JP2017137566A - 銀被覆銅粉およびその製造方法 - Google Patents

銀被覆銅粉およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017137566A
JP2017137566A JP2016227021A JP2016227021A JP2017137566A JP 2017137566 A JP2017137566 A JP 2017137566A JP 2016227021 A JP2016227021 A JP 2016227021A JP 2016227021 A JP2016227021 A JP 2016227021A JP 2017137566 A JP2017137566 A JP 2017137566A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silver
copper powder
coated copper
coated
containing layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016227021A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6811080B2 (ja
Inventor
洋 神賀
Hiroshi Kamiga
洋 神賀
徳昭 野上
Tokuaki Nogami
徳昭 野上
愛子 平田
Aiko Hirata
愛子 平田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dowa Electronics Materials Co Ltd
Original Assignee
Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dowa Electronics Materials Co Ltd filed Critical Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority to TW106103203A priority Critical patent/TWI703224B/zh
Priority to KR1020187020738A priority patent/KR102446790B1/ko
Priority to CN201780008234.2A priority patent/CN108495728B/zh
Priority to PCT/JP2017/002676 priority patent/WO2017135138A1/ja
Priority to US16/071,578 priority patent/US10580910B2/en
Publication of JP2017137566A publication Critical patent/JP2017137566A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6811080B2 publication Critical patent/JP6811080B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0425Copper-based alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17Metallic particles coated with metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C5/00Alloys based on noble metals
    • C22C5/06Alloys based on silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/10Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/25Noble metals, i.e. Ag Au, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru
    • B22F2301/255Silver or gold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00Physical aspects of the powder
    • B22F2304/10Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

【課題】太陽電池のバスバー電極形成用の導電性ペーストに使用した場合に、従来の銀被覆銅粉よりも太陽電池の変換効率を向上させて、銀粉を使用した場合と同等の高い変換効率を有する太陽電池を作製することができる、銀被覆銅粉およびその製造方法を提供する。
【解決手段】アトマイズ法などにより得られ銅粉の表面を(銀被覆銅粉に対して)5質量%以上の銀または銀化合物からなる銀含有層で被覆して得られた銀被覆銅粉を、シアン銀カリウム溶液、シアン金カリウム溶液、シアン化カリウム溶液、シアン化ナトリウム溶液などのシアン化合物溶液に添加して、銀含有層で被覆された銅粉に3〜3000ppmのシアンを含有させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、銀被覆銅粉およびその製造方法に関し、特に、導電ペーストなどに使用する銀被覆銅粉およびその製造方法に関する。
従来、印刷法などにより電子部品の電極や配線を形成するために、銀粉や銅粉などの導電性の金属粉末に溶剤、樹脂、分散剤などを配合して作製した導電ペーストが使用されている。
しかし、銀粉は、体積抵抗率が極めて小さく、良好な導電性物質であるが、貴金属の粉末であるため、コストが高くなる。一方、銅粉は、体積抵抗率が低く、良好な導電性物質であるが、酸化され易いため、銀粉に比べて保存安定性(信頼性)に劣っている。
これらの問題を解消するために、導電ペーストに使用する金属粉末として、銅粉の表面を銀で被覆した銀被覆銅粉が提案されている(例えば、特許文献1〜2参照)。
特開2010−174311号公報(段落番号0003) 特開2010−077495号公報(段落番号0006)
近年、太陽電池のバスバー電極形成用の導電性ペーストとして、銀粉を用いた導電性ペーストに代えて、銀粉よりも安価な銀被覆銅粉を用いた導電性ペーストを使用することが試みられている。
しかし、太陽電池のバスバー電極形成用の導電性ペーストとして、特許文献1〜2の銀被覆銅粉のような従来の銀被覆銅粉を用いた導電性ペーストを使用すると、銀粉を用いた導電性ペーストを使用した場合と比べて、太陽電池の変換効率が低下するという問題がある。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、太陽電池のバスバー電極形成用の導電性ペーストに使用した場合に、従来の銀被覆銅粉よりも太陽電池の変換効率を向上させて、銀粉を使用した場合と同等の高い変換効率を有する太陽電池を作製することができる、銀被覆銅粉およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、表面が銀含有層で被覆された銅粉をシアン化合物溶液に添加して、銀含有層で被覆された銅粉にシアンを含有させることにより、太陽電池のバスバー電極形成用の導電性ペーストに使用した場合に、従来の銀被覆銅粉よりも太陽電池の変換効率を向上させて、銀粉を使用した場合と同等の高い変換効率を有する太陽電池を作製することができる、銀被覆銅粉を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による銀被覆銅粉の製造方法は、表面が銀含有層で被覆された銅粉をシアン化合物溶液に添加して、銀含有層で被覆された銅粉に3〜3000ppmのシアンを含有させることを特徴とする。この銀被覆銅粉の製造方法において、銀含有層が銀または銀化合物からなる層であるのが好ましく、銀含有層が銀からなる層であるのがさらに好ましく、この場合、シアンの含有量が3〜10ppmであるのが好ましい。また、銀被覆銅粉に対する銀含有層の量が5質量%以上であるのが好ましく、シアン化合物溶液に添加する前の銀含有層で被覆された銅粉がシアンを含んでいないのが好ましい。また、シアン化合物溶液が、シアン銀カリウム溶液、シアン金カリウム溶液、シアン化カリウム溶液またはシアン化ナトリウム溶液からなるのが好ましい。さらに、銅粉のレーザー回折式粒度分布装置により測定した累積50%粒子径(D50径)が0.1〜15μmであるのが好ましい。また、銀含有層で被覆された銅粉にシアンを含有させた後に、銀含有層で被覆された銅粉の表面に表面処理剤としてフィチン酸またはアゾール類を付着させてもよい。
