JP2017092253A - Conductive composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive composition which enables the formation of an electrode allowed to make a good ohmic contact even with an LDE (Lightly Doped Emitter), and enables the materialization of a solar battery having an improved conversion efficiency.SOLUTION: A conductive composition for forming electrodes 12, 22 of a solar battery 10 comprises: conductive powder; glass frit; lead-containing compound powder; a silicone resin; an organic binder; and a dispersant. The glass frit is preferably included at a rate of 0.1-12 mass% to 100 mass% of the conductive powder. The lead-containing compound powder is preferably included by an amount which makes a content of PbO 30 mol% or less according to a composition in terms of oxide in virtual glass produced by mixing the glass frit with the lead-containing compound powder.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、導電性組成物に関する。より詳細には、太陽電池の電極を形成するために用いることができる導電性組成物に関する。   The present invention relates to a conductive composition. More particularly, the present invention relates to a conductive composition that can be used to form a solar cell electrode.

近年の環境意識の高まりや省エネルギーの観点から、光エネルギーを電力に変換する太陽電池の普及が急速に進んでいる。これに伴い、光電変換効率が良好な太陽電池が求められている。この要求を実現するための一つの方策として、太陽電池においては、再結合を抑制するパッシベーション膜や受光効率を高める反射防止膜を設けること、基板内のpn接合で生じた電力を高効率で電極から取り出すことが試みられている。   From the viewpoint of environmental awareness and energy saving in recent years, the spread of solar cells that convert light energy into electric power is rapidly progressing. In connection with this, the solar cell with favorable photoelectric conversion efficiency is calculated | required. As a measure for realizing this requirement, in a solar cell, a passivation film that suppresses recombination and an antireflection film that increases the light receiving efficiency are provided, and the electric power generated at the pn junction in the substrate is highly efficient. An attempt is being made to take it out of.

この種の太陽電池の製造に際しては、シリコン基板の受光面に設けられた反射防止膜上に、電極形成用の導電性組成物を所望の電極パターンで供給して焼成する。この導電性組成物は、典型的には、銀等の導電性粉末と、ガラスフリットと、バインダ成分と、分散媒とを含み、ペースト状(スラリー状、インク状を包含する。)に調製されている。導電性組成物は、スクリーン印刷法等の手法により所定の電極パターンで太陽電池の受光面に供給される。すると、電極の焼成中に導電性組成物中のガラスフリットが反射防止膜と反応し、導電性粉末が反射防止膜を通り抜けて(ファイヤースルー)、シリコン基板の表面のエミッタ層と電気的接続(オーミックコンタクト)を実現する。これにより、シリコン基板のpn接合で形成された電流を電極に取り出すことができる。このようなガラスフリットを含む太陽電池の電極形成用の導電性組成物として、例えば、特許文献1が挙げられる。   In the production of this type of solar cell, a conductive composition for electrode formation is supplied in a desired electrode pattern onto an antireflection film provided on the light receiving surface of a silicon substrate and fired. This conductive composition typically includes a conductive powder such as silver, glass frit, a binder component, and a dispersion medium, and is prepared in a paste form (including a slurry form and an ink form). ing. The conductive composition is supplied to the light receiving surface of the solar cell with a predetermined electrode pattern by a method such as screen printing. Then, during the firing of the electrode, the glass frit in the conductive composition reacts with the antireflection film, and the conductive powder passes through the antireflection film (fire through), and is electrically connected to the emitter layer on the surface of the silicon substrate ( Ohmic contact). Thereby, the current formed at the pn junction of the silicon substrate can be taken out to the electrode. Patent document 1 is mentioned as an electroconductive composition for electrode formation of the solar cell containing such a glass frit, for example.

特開2010−087251号公報JP 2010-087251 A 特開2012−023095号公報JP 2012-023095 A 特開2015−122177号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-122177

ところで、近年では、太陽電池のエミッタ層を薄くすることで表面再結合を抑制し、これによって変換効率を向上させることが試みられている。薄層化されたエミッタ層(Lightly Doped Emitter(LDE))を有する基板においては、シート抵抗が増大されると共に、ファイヤースルーによる電極と基板とのオーミックコンタクトを薄いエミッタ層内で実現することが求められる。しかしながら、ファイヤースルーによるオーミックコンタクトを薄いエミッタ層内で実現することは困難であり、太陽電池の変換効率が低下しやすいという課題があった。したがって、特にLDEタイプの太陽電池における変換効率の改善が求められている。   By the way, in recent years, it has been attempted to suppress the surface recombination by thinning the emitter layer of the solar cell, thereby improving the conversion efficiency. In a substrate having a thin emitter layer (Lightly Doped Emitter (LDE)), sheet resistance is increased, and it is required to achieve ohmic contact between the electrode and the substrate by fire-through in the thin emitter layer. It is done. However, it is difficult to achieve ohmic contact by fire-through in a thin emitter layer, and there is a problem that the conversion efficiency of the solar cell tends to be lowered. Accordingly, there is a demand for improvement in conversion efficiency particularly in LDE type solar cells.

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、例えばLDEに対しても良好なオーミックコンタクトが得られる電極を形成することができ、変換効率が改善された太陽電池を実現し得る導電性組成物を提供することである。また、この導電性組成物の採用により実現される、発電性能が向上された太陽電池素子を提供することを他の目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and its main purpose is to provide a solar cell that can form an electrode that can provide a good ohmic contact with LDE, for example, and has improved conversion efficiency. It is to provide a conductive composition that can be realized. Another object of the present invention is to provide a solar cell element with improved power generation performance realized by the use of this conductive composition.

本発明者らは、これまでに、太陽電池の受光面電極のライン抵抗を低下し、出力特性の良好な太陽電池を実現するべく、高アスペクト比の電極を好適に形成し得る導電性組成物を提案している(例えば、特願2015−001855号)。この導電性組成物は、導電性粉末の他に、ガラスフリットとシリコーン樹脂(単にシリコーン(silicone)ともいう)とを含み、組成物中のSiO成分量を調整することで、コンタクト(接触)抵抗の上昇を抑制し、かつ、微細で高アスペクト比の電極を安定して形成できるものである。しかしながら、このようなシリコーン樹脂を含む導電性組成物については、形成される電極の形状による太陽電池の高性能化という観点とは別に、より良好なオーミックコンタクトの実現といった電気化学的な側面からの改善の余地が残されていた。 The present inventors have so far conducted a conductive composition that can suitably form a high aspect ratio electrode in order to reduce the line resistance of the light-receiving surface electrode of the solar cell and realize a solar cell with good output characteristics. (For example, Japanese Patent Application No. 2015-001855). This conductive composition contains glass frit and silicone resin (also simply referred to as silicone) in addition to the conductive powder, and the contact (contact) by adjusting the amount of SiO 2 component in the composition. It is possible to suppress a rise in resistance and to stably form a fine and high aspect ratio electrode. However, for the conductive composition containing such a silicone resin, apart from the viewpoint of improving the performance of the solar cell due to the shape of the electrode to be formed, from the electrochemical aspect such as realization of better ohmic contact There was room for improvement.

そこで、本発明者らの更なる鋭意研究の結果、導電性組成物の組成を再検討することで、例えばLDEに対しても良好なオーミックコンタクトを形成し、これまでにない高い変換効率を実現し得る導電性組成物を見出すに至った。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。すなわち、ここに開示される技術によって、太陽電池の電極を形成するために好適に用いることができる導電性組成物が提供される。この導電性組成物は、導電性粉末、有機バインダ、分散媒の他に、ガラスフリットと、シリコーン樹脂と、鉛含有化合物粉末と、を含むことを特徴としている。   Therefore, as a result of further diligent research by the present inventors, by reconsidering the composition of the conductive composition, a good ohmic contact is formed, for example, for LDE, and unprecedented high conversion efficiency is realized. It came to discover the conductive composition which can do. The present invention has been completed based on such findings. That is, the conductive composition which can be used suitably in order to form the electrode of a solar cell is provided by the technique disclosed here. This conductive composition is characterized by containing glass frit, silicone resin, and lead-containing compound powder in addition to conductive powder, organic binder, and dispersion medium.

なお、特許文献1は、ガラスフリットとして無鉛ガラスフリットを使用するタイプの導電性組成物に関する技術である。この特許文献1には、高い変換効率を実現し得る鉛含有のガラスフリットに代えて無鉛ガラスフリットを使用するに際し、導電性組成物中にSi系化合物を添加することで変換効率を確保することが開示されている。
また、特許文献2は、バインダ成分として、焼成後に抵抗成分となり得るガラスフリットを含まないタイプの導電性組成物に関する技術である。この特許文献2には、良好な印刷性と、基板と電極との良好な密着性を実現するために、脂肪酸銀塩を用いることが開示されている。また、シリコン基板との密着性をより良好とするために、熱硬化性のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を使用することが好ましいことが開示されている。
しかしながら、本発明者らの試験によると、これら特許文献1および2の導電性組成物は、シリコーン樹脂を含むことから、この組成物を用いて作製されるLDE基板を用いた太陽電池の変換効率には改善の余地があることが確認されている。また本発明者らの検討によると、シリコーン樹脂を含む導電性組成物は、シリコーン樹脂の添加量が増えると、発電効率が著しく低下するという知見を有している。
Patent Document 1 is a technique relating to a conductive composition using a lead-free glass frit as a glass frit. In this Patent Document 1, when using a lead-free glass frit instead of a lead-containing glass frit capable of realizing a high conversion efficiency, the conversion efficiency is ensured by adding a Si-based compound to the conductive composition. Is disclosed.
Patent Document 2 is a technique relating to a conductive composition that does not contain glass frit that can be a resistance component after firing as a binder component. Patent Document 2 discloses that a fatty acid silver salt is used in order to realize good printability and good adhesion between a substrate and an electrode. In addition, it is disclosed that it is preferable to use a thermosetting epoxy resin, a polyester resin, a silicone resin, a urethane resin, or the like in order to improve the adhesion to the silicon substrate.
However, according to the tests of the present inventors, since the conductive compositions of Patent Documents 1 and 2 contain a silicone resin, the conversion efficiency of a solar cell using an LDE substrate produced using this composition It has been confirmed that there is room for improvement. Further, according to the study by the present inventors, the conductive composition containing a silicone resin has the knowledge that the power generation efficiency is remarkably lowered when the addition amount of the silicone resin is increased.

一方で、本発明者らは、ガラスフリットとして、テルルを含有するガラスフリットを使用するタイプの導電性組成物について提案している(特許文献3参照)。この特許文献3では、無鉛テルルガラスフリットの浸食抑制作用を改善し、かつ、鉛−テルルガラスフリットにみられる接着強度の低下を回避するために、導電性組成物中に、無鉛テルルガラスフリットと鉛含有化合物粉末とを含むようにしている。本発明者らの試験によると、特許文献3の導電性組成物はテルル含有ガラスフリットを含むことから、特許文献1および2に開示された導電性組成物を用いて作製される太陽電池と比べて、高い変換効率を実現し得る。しかしながら、この変換効率についても、更なる改善の余地が残されていた。   On the other hand, the present inventors have proposed a conductive composition using a glass frit containing tellurium as the glass frit (see Patent Document 3). In Patent Document 3, in order to improve the erosion-inhibiting action of the lead-free tellurium glass frit and to avoid the decrease in adhesive strength seen in the lead-tellurium glass frit, the lead-free tellurium glass frit and And lead-containing compound powder. According to the tests of the present inventors, the conductive composition of Patent Document 3 includes tellurium-containing glass frit, so that it is compared with the solar cell manufactured using the conductive compositions disclosed in Patent Documents 1 and 2. Thus, high conversion efficiency can be realized. However, there is still room for further improvement in this conversion efficiency.

すなわち、ここに開示される導電性組成物は、シリコーン樹脂と、鉛含有化合物粉末とを含んでいる。このような導電性組成物を用いて太陽電池を作製することで、ガラスフリットの組成に大きな影響を受けることなく、これまでにない高い変換効率を実現することができる。これにより、高い変換効率を実現する太陽電池を簡便かつ安定して作製することができる。   That is, the electroconductive composition disclosed here contains a silicone resin and a lead-containing compound powder. By producing a solar cell using such a conductive composition, it is possible to achieve an unprecedented high conversion efficiency without being greatly affected by the composition of the glass frit. Thereby, the solar cell which implement | achieves high conversion efficiency can be produced simply and stably.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記ガラスフリットは、導電性粉末を100質量%としたとき0.1〜12質量%の割合で含まれる。また、上記鉛含有化合物粉末は、上記ガラスフリットと当該鉛含有化合物粉末とを混合して仮想ガラスを作製したとき、当該仮想ガラスの酸化物換算組成におけるPbOの割合が30mol%以下となる量で含まれることを特徴としている。これにより、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率をより一層安定して高めることができる。   In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the glass frit is included in a proportion of 0.1 to 12% by mass when the conductive powder is 100% by mass. The lead-containing compound powder is an amount such that when the virtual glass is prepared by mixing the glass frit and the lead-containing compound powder, the proportion of PbO in the oxide equivalent composition of the virtual glass is 30 mol% or less. It is characterized by being included. Thereby, the conversion efficiency of the solar cell produced using this electroconductive composition can be improved further stably.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記鉛含有化合物粉末は、金属鉛、一酸化鉛、鉛丹、硝酸鉛および炭酸鉛からなる群から選択される少なくとも1種の鉛含有化合物の粉末であることを特徴としている。このような構成により、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率を安定して高めることができる。また、焼成後の電極と基板との接着性を高く維持することができる。   In a preferred embodiment of the electrically conductive composition disclosed herein, the lead-containing compound powder contains at least one lead selected from the group consisting of metallic lead, lead monoxide, red lead, lead nitrate and lead carbonate. It is characterized by being a compound powder. With such a configuration, the conversion efficiency of a solar cell manufactured using this conductive composition can be stably increased. Moreover, the adhesiveness between the electrode after baking and the substrate can be maintained high.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記鉛含有化合物粉末は、上記ガラスフリットに担持されていることを特徴としている。このような構成によっても、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率を安定的に改善することができる。   In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the lead-containing compound powder is supported on the glass frit. Such a configuration can also stably improve the conversion efficiency of a solar cell manufactured using this conductive composition.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記シリコーン樹脂は、上記導電性粉末100質量%に対して0.9質量%以下の割合で含まれることを特徴としている。このような構成により、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率を安定して高めることができる。   In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the silicone resin is included in a proportion of 0.9% by mass or less with respect to 100% by mass of the conductive powder. With such a configuration, the conversion efficiency of a solar cell manufactured using this conductive composition can be stably increased.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記シリコーン樹脂の重量平均分子量は千以上15万以下であることを特徴としている。このような構成により、シリコーン樹脂を添加しない場合と比較して、電極のライン抵抗等の電気特性をより一層高めることができる。   In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the silicone resin has a weight average molecular weight of 1,000 to 150,000. With such a configuration, electrical characteristics such as line resistance of the electrode can be further enhanced as compared with the case where no silicone resin is added.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記シリコーン樹脂は、ポリジメチルシロキサンおよびポリエーテル変性シロキサンの少なくとも一方を含むことを特徴としている。このような構成により、基板に対して接着性の良好な電極を形成することができる。   In a preferred embodiment of the electrically conductive composition disclosed herein, the silicone resin contains at least one of polydimethylsiloxane and polyether-modified siloxane. With such a configuration, an electrode having good adhesion to the substrate can be formed.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記導電性粉末を構成する金属種が、ニッケル、白金、パラジウム、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選択されるいずれか1種または2種以上の元素を含むことを特徴としている。このような構成により、導電性に優れた電極を構成することができる。   In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the metal species constituting the conductive powder is any one or two selected from the group consisting of nickel, platinum, palladium, silver, copper, and aluminum. It is characterized by containing more than seed elements. With such a configuration, an electrode having excellent conductivity can be configured.

本発明の導電性組成物は、例えば、n層の薄い太陽電池基板に対しても、良好なオーミックコンタクトを実現し得る。これにより、表面再結合が抑制されてこれまでにない高い変換効率を実現する太陽電池を製造することができる。また電極とシリコン基板との接着性を高く維持することができる。 The conductive composition of the present invention can realize good ohmic contact even with a thin solar cell substrate having an n + layer, for example. Thereby, the solar cell which suppresses surface recombination and implement | achieves the high conversion efficiency which has not existed before can be manufactured. Further, the adhesion between the electrode and the silicon substrate can be maintained high.

