JP3853793B2 - Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell - Google Patents

Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP3853793B2
JP3853793B2 JP2004053603A JP2004053603A JP3853793B2 JP 3853793 B2 JP3853793 B2 JP 3853793B2 JP 2004053603 A JP2004053603 A JP 2004053603A JP 2004053603 A JP2004053603 A JP 2004053603A JP 3853793 B2 JP3853793 B2 JP 3853793B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive paste
solar cell
antireflection layer
powder
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004053603A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005243500A (en
Inventor
弘憲 賤機
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Kyocera Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Chemical Corp filed Critical Kyocera Chemical Corp
Priority to JP2004053603A priority Critical patent/JP3853793B2/en
Publication of JP2005243500A publication Critical patent/JP2005243500A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3853793B2 publication Critical patent/JP3853793B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

本発明は、半導体との間に高い導通性と優れた接着力を与えることができる導電性ペースト、この導電性ペーストを焼成して得られた表面電極が形成された太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a conductive paste capable of providing high electrical conductivity and excellent adhesion to a semiconductor, a solar cell on which a surface electrode obtained by firing this conductive paste is formed, and manufacture of a solar cell Regarding the method.

従来、pn接合を有する半導体、例えば、p型シリコン基板の一方の面にn型シリコン層を設けたシリコン半導体は、そのn型シリコン層側を受光面とし、受光面側表面に受光効率を上げるための反射防止層を設け、さらに、その反射防止層側に、任意のパターンを有し、半導体と接続した表面電極と、その裏面に裏面電極を設けることで、受光によって半導体のpn接合に生じた電力を取り出していた。   Conventionally, a semiconductor having a pn junction, for example, a silicon semiconductor in which an n-type silicon layer is provided on one surface of a p-type silicon substrate, uses the n-type silicon layer side as a light-receiving surface and increases the light-receiving efficiency on the light-receiving surface side surface. In addition, an anti-reflection layer is provided on the anti-reflection layer side, and a surface electrode having an arbitrary pattern and connected to the semiconductor is provided, and a back electrode is provided on the back surface thereof. Was taking out the power.

このとき、表面電極を形成するには、反射防止層として用いられている酸化チタン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の高い電気抵抗値を有する物質からなる薄層が用いられていたことから、通常、反射防止層のうち表面電極形成部をエッチングにより除去し、除去した部分に焼成タイプの導電性ペースト等の電極材料を印刷して、この電極材料を550〜900℃程度の温度で焼き付けて、半導体と電極とを接続していた。   At this time, in order to form the surface electrode, since a thin layer made of a material having a high electrical resistance value such as titanium oxide, silicon dioxide, silicon nitride or the like used as an antireflection layer was used, The surface electrode forming portion of the antireflection layer is removed by etching, and an electrode material such as a baking type conductive paste is printed on the removed portion, and this electrode material is baked at a temperature of about 550 to 900 ° C. And the electrode were connected.

また、このようにエッチングによる電極の形成は、煩雑で量産に向かず、コストも高かったため、反射防止層のエッチング除去を行わずに、ペースト状の電極材料を反射防止層の上に直接印刷又は塗布して、そのまま焼成することで電極と半導体とを接続する方法が行われるようになってきた。この方法は、反射防止層上に印刷塗布した焼成タイプのペースト状電極材料を加熱溶融させる際に、その電極材料の下部に位置する反射防止層も同時に溶融することを利用して、電極材料と半導体基板を接触させて、電極材料と半導体とのオーミック接続を得ようとするものである。   In addition, since the formation of the electrode by etching is complicated, not suitable for mass production, and cost is high, the paste-like electrode material can be directly printed on the antireflection layer without etching removal of the antireflection layer. The method of connecting an electrode and a semiconductor by applying and baking as it has come to be performed. This method utilizes the fact that when the fired paste-type electrode material printed and applied on the antireflection layer is heated and melted, the antireflection layer located below the electrode material is also melted at the same time. A semiconductor substrate is brought into contact to obtain an ohmic connection between the electrode material and the semiconductor.

このとき、表面電極形成用の電極材料に、リン等の周期表第V族に属する元素を含有したり(例えば、特許文献1参照。)、Ag粉末と、V、Mo、Wのうち少なくとも1種類の金属もしくはその化合物とを含有したり(例えば、特許文献2参照。)、Ti、Bi、Co、Zn、Zr、Fe、Cr成分のうちのいずれか一種または複数種を含有したり(例えば、特許文献3参照。)、様々な添加剤を配合することで、より安定した導通性を得ようとする方法が提案されている。
特開昭62−49676号公報 特開平10−326522号公報 特開2001−313400号公報
At this time, the electrode material for forming the surface electrode contains an element belonging to Group V of the periodic table such as phosphorus (for example, refer to Patent Document 1), or at least one of Ag powder, V, Mo, and W. Containing one kind of metal or a compound thereof (for example, refer to Patent Document 2), or containing one or more of Ti, Bi, Co, Zn, Zr, Fe, and Cr components (for example, , Patent Document 3), and a method for obtaining more stable conductivity by blending various additives has been proposed.
JP 62-49676 A JP-A-10-326522 JP 2001-313400 A

しかしながら、これらの導電性ペースト等の電極材料に金属を含有する添加剤を配合して、これを焼成することで得られた表面電極は、半導体と表面電極との間に安定したオーミック接続が得られず、特に反射防止層として電気抵抗値の高い窒化ケイ素を用いる場合には充分な導通を得ることができないだけでなく、表面電極の接着強度もモジュール化に耐えるに充分なものではなかった。   However, the surface electrode obtained by blending an electrode material such as these conductive pastes with an additive containing a metal and firing it can obtain a stable ohmic connection between the semiconductor and the surface electrode. In particular, when silicon nitride having a high electric resistance value is used as the antireflection layer, not only sufficient conduction cannot be obtained, but also the adhesion strength of the surface electrode is not sufficient to withstand modularization.

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、充分な導通性を得ることができ、反射防止層を介して半導体から電極を効率良く取り出すことができる表面電極を、焼成することによって得られる導電性ペーストを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and firing a surface electrode that can obtain sufficient electrical conductivity and can efficiently extract an electrode from a semiconductor through an antireflection layer. It aims at providing the electrically conductive paste obtained by this.

本発明者は、鋭意検討した結果、電極形成用の導電性ペーストに、微細な粒径を有する所定の金属又は金属化合物の微粒子を添加配合することにより上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by adding and blending fine particles of a predetermined metal or metal compound having a fine particle diameter into the conductive paste for electrode formation, The present invention has been completed.

すなわち、本発明の導電性ペーストは、有機バインダーと、溶剤と、ガラスフリットと、銀粉又は焼成により銀を析出する粉末からなる導電性粉末とを含んでなる導電性ペーストにおいて、Y、In及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物の粉末を含み、その平均粒径が0.001μm以上0.1μm未満であることを特徴とするものである。 That is, the conductive paste of the present invention is a conductive paste comprising an organic binder, a solvent, a glass frit, and a conductive powder made of silver powder or a powder that deposits silver by firing . Y, In, and Mo At least one metal selected from the group consisting of powders of the metal compounds, and an average particle size of 0.001 μm or more and less than 0.1 μm.

この金属又は金属化合物の配合量は、導電性粉末100質量部に対して、0.1〜8質量部であることが好ましい。   It is preferable that the compounding quantity of this metal or metal compound is 0.1-8 mass parts with respect to 100 mass parts of electroconductive powder.