また、本発明による銀被覆銅粉は、表面が銀含有層で被覆された銅粉からなる銀被覆銅粉であって、この銀被覆銅粉中のシアンの量が3〜3000ppmであることを特徴とする。この銀被覆銅粉において、銀含有層が銀または銀化合物からなる層であるのが好ましく、銀含有層が銀からなる層であるのがさらに好ましく、この場合、シアンの含有量が3〜10ppmであるのが好ましい。また、銀被覆銅粉に対する銀含有層の量が5質量%以上であるのが好ましい。また、銅粉のレーザー回折式粒度分布装置により測定した累積50%粒子径(D50径)が0.1〜15μmであるのが好ましい。さらに、銀被覆銅粉中の炭素含有量および窒素含有量がそれぞれ0.04質量%以上であるのが好ましい。また、銀含有層で被覆された銅粉の表面に表面処理剤としてフィチン酸またはアゾール類が付着してもよい。
また、本発明による導電性ペーストは、上記の銀被覆銅粉を導体として用いたことを特徴とする。あるいは、本発明による導電性ペーストは、溶剤および樹脂を含み、導電性紛体として上記の銀被覆銅粉を含むことを特徴とする。
さらに、本発明による太陽電池用電極の製造方法は、上記の導電性ペーストを基板に塗布した後に硬化させることにより基板の表面に電極を形成することを特徴とする。
本発明によれば、太陽電池のバスバー電極形成用の導電性ペーストに使用した場合に、従来の銀被覆銅粉よりも太陽電池の変換効率を向上させて、銀粉を使用した場合と同等の高い変換効率を有する太陽電池を作製することができる、銀被覆銅粉を製造することができる。
実施例4〜7および比較例5で作製した太陽電池に光を照射した回数と発電効率Effの関係を示す図である。
本発明による銀被覆銅粉の製造方法の実施の形態では、表面が銀含有層で被覆された銅粉をシアン化合物溶液に添加して、銀含有層で被覆された銅粉に3〜3000ppm(好ましくは3〜1000ppm、さらに好ましくは3〜100ppm、さらに好ましくは3〜10ppm、最も好ましくは4〜9ppm)のシアン(CN)を含有させる。
銀含有層は、銀または銀化合物からなる層であるのが好ましく、90質量%以上の銀からなる層(銀層)であるのがさらに好ましい。銀被覆銅粉に対する銀含有層の被覆量は、5質量%以上であるのが好ましく、7〜50質量%であるのがさらに好ましく、8〜40質量%であるのがさらに好ましく、9〜20質量%であるのが最も好ましい。銀含有層の被覆量が5質量%未満では、銀被覆銅粉の導電性に悪影響を及ぼすので好ましくない。一方、50質量%を超えると、銀の使用量の増加によってコストが高くなるので好ましくない。
シアン化合物溶液は、銀含有層で被覆された銅粉にシアンを含有(あるいは、銀含有層で被覆された銅粉の表面にシアンを吸着)させることができ且つ銀含有層を溶かさない溶液であるのが好ましい。このようなシアン化合物溶液として、シアン金カリウム溶液、シアン銀カリウム溶液、シアン化カリウム溶液、シアン化ナトリウム溶液などを使用することができる。シアン化物溶液としてシアン金カリウム溶液やシアン銀カリウム溶液を使用すると、銀被覆銅粉の銀含有層で被覆されていない銅粉の露出部分に金や銀を担持させることができる。
銀含有層で被覆された銅粉(銀被覆銅粉)にシアンを含有させた後に、銀被覆銅粉の表面に表面処理剤を付着させるのが好ましい。この表面処理剤として、フィチン酸や、ベンゾトリアゾールなどのアゾール類を使用するのが好ましい。この表面処理剤を銀被覆銅粉の表面に付着させるために、銀被覆銅粉をスラリー状にして撹拌しながら、表面処理剤の水溶液またはアルコール溶液を添加するのが好ましい。この表面処理剤の付着量は、銀被覆銅粉に対して0.01〜1.5質量%であるのが好ましく、0.05〜1.0質量%であるのがさらに好ましい。
銅粉の粒子径は、(ヘロス法によって)レーザー回折式粒度分布装置により測定した累積50%粒子径(D50径)が0.1〜15μmであるのが好ましく、0.3〜10μmであるのがさらに好ましく、1〜5μmであるのが最も好ましい。累積50%粒子径(D50径)が0.1μm未満では、銀被覆銅粉の導電性に悪影響を及ぼすので好ましくない。一方、15μmを超えると、微細な配線の形成が困難になるので好ましくない。
銅粉は、湿式還元法、電解法、気相法などにより製造してもよいが、銅を溶解温度以上で溶解し、タンディッシュ下部から落下させながら高圧ガスまたは高圧水を衝突させて急冷凝固させることにより微粉末とする、(ガスアトマイズ法、水アトマイズ法などの)所謂アトマイズ法により製造するのが好ましい。特に、高圧水を吹き付ける、所謂水アトマイズ法により製造すると、粒子径が小さい銅粉を得ることができるので、銅粉を導電ペーストに使用した際に粒子間の接触点の増加による導電性の向上を図ることができる。
銅粉を銀含有層で被覆する方法として、銅と銀の置換反応を利用した還元法や、還元剤を用いる還元法により、銅粉の表面に銀または銀化合物を析出させる方法を使用することができ、例えば、溶媒中に銅粉と銀または銀化合物を含む溶液を攪拌しながら銅粉の表面に銀または銀化合物を析出させる方法や、溶媒中に銅粉および有機物を含む溶液と溶媒中に銀または銀化合物および有機物を含む溶液とを混合して攪拌しながら銅粉の表面に銀または銀化合物を析出させる方法などを使用することができる。なお、銅粉を銀含有層で被覆する際にシアンを含む溶液を使用すると、銀含有層が不均一になり易いため、銅粉を銀含有層で被覆する際にはシアンを含む溶液を使用しないで、銀が担持される前の銀被覆銅粉がシアンを含まないようにするのが好ましい。
この溶媒としては、水、有機溶媒またはこれらを混合した溶媒を使用することができる。水と有機溶媒を混合した溶媒を使用する場合には、室温(20〜30℃)において液体になる有機溶媒を使用する必要があるが、水と有機溶媒の混合比率は、使用する有機溶媒により適宜調整することができる。また、溶媒として使用する水は、不純物が混入するおそれがなければ、蒸留水、イオン交換水、工業用水などを使用することができる。
銀含有層の原料として、銀イオンを溶液中に存在させる必要があるため、水や多くの有機溶媒に対して高い溶解度を有する硝酸銀を使用するのが好ましい。また、銅粉を銀含有層で被覆する反応(銀被覆反応)をできるだけ均一に行うために、固体の硝酸銀ではなく、硝酸銀を溶媒(水、有機溶媒またはこれらを混合した溶媒)に溶解した硝酸銀溶液を使用するのが好ましい。なお、使用する硝酸銀溶液の量、硝酸銀溶液中の硝酸銀の濃度および有機溶媒の量は、目的とする銀含有層の量に応じて決定することができる。
銀含有層をより均一に形成するために、溶液中にキレート化剤を添加してもよい。キレート化剤としては、銀イオンと金属銅との置換反応により副生成する銅イオンなどが再析出しないように、銅イオンなどに対して錯安定度定数が高いキレート化剤を使用するのが好ましい。特に、銀被覆銅粉のコアとなる銅粉は主構成要素として銅を含んでいるので、銅との錯安定度定数に留意してキレート化剤を選択するのが好ましい。具体的には、キレート化剤として、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、イミノジ酢酸、ジエチレントリアミン、トリエチレンジアミンおよびこれらの塩からなる群から選ばれたキレート化剤を使用することができる。
銀被覆反応を安定かつ安全に行うために、溶液中にpH緩衝剤を添加してもよい。このpH緩衝剤として、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、アンモニア水、炭酸水素ナトリウムなどを使用することができる。
銀被覆反応の際には、銀塩を添加する前に溶液中に銅粉を入れて攪拌し、銅粉が溶液中に十分に分散している状態で、銀塩を含む溶液を添加するのが好ましい。この銀被覆反応の際の反応温度は、反応液が凝固または蒸発する温度でなければよいが、好ましくは10〜40℃、さらに好ましくは15〜35℃の範囲で設定する。また、反応時間は、銀または銀化合物の被覆量や反応温度によって異なるが、1分〜5時間の範囲で設定することができる。
本発明による銀被覆銅粉の実施の形態は、表面が銀含有層で被覆された銅粉からなる銀被覆銅粉であり、この銀被覆銅粉中のシアンの量(JIS K0102に準拠して前処理を行うとともにピリジン−ピラゾロン吸光光度法による分析を行うことによって求めたシアンの量)が3〜3000ppm(好ましくは3〜1000ppm、さらに好ましくは3〜100ppm、さらに好ましくは3〜10ppm、最も好ましくは4〜9ppm)である。
