JP5924945B2 - ペースト組成物 - Google Patents
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Description
図1に示すように、太陽電池素子は、たとえば、厚みが180〜250μmのp型シリコン半導体基板1を用いて構成される。シリコン半導体基板1の受光面側には、厚みが0.3〜0.6μmのn型不純物層2と、その上に、たとえば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜(パッシベーション膜)3と、グリッド電極4とが形成されている。
ペースト組成物は、上記の裏面電極8を形成するために、反射防止膜(パッシベーション膜)3の上に塗工され、かつ、反射防止膜3に形成されたコンタクト孔を通じてシリコン半導体基板1の表面に接触するように塗工される導電性のペースト組成物であり、アルミニウム粉末、アルミニウム‐シリコン合金粉末、シリコン粉末、ならびに、バインダーとしてガラス粉末および有機ビヒクルを含有する。
ペースト組成物に含まれるアルミニウム粉末は、ペースト組成物を焼成することによって形成されたアルミニウム電極層において導電性を発揮する。また、アルミニウム粉末は、ペースト組成物を焼成した際にシリコン半導体基板1との間にアルミニウム‐シリコン合金層6とp+層7を形成するので、上述のBSF効果が得られる。
ペースト組成物に含まれるアルミニウム‐シリコン合金粉末も、ペースト組成物を焼成することによって形成されたアルミニウム電極層において導電性を発揮する。また、シリコン粉末に加えて、アルミニウム‐シリコン合金粉末をペースト組成物に含ませることにより、シリコン粉末中のシリコンとアルミニウム‐シリコン合金粉末中のシリコンとによって、ペースト中のアルミニウムとシリコン半導体基板1中のシリコンとの過剰な反応を制御し、アルミニウム電極層5とシリコン半導体基板1との界面における空洞の生成を抑制することができる。
アルミニウム‐シリコン合金粉末に加えて、シリコン粉末をペースト組成物に含ませることにより、アルミニウム‐シリコン合金粉末中のシリコンとシリコン粉末中のシリコンとによって、ペースト中のアルミニウムとシリコン半導体基板1中のシリコンとの過剰な反応を制御し、アルミニウム電極層5とシリコン半導体基板1との界面における空洞の生成を抑制することができる。
ガラス粉末は、アルミニウム粉末とシリコンとの反応と、アルミニウム粉末自身の焼結とを助ける作用があるとされている。
有機ビヒクルとしては、溶剤に、必要に応じて各種添加剤および樹脂を溶解したものが使用される。溶剤としては公知のものが使用可能であり、具体的には、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。各種添加剤としては、たとえば、酸化防止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、タックファイヤー、カップリング剤、静電付与剤、重合禁止剤、チキソトロピー剤、沈降防止剤等を使用することができる。具体的には、たとえば、ポリエチレングリコールエステル化合物、ポリエチレングリコールエーテル化合物、ポリオキシエチレンソルビタンエステル化合物、ソルビタンアルキルエステル化合物、脂肪族多価カルボン酸化合物、燐酸エステル化合物、ポリエステル酸のアマイドアミン塩、酸化ポリエチレン系化合物、脂肪酸アマイドワックス等を使用することができる。樹脂としては公知のものが使用可能であり、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリビニールブチラール、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート化合物、シアネート化合物等の熱硬化樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ4フッ化エチレン、シリコン樹脂等の二種以上を組み合わせて用いることができる。本発明のペースト組成物に含められる有機ビヒクルとして、溶剤に溶解させないで樹脂を用いてもよい。
実施例1〜3と比較例1、2のペースト組成物を次のようにして準備した。
アルミニウム粉末100質量部に対して、アルミニウム‐20質量%シリコン合金粉末を400質量部、シリコン粉末を100質量部、ガラス粉末を7質量部、および、有機ビヒクルを140質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
アルミニウム粉末100質量部に対して、アルミニウム‐20質量%シリコン合金粉末を400質量部、シリコン粉末を60質量部、ガラス粉末を7質量部、および、有機ビヒクルを140質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
アルミニウム粉末100質量部に対して、アルミニウム‐25質量%シリコン合金粉末を400質量部、シリコン粉末を33質量部、ガラス粉末を7質量部、および、有機ビヒクルを140質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
アルミニウム‐25質量%シリコン合金粉末500質量部に対して、ガラス粉末を7質量部、および、有機ビヒクルを140質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
アルミニウム粉末500質量部に対して、シリコン粉末を215質量部、ガラス粉末を7質量部、および、有機ビヒクルを140質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
図2の(A)に示すように、まず、厚みが180μmのシリコン半導体基板1を準備した。そして、図2の(B)に示すように、レーザー発振器として波長が532nmのYAGレーザーを用いて、直径Dが100μm、深さが1μmのコンタクト孔9をシリコン半導体基板1の表面に形成した。
得られた焼成基板の各試料の断面を光学顕微鏡(200倍)で観察し、シリコン半導体基板1とアルミニウム電極層5との界面における空洞の有無を評価した。空洞が形成されていなかったものを「○」、深さが3μm未満の比較的小さい空洞が形成されていたものを「△」、深さが3μm以上の巨大な空洞が形成されていたものを「×」と評価した。
日置電機株式会社製の抵抗測定器(製品名:HiTESTER 3540)を用いて、得られた焼成基板の各試料の電気抵抗を測定し、TLM(Transmission line method)法により、アルミニウム電極層5とシリコン半導体基板1とのコンタクト抵抗を算出した。
Claims (5)
- シリコン基板上にパッシベーション膜が形成され、そのパッシベーション膜に形成された孔を通じてシリコン基板に電気的に接触する太陽電池用裏面電極を形成するためのペースト組成物であって、
アルミニウム粉末と、アルミニウム‐シリコン合金粉末と、シリコン粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを含み、前記アルミニウム粉末100質量部に対して、前記アルミニウム‐シリコン合金粉末を100質量部以上500質量部以下、前記シリコン粉末を33質量部以上100質量部以下、含む、ペースト組成物。 - 前記アルミニウム‐シリコン合金粉末が、シリコンを5質量%以上40質量%以下含む、請求項1に記載のペースト組成物。
- 前記アルミニウム粉末、前記アルミニウム‐シリコン合金粉末、および、前記シリコン粉末の合計質量に対する、前記アルミニウム‐シリコン合金粉末と前記シリコン粉末とに含まれるシリコンの合計質量の比率が、0.10以上0.40以下である、請求項1または請求項2に記載のペースト組成物。
- 前記アルミニウム‐シリコン合金粉末に含まれるシリコンの質量と、前記シリコン粉末に含まれるシリコンの質量との比率が、100:1〜1:2である、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のペースト組成物。
- 前記アルミニウム粉末100質量部に対して、前記ガラス粉末を0.5質量部以上40質量部以下、前記有機ビヒクルを70質量部以上500質量部以下、含む、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のペースト組成物。
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