また、本発明の太陽電池は、導電性ペーストを焼成して得られた表面電極と、pn接合を有するシリコン半導体と、反射防止層と、裏面電極とを含んで構成される太陽電池において、導電性ペーストが本発明の導電性ペーストであることを特徴とするものである。   In addition, the solar cell of the present invention is a solar cell including a front surface electrode obtained by firing a conductive paste, a silicon semiconductor having a pn junction, an antireflection layer, and a back electrode. The conductive paste is the conductive paste of the present invention.

さらに、本発明の太陽電池の製造方法は、表面に反射防止層が形成されたpn接合を有するシリコン半導体の反射防止層上に、本発明の導電性ペーストを印刷又は塗布する印刷・塗布工程と、その反射防止層上に印刷又は塗布された前記導電性ペーストを、焼成することでシリコン半導体と導通させる焼成工程とを有することを特徴とするものである。   Furthermore, the manufacturing method of the solar cell of the present invention includes a printing / coating step of printing or coating the conductive paste of the present invention on an antireflection layer of a silicon semiconductor having a pn junction having an antireflection layer formed on the surface thereof. The conductive paste printed or applied on the antireflection layer includes a firing step for conducting the conductive paste with the silicon semiconductor by firing.

本発明の導電性ペーストは、超微粒子の添加剤を均一に分散させたものであって、これを焼成することで、反射防止層を介して存在する半導体と導電性ペーストとの間に安定した高い導通性と優れた接着力を有する表面電極を形成することができる。   The conductive paste of the present invention is obtained by uniformly dispersing ultrafine particle additives, and is fired to stabilize between the semiconductor and the conductive paste existing via the antireflection layer. A surface electrode having high conductivity and excellent adhesion can be formed.

したがって、本発明の太陽電池によれば、この導電性ペーストにより得られた表面電極を有し、安定した接続を確保して高い発電効率を得ることができ、本発明の太陽電池の製造方法によれば、高い発電効率を有する太陽電池を製造することができる。   Therefore, according to the solar cell of the present invention, it has a surface electrode obtained by this conductive paste, can secure a stable connection, and can obtain high power generation efficiency. According to this, a solar cell having high power generation efficiency can be manufactured.

以下、本発明を詳細に説明する。   The present invention will be described in detail below.

まず、本発明の導電性ペーストについて説明する。
本発明の導電性ペーストは、有機バインダーと、溶剤と、ガラスフリットと、導電性粉末と、Y、In及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物とを含んでなる導電性ペーストにおいて、金属又はその金属化合物は、平均粒径が0.001μm以上0.1μm未満であることを特徴とするものである。
First, the conductive paste of the present invention will be described.
The conductive paste of the present invention is a conductive paste comprising an organic binder, a solvent, glass frit, conductive powder, and at least one metal selected from Y, In and Mo or a metal compound thereof. The metal or the metal compound thereof has a mean particle diameter of 0.001 μm or more and less than 0.1 μm.

本発明に用いる有機バインダーは、従来、焼成タイプの樹脂組成物として用いられてきた熱分解性を有するものであれば特に限定されずに用いることができ、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等のセルロース誘導体、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、アクリル樹脂、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、ポリビニルブチラール等のブチラール樹脂誘導体、フェノール変性アルキド樹脂、ひまし油脂肪酸変性アルキド樹脂のようなアルキド樹脂等の有機バインダーが挙げられる。これらの樹脂は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。   The organic binder used in the present invention can be used without particular limitation as long as it has a thermal decomposability that has been conventionally used as a baked type resin composition. For example, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc. Organic derivatives such as cellulose derivatives, polyvinyl alcohols, polyvinylpyrrolidones, acrylic resins, vinyl acetate-acrylate copolymers, butyral resin derivatives such as polyvinyl butyral, phenol-modified alkyd resins, castor oil fatty acid-modified alkyd resins A binder is mentioned. These resin can be used individually or in mixture of 2 or more types.

本発明に用いる溶剤は、有機バインダーを溶解することができるものであればよく、導電性ペーストの製造において有機バインダーを予め溶解、混合して用いることが好ましい。この溶剤としては、例えば、ジオキサン、ヘキサン、トルエン、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジアセトンアルコール、テルピネオール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらは単独又は2種以上を混合して使用することができる。   The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the organic binder, and it is preferable to dissolve and mix the organic binder in advance in the production of the conductive paste. Examples of the solvent include dioxane, hexane, toluene, ethyl cellosolve, cyclohexanone, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, diethylene glycol diethyl ether, diacetone alcohol, terpineol, and benzyl alcohol. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.

この溶剤は、乾燥条件や塗布方法、作業条件に合わせて、適当な沸点を有する溶剤を選択するものである。   As this solvent, a solvent having an appropriate boiling point is selected in accordance with the drying conditions, the coating method, and the working conditions.

本発明に用いる導電性粉末は、ペーストに導電性を付与する成分であり、通常用いられている導電性粉末を用いることができ、例えば、銀粉末や、酸化銀、炭酸銀、酢酸銀等の焼成によって銀単体が析出するような粉末、銅、ニッケル等が挙げられる。これらは単独又は2種以上混合して使用することができる。   The conductive powder used in the present invention is a component that imparts conductivity to the paste, and a commonly used conductive powder can be used. For example, silver powder, silver oxide, silver carbonate, silver acetate, etc. Examples thereof include powders, copper, nickel and the like from which silver alone is precipitated by firing. These can be used alone or in admixture of two or more.

この導電性粉末は、銀粉又は焼成により銀を析出する粉末を含んでおり、導電性粉末に対して銀が70〜100質量%含有していることが好ましい。本発明のように反射防止層を介して導通を可能とするような場合には、比較的高温、例えば、550〜850℃の温度で焼成するが、このとき、銀の場合には、還元性雰囲気としなくても表面酸化による導電性の低下を生じることがない。   This conductive powder contains silver powder or powder that deposits silver by firing, and preferably contains 70 to 100% by mass of silver with respect to the conductive powder. In the case where conduction is possible through the antireflection layer as in the present invention, firing is performed at a relatively high temperature, for example, 550 to 850 ° C. In this case, in the case of silver, the reducing property is reduced. Even if the atmosphere is not used, the conductivity is not lowered due to surface oxidation.

この導電性粉末の粒子形状は、特に制限されることなく、リン片粉、球状粉、不定形粉又はこれらを混合したものでもよい。また、その平均粒径(D50)は、20μm以下のものであればよく、0.1〜10μmであることが好ましい。20μmを超えると、有機バインダー(ビヒクル)中での分散が悪くなり、ペーストの作業性や印刷性に問題が生じてしまう。導電性粉末としては、この中でも、特に、0.1〜2.0μmの球状粉であることが好ましい。   The particle shape of the conductive powder is not particularly limited, and may be flake powder, spherical powder, amorphous powder, or a mixture thereof. Moreover, the average particle diameter (D50) should just be a 20 micrometer or less, and it is preferable that it is 0.1-10 micrometers. When the thickness exceeds 20 μm, dispersion in the organic binder (vehicle) is deteriorated, which causes a problem in workability and printability of the paste. Among these, the conductive powder is particularly preferably a spherical powder of 0.1 to 2.0 μm.

また、導電性粉末の配合量は、液状状態の導電性ペースト全体に対して70〜92質量%の範囲であることが好ましい。70質量%未満では導電性粉末の配合量が少なすぎて電極の焼成密度が低下してしまい、92質量%を超えると粘度が著しく高くなって、印刷性や塗布作業性が悪くなってしまう。   Moreover, it is preferable that the compounding quantity of electroconductive powder is the range of 70-92 mass% with respect to the whole electroconductive paste in a liquid state. If it is less than 70% by mass, the blending amount of the conductive powder is too small, and the firing density of the electrode is lowered.