この実施の形態の銀被覆銅粉において、銀含有層が銀または銀化合物からなる層であるのが好ましく、90質量%以上の銀からなる層(銀層)であるのがさらに好ましい。銀被覆銅粉に対する銀含有層の被覆量は、5質量%以上であるのが好ましく、7〜50質量%であるのがさらに好ましく、8〜40質量%であるのがさらに好ましく、9〜20質量%であるのが最も好ましい。また、銅粉のレーザー回折式粒度分布装置により測定した累積50%粒子径(D50径)が0.1〜15μmであるのが好ましい。また、銀被覆銅粉中の炭素含有量および窒素含有量がそれぞれ0.04質量%以上であるのが好ましい。但し、銀被覆銅粉中の炭素や窒素の量が多過ぎると、導電性ペーストに使用した場合に導電性が悪化するおそれがあるので、銀被覆銅粉中の炭素含有量および窒素含有量がそれぞれ1質量%以下であるのが好ましく、0.3質量%であるのがさらに好ましい。また、銀含有層で被覆された銅粉の表面に表面処理剤が付着しているのが好ましい。この表面処理剤として、フィチン酸や、ベンゾトリアゾールなどのアゾール類を使用するのが好ましい。この表面処理剤の付着量は、銀被覆銅粉に対して0.01〜1.5質量%であるのが好ましく、0.05〜1.0質量%であるのがさらに好ましい。
上述した実施の形態の銀被覆銅粉は、上述した実施の形態の銀被覆銅粉の製造方法によって製造することができる。なお、上述した実施の形態の銀被覆銅粉の製造方法では、銀含有層により被覆された銅粉(銀被覆銅粉)の形状は、略球状でも、フレーク状でもよい。
上述した実施の形態の銀被覆銅粉を導体として使用して、本発明による導電性ペーストの実施の形態を作製することができる。この導電性ペーストは、溶剤および樹脂を含んでもよい。この溶剤は、導電性ペーストの使用目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ブチルカルビトールアセテート(BCA)、ブチルカルビトール(BC)、エチルカルビトールアセテート(ECA)、エチルカルビトール(EC)、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラデカン、テトラリン、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、エチルカルビトール、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(テキサノール)などから、1種以上の溶媒を選択して使用することができる。また、導電性ペーストに含まれる樹脂は、導電性ペーストの使用目的に応じて適宜選択することができる。例えば、例えば、メチルセルロース、エチルセルロースなどのセルロース誘導体、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族石油樹脂、アクリル酸エステル樹脂、キシレン樹脂、クマロンインデン樹脂、スチレン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリエーテル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイソブチル樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などから、1種以上の樹脂を選択して使用することができる。これらの樹脂のうち、エチルセルロース、(ナフタレン骨格型4官能エポキシ樹脂などの)ナフタレン型エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノールノボラック樹脂のような耐熱性の樹脂を使用するのが好ましい。また、導電性ペーストは、界面活性剤、分散剤、レオロジー調整剤、シランカップリング剤、イオン捕集材などの他の成分を含んでもよい。
上述した実施の形態の導電性ペーストを使用して太陽電池のバスバー電極を形成すれば、従来の銀被覆銅粉を使用した場合と比べて、太陽電池の発電効率を向上させることができる。なお、シアンを含有する銀被覆銅粉(表面が銀含有層で被覆された銅粉)の表面に表面処理剤を付着させると、銀被覆銅粉の耐酸化性の変化を抑制し、太陽電池のバスバー電極の形成に使用した場合に、電極の抵抗の上昇を抑制し、発電効率の低下を抑制することができる。
以下、本発明による銀被覆銅粉およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
[実施例1]
アトマイズ法により製造された市販の銅粉(日本アトマイズ加工株式会社製のアトマイズ銅粉SF−Cu 5μm)を用意し、この(銀被覆前の)銅粉の粒度分布を求めたところ、銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.26μm、累積50%粒子径(D50)は5.20μm、累積90%粒子径(D90)は9.32μmであった。なお、銅粉の粒度分布は、レーザー回折式粒度分布装置(日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置MT−3300)により測定して、累積10%粒子径(D10)、累積50%粒子径(D50)、累積90%粒子径(D90)を求めた。
また、EDTA−4Na(43%)112.6gと炭酸アンモニウム9.1gを純水1440gに溶解した溶液(溶液1)と、EDTA−4Na(43%)735gと炭酸アンモニウム175gを純水1134gに溶解した溶液に、銀38.9gを含む硝酸銀水溶液120.9gを加えて得られた溶液(溶液2)を用意した。
次に、窒素雰囲気下において、上記の銅粉350gを溶液1に加えて、攪拌しながら35℃まで昇温させた。この銅粉が分散した溶液に溶液2を加えて30分間攪拌した後、ろ過し、水洗し、乾燥して、銀により被覆された銅粉(銀被覆銅粉)を得た。なお、水洗は、ろ過により得られた固形分に純水をかけて、水洗後の液の電位が0.5mS/m以下になるまで行った。
次に、得られた銀被覆銅粉20gに純水35g(25℃)を添加し、銀担持液2.95mLを添加してスターラーで60分間撹拌して反応させた後、押し出し水をかけながら、ヌッチェ方式でろ過し、ろ紙上の固形物に純水をかけて(洗浄後の液の電位が0.5mS/m以下になるまで)洗浄し、真空乾燥機により70℃で5時間乾燥させて、表面に銀を担持させた銀被覆銅粉を得た。なお、銀担持液として、100g/Lのシアン銀カリウムと80g/Lのピロリン酸カリウムと35g/Lのホウ酸を含む水溶液から分取した銀担持液2.95mLを使用した。また、ろ液中のAg、Cuの濃度をICP質量分析装置(ICP−MS)により測定したところ、それぞれ2mg/L、65mg/Lであった。
このようにして得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉を王水に溶解させた後、純水を添加してろ過することにより銀を塩化銀として回収し、このように回収した塩化銀から重量法によりAgの含有量を求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は10.77質量%であった。なお、後述する比較例1の銀被覆銅粉(銀担持液に添加しないで、表面に銀を担持させていない銀被覆銅粉)中のAgの含有量が10.14質量%であることから、本実施例の銀被覆銅粉の表面に担持された銀の量を求めたところ、0.63質量%(=10.77質量%−10.14質量%)であった。
また、この(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。
炭素含有量は、炭素・硫黄分析装置(株式会社堀場製作所製のEMIA−810W)により測定し、窒素含有量および酸素含有量は、酸素・窒素・水素分析装置(LECOジャパン合同会社製)により測定した。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.13質量%、窒素含有量は0.112質量%、酸素含有量は0.10質量%であった。
シアン(CN−)の量は、銀被覆銅粉1gを秤量して蒸留フラスコに入れ、250mLの水を加えて蒸留した水について、JIS K0102に準拠して、前処理(全シアン)を行うとともにピリジン−ピラゾロン吸光光度法による分析を行うことによって求めた。その結果、銀被覆銅粉中のシアンの量は1400ppmであった。
粒度分布は、レーザー回折式粒度分布装置(日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置MT−3300)により測定した。その結果、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.5μm、累積50%粒子径(D50)は5.0μm、累積90%粒子径(D90)は10.0μmであった。
