲、より好ましくは約５から約３０重量％の範囲、最も好ましくは約５から約１５重量％の範囲の有機ビヒクル、
ｉｖ）好ましくは約０．１から約５重量％の範囲、又は約０．２から約３重量％の範囲、又は約０．３から約２重量％の範囲のＡｌ、Ｍｇ及びＳｉを粒子成分として含む添加粒子、ここで、Ａｌ、Ｍｇ及びＳｉは、添加粒子中に元素として存在する、又は粒子成分の１つ以上を含む１種以上の単相元素混合物中に存在する、又は１種以上の元素と１種以上の元素混合物との組合せである、並びに
ｖ）好ましくは約０から約１５重量％の範囲、より好ましくは約０から約１０重量％の範囲、最も好ましくは約０．３から約５重量％の範囲の更なる添加剤を含む。ここで、重量％は各々、導電性ペーストの総重量に基づき、合計１００重量％になる。

導電性ペーストの印刷適性を高めるために、本発明によれば、導電性ペーストは、印刷適性を高める粘度及びチキソトロピー指数を有することが好ましい。ペースト中のすべての溶媒は、印刷プロセス中の温度より高いが、焼成プロセスの温度より低い沸点を有することも好ましい。本発明の一実施形態においては、導電性ペーストは、以下の基準の少なくとも１つを満たす。
−約５から約３５Ｐａｓの範囲、好ましくは約１０から約２５Ｐａｓの範囲、最も好ましくは約１５から約２０Ｐａｓの範囲の粘度。
−ペースト中のすべての溶媒の沸点が約９０から約３００℃の範囲である。

Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む添加粒子
Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む好ましい添加粒子は、太陽電池の有利な諸性質、特に電気的性質に寄与する添加剤である。添加粒子は、１相又は２つ以上の相を示し得る。添加粒子の相は、例えば、その化学組成、構造又はその両方が互いに異なってもよい。２相間の化学組成の相違は、相の一方には存在するが他方には存在しない１種以上の元素から生じ、又は２相中、例えば、成分の割合が異なる合金中に存在する元素の割合の相違から生じ、又は成分元素の相違と割合の相違の両方の組合せから生じ得る。２相間の構造の相違は、異なる対称性、又は長距離秩序、短距離秩序の程度及び／又は性質、若しくは部位占有率の順序の相違、又はその組合せの形を取り得る。一例は、例えば、異なる同素体間、好ましくは合金の同素体間の点群対称性、空間群対称性、又は配向秩序の程度の相違であり得る。別の一例は、部位の原子の秩序の程度及び／又は性質が異なる合金間、例えば、規則合金、部分的規則合金又は不規則合金間の相違であり得る。１つを超える相が存在する場合、一部の好ましい配列は、凝集体、又は外側のコーティングを有する中心核からなる構造である。好ましい凝集体は、化学組成、構造又はその両方が互いに異なる２つ以上の相を含む粒子である。この状況における好ましい凝集体の一タイプは、圧力、加熱、焼結、加圧、圧延、粉砕などの手段によって、２個以上の構成粒子の連結から生じ得る粒子である。この状況における好ましい凝集体の別の一タイプは、温度変化中、圧力変化中、添加剤若しくはシード剤（ｓｅｅｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）の添加中、又は他の手段中に生じ得る粒子など、１つ以上の相を２つ以上の相に分離して生じる粒子である。このようにして形成された一つの好ましい凝集体は、例えば冷却によって、共晶相が１つ以上の更なる相から分離した凝集体である。本発明の一実施形態においては、粒子は、単相を含む。本発明の別の一実施形態においては、粒子は、少なくとも２つ以上の相を含む。

Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇは、元素として、又は１種以上の単相混合物中に存在することができる。ここで、元素は、Ａｌ、Ｓｉ又はＭｇから選択される１種、好ましくは少なくとも９０重量％、好ましくは少なくとも９９重量％、より好ましくは少なくとも９９．９重量％の該元素から各々が主としてなる１個以上の領域を意味すると理解される。９９．９９９９重量％もの高純度の元素を採用することができる。本発明の一実施形態においては、添加粒子は、元素（単数又は複数）として存在する少なくとも１種のＡｌ、Ｓｉ又はＭｇを含み、好ましくは該元素を少なくとも９０重量％、より好ましくは少なくとも９９重量％、最も好ましくは少なくとも９９．９重量％含む。

Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇから選択される少なくとも１種を含み得る好ましい単相混合物は、Ａｌ、Ｓｉ又はＭｇ以外の１種以上の元素も含むことができ、又はＡｌ、Ｓｉ及びＭｇから選択される２若しくは３種の元素で全体を構成することができる。これら両方の場合において、Ａｌ Ｓｉ及びＭｇは、別の元素に共有又はイオン結合したと考えられるものではないことが好ましい。この状況における好ましい単相混合物は、合金又はブレンド、好ましくは合金である。この状況におけるＡｌ、Ｓｉ及びＭｇ以外の好ましい元素は、金属、好ましくは遷移金属、好ましくはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＮｉから選択され、好ましくはＡｇ、Ａｕ又はＣｕ、より好ましくはＡｇ又はＡｕである。単相混合物は、アモルファス、結晶、又は好ましくは高レベルの結晶化度、好ましくは約５０％を超える、より好ましくは約７５％を超える、最も好ましくは約８５％を超える結晶化度を有する、部分結晶と部分アモルファスとすることができる。ある場合には、本発明に従って採用された添加粒子を後述のＸ線分析に供したときに、アモルファス相は認められなかった。単相混合物が添加粒子中に存在する場合、本発明によれば、Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇの１種以上を含む単相混合物の少なくとも１種は、高レベルの結晶化度、好ましくは約５０％を超える、より好ましくは約７５％を超える、最も好ましくは約８５％を超える結晶化度を有することが好ましい。ある場合には、本発明に従って採用された添加粒子を後述のＸ線分析に供したときに、アモルファス相は認められなかった。本発明の一実施形態においては、粒子は、５重量％以下、好ましくは１重量％未満、より好ましくは０．１重量％未満のＡｌ、Ｓｉ及びＭｇ以外の元素を含む。

本発明の一実施形態においては、粒子は、好ましくは５重量％以下、より好ましくは１重量％以下、最も好ましくは約０．１重量％以下のＡｌ、Ｓｉ及びＭｇ以外の元素と一緒に、Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む少なくとも１種の単相混合物を含む。この実施形態の一態様においては、添加粒子は、少なくとも１種のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金を含む。この実施形態の更に別の一態様においては、添加粒子は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金の共融混合物を含む。この実施形態の別の一態様においては、Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む少なくとも１種のかかる単相は、高レベルの結晶化度、好ましくは約５０％を超える、より好ましくは約７５％を超える、最も好ましくは約８５％を超える結晶化度を有する。ある場合には、本発明に従って採用された添加粒子を後述のＸ線分析に供したときに、アモルファス相は認められなかった。

一実施形態においては、添加粒子は、少なくとも１つのシェル相、又はコーティングに封入された少なくとも１つのコア相を含む。

添加粒子が、多様な形状、表面、サイズ、表面積と体積の比、及び酸化物層を示し得ることは当業者によく知られている。多数の形状が当業者に知られている。幾つかの例は、球状、角、細長い（棒状又は針状）及び平坦（シート状）である。添加粒子は、形状の異なる粒子の組合せとして存在することもできる。生成電極の有利な電気接触、接着及び導電率に好都合な形状又は形状の組合せを有する添加粒子が、本発明によれば好ましい。表面性を考慮せずにかかる形状を特徴づける一方法は、長さ、幅及び厚さのパラメータによるものである。本発明の状況においては、粒子の長さは、両方の終点が粒子内に含まれる最長空間変位ベクトルの長さによって与えられる。粒子の幅は、両方の終点が粒子内に含まれる、上で定義した長さベクトルに垂直である最長空間変位ベクトルの長さによって与えられる。粒子の厚さは、両方の終点が粒子内に含まれる、どちらも上で定義した長さベクトルと幅ベクトルの両方に垂直である最長空間変位ベクトルの長さによって与えられる。本発明による一実施形態においては、できるだけ均一な形状の添加粒子が好ましい。すなわち、長さ、幅及び厚さに関する比ができるだけ１に近い、好ましくはすべての比が約０．７から約１．５の範囲、より好ましくは約０．８から約１．３の範囲、最も好ましくは約０．９から約１．２の範囲にある形状が好ましい。この実施形態における添加粒子の好ましい形状の例は、したがって、球及び立方体、又はその組合せ、又はその１つ以上と別の形状の組合せである。本発明の一実施形態においては、添加粒子は球状である。本発明による別の一実施形態においては、均一性の低い形状を有する添加粒子が好ましく、好ましくは長さ、幅及び厚さの寸法に関する比の少なくとも１つが約１．５を超える、より好ましくは約３を超える、最も好ましくは約５を超える。この実施形態による好ましい形状は、薄片状、棒状若しくは針状、又は薄片状、棒状若しくは針状と別の形状の組合せである。

