JP5392138B2 - 導電性組成物及びそれを用いた太陽電池の製造方法 - Google Patents
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本発明の第2の観点は、第1の観点の導電性組成物を製造する方法であり、α−テルピネオール及びブチルカルビトールアセテートを混合した溶剤とエチルセルロース樹脂と分散剤とを混合することによりビヒクルを調製し、銀粉末とガラス粉末とをビヒクルに混合した後、この混合物を混練する導電性組成物の製造方法である。
Zi:陽イオンの価数,酸素イオンは2
Ri:陽イオンのイオン半径(Å),酸素イオンは1.40Å
このAiの逆数Bi(1/Ai)を単成分酸化物MiOの酸素供与能力とする。
このBiをBCaO=1、BSiO2=0と規格化すると、各単成分酸化物のBi−指標が与えられる。この各成分のBi−指標を陽イオン分率により多成分系へ拡張すると、任意の組成のガラス酸化物の融体のB−指標(=塩基度)が算出できる。B=Σni・Bi
ni:陽イオン分率
このようにして規定された塩基度は上記のように酸素供与能力をあらわし、値が大きいほど酸素を供与し易く、他の金属酸化物との酸素の授受が起こり易い。」
上記記載から明らかなように、「塩基度」とはガラス融体中への溶解の程度を表すものということができ、上記式により得られるガラス粉末の塩基度が0.3以上であれば、焼成により太陽電池10における窒化ケイ素層11を確実に貫通させることができ、得られた電極13とn型半導体層12との密着性を確保することができる。一方、ガラス粉末の塩基度が0.9以下であれば、焼成により得られた電極13がn型半導体層12を越えて直接p型半導体基板と導通するような自体を回避して、得られた電極13とn型半導体層12の十分な導通を得ることができる。なお、この塩基度は0.3以上0.8未満であることが更に好ましい。また、ガラス粉末のガラスの転移点は300℃〜450℃であることが好ましく、更に300℃〜400℃であることが好ましい。ガラスの転移点を300℃〜450℃とすることにより、焼成中にガラスが軟化して電極13と窒化ケイ素層11界面に流動し、ガラスと窒化ケイ素層11が反応することが可能となる。なお、ガラス転移点Tgは、次のように測定した。示差熱天秤(株式会社マックサイエンス社製 TG−DTA2000S)を用いて、この示差熱天秤に、試料となるガラス粉末と基準物質とをセットし、測定条件として昇温速度10℃/minにて室温から900℃まで昇温させた。この時、試料であるガラス粉末と基準物質の温度差を温度に対してプロットした曲線(DTA曲線)を得た。このようにして得られたDTA曲線より、基線に沿う接線と第1の変曲点から第2の変曲点までの曲線に沿う接線との交点をガラス転移点Tgとした。
導電性ペーストを下記のように作製した。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が307℃、塩基度が0.73であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例2とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が319℃、塩基度が0.64であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例3とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が328℃、塩基度が0.68であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例4とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が300℃、塩基度が0.78であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例5とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が312℃、塩基度が0.75であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例6とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が324℃、塩基度が0.66であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例7とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が333℃、塩基度が0.66であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例8とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が304℃、塩基度が0.79であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例9とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が315℃、塩基度が0.76であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例10とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が328℃、塩基度が0.67であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例11とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が336℃、塩基度が0.70であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を実施例12とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が321℃、塩基度が0.75であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を比較例1とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が316℃、塩基度が0.79であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を比較例2とした。
