JP5756447B2 - Conductive paste composition for solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、ファイヤースルー法で形成する太陽電池電極用に好適な導電性ペースト組成物に関する。   The present invention relates to a conductive paste composition suitable for a solar cell electrode formed by a fire-through method.

例えば、一般的なシリコン系太陽電池は、p型多結晶半導体であるシリコン基板の上面にn+層を介して反射防止膜および受光面電極が備えられると共に、下面にp+層を介して裏面電極(以下、これらを区別しないときは単に「電極」という。)が備えられた構造を有しており、受光により半導体のpn接合に生じた電力を電極を通して取り出すようになっている。上記反射防止膜は、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、窒化珪素、二酸化チタン、二酸化珪素等の薄膜から成る。 For example, a general silicon-based solar cell is provided with an antireflection film and a light-receiving surface electrode on an upper surface of a silicon substrate which is a p-type polycrystalline semiconductor via an n + layer, and on the lower surface via a p + layer. It has a structure provided with electrodes (hereinafter simply referred to as “electrodes” when they are not distinguished from each other), and power generated at the pn junction of the semiconductor by light reception is taken out through the electrodes. The antireflection film is for reducing the surface reflectance and increasing the light receiving efficiency while maintaining a sufficient visible light transmittance, and is made of a thin film such as silicon nitride, titanium dioxide, or silicon dioxide.

上記の反射防止膜は電気抵抗値が高いことから、半導体のpn接合に生じた電力を効率よく取り出すことの妨げとなる。そこで、太陽電池の受光面電極は、例えば、ファイヤースルーと称される方法で形成される。この電極形成方法では、例えば、前記反射防止膜をn+層上の全面に設けた後、例えばスクリーン印刷法を用いてその反射防止膜上に導電性ペーストすなわちペースト状の電極材料を適宜の形状で塗布し、焼成処理を施す。これにより、電極材料が加熱熔融させられると同時にこれに接触している反射防止膜が熔融させられ、受光面電極と半導体とが接触させられる。上記導電性ペーストは、例えば、銀粉末と、ガラスフリット(ガラス原料を熔融し急冷した後に必要に応じて粉砕したフレーク状または粉末状のガラスのかけら)と、有機質ベヒクルと、有機溶媒とを主成分とするもので、焼成過程において、この導電性ペースト中のガラス成分が反射防止膜を破るので、導電性ペースト中の導体成分とn+層とによってオーミックコンタクトが形成される(例えば、特許文献1を参照。)。この導電性ペーストには、燐、バナジウム、ビスマス、タングステン等の金属或いは化合物等から成る各種微量成分を配合することで導通性を得ることが行われている。上記電極形成方法によれば、反射防止膜を部分的に除去してその除去部分に電極を形成する場合に比較して工程が簡単になり、除去部分と電極形成位置との位置ずれの問題も生じない利点がある。 Since the above-described antireflection film has a high electric resistance value, it prevents an electric power generated at the pn junction of the semiconductor from being efficiently extracted. Therefore, the light-receiving surface electrode of the solar cell is formed by a method called fire-through, for example. In this electrode formation method, for example, after the antireflection film is provided on the entire surface of the n + layer, a conductive paste, that is, a paste-like electrode material is appropriately formed on the antireflection film by using, for example, a screen printing method. And apply a baking process. As a result, the electrode material is heated and melted, and at the same time, the antireflection film in contact with the electrode material is melted, and the light receiving surface electrode and the semiconductor are brought into contact with each other. The conductive paste is mainly composed of, for example, silver powder, glass frit (a piece of flaky or powdered glass that is crushed as necessary after melting and quenching a glass raw material), an organic vehicle, and an organic solvent. In the baking process, the glass component in the conductive paste breaks the antireflection film, so that an ohmic contact is formed by the conductive component in the conductive paste and the n + layer (for example, Patent Documents). See 1). In this conductive paste, conductivity is obtained by blending various trace components made of a metal or a compound such as phosphorus, vanadium, bismuth, and tungsten. According to the above electrode forming method, the process is simplified as compared with the case where the antireflection film is partially removed and an electrode is formed on the removed portion, and there is a problem of misalignment between the removed portion and the electrode forming position. There is an advantage that does not occur.

このような太陽電池の受光面電極形成において、ファイヤースルー性を向上させてオーミックコンタクトを改善し、延いては曲線因子(FF値)やエネルギー変換効率を高める等の目的で、従来から種々の提案が為されている。例えば、導電性ペーストに燐・バナジウム・ビスマスなどの5族元素を添加することによって、ガラスおよび銀の反射防止膜に対する酸化還元作用を促進し、ファイヤースルー性を向上させたものがある(例えば、前記特許文献1を参照。)。また、導電性ペーストに塩化物、臭化物、或いはフッ化物を添加することで、ガラスおよび銀が反射防止膜を破る作用をこれら添加物が補助してオーミックコンタクトを改善するものがある(例えば、特許文献2を参照。)。上記フッ化物としては、フッ化リチウム、フッ化ニッケル、フッ化アルミニウムが示されている。また、上記各添加物に加えて5族元素を添加することも示されている。なお、上記ガラスは例えば硼珪酸ガラスである。   In the formation of the light-receiving surface electrode of such a solar cell, various proposals have been made for the purpose of improving the fire-through property and improving the ohmic contact, and thus increasing the fill factor (FF value) and energy conversion efficiency. Has been made. For example, by adding a Group 5 element such as phosphorus, vanadium, bismuth or the like to the conductive paste, there is one that promotes the redox action on the glass and silver antireflection film and improves the fire-through property (for example, (See Patent Document 1). In addition, by adding chloride, bromide, or fluoride to the conductive paste, these additives help the glass and silver break the antireflection film, thereby improving ohmic contact (for example, patents). See reference 2.) Examples of the fluoride include lithium fluoride, nickel fluoride, and aluminum fluoride. It is also shown that a Group 5 element is added in addition to the above additives. The glass is, for example, borosilicate glass.

また、導電性ペーストに銀粉末100重量部に対して0.5〜5重量部の燐酸銀を含むことで、反射防止膜を破る作用を補助し、オーミックコンタクトを確保することが提案されている(例えば、特許文献3を参照。)。また、酸化亜鉛を主成分とし鉛を含まないガラスを用い、銀、金、アンチモンを含むペーストとすることで、電極の侵入が無いため接合の破壊が起こらず、低接触抵抗が得られるとするものがある(例えば、特許文献4を参照。)。   In addition, it is proposed that the conductive paste contains 0.5 to 5 parts by weight of silver phosphate with respect to 100 parts by weight of silver powder to assist the action of breaking the antireflection film and ensure ohmic contact (for example, , See Patent Document 3). In addition, by using a glass containing zinc oxide as a main component and containing no lead, and using a paste containing silver, gold, and antimony, there is no intrusion of the electrode, so that the junction does not break down and low contact resistance is obtained. There are some (see, for example, Patent Document 4).

また、85〜99(wt%)の銀および1〜15(wt%)のガラスを含む銀含有ペーストにおいて、そのガラスを15〜75(mol%)のPbOおよび5〜50(mol%)のSiO2を含み、B2O3を含まない組成とすることが提案されている(例えば、特許文献5を参照。)。この銀含有ペーストは、太陽電池の電極形成に用いるものであって、上記組成のガラスを用いることによって、オーミックコンタクトが改善されるものとされている。上記ガラス中には、P2O5を0.1〜8.0(mol%)、或いはSb2O5を0.1〜10.0(mol%)含むことができ、更に、0.1〜15.0(mol%)のアルカリ金属酸化物(Na2O,K2O,Li2O)を含むことができる。 In a silver-containing paste containing 85 to 99 (wt%) silver and 1 to 15 (wt%) glass, the glass was mixed with 15 to 75 (mol%) PbO and 5 to 50 (mol%) SiO. comprises 2, it is a composition that does not contain B 2 O 3 has been proposed (e.g., see Patent Document 5.). This silver-containing paste is used for forming an electrode of a solar cell, and the ohmic contact is improved by using the glass having the above composition. The above glass, a P 2 O 5 0.1~8.0 (mol% ), or Sb 2 O 5 to be able to contain 0.1 to 10.0 (mol%), further, an alkali metal oxide of 0.1 to 15.0 (mol%) (Na 2 O, K 2 O, Li 2 O).

また、本願出願人は、ガラスフリットがPbOを46〜57(mol%)、B2O3を1〜7(mol%)、SiO2を38〜53(mol%)の範囲内で含むガラスから成る太陽電池電極用ペースト組成物を先に提案した(特許文献6を参照。)。このペースト組成物は、上記のようなPbO、B2O3、SiO2の組成範囲を選択することにより、太陽電池の電極形成時の最適焼成温度範囲を広くしたものである。個々の基板の最適焼成温度範囲は製造工程上のばらつきに起因して相違し得るが、最適焼成温度範囲が広くなればその範囲内に焼成温度が収まる可能性が高められるので、製造ロット当たりの平均出力が向上させられる。 Further, the present applicant has a glass frit PbO 46~57 (mol%), the B 2 O 3 1~7 (mol% ), a SiO 2 glass containing in the range of 38-53 (mol%) A solar cell electrode paste composition was proposed previously (see Patent Document 6). In this paste composition, the optimum firing temperature range at the time of forming the electrode of the solar cell is widened by selecting the composition range of PbO, B 2 O 3 and SiO 2 as described above. The optimum firing temperature range for individual substrates may vary due to variations in the manufacturing process, but the wider the optimum firing temperature range, the greater the possibility that the firing temperature will fall within that range. Average output is improved.

また、本願出願人は、ガラスフリットがLi2Oを0.6〜18(mol%)、PbOを20〜65(mol%)、B2O3を1〜18(mol%)、SiO2を20〜65(mol%)を含むガラスから成る太陽電池電極用ペースト組成物を先に提案した(特許文献7を参照。)。このペースト組成物は、オーミックコンタクトやライン抵抗を悪化させることなく、受光面電極の細線化を可能としたもので、Li2Oを0.6〜18(mol%)含むことで十分に軟化点が低下して適度な浸食性が得られることが示されている。Liは、一般に半導体用途では避けることが望まれるもので、特にPb量が多いガラスでは過度の浸食性を与える傾向があるが、太陽電池用途においては適量が含まれることでファイヤースルー性が改善されることを見出したものである。また、Liはドナー元素であるから、接触抵抗を低下させる作用も有する。 Further, the present applicant has a glass frit Li 2 O 0.6~18 (mol%) , a PbO 20~65 (mol%), the B 2 O 3 1~18 (mol% ), 20~ the SiO 2 A paste composition for a solar cell electrode made of glass containing 65 (mol%) was previously proposed (see Patent Document 7). This paste composition enables thinning of the light-receiving surface electrode without deteriorating ohmic contact or line resistance, and the softening point is sufficiently lowered by including Li 2 O in an amount of 0.6 to 18 (mol%). It has been shown that moderate erodibility can be obtained. Li is generally desired to be avoided in semiconductor applications, and tends to give excessive erosion, especially in glass with a large amount of Pb, but in solar cell applications, the appropriate amount is included to improve fire-through. It has been found that. Moreover, since Li is a donor element, it also has an action of reducing contact resistance.

特開昭62−049676号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-049676 特開平11−213754号公報JP 11-213754 A 特開平08−148446号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-148446 特開昭55−103775号公報JP-A-55-103775 特表2008−520094号公報Special table 2008-520094 特開2010−199334号公報JP 2010-199334 A 特開2011−066354号公報JP 2011-066354 A 特開2012−142422号公報JP 2012-142422 A 国際公開第2010/016186号International Publication No. 2010/016186

ところで、上述した太陽電池において、受光面側に位置するn層を薄くすることによって表面再結合速度を低下させ、より多くの電流を取り出せるようにすること、すなわちシャローエミッタ化することが試みられている。シャローエミッタ化すると、特に400(nm)付近の短波長側も発電に寄与するようになるため、太陽電池の効率向上の面では理想的な解と考えられている。シャローエミッタは受光面側のn層厚みが70〜100(nm)と、従来のシリコン太陽電池セルの100〜200(nm)に比較して更に薄くされたもので、受光により発生した電気のうちpn接合に達する前に熱に変わって有効に利用できなかった部分が減じられるので、短絡電流が増大し、延いては発電効率が高められる利点がある。   By the way, in the solar cell described above, an attempt has been made to reduce the surface recombination speed by thinning the n layer located on the light receiving surface side so that more current can be taken out, that is, to form a shallow emitter. Yes. When a shallow emitter is used, the short wavelength side near 400 (nm) also contributes to power generation, so it is considered an ideal solution in terms of improving the efficiency of solar cells. The shallow emitter has an n-layer thickness on the light-receiving surface side of 70 to 100 (nm), which is thinner than the conventional silicon solar cell 100 to 200 (nm). Since the portion that cannot be effectively used by changing to heat before reaching the pn junction is reduced, there is an advantage that the short-circuit current increases and the power generation efficiency is increased.