太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of a solar cell typically. 太陽電池の受光面に形成された電極のパターンを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the pattern of the electrode formed in the light-receiving surface of a solar cell. 太陽電池の基板と電極との接着強度を測定する強度測定装置を模式的に示した側面図である。It is the side view which showed typically the intensity | strength measuring apparatus which measures the adhesive strength of the board | substrate and electrode of a solar cell. 参考例に係る導電性組成物のシリコーン含有量と、太陽電池の開放電圧(Voc)との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the silicone content of the electroconductive composition which concerns on a reference example, and the open circuit voltage (Voc) of a solar cell. 参考例に係る導電性組成物のシリコーン含有量と、太陽電池の曲線因子(FF)との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the silicone content of the electrically conductive composition which concerns on a reference example, and the fill factor (FF) of a solar cell.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって、本発明の実施に必要な事項は、本明細書により教示されている技術内容と、当該分野における当業者の一般的な技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において範囲を示す「A〜B」との表記は、A以上B以下を意味する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. It should be noted that technical matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention are the technical content taught by the present specification and those of ordinary skill in the art. Based on common technical common sense. In the present specification, the notation “A to B” indicating a range means A or more and B or less.

ここで開示される導電性組成物は、典型的には、焼成することにより太陽電池の電極を形成することができる。すなわち、この導電性組成物の焼成物が太陽電池の電極を構成し得る。この導電性組成物は、本質的に、従来のこの種の導電性組成物と同様に、導電性粉末と、ガラスフリットと、これらの構成要素を分散させるための有機ビヒクル成分(後述するが、有機バインダと分散媒との混合物)とを含み、さらに、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを必須の構成要素として含むことで構成されている。   The conductive composition disclosed herein can typically form an electrode of a solar cell by firing. That is, the fired product of the conductive composition can constitute a solar cell electrode. The conductive composition is essentially the same as the conventional conductive composition of this type. The conductive powder, the glass frit, and the organic vehicle component for dispersing these components (described later, A mixture of an organic binder and a dispersion medium), and a silicone resin and a lead-containing compound powder as essential constituent elements.

なお、特許文献1に開示の技術では、有鉛ガラスフリットに代えて無鉛ガラスフリットを用い、導電性組成物中にSi系化合物を添加することで変換効率を高めるようにしていた。しかしながら、シリコーン樹脂の添加量が増えると発電効率が著しく低下してしまう。また、特許文献3に開示の技術では、鉛−テルルガラスフリットに代えて無鉛テルルガラスフリットを用い、この無鉛テルルガラスフリットの基板浸食抑制作用を改善するために、導電性組成物中に鉛含有添加物を含むようにしていた。このとき、鉛含有添加物は、導電性組成物中で無鉛テルルガラスフリットと結合された状態で存在することで、電気的特性に一層優れた電極を得ることができると記載されている。   In the technique disclosed in Patent Document 1, lead-free glass frit is used instead of leaded glass frit, and the conversion efficiency is increased by adding a Si-based compound to the conductive composition. However, as the amount of silicone resin added increases, the power generation efficiency decreases significantly. In the technique disclosed in Patent Document 3, lead-free tellurium glass frit is used instead of lead-tellurium glass frit. In order to improve the substrate erosion inhibiting action of the lead-free tellurium glass frit, lead content is contained in the conductive composition. Additives were included. At this time, it is described that the lead-containing additive is present in a state of being combined with the lead-free tellurium glass frit in the conductive composition, so that an electrode having more excellent electrical characteristics can be obtained.

しかしながら、ここに開示される技術においては、導電性組成物中にシリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを同時に含むようにしている。この場合、導電性組成物中にシリコーン樹脂または鉛含有化合物粉末を単独で添加した場合の電気的特性の改善効果よりも、高い電気的特性を有する電極を得ることができる。さらには、シリコーン樹脂および鉛含有化合物粉末を単独で添加した場合の電気的特性の改善効果を足し合わせるよりも、さらに一層高い電気的特性を有する電極を得ることができる。このような相乗効果は、ガラスフリットの組成によることなく、各種のガラスフリットと鉛含有化合物粉末とを併用した場合について得られることが確認されている。つまり、ここに開示される任意組成のガラスフリットと、シリコーン樹脂および鉛含有化合物粉末とを含む導電性組成物が、これまでになく電気的特性に優れた電極を形成し得ることが判明した。詳細な機構は明らかではないが、ここに開示される導電性組成物においては、シリコーン樹脂が、鉛含有添加物とガラスフリットと基板との各々に作用して、たとえLDEタイプの基板であっても、基板に対するガラスフリットおよび鉛含有化合物粉末の浸食が過剰となるのを抑制し、好適に進行するように作用すると考えられる。このことが、シリコーン樹脂の添加による発電性能の急激な低下を大いに緩和しているものと考えられる。また、鉛含有化合物粉末による基板の浸食界面は粗くしつつも、ガラスフリットと鉛含有化合物粉末との浸食作用を均質化して、全体としては滑らかな基板の浸食を実現しているものと考えられる。   However, in the technique disclosed herein, the conductive composition contains the silicone resin and the lead-containing compound powder at the same time. In this case, an electrode having higher electrical characteristics than the effect of improving electrical characteristics when a silicone resin or a lead-containing compound powder is added alone in the conductive composition can be obtained. Furthermore, it is possible to obtain an electrode having even higher electrical characteristics than the addition of the effect of improving the electrical characteristics when the silicone resin and the lead-containing compound powder are added alone. It has been confirmed that such a synergistic effect can be obtained when various glass frit and lead-containing compound powder are used in combination, without depending on the composition of the glass frit. That is, it has been found that a conductive composition including a glass frit of any composition disclosed herein, a silicone resin, and a lead-containing compound powder can form an electrode having excellent electrical characteristics. Although the detailed mechanism is not clear, in the conductive composition disclosed herein, the silicone resin acts on each of the lead-containing additive, the glass frit, and the substrate, and even if it is an LDE type substrate. However, it is considered that the erosion of the glass frit and the lead-containing compound powder with respect to the substrate is prevented from being excessive, and works to suitably proceed. This is considered to greatly relieve the rapid decrease in power generation performance due to the addition of silicone resin. In addition, while the erosion interface of the substrate with the lead-containing compound powder is roughened, it is considered that the erosion action between the glass frit and the lead-containing compound powder is homogenized to achieve smooth substrate erosion as a whole. .

以下、ここに開示される導電性組成物の各構成要素について説明する。
該ペーストの固形分の主体をなす導電性粉末としては、用途に応じた所望の導電性およびその他の物性等を備える各種の金属またはその合金等からなる粉末を考慮することができる。かかる導電性粉末を構成する材料の一例としては、金(Au),銀(Ag),銅(Cu),白金(Pt),パラジウム(Pd),ルテニウム(Ru),ロジウム(Rh),イリジウム(Ir),オスミウム(Os),ニッケル(Ni)およびアルミニウム(Al)等の金属およびそれらの合金、カーボンブラック等の炭素質材料、LaSrCoFeO系酸化物(例えばLaSrCoFeO)、LaMnO系酸化物(例えばLaSrGaMgO)、LaFeO系酸化物(例えばLaSrFeO)、LaCoO系酸化物(例えばLaSrCoO)等として表わされる遷移金属ペロブスカイト型酸化物に代表される導電性セラミックス等が例示される。なかでも、白金,パラジウム,銀等の貴金属の単体およびこれらの合金(例えば、Ag−Pd合金、Pt−Pd合金等)、およびニッケル,銅,アルミニウムならびにその合金等からなるものが、特に好ましい導電性粉末を構成する材料として挙げられる。なお、比較的コストが安く、電気伝導度が高い等の観点から、銀およびその合金からなる粉末(以下、単に「Ag粉末」ともいう。)が特に好ましく用いられる。以下、本願発明の導電性組成物について、導電性粉末としてAg粉末を用いる場合を例として説明を行う場合があるが、本発明はこれに限定されない。
Hereinafter, each component of the electroconductive composition disclosed here is demonstrated.
As the conductive powder that is the main component of the solid content of the paste, it is possible to consider powders made of various metals or their alloys having desired conductivity and other physical properties according to the application. Examples of the material constituting the conductive powder include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), iridium ( Ir), metals such as osmium (Os), nickel (Ni) and aluminum (Al) and their alloys, carbonaceous materials such as carbon black, LaSrCoFeO 3 -based oxides (for example, LaSrCoFeO 3 ), LaMnO 3 -based oxides ( Examples thereof include conductive ceramics represented by transition metal perovskite oxides represented by LaSrGaMgO 3 ), LaFeO 3 -based oxides (eg LaSrFeO 3 ), LaCoO 3 -based oxides (eg LaSrCoO 3 ), and the like. Among these, particularly preferable are those composed of a simple substance of a noble metal such as platinum, palladium, silver, and alloys thereof (for example, Ag—Pd alloy, Pt—Pd alloy, etc.), nickel, copper, aluminum, and alloys thereof. Can be cited as a material constituting the conductive powder. From the viewpoint of relatively low cost and high electrical conductivity, a powder made of silver and its alloy (hereinafter also simply referred to as “Ag powder”) is particularly preferably used. Hereinafter, although the case where Ag powder is used as a conductive powder is described as an example for the conductive composition of the present invention, the present invention is not limited thereto.

導電性粉末の粒径については特に制限はなく、用途に応じた種々の粒径のものを用いることができる。典型的には、平均粒子径が5μm以下のものが適当であり、平均粒子径が3μm以下(典型的には1μm〜3μm、例えば1.5μm〜2.5μm)のものが好ましく用いられる。導電性粉末の平均粒子径は、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定される、体積基準の粒度分布における積算50%粒径(D50)を採用することができる。本明細書における導電性粉末の平均粒子径は、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製、LA−920)を用いて測定した値を採用している。 There is no restriction | limiting in particular about the particle size of electroconductive powder, The thing of the various particle size according to a use can be used. Typically, those having an average particle size of 5 μm or less are suitable, and those having an average particle size of 3 μm or less (typically 1 μm to 3 μm, for example, 1.5 μm to 2.5 μm) are preferably used. As the average particle size of the conductive powder, an integrated 50% particle size (D 50 ) in a volume-based particle size distribution measured by a particle size distribution measuring device based on a laser diffraction / scattering method can be adopted. The average particle diameter of the conductive powder in this specification employs a value measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).

導電性粉末を構成する粒子の形状は特に限定されない。典型的には、球状、麟片状(フレーク状)、円錐状、棒状等のものを好適に使用することができる。充填性がよく緻密な受光面電極を形成しやすい等の理由から、球状もしくは鱗片状の粒子を用いることが好ましい。使用する導電性粉末としては、粒度分布のシャープな(狭い)ものが好ましい。例えば、粒子径10μm以上の粒子を実質的に含まないような粒度分布のシャープな導電性粉末が好ましく用いられる。この指標として、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布における小粒径側からの累積体積10%時の粒径(D10)と累積体積90%時の粒径(D90)との比(D10/D90)が採用できる。粉末を構成する粒径が全て等しい場合はD10/D90の値は1となり、逆に粒度分布が広くなる程このD10/D90の値は0に近づくことになる。D10/D90の値が0.2以上(例えば0.2以上0.5以下)であるような比較的狭い粒度分布の粉末の使用が好ましい。 The shape of the particles constituting the conductive powder is not particularly limited. Typically, a spherical shape, a flake shape (flake shape), a conical shape, a rod shape, or the like can be preferably used. Spherical or scaly particles are preferably used for reasons such as easy formation of a fine light-receiving surface electrode with good filling properties. As the conductive powder to be used, those having a sharp (narrow) particle size distribution are preferable. For example, a conductive powder having a sharp particle size distribution that does not substantially contain particles having a particle diameter of 10 μm or more is preferably used. As this index, the ratio (D 10 ) of the particle size (D 10 ) when the cumulative volume is 10% and the particle size (D 90 ) when the cumulative volume is 90% from the small particle size side in the particle size distribution based on the laser diffraction / scattering method (D 90 ) 10 / D90 ) can be employed. When all the particle sizes constituting the powder are equal, the value of D 10 / D 90 is 1, and conversely, the value of D 10 / D 90 approaches 0 as the particle size distribution becomes wider. It is preferable to use a powder having a relatively narrow particle size distribution such that the value of D 10 / D 90 is 0.2 or more (for example, 0.2 or more and 0.5 or less).

また他の側面において、導電性粉末は、平均粒子径の異なる2つの粒子群を混合して用いることもできる。この場合、例えば、第1の粒子群の平均粒子径(D50)を1.5μm〜2.5μm(例えば2μm)の範囲とし、第2の粒子群の平均粒子径(D50)を2μm〜3μm(例えば2.5μm)の範囲とすることが好適例として挙げられる。このとき各粒子群の粒度分布は、上記のとおりシャープなものであることが好ましい。そして、例えば、第1の粒子群が80〜95体積%(例えば、90体積%)の割合、第2の粒子群が20〜5体積%(例えば、10体積%)の割合となるように混合する。これにより、充填性の良好な導電性粉末を用意することができる。
このような平均粒子径および粒子形状を有する導電性粉末を用いた導電性組成物は、導電性粉末の充填性がよく、緻密な電極を形成し得る。このことは、細かい電極パターンを形状精度よく形成するにあたって有利である。
In another aspect, the conductive powder can be used by mixing two particle groups having different average particle diameters. In this case, for example, the average particle diameter (D 50 ) of the first particle group is in the range of 1.5 μm to 2.5 μm (for example, 2 μm), and the average particle diameter (D 50 ) of the second particle group is 2 μm to A preferable example is a range of 3 μm (for example, 2.5 μm). At this time, the particle size distribution of each particle group is preferably sharp as described above. Then, for example, the first particle group is mixed at a ratio of 80 to 95% by volume (for example, 90% by volume), and the second particle group is mixed at a ratio of 20 to 5% by volume (for example, 10% by volume). To do. Thereby, the electroconductive powder with favorable filling property can be prepared.
A conductive composition using a conductive powder having such an average particle size and particle shape has a good filling property of the conductive powder and can form a dense electrode. This is advantageous in forming a fine electrode pattern with high shape accuracy.

なお、導電性粉末は、その製造方法等により特に限定されない。例えば、周知の湿式還元法、気相反応法、ガス還元法等によって製造された導電性粉末を必要に応じて分級して用いることができる。かかる分級は、例えば、遠心分離法を利用した分級機器等を用いて実施することができる。   In addition, electroconductive powder is not specifically limited by the manufacturing method etc. For example, conductive powder produced by a known wet reduction method, gas phase reaction method, gas reduction method or the like can be classified and used as necessary. Such classification can be performed using, for example, a classification device using a centrifugal separation method.

ガラスフリットは、上記導電性粉末の無機バインダとして機能し得る成分であり、導電性粉末を構成する導電性粒子同士や、導電性粒子と基板(電極が形成される対象)との結合性を高める働きをする。また、この導電性組成物が例えば太陽電池の受光面電極の形成に用いられる場合には、このガラスフリットの存在により、導電性組成物が下層としての反射防止膜等を焼成中に貫通することが可能となり、導電性粒子(すなわち電極)と基板との良好な接着および電気的コンタクトを実現することができる。   The glass frit is a component that can function as an inorganic binder of the conductive powder, and improves the bonding between the conductive particles constituting the conductive powder and between the conductive particles and the substrate (object on which the electrode is formed). Work. In addition, when this conductive composition is used for, for example, the formation of a light-receiving surface electrode of a solar cell, the conductive composition penetrates an antireflection film as a lower layer during firing due to the presence of the glass frit. Thus, good adhesion and electrical contact between the conductive particles (that is, the electrode) and the substrate can be realized.

このようなガラスフリットは、導電性粉末と同等かそれ以下の大きさに調整されていることが好ましい。ガラスフリットの平均粒子径は、例えば、4μm以下であることが好ましく、好適には3μm以下程度であることがより好ましい。ガラスフリットの平均粒子径の下限は特に制限されないが、典型的には0.5μm以上とすることができ、1μm以上がより好ましい。本明細書におけるガラスフリットの平均粒子径は、導電性粉末と同様に、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定される体積基準の粒度分布における積算50%粒径(D50)を採用することができる。   Such a glass frit is preferably adjusted to a size equal to or smaller than that of the conductive powder. The average particle size of the glass frit is, for example, preferably 4 μm or less, and more preferably about 3 μm or less. The lower limit of the average particle size of the glass frit is not particularly limited, but can typically be 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. As the average particle size of the glass frit in this specification, the integrated 50% particle size (D50) in the volume-based particle size distribution measured by the particle size distribution measuring device based on the laser diffraction / scattering method is adopted as in the case of the conductive powder. can do.