種々の表面タイプが当業者に知られている。生成電極の有利な電気接触及び伝導率をもたらす表面タイプは、本発明による添加粒子の表面タイプに好都合である。

粒径ｄ_５０並びに関連値ｄ_１０及びｄ_９０は、当業者に周知の粒子特性である。本発明によれば、添加粒子の平均粒径ｄ_５０は、約０．１から約１５μｍの範囲、より好ましくは約１から約１２μｍの範囲、最も好ましくは約５から約１０μｍの範囲にあることが好ましい。粒径ｄ_５０の測定は、当業者によく知られている。

本発明の一実施形態においては、添加粒子の比表面積は、約０．０１から約２５ｍ^２／ｇの範囲、好ましくは約０．０５から約２０ｍ^２／ｇの範囲、より好ましくは約０．１から約１５ｍ^２／ｇの範囲である。

金属粒子
銀は、本発明による好ましい金属粒子である。上記添加粒子のセクションで明示的に述べた金属粒子に加えて、それとは別に、本発明の状況における好ましい金属粒子は、金属伝導性を示す金属粒子、又は焼成すると金属伝導性を示す物質を生成する金属粒子である。導電性ペースト中に存在する金属粒子は、導電性ペーストが焼成によって焼結するときに形成される固体電極に金属伝導性を付与する。効果的な焼結に好都合であり、高伝導率及び低接触抵抗の電極をもたらす金属粒子が好ましい。金属粒子は、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての金属粒子を導電性ペースト中の金属粒子として採用することができる。本発明による好ましい金属粒子は、金属、合金、少なくとも２種の金属の混合物、少なくとも２種の合金の混合物、又は少なくとも１種の金属と少なくとも１種の合金の混合物である。金属粒子は、１重量％を超える、好ましくは０．１重量％以下、より好ましくは０．０３重量％以下のＳｉを含まないことが好ましい。ある場合には、金属粒子は、Ｓｉを含まなくてもよい。

銀と同様に、好ましくは銀に加えて、金属粒子として採用することができる好ましい金属は、本発明によれば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｂ及びその少なくとも２種の混合物、好ましくはＡｕ又はＡｌである。本発明による金属粒子として採用することができる好ましい合金は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｂ及びＰｄのリストから選択される少なくとも１種の金属を含む合金、又はこれらの合金の混合物若しくは２種以上である。

本発明の一実施形態においては、金属粒子は、１種以上の更に異なる金属又は合金で被覆された金属又は合金、例えば、銀で被覆された銅を含む。

金属粒子の追加の成分としては、上記成分に加えて、形成される電極のより好都合な焼結性、電気接触、接着及び導電率に寄与する成分が、本発明によれば好ましい。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての追加の成分を金属粒子において採用することができる。導電性ペーストが塗布される面に対して相補的ドーパントである追加の置換成分が本発明によれば好ましい。ｎ型ドープＳｉ層のインターフェイスとなる電極を形成するときに、Ｓｉ中でｎ型ドーパントとして作用することができる添加剤が好ましい。この状況における好ましいｎ型ドーパントは、１５族元素、又は焼成するとかかる元素を生成する化合物である。本発明によるこの状況における好ましい１５族元素は、Ｐ及びＢｉである。ｐ型ドープＳｉ層のインターフェイスとなる電極を形成するときに、Ｓｉ中でｐ型ドーパントとして作用することができる添加剤が好ましい。好ましいｐ型ドーパントは、１３族元素、又は焼成するとかかる元素を生成する化合物である。本発明によるこの状況における好ましい１３族元素は、Ｂ及びＡｌである。

金属粒子が、多様な形状、表面、サイズ、表面積と体積の比、酸素含有量、及び酸化物層を示し得ることは当業者によく知られている。多数の形状が当業者に知られている。幾つかの例は、球状、角、細長い（棒状又は針状）及び平坦（シート状）である。金属粒子は、形状の異なる粒子の組合せとして存在することもできる。生成電極の有利な焼結、電気接触、接着及び導電率に好都合な形状又は形状の組合せを有する金属粒子が、本発明によれば好ましい。表面性を考慮せずにかかる形状を特徴づける一方法は、長さ、幅及び厚さのパラメータによるものである。本発明の状況においては、粒子の長さは、両方の終点が粒子内に含まれる最長空間変位ベクトルの長さによって与えられる。粒子の幅は、両方の終点が粒子内に含まれる、上で定義した長さベクトルに垂直である最長空間変位ベクトルの長さによって与えられる。粒子の厚さは、両方の終点が粒子内に含まれる、どちらも上で定義した長さベクトルと幅ベクトルの両方に垂直である最長空間変位ベクトルの長さによって与えられる。本発明による一実施形態においては、できるだけ均一な形状の金属粒子が好ましい。すなわち、長さ、幅及び厚さに関する比ができるだけ１に近い、好ましくはすべての比が約０．７から約１．５の範囲、より好ましくは約０．８から約１．３の範囲、最も好ましくは約０．９から約１．２の範囲にある形状が好ましい。この実施形態における金属粒子の好ましい形状の例は、したがって、球及び立方体、又はその組合せ、又はその１つ以上と別の形状の組合せである。本発明の一実施形態においては、導電性ペースト中のＡｇ粒子は球状である。本発明による別の一実施形態においては、均一性の低い形状を有する金属粒子が好ましく、好ましくは長さ、幅及び厚さの寸法に関する比の少なくとも１つが約１．５を超える、より好ましくは約３を超える、最も好ましくは約５を超える。この実施形態による好ましい形状は、薄片状、棒状若しくは針状、又は薄片状、棒状若しくは針状と別の形状の組合せである。

種々の表面タイプが当業者に知られている。効果的な焼結に好都合であり、生成電極の有利な電気接触及び伝導率をもたらす表面タイプは、本発明による金属粒子の表面タイプに好都合である。

粒径ｄ_５０並びに関連値ｄ_１０及びｄ_９０は、当業者に周知の粒子特性である。本発明によれば、金属粒子の平均粒径ｄ_５０は、約０．５から約１０μｍの範囲、より好ましくは約１から約１０μｍの範囲、最も好ましくは約１から約５μｍの範囲にあることが好ましい。粒径ｄ_５０の測定は、当業者によく知られている。

本発明の一実施形態においては、銀粒子のｄ_５０は、約１から約４μｍの範囲、好ましくは約２から約３．５μｍの範囲、より好ましくは約２．８から約３．２μｍの範囲である。

本発明の別の一実施形態においては、アルミニウム粒子のｄ_５０は、約１から約５μｍの範囲、好ましくは約２から約４μｍの範囲、より好ましくは約２．５から約３．５μｍの範囲である。

金属粒子は、表面コーティングと一緒に存在することができる。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意のかかるコーティングを金属粒子上に採用することができる。本発明による好ましいコーティングは、導電性ペーストの改善された印刷、焼結及びエッチング特性を高めるコーティングである。かかるコーティングが存在する場合、本発明によれば、コーティングは、各場合において金属粒子の総重量に基づいて約１０重量％以下、好ましくは約８重量％以下、最も好ましくは約５重量％以下に相当することが好ましい。

本発明による一実施形態においては、銀粒子は、導電性ペーストの割合として、約５０重量％を超えて、好ましくは約７０重量％を超えて、最も好ましくは約８０重量％を超えて存在する。

無機反応系
エッチング及び焼結を引き起こすために、無機反応系、好ましくはガラスフリットが本発明による導電性ペースト中に存在する。好ましい無機反応系は、好ましくは、ガラス、好ましくはガラスフリット、又は焼成するとガラスを形成することができる材料である。Ｓｉウェーハに適用され、したがって前面ドープ層と塗布された導電性ペーストの間に存在し得る任意の追加の層をエッチングし、Ｓｉウェーハを適度にエッチングするために、効果的なエッチングが必要である。Ｓｉウェーハの適切なエッチングとは、電極と前面ドープ層の良好な電気接触をもたらし、したがって低接触抵抗をもたらすのに十分な深さであるが、ｐｎ接合境界に干渉するほど深くはないことを意味する。本発明の状況における好ましい無機反応系、好ましくはガラスフリットは、ガラス転移を示すアモルファス又は部分結晶性固体粉末である。ガラス転移温度Ｔ_ｇは、加熱によってアモルファス物質が堅い固体から部分的に可動性の過冷却溶融物に変質する温度である。ガラス転移温度の測定方法は、当業者によく知られている。無機反応系、好ましくはガラスフリットによって引き起こされるエッチング及び焼結は、無機反応系、好ましくはガラスフリットのガラス転移温度よりも上で起こる。ガラス転移温度は、所望のピーク焼成温度よりも低いことが好ましい。無機反応系、好ましくはガラスフリットは、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての無機反応系、好ましくはガラスフリットを導電性ペースト中の無機反応系として採用することができる。