しかしながら、シャローエミッタでは、セルを高シート抵抗にする必要があるため表面近傍のドナー元素(例えば燐)濃度が低下し或いはpn接合が浅くなる。表面近傍のドナー元素濃度が低下するとAg-Si間のバリア障壁が増加し、受光面電極のオーミックコンタクトの確保が困難になる。また、pn接合が浅くなるとファイヤースルーで反射防止膜を十分に破り且つpn接合に電極が侵入しないような侵入深さ制御が非常に困難になる。   However, in the shallow emitter, since it is necessary to make the cell have a high sheet resistance, the concentration of the donor element (for example, phosphorus) in the vicinity of the surface is lowered or the pn junction is shallow. When the donor element concentration near the surface decreases, the barrier barrier between Ag and Si increases, and it becomes difficult to ensure ohmic contact of the light-receiving surface electrode. Further, when the pn junction becomes shallow, it becomes very difficult to control the penetration depth so that the antireflection film is sufficiently broken by fire-through and the electrode does not penetrate the pn junction.

上記ファイヤースルーによってオーミックコンタクトを確実に得るためには、電極−シリコン界面に速やか且つ均一にガラスが供給されるように、焼成温度においてガラスの粘性を低下させる必要がある。粘性を低下させる方法としては、アルカリ等の量を調節して軟化点を低下させ、或いは、組成すなわちガラスの骨格を作る成分であるPb、Si、B、Znの構成比を変更すること(以下、「組成変更」という。)が考えられる。組成変更は浸食量制御に及ぼす影響が大きいため、一般に、アルカリ量を増加させることが行われているが、ファイヤースルー時の浸食速度が高くなるため、温度等の焼成条件の制御が一層困難になる。すなわち、何れにしても、オーミックコンタクトと浸食量制御とを両立させることが困難であった。   In order to reliably obtain ohmic contact by the above fire-through, it is necessary to lower the viscosity of the glass at the firing temperature so that the glass is supplied promptly and uniformly to the electrode-silicon interface. As a method of reducing the viscosity, the amount of alkali or the like is adjusted to lower the softening point, or the composition, that is, the composition ratio of Pb, Si, B, Zn, which is a component that forms the glass skeleton, is changed (hereinafter referred to as the composition). , “Composition change”). Since the composition change has a large effect on the erosion amount control, the alkali amount is generally increased, but the erosion rate at the time of fire-through is increased, so it is more difficult to control the firing conditions such as temperature. Become. That is, in any case, it is difficult to achieve both ohmic contact and erosion amount control.

これに対して、本願出願人は、ガラスフリットがPbOを50〜70(mol%)、B2O3を1〜8(mol%)、SiO2を20〜40(mol%)を含み、Pb/Si(mol比)が1.4〜2.5の範囲内にあり、Li2Oを含まないガラスから成る太陽電池用導電性ペースト組成物を先に提案した(特許文献8を参照。)。このペースト組成物によれば、高シート抵抗の基板に対しても十分に低い接触抵抗が得られ、しかも、アルカリ量を特に増加させることなく、良好なファイヤースルー性が得られるので、シャローエミッタに好適に適用し得る。上記Pb/Si比は、ファイヤースルー性とリーク電流抑制を両立させるために必要な条件である。また、前述したようにLiは適度に含まれることでファイヤースルー性が改善される場合もあるが、リーク電流抑制の観点では含まれていないことが望ましく、このペースト組成物では、組成を適宜調整することでLiを含まない組成を実現している。 In contrast, the present applicant has a glass frit PbO 50~70 (mol%), B 2 O 3 and 1 to 8 (mol%), wherein the SiO 2 20 to 40 a (mol%), Pb A conductive paste composition for solar cells made of glass having a / Si (mol ratio) in the range of 1.4 to 2.5 and not containing Li 2 O has been previously proposed (see Patent Document 8). According to this paste composition, a sufficiently low contact resistance can be obtained even for a substrate with a high sheet resistance, and a good fire-through property can be obtained without particularly increasing the amount of alkali. It can be suitably applied. The Pb / Si ratio is a necessary condition for achieving both fire-through performance and leakage current suppression. In addition, as described above, fire-through properties may be improved by appropriately including Li, but it is preferably not included from the viewpoint of leakage current suppression. In this paste composition, the composition is adjusted appropriately. By doing so, a composition containing no Li is realized.

また、特にシャローエミッタを対象としたものではないが、Ca、Mg等のアルカリ土類金属或いはZn、Pb、Sn、Bi、Te、Se等の低融点金属を含む太陽電池用の導電性ペースト組成物が提案されている(特許文献9を参照。)。このペースト組成物は、超微粒子の金属またはその金属化合物を含むペースト組成とすることによって安定した高い導通性と優れた接着力を得ようとした従来技術において、焼成時に塗膜が収縮して接触抵抗が増大したり、基板にマイクロクラックが発生することを抑制しようとしたものである。   In addition, although not particularly intended for shallow emitters, a conductive paste composition for solar cells containing alkaline earth metals such as Ca and Mg or low melting point metals such as Zn, Pb, Sn, Bi, Te and Se The thing is proposed (refer patent document 9). This paste composition is a paste composition containing ultrafine metal or a metal compound thereof, and in the prior art which tried to obtain stable high conductivity and excellent adhesive force, the coating film contracted during firing and contacted. It is intended to suppress the increase in resistance and the generation of microcracks in the substrate.

上記の低融点金属の中でもTe或いはTe化合物は、受光面電極の電気的特性を向上させる効果が顕著であるため、近年、導電性ペーストへの添加が種々試みられている。ファイヤースルーによる受光面電極形成において、オーミックコンタクトを得るためには、受光面電極とシリコン基板の界面に形成されるガラス層中へのAg溶解量を増大させる必要があるが、PbとTeとが共存すると、Ag溶解量が増大する。また、温度変化に対するAg溶解量の変化が小さくなるので、焼成処理の降温過程において、ガラス中に溶解していたAgが緩やかに析出するので、最適焼成温度範囲(すなわち焼成マージン)が広がるので、これらが特性向上をもたらすものと考えられる。   Among the above-mentioned low melting point metals, Te or Te compounds are remarkably effective in improving the electrical characteristics of the light-receiving surface electrode, and in recent years, various attempts have been made to add them to conductive pastes. In order to obtain ohmic contact in the formation of the light-receiving surface electrode by fire-through, it is necessary to increase the amount of Ag dissolved in the glass layer formed at the interface between the light-receiving surface electrode and the silicon substrate. When it coexists, the amount of Ag dissolution increases. In addition, since the change in the amount of dissolved Ag with respect to the temperature change is small, Ag dissolved in the glass gradually precipitates in the temperature-decreasing process of the firing process, so the optimum firing temperature range (that is, the firing margin) is widened. These are considered to bring about improvement of characteristics.

しかしながら、その一方で、Teは侵食抑制作用が強いため、添加量が多くなるとファイヤースルーが不十分になって、却って電気特性の低下や最適焼成温度範囲を狭めることになる。そのため、導電性ペースト組成物にTeを添加する効果は、未だ十分に得られているとはいえない状況にあり、一層の特性向上が望まれていた。   On the other hand, however, Te has a strong anti-erosion effect, so if the amount of addition increases, the fire-through becomes insufficient, and on the contrary, the electrical characteristics are lowered and the optimum firing temperature range is narrowed. Therefore, it cannot be said that the effect of adding Te to the conductive paste composition has been sufficiently obtained, and further improvement in characteristics has been desired.

本発明は、以上の事情を背景として為されたもので、その目的は、FF値や出力特性を一層向上させる太陽電池用導電性ペースト組成物を提供することにある。   The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object thereof is to provide a conductive paste composition for solar cells that further improves the FF value and output characteristics.

斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、導電性粉末と、ガラスフリットと、Te化合物粉末と、ベヒクルとを含む太陽電池用導電性ペースト組成物であって、前記ガラスフリットは、酸化物換算で3〜30(mol%)のLi2Oと、28〜60(mol%)のPbOと、3〜18(mol%)のB2O3と、10〜40(mol%)のSiO2とを含むガラスから成り、且つ、そのガラス中のPbOと前記Te化合物粉末とは、Pb/Te(mol比)が0.4〜5.5の範囲内にあることにある。 In order to achieve such an object, the gist of the present invention is a conductive paste composition for a solar cell comprising a conductive powder, a glass frit, a Te compound powder, and a vehicle, the glass frit includes a Li 2 O of 3 to 30 (mol%) with an acid halide terms, and PbO of 28 to 60 (mol%), and B 2 O 3 of 3~18 (mol%), 10~40 ( mol% ) Ri formed of glass and a SiO 2 of, and, and PbO and the Te compound powder of the glass, Pb / Te (mol ratio) of Ru near be in the range of 0.4 to 5.5.

このようにすれば、太陽電池用導電性ペースト組成物中のガラスフリットは、28〜60(mol%)のPbOと、3〜18(mol%)のB2O3と、10〜40(mol%)のSiO2とを含む組成を有し、そのPbOと、ペースト組成物中にガラスフリットとは別に含まれるTe化合物粉末とは、Pb/Te(mol比)が0.4〜5.5の範囲内にあることから、十分な侵食作用を確保しつつ、PbとTeが共存することによるAg溶解量の増大効果を十分に得ることができる。しかも、Li2Oが3〜30(mol%)と十分に多く含まれることによって十分なドナー補償効果が得られる。Li2Oが過剰になると侵食が強くなりすぎ延いては電気的特性が低下する傾向があるが、Teによってその侵食が緩和されるので、Li量を十分に多くすることができる。したがって、このペースト組成物を用いて受光面電極をファイヤースルーで形成すると、太陽電池のFF値や出力特性が一層高められる。 In this way, the glass frit in the conductive paste composition for a solar cell, and PbO of 28 to 60 (mol%), and B 2 O 3 of 3~18 (mol%), 10~40 ( mol%) SiO 2 and the PbO and the Te compound powder contained in the paste composition separately from the glass frit are within a range of Pb / Te (mol ratio) of 0.4 to 5.5. Therefore, it is possible to sufficiently obtain the effect of increasing the amount of Ag dissolved by the coexistence of Pb and Te while ensuring sufficient erosion. In addition, a sufficient donor compensation effect can be obtained when Li 2 O is contained in a sufficiently large amount of 3 to 30 (mol%). When Li 2 O is excessive, the erosion becomes too strong and the electrical characteristics tend to deteriorate. However, since the erosion is alleviated by Te, the amount of Li can be increased sufficiently. Therefore, when the light-receiving surface electrode is formed by fire-through using this paste composition, the FF value and output characteristics of the solar cell are further enhanced.