なお、本実施形態におけるガラスフリットについては特に制限されず、この種の導電性組成物に使用される各種のガラスを用いることができる。おおよそのガラス組成として、例えば、当業者が慣用的に表現している呼称でいう、いわゆる、鉛系ガラスの他、鉛リチウム系ガラス、亜鉛系ガラス、ボレート系ガラス、ホウケイ酸系ガラス、アルカリ系ガラス、テルル系ガラス、鉛−テルル系ガラス、および、酸化バリウムや酸化ビスマス等を含有する系のガラス等であってよい。これらのガラスは、改めて言うまでもなく、上記呼称に現れる主たるガラス構成元素の他に、他の任意の元素を含むことができる。このような元素としては、Si,Zn,Ba,Bi,B,Pb,Al,Li,Na,K,Rb,Te,Ag,Zr,Sn,Ti,W,Cs,Ge,Ga,In,Ni,Ca,Cu,Mg,Sr,Se,Mo,Y,As,La,Nd,Co,Pr,Gd,Sm,Dy,Eu,Ho,Yb,Lu,Ta,V,Fe,Hf,Cr,Cd,Sb,F,Mn,P,CeおよびNb等であり得る。ガラスフリットは、これらの元素のいずれか1つまたは2以上の元素を任意の組み合わせおよび割合で含むことができる。このようなガラスフリットは、例えば、一般的な非晶質ガラスの他、一部に結晶を含む結晶化ガラスであってもよい。また、ガラスフリットは、1種の組成のガラスフリットを単独で用いても良いし、2種以上の組成のガラスフリットを混合して用いても良い。   In addition, it does not restrict | limit especially about the glass frit in this embodiment, The various glass used for this kind of electrically conductive composition can be used. As an approximate glass composition, for example, a so-called lead glass, a lead lithium glass, a zinc glass, a borate glass, a borosilicate glass, an alkali system, which is referred to as a name commonly expressed by those skilled in the art. It may be glass, tellurium-based glass, lead-tellurium-based glass, glass containing barium oxide, bismuth oxide, or the like. Needless to say, these glasses can contain any other element in addition to the main glass constituent elements appearing in the above designation. Such elements include Si, Zn, Ba, Bi, B, Pb, Al, Li, Na, K, Rb, Te, Ag, Zr, Sn, Ti, W, Cs, Ge, Ga, In, Ni. , Ca, Cu, Mg, Sr, Se, Mo, Y, As, La, Nd, Co, Pr, Gd, Sm, Dy, Eu, Ho, Yb, Lu, Ta, V, Fe, Hf, Cr, Cd , Sb, F, Mn, P, Ce and Nb. The glass frit can contain any one or more of these elements in any combination and proportion. Such a glass frit may be, for example, a crystallized glass partially containing crystals in addition to a general amorphous glass. As the glass frit, one kind of glass frit may be used alone, or two or more kinds of glass frit may be mixed and used.

ガラスフリットを構成するガラスの軟化点は、特に限定されるものではないが、250℃以上600℃以下程度(例えば300℃以上500℃以下)であることが好ましい。このように軟化点が250℃以上600℃以下の範囲内に調整され得るガラスとしては、具体的には、例えば、以下に示す元素を組み合わせて含むガラスが挙げられる。B−Si−Al系ガラス,Pb−B−Si系ガラス,Si−Pb−Li系ガラス,Si−Al−Mg系ガラス,Ge−Zn−Li系ガラス,B−Si−Zn−Sn系ガラス,B−Si−Zn−Ta系ガラス,B−Si−Zn−Ta−Ce系ガラス,B−Zn−Pb系ガラス,B−Si−Zn−Pb系ガラス,B−Si−Zn−Pb−Cu系ガラス,B−Si−Zn−Al系ガラス,Pb−B系ガラス,Pb−B−Mo系ガラス,Pb−B−Si−Ti−Bi系ガラス,Pb−B−Si−Ti系ガラス,Pb−B−Si−Al−Zn−P系ガラス,Pb−Li−Bi−Te系ガラス,Pb−Si−Al−Li−Zn−Te系ガラス,Pb−B−Si−Al−Li−Ti−Zn系ガラス,Pb−B−Si−Al−Li−Ti−P−Te系ガラス,Pb−Si−Li−Bi−Te系ガラス,Pb−Si−Li−Bi−Te−W系ガラス,P−Pb−Zn系ガラス,P−Al−Zn系ガラス,P−Si−Al−Zn系ガラス,P−B−Al−Si−Pb−Li系ガラス,PB−Al−Mg−F−K系ガラス,Te−Pb系ガラス,Te−Pb−Li系ガラス,V−P−Ba−Zn系ガラス,V−P−Na−Zn系ガラス,Pb−V−P系ガラス,AgI−AgO−B−P系ガラス,Zn−B−Si−Li系ガラス,Si−Li−Zn−Bi−Mg−W−Te系ガラス,Si−Li−Zn−Bi−Mg−Mo−Te系ガラス,Si−Li−Zn−Bi−Mg−Cr−Te系ガラスなどである。なお、上記のガラスは、ハイフン(−)で繋いで示した複数の元素を少なくとも含み、それらの元素を酸化物に換算したときの組成(酸化物換算組成)に基づく当該元素の酸化物の合計が、全体の70mol%以上(典型的には80%以上、より好ましくは90%以上)を占めることを意味している。このような軟化点を有するガラスフリットを含有する導電性組成物は、例えば、太陽電池素子の受光面電極を形成する際に用いると、比較的低い焼成温度で良好なファイヤースルー特性を発現して高性能な電極形成に寄与するために好ましい。 The softening point of the glass constituting the glass frit is not particularly limited, but is preferably about 250 ° C. or higher and 600 ° C. or lower (eg, 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower). Specific examples of the glass whose softening point can be adjusted in the range of 250 ° C. or higher and 600 ° C. or lower include glass containing a combination of the following elements. B-Si-Al glass, Pb-B-Si glass, Si-Pb-Li glass, Si-Al-Mg glass, Ge-Zn-Li glass, B-Si-Zn-Sn glass, B-Si-Zn-Ta glass, B-Si-Zn-Ta-Ce glass, B-Zn-Pb glass, B-Si-Zn-Pb glass, B-Si-Zn-Pb-Cu glass Glass, B-Si-Zn-Al glass, Pb-B glass, Pb-B-Mo glass, Pb-B-Si-Ti-Bi glass, Pb-B-Si-Ti glass, Pb- B-Si-Al-Zn-P glass, Pb-Li-Bi-Te glass, Pb-Si-Al-Li-Zn-Te glass, Pb-B-Si-Al-Li-Ti-Zn glass Glass, Pb-B-Si-Al-Li-Ti-P-Te glass, b-Si-Li-Bi-Te glass, Pb-Si-Li-Bi-Te-W glass, P-Pb-Zn glass, P-Al-Zn glass, P-Si-Al-Zn glass Glass, P—B—Al—Si—Pb—Li glass, PB—Al—Mg—F—K glass, Te—Pb glass, Te—Pb—Li glass, VP—Ba—Zn glass glass, V-P-Na-Zn-based glass, Pb-V-P based glass, AgI-Ag 2 O-B -P based glass, Zn-B-Si-Li based glass, Si-Li-Zn-Bi- Examples thereof include Mg—W—Te glass, Si—Li—Zn—Bi—Mg—Mo—Te glass, and Si—Li—Zn—Bi—Mg—Cr—Te glass. The above glass contains at least a plurality of elements connected by hyphens (−), and the total of oxides of the elements based on the composition (oxide conversion composition) when these elements are converted into oxides. Means 70% by mol or more (typically 80% or more, more preferably 90% or more) of the whole. A conductive composition containing a glass frit having such a softening point, for example, when forming a light-receiving surface electrode of a solar cell element, exhibits good fire-through characteristics at a relatively low firing temperature. This is preferable because it contributes to high-performance electrode formation.

なお、ガラスフリットは、鉛を含む有鉛ガラスフリットであっても、鉛を含まない無鉛ガラスフリットであってもよい。しかしながら、有鉛ガラスフリットを用いる場合は、後述のとおり、ガラスフリットにおける鉛の割合を、酸化物換算組成におけるPbOとして、30mol%未満とすることが好ましい。というのは、(1)ここに開示される導電性組成物において、鉛成分は、本質的に、ガラスフリットの酸化物換算組成において、PbOが30mol%以下となる割合で含まれることが最も好適であるとの知見を得ているからである。しかしながら、(2)有鉛ガラスフリットを使用すると、焼成の際の導電性組成物による基板の浸食面が均一に形成されて滑らかになるため、良好な電気的特性は得られるものの、基板との接着強度が低くなる傾向にある。太陽電池の電極においては、生成した電力を外部に取り出したりモジュール化したりするために、電極の表面に電流取出し用のリード線をはんだ付けしたり、導電性フィルムを貼り付けたりする場合がある。太陽電池は屋外で長期間に亘って使用されるため、リード線や導電性フィルムを接続した場合であっても、基板と電極との物理的な接着性が良好であることが好ましい。したがって、ここに開示される導電性組成物における鉛成分は、少なくとも一部を鉛含有化合物粉末として含むことが重要であり得る。なお、基板と電極との接着強度を要する場合には、ガラスフリットとして、鉛含有量の少ないガラスフリットを用いることが好ましく、無鉛ガラスフリットを使用することが特に好ましい。なお、ここでいう無鉛ガラスフリットとは、導電性組成物の全体に占める鉛(Pb)の割合が1000ppm(質量基準。以下同じ。)以下であることを示し、例えばガラスフリットの全体に占める鉛(Pb)の割合が、10000ppm以下であることを意味する。より好ましくは、無鉛ガラスフリットは、鉛を実質的に含まない。   The glass frit may be a leaded glass frit containing lead or a lead-free glass frit containing no lead. However, when using a leaded glass frit, it is preferable to make the ratio of lead in the glass frit less than 30 mol% as PbO in the oxide conversion composition as described later. This is because (1) in the conductive composition disclosed herein, it is most preferable that the lead component is essentially contained in a ratio of 30 mol% or less of PbO in the oxide equivalent composition of the glass frit. It is because the knowledge that it is. However, (2) when a leaded glass frit is used, the eroded surface of the substrate by the conductive composition at the time of firing is uniformly formed and becomes smooth, so that although good electrical characteristics can be obtained, The adhesive strength tends to be low. In an electrode of a solar cell, in order to take out generated electric power to the outside or modularize, a lead wire for current extraction may be soldered or a conductive film may be attached to the surface of the electrode. Since the solar cell is used outdoors for a long period of time, it is preferable that the physical adhesion between the substrate and the electrode is good even when a lead wire or a conductive film is connected. Accordingly, it may be important that the lead component in the conductive composition disclosed herein includes at least a portion thereof as a lead-containing compound powder. In addition, when the adhesive strength of a board | substrate and an electrode is required, it is preferable to use a glass frit with little lead content as a glass frit, and it is especially preferable to use a lead-free glass frit. The lead-free glass frit here means that the ratio of lead (Pb) in the entire conductive composition is 1000 ppm (mass basis; the same shall apply hereinafter) or less. For example, lead in the entire glass frit It means that the ratio of (Pb) is 10000 ppm or less. More preferably, the lead-free glass frit is substantially free of lead.

また、ガラスフリットは、ガラス構成元素としてSiの含有量が少ないことが好ましい。ガラスフリット中のSi(例えばSiOとして)の割合が少なくなることで、ガラスフリットの軟化点が直接的に低下され、焼成中のより低い温度で導電性粉末や基板にガラスが濡れ広がるために好ましい。かかる観点から、Si成分は、SiOとして、焼成前の導電性組成物に対して1000ppm以下、ガラスフリットに対して10000ppm以下であることが好ましい。
さらに、ガラスフリットは、ガラス構成元素としてCuの含有量が少ないことが好ましい。ガラスフリット中のCu(例えばCuOとして)の割合が少なくなることで、形成される電極の電気的特性が向上されるために好ましい。かかる観点から、Cu成分は、CuOとして、焼成前の導電性組成物に対して1000ppm以下、ガラスフリットに対して10000ppm以下であることが好ましい。
なお、これらの元素がガラスフリットに含まれる場合、後述の鉛含有化合物粉末がガラスフリットに一体的に担持されていることで、これらのSiおよびCuによる不都合な傾向が明瞭に抑制され得るために好ましい。
The glass frit preferably has a low Si content as a glass constituent element. By reducing the proportion of Si (eg, as SiO 2 ) in the glass frit, the softening point of the glass frit is directly reduced, and the glass spreads onto the conductive powder and substrate at a lower temperature during firing. preferable. From this viewpoint, the Si component is preferably 1000 ppm or less with respect to the conductive composition before firing and 10,000 ppm or less with respect to the glass frit as SiO 2 .
Further, the glass frit preferably has a low content of Cu as a glass constituent element. A reduction in the proportion of Cu (for example, as CuO) in the glass frit is preferable because the electrical characteristics of the formed electrode are improved. From this point of view, the Cu component is preferably 1000 ppm or less with respect to the conductive composition before firing and 10,000 ppm or less with respect to the glass frit as CuO.
In addition, when these elements are contained in the glass frit, since the below-described lead-containing compound powder is supported integrally on the glass frit, an inconvenient tendency due to these Si and Cu can be clearly suppressed. preferable.

シリコーン樹脂は、ここに開示される導電性組成物に含まれる必須の構成成分である。このシリコーン樹脂を含有することで、この導電性組成物は、焼成時に上記の鉛含有ガラスフリットに作用し、ファイヤースルー特性を向上させて、過度なSi基板の浸食を抑えて、良好なコンタクトを形成し得るものと考えられる。また、シリコーン樹脂は、例えばSi基板上に形成された導電性組成物の塗膜(未焼成電極)の形状を印刷から焼成に亘って安定して保つことができ、より微細で高アスペクト比の電極を安定して形成することが可能とする。また、シリコーン樹脂は、焼成により電極中にSiO成分を生成し得る。このSiO成分は、有鉛ガラスフリットの軟化点を直接的に高めることなく、焼成過程でガラス成分中に取り込まれるなどして、系の安定性および電極と基板との結着性を高めることに寄与すると考えられる。 Silicone resin is an essential constituent component contained in the conductive composition disclosed herein. By containing this silicone resin, this conductive composition acts on the above lead-containing glass frit at the time of firing, improves fire-through characteristics, suppresses excessive erosion of the Si substrate, and provides good contact. It is thought that it can be formed. Moreover, the silicone resin can maintain the shape of the coating film (unfired electrode) of the conductive composition formed on the Si substrate, for example, from printing to firing stably, and has a finer and higher aspect ratio. An electrode can be formed stably. Moreover, the silicone resin may generate SiO 2 component in the electrode by firing. This SiO 2 component does not directly increase the softening point of the leaded glass frit, but is incorporated into the glass component during the firing process, thereby improving the stability of the system and the adhesion between the electrode and the substrate. It is thought that it contributes to.

