JP2017112097A - 電極形成用組成物ならびにこれを用いて製造された電極および太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハーとの接触部分でのダメージを最小化して開放電圧を改善することによって電池効率を向上させることができる電極形成用組成物ならびにこれを用いて製造された電極および太陽電池を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る電極形成用組成物は、導電性粉末、ガラスフリット、有機ビヒクルおよびバーンアウト遅延剤（ｂｕｒｎ−ｏｕｔ ｒｅｔａｒｄａｎｔ）を含み、前記バーンアウト遅延剤は、２５℃における初期使用量１００質量％に対して６００℃での残炭量が１質量％以上であり、２００〜５００℃に発熱ピークがある有機化合物である。【選択図】図１
Description
本発明は、電極形成用組成物ならびにこれを用いて製造された電極および太陽電池に関する。
太陽電池は、太陽光の光子（ｐｈｏｔｏｎ）を電気に変換させるｐｎ接合の光電効果を利用して電気エネルギーを発生させる。太陽電池は、ｐｎ接合が構成される半導体基板（半導体ウエハー）の一方の面（光入射側の面）に前面電極が、他方の面に後面電極が形成されている。太陽電池は、基板に入射する太陽光によりｐｎ接合の光電効果が誘導され、これから発生した電子が電極を通じて外部に流れる電流を提供する。
このような太陽電池の電極は、電極形成用組成物の塗布、パターニングおよび焼成によって、基板表面に一定のパターンで形成される。
太陽電池の前面電極は、入射光を最大にしつつ、ウエハーと前面電極のコンタクト（接触）部分（ウエハーと前面電極との間に他の機能層を含む場合は、当該他の機能層と前面電極との接触部分）でのダメージ（ｄａｍａｇｅ）を最小化することで、開放電圧を改善することができる。これによって、太陽電池の最大効率を実現することができる。したがって、ウエハーとの接触部分でのダメージを最小化することができる電極形成用組成物の開発が要求されている。
本発明の目的は、ウエハーとの接触部分でのダメージを最小化して開放電圧を改善することによって電池効率を向上させることができる電極形成用組成物（特に太陽電池電極形成用組成物）を提供することである。
本発明の他の目的は、前記電極形成用組成物を用いて製造された電極を提供することである。
本発明のまた他の目的は、前記電極を含む太陽電池を提供することである。
本発明の一形態に係る電極形成用組成物は、導電性粉末、ガラスフリット、有機ビヒクルおよびバーンアウト遅延剤（ｂｕｒｎ−ｏｕｔ ｒｅｔａｒｄａｎｔ）を含み、前記バーンアウト遅延剤は、２５℃における初期使用量１００質量％に対して６００℃での残炭量が１質量％以上であり、２００℃〜５００℃に発熱ピークがある有機化合物である。
前記バーンアウト遅延剤は、電極形成用組成物の総量に対して０．０５〜１．５質量％で含まれてもよい。
前記バーンアウト遅延剤は、エポキシアクリレート系化合物、ウレタンアクリレート系化合物およびシリコン系化合物からなる群より選択される少なくとも１種の有機化合物を含んでもよい。
前記電極形成用組成物は、前記導電性粉末６０〜９５質量％、前記ガラスフリット０．５〜２０質量％、前記バーンアウト遅延剤０．０５〜１．５質量％および前記有機ビヒクルを残部量含んでもよい。
前記ガラスフリットは、鉛（Ｐｂ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、リチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、バナジウム（Ｖ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ヒ素（Ａｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を含んでもよい。
前記有機ビヒクルは、有機バインダーおよび溶媒を含んでもよい。
前記電極形成用組成物は、表面処理剤、分散剤、揺変剤、粘度安定化剤、消泡剤、顔料、紫外線安定剤、酸化防止剤およびカップリング剤からなる群より選択される少なくとも１種の添加剤をさらに含んでもよい。
本発明の他の一形態に係る電極は、前記電極形成用組成物を用いて製造されてなる。
本発明の他の一形態に係る太陽電池は、前記電極を含む。
本発明の電極形成用組成物によれば、ウエハーとの接触部分でのダメージを最小化して開放電圧を改善することによって電池効率を向上させることができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には、中間にまた他の部分がないことを意味する。
本発明の一形態に係る電極形成用組成物は、焼成型のペースト組成物であり、導電性粉末、ガラスフリット、有機ビヒクルおよびバーンアウト（ｂｕｒｎ−ｏｕｔ）遅延剤を含み、前記バーンアウト遅延剤は、２５℃における初期使用量１００質量％に対して６００℃での残炭量が１質量％以上であり、２００℃〜５００℃に発熱ピークがある有機化合物である。