上記ガラスフリット組成において、PbOは、ガラスの軟化点を低下させて低温焼成を可能とするための成分である。良好なファイヤースルー性を得るためには、Pb量を28(mol%)以上とする必要がある。これよりも少なくなると、軟化点が高くなり過ぎるのでガラス化が困難になると共に反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトを得難くなる。一方、60(mol%)を越えると軟化点が低くなり過ぎるので浸食性が強くなり過ぎてpn接合が破壊され易くなり、延いてはFF値が小さくなる等の問題が生ずる。PbO量は、30(mol%)以上が一層好ましく、58(mol%)以下が一層好ましい。   In the glass frit composition, PbO is a component for lowering the softening point of glass and enabling low-temperature firing. In order to obtain good fire-through properties, the Pb amount needs to be 28 (mol%) or more. If it is less than this, since the softening point becomes too high, vitrification becomes difficult and it becomes difficult to erode the antireflection film, and it becomes difficult to obtain good ohmic contact. On the other hand, if it exceeds 60 (mol%), the softening point becomes too low and the erosion becomes so strong that the pn junction is liable to be broken, resulting in a problem that the FF value becomes small. The amount of PbO is more preferably 30 (mol%) or more, and still more preferably 58 (mol%) or less.

また、B2O3は、ガラス形成酸化物(すなわちガラスの骨格を作る成分)であり、ガラスの軟化点を低くするための成分で、良好なファイヤースルー性を得るためには、3(mol%)以上とする必要がある。これよりも少なくなると、軟化点が高くなり過ぎるので反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトを得難くなると共に、耐湿性も低下する。また、Vocが低下すると共にリーク電流が増大する傾向が生ずる問題もある。一方、18(mol%)よりも多くなると、軟化点が低くなり過ぎるので浸食性が強くなり過ぎてpn接合が破壊され易くなる等の問題が生ずる。また、多くなり過ぎても却ってVocが低下すると共にリーク電流が増大する傾向がある。B2O3量は、16(mol%)以下が一層好ましい。 B 2 O 3 is a glass-forming oxide (that is, a component that forms a glass skeleton), and is a component for lowering the softening point of glass.In order to obtain good fire-through properties, 3 (mol %) Or more. If it is less than this, since the softening point becomes too high, it becomes difficult to erode the antireflection film, and it becomes difficult to obtain a good ohmic contact, and the moisture resistance also decreases. There is also a problem that the leakage current tends to increase as Voc decreases. On the other hand, if it exceeds 18 (mol%), the softening point becomes too low, so that the erosion becomes too strong and the pn junction is easily broken. Even if the amount is too large, Voc tends to decrease and leakage current increases. The amount of B 2 O 3 is more preferably 16 (mol%) or less.

また、SiO2は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの耐化学性を高くするための成分で、10(mol%)よりも少なくなると、耐化学性が不足すると共にガラス形成が困難になる。一方、40(mol%)を越えると軟化点が高くなり過ぎてガラス化し難くなって反射防止膜へ浸食し難くなり、延いては良好なオーミックコンタクトが得られ難くなる。SiO2量は、12(mol%)以上が一層好ましく、38(mol%)以下が一層好ましい。 SiO 2 is a glass-forming oxide and is a component for increasing the chemical resistance of glass. If it is less than 10 (mol%), chemical resistance is insufficient and glass formation becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 40 (mol%), the softening point becomes too high and it is difficult to vitrify and it is difficult to erode the antireflection film, and it becomes difficult to obtain a good ohmic contact. The amount of SiO 2 is more preferably 12 (mol%) or more, and more preferably 38 (mol%) or less.

また、Li2Oは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、3(mol%)未満では軟化点が高くなり過ぎ延いては反射防止膜への浸食性が不十分になる。一方、30(mol%)を越えると浸食性が強くなり過ぎるので却って電気的特性が低下する。因みに、Liは、拡散を促進することから一般に半導体に対しては不純物であって、特性を低下させる傾向があることから半導体用途では避けることが望まれるものである。特に、通常はPb量が多い場合にLiを含むと浸食性が強くなり過ぎて制御が困難になる傾向がある。しかしながら、上記のような太陽電池用途においては、Liを含むガラスを用いて特性低下が認められず、却って適量が含まれていることでファイヤースルー性が改善され、特性向上が認められた。これは、Teによる侵食抑制作用も影響しているものと考えられる。本願発明は、このように、Teを含むペースト組成では、ガラス中のLi量を多くできることを見出し、このような知見に基づいて為されたものである。Liはドナー元素であり、接触抵抗を低くすることもできる。しかも、Liを含む組成とすることにより、良好なファイヤースルー性を得ることのできるガラスの組成範囲が広くなることが認められた。尤も、太陽電池用途においても、過剰に含まれると浸食性が強くなり過ぎ、電気的特性が低下する傾向にある。Li2O量は、4(mol%)以上が一層好ましく、28(mol%)以下が一層好ましい。 Li 2 O is a component that lowers the softening point of the glass. If it is less than 3 (mol%), the softening point becomes too high and the erosion property to the antireflection film becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 30 (mol%), the erodibility becomes too strong, and the electrical characteristics deteriorate. Incidentally, Li is generally an impurity for semiconductors because it promotes diffusion, and Li tends to deteriorate the characteristics, so it is desirable to avoid it in semiconductor applications. In particular, when the amount of Pb is usually large and Li is contained, the erodibility tends to be too strong and control tends to be difficult. However, in solar cell applications such as those described above, no deterioration in properties was observed even when glass containing Li was used, but the proper amount was included on the contrary, thereby improving the fire-through property and enhancing the properties. This is thought to be due to the erosion-inhibiting effect of Te. As described above, the present invention has been made on the basis of such a finding that the paste composition containing Te can increase the amount of Li in the glass. Li is a donor element and can reduce contact resistance. In addition, it was recognized that the composition range of the glass capable of obtaining good fire-through properties was increased by adopting a composition containing Li. However, even in solar cell applications, if it is excessively contained, the erodibility becomes too strong, and the electrical characteristics tend to deteriorate. The amount of Li 2 O is more preferably 4 (mol%) or more, and more preferably 28 (mol%) or less.

また、ペースト中のTeは、前述したようにAgの溶解量を増大させると共に、侵食抑制作用によりLi量の増大を可能とするものであるが、Pb/Te(mol比)が0.4未満では、Ag溶解量を十分に増大させることができず、添加効果が認められない。一方、5.5を越えると、侵食抑制作用が強くなりすぎて、ファイヤースルーが困難になる。また、Teは、TeO2/ガラス重量比で0.1〜1.4の範囲で含まれることが好ましい。十分な添加効果を得るためには、0.1以上の重量比で含まれることが好ましく、侵食抑制作用を過剰させないためには、1.4以下の重量比に留めることが好ましい。Te量は、TeO2/ガラス重量比で0.2以上が一層好ましく、0.6以下が一層好ましい。 Te in the paste increases the amount of Ag dissolved as described above, and enables an increase in the amount of Li due to the erosion-inhibiting action, but when the Pb / Te (mol ratio) is less than 0.4, The amount of Ag dissolved cannot be increased sufficiently, and the effect of addition is not recognized. On the other hand, if it exceeds 5.5, the erosion control action becomes too strong, making fire-through difficult. Te is preferably contained in the range of 0.1 to 1.4 in terms of TeO 2 / glass weight ratio. In order to obtain a sufficient addition effect, it is preferably contained in a weight ratio of 0.1 or more, and in order not to make the erosion inhibiting action excessive, it is preferable to keep the weight ratio to 1.4 or less. The Te amount is more preferably 0.2 or more and more preferably 0.6 or less in terms of TeO 2 / glass weight ratio.

なお、上記各成分および後述する各成分は、ガラス中に如何なる形態で含まれているか必ずしも特定が困難であるが、前述したように、これらの割合は何れも酸化物換算した値とした。   In addition, although it is difficult to specify the above-described components and each component described later in any form in the glass, as described above, these ratios are all values converted to oxides.

ここで、好適には、前記ガラスは、Pb/(Si+Al)(mol比)が1.0〜3.2の範囲内にあるものである。ガラス中のPbOおよびSiO2は、それぞれが前記の範囲内にあるだけでなく、更にPb/(Si+Al)が上記範囲内にあることが好ましい。なお、Alは任意成分であり、Alを含まない場合は、上記比はPb/Siである。1.0未満ではファイヤースルー性が低下し、受光面電極とn層との接触抵抗が高くなる。一方、3.2を超えると、リーク電流(ダイオード電流)Idが著しく大きくなるので、何れにしてもFF値が低下し、十分な出力特性が得られなくなる。 Here, preferably, the glass has Pb / (Si + Al) (mol ratio) in the range of 1.0 to 3.2. It is preferable that PbO and SiO 2 in the glass are not only within the above range, but also Pb / (Si + Al) is within the above range. Note that Al is an optional component, and when Al is not included, the above ratio is Pb / Si. If it is less than 1.0, the fire-through property is lowered, and the contact resistance between the light-receiving surface electrode and the n layer is increased. On the other hand, if it exceeds 3.2, the leakage current (diode current) Id becomes remarkably large, so that in any case, the FF value decreases and sufficient output characteristics cannot be obtained.

また、好適には、前記ガラスは、酸化物換算で5.0(mol%)以下のSO2を含むものである。このようにすれば、アルカリ量を増加させ或いは組成を変更することなく、SO2を含まない場合と浸食性を同程度に保ちながら、ガラスが軟化したときの粘性を低下させることができる。そのため、その軟化の際の表面張力が低下させられることから、ガラス成分が速やかに電極−基板界面に供給されるので、その界面に均一な薄いガラス層が形成され、侵食の一様性が高められて、一層良好な電気的特性が得られる。したがって、ファイヤースルーの際に電極材料の侵入量の制御が容易になり、オーミックコンタクトが一層容易に得られる。例えば80〜120(Ω/□)程度の高シート抵抗基板が用いられるn層の薄いシャローエミッタ構造の太陽電池に、ファイヤースルー法で電極を形成する場合には、SO2を含む組成とすることが好ましい。 Preferably, the glass contains 5.0 (mol%) or less of SO 2 in terms of oxide. In this way, without increasing the amount of alkali or changing the composition, it is possible to reduce the viscosity when the glass is softened while maintaining the same erosion as when SO 2 is not included. Therefore, since the surface tension at the time of softening is lowered, the glass component is quickly supplied to the electrode-substrate interface, so that a uniform thin glass layer is formed at the interface and the erosion uniformity is improved. Thus, better electrical characteristics can be obtained. Therefore, the amount of penetration of the electrode material during the fire-through can be easily controlled, and an ohmic contact can be obtained more easily. For example, when an electrode is formed by a fire-through method on a solar cell having a thin n-layer shallow emitter structure in which a high sheet resistance substrate of about 80 to 120 (Ω / □) is used, the composition should include SO 2. Is preferred.

上記SO2はガラスの粘性を下げる成分としてよく知られているが、Agを含む導電性ペーストには、AgとSとの反応が懸念されるため検討されていなかった。しかしながら、少なくともガラス中に5(mol%)程度までの微量であれば、Agとの反応は認められず、粘性を下げる効果を好適に享受できるのである。しかも、上記のように電極−基板界面にガラスが速やかに供給されるようにすると、電極内にガラスが残留し難くなるため、はんだ付け時にはんだ食われが生じ易く、接着強度が十分に得られない問題が生じ得るが、ガラス中にSO2が含まれると、電極内に残留するガラス量が少なくなってもはんだ食われが生じ難くなる。このため、出力特性とはんだ特性とを両立し得る利点がある。また、SはTeと同族元素であるため、相性がよいため、相乗効果が得られる利点もある。 The SO 2 is well known as a component that lowers the viscosity of the glass, but the conductive paste containing Ag has not been studied because there is a concern about the reaction between Ag and S. However, if the amount is at least as small as about 5 (mol%) in the glass, no reaction with Ag is observed, and the effect of lowering the viscosity can be suitably enjoyed. Moreover, when glass is supplied quickly to the electrode-substrate interface as described above, it is difficult for the glass to remain in the electrode, so that solder erosion is likely to occur during soldering, and sufficient adhesive strength can be obtained. However, if SO 2 is contained in the glass, solder erosion is less likely to occur even if the amount of glass remaining in the electrode is reduced. For this reason, there exists an advantage which can make an output characteristic and a solder characteristic compatible. In addition, since S is a similar element to Te, S has a good compatibility, so there is an advantage that a synergistic effect can be obtained.

