JP6246135B2 - 有機亜鉛化合物を含有する太陽電池の金属化 - Google Patents

有機亜鉛化合物を含有する太陽電池の金属化 Download PDF

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Description

本開示は、一般に、ペースト組成物、ペースト組成物の製造方法、太陽電池および他の関連する構成要素に使用することができる接点、そのような接点の作製方法に関する。
太陽電池は、一般的に、太陽光を有用な電気エネルギーに変換するシリコン（Ｓｉ）などの半導体物質で作られている。太陽電池は、典型的には、必要なＰＮ接合が適切なリン源からのリン（Ｐ）をＰ型Ｓｉウェハに拡散することにより形成されるＳｉの薄いウェハで作られている。太陽光が入射するシリコンウェハの側面は、一般に、入射してくる太陽光の反射損失を防ぎ、太陽電池の効率を高めるために反射防止コーティング（ＡＲＣ）でコーティングされている。前面接点として知られている二次元の電極グリッドパターンはシリコンのＮ側と接し、他方の面（裏面接点）上のアルミニウム（Ａｌ）のコーティングは、シリコンのＰ側と接する。これらの接点は、ＰＮ接合部から外部負荷への電源コンセントである。
シリコン太陽電池の前面接点は、厚膜ペーストをスクリーン印刷することにより形成される。典型的には、このペーストは、ほぼ上質の銀粒子、ガラスおよび有機物を含有する。スクリーン印刷後、ウェハおよびペーストは、典型的には、炉設定温度で、空気中で焼成される。焼成中、ガラスが軟化し、溶融し、反射防止コーティングと反応して、シリコン表面をエッチングし、密接なシリコン−銀接点の形成を促進する。銀はアイランドとしてシリコン上に堆積する。シリコン−銀アイランドの形状、サイズ、および数が、シリコンから外部回路への電子伝達の効率を決定する。
以下に、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、本発明の簡単な概要を提示する。この要約は、本発明の広範な概要ではない。本発明の主要なまたは重要な要素を特定することも、本発明の範囲を詳しく説明することも意図しない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化した形で本発明のいくつかの概念を提示することである。
一態様によると、ペースト組成物が提供される。より具体的には、この態様によると、このペースト組成物は、固体部分および溶剤系を含む。固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９．５重量％以下の割合で導電性金属成分と、固体部分の約０．５重量％以上かつ約３０重量％以下の割合で１つ以上のガラスフリットを含有するガラス結合剤と、を含む。溶剤系は、亜鉛を含有する有機金属化合物を含む。
別の態様によると、ペースト組成物の製造方法が提供される。より具体的には、この態様によると、本方法は、導電性金属成分、ガラス結合剤、ならびに、溶剤及び亜鉛を含有する有機金属化合物を含む溶剤系、を組み合わせる工程と、溶剤系に導電性金属およびガラス結合剤を分散させる工程と、を含む。
さらに別の態様によると、シリコン太陽電池上に形成される接点が提供される。より具体的には、この態様によると、この接点は、固体部分および溶剤系を含むペースト組成物を焼成することによって形成される。この固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９．５重量％以下の割合で導電性金属成分と、固体部分の約０．５重量％以上かつ約３０重量％以下の割合で１つ以上のガラスフリットを含有するガラス結合剤と、を含む。溶剤系は、亜鉛を含有する有機金属化合物を含む。
さらに別の態様によると、太陽電池接点の形成方法が提供される。より具体的には、この態様によると、本方法は、シリコン基板にペースト組成物を塗布する工程と、金属成分を焼結してガラスフリットを溶融するためにペーストを加熱する工程と、を含む。このペーストは固体部分および溶剤系を含み、固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９．５重量％以下の割合で導電性金属成分を含み、ガラス結合剤は、固体部分の約０．５重量％以上かつ約３０重量％以下の割合で１つ以上のガラスフリットを含む。この溶剤系は、亜鉛を含有する有機金属化合物を含む。有機金属亜鉛に加えて、他の有機金属添加物、特に、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔａ、ＴｉおよびＶを添加することができる。
上記の目的および関連する目的を達成するために、本発明は、以下で十分に説明され、特に特許請求の範囲で指摘される特徴を含む。以下の説明および添付の図面に、本発明の特定の例示的な実施形態を詳細に記載する。しかし、これらの実施形態は、本発明の原理が用いることができる様々な方法のうちのほんのいくつかのみを示す。図面と併せて考慮すると、本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、以下の本発明を実施するための形態から明らかになるであろう。
本発明は、固体部分および溶剤系を含むペースト組成物を提供し、固体部分は導電性金属成分およびガラス結合剤を含み、溶剤系は亜鉛を含有する有機金属化合物を含む。このペースト組成物を用いて、太陽電池および他の関連する構成要素中に接点を形成することができる。接点は、シリコン基板にペースト組成物を塗布し、導電性金属を焼結して、ガラスフリットを溶融するためにペーストを加熱することによって形成することができる。このペースト組成物は、以下の利点である改善された接着、改善された熱膨張整合、および改善された電気的性質のうちの１つ以上を提供することができる。ペースト組成物の固体部分は、導電性金属、ガラス結合剤、結晶化物質を含む他の添加物、還元剤、および金属を合わせたものであると考えられる。
本発明の一態様による太陽電池中の接点の製造プロセスを概略的に示すプロセスフロー図である。 本発明の一態様による太陽電池中の接点の製造プロセスを概略的に示すプロセスフロー図である。 本発明の一態様による太陽電池中の接点の製造プロセスを概略的に示すプロセスフロー図である。 本発明の一態様による太陽電池中の接点の製造プロセスを概略的に示すプロセスフロー図である。 本発明の一態様による太陽電池中の接点の製造プロセスを概略的に示すプロセスフロー図である。図１Ａ〜１Ｅに示される参照符号については以下で説明する。
１０：ｐ型シリコン基板
２０：ｎ型拡散層
３０：前面のパッシベーション層／反射防止コーティング
４０：ｐ＋層（裏面電界（ＢＳＦ））
７０：裏面に形成された第１のペースト
７１：第１ペースト７０を焼成することによって形成された裏面電極
８０：裏面に形成された第２のペースト
８１：第２のペースト８０を焼成することによって形成された裏面電極
５００：前面ペースト
５０１：ＡＲＣを通してペースト５００を焼成した後の前面電極
一実施形態において、このペースト組成物を使用して、露光により発生した電流を集めるためにシリコンベースの太陽電池用前面接点を作製することができる。別の実施形態において、このペースト組成物を使用して、シリコンベースの太陽電池用裏面接点を作製することができる。ペーストは、一般的にスクリーン印刷によって塗布されるが、インクジェット印刷、噴霧、押出し、パッド印刷、ステンシル印刷、ホットメルト印刷などの方法も用いてもよい。スクリーン印刷された前面接点を有する太陽電池は、比較的低い温度（５５０℃〜８５０℃のウェハ温度、６５０℃〜１０００℃の炉設定温度）で焼成され、リンを添加したシリコンウェハのＮ側とペーストとの間に低抵抗接点を形成する。太陽電池を作製するための方法もまた、本明細書で企図される。