BET比表面積は、BET比表面積測定器(ユアサアイオニクス株式会社製の4ソーブUS)を使用してBET1点法により測定した。その結果、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.29m/gであった。
また、得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉87.0質量%と、エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製のJER1256)3.8質量%と、溶剤としてブチルカルビトールアセテート(和光純薬工業株式会社製)8.6質量%と、硬化剤(味の素ファインテクノ株式会社製のM−24)0.5質量%と、分散剤としてオレイン酸(和光純薬工業株式会社製)0.1質量%とを、自公転式真空攪拌脱泡装置(株式会社シンキー社製のあわとり練太郎)により混合(予備混練)した後、3本ロール(オットハーマン社製のEXAKT80S)により混練することにより、それぞれ導電性ペースト1を得た。
また、銀イオンとして21.4g/Lの硝酸銀溶液502.7Lに、工業用のアンモニア水45Lを加えて、銀のアンミン錯体溶液を生成した。生成した銀のアンミン錯体溶液に濃度100g/Lの水酸化ナトリウム溶液8.8Lを加えてpH調整し、水462Lを加えて希釈し、還元剤として工業用のホルマリン48Lを加えた。その直後に、ステアリン酸として16質量%のステアリン酸エマルジョン121gを加えた。このようにして得られた銀のスラリーをろ過し、水洗した後、乾燥して銀粉21.6kgを得た。この銀粉をヘンシェルミキサ(高速攪拌機)で表面平滑化処理した後、分級して11μmより大きい銀の凝集体を除去した。なお、水洗は、ろ過により得られた固形分に純水をかけて、水洗後の液の電位が0.5mS/m以下になるまで行った。
このようにして得られた銀粉85.4質量%と、エチルセルロース樹脂(和光純薬工業株式会社製)1.2質量%と、溶剤(JMC株式会社製のテキサノールと和光純薬工業株式会社製のブチルカルビトールアセテートを1:1で混合した溶剤)7.9質量%と、添加剤としてガラスフリット(旭硝子株式会社製のASF−1898B)1.5質量%および二酸化テルル(和光純薬工業株式会社製)3.2質量%を、自公転式真空攪拌脱泡装置(株式会社シンキー社製のあわとり練太郎)により混合(予備混練)した後、3本ロール(オットハーマン社製のEXAKT80S)により混練することにより、導電性ペースト2を得た。
次に、2枚のシリコンウエハ(株式会社E&M製、80Ω/□、6インチ単結晶)を用意し、それぞれのシリコンウエハの裏面にスクリーン印刷機(マイクロテック株式会社製のMT−320T)によりアルミペースト(東洋アルミニウム株式会社製のアルソーラー14−7021)を印刷した後に、熱風式乾燥機により200℃で10分間乾燥するとともに、シリコンウエハの表面にスクリーン印刷機(マイクロテック株式会社製のMT−320T)により、上記の導電性ペースト2を幅50μmの100本のフィンガー電極形状に印刷した後、熱風式乾燥機により200℃で10分間乾燥し、高速焼成IR炉(日本ガイシ株式会社製の高速焼成試験4室炉)のイン−アウト21秒間としてピーク温度820°で焼成した。その後、それぞれのシリコンウエハの表面にスクリーン印刷機(マイクロテック株式会社製のMT−320T)により、それぞれの導電性ペースト1(銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1)を幅1.3mmの3本のバスバー電極形状に印刷した後、熱風式乾燥機により200℃で40分間乾燥するとともに硬化させて太陽電池を作製した。
上記の太陽電池にソーラーシミュレータ(株式会社ワコム電創製)のキセノンランプにより光照射エネルギー100mW/cmの疑似太陽光を照射して電池特性試験を行った。その結果、太陽電池の出力端子を短絡させたときに両端子間に流れる電流(短絡電流)Iscは8.651A、太陽電池の出力端子を開放したときの両端子間の電圧(開放電圧)Vocは0.623V、電流密度Jsc(1cm当たりの短絡電流Isc)は0.0362A/cm、最大出力Pmax(=Imax・Vmax)を開放電圧Vocと電流密度Jscの積で除した値(曲線因子)FF(=Pmax/Voc・Isc)は88.35、発電効率Eff(最大出力Pmaxを(1cm当たりの)照射光量(W)で除した値に100を乗じた値)は19.94%、直列抵抗Rsは0.0043Ω/□であった。
[実施例2]
シアン金カリウム(小島薬品化学株式会社製)1.4633gと、無水クエン酸(和光純薬工業株式会社製)0.8211gと、L−アスパラギン酸(和光純薬工業株式会社製)0.1708gと、クエン酸三カリウム1水和物(和光純薬工業株式会社製)0.9998gとを純水100gに加えて30℃で11分間撹拌して金めっき液を作製した。
次に、実施例1と同様の方法により得られた(表面に銀を担持させる前の)銀被覆銅粉(銀により被覆された銅粉)100gを純水150gに添加し、上記の金めっき液10.299gを添加して30℃で30分間撹拌した後、押し出し水をかけながら、ろ過し、ろ紙上の固形物に純水をかけて(洗浄後の液の電位が0.5mS/m以下になるまで)洗浄し、真空乾燥機により70℃で5時間乾燥させて、表面に金を担持させた銀被覆銅粉を得た。なお、ろ液の量は650gであり、ろ液中のAu、Ag、Cuの濃度を実施例1と同様の方法により測定したところ、それぞれ2mg/L、1mg/L未満、150mg/Lであった。
このようにして得られた(表面に金を担持させた)銀被覆銅粉を王水に溶解させた後、純水を添加してろ過することにより銀を塩化銀として回収し、ろ液についてICP質量分析装置(ICP−MS)によりAuの含有量を測定するとともに、回収した塩化銀から重量法によりAgの含有量を求めたところ、銀被覆銅粉中のAu含有量は0.10質量%であり、Ag含有量は10.04質量%であった。
また、実施例1と同様の方法により、この(表面に金を担持させた)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.04質量%、窒素含有量は0.18質量%、酸素含有量は0.08質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は220ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.5μm、累積50%粒子径(D50)は5.0μm、累積90%粒子径(D90)は10.0μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.34m/gであった。
また、得られた(表面に金を担持させた)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは8.670A、開放電圧Vocは0.629V、電流密度Jscは0.0363A/cm、曲線因子FFは88.11、発電効率Effは20.12%、直列抵抗Rsは0.0042Ω/□であった。
[実施例3]
実施例1と同様の方法により得られた(表面に銀を担持させる前の)銀被覆銅粉(銀により被覆された銅粉)をシアン(CN)1000ppmを含むNaCN水溶液に30分間浸漬させた後、押し出し水をかけながら、ろ過し、ろ紙上の固形物に純水をかけて(洗浄後の液の電位が0.5mS/m以下になるまで)洗浄し、真空乾燥機により70℃で5時間乾燥させて、表面にCNを吸着させた銀被覆銅粉を得た。
このようにして得られた(表面にCNを吸着させた)銀被覆銅粉を王水に溶解させた後、純水を添加してろ過することにより銀を塩化銀として回収し、このように回収した塩化銀から重量法によりAgの含有量を求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は10.14質量%であった。
また、実施例1と同様の方法により、この(表面にCNを吸着させた)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.05質量%、窒素含有量は0.06質量%、酸素含有量は0.12質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は620ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は3.0μm、累積50%粒子径(D50)は6.2μm、累積90%粒子径(D90)は10.3μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.32m/gであった。