このシリコーン樹脂としては、ケイ素(Si)を含む有機化合物を特に制限なく使用することができ、例えば、シロキサン結合(Si−O−Si)による主骨格を有する高分子有機化合物を好ましく使用することができる。主骨格部分を形成するシロキサン化合物(ポリマー)としては、例えば、一般式:HO[−Si(R)O−]H、Rは水素または任意の官能基;で示されるシロキサン単位を含むポリシロキサンや、Rが任意のアルキル基であるポリアルキルシロキサン、または、シロキサン単位とこれとは異なるケイ素含有モノマーとが重合されてなるポリマーであってよい。具体的には、シリコーン樹脂としては、ポリジメチルシロキサン,ポリジエチルシロキサン,ポリメチルエチルシロキサン等のポリジアルキルシロキサン、ポリアルキルアリールシロキサン、ポリ(ジメチルシロキサン−メチルシロキサン)等が挙げられる。特に好適な主骨格を構成する高分子は、例えば、ポリジメチルシロキサンであり得る。また、シリコーン樹脂としては、例えば、主骨格における未結合手(側鎖、末端または両者)に、水素、アルキル基またはフェニル基等を導入した直鎖型シリコーンであってもよい。あるいは、シリコーン樹脂としては、ポリエーテル基、エポキシ基、アミン基、カルボキシル基、アラルキル基、水酸基等の他の置換基を主骨格の側鎖、末端、または両者に導入した直鎖変性シリコーンであってもよい。なかでも、ポリジメチルシロキサンや、ポリジメチルシロキサンの側鎖、末端、または両者にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シロキサン(ポリエーテル変性シリコーン)を好ましく用いることができる。あるいは、ポリエーテル変性シロキサンは、ポリエーテルとシリコーンとが交互に結合された直鎖状のブロック共重合体(直鎖ポリエーテル変性シリコーン)であってもよい。 As this silicone resin, an organic compound containing silicon (Si) can be used without any particular limitation. For example, a high molecular organic compound having a main skeleton based on a siloxane bond (Si—O—Si) is preferably used. it can. Examples of the siloxane compound (polymer) forming the main skeleton portion include, for example, a polysiloxane containing a siloxane unit represented by the general formula: HO [—Si (R) 2 O—] n H, R is hydrogen or any functional group; It may be a siloxane, a polyalkylsiloxane in which R is an arbitrary alkyl group, or a polymer obtained by polymerizing a siloxane unit and a silicon-containing monomer different from this. Specifically, examples of the silicone resin include polydialkylsiloxanes such as polydimethylsiloxane, polydiethylsiloxane, and polymethylethylsiloxane, polyalkylarylsiloxanes, and poly (dimethylsiloxane-methylsiloxane). A particularly suitable polymer constituting the main skeleton can be, for example, polydimethylsiloxane. The silicone resin may be, for example, a linear silicone in which hydrogen, an alkyl group, a phenyl group, or the like is introduced into an unbonded hand (side chain, terminal, or both) in the main skeleton. Alternatively, the silicone resin is a linear modified silicone in which other substituents such as a polyether group, an epoxy group, an amine group, a carboxyl group, an aralkyl group, and a hydroxyl group are introduced into the side chain, terminal, or both of the main skeleton. May be. Of these, polydimethylsiloxane and polyether-modified siloxane (polyether-modified silicone) in which a polyether group is introduced into the side chain, terminal, or both of polydimethylsiloxane can be preferably used. Alternatively, the polyether-modified siloxane may be a linear block copolymer (linear polyether-modified silicone) in which polyether and silicone are alternately bonded.

このようなシリコーン樹脂は、重量平均分子量(以下、単に「Mw」と示す場合がある)が高くなるほど高アスペクト比の電極を形成し得るために好ましい。しかしながら、Mwがおおよそ15万程度を超過すると、得られる電極の断線等の欠陥を招いたり、抵抗を高めたりしてしまうために好ましくない。このような観点から、シリコーン樹脂のMwは、例えば、15万以下とすることができ、13万以下であるのが好ましく、11万以下であるのがより好ましく、9万以下であるのが特に好ましい。Mwの下限は特に制限されないが、例えば千以上とすることができ、3千以上であるのが好ましく、5千以上であるのがより好ましく、1万以上、例えば2万以上であるのが特に好ましい。   Such a silicone resin is preferable because an electrode having a high aspect ratio can be formed as the weight average molecular weight (hereinafter sometimes simply referred to as “Mw”) increases. However, if Mw exceeds about 150,000, defects such as disconnection of the obtained electrode are caused and resistance is increased, which is not preferable. From such a viewpoint, the Mw of the silicone resin can be, for example, 150,000 or less, preferably 130,000 or less, more preferably 110,000 or less, and particularly preferably 90,000 or less. preferable. The lower limit of Mw is not particularly limited, but can be, for example, 1,000 or more, preferably 3,000 or more, more preferably 5,000 or more, and particularly 10,000 or more, for example 20,000 or more. preferable.

鉛含有化合物粉末としては、鉛(Pb)成分を含有し、導電性組成物中で安定して存在し得る粉末状の材料を特に制限なく用いることができる。このような鉛を含有する材料の一例としては、金属鉛(Pb)の他、鉛を含む合金、一酸化鉛(PbO)、二酸化鉛(PbO)、鉛丹(Pb)、鉛白(2PbCO・Pb(OH))、硝酸鉛(Pb(NO)、塩化鉛(PbCl)、硫化鉛(PbS)、黄鉛(PbCrO、Pb(SCr)O、PbO・PbCrO)、炭酸鉛(PbCO)、硫酸鉛(PbSO)、フッ化鉛(PbF)、4フッ化鉛(PbF)、臭化鉛(PbBr)、ヨウ化鉛(PbI)等の無機鉛化合物、酢酸鉛(Pb(CHCOO))、4カルボン酸鉛(Pb(OCOCH)、テトラエチル鉛(Pb(CHCH)等の有機鉛化合物が例示される。なかでも、金属鉛、一酸化鉛、鉛丹、硝酸鉛および炭酸鉛は比較的取り扱いが容易で他の元素による影響がないために特に好ましい導電性粉末を構成する材料として挙げられる。 As the lead-containing compound powder, a powdery material that contains a lead (Pb) component and can exist stably in the conductive composition can be used without particular limitation. Examples of such lead-containing materials include metal lead (Pb), alloys containing lead, lead monoxide (PbO), lead dioxide (PbO 2 ), red lead (Pb 3 O 4 ), lead White (2PbCO 3 · Pb (OH) 2 ), lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ), lead chloride (PbCl 2 ), lead sulfide (PbS), yellow lead (PbCrO 4 , Pb (SCr) O 4 , PbO · PbCrO 4), lead carbonate (PbCO 3), lead sulfate (PbSO 4), lead fluoride (PbF 2), 4 lead fluoride (PbF 4), lead bromide (PbBr 2), lead iodide (PbI 2 ) And other organic lead compounds such as lead acetate (Pb (CH 3 COO) 2 ), lead 4-carboxylate (Pb (OCOCH 3 ) 4 ), and tetraethyl lead (Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) Illustrated. Among these, metallic lead, lead monoxide, red lead, lead nitrate and lead carbonate are relatively easy to handle and are not affected by other elements, and are particularly preferable as materials constituting the conductive powder.

鉛含有化合物粉末の粒径については特に制限はなく、例えば、導電性粉末と同等かそれ以下の大きさに調整されていることが好ましい。鉛含有化合物粉末の平均粒子径は、例えば、4μm以下であることが好ましく、好適には3μm以下程度であることがより好ましい。鉛含有化合物粉末の平均粒子径の下限は特に制限されないが、典型的には0.1μm以上とすることができ、0.3μm以上がより好ましい。このような粒径に調整することで、ガラスフリットとの分散性が良好となるために好ましい。なお、鉛含有化合物粉末に関する平均粒子径は、導電性粉末と同様に、レーザ回折・光分散法に基づく積算50%粒径(D50)を採用することができる。 There is no restriction | limiting in particular about the particle size of lead-containing compound powder, For example, it is preferable to adjust to the magnitude | size equivalent to or less than electroconductive powder. The average particle size of the lead-containing compound powder is, for example, preferably 4 μm or less, more preferably about 3 μm or less. The lower limit of the average particle size of the lead-containing compound powder is not particularly limited, but can typically be 0.1 μm or more, and more preferably 0.3 μm or more. It is preferable to adjust to such a particle size because the dispersibility with the glass frit becomes good. The average particle size about lead-containing compound powder, as well as the conductive powder, can be employed cumulative 50% particle diameter based on a laser diffraction and light scattering method (D 50).

鉛含有化合物粉末を構成する粒子の形状は特に限定されない。典型的には、球状、麟片状(フレーク状)、円錐状、棒状等のものを好適に使用することができる。また、一次粒子が凝集した二次粒子の形態のものであってもよい。このような鉛含有化合物粉末は、例えば、周知の精製法、湿式法、気相反応法等によって製造されたものを必要に応じて分級して用いることができる。かかる分級は、例えば、遠心分離法を利用した分級機器等を用いて実施することができる。   The shape of the particles constituting the lead-containing compound powder is not particularly limited. Typically, a spherical shape, a flake shape (flake shape), a conical shape, a rod shape, or the like can be preferably used. Moreover, the thing of the form of the secondary particle which the primary particle aggregated may be sufficient. As such a lead-containing compound powder, for example, a powder produced by a known purification method, wet method, gas phase reaction method, or the like can be classified and used as necessary. Such classification can be performed using, for example, a classification device using a centrifugal separation method.

鉛含有化合物粉は、導電性組成物中に粉末の状態でそのまま混合されてもよいが、一部または全部がガラスフリットに担持された状態で混合されてもよい。鉛含有化合物粉末をガラスフリットに担持させる手段としては特に限定されず、例えば、仮焼による担持法や、メカノケミカル手法による担持法を利用することが例示される。
仮焼による担持では、ガラスフリットと鉛含有化合物粉とを混合し、例えばセッター等に載せて、酸化雰囲気中にて300〜500℃程度の温度で仮焼すればよい。仮焼温度は、ガラスフリットと鉛含有化合物粉とが焼結により反応を生じる温度より十分に低温に設定することができる。これにより、ガラスフリットの性状および組成に大きな影響を与えることなく、ガラスフリットと鉛含有化合物粉とを一体化させることができる。
The lead-containing compound powder may be mixed as it is in the state of powder in the conductive composition, but may be mixed in a state where a part or all of the lead-containing compound powder is supported on a glass frit. The means for supporting the lead-containing compound powder on the glass frit is not particularly limited, and examples thereof include use of a supporting method by calcination and a supporting method by a mechanochemical method.
In carrying by calcination, glass frit and lead-containing compound powder may be mixed, placed on a setter or the like, and calcinated at a temperature of about 300 to 500 ° C. in an oxidizing atmosphere. The calcining temperature can be set sufficiently lower than the temperature at which the glass frit and the lead-containing compound powder react with each other by sintering. Thereby, the glass frit and the lead-containing compound powder can be integrated without significantly affecting the properties and composition of the glass frit.

また、メカノケミカル手法による担持では、例えば、乾式粒子複合化装置(例えば、ホソカワミクロン(株)製、ノビルタNOB−130)等を用い、好適に用いることができる。このような装置によりガラスフリットと鉛含有化合物粉との混合粉末を処理することで、粒子間にせん断や圧縮等の機械的な力を作用させ、ガラスフリットと鉛含有化合物粉と一体化することができる。これにより、例えば一例として、ガラスフリットの一つの粒子表面に、鉛含有化合物粉末がおおむね一粒子層の厚みで強固に固着された複合粒子を得ることができる。このような複合粒子は、ガラスフリットに代えて用い得ることができて簡便である。   In addition, for example, a dry particle compounding apparatus (for example, Nobilta NOB-130 manufactured by Hosokawa Micron Corporation) can be suitably used for carrying by the mechanochemical method. By treating the mixed powder of glass frit and lead-containing compound powder with such an apparatus, mechanical force such as shearing or compression acts between the particles to integrate the glass frit and lead-containing compound powder. Can do. Thereby, for example, as one example, it is possible to obtain composite particles in which the lead-containing compound powder is firmly fixed to the surface of one particle of the glass frit with a thickness of approximately one particle layer. Such composite particles can be used in place of glass frit and are simple.

以上の導電性粉末等の構成要素を分散させる有機ビヒクル成分としては、所望の目的に応じて、従来よりこの種の導電性組成物に用いられている各種のものを特に制限はなく使用することができる。典型的には、ビヒクルは、種々の組成の有機バインダと分散媒としての有機溶剤とから構成される。有機バインダとは、無機バインダともいえるガラスフリットによるバインダ効果に対して、バインダ機能を有する有機化合物からなることを意味している。かかる有機ビヒクル成分において、有機バインダは全てが有機溶剤に溶解していても良いし、一部のみが溶解または分散(いわゆるエマルジョンタイプの有機ビヒクルであり得る。)していても良い。   As the organic vehicle component for dispersing the constituent elements such as the above conductive powder, various kinds of those conventionally used in this type of conductive composition are not particularly limited depending on the desired purpose. Can do. Typically, the vehicle is composed of an organic binder having various compositions and an organic solvent as a dispersion medium. An organic binder means that it consists of an organic compound which has a binder function with respect to the binder effect by the glass frit which can also be called an inorganic binder. In such an organic vehicle component, all of the organic binder may be dissolved in an organic solvent, or only a part thereof may be dissolved or dispersed (may be a so-called emulsion type organic vehicle).

有機バインダとしては、バインダ機能を有する有機化合物を特に制限なく用いることができる。例えば、エチルセルロース,ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系高分子、ポリブチルメタクリレート,ポリメチルメタクリレート,ポリエチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリビニルアルコール,ポリビニルブチラール等をベースとする有機バインダが好適に用いられる。特にセルロース系高分子(例えばエチルセルロース)が好ましく、特に良好なスクリーン印刷を行うことができる粘度特性を実現することができる。   As the organic binder, an organic compound having a binder function can be used without particular limitation. For example, organic polymers based on cellulose polymers such as ethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose, acrylic resins such as polybutyl methacrylate, polymethyl methacrylate, and polyethyl methacrylate, epoxy resins, phenol resins, alkyd resins, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, etc. A binder is preferably used. In particular, a cellulosic polymer (for example, ethyl cellulose) is preferable, and a viscosity characteristic capable of performing particularly good screen printing can be realized.

有機ビヒクルを構成する有機溶剤として好ましいものは、沸点がおよそ200℃以上(典型的には約200℃〜260℃)の有機溶媒である。沸点がおよそ230℃以上(典型的にはほぼ230℃〜260℃)の有機溶剤がより好ましく用いられる。このような有機溶剤としては、ブチルセロソルブアセテート,ブチルカルビトールアセテート(BCA:ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート)等のエステル系溶剤、ブチルカルビトール(BC:ジエチレングリコールモノブチルエーテル)等のエーテル系溶剤、エチレングリコールおよびジエチレングリコール誘導体、トルエン,キシレン,ミネラルスピリット,ターピネオール,メンタノール,テキサノール等の有機溶媒を好適に用いることができる。特に好ましい溶剤成分として、ブチルカルビトール(BC)、ブチルカルビトールアセテート(BCA)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート等が挙げられる。   A preferable organic solvent constituting the organic vehicle is an organic solvent having a boiling point of about 200 ° C. or higher (typically about 200 ° C. to 260 ° C.). An organic solvent having a boiling point of about 230 ° C. or higher (typically about 230 ° C. to 260 ° C.) is more preferably used. Examples of such organic solvents include ester solvents such as butyl cellosolve acetate and butyl carbitol acetate (BCA: diethylene glycol monobutyl ether acetate), ether solvents such as butyl carbitol (BC: diethylene glycol monobutyl ether), ethylene glycol and diethylene glycol. An organic solvent such as a derivative, toluene, xylene, mineral spirit, terpineol, mentanol, or texanol can be preferably used. Particularly preferred solvent components include butyl carbitol (BC), butyl carbitol acetate (BCA), 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate and the like.

導電性組成物に含まれる各構成成分の配合割合は、電極の形成方法、典型的には印刷方法等によっても異なり得るが、概ね、従来より採用されている組成の導電性組成物に準じた配合割合をもとに構成することができる。一例として、例えば、以下の配合を目安に各構成成分の割合を決定することができる。   The blending ratio of each constituent component contained in the conductive composition may vary depending on the electrode formation method, typically the printing method, etc., but generally conforms to the conductive composition of the composition conventionally employed. It can comprise based on a mixture ratio. As an example, for example, the ratio of each component can be determined using the following formulation as a guide.

すなわち、導電性組成物中に占める導電性粉末の含有割合は、ペースト全体を100質量%としたとき、およそ70質量%以上(典型的には70質量%〜95質量%)とすることが適当であり、より好ましくは80質量%〜90質量%程度、例えば88質量%程度とすることが好ましい。導電性粉末の含有割合を高くすることは、形状精度がよく緻密な電極のパターンを形成するという観点から好ましい。一方、この含有割合が高すぎると、ペーストの取扱性や、各種の印刷性に対する適性等が低下することがある。   That is, the content of the conductive powder in the conductive composition is suitably about 70% by mass or more (typically 70% to 95% by mass) when the entire paste is 100% by mass. More preferably, it is preferably about 80% by mass to 90% by mass, for example, about 88% by mass. Increasing the content of the conductive powder is preferable from the viewpoint of forming a dense electrode pattern with good shape accuracy. On the other hand, if the content is too high, the handleability of the paste and the suitability for various printability may be reduced.

