JP2017069247A - Insulating paste, manufacturing method of the same, and manufacturing method of solar cell element - Google Patents

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信哉 石川
求己 芝原
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求己 芝原
賢 北山
Ken Kitayama
賢 北山
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Daisuke Ota
大助 太田
小出 崇志
Takashi Koide
崇志 小出
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Takeshi Kimura
剛 木邨
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating paste capable of forming a protective layer having good barrier properties and adhesiveness, a manufacturing method of the same, and a manufacturing method of a solar cell element.SOLUTION: The insulating paste includes: a siloxane resin; an organic solvent; and a filler in which peak positions of a particle size distribution measured by a particle size distribution measurement method appear at a plurality of places.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、絶縁性ペーストおよびその製造方法並びに太陽電池素子の製造方法に関する。   The present invention relates to an insulating paste, a method for producing the same, and a method for producing a solar cell element.

太陽電池素子の保護層を形成するために絶縁性ペーストが用いられている(例えば、下記の特許文献1を参照)。   An insulating paste is used to form a protective layer of a solar cell element (see, for example, Patent Document 1 below).

国際公開第2014/126117号International Publication No. 2014/126117

太陽電池素子の保護層は、緻密でバリア性および密着性に優れたものが望まれている。   The protective layer of the solar cell element is desired to be dense and excellent in barrier properties and adhesion.

そこで、本発明は、緻密で密着性が良好な保護層を形成できる絶縁性ペーストおよびその製造方法並びに太陽電池素子の製造方法を提供することを1つの目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an insulating paste capable of forming a dense protective layer having good adhesion, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a solar cell element.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る絶縁性ペーストは、シロキサン樹脂と、有機溶剤と、粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置が複数箇所に現れるフィラーとを含む。   In order to solve the above problems, an insulating paste according to one embodiment of the present invention includes a siloxane resin, an organic solvent, and a filler in which peak positions of a particle size distribution measured by a particle size distribution measurement method appear at a plurality of locations. .

また、本発明の一態様に係る絶縁性ペーストの製造方法は、Si−O結合またはSi−N結合を有する、加水分解する化合物と、水と、有機溶剤と、粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置が複数箇所に現れるフィラーと、を混合する混合工程を含む。   The insulating paste manufacturing method according to one embodiment of the present invention is measured by a hydrolyzing compound having Si—O bond or Si—N bond, water, an organic solvent, and a particle size distribution measurement method. A mixing step of mixing fillers in which the peak positions of the particle size distribution appear at a plurality of locations.

また、本発明の一態様に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板の上にパッシベーション層を形成した後に、前記絶縁性ペーストを前記パッシベーション層の上に塗布し、前記絶縁性ペーストを焼成して、前記パッシベーション層の上に保護層を形成する保護層形成工程を有する。   In the method for manufacturing a solar cell according to one embodiment of the present invention, after forming a passivation layer over a semiconductor substrate, the insulating paste is applied onto the passivation layer, and the insulating paste is baked. And a protective layer forming step of forming a protective layer on the passivation layer.

上記の絶縁性ペーストおよびその製造方法並びに太陽電池素子の製造方法によれば、緻密で密着性に優れた保護層を形成できる。   According to said insulating paste, its manufacturing method, and the manufacturing method of a solar cell element, the dense protective layer excellent in adhesiveness can be formed.

図1は、本発明の一実施形態に係る絶縁性ペーストの製造方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing an insulating paste according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の第1主面側の外観を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the appearance of the first principal surface side of the solar cell element according to one embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の第2主面側の外観を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the appearance of the second principal surface side of the solar cell element according to one embodiment of the present invention. 図4は、図2および図3のX−X線における断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line XX in FIGS. 2 and 3. 図5(a)〜(f)は、それぞれ本発明の実施形態に係る太陽電池素子の製造方法を示す拡大端面図である。FIGS. 5A to 5F are enlarged end views showing a method for manufacturing a solar cell element according to an embodiment of the present invention. 図6は、実施例の粒度分布図である。FIG. 6 is a particle size distribution diagram of the example. 図7は、比較例の粒度分布図である。FIG. 7 is a particle size distribution diagram of a comparative example.

以下、本発明に係る絶縁性ペーストおよびその製造方法並びに太陽電池素子の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面は模式的に示したものである。また、図4では電極の一部を省略している。   Hereinafter, embodiments of an insulating paste, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a solar cell element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings are schematically shown. In FIG. 4, a part of the electrodes is omitted.

<絶縁性ペースト>
本実施形態の絶縁性ペーストは、シロキサン樹脂と、有機溶剤と、粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置が複数箇所に現れるフィラーとを有する。ここで、粒度分布測定法とは、数千〜数十万個の各粒径を有する粒子の割合を測定した粒度分布の結果から得られる測定法をいうものとする。具体的には、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置または透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)等を用いて測定した結果から求めることができる。例えば、平均粒径は測定対象となる粒径(最小粒径:d、最大粒径:dn+1)の範囲をn分割した場合に、粒径区間の代表粒径Diと、各粒径区間に対応する粒度分布比率Yiとの積の総和の式、すなわち、Σ[i=1,n]Di・Yiから求めることができる。
<Insulating paste>
The insulating paste of this embodiment has a siloxane resin, an organic solvent, and a filler in which the peak positions of the particle size distribution measured by the particle size distribution measuring method appear at a plurality of locations. Here, the particle size distribution measuring method refers to a measuring method obtained from the result of the particle size distribution obtained by measuring the ratio of particles having several thousand to several hundred thousand particles. Specifically, it can be obtained from the result of measurement using, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring device or a transmission electron microscope (TEM). For example, when the range of the particle size to be measured (minimum particle size: d 1 , maximum particle size: d n + 1 ) is divided into n, the average particle size is the representative particle size Di of the particle size interval and each particle size interval. Can be obtained from the equation of the sum of products with the particle size distribution ratio Yi corresponding to, that is, Σ [i = 1, n] Di · Yi.

また、平均粒径の異なる複数の粒子を含む試料について、レーザ回折式粒度分布測定装置、TEMを用いた測定等によって粒度分布を測定すると、それぞれの粒子の平均粒径に対応したピークが現れる。   Further, when a particle size distribution is measured by a measurement using a laser diffraction particle size distribution measuring device, a TEM, or the like for a sample including a plurality of particles having different average particle sizes, a peak corresponding to the average particle size of each particle appears.

また、上記の複数箇所に現れるピーク位置は、各ピーク位置での粒径を基準としたプラスマイナス5%以内の粒径の範囲内で重なっていないことをいうものとする。上記範囲内で複数のピーク位置が存在する場合は、ピークが最も高い単一のピーク位置とみなす。   In addition, the peak positions appearing at the above-mentioned plurality of locations shall not overlap within a range of particle diameters within ± 5% with reference to the particle diameter at each peak position. When a plurality of peak positions exist within the above range, it is regarded as a single peak position having the highest peak.

シロキサン樹脂はSi−O−Si結合を有するシロキサン化合物である。シロキサン樹脂は、例えば、アルコキシシランまたはシラザンを加水分解して縮合重合した樹脂からなる。また、シロキサン樹脂は、Si−O−Si結合に加えて、Si−R結合、Si−OR結合、Si−OH結合等も有する。ただし、Rはメチル基またはエチル基等である。これら結合のうち、特にSi−OR結合またはSi−OH結合を有することによって、強い結合力が期待できる。これにより、絶縁性ペーストを用いて形成された保護層は、保護層が形成される下地(例えば、シリコン)基板またはそれとは異なる絶縁層等からなる下地、または保護層上に形成される金属層等と高い密着性が実現される。また、シロキサン樹脂は、Si−N結合を有する化合物を加水分解して縮合重合した樹脂である場合には、加水分解されていないSi−H結合およびSi−N結合等を有してもよい。   A siloxane resin is a siloxane compound having a Si—O—Si bond. The siloxane resin is made of, for example, a resin obtained by hydrolyzing alkoxysilane or silazane and performing condensation polymerization. In addition to the Si—O—Si bond, the siloxane resin also has a Si—R bond, a Si—OR bond, a Si—OH bond, and the like. However, R is a methyl group or an ethyl group. Among these bonds, a strong bonding force can be expected particularly by having a Si-OR bond or a Si-OH bond. Thus, the protective layer formed using the insulating paste is a base layer (for example, silicon) substrate on which the protective layer is formed or a base layer made of an insulating layer different from the base layer, or a metal layer formed on the protective layer. High adhesion is realized. In addition, when the siloxane resin is a resin obtained by hydrolysis and condensation polymerization of a compound having an Si—N bond, the siloxane resin may have an unhydrolyzed Si—H bond, an Si—N bond, and the like.

また、シロキサン樹脂は、絶縁性ペースト中に30〜70質量%含まれていることが好ましい。上記範囲であれば、絶縁性ペーストを塗布・乾燥して形成された保護層は、緻密になるのでバリア性の高い膜とすることができる。また、上記範囲であれば、絶縁性ペーストがゲル化しにくくなり、絶縁性ペーストの粘度が増加しすぎないようにし得る。   Moreover, it is preferable that 30-70 mass% of siloxane resin is contained in the insulating paste. If it is the said range, since the protective layer formed by apply | coating and drying insulating paste becomes dense, it can be set as a film | membrane with high barrier property. Moreover, if it is the said range, it becomes difficult to gelatinize an insulating paste and it can prevent the viscosity of an insulating paste from increasing too much.

有機溶剤は、シロキサン樹脂または後述するフィラーを分散させる溶剤である。有機溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルアルコールまたは2−プロパノールを用いることができる。これらのうち、特にジエチレングリコールモノブチルエーテルは揮発しにくいため、絶縁性ペーストの保管時、および長い時間塗布する場合に粘度が変化しにくいので好ましい。   The organic solvent is a solvent in which a siloxane resin or a filler described later is dispersed. As the organic solvent, for example, diethylene glycol monobutyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethyl alcohol or 2-propanol can be used. Of these, diethylene glycol monobutyl ether is particularly preferable because it is difficult to volatilize and the viscosity hardly changes when the insulating paste is stored and when applied for a long time.

また、有機溶剤は、絶縁性ペースト中に10〜50質量%含まれていることが好ましい
。上記範囲内であれば、絶縁性ペーストの粘度をスクリーン印刷法などに適した粘度に調整できる。
Moreover, it is preferable that 10-50 mass% of organic solvents are contained in the insulating paste. If it is in the said range, the viscosity of an insulating paste can be adjusted to the viscosity suitable for a screen printing method etc.

本実施形態の絶縁性ペーストのフィラーは、異なる平均粒径を有するフィラーを含有させることによって、絶縁性ペーストの粘度を高くすることができる。これにより、絶縁性ペーストを、例えば数十μmの開口幅を有する開口部を設けた所望のパターンになるように塗布することができる。平均粒径が小さいフィラーのみを用いた場合には、少ないフィラーの含有量で絶縁性ペーストを増粘させることができるが、絶縁性ペーストを塗布・乾燥して形成された保護層にクラックが生じやすくなる。この理由は、平均粒径が小さいフィラーが凝集しやすいので、保護層の乾燥工程においてフィラーが凝集して内部応力が発生するためと考えられる。そこで、平均粒径の大きいフィラーを含有させることによって、保護層の乾燥工程ではフィラーの凝集による内部応力が低減されるので、フィラーの凝集が改善され、クラックの発生を低減し得る。また、絶縁性ペースト中に平均粒径の大きいフィラーの含有量が多い場合で、保護層と接する下地層または金属層を形成した場合には、下地層または金属層と接するシロキサン樹脂の比率が減少して保護層の密着性が低下する。そこで、平均粒径が小さいフィラーを用いることによって、保護層の密着性を改善できる。この理由は、平均粒径が小さいフィラーを用いることによって、フィラー全体の表面積を大きくすることができて、フィラーの周囲に存在するシロキサン樹脂が多くなるからである。つまり、絶縁性ペーストを用いて形成した保護層が配置される下地層と接するシロキサン樹脂、または保護層上に形成される金属層等と接するシロキサン樹脂の比率を大きし得る。   The filler of the insulating paste of this embodiment can increase the viscosity of the insulating paste by containing fillers having different average particle diameters. Thereby, the insulating paste can be applied in a desired pattern provided with openings having an opening width of, for example, several tens of μm. When only the filler with a small average particle size is used, the insulating paste can be thickened with a small filler content, but a crack is generated in the protective layer formed by applying and drying the insulating paste. It becomes easy. The reason for this is considered to be that the filler having a small average particle size is likely to aggregate, so that the filler is aggregated and an internal stress is generated in the drying process of the protective layer. Therefore, by including a filler having a large average particle size, the internal stress due to the aggregation of the filler is reduced in the drying step of the protective layer, so that the aggregation of the filler can be improved and the generation of cracks can be reduced. In addition, when the content of the filler having a large average particle size is large in the insulating paste and the base layer or metal layer in contact with the protective layer is formed, the ratio of the siloxane resin in contact with the base layer or metal layer is reduced. As a result, the adhesion of the protective layer decreases. Then, the adhesiveness of a protective layer can be improved by using a filler with a small average particle diameter. This is because by using a filler having a small average particle size, the surface area of the entire filler can be increased, and the siloxane resin present around the filler increases. That is, the ratio of the siloxane resin in contact with the base layer on which the protective layer formed using the insulating paste is disposed, or the siloxane resin in contact with the metal layer formed on the protective layer can be increased.

