JP2019119660A - Glass, glass powder, conductive paste and solar battery - Google Patents

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Abstract

To provide a glass capable of efficiently securing contact with an insulation film and a semiconductor substrate when an electrode is formed via the insulation film on the semiconductor such as a solar battery, maintaining efficient credibility, and enhancing conversion efficiency of the solar battery, and a glass powder consisting of the glass, a conductive paste containing the glass power, and the solar battery of which conversion efficiency is enhanced by using the conductive paste.SOLUTION: There are provide a glass containing, by mol% in terms of oxide, VOof 6 to 30%, BOof 15 to 50%, BaO of 10 to 40%, ZnO of 5 to 30%, and AlOof 0 to 15%, and a glass powder consisting of the glass and having Dof 0.8 to 6.0 μm, wherein Dis 50% particle diameter based on volume in a cumulative particle size distribution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガラス、ガラス粉末、導電ペーストおよび太陽電池に関し、特には太陽電池の電極形成用として好適なガラス、ガラス粉末、これを用いた導電ペースト、および該導電ペーストにより形成された電極を有する太陽電池に関するものである。   The present invention relates to glass, glass powder, conductive paste and a solar cell, and in particular, a glass suitable for forming an electrode of a solar cell, a glass powder, a conductive paste using the same, and an electrode formed of the conductive paste. It relates to a solar cell.

従来から、シリコン(Si)等の半導体基板の上に電極となる導電層を形成した電子デバイスが、種々の用途に使用されている。この電極となる導電層は、アルミニウム(Al)や銀(Ag)、銅(Cu)等の導電性金属粉末とガラス粉末を有機ビヒクル中に分散させた導電ペーストを、半導体基板上に塗布し、電極形成に必要な温度で焼成することにより形成されている。   BACKGROUND ART Conventionally, electronic devices in which a conductive layer serving as an electrode is formed on a semiconductor substrate such as silicon (Si) have been used for various applications. In the conductive layer to be the electrode, a conductive paste in which conductive metal powder such as aluminum (Al), silver (Ag), copper (Cu) and glass powder are dispersed in an organic vehicle is applied on a semiconductor substrate It forms by baking at the temperature required for electrode formation.

このようにして半導体基板上に電極を形成する際に、半導体基板の電極が形成される面の全体に絶縁膜が形成され、パターン状の電極が絶縁膜を部分的に貫通して半導体基板に接触するように形成される場合がある。例えば、太陽電池においては、受光面となる半導体基板上に反射防止膜が設けられ、電極はその上にパターン状に設けられる。反射防止膜は、十分な可視光透過率を保ちつつ表面反射率を低減して受光効率を高めるためのものであって、通常、窒化珪素、二酸化チタン、二酸化珪素、酸化アルミニウム等の絶縁材料で構成される。また、PERC(Passivated Emitter and Rear Contact)等の太陽電池では、裏面にも反射防止膜と同様の絶縁材料からなるパッシベーション膜が全体に設けられ、該パッシベーション膜上に電極が部分的に半導体基板に接触する形に形成されている。   Thus, when forming an electrode on a semiconductor substrate, an insulating film is formed in the whole surface in which an electrode of a semiconductor substrate is formed, and a pattern-like electrode partially penetrates an insulating film, and it is a semiconductor substrate. It may be formed to be in contact. For example, in a solar cell, an antireflective film is provided on a semiconductor substrate to be a light receiving surface, and electrodes are provided in a pattern on the semiconductor substrate. The antireflective film is intended to reduce the surface reflectance and enhance the light receiving efficiency while maintaining a sufficient visible light transmittance, and is usually made of an insulating material such as silicon nitride, titanium dioxide, silicon dioxide or aluminum oxide. Configured In addition, in a solar cell such as PERC (Passivated Emitter and Rear Contact), a passivation film made of an insulating material similar to the anti-reflection film is also provided on the back surface, and an electrode is partially formed on the passivation film on the semiconductor substrate. It is formed in the form which contacts.

ここで、上記電極の形成においては電極を半導体基板と接触させるように形成することが必須であり、受光面では絶縁膜は電極のパターンに対応する部分が除去され、絶縁膜が除去された部分に電極が形成される。また、PERC太陽電池等の裏面では電気的接触が可能な範囲で部分的に絶縁膜が除去され、裏面全体に電極が形成される。   Here, in the formation of the electrode, it is essential to form the electrode in contact with the semiconductor substrate, and in the light receiving surface, the portion corresponding to the pattern of the electrode is removed and the portion from which the insulating film is removed The electrodes are formed on the In addition, on the back surface of the PERC solar cell or the like, the insulating film is partially removed to the extent that electrical contact is possible, and an electrode is formed on the entire back surface.

絶縁層を部分的に除去する方法としては、レーザー等で物理的に除去し、絶縁層が除去された部分で電極が形成されることによって半導体に接触して、太陽電池として動作するようになる。従来の太陽電池構造では全面で裏面電極がSi等の半導体基板と直接接触し電極形成されると、裏面全面の接触により太陽電池として動作する。一方、PERC太陽電池等の構造になると、絶縁膜が除去される部分の面積は裏面全体のうち、1〜3%程度となり、裏面側電極の大部分は絶縁膜上に形成される。   As a method of partially removing the insulating layer, it is physically removed by a laser or the like, and an electrode is formed in a portion where the insulating layer is removed, whereby the semiconductor comes into contact with the semiconductor and operates as a solar cell . In the conventional solar cell structure, when the back surface electrode is in direct contact with the semiconductor substrate of Si or the like on the entire surface to form an electrode, the entire surface of the back surface operates to operate as a solar cell. On the other hand, in the structure of a PERC solar cell or the like, the area of the portion where the insulating film is removed is about 1 to 3% of the entire back surface, and most of the back surface side electrode is formed on the insulating film.

半導体基板上に電極を形成する上記技術は、太陽電池におけるpn接合型の半導体基板上への電極形成にも適用されている。このような、ガラス粉末を含有する導電ペーストとしては、例えば、特許文献1に電子デバイス電極用ペーストが記載されている。特許文献1では、腐食性ガス等に対する耐久性に優れた電極を形成できる酸化バナジウムを主成分とするガラスが記載されており、具体的なガラス組成として、酸化物換算でVを26.7モル%、ZnOを22.2モル%、BaOを17.8モル%、Sbを11.0モル%、Pを22.3モル%含有する無鉛ガラスが開示されている。しかし、特許文献1に記載されているガラスではBを十分に含有しておらず、特にp型半導体基板における太陽電池の裏面電極形成時に多数キャリアであるホウ素が十分にSi基板中に拡散できないために電気特性が劣化してしまう問題があった。 The above-described technique for forming an electrode on a semiconductor substrate is also applied to the formation of an electrode on a pn junction type semiconductor substrate in a solar cell. As a conductive paste containing such glass powder, for example, Patent Document 1 describes a paste for an electronic device electrode. Patent Document 1 describes a glass containing vanadium oxide as a main component capable of forming an electrode excellent in durability against corrosive gas and the like, and as a specific glass composition, V 2 O 5 is 26 in oxide conversion. A lead-free glass containing 7 mol% ZnO, 22.2 mol% ZnO, 17.8 mol% BaO, 11.0 mol% Sb 2 O 3 and 22.3 mol% P 2 O 5 is disclosed There is. However, the glass described in Patent Document 1 does not sufficiently contain B 2 O 3, and boron, which is a majority carrier, is sufficiently contained in the Si substrate particularly when the back electrode of the solar cell in the p-type semiconductor substrate is formed. There is a problem that the electrical characteristics deteriorate because the diffusion can not be performed.

特許文献2には、被覆用ガラスとして、酸化物換算でVを4.4モル%、Bを9.2モル%、ZnOを26.5モル%、BaOを5.2モル%、Alを10.2モル%、SiOを30.6モル%、MgOを6.0モル%、CaOを7.1モル%、SrOを0.8モル%含有するガラスが開示されている。しかし、特許文献2に記載されたガラスでは電極形成で用いるとV含有量が低く、SiO含有量が高いためにガラス軟化点が上がってしまい電極形成に必要な焼成時に十分なガラスが流動しないという問題点があった。 In Patent Document 2, as a coating glass, 4.4 mol% of V 2 O 5 , 9.2 mol% of B 2 O 3 , 26.5 mol% of ZnO and 5.2 of BaO in terms of oxide are calculated. Glass containing 10.2% by mole of Al 2 O 3 , 30.6% by mole of SiO 2 , 6.0% by mole of MgO, 7.1% by mole of CaO and 0.8% by mole of SrO It is disclosed. However, the glass described in Patent Document 2 has a low V 2 O 5 content when used in electrode formation, and a high SiO 2 content, so the glass softening point rises and a sufficient glass at the time of firing necessary for electrode formation There was a problem that did not flow.

特許文献3には、プラズマディスプレイパネル隔壁用無鉛ガラスとして、酸化物換算でVを17.5モル%、Bを15.2モル%、ZnOを26.0モル%、BaOを6.9モル%、Alを5.2モル%、KOを5.6モル%、CaOを9.4モル%、TiOを6.6モル%、Pを7.5モル%含有するガラスが開示されている。しかし、特許文献3に記載されたガラスでは絶縁膜を介すPERC太陽電池等の裏面側の電極形成で用いるとBaO含有量が低いために、電極と半導体基板との接触抵抗成分が上がり、電池特性が下がってしまう問題点があった。 In Patent Document 3, as lead-free glass for plasma display panel partitions, 17.5 mol% of V 2 O 5 , 15.2 mol% of B 2 O 3 , 26.0 mol% of ZnO, BaO in terms of oxide conversion 6.9 mol%, Al 2 O 3 5.2 mol%, K 2 O 5.6 mol%, CaO 9.4 mol%, TiO 2 6.6 mol%, P 2 O 5 A glass containing 7.5 mole percent is disclosed. However, the glass described in Patent Document 3 has a low content of BaO when used for forming an electrode on the back side of a PERC solar cell or the like through an insulating film, so that the contact resistance component between the electrode and the semiconductor substrate is increased. There is a problem that the characteristic is lowered.

特許文献4には、無鉛系低融点ガラスとして、酸化物換算でVを16.3モル%、Bを18.0モル%、ZnOを34.1モル%、BaOを13.8モル%、Alを3.6モル%、TeOを4.0モル%、TiOを6.0モル%、MoOを4.1モル%含有するガラスが開示されている。しかし、特許文献4に記載されたガラスでは絶縁膜を介すPERC太陽電池等の裏面側の電極形成で用いるとZnO含有量が高く、ガラス転移点が低いために、電極形成時にガラスが絶縁膜と反応し過ぎてしまい、電極外観が悪くなってしまう問題があった。 In Patent Document 4, as lead-free low melting point glass, 16.3 mol% of V 2 O 5 , 18.0 mol% of B 2 O 3 , 34.1 mol% of ZnO, and 13 BaO in terms of oxides are calculated. Disclosed is a glass containing 8 mol% Al 2 O 3 3.6 mol% TeO 2 4.0 mol% TiO 2 6.0 mol% TiO 2 and 4.1 mol% MoO 3 . However, the glass described in Patent Document 4 has a high ZnO content and a low glass transition point when used to form an electrode on the back side of a PERC solar cell or the like via an insulating film, so the glass is an insulating film when forming the electrode. And there was a problem that the electrode appearance became worse.

特許第5754090号Patent No. 5754090 特開平3−126639公報JP-A-3-126639 特開2006−8496公報JP, 2006-8496, A 特開平6−263478公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-263478

太陽電池の電極形成に用いるバナジウム系ガラスについては、特許文献1のように電極の形成性を向上させる技術が多く開発されている。しかしながら、特にPERC等の太陽電池においては、電極形成に用いるガラス粉末のガラスの組成や粉末の粒度分布を調整したとしても、現状では、電極形成に伴い、十分に信頼性を保つことができ、かつ、電極と半導体基板との電気抵抗を下げて、太陽電池の変換効率を向上させる技術は開発途上である。   With regard to vanadium-based glasses used for forming electrodes of solar cells, many techniques for improving the formability of the electrodes have been developed as in Patent Document 1. However, particularly in a solar cell such as PERC, even if the composition of the glass of the glass powder used for electrode formation and the particle size distribution of the powder are adjusted, at present, the reliability can be sufficiently maintained along with the electrode formation. In addition, a technology for improving the conversion efficiency of the solar cell by lowering the electrical resistance between the electrode and the semiconductor substrate is under development.