ガラスフリットは、本質的に導電性粉末の無機バインダとして要求される程度の割合で導電性組成物中に含まれていればよい。また、良好なファイヤースルー特性を得るとの観点からは、導電性粉末に対するガラスフリットの割合は、導電性粉末を100質量%としたとき、典型的には0.1質量%以上とすることができ、0.5質量%以上とするのが好ましく、1質量%以上とするのがより好ましい。なお、過剰な添加はシリコン基板を浸食したり、形成される電極の抵抗を高めたりするために好ましくない。したがって、導電性粉末に対する有鉛ガラスフリットの割合は、典型的には12質量%以下とすることができ、6質量%以下とするのが好ましく、3質量%以下とするのがより好ましい。   The glass frit may be contained in the conductive composition at a ratio that is essentially required as an inorganic binder of the conductive powder. From the viewpoint of obtaining good fire-through characteristics, the ratio of the glass frit to the conductive powder is typically 0.1% by mass or more when the conductive powder is 100% by mass. It is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more. Excessive addition is not preferable because it erodes the silicon substrate and increases the resistance of the formed electrode. Therefore, the ratio of the leaded glass frit to the conductive powder can be typically 12% by mass or less, preferably 6% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less.

シリコーン樹脂は、導電性粉末に対して極少量でも添加することで、形成される電極の電気的特性を高め、また印刷性をも高めることができる。すなわち、シリコーン樹脂の添加量は、0質量%を超えていれば良い。シリコーン樹脂添加の効果を明瞭に得るためには、シリコーン樹脂の添加量は、例えば、導電性粉末を100質量%としたとき、典型的には0.005質量%以上とすることができ、0.01質量%以上とするのが好ましく、0.05質量%以上とするのがより好ましく、0.1質量%以上とするのが特に好ましい。なお、シリコーン樹脂の過剰な添加は形成される電極の抵抗を高め得る。また、ガラスフリットおよび鉛含有添加物による基板の浸食に対して過剰に作用する(過剰に浸食を抑制する)可能性がある。そのため、シリコーン樹脂の添加量は、導電性粉末を100質量%としたとき、典型的には1.0質量%以下程度を目安に添加することができ、0.9質量%以下とするのが好ましく、0.8質量%以下とするのがより好ましく、0.6質量%以下とするのが特に好ましい。   The silicone resin can be added even in a very small amount with respect to the conductive powder, so that the electrical characteristics of the formed electrode can be improved and the printability can be improved. That is, the addition amount of silicone resin should just exceed 0 mass%. In order to clearly obtain the effect of addition of the silicone resin, the addition amount of the silicone resin can be typically 0.005% by mass or more when the conductive powder is 100% by mass, for example. The content is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and particularly preferably 0.1% by mass or more. It should be noted that excessive addition of silicone resin can increase the resistance of the formed electrode. Moreover, it may act excessively on the erosion of the substrate by the glass frit and the lead-containing additive (suppress erosion excessively). Therefore, the addition amount of the silicone resin is typically about 1.0% by mass or less when the conductive powder is 100% by mass, and is 0.9% by mass or less. Preferably, it is 0.8 mass% or less, more preferably 0.6 mass% or less.

鉛含有化合物粉末は、導電性粉末に対して極少量でも添加することで、形成される電極の電気的特性を高めるとともに、電極の接着性をも高めることができる。すなわち、鉛含有化合物粉末の含有量は、0質量%を超えていれば良い。なお、鉛含有化合物粉末の含有量は、導電性組成物全体に占める鉛成分量として考慮することがより適切であり、例えば、ガラスフリットに含まれるPbO成分との合計量として考えることができる。より具体的には、例えば、ガラスフリットと鉛含有化合物粉末とを混合して仮想ガラスを作製したと仮定したとき、この仮想ガラスの酸化物換算組成におけるPbO量を考慮して鉛含有化合物粉末の割合を決定することが好ましい。鉛含有化合物粉末の添加効果を明瞭に得るためには、鉛含有化合物粉末の添加量は、仮想ガラスにおけるPbO量の割合が1mol%以上となる量に設定することができ、2mol%以上とするのが好ましく、5mol%以上とするのがより好ましく、10mol%以上とするのが特に好ましい。なお、鉛含有化合物粉末の添加効果は、ある程度で飽和する傾向にあり得、過剰な添加は導電性粉末の割合を低減させることに繋がるために好ましくない。そのため、鉛含有化合物粉末の添加量は、仮想ガラスにおけるPbO量の割合が、典型的には40mol%以下程度となる量を目安に添加することができ、35mol%以下とするのが好ましく、30mol%以下とするのがより好ましく、25mol%以下とするのが特に好ましい。   By adding even a very small amount of the lead-containing compound powder to the conductive powder, it is possible to enhance the electrical characteristics of the formed electrode and also improve the adhesion of the electrode. That is, the content of the lead-containing compound powder only needs to exceed 0% by mass. In addition, it is more appropriate to consider the content of the lead-containing compound powder as the amount of the lead component in the entire conductive composition, and for example, it can be considered as the total amount with the PbO component contained in the glass frit. More specifically, for example, when it is assumed that a virtual glass is prepared by mixing glass frit and a lead-containing compound powder, the amount of PbO in the oxide-converted composition of the virtual glass is taken into account. It is preferable to determine the proportion. In order to clearly obtain the effect of adding the lead-containing compound powder, the amount of the lead-containing compound powder added can be set to an amount at which the proportion of the PbO amount in the virtual glass is 1 mol% or more, and 2 mol% or more. Of these, more preferably 5 mol% or more, and particularly preferably 10 mol% or more. The effect of adding the lead-containing compound powder may tend to saturate to some extent, and excessive addition is not preferable because it leads to a reduction in the proportion of the conductive powder. Therefore, the addition amount of the lead-containing compound powder can be added with the amount of the PbO amount in the virtual glass being typically about 40 mol% or less, preferably 35 mol% or less, preferably 30 mol % Or less, more preferably 25 mol% or less.

そして、有機ビヒクル成分のうち有機バインダは、導電性粉末の質量を100質量%としたとき、およそ15質量%以下、典型的には1質量%〜10質量%程度の割合で含有されることが好ましい。特に好ましくは、導電性粉末100質量%に対して2質量%〜6質量%の割合で含有される。なお、かかる有機バインダは、例えば、有機溶剤中に溶解している有機バインダ成分と、有機溶剤中に溶解していない有機バインダ成分とが含まれていても良い。有機溶剤中に溶解している有機バインダ成分と、溶解していない有機バインダ成分とが含まれる場合、それらの割合に特に制限はないものの、例えば、有機溶剤中に溶解している有機バインダ成分が(1割〜10割)を占めるようにすることができる。
なお、上記有機ビヒクルの全体としての含有割合は、得られるペーストの性状に合わせて可変であり、おおよその目安として、導電性組成物全体を100質量%としたとき、例えば5質量%〜30質量%となる量が適当であり、5質量%〜20質量%であるのが好ましく、5質量%〜15質量%(特に7質量%〜12質量%)となる量がより好ましい。
Of the organic vehicle components, the organic binder may be contained in a proportion of about 15% by mass or less, typically about 1% by mass to 10% by mass, when the mass of the conductive powder is 100% by mass. preferable. Particularly preferably, it is contained at a ratio of 2% by mass to 6% by mass with respect to 100% by mass of the conductive powder. In addition, this organic binder may contain the organic binder component which is melt | dissolving in the organic solvent, and the organic binder component which is not melt | dissolving in the organic solvent, for example. When the organic binder component dissolved in the organic solvent and the organic binder component not dissolved are included, the ratio thereof is not particularly limited, but for example, the organic binder component dissolved in the organic solvent is (10% to 10%) can be occupied.
In addition, the content rate as a whole of the organic vehicle is variable in accordance with the properties of the obtained paste. As an approximate guide, when the entire conductive composition is 100% by mass, for example, 5% by mass to 30% by mass. %, Is preferably 5% by mass to 20% by mass, and more preferably 5% by mass to 15% by mass (particularly 7% by mass to 12% by mass).

また、ここに開示される導電性組成物は、本発明の目的から逸脱しない範囲において、上記以外の種々の無機添加剤及び/又は有機添加剤を含ませることができる。無機添加剤の好適例として、上記以外のセラミック粉末(ZnO、Al等)、その他種々のフィラーが挙げられる。また有機添加剤の好適例として、例えば、界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤、分散剤、粘度調整剤等の添加剤が挙げられる。 In addition, the conductive composition disclosed herein can contain various inorganic additives and / or organic additives other than those described above without departing from the object of the present invention. Preferable examples of the inorganic additive, ceramic powder other than the above (ZnO 2, Al 2 O 3, etc.), other various fillers and the like. Moreover, as a suitable example of an organic additive, additives, such as surfactant, an antifoamer, antioxidant, a dispersing agent, a viscosity modifier, are mentioned, for example.

以上の導電性組成物は、導電性粉末の他に、ガラスフリットとシリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを併用するようにしている。シリコーン樹脂は、導電性組成物の焼成後に電極中にSi成分(例えばSiO)として残留し得る。したがって、このSi成分が抵抗成分として作用すると、電極特性が低下する要因となる。しかしながら、ここに開示される導電性組成物については、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを適切に併用することで、電極特性の低下(例えば太陽電池における変換効率の低下)が見られない。このことから、鉛含有化合物粉末におけるPb成分が、Si成分によるFF低下の作用を適切に抑制しているものと考えられる。一方で、導電性組成物がシリコーン樹脂を含むことで、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷およびインクジェット印刷等による印刷時の形状安定性が高められる。したがって、この導電性組成物は、印刷により形成される電極のための印刷用組成物(ペースト、スラリーあるいはインク等という場合もある。)として特に好適である。とりわけ、細線化および高アスペクト比化が求められる電極パターンの形成に際し、このような汎用の印刷手段を用いる場合に特に好ましく採用することができる。 In the above conductive composition, glass frit, silicone resin, and lead-containing compound powder are used in combination in addition to the conductive powder. The silicone resin can remain as an Si component (for example, SiO 2 ) in the electrode after the conductive composition is baked. Therefore, when this Si component acts as a resistance component, it becomes a factor that the electrode characteristics deteriorate. However, in the conductive composition disclosed herein, the electrode characteristics are not deteriorated (for example, the conversion efficiency is lowered in the solar cell) by appropriately using the silicone resin and the lead-containing compound powder together. From this, it is considered that the Pb component in the lead-containing compound powder appropriately suppresses the FF lowering effect due to the Si component. On the other hand, when the conductive composition contains a silicone resin, for example, shape stability during printing by screen printing, gravure printing, offset printing, inkjet printing, or the like is enhanced. Therefore, this conductive composition is particularly suitable as a printing composition for an electrode formed by printing (sometimes referred to as paste, slurry, ink, or the like). In particular, it can be particularly preferably employed when such a general-purpose printing means is used when forming an electrode pattern that requires a fine line and a high aspect ratio.

以下に、太陽電池素子に設けられる各種電極のうち、例えば受光面上に、微細なフィンガー電極を含む櫛型電極パターンをこの導電性組成物をスクリーン印刷することにより形成する例を示しながら、ここに開示される太陽電池素子について説明を行う。なお、太陽電池素子に関し、本発明を特徴付ける受光面電極の構成以外については、従来の太陽電池と同様であってよく、従来と同様の構成および従来と同様の材料の使用に関する部分については本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。   Below, while showing the example which forms the comb-shaped electrode pattern containing a fine finger electrode by screen-printing this electroconductive composition on the light-receiving surface among various electrodes provided in a solar cell element, here The solar cell element disclosed in will be described. The solar cell element may be the same as the conventional solar cell except for the configuration of the light-receiving surface electrode that characterizes the present invention. The detailed description is omitted.

図1および図2は、本発明の実施により好適に製造され得る太陽電池(セル)10の一例を模式的に図示したものであり、単結晶もしくは多結晶あるいはアモルファス型のシリコン(Si)からなるウェハを半導体基板11として利用する、いわゆるシリコン型太陽電池10である。図1に示すセル10は、一般的な片面受光タイプの太陽電池10である。具体的には、この種の太陽電池10は、シリコン基板(Siウエハ)11のp−Si層(p型結晶シリコン)18の受光面11A側に、不純物ドーピングにより形成されたn−Si層16を備えることで、pn接合が形成されている。シリコン基板11の表面には、必要に応じて、CVD等により形成された酸化チタンや窒化ケイ素等から成る反射防止膜14と、Ag粉末等を主体として含む導電性組成物から形成される受光面電極12,13とを備える。なお、反射防止膜14はパッシベーション膜を兼ねてもよいし、反射防止膜14とは別にパッシベーション膜を設けてもよい。   FIG. 1 and FIG. 2 schematically show an example of a solar cell (cell) 10 that can be preferably manufactured by implementing the present invention, and is made of single crystal, polycrystalline, or amorphous silicon (Si). This is a so-called silicon solar cell 10 in which a wafer is used as the semiconductor substrate 11. A cell 10 shown in FIG. 1 is a general single-sided light receiving solar cell 10. Specifically, this type of solar cell 10 includes an n-Si layer 16 formed by impurity doping on the light receiving surface 11A side of a p-Si layer (p-type crystalline silicon) 18 of a silicon substrate (Si wafer) 11. Pn junction is formed. On the surface of the silicon substrate 11, if necessary, a light-receiving surface formed of an antireflection film 14 made of titanium oxide, silicon nitride or the like formed by CVD or the like, and a conductive composition mainly containing Ag powder or the like. Electrodes 12 and 13 are provided. The antireflection film 14 may also serve as a passivation film, or a passivation film may be provided separately from the antireflection film 14.

一方、p−Si層18の裏面11B側には、いわゆる裏面電界(Back Surface Field:BSF)効果を奏する裏面アルミニウム電極20と、このアルミニウム電極20から電流を取り出す外部接続用電極22と、を備える。アルミニウム電極20は、アルミニウム粉末を主体とする導電性組成物を印刷・焼成することによって、裏面の略全面に形成される。この焼成時に図示しないAl−Si合金層が形成され、アルミニウムがp−Si層18に拡散されてp層24が形成される。かかるp層24、即ちBSF層が形成されることによって、光生成されたキャリアが裏面電極近傍で再結合することが防止され、例えば短絡電流や開放電圧(Voc)の向上が実現される。また、外部接続用電極22は、典型的には、導電性粉末がAg粉末である導体性ペーストを印刷・焼成することにより形成される。 On the other hand, the back surface 11B side of the p-Si layer 18 includes a back surface aluminum electrode 20 that exhibits a so-called back surface field (BSF) effect, and an external connection electrode 22 that extracts current from the aluminum electrode 20. . The aluminum electrode 20 is formed on substantially the entire back surface by printing and baking a conductive composition mainly composed of aluminum powder. During this firing, an Al—Si alloy layer (not shown) is formed, and aluminum is diffused into the p-Si layer 18 to form the p + layer 24. By forming the p + layer 24, that is, the BSF layer, the photogenerated carriers are prevented from recombining in the vicinity of the back electrode, and for example, an improvement in short circuit current and open circuit voltage (Voc) is realized. The external connection electrode 22 is typically formed by printing and baking a conductive paste whose conductive powder is Ag powder.