本発明の状況においては、導電性ペースト中に存在する無機反応系、好ましくはガラスフリットは、元素、酸化物、加熱すると酸化物を生成する化合物、他の化合物、又はその混合物を含むことが好ましい。この状況における好ましい元素は、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｂａ及びＣｒ、又はこのリストの２種以上の混合物である。本発明の状況における無機反応系、好ましくはガラスフリットが含むことができる好ましい酸化物は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物、Ｖ族及びＶＩ族酸化物、他の酸化物、又はその組合せである。この状況における好ましいアルカリ金属酸化物は、酸化ナトリウム、酸化リチウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、酸化セシウム又はその組合せである。この状況における好ましいアルカリ土類金属酸化物は、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム又はその組合せである。この状況における好ましいＶ族酸化物は、Ｐ_２Ｏ_５などの酸化リン、Ｂｉ_２Ｏ_３などの酸化ビスマス、又はその組合せである。この状況における好ましいＶＩ族酸化物は、ＴｅＯ_２、ＴｅＯ_３などの酸化テルル、ＳｅＯ_２などの酸化セレン、又はその組合せである。好ましい希土類酸化物は、ＣｅＯ_２などの酸化セリウム、及びＬａ_２Ｏ_３などの酸化ランタンである。この状況における他の好ましい酸化物は、ＳｉＯ_２などの酸化ケイ素、ＺｎＯなどの酸化亜鉛、Ａｌ_２Ｏ_３などの酸化アルミニウム、ＧｅＯ_２などの酸化ゲルマニウム、Ｖ_２Ｏ_５などの酸化バナジウム、Ｎｂ_２Ｏ_５などの酸化ニオブ、酸化ホウ素、ＷＯ_３などの酸化タングステン、ＭｏＯ_３などの酸化モリブデン、及びＩｎ_２Ｏ_３などの酸化インジウム、好ましい元素として上に列挙した元素の更なる酸化物、又はその組合せである。好ましい酸化物は、さらに、無機反応系、好ましくはフリットガラスの好ましい元素成分として列挙した元素の少なくとも２種を含む混合酸化物、又は上記酸化物の少なくとも１種と上記金属の少なくとも１種を加熱することによって形成される混合酸化物である。上に列挙した酸化物及び混合酸化物の少なくとも２種の混合物も本発明の状況において好ましい。

上述したように、無機反応系、好ましくはガラスフリットは、導電性ペーストの所望の焼成温度より低いガラス転移温度を有することが好ましい。本発明の一実施形態においては、無機反応系、好ましくはガラスフリットのガラス転移温度は、約２５０から約５３０℃の範囲、より好ましくは約３００から約５００℃の範囲、最も好ましくは約３２０から約４５０℃の範囲の温度である。

ガラスフリット粒子が、多様な形状、表面性、サイズ、表面積と体積の比、及びコーティング層を示し得ることは当業者によく知られている。

ガラスフリット粒子の多数の形状が当業者に知られている。幾つかの例は、球状、角、細長い（棒状又は針状）及び平坦（シート状）である。ガラスフリット粒子は、形状の異なる粒子の組合せとして存在することもできる。生成電極の有利な焼結、接着、電気接触及び導電率に好都合な形状又は形状の組合せを有するガラスフリット粒子が、本発明によれば好ましい。

平均粒径ｄ_５０並びに関連パラメータｄ_１０及びｄ_９０は、当業者に周知の粒子特性である。本発明によれば、ガラスフリットの平均粒径ｄ_５０は、約０．１から約１０μｍの範囲、より好ましくは約０．２から約７μｍの範囲、最も好ましくは約０．５から約５μｍの範囲にあることが好ましい。

本発明の一実施形態においては、ガラスフリット粒子のｄ_５０は、約０．１から約３μｍの範囲、好ましくは約０．５から約２μｍの範囲、より好ましくは約０．８から約１．５μｍの範囲である。

有機ビヒクル
本発明の状況における好ましい有機ビヒクルは、１種以上の溶媒、好ましくは有機溶媒に基づく溶液、乳濁液又は分散液である。これによって、導電性ペーストの成分が溶解、乳濁又は分散形態で確実に存在するようになる。好ましい有機ビヒクルは、導電性ペースト内の成分の最適な安定性をもたらし、有効なライン印刷適性を可能にする粘度を導電性ペーストに付与する有機ビヒクルである。本発明による好ましい有機ビヒクルは、ビヒクル成分として以下を含む。
（ｉ）好ましくは約１から約１０重量％の範囲、より好ましくは約２から約８重量％の範囲、最も好ましくは約３から約７重量％の範囲の結合剤、
（ｉｉ）好ましくは約０から約１０重量％の範囲、より好ましくは約０から約８重量％の範囲、最も好ましくは約０．０１から約６重量％の範囲の界面活性剤、
（ｉｉ）有機ビヒクル中の他の成分の割合でその割合が決まる１種以上の溶媒、
（ｉｖ）好ましくは約０から約１０重量％の範囲、より好ましくは約０から約８重量％の範囲、最も好ましくは約１から約５重量％の範囲の任意に選択できる添加剤。
ここで、重量％は各々、有機ビヒクルの総重量に基づき、合計１００重量％になる。本発明によれば、好ましい有機ビヒクルは、上記導電性ペーストの好ましい高レベルの印刷適性を達成可能にする有機ビヒクルである。

結合剤
本発明の状況における好ましい結合剤は、好都合な安定性、印刷適性、粘度、焼結及びエッチング性を有する導電性ペーストの形成に寄与する結合剤である。結合剤は、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての結合剤を有機ビヒクル中の結合剤として採用することができる。（「樹脂」と称するカテゴリに入ることが多い）本発明による好ましい結合剤は、ポリマー結合剤、モノマー結合剤、及びポリマーとモノマーの組合せである結合剤である。ポリマー結合剤は、少なくとも２種のモノマー単位が単一分子に含まれるコポリマーとすることもできる。好ましいポリマー結合剤は、ポリマー主鎖中に官能基を有するポリマー結合剤、主鎖から離れた官能基を有するポリマー結合剤、及び主鎖中の官能基と主鎖から離れた官能基の両方を有するポリマー結合剤である。主鎖中に官能基を有する好ましいポリマーは、例えば、ポリエステル、置換ポリエステル、ポリカーボネート、置換ポリカーボネート、主鎖中に環式基を有するポリマー、多糖、置換多糖、ポリウレタン、置換ポリウレタン、ポリアミド、置換ポリアミド、フェノール樹脂、置換フェノール樹脂、場合によっては別のコモノマーとの、１種以上の前述のポリマーのモノマーのコポリマー、又はその少なくとも２種の組合せである。主鎖中に環式基を有する好ましいポリマーは、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）及びその誘導体、ポリテルピネオール及びその誘導体、又はその混合物である。好ましい多糖は、例えば、セルロース及びそのアルキル誘導体、好ましくはメチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ブチルセルロース及びその誘導体、並びにその少なくとも２種の混合物である。主ポリマー鎖から離れた官能基を有する好ましいポリマーは、アミド基を有するポリマー、しばしばアクリル樹脂と称される、酸及び／又はエステル基を有するポリマー、又は上述の官能基の組合せを有するポリマー、又はその組合せである。主鎖から離れたアミドを有する好ましいポリマーは、例えば、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びその誘導体である。主鎖から離れた酸及び／又はエステル基を有する好ましいポリマーは、例えば、ポリアクリル酸及びその誘導体、ポリメタクリラート（ＰＭＡ）及びその誘導体、又はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びその誘導体、又はその混合物である。本発明による好ましいモノマー結合剤は、エチレングリコール系モノマー、テルピネオール樹脂若しくはロジン誘導体、又はその混合物である。エチレングリコールに基づく好ましいモノマー結合剤は、エーテル基、エステル基を有するモノマー結合剤、又はエーテル基及びエステル基を有するモノマー結合剤であり、好ましいエーテル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル及び高級アルキルエーテルであり、好ましいエステル基は、アセタート及びそのアルキル誘導体、好ましくはエチレングリコールモノブチルエーテルモノアセタート又はその混合物である。アルキルセルロース、好ましくはエチルセルロース、その誘導体、及び結合剤の前述のリストの別の結合剤とのその混合物などが、本発明の状況における最も好ましい結合剤である。