また、フィラーの総質量は、絶縁性ペースト中に5〜50質量%含まれていることが好ましい。また、フィラーは、粒子状、層形状、扁平状、中空構造状または繊維状などの構造を有する。   Moreover, it is preferable that 5-50 mass% of the total mass of a filler is contained in the insulating paste. The filler has a structure such as a particle shape, a layer shape, a flat shape, a hollow structure shape, or a fiber shape.

互いに異なる平均粒径を有する複数種類のフィラーのうち平均粒径が最大のフィラーは、平均粒径が最小のフィラーの2倍以上の平均粒径を有することが好ましい。上記範囲であることで、平均粒径が小さいフィラーを含有することによる絶縁性ペーストの粘度調整および密着性の向上と、平均粒径が大きいフィラーを含有することによるクラック低減の効果を高めることができる。例えば、一次粒子の平均粒径において、最大の平均粒径を有するフィラーは30〜100nm、最小の平均粒径を有するフィラーは5〜20nmであればよい。なお、平均粒径は、一次粒子の平均粒径でもよいし、一次粒子が凝集した二次粒子の平均粒径でもよい。   Of the plural types of fillers having different average particle diameters, the filler having the largest average particle diameter preferably has an average particle diameter that is twice or more that of the filler having the smallest average particle diameter. By being in the above range, it is possible to improve the viscosity adjustment and adhesion of the insulating paste by containing a filler having a small average particle size, and to improve the effect of reducing cracks by containing a filler having a large average particle size. it can. For example, in the average particle size of the primary particles, the filler having the maximum average particle size may be 30 to 100 nm, and the filler having the minimum average particle size may be 5 to 20 nm. The average particle diameter may be the average particle diameter of the primary particles or the average particle diameter of the secondary particles in which the primary particles are aggregated.

また、互いに異なる平均粒径を有する複数種類のフィラーは、平均粒径が最大のフィラーと平均粒径が最小のフィラーの質量比が、0.4:1〜18:1であればよいが、さらに好ましくは、0.5:1〜16:1とする。平均粒径が最大のフィラーと平均粒径が最小のフィラーの質量比が上記範囲であることで、平均粒径が小さいフィラーを含有することによる絶縁性ペーストの粘度調整および密着性の向上と、平均粒径が大きいフィラーを含有することによるクラック低減の効果とを高めることができる。   Further, the plurality of types of fillers having different average particle diameters may be such that the mass ratio of the filler having the largest average particle diameter and the filler having the smallest average particle diameter is 0.4: 1 to 18: 1. More preferably, it is set to 0.5: 1 to 16: 1. By adjusting the mass ratio of the filler having the largest average particle diameter and the filler having the smallest average particle diameter in the above range, the viscosity adjustment of the insulating paste and the improvement of the adhesiveness by containing the filler having a small average particle diameter, The effect of reducing cracks by containing a filler having a large average particle diameter can be enhanced.

また、フィラーは、少なくとも1種類のフィラーにおいて酸化シリコンからなる無機フィラーを用いることが好ましい。シロキサン樹脂を構成するシロキサン結合は酸化シリコンと同じ構造である。このため、フィラーとして酸化シリコンを用いることによって、フィラーとシロキサン樹脂との間の密着性が良好となって、保護層のクラックの発生を低減できる。   The filler is preferably an inorganic filler made of silicon oxide in at least one kind of filler. The siloxane bond constituting the siloxane resin has the same structure as silicon oxide. For this reason, by using silicon oxide as the filler, the adhesion between the filler and the siloxane resin becomes good, and the occurrence of cracks in the protective layer can be reduced.

また、フィラーの材質は特に限定されないが、酸化シリコン以外の材料として酸化アルミニウムを用いることが好ましい。酸化アルミニウムからなる無機フィラーを用いること
によって、絶縁性ペーストを長時間保管しても絶縁性ペーストの粘度変化を低減することができる。また、上記無機フィラーと酸化シリコンとを混合して用いることによって、絶縁性ペーストの粘度を向上させやすく、さらに、絶縁性ペーストの広がり(滲み)を低減できる。
The material of the filler is not particularly limited, but it is preferable to use aluminum oxide as a material other than silicon oxide. By using the inorganic filler made of aluminum oxide, the viscosity change of the insulating paste can be reduced even if the insulating paste is stored for a long time. Moreover, by mixing and using the said inorganic filler and silicon oxide, the viscosity of an insulating paste can be improved easily and also the spread (bleeding) of an insulating paste can be reduced.

また、絶縁性ペーストは、有機バインダを実質的に含有していないことが好ましいが、0.1質量%未満あれば含有させてもよいと考えられる。絶縁性ペーストに有機バインダが実質的に含有させないことによって、絶縁性ペーストを乾燥する工程において、有機バインダ等の分解による空隙の発生が低減され、保護層が緻密になるのでバリア性が向上し得る。   Moreover, although it is preferable that an insulating paste does not contain an organic binder substantially, if it is less than 0.1 mass%, it is thought that it may be contained. By substantially not including an organic binder in the insulating paste, in the step of drying the insulating paste, the generation of voids due to decomposition of the organic binder or the like is reduced, and the protective layer becomes dense, so that the barrier property can be improved. .

また、スクリーン印刷法を用いて、所望のパターンに絶縁性ペーストを塗布・乾燥して保護層を形成するために、絶縁性ペーストの粘度はせん断速度1sec−1において5〜400Pa・sに調整されることが好ましい。上記範囲の粘度に調整されることで、絶縁性ペーストの滲みを低減し、幅が数十μm程度の開口部を有する形状に絶縁性ペーストを容易に塗布できる。絶縁性ペーストの粘度は、粘度・粘弾性測定装置(viscosity-viscoelasticity measuring instrument)等を用いて測定することができる。 In addition, the viscosity of the insulating paste is adjusted to 5 to 400 Pa · s at a shear rate of 1 sec −1 in order to form a protective layer by applying and drying the insulating paste in a desired pattern using a screen printing method. It is preferable. By adjusting the viscosity to the above range, bleeding of the insulating paste can be reduced, and the insulating paste can be easily applied to a shape having an opening with a width of about several tens of μm. The viscosity of the insulating paste can be measured using a viscosity-viscoelasticity measuring instrument.

なお、フィラーは、樹脂成分がコーティングされた無機フィラーを用いてもよい。上記構成によって、無機フィラーが有機溶剤中に混合して攪拌されやすくなり、ペーストの粘度を安定化することができる。   As the filler, an inorganic filler coated with a resin component may be used. By the said structure, an inorganic filler becomes easy to mix and stir in an organic solvent, and the viscosity of a paste can be stabilized.

<絶縁性ペーストの製造方法>
以下に、本実施形態の絶縁性ペーストの製造方法について、図1を用いて説明する。
<Insulating paste manufacturing method>
Below, the manufacturing method of the insulating paste of this embodiment is demonstrated using FIG.

絶縁性ペーストは、Si−O結合を有する有機化合物またはSi−N結合を有する化合物と、この化合物を加水分解反応させる水と、有機溶剤と、互いに異なる平均粒径を有する複数種類のフィラーとを混合して作製する。   The insulating paste comprises an organic compound having a Si—O bond or a compound having a Si—N bond, water for hydrolyzing the compound, an organic solvent, and a plurality of types of fillers having different average particle sizes. Prepare by mixing.

まず、混合工程(ステップS1)を行なう。Si−O結合を有する有機化合物またはSi−N結合を有する化合物(以下、シロキサン原料)と、水と、有機溶剤とを容器内において混合して混合溶液を作製する。   First, a mixing process (step S1) is performed. An organic compound having an Si—O bond or a compound having an Si—N bond (hereinafter referred to as a siloxane raw material), water, and an organic solvent are mixed in a container to prepare a mixed solution.

Si−O結合を有する有機化合物は、少なくとも1種のケイ素含有化合物からなる。ケイ素含有化合物は、下記一般式1で表される少なくとも一種のアルコキシシランを加水分解して縮合重合されたシロキサン樹脂からなる群より選択される。   The organic compound having a Si—O bond is composed of at least one silicon-containing compound. The silicon-containing compound is selected from the group consisting of siloxane resins obtained by hydrolyzing at least one alkoxysilane represented by the following general formula 1 and performing condensation polymerization.

(R1)−nSi(OR2)n ・・・ 一般式1
一般式1中のR1およびR2は、例えば、メチル基(CH)またはエチル基(CHCH)などの炭化水素基を表し、nは2〜4のいずれかの整数で表される。R1およびR2は、同一であっても異なっていてもよい。
(R1) 4 -nSi (OR2) n ... General formula 1
R1 and R2 in the general formula 1 represent a hydrocarbon group such as a methyl group (CH 3 ) or an ethyl group (CH 2 CH 3 ), and n is represented by an integer of 2 to 4. R1 and R2 may be the same or different.

Si−N結合を有する化合物は、例えば、無機化合物であれば下記化学式1で表されるポリシラザン、有機化合物であれば下記化学式2で表されるヘキサメチルジシラザン等が用いられる。   As the compound having an Si—N bond, for example, polysilazane represented by the following chemical formula 1 is used for an inorganic compound, and hexamethyldisilazane represented by the following chemical formula 2 is used for an organic compound.

SiNH ・・・ 化学式1
(CHSiNHSi(CH ・・・ 化学式2
水は、シロキサン原料を加水分解反応させるための溶液であり、例えば純水を用いる。
H 2 SiNH ... Chemical formula 1
(CH 3) 3 SiNHSi (CH 3) 3 ··· Formula 2
Water is a solution for hydrolyzing the siloxane raw material, for example, pure water is used.

有機溶剤は上述した材料を用いる。有機溶剤として、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルアルコールまたは2−プロパノールを用いる。   The organic solvent uses the above-described materials. As the organic solvent, for example, diethylene glycol monobutyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethyl alcohol or 2-propanol is used.

混合工程は、加水分解および縮合重合反応速度を調整するために、触媒を混合するとよい。触媒は、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、ホウ酸、燐酸、フッ化水素酸、酢酸等の無機酸または有機酸を用いることができる。また触媒は、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、ピリジン等の無機塩基または有機塩基を用いることもできる。さらに触媒は、これらの無機酸もしくは有機酸、または、無機塩基もしくは有機塩基を、1種類または2種類以上組み合わせて用いることもできる。   In the mixing step, the catalyst may be mixed in order to adjust the hydrolysis and condensation polymerization reaction rates. As the catalyst, for example, an inorganic acid or an organic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, boric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, and acetic acid can be used. As the catalyst, inorganic bases or organic bases such as ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, and pyridine can be used. Furthermore, these inorganic acids or organic acids, or inorganic bases or organic bases can be used alone or in combination of two or more.

また、混合工程で混合する各材料の比率は、これらの材料を混合した総質量に対してシロキサン原料が30〜70質量%、水が5〜40質量%、より好ましくは10〜20質量%、触媒が1〜1000ppm、有機溶剤が5〜50質量%である。上記範囲とすることで、シロキサン原料を加水分解して縮合重合したシロキサン樹脂を、絶縁性ペースト中に適切な質量比で含有させることができて、さらに絶縁性ペーストがゲル化して絶縁性ペーストの粘度が増加しすぎないようにし得る。   Moreover, the ratio of each material mixed by a mixing process is 30-70 mass% of siloxane raw materials with respect to the total mass which mixed these materials, 5-40 mass% of water, More preferably, 10-20 mass%, A catalyst is 1-1000 ppm and an organic solvent is 5-50 mass%. By setting the content within the above range, the siloxane resin obtained by hydrolysis and condensation polymerization of the siloxane raw material can be contained in the insulating paste at an appropriate mass ratio. The viscosity may not be increased too much.

また、混合工程において、シロキサン原料と水が反応し、シロキサン原料の加水分解が始まる。また、加水分解したシロキサン原料が縮合重合し、シロキサン樹脂が生成され始める。   Further, in the mixing step, the siloxane raw material and water react to start hydrolysis of the siloxane raw material. Further, the hydrolyzed siloxane raw material undergoes condensation polymerization, and siloxane resin begins to be generated.

次に、第1攪拌工程(ステップS2)を行なう。混合工程で作製した混合溶液を、例えば、ミックスローター、スターラー等の方法で攪拌する。混合溶液を攪拌することによって、さらにシロキサン原料は加水分解され、シロキサン原料のほぼ全てが加水分解される。また、加水分解したシロキサン原料が縮合重合し、シロキサン樹脂が生成され続ける。例えば、ミックスローターで攪拌を行なう場合には、回転数が400〜600rpm、攪拌時間が30〜90分の攪拌条件で行なう。上記攪拌条件で攪拌することによって、シロキサン原料、水、触媒および有機溶剤を均一に混合できる。   Next, a 1st stirring process (step S2) is performed. The mixed solution prepared in the mixing step is stirred by a method such as a mix rotor or a stirrer. By stirring the mixed solution, the siloxane raw material is further hydrolyzed, and almost all of the siloxane raw material is hydrolyzed. In addition, the hydrolyzed siloxane raw material undergoes condensation polymerization, and siloxane resin continues to be generated. For example, when agitation is performed with a mix rotor, the agitation is performed under agitation conditions of a rotational speed of 400 to 600 rpm and agitation time of 30 to 90 minutes. By stirring under the above stirring conditions, the siloxane raw material, water, catalyst and organic solvent can be uniformly mixed.