また、好適には、前記ガラスは、酸化物換算で18(mol%)以下のAl2O3を含むものである。Al2O3はガラスの安定性を得るために有効な成分であって、十分に含まれていると、信頼性評価(例えば、85℃、85RH、1000hr)で電気的特性の低下を抑制できる。また、Al2O3が含まれるとガラスの粘性が低くなり、更に、直列抵抗Rsを低下させてFF値を高めると共に焼成温度範囲が広くなる傾向がある。しかしながら、過剰になるとリーク電流を増大させると共にVocを却って低下させる作用もあるため、18(mol%)以下に留めることが好ましい。 Preferably, the glass contains 18 (mol%) or less of Al 2 O 3 in terms of oxide. Al 2 O 3 is an effective component for obtaining the stability of glass, and if it is sufficiently contained, it can suppress deterioration of electrical characteristics in reliability evaluation (for example, 85 ° C, 85RH, 1000hr). . Further, when Al 2 O 3 is contained, the viscosity of the glass is lowered, and further, the series resistance Rs is lowered to increase the FF value and the firing temperature range tends to be widened. However, if it becomes excessive, it has the effect of increasing the leakage current and lowering Voc instead, so it is preferable to keep it at 18 (mol%) or less.

また、好適には、前記ガラスは、酸化物換算で6.0(mol%)以下のP2O5を含むものである。このようにすれば、ガラス中に含まれるPが電極−基板界面に拡散してその界面におけるドナー濃度が高められるので、シャローエミッタにおけるドナー元素濃度の不足が補償され、電極と基板との間のオーミックコンタクトが得られ易くなる利点がある。なお、シャローエミッタにおいて、十分なドナー補償効果を得るためには、ファイヤースルーの焼成温度760〜800(℃)近傍において、Siへの不純物溶解度が1×10-19(atom/cm3)以上あるドナー元素を複数種類含むことが望まれる。上記PはLiと同様にドナー元素であるので、例えば、LiとPとを共に含む組成が好ましいといえる。また、これらの他、Sb、As等も用い得る。 Preferably, the glass contains 6.0 (mol%) or less of P 2 O 5 in terms of oxide. In this way, P contained in the glass diffuses to the electrode-substrate interface and the donor concentration at the interface is increased, so that the lack of donor element concentration in the shallow emitter is compensated, and the gap between the electrode and the substrate is compensated. There is an advantage that an ohmic contact can be easily obtained. In the shallow emitter, in order to obtain a sufficient donor compensation effect, the impurity solubility in Si is 1 × 10 −19 (atom / cm 3 ) or more in the vicinity of the fire-through firing temperature of 760 to 800 (° C.). It is desirable to include a plurality of types of donor elements. Since P is a donor element like Li, for example, a composition containing both Li and P is preferable. In addition to these, Sb, As, etc. can also be used.

因みに、シャローエミッタを構成する高シート抵抗のセルでは、例えばSi3N4から成る反射防止膜の厚さ寸法を80(nm)程度として、電極による浸食量を80〜90(nm)の範囲に制御すること、すなわち10(nm)の精度で制御することが望ましい。上記のようにドナー元素濃度を補償すると、導通確保のために僅かに浸食過剰となっても、その浸食過剰による出力低下が抑制されるので、オーミックコンタクトが得られ易くなる。 By the way, in the high sheet resistance cell constituting the shallow emitter, the thickness of the antireflection film made of, for example, Si 3 N 4 is about 80 (nm), and the amount of erosion by the electrode is in the range of 80 to 90 (nm). It is desirable to control, that is, control with an accuracy of 10 (nm). When the donor element concentration is compensated as described above, even if the erosion is slightly excessive for ensuring conduction, the output decrease due to the excessive erosion is suppressed, and therefore an ohmic contact is easily obtained.

また、前記ガラスは、TiO2、ZnO等の他の成分を含む組成とすることができる。これらTi,Znを適量含む組成とすることで、並列抵抗Rshが向上し、延いては開放電圧Vocおよび短絡電流Iscが向上するので、一層高い電気的特性が得られる。すなわち、FF値が一層高く且つリーク電流が一層少なくなる。また、PbO量を少なくできる利点もある。これらの含有量は、酸化物換算した値でTiO2が18(mol%)以下、ZnOが30(mol%)以下である。TiO2、ZnOは過剰になると却ってリーク電流が増大する傾向もあるので、それぞれ上記の量を上限とすることが好ましい。 The glass may have a composition containing other components such as TiO 2 and ZnO. By setting the composition containing appropriate amounts of Ti and Zn, the parallel resistance Rsh is improved, and the open-circuit voltage Voc and the short-circuit current Isc are improved, so that higher electrical characteristics can be obtained. That is, the FF value is higher and the leakage current is further reduced. There is also an advantage that the amount of PbO can be reduced. These contents are TiO 2 of 18 (mol%) or less and ZnO of 30 (mol%) or less in terms of oxide. Since TiO 2 and ZnO tend to increase the leakage current when they are excessive, it is preferable to set the above amount as the upper limit.

なお、TiO2はFF値を高める傾向があるが、過剰に添加すると軟化点が上昇し延いては接触抵抗が高くなる傾向があると共に、上述したようにリーク電流を増大させる作用もあるため、18(mol%)以下に留めることが好ましい。 In addition, TiO 2 tends to increase the FF value, but when added excessively, the softening point rises and tends to increase the contact resistance, and also has the effect of increasing the leakage current as described above. It is preferable to keep it below 18 (mol%).

また、ZnOの含有量が過剰になると開放電圧Vocが低下するため、30(mol%)以下に留めることが好ましい。   Further, since the open circuit voltage Voc decreases when the ZnO content becomes excessive, it is preferably kept at 30 (mol%) or less.

また、前記ガラスフリットは平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内である。ガラスフリットの平均粒径が小さすぎると電極の焼成時に融解が早すぎるため電気的特性が低下するが、0.3(μm)以上であれば適度な融解性が得られるので電気的特性が一層高められる。しかも、凝集が生じ難いのでペースト調製時に一層良好な分散性が得られる。また、ガラスフリットの平均粒径が導電性粉末の平均粒径よりも著しく大きい場合にも粉末全体の分散性が低下するが、3.0(μm)以下であれば一層良好な分散性が得られる。しかも、ガラスの一層の熔融性が得られる。したがって、一層良好なオーミックコンタクトを得るためには上記平均粒径が好ましい。   The glass frit has an average particle size (D50) in the range of 0.3 to 3.0 (μm). If the average particle size of the glass frit is too small, melting will be too early when the electrode is baked, resulting in a decrease in electrical characteristics. . In addition, since agglomeration is unlikely to occur, better dispersibility can be obtained during paste preparation. Also, the dispersibility of the entire powder is lowered when the average particle size of the glass frit is significantly larger than the average particle size of the conductive powder, but better dispersibility can be obtained when it is 3.0 (μm) or less. Moreover, a further meltability of the glass can be obtained. Therefore, in order to obtain a better ohmic contact, the average particle diameter is preferable.

なお、上記ガラスフリットの平均粒径は空気透過法による値である。空気透過法は、粉体層に対する流体(例えば空気)の透過性から粉体の比表面積を測定する方法をいう。この測定方法の基礎となるのは、粉体層を構成する全粒子の濡れ表面積とそこを通過する流体の流速および圧力降下の関係を示すコゼニー・カーマン(Kozeny-Carmann)の式であり、装置によって定められた条件で充填された粉体層に対する流速と圧力降下を測定して試料の比表面積を求める。この方法は充填された粉体粒子の間隙を細孔と見立てて、空気の流れに抵抗となる粒子群の濡れ表面積を求めるもので、通常はガス吸着法で求めた比表面積よりも小さな値を示す。求められた上記比表面積および粒子密度から粉体粒子を仮定した平均粒径を算出できる。   The average particle size of the glass frit is a value obtained by the air permeation method. The air permeation method is a method for measuring the specific surface area of a powder from the permeability of a fluid (for example, air) to a powder layer. The basis of this measurement method is the Kozeny-Carmann equation, which shows the relationship between the wetted surface area of all particles making up the powder layer and the flow velocity and pressure drop of the fluid passing therethrough. The specific surface area of the sample is obtained by measuring the flow velocity and pressure drop with respect to the powder layer filled under the conditions determined by the above. In this method, the gap between the filled powder particles is regarded as pores, and the wetted surface area of the particles that resists the flow of air is determined. Usually, the value is smaller than the specific surface area determined by the gas adsorption method. Show. An average particle diameter assuming powder particles can be calculated from the obtained specific surface area and particle density.

また、好適には、前記導電性粉末は平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内の銀粉末である。導電性粉末としては銅粉末やニッケル粉末等も用い得るが、銀粉末が高い導電性を得るために最も好ましい。また、銀粉末の平均粒径が3.0(μm)以下であれば一層良好な分散性が得られるので一層高い導電性が得られる。また、0.3(μm)以上であれば凝集が抑制されて一層良好な分散性が得られる。なお、0.3(μm)未満の銀粉末は著しく高価であるため、製造コストの面からも0.3(μm)以上が好ましい。また、導電性粉末、ガラスフリット共に平均粒径が3.0(μm)以下であれば、細線パターンで電極を印刷形成する場合にも目詰まりが生じ難い利点がある。   Preferably, the conductive powder is a silver powder having an average particle diameter (D50) in the range of 0.3 to 3.0 (μm). Although copper powder, nickel powder, etc. can be used as the conductive powder, silver powder is most preferable in order to obtain high conductivity. Further, if the average particle size of the silver powder is 3.0 (μm) or less, better dispersibility can be obtained, and thus higher conductivity can be obtained. Moreover, if it is 0.3 (μm) or more, aggregation is suppressed and better dispersibility can be obtained. Since silver powder of less than 0.3 (μm) is extremely expensive, 0.3 (μm) or more is preferable from the viewpoint of manufacturing cost. Further, if the average particle diameter of both the conductive powder and the glass frit is 3.0 (μm) or less, there is an advantage that clogging hardly occurs even when the electrode is printed by a fine line pattern.

なお、前記銀粉末は特に限定されず、球状や鱗片状等、どのような形状の粉末が用いられる場合にも導電性を保ったまま細線化が可能である。但し、球状粉を用いた場合が印刷性に優れると共に、塗布膜における銀粉末の充填率が高くなるため、導電性の高い銀が用いられることと相俟って、鱗片状等の他の形状の銀粉末が用いられる場合に比較して、その塗布膜から生成される電極の導電率が高くなる。そのため、必要な導電性を確保したまま線幅を一層細くすることが可能となることから、特に好ましい。   The silver powder is not particularly limited, and thinning can be performed while maintaining conductivity even when a powder of any shape such as a spherical shape or a scale shape is used. However, when the spherical powder is used, the printability is excellent and the filling rate of the silver powder in the coating film is increased, so that, together with the use of highly conductive silver, other shapes such as scales are used. Compared with the case where the silver powder of this is used, the electrical conductivity of the electrode produced | generated from the coating film becomes high. Therefore, it is particularly preferable because the line width can be further reduced while ensuring the necessary conductivity.

また、好適には、前記太陽電池用導電性ペースト組成物は、25(℃)−20(rpm)における粘度が150〜250(Pa・s)の範囲内、粘度比(すなわち、[10(rpm)における粘度]/[100(rpm)における粘度])が3〜8である。このような粘度特性を有するペーストを用いることにより、スキージングの際に好適に低粘度化してスクリーンメッシュを透過し、その透過後には高粘度に戻って印刷幅の広がりが抑制されるので、スクリーンを容易に透過して目詰まりを生じないなど印刷性を保ったまま細線パターンが容易に得られる。ペースト組成物の粘度は、160〜240(Pa・s)の範囲が一層好ましく、粘度比は3.2〜6.5の範囲が一層好ましい。また、設計線幅が100(μm)以下の細線化には粘度比4〜6が望ましい。   Preferably, the conductive paste composition for solar cells has a viscosity ratio (that is, [10 (rpm) within a range of 150 to 250 (Pa · s) at 25 (° C.) to 20 (rpm). )] / [Viscosity at 100 (rpm)]) is 3-8. By using a paste having such a viscosity characteristic, the viscosity is suitably reduced during squeezing and transmitted through the screen mesh. After the transmission, the viscosity returns to a high viscosity and the expansion of the printing width is suppressed. Thus, a fine line pattern can be easily obtained while maintaining the printability such that clogging does not easily occur and clogging does not occur. The viscosity of the paste composition is more preferably in the range of 160 to 240 (Pa · s), and the viscosity ratio is more preferably in the range of 3.2 to 6.5. In addition, a viscosity ratio of 4 to 6 is desirable for thinning a design line width of 100 (μm) or less.