本発明は、電極形成に用いられるガラスにおいて、太陽電池等の半導体基板上に絶縁膜を介して電極を形成する際に、外観が良好であり、絶縁膜並びに半導体基板との接触を十分に確保できると同時に、耐水性等を有することで十分な信頼性を保持する電極の形成が可能であり、かつ、太陽電池の変換効率を向上させることのできるガラスを提供することを目的とする。本発明は、さらに、該ガラスからなるガラス粉末、該ガラス粉末を含有する導電ペーストおよび該導電ペーストを用いることで変換効率の向上した太陽電池を提供することを目的とする。   The present invention relates to a glass used for forming an electrode, which has a good appearance when forming an electrode on a semiconductor substrate such as a solar cell via an insulating film, and ensures sufficient contact with the insulating film and the semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide a glass capable of forming an electrode capable of maintaining sufficient reliability by having water resistance etc. and capable of improving the conversion efficiency of a solar cell. Another object of the present invention is to provide a glass powder comprising the glass, a conductive paste containing the glass powder, and a solar cell with improved conversion efficiency by using the conductive paste.

本発明は以下の構成のガラス、ガラス粉末、導電ペーストおよび太陽電池を提供する。
[1]酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含むことを特徴とするガラス。
[2]さらに、酸化物換算のモル%表記でSiO、SrO、MoOおよびWOから選ばれる少なくとも1種を合計で0〜10%含有する[1]記載のガラス。
[3]ガラス転移温度が380〜550℃である[1]または[2]に記載のガラス。
[4]累積粒度分布における体積基準の50%粒径をD50としたときに、D50が0.8〜6.0μmである[1]〜[3]のいずれかに記載のガラスからなるガラス粉末。
[5][4]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。
[6][5]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太陽電池。
[7]金属、ガラス、および有機ビヒクルを含む導電ペーストであって、前記金属は、前記導電ペーストの全質量に対して63.0〜97.9質量%含まれ、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、前記ガラスは、前記金属100質量部に対して0.1〜9.8質量部含まれ、酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含み、前記有機ビヒクルは、前記導電ペーストの全質量に対して2〜30質量%含まれることを特徴とする導電ペースト。
[8]前記ガラスが、さらに酸化物換算のモル%表記でSiO、SrO、MoOおよびWOから選ばれる少なくとも1種を合計で0〜10%含有する[7]記載の導電ペースト。
[9]前記ガラスのガラス転移温度が380〜550℃である[7]または[8]に記載の導電ペースト。
[10]前記ガラスは、累積粒度分布における体積基準の50%粒径をD50としたときに、D50が0.8〜6.0μmのガラス粒子である[7]〜[9]のいずれかに記載の導電ペースト。
[11]前記金属が、Alを含む[7]〜[10]のいずれかに記載の導電ペースト。
[12]前記有機ビヒクルは、有機樹脂バインダーを溶媒に溶解した有機樹脂バインダー溶液であり、前記有機樹脂バインダーは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ブチルアクリレート、および2−ヒドロキシエチルアクリレートからなる群から選ばれる1種以上を重合して得られるアクリル系樹脂、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、オキシエチルセルロース、ベンジルセルロース、プロピルセルロース、およびニトロセルロースからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、前記溶媒は、ターピネオール、ブチルジグリコールアセテート、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールジアセテート、およびメチルエチルケトンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む[7]〜[11]のいずれかに記載の導電ペースト。
[13]太陽光受光面を有するシリコン基板と、前記シリコン基板の前記太陽光受光面側に設けられた第1の絶縁膜と、前記シリコン基板の前記太陽光受光面とは反対側の面に設けられた、少なくとも一つの開口部を有する第2の絶縁膜と、前記シリコン基板に前記第2の絶縁膜の前記開口部を介して部分的に接触する第2の電極と、前記第1の絶縁膜の一部を貫通して前記シリコン基板に接触する第1の電極とを備える太陽電池であって、前記第2の電極は、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属と、酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含むガラスと、からなることを特徴とする太陽電池。
[14]前記第2の電極は、前記金属を90〜99.9質量%含み、前記ガラスを0.1〜10質量%含む[13]に記載の太陽電池。
[15]前記第2の電極に含まれる金属は、少なくともAlを含む[13]または[14]に記載の太陽電池。
[16]前記第1の電極は、少なくともAgを含む金属を含む[13]〜[15]のいずれかに記載の太陽電池。
[17]前記第1の絶縁膜が、窒化珪素からなる[13]〜[16]のいずれかに記載の太陽電池。
[18]前記第2の絶縁膜が、前記シリコン基板の前記太陽光受光面とは反対側の面に接する酸化アルミニウムまたは酸化珪素からなる酸化金属膜と、前記酸化金属膜上にさらに窒化珪素膜を備える[13]〜[17]のいずれかに記載の太陽電池。
The present invention provides a glass, a glass powder, a conductive paste and a solar cell of the following configuration.
[1] 6 to 30% of V 2 O 5 , 15 to 50% of B 2 O 3 , 10 to 40% of BaO, 5 to 30% of ZnO, and Al 2 O in terms of mol% of oxide conversion A glass comprising 0 to 15% of 3 .
[2] The glass according to [1], further containing 0 to 10% in total of at least one selected from SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 in terms of mole percentage in terms of oxide.
[3] The glass according to [1] or [2], which has a glass transition temperature of 380 to 550 ° C.
[4] When the 50% particle size based on volume in cumulative particle size distribution is D 50 , D 50 is 0.8 to 6.0 μm and it is made of the glass according to any one of [1] to [3] Glass powder.
[5] A conductive paste comprising the glass powder according to [4], the conductive metal powder, and an organic vehicle.
[6] A solar cell comprising an electrode formed using the conductive paste according to [5].
[7] A conductive paste containing metal, glass, and an organic vehicle, wherein the metal is contained in an amount of 63.0-97.9 mass% with respect to the total mass of the conductive paste, and Al, Ag, Cu, Au And at least one selected from the group consisting of Pd and Pt, wherein the glass is contained in an amount of 0.1 to 9.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal, and in terms of mol% in terms of oxide, 6 to 30% 2 O 5 , 15 to 50% B 2 O 3 , 10 to 40% BaO, 5 to 30% ZnO, and 0 to 15% Al 2 O 3 , the organic vehicle comprising A conductive paste comprising 2 to 30% by mass with respect to the total mass of the conductive paste.
[8] The conductive paste according to [7], wherein the glass further contains 0 to 10% in total of at least one selected from SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 in terms of mole percentage in terms of oxide.
[9] The conductive paste according to [7] or [8], wherein the glass transition temperature of the glass is 380 to 550 ° C.
[10] The glass is a 50% particle diameter on a volume basis when the D 50 in a cumulative particle size distribution, one D 50 is glass particles 0.8~6.0μm of [7] to [9] Electrically conductive paste described in.
[11] The conductive paste according to any one of [7] to [10], wherein the metal contains Al.
[12] The organic vehicle is an organic resin binder solution in which an organic resin binder is dissolved in a solvent, and the organic resin binder is methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, and 2- At least one selected from the group consisting of an acrylic resin obtained by polymerizing one or more selected from the group consisting of hydroxyethyl acrylate, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, oxyethyl cellulose, benzyl cellulose, propyl cellulose, and nitrocellulose And the solvent comprises terpineol, butyl diglycol acetate, ethyl diglycol acetate, propylene glycol diacetate, and Comprising at least one selected from the group consisting of ethyl ketone [7] to [11] a conductive paste according to any one of.
[13] A silicon substrate having a solar light receiving surface, a first insulating film provided on the solar light receiving surface side of the silicon substrate, and a surface of the silicon substrate opposite to the solar light receiving surface A second insulating film provided with at least one opening, a second electrode partially in contact with the silicon substrate via the opening of the second insulating film, and the first electrode A solar cell comprising: a first electrode penetrating a portion of an insulating film and contacting the silicon substrate, wherein the second electrode is made of a group consisting of Al, Ag, Cu, Au, Pd and Pt. 6 to 30% of V 2 O 5 , 15 to 50% of B 2 O 3 , 10 to 40% of BaO, and 5% of ZnO in terms of mol% of oxide conversion and a metal containing at least one selected a glass containing 30%, and Al 2 O 3 0 to 15%, Solar cells, characterized in that the Ranaru.
[14] The solar cell according to [13], wherein the second electrode contains 90 to 99.9% by mass of the metal and 0.1 to 10% by mass of the glass.
[15] The solar cell according to [13] or [14], wherein the metal contained in the second electrode contains at least Al.
[16] The solar cell according to any one of [13] to [15], wherein the first electrode contains a metal containing at least Ag.
[17] The solar cell according to any one of [13] to [16], wherein the first insulating film is made of silicon nitride.
[18] A metal oxide film of aluminum oxide or silicon oxide in which the second insulating film is in contact with the surface of the silicon substrate opposite to the solar light receiving surface, and a silicon nitride film on the metal oxide film. The solar cell in any one of [13]-[17] provided with.

本発明のガラス、および該ガラスからなるガラス粉末は、これを導電性成分と共に導電ペーストに用いれば、太陽電池等の半導体基板上に絶縁膜を介して電極を形成する際に、絶縁膜並びに半導体基板との接触を十分に確保することができ、また、ホウ素を含有するガラスの粉末であり、電極形成時にガラスが含有するホウ素を半導体基板の、例えば、p型層中に拡散させることが可能であり、それにより良好なp+層を形成し、それにより太陽電池の変換効率を向上できる。   When the glass of the present invention and the glass powder made of the glass are used together with a conductive component in a conductive paste, an insulating film and a semiconductor can be formed when forming an electrode through an insulating film on a semiconductor substrate such as a solar cell. A sufficient contact with the substrate can be secured, and it is a powder of boron-containing glass and can diffuse boron contained in the glass at the time of electrode formation into, for example, the p-type layer of the semiconductor substrate Thus, a good p + layer can be formed, thereby improving the conversion efficiency of the solar cell.

さらに、本発明のガラスは、太陽電池等の半導体基板上に絶縁膜を介した電極形成に用いることよって、電極形成時の電極剥がれや変色等の外観不良の発生を抑制できる。加えて、形成された電極が耐水性等を有することで高信頼性も具備させることが可能であり、あらゆる環境下で太陽電池等の半導体を動作させる必要がある場合にも、十分に対応できる。   Furthermore, by using the glass of the present invention for forming an electrode through an insulating film on a semiconductor substrate such as a solar cell, it is possible to suppress the occurrence of appearance defects such as electrode peeling and discoloration during electrode formation. In addition, the formed electrode can be provided with high reliability by having water resistance and the like, and can sufficiently cope with cases where it is necessary to operate a semiconductor such as a solar cell under any environment. .

本発明においては、該ガラス粉末を含有することで、これを用いた電極形成に伴い、太陽電池の変換効率を向上可能な導電ペースト、および、該導電ペーストを用いることで変換効率が向上した太陽電池の提供が可能である。   In the present invention, by containing the glass powder, a conductive paste capable of improving the conversion efficiency of the solar cell along with the formation of an electrode using the same, and a solar whose conversion efficiency is improved by using the conductive paste It is possible to provide a battery.

本発明の導電ペーストを用いて電極形成されたp型Si基板片面受光型太陽電池の一例の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of an example of the p-type Si substrate single-sided light reception type solar cell in which the electrode was formed using the electrically conductive paste of this invention.

以下、本発明の実施形態について説明する。
<ガラス>
本発明のガラスは、酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含む。以下の説明において、特に断りのない限り、ガラスの各成分の含有量における「%」の表示は、酸化物換算のモル%表示である。本明細書において、数値範囲を表す「〜」では、上下限を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
<Glass>
The glass of the present invention is 6 to 30% of V 2 O 5 , 15 to 50% of B 2 O 3 , 10 to 40% of BaO, 5 to 30% of ZnO, and mol% in terms of oxide. the al 2 O 3 containing 0-15%. In the following description, unless otherwise noted, the indication of "%" in the content of each component of glass is the molar percentage indication in terms of oxide. In the present specification, upper and lower limits are included in "-" representing a numerical range.

本発明のガラスにおける各成分の含有量は、得られたガラスの誘導結合プラズマ(ICP-AES:Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy)分析若しくは電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe Micro Analyzer)分析の結果から求められる。   The content of each component in the glass of the present invention is a result of inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES) analysis or electron probe micro analyzer (EPMA) analysis of the obtained glass. It is obtained from

本発明のガラスにおいて、Vは、ガラスの軟化流動性を向上させ、該ガラスを含有する導電ペーストを用いて得られる電極において、絶縁膜並びに半導体基板との接触性を得ることができる、必須の成分である。以下、ガラス成分の説明において、「導電ペースト」は、「本発明のガラスを含有する導電ペースト」であり、「電極」は、「本発明のガラスを含有する導電ペーストを用いて得られる電極」を意味する。また、ガラス中のVがガラス転移点を下げることにより、電極の絶縁膜並びに半導体基板との接触性を容易に調整することができる。その結果、その後の電極と半導体基板との反応を進め、接触抵抗を下げることができ、かつ、電極と絶縁膜との接着性を高めることができる。 In the glass of the present invention, V 2 O 5 can improve the softening and fluidity of the glass, and in the electrode obtained using the conductive paste containing the glass, the contact with the insulating film and the semiconductor substrate can be obtained. , An essential ingredient. Hereinafter, in the description of the glass component, "conductive paste" is "conductive paste containing the glass of the present invention", "electrode" is "electrode obtained using conductive paste containing the glass of the present invention" Means Further, when V 2 O 5 in the glass lowers the glass transition point, the contact with the insulating film of the electrode and the semiconductor substrate can be easily adjusted. As a result, the reaction between the electrode and the semiconductor substrate thereafter can be promoted, the contact resistance can be lowered, and the adhesion between the electrode and the insulating film can be enhanced.