以下、前記電極形成用組成物の各成分について詳細に説明する。
前記電極形成用組成物は、導電性粉末として金属粉末を使用することができる。前記金属粉末は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）からなる群より選択される少なくとも１種の金属を含むことができるが、これに限定されない。
前記導電性粉末は、ナノサイズまたはマイクロサイズの粒径を有する粉末であってもよく、例えば、数十〜数百ナノメートルサイズの導電性粉末、数〜数十マイクロメートルサイズの導電性粉末であってもよく、２以上の互いに異なるサイズを有する導電性粉末を混合して使用してもよい。
前記導電性粉末は、粒子形状が球状、板状、無定形の形状を有することができる。前記導電性粉末の平均粒径（Ｄ５０；メディアン径）は、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍであり、より好ましくは０．５μｍ〜５μｍである。本明細書において、前記平均粒径は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に導電性粉末を超音波を用いて常温（２０〜２５℃）で３分間分散させた後、ＣＩＬＡＳ社製の１０６４ＬＤモデルを使用して測定された値を採用する。前記導電性粉末の平均粒径が前記範囲内であれば、接触抵抗と線抵抗が低くなる効果を有することができる。
前記導電性粉末は、電極形成用組成物の総量１００質量％に対して６０〜９５質量％で含まれてもよい。導電性粉末の含有量が６０質量％以上であると、抵抗の増加により変換効率が低くなることを防ぐことができ、また、導電性粉末の含有量が９５質量％以下であると、有機ビヒクル量の相対的な減少によりペースト化が難しくなることを防ぐことができる。好ましくは、導電性粉末は７０〜９０質量％で含まれる。
前記ガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）は、電極形成用組成物の焼成工程中、反射防止膜をエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）し、導電性粉末粒子を溶融させて抵抗が低くなり得るようにエミッタ領域に導電性粉末の金属結晶粒子を生成させ、導電性粉末とウエハーの間の接着力を向上させ、焼結時に軟化して焼成温度をより低くする効果を誘導する。
太陽電池の効率を向上させるために太陽電池の面積を増加させると、太陽電池の接触抵抗が高くなり得るため、ｐｎ接合（ｐｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）に対する損傷を最小化すると同時に、直列抵抗を最小化させなければならない。また、多様な面抵抗を有する基板の増加により焼成温度の変動幅が大きくなるため、広い焼成温度範囲でも熱安定性が十分に確保され得るガラスフリットを使用することが好ましい。
前記ガラスフリットは、通常電極形成用組成物に使用される有鉛ガラスフリットおよび無鉛ガラスフリットのうちのいずれか一つ以上を使用することができる。
前記ガラスフリットは、鉛（Ｐｂ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、リチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、バナジウム（Ｖ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ヒ素（Ａｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。
ガラスフリットは、通常の方法を用いて前述の金属元素の酸化物に由来するものを製造したものであってもよい。例えば、前記金属元素の酸化物を特定の組成で混合して製造した混合物を溶融した後、急冷（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）し、再び粉砕してガラスフリットを得ることができる。前記混合工程は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）またはプラネタリーミル（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｍｉｌｌ）を使用して実施することができる。前記溶融工程は、７００℃〜１３００℃の条件で実施することができ、前記急冷工程は、常温（２０〜２５℃）で実施することができる。前記粉砕工程は、ディスクミル（ｄｉｓｋ ｍｉｌｌ）、プラネタリーミルなどにより実施することができるが、これに限定されない。