界面活性剤
本発明の状況における好ましい界面活性剤は、好都合な安定性、印刷適性、粘度、焼結及びエッチング性を有する導電性ペーストの形成に寄与する界面活性剤である。界面活性剤は、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての界面活性剤を有機ビヒクル中の界面活性剤として採用することができる。本発明の状況における好ましい界面活性剤は、直鎖、分枝鎖、芳香族鎖、フッ素化鎖、シロキサン鎖、ポリエーテル鎖及びその組合せに基づく界面活性剤である。好ましい界面活性剤は、単鎖、二重鎖又は多鎖（ｐｏｌｙ ｃｈａｉｎｅｄ）である。本発明による好ましい界面活性剤は、非イオン性、アニオン性、カチオン性又は両性イオン性の頭部を有する。好ましい界面活性剤は、ポリマー及びモノマー又はその混合物である。本発明による好ましい界面活性剤は、顔料親和性基を有することができ、好ましくは顔料親和性基を有するヒドロキシ官能性カルボン酸エステル（例えば、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）１０８、ＢＹＫ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．製）、顔料親和性基を有するアクリラートコポリマー（例えば、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）１１６、ＢＹＫ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．製）、顔料親和性基を有する変性ポリエーテル（例えば、ＴＥＧＯ（登録商標）ＤＩＳＰＥＲＳ６５５、Ｅｖｏｎｉｋ Ｔｅｇｏ Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ製）、高顔料親和性基を有する他の界面活性剤（例えば、ＴＥＧＯ（登録商標）ＤＩＳＰＥＲＳ６６２Ｃ、Ｅｖｏｎｉｋ Ｔｅｇｏ Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ製）とすることができる。上記リストにない本発明による他の好ましいポリマーは、ポリエチレングリコール及びその誘導体、並びにアルキルカルボン酸及びその誘導体若しくは塩、又はその混合物である。本発明による好ましいポリエチレングリコール誘導体は、ポリ（エチレングリコール）酢酸である。好ましいアルキルカルボン酸は、完全飽和アルキルカルボン酸、及び一価又は多価不飽和アルキル鎖を有するアルキルカルボン酸、又はその混合物である。飽和アルキル鎖を有する好ましいカルボン酸は、アルキル鎖長が約８から約２０炭素原子の範囲のカルボン酸、好ましくはＣ_９Ｈ_１９ＣＯＯＨ（カプリン酸）、Ｃ_１１Ｈ_２３ＣＯＯＨ（ラウリン酸）、Ｃ_１３Ｈ_２７ＣＯＯＨ（ミリスチン酸）Ｃ_１５Ｈ_３１ＣＯＯＨ（パルミチン酸）、Ｃ_１７Ｈ_３５ＣＯＯＨ（ステアリン酸）又はその混合物である。不飽和アルキル鎖を有する好ましいカルボン酸は、Ｃ_１８Ｈ_３４Ｏ_２（オレイン酸）及びＣ_１８Ｈ_３２Ｏ_２（リノール酸）である。本発明による好ましい単量体界面活性剤は、ベンゾトリアゾール及びその誘導体である。

溶媒
本発明による好ましい溶媒は、焼成中にペーストからかなりの程度除去される導電性ペーストの成分、好ましくは焼成後に絶対重量が焼成前に比べて少なくとも約８０％減少、好ましくは焼成前に比べて少なくとも約９５％減少して存在する成分である。本発明による好ましい溶媒は、好都合な粘度、印刷適性、安定性及び焼結特性を有する導電性ペーストであって、好都合な導電率、及び基板との電気接触を有する電極を生成する導電性ペーストを形成することができる溶媒である。溶媒は、当業者によく知られている。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての溶媒を有機ビヒクル中の溶媒として採用することができる。本発明によれば、好ましい溶媒は、上記導電性ペーストの好ましい高レベルの印刷適性を達成可能にする溶媒である。本発明による好ましい溶媒は、標準周囲温度及び圧力（ＳＡＴＰ）（２９８．１５Ｋ、１００ｋＰａ）下で液体として存在する溶媒、好ましくは沸点が約９０℃を超え、融点が約−２０℃を超える溶媒である。本発明による好ましい溶媒は、極性又は非極性、プロトン性又は非プロトン性、芳香族又は非芳香族である。本発明による好ましい溶媒は、モノアルコール、ジアルコール、ポリアルコール、モノエステル、ジエステル、ポリエステル、モノエーテル、ジエーテル、ポリエーテル、これらのカテゴリの官能基の少なくとも１個を含み、場合によっては別のカテゴリの官能基、好ましくは環式基、芳香族基、不飽和結合、１個以上のＯ原子がヘテロ原子で置換されたアルコール基、１個以上のＯ原子がヘテロ原子で置換されたエーテル基、１個以上のＯ原子がヘテロ原子で置換されたエステル基を含む溶媒、及び上記溶媒の２種以上の混合物である。この状況における好ましいエステルは、アジピン酸のジアルキルエステルであり、好ましいアルキル成分は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル及び高級アルキル基、又は２種のかかるアルキル基の組合せであり、好ましくはアジピン酸ジメチル、及び２種以上のアジピン酸エステルの混合物である。この状況における好ましいエーテルは、ジエーテル、好ましくはエチレングリコールのジアルキルエーテルであり、好ましいアルキル成分は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル及び高級アルキル基又は２種のかかるアルキル基の組合せであり、２種のジエーテルの混合物である。この状況における好ましいアルコールは、第一級、第二級及び第三級アルコール、好ましくは第三級アルコールであり、テルピネオール及びその誘導体が好ましく、又は２種以上のアルコールの混合物である。１個を超える異なる官能基を化合させた好ましい溶媒は、しばしばテキサノールと呼ばれる２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソイソブチラート、及びその誘導体、しばしばカルビトールとして知られる２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、そのアルキル誘導体、好ましくはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルカルビトール、好ましくはヘキシルカルビトール若しくはブチルカルビトール、及びそのアセタート誘導体、好ましくはブチルカルビトールアセタート、又は上記の少なくとも２種の混合物である。

有機ビヒクル中の添加剤
有機ビヒクル中の好ましい添加剤は、上記ビヒクル成分とは異なる添加剤であって、有利な粘度、焼結、生成電極の導電率、基板との良好な電気接触などの電気伝導性ペーストの好都合な諸性質に寄与する添加剤である。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての添加剤を有機ビヒクル中の添加剤として採用することができる。本発明による好ましい添加剤は、チキソトロピー剤、粘度調節剤、安定剤、無機添加剤、増粘剤、乳化剤、分散剤又はｐＨ調節剤である。この状況における好ましいチキソトロピー剤は、カルボン酸誘導体、好ましくは脂肪酸誘導体又はその組合せである。好ましい脂肪酸誘導体は、Ｃ_９Ｈ_１９ＣＯＯＨ（カプリン酸）、Ｃ_１１Ｈ_２３ＣＯＯＨ（ラウリン酸）、Ｃ_１３Ｈ_２７ＣＯＯＨ（ミリスチン酸）Ｃ_１５Ｈ_３１ＣＯＯＨ（パルミチン酸）、Ｃ_１７Ｈ_３５ＣＯＯＨ（ステアリン酸）Ｃ_１８Ｈ_３４Ｏ_２（オレイン酸）、Ｃ_１８Ｈ_３２Ｏ_２（リノール酸）又はその組合せである。この状況における脂肪酸を含む好ましい組合せはヒマシ油である。

導電性ペースト中の添加剤
本発明の状況における好ましい添加剤は、明示した他の成分に加えて、導電性ペースト、それで製造される電極、又は得られる太陽電池の性能向上に寄与する、導電性ペーストに添加される成分である。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての添加剤を導電性ペースト中の添加剤として採用することができる。ビヒクル中に存在する添加剤に加えて、添加剤は、導電性ペースト中にも存在することができる。本発明による好ましい添加剤は、チキソトロピー剤、粘度調節剤、乳化剤、安定剤若しくはｐＨ調節剤、無機添加剤、増粘剤及び分散剤、又はその少なくとも２種の組合せであり、無機添加剤が最も好ましい。本発明によるこの状況における好ましい無機添加剤は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＣｒ若しくはその少なくとも２種の組合せ、好ましくはＺｎ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｅ及びＲｕ若しくはその少なくとも２種の組合せ、その酸化物、焼成すると金属酸化物を生成することができる化合物、又は上記金属の少なくとも２種の混合物、上記酸化物の少なくとも２種の混合物、焼成すると金属酸化物を生成することができる上記化合物の少なくとも２種の混合物、又は上記のいずれか２種以上の混合物である。

太陽電池前駆体
上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、以下の太陽電池前駆体成分を含む太陽電池前駆体によって成される。
ａ．ウェーハ、好ましくはＳｉウェーハ、
ｂ．ウェーハの上に重ねられた本発明によるペースト。

一実施形態においては、１種以上の更なるペーストをウェーハの上に重ねる。

好ましい太陽電池前駆体は、焼成するとｎ型太陽電池を与える太陽電池前駆体、好ましくは本発明の導電性ペーストを焼成すると前側電極を形成する太陽電池前駆体である。

本発明による太陽電池前駆体の一実施形態においては、ペーストをｐドープ層の上に重ねる。

本発明による太陽電池前駆体の一実施形態においては、ペーストを２つのドープ層のうち薄い方の上に重ねる。

太陽電池を製造するプロセス
上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、プロセスステップとして少なくとも以下を含む太陽電池を製造するプロセスによって成される。
ｉ）特に上記実施形態のいずれかを組み合わせる、上述したような太陽電池前駆体の用意、及び
ｉｉ）太陽電池を得るための太陽電池前駆体の焼成。