次に、副生成物除去工程(ステップS3)を行なう。この工程では、シロキサン原料と水との加水分解反応、また、この工程では、有機溶剤と水との反応によって発生したアルコール等の有機成分の副生成物を揮発させる。この副生成物を除去することによって、絶縁性ペースト保管時、または連続で塗布する場合に、上記有機成分の揮発に起因した絶縁性ペーストの粘度の変動を低減できる。また、スクリーン印刷法によって絶縁性ペーストを印刷する場合には、スクリーン製版の乳剤が有機成分によって溶解して、スクリーン製版のパターン寸法が変動することを低減できる。また、副生成物除去工程においても、加水分解したシロキサン原料が縮合重合し、シロキサン樹脂が生成され続ける。   Next, a by-product removing step (step S3) is performed. In this step, a hydrolysis reaction between the siloxane raw material and water, and in this step, a by-product of an organic component such as alcohol generated by the reaction between the organic solvent and water is volatilized. By removing this by-product, when the insulating paste is stored or continuously applied, fluctuations in the viscosity of the insulating paste due to the volatilization of the organic component can be reduced. In addition, when the insulating paste is printed by the screen printing method, it is possible to reduce the fluctuation of the pattern size of the screen plate making by dissolving the emulsion of the screen plate making by the organic component. Also in the byproduct removal step, the hydrolyzed siloxane raw material undergoes condensation polymerization and siloxane resin continues to be produced.

副生成物除去工程は、例えば、ホットプレートまたは乾燥炉等を用いて、処理温度が室温〜90℃、より好ましくは50〜90℃、処理時間が10〜600分の条件で攪拌後の混合溶液を処理する。処理温度が上記温度範囲内であることで、副生成物を除去することができる。また、上記温度範囲内では、副生成物である有機成分をより揮発させやすいため、処理時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。   The by-product removing step is performed by, for example, using a hot plate or a drying furnace, a mixed solution after stirring under conditions of a processing temperature of room temperature to 90 ° C., more preferably 50 to 90 ° C., and a processing time of 10 to 600 minutes. Process. By-products can be removed when the processing temperature is within the above temperature range. Moreover, since the organic component which is a by-product is more easily volatilized within the above temperature range, the processing time can be shortened and the productivity can be improved.

なお、副生成物除去工程において、第1攪拌工程で加水分解せずに残存したシロキサン原料を加水分解させてもよい。   In the byproduct removal step, the remaining siloxane raw material may be hydrolyzed without being hydrolyzed in the first stirring step.

次に、フィラー添加工程(ステップS4)を行なう。互いに異なる平均粒径を有する複数種類のフィラーを、副生成物を除去した混合溶液に添加する。フィラーは、上述した材
料を用いる。例えば、酸化シリコンからなる無機フィラー等を用いる。このように、第1攪拌工程の後にフィラー添加工程を行なうことによって、混合溶液の粘度の調整を容易に行える。また、フィラーは、作製後の絶縁性ペースト中に5〜50質量%含まれるように添加する。
Next, a filler addition process (step S4) is performed. Plural kinds of fillers having different average particle diameters are added to the mixed solution from which the by-products have been removed. The above-mentioned material is used for the filler. For example, an inorganic filler made of silicon oxide is used. Thus, the viscosity of the mixed solution can be easily adjusted by performing the filler adding step after the first stirring step. Moreover, a filler is added so that 5-50 mass% may be contained in the insulating paste after preparation.

次に、第2攪拌工程(ステップS5)を行なう。この攪拌は、フィラーを添加した混合溶液に対して、例えば、自転・公転ミキサー等を用いて行なう。例えば、自転・公転ミキサーで攪拌を行なう場合には、回転数が800〜1000rpm、攪拌時間が1〜10分の条件で行なう。上記条件で攪拌することによって、混合溶液中にフィラーを均一に分散させ得る。   Next, a 2nd stirring process (step S5) is performed. This agitation is performed on the mixed solution to which the filler has been added using, for example, a rotation / revolution mixer. For example, when stirring is performed with a rotating / revolving mixer, the rotation is performed at 800 to 1000 rpm and the stirring time is 1 to 10 minutes. By stirring under the above conditions, the filler can be uniformly dispersed in the mixed solution.

次に、粘度安定化工程(ステップS6)を行なう。攪拌後の混合溶液を、例えば、室温で2〜24時間程度保管することによって、混合溶液の粘度が安定する。また、フィラーに酸化シリコンを用いることによって、フィラーが均一に分散しやすいため、短時間で粘度が安定化して絶縁性ペーストの生産性を向上させることができる。   Next, a viscosity stabilization process (step S6) is performed. By storing the mixed solution after stirring for about 2 to 24 hours at room temperature, for example, the viscosity of the mixed solution is stabilized. Further, by using silicon oxide for the filler, the filler is easily dispersed uniformly, so that the viscosity is stabilized in a short time and the productivity of the insulating paste can be improved.

以上の工程によって、絶縁性ペーストを作製することができる。   Through the above steps, an insulating paste can be manufactured.

また、第1攪拌工程の後に、フィラー添加工程を行なうようにしているが、混合工程においてフィラーも同時に添加しても構わない。これにより、フィラー添加工程および第2攪拌工程が不要となるため、生産性が向上する。   Moreover, although the filler addition process is performed after the first stirring process, the filler may be added simultaneously in the mixing process. Thereby, since a filler addition process and a 2nd stirring process become unnecessary, productivity improves.

また、副生成物除去工程は行わなくても構わない。副生成物除去工程を行わずに作製した絶縁性ペーストは、スプレー法などで塗布することができる。   Further, the byproduct removal step may not be performed. The insulating paste produced without performing the byproduct removal step can be applied by a spray method or the like.

<太陽電池素子>
本実施形態に係る太陽電池素子10を図2〜4に示す。なお、以下では本発明の絶縁性ペーストをPERC(Passivated Emitter Rear Cell)型の太陽電池素子に適用した実施形態について説明する。
<Solar cell element>
A solar cell element 10 according to this embodiment is shown in FIGS. In the following, an embodiment in which the insulating paste of the present invention is applied to a PERC (Passivated Emitter Rear Cell) type solar cell element will be described.

太陽電池素子10は、図4に示すように、主に光が入射する受光面である第1主面10aと、この第1主面10aの反対側に位置する一方主面(裏面)である第2主面10bと、側面10cとを有する。また、太陽電池素子10は、半導体基板としてシリコン基板1を備えている。シリコン基板1も第1主面1aと、この第1主面1aの反対側に位置する第2主面1bと、側面1cとを有する。シリコン基板1は、一導電型(例えばp型)半導体領域である第1半導体層2と、第1半導体層2における第1主面1a側に設けられた逆導電型(例えばn型)半導体領域である第2半導体層3とを有する。さらに、太陽電池素子10は、第3半導体層4、反射防止層5、第1電極6、第2電極7、第3電極8、第1パッシベーション層9および保護層11を備えている。   As shown in FIG. 4, the solar cell element 10 includes a first main surface 10a which is a light receiving surface on which light is mainly incident, and one main surface (back surface) located on the opposite side of the first main surface 10a. It has the 2nd main surface 10b and the side surface 10c. Moreover, the solar cell element 10 includes a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate. The silicon substrate 1 also has a first main surface 1a, a second main surface 1b located on the opposite side of the first main surface 1a, and a side surface 1c. The silicon substrate 1 includes a first semiconductor layer 2 that is a one-conductivity type (for example, p-type) semiconductor region, and a reverse conductivity type (for example, n-type) semiconductor region that is provided on the first main surface 1a side in the first semiconductor layer 2. And the second semiconductor layer 3. Further, the solar cell element 10 includes a third semiconductor layer 4, an antireflection layer 5, a first electrode 6, a second electrode 7, a third electrode 8, a first passivation layer 9 and a protective layer 11.

シリコン基板1は、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコン基板である。シリコン基板1は、第1半導体層2と、該第1半導体層2の第1主面1a側に設けられた第2半導体層3とを備えている。なお、半導体基板は、上述したような第1半導体層2および第2半導体層3を有する半導体基板であれば、シリコン以外の材料を用いてもよい。   The silicon substrate 1 is, for example, a single crystal silicon or a polycrystalline silicon substrate. The silicon substrate 1 includes a first semiconductor layer 2 and a second semiconductor layer 3 provided on the first main surface 1a side of the first semiconductor layer 2. In addition, as long as the semiconductor substrate has the first semiconductor layer 2 and the second semiconductor layer 3 as described above, a material other than silicon may be used.

以下、第1半導体層2としてp型半導体を用いる例について説明する。第1半導体層2としてp型半導体を用いる場合には、シリコン基板1としてp型シリコン基板を用いる。シリコン基板1は、多結晶または単結晶の基板を用い、例えば厚さが250μm以下の基板、さらには150μm以下の薄い基板を用いることができる。シリコン基板1の形状は、特に限定されるものではないが、平面視で略四角形状であれば、太陽電池素子10から太陽電池モジュールを製造する際に、素子間の隙間を小さくすることができるので都合がよい。多結晶シリコン基板1からなる第1半導体層2をp型にする場合には、ドーパント元素として、ボロン、ガリウム等の不純物を含有させる。   Hereinafter, an example in which a p-type semiconductor is used as the first semiconductor layer 2 will be described. When a p-type semiconductor is used as the first semiconductor layer 2, a p-type silicon substrate is used as the silicon substrate 1. As the silicon substrate 1, a polycrystalline or single crystal substrate is used. For example, a substrate having a thickness of 250 μm or less, or a thin substrate having a thickness of 150 μm or less can be used. The shape of the silicon substrate 1 is not particularly limited, but when the solar cell module is manufactured from the solar cell element 10, the gap between the elements can be reduced as long as the shape is substantially rectangular in plan view. So convenient. When the first semiconductor layer 2 made of the polycrystalline silicon substrate 1 is p-type, an impurity such as boron or gallium is contained as a dopant element.

第2半導体層3は第1半導体層2に積層されている。第2半導体層3は、第1半導体層2に対して逆の導電型(本実施形態の場合はn型)を有し、第1半導体層2における第1主面1a側に設けられている。これによって、シリコン基板1は、第1半導体層2と第2半導体層3との界面にpn接合部を有している。第2半導体層3は、例えば、シリコン基板1の第1主面1a側にドーパントとしてリン等の不純物を拡散させることによって形成できる。   The second semiconductor layer 3 is stacked on the first semiconductor layer 2. The second semiconductor layer 3 has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer 2 (n-type in this embodiment), and is provided on the first main surface 1a side of the first semiconductor layer 2. . Thereby, the silicon substrate 1 has a pn junction at the interface between the first semiconductor layer 2 and the second semiconductor layer 3. The second semiconductor layer 3 can be formed, for example, by diffusing impurities such as phosphorus on the first main surface 1a side of the silicon substrate 1 as a dopant.

図4に示すように、シリコン基板1の第1主面1a側に、照射された光の反射率を低減するための微細な凹凸構造(テクスチャ)を設けてもよい。テクスチャの凸部の高さは0.1〜10μm程度であり、隣り合う凸部の頂間の長さは0.1〜20μm程度である。テクスチャは、例えば、凹部が略球面状であってもよいし、凸部がピラミッド形状であってもよい。なお、上述した「凸部の高さ」とは、例えば図4において、凹部の底面を通る直線を基準線とし、該基準線に対して垂直な方向において、該基準線から前記凸部の頂までの距離のことである。   As shown in FIG. 4, a fine uneven structure (texture) for reducing the reflectance of the irradiated light may be provided on the first main surface 1 a side of the silicon substrate 1. The height of the convex portions of the texture is about 0.1 to 10 μm, and the length between the apexes of the adjacent convex portions is about 0.1 to 20 μm. For example, the concave portion may have a substantially spherical shape, or the convex portion may have a pyramid shape. Note that the above-mentioned “height of the convex portion” refers to, for example, a straight line passing through the bottom surface of the concave portion in FIG. 4 as a reference line, and the top of the convex portion from the reference line in a direction perpendicular to the reference line. It is the distance to.

反射防止層5は、太陽電池素子10の第1主面10aに照射された光の反射率を低減する機能を有する。反射防止層5は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは窒化シリコン層等からなる。反射防止層5の屈折率および厚みは、太陽光のうち、シリコン基板1に吸収されて発電に寄与し得る波長範囲の光に対して、低反射条件を実現できる屈折率および厚みを適宜採用すればよい。例えば、反射防止層5の屈折率は1.8〜2.5程度とし、厚みは20〜120nm程度とすることができる。   The antireflection layer 5 has a function of reducing the reflectance of light irradiated on the first main surface 10 a of the solar cell element 10. The antireflection layer 5 is made of, for example, a silicon oxide, aluminum oxide, or silicon nitride layer. The refractive index and thickness of the antireflection layer 5 are appropriately selected from refractive indexes and thicknesses that can realize low reflection conditions for light in a wavelength range that can be absorbed by the silicon substrate 1 and contribute to power generation. That's fine. For example, the refractive index of the antireflection layer 5 can be about 1.8 to 2.5, and the thickness can be about 20 to 120 nm.