なお、線幅を細くしても断面積が保たれるように膜厚を厚くすることは、例えば、印刷製版の乳剤厚みを厚くすること、テンションを高くすること、線径を細くして開口径を広げること等でも可能である。しかしながら、乳剤厚みを厚くすると版離れが悪くなるので印刷パターン形状の安定性が得られなくなる。また、テンションを高くし或いは線径を細くすると、スクリーンメッシュが伸び易くなるので寸法・形状精度を保つことが困難になると共に印刷製版の耐久性が低下する問題がある。しかも、太幅で設けられることから膜厚を厚くすることが無用なバスバーも厚くなるため、材料の無駄が多くなる問題もある。   Note that increasing the film thickness so that the cross-sectional area can be maintained even if the line width is reduced includes, for example, increasing the emulsion thickness of the printing plate, increasing the tension, and reducing the line diameter. It is also possible to widen the aperture. However, when the emulsion thickness is increased, the separation of the plate is deteriorated, so that the stability of the printed pattern shape cannot be obtained. In addition, when the tension is increased or the wire diameter is reduced, the screen mesh is easily stretched, so that it is difficult to maintain the dimensional and shape accuracy and the durability of the printing plate making is lowered. In addition, since it is provided with a large width, a bus bar that is unnecessary to increase the film thickness is also increased, resulting in a problem of waste of material.

また、好適には、前記太陽電池用導電性ペースト組成物は、前記導電性粉末を64〜90重量部、前記ベヒクルを3〜20重量部の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、印刷性が良好で線幅の細く導電性の高い電極を容易に形成できるペースト組成物が得られる。   Preferably, the conductive paste composition for a solar cell includes the conductive powder in a proportion in the range of 64 to 90 parts by weight and the vehicle in a range of 3 to 20 parts by weight. In this way, a paste composition can be obtained that can easily form an electrode having good printability, thin line width, and high conductivity.

また、好適には、前記導電性ペースト組成物は、前記ガラスフリットを前記導電性粉末100重量部に対して1〜10重量部の範囲で含むものである。1重量部以上含まれていれば十分な浸食性(ファイヤスルー性)が得られるので、良好なオーミックコンタクトが得られる。また、10重量部以下に留められていれば絶縁層が形成され難いので十分な導電性が得られる。導電性粉末100重量部に対するガラス量は、1〜8重量部が一層好ましく、1〜7重量部が更に好ましい。   Preferably, the conductive paste composition contains the glass frit in a range of 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive powder. If it is contained in an amount of 1 part by weight or more, sufficient erosion property (fire-through property) can be obtained, so that a good ohmic contact can be obtained. Further, if it is kept at 10 parts by weight or less, it is difficult to form an insulating layer, and sufficient conductivity can be obtained. The amount of glass based on 100 parts by weight of the conductive powder is more preferably 1 to 8 parts by weight, and still more preferably 1 to 7 parts by weight.

また、本願発明の導電性組成物は、前述したようにファイヤースルーによる電極形成時の銀の析出を好適に制御し得るものであるから、受光面電極に好適に用い得る。   In addition, the conductive composition of the present invention can be suitably used for the light-receiving surface electrode because it can suitably control silver deposition during the electrode formation by fire-through as described above.

また、前記ガラスフリットは、前記組成範囲でガラス化可能な種々の原料から合成することができ、例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられるが、例えば、Si源としては二酸化珪素SiO2を、B源としては硼酸H3BO3または酸化硼素B2O3を、Pb源としては鉛丹Pb3O4を、Li源としては炭酸リチウムLi2CO3を、S源としては硫酸アンモニウム(NH4)2SO4を、Al源としては酸化アルミニウムAl2O3を、P源としてはリン酸二水素アンモニウムNH4H2PO4を、それぞれ用い得る。 Further, the glass frit can be synthesized from various raw materials that can be vitrified within the composition range, and examples thereof include oxides, carbonates, nitrates, etc. Examples of the Si source include silicon dioxide SiO 2. Boric acid H 3 BO 3 or boron oxide B 2 O 3 as the B source, lead Pb 3 O 4 as the Pb source, lithium carbonate Li 2 CO 3 as the Li source, and ammonium sulfate ( NH 4 ) 2 SO 4 , aluminum oxide Al 2 O 3 can be used as the Al source, and ammonium dihydrogen phosphate NH 4 H 2 PO 4 can be used as the P source.

また、上述した各成分の他に追加される成分についても、それらの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を用いればよい。   Moreover, what is necessary is just to use those oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, etc. also about the component added besides each component mentioned above.

また、本発明の導電性ペーストを構成する前記ガラスは、その特性を損なわない範囲で他の種々のガラス構成成分や添加物を含み得る。例えば、Na、Ca、Mg、K、Ba、Sr等が含まれていても差し支えない。これらは例えば合計30(mol%)以下の範囲で含まれ得る。   In addition, the glass constituting the conductive paste of the present invention may contain other various glass components and additives as long as the properties are not impaired. For example, Na, Ca, Mg, K, Ba, Sr, etc. may be contained. These may be included in a total range of 30 (mol%) or less, for example.

本発明の一実施例の電極用ペースト組成物が受光面電極の形成に適用された太陽電池の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional structure of the solar cell with which the paste composition for electrodes of one Example of this invention was applied for formation of a light-receiving surface electrode. 図1の太陽電池の受光面電極パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light-receiving surface electrode pattern of the solar cell of FIG.

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.

図1は、本発明の一実施例の導電性組成物が適用されたシリコン系太陽電池10を備えた太陽電池モジュール12の断面構造を模式的に示す図である。図1において、太陽電池モジュール12は、上記太陽電池10と、これを封止する封止材14と、受光面側において封止材14上に設けられた表面ガラス16と、裏面側から太陽電池10および封止材14を保護するために設けられた保護フィルム(すなわちバックシート)18とを備えている。上記封止材14は、例えば、EVAから成るもので、十分な耐候性を有するように、架橋剤、紫外線吸収剤、接着保護剤等が適宜配合されている。また、上記保護フィルム18は、例えば弗素樹脂やポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、或いはPETやEVA等から成る樹脂フィルムを複数枚貼り合わせたもの等から成るもので、高い耐候性や水蒸気バリア性等を備えている。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a solar cell module 12 including a silicon-based solar cell 10 to which a conductive composition according to an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, the solar cell module 12 includes the solar cell 10, a sealing material 14 for sealing the solar cell 10, a surface glass 16 provided on the sealing material 14 on the light receiving surface side, and a solar cell from the back surface side. 10 and a protective film (that is, a back sheet) 18 provided to protect the sealing material 14. The sealing material 14 is made of, for example, EVA, and is appropriately blended with a crosslinking agent, an ultraviolet absorber, an adhesion protective agent and the like so as to have sufficient weather resistance. The protective film 18 is made of, for example, fluorine resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, or a laminate of a plurality of resin films made of PET, EVA, etc., and has high weather resistance, water vapor barrier properties, etc. I have.

また、上記の太陽電池10は、例えばp型多結晶半導体であるシリコン基板20と、その上下面にそれぞれ形成されたn層22およびp+層24と、そのn層22上に形成された反射防止膜26および受光面電極28と、そのp+層24上に形成された裏面電極30とを備えている。上記シリコン基板20の厚さ寸法は例えば100〜200(μm)程度である。 The solar cell 10 includes, for example, a silicon substrate 20 which is a p-type polycrystalline semiconductor, an n layer 22 and a p + layer 24 respectively formed on the upper and lower surfaces thereof, and a reflection formed on the n layer 22. A prevention film 26 and a light receiving surface electrode 28, and a back electrode 30 formed on the p + layer 24 are provided. The thickness dimension of the silicon substrate 20 is, for example, about 100 to 200 (μm).

上記のn層22およびp+層24は、シリコン基板20の上下面に不純物濃度の高い層を形成することで設けられたもので、その高濃度層の厚さ寸法はn層22が例えば70〜100(nm)程度、p+層24が例えば500(nm)程度である。n層22は、一般的なシリコン系太陽電池では100〜200(nm)程度であるが、本実施例ではそれよりも薄くなっており、シャローエミッタと称される構造を成している。なお、n層22に含まれる不純物は、n型のドーパント、例えば燐(P)で、p+層24に含まれる不純物は、p型のドーパント、例えばアルミニウム(Al)や硼素(B)である。 The n layer 22 and the p + layer 24 are provided by forming layers having a high impurity concentration on the upper and lower surfaces of the silicon substrate 20, and the thickness dimension of the high concentration layer is, for example, 70 n. ˜100 (nm), and the p + layer 24 is about 500 (nm), for example. The n layer 22 is about 100 to 200 (nm) in a general silicon-based solar cell, but is thinner than that in this embodiment, and has a structure called a shallow emitter. The impurity contained in the n layer 22 is an n-type dopant such as phosphorus (P), and the impurity contained in the p + layer 24 is a p-type dopant such as aluminum (Al) or boron (B). .

また、前記の反射防止膜26は、例えば、窒化珪素 Si3N4等から成る薄膜で、例えば可視光波長の1/4程度の光学的厚さ、例えば80(nm)程度で設けられることによって10(%)以下、例えば2(%)程度の極めて低い反射率に構成されている。 The antireflection film 26 is a thin film made of, for example, silicon nitride Si 3 N 4 , and is provided with an optical thickness of, for example, about 1/4 of the visible light wavelength, for example, about 80 (nm). It is configured to have an extremely low reflectance of 10 (%) or less, for example, 2 (%).

また、前記の受光面電極28は、例えば一様な厚さ寸法の厚膜導体から成るもので、図2に示されるように、受光面32の略全面に、多数本の細線部を有する櫛状を成す平面形状で設けられている。   The light receiving surface electrode 28 is made of, for example, a thick film conductor having a uniform thickness. As shown in FIG. 2, the light receiving surface electrode 28 is a comb having a large number of thin line portions substantially on the entire surface of the light receiving surface 32. Are provided in a planar shape.

上記の厚膜導体は、Ag 100重量部に対してガラスを1〜10重量部の範囲(例えば6.0重量部)で、TeO2を0.3〜3.0重量部の範囲で、それぞれ含む厚膜銀から成るもので、そのガラスは酸化物換算した値で、PbOを28〜60(mol%)の範囲内、B2O3を3〜18(mol%)の範囲内、SiO2を10〜40(mol%)の範囲内、Li2Oを3〜30(mol%)の範囲内、SO2を5(mol%)以下、Al2O3を18(mol%)以下、P2O5を6(mol%)以下、TiO2を5(mol%)以下、ZnOを25(mol%)以下、Na2Oを1(mol%)以下の割合でそれぞれ含む鉛ガラスである。また、上記鉛ガラスにおいて、PbO、SiO2、Al2O3は、Pb/(Si+Al)モル比が1.0〜3.2の範囲内の割合となるように含まれている。また、TeO2は、TeO2/ガラス重量比が0.1〜1.4の範囲内で、Pb/Te(mol比)が0.4〜5.5の範囲内となるように含まれている。TeO2は、Ag 100重量部に対して0.6〜2.4重量部の範囲が一層好ましい。 The above thick film conductor is composed of thick film silver containing 1 to 10 parts by weight of glass (eg, 6.0 parts by weight) and 0.3 to 3.0 parts by weight of TeO 2 with respect to 100 parts by weight of Ag. but, at the value that the glass in terms oxides, in the range of 28 to 60 a PbO (mol%), the range of the B 2 O 3 3~18 (mol% ), SiO 2 and 10 to 40 (mol %), Li 2 O in the range of 3 to 30 (mol%), SO 2 5 (mol%) or less, Al 2 O 3 18 (mol%) or less, P 2 O 5 6 ( mol glass), TiO 2 is 5 (mol%) or less, ZnO is 25 (mol%) or less, and Na 2 O is 1 (mol%) or less. In the lead glass, PbO, SiO 2 , and Al 2 O 3 are included so that the Pb / (Si + Al) molar ratio is in the range of 1.0 to 3.2. TeO 2 is contained so that the TeO 2 / glass weight ratio is in the range of 0.1 to 1.4 and Pb / Te (mol ratio) is in the range of 0.4 to 5.5. TeO 2 is more preferably in the range of 0.6 to 2.4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of Ag.