前記ガラスフリットは、平均粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ〜１０μｍであるものを使用してもよく、また、電極形成用組成物の総量１００質量％に対して０．５〜２０質量％含まれてもよい。平均粒径および／または電極形成用組成物中における含有量が前記範囲内であると、電極の電気的特性を阻害しない範囲で電極の接着強度（ａｄｈｅｓｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を向上させることができる。
前記ガラスフリットの形状は、球状でも無定形（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）でもよい。本発明の一実施形態において、転移温度が異なる２種のガラスフリットを使用することもできる。例えば、転移温度が２００℃以上３５０℃以下である第１ガラスフリットと転移温度が３５０℃超５５０℃以下である第２ガラスフリットとを１：０．２〜１：１の質量比に混合して使用することができる。
有機ビヒクルは、電極形成用組成物の無機成分と機械的混合を通じて、電極形成用組成物（ペースト）に印刷に適した粘度および流変学（レオロジー）的特性を付与する。前記有機ビヒクルは、有機バインダーおよび溶媒を含む。
前記有機バインダーは、アクリレート系またはセルロース系樹脂などが使用され得る。一実施形態において、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロース、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物、アルキド樹脂、フェノール系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、キシレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリエステル系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、木材ロジン（ｒｏｓｉｎ）またはアルコールのポリメタクリレートなどが使用され得る。
前記有機バインダーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、３０，０００〜２００，０００ｇ／ｍｏｌであってもよく、好ましくは４０，０００〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌである。前記重量平均分子量（Ｍｗ）が前記範囲以内である場合、印刷性の面で優れた効果を有することができる。
前記溶媒としては、例えば、ヘキサン、トルエン、テキサノール（Ｔｅｘａｎｏｌ,（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチラート）、メチルセロソルブ（ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン、ブチルセロソルブ、脂肪族アルコール（ａｌｉｐｈａｔｉｃ ａｌｃｏｈｏｌ）、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、ジブチルカルビトール（ジエチレングリコールジブチルエーテル）、ブチルカルビトールアセテート（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）、プロピレングリコールモノメチルエーテル、へキシレングリコール、テルピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）、メチルエチルケトン、ベンジルアルコール、γ−ブチロラクトン、エチルラクテートなどを単独でまたは２種以上混合して使用することができる。
前記有機ビヒクルは、残部量で使用してもよく、電極形成用組成物総量１００質量％に対して１〜３０質量％、好ましくは５〜２０質量％で含まれてもよい。前記有機ビヒクルの含有量が前記範囲であると、電極パターンと基板の付着強度を向上させることができ、優れた連続印刷性を確保することができる。
前記バーンアウト遅延剤は、電極形成用組成物の有機物の焼成を遅延させ、ガラスフリットの流動性（ｆｌｕｉｄｉｔｙ）を調節して反射防止膜のエッチング性を調節することができる。これによって、エミッタとのコンタクト部分におけるダメージを最小化し、開放電圧を向上させることができる。
前記バーンアウト遅延剤は、２５℃における初期使用量１００質量％に対して６００℃での残炭量が１質量％以上、例えば１．０質量％以上６０．０質量％以下であり、２００℃〜５００℃、例えば２１０℃〜４５０℃に発熱ピークがある有機化合物である。通常、有機バインダーの残炭は、電極形成用組成物によくない影響を与えるおそれがあって除去することが好ましいが、バーンアウト遅延剤の残炭は、ガラスフリットの流動性を制御してエッチング性を調節することによって開放電圧を上昇させることができる。前記バーンアウト遅延剤の残炭量が１質量％未満である場合には、残炭量が少なくてガラスフリットの流動性を十分に調節することができない。前記バーンアウト遅延剤の残炭量の測定は、ＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）により測定でき、１０℃／ｍｉｎ〜３０℃／ｍｉｎの条件で６００℃まで昇温した後、６００℃でその値を測定できる。