第3半導体層4は、シリコン基板1の第2主面1b側に配置されており、第1半導体層2と同一の導電型(本実施形態ではp型)であればよい。そして、第3半導体層4が含有するドーパントの濃度は、第1半導体層2が含有するドーパントの濃度よりも高い。すなわち、第3半導体層4中には、第1半導体層2において一導電型にするためにドープされるドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在する。第3半導体層4は、シリコン基板1の第2主面1b側において内部電界を形成する。これにより、シリコン基板1の第2主面1bの表面近傍では、少数キャリアの再結合による光電変換効率の低下を生じにくくさせる役割を有している。第3半導体層4は、例えば、シリコン基板1の第2主面1b側に、ボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることによって形成できる。第1半導体層2および第3半導体層4が含有するドーパント元素の濃度は、それぞれ5×1015〜1×1017atoms/cm、1×1018〜5×1021atoms/cm程度とすることができる。第3半導体層4は、後述する第3電極8とシリコン基板1との接触部分に存在するとよい。 The third semiconductor layer 4 is disposed on the second main surface 1b side of the silicon substrate 1 and may have the same conductivity type as the first semiconductor layer 2 (p-type in the present embodiment). The concentration of the dopant contained in the third semiconductor layer 4 is higher than the concentration of the dopant contained in the first semiconductor layer 2. That is, the dopant element is present in the third semiconductor layer 4 at a concentration higher than the concentration of the dopant element that is doped to make the first semiconductor layer 2 have one conductivity type. The third semiconductor layer 4 forms an internal electric field on the second main surface 1 b side of the silicon substrate 1. Thereby, in the vicinity of the surface of the second main surface 1b of the silicon substrate 1, it has a role of making it difficult for the photoelectric conversion efficiency to decrease due to recombination of minority carriers. The third semiconductor layer 4 can be formed, for example, by diffusing a dopant element such as boron or aluminum on the second main surface 1b side of the silicon substrate 1. The concentrations of the dopant elements contained in the first semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 4 are about 5 × 10 15 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 and about 1 × 10 18 to 5 × 10 21 atoms / cm 3 , respectively. can do. The third semiconductor layer 4 is preferably present at a contact portion between a third electrode 8 and a silicon substrate 1 described later.

第1電極6は、シリコン基板1の第1主面1a側に設けられた電極である。また、第1電極6は、図2に示すように、出力取出電極6aと、複数の線状の集電電極6bとを有する。出力取出電極6aは、発電によって得られた電気を外部に取り出すための電極であり、短手方向の長さ(以下、幅という)は、例えば1.3〜2.5mm程度である。出力取出電極6aの少なくとも一部は、集電電極6bと交差して電気的に接続されている。集電電極6bは、シリコン基板1から発電された電気を集めるための電極である。また、集電電極6bは複数の線状であって、これらの幅は、例えば50〜200μm程度である。このように、集電電極6bの幅は、出力取出電極6aの幅よりも小さい。また、集電電極6bは、互いに1〜3mm程度の間隔を空けて複数設けられている。第1電極6の厚みは10〜40μm程度である。第1電極6は、例えば、銀を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。なお、本実施形態において、主成分とは、全体の成分に対して含有される比率が50%以上であることを意味する。なお、集電電極6bと同様の形状の補助電極6cをシリコン基板1の周縁部に設けて、集電電極6b同士を電気的に接続するようにしてもよい。   The first electrode 6 is an electrode provided on the first main surface 1 a side of the silicon substrate 1. Moreover, the 1st electrode 6 has the output extraction electrode 6a and the some linear current collection electrode 6b, as shown in FIG. The output extraction electrode 6a is an electrode for extracting electricity obtained by power generation to the outside, and the length in the short direction (hereinafter referred to as width) is, for example, about 1.3 to 2.5 mm. At least a part of the output extraction electrode 6a intersects with the current collecting electrode 6b and is electrically connected. The collector electrode 6 b is an electrode for collecting electricity generated from the silicon substrate 1. Moreover, the current collection electrode 6b is a some linear form, These widths are about 50-200 micrometers, for example. Thus, the width of the current collecting electrode 6b is smaller than the width of the output extraction electrode 6a. A plurality of current collecting electrodes 6b are provided with an interval of about 1 to 3 mm. The thickness of the first electrode 6 is about 10 to 40 μm. The first electrode 6 can be formed, for example, by applying a metal paste containing silver as a main component into a desired shape by screen printing or the like and then baking it. In addition, in this embodiment, a main component means that the ratio contained with respect to the whole component is 50% or more. Note that an auxiliary electrode 6c having the same shape as the current collecting electrode 6b may be provided on the peripheral edge of the silicon substrate 1 so that the current collecting electrodes 6b are electrically connected to each other.

第2電極7および第3電極8は、図3および図4に示すように、シリコン基板1の第2主面1b側に設けられている。第2電極7は太陽電池素子10による発電によって得られた電気を外部に取り出すための電極である。第2電極7の厚みは10〜30μm程度であり、その幅は1.3〜7mm程度である。   As shown in FIGS. 3 and 4, the second electrode 7 and the third electrode 8 are provided on the second main surface 1 b side of the silicon substrate 1. The second electrode 7 is an electrode for taking out electricity obtained by power generation by the solar cell element 10 to the outside. The thickness of the 2nd electrode 7 is about 10-30 micrometers, and the width | variety is about 1.3-7 mm.

また、第2電極7は主成分として銀を含んでいる。このような第2電極7は、例えば、銀を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。   The second electrode 7 contains silver as a main component. Such a second electrode 7 can be formed, for example, by applying a metal paste containing silver as a main component into a desired shape by screen printing or the like and then baking it.

第3電極8は、図3および図4に示すように、シリコン基板1の第2主面1b側において、シリコン基板1で発電された電気を集めるための電極であり、第2電極7と電気的に接続するように設けられている。第2電極7の少なくとも一部が第3電極8に接続していればよい。第3電極8の厚みは15〜50μm程度である。   As shown in FIGS. 3 and 4, the third electrode 8 is an electrode for collecting electricity generated by the silicon substrate 1 on the second main surface 1 b side of the silicon substrate 1. It is provided so that it may connect. It is sufficient that at least a part of the second electrode 7 is connected to the third electrode 8. The thickness of the third electrode 8 is about 15 to 50 μm.

また、第3電極8は、主成分としてアルミニウムを含んでいる。第3電極8は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属ペーストを所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。   The third electrode 8 contains aluminum as a main component. The third electrode 8 can be formed by, for example, applying a metal paste containing aluminum as a main component into a desired shape and baking it.

第1パッシベーション層9は、シリコン基板1の少なくとも第2主面1bに配置され、少数キャリアの再結合を低減する機能を有する。第1パッシベーション層9として、例えばALD(Atomic Layer Deposition)法で形成した酸化アルミニウムが採用される。酸
化アルミニウムは負の固定電荷を有することから、この電界効果によって、シリコン基板1の第2主面1b側の少数キャリア(この場合は電子)が、p型の第1半導体層2と第1パッシベーション層9との界面(基板1の表面)から遠ざけられる。これによって、シリコン基板1の第2主面1b側での少数キャリアの再結合が低減されるので、太陽電池素子10の光電変換効率の向上を図ることができる。第1パッシベーション層9の厚みは10〜200nm程度である。
The first passivation layer 9 is disposed on at least the second main surface 1b of the silicon substrate 1 and has a function of reducing minority carrier recombination. As the first passivation layer 9, for example, aluminum oxide formed by an ALD (Atomic Layer Deposition) method is employed. Since aluminum oxide has a negative fixed charge, minority carriers (electrons in this case) on the second main surface 1b side of the silicon substrate 1 are converted into p-type first semiconductor layer 2 and first passivation by this electric field effect. It is kept away from the interface with the layer 9 (surface of the substrate 1). Thereby, since recombination of minority carriers on the second main surface 1b side of the silicon substrate 1 is reduced, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 10 can be improved. The thickness of the first passivation layer 9 is about 10 to 200 nm.

保護層11は第1半導体層2の上に配置された、酸化アルミニウムを含む第1パッシベーション層9の上に所望のパターンに配置されている。平面視した場合のパターンは、複数の開口部が設けられ、開口部はドット(点)状であってもよいし、帯(線)状であってもよい。この場合には、開口部の直径または幅は10〜500μm程度であればよい。開口部のピッチ(平面視した際の互いに隣り合う開口部の中心同士の距離)は0.3〜3mm程度であればよい。保護層11の上にアルミニウムを主成分とする金属ペーストを所望の形状に塗布して焼成する際に、保護層11が形成されていない開口部の第1パッシベーション層9上に塗布された金属ペーストは、焼成時に第1パッシベーション層9をファイヤースルーしてシリコン基板1と電気的に接続して、第3半導体層4を形成する。また、第1パッシベーション層9上に保護層11が形成されている領域は、第1パッシベーション層9が金属ペーストによってファイヤースルーされないため、パッシベーション効果が低減されない。保護層11の厚みは、0.5〜10μm程度である。なお、保護層11の厚みは、絶縁性ペーストに含まれる成分やそれぞれの含有量、シリコン基板1の第2主面1bの凹凸形状の大きさ、金属ペーストに含まれるガラスフリットの種類または含有量、第3電極8形成時の焼成条件によって適宜変更される。保護層11は、上述した絶縁性ペーストをスクリーン印刷法で塗布し、乾燥させることによって形成される。   The protective layer 11 is disposed in a desired pattern on the first passivation layer 9 including aluminum oxide, which is disposed on the first semiconductor layer 2. The pattern when viewed in plan is provided with a plurality of openings, and the openings may be in the form of dots (dots) or in the form of bands (lines). In this case, the diameter or width of the opening may be about 10 to 500 μm. The pitch of the openings (the distance between the centers of the openings adjacent to each other in plan view) may be about 0.3 to 3 mm. A metal paste applied on the first passivation layer 9 in the opening where the protective layer 11 is not formed when a metal paste containing aluminum as a main component is applied to the protective layer 11 in a desired shape and fired. Forms a third semiconductor layer 4 by firing through the first passivation layer 9 and electrically connecting it to the silicon substrate 1 during firing. Further, in the region where the protective layer 11 is formed on the first passivation layer 9, the passivation effect is not reduced because the first passivation layer 9 is not fired through with the metal paste. The thickness of the protective layer 11 is about 0.5 to 10 μm. In addition, the thickness of the protective layer 11 is the components contained in the insulating paste and the respective contents, the size of the uneven shape of the second main surface 1b of the silicon substrate 1, the type or content of the glass frit contained in the metal paste. Depending on the firing conditions at the time of forming the third electrode 8, it is appropriately changed. The protective layer 11 is formed by applying the above-described insulating paste by a screen printing method and drying it.

なお、保護層11は、シリコン基板1の第2主面1b側に形成されている第1パッシベーション層9上だけでなく、太陽電池素子10の側面10cまたは第1主面1aの周囲の上に形成された反射防止層5上にも形成されていてもよい。この場合の保護層11の配置によって、太陽電池素子10のリーク電流を低減することができる。   The protective layer 11 is not only on the first passivation layer 9 formed on the second main surface 1b side of the silicon substrate 1, but also on the side surface 10c of the solar cell element 10 or the periphery of the first main surface 1a. It may also be formed on the formed antireflection layer 5. The arrangement of the protective layer 11 in this case can reduce the leakage current of the solar cell element 10.

また、p型半導体領域(本実施形態では第1半導体層2)と、酸化アルミニウム層を含む第1パッシベーション層9との間に、酸化シリコンを含む第2パッシベーション層が形成されてもよい。これによって、パッシベーション性能を向上させることができる。特に、第2パッシベーション層は、厚みが0.1〜1nm程度であるとよい。酸化シリコンからなる第2パッシベーション層の膜厚が上記範囲内であることによって、第2パッシベーション層が正の固定電荷を有しても、第2パッシベーション層の存在によって、パッシベーション層9のパッシベーション効果が低下しにくくなる。   In addition, a second passivation layer containing silicon oxide may be formed between the p-type semiconductor region (first semiconductor layer 2 in this embodiment) and the first passivation layer 9 containing an aluminum oxide layer. Thereby, the passivation performance can be improved. In particular, the thickness of the second passivation layer is preferably about 0.1 to 1 nm. Since the thickness of the second passivation layer made of silicon oxide is within the above range, even if the second passivation layer has a positive fixed charge, the passivation effect of the passivation layer 9 is obtained due to the presence of the second passivation layer. It becomes difficult to decrease.

さらに、第3電極8は、太陽電池素子10の第2主面1b上に集電電極6aのような形状に形成されて第2電極7と接続されていてもよい。このような構造によって、太陽電池モジュールの裏面側へ入射した地面等からの反射光も発電に寄与させて太陽電池モジュールの出力を向上させることができる。   Further, the third electrode 8 may be formed on the second main surface 1 b of the solar cell element 10 in a shape like the current collecting electrode 6 a and connected to the second electrode 7. With such a structure, reflected light from the ground or the like incident on the back surface side of the solar cell module can also contribute to power generation and improve the output of the solar cell module.

<太陽電池素子の製造方法>
次に、太陽電池素子10の製造方法の各工程について、図5を用いて詳細に説明する。
<Method for producing solar cell element>
Next, each process of the manufacturing method of the solar cell element 10 is demonstrated in detail using FIG.

まず、図5(a)に示すようにシリコン基板1を用意する。シリコン基板1は、例えば、既存のCZ法または鋳造法などによって形成される。なお、以下では、シリコン基板1として、p型多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。   First, a silicon substrate 1 is prepared as shown in FIG. The silicon substrate 1 is formed by, for example, an existing CZ method or a casting method. Hereinafter, an example in which a p-type polycrystalline silicon substrate is used as the silicon substrate 1 will be described.