また、上記の導体層の厚さ寸法は例えば20〜30(μm)の範囲内、例えば25(μm)程度で、細線部の各々の幅寸法は例えば80〜130(μm)の範囲内、例えば100(μm)程度で、十分に高い導電性を備えている。   In addition, the thickness dimension of the conductor layer is, for example, in the range of 20-30 (μm), for example, about 25 (μm), and the width dimension of each thin wire portion is, for example, in the range of 80-130 (μm), for example, It is about 100 (μm) and has sufficiently high conductivity.

また、前記の裏面電極30は、p+層24上にアルミニウムを導体成分とする厚膜材料を略全面に塗布して形成された全面電極34と、その全面電極34上に帯状に塗布して形成された厚膜銀から成る帯状電極36とから構成されている。この帯状電極36は、裏面電極30に半田リボン38や導線等を半田付け可能にするために設けられたものである。前記受光面電極28にも裏面側と同様に半田リボン38が溶着されている。 The back electrode 30 is formed by applying a full-surface electrode 34 formed by applying a thick film material containing aluminum as a conductor component on the p + layer 24 over substantially the entire surface, and a strip-like application on the full-surface electrode 34. The band-shaped electrode 36 made of thick silver is formed. The strip electrode 36 is provided in order to make it possible to solder a solder ribbon 38 or a conductive wire to the back electrode 30. A solder ribbon 38 is welded to the light receiving surface electrode 28 in the same manner as the back surface side.

上記のような受光面電極28は、例えば、導体粉末と、TeO 2 粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルと、溶剤とから成る電極用ペーストを用いて良く知られたファイヤースルー法によって形成されたものである。その受光面電極形成を含む太陽電池10の製造方法の一例を以下に説明する。 The light receiving surface electrode 28 as described above is formed by, for example, a well-known fire-through method using an electrode paste composed of conductor powder, TeO 2 powder, glass frit, vehicle, and solvent. It is. An example of the manufacturing method of the solar cell 10 including the formation of the light receiving surface electrode will be described below.

まず、上記ガラスフリットを作製する。Li源として炭酸リチウム Li2CO3を、Al源として酸化アルミニウム Al2O3を、P源としてリン酸二水素アンモニウム NH4H2PO4を、Si源として二酸化珪素 SiO2を、B源として硼酸H3BO3を、Pb源として鉛丹 Pb3O4を、S源として硫酸アンモニウム (NH4)2SO4を、それぞれ用意し、前述した範囲内の適宜の組成となるように秤量して調合する。これを坩堝に投入して組成に応じた900〜1200(℃)の範囲内の温度で、30分〜1時間程度溶融し、急冷することでガラス化させる。このガラスを遊星ミルやボールミル等の適宜の粉砕装置を用いて粉砕する。粉砕後の平均粒径(D50)は例えば0.3〜3.0(μm)程度である。なお、上記ガラス粉末の平均粒径は空気透過法を用いて算出したものである。 First, the glass frit is produced. Lithium carbonate Li 2 CO 3 as Li source, aluminum oxide Al 2 O 3 as Al source, ammonium dihydrogen phosphate NH 4 H 2 PO 4 as P source, silicon dioxide SiO 2 as Si source, B source Prepare boric acid H 3 BO 3 , red lead Pb 3 O 4 as the Pb source, and ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 as the S source, respectively, and weigh them to have an appropriate composition within the above-mentioned range. Mix. This is put into a crucible, melted at a temperature in the range of 900 to 1200 (° C.) according to the composition for about 30 minutes to 1 hour, and rapidly cooled to be vitrified. This glass is pulverized using an appropriate pulverizing apparatus such as a planetary mill or a ball mill. The average particle size (D50) after pulverization is, for example, about 0.3 to 3.0 (μm). In addition, the average particle diameter of the said glass powder is computed using the air permeation method.

一方、導体粉末として、例えば、平均粒径(D50)が0.3〜3.0(μm)の範囲内、例えば平均粒径が1.6(μm)程度の市販の球状の銀粉末を用意する。このような平均粒径が十分に小さい銀粉末を用いることにより、塗布膜における銀粉末の充填率を高め延いては導体の導電率を高めることができる。また、前記ベヒクルは、有機溶剤に有機結合剤を溶解させて調製したもので、有機溶剤としては、例えばブチルカルビトールアセテートが、有機結合剤としては、例えばエチルセルロースが用いられる。ベヒクル中のエチルセルロースの割合は例えば15(wt%)程度である。また、ベヒクルとは別に添加する溶剤は、例えばブチルカルビトールアセテートである。すなわち、これに限定されるものではないが、ベヒクルに用いたものと同じ溶剤でよい。この溶剤は、ペーストの粘度調整の目的で添加される。   On the other hand, as the conductor powder, for example, a commercially available spherical silver powder having an average particle diameter (D50) in the range of 0.3 to 3.0 (μm), for example, an average particle diameter of about 1.6 (μm) is prepared. By using such silver powder having a sufficiently small average particle diameter, the filling rate of the silver powder in the coating film can be increased and the electrical conductivity of the conductor can be increased. The vehicle is prepared by dissolving an organic binder in an organic solvent. For example, butyl carbitol acetate is used as the organic solvent, and ethyl cellulose is used as the organic binder. The ratio of ethyl cellulose in the vehicle is, for example, about 15 (wt%). A solvent added separately from the vehicle is, for example, butyl carbitol acetate. That is, although it is not limited to this, the same solvent as that used for the vehicle may be used. This solvent is added for the purpose of adjusting the viscosity of the paste.

また、TeO2粉末は、例えば、平均粒径が10(μm)程度の市販の粉末(例えば、稀産金属株式会社製)を遊星ミルやボールミル等の適宜の粉砕装置を用いて0.1〜2.0(μm)程度の平均粒径に粉砕したものである。 The TeO 2 powder is, for example, a commercially available powder having an average particle size of about 10 (μm) (for example, manufactured by Rare Metal Co., Ltd.) using an appropriate pulverizer such as a planetary mill or a ball mill. pulverized to an average particle size of about μm).

以上のペースト原料をそれぞれ用意して、例えば導体粉末を77〜90(wt%)の範囲内、ガラスフリットを1〜10(wt%)の範囲内、TeO2粉末を0.3〜3.0(wt%)の範囲内、ベヒクルを5〜14(wt%)の範囲内、溶剤を2〜5(wt%)の範囲内の割合で秤量し、攪拌機等を用いて混合した後、例えば三本ロールミルで分散処理を行う。これにより、前記電極用ペーストが得られる。 Prepared above paste material, respectively, for example in the range of the conductor powder 77 to 90 (wt%), the range of the glass frit 1 to 10 (wt%), a TeO 2 powder 0.3 to 3.0 (wt%) In this range, the vehicle is weighed in the ratio of 5 to 14 (wt%), the solvent is weighed in the range of 2 to 5 (wt%), mixed using a stirrer, etc., and then dispersed by, for example, a three roll mill Process. Thereby, the electrode paste is obtained.

上記のようにして電極用ペーストを調製する一方、適宜のシリコン基板に例えば、熱拡散法やイオンプランテーション等の良く知られた方法で不純物を拡散し或いは注入して前記n層22およびp+層24を形成することにより、前記シリコン基板20を作製する。次いで、これに例えばPE−CVD(プラズマCVD)等の適宜の方法で窒化珪素薄膜を形成し、前記反射防止膜26を設ける。 While preparing the electrode paste as described above, the n layer 22 and the p + layer are diffused or implanted into an appropriate silicon substrate by a well-known method such as a thermal diffusion method or ion plantation. By forming 24, the silicon substrate 20 is produced. Next, a silicon nitride thin film is formed thereon by an appropriate method such as PE-CVD (plasma CVD), and the antireflection film 26 is provided.

次いで、上記の反射防止膜26上に前記図2に示すパターンで前記電極用ペーストをスクリーン印刷する。これを例えば150(℃)で乾燥し、更に、近赤外炉において700〜900(℃)の範囲内の温度で焼成処理を施す。これにより、その焼成過程で電極用ペースト中のガラス成分が反射防止膜26を溶かし、その電極用ペーストが反射防止膜26を破るので、電極用ペースト中の導体成分すなわち銀とn層22との電気的接続が得られ、前記図1に示されるようにシリコン基板20と受光面電極28とのオーミックコンタクトが得られる。受光面電極28は、このようにして形成される。   Next, the electrode paste is screen-printed on the antireflection film 26 with the pattern shown in FIG. This is dried at, for example, 150 (° C.), and further subjected to a baking treatment at a temperature in the range of 700 to 900 (° C.) in a near infrared furnace. As a result, the glass component in the electrode paste melts the antireflection film 26 in the firing process, and the electrode paste breaks the antireflection film 26. Therefore, the conductor component in the electrode paste, that is, silver and the n layer 22 Electrical connection is obtained, and an ohmic contact between the silicon substrate 20 and the light-receiving surface electrode 28 is obtained as shown in FIG. The light receiving surface electrode 28 is formed in this way.

なお、前記裏面電極30は、上記工程の後に形成してもよいが、受光面電極28と同時に焼成して形成することもできる。裏面電極30を形成するに際しては、上記シリコン基板20の裏面全面に、例えばアルミニウムペーストをスクリーン印刷法等で塗布し、焼成処理を施すことによってアルミニウム厚膜から成る前記全面電極34を形成する。更に、その全面電極34の表面に前記電極用ペーストをスクリーン印刷法等を用いて帯状に塗布して焼成処理を施すことによって、前記帯状電極36を形成する。これにより、裏面全面を覆う全面電極34と、その表面の一部に帯状に設けられた帯状電極36とから成る裏面電極30が形成され、前記の太陽電池10が得られる。上記工程において、同時焼成で製造する場合には、受光面電極28の焼成前に印刷処理を施すことになる。   The back electrode 30 may be formed after the above process, but may be formed by firing at the same time as the light receiving surface electrode 28. When the back electrode 30 is formed, the full surface electrode 34 made of a thick aluminum film is formed on the entire back surface of the silicon substrate 20 by, for example, applying an aluminum paste by screen printing or the like and performing a baking process. Further, the strip electrode 36 is formed by applying the electrode paste on the surface of the entire surface electrode 34 in a strip shape by screen printing or the like and performing a baking treatment. Thereby, the back electrode 30 which consists of the full surface electrode 34 which covers the whole back surface, and the strip | belt-shaped electrode 36 provided in strip shape on a part of the surface is formed, and the said solar cell 10 is obtained. In the above process, when manufacturing by simultaneous firing, a printing process is performed before firing the light-receiving surface electrode 28.

本実施例の太陽電池10は、上述したように受光面電極28がファイヤースルー法で設けられているが、その受光面電極28が前述したように、PbOを28〜60(mol%)の範囲内、B2O3を3〜18(mol%)の範囲内、SiO2を10〜40(mol%)の範囲内、Li2Oを3〜30(mol%)の範囲内で含むガラスを1〜10重量部の範囲で、TeO2を0.3〜3.0重量部の範囲で、銀100重量部に対してそれぞれ含む厚膜銀で構成されていることから、その厚膜銀ペーストは、Li量が極めて多くされているにも拘わらず、ファイヤースルーの際に適度な侵食性を有し、且つAgが穏やかに析出する。そのため、オーミックコンタクトが得られ、電気的特性に優れた太陽電池10が得られる。 In the solar cell 10 of the present embodiment, the light receiving surface electrode 28 is provided by the fire-through method as described above. As described above, the light receiving surface electrode 28 has a PbO content in the range of 28 to 60 (mol%). A glass containing B 2 O 3 within a range of 3 to 18 (mol%), SiO 2 within a range of 10 to 40 (mol%), and Li 2 O within a range of 3 to 30 (mol%). Since it is composed of thick film silver containing TeO 2 in the range of 1 to 10 parts by weight and in the range of 0.3 to 3.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silver, the thick film silver paste has an amount of Li In spite of the fact that it is extremely increased, it has moderate erodibility during fire-through and Ag precipitates gently. Therefore, an ohmic contact is obtained and the solar cell 10 having excellent electrical characteristics is obtained.