印刷
本発明によれば、導電性ペーストを塗布し、次いで前記導電性ペーストを焼成して焼結体を得ることによって、前面及び背面電極を適用することが好ましい。導電性ペーストは、含浸、浸漬、注入、滴下、注射、噴霧、ナイフコーティング、カーテンコーティング、はけ塗り若しくは印刷又はその少なくとも２つの組合せを含めて、ただしそれだけに限定されない、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意の方法で適用することができる。好ましい印刷技術は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、タンポン印刷、オフセット印刷、凸版印刷若しくはステンシル印刷又はその少なくとも２つの組合せである。本発明によれば、導電性ペーストは、印刷、好ましくはスクリーン印刷によって適用されることが好ましい。本発明の一実施形態においては、導電性ペーストは、スクリーンを介して前面に塗布される。この実施形態の一態様においては、スクリーンを介した塗布は、以下のパラメータの少なくとも１つを満たす。
−約２９０から約４００の範囲、好ましくは約３１０から約３９０の範囲、より好ましくは約３３０から約３７０の範囲の網目数、
−約１０から約３０μｍの範囲、好ましくは約１２から約２５μｍの範囲、より好ましくは約１５から約２３μｍの範囲のワイヤー太さ、
−約５から約２５μｍの範囲、好ましくは約１０から約２０μｍの範囲、より好ましくは約１３から約１８μｍの範囲のメッシュ上のエマルジョン（ＥｏＭ）厚さ、
−約１から約３ｍｍの範囲、好ましくは約１．８から約２．５ｍｍの範囲、より好ましくは約２から約２．３ｍｍの範囲のフィンガー間隔。

本発明の一実施形態においては、導電性ペーストを前面の第１の領域に格子パターンで重ねる。この実施形態の一態様においては、この格子パターンは、幅が約２０から約１００μｍの範囲、好ましくは約３０から約８０μｍの範囲、より好ましくは約３０から約６０μｍの範囲のフィンガー、及びそれに対して角度が約７０から約９０°の範囲の母線を含む。この母線の幅は、約０．５から約２．５ｍｍの範囲、好ましくは約１から約２ｍｍの範囲、より好ましくは約１．３から約１．８ｍｍの範囲である。

本発明の別の一実施形態においては、導電性ペーストを背面の更なる領域に格子パターンで重ねる。この実施形態の一態様においては、この格子パターンは、幅が約２０から約１８０μｍの範囲、好ましくは約３０から約１００μｍの範囲、より好ましくは約４０から約６０μｍの範囲のフィンガー、及びそれに対して角度が約７０から約９０°の範囲の母線を含む。この母線の幅は、約０．５から約２．５ｍｍの範囲、好ましくは約１から約２ｍｍの範囲、より好ましくは約１．３から約１．８ｍｍの範囲である。

焼成
本発明によれば、まず導電性ペーストを塗布し、次いで前記導電性ペーストを焼成して固体電極体を形成することによって、電極を形成することが好ましい。焼成は、当業者によく知られており、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意の方法で実施することができる。焼成は、ペースト中に存在する少なくとも１種のガラスフリット、好ましくは２種以上のガラスフリット、より好ましくはすべてのガラスフリットのガラス転移温度よりも上で実施しなければならない。

本発明の一実施形態においては、焼成段階は、以下の基準の少なくとも１つを満たす。
−下記「焼成炉における温度プロファイル」と称する方法によって測定される温度を約７００から約９００℃の範囲、好ましくは約７３０から約８８０℃の範囲に保持すること、
−保持温度における約１から約１０秒の範囲の時間。

本発明によれば、約１０秒から約２分の範囲、より好ましくは約２５秒から約９０秒の範囲、最も好ましくは約４０秒から約１分の範囲の保持時間で焼成を実施することが好ましい。

前面及び背面の導電性ペーストの焼成は、同時に又は逐次的に実施することができる。同時焼成は、両面に塗布した導電性ペーストが類似の、好ましくは同一の、最適焼成条件を有する場合に適している。適切な場合、本発明によれば、焼成を同時に実施することが好ましい。焼成を逐次的に行う場合、本発明によれば、背面導電性ペーストを最初に塗布し、焼成し、続いて前面に導電性ペーストを塗布し、焼成することが好ましい。

太陽電池
上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、本発明によるプロセスによって得ることができる太陽電池によって成される。本発明による好ましい太陽電池は、電気エネルギー出力に変換される入射光の全エネルギーの割合の点で高効率であり、かつ軽量で耐久性のある太陽電池であり、好ましくはｎ型太陽電池である。図２に例示したように、太陽電池の１つの層構成は以下の通りである：（ｉ）前面電極、（ｉｉ）反射防止コーティング、（ｉｉｉ）前面不動態層、（ｉｖ）前面ドープ層、（ｖ）ｐｎ接合境界、（ｖｉ）背面ドープ層、（ｖｉｉ）高濃度ドープ背面層、（ｖｉｉｉ）背面不動態層、（ｉｘ）背面電極。個々の層は、この一般的層構成から省略することができ、又は個々の層は、上で概説した一般的実施形態に記載の１つを超える層の機能を実際に果たすことができる。本発明の一実施形態においては、単一の層が、反射防止層と不動態層の両方として作用する。図１に例示したように、別の層構成は以下の通りである：（Ｉ）前面電極、（ＩＩ）前面ドープ層、（ＩＩＩ）ｐｎ接合境界、（ＩＶ）背面ドープ層、（Ｖ）背面電極。

反射防止コーティング
本発明によれば、反射防止コーティングは、太陽電池の前面の電極の前に外側の層として、しばしば最外側の層として、適用することができる。本発明による好ましい反射防止コーティングは、前面で反射される入射光の割合を減少させ、かつ前面を通過してウェーハに吸収される入射光の割合を増加させる反射防止コーティングである。好都合な吸収／反射比を生じ、採用した導電性ペーストによってエッチングしやすいが、導電性ペーストの焼成に必要な温度に耐え、電極界面付近における電子と正孔の再結合の増加の一因にならない反射防止コーティングが好ましい。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考えるすべての反射防止コーティングを採用することができる。本発明による好ましい反射防止コーティングは、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、又はその少なくとも２種の混合物、及び／又はその少なくとも２つの層の組合せである。ＳｉＮ_ｘが特に好ましく、特にＳｉウェーハを採用する場合にそうである。

反射防止コーティングの厚さは、適切な光の波長に適合している。本発明によれば、反射防止コーティングの厚さは、約２０から約３００ｎｍの範囲、より好ましくは約４０から約２００ｎｍの範囲、最も好ましくは約６０から約９０ｎｍの範囲であることが好ましい。

不動態層
本発明によれば、電極の前に、又は反射防止層が存在する場合にはその前に、外側の層として、又は最外側の層として、１つ以上の不動態層を前側及び／又は後側に適用することができる。好ましい不動態層は、電極界面付近における電子／正孔再結合率を低下させる不動態層である。当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意の不動態層を採用することができる。本発明による好ましい不動態層は、窒化ケイ素、二酸化ケイ素及び二酸化チタンであり、窒化ケイ素が最も好ましい。本発明によれば、不動態層の厚さは、約０．１ｎｍから約２μｍの範囲、より好ましくは約１０ｎｍから約１μｍの範囲、最も好ましくは約３０ｎｍから約２００ｎｍの範囲であることが好ましい。

単一の層が、反射防止層及び不動態層として働くことができる。本発明の一実施形態においては、反射防止層及び／又は不動態層として作用する１つ以上の層は、太陽電池前駆体中のｐドープ層と上に重ねられた第１のペーストの間に存在する。この実施形態の一態様においては、反射防止層及び／又は不動態層として機能する層の少なくとも１つは、ＳｉＮ_ｘを含む。ここで、ｘは、正であるが、必ずしも整数ではない。

追加の保護層
太陽電池の原理機能に直接寄与する上記層に加えて、更なる層を機械及び化学的保護のために追加することができる。

セルは、封入して化学的に保護することができる。封入は、当業者によく知られており、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意の封入を採用することができる。本発明によれば、かかる封入が存在する場合、しばしば透明熱可塑性樹脂と称される透明ポリマーが封入材料として好ましい。この状況における好ましい透明ポリマーは、例えば、シリコンゴム（ｓｉｌｉｃｏｎ ｒｕｂｂｅｒ）及びポリエチレン酢酸ビニル（ＰＶＡ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）である。

透明ガラスシートを太陽電池の前面に追加して、セルの前面を機械的に保護することができる。透明ガラスシートは、当業者によく知られており、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意の透明ガラスシートを太陽電池の前面の保護として採用することができる。

背面保護材料を太陽電池の背面に追加して、機械的に保護することができる。背面保護材料は、当業者によく知られており、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意の背面保護材料を太陽電池の背面の保護として採用することができる。本発明による好ましい背面保護材料は、良好な機械的性質及び耐候性を有する背面保護材料である。本発明による好ましい背面保護材料は、ポリフッ化ビニルの層を有するポリエチレンテレフタラートである。本発明によれば、背面保護材料は、封入層の下に存在することが好ましい（背面保護層と封入の両方が存在する場合）。

フレーム材料を太陽電池の外側に追加して機械的に支持することができる。フレーム材料は、当業者によく知られており、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意のフレーム材料をフレーム材料として採用することができる。本発明による好ましいフレーム材料は、アルミニウムである。