まず、例えば鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを、例えば250μm以下の厚みにスライスしてシリコン基板1を作製する。その後、シリコン基板1の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を除去するために、シリコン基板1の表面をNaOH、KOH、フッ酸またはフッ硝酸などの水溶液でごく微量エッチングしてもよい。   First, an ingot of polycrystalline silicon is produced by, for example, a casting method. Next, the silicon substrate 1 is manufactured by slicing the ingot to a thickness of, for example, 250 μm or less. Thereafter, in order to remove the mechanical damage layer and the contamination layer on the cut surface of the silicon substrate 1, the surface of the silicon substrate 1 may be etched by a very small amount with an aqueous solution such as NaOH, KOH, hydrofluoric acid or hydrofluoric acid.

次に、図5(b)に示すように、シリコン基板1の第1主面1aにテクスチャを形成する。テクスチャの形成方法としては、NaOH等のアルカリ溶液もしくはフッ硝酸等の酸溶液を使用したウエットエッチング方法、またはRIE(Reactive Ion Etching)法等を使用したドライエッチング方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 5B, a texture is formed on the first main surface 1 a of the silicon substrate 1. As a texture forming method, a wet etching method using an alkali solution such as NaOH or an acid solution such as hydrofluoric acid, or a dry etching method using an RIE (Reactive Ion Etching) method or the like can be used.

次に、図5(c)に示すように、上記工程によって形成されたテクスチャを有するシリコン基板1の第1主面1aに対して、n型半導体領域である第2半導体層3を形成する工程を行なう。具体的には、テクスチャを有するシリコン基板1における第1主面1a側の表層にn型の第2半導体層3を形成する。   Next, as shown in FIG. 5C, a step of forming the second semiconductor layer 3 which is an n-type semiconductor region on the first main surface 1a of the silicon substrate 1 having the texture formed by the above steps. To do. Specifically, the n-type second semiconductor layer 3 is formed on the surface layer of the textured silicon substrate 1 on the first main surface 1a side.

このような第2半導体層3は、ペースト状にしたPをシリコン基板1の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状にしたPOCl(オキシ塩化リン)を拡散源とした気相熱拡散法などを用いて形成する。第2半導体層3は0.1〜2μm程度の深さ、40〜200Ω/□程度のシート抵抗値を有するように形成される。例えば、気相熱拡散法では、POCl等からなる拡散ガスを有する雰囲気中で600〜800℃程度の温度においてシリコン基板1を5〜30分程度熱処理して、燐ガラスをシリコン基板1の表面に形成する。その後、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気中で800〜900℃程度の高い温度において、シリコン基板1を10〜40分間程度熱処理することによって、燐ガラスからシリコン基板1にリンが拡散して、シリコン基板1の第1主面1a側に第2半導体層3が形成される。 Such a second semiconductor layer 3 is formed by applying a coating thermal diffusion method in which paste-like P 2 O 5 is applied to the surface of the silicon substrate 1 to thermally diffuse, or gaseous POCl 3 (phosphorus oxychloride) as a diffusion source. The gas phase thermal diffusion method is used. The second semiconductor layer 3 is formed to have a depth of about 0.1 to 2 μm and a sheet resistance value of about 40 to 200Ω / □. For example, in the vapor phase thermal diffusion method, the silicon substrate 1 is heat-treated for about 5 to 30 minutes at a temperature of about 600 to 800 ° C. in an atmosphere having a diffusion gas composed of POCl 3 or the like, and the phosphor glass is formed on the surface of the silicon substrate 1 To form. Then, phosphorus is diffused from phosphorus glass to the silicon substrate 1 by heat-treating the silicon substrate 1 for about 10 to 40 minutes at a high temperature of about 800 to 900 ° C. in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. A second semiconductor layer 3 is formed on the first main surface 1 a side of the silicon substrate 1.

次に、上記第2半導体層3の形成工程において、第2主面1b側にも第2半導体層が形成された場合には、第2主面1b側に形成された第2半導体層のみをエッチングして除去する。これにより、第2主面1b側にp型の導電型領域を露出させる。例えば、フッ硝酸溶液にシリコン基板1における第2主面1b側のみを浸して第2主面1b側に形成された第2半導体層を除去する。その後、第2半導体層3を形成する際にシリコン基板1の第1主面1a側に付着した燐ガラスをエッチングして除去する。   Next, in the step of forming the second semiconductor layer 3, when the second semiconductor layer is also formed on the second main surface 1b side, only the second semiconductor layer formed on the second main surface 1b side is used. Etch away. Thereby, the p-type conductivity type region is exposed on the second main surface 1b side. For example, the second semiconductor layer formed on the second main surface 1b side is removed by immersing only the second main surface 1b side of the silicon substrate 1 in a hydrofluoric acid solution. Thereafter, the phosphorus glass adhering to the first main surface 1a side of the silicon substrate 1 when the second semiconductor layer 3 is formed is removed by etching.

このように、第1主面1a側に燐ガラスを残存させて、第2主面1b側に形成された第2半導体層をエッチング除去する。これにより、第1主面1a側の第2半導体層3が除去されたり、ダメージを受けたりするのを低減できる。この時、シリコン基板1の側面1cに形成された第2半導体層も併せて除去してもよい。   In this way, the phosphorous glass remains on the first main surface 1a side, and the second semiconductor layer formed on the second main surface 1b side is removed by etching. Thereby, it can reduce that the 2nd semiconductor layer 3 by the side of the 1st main surface 1a is removed or damaged. At this time, the second semiconductor layer formed on the side surface 1c of the silicon substrate 1 may also be removed.

また、上記第2半導体層3の形成工程において、予め第2主面1b側に拡散マスクを形成しておき、気相熱拡散法等によって第2半導体層3を形成し、続いて拡散マスクを除去してもよい。このようなプロセスによっても、同様の構造を形成することが可能である。その場合、上記した第2主面1b側に第2半導体層は形成されないため、第2主面1b側の第2半導体層を除去する工程が不要となる。   Further, in the step of forming the second semiconductor layer 3, a diffusion mask is formed in advance on the second main surface 1b side, the second semiconductor layer 3 is formed by a vapor phase thermal diffusion method, and then the diffusion mask is formed. It may be removed. A similar structure can be formed by such a process. In that case, since the second semiconductor layer is not formed on the second main surface 1b side, the step of removing the second semiconductor layer on the second main surface 1b side becomes unnecessary.

以上により、第1主面1a側にn型半導体層である第2半導体層3が配置され、且つ、表面にテクスチャが形成された、第1半導体層2を含む多結晶のシリコン基板1を準備できる。   As described above, the polycrystalline silicon substrate 1 including the first semiconductor layer 2 in which the second semiconductor layer 3 as the n-type semiconductor layer is disposed on the first main surface 1a side and the texture is formed on the surface is prepared. it can.

次に、図5(d)に示すように、第1半導体層2の第1主面1aと、第2半導体層3の第2主面1bとの上に、酸化アルミニウムからなる第1パッシベーション層9を形成する。また、第1パッシベーション層9の上に窒化シリコン膜からなる反射防止層5を形成する。   Next, as shown in FIG. 5 (d), a first passivation layer made of aluminum oxide is formed on the first main surface 1 a of the first semiconductor layer 2 and the second main surface 1 b of the second semiconductor layer 3. 9 is formed. Further, an antireflection layer 5 made of a silicon nitride film is formed on the first passivation layer 9.

第1パッシベーション層9の形成方法としては、例えばALD法を用いる。これにより、シリコン基板1の側面1cを含む全周囲に第1パッシベーション層9が形成され得る。ALD法による第1パッシベーション層9の形成では、まず、成膜装置のチャンバー内に、上記第2半導体層3が形成されたシリコン基板1を載置する。そして、シリコン基板1を100〜250℃の温度域に加熱した状態で、次の工程A〜Dを複数回繰り返して酸化アルミニウムからなる第1パッシベーション層9を形成する。これにより、所望の厚さを有する第1パッシベーション層9が形成される。   As a method for forming the first passivation layer 9, for example, an ALD method is used. Thus, the first passivation layer 9 can be formed around the entire periphery including the side surface 1c of the silicon substrate 1. In the formation of the first passivation layer 9 by the ALD method, first, the silicon substrate 1 on which the second semiconductor layer 3 is formed is placed in the chamber of the film forming apparatus. Then, in a state where the silicon substrate 1 is heated to a temperature range of 100 to 250 ° C., the following steps A to D are repeated a plurality of times to form the first passivation layer 9 made of aluminum oxide. Thereby, the first passivation layer 9 having a desired thickness is formed.

また、第1半導体層2と、酸化アルミニウム層を含む第1パッシベーション層9との間に、ALD法によって酸化シリコンを含む第2パッシベーション層を形成する場合においても、上記と同様な温度域にシリコン基板1を加熱した状態で、次の工程A〜Dを複数回繰り返して酸化シリコンからなる第2パッシベーション層を形成する。   Even when a second passivation layer containing silicon oxide is formed by the ALD method between the first semiconductor layer 2 and the first passivation layer 9 containing an aluminum oxide layer, silicon is kept in the same temperature range as above. While the substrate 1 is heated, the following steps A to D are repeated a plurality of times to form a second passivation layer made of silicon oxide.

工程A〜Dの内容は次の通りである。   The contents of steps A to D are as follows.

[工程A]酸化シリコン層を形成するためのビスジエチルアミノシラン(BDEAS)等のシリコン原料、または酸化アルミニウムを形成するためのトリメチルアルミニウム(TMA)等のアルミニウム原料が、Arガスまたは窒素ガス等のキャリアガスとともに、シリコン基板1上に供給される。これにより、シリコン基板1の全周囲にシリコン原料またはアルミニウム原料が吸着される。BDEASまたはTMAが供給される時間は、例えば15〜3000m秒程度であればよい。   [Step A] A silicon raw material such as bisdiethylaminosilane (BDEAS) for forming a silicon oxide layer or an aluminum raw material such as trimethylaluminum (TMA) for forming aluminum oxide is a carrier such as Ar gas or nitrogen gas. Together with the gas, it is supplied onto the silicon substrate 1. Thereby, the silicon raw material or the aluminum raw material is adsorbed on the entire periphery of the silicon substrate 1. The time for supplying BDEAS or TMA may be, for example, about 15 to 3000 milliseconds.

なお、工程Aの開始時には、シリコン基板1の表面はOH基で終端されているとよい。すなわち、シリコン基板1の表面がSi−O−Hの構造であるとよい。この構造は、例えば、シリコン基板1を希フッ酸で処理した後に純水で洗浄することによって形成できる。   At the start of step A, the surface of the silicon substrate 1 is preferably terminated with an OH group. That is, it is preferable that the surface of the silicon substrate 1 has a Si—O—H structure. This structure can be formed, for example, by treating the silicon substrate 1 with dilute hydrofluoric acid and then washing with pure water.

[工程B]窒素ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化が行われることで、チャンバー内のシリコン原料またはアルミニウム原料が除去される。さらに、シリコン基板1に物理吸着および化学吸着したシリコン原料またはアルミニウム原料の内、原子層レベルで化学吸着した成分以外のシリコン原料またはアルミニウム原料が除去される。窒素ガスによってチャンバー内が浄化される時間は、例えば1〜数十秒程度であればよい。   [Step B] By purifying the inside of the chamber of the film forming apparatus with nitrogen gas, the silicon material or aluminum material in the chamber is removed. Further, silicon raw materials or aluminum raw materials other than components chemically adsorbed at the atomic layer level are removed from the silicon raw materials or aluminum raw materials physically adsorbed and chemically adsorbed on the silicon substrate 1. The time for purifying the inside of the chamber with nitrogen gas may be about 1 to several tens of seconds, for example.

[工程C]水またはオゾンガス等の酸化剤が、成膜装置のチャンバー内に供給されることで、BDEASまたはTMAに含まれるアルキル基が除去されてOH基で置換される。これにより、シリコン基板1の上に酸化シリコンまたは酸化アルミニウムの原子層が形成される。なお、酸化剤がチャンバー内に供給される時間は、好適には750〜1100m秒程度であればよい。また、例えば、チャンバー内に酸化剤ととともにHが供給されることで、酸化シリコンまたは酸化アルミニウムに水素原子がより含有され易くなる。   [Step C] By supplying an oxidizing agent such as water or ozone gas into the chamber of the film forming apparatus, the alkyl group contained in BDEAS or TMA is removed and replaced with an OH group. Thereby, an atomic layer of silicon oxide or aluminum oxide is formed on the silicon substrate 1. The time for supplying the oxidizing agent into the chamber is preferably about 750 to 1100 milliseconds. Further, for example, by supplying H together with the oxidizing agent into the chamber, hydrogen atoms are more easily contained in silicon oxide or aluminum oxide.

[工程D]窒素ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化が行なわれることで、チャンバー内の酸化剤が除去される。このとき、例えば、シリコン基板1上における原子層レベルの酸化シリコンまたは酸化アルミニウムの形成時において反応に寄与しなかった酸化剤等が除去される。なお、窒素ガスによってチャンバー内が浄化される時間は、例えば1〜数十秒程度であればよい。   [Step D] By purifying the inside of the chamber of the film forming apparatus with nitrogen gas, the oxidizing agent in the chamber is removed. At this time, for example, an oxidant that has not contributed to the reaction during the formation of silicon oxide or aluminum oxide at the atomic layer level on the silicon substrate 1 is removed. In addition, the time for purifying the inside of the chamber with nitrogen gas may be about 1 to several tens of seconds, for example.

以後、工程A〜Dの一連の工程を複数回繰り返すことで、所望の膜厚の酸化シリコン層または酸化アルミニウム層が形成される。   Thereafter, a series of steps A to D are repeated a plurality of times, thereby forming a silicon oxide layer or an aluminum oxide layer having a desired film thickness.