次に、ガラス組成を種々変更して、上記の製造工程に従って太陽電池10を製造して評価した結果を説明する。太陽電池特性については、市販のソーラーシミュレータを用いてその出力を測定して、曲線因子FF値を求めた。評価結果を、ガラス組成と併せて表1、2に示す。表1、2において、「出力特性」は、FF値に基づいて適否を判断した結果を示したもので、FF値75以上を「○」(すなわち実施例)、75未満を「×」(すなわち比較例)とした。FF値は良好なオーミックコンタクトが得られているか否かの判定であり、一般に、太陽電池はFF値が70以上であれば使用可能とされているが、高いほど好ましいのはもちろんであり、本実施例においては、FF値が75より大きいものを合格とした。   Next, the result of having manufactured and evaluated the solar cell 10 according to said manufacturing process by changing glass composition variously is demonstrated. About the solar cell characteristic, the output was measured using the commercially available solar simulator, and the curve factor FF value was calculated | required. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 together with the glass composition. In Tables 1 and 2, the “output characteristics” indicate the result of determining suitability based on the FF value, with an FF value of 75 or more being “◯” (that is, an example), and a value less than 75 being “x” (that is, Comparative example). The FF value is a determination as to whether or not a good ohmic contact is obtained. In general, a solar cell can be used if the FF value is 70 or more. In the examples, those having an FF value greater than 75 were considered acceptable.

Figure 0005756447
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なお、各試料は平均粒径1.6(μm)の球状のAg粉と平均粒径1.5(μm)のガラスフリットとを用いて作製した。調合割合はAg粉 83(wt%)、ガラスフリット 3(wt%)、TeO2粉 1(wt%)、ベヒクル 8(wt%)、溶剤 5(wt%)を基本とし、印刷性を同等とするために、25(℃)−20(rpm)における粘度が220〜240(Pa・s)になるようにベヒクル量および溶剤量を適宜調整した。また、受光面電極28を形成する際の印刷製版は、線径23(μm)のSUS325製スクリーンメッシュに20(μm)厚の乳剤を設けたものとした。また、グリッドラインの幅寸法が80(μm)となるように印刷条件を設定した。また、基板のシート抵抗は90±10(Ω/□)を用いて評価を行った。 Each sample was prepared using spherical Ag powder having an average particle size of 1.6 (μm) and glass frit having an average particle size of 1.5 (μm). The mixing ratio is basically based on Ag powder 83 (wt%), glass frit 3 (wt%), TeO 2 powder 1 (wt%), vehicle 8 (wt%), and solvent 5 (wt%), and the printability is equivalent. Therefore, the amount of the vehicle and the amount of the solvent were appropriately adjusted so that the viscosity at 25 (° C.)-20 (rpm) was 220 to 240 (Pa · s). The printing plate making for forming the light-receiving surface electrode 28 was made by providing a 20 (μm) thick emulsion on a SUS325 screen mesh having a wire diameter of 23 (μm). The printing conditions were set so that the width of the grid line would be 80 (μm). The sheet resistance of the substrate was evaluated using 90 ± 10 (Ω / □).

No.1〜23は、TeO2/ガラス重量比を0.12〜0.50、Pb/Te(mol比)を0.8〜4.8として、Pb、Si、Alの各成分量と、Pb/(Si+Al)比を検討したものである。このうち、No.2〜4、6〜10、12、14、15、18〜22が実施例、No.1、5、11、13、16、17、23が比較例である。実施例では、Pbが28〜60(mol%)、Siが10〜40(mol%)、Pb/(Si+Al)が1.0〜3.2の範囲に全てあるとき、FF値が75〜78の良好な結果が得られた。特に、Pb/(Si+Al)が1.1〜2.7の範囲では、FF値が76以上の一層好ましい結果が得られた。これに対して、比較例では、Pb/(Si+Al)が0.9と小さく、或いは、3.3、3.4と大きく、或いは、Pbが26(mol%)と少なく、或いは、62(mol%)と多く、或いは、Siが8(mol%)と少なく、或いは42(mol%)と多いことから、何れもFF値が74に留まった。この評価結果から、Pbが28〜60(mol%)、Siが10〜40(mol%)、Pb/(Si+Al)が1.0〜3.2の範囲の範囲とすれば、優れた出力特性が得られるものと考えられる。 No.1~23 is a TeO 2 / glass weight ratio from .12 to .50, Pb / Te to (mol ratio) as .8-4.8, Pb, Si, and each element of Al, Pb / (Si + Al ) ratio Are considered. Among these, Nos. 2 to 4, 6 to 10, 12, 14, 15, 18 to 22 are examples, and Nos. 1, 5, 11, 13, 16, 17, and 23 are comparative examples. In the examples, when Pb is 28 to 60 (mol%), Si is 10 to 40 (mol%), and Pb / (Si + Al) is all in the range of 1.0 to 3.2, the FF value is 75 to 78. Results were obtained. In particular, in the range of Pb / (Si + Al) of 1.1 to 2.7, a more preferable result with an FF value of 76 or more was obtained. On the other hand, in the comparative example, Pb / (Si + Al) is as small as 0.9, or as large as 3.3 or 3.4, or Pb is as small as 26 (mol%) or as large as 62 (mol%). Alternatively, since the Si content is as low as 8 (mol%) or as high as 42 (mol%), the FF value stays at 74 in all cases. From these evaluation results, excellent output characteristics can be obtained if Pb is in the range of 28 to 60 (mol%), Si is in the range of 10 to 40 (mol%), and Pb / (Si + Al) is in the range of 1.0 to 3.2. It is thought that

なお、上記実施例において、No.2、3は、Pb/(Si+Al)の下限値を確かめたもの、No.6はPb量の下限値を確かめたもの、No.10はPb量の上限値を確かめたもの、No.14はSiの下限値とPb/(Si+Al)の上限値を確かめたもの、No.22はSiの上限値とPb/(Si+Al)の下限値を確かめたものである。   In the above examples, Nos. 2 and 3 confirmed the lower limit value of Pb / (Si + Al), No. 6 confirmed the lower limit value of Pb amount, and No. 10 represents the Pb amount. The upper limit was confirmed, No.14 was the lower limit of Si and the upper limit of Pb / (Si + Al), No.22 was the upper limit of Si and the lower limit of Pb / (Si + Al) It was confirmed.

No.24〜31は、TeO2/ガラス重量比を0.20〜0.29、Pb/Te(mol比)を1.7〜2.7として、B量を検討したものである。実施例では、B量が3〜18(mol%)の範囲にあるとき、75〜78の高いFF値が得られた。特に、B量が3〜16(mol%)の範囲では、FF値が76以上、6〜12(mol%)の範囲では、FF値が77以上の一層好ましい結果が得られた。これに対して、比較例では、No.24がB量が1(mol%)と少ないことから、FF値が73に留まり、No.31が20(mol%)と多いことから、FF値が74に留まった。なお、実施例において、No.25はB量の下限値を確かめたもの、No.30はB量の上限値を確かめたものである。 In Nos. 24-31, the amount of B was examined by setting the TeO 2 / glass weight ratio to 0.20 to 0.29 and Pb / Te (mol ratio) to 1.7 to 2.7. In the examples, when the amount of B is in the range of 3 to 18 (mol%), a high FF value of 75 to 78 was obtained. In particular, when the B content was in the range of 3 to 16 (mol%), a more preferable result was obtained in which the FF value was 76 or more, and in the range of 6 to 12 (mol%), the FF value was 77 or more. On the other hand, in the comparative example, since No. 24 has a small B amount of 1 (mol%), the FF value stays at 73, and No. 31 has a high 20 (mol%), so the FF value is Stayed at 74. In the examples, No. 25 is a confirmation of the lower limit of the B amount, and No. 30 is a confirmation of the upper limit of the B amount.

No.32〜43は、TeO2/ガラス重量比を0.20〜0.40、Pb/Te(mol比)を1.2〜3.0として、Li量を検討したものである。実施例では、Li量が3〜30(mol%)の範囲にあるとき、75〜78の高いFF値が得られた。特に、Li量が10〜28(mol%)の範囲では、FF値が76以上、10〜15(mol%)の範囲では、FF値が78の一層好ましい結果が得られた。これに対して、比較例では、No.32がLiを欠き、No.33がLiが1(mol%)と少ないことから、何れもFF値が73に留まる結果となった。また、No.42はLiが32(mol%)、No.43はLiが35(mol%)と何れも多いことから、FF値が73〜74に留まった。 In Nos. 32-43, the amount of Li was examined by setting the TeO 2 / glass weight ratio to 0.20 to 0.40 and Pb / Te (mol ratio) to 1.2 to 3.0. In the examples, when the amount of Li is in the range of 3 to 30 (mol%), a high FF value of 75 to 78 was obtained. In particular, when the Li content was in the range of 10 to 28 (mol%), a more preferable result was obtained in which the FF value was 76 or more, and in the range of 10 to 15 (mol%), the FF value was 78. On the other hand, in the comparative example, No. 32 lacked Li and No. 33 had a low Li of 1 (mol%). Further, No. 42 had a high Li content of 32 (mol%) and No. 43 had a high Li content of 35 (mol%), so the FF value remained at 73 to 74.

No.44〜46は、TeO2/ガラス重量比を0.37〜0.42、Pb/Te(mol比)を1.0〜1.3として、Al量を検討したものである。Alは、No.30および後述するNo.69〜73等に見られるように任意の成分であり、No.44、45に示されるように、15〜18(mol%)とすることにより、FF値が75の十分な結果が得られた。これに対して、比較例のNo.46では、Alが20(mol%)と多いことから、FF値がやや低下し、74に留まった。任意の成分であるAlは、これを含むガラス組成としてもよいが、18(mol%)以下に留めることが好ましい。 In Nos. 44 to 46, the amount of Al was examined by setting the TeO 2 / glass weight ratio to 0.37 to 0.42 and Pb / Te (mol ratio) to 1.0 to 1.3. Al is an arbitrary component as seen in No. 30 and No. 69 to 73 described later, and as shown in No. 44 and 45, by setting it to 15 to 18 (mol%), FF Satisfactory results with a value of 75 were obtained. On the other hand, in No. 46 of the comparative example, since the Al content is as large as 20 (mol%), the FF value slightly decreased and remained at 74. Al, which is an optional component, may have a glass composition containing it, but it is preferable to keep it at 18 (mol%) or less.

No.47〜49は、TeO2/ガラス重量比を0.39、Pb/Te(mol比)を1.3として、P量を検討したものである。PはNo.2、19等にもみられるように任意の成分であり、No.47、48に示されるように、6(mol%)の含有量とすることにより、FF値が75の十分な結果が得られた。これに対して、比較例のNo.49ではPが8(mol%)と多いことから、FF値が74に留まった。 Nos. 47 to 49 are those in which the amount of P was examined with a TeO 2 / glass weight ratio of 0.39 and Pb / Te (mol ratio) of 1.3. P is an optional component as seen in No. 2, 19, etc., and as shown in No. 47, 48, by setting the content to 6 (mol%), a sufficient FF value of 75 is obtained. Results were obtained. On the other hand, in the comparative example No. 49, P was as high as 8 (mol%), so the FF value remained at 74.