別の実施形態において、有機金属亜鉛に加えて、金属がＭｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、およびＶから選択することができる他の有機金属添加物を添加することができる。
導電性金属成分
固体部分は、任意の適切な形態で任意の適切な導電性金属成分を含有することができる。導電性金属の例としては、銀およびニッケルが挙げられる。固体部分は、銀、ニッケル、または銀とニッケルの組み合わせを含むことができる。導電性金属成分における銀の供給源は、銀金属の１つ以上の微粒子もしくは粉末、または銀の合金であり得る。銀の一部は、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）として、またはＡｇＮＯ３、Ａｇ３ＰＯ４、ＡｇＯＯＣＣＨ３（酢酸銀）、アクリル酸銀もしくはメタクリル酸銀などの銀塩として添加することができる。銀粒子の具体例としては、全てＦｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（クリーブランド、オハイオ州）から市販されている球状銀粉Ａｇ３０００−１、脱凝集された銀粉ＳＦＣＧＥＤ、銀フレークＳＦ−２３、銀粉Ａｇ７０００−３５、およびコロイド銀ＲＤＡＧＣＯＬＢが挙げられる。
導電性金属成分中のニッケルの供給源は、ニッケル金属の１つ以上の微粒子もしくは粉末、またはニッケルの合金であり得る。ニッケルの一部は、有機ニッケルとして添加することができる。特定の有機ニッケルの例としては、ニッケルアセチルアセトナート、ＯＭＧからのニッケルＨＥＸ−ＣＥＭである。
一実施形態において、導電性金属成分は、リンなどの様々な物質でコーティングすることができる。もう１つの方法として、導電性金属成分は、ガラス上にコーティングすることができる。あるいは、酸化銀および／または酸化ニッケルは、ガラス溶融／製造プロセス中にガラスに溶解することができる。ペーストに使用される導電性金属成分の粒子は、球状、フレーク状、コロイド状、不規則な形状、アモルファス、またはそれらの組み合わせであり得る。
このペースト組成物は、上記の導電性金属成分のいずれかを含むことができる。一実施形態において、ペーストの固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９．５重量％以下の割合で不規則なまたは球状の金属粒子と、固体部分の約０重量％以上かつ約２９．５重量％以下の割合で金属フレークと、を含む。別の実施形態において、ペーストの固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９重量％以下の割合で金属フレークと、固体部分の約０．５重量％以上かつ約２９．５重量％以下の割合でコロイド状金属と、を含む。別の実施形態において、ペーストの固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９重量％以下の割合でアモルファス金属粒子と、固体部分の約０重量％以上かつ約２９重量％以下の割合で金属フレークと、固体部分の約０．５重量％以上かつ約２９．５重量％以下の割合でコロイド金属と、を含む。
このペースト組成物の固体部分は、一般的に、ペーストが導電率を提供することができる限り、任意の適切な量で導電性金属成分を含有する。一実施形態において、固体部分は、固体部分の約７０重量％以上かつ約９９．５重量％以下の割合で導電性金属成分を含有する。別の実施形態において、固体部分は、固体部分の約７５重量％以上かつ約９８重量％以下の割合で導電性金属成分を含有する。さらに別の実施形態において、固体部分は、固体部分の約８０重量％以上かつ約９７重量％以下の割合で導電性金属成分を含有する。
導電性金属成分の粒子は、任意の適切なサイズを有することができる。一実施形態において、これらの粒子の粒径の中央値は、約０．０５ミクロン以上かつ約１０ミクロン以下である。別の実施形態において、これらの粒子の粒径の中央値は、約０．０５ミクロン以上かつ約５ミクロン以下である。さらに別の実施形態において、これらの粒子の粒径の中央値は、約０．０５ミクロン以上かつ約２．５ミクロン以下である。別の実施形態において、これらの粒子の比表面積は、約０．０１〜１０ｇ／ｍ２である。別の実施形態において、これらの粒子の比表面積は、約０．１〜５ｇ／ｍ２である。別の実施形態において、これらの粒子の比表面積は、約０．２〜４ｇ／ｍ２である。別の実施形態において、これらの粒子の比表面積は、約０．２〜３．５ｇ／ｍ２である。
ガラス成分
ガラス成分は、任意の適切なガラスフリットのうちの１つ以上を含有することができる。本明細書で使用されるガラスフリットは重要ではなく、ペースト組成物は、任意の適切なガラスフリットを含有することができる。最初の問題として、本明細書に記載のペーストに使用されるガラスフリットは、意図的に、鉛および／もしくはカドミウムを含有することができるか、またはそれらは、意図的に添加された鉛および／もしくはカドミウムを欠くことができる。一実施形態において、このガラスフリットは、実質的に鉛を含まないガラスフリットである。これらのガラスは、部分的に結晶化または非結晶化することができる。部分的に結晶化されたガラスが好ましい。ガラスフリットの組成物および製造についての詳細は、例えば、米国特許出願公開番号２００６／０２８９０５５および同第２００７／０２１５２０２号の中に見出すことができ、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
ペースト組成物は、任意の適切なガラスフリットを含むことができる。以下の表に、本発明の実施に有用なガラスフリット組成物を記載する。Ｓｂ２Ｏ５＋Ｖ２Ｏ５などの項目は、Ｓｂ２Ｏ５もしくはＶ２Ｏ５またはこの２つの組み合わせが指定された量で存在することを意味する。
ペースト組成物の固体部分は、任意の適切な量のガラス成分を含有することができる。一実施形態において、この固体部分は、固体部分の約０．５重量％以上かつ約３０重量％以下の割合でガラス結合剤を含有する。別の実施形態において、この固体部分は、固体部分の約２重量％以上かつ約１５重量％以下の割合でガラス成分を含有する。さらに別の実施形態において、この固体部分は、固体部分の約２重量％以上かつ約１０重量％以下の割合でガラス成分を含有する。さらに別の実施形態において、この固体部分は、固体部分の約２重量％以上かつ約７重量％以下の割合でガラス成分を含有する。さらに別の実施形態において、この固体部分は、約１重量％以上かつ約６重量％以下の割合でガラス成分を含有する。
ガラスフリット成分の粒子は、任意の適切なサイズを有することができる。一実施形態において、これらの粒子の粒径の中央値は、約０．１ミクロン以上かつ約１０ミクロン以下である。別の実施形態において、これらの粒子の粒径の中央値は、約０．５ミクロン以上かつ約２．５ミクロン以下である。