また、反射防止層5は、例えば、PECVD法またはスパッタリング法を用いて形成する。PECVD法を用いる場合であれば、事前にシリコン基板1を成膜中の温度よりも高い温度で加熱しておく。その後、加熱したシリコン基板1にシラン(SiH)とアンモニア(NH)との混合ガスを窒素(N)で希釈し、反応圧力を50〜200Paにしてグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させて反射防止層5を形成する。このときの成膜温度は、350〜650℃程度とし、事前加熱する温度を成膜温度よりも50℃程度高くする。また、グロー放電に必要な高周波電源の周波数としては10〜500kHzの周波数を使用する。 The antireflection layer 5 is formed by using, for example, PECVD method or sputtering method. If the PECVD method is used, the silicon substrate 1 is heated in advance at a temperature higher than the temperature during film formation. Thereafter, a mixed gas of silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) is diluted with nitrogen (N 2 ) on the heated silicon substrate 1, and the reaction pressure is set to 50 to 200 Pa to be plasmatized by glow discharge decomposition and deposited. Thus, the antireflection layer 5 is formed. The film formation temperature at this time is set to about 350 to 650 ° C., and the preheating temperature is set to about 50 ° C. higher than the film formation temperature. Further, a frequency of 10 to 500 kHz is used as the frequency of the high frequency power source necessary for glow discharge.

また、ガス流量は反応室の大きさ等によって適宜決定されるが、例えばガスの流量としては、150〜6000ml/分(sccm)の範囲とすることが望ましく、シランの流量Aとアンモニアの流量Bとの流量比B/Aは0.5〜15であればよい。   The gas flow rate is appropriately determined depending on the size of the reaction chamber and the like. For example, the gas flow rate is preferably in the range of 150 to 6000 ml / min (sccm), and the silane flow rate A and ammonia flow rate B. The flow rate ratio B / A may be 0.5-15.

次に、図5(e)に示すように、第1パッシベーション層9上の少なくとも一部に保護層11を形成する。保護層11は、例えば、スクリーン印刷法などを用いて第1パッシベーション層9上の少なくとも一部に本発明の絶縁性ペーストを塗布して所望のパターンに形成する。塗布後、絶縁性ペーストをホットプレートまたは乾燥炉等を用いて、最高温度が150〜350℃、加熱時間が1〜10分の条件で乾燥させることによって、保護層11を第1パッシベーション層9上に所望のパターンに形成する。上記形成条件で保護層11が形成されることによって、後述する第3電極形成時にファイヤースルーされず、パッシベーション効果が低減されにくい。また、保護層11と第1パッシベーション層9および第3電極8との密着性が低減されにくい。   Next, as shown in FIG. 5 (e), a protective layer 11 is formed on at least a part of the first passivation layer 9. The protective layer 11 is formed in a desired pattern by applying the insulating paste of the present invention to at least a part of the first passivation layer 9 using, for example, a screen printing method or the like. After the application, the protective paste 11 is dried on the first passivation layer 9 by drying the insulating paste using a hot plate or a drying furnace at a maximum temperature of 150 to 350 ° C. and a heating time of 1 to 10 minutes. To form a desired pattern. When the protective layer 11 is formed under the above-described formation conditions, the through-through is not performed when the third electrode described later is formed, and the passivation effect is hardly reduced. In addition, the adhesion between the protective layer 11 and the first passivation layer 9 and the third electrode 8 is difficult to be reduced.

保護層11は、第3電極8がシリコン基板1の第2主面1b側において接触する位置以外に形成されることが好ましい。保護層11が第1パッシベーション層9上に複数の開口部を有する所望のパターンに形成されることによって、保護層11をレーザービーム照射などで除去する工程が不要となり、生産性を向上させることができる。   The protective layer 11 is preferably formed at a position other than the position where the third electrode 8 contacts on the second main surface 1b side of the silicon substrate 1. By forming the protective layer 11 in a desired pattern having a plurality of openings on the first passivation layer 9, a step of removing the protective layer 11 by laser beam irradiation or the like becomes unnecessary, and productivity can be improved. it can.

なお、絶縁性ペーストの塗布量は、シリコン基板1の第2主面1bの凹凸形状の大きさ、後述するアルミニウムを主成分とする金属ペーストに含まれるガラスフリットの種類もしくは含有量、および第3電極8形成時の焼成条件によって適宜変更される。   The application amount of the insulating paste is the size of the uneven shape of the second main surface 1b of the silicon substrate 1, the type or content of glass frit contained in the metal paste mainly composed of aluminum described later, and third. It changes suitably according to the baking conditions at the time of electrode 8 formation.

次に、図5(f)に示すように、第1電極6、第2電極7および第3電極8を以下のようにして形成する。   Next, as shown in FIG. 5F, the first electrode 6, the second electrode 7, and the third electrode 8 are formed as follows.

第1電極6は、例えば、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト(第1金属ペースト)を用いて作製する。まず、この第1金属ペーストを、シリコン基板1の第1主面1aに塗布する。その後、焼成炉内にて最高温度が600〜850℃、加熱時間が数十秒〜数十分程度の条件で、第1金属ペーストを焼成することによって第1電極6を形成する。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。そして、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥してもよい。なお、第1電極6は、出力取出電極6aおよび集電電極6bを有するが、スクリーン印刷を用いることで、出力取出電極6aおよび集電電極6bを1つの工程で形成できる。   The first electrode 6 is manufactured using, for example, a metal paste containing silver as a main component, an organic vehicle, and a glass frit (first metal paste). First, this first metal paste is applied to the first main surface 1 a of the silicon substrate 1. Then, the 1st electrode 6 is formed by baking a 1st metal paste on the conditions whose maximum temperature is 600-850 degreeC and heating time is about several dozen seconds-several tens of minutes in a baking furnace. As the coating method, a screen printing method or the like can be used. And after application | coating, you may evaporate a solvent at predetermined temperature and dry it. The first electrode 6 includes the output extraction electrode 6a and the current collection electrode 6b, but the output extraction electrode 6a and the current collection electrode 6b can be formed in one step by using screen printing.

第2電極7は、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリット等を含有する金属ペースト(第2金属ペースト)を用いて作製する。第2金属ペーストのシリコン基板1への塗布法としては、例えば、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。その後、焼成炉内にて最高温度が600〜850℃、加熱時間が数十秒〜数十分間程度の条件で、第2金属ペーストを焼成することによって、第2電極7がシリコン基板1の第2主面1b側に形成される。   The second electrode 7 is manufactured using a metal paste (second metal paste) containing metal powder containing silver as a main component, an organic vehicle, glass frit, and the like. As a method for applying the second metal paste to the silicon substrate 1, for example, a screen printing method or the like can be used. After this application, the solvent may be evaporated and dried at a predetermined temperature. Thereafter, the second electrode 7 is made of the silicon substrate 1 by firing the second metal paste in a firing furnace under conditions where the maximum temperature is 600 to 850 ° C. and the heating time is about several tens of seconds to several tens of minutes. It is formed on the second main surface 1b side.

第3電極8は、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト(第3金属ペースト)を用いて作製する。この第3金属ペーストを、予め塗布された第2金属ペーストの一部に接触するように、シリコン基板1の第2主面1b上に塗布する。このとき、第2電極7が形成される部位の一部を除いて、第2主面1bのほぼ全面に塗布してもよい。この塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。第3金属ペーストを、焼成炉内にて最高温度が600〜850℃、加熱時間が数十秒〜数十分間程度の条件で焼成することによって、第3電極8がシリコン基板1の第2主面1b側に形成される。この焼成によって、第3金属ペーストは第1パッシベーション層9をファイヤースルーして、第1半導体層2と接続され、第3電極8が形成される。また、第3電極8の形成に伴い、第3半導体層4も形成される。ただし、保護層11上にある第3金属ペーストは、保護層11によってブロックされるので、第3金属ペーストの焼成の際には第1パッシベーション層9への焼成温度による悪影響はほとんど影響が無い。   The third electrode 8 is manufactured using a metal paste (third metal paste) containing a metal powder containing aluminum as a main component, an organic vehicle, and glass frit. This third metal paste is applied onto the second main surface 1b of the silicon substrate 1 so as to be in contact with a part of the second metal paste previously applied. At this time, you may apply | coat to the substantially whole surface of the 2nd main surface 1b except for a part of site | part in which the 2nd electrode 7 is formed. As the coating method, a screen printing method or the like can be used. After this application, the solvent may be evaporated and dried at a predetermined temperature. By firing the third metal paste in a firing furnace under the conditions that the maximum temperature is 600 to 850 ° C. and the heating time is about several tens of seconds to several tens of minutes, the third electrode 8 becomes the second electrode of the silicon substrate 1. It is formed on the main surface 1b side. By this firing, the third metal paste fires through the first passivation layer 9 and is connected to the first semiconductor layer 2 to form the third electrode 8. Along with the formation of the third electrode 8, the third semiconductor layer 4 is also formed. However, since the third metal paste on the protective layer 11 is blocked by the protective layer 11, there is almost no adverse effect due to the firing temperature on the first passivation layer 9 when the third metal paste is fired.

以上の工程によって、太陽電池素子10を作製することができる。   Through the above steps, the solar cell element 10 can be manufactured.

なお、第3電極8を形成した後に第2電極7を形成してもよい。また、第2電極7はシリコン基板1と直接接触する必要はなく、第2電極7とシリコン基板1との間にパッシベーション層9が存在する必要はなく、第2電極7はシリコン基板1と直接接触してもよい。また、第2電極7は保護層11の上に設けられてもよい。   Note that the second electrode 7 may be formed after the third electrode 8 is formed. Further, the second electrode 7 does not need to be in direct contact with the silicon substrate 1, and the passivation layer 9 does not have to exist between the second electrode 7 and the silicon substrate 1, and the second electrode 7 is directly in contact with the silicon substrate 1. You may touch. The second electrode 7 may be provided on the protective layer 11.

また、第1電極6、第2電極7および第3電極8は、各々の金属ペーストを塗布した後、同時に焼成して形成してもよい。これにより、生産性が向上するとともに、シリコン基板1の熱履歴を低減して、太陽電池素子10の出力特性を向上させることができる。   Further, the first electrode 6, the second electrode 7 and the third electrode 8 may be formed by applying each metal paste and then firing at the same time. Thereby, productivity can be improved, the thermal history of the silicon substrate 1 can be reduced, and the output characteristics of the solar cell element 10 can be improved.

<絶縁性ペースト>
以下に、実施例1〜6の絶縁性ペーストの製造方法について説明する。
<Insulating paste>
Below, the manufacturing method of the insulating paste of Examples 1-6 is demonstrated.

まず、混合工程において、Si−O結合を有する有機化合物としてメチルトリメトキシシランを55質量%、水を25質量%、有機溶剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを20質量%、触媒として塩酸を50ppmの比率で混合して混合溶液を作製した。   First, in the mixing step, 55% by mass of methyltrimethoxysilane as an organic compound having an Si—O bond, 25% by mass of water, 20% by mass of diethylene glycol monobutyl ether as an organic solvent, and 50 ppm of hydrochloric acid as a catalyst are mixed. Thus, a mixed solution was prepared.

次に、第1攪拌工程において、混合溶液を、ミックスローターを用いて回転数が550rpm、攪拌時間が45分の条件で攪拌した。   Next, in the first stirring step, the mixed solution was stirred using a mix rotor under the conditions of a rotation speed of 550 rpm and a stirring time of 45 minutes.

次に、副生成物除去工程において、乾燥炉を用いて処理温度85℃、処理時間180分でメチルトリメトキシシランの加水分解で生成された副生成物である有機成分のメチルアルコールを揮発させた。   Next, in the by-product removing step, methyl alcohol as an organic component, which is a by-product generated by hydrolysis of methyltrimethoxysilane, was volatilized using a drying furnace at a processing temperature of 85 ° C. and a processing time of 180 minutes. .

次に、フィラー添加工程において、実施例1〜8の絶縁性ペーストは、混合溶液に、粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置が複数箇所に現れるフィラーとして、平均粒径が20nmの酸化シリコンからなるフィラーと、平均粒径が40nmの酸化シリコンからなるフィラーと、平均粒径が20nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとを、表1に示すフィラー含有量となるように添加した。なお、表1に示すフィラーの含有量は、作製後の絶縁性ペーストに対する各フィラーの含有量であり、絶縁性ペースト中のフィラーの総質量が合計で25質量%になるように添加した。なお、上記のフィラーの平均粒径は、TEMを用いて5万個程度の粒子を画像処理で計測を行なった粒度分布測定による粒度分布のピーク位置から得られた平均粒径である。   Next, in the filler addition step, the insulating pastes of Examples 1 to 8 have an average particle diameter of 20 nm as a filler in which the peak positions of the particle size distribution measured by the particle size distribution measurement method appear in a plurality of locations in the mixed solution. A filler made of silicon oxide, a filler made of silicon oxide having an average particle diameter of 40 nm, and a filler made of aluminum oxide having an average particle diameter of 20 nm were added so as to have a filler content shown in Table 1. In addition, content of the filler shown in Table 1 is content of each filler with respect to the insulating paste after preparation, It added so that the total mass of the filler in an insulating paste might be 25 mass% in total. In addition, the average particle diameter of said filler is an average particle diameter obtained from the peak position of the particle size distribution by the particle size distribution measurement which measured about 50,000 particles by image processing using TEM.