は、さらに、導電ペーストにおいて導電性金属と濡れ性を高めることができ、導電性金属同士の結合性を高めることにより電極の電気抵抗を下げることができる。また、電極形成時に導電性金属表面の酸化膜生成を調整し、耐候性を調整することができる。導電性金属がAlの場合、特にその効果が高い。 V 2 O 5 can further enhance the wettability with the conductive metal in the conductive paste, and can lower the electrical resistance of the electrode by enhancing the bonding between the conductive metals. In addition, the formation of an oxide film on the surface of the conductive metal can be adjusted at the time of electrode formation, and the weather resistance can be adjusted. The effect is particularly high when the conductive metal is Al.

本発明のガラスは、Vを6%以上30%以下の割合で含有する。Vの含有量が6%未満であると、ガラス軟化点が高くなるために流動性が低下し、電極と絶縁膜並びに半導体基板との接触性、また電極において導電性金属同士の結合が十分なものとならない。Vの含有量は、好ましくは7%以上であり、より好ましくは8%以上である。一方、Vの含有量が30%を超えると、ガラスが絶縁膜と反応し過ぎてしまい得られる電極が変色したり、導電性金属を酸化させすぎてしまい、電気抵抗が上がってしまったりしてしまう。Vの含有量は、好ましくは29%以下であり、より好ましくは28%以下である。 The glass of the present invention contains V 2 O 5 in a proportion of 6% to 30%. When the content of V 2 O 5 is less than 6%, the glass softening point is increased, the fluidity is reduced, and the contact between the electrode and the insulating film and the semiconductor substrate, and the bonding of conductive metals in the electrode Will not be enough. The content of V 2 O 5 is preferably 7% or more, more preferably 8% or more. On the other hand, when the content of V 2 O 5 exceeds 30%, the glass reacts too much with the insulating film to discolor the electrode obtained or oxidize the conductive metal excessively, resulting in an increase in electrical resistance. I'm sorry. The content of V 2 O 5 is preferably 29% or less, more preferably 28% or less.

本発明のガラスにおいてBは必須の成分である。Bは、ガラスの軟化流動性を向上させ、電極と絶縁膜並びに半導体基板との接触性を向上させる機能を有する。また、Bは、ガラスを安定化させる成分である。 B 2 O 3 is an essential component in the glass of the present invention. B 2 O 3 has a function of improving the softening flowability of glass and improving the contact between the electrode and the insulating film and the semiconductor substrate. Further, B 2 O 3 is a component for stabilizing the glass.

さらに、Bは、ガラスを流動させることによって、半導体基板と導電ペースト中のガラスが直接反応するのを促進できる。これにより、例えば、半導体基板がpn接合型のSi半導体基板であって、ガラスが、電極と接触するp層やn層を形成することができる。例えば、p層に接触する電極を形成する際には、ガラスが含有する成分であるBをBとしてp層に拡散するのを促進でき、より良好なp層を形成させることができる。 Furthermore, B 2 O 3 can promote direct reaction between the semiconductor substrate and the glass in the conductive paste by flowing the glass. Thus, for example, the semiconductor substrate can be a pn junction type Si semiconductor substrate, and glass can form ap + layer or an n + layer in contact with an electrode. For example, when forming the electrode in contact with the p + layer can promote the diffusion of the p + layer of B 2 O 3 is a component that glass contains as B, to form a better p + layer be able to.

本発明のガラスは、Bを15%以上50%以下の割合で含有する。Bの含有量が15%未満であると、電極形成時に十分BをSi半導体基板中に拡散できないために、例えば、太陽電池における変換効率を上げられないことがある。さらに、Bはガラスの網目構造形成成分であり、15%未満であるとガラス化できなくなってしまう。Bの含有量は、好ましくは18%以上であり、より好ましくは20%以上である。一方、Bの含有量が50%を超えると、耐候性が劣化してしまう。Bの含有量は、好ましくは48%以下であり、より好ましくは45%以下である。 The glass of the present invention contains B 2 O 3 in a proportion of 15% to 50%. When the content of B 2 O 3 is less than 15%, for example, the conversion efficiency in a solar cell may not be able to be increased because B can not sufficiently diffuse into the Si semiconductor substrate at the time of electrode formation. Furthermore, B 2 O 3 is a network structure forming component of glass, and if it is less than 15%, it can not be vitrified. The content of B 2 O 3 is preferably 18% or more, more preferably 20% or more. On the other hand, when the content of B 2 O 3 exceeds 50%, the weather resistance is deteriorated. The content of B 2 O 3 is preferably 48% or less, more preferably 45% or less.

本発明のガラスにおいてBaOは、電極と半導体基板との接触抵抗成分を下げる必須の成分である。BaOはガラス成分としても修飾酸化物として安定化させることができる。本発明のガラス中のBaOの含有量は、10%以上40%以下である。BaOの含有量が10%未満であると、電極形成時に電極と半導体基板との接触抵抗成分が上がってしまうために、例えば、太陽電池における変換効率を上げられないことがある。また、ガラス化が困難になる。BaOの含有量は、好ましくは、13%以上であり、より好ましくは15%以上である。BaOの含有量が40%を超えると結晶化によりガラスが得られない。BaOの含有量は、好ましくは35%以下であり、より好ましくは30%以下である。   In the glass of the present invention, BaO is an essential component to lower the contact resistance component between the electrode and the semiconductor substrate. BaO can also be stabilized as a glass component and as a modified oxide. The content of BaO in the glass of the present invention is 10% or more and 40% or less. If the content of BaO is less than 10%, the contact resistance component between the electrode and the semiconductor substrate may increase during the formation of the electrode, so that, for example, the conversion efficiency of the solar cell may not be increased. In addition, vitrification becomes difficult. The content of BaO is preferably 13% or more, more preferably 15% or more. When the content of BaO exceeds 40%, glass can not be obtained due to crystallization. The content of BaO is preferably 35% or less, more preferably 30% or less.

本発明のガラスにおいてZnOは必須の成分である。ZnOは、ガラスの結晶化を抑制することができ、ガラスとSi基板等の半導体基板上の絶縁膜やSi基板との反応性を向上させる成分である。本発明のガラスは、ZnOを5%以上30%以下の割合で含有する。ZnOの含有量が5%未満であると、ガラスとSi基板等の半導体基板上の絶縁膜やSi基板との反応性が悪くなり、接合強度が弱くなってしまったり、電極と半導体基板との電気抵抗が高くなったりしてしまう。ZnOの含有量は、好ましくは、6%以上である。ZnOの含有量が30%を超えると、電極形成時にガラスが絶縁膜と反応し過ぎてしまい、電極外観が悪くなったり、耐水性等の耐候性を低下させたりする。ZnOの含有量は、好ましくは27%以下である。   ZnO is an essential component in the glass of the present invention. ZnO is a component that can suppress the crystallization of glass and improve the reactivity of the glass and the insulating film on the semiconductor substrate such as a Si substrate or the Si substrate. The glass of the present invention contains ZnO at a ratio of 5% to 30%. If the content of ZnO is less than 5%, the reactivity between the glass and the insulating film or the Si substrate on the semiconductor substrate such as the Si substrate is deteriorated, the bonding strength may be weakened, or the electrode and the semiconductor substrate Electrical resistance may increase. The content of ZnO is preferably 6% or more. When the content of ZnO exceeds 30%, the glass reacts too much with the insulating film at the time of electrode formation, and the appearance of the electrode may be deteriorated or the weather resistance such as water resistance may be reduced. The content of ZnO is preferably 27% or less.

本発明のガラスにおいてAlは、耐候性を上げるための成分である。また、Alを含有させることでガラスを安定化させることができる。本発明のガラス中のAlの含有量は、0%以上15%以下である。Alの含有量は、好ましくは、2%以上であり、より好ましくは5%以上である。Alの含有量が15%を超えるとガラス転移点が上がってしまうために焼結時にガラスを流動することができなくなってしまう。Alの含有量は、好ましくは13%以下である。 In the glass of the present invention, Al 2 O 3 is a component for increasing the weather resistance. Further, it is possible to stabilize the glass by the inclusion of Al 2 O 3. The content of Al 2 O 3 in the glass of the present invention is 0% or more and 15% or less. The content of Al 2 O 3 is preferably 2% or more, more preferably 5% or more. If the content of Al 2 O 3 exceeds 15%, the glass transition temperature rises, and it becomes impossible to flow the glass at the time of sintering. The content of Al 2 O 3 is preferably 13% or less.

本発明のガラスは、さらに、SiO、SrO、MoOおよびWOから選ばれる少なくとも1種を合計で0〜10%含有することが好ましい。本発明のガラスがこれらの成分を含有すると、ガラスを安定化させたり、耐候性を上げたりすることができる。SiO、SrO、MoOおよびWOの含有量は合計で0.5%以上が好ましい。SiO、SrO、MoOおよびWOは合計で10%を超えるとガラス化しないおそれがある。SiO、SrO、MoOおよびWOの含有量は合計で、8%以下がより好ましい。 The glass of the present invention preferably further contains 0 to 10% in total of at least one selected from SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 . When the glass of the present invention contains these components, the glass can be stabilized and weatherability can be improved. The content of SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 is preferably 0.5% or more in total. SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 may not vitrify if they exceed 10% in total. The total content of SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 is more preferably 8% or less.

本発明のガラスは、これら以外のその他の任意成分を含有してもよい。その他の任意成分として、具体的には、PbO、Bi、P、As、Sb、LiO、NaO、KO、ZrO、Fe、CuO、Sb、SnO、MnO、MnO、CeO、TiO等の通常ガラスに用いられる各種酸化物成分が挙げられる。 The glass of the present invention may contain other optional components other than these. As other optional components, specifically, PbO, Bi 2 O 3 , P 2 O 3 , As 2 O 5 , Sb 2 O 5 , Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, ZrO 2 , Fe 2 O 3, CuO, Sb 2 O 3, SnO 2, MnO, MnO 2, CeO 2, usually various oxide components used in the glass of the TiO 2 and the like.

これら、その他の任意成分は、目的に応じて、1種が単独で、または2種以上が組み合せて用いられる。その他の任意成分の含有量は、各成分について64%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましく、40%以下が一層好ましい。さらに、その他の任意成分の合計含有量は50%以下が好ましく、40%以下がより好ましい。   These other optional components may be used alone or in combination of two or more depending on the purpose. The content of the other optional components is preferably 64% or less, more preferably 60% or less, still more preferably 50% or less, and still more preferably 40% or less. Furthermore, 50% or less is preferable and 40% or less of the total content of other arbitrary components is more preferable.

本発明のガラスは、ガラス転移温度が380℃以上550℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が380℃未満になると、焼結時にガラスの流動性が必要以上に高くなる。ガラスの流動性が高すぎると、例えば、導電性ペーストに用いた場合に、導電性成分とガラスが分離してしまい、得られる電極において十分な電気伝導性を提供できない場合がある。また、ガラス転移点が低いために、電極形成時にガラスが絶縁膜と反応し過ぎてしまい、電極外観が悪くなってしまう。ガラス転移温度が550℃を超えると焼結時にガラスが十分に流動できなくなり、特性が不安定になる場合がある。ガラス転移温度はより好ましくは390℃以上520℃以下である。   The glass of the present invention preferably has a glass transition temperature of 380 ° C. or more and 550 ° C. or less. When the glass transition temperature is less than 380 ° C., the fluidity of the glass becomes higher than necessary during sintering. When the flowability of the glass is too high, for example, when used for a conductive paste, the conductive component and the glass may be separated, and sufficient electrical conductivity may not be provided in the obtained electrode. In addition, since the glass transition point is low, the glass reacts too much with the insulating film at the time of electrode formation, and the electrode appearance is deteriorated. When the glass transition temperature exceeds 550 ° C., the glass can not flow sufficiently during sintering, and the characteristics may be unstable. The glass transition temperature is more preferably 390 ° C. or more and 520 ° C. or less.

本発明においてガラス転移温度は、リガク社製、示差熱分析(DTA)装置TG8110にて昇温速度;10℃/分で測定して得られたDTAチャートの第1屈曲点を求めることにより得られる。   In the present invention, the glass transition temperature is obtained by determining the first inflection point of the DTA chart obtained by measurement at a temperature rising rate of 10 ° C./min with a differential thermal analysis (DTA) apparatus TG8110 manufactured by RIGAKU Co., Ltd. .

本発明のガラスの製造方法は、特に限定されない。例えば、以下に示す方法で製造できる。   The method for producing the glass of the present invention is not particularly limited. For example, it can manufacture by the method shown below.