また、前記バーンアウト遅延剤の発熱温度が２００℃未満である場合（２００℃未満に発熱ピークがある場合）には、ガラスの流動が始まる温度よりも低いため、バーンアウト遅延の機能を発揮することができず、開放電圧の上昇をもたらすことができない。一方、前記バーンアウト遅延剤の発熱温度が５００℃を超える場合には、バーンアウトが過度に遅延されるため、電極の抵抗を増加させて太陽電池の効率を低下させることがある。また、前記発熱温度は、ＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）により、５℃／ｍｉｎ〜２０℃／ｍｉｎの上昇温度条件で測定された値を採用する。なお、発熱ピークは、ＴＧ−ＤＴＡにより得られるチャートにおいて、ＴＧ測定における減量を伴う発熱ピークを意味するものとし、本明細書で規定する発熱ピークの温度は、当該発熱ピークのピークトップの温度を意味するものとする。
また、前記バーンアウト遅延剤の発熱温度が２００℃未満である場合（２００℃未満に発熱ピークがある場合）には、ガラスの流動が始まる温度よりも低いため、バーンアウト遅延の機能を発揮することができず、開放電圧の上昇をもたらすことができない。一方、前記バーンアウト遅延剤の発熱温度が５００℃を超える場合には、バーンアウトが過度に遅延されるため、電極の抵抗を増加させて太陽電池の効率を低下させることがある。また、前記発熱温度は、ＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）により、５℃／ｍｉｎ〜２０℃／ｍｉｎの上昇温度条件で測定された値を採用する。なお、発熱ピークは、ＴＧ−ＤＴＡにより得られるチャートにおいて、ＴＧ測定における減量を伴う発熱ピークを意味するものとし、本明細書で規定する発熱ピークの温度は、当該発熱ピークのピークトップの温度を意味するものとする。
前記バーンアウト遅延剤は、電極形成用組成物の総量１００質量％に対して０．０５〜１．５質量％、例えば、０．１〜１．２質量％で使用されてもよい。前記バーンアウト遅延剤の含有量が前記範囲内であると、開放電圧が上昇し、太陽電池の効率が向上する効果が得られる。
前記バーンアウト遅延剤は、エポキシアクリレート系化合物、ウレタンアクリレート系化合物あるいはシリコン系化合物より選択される有機化合物であってもよい。
前記電極形成用組成物は、前述の構成要素以外に、流動特性、工程特性および安定性を向上させるために必要に応じて通常の添加剤をさらに含むことができる。前記添加剤は、表面処理剤、分散剤、揺変剤（チクソトロピック剤）、粘度安定化剤、消泡剤、顔料、紫外線安定剤、酸化防止剤、カップリング剤などを単独でまたは２種以上混合して使用することができる。
前記添加剤（２種以上混合して使用する場合はその総量）は電極形成用組成物の総量１００質量％に対して０．１〜５質量％で含まれてもよいが、必要に応じて含有量を変更することができる。前記添加剤の含有量は、電極形成用組成物の印刷特性、分散性および保存安定性を考慮して選択され得る。
本発明の他の一形態によれば、前記電極形成用組成物を用いて製造された電極を提供する。
本発明のまた他の一形態によれば、前記電極を含む太陽電池を提供する。
図１を参照して本発明の一実施形態に係る太陽電池を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の構造を簡略的に示した概略図である。
図１を参照すれば、ｐ層（またはｎ層）１０１およびエミッタとしてのｎ層（またはｐ層）１０２を含む基板１００上に、電極形成用組成物を印刷し、焼成して後面電極２１０および前面電極２３０を形成することができる。例えば、電極形成用組成物を基板１００の後面に印刷塗布した後、約２００℃〜４００℃の温度で約１０〜６０秒程度熱処理して後面電極のための前処理段階を行うことができる。
また、基板１００の前面に電極形成用組成物を印刷した後、乾燥して前面電極のための前処理段階を行うことができる。その後、４００℃〜９８０℃、好ましくは７００℃〜９８０℃で約３０秒〜２１０秒焼成する焼成過程を行って前面電極および後面電極を形成することができる。
以下、実施例を通して本発明をより具体的に説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためのものに過ぎず、本発明を制限すると解釈されてはならない。
＜電極形成用組成物の製造＞
〔実施例１〜９および比較例１〜２〕