本発明に用いるガラスフリットは、導電性ペーストを反射防止層に印刷又は塗布し、焼成する際の密着性を向上させる成分であり、添加成分である金属又はその金属化合物との相互作用により反射防止層を侵食し、半導体層との電気的コンタクトと物理的な接着の両方の機能を効果的に発揮するものである。このガラスフリットも、導電性ペーストに、通常用いられているものであればよく、代表的には、ホウケイ酸ガラスが挙げられ、軟化温度が300℃以上で焼成温度以下、例えば800℃以下のホウケイ酸鉛ガラスフリットを用いることができる。その形状は特に限定されず、球状でも破砕粉状でも良く、この平均粒径(D50)は0.1〜20μmのものであることが好ましい。ただし、本発明の目的である添加金属との相互作用を最大限に引き出すためには、平均粒径(D50)は1〜3μmで、0.5μm以下及び10μm以上の粒子をカットした、シャープな粒度分布を有するガラスフリットを用いることが好ましい。   The glass frit used in the present invention is a component that improves adhesion when a conductive paste is printed or coated on an antireflection layer and fired, and is antireflective by interaction with the additive metal or its metal compound. It erodes the layer and effectively performs the functions of both electrical contact and physical adhesion with the semiconductor layer. The glass frit may be any one commonly used for conductive pastes, and typically includes borosilicate glass. A borosilicate glass having a softening temperature of 300 ° C. or more and a firing temperature or less, for example, 800 ° C. or less. Lead acid glass frit can be used. The shape is not particularly limited and may be spherical or crushed powder, and the average particle diameter (D50) is preferably 0.1 to 20 μm. However, in order to maximize the interaction with the additive metal that is the object of the present invention, the average particle diameter (D50) is 1 to 3 μm, and particles having a diameter of 0.5 μm or less and 10 μm or more are cut sharp. It is preferable to use a glass frit having a particle size distribution.

このガラスフリットの配合量は、導電性粉末100質量部に対して、0.05〜10質量部の範囲であることが好ましく、導電性ペーストの焼成によって得られた電極が界面剥離を示さず、ガラスの浮きやハンダ付け不良を生じないことから、1〜5質量部であることが特に好ましい。   The blending amount of the glass frit is preferably in the range of 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive powder, and the electrode obtained by firing the conductive paste does not exhibit interfacial peeling, It is particularly preferably 1 to 5 parts by mass because it does not cause glass floating or poor soldering.

本発明に用いられる金属又は金属化合物は、導電性ペーストを焼成して表面電極を形成させる際に、ガラスフリットと共に反射防止層に作用して、半導体との導通性を与えるための成分であり、Y、In及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属又はそれらの金属を含有する化合物から選ばれるものである。これらは単独又は2種以上混合して使用することができる。 The metal or metal compound used in the present invention is a component that acts on the antireflection layer together with the glass frit when the conductive paste is baked to form the surface electrode, and provides conductivity with the semiconductor, It is selected from at least one metal selected from Y, In and Mo or a compound containing these metals. These can be used alone or in admixture of two or more.

この金属又は金属化合物の平均粒径は、0.001μm以上0.1μm未満の微粒子であり、0.01〜0.05μmであることが好ましい。   The average particle diameter of the metal or metal compound is fine particles of 0.001 μm or more and less than 0.1 μm, and preferably 0.01 to 0.05 μm.

また、この金属又は金属化合物の量は、添加剤の種類、反射防止層の厚さ及び焼成条件に応じて選択されるものであるが、導電性粉末100質量部に対して0.1〜8.0質量部であり、0.5〜3.0質量部であることが好ましい。0.1質量部未満では、焼成によって反射防止層を介しての充分な導通が得られず、8.0質量部を超えると、焼成によって生じる半導体/表面電極界面の絶縁層が厚くなって導通が取れなくなるだけでなく半導体にも悪影響を与えてしまう。   Moreover, although the quantity of this metal or metal compound is selected according to the kind of additive, the thickness of an antireflection layer, and baking conditions, it is 0.1-8 with respect to 100 mass parts of electroconductive powder. 0.0 part by mass, preferably 0.5 to 3.0 parts by mass. If the amount is less than 0.1 parts by mass, sufficient conduction through the antireflection layer cannot be obtained by firing. If the amount exceeds 8.0 parts by mass, the insulating layer at the semiconductor / surface electrode interface generated by firing becomes thick and conductive. Not only can it be removed, it also has an adverse effect on semiconductors.

この金属又は金属化合物は、その成分を粉末のまま配合しても良いが、その場合は、超微粒子であるため凝集が激しく、ペースト中に均一に分散させることが難しい。したがって、予め分散用の溶剤に金属又は金属化合物を5〜30質量%の範囲で分散させたコロイド溶液を作り、この状態で他の成分を混合したペーストに配合し、混練すると良い。この際に用いる分散用の溶剤としては、有機バインダーを溶解させたものと同じ溶剤を用いれば良く、その中でもアルコール系溶剤であることが好ましい。   The metal or metal compound may be blended with its components in powder form, but in that case, since it is an ultrafine particle, aggregation is intense and it is difficult to uniformly disperse it in the paste. Therefore, a colloidal solution in which a metal or a metal compound is dispersed in a range of 5 to 30% by mass in a dispersion solvent in advance is prepared, and in this state, it is blended into a paste in which other components are mixed and kneaded. As the solvent for dispersion used in this case, the same solvent as that in which the organic binder is dissolved may be used, and among them, an alcohol solvent is preferable.

このとき、さらにコロイド溶液中に、添加剤の種類に応じた分散安定剤を適量添加して、超微粒子の凝集を防止することが特に好ましく、この分散安定剤としては、焼成後の表面電極にその成分が残らないものを選ぶ必要があり、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デンプン誘導体、アミロース誘導体、一級〜三級の脂肪酸及びそれらの塩等が挙げられる。   At this time, it is particularly preferable to add an appropriate amount of a dispersion stabilizer according to the type of additive to the colloidal solution to prevent the aggregation of ultrafine particles, and this dispersion stabilizer is used for the surface electrode after firing. It is necessary to select one that does not leave the component, and examples thereof include hydroxypropyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, starch derivatives, amylose derivatives, primary to tertiary fatty acids and salts thereof.

また、この金属又は金属化合物のコロイド溶液を用いる場合には、安定したコロイド溶液を調整するために、例えば、40kHz〜1MHzの超音波振動を与えることにより分散度を高めておき、他の成分を混合したペーストと混合することもできる。   In addition, when using a colloidal solution of this metal or metal compound, in order to adjust a stable colloidal solution, for example, by applying ultrasonic vibration of 40 kHz to 1 MHz, the dispersibility is increased, and other components are added. It can also be mixed with the mixed paste.

ここで用いる金属化合物としては、Y、In及びMoから選ばれる金属の酸化物、水酸化物の他、焼成時に、ガラスフリットの軟化点よりも低い温度で金属微粒子が析出するような金属化合物、例えば、有機金属化合物等が挙げられる。 As the metal compound used here, in addition to oxides and hydroxides of metals selected from Y, In and Mo , metal compounds such that metal fine particles are deposited at a temperature lower than the softening point of the glass frit during firing, For example, an organometallic compound etc. are mentioned.