また、得られた(表面にCNを吸着させた)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは8.885A、開放電圧Vocは0.626V、電流密度Jscは0.0372A/cm、曲線因子FFは87.02、発電効率Effは20.25%、直列抵抗Rsは0.0042Ω/□であった。
[比較例1]
実施例1と同様の方法により得られた(表面に銀を担持させる前の)銀被覆銅粉(銀により被覆された銅粉)を王水に溶解させた後、純水を添加してろ過することにより銀を塩化銀として回収し、このように回収した塩化銀から重量法によりAgの含有量を求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は10.14質量%であった。
また、実施例1と同様の方法により、この銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.02質量%、窒素含有量は0.007質量%、酸素含有量は0.08質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は0ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.5μm、累積50%粒子径(D50)は5.2μm、累積90%粒子径(D90)は10.1μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.31m/gであった。
また、得られた(銀により被覆された銅粉)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは8.718A、開放電圧Vocは0.627V、電流密度Jscは0.0365A/cm、曲線因子FFは80.04、発電効率Effは18.34%、直列抵抗Rsは0.0058Ω/□であった。
[比較例2]
アトマイズ法により製造された市販の銀粉(福田金属箔粉工業株式会社製のアトマイズ銀粉HWQ 5μm)を用意し、実施例1と同様の方法により、この銀粉中のAg含有量、炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀粉の粒度分布を求めたところ、Ag含有量は99.9質量%以上、炭素含有量は0.006質量%、窒素含有量は0.01質量%未満、酸素含有量は0.03質量%、シアンの量は0ppmであった。また、銀粉の累積10%粒子径(D10)は2.9μm、累積50%粒子径(D50)は4.8μm、累積90%粒子径(D90)は8.0μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.16m/gであった。
また、この銀粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは8.885A、開放電圧Vocは0.626V、電流密度Jscは0.0372A/cm、曲線因子FFは86.60、発電効率Effは20.18%、直列抵抗Rsは0.0040Ω/□であった。
[比較例3]
比較例2と同様の銀粉をシアン(CN)1000ppmを含むNaCN水溶液に30分間浸漬させた後、押し出し水をかけながら、ろ過し、ろ紙上の固形物に純水をかけて(洗浄後の液の電位が0.5mS/m以下になるまで)洗浄し、真空乾燥機により70℃で5時間乾燥させて、表面にCNを吸着させた銀粉を得た後、実施例1と同様の方法により、この(表面にCNを吸着させた)銀粉中のAg含有量、炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀粉の粒度分布を求めたところ、Ag含有量は99.9質量%以上、炭素含有量は0.005質量%、窒素含有量は0.01質量%未満、酸素含有量は0.02質量%、シアンの量は3ppmであった。また、銀粉の累積10%粒子径(D10)は3.7μm、累積50%粒子径(D50)は8.4μm、累積90%粒子径(D90)は16.5μmであり、銀粉のBET比表面積は0.18m/gであった。
また、この銀粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは8.861A、開放電圧Vocは0.627V、電流密度Jscは0.0371A/cm、曲線因子FFは84.03、発電効率Effは19.58%、直列抵抗Rsは0.0044Ω/□であった。
[比較例4]
実施例1と同様の銅粉100gを純水500gに添加して攪拌機により500rpmで攪拌しながら、この撹拌により銅粉が分散している液中に、100g/Lのシアン銀カリウムと80g/Lのピロリン酸カリウムと35g/Lのホウ酸とからなるシアン銀めっき液239.28gを30分かけて添加した後、30分間撹拌を続けて銀めっき銅粉を得た。
また、実施例1と同様の方法により、この銀めっき銅粉中のAg含有量、炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀めっき銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀めっき銅粉中のAg含有量は8.10質量%、炭素含有量は1.36質量%、窒素含有量は1.53質量%、酸素含有量は0.19質量%であり、銀めっき銅粉中のシアンの量は7100ppmであった。また、銀めっき銅粉の累積10%粒子径(D10)は3.1μm、累積50%粒子径(D50)は7.7μm、累積90%粒子径(D90)は16.4μmであり、銀めっき銅粉のBET比表面積は0.53m/gであった。
また、得られた銀めっき銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは2.221A、開放電圧Vocは0.626V、電流密度Jscは0.0093A/cm、曲線因子FFは73.49、発電効率Effは4.35%、直列抵抗Rsは0.1077Ω/□であった。
[実施例4]
実施例1の銅粉に代えて、アトマイズ法により製造された市販の銅粉(DOWAエレクトロニクス株式会社製のアトマイズ銅粉AO−PCG−19)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉を得た。なお、実施例1と同様の方法により、使用した銅粉の粒度分布を求めたところ、銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.0μm、累積50%粒子径(D50)は4.9μm、累積90%粒子径(D90)は9.5μmであった。
このようにして得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉中のAgの含有量を実施例1と同様の方法により求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は11.89質量%であった。なお、後述する比較例5の銀被覆銅粉(銀担持液に添加しないで、表面に銀を担持させていない銀被覆銅粉)中のAgの含有量が10.93質量%であることから、本実施例の銀被覆銅粉の表面に担持された銀の量を求めたところ、0.96質量%(=11.89質量%−10.93質量%)であった。
また、実施例1と同様の方法により、この(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.16質量%、窒素含有量は0.15質量%、酸素含有量は0.13質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は900ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.9μm、累積50%粒子径(D50)は6.5μm、累積90%粒子径(D90)は13.2μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.41m/gであった。
また、得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用し、シリコンウエハ(株式会社E&M製、80Ω/□、6インチ単結晶)に代えてシリコンウエハ(株式会社E&M製、100Ω/□、6インチ単結晶)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは9.24A、開放電圧Vocは0.636V、電流密度Jscは0.0380A/cm、曲線因子FFは85.58、発電効率Effは20.72%、直列抵抗Rsは0.0041Ω/□であった。
[実施例5]