図2に示すように、太陽電池10のシリコン基板11の受光面11A側には、受光面電極12,13として、数本(例えば、1本〜3本程度)の相互に平行な直線状のバスバー(接続用)電極12と、該バスバー電極12と交差するように接続する相互に平行な多数の(例えば、60本〜90本程度)筋状のフィンガー(集電用)電極13とが形成されている。フィンガー電極13は、受光により生成した光生成キャリア(正孔および電子)を収集するため多数本形成されている。バスバー電極12はフィンガー電極13により収集されたキャリアを集電するための接続用電極である。このような受光面電極12,13が形成された部分は、太陽電池の受光面11Aにおいて非受光部分(遮光部分)を形成する。従って、かかる受光面11A側に設けられるバスバー電極12とフィンガー電極13(特に数の多いフィンガー電極13)をできるだけファインライン化することにより、これに対応した分の非受光部分(遮光部分)が低減され、セル単位面積あたりの受光面積が拡大される。これは、極めてシンプルに太陽電池10の単位面積あたりの出力を向上させるものとなり得る。   As shown in FIG. 2, on the light receiving surface 11 </ b> A side of the silicon substrate 11 of the solar cell 10, several light receiving surface electrodes 12 and 13 (for example, about 1 to 3) are arranged in parallel with each other. A bus bar (for connection) electrode 12 and a plurality of (for example, about 60 to 90) striped finger (for current collection) electrodes 13 connected to cross the bus bar electrode 12 are formed. Has been. A large number of finger electrodes 13 are formed to collect photogenerated carriers (holes and electrons) generated by light reception. The bus bar electrode 12 is a connection electrode for collecting carriers collected by the finger electrode 13. The portion where the light receiving surface electrodes 12 and 13 are formed forms a non-light receiving portion (light shielding portion) on the light receiving surface 11A of the solar cell. Therefore, the bus bar electrode 12 and the finger electrode 13 (particularly the large number of finger electrodes 13) provided on the light receiving surface 11A side are made as fine lines as possible to reduce the corresponding non-light receiving portion (light shielding portion). Thus, the light receiving area per unit cell area is enlarged. This can extremely simply improve the output per unit area of the solar cell 10.

このような太陽電池素子10は、概略的には、次のようなプロセスを経て製造される。
即ち、適当なシリコンウェハを用意し、熱拡散法やイオンプランテーション等の一般的な技法により所定の不純物をドープして上記p−Si層18やn−Si層16を形成することにより、上記シリコン基板(半導体基板)11を作製する。このとき、n−Si層16は、シート抵抗が高め(例えば80〜120Ω/□)となるように形成することができる。次いで、例えばプラズマCVD等の技法により窒化ケイ素等からなる反射防止膜14を形成する。
Such a solar cell element 10 is generally manufactured through the following process.
That is, an appropriate silicon wafer is prepared, and the p-Si layer 18 and the n-Si layer 16 are formed by doping predetermined impurities by a general technique such as a thermal diffusion method or ion plantation. A substrate (semiconductor substrate) 11 is produced. At this time, the n-Si layer 16 can be formed so as to have a high sheet resistance (for example, 80 to 120Ω / □). Next, an antireflection film 14 made of silicon nitride or the like is formed by a technique such as plasma CVD.

その後、上記シリコン基板11の裏面11B側に、所定の導電性組成物(典型的には導電性粉末がAg粉末である導電性組成物)を用いて所定のパターンにスクリーン印刷し、乾燥することにより、焼成後に裏面側外部接続用電極22(図1参照)となる裏面側導体塗布物を形成する。次いで、裏面側の全面に、アルミニウム粉末を導体成分とする導電性組成物をスクリーン印刷法等で塗布(供給)し、乾燥することによりアルミニウム膜を形成する。   After that, on the back surface 11B side of the silicon substrate 11, a predetermined conductive composition (typically a conductive composition in which the conductive powder is Ag powder) is screen-printed in a predetermined pattern and dried. As a result, a back-side conductor coated product that becomes the back-side external connection electrode 22 (see FIG. 1) after firing is formed. Next, a conductive composition containing aluminum powder as a conductor component is applied (supplied) by a screen printing method or the like on the entire back surface, and dried to form an aluminum film.

次いで、上記シリコン基板11の表面側に形成した反射防止膜14上に、典型的には、スクリーン印刷法により、図2に示すような所定の配線パターンで本発明の導電性組成物を印刷(供給)する。印刷する線幅は特に限定しないが、本発明の導電性組成物を採用することによって、線幅が70μm程度若しくはそれ以下(好ましくは50μm〜60μm程度の範囲、より好ましくは40μm〜50μm程度の範囲)のフィンガー電極を備える電極パターンの塗膜(印刷体)を形成することができる。次いで、適当な温度域(典型的には100℃〜200℃、例えば120℃〜150℃程度)で基板を乾燥させる。好適なスクリーン印刷法の内容に関しては後述する。   Next, the conductive composition of the present invention is printed on the antireflection film 14 formed on the surface side of the silicon substrate 11 by a predetermined wiring pattern as shown in FIG. Supply). The line width to be printed is not particularly limited, but by adopting the conductive composition of the present invention, the line width is about 70 μm or less (preferably in the range of about 50 μm to 60 μm, more preferably in the range of about 40 μm to 50 μm. ) Finger electrode coating film (printed body) having a finger electrode can be formed. Next, the substrate is dried in an appropriate temperature range (typically 100 ° C. to 200 ° C., for example, about 120 ° C. to 150 ° C.). The contents of a suitable screen printing method will be described later.

このように両面にそれぞれペースト塗布物(乾燥膜状の塗布物)が形成されたシリコン基板11を、大気雰囲気中で例えば近赤外線高速焼成炉のような焼成炉を用い、適切な焼成温度(例えばピーク温度が700℃〜900℃)で焼成する。この焼成によって、受光面電極(典型的にはAg電極)12,13および裏面側外部接続用電極(典型的にはAg電極)22とともに、焼成アルミニウム電極20が形成される。また同時に、図示しないAl−Si合金層が形成されるとともにアルミニウムがp−Si層18に拡散して上述したp層(BSF層)24が形成され、太陽電池10が製造される。 In this way, the silicon substrate 11 on which the paste application (dried film-like application) is formed on both sides is subjected to an appropriate baking temperature (for example, using a baking furnace such as a near-infrared high-speed baking furnace) in an air atmosphere. Baking is performed at a peak temperature of 700 ° C. to 900 ° C. By this firing, a fired aluminum electrode 20 is formed together with the light-receiving surface electrodes (typically Ag electrodes) 12 and 13 and the back side external connection electrodes (typically Ag electrodes) 22. At the same time, an Al—Si alloy layer (not shown) is formed, and aluminum is diffused into the p-Si layer 18 to form the p + layer (BSF layer) 24 described above, whereby the solar cell 10 is manufactured.

なお、図1に示した太陽電池10では、基板11としてp型結晶シリコン基板を用いた例を示したが、n型結晶シリコンからなる基板を用いることもできる。なお、ここではp型結晶シリコンを使用したため、pn接合を形成するために異なる導電型のリン(P)を拡散させたが、n型シリコン基板を使用した場合はp型の不純物(例えば、B)を拡散させればよい。さらに、p−Si層18の裏面11B側には、パッシベーション膜等を形成することなくアルミニウム電極20を形成したが、裏面11B側にもパッシベーション膜を設けるようにしてもよい。
また、上記のように同時焼成する代わりに、例えば受光面11A側の受光面電極(典型的にはAg電極)12,13を形成するための焼成と、裏面11B側のアルミニウム電極20および外部接続用電極22を形成するための焼成とを別々に実施してもよい。
In the solar cell 10 shown in FIG. 1, an example in which a p-type crystalline silicon substrate is used as the substrate 11 is shown, but a substrate made of n-type crystalline silicon can also be used. Since p-type crystal silicon is used here, phosphorus (P) having a different conductivity type is diffused to form a pn junction. However, when an n-type silicon substrate is used, p-type impurities (for example, B ) May be diffused. Further, although the aluminum electrode 20 is formed on the back surface 11B side of the p-Si layer 18 without forming a passivation film or the like, a passivation film may also be provided on the back surface 11B side.
Further, instead of the simultaneous firing as described above, for example, firing for forming the light receiving surface electrodes (typically Ag electrodes) 12 and 13 on the light receiving surface 11A side, the aluminum electrode 20 on the back surface 11B side, and external connection The firing for forming the electrode 22 may be performed separately.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
(参考例)
[導電性組成物の調製]
以下に示す手順で、電極形成用の導電性組成物を調製した。まず、導電性粉末としては、平均粒子径が2μmで球形の銀(Ag)粉末を用いた。ガラスフリットとしては、下記に示す無鉛と有鉛のガラス粉末(平均粒子径:2μm)を用いた。シリコーン樹脂としては、重量平均分子量Mwが5万のポリジメチルシロキサンを用いた。
Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples.
(Reference example)
[Preparation of conductive composition]
A conductive composition for electrode formation was prepared by the following procedure. First, as the conductive powder, spherical silver (Ag) powder having an average particle diameter of 2 μm was used. As the glass frit, the following lead-free and leaded glass powder (average particle diameter: 2 μm) was used. As the silicone resin, polydimethylsiloxane having a weight average molecular weight Mw of 50,000 was used.

[無鉛ガラスフリット]
1〜25mol%Bi−25〜80mol%TeO−0.1〜30mol%ZnO
[有鉛ガラスフリット]
1〜25mol%PbO−25〜80mol%TeO−0.1〜30mol%ZnO
なお、有鉛ガラスフリットは、酸化物換算組成でPbOを25mol%含み、網目形成元素としてテルル(Te)と亜鉛(Zn)を含むガラスである。また、無鉛ガラスフリットは、鉛(Pb)を含まず、代わりに鉛に近い機能を示すビスマス(Bi)を用い、網目形成元素としてテルル(Te)と亜鉛(Zn)を含むガラスである。これらのガラスフリットはいずれも軟化点が250℃以上600℃以下の範囲である。
[Lead-free glass frit]
1~25mol% Bi 2 O 3 -25~80mol% TeO 2 -0.1~30mol% ZnO
[Leaded glass frit]
1~25mol% PbO-25~80mol% TeO 2 -0.1~30mol% ZnO
The leaded glass frit is a glass containing 25 mol% of PbO in an oxide equivalent composition and containing tellurium (Te) and zinc (Zn) as network forming elements. The lead-free glass frit is a glass that does not contain lead (Pb), uses bismuth (Bi) that exhibits a function similar to lead, and contains tellurium (Te) and zinc (Zn) as network-forming elements. All of these glass frits have a softening point in the range of 250 ° C. or more and 600 ° C. or less.

そしてこれらの材料を、銀粉末を100質量%としたとき、ガラスフリットを2質量%で一定とし、シリコーン樹脂を0質量%,0.1質量%,0.2質量%,0.3質量%,0.6質量%,0.9質量%,1.2質量%で変化させ、有機ビヒクルを5質量%、界面活性剤としての硬化ヒマシ油を0.80質量%、分散媒としてのテキサノールを約1質量%となるように配合した。なお、有機ビヒクルとしては、エチルセルロースとテキサノールとを質量比で15:85の割合で混合したものを用いた。そして、これらの材料を、三本ロールミルを用いてよく混練することで、各例の導電性組成物を得た。本実施形態では、各例の導電性組成物の印刷性を揃えるために、導電性組成物の粘度が180〜200Pa・s(20rpm,25℃)となるよう調整した。   When these materials are made of 100% by mass of silver powder, the glass frit is kept constant at 2% by mass, and the silicone resin is 0% by mass, 0.1% by mass, 0.2% by mass, 0.3% by mass. , 0.6 mass%, 0.9 mass%, 1.2 mass%, organic vehicle 5 mass%, hydrogenated castor oil as surfactant, 0.80 mass%, texanol as dispersion medium It mix | blended so that it might become about 1 mass%. As the organic vehicle, a mixture of ethyl cellulose and texanol at a mass ratio of 15:85 was used. And these materials were knead | mixed well using a three roll mill, and the electrically conductive composition of each example was obtained. In this embodiment, in order to make printability of the conductive composition of each example uniform, the viscosity of the conductive composition was adjusted to 180 to 200 Pa · s (20 rpm, 25 ° C.).

[評価用太陽電池素子の作製]
上記で得られた導電性組成物を用いて受光面電極(即ち、フィンガー電極とバスバー電極からなる櫛型電極)を形成することで、例1〜120の太陽電池素子を作製した。
具体的には、まず、市販の156mm四方(6インチ角)の寸法の太陽電池用p型単結晶シリコン基板(板厚180μm)を用意し、その表面(受光面)をフッ酸および硝酸の混酸を用いてエッチングすることで、ダメージ層を除去するとともに凹凸のテクスチャ構造を形成した。次いで、上記テクスチャ構造面に対してリン含有溶液を塗布し、熱処理を施すことでこのシリコン基板の受光面にシート抵抗が90±10Ω/□のn−Si層(n層)を形成した。次いで、このn−Si層上に、プラズマCVD(PECVD)法により厚みが約80nm程度の窒化ケイ素膜を製膜し、反射防止膜とした。
[Production of solar cell element for evaluation]
The solar cell element of Examples 1-120 was produced by forming a light-receiving surface electrode (namely, the comb electrode which consists of a finger electrode and a bus-bar electrode) using the electrically conductive composition obtained above.
Specifically, first, a commercially available p-type single crystal silicon substrate (plate thickness 180 μm) for 156 mm square (6 inch square) is prepared, and the surface (light receiving surface) is mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid. Etching was used to remove the damaged layer and form an uneven texture structure. Next, a phosphorus-containing solution was applied to the texture structure surface, and heat treatment was performed to form an n-Si layer (n + layer) having a sheet resistance of 90 ± 10 Ω / □ on the light receiving surface of the silicon substrate. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 80 nm was formed on the n-Si layer by a plasma CVD (PECVD) method to obtain an antireflection film.

次いで、シリコン基板の裏面側に、所定の銀電極形成用ペーストを用いて、後に裏面側外部接続用電極となるよう所定のパターンでスクリーン印刷し、乾燥させることにより、裏面側電極パターンを形成した。そして、裏面側の全面にアルミニウム電極形成用ペーストをスクリーン印刷し、乾燥することにより、アルミニウム膜を形成した。   Next, the back side electrode pattern was formed on the back side of the silicon substrate by using a predetermined silver electrode forming paste, followed by screen printing with a predetermined pattern to be a back side external connection electrode and drying. . Then, an aluminum electrode forming paste was screen-printed on the entire back surface and dried to form an aluminum film.

その後、上記で用意した導電性組成物を用い、スクリーン印刷法によって、上記反射防止膜上に受光面電極(Ag電極)用の電極パターンを印刷し、120℃で乾燥させた。具体的には、図2に示したように、3本の相互に平行な直線状バスバー電極と、このバスバー電極に直交するようにして相互に平行な90本のフィンガー電極とからなる電極パターンをスクリーン印刷にて形成した。スクリーン印刷には、360メッシュ(線径16μm、乳剤厚15μm)のスクリーン製版を用いた。フィンガー電極パターンは、焼成後の寸法が、線幅約45μm、膜厚15μm〜25μmとなるよう調整した。また、バスバー電極は焼成後の線幅がおよそ1.5mmとなるように設定した。このように両面にそれぞれ電極パターンを印刷した基板を、大気雰囲気中、近赤外線高速焼成炉を用いて焼成温度700〜800℃で焼成することで、評価用の太陽電池を作製した。   Thereafter, using the conductive composition prepared above, an electrode pattern for a light-receiving surface electrode (Ag electrode) was printed on the antireflection film by a screen printing method and dried at 120 ° C. Specifically, as shown in FIG. 2, an electrode pattern comprising three mutually parallel linear busbar electrodes and 90 finger electrodes parallel to each other so as to be orthogonal to the busbar electrodes. It was formed by screen printing. For screen printing, a screen plate having a 360 mesh (wire diameter: 16 μm, emulsion thickness: 15 μm) was used. The finger electrode pattern was adjusted such that the dimensions after firing were about 45 μm in line width and 15 μm to 25 μm in film thickness. The bus bar electrode was set so that the line width after firing was approximately 1.5 mm. Thus, the solar cell for evaluation was produced by baking the board | substrate which printed the electrode pattern on both surfaces in the air atmosphere at the baking temperature of 700-800 degreeC using the near-infrared high-speed baking furnace.

[評価]
上記のように作製した太陽電池について、ソーラーシミュレータ(Beger社製、PSS10)を用いてI−V特性を測定し、JIS C8913に規定される「結晶系太陽電池セル出力測定方法」に基づいて開放電圧(Voc)および曲線因子(FF)を算出した。その結果を、開放電圧(Voc)については図4に、曲線因子(FF)については図5に示した。
[Evaluation]
About the solar cell produced as mentioned above, an IV characteristic is measured using a solar simulator (PSS10, manufactured by Beger Co., Ltd.), and it is opened based on a “crystalline solar cell output measuring method” defined in JIS C8913. The voltage (Voc) and fill factor (FF) were calculated. The results are shown in FIG. 4 for the open circuit voltage (Voc) and in FIG. 5 for the fill factor (FF).

