JP5859973B2 - 電気伝導性ペースト組成物 - Google Patents
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Description
本願は、2009年11月16日出願の米国仮特許出願第61/261,508号に基づく優先権を主張する。この米国仮特許出願の開示は、参照によりその全体を本願明細書に援用したものとする。
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)微細な電気伝導性の、金および/または白金族金属粒子、好ましくは金、パラジウム、および白金からなる群から選択される金属粒子であって、当該金属粒子は、約1nm〜約1ミクロンの粒径を有し、かつ当該ペースト組成物の重量に基づいて約0.0001〜0.01重量%未満の量で存在する、微細な電気伝導性の金属粒子と、
(d)有機媒体と
を含む。
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)約5ミクロン未満の粒径を有する五酸化タンタル粒子と、
(d)有機媒体と
を含む。
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)微細な電気伝導性の金粒子であって、当該金粒子は、約1nm〜約1ミクロンの粒径を有し、かつ当該ペースト組成物の重量に基づいて約0.0001〜0.1重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金粒子と、
(d)有機媒体と
を含む。
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)金および白金族金属からなる群から選択される微細な電気伝導性の金属粒子であって、当該金属粒子は、約1nm〜約1ミクロンの粒径を有し、かつ当該ペースト組成物の重量に基づいて約0.0001〜0.01重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金属粒子と、
(d)有機媒体と
を含む。
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)約5ミクロン未満の粒径を有する五酸化タンタル粒子と、
(d)有機媒体と
を含む。
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)微細な電気伝導性の金粒子であって、当該金粒子は、約1nm〜約1ミクロンの粒径を有し、かつ当該ペースト組成物の重量に基づいて約0.0001〜0.1重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金粒子と、
(d)有機媒体と
を含む。
当該銀粒子は、当該電気伝導性ペースト組成物の中の電気伝導性金属として機能する。銀の代わりにまたは銀に加えて、他の電気伝導性金属、例えば銅、ならびに銀、銅、金、パラジウム、および/または白金を含有する混合物を利用することも、本発明の範囲内にある。あるいは、これらの金属の合金も、電気伝導性金属として利用されてもよい。この銀粒子は、粉末または薄片形態で、例えば約0.3〜約10ミクロンの粒径を有する銀粉末として組成物に含まれてもよい。本願明細書中に特段の記載がない限り、本願明細書中に記載されるすべての粒径は、レーザー回折によって測定されるd50粒径である。当業者には十分理解されるとおり、d50直径は、個々の粒子の半分(重量による)が特定された直径よりも小さいというサイズを表す。このような直径は、この銀に、太陽電池を形成するときの適切な焼結挙動および反射防止層の上で当該電気伝導性ペーストの広がり、ならびに適切な接点形成および得られた太陽電池の電気伝導率をもたらす。この銀粒子は、好ましくは、当該組成物の総重量に基づき約40〜約95重量%、より好ましくは約70〜90重量%の量で、当該組成物の中に存在する。
このガラスフリット(ガラス粒子)は、当該電気伝導性ペースト組成物中の無機結合剤として機能し、焼成の間に基板の上へ銀を堆積させるための輸送媒体として作用する。このガラス系は、基板の上へ堆積される銀のサイズおよび深さを制御するために重要である。ガラスが当該ペースト組成物に所望の特性を与えることができる限り、具体的なガラスの種類は限定されない。好ましいガラスとしては、ホウケイ酸鉛およびホウケイ酸ビスマスが挙げられるが、他の無鉛ガラス、例えばホウケイ酸亜鉛も適切であろう。このガラス粒子は、好ましくは約0.1〜約10ミクロン、より好ましくは約5ミクロン未満の粒径を有し、かつ、好ましくは、当該ペースト組成物の総重量に基づき約0.5〜約6重量%、より好ましくは約5重量%未満の量で当該組成物の中に含有される。このような量は、当該組成物に適切な接着強度および焼結特性をもたらす。
具体的な有機媒体または結合剤は限定されず、当該技術分野で公知の有機媒体もしくは結合剤またはこの種の応用例のために開発されるべき有機媒体もしくは結合剤であってもよい。例えば、好ましい有機媒体は、セルロース樹脂および溶媒、例えばテルピネオールなどの溶媒の中のエチルセルロースなどを含有する。この有機媒体は、好ましくは、当該組成物の総重量に基づき約5〜約30重量%、より好ましくは約20重量%未満の量で当該電気伝導性ペースト組成物の中に存在する。
2つの異なる種類の添加剤が本発明に係る電気伝導性ペースト組成物の中に含まれてもよく、これらの添加剤は、単独でまたは組み合わせて含まれてもよい。
市販の銀伝導性ペースト、ヘレウス・マテリアルズ・テクノロジー・エルエルシー(Heraeus Materials Technology LLC)(ペンシルベニア州、ウェスト・コンショホッケン(W.Conshohocken))から市販されているSOL953の構成要素(銀粉末、ガラス、添加剤、および有機物)と、4nmの粒径(d50)を有する金添加剤(ヘレウス(Heraeus)から市販されている)とを合わせることにより、4つの電気伝導性のペーストを調製した。液体媒体としてのブチルカルビトールアセテートに懸濁した金を、この市販のペーストの中のガラス粒子の上へとコーティングした。ペースト1〜4は異なる量の金を含有した:16ppm(ペースト1)、40ppm(ペースト2)、80ppm(ペースト3)、または160ppm(ペースト4)(すべての量は得られたペーストの総重量に基づく)。