ソーラーパネル
上記目的の少なくとも１つを達成することへの寄与は、少なくとも上述したように得られた、特に上記実施形態の少なくとも１つによる太陽電池と、少なくとももう１個の太陽電池とを含むモジュールによって成される。本発明による多数の太陽電池を空間的に配列し、電気的に接続して、モジュールと称する集合配列を形成することができる。本発明による好ましいモジュールは、幾つかの形態を取ることができ、好ましくはソーラーパネルとして知られる矩形表面を取ることができる。太陽電池を電気的に接続する多様な方法、及びかかるセルを機械的に配列し、固定して、集合配列を形成する多様な方法が当業者によく知られており、当業者に知られ、当業者が本発明の状況において適切と考える任意のかかる方法を採用することができる。本発明による好ましい方法は、低質量／出力比、低体積／出力比及び高耐久性をもたらす方法である。アルミニウムは、本発明による太陽電池を機械的に固定する好ましい材料である。

以下、本発明を図によって説明する。図は、説明のためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。

太陽電池の最少層構成の断面図である。 太陽電池の一般的層構成の断面図である。 前側ペーストを焼成するプロセスを示す図である。 前側ペーストを焼成するプロセスを示す図である。 前側ペーストを焼成するプロセスを示す図である。 接触抵抗率を測定する下記試験方法のための切断部の位置を示す図である。

図１は、太陽電池１００の断面図であり、本発明による太陽電池の最小限の必要な層構成である。太陽電池１００は、背面から前面に向かって、背面電極１０４、背面ドープ層１０６、ｐｎ接合境界１０２、前面ドープ層１０５及び前面電極１０３を含む。前面電極は、前面ドープ層１０５に十分貫入して、それと良好な電気接点を形成するが、ｐｎ接合境界１０２と短絡するほどではない。背面ドープ層１０６と前面ドープ層１０５は一緒に単一のドープＳｉウェーハ１０１を構成する。１００がｎ型セルである場合、背面電極１０４は、好ましくは銀電極であり、背面ドープ層１０６は、好ましくは、Ｐが少量ドープされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくは、Ｂが多量にドープされたＳｉであり、前面電極１０３は、好ましくは混合銀アルミニウム電極である。１００がｐ型セルである場合、背面電極１０４は、好ましくは混合銀アルミニウム電極であり、背面ドープ層１０６は、好ましくは、Ｂが少量ドープされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくは、Ｐが多量にドープされたＳｉであり、前面電極１０３は、好ましくは銀アルミニウム電極である。前面電極１０３は、図１においては、前面電極１０３が前面全体を覆わないことを模式的に示すために単に３個の本体からなるものとして示されている。本発明は、前面電極１０３を３個の本体からなる電極に限定しない。

図２は、本発明による太陽電池２００の一般的層構成の断面図である（純粋に化学及び機械的保護に役立つ追加の層を除く）。太陽電池２００は、背面から前面に向かって、背面電極１０４、背面不動態層２０８、高濃度ドープ背面層２１０、背面ドープ層１０６、ｐｎ接合境界１０２、前面ドープ層１０５、前面不動態層２０７、反射防止層２０９、前面電極フィンガー２１４及び前面電極母線２１５を含む。前面電極フィンガーは、反射防止層２０９及び前面不動態層２０７を通り前面ドープ層１０５に十分貫入して、前面ドープ層と良好な電気接点を形成するが、ｐｎ接合境界１０２と短絡するほどではない。２００がｎ型セルである場合、背面電極１０４は、好ましくは銀電極であり、高濃度ドープ背面層２１０は、好ましくは、Ｐが多量にドープされたＳｉであり、背面ドープ層１０６は、好ましくは、Ｐが少量ドープされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくは、Ｂが多量にドープされたＳｉであり、反射防止層２０９は、好ましくは窒化ケイ素層であり、前面電極フィンガー及び母線２１４及び２１５は、好ましくは、銀とアルミニウムの混合物である。２００がｐ型セルである場合、背面電極１０４は、好ましくは混合銀アルミニウム電極であり、高濃度ドープ背面層２１０は、好ましくは、Ｂが多量にドープされたＳｉであり、背面ドープ層１０６は、好ましくは、Ｂが少量ドープされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくは、Ｐが多量にドープされたＳｉであり、反射防止層２０９は、好ましくは窒化ケイ素層であり、前面電極フィンガー及び母線２１４及び２１５は、好ましくは銀である。図２は模式図であり、本発明は、前面電極フィンガーの数を、示した３個に限定しない。この断面図は、前面電極フィンガー２１４に垂直な並行線で並んだ多数の前面電極母線２１５を有効に示すことができない。

図３ａ、３ｂ及び３ｃは、前側ペーストを焼成して前側電極を形成するプロセスを示す。図３ａ、３ｂ及び３ｃは、模式的に一般化されており、ｐｎ接合を構成する層に加えて、追加の層は、単に任意に選択できる追加の層と考えられ、より詳細に考察されていない。

図３ａは、前面電極の適用前のウェーハ３００ａを示す。前面電極の適用前のウェーハ３００ａは、背面から前面に向かって、場合によっては、背面３１１上の追加の層、背面ドープ層１０６、ｐｎ接合境界１０２、前面ドープ層１０５、及び前面３１２上の追加の層を含む。背面３１１上の追加の層は、背面電極、背面不動態層、高濃度ドープ背面層のいずれかを含むことができ、又は上記のどれも含まない。前面３１２上の追加の層は、前面不動態層、反射防止層のいずれかを含むことができ、又は上記のどれも含まない。

図３ｂは、導電性ペーストが焼成前に前面に塗布されたウェーハ３００ｂを示す。上記３００ａに存在する層に加えて、導電性ペースト３１３が前面の表面に存在する。

図３ｃは、前面電極が施されたウェーハ３００ｃを示す。上記３００ａに存在する層に加えて、前側電極１０３が存在する。前側電極１０３は、前面の表面から追加の前面層３１２を通り前面ドープ層１０５に貫入し、図３ｂの導電性ペースト３１３を焼成して形成される。

図３ｂ及び３ｃにおいては、塗布された導電性ペースト３１３及び前面電極１０３を３個の本体として存在するものとして模式的に示した。これは、前面がペースト／電極で不完全に覆われていることを単に模式的に示すものであり、本発明は、ペースト／電極を３個の本体として存在するものに限定しない。

図４は、接触抵抗率を測定する下記試験方法のためのウェーハ４２０中のフィンガー線４２２に対する切断部４２１の位置を示す。

試験方法
以下の試験方法を本発明で使用する。試験方法がない場合、本願の最先の出願日に最も近い、測定すべき特徴のＩＳＯ試験方法を適用する。明確な測定条件がない場合、標準周囲温度及び圧力（ＳＡＴＰ：ｓｔａｎｄａｒｄ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（温度２９８．１５Ｋ及び絶対圧力１００ｋＰａ）を適用する。

結晶化度
温度２２±１℃の空調室で、装置及び材料を測定前に平衡化する。ＣｕＫ_α１（０．１５４０５６ｎｍ）Ｘ線源、湾曲Ｇｅ単結晶（１１１）モノクロメータ、伝送装置（検出器：ＳＴＯＥ製一次元位置敏感検出器（ＰＳＤ：ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ））、ＧＥ Ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＧｍｂＨ製発生装置「Ｓｅｉｆｅｒｔ ＩＳＯ−ＤＥＢＹＥＦＬＥＸ３００３」（４０ｋＶ、４０ｍＡ）及びＳＴＯＥ製ソフトウェア「ＳＴＯＥ粉末回折ソフトウェア（ｗｉｎ ｘ−ｐｏｗ）バージョン３．０５」を備えたＳＴＯＥ＆Ｃｉｅ ＧｍｂＨ、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ、Ｇｅｒｍａｎｙ製「ＳＴＯＥ Ｓｔａｄｉ Ｐ」を使用して、結晶化度測定を実施した。この装置は、Ｘ線散乱測定原理を応用している。装置の較正はＮＩＳＴ標準Ｓｉ（ロット番号：６４０ｃ）に従う。分析基準としてＩＣＤＤデータベースを適用する。Ｘ線中に入れる前に試料ホルダーの中央の（ＳＴＯＥ製試料ホルダーに付属の）２枚の箔の間に薄膜を形成するために試料を一定量配置する。試料を伝送モードで２２℃で以下のパラメータで測定した：２θ：３．０〜９９．８°、ω：１．５〜４９．９°、ステップ：２θ０．５５°、ω：０．２７５°、ステップ時間：２０秒、測定時間：１．０３時間。備付けのソフトウェアパッケージを用いて２θと強度をプロットすると、試料のアモルファス量は本質的に検出することができない。

粘度
底板ＭＰＣ６０Ｔｉ及びコーンプレートＣ２０／０．５°Ｔｉ並びにソフトウェア「Ｈａａｋｅ ＲｈｅｏＷｉｎ Ｊｏｂ Ｍａｎａｇｅｒ４．３０．０」を備えたＴｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐ．製「Ｈａａｋｅ Ｒｈｅｏｓｔｒｅｓｓ６００」を用いて粘度測定を実施した。距離ゼロポイントを設定後、測定に十分なペースト試料を底板上に置いた。コーンを間隙距離０．０２６ｍｍで測定位置に移動し、過剰の材料をスパチュラで除去した。試料を２５℃に３分間平衡化し、回転測定を開始した。せん断速度を４８秒及び５０等距離測定点以内に０から２０ｓ^−１に増加させ、さらに、３１２秒及び１５６等距離測定点以内に１５０ｓ^−１に増加させた。せん断速度１５０ｓ^−１で６０秒の待機時間後、せん断速度を３１２秒及び１５６等距離測定点以内に１５０ｓ^−１から２０ｓ^−１に減速し、さらに、４８秒及び５０等距離測定点以内に０に減速した。微小トルク補正、微小応力制御及び質量慣性補正を作動させた。粘度は、下向きせん断勾配の１００ｓ^−１のせん断速度における測定値として与えられる。