銀担持液の添加量を0.056mLとした以外は、実施例4と同様の方法により、(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉を得た。
このようにして得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉中のAgの含有量を実施例1と同様の方法により求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は11.26質量%であった。なお、後述する比較例5の銀被覆銅粉(銀担持液に添加しないで、表面に銀を担持させていない銀被覆銅粉)中のAgの含有量が10.93質量%であることから、本実施例の銀被覆銅粉の表面に担持された銀の量を求めたところ、0.33質量%(=11.26質量%−10.93質量%)であった。
また、実施例1と同様の方法により、この(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.01質量%、窒素含有量は0.01質量%未満、酸素含有量は0.10質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は5ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.6μm、累積50%粒子径(D50)は5.6μm、累積90%粒子径(D90)は10.9μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.31m/gであった。
また、得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例4と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは9.33A、開放電圧Vocは0.636V、電流密度Jscは0.0384A/cm、曲線因子FFは90.35、発電効率Effは22.06%、直列抵抗Rsは0.0039Ω/□であった。
[実施例6]
実施例5で得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉20gを純水に添加して分散させた状態でフィチン酸0.2gを添加した後、押し出し水をかけながらヌッチェ方式でろ過し、ろ紙上の固形物を真空乾燥機により70℃で5時間乾燥させて、(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉の表面をフィチン酸で被覆した。
このようにして得られた(表面に銀を担持させた後にその表面をフィチン酸で処理した)銀被覆銅粉中のAgの含有量を実施例1と同様の方法により求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は11.39質量%であった。
また、実施例1と同様の方法により、この(表面に銀を担持させた後にその表面をフィチン酸で処理した)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.02質量%、窒素含有量は0.01質量%未満、酸素含有量は0.12質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は5.7ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.7μm、累積50%粒子径(D50)は5.9μm、累積90%粒子径(D90)は10.7μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.31m/gであった。
また、得られた(表面に銀を担持させた後にその表面をフィチン酸で処理した)銀被覆銅粉1gにイオン交換水5〜10mL程度と硝酸(精密分析用試薬(UGR))5mLを加えて加熱し、放冷し、100mLに定容した後に希釈し、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−OES)(株式会社日立ハイテクサイエンス製のSPS−5100)により、銀被覆銅粉中のリン含有量を測定したところ、0.034質量%であった。また、このリン含有量から、銀被覆銅粉の表面に付着したフィチン酸の量(表面処理剤付着量)を算出したところ、0.12質量%であった。
また、得られた(表面に銀を担持させた後にその表面をフィチン酸で被覆した)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例4と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは9.33A、開放電圧Vocは0.641V、電流密度Jscは0.0384A/cm、曲線因子FFは88.81、発電効率Effは21.88%、直列抵抗Rsは0.0035Ω/□であった。
[実施例7]
実施例5で得られた(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉20gを純水に添加して分散させた状態でベンゾトリアゾール0.1gを添加した後、押し出し水をかけながらヌッチェ方式でろ過し、ろ紙上の固形物を真空乾燥機により70℃で5時間乾燥させて、(表面に銀を担持させた)銀被覆銅粉の表面をベンゾトリアゾールで処理した。
このようにして得られた(表面に銀を担持させた後にその表面をベンゾトリアゾールで処理した)銀被覆銅粉中のAgの含有量を実施例1と同様の方法により求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は11.50質量%であった。
また、実施例1と同様の方法により、この(表面に銀を担持させた後にその表面をベンゾトリアゾールで処理した)銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.05質量%、窒素含有量は0.02質量%、酸素含有量は0.10質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は7ppmであった。また、銀被覆銅粉中の窒素含有量から、銀被覆銅粉の表面に付着したベンゾトリアゾールの量(表面処理剤付着量)を算出したところ、0.06質量%であった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.6μm、累積50%粒子径(D50)は5.8μm、累積90%粒子径(D90)は10.5μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.40m/gであった。
また、得られた(表面に銀を担持させた後にその表面をベンゾトリアゾールで処理した)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例4と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは9.30A、開放電圧Vocは0.641V、電流密度Jscは0.0383A/cm、曲線因子FFは88.91、発電効率Effは21.81%、直列抵抗Rsは0.0044Ω/□であった。
[比較例5]
実施例4と同様の方法により得られた(表面に銀を担持させる前の)銀被覆銅粉(銀により被覆された銅粉)を王水に溶解させた後、純水を添加してろ過することにより銀を塩化銀として回収し、このように回収した塩化銀から重量法によりAgの含有量を求めたところ、銀被覆銅粉中のAg含有量は10.93質量%であった。
また、実施例1と同様の方法により、この銀被覆銅粉中の炭素含有量、窒素含有量、酸素含有量およびシアンの量を求めるとともに、銀被覆銅粉の粒度分布およびBET比表面積を求めた。その結果、銀被覆銅粉中の炭素含有量は0.01質量%、窒素含有量は0.01質量%未満、酸素含有量は0.10質量%であり、銀被覆銅粉中のシアンの量は0ppmであった。また、銀被覆銅粉の累積10%粒子径(D10)は2.5μm、累積50%粒子径(D50)は5.8μm、累積90%粒子径(D90)は11.6μmであり、銀被覆銅粉のBET比表面積は0.35m/gであった。
また、得られた(銀により被覆された銅粉)銀被覆銅粉から得られた導電性ペースト1を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、太陽電池を作製し、その電池特性試験を行った。その結果、短絡電流Iscは9.21A、開放電圧Vocは0.632V、電流密度Jscは0.0379A/cm、曲線因子FFは82.73、発電効率Effは19.83%、直列抵抗Rsは0.0055Ω/□であった。