2つのペースト(「ペーストA」および「ペーストB」)を、実施例1に記載したようにして調製した。ペーストBは、40ppmの、4nmのd50粒径を有する金を含有し、この金は、実施例1に記載したように懸濁液の形態で加えた。ペーストAは、40ppmの、金(同じくヘレウス(Heraeus)から市販されている)を含有し、この金は、粉末形態で加えられ、100nmのd50を有していた。単結晶性の(sc)シリコンウェーハを使用して、実施例1に記載したようにして太陽電池を調製した。得られた太陽電池、および対照として市販のSOL953ペーストを使用して調製したセルを、実施例1に記載したようにして分析した。ペーストA、B、および対照を使用して調製したセルについての電気性能データ、ならびに各ペーストについての平均値を表2にまとめる。本発明のペーストAおよびBの両方が、比較のペーストに対して、より高い曲線因子、より高い効率、およびより低い直列抵抗といった、より優れた結果を示したことが理解できる。さらに、4nmの粒径を有する金添加剤を含有するペーストBは、金が100nmの粒径を有するペーストAよりも優れていた。
Claims (22)
- 電気伝導性ペースト組成物であって、
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)金および白金からなる群から選択される微細な電気伝導性の金属粒子であって、前記金属粒子は、1nm〜1ミクロンの粒径を有し、かつ前記ペースト組成物の重量に基づいて0.0001〜0.01重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金属粒子と、
(d)有機媒体と
を含む、電気伝導性ペースト組成物。 - 前記金属粒子は、金および白金からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の組成物。
- 40%から90%の銀粒子と、0.5〜6%のガラスフリットと、0.0001〜0.01重量%未満の微細金属粒子と、5〜30%の有機媒体とを含む(すべての百分率は、前記組成物の総重量に基づく重量%である)、請求項1に記載の組成物。
- 0.1〜5重量%の五酸化タンタル粒子をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記五酸化タンタル粒子は5ミクロン未満の粒径を有する、請求項4に記載の組成物。
- 前記微細金属粒子は1nm〜500nmの粒径を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記微細金属粒子は金を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記微細金属粒子は金属有機化合物の形態にある、請求項1に記載の組成物。
- 電気伝導性ペースト組成物であって、
(a)40%から90%の銀粒子と、
(b)0.5〜6%のガラスフリットと、
(c)0.1〜2%の、5ミクロン未満の粒径を有する五酸化タンタル粒子と、
(d)5〜30%の有機媒体と
を含む(すべての百分率は、前記組成物の総重量に基づく重量%である)、電気伝導性ペースト組成物。 - 0.0001〜5重量%の、金および白金族金属からなる群から選択される微細な電気伝導性の金属粒子をさらに含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記微細金属粒子は、1nm〜1ミクロンの粒径を有する、請求項10に記載の組成物。
- 前記金属粒子は、金、パラジウム、および白金からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項10に記載の組成物。
- 前記微細金属粒子は金属有機化合物の形態にある、請求項10に記載の組成物。
- 電気伝導性ペースト組成物であって、
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)微細な電気伝導性の金粒子であって、前記金粒子は、1nm〜1ミクロンの粒径を有し、かつ前記ペースト組成物の重量に基づいて0.0001〜0.1重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金粒子と、
(d)有機媒体と、
を含む、電気伝導性ペースト組成物。 - 40%から90%の銀粒子と、0.5〜6%のガラスフリットと、0.0001〜0.1重量%未満の金と、および5〜30%の有機媒体とを含む(すべての百分率は、前記組成物の総重量に基づく重量%である)、請求項14に記載の組成物。
- 0.1〜5重量%の五酸化タンタル粒子をさらに含む、請求項14に記載の組成物。
- 前記五酸化タンタル粒子は5ミクロン未満の粒径を有する、請求項16に記載の組成物。
- 前記金粒子は1nm〜500nmの粒径を有する、請求項14に記載の組成物。
- 前記金粒子は金属有機化合物の形態にある、請求項14に記載の組成物。
- 電気伝導性ペースト組成物を基板に付与する工程および前記ペーストを焼成して電極を形成する工程によって形成される太陽電池電極であって、前記電気伝導性ペースト組成物は、
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)金および白金からなる群から選択される微細な電気伝導性の金属粒子であって、前記金属粒子は、1nm〜1ミクロンの粒径を有し、かつ前記ペースト組成物の重量に基づいて0.0001〜0.01重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金属粒子と、
(d)有機媒体と
を含む、太陽電池電極。 - 電気伝導性ペースト組成物を基板に付与する工程および前記ペーストを焼成して電極を形成する工程によって形成される太陽電池電極であって、前記電気伝導性ペースト組成物は、
(a)40%から90%の銀粒子と、
(b)0.5〜6%のガラスフリットと、
(c)0.1〜2%の、5ミクロン未満の粒径を有する五酸化タンタル粒子と、
(d)5〜30%の有機媒体と
を含む(すべての百分率は、前記組成物の総重量に基づく重量%である)、太陽電池電極。 - 電気伝導性ペースト組成物を基板に付与する工程および前記ペーストを焼成して電極を形成する工程によって形成される太陽電池電極であって、前記電気伝導性ペースト組成物は、
(a)銀粒子と、
(b)ガラスフリットと、
(c)微細な電気伝導性の金粒子であって、前記金粒子は、1nm〜1ミクロンの粒径を有し、かつ前記ペースト組成物の重量に基づいて0.0001〜0.1重量%未満の量で存在する微細な電気伝導性の金粒子と、
(d)有機媒体と
を含む、太陽電池電極。
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