平均粒径が0.7μm、ガラス転移点が324℃、塩基度が0.83であり、以下の表1に示す成分組成のガラス粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に、導電性ペーストを作製した。更に、このペーストを用いて実施例1と同様の条件及び手順により、表面には櫛型電極、裏面にはAl電極が形成された太陽電池セル基板を得た。この太陽電池セル基板を比較例3とした。
実施例1〜12及び比較例1〜3で導電性ペーストの作製に使用したガラス粉末について、定性分析及び定量分析を行った。この結果を以下の表1に示す。
実施例1〜12及び比較例1〜3で得られた太陽電池セル基板について、JIS−8504に準拠したテープテスト法により、櫛型電極と窒化ケイ素膜との密着性を評価した。密着性の具体的な評価は、フッ化アンモニウム水溶液による浸漬処理後の太陽電池セル基板について、その表面に形成された櫛型電極に、粘着テープを密着させて剥離した際に、電極が剥がれたり、めくれ上がったりする状態によって評価した。テープのみが剥がれ、電極が基板に残っている場合を「良」、剥離した粘着テープに電極が付着し、基板から電極が完全に剥がれた場合を「不良」とした。
11 窒化ケイ素層
12 n型半導体層
13 電極
14 p型半導体基板
Claims (4)
- p型半導体基板の一方に形成された窒化ケイ素層を貫通して前記窒化ケイ素層の下に形成されたn型半導体層と導通する電極を形成するための導電性組成物であって、
銀粉末と、PbOを含むガラス粉末と、樹脂及び溶剤からなるビヒクルと、前記銀粉末及び前記ガラス粉末を分散し安定化させる分散剤とを含有し、
前記銀粉末の組成物中の比率が70〜95質量%であり、
前記ガラス粉末が前記組成物中の銀粉末100質量部に対して1〜10質量部含まれ、
前記ガラス粉末がPbO−B2O3を主成分とし、ZnO及びTiO2の双方を微量成分として更に含み、
前記ガラス粉末のSiO2量がガラス粉末100モル%に対して5.0モル%以下、TiO 2 が3〜7モル%である
ことを特徴とする導電性組成物。 - 請求項1記載の導電性組成物を製造する方法であり、
α−テルピネオール及びブチルカルビトールアセテートを混合した溶剤とエチルセルロース樹脂と分散剤とを混合することにより前記ビヒクルを調製し、前記銀粉末と前記ガラス粉末とを前記ビヒクルに混合した後、この混合物を混練する導電性組成物の製造方法。 - p型半導体基板に酸又はアルカリによるエッチング処理を施して、前記p型半導体基板のスライスダメージを除去する工程と、
前記p型半導体基板にテクスチャエッチング処理を施して、前記p型半導体基板の上面にテクスチャ構造を形成する工程と、
前記p型半導体基板の上面にn型ドーパントを熱拡散させることにより、前記p型半導体基板の上面にn型半導体層を形成する工程と、
前記n型半導体層上に窒化ケイ素層を形成する工程と、
前記窒化ケイ素層上に導電性組成物を直線状又は櫛歯状に印刷する工程と、
前記p型半導体基板の下面に、Alペーストを印刷する工程と、
前記印刷した導電性組成物及びAlペーストを有するp型半導体基板を700〜975℃の温度で1〜30分間焼成することにより、前記窒化ケイ素層を貫通して前記n型半導体層と導通する電極を形成するとともに、p+層、Al−Si合金層、アルミニウム裏面電極を形成する工程と
前記窒化ケイ素層、n型半導体層、電極、p+層、アルミニウム裏面電極及びAl−Si合金層が形成されたp型半導体基板をフッ化水素又はフッ化アンモニウムを含む水溶液に浸漬する工程とを含み、
前記導電性組成物が銀粉末と、PbOを含むガラス粉末と、樹脂及び溶剤からなるビヒクルと、前記銀粉末及び前記ガラス粉末を分散し安定化させる分散剤とを含有し、前記銀粉末の組成物中の比率が70〜95質量%であり、前記ガラス粉末が前記組成物中の銀粉末100質量部に対して1〜10質量部含まれ、前記ガラス粉末がPbO−B 2 O 3 を主成分とし、ZnO及びTiO 2 の双方を微量成分として更に含み、前記ガラス粉末に含まれるSiO 2 の含有量がガラス粉末100モル%に対して5.0モル%以下、TiO 2 が3〜7モル%である太陽電池の製造方法。 - p型半導体基板と、前記p型半導体基板の上面に形成されたn型半導体層と、前記n型半導体層の上に形成された窒化ケイ素層と、導電性組成物の焼き付けにより形成され前記窒化ケイ素層を貫通して前記n型半導体層と導通する直線状又は櫛歯状の電極とを形成した後、前記p型半導体基板について、フッ化水素又はフッ化アンモニウムを含む水溶液による浸漬処理を行う太陽電池の製造方法であり、
前記導電性組成物が銀粉末と、PbOを含むガラス粉末と、樹脂及び溶剤からなるビヒクルと、前記銀粉末及び前記ガラス粉末を分散し安定化させる分散剤とを含有し、前記銀粉末の組成物中の比率が70〜95質量%であり、前記ガラス粉末が前記組成物中の銀粉末100質量部に対して1〜10質量部含まれ、前記ガラス粉末がPbO−B 2 O 3 を主成分とし、ZnO及びTiO 2 の双方を微量成分として更に含み、前記ガラス粉末に含まれるSiO 2 の含有量がガラス粉末100モル%に対して5.0モル%以下、TiO 2 が3〜7モル%である太陽電池の製造方法。
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