次に、第2攪拌工程において、混合溶液を、自転・公転ミキサーを用いて回転数が850rpm、攪拌時間が8分の条件で攪拌した。   Next, in the second stirring step, the mixed solution was stirred using a rotation / revolution mixer under the conditions of a rotation speed of 850 rpm and a stirring time of 8 minutes.

次に、粘度安定化工程において、混合溶液を室温で一定時間保管した。実施例1〜5の絶縁性ペーストは、室温で6時間保管した。また、実施例6の絶縁性ペーストは、室温で10時間保管した。   Next, in the viscosity stabilization step, the mixed solution was stored at room temperature for a certain time. The insulating pastes of Examples 1 to 5 were stored at room temperature for 6 hours. Moreover, the insulating paste of Example 6 was stored at room temperature for 10 hours.

以上の工程によって、加水分解して縮合重合させたシロキサン樹脂が50質量%、ブチルカルビトールが25質量%、互いに異なる平均粒径を有する複数種類のフィラーの合計が25質量%である絶縁性ペーストを作製した。   Insulating paste in which siloxane resin hydrolyzed and condensation-polymerized by the above steps is 50% by mass, butyl carbitol is 25% by mass, and the total of plural kinds of fillers having different average particle diameters is 25% by mass. Was made.

実施例1〜5の絶縁性ペーストは、図6に代表例を示すように、TEMを用いた粒度分布測定法で測定された粒度分布のピーク位置(平均粒径)が20nmの酸化シリコンからなるフィラーと、ピーク位置(平均粒径)が40nmの酸化シリコンからなるフィラーとを含むものであることを確認した。   The insulating pastes of Examples 1 to 5 are made of silicon oxide having a particle size distribution peak position (average particle size) of 20 nm measured by a particle size distribution measurement method using TEM, as shown in FIG. It was confirmed that it contained a filler and a filler made of silicon oxide having a peak position (average particle diameter) of 40 nm.

また、実施例1〜5における絶縁性ペーストのフィラーの質量比は、実施例1が1:0.4、実施例2が1:0.5、実施例3が1:4、実施例4が1:16、実施例5が1:18であった。ここで、質量比は誘電泳動グレーティング(IG:Induced Grating)法を用いて決定した。ただし、上記粒度分布測定法で得られた最小の平均粒径のプラスマイナス10%の粒径の範囲を基準として算出した。つまり、例えば、最小の平均粒径が20nmのものの場合は、18〜22nmの範囲の粒度のものを用いて質量を推定し、平均粒径が40nmのものの場合は38〜42nmの粒度のものを用いて質量を推定して算出した。なお、他の実施例および比較例の質量比も同様にして測定した。   Moreover, the mass ratio of the filler of the insulating paste in Examples 1-5 is 1: 0.4 in Example 1, 1: 0.5 in Example 2, 1: 4 in Example 3, and Example 4 1:16, Example 5 was 1:18. Here, the mass ratio was determined using a dielectrophoretic grating (IG) method. However, the calculation was performed based on the range of the particle size of plus or minus 10% of the minimum average particle size obtained by the particle size distribution measurement method. That is, for example, if the minimum average particle size is 20 nm, the mass is estimated using a particle size in the range of 18 to 22 nm, and if the average particle size is 40 nm, the particle size is 38 to 42 nm. The mass was estimated and used. The mass ratios of other examples and comparative examples were measured in the same manner.

実施例6の絶縁性ペーストは、実施例1〜5と同様なピーク位置にある酸化シリコンに加えて、TEMを用いた粒度分布測定を行なって現れたピーク位置が20nmである酸化アルミニウムからなるフィラーをさらに含有したものであることを確認した。また、実施例6では、平均粒径が20nmの酸化シリコンおよび酸化アルミニウムからなるフィラーと平均粒径が40nmの酸化シリコンからなるフィラーの質量比が1:16であった。   Insulating paste of Example 6 is a filler made of aluminum oxide having a peak position of 20 nm which appears by performing particle size distribution measurement using TEM in addition to silicon oxide at the same peak position as in Examples 1 to 5. It was confirmed that the material further contained. In Example 6, the mass ratio of the filler made of silicon oxide and aluminum oxide having an average particle diameter of 20 nm to the filler made of silicon oxide having an average particle diameter of 40 nm was 1:16.

また、実施例7の絶縁性ペーストは、TEMを用いた粒度分布測定を行なって現れたピーク位置が、20nmの酸化シリコンからなるフィラーと、40nmである酸化アルミニウムからなるフィラーとを含有したものであった。また、実施例7では、平均粒径が20nmの酸化シリコンからなるフィラーと、平均粒径が40nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとの質量比が1:16であった。   Moreover, the insulating paste of Example 7 contains a filler made of 20 nm silicon oxide and a filler made of aluminum oxide having a peak of 40 nm, which appears when particle size distribution measurement using TEM is performed. there were. In Example 7, the mass ratio of the filler made of silicon oxide having an average particle diameter of 20 nm and the filler made of aluminum oxide having an average particle diameter of 40 nm was 1:16.

実施例8の絶縁性ペーストは、TEMを用いた粒度分布測定を行なって現れたピーク位置が20nmの酸化アルミニウムからなるフィラーと、40nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとを含むものであることを確認した。また、実施例8では、平均粒径が20nmの酸化アルミニウムからなるフィラーの含有量と平均粒径が40nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとの質量比が1:16であった。   It was confirmed that the insulating paste of Example 8 contained a filler composed of 20 nm aluminum oxide and a filler composed of 40 nm aluminum oxide at a peak position appearing by performing particle size distribution measurement using TEM. In Example 8, the mass ratio of the filler content made of aluminum oxide having an average particle size of 20 nm and the filler made of aluminum oxide having an average particle size of 40 nm was 1:16.

比較例1〜7は、フィラー添加工程以外において実施例1〜8と同様の工程を用いてフィラーの含有量が25質量%となる絶縁性ペーストを作製した。図7に示すように、比較例1の絶縁性ペーストは平均粒径20nmの酸化シリコンからなるフィラーのみを含有していることを、TEMを用いた粒度分布測定を行なって確認した。また、比較例2の絶縁性ペーストは、平均粒径40nmの酸化シリコンからなるフィラーのみを含有していることを、TEMを用いた粒度分布測定を行なって確認した。   In Comparative Examples 1 to 7, an insulating paste having a filler content of 25% by mass was produced using the same steps as in Examples 1 to 8 except for the filler addition step. As shown in FIG. 7, the particle size distribution measurement using TEM confirmed that the insulating paste of the comparative example 1 contained only the filler which consists of a silicon oxide with an average particle diameter of 20 nm. Further, it was confirmed by performing particle size distribution measurement using TEM that the insulating paste of Comparative Example 2 contains only a filler made of silicon oxide having an average particle size of 40 nm.

比較例3の絶縁性ペーストは、粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置(平均粒径)が20nmの酸化シリコンからなるフィラーと、ピーク位置(平均粒径)が20nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとを含むものであることを確認した。また、比較例3では、平均粒径が20nmの酸化シリコンからなるフィラーと平均粒径が20nmの酸化アルミニウムからなるフィラーの質量比が1:1であった。   The insulating paste of Comparative Example 3 is composed of a filler made of silicon oxide having a peak position (average particle diameter) of 20 nm and a peak position (average particle diameter) of 20 nm measured by the particle size distribution measuring method. It was confirmed that it contains a filler. In Comparative Example 3, the mass ratio of the filler made of silicon oxide having an average particle diameter of 20 nm and the filler made of aluminum oxide having an average particle diameter of 20 nm was 1: 1.

比較例4の絶縁性ペーストは、粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置(平均粒径)が40nmの酸化シリコンからなるフィラーと、ピーク位置(平均粒径)が40nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとを含むものであることを確認した。比較例4では、平均粒径が40nmの酸化シリコンからなるフィラーと平均粒径が40nmの酸化アルミニウムからなるフィラーとの質量比が1:1であった。   The insulating paste of Comparative Example 4 is composed of a filler made of silicon oxide having a peak position (average particle diameter) of 40 nm and a peak position (average particle diameter) of 40 nm measured by a particle size distribution measuring method. It was confirmed that it contains a filler. In Comparative Example 4, the mass ratio of the filler made of silicon oxide having an average particle diameter of 40 nm and the filler made of aluminum oxide having an average particle diameter of 40 nm was 1: 1.

比較例5は、実施例3に対してイソボルニルシクロヘキサノールである有機バインダを2質量%含有する絶縁性ペーストであることを確認した。有機バインダの確認は示差熱-
熱重量同時分析装置(Simultaneous Thermogravimetry - Differential Thermal Analysis Apparatus)で行なった。
It was confirmed that Comparative Example 5 was an insulating paste containing 2% by mass of an organic binder that was isobornylcyclohexanol with respect to Example 3. Confirmation of organic binder is differential heat
This was carried out with a simultaneous thermogravimetric analyzer (Simultaneous Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis Apparatus).

比較例6は、実施例6に対して有機バインダを2質量%含有する絶縁性ペーストであることを確認した。   Comparative Example 6 was confirmed to be an insulating paste containing 2% by mass of an organic binder with respect to Example 6.

比較例7は、実施例6に対して有機バインダを0.1質量%含有する絶縁性ペーストであることを確認した。   Comparative Example 7 was confirmed to be an insulating paste containing 0.1% by mass of an organic binder with respect to Example 6.

<太陽電池素子>
まず、p型の第1半導体層2を有するシリコン基板1として、平面視して正方形の一辺が約156mm、厚さが約200μmの多結晶シリコン基板を用意した。このシリコン基板1をNaOH水溶液でエッチングして表面のダメージ層を除去した。その後、シリコン基板1の洗浄を行なった。そして、シリコン基板1の第1主面1a側にRIE法を用いてテクスチャを形成した。
<Solar cell element>
First, as the silicon substrate 1 having the p-type first semiconductor layer 2, a polycrystalline silicon substrate having a square side of about 156 mm and a thickness of about 200 μm in plan view was prepared. The silicon substrate 1 was etched with an aqueous NaOH solution to remove the damaged layer on the surface. Thereafter, the silicon substrate 1 was cleaned. And the texture was formed in the 1st main surface 1a side of the silicon substrate 1 using RIE method.

次に、シリコン基板1に、オキシ塩化リン(POCl)を拡散源とした気相熱拡散法によって、リンを拡散させた。これにより、シート抵抗が90Ω/□程度となるn型の第2半導体領域3を形成した。なお、シリコン基板1の側面1cおよび第1主面1a側にも第2半導体層3が形成されたが、この第2半導体層3は、フッ硝酸溶液で除去した。その後、シリコン基板1に残留した燐ガラスをフッ酸溶液で除去した。 Next, phosphorus was diffused into the silicon substrate 1 by vapor phase thermal diffusion using phosphorus oxychloride (POCl 3 ) as a diffusion source. Thus, the n-type second semiconductor region 3 having a sheet resistance of about 90Ω / □ was formed. Although the second semiconductor layer 3 was also formed on the side surface 1c and the first main surface 1a side of the silicon substrate 1, the second semiconductor layer 3 was removed with a hydrofluoric acid solution. Thereafter, the phosphorus glass remaining on the silicon substrate 1 was removed with a hydrofluoric acid solution.

次に、シリコン基板1の全面にALD法を用いて第1パッシベーション層9として酸化アルミニウム層を形成した。   Next, an aluminum oxide layer was formed as a first passivation layer 9 on the entire surface of the silicon substrate 1 using the ALD method.

ALD法は次の条件で行なった。成膜装置のチャンバー内にシリコン基板1を載置して、シリコン基板1の表面温度が200℃程度になるように維持した。そして、アルミニウム原料としてTMAを使用し、約30nmの厚みの酸化アルミニウムからなる第1パッシベーション層9を形成した。   The ALD method was performed under the following conditions. The silicon substrate 1 was placed in the chamber of the film forming apparatus, and the surface temperature of the silicon substrate 1 was maintained at about 200 ° C. Then, TMA was used as an aluminum raw material, and a first passivation layer 9 made of aluminum oxide having a thickness of about 30 nm was formed.

その後、第1主面1a側の第1パッシベーション層9の上に、PECVD法によって窒化シリコン膜からなる反射防止層5を形成した。   Thereafter, an antireflection layer 5 made of a silicon nitride film was formed on the first passivation layer 9 on the first main surface 1a side by PECVD.

次に、第2主面1b上に形成された第1パッシベーション層9上にスクリーン印刷法で実施例1〜6および比較例1〜3の絶縁性ペーストを複数の開口部を有するパターンに塗布して、膜厚10μmの保護層11を形成した。絶縁性ペースト塗布後の乾燥は、乾燥炉で乾燥温度300℃、乾燥時間10分で行なった。   Next, the insulating pastes of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 are applied to a pattern having a plurality of openings on the first passivation layer 9 formed on the second main surface 1b by screen printing. Thus, a protective layer 11 having a thickness of 10 μm was formed. Drying after the application of the insulating paste was performed in a drying furnace at a drying temperature of 300 ° C. and a drying time of 10 minutes.