これらの実施例および比較例の結果を表1〜表3に示す。
Figure 2017137566
Figure 2017137566
Figure 2017137566
表1〜表3からわかるように、実施例1〜7の(3〜3000ppmのシアンを含む)銀被覆銅粉を用いた導電性ペーストを太陽電池のバスバー電極の形成に使用すると、比較例1および5の(シアンを含まない)銀被覆銅粉を用いた場合や、比較例4の(多量のシアンを含む)銀めっき銅粉を用いた場合と比べて、太陽電池の変換効率Effを(比較例2の銀粉を用いた場合と同等程度に)大幅に向上させることができる。
なお、実施例3と比較例3では、それぞれ(表面に銀を担持させる前の)銀被覆銅粉(銀により被覆された銅粉)と市販の銀粉を同一の条件でNaCN水溶液に浸漬しているにもかかわらず、比較例3の銀粉中のシアンの量は、実施例3の銀被覆銅粉中のシアンの量に比べて極めて少なくなっており、比較例3の銀粉から得られた導電性ペーストを使用した太陽電池の発電効率は、実施例3の銀被覆銅粉から得られた導電性ペーストを使用した太陽電池の発電効率と比べてかなり低くなっている。これは、実施例3で使用した(表面に銀を担持させる前の)銀被覆銅粉(銀により被覆された銅粉)は、酸化し易い銅粉の表面に銀で被覆されていない部分が適度に存在するため、NaCN水溶液に浸漬したときに、銅イオンとシアンが反応することにより適度にシアンを含有するためであると考えられる。
また、実施例4〜7および比較例5で作製した太陽電池にソーラーシミュレータ(株式会社ワコム電創製)のキセノンランプにより光照射エネルギー100mW/cmの疑似太陽光を5秒間照射することを連続して繰り返し、照射毎の発電効率Effを求めて、発電効率Effの経時変化を調べたところ、図1に示すように、実施例5の太陽電池では、初期の発電効率Effが最も高いものの、繰り返しの照射によって発電効率Effが僅かに低下したが、フィチン酸やベンゾトリアゾールなどで表面処理した銀被覆銅粉を使用した実施例6および実施例7の太陽電池では、実施例5の太陽電池より初期の発電効率Effが僅かに劣るものの、繰り返しの照射によって発電効率Effが低下せず、信頼性の高い太陽電池であることがわかった。特に、フィチン酸で正面処理した銀被覆銅粉を使用した実施例6の太陽電池では、光照射回数が8回を超えたところで、実施例5の太陽電池の発電効率Effより高い発電効率Effが得られた。
本発明による銀被覆銅粉は、回路基板の導体パターン、太陽電池などの基板の電極や回路などの電子部品に使用する導電性ペーストの作製に利用することができる。

Claims (22)

  1. 表面が銀含有層で被覆された銅粉をシアン化合物溶液に添加して、銀含有層で被覆された銅粉に3〜3000ppmのシアンを含有させることを特徴とする、銀被覆銅粉の製造方法。
  2. 前記銀含有層が銀または銀化合物からなる層であることを特徴とする、請求項1に記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  3. 前記銀含有層が銀からなる層であることを特徴とする、請求項1に記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  4. 前記シアンの含有量が3〜10ppmであることを特徴とする、請求項3に記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  5. 前記銀被覆銅粉に対する前記銀含有層の量が5質量%以上であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  6. 前記シアン化合物溶液に添加する前の前記銀含有層で被覆された銅粉がシアンを含まないことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  7. 前記シアン化合物溶液が、シアン銀カリウム溶液、シアン金カリウム溶液、シアン化カリウム溶液またはシアン化ナトリウム溶液からなることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  8. 前記銅粉のレーザー回折式粒度分布装置により測定した累積50%粒子径(D50径)が0.1〜15μmであることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  9. 前記銀含有層で被覆された銅粉にシアンを含有させた後に、前記銀含有層で被覆された銅粉の表面に表面処理剤を付着させることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  10. 前記表面処理剤がフィチン酸またはアゾール類であることを特徴とする、請求項9に記載の銀被覆銅粉の製造方法。
  11. 表面が銀含有層で被覆された銅粉からなる銀被覆銅粉であって、この銀被覆銅粉中のシアンの量が3〜3000ppmであることを特徴とする、銀被覆銅粉。
  12. 前記銀含有層が銀または銀化合物からなる層であることを特徴とする、請求項11に記載の銀被覆銅粉。
  13. 前記銀含有層が銀からなる層であることを特徴とする、請求項11に記載の銀被覆銅粉。
  14. 前記シアンの含有量が3〜10ppmであることを特徴とする、請求項13に記載の銀被覆銅粉。
  15. 前記銀被覆銅粉に対する前記銀含有層の量が5質量%以上であることを特徴とする、請求項11乃至14のいずれかに記載の銀被覆銅粉。
  16. 前記銅粉のレーザー回折式粒度分布装置により測定した累積50%粒子径(D50径)が0.1〜15μmであることを特徴とする、請求項11乃至15のいずれかに記載の銀被覆銅粉。
  17. 前記銀被覆銅粉中の炭素含有量および窒素含有量がそれぞれ0.04質量%以上であることを特徴とする、請求項11乃至16のいずれかに記載の銀被覆銅粉。
  18. 前記銀含有層で被覆された銅粉の表面に表面処理剤を付着していることを特徴とする、請求項11乃至17のいずれかに記載の銀被覆銅粉。
  19. 前記表面処理剤がフィチン酸またはアゾール類であることを特徴とする、請求項18に記載の銀被覆銅粉。
  20. 請求項11乃至19のいずれかに記載の銀被覆銅粉を導体として用いたことを特徴とする、導電性ペースト。
  21. 溶剤および樹脂を含み、導電性紛体として請求項11乃至19のいずれかに記載の銀被覆銅粉を含むことを特徴とする、導電性ペースト。
  22. 請求項20または21の導電性ペーストを基板に塗布した後に硬化させることにより基板の表面に電極を形成することを特徴とする、太陽電池用電極の製造方法。
JP2016227021A 2016-02-03 2016-11-22 銀被覆銅粉およびその製造方法 Active JP6811080B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106103203A TWI703224B (zh) 2016-02-03 2017-01-26 覆銀銅粉及其製造方法
KR1020187020738A KR102446790B1 (ko) 2016-02-03 2017-01-26 은 피복 구리분 및 그의 제조 방법
CN201780008234.2A CN108495728B (zh) 2016-02-03 2017-01-26 涂银铜粉及其制造方法
PCT/JP2017/002676 WO2017135138A1 (ja) 2016-02-03 2017-01-26 銀被覆銅粉およびその製造方法
US16/071,578 US10580910B2 (en) 2016-02-03 2017-01-26 Silver-coated copper powder and method for producing same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016018674 2016-02-03
JP2016018674 2016-02-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017137566A true JP2017137566A (ja) 2017-08-10
JP6811080B2 JP6811080B2 (ja) 2021-01-13

Family

ID=59564893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016227021A Active JP6811080B2 (ja) 2016-02-03 2016-11-22 銀被覆銅粉およびその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10580910B2 (ja)