本発明の導電性ペーストは、これらの必須成分に加えて、本発明の目的に反しない限り、消泡剤、カップリング剤、その他の添加剤を配合することができる。この導電性ペーストは、常法に従い、これらの各成分を充分混合した後、さらにディスパース、ニーダー、三本ロールミル、ポットミル等により混練処理を行い、その後減圧脱泡して製造することができる。   In addition to these essential components, the conductive paste of the present invention can contain an antifoaming agent, a coupling agent, and other additives as long as the object of the present invention is not adversely affected. This conductive paste can be produced by thoroughly mixing these components, followed by further kneading with a disperser, a kneader, a three-roll mill, a pot mill, etc., and then degassing under reduced pressure according to a conventional method.

次に、本発明の太陽電池は、シリコン半導体のpn接合の受光によって生じる起電力を電流として取り出すものであり、以下、図面を参照しながら、本発明の太陽電池について説明する。   Next, the solar cell of this invention takes out the electromotive force which arises by light reception of the pn junction of a silicon semiconductor as an electric current, and demonstrates the solar cell of this invention hereafter with reference to drawings.

図1は、本発明の太陽電池の一実施形態である断面図を示したものであり、図2は、本発明の太陽電池の表面電極を示した図である。   FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the solar cell of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a surface electrode of the solar cell of the present invention.

本発明の太陽電池1は、p型シリコン半導体基板2、その半導体基板の片面に形成されたn型不純物層3、n型不純物層の表面を被覆した反射防止層4、反射防止層4の表面に印刷された表面電極5、半導体基板の反射防止層4とは反対の面に形成された裏面電極6からなるものである。   The solar cell 1 of the present invention includes a p-type silicon semiconductor substrate 2, an n-type impurity layer 3 formed on one surface of the semiconductor substrate, an antireflection layer 4 covering the surface of the n-type impurity layer, and the surface of the antireflection layer 4 And the back electrode 6 formed on the surface opposite to the antireflection layer 4 of the semiconductor substrate.

p型シリコンからなる半導体基板2は、多結晶でも単結晶でもいずれでもよく、受光によって起電力を生じるようにn型不純物層3とのpn接合を有している。このpn接合は、受光面に近く形成されるものである。また、この半導体基板を、逆にn型の半導体基板とすることもでき、この場合には、受光面側をp型不純物層とすればよい。   The semiconductor substrate 2 made of p-type silicon may be either polycrystalline or single crystal, and has a pn junction with the n-type impurity layer 3 so as to generate an electromotive force by receiving light. This pn junction is formed close to the light receiving surface. The semiconductor substrate may be an n-type semiconductor substrate. In this case, the light-receiving surface side may be a p-type impurity layer.

太陽電池1の受光面には、受光面における反射を防止して受光効率を上げるために、CVD等の任意の方法によって反射防止層4を設けるものである。反射防止層の材料としては、酸化チタン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられ、デバイスとしての安定性が優れていることから窒化ケイ素であることが好ましい。この反射防止層はパッシベーション層としても機能することができ、その厚さは、通常、0.05〜1.0μmである。   An antireflection layer 4 is provided on the light receiving surface of the solar cell 1 by an arbitrary method such as CVD in order to prevent reflection on the light receiving surface and increase the light receiving efficiency. Examples of the material for the antireflection layer include titanium oxide, silicon dioxide, silicon nitride, and the like, and silicon nitride is preferable because of its excellent stability as a device. This antireflection layer can also function as a passivation layer, and its thickness is usually 0.05 to 1.0 μm.

この反射防止層4の表面にはパターン印刷された表面電極5が形成されており、本発明の導電性ペースト、すなわち、有機バインダーと、溶剤と、ガラスフリットと、導電性粉末と、Y、In及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物の粉末とを含んでなる導電性ペーストを焼成して得られるものである。 On the surface of the antireflection layer 4, a pattern-printed surface electrode 5 is formed. The conductive paste of the present invention, that is, an organic binder, a solvent, glass frit, conductive powder, Y, In And a conductive paste comprising at least one metal selected from Mo and a powder of the metal compound thereof is obtained by firing.

さらに、その半導体基板2の表面電極を形成した逆側の面には、全面に薄層として裏面電極6が形成されており、この裏面電極も導電性ペースト等の電極材料により形成されるものである。ここで用いることができる導電性ペーストは、表面電極5と同一の導電性ペーストである必要はなく、公知の導電性ペーストを用いることができるが、表面電極5と同一の導電性ペーストを用いると接着強度が大きくなる点で好ましいものである。   Further, a back electrode 6 is formed as a thin layer on the entire surface of the semiconductor substrate 2 on which the surface electrode is formed, and this back electrode is also formed of an electrode material such as a conductive paste. is there. The conductive paste that can be used here does not need to be the same conductive paste as the surface electrode 5, and a known conductive paste can be used, but when the same conductive paste as the surface electrode 5 is used, This is preferable in that the adhesive strength is increased.

また、本発明の太陽電池1には、その他、太陽電池としての機能を果たすための要素を備えることもでき、例えば、表面電極5の表面に、太陽電池の信頼性を向上させるための半田層を設けても良い。   In addition, the solar cell 1 of the present invention can be provided with other elements for performing a function as a solar cell. For example, a solder layer for improving the reliability of the solar cell on the surface of the surface electrode 5 May be provided.

次に、本発明の太陽電池の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池の製造方法は、表面に反射防止層が形成されたpn接合を有するシリコン半導体の反射防止層上に、本発明の導電性ペーストを印刷又は塗布する印刷・塗布工程と、その反射防止層上に印刷又は塗布された前記導電性ペーストを、焼成することでシリコン半導体と導通させる焼成工程とを有することを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the solar cell of this invention is demonstrated.
The manufacturing method of the solar cell of the present invention includes a printing / coating step of printing or coating the conductive paste of the present invention on an antireflection layer of a silicon semiconductor having a pn junction having an antireflection layer formed on the surface thereof, The conductive paste printed or applied on the antireflection layer includes a firing step for conducting the conductive paste with the silicon semiconductor by firing.

本発明においては、まず、片面全面に反射防止層が形成されたpn接合を有するシリコン半導体の反射防止層上に、有機バインダーと、溶剤と、ガラスフリットと、導電性粉末と、Y、In及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物とを含んでなる導電性ペーストを印刷又は塗布するが、これは、太陽電池の製造において通常用いられている方法、例えば、スクリーン印刷等、であれば特に制限されずに行うことができ、任意のパターン形状を印刷すればよい。パターンの形状は、任意の形状でよいが、例えば、平行線状、格子状であることが好ましく、ここで印刷された導電性ペーストは、次の焼成工程によって表面電極となる。 In the present invention, first, an organic binder, a solvent, a glass frit, a conductive powder, Y, In, and Y on an antireflection layer of a silicon semiconductor having a pn junction having an antireflection layer formed on the entire surface of one side. A conductive paste comprising at least one metal selected from Mo or a metal compound thereof is printed or applied. This is a method usually used in the manufacture of solar cells, such as screen printing. Any other pattern shape can be printed as long as it is not particularly limited. The shape of the pattern may be any shape, but is preferably, for example, a parallel line shape or a lattice shape, and the conductive paste printed here becomes a surface electrode by the next baking step.

なお、反射防止層は、酸化チタン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等からなるものであり、例えば、窒化ケイ素膜を形成するには、シランとアンモニアとの混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマCVD法等により行うことができる。この反射防止層は、基板との屈折率の差等を考慮して、屈折率が1.8〜2.3程度になるように形成することが好ましい。   The antireflection layer is made of titanium oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like. For example, in order to form a silicon nitride film, a mixed gas of silane and ammonia is plasmatized by glow discharge decomposition and deposited. The plasma CVD method can be performed. This antireflection layer is preferably formed so that the refractive index is about 1.8 to 2.3 in consideration of the difference in refractive index from the substrate.