No.50、51は、TeO2/ガラス重量比を0.39〜0.42、Pb/Te(mol比)を1.2〜1.3として、S量を検討したものである。SはNo.2、8等にも見られるように任意の成分であり、実施例のNo.50に示されるように5(mol%)の含有量とすることにより、FF値が75の十分な結果が得られた。これに対して、比較例のNo.51に示されるように、S量が7(mol%)と多くなると、FF値が74に留まる結果となった。 Nos. 50 and 51 are those in which the amount of S was examined by setting the TeO 2 / glass weight ratio to 0.39 to 0.42 and Pb / Te (mol ratio) to 1.2 to 1.3. S is an optional component as seen in No. 2, 8, etc., and by setting the content to 5 (mol%) as shown in No. 50 of the example, a sufficient FF value of 75 is obtained. Results were obtained. On the other hand, as shown in Comparative Example No. 51, when the S content increased to 7 (mol%), the FF value remained at 74.

No.52〜75は、Pb/Te(mol比)を検討したもので、このうちNo.60〜67は、Naを欠くガラス系、No.68〜75は、Pb-B-Si-Liから成るガラスを用いてそれぞれ評価を行った。実施例のNo.53〜57では、TeO2/ガラス重量比が0.10〜1.33の範囲でTeO2を添加した、Pb/Teが0.4〜5.4の範囲では、FF値が75〜78の高いFF値が得られた。特に、Pb/Teが0.9〜2.6ではFF値が76以上、Pb/Teが1.8ではFF値が78の好結果が得られた。これに対して、Teを含まないNo.59、Pb/Teが0.2と小さいNo.52では、FF値が73に留まり、Pb/Teが5.8と大きいNo.58では、FF値が74に留まる結果となった。 Nos. 52 to 75 were examined for Pb / Te (mol ratio). Of these, Nos. 60 to 67 were glass systems lacking Na, and Nos. 68 to 75 were made of Pb-B-Si-Li. Each glass was evaluated. In Examples Nos. 53 to 57, TeO 2 was added in the range of TeO 2 / glass weight ratio in the range of 0.10 to 1.33, and in the range of Pb / Te in the range of 0.4 to 5.4, the high FF value of 75 to 78 was obtained was gotten. In particular, good results were obtained with an FF value of 76 or more when Pb / Te was 0.9 to 2.6, and an FF value of 78 when Pb / Te was 1.8. On the other hand, in No. 59 that does not contain Te and No. 52 in which Pb / Te is as small as 0.2, the FF value stays at 73, and in No. 58 where Pb / Te is as large as 5.8, the FF value stays at 74. As a result.

また、実施例のNo.60〜67では、TeO2/ガラス重量比が0.10〜1.00の範囲でTeO2を添加した、Pb/Teが0.5〜5.5の範囲では、FF値が75〜78の高いFF値が得られた。特に、Pb/Teが0.9〜2.7ではFF値が76以上、Pb/Teが1.8ではFF値が78の好結果が得られた。これに対して、Teを含まないNo.67では、FF値が73に留まり、Pb/Teが0.3と小さいNo.60、Pb/Teが5.7と大きいNo.66では、FF値が74に留まる結果となった。 Further, in Examples Nos. 60 to 67, TeO 2 was added in a range of TeO 2 / glass weight ratio of 0.10 to 1.00, and in the range of Pb / Te of 0.5 to 5.5, the FF value was high as 75 to 78. FF values were obtained. In particular, good results were obtained with an FF value of 76 or more when Pb / Te was 0.9 to 2.7 and an FF value of 78 when Pb / Te was 1.8. On the other hand, in No. 67 that does not include Te, the FF value stays at 73, and in No. 60 where Pb / Te is as small as 0.3 and No. 66 where Pb / Te is as large as 5.7, the FF value remains at 74. As a result.

また、実施例のNo.69〜73では、TeO2/ガラス重量比が0.11〜1.40の範囲でTeO2を添加した、Pb/Teが0.4〜5.5の範囲では、FF値が75〜78の高いFF値が得られた。特に、Pb/Teが1.0〜3.0ではFF値が76以上、Pb/Teが2.0ではFF値が78の好結果が得られた。これに対して、Teを含まないNo.75、Pb/Teが0.2と小さいNo.68、Pb/Teが5.7と大きいNo.74では、FF値が74に留まる結果となった。 Further, in Examples Nos. 69 to 73, TeO 2 was added in a range of 0.11 to 1.40 in the TeO 2 / glass weight ratio. When Pb / Te was in the range of 0.4 to 5.5, the FF value was high as 75 to 78. FF values were obtained. In particular, good results were obtained with an FF value of 76 or more when Pb / Te was 1.0 to 3.0, and an FF value of 78 when Pb / Te was 2.0. On the other hand, in the case of No. 75 containing no Te, No. 68 having a small Pb / Te of 0.2 and No. 74 having a large Pb / Te of 5.7, the FF value remained at 74.

また、上記表1,表2に示す全実施例から、本実施例のペースト組成物によれば、何れも酸化物換算で、Pbが28〜59(mol%)、Bが3〜18(mol%)、Siが10〜40(mol%)、Alが0〜18(mol%)、Liが3〜30(mol%)、Tiが0〜5(mol%)、Znが0〜22(mol%)、Pが0〜6(mol%)、Naが0〜1(mol%)、Sが0〜5(mol%)、Pb/(Si+Al)が1.0〜3.2、TeO2/ガラスが0.10〜1.40、Pb/Teが0.4〜5.5の範囲で、FF値が75以上の良好な結果が得られる。また、Pbが30〜58(mol%)、Bが3〜16(mol%)、Siが12〜39(mol%)、Alが0〜10(mol%)、Liが4〜28(mol%)、Tiが0〜5(mol%)、Znが0〜17(mol%)、Pが0〜2(mol%)、Naが0〜1(mol%)、Sが0〜1(mol%)、Pb/(Si+Al)が1.1〜2.7、TeO2/ガラスが0.20〜0.60、Pb/Teが0.9〜3.3の範囲で、FF値が76以上の一層良好な結果が得られる。また、Pbが30〜56(mol%)、Bが4〜12(mol%)、Siが15〜32(mol%)、Alが0〜10(mol%)、Liが5〜15(mol%)、Tiが0〜5(mol%)、Znが0〜17(mol%)、Pが0〜2(mol%)、Naが0〜0.5(mol%)、Sが0〜0.5(mol%)、Pb/(Si+Al)が1.1〜2.2、TeO2/ガラスが0.22〜0.40、Pb/Teが1.3〜2.5の範囲で、FF値が77以上の更に良好な結果が得られる。また、Pbが30〜56(mol%)、Bが4〜12(mol%)、Siが15〜32(mol%)、Alが0〜4.5(mol%)、Liが5〜15(mol%)、Tiが0〜5(mol%)、Znが0〜17(mol%)、Pが0〜2(mol%)、Naが0〜0.5(mol%)、Sが0〜0.5(mol%)、Pb(Si+Al)が1.1〜2.0、TeO2/ガラスが0.22〜0.40、Pb/Teが1.3〜2.3の範囲で、FF値が78の特に良好な結果が得られる。 Moreover, according to the paste composition of a present Example from all the Examples shown in the said Table 1 and Table 2, all are Pb 28-59 (mol%) and B 3-18 (mol) in conversion of an oxide. %), Si 10-40 (mol%), Al 0-18 (mol%), Li 3-30 (mol%), Ti 0-5 (mol%), Zn 0-22 (mol) %), P is 0~6 (mol%), Na is 0~1 (mol%), S is 0~5 (mol%), Pb / (Si + Al) is 1.0 to 3.2, TeO 2 / glass In the range of 0.10 to 1.40 and Pb / Te in the range of 0.4 to 5.5, good results with an FF value of 75 or more are obtained. Also, Pb is 30 to 58 (mol%), B is 3 to 16 (mol%), Si is 12 to 39 (mol%), Al is 0 to 10 (mol%), Li is 4 to 28 (mol%) ), Ti is 0 to 5 (mol%), Zn is 0 to 17 (mol%), P is 0 to 2 (mol%), Na is 0 to 1 (mol%), S is 0 to 1 (mol%) ), Pb / (Si + Al) in the range of 1.1 to 2.7, TeO 2 / glass in the range of 0.20 to 0.60, and Pb / Te in the range of 0.9 to 3.3, a better result with an FF value of 76 or more is obtained. Also, Pb is 30 to 56 (mol%), B is 4 to 12 (mol%), Si is 15 to 32 (mol%), Al is 0 to 10 (mol%), Li is 5 to 15 (mol%) ), Ti is 0 to 5 (mol%), Zn is 0 to 17 (mol%), P is 0 to 2 (mol%), Na is 0 to 0.5 (mol%), S is 0 to 0.5 (mol%) ), Pb / (Si + Al) is in the range of 1.1 to 2.2, TeO 2 / glass is in the range of 0.22 to 0.40, and Pb / Te is in the range of 1.3 to 2.5. Also, Pb is 30 to 56 (mol%), B is 4 to 12 (mol%), Si is 15 to 32 (mol%), Al is 0 to 4.5 (mol%), Li is 5 to 15 (mol%) ), Ti is 0 to 5 (mol%), Zn is 0 to 17 (mol%), P is 0 to 2 (mol%), Na is 0 to 0.5 (mol%), S is 0 to 0.5 (mol%) ), Pb (Si + Al) is 1.1 to 2.0, TeO 2 / glass is 0.22 to 0.40, Pb / Te is 1.3 to 2.3, and particularly good results with an FF value of 78 are obtained.

以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail with reference to drawings, this invention can be implemented also in another aspect, A various change can be added in the range which does not deviate from the main point.

10:太陽電池、12:太陽電池モジュール、14:封止材、16:表面ガラス、18:保護フィルム、20:シリコン基板、22:n層、24:p+層、26:反射防止膜、28:受光面電極、30:裏面電極、32:受光面、34:全面電極、36:帯状電極、38:半田リボン 10: solar cell, 12: solar cell module, 14: sealing material, 16: surface glass, 18: protective film, 20: silicon substrate, 22: n layer, 24: p + layer, 26: antireflection film, 28 : Light receiving surface electrode, 30: Back electrode, 32: Light receiving surface, 34: Full surface electrode, 36: Strip electrode, 38: Solder ribbon

Claims (5)

導電性粉末と、ガラスフリットと、Te化合物粉末と、ベヒクルとを含む太陽電池用導電性ペースト組成物であって、
前記ガラスフリットは、酸化物換算で3〜30(mol%)のLi2Oと、28〜60(mol%)のPbOと、3〜18(mol%)のB2O3と、10〜40(mol%)のSiO2とを含むガラスから成り、且つ、そのガラス中のPbOと前記Te化合物粉末とは、Pb/Te(mol比)が0.4〜5.5の範囲内にあることを特徴とする太陽電池用導電性ペースト組成物。
A conductive paste composition for solar cells, comprising conductive powder, glass frit, Te compound powder , and vehicle,
The glass frit, and Li 2 O 3 and 30 in oxides terms (mol%), and PbO of 28 to 60 (mol%), and B 2 O 3 of 3~18 (mol%), 10~40 Ri formed of glass and a SiO 2 of (mol%), and, the PbO and the Te compound powder of the glass, Pb / Te (mol ratio), wherein near Rukoto the range of 0.4 to 5.5 A conductive paste composition for solar cells.
前記ガラスは、Pb/(Si+Al)(mol比)が1.0〜3.2の範囲内にある請求項1の太陽電池用導電性ペースト組成物。   The conductive paste composition for a solar cell according to claim 1, wherein the glass has a Pb / (Si + Al) (mol ratio) in the range of 1.0 to 3.2. 前記ガラスは、酸化物換算で5.0(mol%)以下のSO2を含むものである請求項1または請求項2の太陽電池用導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition for a solar cell according to claim 1 or 2 , wherein the glass contains SO 2 of 5.0 (mol%) or less in terms of oxide. 前記ガラスは、酸化物換算で18(mol%)以下のAl2O3を含むものである請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の太陽電池用導電性ペースト組成物。 4. The conductive paste composition for a solar cell according to claim 1, wherein the glass contains 18 (mol%) or less of Al 2 O 3 in terms of oxide. 5. 前記ガラスは、酸化物換算で6.0(mol%)以下のP2O5を含むものである請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の太陽電池用導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition for a solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass contains 6.0 (mol%) or less of P 2 O 5 in terms of oxide.
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