そして、第1主面1a側には銀ペーストを第1電極6のパターンに塗布し、第2主面1b側には銀ペーストを第2電極7のパターンに塗布した。また、第2主面1b側に、アルミニウムペーストを第3電極8のパターンに塗布した。そして、これらの導電性ペーストを焼成することによって、第3半導体領域4、第1電極6、第2電極7および第3電極8を形成して、太陽電池素子10を作製した。   Then, a silver paste was applied to the pattern of the first electrode 6 on the first main surface 1a side, and a silver paste was applied to the pattern of the second electrode 7 on the second main surface 1b side. In addition, an aluminum paste was applied to the pattern of the third electrode 8 on the second main surface 1b side. And the 3rd semiconductor region 4, the 1st electrode 6, the 2nd electrode 7, and the 3rd electrode 8 were formed by baking these conductive pastes, and the solar cell element 10 was produced.

各実施例および比較例において、印刷性、緻密性の指標となるバリア性および密着性をそれぞれ次のように評価した。   In each of Examples and Comparative Examples, the barrier property and adhesiveness, which are indicators of printability and denseness, were evaluated as follows.

印刷性:平面視して矩形状の開口部を形成箇所において、開口部の開口幅が80μmのスリットパターンを有するスクリーン製版を用いて絶縁性ペーストを塗布した。この時、保護層11の開口部の平均の開口幅が35μm以上の場合を良好として、開口部の平均の開口幅が35μm未満の場合をNGとして判定した。   Printability: Insulating paste was applied using a screen plate having a slit pattern with an opening width of 80 μm at a location where a rectangular opening was formed in plan view. At this time, the case where the average opening width of the openings of the protective layer 11 was 35 μm or more was judged good, and the case where the average opening width of the openings was less than 35 μm was determined as NG.

バリア性:絶縁性ペーストを塗布して乾燥して形成した保護層11を光学顕微鏡で観察した。この時、クラックの発生が確認されなかった場合を良好として、クラックの発生が確認された場合をNGとして判定した。また、クラックの発生が確認されていないが保護層11が形成された領域において、第3電極8を除去して少数キャリアの有効ライフタイ
ムの測定を行なった。この時に、第3電極8との接触部と同様の低下が見られた場合も同様にNGとして判定した。
Barrier property: The protective layer 11 formed by applying and drying an insulating paste was observed with an optical microscope. At this time, the case where the occurrence of cracks was not confirmed was judged good, and the case where the occurrence of cracks was confirmed was judged as NG. Further, although the generation of cracks was not confirmed, the third electrode 8 was removed in the region where the protective layer 11 was formed, and the effective lifetime of minority carriers was measured. At this time, when the same decrease as that in the contact portion with the third electrode 8 was observed, it was similarly determined as NG.

密着性:第3電極8に3.27N/cmのテープを貼り付けて引張試験を行なった。この時、第3電極8の剥離が見られなかった場合を良好として、第3電極8の剥離が見られた場合をNGとして判定した。また、保護層11が第1パッシベーション層9との界面で剥離した場合もNGとして判定した。   Adhesiveness: A 3.27 N / cm tape was attached to the third electrode 8 and a tensile test was performed. At this time, the case where peeling of the 3rd electrode 8 was not seen was made favorable, and the case where peeling of the 3rd electrode 8 was seen was determined as NG. Further, the case where the protective layer 11 peeled off at the interface with the first passivation layer 9 was also determined as NG.

実施例1〜8および比較例1〜7の絶縁性ペーストを用いて保護層11を形成した太陽電池素子10は、それぞれ100枚作製した。そして、上記の印刷性、バリア性および密着性についてそれぞれ評価を行なった。NGの比率が2%未満を○、NGの比率が2%以上10%未満を△、NGの比率が10%以上を×とした。その結果を表1に示す。   100 solar cell elements 10 each having the protective layer 11 formed using the insulating pastes of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7 were produced. And evaluation was performed about said printability, barrier property, and adhesiveness, respectively. An NG ratio of less than 2% was evaluated as ◯, an NG ratio of 2% or more and less than 10% as Δ, and an NG ratio of 10% or more as x. The results are shown in Table 1.

Figure 2017069247
Figure 2017069247

表1から分かるように、実施例1は、バリア性の判定が△であった。これは、平均粒径が小さい20nmの酸化シリコンからなるフィラーの質量比が増えすぎたためと考えられる。また、保護層11を形成する乾燥工程において、平均粒径が小さいフィラーの凝集によって内部応力が発生したためと考えられる。   As can be seen from Table 1, in Example 1, the barrier property was evaluated as Δ. This is presumably because the mass ratio of the filler made of silicon oxide having a small average particle diameter of 20 nm is excessively increased. Moreover, it is thought that in the drying process for forming the protective layer 11, internal stress was generated due to aggregation of fillers having a small average particle diameter.

実施例5は、印刷性の判定が△であった。これは、平均粒径が大きい40nmの酸化シリコンからなるフィラーの質量比が増えすぎたためと考えられる。また、密着性の判定が△であった。これは、第1パッシベーション層9および第3電極8と接するシロキサン樹脂の比率が減少したことによって、保護層11と、第1パッシベーション層9および第3電極8との密着性が低下したためと考えられる。   In Example 5, the printability determination was Δ. This is thought to be because the mass ratio of the filler made of silicon oxide having a large average particle diameter of 40 nm is excessively increased. Further, the judgment of adhesion was Δ. This is considered to be because the adhesiveness between the protective layer 11 and the first passivation layer 9 and the third electrode 8 is lowered due to the decrease in the ratio of the siloxane resin in contact with the first passivation layer 9 and the third electrode 8. .

実施例2〜4は、絶縁性ペーストの塗布工程または乾燥工程における滲み、および保護層11のクラックの発生が低減された。これにより、保護層11と第1パッシベーション層9または第3電極8との密着性が向上し、いずれの評価においても、○の判定であった。   In Examples 2 to 4, the bleeding in the coating process or the drying process of the insulating paste and the occurrence of cracks in the protective layer 11 were reduced. Thereby, the adhesiveness of the protective layer 11 and the 1st passivation layer 9 or the 3rd electrode 8 improved, and was (circle) determination in any evaluation.

実施例6〜8の絶縁性ペーストを用いて保護層11を形成した太陽電池素子10では、
実施例4の絶縁性ペーストを用いて保護層11を形成した場合と比較して、僅かにペースト粘度が向上した。このため、酸化シリコンを主成分とするフィラーのみを含有する場合と比較して印刷性が向上した。また、実施例1および実施例5は比較例1〜4と比較して、絶縁性ペーストの塗布工程や乾燥工程における滲み、および保護層11のクラックの発生が低減された。これにより、保護層11と第1パッシベーション層9または第3電極8との密着性が向上した。実施例6〜8は、いずれの評価においても、○の判定であった。
In the solar cell element 10 in which the protective layer 11 is formed using the insulating pastes of Examples 6 to 8,
Compared with the case where the protective layer 11 was formed using the insulating paste of Example 4, the paste viscosity was slightly improved. For this reason, printability improved compared with the case where only the filler which has a silicon oxide as a main component is contained. Moreover, compared with Comparative Examples 1-4, Example 1 and Example 5 reduced the generation | occurrence | production of the bleeding in the application | coating process and drying process of an insulating paste, and the crack of the protective layer 11. FIG. Thereby, the adhesiveness of the protective layer 11 and the 1st passivation layer 9 or the 3rd electrode 8 improved. Examples 6 to 8 were judged as “good” in any evaluation.

比較例1は、バリア性の判定が×であった。これは、平均粒径が小さいフィラーが保護層11の乾燥工程において、フィラーが凝集して保護層11に内部応力が発生することによってクラックが発生したと考えられる。   In Comparative Example 1, the barrier property was evaluated as x. This is probably because the filler having a small average particle diameter was cracked due to the aggregation of the filler and the generation of internal stress in the protective layer 11 in the drying process of the protective layer 11.

比較例2は、印刷性の判定が×であった。これは、平均粒径が小さいフィラーを含まなかったことによって、絶縁性ペーストを増粘する効果が低減したためと考えらえる。また、密着性の判定が×であった。これは、第1パッシベーション層9および第3電極8との界面において、密着性に寄与すると思われるSi−OH結合またはSi−OR結合が減少したことによって、保護層11と第1パッシベーション層9および第3電極8との密着性が低下したためと考えられる。   In Comparative Example 2, the printability determination was x. This is considered to be because the effect of thickening the insulating paste was reduced by not including a filler having a small average particle size. Moreover, determination of adhesiveness was x. This is because, at the interface between the first passivation layer 9 and the third electrode 8, the Si—OH bond or the Si—OR bond, which is thought to contribute to adhesion, is reduced, so that the protective layer 11 and the first passivation layer 9 and This is probably because the adhesion with the third electrode 8 was lowered.

比較例3,4の絶縁性ペーストを用いて、保護層11を形成した太陽電池素子10では、異なる材質である酸化アルミニウムからなるフィラーを含有していたが、平均粒径が同一であったため、比較例1,2と同様の結果となった。   In the solar cell element 10 in which the protective layer 11 was formed using the insulating pastes of Comparative Examples 3 and 4, the filler was made of aluminum oxide which is a different material, but the average particle diameter was the same, Results similar to those of Comparative Examples 1 and 2 were obtained.

比較例5〜7は、クラックの発生によるバリア性の判定が○であった。ただし、第3電極8を除去してマイクロ波光伝導減衰法(μ−PCD:Microwave Photo Conductivity Decay)によって少数キャリアの有効ライフタイムを測定すると、第3電極8と接する領域と同様に有効ライフタイムが低下しており、バリア性の判定が×であった。また、密着性の判定が×であった。これは、有機バインダを含有することによって、保護層11を形成する乾燥工程において保護層11内に有機バインダの分解によるものと思われる空隙が発生して、第3電極8の焼成工程で保護層11がファイヤースルーされたためと考えられる。また、保護層11内の空隙により保護層11の密度が低下したため、引張試験では保護層11内部から第3電極8が剥離したためと考えられる。   In Comparative Examples 5 to 7, the determination of the barrier property due to the occurrence of cracks was good. However, when the third electrode 8 is removed and the effective lifetime of minority carriers is measured by the microwave photoconductive decay method (μ-PCD), the effective lifetime is similar to the region in contact with the third electrode 8. The barrier property was evaluated as x. Moreover, determination of adhesiveness was x. This is because when the organic binder is contained, voids that appear to be due to decomposition of the organic binder are generated in the protective layer 11 in the drying step of forming the protective layer 11, and the protective layer is formed in the firing step of the third electrode 8. This is probably because 11 was fire-through. Moreover, since the density of the protective layer 11 decreased due to the voids in the protective layer 11, it is considered that the third electrode 8 was peeled from the protective layer 11 in the tensile test.

1 : シリコン基板
1a : 第1主面
1b : 第2主面
2 : 第1半導体層
3 : 第2半導体層
4 : 第3半導体層
5 : 反射防止層
6 : 第1電極
6a : 出力取出電極
6b : 集電電極
6c : 補助電極
7 : 第2電極
8 : 第3電極
9 : 第1パッシベーション層
10 : 太陽電池素子
11 : 保護層
1: Silicon substrate 1a: 1st main surface 1b: 2nd main surface 2: 1st semiconductor layer 3: 2nd semiconductor layer 4: 3rd semiconductor layer 5: Antireflection layer 6: 1st electrode 6a: Output extraction electrode 6b : Current collecting electrode 6c: Auxiliary electrode 7: Second electrode 8: Third electrode 9: First passivation layer 10: Solar cell element 11: Protective layer

Claims (6)

シロキサン樹脂と、
有機溶剤と、
粒度分布測定法で測定される粒度分布のピーク位置が複数箇所に現れるフィラーと、を含む絶縁性ペースト。
A siloxane resin;
An organic solvent,
An insulating paste comprising a filler in which peak positions of a particle size distribution measured by a particle size distribution measuring method appear at a plurality of locations.
前記粒度分布のピーク位置で決定される平均粒径が最大のフィラーの質量Aと、前記平均粒径が最小のフィラーの質量Bとの質量比A:Bは、0.5:1〜16:1の範囲内である、請求項1に記載の絶縁性ペースト。   The mass ratio A: B between the mass A of the filler having the largest average particle size determined by the peak position of the particle size distribution and the mass B of the filler having the smallest average particle size is 0.5: 1 to 16: The insulating paste according to claim 1, which is within a range of 1. 有機バインダが実質的に含まれていない、請求項1または2に記載の絶縁性ペースト。   The insulating paste according to claim 1, wherein the organic binder is substantially not contained. Si−O結合またはSi−N結合を有する、加水分解する化合物と、水と、有機溶剤と、平均粒径が異なる複数のフィラーと、を混合する混合工程を含む、絶縁性ペーストの製造方法。   The manufacturing method of an insulating paste including the mixing process which mixes the compound which has a Si-O bond or a Si-N bond, hydrolyzes, water, an organic solvent, and several fillers from which an average particle diameter differs. 前記混合工程の後に、加水分解反応で生成された有機成分を揮発させる揮発工程を有する、請求項4に記載の絶縁性ペーストの製造方法。   The manufacturing method of the insulating paste of Claim 4 which has a volatilization process which volatilizes the organic component produced | generated by the hydrolysis reaction after the said mixing process. 半導体基板の上にパッシベーション層を形成した後に、請求項1乃至3のいずれかに記載の絶縁性ペーストを前記パッシベーション層の上に塗布し、前記絶縁性ペーストを焼成して、前記パッシベーション層の上に保護層を形成する保護層形成工程を有する、太陽電池の製造方法。   After forming a passivation layer on a semiconductor substrate, the insulating paste according to any one of claims 1 to 3 is applied on the passivation layer, and the insulating paste is baked to form a top surface of the passivation layer. The manufacturing method of a solar cell which has a protective layer formation process which forms a protective layer in a.
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