次に、反射防止層の表面上に印刷又は塗布された導電性ペーストを、焼成してシリコン半導体と接合し導通させるが、80〜150℃で5〜30分間オーブンで乾燥させてから、焼成することで、反射防止層を介して半導体と表面電極間の導通を可能とすると共に、表面電極を完成させることができる。   Next, the conductive paste printed or applied on the surface of the antireflection layer is baked to join the silicon semiconductor for conduction, but is dried in an oven at 80 to 150 ° C. for 5 to 30 minutes and then baked. Thus, conduction between the semiconductor and the surface electrode can be achieved via the antireflection layer, and the surface electrode can be completed.

焼成は、ガラスフリットが充分に軟化し、均一かつ緻密な電極を形成して導通性を付与すると共に半導体を劣化させないことから、ピーク温度が550〜850℃の範囲で行うことが好ましい。温度プロファイルは、トータル時間を10〜90秒で設定し、ピーク温度に達するまでの昇温時間及びピーク温度から室温に戻す冷却時間を可能な限り短くするのが好ましい。また必要に応じて、ピーク温度に昇温させる前に250〜400℃で数秒〜数十秒間、有機バインダーを焼き飛ばすための脱バイ工程を入れても良い。   Firing is preferably performed at a peak temperature in the range of 550 to 850 ° C. because the glass frit is sufficiently softened to form a uniform and dense electrode to provide conductivity and not deteriorate the semiconductor. In the temperature profile, the total time is preferably set to 10 to 90 seconds, and the temperature rising time until reaching the peak temperature and the cooling time for returning from the peak temperature to room temperature are preferably as short as possible. Further, if necessary, a debuying step for burning off the organic binder may be performed at 250 to 400 ° C. for several seconds to several tens of seconds before raising the temperature to the peak temperature.

また、半導体基板の反射防止層の設けられた逆の面(裏面)には裏面電極を形成するが、本発明の焼成工程の前に、裏面に導電性ペースト、金属等の電極材料を塗布して乾燥しておけば、本発明の焼成工程において、表面電極だけではなく、裏面電極も同時に形成することができる点で好ましい。裏面電極を形成する電極材料としてはアルミニウム等の金属や銀粉末を含有する導電性ペースト等を用いることができ、本発明の導電性ペーストを用いれば接着強度が大きくなる点からも好ましい。   In addition, a back electrode is formed on the reverse surface (back surface) of the semiconductor substrate where the antireflection layer is provided, but before the firing step of the present invention, an electrode material such as conductive paste or metal is applied to the back surface. If it is dried, it is preferable because not only the front surface electrode but also the back surface electrode can be formed simultaneously in the firing step of the present invention. As the electrode material for forming the back electrode, a conductive paste containing a metal such as aluminum or silver powder can be used, and the use of the conductive paste of the present invention is preferable from the viewpoint of increasing the adhesive strength.

シリコン半導体と表面電極との導通が可能となるのは、導電性ペーストに添加されている金属又はその金属化合物の一部が、焼成中にガラスフリットに作用して溶け込み、この混合体が反射防止層に作用するためである。例えば、窒化ケイ素からなる反射防止層の場合には、ガラス/窒化ケイ素/金属系添加剤の主要三成分が、焼成温度域で安定な液相を作ることで反射防止層を侵食する結果、半導体と表面電極との電気的なコンタクト及び物理的な接着性を両立することができるものである。   Conduction between the silicon semiconductor and the surface electrode is possible because the metal added to the conductive paste or a part of its metal compound melts by acting on the glass frit during firing, and this mixture prevents reflection This is because it acts on the layer. For example, in the case of an antireflection layer made of silicon nitride, the main three components of glass / silicon nitride / metal additive erode the antireflection layer by forming a stable liquid phase in the firing temperature range, resulting in a semiconductor It is possible to achieve both electrical contact and physical adhesion between the electrode and the surface electrode.

このようなガラスと金属系添加剤の混合体は、反射防止層を浸食する反面、表面電極と半導体の界面に残存するので、この残存量が多く、かつ不均一に分布していると、導通のばらつきが大きくなるが、本発明においては、添加剤である金属又はその金属化合物を超微粒子とすることで、一般的に用いられている粒子径の添加剤と比べ、ガラスへの溶け込みを容易にして、添加剤配合量を圧倒的に少なくすることができる。これにより、ガラス/金属系添加剤の混合体が反射防止層に均一に作用すると同時に、その残存量を抑え、焼成後のオーミック特性をより安定化させることができる。   Such a mixture of glass and metal additive erodes the antireflection layer, but remains on the interface between the surface electrode and the semiconductor, so that the residual amount is large and unevenly distributed. However, in the present invention, the metal or the metal compound as an additive is made into ultrafine particles, so that it can be easily dissolved into glass as compared with a commonly used particle size additive. Thus, the additive compounding amount can be greatly reduced. Thereby, the glass / metal additive mixture acts uniformly on the antireflection layer, and at the same time, the residual amount can be suppressed and the ohmic characteristics after firing can be further stabilized.

特に、表面電極の材料として本発明の導電性ペーストを用いることにより、本発明の焼成工程において、表面電極の下の反射防止層を介して存在するシリコン半導体と表面電極との間の導通を効果的に行うことができ、受光により発生した起電力を、電流として効率よく取り出すことが可能になる。   In particular, by using the conductive paste of the present invention as the material of the surface electrode, in the firing process of the present invention, the conduction between the silicon semiconductor existing through the antireflection layer under the surface electrode and the surface electrode is effective. The electromotive force generated by light reception can be efficiently extracted as a current.

また、本発明によれば、従来導通を確保することが難しかった窒化ケイ素により反射防止層を形成している場合にも、安定した接続を確保することができ、発電効率の高い太陽電池を得ることができる。   In addition, according to the present invention, a stable connection can be ensured even when an antireflection layer is formed of silicon nitride, which has conventionally been difficult to ensure conduction, and a solar cell with high power generation efficiency is obtained. be able to.

次に、実施例により本発明について説明する。
なお、以下の実施例及び比較例において、エチルセルロースであるETHOCEL STD(ダウケミカル社製、商品名)100質量部を、ターピネオール(ヤスハラケミカル株式会社製)360質量部とフタル酸ジエチル 40質量部の混合溶剤中で85℃、1時間溶解反応を行い粘稠な樹脂とし、この樹脂20質量部に、ホウケイ酸鉛ガラスフリット(軟化点430℃ 、平均粒径3.0μm)3.5質量部、ノニオン系分散剤 0.5質量部、銀粉末(球状、平均粒径1.6μm)100質量部を混合したものをマスター配合として用いた。
Next, an example explains the present invention.
In the following examples and comparative examples, 100 parts by mass of ethyl cellulose, ETHOCEL STD (trade name, manufactured by Dow Chemical Co.), 360 parts by mass of terpineol (manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.) and 40 parts by mass of diethyl phthalate A viscous resin is obtained by performing a dissolution reaction at 85 ° C. for 1 hour in this, and 20 parts by mass of this resin, 3.5 parts by mass of lead borosilicate glass frit (softening point 430 ° C., average particle size 3.0 μm), nonionic type A mixture of 0.5 part by mass of dispersant and 100 parts by mass of silver powder (spherical, average particle size 1.6 μm) was used as a master formulation.