下記表１に示された組成に基づいて有機バインダー（Ｄｏｗ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐａｎｙ、ＳＴＤ４）（Ｍｗ＝５０，０００ｇ／ｍｏｌ）を溶媒（テキサノール（Ｅａｓｔｍａｎ））を使用して６０℃で十分に溶解した後、平均粒径が１．５μｍである球状の銀（Ａｇ）粉末（Ｄｏｗａ Ｈｉｇｈｔｅｃｈ Ｃｏ． ＬＴＤ ＡＧ−５−１１Ｆ）、Ｂｉ−Ｔｅ−Ａｇ−Ｌｉ−Ｚｎ−Ｏ系ガラスフリット（Ｂｉ／Ｔｅ／Ａｇ／Ｌｉ／Ｚｎ含有量（ｍｏｌ％）＝１０／６１／９／８／１２）、下記表２に示されたそれぞれのバーンアウト遅延剤、分散剤（ＢＹＫ−ｃｈｅｍｉｅ、ＢＹＫ−１０２）および揺変剤（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｃｏ．， Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ ＳＴ）を投入してミキシングした後、３ロールミリング機で混合分散させて電極形成用組成物を製造した。
〔実施例１〜９および比較例１〜２〕
下記表１に示された組成に基づいて有機バインダー（Ｄｏｗ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐａｎｙ、ＳＴＤ４）（Ｍｗ＝５０，０００ｇ／ｍｏｌ）を溶媒（テキサノール（Ｅａｓｔｍａｎ））を使用して６０℃で十分に溶解した後、平均粒径が１．５μｍである球状の銀（Ａｇ）粉末（Ｄｏｗａ Ｈｉｇｈｔｅｃｈ Ｃｏ． ＬＴＤ ＡＧ−５−１１Ｆ）、Ｂｉ−Ｔｅ−Ａｇ−Ｌｉ−Ｚｎ−Ｏ系ガラスフリット（Ｂｉ／Ｔｅ／Ａｇ／Ｌｉ／Ｚｎ含有量（ｍｏｌ％）＝１０／６１／９／８／１２）、下記表２に示されたそれぞれのバーンアウト遅延剤、分散剤（ＢＹＫ−ｃｈｅｍｉｅ、ＢＹＫ−１０２）および揺変剤（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｃｏ．， Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ ＳＴ）を投入してミキシングした後、３ロールミリング機で混合分散させて電極形成用組成物を製造した。
＜バーンアウト遅延剤の残炭量の測定＞
実施例１〜９および比較例１で使用されたバーンアウト遅延剤をそれぞれ３０ｍｇ取った後、ＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて２０℃／ｍｉｎの条件で６００℃まで昇温してから、６００℃での残炭量を求めてその結果を前記表２に示した。
実施例１〜９および比較例１で使用されたバーンアウト遅延剤をそれぞれ３０ｍｇ取った後、ＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて２０℃／ｍｉｎの条件で６００℃まで昇温してから、６００℃での残炭量を求めてその結果を前記表２に示した。
＜バーンアウト遅延剤の発熱ピーク温度の測定＞
実施例１〜９および比較例１の組成によるバーンアウト遅延剤と有機バインダー及び溶媒のみを含む混合物を１０℃／ｍｉｎの上昇温度でＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）で測定して発熱ピーク温度を確認し、その結果値を前記表２に共に示した。
実施例１〜９および比較例１の組成によるバーンアウト遅延剤と有機バインダー及び溶媒のみを含む混合物を１０℃／ｍｉｎの上昇温度でＴＧ−ＤＴＡ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）で測定して発熱ピーク温度を確認し、その結果値を前記表２に共に示した。
太陽電池の効率の評価
ウエハー（ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）がドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）されたｐ型ウエハー）前面にテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）した後、ＰＯＣｌ３でｎ＋層を形成し、その上に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ：Ｈ）を反射防止膜として形成させた多結晶シリコンウエハー（Ｍｕｌｔｉ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｗａｆｅｒ）の前面に前記実施例および比較例により製造した電極形成用組成物をそれぞれ一定のパターンでスクリーンプリンティングして印刷し、赤外線乾燥炉を使用して３００〜４００℃で乾燥させた。その後、ウエハーの後面にアルミニウムペーストを印刷した後、上記と同様の方法で乾燥した。前記工程により形成されたセルをベルト型焼成炉を使用して４００〜９００℃で１２０秒間焼成を行ってテスト用セルを作製した。