一実施形態において、ガラス化合物は、５５〜８８重量％のＰｂＯ、０．５〜１５重量％のＳｉＯ２、および１〜１１重量％のＡｌ２Ｏ３を含むガラスフリット含む。このガラスフリットは、さらに、０．１〜５重量％の（Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）を含むことができる。別の実施形態において、このガラス化合物は、６５〜９０重量％のＢｉ２Ｏ３、０．５〜２０重量％のＳｉＯ２、および２〜１１重量％のＢ２Ｏ３を含むガラスフリットを含む。さらに別の実施形態において、このガラス化合物は、３０〜６２重量％の（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２）、２〜２２重量％のＴｉＯ２、２〜３５重量％の（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を含むガラスフリットを含む。特定の実施形態において、Ａ１２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の合わせた合計は、０．５〜２４重量％であり得る。このガラスフリットは、さらに、０．１〜１３重量％の（Ｖ２Ｏ５＋Ｓｂ２Ｏ５）を含むことができる。
溶剤系
溶剤系は、溶剤および亜鉛を含有する有機金属化合物を含む。この亜鉛を含有する有機金属化合物は、有機亜鉛化合物と呼ぶことができる。一実施形態において、この有機亜鉛化合物は、溶剤に完全に溶解される。「完全に溶解される」という用語は、溶剤系が、任意の粒子（例えば、金属粒子または金属酸化物粒子）を含有していないので、肉眼または顕微鏡下で粒子が全く見えないことを意味する。肉眼または顕微鏡下で粒子が全く見えなくなるまで、有機亜鉛化合物を溶剤に完全に溶解させる。溶剤系は任意の粒子を含まない（例えば、金属粒子および／または金属酸化物粒子を含まない）。他の実施形態において、「完全に溶解される」という用語は、溶剤系が、亜鉛を含有する任意の粒子を含有していないので、肉眼または顕微鏡下で亜鉛含有粒子が全く見えないことを意味する。この溶剤系は、亜鉛を含有する固体粒子を含まない。この溶剤系は、亜鉛含有化合物が溶剤に完全に溶解する限り、他の亜鉛含有化合物を含有することができる。
一実施形態において、この溶剤系は、有機溶剤系である。有機溶剤系は、溶剤などの有機溶媒および有機亜鉛化合物を含むが、無機溶媒およびＺｎの粒子、Ｚｎの金属酸化物（例えば、ＺｎＯ）、ならびに焼成時にＺｎの金属酸化物を生成することができる任意の無機化合物の粒子などの無機物質を含まない。
一実施形態において、このペースト組成物、固体部分、および／または溶剤系は、亜鉛を含有する粒子を含まない。例えば、このペースト組成物、固体部分、および／または溶剤系は、Ｚｎの粒子、Ｚｎの金属酸化物（例えば、ＺｎＯ）、焼成時にＺｎの金属酸化物を生成することができる任意の固体化合物を含まない。焼成前のペースト組成物は、亜鉛を含有する任意の適切な量の有機金属化合物を含むことができる。一実施形態において、このペースト組成物は、ペースト組成物の約０．０５重量％以上かつ約３０重量％以下の割合で有機亜鉛化合物を含む。別の実施形態において、このペースト組成物は、ペースト組成物の約０．５重量％以上かつ約２０重量％以下の割合で有機亜鉛化合物を含む。さらに別の実施形態において、このペースト組成物は、ペースト組成物の約０．５重量％以上かつ約１０重量％以下の割合で有機亜鉛化合物を含む。焼成後のペースト組成物は、任意の適切な量の亜鉛の金属または金属酸化物を含有することができる。一実施形態において、焼成後のペースト組成物は、ペースト組成物の約０．００１重量％以上かつ約２０重量％以下の割合で亜鉛を含有する。別の実施形態において、このペースト組成物は、ペースト組成物の約０．０１重量％以上かつ約１５重量％以下の割合で亜鉛を含有する。さらに別の実施形態において、このペースト組成物は、ペースト組成物の約０．０５重量％以上かつ約１０重量％以下の割合で亜鉛を含有する。
亜鉛を含有する有機金属化合物
溶剤系は、亜鉛を含有する１種類以上の有機金属化合物を含む。この有機亜鉛化合物は、亜鉛が任意の適切な有機部分に結合している化合物である。例えば、有機亜鉛化合物は、分子中に亜鉛、炭素、および／または窒素を含有する有機化合物である。任意の適切な有機亜鉛化合物は、有機亜鉛化合物が溶剤に完全に溶解することができれば、使用することができる。
有機亜鉛化合物は、焼成または焼結時に亜鉛の酸化物を生成する化合物である。一般的に言えば、有機亜鉛化合物は、以下のように説明することができる：架橋原子が、窒素、炭素、硫黄、または酸素であるＺｎＸ−（架橋原子）−（有機部分）。この有機亜鉛化合物は、その化合物中に任意の適切な有機部分を含むことができる。一実施形態において、この有機部分は炭素原子を含む。この有機部分の例としては、直鎖状または分枝状の、飽和または不飽和の、脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪族、ハロゲン化されたまたは他の方法で置換された、場合により、Ｏ、Ｎ、Ｓ、もしくはＳｉなどの１つ以上のヘテロ原子を有する有機部分を含み、アルキル、アルキルオキシ、アルキルチオ、またはアルキルシリル部分などの炭化水素部分を含む。
一実施形態において、この有機亜鉛化合物は、炭素から亜鉛への化学結合を含有する。この有機亜鉛化合物の亜鉛の酸化状態は＋２である。このような有機亜鉛化合物の例としては、ハロゲン原子Ｘを有する有機亜鉛ハロゲン化物Ｒ−Ｚｎ−Ｘ、二有機亜鉛Ｒ−Ｚｎ−Ｒ、およびリチウムまたはマグネシウムであるＭを有するリチウム亜鉛酸塩またはマグネシウム亜鉛酸塩Ｍ＋ＲＺｎ−（式中、Ｒは、アルキル基またはアリール基などの任意の適切な有機部分である）が挙げられる。
有機亜鉛化合物の例としては、アルキル亜鉛および亜鉛アルコキシドが挙げられる。アルキル部分およびアルコキシド部分は、例えば、１〜２０個の炭素原子の分枝状または非分枝状のアルキル基を有することができる。アルキル亜鉛の具体例としては、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛、ジヘキシル亜鉛、ジデシル亜鉛、およびジドデシル亜鉛が挙げられる。亜鉛アルコキシドの具体例としては、亜鉛メトキシド、亜鉛エトキシド、亜鉛プロポキシド、亜鉛ブトキシド、亜鉛２−エチルヘキサノエート、および亜鉛ネオデカノエートが挙げられる。有機亜鉛化合物の他の例としては、ジフェニル亜鉛、ジベンジル亜鉛、酢酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、ギ酸亜鉛、乳酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、および亜鉛アセチルアセトネートが挙げられる。有機亜鉛化合物のさらなる他の例としては、亜鉛メルカプチド、亜鉛メルカプトカルボキシレート、亜鉛メルカプトカルボキシルエステル類（ｚｉｎｃ ｍｅｒｃａｐｔｏｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｅｓｔｅｒｓ）が挙げられる。
溶剤系は、任意の適切な量の有機亜鉛化合物を含むことができる。一実施形態において、この溶剤系は、溶剤系の約０．０１重量％以上かつ約９０重量％以下の割合で有機亜鉛化合物を含有する。別の実施形態において、この溶剤系は、溶剤系の約０．１重量％以上かつ約８０重量％以下の割合で有機亜鉛化合物を含有する。さらに別の実施形態において、この溶剤系は、溶剤系の約０．５重量％以上かつ約７０重量％以下の割合で有機亜鉛化合物を含有する。
溶剤