(実施例1〜3
平均粒径0.08μmの酸化モリブデン超微粒子(シーアイ化成株式会社製)10質量部にプロピレングリコール90質量部、ヒドロキシプロピルセルロース1質量部を入れて、超音波で1時間分散させて、酸化モリブデンの超微粒子コロイドを調整した。このコロイド液をマスター配合の銀粉末100質量部に対して、酸化モリブデン換算で0.5質量部、3.0質量部、5.0質量部となるように配合し、それぞれについて三本ロールミルにより混練処理を行い、減圧脱泡して導電性ペーストを製造した。
(Examples 1-3 )
90 parts by mass of propylene glycol and 1 part by mass of hydroxypropylcellulose are put into 10 parts by mass of ultrafine molybdenum oxide particles (manufactured by C.I. Kasei Co., Ltd.) having an average particle size of 0.08 μm, and dispersed with ultrasonic waves for 1 hour. An ultrafine colloid was prepared. This colloidal solution is blended to 100 parts by mass of the master-blended silver powder so that it becomes 0.5 parts by mass, 3.0 parts by mass, and 5.0 parts by mass in terms of molybdenum oxide. A conductive paste was produced by performing a kneading process and degassing under reduced pressure.

(実施例4〜6
硝酸イットリウムを脱水エタノールに溶解し、これを加熱下でリフラックスしながら、50℃で水蒸気を飽和させた窒素ガスを50mL/分の流速で2時間導入した後、温度を保ったまま、モノエタノールアミンを脱水エタノールに溶解した液をチューブポンプを用いて2時間かけてゆっくり添加した。さらに、添加後1時間還流を継続した後に冷却し、限外濾過により未反応物と生成物を除去、濃度調整をして、平均粒径0.008μmの15%酸化イットリウムのコロイド溶液を調整した。このコロイド溶液を、マスター配合の銀粉末100質量部に対して、酸化イットリウム換算で0.5質量部、3.0質量部、5.0質量部となるように配合し、それぞれについて三本ロールミルにより混練処理を行い、減圧脱泡して導電性ペーストを製造した。
(Examples 4 to 6 )
After dissolving yttrium nitrate in dehydrated ethanol and refluxing it under heating, nitrogen gas saturated with water vapor at 50 ° C. was introduced at a flow rate of 50 mL / min for 2 hours, and the temperature was maintained and monoethanol was maintained. A solution in which amine was dissolved in dehydrated ethanol was slowly added over 2 hours using a tube pump. Furthermore, after refluxing for 1 hour after the addition, the mixture was cooled, unreacted products and products were removed by ultrafiltration, and the concentration was adjusted to prepare a colloidal solution of 15% yttrium oxide having an average particle size of 0.008 μm. . This colloidal solution was blended so as to be 0.5 parts by mass, 3.0 parts by mass, and 5.0 parts by mass in terms of yttrium oxide with respect to 100 parts by mass of the silver powder of the master composition. The conductive paste was manufactured by carrying out a kneading process and degassing under reduced pressure.

(実施例7〜9
塩化インジウムをイソプロピルアルコールに溶解し、120℃に加熱撹拌しながら、過剰の水とトリエタノールアミンを1時間かけて逐次添加し、その後更に1時間還流した後に冷却し、限外濾過により未反応物と生成物を除去、濃度調整をして、平均粒径0.006μmの15質量%水酸化インジウムのコロイド溶液を調整した。このコロイド溶液を、マスター配合の銀粉末100質量部に対して、水酸化インジウム換算で0.5質量部、3.0質量部、5.0質量部となるように配合し、それぞれについて三本ロールミルにより混練処理を行い、減圧脱泡して導電性ペーストを製造した。
(Examples 7 to 9 )
Dissolve indium chloride in isopropyl alcohol, add excess water and triethanolamine sequentially over 1 hour while stirring at 120 ° C., then reflux for another 1 hour, then cool and unreacted by ultrafiltration The product was removed and the concentration was adjusted to prepare a colloidal solution of 15 mass% indium hydroxide having an average particle size of 0.006 μm. This colloidal solution is blended so as to be 0.5 parts by weight, 3.0 parts by weight, and 5.0 parts by weight in terms of indium hydroxide with respect to 100 parts by weight of the master blended silver powder. A kneading process was performed with a roll mill, and degassed under reduced pressure to produce a conductive paste.

(比較例1〜7)
平均粒径5.0μmの酸化チタン、酸化ビスマス、酸化モリブデン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、水酸化インジウムを、それぞれマスター配合の銀粉末100質量部に対して5.0質量部配合し、それぞれについて三本ロールミルにより混練処理を行い、減圧脱泡して導電性ペーストを製造した。また、添加金属を配合しない導電性ペースト(マスター配合のみ)も同様に製造し、比較例1とした。
(Comparative Examples 1-7)
5.0 parts by mass of titanium oxide, bismuth oxide, molybdenum oxide, zinc oxide, yttrium oxide, and indium hydroxide having an average particle diameter of 5.0 μm are mixed with 100 parts by mass of the master compounded silver powder. A kneading process was performed with the present roll mill, and degassed under reduced pressure to produce a conductive paste. Moreover, the conductive paste (only master mixing | blending) which does not mix | blend an additive metal was also manufactured similarly, and it was set as the comparative example 1.

(試験例1)
次に、一辺が30mmの多結晶シリコンの片側表面に、プラズマCVDにより、厚さ850Åの窒化ケイ素層を形成した。その後、窒化ケイ素層を形成したのとは反対側の面(裏面)に市販の焼成型アルミペーストを印刷し、120℃のオーブンで15分間乾燥させた。このようにして得られた試験片を、各実施例又は比較例ごとに2個とり、その窒化ケイ素層の表面に、実施例1〜9及び比較例1〜7で製造した導電性ペーストをそれぞれスクリーン印刷して、一辺が5mmの正方形の電極パターンを9個作成した。これらの試験片を、120℃のオーブンで15分間乾燥させ、次いで、ベルトを備えた電気炉を用いて、表面の導電性ペーストと裏面のアルミペーストを同時に焼成した。炉の中心部の温度を600℃に設定して、炉の中心部へ試験片が5秒で送られ、該中心部に試験片が5秒間滞留し、さらに、そこから炉の出口まで5秒で送られるようにして、印刷された導電性ペーストを焼成して表面電極を作製した。
(Test Example 1)
Next, a silicon nitride layer having a thickness of 850 mm was formed by plasma CVD on one surface of polycrystalline silicon having a side of 30 mm. Thereafter, a commercially available baked aluminum paste was printed on the surface (back surface) opposite to that on which the silicon nitride layer was formed, and dried in an oven at 120 ° C. for 15 minutes. Two test pieces thus obtained were taken for each example or comparative example, and the conductive pastes produced in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7 were respectively formed on the surface of the silicon nitride layer. Nine square electrode patterns with a side of 5 mm were created by screen printing. These test pieces were dried in an oven at 120 ° C. for 15 minutes, and then the conductive paste on the front surface and the aluminum paste on the back surface were simultaneously fired using an electric furnace equipped with a belt. The temperature at the center of the furnace is set to 600 ° C., and the test piece is sent to the center of the furnace in 5 seconds. The test piece stays in the center for 5 seconds, and further from there to the exit of the furnace for 5 seconds. The printed conductive paste was baked to produce a surface electrode.

このようにして得られた表面電極と裏面アルミ電極との間の抵抗値を、ソニーテクトロニクス社製カーブトレーサー571型を用いて測定し、各実施例及び比較例における18個の測定値の平均値を、窒化ケイ素層を介しての抵抗値とした。その結果は、表1に示すとおりであった。   The resistance value between the front surface electrode and the back surface aluminum electrode thus obtained was measured using a curve tracer model 571 manufactured by Sony Tektronix, Inc., and an average value of 18 measured values in each example and comparative example Was a resistance value through the silicon nitride layer. The results were as shown in Table 1.

