JP5550881B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)導電性ペーストを焼成する工程において、焼成のピーク温度(Tp[℃])が700〜850℃であり、600℃以上での焼成時間(t[秒])が1〜12秒である。このような焼成条件を用いることによって、良好な特性(FF特性)の結晶系シリコン太陽電池を得ることができる。
(2)ガラスフリットが、PbO及びSiO2からなる。ガラスフリットがこのような組成であると、電極形成の際の導電性ペーストの焼成時間を短時間で行った場合でも、優れた太陽電池特性及び十分に高い接着強度を得ることができる。
(3)ガラスフリットが、PbO、SiO2及びB2O3からなり、ガラスフリットが、ガラスフリット100重量%中、B2O3を0超〜5重量%含む。ガラスフリットがこのような組成であると、電極形成の際の導電性ペーストの焼成時間を短時間で行った場合でも、優れた太陽電池特性及び十分に高い接着強度を得ることを確実にできる。
(4)導電性粒子100重量%中、Agの含有量が60重量%以上である。Agを主成分とする導電性粒子を用いることにより、電極自体の抵抗(導体抵抗)を小さくすることができるので、オーミックロスの少ない優れた性能の太陽電池電極を得ることができる。
S=Δ・t/2[℃・秒]=100℃×10秒/2=500℃・秒
のようにして計算することができる。
実験例に用いた導電性ペーストの組成は、下記のとおりである。
・導電性粒子 :Ag(100重量部)
球状、BET値1.0〜1.2m2/g。
・有機バインダ :エチルセルロース(5重量部)。
・溶剤 :ブチルカルビトール(5重量部)。
・ガラスフリット:表1又は表2に示す成分からなるガラスフリットを用いた。ガラスフリットの添加量は、導電性粒子100重量部に対し5重量部とした。ガラスフリットのBET値は、4.0〜5.0m2/gとした。
本発明の電極形成用導電性ペーストの評価は、調整した導電性ペーストを用いて太陽電池を試作し、その特性を測定することによって行った。太陽電池の試作方法は次のとおりである。
上述のようにダミー太陽電池基板を用いて太陽電池基板温度の時間変化を測定し、導電性ペースト焼成時の時間−温度曲線(焼成温度プロファイル)を得た。この曲線から、焼成のピーク温度(Tp[℃])及び600℃以上での焼成時間(t[秒])を読み取り、下記の式を用いて擬似積分値(S[℃・秒])を算出した。
S(℃・秒)=(Tp[℃]−600[℃])・t(秒)/2
太陽電池の電気的特性は、曲線因子(FF)を用いて評価した。曲線因子(FF)の測定は、次のように行った。すなわち、試作した太陽電池の電流−電圧特性を、ソーラーシミュレータ光(AM1.5、エネルギー密度100mW/cm2)の照射下で測定し、測定結果から曲線因子(FF)を算出した。なお、試料は10個作製し、測定値は10個の平均値として求めた。
はんだ付けをした金属リボンの接着強度測定用の試料は以下のように作製し測定した。まず基板として、太陽電池特性測定用と同じ、反射防止膜付き15mm角の太陽電池用基板を用いた。この基板表面のほぼ中央に、幅3mm、長さ12cmのはんだ付けパッドを所定の導電性ペーストを用いて印刷し、乾燥し、焼成して形成した。次に、インターコネクト用の金属リボンである銅リボン(幅1.5mm×全厚み0.16mm、共晶はんだ[スズ:鉛=64:36の重量比]を約40μmの膜厚で被覆)を、フラックスを用いてはんだ付けパッド上に250℃の温度で3秒間はんだ付けした。その後、リボンの一端に設けたリング状部をデジタル引張りゲージ(エイアンドディー社製、デジタルフォースゲージAD−4932−50N)によって基板表面に対して90度方向に引っ張り、接着の破壊強度を測定することによって接着強度の測定を行った。なお、試料は10個作製し、測定値は10個の平均値として求めた。
表1に示すように、ペーストA〜Kとして示す成分及び添加量のガラスフリットを含む導電性ペーストを、太陽電池の表面電極形成用に用いて太陽電池を試作した。
「FF」の欄
○:FF値が0.75以上。
△:FF値が0.70以上0.75未満。
×:FF値が0.70未満。
「接着強度」の欄
○:引張強度が4.0N以上。
△:引張強度が2.0N以上4.0N未満。
×:引張強度が2.0N未満。
表2に示すように、ペーストB−2、C−2、E−2、G−2及びH−2として示す成分及び添加量のガラスフリット並びに添加物としてZnOを含む導電性ペーストを、太陽電池の表面電極形成用に用いて太陽電池を試作した。なお、ペーストB−2等は、表1に示すペーストB等のガラスフリットを含む導電性ペーストに対して、導電性粒子100重量部に対して5重量部のZnOをさらに加えたものである。また、実験2において、ペーストB−2等を用いた以外の条件は、実験1と同じとした。
太陽電池の焼成の際に異なった焼成温度プロファイルを用いることにより、焼成の際のピーク温度、600℃以上での焼成の温度及び時間を変化させ、擬似積分値と、得られた太陽電池特性(FF値)との関係を求めた。導電性ペーストは、表1に示すEの組成のものを用いた。実験3の結果を表3及び図3に示す。
2 反射防止膜
3 n型拡散層(n型シリコン層)
4 p型シリコン基板
5 裏面電極
Claims (7)
- 無機材料を含む結晶系シリコン太陽電池の電極形成用導電性ペーストであって、無機材料が導電性粒子とガラスフリットとからなり、ガラスフリットが、ガラスフリット100重量%中、PbOを70〜90重量%含み、Al2O3を含まない、導電性ペーストを用意する工程と、
結晶系シリコン基板の表面及び/又は裏面に、導電性ペーストを塗布する工程と、
焼成のピーク温度(Tp[℃])から600℃を差し引いた温度(Δ=Tp−600[℃])と、600℃以上での焼成時間(t[秒])との積の1/2の値である擬似積分値(S=Δ・t/2[℃・秒])が、95〜1150℃・秒となるような焼成温度及び焼成時間によって、塗布された導電性ペーストを焼成する工程とを含む、結晶系シリコン太陽電池の製造方法。 - 導電性ペーストを焼成する工程において、焼成のピーク温度(Tp[℃])が700〜850℃であり、600℃以上での焼成時間(t[秒])が1〜12秒である、請求項1記載の製造方法。
- ガラスフリットが、PbO及びSiO2からなる、請求項1又は2記載の製造方法。
- ガラスフリットが、PbO、SiO2及びB2O3からなり、ガラスフリットが、ガラスフリット100重量%中、B2O3を0超〜5重量%含む、請求項1又は2記載の製造方法。
- 導電性粒子100重量%中、Agの含有量が60重量%以上である、請求項1〜4のいずれか1項記載の製造方法。
- ガラスフリットのガラス転移点が350〜450℃である、請求項1〜5のいずれか1項記載の製造方法。
- 導電性ペーストを焼成する工程において、焼成のピーク温度(Tp[℃])が700〜800℃である、請求項1〜6のいずれか1項記載の製造方法。
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