ウエハー（ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）がドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）されたｐ型ウエハー）前面にテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）した後、ＰＯＣｌ３でｎ＋層を形成し、その上に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ：Ｈ）を反射防止膜として形成させた多結晶シリコンウエハー（Ｍｕｌｔｉ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｗａｆｅｒ）の前面に前記実施例および比較例により製造した電極形成用組成物をそれぞれ一定のパターンでスクリーンプリンティングして印刷し、赤外線乾燥炉を使用して３００〜４００℃で乾燥させた。その後、ウエハーの後面にアルミニウムペーストを印刷した後、上記と同様の方法で乾燥した。前記工程により形成されたセルをベルト型焼成炉を使用して４００〜９００℃で１２０秒間焼成を行ってテスト用セルを作製した。
前記作製されたテスト用セルの開放電圧（Ｖｏｃ、ｍＶ）、シリーズ抵抗（Ｒｓ、Ω）、変換効率（Ｅｆｆ、％）を太陽電池効率測定装備（Ｐａｓｓａｎ社、ＣＴ−８０１）を使用して測定した。その結果を下記表３に記載する。
表３を参照すれば、バーンアウト遅延剤を含む実施例１〜９の電極形成用組成物により製造された太陽電池は、比較例２と比べて抵抗は大きく増加しないものの、開放電圧が上昇して電池の効率が向上することを確認できる。残炭量が本発明の範囲を逸脱したバーンアウト遅延剤を使用した比較例１の電極形成用組成物により製造された電池は、開放電圧の上昇効果は微々たるものであった。
本発明の単なる変形や変更は、当該分野の通常の知識を有する者により容易に実施されることができ、このような変形や変更のすべては本発明の範囲に含まれるとみることができる。
１００ 基板、
１０１ ｐ層、
１０２ ｎ層、
２１０ 後面電極、
２３０ 前面電極。
１０１ ｐ層、
１０２ ｎ層、
２１０ 後面電極、
２３０ 前面電極。
Claims (9)
- 導電性粉末、ガラスフリット、有機ビヒクルおよびバーンアウト遅延剤を含み、
前記バーンアウト遅延剤は、２５℃における初期使用量１００質量％に対して６００℃での残炭量が１質量％以上であり、
２００〜５００℃に発熱ピークがある有機化合物である電極形成用組成物。 - 前記バーンアウト遅延剤は、電極形成用組成物の総量に対して０．０５〜１．５質量％で含まれる、請求項１または２に記載の電極形成用組成物。
- 前記バーンアウト遅延剤は、エポキシアクリレート系化合物、ウレタンアクリレート系化合物およびシリコン系化合物からなる群より選択される少なくとも１種の有機化合物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極形成用組成物。
- 前記導電性粉末６０〜９５質量％、前記ガラスフリット０．５〜２０質量％、前記バーンアウト遅延剤０．０５〜１．５質量％および前記有機ビヒクルを残部量含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極形成用組成物。
- 前記ガラスフリットは、鉛（Ｐｂ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、リチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セシウム（Ｃｓ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、バナジウム（Ｖ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ヒ素（Ａｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極形成用組成物。
- 前記有機ビヒクルは、有機バインダーおよび溶媒を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極形成用組成物。
- 前記電極形成用組成物は、表面処理剤、分散剤、揺変剤、粘度安定化剤、消泡剤、顔料、紫外線安定剤、酸化防止剤およびカップリング剤からなる群より選択される少なくとも１種の添加剤をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極形成用組成物。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電極形成用組成物を用いて製造されてなる電極。
- 請求項８に記載の電極を含む太陽電池。
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