(試験例2)
さらにアルミペーストまで印刷、乾燥させたシリコンの窒化ケイ素層の上に、1mm×1mmのシリコンチップを、実施例1〜9及び比較例1〜7の導電性ペーストでそれぞれマウントし、120℃のオーブンで15分間乾燥させた後、試験例1と同様の条件で焼成した。このシリコンチップのせん断接着強度を測定した結果を表1に示す。この測定値は、各実施例及び比較例のペーストについて、それぞれ10個ずつ行い、その平均値をとったものである。
(Test Example 2)
Further, a 1 mm × 1 mm silicon chip was mounted with the conductive pastes of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7, respectively, on the silicon nitride layer of silicon that had been printed and dried to aluminum paste, and the oven at 120 ° C. And then baked under the same conditions as in Test Example 1. The results of measuring the shear bond strength of this silicon chip are shown in Table 1. The measured values are obtained by averaging 10 pastes of each of the examples and comparative examples, and taking the average value.

Figure 0003853793
Figure 0003853793

以上の説明及び表1から明らかなように、本発明の導電性ペーストは、添加金属を超微粒子の形で均一分散させることで、電極形成時の焼成工程において、反射防止層を介して半導体と電極との間に安定した高い導通性と接着力とを与えることができる。この効果は従来の添加金属に比べて優れているばかりでなく、従来から同様の目的で用いられてきた添加金属でも、その粒径を調整することによって、電気的・物理的な接続信頼性を向上させることができ、特に、反射防止層として導通を確保することが難しかった窒化ケイ素を用いる際に顕著である。したがって、本発明は、太陽電池の発電効率を高めることが可能であり、産業上大変有益なものである。   As is clear from the above description and Table 1, the conductive paste of the present invention is obtained by uniformly dispersing the additive metal in the form of ultrafine particles, so that the semiconductor paste can be connected to the semiconductor via the antireflection layer in the firing step during electrode formation. Stable high conductivity and adhesive force can be provided between the electrodes. This effect is not only superior to the conventional additive metal, but also the additive metal that has been used for the same purpose has improved electrical and physical connection reliability by adjusting its particle size. In particular, it is remarkable when silicon nitride, which is difficult to ensure electrical conduction as an antireflection layer, is used. Therefore, the present invention can increase the power generation efficiency of the solar cell and is very useful in industry.

本発明に係る太陽電池の断面図である。It is sectional drawing of the solar cell which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池の表面電極のパターンを示した図である。It is the figure which showed the pattern of the surface electrode of the solar cell which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…太陽電池、2…反射防止層、3…シリコン基板、4…pn接合、5…裏面電極、6…表面電極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell, 2 ... Antireflection layer, 3 ... Silicon substrate, 4 ... pn junction, 5 ... Back electrode, 6 ... Front electrode

Claims (6)

有機バインダーと、溶剤と、ガラスフリットと、銀粉又は焼成により銀を析出する粉末からなる導電性粉末とを含んでなる導電性ペーストにおいて、
Y、In及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物の粉末を含み、その平均粒径が0.001μm以上0.1μm未満であることを特徴とする太陽電池用導電性ペースト。
In a conductive paste comprising an organic binder, a solvent, a glass frit, and a conductive powder made of silver powder or a powder that deposits silver by firing ,
A conductive paste for solar cells , comprising a powder of at least one metal selected from Y, In and Mo or a metal compound thereof, and having an average particle size of 0.001 μm or more and less than 0.1 μm.
前記金属又はその金属化合物の配合量が、前記導電性粉末100質量部に対して、0.1〜8質量部であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池用導電性ペースト。 The conductive paste for solar cell according to claim 1, wherein the compounding amount of the metal or the metal compound is 0.1 to 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. 前記金属又は金属化合物を分散用の溶剤に分散させコロイド溶液とし、このコロイド溶液を、前記有機バインダー、前記溶剤、前記ガラスフリット及び前記導電性粉末をあらかじめ混合したペーストと混練処理したことを特徴とする請求項1又は2記載の太陽電池用導電性ペースト。 The metal or metal compound is dispersed in a solvent for dispersion to form a colloidal solution, and the colloidal solution is kneaded with a paste prepared by mixing the organic binder, the solvent, the glass frit and the conductive powder in advance. The electrically conductive paste for solar cells of Claim 1 or 2. 導電性ペーストを焼成して得られた表面電極と、pn接合を有するシリコン半導体と、反射防止層と、裏面電極とを含んで構成される太陽電池において、
前記導電性ペーストが、請求項1乃至3のいずれか1項記載の太陽電池用導電性ペーストであることを特徴とする太陽電池。
In a solar cell configured to include a surface electrode obtained by firing a conductive paste, a silicon semiconductor having a pn junction, an antireflection layer, and a back electrode,
The said conductive paste is the conductive paste for solar cells of any one of Claims 1 thru | or 3, The solar cell characterized by the above-mentioned.
前記反射防止層が窒化シリコン膜で構成されていることを特徴とする請求項4記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 4, wherein the antireflection layer is formed of a silicon nitride film. 表面に反射防止層が形成されたpn接合を有するシリコン半導体の反射防止層上に、請求項1乃至3のいずれか1項記載の太陽電池用導電性ペーストを印刷又は塗布する印刷・塗布工程と、
前記反射防止層上に印刷又は塗布された前記太陽電池用導電性ペーストを、焼成することで前記シリコン半導体と導通させる焼成工程とを有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
A printing / coating step of printing or applying the solar cell conductive paste according to any one of claims 1 to 3 on a silicon semiconductor antireflection layer having a pn junction having an antireflection layer formed on the surface; ,
A method for manufacturing a solar cell, comprising: a baking step for conducting the conductive paste for solar cell printed or applied on the antireflection layer by baking the silicon semiconductor.
JP2004053603A 2004-02-27 2004-02-27 Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell Expired - Fee Related JP3853793B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004053603A JP3853793B2 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004053603A JP3853793B2 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005243500A JP2005243500A (en) 2005-09-08
JP3853793B2 true JP3853793B2 (en) 2006-12-06

Family

ID=35024997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004053603A Expired - Fee Related JP3853793B2 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3853793B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7736546B2 (en) 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
KR101104601B1 (en) * 2008-04-08 2012-01-12 주식회사 엘지화학 Paste for roll-to-plate patterning used in preparation of solar cell electrode and method for roll-to-plate patterning using the same
US8308993B2 (en) 2008-01-30 2012-11-13 Basf Se Conductive inks
US8383011B2 (en) 2008-01-30 2013-02-26 Basf Se Conductive inks with metallo-organic modifiers