図4に示されるように、導電性組成物にシリコーン樹脂を添加し、その含有量を増大させることで、この導電性組成物により形成した電極を備える太陽電池の開放電圧が増大する傾向にあることがわかった。その傾向は、ガラスフリットとして、無鉛ガラスフリットと有鉛ガラスフリットの何れを用いた場合でも確認できた。しかしながら、開放電圧の増大は、有鉛ガラスフリットを用いた場合により顕著となることが確認できた。有鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物については、シリコーン樹脂を含有しない場合(0質量%)の場合でも、無鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物よりも高い開放電圧が得られるが、シリコーン樹脂を添加することでその効果は大きく向上されることがわかった。また、具体的なデータは示していないが、このような傾向は、ガラスフリットが有鉛か無鉛かで大きく異なるものの、有鉛ガラスフリットについては鉛以外のガラス成分の割合にさほど影響されないことも確認できた。   As shown in FIG. 4, by adding a silicone resin to the conductive composition and increasing its content, the open-circuit voltage of a solar cell including an electrode formed from this conductive composition tends to increase. I understood it. This tendency was confirmed when either a lead-free glass frit or a leaded glass frit was used as the glass frit. However, it has been confirmed that the increase in the open circuit voltage becomes more remarkable when a leaded glass frit is used. With respect to the conductive composition using the leaded glass frit, even when the silicone resin is not contained (0% by mass), a higher open-circuit voltage than that of the conductive composition using the lead-free glass frit can be obtained. It was found that the effect was greatly improved by adding resin. In addition, although no specific data is shown, such a tendency is greatly different depending on whether the glass frit is leaded or lead-free, but the leaded glass frit is not significantly affected by the ratio of glass components other than lead. It could be confirmed.

一方で、図5に示されるように、曲線因子については開放電圧と異なる傾向が見られた。すなわち、ガラスフリットとして、無鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物については、シリコーン樹脂を添加することで曲線因子が著しく低下してしまうことがわかった。この曲線因子の低下は、シリコーン樹脂を0.6質量%添加した場合で約10%減であり、実用レベルに無いことがわかる。一方で、有鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物については、シリコーン樹脂を0.6質量%程度まで添加した場合には曲線因子に有意な影響は見られないものの、さらに多くのシリコーン樹脂を添加することで曲線因子が急激に低下することがわかった。具体的なデータは示していないが、このような傾向は、ガラスフリットが有鉛か無鉛かで大きく異なるものの、有鉛ガラスフリットおよび無鉛ガラスフリットともに、鉛以外のガラス成分の割合にほぼ影響されないことが確認できた。   On the other hand, as shown in FIG. 5, a tendency different from the open circuit voltage was observed for the fill factor. That is, it has been found that, for a conductive composition using a lead-free glass frit as a glass frit, the addition of a silicone resin significantly reduces the fill factor. The decrease in the fill factor is about 10% when 0.6 mass% of the silicone resin is added, indicating that it is not at a practical level. On the other hand, for conductive compositions using leaded glass frit, when silicone resin is added up to about 0.6% by mass, there is no significant effect on the fill factor, but more silicone resin can be added. It was found that the curve factor rapidly decreased by the addition. Although specific data are not shown, this trend is largely unaffected by the proportion of glass components other than lead in both leaded and leadless glass frit, although the glass frit differs greatly depending on whether it is leaded or leadless. I was able to confirm.

(実施形態1)
[導電性組成物の調製]
次いで、導電性組成物に鉛含有化合物粉末を加え、その他の条件は概ね上記参考例と同様にして、例1〜120の電極形成用の導電性組成物を調製した。すなわち、導電性粉末としては、平均粒子径が2μmで球形の銀(Ag)粉末を用いた。ガラスフリットとしては、下記表1に示す無鉛と有鉛のそれぞれ3通りの組成系のガラス粉末(平均粒子径:2μm)を用いた。シリコーン樹脂としては、重量平均分子量Mwが5万のポリジメチルシロキサンを用いた。鉛含有化合物粉末としては、平均粒子径が2μm程度の鉛丹(Pb)、一酸化鉛(PbO)、硝酸鉛(Pb(NO)をいずれも市販のものから用意した。
(Embodiment 1)
[Preparation of conductive composition]
Subsequently, the lead-containing compound powder was added to the conductive composition, and the conductive composition for electrode formation of Examples 1 to 120 was prepared in the same manner as in the above Reference Example under other conditions. That is, as the conductive powder, spherical silver (Ag) powder having an average particle diameter of 2 μm was used. As the glass frit, glass powders (average particle diameter: 2 μm) having three kinds of composition systems of lead-free and leaded materials shown in Table 1 below were used. As the silicone resin, polydimethylsiloxane having a weight average molecular weight Mw of 50,000 was used. As the lead-containing compound powder, lead (Pb 3 O 4 ), lead monoxide (PbO), and lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ) having an average particle size of about 2 μm were prepared from commercially available products.

Figure 2017092253
Figure 2017092253

なお、表1において、無鉛ガラスフリットは、鉛(Pb)を含まず、網目形成元素として、(1)SiおよびB、(2)Te、(3)TeおよびWをそれぞれ含み、網目修飾元素としてZn等を含むガラスである。また、有鉛ガラスフリットは、網目形成元素として、(1)Si、(2)Te、(3)TeおよびWをそれぞれ含み、網目修飾元素としてPb等を含むガラスである。有鉛ガラスフリットについては、表2〜4に示すように、酸化物換算組成におけるPbO量を5〜30mol%の範囲で変更している。なおこれらのガラスフリットはいずれも軟化点が250℃以上600℃以下の範囲となるよう調整されている。   In Table 1, the lead-free glass frit does not contain lead (Pb), and includes (1) Si and B, (2) Te, (3) Te and W, respectively, as network-forming elements, and as network-modifying elements. Glass containing Zn or the like. The leaded glass frit is a glass containing (1) Si, (2) Te, (3) Te and W as network-forming elements, and Pb and the like as network-modifying elements. About the leaded glass frit, as shown in Tables 2-4, the PbO amount in an oxide conversion composition is changed in the range of 5-30 mol%. These glass frits are all adjusted to have a softening point in the range of 250 ° C. or more and 600 ° C. or less.

銀粉末、シリコーン樹脂、ガラスフリットおよび鉛含有化合物粉末を下記の割合で混合し、有機バインダ成分としてのエチルセルロースを銀粉末100質量%に対して6.7質量%、界面活性剤としての硬化ヒマシ油を0.80質量%、分散媒としてのテキサノール約1質量%となるよう加え、三本ロールミルを用いてよく混練することで、例1〜120の導電性組成物を調製した。導電性組成物の粘度は180〜200Pa・s(20rpm,25℃)となるよう調整した。
なお、ガラスフリットは、銀粉末を100質量%としたとき、2質量%で一定とした。シリコーン樹脂は、表2〜4に示すように、銀粉末100質量%に対し、0〜0.9質量%の範囲で変化させた。
Silver powder, silicone resin, glass frit, and lead-containing compound powder are mixed in the following proportions, ethyl cellulose as an organic binder component is 6.7% by mass with respect to 100% by mass of silver powder, and hardened castor oil as a surfactant In an amount of 0.80% by mass and about 1% by mass of texanol as a dispersion medium, and well kneaded using a three-roll mill, the conductive compositions of Examples 1 to 120 were prepared. The viscosity of the conductive composition was adjusted to 180 to 200 Pa · s (20 rpm, 25 ° C.).
The glass frit was constant at 2% by mass when the silver powder was 100% by mass. As shown in Tables 2 to 4, the silicone resin was changed in the range of 0 to 0.9 mass% with respect to 100 mass% of the silver powder.

鉛含有化合物粉末は、各鉛含有化合物をガラスフリットに加えて仮想ガラスを作製したと仮定したときに、その仮想ガラスの酸化物換算組成における鉛(PbO)量が表2〜4に示されるように、0〜30mol%となるように、その割合を調製した。なお、その時の、銀粉末100質量%あたりの鉛含有化合物粉末の添加量(質量%)を、下段の括弧内に示した。   Assuming that the lead-containing compound powder was prepared by adding each lead-containing compound to the glass frit to produce a virtual glass, the lead (PbO) amount in the oxide-converted composition of the virtual glass is shown in Tables 2-4. The ratio was adjusted so that it might become 0-30 mol%. In addition, the addition amount (mass%) of the lead-containing compound powder per 100 mass% of silver powder at that time is shown in the lower parenthesis.

例えば、表2に示されるように、ガラスフリットとしてB−SiO−ZnO系ガラスフリット(無鉛)を用いた場合について説明する。このとき、鉛含有化合物粉末として鉛丹を用いた場合、仮想ガラスのPbO量が10mol%となる鉛丹量は約0.26質量%(例11)であり、PbO量が20mol%となる鉛丹量は約0.51質量%(例12〜16,18)であり、PbO量が30mol%となる鉛丹量は約0.77質量%(例13)である。また、例えば、鉛含有化合物粉末として一酸化鉛を用いた場合、仮想ガラスのPbO量が20mol%となる量は約0.53質量%(例19,20)であり、硝酸鉛を用いた場合は約0.76質量%(例21,22)である。 For example, as shown in Table 2, a case where B 2 O 3 —SiO 2 —ZnO-based glass frit (lead-free) is used as the glass frit will be described. At this time, when lead is used as the lead-containing compound powder, the amount of lead that the PbO amount of the virtual glass is 10 mol% is about 0.26% by mass (Example 11), and the amount of PbO is 20 mol%. The amount of red lead is about 0.51% by mass (Examples 12 to 16, 18), and the amount of lead reddish that makes the amount of PbO 30 mol% is about 0.77% by mass (Example 13). For example, when lead monoxide is used as the lead-containing compound powder, the amount of PbO in the virtual glass is 20 mol% is about 0.53 mass% (Examples 19 and 20), and lead nitrate is used. Is about 0.76% by mass (Examples 21, 22).

また、鉛含有化合物粉末は、粉末の形態で配合する場合と、ガラスフリットに担持させた状態で配合する場合の2通りで導電性組成物を用意した。鉛含有化合物粉末を担持したガラスフリットは、乾式粒子複合化装置(NOB−130)を用い、所定量の鉛含有化合物粉末とガラスフリットとを投入して、羽根回転数2500rpm、動力負荷約4.7kW、処理時間約10分間として処理することで用意した。   The lead-containing compound powder was prepared in two ways: when blended in the form of a powder, and when blended in a state of being supported on a glass frit. The glass frit carrying the lead-containing compound powder is supplied with a predetermined amount of the lead-containing compound powder and the glass frit using a dry particle compounding apparatus (NOB-130), the blade rotation speed is 2500 rpm, and the power load is about 4. It was prepared by processing at 7 kW and a processing time of about 10 minutes.

[評価]
上記のように用意した導電性組成物を用い、参考例と同様にして太陽電池を作製した。そしてこの太陽電池について、ソーラーシミュレータ(Beger社製、PSS10)を用いてI−V特性を測定し、JIS C8913に規定される「結晶系太陽電池セル出力測定方法」に基づいて変換効率(Eff)を算出した。その結果を、表2〜4に示した。なお、表中の「Eff」の「Reff」の欄には、各表において基準となる例1、41、81のEff実測値を1としたときの各Effの相対値を示した。「評価」の欄には、Reff値が、1未満の場合を「×」(不良)、1以上1.15未満の場合を「△」(良)、1.15以上の場合を「○」(優良)として示した。
[Evaluation]
Using the conductive composition prepared as described above, a solar cell was produced in the same manner as in the reference example. And about this solar cell, an IV characteristic is measured using a solar simulator (the Beger company make, PSS10), and conversion efficiency (Eff) based on the "crystal system photovoltaic cell output measuring method" prescribed | regulated to JISC8913 Was calculated. The results are shown in Tables 2-4. In addition, the “Reff” column of “Eff” in the table shows the relative value of each Eff when the actual Eff value of Examples 1, 41, and 81 serving as a reference in each table is 1. In the “evaluation” column, “X” (bad) when the Reff value is less than 1, “△” (good) when it is 1 or more and less than 1.15, and “◯” when it is 1.15 or more. (Excellent).

Figure 2017092253
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Figure 2017092253
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Figure 2017092253
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表2〜4に示されるように、導電性組成物に、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを添加することで、変換効率が著しく増大されることが確認された。
詳細に確認すると、例1、41、81の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂も鉛含有化合物粉末も含まない導電性組成物である。
例2、42、82の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂は含むが、鉛含有化合物粉末は含まない導電性組成物である。
例3〜10、43〜50、83〜90の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂を含まず、鉛含有化合物粉末を含む導電性組成物である。
例11〜22、51〜62、91〜102の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを両方含み、その配合量や鉛含有化合物粉末の種類を変化させたものである。
As shown in Tables 2 to 4, it was confirmed that the conversion efficiency was remarkably increased by adding the silicone resin and the lead-containing compound powder to the conductive composition.
When confirmed in detail, the conductive compositions of Examples 1, 41 and 81 are conductive compositions using a lead-free glass frit and containing neither a silicone resin nor a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 2, 42, and 82 are lead-free glass frit, containing a silicone resin but not containing a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 3 to 10, 43 to 50, and 83 to 90 are lead-free glass frit, a conductive composition that does not include a silicone resin and includes a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 11-22, 51-62, 91-102 use lead-free glass frit, contain both silicone resin and lead-containing compound powder, and change the blending amount and the type of lead-containing compound powder. It is a thing.

例23〜25、63〜65、103〜105の導電性組成物は、有鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂は含むが、鉛含有化合物粉末は含まない導電性組成物である。
例26〜40、66〜80、106〜120の導電性組成物は、有鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを両方含み、その配合量や鉛含有化合物粉末の種類を変化させたものである。
The conductive compositions of Examples 23 to 25, 63 to 65, and 103 to 105 are conductive compositions using a leaded glass frit and containing a silicone resin but not containing a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 26 to 40, 66 to 80, and 106 to 120 use leaded glass frit, contain both silicone resin and lead-containing compound powder, and change the blending amount and the type of lead-containing compound powder. It has been made.

例2、42、82の結果から、導電性組成物にシリコーン樹脂を添加することで、Reffが0.001〜0.002増加し、発電効率が上昇することがわかった。
しかしながら、例23〜25、63〜65、103〜105の結果から、シリコーン樹脂を添加する場合に、導電性組成物中のガラスフリットを、無鉛のものから有鉛のものに換えることで、Reffの増加割合は例えば0.167〜0.204と大幅に大きくなることがわかった。なお、これらの例において、Reffの増加は、有鉛ガラスフリットの組成系に関わらずPbO量が20mol%(例24、64、104)のときにピークとなった。したがって、Reffの増大は、ガラスフリットの種類には依らないが、単純にPbO量に応じて増大するわけではないことがわかった。
From the results of Examples 2, 42, and 82, it was found that adding silicone resin to the conductive composition increased Reff by 0.001 to 0.002 and increased power generation efficiency.
However, from the results of Examples 23 to 25, 63 to 65, and 103 to 105, when the silicone resin is added, the glass frit in the conductive composition is changed from a lead-free one to a lead one. It has been found that the increase rate of is significantly increased, for example, from 0.167 to 0.204. In these examples, the increase in Reff peaked when the amount of PbO was 20 mol% (Examples 24, 64, and 104) regardless of the composition system of the leaded glass frit. Accordingly, it has been found that the increase in Reff does not depend on the type of glass frit, but simply does not increase with the amount of PbO.

一方で、例3〜10、43〜50、83〜90の結果から、導電性組成物に鉛含有化合物粉末を添加することで、Reffが0.095〜0.119増加し、シリコーン樹脂を添加する場合よりも発電効率の上昇割合が大きいことがわかった。これらの例において、Reffの増加は、鉛含有化合物粉末の量はガラスフリットとして含まれたときの換算値で20mol%相当(例4、44、84)のときにピークとなった。したがって、Reffの増大は、単純に鉛含有化合物粉末の量に応じて増大するわけではないことがわかった。また、鉛含有化合物粉末をそのまま添加するか、ガラスフリットに担持させて添加するかで、発電効率に有意な変化は見られないことがわかった。   On the other hand, from the results of Examples 3 to 10, 43 to 50, 83 to 90, by adding lead-containing compound powder to the conductive composition, Reff increased by 0.095 to 0.119, and silicone resin was added. It has been found that the rate of increase in power generation efficiency is greater than in the case of doing so. In these examples, the increase in Reff peaked when the amount of the lead-containing compound powder was equivalent to 20 mol% (Examples 4, 44, 84) in terms of the converted value when contained as glass frit. Therefore, it was found that the increase in Reff does not simply increase with the amount of lead-containing compound powder. It was also found that no significant change in power generation efficiency was observed depending on whether the lead-containing compound powder was added as it was or supported on a glass frit.

