JP2017222543A - ガラス粉末、導電ペーストおよび太陽電池 - Google Patents
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[1]カチオン%表示で、B3+を45〜90%、およびBi3+を10〜55%含み、実質的にPb2+を含有せず、累積粒度分布における体積基準の10%粒径をD10、体積基準の50%粒径をD50、体積基準の90%粒径をD90としたときに、D50/D10が2.0〜4.5、かつD90/D50が1.5〜2.5、であることを特徴とするガラス粉末。
[2]太陽電池の電極の形成に用いられる[1]のガラス粉末。
[3]前記電極がアルミニウム電極である[2]のガラス粉末。
[4]前記D50が0.5〜5.0μmである[1]〜[3]のいずれかに記載のガラス粉末。
[5]カチオン%表示で、B3+を45〜80%、Bi3+を10〜45%、およびAl3+を2〜15%含有する[1]〜[4]のいずれかに記載のガラス粉末。
[6]カチオン%表示で、B3+を45〜80%、Bi3+を10〜45%、およびZn2+を5〜30%含有する[1]〜[5]のいずれかに記載のガラス粉末。
[7]カチオン%表示で、B3+を45〜80%、Bi3+を10〜45%、およびSb3+を1〜10%含有する[1]〜[6]のいずれかに記載のガラス粉末。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載のガラス粉末、導電性金属粉末および有機ビヒクルを含有する導電ペースト。
[9][8]に記載の導電ペーストを用いて形成された電極を具備することを特徴とする太陽電池。
<ガラス粉末>
本発明のガラス粉末は、カチオン%表示で、B3+を45〜90%、およびBi3+を10〜55%含み、実質的にPb2+を含有しないガラスの粉末であって、累積粒度分布における体積基準の10%粒径をD10、体積基準の50%粒径をD50、体積基準の90%粒径をD90としたときに、D50/D10が2.0〜4.5、かつD90/D50が1.5〜2.5、であることを特徴とする。
本発明の導電ペーストは、上記本発明のガラス粉末、導電性金属粉末および有機ビヒクルを含有する。
本発明の太陽電池は、このような本発明の導電ペーストを用いて形成された電極、特には、pn接合型のSi半導体基板上に焼付けられた電極を具備する。本発明の導電ペーストを用いて形成される電極は、太陽電池の半導体基板の、p型層またはp+層もしくはn型層またはn+層に接触するように設けられる電極に適用できるが、p型層またはp+層に接触するように設けられる電極に用いられることが好ましい。
以下の方法でガラス粉末を製造し、該ガラス粉末を含有するAl電極形成用の導電ペーストを製造した。得られた導電ペーストを用いて図1と同様の構成の太陽電池とした際の、Si半導体基板中のp+層表面から深さ1〜5μmにおけるB平均濃度を測定するともに、該太陽電池の変換効率について評価した。
電極形成用の導電ペーストに使用するガラス粉末として、表1に示す組成、粒度分布を有するガラス粉末を製造した。すなわち、表1に示す組成となるように原料粉末を配合、混合し、1000〜1300℃の電気炉中で白金ルツボを用いて30分から1時間溶融し、薄板状ガラスを成形した。各例において、得られた薄板状ガラスを乾式粉砕と湿式粉砕を組み合せて以下のとおり粉砕して粒度分布を調整した。
イソプロピルアルコール60ccに対してガラス粉末0.02gを混ぜ、超音波分散により1分間分散させた。マイクロトラック測定機に試料投入し、D10、D50、D90の値を得た。
上記で得られた例1〜7のガラス粉末をそれぞれ含有するAl電極形成用導電ペーストを以下の方法で製造した。また、Ag電極形成用導電ペーストとして、市販品(デュポン社製、ソーラメットPV18A(商品名))を準備した。
上記で得られたAl電極形成用導電ペーストおよびAg電極形成用導電ペーストを用いて、以下のようにして図1と同様の構成の、p型Si半導体基板1上の非受光面S2に裏面電極としてAl電極4および受光面S1に表面電極としてAg電極3を形成し、太陽電池10を製造した。
(1)Si半導体基板中のp+層表面から深さ1〜5μmにおけるB(ホウ素)平均濃度
上記各例のガラス粉末をそれぞれ含有するAl電極形成用導電ペーストを用いて製造した太陽電池を塩酸(塩化水素の35〜38%水溶液):水=1:1の質量比で混ぜた水溶液中に24時間浸して、裏面のAl電極を除去し、測定対象試料を作製した。
一次イオン種:Ox +
一次加速電圧:5.0kV
一次イオンカレント:1μA
一次イオン入射角:試料面垂直方向からの角度45°
ラスターサイズ: 200×200μm2
検出領域: 40×40μm2
スパッタレート:二次イオン質量分析によって形成される分析クレータの深さを触針式表面形状測定器(Veeco社製Dektak150)にて測定し、スパッタレートを求めた。
二次イオン極性:プラス
中和用の電子銃使用:有
上記各例のガラス粉末をそれぞれ含有するAl電極形成用導電ペーストを用いて製造した太陽電池の変換効率を、ソーラシミュレータ(山下電装社製、YSS−180S)を用いて測定した。具体的には、ソーラシミュレータに太陽電池を設置し、分光特性AM1.5Gの基準太陽光線によって、JIS C8912に準拠して電流電圧特性を測定して、各太陽電池の変換効率を導き出した。得られた変換効率の結果を表1に示す。
Claims (9)
- カチオン%表示で、
B3+を45〜90%、および
Bi3+を10〜55%含み、
実質的にPb2+を含有せず、
累積粒度分布における体積基準の10%粒径をD10、体積基準の50%粒径をD50、体積基準の90%粒径をD90としたときに、
D50/D10が2.0〜4.5、かつ
D90/D50が1.5〜2.5、
であることを特徴とするガラス粉末。 - 太陽電池の電極の形成に用いられる請求項1記載のガラス粉末。
- 前記電極がアルミニウム電極である請求項2記載のガラス粉末。
- 前記D50が0.5〜5.0μmである請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス粉末。
- カチオン%表示で、
B3+を45〜80%、
Bi3+を10〜45%、および
Al3+を2〜15%
含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス粉末。 - カチオン%表示で、
B3+を45〜80%、
Bi3+を10〜45%、および
Zn2+を5〜30%
含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のガラス粉末。 - カチオン%表示で、
B3+を45〜80%、
Bi3+を10〜45%、および
Sb3+を1〜10%
含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のガラス粉末。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のガラス粉末、導電性金属粉末および有機ビヒクルを含有する導電ペースト。
- 請求項8に記載の導電ペーストを用いて形成された電極を具備することを特徴とする太陽電池。
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