JP (1) JP6811080B2 (ja)
KR (1) KR102446790B1 (ja)
CN (1) CN108495728B (ja)
TW (1) TWI703224B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020012962A1 (ja) * 2018-07-10 2020-01-16 日本化学工業株式会社 被覆粒子

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6236557B1 (ja) * 2016-03-18 2017-11-22 Dowaエレクトロニクス株式会社 銀テルル被覆ガラス粉およびその製造方法、ならびに導電性ペーストおよびその製造方法
JP6246877B1 (ja) 2016-09-08 2017-12-13 Dowaエレクトロニクス株式会社 導電性ペーストおよびその製造方法、ならびに太陽電池の製造方法
TWI780965B (zh) * 2021-10-27 2022-10-11 呂芳賢 提升銅粉之抗氧化性的表面處理方法
CN116060610B (zh) * 2023-03-07 2023-10-20 东方电气集团科学技术研究院有限公司 一种银包铜粉体及其制备方法、应用

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202488A (en) * 1964-03-04 1965-08-24 Chomerics Inc Silver-plated copper powder
JPS604552A (ja) * 1983-06-23 1985-01-11 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 導電性組成物
US5587111A (en) * 1990-03-29 1996-12-24 Vacuum Metallurgical Co., Ltd. Metal paste, process for producing same and method of making a metallic thin film using the metal paste
JP3309231B2 (ja) * 1993-08-25 2002-07-29 タツタ電線株式会社 金属酸化物成形体との密着性の良い導電塗料
JP2002157918A (ja) 2000-11-17 2002-05-31 Jsr Corp 導電性複合粒子およびそれを用いた応用製品
JP2007073545A (ja) * 2005-09-02 2007-03-22 Tsukuba Semi Technology:Kk 半導体デバイスの結晶質改善方法
KR20080039796A (ko) * 2006-11-01 2008-05-07 엔.이. 켐캣 가부시키가이샤 금―은 합금 도금액
US20080280372A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Walker Jeremy P Continuous monitor for cyanide and cyanogen blood agent detection in water
JP5176824B2 (ja) 2008-09-26 2013-04-03 住友金属鉱山株式会社 銀被覆銅微粒子とその分散液及びその製造方法
JP5394084B2 (ja) 2009-01-28 2014-01-22 Jx日鉱日石金属株式会社 銀メッキ銅微粉及び銀メッキ銅微粉を用いて製造した導電ペースト並びに銀メッキ銅微粉の製造方法
JP5571435B2 (ja) * 2010-03-31 2014-08-13 Jx日鉱日石金属株式会社 銀メッキ銅微粉の製造方法
SG11201404017YA (en) * 2012-01-17 2014-09-26 Dowa Electronics Materials Co Silver-coated copper alloy powder and method for manufacturing same
JPWO2014054618A1 (ja) * 2012-10-03 2016-08-25 戸田工業株式会社 銀ハイブリッド銅粉とその製造法、該銀ハイブリッド銅粉を含有する導電性ペースト、導電性接着剤、導電性膜、及び電気回路
JP5785532B2 (ja) * 2012-11-30 2015-09-30 三井金属鉱業株式会社 銀コート銅粉及びその製造方法
JP6086532B2 (ja) * 2013-03-21 2017-03-01 Dowaメタルテック株式会社 銀めっき材
JP6184731B2 (ja) * 2013-04-25 2017-08-23 Dowaエレクトロニクス株式会社 銀−ビスマス粉末、導電性ペースト及び導電膜
JP6567921B2 (ja) * 2014-08-29 2019-08-28 Dowaエレクトロニクス株式会社 銀被覆銅粉およびその製造方法
JP6679312B2 (ja) * 2015-01-13 2020-04-15 Dowaエレクトロニクス株式会社 銀被覆銅粉およびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020012962A1 (ja) * 2018-07-10 2020-01-16 日本化学工業株式会社 被覆粒子
JPWO2020012962A1 (ja) * 2018-07-10 2020-12-17 日本化学工業株式会社 被覆粒子
KR20210031641A (ko) * 2018-07-10 2021-03-22 니폰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 피복 입자
US11311934B2 (en) 2018-07-10 2022-04-26 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Covered particle
KR102650760B1 (ko) 2018-07-10 2024-03-22 니폰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 피복 입자

Also Published As

Publication number Publication date
US10580910B2 (en) 2020-03-03
CN108495728A (zh) 2018-09-04
JP6811080B2 (ja) 2021-01-13
US20190027620A1 (en) 2019-01-24
TWI703224B (zh) 2020-09-01
KR20180109884A (ko) 2018-10-08
TW201739926A (zh) 2017-11-16
KR102446790B1 (ko) 2022-09-22
CN108495728B (zh) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6811080B2 (ja) 銀被覆銅粉およびその製造方法
JP2020076155A (ja) 銀被覆銅粉およびその製造方法
TWI629370B (zh) 銀粉末及其製造方法、以及導電糊
WO2017135138A1 (ja) 銀被覆銅粉およびその製造方法
JP6567921B2 (ja) 銀被覆銅粉およびその製造方法
CN113102749B (zh) 一种低温烧结核壳型锡铋合金粉体及其制备方法与应用
JP5453598B2 (ja) 銀被覆銅粉および導電ペースト
JP2016094665A (ja) 銀コート銅粉及びそれを用いた導電性ペースト、導電性塗料、導電性シート
US11270810B2 (en) Electrically conductive paste
JP6357599B1 (ja) 導電性ペースト
KR102560073B1 (ko) 도전성 페이스트
WO2016114106A1 (ja) 銀被覆銅粉およびその製造方法
WO2017179524A1 (ja) 銀被覆銅粉およびその製造方法
KR101333342B1 (ko) 금속 분말의 형성 방법 및 이를 이용한 도전성 페이스트의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6811080

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250