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7556748B2 (en) * 2005-04-14 2009-07-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of manufacture of semiconductor device and conductive compositions used therein
JP4843291B2 (en) 2005-10-18 2011-12-21 東洋アルミニウム株式会社 Aluminum paste composition and solar cell element using the same
US8721931B2 (en) 2005-12-21 2014-05-13 E I Du Pont De Nemours And Company Paste for solar cell electrode, solar cell electrode manufacturing method, and solar cell
JP2007194580A (en) 2005-12-21 2007-08-02 E I Du Pont De Nemours & Co Paste for solar cell electrode
JP2007235082A (en) * 2006-02-02 2007-09-13 E I Du Pont De Nemours & Co Paste for solar battery electrode
JP4556886B2 (en) * 2006-03-09 2010-10-06 昭栄化学工業株式会社 Conductive paste and solar cell element
JP4714634B2 (en) * 2006-04-25 2011-06-29 シャープ株式会社 Conductive paste for solar cell electrode
WO2007125879A1 (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Sharp Corporation Electroconductive paste for solar battery electrode
JP4714633B2 (en) * 2006-04-25 2011-06-29 シャープ株式会社 Conductive paste for solar cell electrode
CN103117107B (en) 2006-06-30 2016-08-10 三菱麻铁里亚尔株式会社 Form the compositions of electrode of solar battery, method and the solaode of this electrode of use
JP5309521B2 (en) 2006-10-11 2013-10-09 三菱マテリアル株式会社 Electrode forming composition, method for producing the same, and electrode forming method using the composition
JP5127207B2 (en) * 2006-11-28 2013-01-23 京セラ株式会社 Solar cell element and solar cell module using the same
JP4907333B2 (en) * 2006-12-26 2012-03-28 京セラ株式会社 Solar cell
JP5169389B2 (en) * 2007-04-19 2013-03-27 三菱マテリアル株式会社 Method for manufacturing conductive reflective film
US7485245B1 (en) 2007-10-18 2009-02-03 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electrode paste for solar cell and solar cell electrode using the paste
US8101231B2 (en) * 2007-12-07 2012-01-24 Cabot Corporation Processes for forming photovoltaic conductive features from multiple inks
KR101225909B1 (en) 2008-08-07 2013-01-24 교토 에렉스 가부시키가이샤 Conductive paste for formation of a solar cell element electrode, solar cell element, and manufacturing method for said solar cell element
JP5544774B2 (en) * 2008-08-27 2014-07-09 三菱マテリアル株式会社 Multi-junction solar cell
WO2010023920A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 三菱マテリアル株式会社 Transparent conductive film for solar cell, composition for said transparent conductive film, and multi-junction solar cell
US7976734B2 (en) 2008-09-10 2011-07-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Solar cell electrodes
WO2010118004A1 (en) * 2009-04-08 2010-10-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solar cell electrode
KR101144810B1 (en) * 2009-07-06 2012-05-11 엘지전자 주식회사 Electrode paste for solar cell, solar cell using the paste, and manufacturing method of the solar cell
JP4970530B2 (en) 2009-12-28 2012-07-11 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Solar cell paste composition, method for producing the same, and solar cell
DE102011016335B4 (en) * 2011-04-07 2013-10-02 Universität Konstanz Nickel-containing and corrosive printable paste and method for forming electrical contacts in the manufacture of a solar cell
CN102637467A (en) * 2012-04-27 2012-08-15 苏州晶讯科技股份有限公司 Conductive paste for front electrode of silicon crystal solar battery
WO2013188485A1 (en) * 2012-06-12 2013-12-19 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Electroconductive paste with adhesion enhancer
JP2014082332A (en) * 2012-10-16 2014-05-08 Hitachi Chemical Co Ltd Liquid composition
US20150007874A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 E I Du Pont De Nemours And Company Back-contact solar cell module
CN103474128B (en) * 2013-09-13 2016-05-11 厦门大学 A kind of method of preparing copper-indium-galliun-selenium film solar cell
CN106471584B (en) * 2014-07-02 2021-04-27 杜邦电子公司 Method for manufacturing solar cell electrode using conductive paste containing organic elastomer
KR20180023238A (en) 2016-08-25 2018-03-07 전자부품연구원 Conductive paste composition for front electrode of solar cell and solar cell using thereof
JP6246877B1 (en) 2016-09-08 2017-12-13 Dowaエレクトロニクス株式会社 Conductive paste, method for producing the same, and method for producing solar cell
KR102367611B1 (en) 2017-10-12 2022-02-25 한국전자기술연구원 Conductive paste composition, method for preparing the composition and electrode formed by the composition
US10515737B2 (en) 2017-10-12 2019-12-24 Korea Electronics Technology Institute Conductive paste composition, method for preparing the composition and electrode formed by the composition
KR102367615B1 (en) 2017-10-12 2022-02-25 한국전자기술연구원 Conductive paste composition, method for preparing the composition and electrode formed by the composition
JP7267687B2 (en) * 2018-05-31 2023-05-02 東洋アルミニウム株式会社 Conductive paste and solar cell
WO2022075456A1 (en) * 2020-10-08 2022-04-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 Electrode-forming composition, solar cell element, and aluminum/silver stacked electrode
WO2022075457A1 (en) * 2020-10-08 2022-04-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 Electrode-forming composition, solar cell element, and aluminum/silver stacked electrode
KR102285734B1 (en) 2020-11-27 2021-08-05 주식회사 제이솔루션 Conductive additive for solar cell module and manufacturing method thereof
WO2022138385A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 昭和電工マテリアルズ株式会社 Composition for forming electrode, solar cell element, and aluminum/silver stacked electrode
KR20220146756A (en) 2021-04-26 2022-11-02 주식회사 제이솔루션 Conductive additive for solar cell module and manufacturing method thereof
KR20230127020A (en) 2022-02-24 2023-08-31 주식회사 제이솔루션 SiOx carbon coated particles and manufacturing method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7736546B2 (en) 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
US7935279B2 (en) 2008-01-30 2011-05-03 Basf Se Glass frits
US8308993B2 (en) 2008-01-30 2012-11-13 Basf Se Conductive inks
US8383011B2 (en) 2008-01-30 2013-02-26 Basf Se Conductive inks with metallo-organic modifiers
KR101104601B1 (en) * 2008-04-08 2012-01-12 주식회사 엘지화학 Paste for roll-to-plate patterning used in preparation of solar cell electrode and method for roll-to-plate patterning using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005243500A (en) 2005-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3853793B2 (en) Conductive paste for solar cell, solar cell and method for producing solar cell
JP5591716B2 (en) Conductive ink having organometallic modifier
JP2007019106A (en) Conductive paste for forming electrode, and photovoltaic cell
TWI546824B (en) Paste composition for solar cell electrodes and electrode fabricated using the same
KR100798255B1 (en) Electroconductive thick film composition, electrode, and solar cell formed therefrom
JP5395995B2 (en) Conductive compositions and methods used in the manufacture of semiconductor devices
JP5536916B2 (en) Conductive paste for fine line high aspect ratio screen printing in semiconductor device manufacturing
JP2006313744A (en) Conductive thick film composition, electrode, and semiconductor device composed of same
TW200913295A (en) Solar cell contacts containing aluminum and at least one of boron, titanium, nickel, tin, silver, gallium, zinc, indium and copper
JP5957546B2 (en) Conductive composition
WO2013036510A1 (en) Silver solar cell contacts
JP2006302891A (en) Manufacturing method for semiconductor device and conductive composition used in it
JP2014003285A (en) Low metal content conductive paste composition
WO2017154612A1 (en) Conductive paste and solar cell
TW201333975A (en) Thick-film composition containing antimony oxides and their use in the manufacture of semiconductor devices
WO2012138186A2 (en) Silver paste composition for forming an electrode, and method for preparing same
JP5934411B1 (en) Conductive paste containing lead-free glass frit
JP2016195109A (en) Electro-conductive paste comprising metal compound
CN104157331A (en) Silicon solar cell electrode silver coated copper sizing agent and preparing method thereof
JP2016110975A (en) Conductive paste containing lead-free glass frit
JP4153628B2 (en) Conductive composition
TW201721890A (en) Method of forming electrode, electrode manufactured therefrom and solar cell
JP2011524068A (en) Composition comprising submicron particles for use in photovoltaic cell conductors
JP2017092253A (en) Conductive composition
JP2011035062A (en) Solar cell base with conductive electrode

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060613

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060803

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3853793

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090915

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees