JP6065049B2 - Electrode paste composition and solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、電極用ペースト組成物および太陽電池に関する。   The present invention relates to an electrode paste composition and a solar cell.

一般に結晶シリコン系太陽電池には表面電極が設けられており、この表面電極の配線抵抗や接触抵抗は変換効率に関連する電圧損失に関連し、また配線幅や形状は太陽光の入射量に影響を与える(例えば、非特許文献1参照)。   Generally, a crystalline silicon solar cell is provided with a surface electrode. The wiring resistance and contact resistance of the surface electrode are related to voltage loss related to conversion efficiency, and the wiring width and shape affect the amount of incident sunlight. (For example, refer nonpatent literature 1).

太陽電池の表面電極は通常以下のようにして形成される。すなわち、p型シリコン基板の受光面側にリン等を高温で熱的に拡散させることにより形成されたn型半導体層上に、導電性組成物をスクリーン印刷等により塗布し、これを800〜900℃で焼成することで表面電極が形成される。この表面電極を形成する導電性組成物には、導電性金属粉末、ガラス粒子、および種々の添加剤等が含まれる。   The surface electrode of a solar cell is usually formed as follows. That is, a conductive composition is applied by screen printing or the like onto an n-type semiconductor layer formed by thermally diffusing phosphorus or the like at a high temperature on the light-receiving surface side of a p-type silicon substrate, and this is applied to 800 to 900. A surface electrode is formed by baking at ° C. The conductive composition forming the surface electrode includes conductive metal powder, glass particles, various additives, and the like.

前記導電性金属粉末としては、銀粉末が一般的に用いられているが、種々の理由から銀粉末以外の金属粉末を用いることが検討されている。例えば、銀とアルミニウムを含む太陽電池用電極を形成可能な導電性組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また銀を含む金属ナノ粒子と銀以外の金属粒子を含む電極形成用組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   As the conductive metal powder, silver powder is generally used. However, use of metal powders other than silver powder has been studied for various reasons. For example, a conductive composition capable of forming a solar cell electrode containing silver and aluminum is disclosed (for example, see Patent Document 1). Moreover, the composition for electrode formation containing the metal nanoparticle containing silver and metal particles other than silver is disclosed (for example, refer patent document 2).

特開2006−313744号公報JP 2006-313744 A 特開2008−226816号公報JP 2008-226816 A

濱川圭弘著、「太陽光発電 最新の技術とシステム」、CMC出版社、2001年、p26−27Akihiro Tsujikawa, “Latest Photovoltaic Power Generation Technology and System”, CMC Publishing Company, 2001, p26-27

一般に電極形成に用いられる銀は貴金属であり、資源の問題からも、また地金自体が高価であることから銀含有導電性組成物(銀含有ペースト)に代わるペースト材料の提案が望まれている。銀に代わる有望な材料としては、半導体配線材料に適用されている銅が挙げられる。銅は資源的にも豊富で、地金コストも銀の約100分の1と安価である。しかしながら、銅は200℃以上の高温で酸化されやすい材料であり、例えば、特許文献2に記載の電極形成用組成物では、導電性金属として銅を含む場合、これを焼成して電極を形成するために、窒素等の雰囲気下で焼成するという特殊な工程が必要であった。   In general, silver used for electrode formation is a noble metal, and due to the problem of resources, and the metal itself is expensive, a proposal of a paste material to replace the silver-containing conductive composition (silver-containing paste) is desired. . A promising material that can replace silver is copper that is applied to semiconductor wiring materials. Copper is abundant in terms of resources, and the cost of bullion is as low as about 1/100 of silver. However, copper is a material that is easily oxidized at a high temperature of 200 ° C. or higher. For example, in the composition for forming an electrode described in Patent Document 2, when copper is contained as a conductive metal, this is baked to form an electrode. Therefore, a special process of baking in an atmosphere of nitrogen or the like is necessary.

本発明は、焼成時における銅の酸化が抑制され、抵抗率の低い電極を形成可能な電極用ペースト組成物、および、該電極用ペースト組成物を用いて形成された電極を有する太陽電池を提供することを課題とする。   The present invention provides a paste composition for an electrode capable of forming an electrode having low resistivity with suppressed oxidation of copper during firing, and a solar cell having an electrode formed using the paste composition for electrode. The task is to do.

本発明の第1の態様は、示差熱−熱重量同時測定(TG−DTA)において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上である銅含有粒子と、炭素粒子と、ガラス軟化点が600℃以下であるガラス粒子と、溶剤と、樹脂と、を含む電極用ペースト組成物である。 In the first aspect of the present invention, copper-containing particles having a peak temperature of an exothermic peak having a maximum area in differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA) of 280 ° C. or more, carbon particles, and a glass softening point It is the paste composition for electrodes containing the glass particle which is 600 degrees C or less, a solvent, and resin.

前記銅含有粒子は、リン含有銅合金粒子及び銀被覆された銅粒子から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   The copper-containing particles are preferably at least one selected from phosphorus-containing copper alloy particles and silver-coated copper particles.

前記炭素粒子は、無定形炭素、グラファイト、フラーレン、及びカーボンナノチューブからなる群から選ばれる少なくとも1種の粒子であることが好ましい。   The carbon particles are preferably at least one particle selected from the group consisting of amorphous carbon, graphite, fullerene, and carbon nanotubes.

前記電極用ペースト組成物は、銀粒子を更に含むことが好ましく、前記銅含有粒子と前記銀粒子の総量を100質量%としたときの前記銅含有粒子の含有率が9質量%以上88質量%以下であることがより好ましい。また電極用ペースト組成物全体に対し、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が60質量%以上94質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が0.1質量%以上35質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.1質量%以上10質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が3質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましい。   The electrode paste composition preferably further includes silver particles, and the content of the copper-containing particles is 9% by mass to 88% by mass when the total amount of the copper-containing particles and the silver particles is 100% by mass. The following is more preferable. The total content of the copper-containing particles and the silver particles is 60% by mass or more and 94% by mass or less, and the carbon particle content is 0.1% by mass or more and 35% by mass with respect to the entire electrode paste composition. And the glass particle content is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 3% by mass or more and 30% by mass or less. preferable.

本発明の第2の態様は、リン含有銅合金粒子と、炭素粒子と、ガラス軟化点が600℃以下であるガラス粒子と、溶剤と、樹脂と、を含む電極用ペースト組成物である。 A second aspect of the present invention is an electrode paste composition comprising phosphorus-containing copper alloy particles, carbon particles, glass particles having a glass softening point of 600 ° C. or less, a solvent, and a resin.

前記ガラス粒子は、ガラス軟化点が600℃以下であって、結晶化開始温度が600℃を超えることが好ましい。   The glass particles preferably have a glass softening point of 600 ° C. or lower and a crystallization start temperature exceeding 600 ° C.

前記電極用ペースト組成物は、銀粒子を更に含むことが好ましく、前記銅含有粒子と前記銀粒子の総量を100質量%としたときの前記銅含有粒子の含有率が9質量%以上88質量%以下であることがより好ましい。また電極用ペースト組成物全体に対し、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が60質量%以上94質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が0.1質量%以上35質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.1質量%以上10質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が3質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましい。   The electrode paste composition preferably further includes silver particles, and the content of the copper-containing particles is 9% by mass to 88% by mass when the total amount of the copper-containing particles and the silver particles is 100% by mass. The following is more preferable. The total content of the copper-containing particles and the silver particles is 60% by mass or more and 94% by mass or less, and the carbon particle content is 0.1% by mass or more and 35% by mass with respect to the entire electrode paste composition. And the glass particle content is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 3% by mass or more and 30% by mass or less. preferable.

本発明の第3の態様は、銀被覆された銅粒子と、炭素粒子と、ガラス軟化点が600℃以下であるガラス粒子と、溶剤と、樹脂と、を含む電極用ペースト組成物である。
The third aspect of the present invention is an electrode paste composition comprising silver-coated copper particles, carbon particles, glass particles having a glass softening point of 600 ° C. or lower, a solvent, and a resin.

本発明の第4の態様は、シリコン基板上に付与された前記電極用ペースト組成物を焼成して形成された電極を有する太陽電池である。   The 4th aspect of this invention is a solar cell which has an electrode formed by baking the said paste composition for electrodes provided on the silicon substrate.

本発明によれば、焼成時における銅の酸化が抑制され、抵抗率の低い電極を形成可能な電極用ペースト組成物、および、該電極用ペースト組成物を用いて形成された電極を有する太陽電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oxidation of copper at the time of baking is suppressed, the paste composition for electrodes which can form an electrode with low resistivity, and the solar cell which has an electrode formed using this paste composition for electrodes Can be provided.

本発明にかかる太陽電池の断面図である。It is sectional drawing of the solar cell concerning this invention. 本発明にかかる太陽電池の受光面側を示す平面図である。It is a top view which shows the light-receiving surface side of the solar cell concerning this invention. 本発明にかかる太陽電池の裏面側を示す平面図である。It is a top view which shows the back surface side of the solar cell concerning this invention. (a)本発明にかかるバックコンタクト型太陽電池のAA断面構成を示す斜視図である。(b)本発明にかかるバックコンタクト型太陽電池の裏面側電極構造を示す平面図である。(A) It is a perspective view which shows the AA cross-section structure of the back contact type solar cell concerning this invention. (B) It is a top view which shows the back surface side electrode structure of the back contact type solar cell concerning this invention.

本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。   In the present specification, “to” indicates a range including numerical values described before and after that as a minimum value and a maximum value, respectively.

<電極用ペースト組成物>
本発明の電極用ペースト組成物は、示差熱−熱重量同時測定において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上である銅含有粒子の少なくとも1種と、炭素粒子の少なくとも1種と、ガラス粒子の少なくとも1種と、溶剤の少なくとも1種と、樹脂の少なくとも1種と、を含む。
かかる構成であることにより、焼成時における銅の酸化が抑制され、抵抗率の低い電極が形成可能である。
<Paste composition for electrodes>
The electrode paste composition of the present invention comprises at least one copper-containing particle having a peak temperature of an exothermic peak having a maximum area in differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement of 280 ° C. or more, at least one carbon particle, It contains at least one kind of glass particles, at least one kind of solvent, and at least one kind of resin.
With such a configuration, oxidation of copper during firing is suppressed, and an electrode with low resistivity can be formed.

(銅含有粒子)
本発明における銅含有粒子は、示差熱−熱重量同時測定(TG−DTA)において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上である。かかる耐酸化性が付与された銅含有粒子を用いることで焼成時における金属銅の酸化が抑制され、低抵抗率の電極を形成することができる。なお、示差熱−熱重量同時測定は通常の大気中で、測定装置:示差熱−熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、TG/DTA-6200型)を用いて、例えば、測定温度範囲:室温〜1000℃、昇温速度:40℃/分、大気流量:200ml/分の条件で行われる。
一般に純銅(金属銅)について示差熱−熱重量同時測定を行うと、最大面積を示す発熱ピークにおけるピーク温度は200℃付近となるが、本発明に用いられる銅含有粒子においては該ピーク温度が280℃以上である。さらに本発明においては、電極としての低抵抗率の観点から、280〜800℃であることが好ましく、350〜750℃であることがより好ましい。
(Copper-containing particles)
In the copper-containing particles of the present invention, the peak temperature of the exothermic peak showing the maximum area in differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA) is 280 ° C. or higher. By using such copper-containing particles imparted with oxidation resistance, oxidation of metallic copper during firing is suppressed, and an electrode with low resistivity can be formed. In addition, simultaneous measurement of differential heat-thermogravimetry is performed in a normal atmosphere using a measurement device: differential heat-thermogravimetric analyzer (manufactured by SII Nanotechnology, TG / DTA-6200), for example, measurement temperature Range: room temperature to 1000 ° C., temperature rising rate: 40 ° C./min, atmospheric flow rate: 200 ml / min.
In general, when differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement is performed on pure copper (metallic copper), the peak temperature at the exothermic peak showing the maximum area is around 200 ° C., but in the copper-containing particles used in the present invention, the peak temperature is 280. It is above ℃. Furthermore, in this invention, it is preferable that it is 280-800 degreeC from a viewpoint of the low resistivity as an electrode, and it is more preferable that it is 350-750 degreeC.

最大面積を示す発熱ピークにおけるピーク温度が280℃以上である銅含有粒子は、銅粒子に耐酸化性を付与することで構成することができる。
具体的には例えば、リン含有銅合金粒子及び銀被覆された銅粒子から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。また前記銅含有粒子は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Copper-containing particles having a peak temperature of 280 ° C. or higher at the exothermic peak showing the maximum area can be constituted by imparting oxidation resistance to the copper particles.
Specifically, for example, it is preferable to use at least one selected from phosphorus-containing copper alloy particles and silver-coated copper particles. The copper-containing particles may be used alone or in combination of two or more.

前記銅含有粒子の粒子径としては特に制限はないが、積算した重量が50%の場合における粒子径(以下、「D50%」と略記することがある)として、0.4〜10μmであることが好ましく、1〜7μmであることがより好ましい。0.4μm以上とすることで耐酸化性がより効果的に向上する。また10μm以下であることで電極中における銅含有粒子どうしの接触面積が大きくなり、抵抗率がより効果的に低下する。尚、銅含有粒子の粒子径は、マイクロトラック粒度分布測定装置(日機装社製、MT3300型)によって測定される。
また前記銅含有粒子の形状としては特に制限はなく、略球状、扁平状、ブロック状、板状、および鱗片状等のいずれであってもよいが、耐酸化性と低抵抗率の観点から、略球状、扁平状、または板状であることが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular as a particle diameter of the said copper containing particle | grains, It is 0.4-10 micrometers as a particle diameter (Hereinafter, it may abbreviate as "D50%.") When the integrated weight is 50%. Is preferable, and it is more preferable that it is 1-7 micrometers. When the thickness is 0.4 μm or more, the oxidation resistance is more effectively improved. Moreover, the contact area of the copper containing particles in an electrode becomes large because it is 10 micrometers or less, and a resistivity falls more effectively. The particle diameter of the copper-containing particles is measured by a microtrack particle size distribution measuring device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., MT3300 type).
Further, the shape of the copper-containing particles is not particularly limited, and may be any of a substantially spherical shape, a flat shape, a block shape, a plate shape, a scale shape, and the like, from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity, It is preferably substantially spherical, flat, or plate-shaped.

本発明の電極用ペースト組成物に含まれる前記銅含有粒子の含有率、または後述する銀粒子を含む場合の銅含有粒子と銀粒子の総含有率としては、電極用ペースト組成物全体に対し、例えば、60〜94質量%とすることができ、耐酸化性と低抵抗率の観点から、70〜94質量%であることが好ましく、72〜90質量%であることがより好ましく、74〜88質量%であることがさらに好ましい。
また本発明においては、前記銅含有粒子以外の導電性の粒子を組み合わせて用いてもよい。
As the content ratio of the copper-containing particles contained in the electrode paste composition of the present invention, or the total content of the copper-containing particles and silver particles in the case of containing silver particles described later, the entire paste composition for electrodes, For example, it can be set to 60 to 94% by mass, preferably 70 to 94% by mass, more preferably 72 to 90% by mass, and 74 to 88% from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity. More preferably, it is mass%.
In the present invention, conductive particles other than the copper-containing particles may be used in combination.

−リン含有銅合金粒子−
リン含有銅合金としては、リン銅ろう(リン濃度:7質量%程度以下)と呼ばれるろう付け材料が知られている。リン銅ろうは、銅と銅との接合剤としても用いられるものであるが、本発明の電極用ペースト組成物に含まれる銅含有粒子としてリン含有銅合金粒子を用いることで、耐酸化性に優れ、抵抗率の低い電極を形成することができる。さらに電極の低温焼成が可能となり、プロセスコストを削減できるという効果を得ることができる。
-Phosphorus-containing copper alloy particles-
As a phosphorus-containing copper alloy, a brazing material called phosphorus copper brazing (phosphorus concentration: about 7% by mass or less) is known. Phosphorus copper brazing is also used as a bonding agent between copper and copper, but by using phosphorous-containing copper alloy particles as copper-containing particles contained in the electrode paste composition of the present invention, oxidation resistance is improved. An electrode having excellent and low resistivity can be formed. Further, the electrode can be fired at a low temperature, and the effect that the process cost can be reduced can be obtained.

本発明におけるリン含有銅合金に含まれるリン含有率としては、示差熱−熱重量同時測定において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上となるような含有率であれば制限はない。具体的にはリン含有銅合金粒子の全質量に対して0.01質量%以上である。本発明においては、耐酸化性と低抵抗率の観点から、0.01質量%以上8質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上7.8質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上7.5質量%以下であることがより好ましい。
リン含有銅合金に含まれるリン含有率が8質量%以下であることで、より低い抵抗率を達成可能であり、また、リン含有銅合金の生産性に優れる。また0.01質量%以上であることで、より優れた耐酸化性を達成できる。
The phosphorus content contained in the phosphorus-containing copper alloy in the present invention is not limited as long as the peak temperature of the exothermic peak showing the maximum area is 280 ° C. or higher in simultaneous differential heat-thermogravimetric measurement. Specifically, it is 0.01% by mass or more based on the total mass of the phosphorus-containing copper alloy particles. In the present invention, from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity, it is preferably 0.01% by mass or more and 8% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 7.8% by mass or less. More preferably, it is 1 mass% or more and 7.5 mass% or less.
When the phosphorus content contained in the phosphorus-containing copper alloy is 8% by mass or less, a lower resistivity can be achieved, and the productivity of the phosphorus-containing copper alloy is excellent. Moreover, the more outstanding oxidation resistance can be achieved because it is 0.01 mass% or more.

前記リン含有銅合金粒子は、銅とリンを含む合金であるが、不可避的に混入する他の原子をさらに含んでいてもよい。不可避的に混入する他の原子としては、例えば、Sb、Si、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、Tl、V、Sn、Al、Zr、W、Mo、Ti、Co、Ni、およびAu等を挙げることができる。   The phosphorus-containing copper alloy particles are an alloy containing copper and phosphorus, but may further contain other atoms inevitably mixed therein. As other atoms inevitably mixed, for example, Sb, Si, K, Na, Li, Ba, Sr, Ca, Mg, Be, Zn, Pb, Cd, Tl, V, Sn, Al, Zr, W , Mo, Ti, Co, Ni, Au, and the like.

前記リン含有銅合金粒子の粒子径としては特に制限はないが、積算した重量が50%の場合における粒子径(以下、「D50%」と略記することがある)として、0.4〜10μmであることが好ましく、1〜7μmであることがより好ましい。0.4μm以上とすることでより効果的に耐酸化性が向上する。また10μm以下であることで電極中におけるリン含有銅合金粒子どうしの接触面積が大きくなり、抵抗率がより効果的に低下する。
また前記リン含有銅合金粒子の形状としては特に制限はなく、略球状、扁平状、ブロック状、板状、および鱗片状等のいずれであってもよいが、耐酸化性と低抵抗率の観点から、略球状、扁平状、または板状であることが好ましい。
The particle diameter of the phosphorus-containing copper alloy particles is not particularly limited, but the particle diameter when the accumulated weight is 50% (hereinafter sometimes abbreviated as “D50%”) is 0.4 to 10 μm. It is preferably 1 to 7 μm. When the thickness is 0.4 μm or more, the oxidation resistance is more effectively improved. Moreover, the contact area of the phosphorus containing copper alloy particles in an electrode becomes large because it is 10 micrometers or less, and a resistivity falls more effectively.
The shape of the phosphorus-containing copper alloy particles is not particularly limited, and may be any of a substantially spherical shape, a flat shape, a block shape, a plate shape, a scale shape, and the like, but from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity. Therefore, it is preferably substantially spherical, flat, or plate-shaped.

リン銅合金は、通常用いられる方法で製造することができる。また、リン含有銅合金粒子は、所望のリン含有率となるように調製したリン含有銅合金を用いて、金属粉末を調製する通常の方法を用いて調製することができ、例えば、水アトマイズ法を用いて定法により製造することができる。水アトマイズ法は金属便覧(丸善)等に記載されている。
具体的には例えば、リン含有銅合金を溶解し、これをノズル噴霧によって粉末化した後、得られた粉末を乾燥、分級することで、所望のリン含有銅合金粒子を製造することができる。また、分級条件を適宜選択することで所望の粒子径を有するリン含有銅合金粒子を製造することができる。
The phosphorous copper alloy can be produced by a commonly used method. Also, the phosphorus-containing copper alloy particles can be prepared using a normal method of preparing metal powder using a phosphorus-containing copper alloy prepared so as to have a desired phosphorus content, for example, a water atomization method Can be produced by a conventional method. The water atomization method is described in Metal Handbook (Maruzen).
Specifically, for example, after phosphorus-containing copper alloy is dissolved and powdered by nozzle spray, the obtained powder is dried and classified, whereby desired phosphorus-containing copper alloy particles can be produced. Moreover, the phosphorus containing copper alloy particle | grains which have a desired particle diameter can be manufactured by selecting classification conditions suitably.

本発明の電極用ペースト組成物に含まれる前記リン含有銅合金粒子の含有率、または後述する銀粒子を含む場合のリン含有銅合金粒子と銀粒子の総含有率としては、電極用ペースト組成物全体に対し、例えば、60〜94質量%とすることができ、耐酸化性と低抵抗率の観点から、70〜94質量%であることが好ましく、72〜90質量%であることがより好ましく、74〜88質量%であることがさらに好ましい。
また本発明において前記リン含有銅合金粒子は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらにリン銅合金粒子以外であって、最大面積を示す発熱ピークにおけるピーク温度が280℃以上である銅含有粒子と組み合わせて用いてもよい。
The content of the phosphorus-containing copper alloy particles contained in the electrode paste composition of the present invention, or the total content of the phosphorus-containing copper alloy particles and silver particles in the case of containing silver particles to be described later, For example, it can be 60 to 94% by mass with respect to the whole, and is preferably 70 to 94% by mass and more preferably 72 to 90% by mass from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity. It is more preferable that it is 74-88 mass%.
In the present invention, the phosphorus-containing copper alloy particles may be used singly or in combination of two or more. Furthermore, it may be used in combination with copper-containing particles other than phosphor copper alloy particles, the peak temperature of the exothermic peak showing the maximum area being 280 ° C. or higher.

さらに本発明においては、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、リン含有率が0.01質量%以上8質量%以下であるリン含有銅合金粒子を、電極用ペースト組成物に対して60〜94質量%(後述する銀粒子を含む場合は、銀被覆リン含有銅合金粒子と銀粒子の総含有率)含むことが好ましく、リン含有率が1〜7.5質量%であるリン含有銅合金粒子を、電極用ペースト組成物に対して74〜88質量%(後述する銀粒子を含む場合は、銀被覆リン含有銅合金粒子と銀粒子の総含有率)含むことがより好ましい。
また本発明においては、前記リン含有銅合金粒子以外の導電性の粒子を組み合わせて用いてもよい。
Furthermore, in this invention, from a viewpoint of oxidation resistance and the low resistivity of an electrode, phosphorus containing copper alloy particle | grains whose phosphorus content rate is 0.01 mass% or more and 8 mass% or less are made with respect to the paste composition for electrodes. 60 to 94% by mass (when silver particles described later are included, the total content of silver-coated phosphorus-containing copper alloy particles and silver particles) is preferably included, and the phosphorus content is 1 to 7.5% by mass. More preferably, the copper alloy particles are contained in an amount of 74 to 88% by mass (the total content of silver-coated phosphorus-containing copper alloy particles and silver particles when silver particles described later are included) with respect to the electrode paste composition.
In the present invention, conductive particles other than the phosphorus-containing copper alloy particles may be used in combination.

−銀被覆銅粒子−
本発明における銀被覆銅粒子としては、銅粒子の表面の少なくとも一部が銀で被覆されているものであればよい。本発明の電極用ペースト組成物に含まれる銅含有粒子として、銀被覆銅粒子を用いることで、耐酸化性に優れ、抵抗率の低い電極を形成することができる。さらに銅粒子が銀で被覆されていることで、銀被覆銅粒子と銀粒子との界面抵抗が低下し、抵抗率がより低下した電極を形成することができる。またさらに、ペースト組成物としたとき、水分が混入した場合に、銀被覆銅粒子を用いることで、室温における銅の酸化を抑制でき、ポットライフを向上できるという効果を得ることができる。
-Silver-coated copper particles-
As the silver-coated copper particles in the present invention, it is sufficient that at least a part of the surface of the copper particles is coated with silver. By using silver-coated copper particles as the copper-containing particles contained in the electrode paste composition of the present invention, an electrode having excellent oxidation resistance and low resistivity can be formed. Furthermore, since the copper particles are coated with silver, the interface resistance between the silver-coated copper particles and the silver particles is reduced, and an electrode with a lower resistivity can be formed. Furthermore, when it is set as a paste composition, when a water | moisture content mixes, the effect that the oxidation of copper at room temperature can be suppressed and the pot life can be improved can be obtained by using silver-coated copper particles.

前記銀被覆銅粒子における銀の被覆量(銀含有率)としては、示差熱−熱重量同時測定において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上となるような被覆量(銀含有率)であれば制限はない。具体的には銀被覆銅粒子の全質量に対して1質量%以上であるが、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、銀被覆銅粒子の全質量に対して1〜88質量%であることが好ましく、3〜80質量%であることがより好ましく、5〜75質量%であることがさらに好ましい。   As the silver coating amount (silver content) in the silver-coated copper particles, the coating amount (silver content) such that the peak temperature of the exothermic peak showing the maximum area in differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement is 280 ° C. or more. If there is no limit. Specifically, it is 1% by mass or more with respect to the total mass of the silver-coated copper particles, but from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity of the electrode, 1 to 88% by mass with respect to the total mass of the silver-coated copper particles. It is preferable that it is 3-80 mass%, and it is further more preferable that it is 5-75 mass%.

また銀被覆銅粒子の粒子径としては特に制限はないが、積算した重量が50%の場合における粒子径(以下、「D50%」と略記することがある)として、0.4μm〜10μmであることが好ましく、1〜7μmであることがより好ましい。0.4μm以上とすることでより効果的に耐酸化性が向上する。また10μm以下であることで電極中における銀被覆銅粒子どうしの接触面積が大きくなり、抵抗率がより効果的に低下する。
また前記銀被覆銅粒子の形状としては特に制限はなく、略球状、扁平状、ブロック状、板状、および鱗片状等のいずれであってもよいが、耐酸化性と低抵抗率の観点から、略球状、扁平状、または板状であることが好ましい。
The particle diameter of the silver-coated copper particles is not particularly limited, but the particle diameter when the accumulated weight is 50% (hereinafter sometimes abbreviated as “D50%”) is 0.4 μm to 10 μm. It is preferable that it is 1-7 micrometers. When the thickness is 0.4 μm or more, the oxidation resistance is more effectively improved. Moreover, the contact area of the silver covering copper particle in an electrode becomes large because it is 10 micrometers or less, and a resistivity falls more effectively.
Further, the shape of the silver-coated copper particles is not particularly limited and may be any of a substantially spherical shape, a flat shape, a block shape, a plate shape, a scale shape, and the like, from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity. It is preferably substantially spherical, flat or plate-like.

前記銀被覆銅粒子を構成する銅は、不可避的に混入する他の原子を含んでいてもよい。不可避的に混入する他の原子としては、例えば、Sb、Si、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、Tl、V、Sn、Al、Zr、W、Mo、Ti、Co、Ni、およびAu等を挙げることができる。   Copper constituting the silver-coated copper particles may contain other atoms inevitably mixed. As other atoms inevitably mixed, for example, Sb, Si, K, Na, Li, Ba, Sr, Ca, Mg, Be, Zn, Pb, Cd, Tl, V, Sn, Al, Zr, W , Mo, Ti, Co, Ni, Au, and the like.

また前記銀被覆銅粒子は、既述のリン含有銅合金を銀被覆したものであることもまた好ましい。これにより耐酸化性がより向上し、形成される電極の抵抗率がより低下する。
銀被覆銅粒子におけるリン含有合金の詳細については、既述のリン含有銅合金と同義であり、好ましい態様も同様である。
Moreover, it is also preferable that the silver-coated copper particles are those in which the above-described phosphorus-containing copper alloy is silver-coated. As a result, the oxidation resistance is further improved, and the resistivity of the formed electrode is further reduced.
About the detail of the phosphorus containing alloy in a silver covering copper particle, it is synonymous with the above-mentioned phosphorus containing copper alloy, and its preferable aspect is also the same.

前記銀被覆銅粒子の調製方法としては、銅粒子(好ましくは、リン含有銅合金粒子)の表面の少なくとも一部を銀で被覆することができる調製方法であれば特に制限はない。例えば、硫酸、塩酸、リン酸等の酸性溶液中に銅粉(または、リン含有銅合金粉)を分散し、該銅粉分散液にキレート化剤を加えて銅粉スラリーを作製する。得られた銅粉スラリーに銀イオン溶液を添加することで、置換反応により銅粉表面へ銀層を形成することができる。
前記キレート化剤としては特に制限はないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸塩、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミン五酢酸、イミノ二酢酸等を用いることができる。また銀イオン溶液としては、例えば、硝酸銀溶液等を用いることができる。
The method for preparing the silver-coated copper particles is not particularly limited as long as at least a part of the surface of the copper particles (preferably phosphorus-containing copper alloy particles) can be coated with silver. For example, copper powder (or phosphorus-containing copper alloy powder) is dispersed in an acidic solution such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, and a chelating agent is added to the copper powder dispersion to prepare a copper powder slurry. By adding a silver ion solution to the obtained copper powder slurry, a silver layer can be formed on the surface of the copper powder by a substitution reaction.
Although there is no restriction | limiting in particular as said chelating agent, For example, ethylenediaminetetraacetic acid salt, triethylenediamine, diethylenetriaminepentaacetic acid, iminodiacetic acid, etc. can be used. Moreover, as a silver ion solution, a silver nitrate solution etc. can be used, for example.

本発明の電極用ペースト組成物に含まれる前記銀被覆銅粒子の含有率、または後述する銀粒子を含む場合の銀被覆銅粒子と銀粒子の総含有率としては、例えば、60〜94質量%とすることができ、耐酸化性と低抵抗率の観点から、72〜90質量%であることが好ましく、74〜88質量%であることがより好ましい。
また本発明において前記銀被覆銅粒子は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、銀被覆銅粒子以外であって、最大面積を示す発熱ピークにおけるピーク温度が280℃以上である銅含有粒子と組み合わせて用いてもよい。
As a content rate of the said silver covering copper particle contained in the paste composition for electrodes of this invention, or a silver covering copper particle in the case of containing the silver particle mentioned later, as a total content rate of a silver covering copper particle and silver particle, for example, 60-94 mass% From the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity, the content is preferably 72 to 90% by mass, and more preferably 74 to 88% by mass.
In the present invention, the silver-coated copper particles may be used singly or in combination of two or more. Moreover, you may use in combination with the copper containing particle | grains other than silver covering copper particle | grains, Comprising: The peak temperature in the exothermic peak which shows the maximum area is 280 degreeC or more.

本発明においては、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、銀被覆銅粒子の全質量に対する銀含有率が1〜88質量%である銀被覆銅粒子を、電極用ペースト組成物に対して60〜94質量%(後述する銀粒子を含む場合は、銀被覆銅粒子と銀粒子の総含有率)含むことが好ましく、銀含有率が5質量%〜75質量%である銀被覆銅粒子を、電極用ペースト組成物に対して74〜88質量%(後述する銀粒子を含む場合は、銀被覆銅粒子と銀粒子の総含有率)含むことがより好ましい。
さらに銀含有率が1〜88質量%であって、リン含有率が0.01〜8質量%である銀被覆リン含有銅合金粒子を、電極用ペースト組成物に対して60〜94質量%(後述する銀粒子を含む場合は、銀被覆リン含有銅合金粒子と銀粒子の総含有率)含むことが好ましく、銀含有率が5〜75質量%であって、リン含有率が1〜7.5質量%以下である銀被覆リン含有銅合金粒子を、電極用ペースト組成物に対して74〜88質量%(後述する銀粒子を含む場合は、銀被覆リン含有銅合金粒子と銀粒子の総含有率)含むことがより好ましい。
また本発明においては、前記銀被覆銅粒子以外の導電性の粒子を組み合わせて用いてもよい。
In the present invention, from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity of the electrode, the silver-coated copper particles having a silver content of 1 to 88% by mass relative to the total mass of the silver-coated copper particles are compared with the electrode paste composition. 60 to 94% by mass (when silver particles described later are included, the total content of silver-coated copper particles and silver particles) is preferably included, and the silver-coated copper particles having a silver content of 5 to 75% by mass Is more preferably 74 to 88% by mass with respect to the electrode paste composition (when silver particles described later are included, the total content of silver-coated copper particles and silver particles).
Further, the silver-coated phosphorus-containing copper alloy particles having a silver content of 1 to 88% by mass and a phosphorus content of 0.01 to 8% by mass are used in an amount of 60 to 94% by mass (based on the electrode paste composition). When silver particles described later are included, it is preferable to include silver coated phosphorus-containing copper alloy particles and silver particles), the silver content is 5 to 75% by mass, and the phosphorus content is 1 to 7%. The silver-coated phosphorus-containing copper alloy particles, which are 5% by mass or less, are 74 to 88% by mass with respect to the electrode paste composition (when silver particles described later are included, the total of silver-coated phosphorus-containing copper alloy particles and silver particles It is more preferable to include the content).
In the present invention, conductive particles other than the silver-coated copper particles may be used in combination.

(炭素粒子)
本発明の電極用ペースト組成物は、上記の通り、銅含有粒子に加えて炭素粒子を含む。本発明の電極用ペースト組成物が炭素粒子を含むことにより、電極用ペースト組成物を焼結する際における上記銅含有粒子の酸化が抑制される。その理由は定かではないが、焼結時において炭素粒子が積極的に酸素分子を捕獲し、捕獲された酸素分子が炭素と結合して二酸化炭素となることで、銅含有粒子に含まれる銅が酸素分子によって酸化されることを抑制するものと推測される。
(Carbon particles)
As described above, the electrode paste composition of the present invention includes carbon particles in addition to the copper-containing particles. When the electrode paste composition of the present invention contains carbon particles, oxidation of the copper-containing particles when the electrode paste composition is sintered is suppressed. The reason is not clear, but the carbon particles actively capture oxygen molecules during sintering, and the trapped oxygen molecules combine with carbon to form carbon dioxide, so that the copper contained in the copper-containing particles is reduced. It is presumed to suppress oxidation by oxygen molecules.

炭素粒子としては、例えば、無定形炭素、グラファイト、フラーレン、及びカーボンナノチューブからなる群から選ばれる少なくとも1種の粒子であることが好ましい。
無定形炭素の具体例としては、例えば、カーボンブラック、コークス、木炭、獣炭、スス、炭素繊維等が挙げられる。
炭素粒子が酸素分子を捕獲しやすく、銅含有粒子の酸化が抑制されるという観点から、炭素粒子の成分としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブが好ましく、その中でもカーボンブラックがさらに好ましい。
銅含有粒子100質量部に対する炭素粒子の添加量は、銅含有粒子酸化抑制の観点から、10質量部以上80質量部以下が好ましく、15質量部以上50質量部以下がより好ましい。
The carbon particles are preferably at least one particle selected from the group consisting of amorphous carbon, graphite, fullerene, and carbon nanotubes, for example.
Specific examples of amorphous carbon include carbon black, coke, charcoal, animal charcoal, soot, and carbon fiber.
Carbon black, graphite, and carbon nanotube are preferable as the component of the carbon particle from the viewpoint that the carbon particle easily captures oxygen molecules and oxidation of the copper-containing particle is suppressed, and among these, carbon black is more preferable.
The addition amount of the carbon particles with respect to 100 parts by mass of the copper-containing particles is preferably 10 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass or more and 50 parts by mass or less from the viewpoint of suppressing oxidation of the copper-containing particles.

また前記炭素粒子は、加熱時に銅含有粒子を酸化させる酸素分子を効率的に補足する観点から、その比表面積は10m/g以上を有することが望ましく、100m/g以上を有することがより望ましく、1000m/g以上を有することがさらに望ましい。 The carbon particles preferably have a specific surface area of 10 m 2 / g or more, more preferably 100 m 2 / g or more from the viewpoint of efficiently capturing oxygen molecules that oxidize copper-containing particles during heating. Desirably, it is more desirable to have 1000 m < 2 > / g or more.

また前記炭素粒子は、電極用ペースト組成物としてスクリーン印刷等でパターニングする際のハンドリング性の観点から、微粒子であることが好ましい。前記炭素粒子の微粒子は、具体的には、粒子径(D50%)が100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがさらに好ましく、20μm以下であることが最も好ましい。炭素粒子の粒子径(D50%)が100μmより小さいことにより、スクリーン印刷時にスクリーン版のメッシュを詰まらせにくくなる。なお、上記粒子径(D50%)の測定は、上記銅含有粒子における粒子径(D50%)の測定と同様にして行う。   Moreover, it is preferable that the said carbon particle is a fine particle from a viewpoint of the handleability at the time of patterning by screen printing etc. as an electrode paste composition. Specifically, the fine particles of the carbon particles preferably have a particle diameter (D50%) of 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and most preferably 20 μm or less. When the particle diameter (D50%) of the carbon particles is smaller than 100 μm, it becomes difficult to clog the screen plate mesh during screen printing. The particle diameter (D50%) is measured in the same manner as the particle diameter (D50%) of the copper-containing particles.

(ガラス粒子)
本発明の電極用ペースト組成物は、ガラス粒子の少なくとも1種を含む。電極用ペースト組成物がガラス粒子を含むことにより、電極形成温度において、いわゆるファイアースルーによって反射防止膜である窒化ケイ素膜が取り除かれ、電極とシリコン基板とのオーミックコンタクトが形成される。
(Glass particles)
The electrode paste composition of the present invention contains at least one kind of glass particles. When the electrode paste composition contains glass particles, the silicon nitride film as the antireflection film is removed by so-called fire-through at the electrode formation temperature, and an ohmic contact between the electrode and the silicon substrate is formed.

前記ガラス粒子は、電極形成温度で軟化・溶融し、接触した窒化ケイ素膜を酸化し、酸化された二酸化ケイ素を取り込むことで、反射防止膜を除去可能なものであれば、当該技術分野において通常用いられるガラス粒子を特に制限なく用いることができる。
本発明においては、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、ガラス軟化点が600℃以下であって、結晶化開始温度が600℃を超えるガラスを含むガラス粒子であることが好ましい。尚、前記ガラス軟化点は、熱機械分析装置(TMA)を用いて通常の方法によって測定され、また前記結晶化開始温度は、示差熱−熱重量分析装置(TG/DTA)を用いて通常の方法によって測定される。
The glass particles are usually used in the technical field as long as they can soften and melt at the electrode formation temperature, oxidize the contacted silicon nitride film, and take the oxidized silicon dioxide to remove the antireflection film. The glass particles used can be used without particular limitation.
In the present invention, glass particles containing glass having a glass softening point of 600 ° C. or lower and a crystallization start temperature exceeding 600 ° C. are preferable from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity of the electrode. The glass softening point is measured by a normal method using a thermomechanical analyzer (TMA), and the crystallization start temperature is measured using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG / DTA). Measured by method.

一般に電極用ペースト組成物に含まれるガラス粒子は、二酸化ケイ素を効率よく取り込み可能であることから鉛を含むガラスから構成される。このような鉛を含むガラスとしては、例えば、特許03050064等に記載のものを挙げることができ、本発明においてもこれらを好適に使用することができる。
また本発明においては、環境に対する影響を考慮すると、鉛を実質的に含まない鉛フリーガラスを用いることが好ましい。鉛フリーガラスとしては、例えば、特開2006−313744号公報の段落番号0024〜0025に記載の鉛フリーガラスや、特開2009−188281等に記載の鉛フリーガラスを挙げることができ、これらの鉛フリーガラスから適宜選択して本発明に適用することもまた好ましい。
Generally, the glass particles contained in the electrode paste composition are composed of glass containing lead because silicon dioxide can be efficiently taken up. Examples of such lead-containing glass include those described in Japanese Patent No. 03050064, and these can also be suitably used in the present invention.
In the present invention, it is preferable to use lead-free glass that does not substantially contain lead in consideration of the influence on the environment. Examples of the lead-free glass include lead-free glass described in paragraph numbers 0024 to 0025 of JP-A-2006-313744, and lead-free glass described in JP-A 2009-188281, and the like. It is also preferable to select from free glass as appropriate and apply it to the present invention.

本発明の電極用ペースト組成物に用いられるガラス成分としては、例えば、二酸化ケイ素(SiO)、酸化リン(P)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ホウ素(B)、酸化バナジウム(V)、酸化カリウム(KO)、酸化ビスマス(Bi-)、酸化ナトリウム(NaO)、酸化リチウム(LiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化鉛(PbO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化スズ(SnO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タングステン(WO)、酸化モリブデン(MoO)、酸化ランタン(La)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、酸化イットリウム(Y)、酸化チタン(TiO)、酸化ゲルマニウム(GeO)、酸化テルル(TeO)、酸化ルテチウム(Lu)、酸化アンチモン(Sb)、酸化銅(CuO)、酸化鉄(FeO)、酸化銀(AgO)、及び酸化マンガン(MnO)等が挙げられる。中でも、SiO、P、Al、B、V、Bi、ZnO、及びPbOから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。 Examples of the glass component used in the electrode paste composition of the present invention include silicon dioxide (SiO 2 ), phosphorus oxide (P 2 O 5 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and boron oxide (B 2 O 3). ), Vanadium oxide (V 2 O 5 ), potassium oxide (K 2 O), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), sodium oxide (Na 2 O), lithium oxide (Li 2 O), barium oxide (BaO) Strontium oxide (SrO), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), beryllium oxide (BeO), zinc oxide (ZnO), lead oxide (PbO), cadmium oxide (CdO), tin oxide (SnO), oxide zirconium (ZrO 2), tungsten oxide (WO 3), molybdenum oxide (MoO 3), lanthanum oxide (La 2 O 3), acid Niobium (Nb 2 O 5), tantalum oxide (Ta 2 O 5), yttrium oxide (Y 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), germanium oxide (GeO 2), tellurium oxide (TeO 2), lutetium oxide ( Examples include Lu 2 O 3 ), antimony oxide (Sb 2 O 3 ), copper oxide (CuO), iron oxide (FeO), silver oxide (AgO), and manganese oxide (MnO). Among these, it is preferable to use at least one selected from SiO 2 , P 2 O 5 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , Bi 2 O 3 , ZnO, and PbO.

前記ガラス粒子の含有率としては、電極用ペースト組成物の全質量に対して0.1〜10質量%であることが好ましく、0.5〜8質量%であることがより好ましく、1〜7質量%であることがさらに好ましい。かかる範囲の含有率でガラス粒子を含むことにより、より効果的に耐酸化性、電極の低抵抗率および低接触抵抗が達成される。   As a content rate of the said glass particle, it is preferable that it is 0.1-10 mass% with respect to the total mass of the paste composition for electrodes, It is more preferable that it is 0.5-8 mass%, 1-7 More preferably, it is mass%. By including glass particles with a content in such a range, oxidation resistance, low resistivity of the electrode, and low contact resistance can be achieved more effectively.

(溶剤および樹脂)
本発明の電極用ペースト組成物は、溶剤の少なくとも1種と樹脂の少なくとも1種とを含む。これにより本発明の電極用ペースト組成物の液物性(例えば、粘度、表面張力等)を、シリコン基板に付与する際の付与方法に応じて必要とされる液物性に調整することができる。
(Solvent and resin)
The electrode paste composition of the present invention contains at least one solvent and at least one resin. Thereby, the liquid physical property (for example, a viscosity, surface tension, etc.) of the paste composition for electrodes of this invention can be adjusted to the required liquid physical property according to the provision method at the time of providing to a silicon substrate.

前記溶剤としては特に制限はない。例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエンなどの炭化水素系溶剤;ジクロロエチレン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼンなどの塩素化炭化水素系溶剤;テトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、ピラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、トリオキサンなどの環状エーテル系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール系化合物;2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノプロピオネート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノブチレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、2,2,4−トリエチル−1,3−ペンタンジオールモノアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの多価アルコールのエステル系溶剤;ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールジエチルエーテルなとの多価アルコールのエーテル系溶剤;α−テルピネン、α−テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、α−ピネン、β−ピネン、ターピネオール、カルボン、オシメン、フェランドレンなどのテルペン系溶剤、およびこれらの混合物が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said solvent. For example, hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane and toluene; chlorinated hydrocarbon solvents such as dichloroethylene, dichloroethane and dichlorobenzene; cyclics such as tetrahydrofuran, furan, tetrahydropyran, pyran, dioxane, 1,3-dioxolane and trioxane Ether solvents; amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone and cyclohexanone; ethanol; Alcohol compounds such as 2-propanol, 1-butanol, diacetone alcohol; 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoacetate, 2,2,4- Limethyl-1,3-pentanediol monopropionate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monobutyrate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, Ester solvents of polyhydric alcohols such as 2,2,4-triethyl-1,3-pentanediol monoacetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate; ethers of polyhydric alcohols such as butyl cellosolve and diethylene glycol diethyl ether Terpene solvents such as α-terpinene, α-terpineol, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene, α-pinene, β-pinene, terpineol, carvone, oximene, ferrandrene, and the like A mixture is mentioned.

本発明における前記溶剤としては、電極用ペースト組成物をシリコン基板に形成する際の塗布性、印刷性の観点から、多価アルコールのエステル系溶剤、テルペン系溶剤、および多価アルコールのエーテル系溶剤から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、多価アルコールのエステル系溶剤およびテルペン系溶剤から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
本発明において前記溶剤は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
As the solvent in the present invention, a polyhydric alcohol ester solvent, a terpene solvent, and a polyhydric alcohol ether solvent from the viewpoints of coatability and printability when the electrode paste composition is formed on a silicon substrate. Is preferably at least one selected from the group consisting of an ester solvent of a polyhydric alcohol and a terpene solvent.
In this invention, the said solvent may be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

また前記樹脂としては焼成によって熱分解されうる樹脂であれば、当該技術分野において通常用いられる樹脂を特に制限なく用いることができる。具体的には例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂;ポリビニルアルコール類;ポリビニルピロリドン類;アクリル樹脂;酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体;ポリビニルブチラール等のブチラール樹脂;フェノール変性アルキド樹脂、ひまし油脂肪酸変性アルキド樹脂のようなアルキド樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ロジンエステル樹脂等を挙げることができる。   As the resin, any resin that is usually used in the technical field can be used without particular limitation as long as it can be thermally decomposed by firing. Specifically, for example, cellulose resins such as methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and nitrocellulose; polyvinyl alcohols; polyvinyl pyrrolidones; acrylic resins; vinyl acetate-acrylic acid ester copolymers; butyral resins such as polyvinyl butyral; phenol Examples thereof include alkyd resins such as modified alkyd resins and castor oil fatty acid modified alkyd resins; epoxy resins; phenol resins; rosin ester resins.

本発明における前記樹脂としては、焼成時における消失性の観点から、セルロース系樹脂、およびアクリル樹脂から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、セルロース系樹脂から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
本発明において前記樹脂は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The resin in the present invention is preferably at least one selected from cellulosic resins and acrylic resins, more preferably at least one selected from cellulosic resins, from the viewpoint of disappearance during firing. preferable.
In this invention, the said resin may be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本発明の電極用ペースト組成物において、前記溶剤と前記樹脂の含有量は、所望の液物性と使用する溶剤および樹脂の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、溶剤と樹脂の総含有量が、電極用ペースト組成物の全質量に対して3質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、7質量%以上20質量%以下であることがさらに好ましい。
溶剤と樹脂の総含有量が前記範囲内であることにより、電極用ペースト組成物をシリコン基板に付与する際の付与適性が良好になり、所望の幅および高さを有する電極をより容易に形成することができる。
In the electrode paste composition of the present invention, the content of the solvent and the resin can be appropriately selected according to the desired liquid properties and the type of solvent and resin used. For example, the total content of the solvent and the resin is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less with respect to the total mass of the electrode paste composition. More preferably, the content is 7% by mass or more and 20% by mass or less.
When the total content of the solvent and the resin is within the above range, the application suitability when applying the electrode paste composition to the silicon substrate is improved, and an electrode having a desired width and height is more easily formed. can do.

本発明の電極用ペースト組成物においては、後述する銀粒子を用いない場合、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、前記銅含有粒子の含有率が60質量%以上94質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が0.1質量%以上35質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.1質量%以上10質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が3質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
また、後述する銀粒子を用いない場合、前記銅含有粒子の含有率が74質量%以上88質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が1質量%以上18質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.5質量%以上8質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が7質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
さらに、後述する銀粒子を用いない場合、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が74質量%以上88質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が3質量%以上17質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が1質量%以上7質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が7質量%以上20質量%以下であることがさらに好ましい。
In the electrode paste composition of the present invention, when the silver particles described later are not used, the content of the copper-containing particles is from 60% by mass to 94% by mass from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity of the electrode. The content of the carbon particles is 0.1% by mass or more and 35% by mass or less, and the content of the glass particles is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and the solvent and the resin The total content of is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less.
Moreover, when not using the silver particle mentioned later, the content rate of the said copper containing particle is 74 mass% or more and 88 mass% or less, Comprising: The content rate of the said carbon particle is 1 mass% or more and 18 mass% or less, More preferably, the glass particle content is 0.5% by mass or more and 8% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 7% by mass or more and 20% by mass or less.
Furthermore, when not using the silver particle mentioned later, the total content rate of the said copper containing particle and the said silver particle is 74 mass% or more and 88 mass% or less, Comprising: The content rate of the said carbon particle is 3 mass% or more and 17 mass%. More preferably, the content of the glass particles is 1% by mass or more and 7% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 7% by mass or more and 20% by mass or less.

(銀粒子)
本発明の電極用ペースト組成物は、銀粒子の少なくとも1種を更に含むことが好ましい。銀粒子を含むことで耐酸化性がより向上し、電極としての抵抗率がより低下する。さらに太陽電池モジュールとした場合のはんだ接続性が向上するという効果も得られる。このことは例えば、以下のように考えることができる。
(Silver particles)
The electrode paste composition of the present invention preferably further contains at least one silver particle. By containing silver particles, the oxidation resistance is further improved, and the resistivity as an electrode is further reduced. Furthermore, the effect that the solder connection property at the time of setting it as a solar cell module improves is also acquired. This can be considered as follows, for example.

一般に電極形成温度領域である600℃から900℃の温度領域では、銅中への銀の少量の固溶、および銀中への銅の少量の固溶が生じ、銅と銀との界面に銅−銀固溶体の層(固溶領域)が形成される。銅含有粒子と銀粒子の混合物を高温に加熱後、室温へゆっくりと冷却した場合、固溶領域は生じないと考えられるが、電極形成時には高温域から常温に数秒で冷却されることから、高温での固溶体の層は、非平衡な固溶体相または銅と銀の共晶組織として銀粒子および銅含有粒子の表面を覆うと考えられる。このような銅−銀固溶体層は、電極形成温度における銅含有粒子の耐酸化性に寄与すると考えることができる。   In general, in a temperature range of 600 ° C. to 900 ° C., which is an electrode formation temperature range, a small amount of silver is dissolved in copper and a small amount of copper is dissolved in silver, and copper is formed at the interface between copper and silver. -A silver solid solution layer (solid solution region) is formed. When a mixture of copper-containing particles and silver particles is heated to a high temperature and then slowly cooled to room temperature, it is considered that a solid solution region does not occur, but at the time of electrode formation, it is cooled from the high temperature region to room temperature in a few seconds. It is thought that the solid solution layer in FIG. 4 covers the surface of the silver particles and the copper-containing particles as a non-equilibrium solid solution phase or a eutectic structure of copper and silver. Such a copper-silver solid solution layer can be considered to contribute to the oxidation resistance of the copper-containing particles at the electrode formation temperature.

また銅−銀固溶体層は、300℃から500℃以上の温度で形成され始める。従って、示差熱−熱重量同時測定において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上である銅含有粒子に、銀粒子を併用することで、より効果的に銅含有粒子の耐酸化性を向上することができ、形成される電極の抵抗率がより低下すると考えることができる。   The copper-silver solid solution layer starts to be formed at a temperature of 300 ° C. to 500 ° C. or higher. Therefore, by using silver particles together with copper-containing particles having a peak temperature of an exothermic peak showing a maximum area in differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement of 280 ° C. or more, the oxidation resistance of the copper-containing particles is more effectively improved. It can be considered that the resistivity of the formed electrode is further reduced.

前記銀粒子を構成する銀は、不可避的に混入する他の原子を含んでいてもよい。不可避的に混入する他の原子としては、例えば、Sb、Si、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Be、Zn、Pb、Cd、Tl、V、Sn、Al、Zr、W、Mo、Ti、Co、Ni、およびAu等を挙げることができる。   The silver which comprises the said silver particle may contain the other atom mixed unavoidable. As other atoms inevitably mixed, for example, Sb, Si, K, Na, Li, Ba, Sr, Ca, Mg, Be, Zn, Pb, Cd, Tl, V, Sn, Al, Zr, W , Mo, Ti, Co, Ni, Au, and the like.

本発明における銀粒子の粒子径としては特に制限はないが、積算した重量が50%である場合における粒子径(D50%)が、0.4μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上7μm以下であることがより好ましい。0.4μm以上とすることでより効果的に耐酸化性が向上する。また10μm以下であることで電極中における銀粒子および銅含有粒子等の金属粒子どうしの接触面積が大きくなり、抵抗率がより効果的に低下する。   The particle diameter of the silver particles in the present invention is not particularly limited, but the particle diameter (D50%) when the accumulated weight is 50% is preferably 0.4 μm or more and 10 μm or less, and 1 μm or more and 7 μm or less. It is more preferable that When the thickness is 0.4 μm or more, the oxidation resistance is more effectively improved. Moreover, the contact area of metal particles, such as a silver particle and copper containing particle | grains in an electrode, becomes large because it is 10 micrometers or less, and resistivity falls more effectively.

本発明の電極用ペースト組成物において、前記銅含有粒子の粒子径(D50%)と前記銀粒子の粒子径(D50%)の関係としては特に制限はないが、いずれか一方の粒子径(D50%)が他方の粒子径(D50%)よりも小さいことが好ましく、いずれか一方の粒子径に対する他方の粒子径の比が1〜10であることがより好ましい。これにより、電極の抵抗率がより効果的に低下する。これは例えば、電極内における銅含有粒子および銀粒子等の金属粒子どうしの接触面積が大きくなることに起因すると考えることができる。   In the electrode paste composition of the present invention, the relationship between the particle diameter of the copper-containing particles (D50%) and the particle diameter of the silver particles (D50%) is not particularly limited, but either one of the particle diameters (D50 %) Is preferably smaller than the other particle diameter (D50%), and the ratio of the other particle diameter to any one particle diameter is more preferably 1 to 10. Thereby, the resistivity of an electrode falls more effectively. This can be attributed to, for example, an increase in contact area between metal particles such as copper-containing particles and silver particles in the electrode.

また本発明の電極用ペースト組成物における銀粒子の含有率としては、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、電極用ペースト組成物に対して8.4〜85.5質量%であることが好ましく、8.9〜80.1質量%であることがより好ましい。
さらに本発明においては、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、前記銅含有粒子と前記銀粒子の総量を100質量%としたときの銅含有粒子の含有率が9〜88質量%となることが好ましく、17〜77質量%となることがより好ましい。
前記銅含有粒子の含有率が9質量%以上となることで、例えば、前記ガラス粒子が五酸化二バナジウムを含む場合に銀とバナジウムとの反応が抑制され、電極の体積抵抗がより低下する。また、太陽電池としたときのエネルギー変換効率向上を目的とした電極形成シリコン基板のフッ酸水溶液処理において、電極材の耐フッ酸水溶液性(フッ酸水溶液によって電極材がシリコン基板から剥離しない性質)が向上する。
また前記銅含有粒子の含有率が88質量%以下となることで、銅含有粒子に含まれる銅がシリコン基板と接触することがより抑制され、電極の接触抵抗がより低下する。
Moreover, as content rate of the silver particle in the paste composition for electrodes of this invention, it is 8.4-85.5 mass% with respect to the paste composition for electrodes from a viewpoint of oxidation resistance and the low resistivity of an electrode. It is preferable that it is 8.9-80.1 mass%.
Furthermore, in the present invention, from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity of the electrode, the content of the copper-containing particles is 9 to 88% by mass when the total amount of the copper-containing particles and the silver particles is 100% by mass. It is preferable to become 17 to 77% by mass.
When the content of the copper-containing particles is 9% by mass or more, for example, when the glass particles contain divanadium pentoxide, the reaction between silver and vanadium is suppressed, and the volume resistance of the electrode is further reduced. In addition, in the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of the electrode-formed silicon substrate for the purpose of improving the energy conversion efficiency of a solar cell, the electrode material is resistant to hydrofluoric acid (the property that the electrode material does not peel off from the silicon substrate by the hydrofluoric acid aqueous solution) Will improve.
Moreover, it becomes more suppressed that the content rate of the said copper containing particle | grain becomes 88 mass% or less, and the copper contained in a copper containing particle | grain contacts a silicon substrate, and the contact resistance of an electrode falls more.

また本発明の電極用ペースト組成物においては、耐酸化性、電極の低抵抗率、シリコン基板への塗布性の観点から、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有量が70質量%以上94質量%以下であることが好ましく、74質量%以上88質量%以下であることがより好ましい。前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有量が70質量%以上であることで、電極用ペースト組成物を付与する際に好適な粘度を容易に達成することができる。また前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有量が94質量%以下であることで、電極用ペースト組成物を付与する際のかすれの発生をより効果的に抑制することができる。   Moreover, in the electrode paste composition of the present invention, the total content of the copper-containing particles and the silver particles is 70% by mass or more and 94 from the viewpoint of oxidation resistance, low resistivity of the electrode, and applicability to a silicon substrate. It is preferable that it is mass% or less, and it is more preferable that it is 74 mass% or more and 88 mass% or less. When the total content of the copper-containing particles and the silver particles is 70% by mass or more, a suitable viscosity can be easily achieved when the electrode paste composition is applied. Moreover, generation | occurrence | production of the blurring at the time of providing the paste composition for electrodes can be suppressed more effectively because the total content of the said copper containing particle | grains and the said silver particle is 94 mass% or less.

さらに本発明の電極用ペースト組成物においては、耐酸化性と電極の低抵抗率の観点から、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が60質量%以上94質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が0.1質量%以上35質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.1質量%以上10質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が3質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
また、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が74質量%以上88質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が1質量%以上18質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.5質量%以上8質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が7質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
さらに、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が74質量%以上88質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が3質量%以17質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が1質量%以上7質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が7質量%以上20質量%以下であることがさらに好ましい。
Furthermore, in the electrode paste composition of the present invention, from the viewpoint of oxidation resistance and low resistivity of the electrode, the total content of the copper-containing particles and the silver particles is 60% by mass or more and 94% by mass or less, The content of the carbon particles is 0.1% by mass or more and 35% by mass or less, the content of the glass particles is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin The rate is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less.
The total content of the copper-containing particles and the silver particles is 74% by mass or more and 88% by mass or less, and the content of the carbon particles is 1% by mass or more and 18% by mass or less. More preferably, the content is 0.5% by mass or more and 8% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 7% by mass or more and 20% by mass or less.
Furthermore, the total content of the copper-containing particles and the silver particles is 74% by mass or more and 88% by mass or less, and the content of the carbon particles is 3% by mass or more and 17% by mass or less. More preferably, the content is 1% by mass or more and 7% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 7% by mass or more and 20% by mass or less.

(フラックス)
電極用ペースト組成物は、フラックスの少なくとも1種をさらに含むことができる。フラックスを含むことで耐酸化性がより向上し、形成される電極の抵抗率がより低下する。さらに電極材とシリコン基板の密着性が向上するという効果も得られる。
(flux)
The electrode paste composition may further include at least one flux. By containing the flux, the oxidation resistance is further improved, and the resistivity of the formed electrode is further reduced. Furthermore, the effect that the adhesiveness of an electrode material and a silicon substrate improves is also acquired.

本発明におけるフラックスとしては、銅含有粒子の表面に形成された酸化膜を除去可能なものであれば特に制限はない。具体的には例えば、脂肪酸、ホウ酸化合物、フッ化化合物、およびホウフッ化化合物等を好ましいフラックスとして挙げることができる。   The flux in the present invention is not particularly limited as long as the oxide film formed on the surface of the copper-containing particles can be removed. Specifically, for example, fatty acids, boric acid compounds, fluorinated compounds, borofluorinated compounds and the like can be mentioned as preferred fluxes.

より具体的には、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ソルビン酸、ステアロール酸、酸化ホウ素、ホウ酸カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸リチウム、ホウフッ化カリウム、ホウフッ化ナトリウム、ホウフッ化リチウム、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化ナトリウム、酸性フッ化リチウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム等が挙げられる。
中でも、電極材焼成時の耐熱性(フラックスが焼成の低温時に揮発しない特性)および銅含有粒子の耐酸化性補完の観点から、ホウ酸カリウムおよびホウフッ化カリウムが特に好ましいフラックスとして挙げられる。
本発明においてこれらのフラックスは、それぞれ1種単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて使用することもできる。
More specifically, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, sorbic acid, stearic acid, boron oxide, potassium borate, sodium borate, lithium borate, potassium borofluoride, sodium borofluoride, borofluoride Examples include lithium, acidic potassium fluoride, acidic sodium fluoride, acidic lithium fluoride, potassium fluoride, sodium fluoride, and lithium fluoride.
Among these, potassium borate and potassium borofluoride are particularly preferable fluxes from the viewpoints of heat resistance at the time of firing the electrode material (characteristic that the flux does not volatilize at a low temperature during firing) and supplementing the oxidation resistance of the copper-containing particles.
In the present invention, each of these fluxes may be used alone or in combination of two or more.

また本発明の電極用ペースト組成物がフラックスを含む場合におけるフラックスの含有率としては、銅含有粒子の耐酸化性を効果的に発現させる観点及び電極材の焼成完了時にフラックスが除去された部分の空隙率低減の観点から、電極用ペースト組成物の全質量に対して、0.1〜5質量%であることが好ましく、0.3〜4質量%であることがより好ましく、0.5〜3.5質量%であることがさらに好ましく、0.7〜3質量%であることが特に好ましく、1〜2.5質量%であることが極めて好ましい。   Moreover, as the content rate of the flux when the electrode paste composition of the present invention contains a flux, the viewpoint of effectively expressing the oxidation resistance of the copper-containing particles and the portion where the flux is removed at the completion of the firing of the electrode material From the viewpoint of reducing the porosity, it is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.3 to 4% by mass, and more preferably 0.5 to 4% by mass with respect to the total mass of the electrode paste composition. It is further preferably 3.5% by mass, particularly preferably 0.7 to 3% by mass, and extremely preferably 1 to 2.5% by mass.

(その他の成分)
さらに本発明の電極用ペースト組成物は、上述した成分に加え、必要に応じて、当該技術分野で通常用いられるその他の成分をさらに含むことができる。その他の成分としては、例えば、可塑剤、分散剤、界面活性剤、無機結合剤、金属酸化物、セラミック、有機金属化合物等を挙げることができる。
(Other ingredients)
Furthermore, the electrode paste composition of the present invention can further contain other components usually used in the technical field, if necessary, in addition to the components described above. Examples of other components include a plasticizer, a dispersant, a surfactant, an inorganic binder, a metal oxide, a ceramic, and an organometallic compound.

本発明の電極用ペースト組成物の製造方法としては特に制限はない。前記銅含有粒子、炭素粒子、ガラス粒子、溶剤、樹脂、および必要に応じて含まれる銀粒子等を、通常用いられる分散・混合方法を用いて、分散・混合することで製造することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of the paste composition for electrodes of this invention. The copper-containing particles, the carbon particles, the glass particles, the solvent, the resin, and the silver particles contained as necessary can be produced by dispersing and mixing them using a commonly used dispersion and mixing method.

本発明の電極用ペースト組成物は、シリコン基板上に付与され、乾燥後に、酸素の存在下(例えば、大気中)で焼成されることで、抵抗率の低い電極を形成することができる。
電極用ペースト組成物をシリコン基板上に付与する方法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット法、ディスペンサー法等を挙げることができるが、生産性の観点から、スクリーン印刷による塗布であることが好ましい。
The electrode paste composition of the present invention can be applied on a silicon substrate, dried, and then fired in the presence of oxygen (for example, in the air) to form an electrode with low resistivity.
Examples of the method for applying the electrode paste composition onto the silicon substrate include screen printing, an ink jet method, a dispenser method, and the like. From the viewpoint of productivity, application by screen printing is preferable.

本発明の電極用ペースト組成物をスクリーン印刷によって塗布する場合、80〜1000Pa・sの範囲の粘度を有することが好ましい。尚、電極用ペースト組成物の粘度は、ブルックフィールドHBT粘度計を用いて25℃で測定される。   When the electrode paste composition of the present invention is applied by screen printing, it preferably has a viscosity in the range of 80 to 1000 Pa · s. The viscosity of the electrode paste composition is measured at 25 ° C. using a Brookfield HBT viscometer.

また本発明の電極用ペースト組成物を用いて電極を形成する際の熱処理条件(焼成条件)としては、当該技術分野で通常用いられる熱処理条件を適用することができる。
一般に、熱処理温度(焼成温度)としては800〜900℃であるが、本発明の電極用ペースト組成物を用いる場合には、より低温での熱処理条件を適用することができ、例えば、600〜850℃の熱処理温度で良好な特性を有する電極を形成することができる。
また熱処理時間は、熱処理温度等に応じて適宜選択することができ、例えば、1秒〜20秒とすることができる。
In addition, as heat treatment conditions (firing conditions) when forming an electrode using the electrode paste composition of the present invention, heat treatment conditions usually used in the technical field can be applied.
Generally, the heat treatment temperature (baking temperature) is 800 to 900 ° C., but when the electrode paste composition of the present invention is used, heat treatment conditions at a lower temperature can be applied, for example, 600 to 850. An electrode having good characteristics can be formed at a heat treatment temperature of ° C.
The heat treatment time can be appropriately selected according to the heat treatment temperature or the like, and can be set to, for example, 1 second to 20 seconds.

<太陽電池>
本発明の太陽電池は、シリコン基板上に付与された前記電極用ペースト組成物を、焼成して形成された電極を有する。これにより、良好な特性を有する太陽電池が得られ、該太陽電池の生産性に優れる。
<Solar cell>
The solar cell of this invention has the electrode formed by baking the said paste composition for electrodes provided on the silicon substrate. Thereby, the solar cell which has a favorable characteristic is obtained, and it is excellent in the productivity of this solar cell.

以下、本発明の太陽電池の具体例を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
代表的な太陽電池素子の一例を示す断面図、受光面及び裏面の概要を図1、図2及び図3に示す。
通常、太陽電池素子の半導体基板130には、単結晶または多結晶Siなどが使用される。この半導体基板130には、ホウ素などが含有され、p型半導体を構成している。受光面側は、太陽光の反射を抑制するために、エッチングにより凹凸(テクスチャー、図示せず)が形成されている。その受光面側にはリンなどがドーピングされ、n型半導体の拡散層131がサブミクロンオーダーの厚みで設けられているとともに、p型バルク部分との境界にpn接合部が形成されている。さらに受光面側には、拡散層131上に窒化シリコンなどの反射防止層132が蒸着法などによって膜厚100nm前後で設けられている。
Hereinafter, although the specific example of the solar cell of this invention is demonstrated, referring drawings, this invention is not limited to this.
A sectional view showing an example of a typical solar cell element, and outlines of a light receiving surface and a back surface are shown in FIGS.
Usually, single crystal or polycrystalline Si is used for the semiconductor substrate 130 of the solar cell element. The semiconductor substrate 130 contains boron or the like and constitutes a p-type semiconductor. On the light receiving surface side, unevenness (texture, not shown) is formed by etching in order to suppress reflection of sunlight. The light receiving surface side is doped with phosphorus or the like, an n-type semiconductor diffusion layer 131 is provided with a thickness of submicron order, and a pn junction is formed at the boundary with the p-type bulk portion. Further, on the light receiving surface side, an antireflection layer 132 such as silicon nitride is provided on the diffusion layer 131 with a film thickness of about 100 nm by vapor deposition or the like.

次に受光面側に設けられた受光面電極133と、裏面に形成される集電電極134及び出力取出し電極135について説明する。受光面電極133と出力取出し電極135は、前記電極用ペースト組成物から形成されている。また集電電極134はガラス粉末を含むアルミニウム電極ペースト組成物から形成されている。これらの電極は、前記ペースト組成物をスクリーン印刷等にて所望のパターンに塗布した後、乾燥後に、大気中600〜850℃程度で焼成されて形成される。
本発明においては前記電極用ペースト組成物を用いることで、比較的低温で焼成しても、抵抗率および接触抵抗率に優れる電極を形成することができる。
Next, the light receiving surface electrode 133 provided on the light receiving surface side, and the current collecting electrode 134 and the output extraction electrode 135 formed on the back surface will be described. The light-receiving surface electrode 133 and the output extraction electrode 135 are formed from the electrode paste composition. The collecting electrode 134 is formed from an aluminum electrode paste composition containing glass powder. These electrodes are formed by applying the paste composition to a desired pattern by screen printing or the like, and then baking the paste composition at about 600 to 850 ° C. in the atmosphere.
In the present invention, by using the electrode paste composition, an electrode having excellent resistivity and contact resistivity can be formed even when fired at a relatively low temperature.

その際に、受光面側では、受光面電極133を形成する前記電極用ペースト組成物に含まれるガラス粒子と、反射防止層132とが反応(ファイアースルー)して、受光面電極133と拡散層131が電気的に接続(オーミックコンタクト)される。
本発明においては、前記電極用ペースト組成物を用いて受光面電極133が形成されることで、導電性金属として銅を含みながら、銅の酸化が抑制され、低抵抗率の受光面電極133が、良好な生産性で形成される。
At that time, on the light receiving surface side, the glass particles contained in the electrode paste composition forming the light receiving surface electrode 133 react with the antireflection layer 132 (fire-through), and the light receiving surface electrode 133 and the diffusion layer are reacted. 131 is electrically connected (ohmic contact).
In the present invention, the light-receiving surface electrode 133 is formed using the electrode paste composition, so that copper is suppressed as a conductive metal, and the oxidation of copper is suppressed. , Formed with good productivity.

また、裏面側では、焼成の際に集電電極134を形成するアルミニウム電極ペースト組成物中のアルミニウムが半導体基板130の裏面に拡散して、電極成分拡散層136を形成することによって、半導体基板130と集電電極134、出力取出し電極135との間にオーミックコンタクトを得ることができる。   On the back surface side, aluminum in the aluminum electrode paste composition that forms the collecting electrode 134 during firing diffuses to the back surface of the semiconductor substrate 130 to form the electrode component diffusion layer 136, thereby forming the semiconductor substrate 130. Ohmic contact can be obtained between the current collector electrode 134 and the output extraction electrode 135.

また本発明の別の態様である太陽電池素子の一例である受光面及びAA断面構造の斜視図(a)、ならびに裏面側電極構造の平面図(b)を図4に示す。
図4(a)の斜視図に示すようにp型半導体のシリコン基板からなるセルウェハ1には、レーザドリルまたはエッチング等によって、受光面側および裏面側の両面を貫通したスルーホールが形成されている。また受光面側には光入射効率を向上させるテクスチャー(図示せず)が形成されている。さらに受光面側にはn型化拡散処理によるn型半導体層3と、n型半導体層3上に反射防止膜(図示せず)が形成されている。これらは従来の結晶Si型太陽電池素子と同一の工程により製造される。
FIG. 4 shows a perspective view (a) of a light receiving surface and an AA cross-sectional structure as an example of a solar cell element according to another aspect of the present invention, and a plan view (b) of a back surface side electrode structure.
As shown in the perspective view of FIG. 4A, the cell wafer 1 made of a p-type semiconductor silicon substrate is formed with through holes penetrating both the light receiving surface side and the back surface side by laser drilling or etching. . Further, a texture (not shown) for improving the light incident efficiency is formed on the light receiving surface side. Further, on the light receiving surface side, an n-type semiconductor layer 3 by n-type diffusion treatment and an antireflection film (not shown) are formed on the n-type semiconductor layer 3. These are manufactured by the same process as a conventional crystalline Si type solar cell element.

次に、先に形成されたスルーホール内部に、本発明の電極用ペースト組成物が印刷法やインクジェット法により充填され、さらに受光面側には同じく本発明の電極用ペースト組成物がグリッド状に印刷され、スルーホール電極4および集電用グリッド電極2を形成する組成物層が形成される。
ここで、充填用と印刷用に用いるペーストでは、粘度を始めとして、それぞれのプロセスに最適な組成のペーストを使用するのが望ましいが、同じ組成のペーストで充填、印刷を一括で行ってもよい。
Next, the electrode paste composition of the present invention is filled into the previously formed through-holes by a printing method or an ink jet method, and the electrode paste composition of the present invention is also formed in a grid on the light receiving surface side. The composition layer which is printed and forms the through-hole electrode 4 and the current collecting grid electrode 2 is formed.
Here, in the paste used for filling and printing, it is desirable to use a paste having an optimum composition for each process including viscosity, but filling and printing may be performed collectively with the paste having the same composition. .

一方、受光面の反対側(裏面側)には、キャリア再結合を防止するための高濃度ドープ層5が形成される。ここで高濃度ドープ層5を形成する不純物元素として、ボロン(B)やアルミニウム(Al)が用いられ、p+層が形成されている。この高濃度ドープ層5は、例えばBを拡散源とした熱拡散処理が、前記反射防止膜形成前の太陽電池素子製造工程において実施されることで形成されていてもよく、あるいは、Alを用いる場合には、前記印刷工程において、反対面側にAlペーストを印刷することで形成されていてもよい。   On the other hand, a heavily doped layer 5 for preventing carrier recombination is formed on the opposite side (back side) of the light receiving surface. Here, boron (B) or aluminum (Al) is used as an impurity element for forming the heavily doped layer 5, and a p + layer is formed. The high-concentration doped layer 5 may be formed by performing a thermal diffusion process using, for example, B as a diffusion source in the solar cell element manufacturing process before forming the antireflection film, or using Al. In this case, in the printing step, the Al paste may be printed on the opposite surface side.

その後、650から850℃において焼成され、前記スルーホール内部と受光面側に形成された反射防止膜上に充填、印刷された前記電極用ペースト組成物は、ファイアースルー効果により、下部n型層とのオーミックコンタクトが達成される。   Thereafter, the electrode paste composition fired at 650 to 850 ° C., filled in and printed on the antireflection film formed in the through hole and on the light receiving surface side, has a lower n-type layer due to the fire through effect. Ohmic contact is achieved.

また反対面側には、図4(b)の平面図で示すように、本発明による電極用ペースト組成物をそれぞれn側、p側共にストライプ状に印刷、焼成することによって、裏面電極6、7が形成されている。   On the opposite surface side, as shown in the plan view of FIG. 4 (b), the electrode paste composition according to the present invention is printed and fired in stripes on the n side and the p side, respectively. 7 is formed.

本発明においては、前記電極用ペースト組成物を用いて、スルーホール電極4、集電用グリッド電極2、裏面電極6および裏面電極7が形成されることで、導電性金属として銅を含みながら、銅の酸化が抑制され、低抵抗率のスルーホール電極4、集電用グリッド電極2、裏面電極6および裏面電極7が、優れた生産性で形成される。
なお、本発明の電極用ペースト組成物は、太陽電池電極の用途に限定されるものではなく、例えば、プラズマディスプレイの電極配線及びシールド配線、セラミックスコンデンサ、アンテナ回路、各種センサー回路、半導体デバイスの放熱材料等の用途にも好適に使用することができる。
In the present invention, the through-hole electrode 4, the current collecting grid electrode 2, the back electrode 6 and the back electrode 7 are formed by using the electrode paste composition, so as to contain copper as a conductive metal, Copper oxidation is suppressed, and the low resistivity through-hole electrode 4, current collecting grid electrode 2, back electrode 6 and back electrode 7 are formed with excellent productivity.
The electrode paste composition of the present invention is not limited to the use of solar cell electrodes. For example, electrode wiring and shield wiring of plasma displays, ceramic capacitors, antenna circuits, various sensor circuits, and heat dissipation of semiconductor devices. It can be suitably used for applications such as materials.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” and “%” are based on mass.

<実施例1>
(a)電極用ペースト組成物の調製
1質量%のリンを含むリン含有銅合金を調製し、これを溶解して水アトマイズ法により粉末化した後、乾燥、分級した。分級した粉末をブレンドして、脱酸素・脱水分処理し、1質量%のリンを含むリン含有銅合金粒子を作製した。尚、リン含有銅合金粒子の粒子径(D50%)は1.5μmであった。また、得られたリン含有銅合金粒子について、示差熱−熱重量同時測定(TG−DTA)において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度を前記方法により測定した結果を表1に示す。
<Example 1>
(A) Preparation of electrode paste composition A phosphorus-containing copper alloy containing 1% by mass of phosphorus was prepared, dissolved and powdered by the water atomization method, and then dried and classified. The classified powders were blended and subjected to deoxygenation / dehydration treatment to produce phosphorus-containing copper alloy particles containing 1% by mass of phosphorus. The particle diameter (D50%) of the phosphorus-containing copper alloy particles was 1.5 μm. Moreover, about the obtained phosphorus containing copper alloy particle | grains, the result of having measured the peak temperature of the exothermic peak which shows the maximum area in the differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA) by the said method is shown in Table 1.

酸化バナジウム(V)32部、酸化リン(P)26部、酸化バリウム(BaO)10部、酸化タングステン(WO)10部、酸化ナトリウム(NaO)1部、酸化カリウム(KO)3部、酸化亜鉛(ZnO)10部、および酸化マンガン(MnO)8部からなるガラス(以下、「G19」と略記することがある)を調製した。得られたガラスG19の軟化点は447℃、結晶化温度は600℃を超えていた。
得られたガラスG19を用いて、粒子径(D50%)が1.7μmであるガラス粒子を得た。
32 parts of vanadium oxide (V 2 O 5 ), 26 parts of phosphorus oxide (P 2 O 5 ), 10 parts of barium oxide (BaO), 10 parts of tungsten oxide (WO 3 ), 1 part of sodium oxide (Na 2 O), oxidation A glass composed of 3 parts of potassium (K 2 O), 10 parts of zinc oxide (ZnO), and 8 parts of manganese oxide (MnO) (hereinafter sometimes abbreviated as “G19”) was prepared. The obtained glass G19 had a softening point of 447 ° C. and a crystallization temperature of over 600 ° C.
By using the obtained glass G19, glass particles having a particle diameter (D50%) of 1.7 μm were obtained.

上記で得られたリン含有銅合金粒子を31.8部、銀粒子(粒子径(D50%)3μm、アルドリッチ社製高純度化学品)を38.2部、ガラス粒子を1.7部、4%のエチルセルロース(EC)を含むブチルカルビトールアセテート(BCA、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート)溶液13.2部、及び炭素粒子としてカーボンブラック(粒子径17μm、三菱化学株式会社製、三菱カーボンブラック#850、比表面積220m/g)15.1部を混ぜ合わせ、メノウ製乳鉢の中で20分間かき混ぜ、電極用ペースト組成物1を調製した。 31.8 parts of the phosphorus-containing copper alloy particles obtained above, 38.2 parts of silver particles (particle size (D50%) 3 μm, high-purity chemical product manufactured by Aldrich), 1.7 parts of glass particles, 4 parts % Butyl carbitol acetate (BCA, diethylene glycol monobutyl ether acetate) solution containing ethyl cellulose (EC) 13.2 parts, and carbon black (particle diameter 17 μm, Mitsubishi Chemical Corporation, Mitsubishi Carbon Black # 850, ratio) 15.1 parts of a surface area of 220 m 2 / g) were mixed and stirred in an agate mortar for 20 minutes to prepare an electrode paste composition 1.

(b)太陽電池素子の作製
受光面にn型半導体層、テクスチャーおよび反射防止膜(窒化珪素膜)が形成された膜厚190μmのp型半導体基板を用意し、125mm×125mmの大きさに切り出した。その受光面にスクリーン印刷法を用い、上記で得られた電極用ペースト組成物1を図2に示すような電極パターンとなるように印刷した。電極のパターンは150μm幅のフィンガーラインと1.1mm幅のバスバーで構成され、焼成後の膜厚が20μmとなるよう、印刷条件(スクリーン版のメッシュ、印刷速度、印圧)を適宜調整した。これを150℃に加熱したオーブンの中に15分間入れ、溶剤を蒸散により取り除いた。
(B) Fabrication of solar cell element A p-type semiconductor substrate having a thickness of 190 μm having an n-type semiconductor layer, a texture, and an antireflection film (silicon nitride film) formed on the light receiving surface is prepared and cut into a size of 125 mm × 125 mm. It was. Using the screen printing method on the light receiving surface, the electrode paste composition 1 obtained above was printed so as to have an electrode pattern as shown in FIG. The electrode pattern was composed of a finger line with a width of 150 μm and a bus bar with a width of 1.1 mm, and the printing conditions (screen plate mesh, printing speed, printing pressure) were appropriately adjusted so that the film thickness after firing was 20 μm. This was placed in an oven heated to 150 ° C. for 15 minutes, and the solvent was removed by evaporation.

続いて、裏面にアルミニウム電極ペーストを同様にスクリーン印刷で全面に印刷した。焼成後の膜厚が40μmとなるよう印刷条件は適宜調整した。これを150℃に加熱したオーブンの中に15分間入れ、溶剤を蒸散により取り除いた。
続いて、赤外線急速加熱炉内で大気雰囲気下、850℃で2秒間の加熱処理(焼成)を行って、所望の電極が形成された太陽電池素子1を作製した。
Subsequently, an aluminum electrode paste was similarly printed on the back surface by screen printing. The printing conditions were appropriately adjusted so that the film thickness after firing was 40 μm. This was placed in an oven heated to 150 ° C. for 15 minutes, and the solvent was removed by evaporation.
Subsequently, a heat treatment (firing) was performed at 850 ° C. for 2 seconds in an infrared rapid heating furnace in an air atmosphere to produce a solar cell element 1 on which a desired electrode was formed.

<実施例2>
実施例1において、リン含有銅合金粒子、銀粒子、及びカーボンブラックの添加量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、太陽電池素子2を作製した。
<Example 2>
A solar cell element 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the addition amounts of phosphorus-containing copper alloy particles, silver particles, and carbon black were changed as shown in Table 1.

<実施例3>
実施例1において、カーボンブラックの代わりにカーボンナノチューブ(ナノカーボンテクノロジー社製、MWNT、比表面積25m/g〜30m/g)を用いた以外は、実施例1と同様にして、太陽電池素子3を作製した。
<Example 3>
In Example 1, carbon nanotubes instead of carbon black (having a nano-carbon Technology Co., MWNT, a specific surface area of 25m 2 / g~30m 2 / g) , in the same manner as in Example 1, the solar cell element 3 was produced.

<比較例1>
炭素粒子を添加せず、リン含有銅合金粒子及び銀粒子の添加量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、太陽電池素子C1を作製した。
<Comparative Example 1>
A solar cell element C1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon particles were not added and the amounts of phosphorus-containing copper alloy particles and silver particles were changed as shown in Table 1.


<評価>
作製した太陽電池素子の評価は、擬似太陽光として(株)ワコム電創製WXS−155S−10、電流−電圧(I-V)評価測定器としてI−V CURVE TRACER MP−160(EKO INSTRUMENT社製)の測定装置を組み合わせて行った。太陽電池としての発電性能を示すEff(変換効率)、FF(フィルファクター)、Voc(開放電圧)およびJsc(短絡電流)は、それぞれJIS−C−8912、JIS−C−8913およびJIS−C−8914に準拠して測定を行なうことで得られたものである。得られた各測定値を、比較例1の測定値を100.0とした相対値に換算して表2に示した。
<Evaluation>
Evaluation of the produced solar cell element is as follows: WXS-155S-10 manufactured by Wacom Denso Co., Ltd. as pseudo-sunlight, and I-V CURVE TRACER MP-160 (manufactured by EKO INSTRUMENT Co., Ltd.) as a current-voltage (IV) evaluation measuring instrument. ) Was combined with the measuring device. Eff (conversion efficiency), FF (fill factor), Voc (open circuit voltage), and Jsc (short circuit current) indicating the power generation performance as a solar cell are JIS-C-8912, JIS-C-8913 and JIS-C-, respectively. It is obtained by performing measurement according to 8914. The obtained measured values are converted into relative values with the measured value of Comparative Example 1 as 100.0, and are shown in Table 2.


<実施例4>
上記で得られた電極用ペースト組成物1を用いて、図4に示したような構造を有する太陽電池素子4を作製した。尚、加熱処理は850℃、2秒間で行った。
得られた太陽電池素子について上記と同様にして評価したところ、上記と同様に良好な特性を示すことが分かった。
<Example 4>
Using the electrode paste composition 1 obtained above, a solar cell element 4 having a structure as shown in FIG. 4 was produced. The heat treatment was performed at 850 ° C. for 2 seconds.
When the obtained solar cell element was evaluated in the same manner as described above, it was found that good characteristics were exhibited as described above.

<実施例5>
(a)電極用ペースト組成物の調製
銀被覆銅粒子(日立化成工業(株)製、銀被覆量25質量%、粒子径5μm)を30.8部、銀粒子(粒子径(D50%)1μm、アルドリッチ社製高純度化学品)を39.2部、ガラス粒子(実施例1で得られたガラスG19)を1.7部、4%のエチルセルロース(EC)を含むブチルカルビトールアセテート(BCA、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート)溶液13.2部、及び炭素粒子としてカーボンブラック(粒子径17μm、三菱化学株式会社製、三菱カーボンブラック#850、比表面積220m/g)15.1部を混ぜ合わせ、メノウ製乳鉢の中で20分間かき混ぜ、電極用ペースト組成物5を調製した。なお、用いた銀被覆銅粒子について、示差熱−熱重量同時測定(TG−DTA)において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度を前記方法により測定した結果を表3に示す。
<Example 5>
(A) Preparation of electrode paste composition 30.8 parts of silver-coated copper particles (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., silver coverage 25% by mass, particle size 5 μm), silver particles (particle size (D50%) 1 μm) , 39.2 parts of Aldrich high-purity chemical), 1.7 parts of glass particles (glass G19 obtained in Example 1), and butyl carbitol acetate (BCA, 4% ethyl cellulose (EC)). 13.2 parts of diethylene glycol monobutyl ether acetate) solution and 15.1 parts of carbon black (particle diameter 17 μm, Mitsubishi Chemical Black, Mitsubishi Carbon Black # 850, specific surface area 220 m 2 / g) as carbon particles were mixed together. The electrode paste composition 5 was prepared by stirring in a mortar for 20 minutes. In addition, about the used silver covering copper particle, the result of having measured the peak temperature of the exothermic peak which shows the maximum area in the differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA) by the said method is shown in Table 3.

(b)太陽電池素子の作製
受光面にn型半導体層、テクスチャーおよび反射防止膜(窒化珪素膜)が形成された膜厚190μmのp型半導体基板を用意し、125mm×125mmの大きさに切り出した。その受光面にスクリーン印刷法を用い、上記で得られた電極用ペースト組成物5を図2に示すような電極パターンとなるように印刷した。電極のパターンは150μm幅のフィンガーラインと1.1mm幅のバスバーで構成され、焼成後の膜厚が20μmとなるよう、印刷条件(スクリーン版のメッシュ、印刷速度、印圧)を適宜調整した。これを150℃に加熱したオーブンの中に15分間入れ、溶剤を蒸散により取り除いた。
(B) Fabrication of solar cell element A p-type semiconductor substrate having a film thickness of 190 μm having an n-type semiconductor layer, texture, and antireflection film (silicon nitride film) formed on the light-receiving surface is prepared and cut into a size of 125 mm × 125 mm It was. Using the screen printing method on the light receiving surface, the electrode paste composition 5 obtained above was printed so as to have an electrode pattern as shown in FIG. The electrode pattern was composed of a finger line with a width of 150 μm and a bus bar with a width of 1.1 mm, and the printing conditions (screen plate mesh, printing speed, printing pressure) were appropriately adjusted so that the film thickness after firing was 20 μm. This was placed in an oven heated to 150 ° C. for 15 minutes, and the solvent was removed by evaporation.

続いて、裏面にアルミニウム電極ペーストを同様にスクリーン印刷で全面に印刷した。焼成後の膜厚が40μmとなるよう印刷条件は適宜調整した。これを150℃に加熱したオーブンの中に15分間入れ、溶剤を蒸散により取り除いた。
続いて、赤外線急速加熱炉内で大気雰囲気下、850℃で2秒間の加熱処理(焼成)を行って、所望の電極が形成された太陽電池素子5を作製した。
Subsequently, an aluminum electrode paste was similarly printed on the back surface by screen printing. The printing conditions were appropriately adjusted so that the film thickness after firing was 40 μm. This was placed in an oven heated to 150 ° C. for 15 minutes, and the solvent was removed by evaporation.
Subsequently, a heat treatment (baking) was performed at 850 ° C. for 2 seconds in an infrared rapid heating furnace in an air atmosphere to produce a solar cell element 5 on which a desired electrode was formed.

<実施例6>
実施例5において、銀被覆銅粒子、銀粒子、及びカーボンブラックの添加量を表3に示すように変更した以外は、実施例5と同様にして、太陽電池素子6を作製した。
<Example 6>
A solar cell element 6 was produced in the same manner as in Example 5 except that the amount of silver-coated copper particles, silver particles, and carbon black added was changed as shown in Table 3 in Example 5.

<実施例7>
実施例5において、カーボンブラックの代わりにカーボンナノチューブ(ナノカーボンテクノロジー社製、MWNT、比表面積25m/g〜30m/g)を用い、銀被覆銅粒子、銀粒子、及びカーボンナノチューブの添加量を表3に示すように変更した以外は、実施例5と同様にして、太陽電池素子7を作製した。
<Example 7>
In Example 5, the carbon nanotubes instead of carbon black used (nanocarbon Technologies Inc., MWNT, a specific surface area of 25m 2 / g~30m 2 / g) , silver-coated copper particles, silver particles, and the amount of carbon nanotubes Was changed as shown in Table 3, and a solar cell element 7 was produced in the same manner as in Example 5.

<比較例2>
炭素粒子を添加せず、銀被覆銅粒子の添加量、並びに銀粒子の添加量及び粒子径を表3に示すように変更した以外は、実施例5と同様にして、太陽電池素子C2を作製した。
<Comparative example 2>
A solar cell element C2 was produced in the same manner as in Example 5 except that the addition amount of silver-coated copper particles, the addition amount of silver particles, and the particle diameter were changed as shown in Table 3 without adding carbon particles. did.


<評価>
作製した太陽電池素子の評価は、擬似太陽光として(株)ワコム電創製WXS−155S−10、電流−電圧(I-V)評価測定器としてI−V CURVE TRACER MP−160(EKO INSTRUMENT社製)の測定装置を組み合わせて行った。太陽電池としての発電性能を示すEff(変換効率)、FF(フィルファクター)、Voc(開放電圧)およびJsc(短絡電流)は、それぞれJIS−C−8912、JIS−C−8913およびJIS−C−8914に準拠して測定を行なうことで得られたものである。得られた各測定値を、比較例2の測定値を100.0とした相対値に換算して表4に示した。
<Evaluation>
Evaluation of the produced solar cell element is as follows: WXS-155S-10 manufactured by Wacom Denso Co., Ltd. as pseudo-sunlight, and I-V CURVE TRACER MP-160 (manufactured by EKO INSTRUMENT Co., Ltd.) as a current-voltage (IV) evaluation measuring instrument. ) Was combined with the measuring device. Eff (conversion efficiency), FF (fill factor), Voc (open circuit voltage), and Jsc (short circuit current) indicating the power generation performance as a solar cell are JIS-C-8912, JIS-C-8913 and JIS-C-, respectively. It is obtained by performing measurement according to 8914. The obtained measured values were converted into relative values with the measured value of Comparative Example 2 as 100.0, and are shown in Table 4.


<実施例8>
上記で得られた電極用ペースト組成物5を用いて、図4に示したような構造を有する太陽電池素子8を作製した。尚、加熱処理は750℃、10秒間で行った。
得られた太陽電池素子について上記と同様にして評価したところ、上記と同様に良好な特性を示すことが分かった。
<Example 8>
Using the electrode paste composition 5 obtained above, a solar cell element 8 having a structure as shown in FIG. 4 was produced. The heat treatment was performed at 750 ° C. for 10 seconds.
When the obtained solar cell element was evaluated in the same manner as described above, it was found that good characteristics were exhibited as described above.

以上の結果から、本発明の電極用ペースト組成物を用いた実施例においては、炭素粒子を含まない比較例に比べて、電極の抵抗値の低下に伴うJsc値の増加さらに変換効率の上昇が見られ、電極の導電性金属として銅を用いても抵抗率の低い電極を形成することができ、優れた特性を示す太陽電池を構成できたことがわかる。
また、750℃、850℃の処理温度(焼成温度)においても、実施例では比較例に比べ良好な性能を示したことが分かる。
From the above results, in the examples using the electrode paste composition of the present invention, compared with the comparative example not containing carbon particles, the increase in the Jsc value accompanying the decrease in the resistance value of the electrode and the increase in the conversion efficiency. It can be seen that even when copper is used as the conductive metal of the electrode, an electrode with low resistivity can be formed, and a solar cell exhibiting excellent characteristics can be constructed.
It can also be seen that the examples showed better performance than the comparative examples at the processing temperatures (calcination temperatures) of 750 ° C. and 850 ° C.

130 半導体基板
131 拡散層
132 反射防止層
133 受光面電極
134 集電電極
135 出力取出し電極
136 電極成分拡散層
1 p型シリコン基板からなるセルウェハ
2 集電用グリッド電極
3 n型半導体層
4 スルーホール電極
5 高濃度ドープ層
6 裏面電極
7 裏面電極
130 Semiconductor substrate 131 Diffusion layer 132 Antireflection layer 133 Light receiving surface electrode 134 Current collecting electrode 135 Output extraction electrode 136 Electrode component diffusion layer 1 Cell wafer made of p-type silicon substrate 2 Current collecting grid electrode 3 N-type semiconductor layer 4 Through-hole electrode 5 Highly doped layer 6 Back electrode 7 Back electrode

Claims (7)

示差熱−熱重量同時測定において最大面積を示す発熱ピークのピーク温度が280℃以上である銅含有粒子と、炭素粒子と、ガラス軟化点が600℃以下であるガラス粒子と、溶剤と、樹脂と、を含む電極用ペースト組成物。 Copper-containing particles having a peak temperature of 280 ° C. or higher, carbon particles, glass particles having a glass softening point of 600 ° C. or lower, a solvent, and a resin. An electrode paste composition comprising: 前記銅含有粒子は、リン含有銅合金粒子及び銀被覆された銅粒子から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の電極用ペースト組成物。   The electrode paste composition according to claim 1, wherein the copper-containing particles are at least one selected from phosphorus-containing copper alloy particles and silver-coated copper particles. 前記炭素粒子は、無定形炭素、グラファイト、フラーレン、及びカーボンナノチューブからなる群から選ばれる少なくとも1種の粒子である請求項1又は請求項2に記載の電極用ペースト組成物。   The electrode paste composition according to claim 1 or 2, wherein the carbon particles are at least one particle selected from the group consisting of amorphous carbon, graphite, fullerene, and carbon nanotubes. 銀粒子を更に含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電極用ペースト組成物。   The paste composition for an electrode according to any one of claims 1 to 3, further comprising silver particles. 前記銅含有粒子と前記銀粒子の総量を100質量%としたときの銅含有粒子の含有率が9質量%以上88質量%以下である請求項4に記載の電極用ペースト組成物。   The paste composition for an electrode according to claim 4, wherein the content of the copper-containing particles is 9% by mass or more and 88% by mass or less when the total amount of the copper-containing particles and the silver particles is 100% by mass. 電極用ペースト組成物全体に対し、前記銅含有粒子および前記銀粒子の総含有率が60質量%以上94質量%以下であって、前記炭素粒子の含有率が0.1質量%以上35質量%以下であって、前記ガラス粒子の含有率が0.1質量%以上10質量%以下であって、前記溶剤および前記樹脂の総含有率が3質量%以上30質量%以下である請求項4又は請求項5に記載の電極用ペースト組成物。   The total content of the copper-containing particles and the silver particles is 60% by mass or more and 94% by mass or less, and the content of the carbon particles is 0.1% by mass or more and 35% by mass with respect to the entire electrode paste composition. The content ratio of the glass particles is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and the total content of the solvent and the resin is 3% by mass or more and 30% by mass or less. The electrode paste composition according to claim 5. シリコン基板上に付与された請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の電極用ペースト組成物を焼成して形成された電極を有する太陽電池。   The solar cell which has an electrode formed by baking the paste composition for electrodes of any one of Claims 1-6 provided on the silicon substrate.
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