まず、原料混合物を準備する。原料は、通常の酸化物系のガラスの製造に用いる原料であれば特に限定されず、酸化物や炭酸塩等を用いることができる。得られるガラスにおいて、上記組成範囲となるように原料の種類および割合を適宜調整して原料混合物とする。   First, prepare the raw material mixture. A raw material will not be specifically limited if it is a raw material used for manufacture of normal oxide glass, An oxide, carbonate, etc. can be used. In the obtained glass, the kind and ratio of the raw materials are appropriately adjusted so as to be in the above composition range to obtain a raw material mixture.

次に、原料混合物を公知の方法で加熱して溶融物を得る。加熱溶融する温度(溶融温度)は、800〜1400℃が好ましく、900〜1300℃がより好ましい。加熱溶融する時間は、30〜300分が好ましい。   The feed mixture is then heated in a known manner to obtain a melt. 800-1400 degreeC is preferable and, as for the temperature (melting temperature) which heat-melts, 900-1300 degreeC is more preferable. The heating and melting time is preferably 30 to 300 minutes.

その後、溶融物を冷却し固化することにより、本発明のガラスを得ることができる。冷却方法は特に限定されない。ロールアウトマシン、プレスマシン、冷却液体への滴下等により急冷する方法をとることもできる。得られるガラスは完全に非晶質である、すなわち結晶化度が0%であることが好ましい。ただし、本発明の効果を損なわない範囲であれば、結晶化した部分を含んでいてもよい。   Thereafter, the melt is cooled and solidified to obtain the glass of the present invention. The cooling method is not particularly limited. It is also possible to employ a method of quenching by a roll-out machine, a press machine, dropping to a cooling liquid or the like. The resulting glass is preferably completely amorphous, ie it has a degree of crystallinity of 0%. However, as long as the effects of the present invention are not impaired, a crystallized portion may be included.

こうして得られる本発明のガラスは、いかなる形態であってもよい。例えば、ブロック状、板状、薄い板状(フレーク状)、粉末状等であってもよい。   The glass of the present invention thus obtained may be in any form. For example, block shape, plate shape, thin plate shape (flakes shape), powder shape etc. may be sufficient.

本発明のガラスは、結合剤としての機能を有するとともに、耐水性等の耐候性を有しており導電性ペーストに用いることが好ましい。本発明のガラスを含有する導電性ペーストは、例えば、太陽電池の電極形成に好適に用いられる。本発明のガラスを導電ペーストに含有させる場合、ガラスは粉末であることが好ましい。   The glass of the present invention has a function as a binder and weather resistance such as water resistance and is preferably used for a conductive paste. The conductive paste containing the glass of the present invention is suitably used, for example, for forming an electrode of a solar cell. When the glass of the present invention is contained in a conductive paste, the glass is preferably a powder.

<ガラス粉末>
本発明のガラス粉末は、本発明のガラスからなり、D50が0.8μm以上6.0μm以下であるのが好ましい。このD50の範囲は、導電ペーストに用いるのに特に好ましい範囲である。D50が0.8μm以上であることで、導電ペーストとした際の分散性がより向上する。また、D50が6.0μm以下であることで、導電性金属粉末の周りにガラス粉末が存在しない個所が発生しにくいため、電極と半導体基板等との接着性がより向上する。この場合、D50は、より好ましくは、1.0μm以上である。D50は、より好ましくは、5.0μm以下である。
<Glass powder>
The glass powder of the present invention comprises the glass of the present invention and preferably has a D 50 of 0.8 μm or more and 6.0 μm or less. Scope of this D 50 is a particularly preferred range for use in the conductive paste. By D 50 is 0.8μm or more, dispersibility when used as a conductive paste is improved. Further, D 50 is that it is less 6.0 .mu.m, for places where there are no glass powder around the conductive metal powder is less likely to occur, adhesion between the electrode and the semiconductor substrate or the like is further improved. In this case, D 50 is more preferably 1.0 μm or more. D 50 is more preferably 5.0 μm or less.

なお、本明細書において、「D50」は、累積粒度分布における体積基準の50%粒径を示し、具体的には、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した粒径分布の累積粒度曲線において、その積算量が体積基準で50%を占めるときの粒径を表す。 In the present specification, “D 50 ” indicates the volume-based 50% particle size in the cumulative particle size distribution, and specifically, the particle size distribution measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus In the cumulative particle size curve, it represents the particle size when the integrated amount occupies 50% by volume.

本発明のガラス粉末は、上記のようにして製造されたガラスを、例えば、乾式粉砕法や湿式粉砕法によって上記特定の粒度分布を有するように粉砕することにより得ることができる。   The glass powder of the present invention can be obtained by grinding the glass produced as described above so as to have the above-mentioned specific particle size distribution by, for example, a dry grinding method or a wet grinding method.

本発明のガラス粉末を得るためのガラスの粉砕方法は、例えば、適当な形状のガラスを乾式粉砕した後、湿式粉砕する方法が好ましい。乾式粉砕および湿式粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことができる。粒度分布の調整は、例えば、各粉砕における粉砕時間や、ボールミルのボールの大きさ等粉砕機の調整によって行うことができる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。湿式粉砕の後、乾燥等により水分を除去して、ガラス粉末が得られる。ガラス粉末の粒径を調整するために、ガラスの粉砕に加えて、必要に応じて分級を行ってもよい。   As a method of grinding glass to obtain the glass powder of the present invention, for example, a method of dry grinding a glass of an appropriate shape and then wet grinding is preferable. Dry grinding and wet grinding can be performed using, for example, a grinder such as a roll mill, a ball mill, or a jet mill. The adjustment of the particle size distribution can be performed, for example, by adjusting the pulverizing time, such as the pulverizing time in each pulverizing, the size of the ball of the ball mill, and the like. In the case of the wet grinding method, it is preferable to use water as a solvent. After wet grinding, water is removed by drying or the like to obtain a glass powder. In order to adjust the particle size of the glass powder, in addition to grinding of the glass, classification may be performed as necessary.

<導電ペースト>
本発明のガラスは例えばガラス粉末として導電ペーストに適用できる。本発明のガラスによる導電ペーストは、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。
<Conductive paste>
The glass of the present invention can be applied to a conductive paste, for example, as a glass powder. The conductive paste according to the glass of the present invention contains the above-described glass powder of the present invention, a conductive metal powder and an organic vehicle.

本発明の導電ペーストが含有する導電性金属粉末は、半導体基板や絶縁性基板等の回路基板(積層電子部品を含む)上に形成される電極に通常用いられる金属の粉末が特に制限なく用いられる。導電性金属粉末として、具体的には、Al、Ag、Cu、Au、Pd、Pt等の粉末が挙げられ、これらのうちでも、生産性の点からAl粉末が好ましい。凝集が抑制され、かつ、均一な分散性が得られる観点から導電性金属粉末の粒子径はD50が、0.3μm以上10μm以下が好ましい。 As the conductive metal powder contained in the conductive paste of the present invention, metal powders generally used for electrodes formed on circuit substrates (including laminated electronic components) such as semiconductor substrates and insulating substrates are used without particular limitation. . Specific examples of the conductive metal powder include powders of Al, Ag, Cu, Au, Pd, Pt and the like, and among these, Al powder is preferable in terms of productivity. Aggregation is suppressed, and the particle diameter of the conductive metal powder from the viewpoint of uniform dispersibility is obtained D 50 is preferably 0.3μm or more 10μm or less.

導電ペーストにおける導電性金属粉末の含有量は、導電ペーストの全質量に対して63.0質量%以上97.9質量%以下とすることが好ましい。導電性金属粉末の含有量が63.0質量%未満であると、導電性金属粉末がより焼結し、ガラス浮き等が発生しやすくなる。一方、導電性金属粉末の含有量が97.9質量%を超えると、導電性金属粉末の周りをガラス析出物で覆うことができなくなるおそれがある。また、電極と半導体基板や絶縁性基板等の回路基板との接着性が悪くなるおそれがある。導電ペーストの全質量に対する導電性金属粉末の含有量は、より好ましくは75.0質量%以上95.0質量%以下である。   The content of the conductive metal powder in the conductive paste is preferably 63.0% by mass to 97.9% by mass with respect to the total mass of the conductive paste. When the content of the conductive metal powder is less than 63.0% by mass, the conductive metal powder is further sintered to easily cause glass floating and the like. On the other hand, if the content of the conductive metal powder exceeds 97.9% by mass, the periphery of the conductive metal powder may not be covered with the glass precipitate. In addition, the adhesion between the electrode and the circuit substrate such as the semiconductor substrate or the insulating substrate may be deteriorated. The content of the conductive metal powder relative to the total mass of the conductive paste is more preferably 75.0% by mass to 95.0% by mass.

導電ペーストにおけるガラス粉末の含有量は、例えば、導電性金属粉末100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下とすることが好ましい。ガラス粉末の含有量が0.1質量部未満であると、導電性金属粉末の周りをガラス析出物で覆うことができなくなるおそれがある。また、電極と半導体基板や絶縁性基板等の回路基板との接着性が悪くなるおそれがある。一方、ガラス粉末の含有量が10質量部を超えると、導電性金属粉末がより焼結し、ガラス浮き等が発生しやすくなる。導電性金属粉末100質量部に対するガラス粉末の含有量は、より好ましくは0.5質量部以上5質量部以下である。   The content of the glass powder in the conductive paste is preferably, for example, 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive metal powder. If the content of the glass powder is less than 0.1 parts by mass, the periphery of the conductive metal powder may not be covered with the glass precipitate. In addition, the adhesion between the electrode and the circuit substrate such as the semiconductor substrate or the insulating substrate may be deteriorated. On the other hand, when the content of the glass powder exceeds 10 parts by mass, the conductive metal powder is further sintered, and the glass floating and the like are easily generated. The content of the glass powder relative to 100 parts by mass of the conductive metal powder is more preferably 0.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less.

導電ペーストが含有する、有機ビヒクルとしては、有機樹脂バインダーを溶媒に溶解して得られる有機樹脂バインダー溶液を用いることができる。   As the organic vehicle contained in the conductive paste, an organic resin binder solution obtained by dissolving an organic resin binder in a solvent can be used.

有機ビヒクルに用いる有機樹脂バインダーとしては、例えばメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、オキシエチルセルロース、ベンジルセルロース、プロピルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート等のアクリル系モノマーの1種以上を重合して得られるアクリル系樹脂等の有機樹脂が用いられる。   Examples of the organic resin binder used for the organic vehicle include cellulose resins such as methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, oxyethyl cellulose, benzyl cellulose, propyl cellulose, nitrocellulose, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, An organic resin such as an acrylic resin obtained by polymerizing one or more acrylic monomers such as butyl acrylate and 2-hydroxyethyl acrylate is used.

有機ビヒクルに用いる溶媒としては、セルロース系樹脂の場合はターピネオール、ブチルジグリコールアセテート、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールジアセテート等の溶媒が、アクリル系樹脂の場合はメチルエチルケトン、ターピネオール、ブチルジグリコールアセテート、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールジアセテート等の溶媒が好ましく用いられる。   As solvents used for the organic vehicle, solvents such as terpineol, butyl diglycol acetate, ethyl diglycol acetate, propylene glycol diacetate and the like in the case of a cellulose resin are methyl ethyl ketone, terpineol and butyl diglycol acetate in the case of an acrylic resin. Solvents such as ethyl diglycol acetate and propylene glycol diacetate are preferably used.

有機ビヒクルにおける有機樹脂バインダーと溶媒の割合は、特に制限されないが、得られる有機樹脂バインダー溶液が導電ペーストの粘度を調整できる粘度となるように選択される。具体的には、有機樹脂バインダー:溶媒で示す質量比として、3:97〜15:85程度が好ましい。   The ratio of the organic resin binder to the solvent in the organic vehicle is not particularly limited, but is selected such that the resulting organic resin binder solution has a viscosity capable of adjusting the viscosity of the conductive paste. Specifically, the weight ratio of organic resin binder to solvent is preferably about 3:97 to 15:85.

導電ペーストにおける有機ビヒクルの含有量は、導電ペースト全量に対して2質量%以上30質量%以下であることが好ましい。有機ビヒクルの含有量が2質量%未満になると、導電ペーストの粘度が上昇するために導電ペーストの印刷等の塗布性が低下し、良好な導電層(電極)を形成することが難しくなる。また、有機ビヒクルの含有量が30質量%を超えると、導電ペーストの固形分の含有割合が低くなり、十分な塗布膜厚が得られにくくなる。   The content of the organic vehicle in the conductive paste is preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the conductive paste. When the content of the organic vehicle is less than 2% by mass, the viscosity of the conductive paste is increased, so that the coating property such as printing of the conductive paste is reduced, and it becomes difficult to form a good conductive layer (electrode). Moreover, when content of an organic vehicle exceeds 30 mass%, the content rate of solid content of an electrically conductive paste will become low, and it will become difficult to obtain sufficient application | coating film thickness.

本発明の導電ペーストの一態様として、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む金属を導電ペーストの全質量に対して63.0〜97.9質量%含み、酸化物換算のモル%表示でVを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含むガラスを上記金属100質量部に対して0.1〜9.8質量部含み、有機ビヒクルを導電ペーストの全質量に対して2〜30質量%含む導電ペーストが挙げられる。本態様におけるガラスは本発明のガラスである。本態様の導電ペーストが含有するガラス、金属および有機ビヒクルについて、組成、種類、形態、含有量等の好ましい態様は、上記と同様にできる。 As one aspect of the conductive paste of the present invention, a metal containing at least one selected from the group consisting of Al, Ag, Cu, Au, Pd and Pt is 63.0 to 97.9 mass based on the total mass of the conductive paste. %, And 6 to 30% of V 2 O 5 , 15 to 50% of B 2 O 3 , 10 to 40% of BaO, 5 to 30% of ZnO, and Al 2 O 3 in terms of mol% of oxide conversion And a conductive paste containing 0.1 to 9.8 parts by mass of a glass containing 0 to 15% with respect to 100 parts by mass of the metal and 2 to 30% by mass of an organic vehicle based on the total mass of the conductive paste. The glass in this aspect is the glass of the present invention. With respect to the glass, metal and organic vehicle contained in the conductive paste of the present embodiment, preferable embodiments such as the composition, type, form, content and the like can be the same as described above.

本発明の導電ペーストには、上記したガラス粉末、導電性金属粉末、および有機ビヒクルに加え、必要に応じて、かつ、本発明の目的に反しない限度において公知の添加剤を配合することができる。   In the conductive paste of the present invention, in addition to the above-described glass powder, conductive metal powder, and organic vehicle, known additives can be blended as necessary and within limits not against the object of the present invention. .

このような添加剤としては、例えば、各種無機酸化物が挙げられる。無機酸化物として具体的には、B、ZnO、SiO、Al3、TiO、MgO、ZrO、Sb、およびこれらの複合酸化物等が挙げられる。これらの無機酸化物は、導電ペーストの焼成に際し、導電性金属粉末の焼結を和らげる効果があり、それにより、焼成後の接合強度を調整する作用を有する。これらの無機酸化物からなる添加剤の大きさは特に限定されるものではないが、例えば、D50が10μm以下のものを好適に用いることができる。 As such an additive, various inorganic oxides are mentioned, for example. Specific examples of the inorganic oxide include B 2 O 3 , ZnO, SiO 2 , Al 2 O 3, TiO 2 , MgO, ZrO 2 , Sb 2 O 3 , and composite oxides thereof. These inorganic oxides have the effect of reducing the sintering of the conductive metal powder when firing the conductive paste, and thereby have the function of adjusting the bonding strength after firing. The size of the additive made of these inorganic oxides is not particularly limited, but, for example, one having a D 50 of 10 μm or less can be suitably used.

導電ペーストにおける、無機酸化物の含有量は目的に応じて適宜に設定されるものであるが、ガラス粉末に対して、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下である。ガラス粉末に対する無機酸化物の含有量が10質量%を超えると、電極形成時における導電ペーストの流動性が低下して電極と半導体基板や絶縁性基板等の回路基板との接着強度が低下するおそれがある。また、実用的な配合効果(焼成後の接合強度の調整)を得るためには、上記含有量の下限値は好ましくは0.5質量%、より好ましくは1.0質量%である。   The content of the inorganic oxide in the conductive paste is appropriately set according to the purpose, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, based on the glass powder. When the content of the inorganic oxide with respect to the glass powder exceeds 10% by mass, the fluidity of the conductive paste at the time of electrode formation may be reduced, and the adhesion strength between the electrode and the circuit substrate such as a semiconductor substrate or insulating substrate may be reduced. There is. Moreover, in order to obtain a practical blending effect (adjustment of bonding strength after firing), the lower limit value of the content is preferably 0.5% by mass, more preferably 1.0% by mass.

導電ペーストには、消泡剤や分散剤のように導電ペーストで公知の添加物を加えてもよい。なお、上記有機ビヒクルおよびこれらの添加物は、通常、電極形成の過程で消失する成分である。導電ペーストの調製には、撹拌翼を備えた回転式の混合機や擂潰機、ロールミル、ボールミル等を用いた公知の方法を適用することができる。   You may add an additive well-known with a conductive paste to a conductive paste like a defoamer or a dispersing agent. In addition, the said organic vehicle and these additives are components which lose | disappear in the process of electrode formation normally. For preparation of the conductive paste, a known method using a rotary mixer equipped with a stirring blade, a grinder, a roll mill, a ball mill or the like can be applied.

半導体基板や絶縁性基板等の回路基板上への導電ペーストの塗布、および焼成は、従来の電極形成における塗布、焼成と同様の方法により行うことができる。塗布方法としては、スクリーン印刷、ディスペンス法等が挙げられる。焼成温度は、含有する導電性金属粉末の種類、表面状態等によるが、概ね500〜1000℃の温度が例示できる。焼成時間は、形成しようとする電極の形状、厚さ等に応じて適宜調整される。また、導電ペーストの塗布と焼成の間に、80〜200℃程度での乾燥処理を設けてもよい。   The application and firing of the conductive paste on a circuit substrate such as a semiconductor substrate or an insulating substrate can be performed by the same method as the application and firing in the conventional electrode formation. The coating method may, for example, be screen printing or dispensing. Although a calcination temperature is based on the kind of conductive metal powder to contain, a surface state, etc., the temperature of about 500-1000 degreeC can be illustrated. The firing time is appropriately adjusted according to the shape, thickness and the like of the electrode to be formed. Moreover, you may provide the drying process at about 80-200 degreeC between application | coating and baking of an electrically conductive paste.

<太陽電池>
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した電極、具体的には、半導体基板上に焼付けられた電極を具備する。本発明の太陽電池は、例えば、PERC太陽電池等の片面受光型太陽電池の裏面電極として、本発明の導電ペーストを用いて形成した電極を具備するのが好ましい。PERC太陽電池は、通常、受光面に絶縁材料からなる反射防止膜を有し、裏面にも一部を除く全体に該反射防止膜と同様の絶縁材料からなる絶縁膜を有する。
<Solar cell>
The solar cell of the present invention comprises an electrode formed using such a conductive paste of the present invention, specifically, an electrode baked on a semiconductor substrate. The solar cell of the present invention preferably comprises, for example, an electrode formed using the conductive paste of the present invention as a back electrode of a single-sided light receiving solar cell such as a PERC solar cell. The PERC solar cell usually has an antireflection film made of an insulating material on the light receiving surface, and has an insulating film made of the same insulating material as the antireflection film on the entire back surface except for a part.

本発明の太陽電池は、PERC太陽電池等において、裏面に設けられた絶縁膜上に部分的に半導体基板に接触する形に形成される電極として、本発明の導電ペーストを用いて形成した電極を具備するのが好ましい。本発明の導電ペーストを用いれば、半導体基板上に絶縁膜を介して電極を形成する際に、絶縁膜並びに絶縁層が除去された部分の半導体基板との接触が十分に確保された電極であり、耐水性等を有することで高い信頼性を有する電極が得られる。   The solar cell of the present invention is an electrode formed using the conductive paste of the present invention as an electrode formed in a form in partial contact with the semiconductor substrate on an insulating film provided on the back surface in a PERC solar cell or the like. It is preferable to have. When the conductive paste of the present invention is used, when the electrode is formed on the semiconductor substrate through the insulating film, the insulating film and the electrode from which the insulating layer is removed are sufficiently ensured to be in contact with the semiconductor substrate. By having water resistance and the like, an electrode having high reliability can be obtained.

上記のとおり本発明の導電ペーストは導電性金属粉末としてAl粉末を含有することが好ましい。すなわち、本発明の導電ペーストはAl電極の形成に好ましく用いられる。より好ましくは、半導体基板上に絶縁膜が形成され、例えばレーザーにより絶縁膜の一部が除去されて、開口部を有する絶縁膜とした後に、該絶縁膜上に開口部を介して半導体基板に部分的に接触する形にAl電極を形成するのに本発明の導電ペーストは用いられる。   As described above, the conductive paste of the present invention preferably contains Al powder as the conductive metal powder. That is, the conductive paste of the present invention is preferably used to form an Al electrode. More preferably, an insulating film is formed on a semiconductor substrate, and a portion of the insulating film is removed by, for example, a laser to form an insulating film having an opening, and then the semiconductor substrate is formed on the insulating film through the opening. The conductive paste of the present invention is used to form an Al electrode in the form of partial contact.

開口部を有する絶縁膜上に、該開口部を介して半導体基板に接触する形に設けられたAl電極としては、例えば、p型Si基板を用いたPERC太陽電池の裏面電極、n型Si基板を用いたPERT(Passivated Emitter, Rear Totally diffused)太陽電池の裏面電極、n型Si基板またはp型Si基板を用いた両面受光太陽電池の、p層またはp層側に設けられた電極、バックコンタクト型太陽電池の一方の電極等が挙げられる。 For example, a back electrode of a PERC solar cell using a p-type Si substrate, an n-type Si substrate, as an Al electrode provided on an insulating film having an opening to be in contact with the semiconductor substrate through the opening. The back electrode of a PERT (Passivated Emitter, Rear Totally diffused) solar cell using an electrode, the electrode provided on the p layer or p + layer side of the double-sided light receiving solar cell using an n-type Si substrate or a p-type Si substrate, One electrode of a contact type solar cell etc. are mentioned.

本発明の太陽電池の一実施形態として、太陽光受光面を有するシリコン基板と、シリコン基板の太陽光受光面側に設けられた第1の絶縁膜と、シリコン基板の太陽光受光面とは反対側の面に設けられた、少なくとも一つの開口部を有する第2の絶縁膜と、シリコン基板に第2の絶縁膜の開口部を介して部分的に接触する第2の電極と、第1の絶縁膜の一部を貫通してシリコン基板に接触する第1の電極とを備える太陽電池であって、第2の電極は、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属と、酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含むガラスと、からなる太陽電池が挙げられる。 As one embodiment of the solar cell of the present invention, a silicon substrate having a sunlight receiving surface, a first insulating film provided on the sunlight receiving surface side of the silicon substrate, and a sunlight receiving surface of the silicon substrate are opposite to each other. A second insulating film provided on the side surface, the second insulating film having at least one opening, a second electrode partially contacting the silicon substrate through the opening of the second insulating film, and a first electrode A solar cell comprising a first electrode penetrating part of the insulating film and contacting the silicon substrate, wherein the second electrode is selected from the group consisting of Al, Ag, Cu, Au, Pd and Pt 6 to 30% of V 2 O 5 , 15 to 50% of B 2 O 3 , 10 to 40% of BaO, and 5 to 30% of ZnO in terms of mol% of oxide conversion, and a metal containing at least one of %, and a glass Al 2 O 3 containing 0-15%, consisting of the sun Pond, and the like.

なお、第2の絶縁膜の開口部は、第2の絶縁膜の表面からシリコン基板の太陽光受光面とは反対側の面にまで貫通して設けられた部分をいう。以下の説明においても、「開口部」の用語は、上記と同様の意味で使用される。   Note that the opening of the second insulating film refers to a portion which penetrates from the surface of the second insulating film to the surface of the silicon substrate opposite to the sunlight receiving surface. Also in the following description, the term "opening" is used in the same meaning as described above.

開口部の形状は特に限定されないが、線状や円状であってもよい。形状が線状の場合には、線幅が30〜100μmであることが好ましく、円状の場合には、その直径が30〜100μmであることが好ましい。開口部の面積は、シリコン基板の太陽光受光面とは反対側の面の全面積に対して1〜3%であることが好ましい。   The shape of the opening is not particularly limited, but may be linear or circular. When the shape is linear, the line width is preferably 30 to 100 μm, and when circular, the diameter is preferably 30 to 100 μm. The area of the opening is preferably 1 to 3% of the total area of the surface of the silicon substrate opposite to the solar light receiving surface.

第1の電極は、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属を含むことが好ましく、該金属は少なくともAgを含むことが好ましい。また、第1の絶縁膜は、例えば、窒化珪素、二酸化チタン、酸化珪素、酸化アルミニウム等の絶縁材料からなり、窒化珪素からなることが好ましい。   The first electrode preferably contains a metal containing at least one selected from the group consisting of Al, Ag, Cu, Au, Pd and Pt, and the metal preferably contains at least Ag. The first insulating film is made of, for example, an insulating material such as silicon nitride, titanium dioxide, silicon oxide, or aluminum oxide, and is preferably made of silicon nitride.

第2の電極は、上記金属を90〜99.9質量%含み、上記ガラスを0.1〜10質量%含むことが好ましい。第2の電極が含有するガラスは本発明のガラスであり、好ましい組成は、上記に説明したとおりである。第2の電極が含む金属は、少なくともAlを含むことが好ましい。   The second electrode preferably contains 90 to 99.9% by mass of the metal and 0.1 to 10% by mass of the glass. The glass contained in the second electrode is the glass of the present invention, and the preferred composition is as described above. The metal contained in the second electrode preferably contains at least Al.

第2の絶縁膜は、多層膜であるのが好ましく、シリコン基板の太陽光受光面とは反対側の面に接する酸化アルミニウムまたは酸化珪素からなる酸化金属膜と、該酸化金属膜上にさらに窒化珪素膜を備える多層膜の構成が好ましい。   The second insulating film is preferably a multilayer film, and a metal oxide film of aluminum oxide or silicon oxide in contact with the surface of the silicon substrate opposite to the solar light receiving surface, and a nitride film further on the metal oxide film. The configuration of a multilayer film comprising a silicon film is preferred.

以下、p型Si基板片面受光型の太陽電池の電極を本発明の導電ペーストで形成した場合を例に説明する。図1は、本発明の導電ペーストを用いて電極形成されたp型Si基板片面受光型太陽電池の一例の断面を模式的に示した図である。   Hereinafter, the case where the electrode of the solar cell of a p-type Si substrate single-sided light reception type is formed with the conductive paste of this invention is demonstrated to an example. FIG. 1 is a view schematically showing a cross section of an example of a p-type Si substrate single-sided light receiving type solar cell having an electrode formed using the conductive paste of the present invention.

図1に示す太陽電池10は、p型Si基板1と、その上面に設けられた絶縁膜2A、下面に設けられた開口部7を有する絶縁膜2Bを有し、絶縁膜2B上の全面に形成され、開口部7を介してp型Si基板に部分的に接触するAl電極4、および絶縁膜2Aの一部を貫通してp型Si基板1に接触するAg電極3を有する。p型Si基板1の上面は、例えば、ウエットエッチング法を用いて形成される、光反射率を低減させるような凹凸構造を有する。なお、図面の上下は、必ずしも使用時における上下を示すものではない。なお、必要に応じて、p型Si基板の両表面が凹凸構造を有してもよい。   A solar cell 10 shown in FIG. 1 includes a p-type Si substrate 1, an insulating film 2A provided on the upper surface thereof, and an insulating film 2B having an opening 7 provided on the lower surface. An Al electrode 4 is formed and partially in contact with the p-type Si substrate through the opening 7, and an Ag electrode 3 penetrating through a part of the insulating film 2A and contacting the p-type Si substrate 1. The upper surface of the p-type Si substrate 1 has, for example, a concavo-convex structure formed by using a wet etching method to reduce the light reflectance. Note that the upper and lower sides of the drawings do not necessarily indicate the upper and lower sides in use. If necessary, both surfaces of the p-type Si substrate may have a concavo-convex structure.

p型Si基板1は、上から順にn層1a、p層1bで構成され、Al電極4はp層1bに、Ag電極3はn層1aに接触している。ここで、n層1aは、上記凹凸構造が形成された表面に、例えば、P、Sb、As等をドープすることで形成され得る。 The p-type Si substrate 1 is composed of an n + layer 1a and ap layer 1b in order from the top, the Al electrode 4 is in contact with the p layer 1b, and the Ag electrode 3 is in contact with the n + layer 1a. Here, the n + layer 1a can be formed by doping, for example, P, Sb, As or the like on the surface on which the above-described concavo-convex structure is formed.

Al電極4およびAg電極3は、ガラス粉末とAl粉末を含有するAl電極形成用導電ペースト、ガラス粉末とAg粉末を含有するAg電極形成用導電ペーストを、それぞれ用いて次のようにして形成される。   The Al electrode 4 and the Ag electrode 3 are formed as follows using the conductive paste for forming an Al electrode containing glass powder and Al powder, and the conductive paste for forming an Ag electrode containing glass powder and Ag powder, respectively. Ru.

すなわち、p型Si基板1の上面に設けられた絶縁膜2Aは、Ag電極3の形成前は全面に隙間なく存在し、Ag電極3を形成するための上記導電ペーストが塗布された部分のみが導電ペーストの焼成時に溶融することで、絶縁膜2Aを貫通しp型Si基板1に接触するAg電極3が形成される。   That is, the insulating film 2A provided on the upper surface of the p-type Si substrate 1 is present without gaps on the entire surface before the Ag electrode 3 is formed, and only the portion to which the conductive paste for forming the Ag electrode 3 is applied. By melting the conductive paste at the time of firing, an Ag electrode 3 penetrating the insulating film 2A and contacting the p-type Si substrate 1 is formed.

一方、絶縁膜2Bは、p型Si基板1の下面の全面に隙間なく設けられた後、Al電極4を形成するために、その一部がレーザーで物理的に除去され、開口部7を有する構成とされる。開口部7を有する絶縁膜2B上の全面に、上記のAl電極形成用導電ペーストを塗布し焼成することで、絶縁膜2Bの全面を覆い、開口部7で半導体に部分的に接触されたAl電極4が形成される。   On the other hand, after the insulating film 2B is provided on the entire lower surface of the p-type Si substrate 1 without gaps, a part of the insulating film 2B is physically removed by laser to form the Al electrode 4 and has the opening 7 It is supposed to be configured. The above-described conductive paste for forming an Al electrode is applied to the entire surface of the insulating film 2B having the opening 7 and baked to cover the entire surface of the insulating film 2B, and Al partially contacts the semiconductor at the opening 7 An electrode 4 is formed.

なお、Al電極4の形成時には、開口部7でAl電極形成用導電ペーストがp型Si基板1のp層1bと接触後、焼成時に溶融することで、Al電極からAlがp層1b内に拡散し、Al電極直上にAl−Si合金層5が形成される。さらにAl−Si合金層5の直上にはp層としてBSF(Back Surface Field)層6が得られる。 When the Al electrode 4 is formed, the conductive paste for forming the Al electrode contacts the p layer 1b of the p-type Si substrate 1 at the opening 7 and is then melted at the time of firing to make Al from the Al electrode into the p layer 1b. It diffuses and an Al-Si alloy layer 5 is formed directly on the Al electrode. Furthermore, BSF (Back Surface Field) layer 6 is obtained immediately above the Al-Si alloy layer 5 as ap + layer.

上記において、本発明の導電ペーストは、Ag電極形成用導電ペーストおよびAl電極形成用導電ペーストとして用いることができるが、上記のとおりAl電極形成用導電ペーストとして用いることが特に好ましい。   In the above, the conductive paste of the present invention can be used as a conductive paste for forming an Ag electrode and a conductive paste for forming an Al electrode, but as described above, it is particularly preferable to use as a conductive paste for forming an Al electrode.

Al電極形成用導電ペーストとして、本発明のガラスの粉末と、Al粉末を含有する本発明の導電ペーストを用いることで、絶縁膜を介して電極を形成する際に、電極と絶縁膜並びに半導体基板との接触が十分に確保され、p型Si基板1と十分に接触するAl電極4が得られる。   When forming an electrode through an insulating film by using the powder of the glass of the present invention and the conductive paste of the present invention containing Al powder as a conductive paste for forming an Al electrode, the electrode, the insulating film, and the semiconductor substrate A sufficient contact with the above is ensured, and an Al electrode 4 sufficiently in contact with the p-type Si substrate 1 is obtained.

なお、太陽電池が有する絶縁膜は、反射防止の機能を有し、半導体キャリアの再結合を抑制させることができ、該膜を構成する絶縁材料としては、上記に挙げた絶縁材料が使用可能である。絶縁膜は、単層膜であってもよく、多層膜であってもよい。本発明の導電ペーストは、特に窒化珪素からなる層と酸化アルミニウム、または酸化珪素からなる層を有する絶縁膜を介して電極を形成する際に、電極と絶縁膜並びに部分的に形成された半導体基板との接触が十分に確保させて、高い太陽電池特性を有し、かつ、電極部に高い耐候性等の信頼性を持たせることができる。   In addition, the insulating film which a solar cell has has the function of reflection prevention, and can suppress the recombination of a semiconductor carrier, and can use the insulating material mentioned above as an insulating material which comprises this film. is there. The insulating film may be a single layer film or a multilayer film. The conductive paste of the present invention is an electrode, an insulating film, and a partially formed semiconductor substrate when forming the electrode through an insulating film having a layer of silicon nitride and a layer of aluminum oxide or silicon oxide. The contact with the metal can be sufficiently ensured, and the solar cell can have high solar cell characteristics, and the electrode portion can have high reliability such as high weather resistance.

本発明の太陽電池、特にはPERC太陽電池において、裏面は電気的接触が可能な範囲で部分的に絶縁膜が除去され、本発明のガラスの粉末を含有する電極の形成時に、絶縁膜上全体に電極が形成されると同時に部分的に絶縁膜が除去された部分は半導体基板との接触が確保された電極構造を形成し得る。該導電ペーストを用いることで、外観が良好な該電極を形成することができ、得られる電極は耐水性等の耐候性を有することで、高信頼性と高電池特性を実現できた太陽電池を提供することができる。   In the solar cell of the present invention, in particular, the PERC solar cell, the insulating film is partially removed to the extent that electrical contact is possible on the back surface, and the entire surface of the insulating film is formed when forming the electrode containing the glass powder of the present invention The portion where the insulating film is partially removed at the same time when the electrode is formed can form an electrode structure in which the contact with the semiconductor substrate is secured. By using the conductive paste, the electrode having a good appearance can be formed, and the obtained electrode has a weather resistance such as water resistance, thereby achieving a solar cell capable of achieving high reliability and high battery characteristics. Can be provided.

以下、本発明について実施例を参照してさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。例1〜17は実施例であり、例18、19は比較例である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. Examples 1 to 17 are Examples, and Examples 18 and 19 are Comparative Examples.

(例1〜19)
以下の方法でガラスを薄板状ガラスとして製造し、薄板状ガラスからガラス粉末を製造した。ガラス粉末の粒度分布を測定するとともに、ガラス粉末を用いてガラスのガラス転移温度を測定した。
(Examples 1 to 19)
Glass was manufactured as thin plate-like glass by the following method, and glass powder was manufactured from thin plate-like glass. While measuring the particle size distribution of glass powder, the glass transition temperature of glass was measured using glass powder.

<ガラス(薄板状ガラス)の製造>
表1に示す組成となるように原料粉末を配合、混合し、900〜1200℃の電気炉中でルツボを用いて30分から1時間溶融し、表1に示す組成のガラスかららなる薄板状ガラスを成形した。
<Manufacture of glass (thin plate glass)>
Raw material powders are blended and mixed so as to obtain the composition shown in Table 1 and melted for 30 minutes to 1 hour using a crucible in an electric furnace at 900 to 1200 ° C. Molded.

<ガラス粉末の製造>
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。得られたガラス粉末の粒度分布を測定するとともに、ガラス粉末を用いてガラスのガラス転移温度を測定した。
<Manufacture of glass powder>
In each case, the obtained thin glass was combined with dry grinding and wet grinding and ground as follows to adjust the particle size distribution. The particle size distribution of the obtained glass powder was measured, and the glass transition temperature of the glass was measured using the glass powder.

例1〜18のガラスについては、ボールミルで乾式粉砕し、所定のD50を得るように粉砕時間を調整して、最後に150メッシュの篩を通して、ガラス粉末を製造した。 The glasses of Examples 1 to 18 were dry-pulverized by a ball mill, by adjusting the pulverization time to obtain a predetermined D 50, through end 150 mesh sieve to produce a glass powder.

例19のガラスについては、上記所定の範囲内でD50をより小さくさせるために、上記乾式粉砕後、粗粒を除去したガラス粉末をさらにボールミルで水を用いて湿式粉砕して得られたガラス粉末を、ガラス粉末として用いた。この湿式粉砕の際に所定のD50を得るためにボールは直径5mmのアルミナ製を用いて、D50を粉砕時間で調整をした。その後、湿式粉砕で得られたスラリーを濾過して、ほとんどの水分を除去した後に、水分量を調整するために乾燥機により130℃で乾燥させて、ガラス粉末を製造した。 With respect to the glass of Example 19, a glass obtained by wet-pulverizing glass powder from which coarse particles have been removed after the above-mentioned dry-grinding to further reduce D 50 within the above-mentioned predetermined range using water in a ball mill The powder was used as a glass powder. In order to obtain a predetermined D 50 during this wet grinding, the ball was made of alumina with a diameter of 5 mm, and the D 50 was adjusted at the grinding time. Thereafter, the slurry obtained by wet grinding was filtered to remove most of the water, and then dried at 130 ° C. with a drier to adjust the water content to produce a glass powder.

<評価>
各例のガラスについて以下の方法でガラス転移温度およびガラス粉末のD50を評価した。結果を組成とともに表1に示す。なお、ガラス組成の各成分の欄において空欄は、含有量「0%」を示す。
<Evaluation>
It was assessed D 50 of the glass transition temperature and the glass powder in the following manner for a glass of each example. The results are shown in Table 1 together with the composition. In addition, in the column of each component of glass composition, a blank shows content "0%."

(ガラス転移温度)
得られたガラス粉末をアルミニウム製のパンにつめ、リガク社製、示差熱分析装置TG8110にて昇温速度を10℃/分にて測定した。測定で得られたDTAチャートの第1屈曲点をガラス転移温度(表1中、「DTA Tg」と示す。)とした。
(Glass-transition temperature)
The obtained glass powder was put in a pan made of aluminum, and a temperature rising rate was measured at 10 ° C./min with a differential thermal analyzer TG8110 manufactured by Rigaku Corporation. The first inflection point of the DTA chart obtained by the measurement was taken as the glass transition temperature (indicated as "DTA Tg" in Table 1).

(D50
例1〜18のガラスについては、イソプロピルアルコール(IPA)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(レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置)に試料投入し、D50の値を得た。例19のガラスについては、水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、D50の値を得た。
(D 50 )
About the glass of Examples 1-18, 0.02 g of glass powder was mixed with 60 cc of isopropyl alcohol (IPA), and was dispersed for 1 minute by ultrasonic dispersion. And the sample placed in a Microtrac measuring device (laser diffraction scattering particle size distribution analyzer), the value obtained D 50. For the glass of Example 19, 0.02 g of glass powder was mixed with 60 cc of water and dispersed by ultrasonic dispersion for 1 minute. And the sample placed in a Microtrac measuring machine, to obtain a value of D 50.

<導電ペーストの製造>
上記で作製した例1〜19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作製した。
<Production of conductive paste>
The conductive paste for Al electrode formation which contains the glass powder of Examples 1-19 produced above respectively was produced with the following method.

まず、エチルセルロース10質量部にブチルジグリコールアセテート90質量部を混合し、85℃で2時間撹拌して有機ビヒクルを調製した。次に、こうして得られた有機ビヒクル21質量部を、Al粉末(ミナルコ社製噴霧アルミニウム粉:#800F)79質量部に混合した後、擂潰機により10分間混練した。その後、ガラス粉末を、Al粉末100質量部に対して3質量部の割合で配合し、さらに擂潰機により60分間混練しAl電極形成用導電ペーストとした。   First, 90 parts by mass of butyl diglycol acetate was mixed with 10 parts by mass of ethyl cellulose and stirred at 85 ° C. for 2 hours to prepare an organic vehicle. Next, 21 parts by mass of the organic vehicle thus obtained was mixed with 79 parts by mass of Al powder (sprayed aluminum powder manufactured by Minalco: # 800F), and the mixture was kneaded for 10 minutes by a grinder. Thereafter, a glass powder was blended in a proportion of 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the Al powder, and the mixture was further kneaded for 60 minutes by a grinder to obtain a conductive paste for forming an Al electrode.

<評価>
上記Al電極形成用導電ペーストを使って、電極形成後に焼成膜評価として外観と耐水性を確認した。この際、絶縁膜は窒化珪素層と酸化アルミニウム層の2層からなるものを用いた。その結果を表1に示す。
<Evaluation>
The appearance and water resistance were confirmed as evaluation of a fired film after electrode formation using the conductive paste for Al electrode formation. At this time, the insulating film used was formed of two layers of a silicon nitride layer and an aluminum oxide layer. The results are shown in Table 1.

(Al電極の作製および外観と耐水性の評価)
上記で作製したAl電極形成用導電ペーストをそれぞれ用いて、以下のようにして半導体基板上に絶縁膜(窒化珪素層と酸化アルミニウム層からなる2層膜)を介してAl電極を形成し、そのAl電極の外観と耐水性について評価した。
(Preparation of Al electrode and evaluation of appearance and water resistance)
An Al electrode is formed on a semiconductor substrate through an insulating film (a two-layer film consisting of a silicon nitride layer and an aluminum oxide layer) on a semiconductor substrate using the conductive paste for forming an Al electrode respectively as described below, The appearance and water resistance of the Al electrode were evaluated.

160μmの厚みにスライスされたp型の結晶系Si半導体基板を用いて、まず、基板のスライス面を洗浄するために、表面をフッ酸でごく微量程度エッチング処理した。その後、光の受光面側の結晶系Si半導体基板表面にウエットエッチング法を用いて、光反射率を低減させるような凹凸構造を形成した。次に、半導体基板の受光面にn型層を拡散にて形成する。n型化のドーピング元素としてはPを用いた。次に、半導体基板のn型層に対して裏面(p型Si基板の表面)に絶縁膜を形成した。絶縁膜の材料としては、おもに、窒化珪素と酸化アルミニウムを用い、プラズマCVDにて酸化アルミニウム層を10nmの厚さに形成した後にその上層に窒化珪素層を120nmの厚さに形成した。   Using a p-type crystalline Si semiconductor substrate sliced to a thickness of 160 μm, first, in order to clean the sliced surface of the substrate, the surface was etched with a very small amount of hydrofluoric acid. After that, a wet etching method was used on the surface of the crystalline Si semiconductor substrate on the light receiving surface side of light to form a concavo-convex structure that reduces the light reflectance. Next, an n-type layer is formed by diffusion on the light receiving surface of the semiconductor substrate. P was used as a doping element for n-type conversion. Next, an insulating film was formed on the back surface (the surface of the p-type Si substrate) with respect to the n-type layer of the semiconductor substrate. As a material of the insulating film, silicon nitride and aluminum oxide were mainly used, and an aluminum oxide layer was formed to a thickness of 10 nm by plasma CVD, and then a silicon nitride layer was formed to a thickness of 120 nm on the upper layer.

次に、30mm×30mmの正方形の大きさに上記半導体基板をダイサーで切断をして、裏面側の絶縁膜上に上記で得られたAl電極形成用導電ペーストを200メッシュのスクリーン印刷により20mm×20mmの正方形のパターン形状に塗布した。その後、赤外光加熱式ベルト炉を用いてピーク温度が760℃で100秒間の焼成を行い、Al電極を形成した。   Next, the semiconductor substrate is cut into a square size of 30 mm × 30 mm with a dicer, and the conductive paste for forming an Al electrode obtained above is 20 mm × 20 mm by screen printing on the back surface side insulating film. It apply | coated to 20 mm square pattern shape. Thereafter, firing was performed at a peak temperature of 760 ° C. for 100 seconds using an infrared heating belt furnace to form an Al electrode.

(1)外観評価
上記で得られた、p型層(裏面)側に絶縁膜(窒化珪素層と酸化アルミニウム層からなる2層膜)を介して形成されたAl電極の外観を評価した。その後、Al電極として電極形成できているかどうかを肉眼で以下の基準により評価した。
(1) Appearance Evaluation The appearance of the Al electrode formed on the p-type layer (rear surface) side obtained above through an insulating film (a two-layer film consisting of a silicon nitride layer and an aluminum oxide layer) was evaluated. Thereafter, whether or not the electrode could be formed as an Al electrode was visually evaluated according to the following criteria.

○;剥がれや変色なく、Al電極が形成されている。
×;剥がれや変色が起きており、Al電極として不十分である。
;: Al electrode is formed without peeling or discoloration.
X: Peeling or discoloration has occurred, which is insufficient as an Al electrode.

外観評価の結果を表1に示す。例1〜17のガラスは全面でAl電極が絶縁層と接合できており、均一な灰色となっていた。例18のガラスは、Vの含有量が高く、接着性の点では良好であるが、局所的なところで茶色に変色してしまい、太陽電池としての外観の点で問題である。例19のガラスは、Vを含有しないガラスであり、導電性の点では良好であるが、Al電極層が剥がれてしまった。 The results of the appearance evaluation are shown in Table 1. In the glass of Examples 1 to 17, the Al electrode was able to be bonded to the insulating layer on the entire surface, and was uniform gray. The glass of Example 18 has a high content of V 2 O 5 and is good in terms of adhesion, but turns to brown at a local point, which is a problem in terms of the appearance as a solar cell. The glass of Example 19 is a glass not containing V 2 O 5 and although it is good in terms of conductivity, the Al electrode layer is peeled off.

(2)耐水性評価
上記で得られた、p型層(裏面)側に絶縁膜を介してAl電極が形成された半導体基板を、恒温水槽にて85℃で温められたイオン交換水50ccが入ったビーカーに30分浸した。その際のAl電極の状態を以下の基準により評価した。
(2) Water resistance evaluation 50 cc of ion-exchanged water obtained by heating the semiconductor substrate having the Al electrode formed on the p-type layer (rear surface) side via the insulating film on the above obtained at 85 ° C. in a thermostatic water tank Soaked in a beaker for 30 minutes. The condition of the Al electrode at that time was evaluated by the following criteria.

○;30分浸漬しても、Al電極が発泡も変色も起こさない。
△;浸漬中に、Al電極表面に多数の泡が付着する。
×;浸漬中に、Al電極がイオン交換水と激しく反応して、発泡し、変色する。
;; Al electrode does not foam or discolor even if immersed for 30 minutes.
Δ: A large number of bubbles adhere to the surface of the Al electrode during immersion.
X: During immersion, the Al electrode reacts violently with ion exchange water to foam and discolor.

耐水性評価の結果を表1に示す。例1〜17のガラスは少量の泡がAl電極表面に付着することはあっても、激しく反応したり変色したりすることはなかった。例18のガラスはAl電極表面に多数の泡が発生してしまった。例19のガラスはイオン交換水と激しく反応して発泡し、最終的には茶色に変色してしまった。   The results of the water resistance evaluation are shown in Table 1. The glass of Examples 1 to 17 did not react violently or discolor, although a small amount of bubbles adhered to the surface of the Al electrode. The glass of Example 18 generated many bubbles on the surface of the Al electrode. The glass of Example 19 reacted violently with ion exchange water to foam and eventually turned brown.

太陽電池においては、上記のように半導体基板に電極を形成して得られる太陽電池セルを通常、エチレンビニルアセテート(EVA)等の樹脂で封止して用いているため、構造上、内部に水分が侵入しやすい。また、太陽電池の設置される環境を考慮すると、使用時に内部に水分が多少侵入するのは避けらない事象である。したがって、太陽電池の信頼性を高く維持するたには、電極の耐水性は不可欠な要件である。例えば、Al電極においては、耐水性が低いと、Alが水と反応して水酸化アルミニウムとなって電極として機能しなくなり太陽電池としての特性が低下する。本発明においては、電極が上記のとおりの耐水性を有することから、太陽電池の信頼性は十分に高いと言える。   In the solar cell, since the solar battery cell obtained by forming the electrode on the semiconductor substrate as described above is usually sealed with a resin such as ethylene vinyl acetate (EVA), the water content is Is easy to invade. Also, considering the environment in which the solar cell is installed, it is an inevitable event that some moisture intrudes into the interior during use. Therefore, in order to maintain the reliability of the solar cell highly, the water resistance of the electrode is an essential requirement. For example, in the case of an Al electrode, when the water resistance is low, Al reacts with water to become aluminum hydroxide and does not function as an electrode, resulting in deterioration of the characteristics as a solar cell. In the present invention, since the electrode has the water resistance as described above, it can be said that the reliability of the solar cell is sufficiently high.

Figure 2019119660
Figure 2019119660

<太陽電池の製造>
上記例14、例17および例19のガラス粉末を用いて得られたAl電極形成用導電ペーストおよび市販品の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に示す構成の、p型Si半導体基板1上の非受光面に裏面電極としてAl電極4および受光面に表面電極としてAg電極3を形成し、太陽電池10を製造した。
<Manufacture of solar cells>
Using the conductive paste for Al electrode formation obtained using the glass powder of the above-mentioned Example 14, Example 17 and Example 19 and the commercially available conductive paste for Ag electrode formation, the configuration shown in FIG. 1 is as follows: An Al electrode 4 as a back surface electrode was formed on the non-light receiving surface on the p-type Si semiconductor substrate 1 and an Ag electrode 3 was formed on the light receiving surface as a front surface electrode to manufacture a solar cell 10.

まず、Si半導体基板の受光面側および非受光面側にそれぞれ、窒化珪素層からなる絶縁膜2Aと、基板の非受光面側から順に酸化アルミニウム層と窒化珪素層の2層膜からなる絶縁膜2Bを形成した。さらに、絶縁膜2Bには、所定の箇所にレーザーで開口部7を形成した。次に、非受光面側の表面の全面に、すなわち絶縁膜2Bの表面とレーザーにより部分的に絶縁膜2Bが除去された開口部7から臨む半導体基板の表面に上記例14、例17および例19のガラス粉末を用いて得られたAl電極形成用導電ペーストをスクリーン印刷により塗布して、120℃で乾燥させた。   First, an insulating film 2A comprising a silicon nitride layer and an insulating film comprising a two-layer film of an aluminum oxide layer and a silicon nitride layer sequentially from the non-light receiving surface side of the substrate on the light receiving surface side and the non light receiving surface side of the Si semiconductor substrate. Formed 2B. Furthermore, in the insulating film 2B, the opening 7 was formed at a predetermined position by laser. Next, on the surface of the semiconductor substrate facing the entire surface on the non-light receiving surface side, that is, the surface of the insulating film 2B and the opening 7 where the insulating film 2B is partially removed by the laser The conductive paste for forming an Al electrode obtained using 19 glass powders was applied by screen printing and dried at 120 ° C.