以上の例に対し、例11〜22、51〜62、91〜102の結果から、導電性組成物に、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを共に添加することで、Reffが0.159〜0.205増加し、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とをそれぞれ単独で添加する場合よりも発電効率の上昇割合が大きいことがわかった。このReffの増加割合は、シリコーン樹脂を単独で添加したときのReffの増加割合と、鉛含有化合物粉末を単独で添加したときのReffの増加割合とを足し合わせた値よりも極めて大きい(例えば、1.5倍以上)。したがって、この導電性組成物を用いて電極を形成するに際し、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とが相乗的に作用して、発電効率の上昇に寄与していることが明らかである。   In contrast to the above examples, from the results of Examples 11-22, 51-62, 91-102, the ref is 0.159-0 by adding both the silicone resin and the lead-containing compound powder to the conductive composition. It was found that the rate of increase in power generation efficiency was greater than when the silicone resin and the lead-containing compound powder were added individually. The increase rate of Reff is much larger than the sum of the increase rate of Reff when the silicone resin is added alone and the increase rate of Reff when the lead-containing compound powder is added alone (for example, 1.5 times or more). Therefore, when forming an electrode using this conductive composition, it is clear that the silicone resin and the lead-containing compound powder act synergistically and contribute to an increase in power generation efficiency.

これらの例において、Reffの増加は、シリコーン樹脂の添加量が0.20質量%で、鉛含有化合物粉末の量(ガラスフリットとして含まれたときの換算値)が20mol%のとき(例えば、例14、54、94)にピークとなった。なお、鉛含有化合物粉末の種類によって、発電効率にわずかに差異がみられ、強いて言えば、鉛含有化合物粉末として硝酸鉛を用いることが好ましいと言える(例22、62、102)。
なお、例26〜40、66〜80、106〜120の結果から、ガラスフリットとして、無鉛ガラスフリットではなく、有鉛ガラスフリットを用いた場合でも、発電効率の上昇効果が得られることが確認できた。この場合、有鉛ガラスフリットに鉛成分が含まれることから、鉛含有化合物粉末の割合は減少させ得ることがわかった。
In these examples, the increase in Reff is when the addition amount of the silicone resin is 0.20 mass% and the amount of the lead-containing compound powder (converted value when contained as a glass frit) is 20 mol% (for example, 14, 54, 94). Note that there is a slight difference in power generation efficiency depending on the type of the lead-containing compound powder, and it can be said that it is preferable to use lead nitrate as the lead-containing compound powder (Examples 22, 62, 102).
In addition, from the results of Examples 26 to 40, 66 to 80, and 106 to 120, it can be confirmed that the effect of increasing the power generation efficiency can be obtained even when a leaded glass frit is used instead of a lead-free glass frit as the glass frit. It was. In this case, since the lead component is contained in the leaded glass frit, it has been found that the proportion of the lead-containing compound powder can be reduced.

ここで、表4に示した(3)TeO−WO系の無鉛ガラスフリットおよび有鉛ガラスフリットを含む導電性組成物を用いて作製した例82、84、91〜120の太陽電池について、受光面電極のはく離試験を行い、基板に対する電極の接着強度を測定した。 Here, the solar cells of Examples 82, 84, and 91 to 120 manufactured using the conductive composition containing (3) a TeO 2 —WO 3 lead-free glass frit and a leaded glass frit shown in Table 4 A peel test of the light-receiving surface electrode was performed to measure the adhesive strength of the electrode to the substrate.

なお、接着強度(はく離強度)の評価は、図3に示したような強度測定装置300を用いて行った。具体的には、まず、評価用の太陽電池10の裏面11B側にエポキシ接着材42を塗布し、受光面11A側を上にして、ガラス基板41上に固着した。この評価用の太陽電池10の受光面電極12に、はく離用のタブ線35を片端からはんだ層30を介してはんだ付けした。そして評価用の太陽電池10をガラス基板41ごと強度測定装置300の固定台40に載置し、ガラス基板41部分を固定ねじ43および係止板44にて固定台40に固定した。次いで、図3に示すように、強度測定装置300を固定台40の底面が135°になるように傾斜させ、タブ線35に予め形成されている延長部35eを鉛直上方に引っ張ることにより(矢印45参照)、電極12/基板11界面の接着強度(N/mm)を測定した。接着強度の測定結果を表5の「ADH」欄に示した。なお、表5の「ADH」の「Radh」欄には、例42の接着強度の実測値を1(基準)としたときの、各接着強度の相対値を示した。「評価」欄には、「Radh」が0.85以上の場合を「○」、0.85未満の場合を「△」として示した。   In addition, evaluation of adhesive strength (peeling strength) was performed using the strength measuring apparatus 300 as shown in FIG. Specifically, first, an epoxy adhesive 42 was applied to the back surface 11B side of the solar cell 10 for evaluation, and was fixed on the glass substrate 41 with the light receiving surface 11A side facing up. The tab wire 35 for peeling was soldered to the light-receiving surface electrode 12 of the solar cell 10 for evaluation from one end through the solder layer 30. Then, the solar cell 10 for evaluation was placed on the fixing base 40 of the strength measuring device 300 together with the glass substrate 41, and the glass substrate 41 portion was fixed to the fixing base 40 with the fixing screw 43 and the locking plate 44. Next, as shown in FIG. 3, the strength measuring device 300 is tilted so that the bottom surface of the fixed base 40 is 135 °, and the extension 35 e formed in advance on the tab wire 35 is pulled vertically upward (arrow). 45), and the adhesive strength (N / mm) at the electrode 12 / substrate 11 interface was measured. The measurement results of the adhesive strength are shown in the “ADH” column of Table 5. The “Radh” column of “ADH” in Table 5 shows the relative value of each adhesive strength when the actual measured value of the adhesive strength of Example 42 is 1 (reference). In the “evaluation” column, the case where “Radh” is 0.85 or more is indicated as “◯”, and the case where it is less than 0.85 is indicated as “Δ”.

Figure 2017092253
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表5に示すように、シリコーン樹脂のみを添加した例82の導電性組成物から形成された電極は、基板に対して最も強い接着強度を示すことがわかった。また、鉛含有化合物粉末のみを添加した例84の導電性組成物から形成された電極は、例82よりも接着強度が若干低下することがわかった。そして、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末との両方を添加した例91〜102、106〜120の導電性組成物から形成された電極は、さらに接着強度が低下することがわかった。Radhは、無鉛ガラスフリットを用いた例91〜102については0.908〜0.947であるのに対し、有鉛ガラスフリットを用いた例106〜120については0.867〜0.927であった。例91〜102と、例106〜120とでは、Eff値がおおむね同レベルであったが、有鉛ガラスフリットを用いることで接着強度は約5%程度低下する傾向にあることがわかった。しかしながら、鉛含有化合物粉末を添加せずに、有鉛ガラスフリットを用いた例103〜105については、接着強度が顕著に低下してしまうことがわかった。以上のことから、例えば、例103〜105のEff値(17.23〜17.23)を実現するための導電性組成物としては、シリコーン樹脂と鉛成分を含み、この鉛成分としては有鉛ガラスフリットを用いるのではなく、鉛含有化合物粉末を含む方がよいことがわかる。   As shown in Table 5, it was found that the electrode formed from the conductive composition of Example 82 to which only the silicone resin was added showed the strongest adhesive strength to the substrate. Further, it was found that the electrode formed from the conductive composition of Example 84 to which only the lead-containing compound powder was added had a slightly lower adhesive strength than that of Example 82. And the electrode formed from the electroconductive composition of Examples 91-102 and 106-120 which added both the silicone resin and the lead-containing compound powder turned out that adhesive strength falls further. Radh was 0.908-0.947 for Examples 91-102 using lead-free glass frit, whereas it was 0.867-0.927 for Examples 106-120 using leaded glass frit. It was. In Examples 91-102 and Examples 106-120, the Eff values were almost the same level, but it was found that the adhesive strength tends to decrease by about 5% by using leaded glass frit. However, it was found that for Examples 103 to 105 using the leaded glass frit without adding the lead-containing compound powder, the adhesive strength was significantly reduced. From the above, for example, the conductive composition for realizing the Eff values (17.23 to 17.23) of Examples 103 to 105 includes a silicone resin and a lead component, and the lead component is leaded. It can be seen that it is better to use lead-containing compound powder instead of using glass frit.

(実施形態2)
[導電性組成物の調製]
次いで、2種類の無鉛ガラスフリット(A),(B)を用意し、下記表6に示すように、無鉛ガラスフリット(A)または(B)と、鉛含有化合物粉末、シリコーン樹脂の配合量を変化させ、その他の条件は上記実施形態1に準じることで、8通りの電極形成用の導電性組成物を調製した。すなわち、(A)無鉛ガラスフリットおよび(B)有鉛ガラスフリットは、銀粉末100質量%に対して、0.5質量%〜10質量%となるよう変化させた。また、鉛含有化合物粉末としては鉛丹(Pb)を用い、この鉛含有化合物がガラスに含まれたとしたときのガラスフリットの酸化物換算組成におけるPbO濃度が20mol%となる量で配合した。なお、表6のPbの配合量の欄の括弧内には、実際に加えたPbの銀粉末100質量%に対する割合(質量%)を示した。
(Embodiment 2)
[Preparation of conductive composition]
Next, two types of lead-free glass frits (A) and (B) are prepared. As shown in Table 6 below, the blending amounts of the lead-free glass frit (A) or (B), the lead-containing compound powder, and the silicone resin are set. By changing the other conditions in accordance with the first embodiment, eight conductive compositions for electrode formation were prepared. That is, (A) the lead-free glass frit and (B) the leaded glass frit were changed so as to be 0.5% by mass to 10% by mass with respect to 100% by mass of the silver powder. In addition, as a lead-containing compound powder, lead (Pb 3 O 4 ) is used, and this lead-containing compound is contained in an amount such that the PbO concentration in the oxide-converted composition of the glass frit is 20 mol% when it is contained in glass. did. In the parentheses in the column of the amount of Pb 3 O 4 in Table 6, the ratio (mass%) of Pb 3 O 4 actually added to 100 mass% of silver powder is shown.

Figure 2017092253
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上記のように用意した導電性組成物を用い、参考例と同様にして太陽電池を作製した。そしてこの太陽電池について、ソーラーシミュレータ(Beger社製、PSS10)を用いてI−V特性を測定し、JIS C8913に規定される「結晶系太陽電池セル出力測定方法」に基づいて変換効率(Eff)を算出した。その結果を、表6に併せて示した。なお、表中の「Reff」の欄には、例121および125のEffの実測値を1としたときの、各Effの相対値を示した。「評価」の欄には、Reff値が、1未満の場合を「×」(不良)、1以上1.15未満の場合を「△」(良)、1.15以上の場合を「○」(優良)として示した。本実施形態では、「×」の結果はなかった。   Using the conductive composition prepared as described above, a solar cell was produced in the same manner as in the reference example. And about this solar cell, an IV characteristic is measured using a solar simulator (the Beger company make, PSS10), and conversion efficiency (Eff) based on the "crystal system photovoltaic cell output measuring method" prescribed | regulated to JISC8913 Was calculated. The results are also shown in Table 6. The “Reff” column in the table shows the relative value of each Eff when the measured value of Eff in Examples 121 and 125 is 1. In the “evaluation” column, “X” (bad) when the Reff value is less than 1, “△” (good) when it is 1 or more and less than 1.15, and “◯” when it is 1.15 or more. (Excellent). In this embodiment, there was no result of “x”.

[評価]
表6に示されるように、導電性組成物中のガラスフリットの配合量を0.5質量%〜10質量%と変化させた場合であっても、導電性組成物が鉛含有化合物粉末とシリコーン樹脂とを両方含むことで、変換効率を大きく改善できることがわかった。また、変換効率の改善は、導電性組成物が鉛含有化合物粉末およびシリコーン樹脂のいずれか一方のみしか含まない場合と比較しても、大幅に改善されることがわかった。なお、具体的には示していないが、このような傾向は、有鉛ガラスフリットについても同様に確認できた。
[Evaluation]
As shown in Table 6, even when the blending amount of the glass frit in the conductive composition was changed from 0.5 mass% to 10 mass%, the conductive composition was composed of lead-containing compound powder and silicone. It was found that the conversion efficiency can be greatly improved by including both resins. Moreover, it turned out that the improvement of conversion efficiency is significantly improved compared with the case where an electroconductive composition contains only any one of a lead-containing compound powder and a silicone resin. In addition, although not specifically shown, such a tendency could be confirmed similarly for the leaded glass frit.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible.

10 太陽電池素子(セル)
11 半導体基板(シリコン基板)
11A 受光面
11B 裏面
12 バスバー電極(受光面電極)
13 フィンガー電極(受光面電極)
14 反射防止膜
16 n−Si層
18 p−Si層
20 裏面アルミニウム電極
22 裏面側外部接続用電極
24 p
10 Solar cell element (cell)
11 Semiconductor substrate (silicon substrate)
11A Light-receiving surface 11B Back surface 12 Bus bar electrode (light-receiving surface electrode)
13 Finger electrode (light-receiving surface electrode)
14 Antireflection film 16 n-Si layer 18 p-Si layer 20 Back surface aluminum electrode 22 Back surface side external connection electrode 24 p + layer

Claims (10)

太陽電池の電極を形成するための導電性組成物であって、
導電性粉末と、
ガラスフリットと、
鉛含有化合物粉末と、
シリコーン樹脂と、
有機バインダと、
分散媒と、
を含む、導電性組成物。
A conductive composition for forming an electrode of a solar cell,
Conductive powder;
Glass frit,
Lead-containing compound powder;
Silicone resin,
An organic binder,
A dispersion medium;
A conductive composition comprising:
前記ガラスフリットは、導電性粉末を100質量%としたとき0.1〜12質量%の割合で含まれる、請求項1に記載の導電性組成物。   The said glass frit is an electrically conductive composition of Claim 1 contained in the ratio of 0.1-12 mass%, when electroconductive powder is 100 mass%. 前記鉛含有化合物粉末は、前記ガラスフリットと当該鉛含有化合物粉末とを混合して仮想ガラスを作製したとき、当該仮想ガラスの酸化物換算組成におけるPbOの割合が30mol%以下となる量で含まれる、請求項2に記載の導電性組成物。   The lead-containing compound powder is included in such an amount that when the glass frit and the lead-containing compound powder are mixed to produce a virtual glass, the proportion of PbO in the oxide-converted composition of the virtual glass is 30 mol% or less. The conductive composition according to claim 2. 前記鉛含有化合物粉末は、金属鉛、一酸化鉛、鉛丹、硝酸鉛および炭酸鉛からなる群から選択される少なくとも1種の鉛含有化合物の粉末である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The lead-containing compound powder is a powder of at least one lead-containing compound selected from the group consisting of metallic lead, lead monoxide, red lead, lead nitrate and lead carbonate. The conductive composition according to item. 前記鉛含有化合物粉末は、前記ガラスフリットに担持されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to claim 1, wherein the lead-containing compound powder is supported on the glass frit. 前記シリコーン樹脂は、前記導電性粉末100質量%に対して0.9質量%以下の割合で含まれる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the silicone resin is contained in a proportion of 0.9% by mass or less with respect to 100% by mass of the conductive powder. 前記シリコーン樹脂の重量平均分子量は1000以上150000以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to claim 1, wherein the silicone resin has a weight average molecular weight of 1,000 to 150,000. 前記シリコーン樹脂は、ポリジメチルシロキサンおよびポリエーテル変性シロキサンの少なくとも一方を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to claim 1, wherein the silicone resin contains at least one of polydimethylsiloxane and polyether-modified siloxane. 前記導電性粉末を構成する金属種が、ニッケル、白金、パラジウム、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選択されるいずれか1種または2種以上の元素を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The metal species constituting the conductive powder includes any one or two or more elements selected from the group consisting of nickel, platinum, palladium, silver, copper, and aluminum. 2. The conductive composition according to item 1. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の導電性組成物の焼成物を電極として備えている太陽電池。   The solar cell provided with the baked product of the electroconductive composition of any one of Claims 1-9 as an electrode.
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