比表面積
粒子の比表面積を求めるＢＥＴ測定をＤＩＮ ＩＳＯ９２７７：１９９５に従って行う。ＳＭＡＲＴ法（適応投与速度による吸着法（Ｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ Ａｄａｐｔｉｖｅ ｄｏｓｉｎｇ Ｒａｔｅ））によって作動する（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ製）Ｇｅｍｉｎｉ２３６０を測定に使用する。基準材料として、材料調査及び試験の連邦施設（ＢＡＭ：Ｂｕｎｄｅｓａｎｓｔａｌｔ ｆｕｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ｕｎｄ −ｐｒｕｆｕｎｇ）から入手可能なアルファ酸化アルミニウムＣＲＭ ＢＡＭ−ＰＭ−１０２を使用する。デッドボリュームを削減するために充填棒を基準及び試料キュベットに添加する。キュベットをＢＥＴ装置に装着する。窒素ガスの飽和蒸気圧（Ｎ_２ ５．０）を決定する。充填棒を含むキュベットが完全に充填され、デッドボリュームが最小になる量の試料をガラスキュベットに秤量する。試料を乾燥させるために、８０℃で２時間保持する。冷却後、試料の重量を記録する。試料を含むガラスキュベットを測定装置に装着する。試料を脱気するために、材料がポンプ中に吸い込まれないように選択したポンプ速度で排気する。脱気後の試料の質量を計算に使用する。デッドボリュームをヘリウムガス（Ｈｅ ４．６）を用いて求める。ガラスキュベットを液体窒素浴で７７Ｋに冷却する。吸着では、７７Ｋで分子断面積０．１６２ｎｍ^２のＮ_２ ５．０を計算に使用する。５測定点の多点解析を実施し、得られた比表面積をｍ^２／ｇで示す。

接触抵抗率
温度２２±１℃の空調室で、すべての装置及び材料を測定前に平衡化する。シリコン太陽電池の前面ドープ層上の焼成銀電極の接触抵抗率を測定するために、ＧＰ ｓｏｌａｒ ＧｍｂＨ社製「ＧＰ−４Ｔｅｓｔ１．６．６Ｐｒｏ」ソフトウェアパッケージを備える「ＧＰ４−Ｔｅｓｔ Ｐｒｏ」を使用する。この装置は、４点測定原理を適用し、伝送長法（ＴＬＭ：ｔｒａｎｓｆｅｒ ｌｅｎｇｔｈ ｍｅｔｈｏｄ）によって接触抵抗率を推定する。接触抵抗率を測定するために、図４に示したように、２本の１ｃｍ幅のウェーハ細片をウェーハの印刷フィンガー線に垂直に切り取る。各細片の正確な幅をマイクロメータで精度０．０５ｍｍで測定する。Ｋｅｙｅｎｃｅ Ｃｏｒｐ．社製広範囲ズームレンズＶＨ−Ｚ１００Ｒを備えたデジタル顕微鏡「ＶＨＸ−６００Ｄ」を用いて焼成銀フィンガーの幅を細片上の異なる３箇所で測定する。各箇所で、幅を２点測定によって１０回測定する。フィンガー幅値は、全３０測定値の平均である。フィンガー幅、細片幅、及び印刷フィンガーの互いの距離をソフトウェアパッケージによって使用して、接触抵抗率を計算する。測定電流を１４ｍＡに設定する。６本の隣接フィンガー線に接触するのに適した多接点測定ヘッド（部品番号０４．０１．００１６）を設置し、６本の隣接フィンガーに接触させる。各細片上に均等に分布した５箇所で測定する。測定開始後、ソフトウェアによって細片上の各箇所で接触抵抗率の値（ｍＯｈｍ＊ｃｍ^２）を決定する。全１０箇所の平均を接触抵抗率の値として採用する。

Ａｇ粒径測定（ｄ_１０、ｄ_５０、ｄ_９０）
Ａｇ粒子の粒径測定をＩＳＯ１３３１７−３：２００１に従って実施する。Ｘ線重力技術に従って動作するソフトウェアＷｉｎ５１００Ｖ２．０３．０１を備えたＳｅｄｉｇｒａｐｈ５１００（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ製）を測定に使用する。試料約４００から６００ｍｇを５０ｍｌガラスビーカーに秤量し、４０ｍｌのＳｅｄｉｓｐｅｒｓｅＰ１１（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ製、密度約０．７４から０．７６ｇ／ｃｍ^３及び粘度約１．２５から１．９ｍＰａ＊ｓ）を懸濁液として添加する。磁気撹拌子を懸濁液に添加する。懸濁液を撹拌子で撹拌しながら、超音波プローブＳｏｎｉｆｅｒ２５０（Ｂｒａｎｓｏｎ製）を出力レベル２で８分間作動させて試料を分散させる。この前処理試料を機器に入れ、測定を開始する。懸濁液の温度を記録し（典型的な範囲２４℃から４５℃）、この温度における懸濁溶液の測定粘度のデータを計算に使用する。試料の密度及び重量（銀の場合、密度１０．５ｇ／ｃｍ^３）を用いて粒径分布を求め、ｄ_５０、ｄ_１０及びｄ_９０として示す。

Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇの粒径
Ａｌ、Ｓｉ及びＭｇを含む粒子の粒径測定には、ＩＳＯ標準１３３２０に従うレーザー回折法を使用した。ヘリウム−ネオン−レーザー及び乾式分散ユニットを備えたＳｙｍｐａｔｅｃ ＧｍｂＨ製Ｈｅｌｏｓ ＢＲを、室温２３℃で実施した測定に採用した。乾式分散ユニットの条件を３バール４０％１ｍｍに設定した。ｄ_１０、ｄ_５０、ｄ_９０の値をソフトウェアＷＩＮＤＯＸ５．１．２．０、ＨＲＬＤ、形状因子１及びフラウンホーファー理論を用いて求めた。密度として以下の値を使用した：Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ粉末２．６６ｇ／ｃｍ^３及びＡｌ−Ｓｉ粉末５．０４ｇ／ｃｍ^３。

ドーパントレベル
ドーパントレベルを二次イオン質量分析法によって測定する。

効率、曲線因子、開放電圧、接触抵抗及び直列抵抗
Ｈａｌｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ＧｍｂＨ製市販ＩＶテスタ「ｃｅｔｉｓＰＶ−ＣＴＬ１」を用いて試料太陽電池を特徴づける。測定装置及び試験する太陽電池の全部品を電気測定中２５℃で維持する。実測中にこの温度を常にセル表面で温度プローブによって同時に測定する。Ｘｅアーク灯は、セル表面で公知のＡＭ１．５強度１０００Ｗ／ｍ^２で太陽光をシミュレートするものである。シミュレータをこの強度にするために、ＩＶテスタの「ＰＶＣＴＣｏｎｔｒｏｌ４．３１３．０」ソフトウェアでモニタして安定レベルになるまで灯を短時間に数回閃光させる。Ｈａｌｍ ＩＶテスタは、多点接触法により電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）を測定して、セルのＩＶ曲線を求める。そうするために、プローブフィンガーがセルの母線と接触するように太陽電池を多点接触プローブ間に配置する。接触プローブ線の数をセル表面の母線の数に合わせる。すべての電気的値を実行ソフトウェアパッケージによって直接この曲線から自動的に求めた。参照標準として、同じ面積寸法、同じウェーハ材料からなり、同じ前側設計で加工されたＩＳＥ Ｆｒｅｉｂｕｒｇ製較正太陽電池を試験し、データを保証値と比較する。全く同じ方法で加工された少なくとも５個のウェーハを測定し、各値の平均を計算することによってデータを解釈する。ソフトウェアＰＶＣＴＣｏｎｔｒｏｌ４．３１３．０は、効率、曲線因子、短絡電流、直列抵抗及び開放電圧の値を与える。

焼成炉における温度プロファイル
Ｄｅｓｐａｔｃｈ製ウェーハ試験組立品（Ｗａｆｅｒ Ｔｅｓｔ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１−Ｔ／Ｃ１５６ｍｍ、ＳＱ（部品番号ＤＥＳ−３０００３８）に接続されたＤａｔａｐａｑ Ｌｔｄ．、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、ＵＫ製Ｄａｔａｐａｑ ＤＱ１８６０Ａデータロガーを用いて焼成プロセスの温度プロファイルを測定した。データロガーは、Ｄａｔａｐａｑ Ｌｔｄ．、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、ＵＫ製遮蔽箱ＴＢ７２５０で保護され、ウェーハ試験組立品の熱電対に接続される。焼成プロセスの測定温度プロファイルを正確に測定するために、太陽電池シミュレータを焼成炉のベルト上で最終ウェーハの後に直接配置した。温度プロファイル安定性に影響しないように、遮蔽されたデータロガーをウェーハ試験組立品の後に距離約５０ｃｍで置いた。データをデータロガーによって記録し、続いてコンピュータによりＤａｔａｐａｑ Ｌｔｄ．、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、ＵＫ製Ｄａｔａｐａｑ Ｉｎｓｉｇｈｔ Ｒｅｆｌｏｗ ＴｒａｃｋｅｒＶ７．０５ソフトウェアを用いて分析した。