次いで、Ag電極形成用導電ペーストを、Si半導体基板1の絶縁膜2Aの表面全体にライン状にスクリーン印刷により塗布した。その後、赤外光加熱式ベルト炉を用いてピーク温度が760℃で100秒間焼成を行い、表面Ag電極3、裏面Al電極4を形成させて、太陽電池10を完成させた。なお、表面Ag電極3は、絶縁膜2Aを貫通して形成されていた。   Next, a conductive paste for Ag electrode formation was applied by screen printing in a line shape over the entire surface of the insulating film 2A of the Si semiconductor substrate 1. Thereafter, firing was performed at a peak temperature of 760 ° C. for 100 seconds using an infrared light heating belt furnace to form a front surface Ag electrode 3 and a back surface Al electrode 4, thereby completing the solar cell 10. The surface Ag electrode 3 was formed to penetrate the insulating film 2A.

(太陽電池の変換効率の測定)
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2に示す。
(Measurement of solar cell conversion efficiency)
The conversion efficiency of the solar cell manufactured using the conductive paste for Al electrode formation which contains the glass powder of each said example was measured using the solar simulator. Specifically, a solar cell was installed in a solar simulator, and a current-voltage characteristic was measured according to JIS C8912 with a reference solar beam of spectral characteristic AM 1.5 G to derive a conversion efficiency of each solar cell. Table 2 shows the obtained conversion efficiency results.

なお、表2中の記号は以下の意味を示す。
Isc(A);短絡状態の短絡電流
Voc(mV);開放状態の開放電圧
FF(%);曲線因子
Eff(%);変換効率
The symbols in Table 2 have the following meanings.
Short circuit current Voc (mV) in the short circuit state; open circuit voltage FF (%) in the open state; curve factor Eff (%); conversion efficiency

Figure 2019119660
Figure 2019119660

表2より、例14および例17のガラス粉末を用いた場合はFFが80%以上であり、変換効率Effが20%以上を得ることができたことがわかる。PERC太陽電池として十分性能を発揮できている。これに対し、表2より例19のガラス粉末を用いた場合、電極形成後にAl電極が剥がれてしまい、太陽電池の変換効率を測定することができなかったので「×」と記した。   From Table 2, when using the glass powder of Example 14 and Example 17, FF is 80% or more and it turns out that 20% or more of conversion efficiency Eff was able to be obtained. The performance has been sufficiently demonstrated as a PERC solar cell. On the other hand, when the glass powder of Example 19 was used from Table 2, the Al electrode peeled after electrode formation, and since it was not able to measure the conversion efficiency of a solar cell, it described as "x".

例14および例17のガラス粉末を用いた場合は、外観が良好な状態を保持した上で、高いFFを保つことができ、非受光面側に酸化アルミニウム層と窒化珪素層の絶縁膜を有しない太陽電池と比べて、PERC太陽電池として、高いIscとVocが実現でき、Effが20%を超えることができている。比較例である例18のガラス粉末を用いた場合に、PERC太陽電池として、外観が悪く、長期信頼性を得ることができないのに対して、実施例である例14および例17のガラス粉末を用いた場合には、PERC太陽電池として、外観が良好であり、かつ、非受光面側における絶縁膜並びにSi半導体基板との接触を同時に保持することができ、長期信頼性が得られる点で優れている。   When the glass powders of Example 14 and Example 17 are used, a high FF can be maintained while maintaining a good appearance, and an insulating film of an aluminum oxide layer and a silicon nitride layer is provided on the non-light receiving surface side. As compared with a solar cell that is not used, high Isc and Voc can be realized as a PERC solar cell, and Eff can exceed 20%. When the glass powder of Example 18 which is a comparative example is used, the glass powder of Example 14 and Example 17 which are Examples is against the appearance as a PERC solar cell being bad and long-term reliability can not be obtained. When used, it is excellent in that it has good appearance as a PERC solar cell, and can simultaneously maintain contact with the insulating film on the non-light receiving surface side and the Si semiconductor substrate, and long-term reliability can be obtained. ing.

表1、2からわかるように、比較例である例18、19のガラスおよびガラス粉末に比べて、実施例である例1〜17のガラスおよびガラス粉末は、太陽電池の電極を形成するために好適なものである。   As can be seen from Tables 1 and 2, compared to the glasses and glass powders of Comparative Examples 18 and 19, the glasses and glass powders of Examples 1 to 17 are for forming a solar cell electrode. It is suitable.

10…太陽電池、1…p型Si半導体基板、1a…n層、1b…p層、2A,2B…絶縁膜、3…Ag電極、4…Al電極、5…Al−Si合金層、6…BSF層、7…開口部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solar cell, 1 ... p-type Si semiconductor substrate, 1a ... n + layer, 1b ... p layer, 2A, 2B ... insulation film, 3 ... Ag electrode, 4 ... Al electrode, 5 ... Al-Si alloy layer, 6 ... BSF layer, 7 ... opening.

Claims (18)

酸化物換算のモル%表示で、
を6〜30%、
を15〜50%、
BaOを10〜40%、
ZnOを5〜30%、および
Alを0〜15%
含むことを特徴とするガラス。
In mol% of oxide conversion,
6 to 30% of V 2 O 5
15 to 50% of B 2 O 3 ,
10 to 40% of BaO,
5 to 30% of ZnO and 0 to 15% of Al 2 O 3
Glass characterized by including.
さらに、酸化物換算のモル%表記でSiO、SrO、MoOおよびWOから選ばれる少なくとも1種を合計で0〜10%含有する請求項1記載のガラス。 The glass according to claim 1, further comprising 0 to 10% in total of at least one selected from SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 in terms of molar percentage in terms of oxide. ガラス転移温度が380〜550℃である請求項1または2に記載のガラス。   The glass according to claim 1 or 2, wherein the glass transition temperature is 380 to 550 ° C. 累積粒度分布における体積基準の50%粒径をD50としたときに、D50が0.8〜6.0μmである請求項1〜3のいずれかに記載のガラスからなるガラス粉末。 50% particle diameter based on volume in a cumulative particle size distribution is taken as D 50, glass powder comprising glass according to any one of claims 1 to 3 D 50 is 0.8~6.0Myuemu. 請求項4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。   A conductive paste comprising the glass powder according to claim 4, a conductive metal powder, and an organic vehicle. 請求項5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太陽電池。   A solar cell comprising an electrode formed using the conductive paste according to claim 5. 金属、ガラス、および有機ビヒクルを含む導電ペーストであって、
前記金属は、前記導電ペーストの全質量に対して63.0〜97.9質量%含まれ、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
前記ガラスは、前記金属100質量部に対して0.1〜9.8質量部含まれ、酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含み、
前記有機ビヒクルは、前記導電ペーストの全質量に対して2〜30質量%含まれることを特徴とする導電ペースト。
A conductive paste comprising metal, glass and an organic vehicle,
The metal is contained in an amount of 63.0 to 97.9% by mass based on the total mass of the conductive paste, and includes at least one selected from the group consisting of Al, Ag, Cu, Au, Pd, and Pt,
The glass is contained in an amount of 0.1 to 9.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal, and in terms of mol% in terms of oxide, 6 to 30% of V 2 O 5 and 15 to 15 of B 2 O 3 50%, 10-40% of BaO, 5-30% of ZnO, and 0-15% of Al 2 O 3 ,
A conductive paste comprising 2 to 30% by mass of the organic vehicle based on the total mass of the conductive paste.
前記ガラスが、さらに酸化物換算のモル%表記でSiO、SrO、MoOおよびWOから選ばれる少なくとも1種を合計で0〜10%含有する請求項7記載の導電ペースト。 The conductive paste according to claim 7, wherein the glass further contains 0 to 10% in total of at least one selected from SiO 2 , SrO, MoO 3 and WO 3 in terms of mole percentage in terms of oxide. 前記ガラスのガラス転移温度が380〜550℃である請求項7または8に記載の導電ペースト。   The conductive paste according to claim 7 or 8, wherein the glass transition temperature of the glass is 380 to 550 ° C. 前記ガラスは、累積粒度分布における体積基準の50%粒径をD50としたときに、D50が0.8〜6.0μmのガラス粒子である請求項7〜9のいずれかに記載の導電ペースト。 The glass is a 50% particle diameter on a volume basis when the D 50 in a cumulative particle size distribution, conductivity according to any one of claims 7 to 9 D 50 is glass particles 0.8~6.0μm paste. 前記金属が、Alを含む請求項7〜10のいずれかに記載の導電ペースト。   The conductive paste according to any one of claims 7 to 10, wherein the metal contains Al. 前記有機ビヒクルは、有機樹脂バインダーを溶媒に溶解した有機樹脂バインダー溶液であり、
前記有機樹脂バインダーは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ブチルアクリレート、および2−ヒドロキシエチルアクリレートからなる群から選ばれる1種以上を重合して得られるアクリル系樹脂、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、オキシエチルセルロース、ベンジルセルロース、プロピルセルロース、およびニトロセルロースからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
前記溶媒は、ターピネオール、ブチルジグリコールアセテート、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールジアセテート、およびメチルエチルケトンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項7〜11のいずれかに記載の導電ペースト。
The organic vehicle is an organic resin binder solution in which an organic resin binder is dissolved in a solvent,
The organic resin binder is an acrylic resin obtained by polymerizing one or more selected from the group consisting of methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, and 2-hydroxyethyl acrylate, and methyl cellulose And at least one selected from the group consisting of ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, oxyethyl cellulose, benzyl cellulose, propyl cellulose and nitrocellulose,
The conductive paste according to any one of claims 7 to 11, wherein the solvent contains at least one selected from the group consisting of terpineol, butyl diglycol acetate, ethyl diglycol acetate, propylene glycol diacetate, and methyl ethyl ketone.
太陽光受光面を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記太陽光受光面側に設けられた第1の絶縁膜と、
前記シリコン基板の前記太陽光受光面とは反対側の面に設けられた、少なくとも一つの開口部を有する第2の絶縁膜と、
前記シリコン基板に前記第2の絶縁膜の前記開口部を介して部分的に接触する第2の電極と、
前記第1の絶縁膜の一部を貫通して前記シリコン基板に接触する第1の電極と
を備える太陽電池であって、
前記第2の電極は、Al、Ag、Cu、Au、PdおよびPtからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属と、酸化物換算のモル%表示で、Vを6〜30%、Bを15〜50%、BaOを10〜40%、ZnOを5〜30%、およびAlを0〜15%含むガラスと、からなることを特徴とする太陽電池。
A silicon substrate having a sunlight receiving surface;
A first insulating film provided on the solar light receiving surface side of the silicon substrate;
A second insulating film having at least one opening provided on the surface of the silicon substrate opposite to the sunlight receiving surface;
A second electrode partially in contact with the silicon substrate via the opening of the second insulating film;
A first electrode penetrating through a portion of the first insulating film and contacting the silicon substrate;
The second electrode is a metal containing at least one selected from the group consisting of Al, Ag, Cu, Au, Pd, and Pt, and 6 to 30 of V 2 O 5 in terms of mol% in terms of oxide. A solar cell comprising:%, 15 to 50% B 2 O 3 , 10 to 40% BaO, 5 to 30% ZnO, and 0 to 15% Al 2 O 3 .
前記第2の電極は、前記金属を90〜99.9質量%含み、前記ガラスを0.1〜10質量%含む請求項13に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 13, wherein the second electrode contains 90 to 99.9% by mass of the metal and 0.1 to 10% by mass of the glass. 前記第2の電極に含まれる金属は、少なくともAlを含む請求項13または14に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 13, wherein the metal contained in the second electrode contains at least Al. 前記第1の電極は、少なくともAgを含む金属を含む請求項13〜15のいずれかに記載の太陽電池。   The solar cell according to any one of claims 13 to 15, wherein the first electrode contains a metal containing at least Ag. 前記第1の絶縁膜が、窒化珪素からなる請求項13〜16のいずれかに記載の太陽電池。   The solar cell according to any one of claims 13 to 16, wherein the first insulating film is made of silicon nitride. 前記第2の絶縁膜が、前記シリコン基板の前記太陽光受光面とは反対側の面に接する酸化アルミニウムまたは酸化珪素からなる酸化金属膜と、前記酸化金属膜上にさらに窒化珪素膜を備える請求項13〜17のいずれかに記載の太陽電池。   The second insulating film further comprises a metal oxide film of aluminum oxide or silicon oxide in contact with the surface of the silicon substrate opposite to the solar light receiving surface, and a silicon nitride film on the metal oxide film. Item 18. The solar cell according to any one of items 13 to 17.
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