溶剤系は、有機亜鉛化合物を溶解する溶剤を含む。溶剤は、典型的には、溶媒（例えば、有機溶媒および無機溶媒）を含む。溶剤は、溶媒が有機亜鉛化合物を溶解できる限り、全ての適切な溶媒を含むことができる。溶媒の例としては、アルコール類、エステル類、エーテル類、およびテルペン類が挙げられる。
溶剤は、典型的には、溶媒および溶媒に溶解させた樹脂を含む。一実施形態において、溶剤は、樹脂とチキソトロープ剤の両方を含有する溶媒溶液である。特に、溶媒は、（ａ）少なくとも約５０重量％の有機溶媒；（ｂ）最高で約１５重量％の熱可塑性樹脂；（ｃ）最高で約２０重量％のチキソトロープ剤；および（ｄ）最高で約２０重量％の湿潤剤を含む。２種類以上の溶媒、樹脂、チキソトロープ、および／または湿潤剤の使用も企図される。溶剤系に対する固体部分の様々な重量比が企図されるが、一実施形態は、約２０：１から約１：２０、好ましくは約１５：１から約１：１５、より好ましくは、約１０：１から約１：１０の溶剤系に対する固体部分の重量比を含む。
エチルセルロースは、一般的に使用される樹脂である。しかし、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物などの樹脂類、低級アルコールのポリメタクリレート、およびエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルも使用することができる。約１３０℃〜約３５０℃の沸点（１気圧）を有する溶媒が適する。広く使用されている溶媒には、α−テルピネオールまたはβ−テルピネオールなどのテルペン類、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ（登録商標））（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）などの高沸点アルコール類、またはそれらとブチルカルビトール（ｂｕｔｙｌ Ｃａｒｂｉｔｏｌ（登録商標））（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、ジブチルカルビトール（登録商標）（ジエチレングリコールジブチルエーテル）、ブチルカルビトール（登録商標）酢酸塩（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）、ヘキシレングリコール、テキサノール（Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標））（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）、ならびに他のアルコールエステル類、ケロシン、およびジブチルフタレートなどの他の溶媒との混合物が含まれる。
一実施形態において、溶剤は、接点を変更するために、有機金属化合物、例えば、ニッケル、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｗ、Ｃｏ、リンまたは銀をベースとした化合物を含有することができる。Ｎ−ＤＩＦＦＵＳＯＬ（登録商標）は、リン元素と同程度の拡散係数を有するｎ型拡散剤を含有する安定な液体製剤である。これらおよびその他の溶媒の種々の組み合わせは、各アプリケーションのための所望の粘性および揮発性の要件を満たすために配合することができる。一般に、厚膜ペースト配合に使用される他の分散剤、界面活性剤およびレオロジー調整剤が含まれてもよい。このような製品の商業的な例としては、以下の商標のいずれかで販売されているものが挙げられる：テキサノール（Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標））（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ、キングスポート、テネシー州）、ダウアノール（登録商標）およびカルビトール（登録商標）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、ミッドランド、ミシガン州）、トリトン（Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標））（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、ミッドランド、ミシガン州）、チキサトロール（Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標））（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｃｏｍｐａｎｙ、ハイツタウン、ニュージャージー州）、およびディフューザー（Ｄｉｆｆｕｓｏｌ（登録商標））（Ｔｒａｎｓｅｎｅ Ｃｏ．Ｉｎｃ．、ダンバース、マサチューセッツ州）、サンチサイザー（ｓａｎｔｉｃｉｚｅｒ（登録商標））（Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、クリーブランド、オハイオ州）。
一般的に使用されている有機チキソトロープ剤は、水素化されたヒマシ油およびその誘導体である。全ての懸濁液に固有のずり減粘（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）に加えて、溶媒は単独でこの点において適している可能性があるので、チキソトロープは必ずしも必要ではない。さらに、脂肪酸エステル、例えば、Ｎ−獣脂−１，３−ジアミノプロパンジオレエート、Ｎ−獣脂−トリメチレンジアミンジアセテート、Ｎ−ココトリメチレンジアミン（Ｎ−ｃｏｃｏ ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ）、ベータジアミン、Ｎ−オレイルトリメチレンジアミン、Ｎ−獣脂−トリメチレンジアミン、Ｎ−獣脂−トリメチレンジアミンジオレート、およびこれらの組み合わせなどの湿潤剤が用いられてもよい。
他の添加物
このペースト組成物は、必要に応じて、任意の他の添加物を含有することができる。一実施形態において、リンを前面接点の抵抗を減少させるために様々な方法でペースト組成物に添加される。例えば、特定のガラスが、粉末の酸化物またはフリットされた酸化物の形態でＰ２Ｏ５により修飾されるか、またはリンは、リン酸エステルおよび他の有機リン化合物を介してペーストに添加することができる。より簡単に説明すると、導電性金属成分が粒子の形態である場合に、リンは、ペーストを製造する前に金属粒子（例えば、銀および／またはニッケル粒子）にコーティングとして添加することができる。このような場合には、ペースティングする前に、金属粒子は、液体リンおよび溶媒と混合される。例えば、約７５〜約９５重量％の粒子と、約５〜約１５重量％の溶媒と、約０．１〜約２０重量％の液体リンのブレンドを混合し、溶媒を蒸発させる。リンコーティングされた銀粒子は、ペースト中のリンおよび粒子の均質な混合を確実にするのに役立つ。
微細なシリコンもしくは炭素粉末、またはその両方などの他の添加物は、金属還元（例えば、銀還元）および沈殿反応を調節するためにペーストに添加することができる。界面でまたはバルクガラス中での金属の析出も、焼成雰囲気（例えば、流れているＮ２またはＮ２／Ｈ２／Ｈ２Ｏ混合物中での焼成）を調整することによって調節することができる。しかし、特別な雰囲気は必要ではない。Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＹおよびＮｉなどの微細な低融点金属添加物（例えば、金属酸化物とは異なるような元素金属添加物）、または少なくとも１種類の他の金属とのそれぞれの合金を添加して、低い焼成温度で接点を提供するか、または焼成ウインドウを広げることができる。典型的には、このような金属添加物は、本明細書に記載のペーストの導電性金属部分の約５重量％未満の割合で存在する。アルミニウム、バリウム、ビスマス、マグネシウム、ストロンチウム、リチウム、タンタル、チタン、および／またはカリウムを提供する有機金属化合物、例えば、指定された金属の酢酸塩、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、ギ酸塩、ネオデカノエート、メトキシド、エトキシド、メトキシエトキシド、およびステアリン酸塩などを用いることができる。金属ケイ酸塩も、上記の金属の適切な供給源である。一実施形態において、ペーストは、Ｚｎ（例えば、元素のＺｎ）を含有する添加物（例えば、金属添加物）を含まない。
（ａ）ガラスの混合物もしくは、ガラスおよび結晶性添加物の混合物、または（ｃ）１つ以上の結晶性添加物の混合物を用いて、所望の組成範囲でガラス成分を配合することができる。目標は、接触抵抗を低減し、太陽電池の電気的性能を改善することである。例えば、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ａ１２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＴａ２Ｏ５などの結晶性物質は、接触特性を調整するためにガラス成分に添加することができる。前述の酸化物は、同様にガラス状（すなわち、非結晶質）の形態で添加することができる。前述の酸化物の組み合わせおよび反応生成物も、所望の特性を有するガラス成分を設計するのに好適であり得る。例えば、４ＰｂＯ・ＳｉＯ２、３ＰｂＯ・ＳｉＯ２、２ＰｂＯ・ＳｉＯ２、３ＰｂＯ・２ＳｉＯ２、およびＰｂＯ・ＳｉＯ２などのＰｂＯおよびＳｉＯ２の反応によって形成された結晶性またはガラス状のいずれかの低融点鉛ケイ酸塩を、単独または混合物のいずれかで用いて、ガラス成分を配合することができる。ＺｒＯ２・ＳｉＯ２などの上述の酸化物の他の反応生成物も用いることができる。しかし、上記の酸化物の合計量は、本明細書の他の箇所に開示される様々な実施形態のために指定された範囲内に収まるであろう。一実施形態において、ガラス成分、固体部分、および／またはペーストは、亜鉛を含有する結晶性物質（例えば、ＺｎＯ）を含まない。
ガラスフリットは、さらに、導電性金属アイランドのサイズと量の両方を増加させ、ガラスの流動温度を低下させるために、テルルの酸化物（ＴｅＯ２）、ゲルマニウムの酸化物（ＧＥＯ２）、インジウムの酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）、および／またはガリウムの酸化物（Ｇａ２Ｏ３）などの酸化物を含有することができる。一実施形態において、ガラス成分は、約０モル％以上かつ約１５モル％以下の割合でそのような酸化物を含有する。別の実施形態において、ガラス成分は、約０モル％以上かつ約１０モル％以下の割合でそのような酸化物を含有する。さらに別の実施形態において、ガラス成分は、約０モル％以上かつ約５モル％以下の割合でそのような酸化物を含有する。
別の実施形態において、ガラスフリットは、さらに、タンタルおよびモリブデンの酸化物を含有することができる。タンタルおよびモリブデンの酸化物は、焼成中のガラスの粘性およびガラスの表面張力を低下させ、溶融ガラスによるウェハのより良好な湿潤を容易にすることができる。一実施形態において、ガラス成分は、約０モル％以上かつ約１０モル％以下の割合でＴａ２Ｏ５と、約０モル％以上かつ約３モル％以下の割合でＭＯＯ３と、を含む。別の実施形態において、ガラス成分は、約０モル％以上かつ約７モル％以下の割合でＴａ２Ｏ５と、約０モル％以上かつ約２モル％以下の割合でＭＯＯ３と、を含む。一実施形態において、ガラス成分は、約０モル％以上かつ約５モル％以下の割合でＴａ２Ｏ５と、約０モル％以上かつ約１モル％以下の割合でＭＯＯ３と、含む。
ガラス組成物からの金属の溶解および析出の動態は、アルカリ金属酸化物の存在によって変更することができる。その点において、このペースト組成物は、さらに、アルカリ金属の酸化物、例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏ、またはそれらの組み合わせを含有することができる。一実施形態において、ガラスフリットは、約０．１モル％以上かつ約１５モル％以下の割合でＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含有する。別の実施形態において、ガラスフリットは、約０．１モル％以上かつ約１０モル％以下の割合でＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含有する。さらに別の実施形態において、ガラスフリットは、約０．１モル％以上かつ約５モル％以下の割合でＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含有する。
ペースト調製
ペースト組成物は、導電性金属成分と、ガラス結合剤と、溶剤および有機亜鉛化合物を含む溶剤系を組み合わせて、導電性金属成分およびガラス結合剤を溶剤系に分散させることにより形成することができる。利用される溶剤の量および種類は、所望の最終製剤の粘性、ペーストの粉砕の細かさ、ならびにプリントの所望の湿潤厚さによって決定することができる。本発明に係る組成物の調製において、微粒子の無機固体を有機溶剤と混合し、三本ロールミルなどの適切な装置を用いて分散させて、懸濁液を形成し、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社の粘度計ＨＢＴ、スピンドルＣＰ−５１にて２５℃で測定した場合に、９．６／秒の剪断速度で、粘性が約５０〜約２００ｋｃｐｓ、好ましくは、約５０〜約１３０ｋｃｐｓの範囲内にある組成物を得る。
ペーストの印刷および焼成
上記のペースト組成物は、例えば、太陽電池用の接点（例えば、焼成された前面接点膜）または他の成分を作るためのプロセスにおいて使用することができる。接点の作製方法は、（１）シリコン基板（例えば、シリコンウェハ）にペースト組成物を塗布する工程と、（２）ペーストを乾燥させる工程と、（３）ペーストの金属を焼結させ、シリコンに接触させるためにペーストを加熱（例えば、焼成）する工程と、を含む。ペーストの印刷パターンは、約６５０〜約１０００℃の炉設定温度、または約５５０〜約８５０℃のウェハ温度などの適切な温度で加熱または焼成される。一実施形態において、炉設定温度は、約７５０〜約９６０℃であり、ペーストは空気中で焼成される。反射防止ＳｉＮｘ層は、焼成中に酸化し、ガラスによって腐食されると考えられており、Ａｇ／Ｓｉアイランドは、シリコンにエピタキシャル結合しているＳｉ基板との反応で形成される。焼成条件は、シリコン／ペースト界面におけるシリコンウェハ上に十分な密度の導電性金属／Ｓｉアイランドを生成し、低抵抗接点をもたすことにより、高効率で、高フィルファクタの太陽電池を生成するように選択される。
典型的なＡＲＣは、窒化シリコン、一般的に、ＳｉＮｘ：Ｈなどのシリコン化合物からなる。この層は、接触抵抗を増加させる傾向にある絶縁体として作用する。このため、ガラス成分によるこのＡＲＣ層の腐食は、前面接点の形成に必要なステップである。シリコンウェハとペーストの間の抵抗を低減することは、界面でのエピタキシャル金属／シリコンの導電性アイランドの形成によって促進することができる。すなわち、シリコン基板に見られるように、シリコン上の金属アイランドは、同じ結晶構造をとる。このようなエピタキシャル金属／シリコン界面が生じない場合は、その界面での抵抗が許容できないほど高くなる。本明細書に記載のペーストおよびプロセスは、広い加工条件下、すなわち、約６５０℃ほどの低さであるが、約８５０℃（ウェハ温度）まで焼成することができる最小焼成温度で低抵抗の接点をもたらすエピタキシャル金属／シリコン界面の生成を可能にすることができる。
結果として得られた焼成前面接点は、焼成前面接点の約７０重量％以上かつ約９９．５重量％以下の割合で導電性金属と、焼成前面接点の約０．５重量％以上かつ約１５重量％以下の割合でガラス結合剤と、焼成前面接点の約０．００１重量％以上かつ約２０重量％以下の割合で亜鉛と、を含むことができる。一実施形態において、焼成前面接点は、焼成前面接点の約０．０１重量％以上かつ約１５重量％以下の割合で亜鉛を含む。別の実施形態において、焼成前面接点は、焼成前面接点の約０．０５重量％以上かつ約１０重量％以下の割合で亜鉛を含む。
前面接点の作製方法
本発明に係る太陽電池接点は、本明細書に開示される任意の導電性ペーストを基板に塗布することにより、例えば、所望の湿潤厚さ、例えば、約３０から約８０ミクロンまでスクリーン印刷することにより生成することができる。自動スクリーン印刷技術は、２００〜４００メッシュスクリーンを用いて使用することができる。その後、印刷パターンを、焼成前の約０．５〜２０分間、２５０℃以下、好ましくは約８０〜約２５０℃で乾燥させる。乾燥させた印刷パターンは、空気中のベルトコンベア炉内で、１秒から約３０秒のわずかな時間ピーク温度で焼成することができる。焼成中、ガラスが溶融して、金属が焼結される。
ここで、図１Ａ〜１Ｅを参照すると、太陽電池前面接点を作製する多くの可能な例示的実施形態のうちの１つが示されている。太陽電池前面接点は、一般的に、ペースト組成物をソーラーグレードＳｉウェハに塗布することにより生成することができる。特に、図１Ａは、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの基板１０を提供することを模式的に示す。基板は、光反射を低減するテクスチャ表面を有することができる。太陽電池の場合には、基板は、プロセスを引くかまたは鋳造から形成されたインゴットからスライスされる場合に使用される場合が多い。ウェハスライス工程からスライスおよび汚染のために使用されるワイヤソーなどのツールによる基板表面の損傷は、典型的には、ＫＯＨもしくはＮａＯＨなどのアルカリ水溶液を用いるか、またはＨＦとＨＮＯ３の混合物を用いて基板表面の約１０〜２０ミクロンをエッチングすることにより除去される。基板は、必要に応じて、基板表面に付着することができる鉄などの重金属を除去するためにＨＣｌおよびＨ２Ｏ２の混合物で洗浄することができる。その後に、反射防止テクスチャ加工表面は、時には、例えば、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を用いて形成される。典型的なシリコンウェハが約１６０〜２００ミクロンの厚さであるとおり、この得られた基板は、拡大された厚さの寸法で描かれている。
図１Ｂは、ｐ型基板を用いる場合に、ｎ型層２０が形成され、ｐ−ｎ接合を作成することを模式的に示している。リン拡散層は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、有機リン化合物、および本明細書に開示される他のものを含む、様々な適切な形態のいずれかで供給される。リン源は、選択的にシリコンウェハの片側のみに塗布することができる。拡散層の深さは、拡散温度および時間を調節することによって変えることができ、一般的に、約０．３〜０．５ミクロンであり、平方当たり約４０〜約１２０オームのシート抵抗力を有する。リン源は、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などのリン含有液体コーティング材を含むことができる。リン源は、拡散が適切な条件下でアニーリングすることによって行われるスピンコーティングなどのプロセスによって基板の片面のみに塗布することができる。
図１Ｃは、基板１０上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）／パッシベーション膜３０を形成することを示す。ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２またはＳｉＯ２であり得る反射防止コーティング（ＡＲＣ）／パッシベーション膜３０は、上記のｎ型拡散層２０上に形成される。窒化シリコン膜は、時には、水素によるパッシベーションを強めるためにＳｉＮｘ：Ｈとして表される。ＡＲＣ３０は、入射光に対する太陽電池の表面反射率を減少させ、発生する電流を増加させる。ＡＲＣ３０の厚さはその屈折率に依存するが、約７００〜約９００Åの厚さは、約１．９〜約２．０の屈折率に適する。ＡＲＣは、低圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、または熱ＣＶＤを含む様々な手順によって形成することができる。熱ＣＶＤを用いて、ＳｉＮｘコーティングを形成する場合に、出発物質は、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）およびアンモニア（ＮＨ３）ガスである場合が多く、膜形成は、少なくとも７００℃の温度で行われる。熱ＣＶＤを用いる場合には、高温での原料ガスの熱分解が、実質的に水素が存在しない状態で窒化シリコン膜中にて生じ、シリコンと窒素の間の実質的化学量論組成比、すなわちＳｉ３Ｎ４を与える。ＡＲＣを形成する他の方法を用いることができる。
図１Ｄは、ＡＲＣ膜３０上に本ペースト組成物５００を塗布することを示す。ペースト組成物５００は、溶剤および有機亜鉛化合物を含有する溶剤系を含む。このペースト組成物は、任意の適切な技術によって塗布することができる。例えば、ペースト組成物は、基板１０の前面におけるスクリーン印刷によって塗布することができる。このペースト組成物５００を、約１０分間、約１２５℃で乾燥させる。ペースト溶剤の溶媒が乾燥するかぎり、他の乾燥時間および温度が可能であるが、この段階では燃焼または除去されない。
図１Ｄは、さらに、基板１０の裏面上に裏面ペースト層を形成することを示している。裏面ペースト層は、１種類以上のペースト組成物を含有することができる。一実施形態において、第１のペースト７０は裏面接点の形成を容易にさせ、第２のペースト８０は、基板の裏面上でのｐ＋層の形成を容易にする。第１のペースト７０は、銀または銀／アルミニウム混合物を含有することができ、第２のペースト８０はアルミニウムを含有することができる。代表的な裏面銀／アルミニウムペーストは、Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（クリーブランド、オハイオ州）から市販されているＦｅｒｒｏ３３９８であり、裏面銀ペーストは、Ｆｅｒｒｏ ＰＳ ３３−６１０またはＦｅｒｒｏ ＰＳ ３３−６１２である。市販されている代表的な裏面アルミニウム／ニッケルペーストは、Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（クリーブランド、オハイオ州）から市販されているＦｅｒｒｏ ＡＬ５３−１２０スタンダード、ＡＬ５３−１１２、ＡＬ８６０、またはＡＬ５１１６である。
裏面ペースト層を基板に塗布し、前面ペースト層５００と同様の方法で乾燥させることができる。この実施形態において、裏面は、ある程度、その後の工程においてより厚いｐ＋層を形成する必要性があるために、湿潤厚さが約３０〜５０ミクロンになるまで大部分がアルミニウムペーストで覆われる。
その後、乾燥したペーストを保有するウェハは、１分から数分間、約６５０℃から約１０００℃の炉設定温度で、空気雰囲気を使用して、赤外線ベルト炉内で焼成される。焼成は、一般的に、約３００℃〜約５５０℃での有機物の焼却を可能にする温度プロファイルに従って行われ、約６５０℃〜約１０００℃のピーク炉設定温度の期間が約１秒程度続くが、より低い温度で焼成する場合には、１、３、または５分ほどのより長い焼成時間が可能である。
焼成は、典型的には、空気雰囲気中で行われる。例えば、約１〜約６．４メートル（４０〜２５０インチ）／分、好ましくは５〜６メートル／分（約２００〜２４０インチ／分）のベルト速度で、６ゾーン焼成プロファイルを用いることができる。好ましい実施例では、ゾーン１は約１８インチ（４５．７ｃｍ）長であり、ゾーン２は約１８インチ（４５．７ｃｍ）長であり、ゾーン３は約９インチ（２２．９ｃｍ）長であり、ゾーン４は約９インチ（２２．９ｃｍ）長であり、ゾーン５は約９インチ（２２．９ｃｍ）長であり、ゾーン６は約９インチ（２２．９ｃｍ）長である。それぞれの連続するゾーンの温度は、常にというわけではないが、典型的には以前のものよりも高い、例えば、ゾーン１では３５０〜５００℃、ゾーン２では４００〜５５０℃、ゾーン３では４５０〜７００℃、ゾーン４では６００〜７５０℃、ゾーン５では７５０〜９００℃、ゾーン６では８００〜９７０℃である。必然的に、３を上回る４、５、６、７、８もしくは９個のゾーンまたはそれ以上を含むゾーンを有する焼成配置が本発明により企図され、それぞれのソーン長は約５〜約２０インチであり、焼成温度は６５０〜１０００℃である。
図１Ｅは、ペースト５００の金属部を焼結し、ペースト５００のガラスフリットを融合することにより、電気接点５０１を作製することを示す。図１Ｅに模式的に示すとおり、焼成時に、前面ペースト５００は、窒化シリコン層３０を焼結および貫通する（すなわち、窒化シリコン層３０を貫いて焼成する）ことによって、ｎ型層２０と電気接点５０１を作製する。裏面上にアルミニウムを含有するペースト８０が溶融して、シリコンウェハ１０と反応し、その後、焼成時に凝固して、高濃度のＡｌドーパントを含有する部分的ｐ＋層４０を形成する。この層は、一般的に、裏面電界（ＢＳＦ）層と呼ばれ、太陽電池のエネルギー変換効率を向上させるのに役立つ。裏面電極８１は、ペースト８０を焼成することにより形成することができる。銀または銀／アルミニウムを含有するペースト７０は焼成され、裏面接点になる。裏面ペースト７１の領域は、モジュール製造中に、タブ装着のために使用することができる。ペーストを作製するプロセス、本明細書に開示される太陽電池接点および太陽電池は、本発明の実施形態として企図される。
実施例
以下の実施例が本発明を説明する。以下の実施例ならびに本明細書および特許請求の範囲の他の箇所において特に示されない限り、全ての部およびパーセントは重量によるものであり、全ての温度は摂氏であり、圧力は大気圧またはほぼ大気圧である。
１５．６ｃｍ×１５．６ｃｍ、１６０〜２００ミクロンの厚さの多結晶シリコンウェハは、窒化シリコン反射防止コーティングでコーティングされる。これらのウェハのシート抵抗力は、約５５〜８０Ω／スクエアである。表４に示すようなペースト組成物は、ペースト中に配合され、ペーストは、それぞれシリコンウェハ上に塗布される。表４において、銀粉は、二峰性の粒径分布を有し、粒径の中央値が１〜４ミクロン（８３重量％）であるＦｅｒｒｏ銀粉と、粒径の中央値が０．２〜０．６ミクロン（１重量％）であるサブミクロンＡｇとの混合物であり、全てＦｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（クリーブランド、オハイオ州）から市販されている。使用されるガラスは、Ｔｇが３５０℃〜５５０℃である鉛ガラスである。有機金属化合物は、表４のように亜鉛系である。有機溶剤は、エチルセルロース標準４、０．４５重量％；エチルセルロース標準４５、１．２８重量％；チキサトロール（登録商標）ＳＴ、０．３重量％；トリトン（登録商標）Ｘ−１００、０．１８重量％；Ｎ−Ｄｉｆｆｕｓｏｌ（登録商標）、０．５重量％；ダウアノール（登録商標）ＤＢ、８．４５重量％；およびテルピネオール（Ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ（登録商標））、３．８４重量％のブレンドである。
ペースト組成物は、前面接点フィンガーラインのための約８０または１１０ミクロンの隙間および線の間に約２．５ｍｍの間隔がある２８０または３２５メッシュスクリーンを使用して印刷される。前面接点を印刷した後、約３分間、約２５０℃で試料を乾燥させる。印刷されたウェハは、Ｄｅｓｐａｔｃｈ社の６ゾーン赤外線（ＩＲ）ベルト炉を用いて空気中で再焼成され、ベルト速度は毎分約５メートル（２００”）であり、最後のゾーンの温度設定点は９２０〜９４０℃である。これらのゾーンは、それぞれ１８”、１８”、９”、９”、９”および９”長である。ほとんどの試料の焼成フィンガー幅は、約１００〜約１６０ミクロンであり、焼成厚さは、約１５〜３０ミクロンである。
太陽電池の電気性能は、ＡＳＴＭ Ｇ−１７３−０３に従って、ＡＭ１．５の太陽条件下で、太陽テスターのモデルＮＣＴ−Ｍ−１８０Ａ（ＮＰＣ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ、デュモン、ニュージャージー州）を用いて測定される。この電気的検査の結果も表４に示す。ＥＦＦは、太陽電池効率（η）を意味し、ＲＳは、あらかじめ定義される。
上記のものには本発明の実施例が含まれる。なお、本発明を説明するために成分または方法の考えられるあらゆる組み合わせを記載することはもちろん不可能であるが、当業者なら、本発明の多くのさらなる組合せおよび置換が可能であることを認識することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内に入る全てのそのような変更、修正および変形を包含することを意図する。さらに、上記範囲（例えば、組成範囲および条件範囲）が好ましく、当業者が認識するこれらの範囲に限定することは意図せず、これらの範囲は特定のアプリケーション、特定の成分、最終生成物を処理および形成するための条件に依存して変化し得る。一つの範囲は、別の範囲と組み合わせることができる。「含有する」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、および「含む（ｉｎｖｏｌｖｅ）」という用語は、発明を実施するための形態または特許請求の範囲のいずれかで使用される限りにおいて、このような用語は、「包含する」が特許請求の範囲の転換後として使用されるときに解釈されるような「包含する」という用語と同様に包括的であることが意図される。しかし、場合によって、「含有する」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、および「含む（ｉｎｖｏｌｖｅ）」という用語が、発明を実施するための形態または特許請求の範囲のいずれかで使用される限りにおいて、このような用語は、「から成る」または「実質的に〜からなる」が特許請求の範囲の転換後として使用されるときに解釈されるような「から成る」または「実質的に〜からなる」という用語と同様に、部分的または全体的に排他的であることが意図される。
１０ ｐ型シリコン基板
２０ ｎ型拡散層
３０ 前面のパッシベーション層／反射防止コーティング
４０ ｐ＋層（裏面電界（ＢＳＦ））
７０ 裏面に形成された第１のペースト
７１ 第１ペースト７０を焼成することによって形成された裏面電極
８０ 裏面に形成された第２のペースト
８１ 第２のペースト８０を焼成することによって形成された裏面電極
５００ 前面ペースト
５０１ ＡＲＣを通してペースト５００を焼成した後の前面電極

Claims (9)

  1. 固体部分および溶剤系を含むペースト組成物であって、前記固体部分が、前記固体部分として銀を７０重量％以上かつ９９．５重量％以下の割合で含む導電性金属成分と、前記固体部分の０．５重量％以上かつ３０重量％以下の割合で１つ以上のガラスフリットを含むガラス結合剤とを含み、前記溶剤系が亜鉛を含む有機金属化合物を含み、
    前記有機金属化合物は、アルキル亜鉛、亜鉛アルコキシド、ジフェニル亜鉛、ジベンジル亜鉛、酢酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、ギ酸亜鉛、乳酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトネート、亜鉛メルカプチド、亜鉛メルカプトカルボキシレート、および亜鉛メルカプトカルボキシルエステルのうち少なくとも１つであり、
    前記ガラス結合剤が、以下の（１）から（３）のいずれかの組み合わせを含むガラスフリットを含む、前記ペースト組成物。
    （１）５５〜８８重量％のＰｂＯ、０．５〜１５重量％のＳｉＯ ２ 、および０．５〜２４重量％の（Ａｌ ２ Ｏ ３ ＋Ｂ ２ Ｏ ３ ）
    （２）６５〜９０重量％のＢｉ ２ Ｏ ３ 、０．５〜２０重量％のＳｉＯ ２ 、および０．５〜２４重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋Ａｌ ２ Ｏ ３ ）
    （３）３０〜６２重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋ＳｉＯ ２ ）、２〜２２重量％のＴｉＯ ２ 、および２〜３５重量％の（Ｌｉ ２ Ｏ＋Ｎａ ２ Ｏ＋Ｋ ２ Ｏ）
  2. 前記有機金属化合物が前記溶剤系に完全に溶解され、前記溶剤系が金属粒子を含まない、請求項１に記載のペースト組成物。
  3. 前記ペースト組成物が、前記ペースト組成物の０．０５重量％以上かつ３０重量％以下の割合で亜鉛を含む前記有機金属化合物を含む、請求項１に記載のペースト組成物。
  4. 前記ペースト組成物が、亜鉛を含有する固体粒子を含まない、請求項１に記載のペースト組成物。
  5. 前記ガラスフリットが、さらに０．１〜５重量％の（Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）を含む、請求項１に記載のペースト組成物。
  6. 前記ガラスフリットが、３０〜６２重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋ＳｉＯ ２ ）、２〜２２重量％のＴｉＯ ２ 、２〜３５重量％の（Ｌｉ ２ Ｏ＋Ｎａ ２ Ｏ＋Ｋ ２ Ｏ）、および０．１〜１３重量％の（Ｖ２Ｏ５＋Ｓｂ２Ｏ５）を含む、請求項１に記載のペースト組成物。
  7. ペースト組成物を製造する方法であって、
    固体部分および溶剤系を組み合わせることと、
    前記導電性金属成分および前記ガラス結合剤を前記溶剤系に分散させることと
    を含み、
    前記固体部分が、（１）前記固体部分として銀を７０重量％以上かつ９９．５重量％以下の割合で含む導電性金属成分と、（２）前記固体部分の０．５重量％以上かつ３０重量％以下の割合で１つ以上のガラスフリットを含むガラス結合剤とを含み、
    前記溶剤系が、亜鉛を含む有機金属化合物を含み、
    前記有機金属化合物は、アルキル亜鉛、亜鉛アルコキシド、ジフェニル亜鉛、ジベンジル亜鉛、酢酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、ギ酸亜鉛、乳酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトネート、亜鉛メルカプチド、亜鉛メルカプトカルボキシレート、および亜鉛メルカプトカルボキシルエステルのうち少なくとも１つであり、
    前記ガラスフリットが、以下の（１）から（３）のいずれかの組み合わせを含む、前記方法。
    （１）５５〜８８重量％のＰｂＯ、０．５〜１５重量％のＳｉＯ ２ 、および０．５〜２４重量％の（Ａｌ ２ Ｏ ３ ＋Ｂ ２ Ｏ ３ ）
    （２）６５〜９０重量％のＢｉ ２ Ｏ ３ 、０．５〜２０重量％のＳｉＯ ２ 、および０．５〜２４重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋Ａｌ ２ Ｏ ３ ）
    （３）３０〜６２重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋ＳｉＯ ２ ）、２〜２２重量％のＴｉＯ ２ 、および２〜３５重量％の（Ｌｉ ２ Ｏ＋Ｎａ ２ Ｏ＋Ｋ ２ Ｏ）
  8. シリコン太陽電池上に形成される接点であって、請求項１に記載のペースト組成物を焼成することにより形成される、前記接点。
  9. 太陽電池接点を作製する方法であって、
    ペースト組成物をシリコン基板に塗布することであって、前記ペーストが、固体部分および溶媒剤を含み、前記固体部分が、前記固体部分として銀を７０重量％以上かつ９９．５重量％以下の割合で含む導電性金属成分と、前記固体部分の０．５重量％以上かつ３０重量％以下の割合で１つ以上のガラスフリットを含むガラス結合剤とを含み、前記溶媒系が亜鉛を含む有機金属化合物を含むことと、
    前記導電性金属成分を焼結して前記ガラスフリットを溶融するために、前記ペーストを加熱することと
    を含み、
    前記有機金属化合物は、アルキル亜鉛、亜鉛アルコキシド、ジフェニル亜鉛、ジベンジル亜鉛、酢酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、ギ酸亜鉛、乳酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトネート、亜鉛メルカプチド、亜鉛メルカプトカルボキシレート、および亜鉛メルカプトカルボキシルエステルのうち少なくとも１つであり、
    前記ガラスフリットが、以下の（１）から（３）のいずれかの組み合わせを含む、前記方法。
    （１）５５〜８８重量％のＰｂＯ、０．５〜１５重量％のＳｉＯ ２ 、および０．５〜２４重量％の（Ａｌ ２ Ｏ ３ ＋Ｂ ２ Ｏ ３ ）
    （２）６５〜９０重量％のＢｉ ２ Ｏ ３ 、０．５〜２０重量％のＳｉＯ ２ 、および０．５〜２４重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋Ａｌ ２ Ｏ ３ ）
    （３）３０〜６２重量％の（Ｂ ２ Ｏ ３ ＋ＳｉＯ ２ ）、２〜２２重量％のＴｉＯ ２ 、および２〜３５重量％の（Ｌｉ ２ Ｏ＋Ｎａ ２ Ｏ＋Ｋ ２ Ｏ）
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