以下、本発明を実施例により説明する。実施例は、説明のためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。

実施例１
ペースト調製
適量の有機ビヒクル（表１）、Ａｇ粉末（Ａｍｅｓ Ｉｎｃ．製ＰＶ４、ｄ_５０ ２μｍ）、ｄ_５０ ２μｍに粉砕したガラスフリット、酸化亜鉛（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ ＧｍｂＨ、品番２０４９５１）、及びＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ粉末（「ＥＣＫＡ ＡｌＳｉ１０Ｍｇ０．４」、Ｅｃｋａ Ｇｒａｎｕｌｅｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ ＫＧ、８９．８４重量％Ａｌ、９．７重量％Ｓｉ、０．４６重量％Ｍｇ、ｄ_１０ ４μｍ、ｄ_５０ ７．６７μｍ、ｄ_９０ １１．８８μｍ）又はＡｌ−Ｓｉ粉末（「ＥＣＫＡアルミニウム−ケイ素１２」、Ｅｃｋａ Ｇｒａｎｕｌｅｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ ＫＧ、８８重量％Ａｌ、１２重量％Ｓｉ、ｄ_１０ ７μｍ、ｄ_５０ １６μｍ、ｄ_９０ ３４μｍ）をＫｅｎｗｏｏｄ Ｍａｊｏｒ Ｔｉｔａｎｉｕｍ混合機で混合することによってペーストを調製した。ステンレス鋼ロールを備えた３本ロールミルＥｘａｃｔ８０Ｅを第１の間隙１２０μｍ及び第２の間隙６０μｍで、第１の間隙を２０μｍ、第２の間隙を１０μｍに連続的に狭めながら、ペーストを均一になるまで数回通過させた。粘度を上述したように測定した。表１に示した組成の適量の有機ビヒクルを添加してペーストの粘度を約１６から約２０Ｐａｓの範囲を目標に調節した。ペーストの成分の重量％を表２に示す。

実施例２
太陽電池調製物、並びに効率、曲線因子、開放電圧、接触抵抗及び直列抵抗測定
ホウ素をドープした前面及びリンをドープした背面を有する単結晶Ｃｚ−ｎ型シリコンウェーハにペーストを塗布した。ウェーハは、寸法が１５６ｘ１５６ｍｍ^２であり、ほぼ正方形（ｐｓｅｕｄｏ−ｓｑｕａｒｅ）であった。ウェーハは、厚さ約７５ｎｍのＳｉＮ_ｘ反射防止／不動態層を両面に有する。用いた太陽電池をアルカリエッチングによって表面に肌理をつけた。Ａｓｙｓ Ｇｒｏｕｐ製半自動スクリーンプリンターＸ１ＳＬ、ＥＫＲＡ Ａｕｔｏｍａｔｉｓｉｅｒｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍｅセットを用いて以下のスクリーンパラメータで実施例ペーストをウェーハのｐドープ面にスクリーン印刷した：２９０メッシュ、ワイヤー太さ２０μｍ、メッシュ上のエマルジョン１８μｍ、フィンガー７２本、フィンガー開口６０μｍ、母線３本、母線幅１．５ｍｍ。Ｈｅｒａｅｕｓ Ｐｒｅｃｉｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧから入手可能な市販ＡｇペーストＳＯＬ９６００Ａを、装置のｎドープ背面に同じプリンター及び以下のスクリーンパラメータで印刷した：３２５メッシュ、ワイヤー太さ３０μｍ、メッシュ上のエマルジョン１８μｍ、フィンガー１５６本、フィンガー開口８０μｍ、母線３本、母線幅１．５ｍｍ。各面に印刷後に印刷パターンを有する装置を乾燥器中で１５０℃で１０分間乾燥した。次いで、基板をｐドープ側を上にしてＣｅｎｔｒｏｔｈｅｒｍ ＤＯ−ＦＦ８６００−３００乾燥器中で１．５分間焼成した。各実施例で、焼成を最大焼成温度８００℃で実施した。次いで、完全に加工された試料のＩＶ性能をＨＡＬＭ ＩＶ−Ｃｕｒｖｅ Ｔｒａｃｋｅｒを用いて試験した。表３に適用焼成温度における得られた効率、曲線因子、接触抵抗、開放電圧及び直列抵抗を示す。

１００ 太陽電池
１０１ ドープＳｉウェーハ
１０２ ｐｎ接合境界
１０３ 前面電極
１０４ 背面電極
１０５ 前面ドープ層
１０６ 背面ドープ層
２００ 太陽電池
２０７ 前面不動態層
２０８ 背面不動態層
２０９ 反射防止層
２１０ 高濃度ドープ背面層
３００ ウェーハ
３１１ 背面の追加の層
３１２ 前面の追加の層
３１３ 導電性ペースト
２１４ 前面電極フィンガー
２１５ 前面電極母線
４２０ ウェーハ
４２１ 切断部
４２２ フィンガー線

Claims (21)

1. ペースト成分として以下を含むペースト（３１３）であって、
   ａ．前記ペースト（３１３）の総重量に基づいて少なくとも８０重量％の銀粉末、
   ｂ．無機反応系、
   ｃ．有機ビヒクル、
   ｄ．粒子成分としてＡｌ、Ｍｇ及びＳｉを含む添加粒子
   を含み、Ａｌ、Ｍｇ及びＳｉが、前記添加粒子中に元素として存在する、又は前記粒子成分の１つ以上を含む１種以上の単相元素混合物中に存在する、又は１種以上の元素と１種以上の単相元素混合物との組合せである、ペースト（３１３）。
2. 前記添加粒子が、前記ペースト（３１３）の総重量に基づいて約０．１から約５重量％の範囲である、請求項１に記載のペースト（３１３）。
3. 前記添加粒子が、前記添加粒子の総重量に基づいて０．１重量％を超えるＡｌ、Ｍｇ又はＳｉ以外の元素を含まない、請求項１又は２に記載のペースト（３１３）。
4. 前記添加粒子が、Ａｌ、Ｍｇ及びＳｉの少なくとも１種の単相混合物を前記添加粒子の総重量に基づいて少なくとも９５重量％含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
5. 前記添加粒子の結晶化度が少なくとも７５％である、請求項１から４のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
6. 前記添加粒子が、前記添加粒子の総重量に基づいて少なくとも５０重量％のＡｌを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
7. 前記添加粒子が、前記添加粒子の総重量に基づいて約１から約２０重量％の範囲のＳｉを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
8. 前記添加粒子が、前記添加粒子の総重量に基づいて約０．０５から約５重量％の範囲のＭｇを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
9. 前記無機反応系が、前記ペースト（３１３）の総重量に基づいて約０．１から約７重量％の範囲である、請求項１から８のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
10. 前記無機反応系がガラスフリットである、請求項１から９のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
11. 前記添加粒子のｄ_５０値が約０．１から約１５μｍの範囲である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
12. 前記添加粒子の比表面積が約０．０１から約２５ｍ^２／ｇの範囲である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のペースト（３１３）。
13. 以下の太陽電池前駆体成分
    ａ．ウェーハ（４０１）、
    ｂ．前記ウェーハ（４０１）の上に重ねられた、請求項１から１２のいずれか一項に記載のペースト（３１３）
    を含む、太陽電池前駆体（４００）。
14. 前記ウェーハ（４０１）がｐドープ層（４０４）及びｎドープ層（４０５）を有する、請求項１３に記載の太陽電池前駆体（４００）。
15. 前記ペースト（３１３）が前記ｐドープ層（４０４）の上に重ねられた、請求項１４に記載の太陽電池前駆体（４００）。
16. 前記ｎドープ層（４０５）の厚さが前記ｐドープ層（４０４）の厚さよりも厚い、請求項１４又は１５に記載の太陽電池前駆体（４００）。
17. 前記ペースト（３１３）が、前記２つのドープ層のうち薄い方の上に重ねられた、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の太陽電池前駆体（４００）。
18. 以下の調製ステップ
    ａ．請求項１３から１７のいずれか一項に記載の太陽電池前駆体（４００）の用意、
    ｂ．太陽電池を得るための前記太陽電池前駆体（４００）の焼成
    を含む、太陽電池の調製プロセス。
19. 請求項１８に従って得ることができる太陽電池。
20. 前記太陽電池がｎ型太陽電池である、請求項１９に記載の太陽電池。
21. 少なくとも１個が請求項１９又は２０に記載の太陽電池である少なくとも２個の太陽電池を含むモジュール。
    
    

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