JP6630997B2 - Composition for forming passivation layer protective layer, solar cell element, method for manufacturing the same, and solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、パッシベーション層保護層形成用組成物、太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池に関する。   The present invention relates to a composition for forming a passivation layer protective layer, a solar cell element, a method for producing the same, and a solar cell.

従来のシリコン太陽電池素子の製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、p型シリコン基板の表面(受光面及び裏面の少なくとも一方)にテクスチャー構造を形成し、続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分間の処理を行って、p型シリコン基板の表面に一様にn型拡散層を形成する。この従来の方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、受光面である表面のみならず、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面に形成されたn型拡散層を除去するためのサイドエッチング等を行っている。また、裏面に形成されたn型拡散層はp型拡散層へ変換する必要がある。このため、裏面全体にアルミニウム粉末及びバインダを含むアルミニウムペーストを付与し、これを熱処理(焼成)することで、n型拡散層をBSF(Back Surface Field)と呼ばれるp型拡散層に変換するのと一括して、アルミニウム電極を形成してオーミックコンタクトを得ている。
A description will be given of a manufacturing process of a conventional silicon solar cell element.
First, a texture structure is formed on the surface (at least one of the light-receiving surface and the back surface) of the p-type silicon substrate so as to promote the light confinement effect and achieve high efficiency, and then phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen In the mixed gas atmosphere at 800 ° C. to 900 ° C. for several tens minutes to form an n-type diffusion layer uniformly on the surface of the p-type silicon substrate. In this conventional method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, an n-type diffusion layer is formed not only on the front surface, which is the light receiving surface, but also on the side and back surfaces. Therefore, side etching or the like for removing the n-type diffusion layer formed on the side surface is performed. Further, it is necessary to convert the n-type diffusion layer formed on the back surface into a p + -type diffusion layer. For this reason, an aluminum paste containing an aluminum powder and a binder is applied to the entire back surface and heat-treated (fired) to convert the n-type diffusion layer into a p + -type diffusion layer called BSF (Back Surface Field). In addition, an aluminum electrode is formed to obtain an ohmic contact.

しかしながら、アルミニウムペーストから形成されるアルミニウム電極は導電率が低い。そのため、シート抵抗を下げるために、通常裏面全体に形成したアルミニウム電極は熱処理(焼成)後において10μm〜20μm程の厚みを有していなければならない。更に、シリコンとアルミニウムとでは熱膨張率が大きく異なることから、アルミニウム電極が形成されたシリコン基板において、熱処理(焼成)及び冷却の過程で、シリコン基板中に大きな内部応力が発生し、結晶粒界へのダメージ、結晶欠陥の増長及び反りの原因となる。
また、BSF又はアルミニウム電極とシリコンとの界面に形成される合金層に含まれるAl−Si合金は光吸収能を有するため、この合金層は発電効率を低下させる大きな要因となっている。
However, an aluminum electrode formed from an aluminum paste has low conductivity. Therefore, in order to reduce the sheet resistance, the aluminum electrode usually formed on the entire back surface must have a thickness of about 10 μm to 20 μm after heat treatment (firing). Furthermore, since the coefficient of thermal expansion is significantly different between silicon and aluminum, a large internal stress is generated in the silicon substrate on the aluminum substrate on which the aluminum electrode is formed during the heat treatment (firing) and cooling, and the crystal grain boundary is formed. Damage, growth of crystal defects, and warpage.
In addition, since the Al-Si alloy contained in the alloy layer formed at the interface between BSF or the aluminum electrode and silicon has a light absorbing ability, this alloy layer is a major factor in lowering the power generation efficiency.

これらの問題を解決するために、アルミニウムペーストをシリコン基板表面の一部に付与して部分的にp+型拡散層とアルミニウム電極とを形成するポイントコンタクトの手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような受光面とは反対の面(以下、「裏面」ともいう)にポイントコンタクト構造を有する太陽電池の場合、アルミニウム電極以外の部分の表面において、少数キャリアの再結合速度を抑制する必要がある。そのための裏面用のパッシベーション層として、SiO膜等が提案されている(例えば、特許文献2参照)。このようなSiO膜を形成することによるパッシベーション効果としては、シリコン基板の裏面の表層部におけるケイ素原子の未結合手を終端させ、再結合の原因となる表面準位密度を低減させる効果が挙げられる。
In order to solve these problems, a point contact method has been proposed in which an aluminum paste is applied to a part of the surface of a silicon substrate to partially form a p + type diffusion layer and an aluminum electrode (for example, see Patent Document 1). 1).
In the case of a solar cell having a point contact structure on a surface opposite to such a light receiving surface (hereinafter, also referred to as a “back surface”), it is necessary to suppress the recombination rate of minority carriers on the surface of a portion other than the aluminum electrode. is there. For this purpose, an SiO 2 film or the like has been proposed as a back surface passivation layer (for example, see Patent Document 2). As a passivation effect by forming such an SiO 2 film, an effect of terminating dangling bonds of silicon atoms in the surface layer portion on the back surface of the silicon substrate and reducing the surface state density causing recombination can be mentioned. Can be

また、少数キャリアの再結合を抑制する別の方法として、パッシベーション層内の固定電荷が発生する電界によって少数キャリア密度を低減する方法がある。このようなパッシベーション効果は一般に電界効果と呼ばれ、負の固定電荷を有する材料として酸化アルミニウム(Al)膜等が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
このようなパッシベーション層は、一般的にはALD(Atomic Layer Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等の方法で形成される(例えば、非特許文献1参照)。更に、パッシベーション層上にPECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法によりSiNx層を形成する方法が提案されている(例えば、非特許文献2参照)。
As another method for suppressing the recombination of minority carriers, there is a method of reducing the minority carrier density by an electric field in which fixed charges are generated in the passivation layer. Such a passivation effect is generally called an electric field effect, and an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film or the like has been proposed as a material having a negative fixed charge (for example, see Patent Document 3).
Such a passivation layer is generally formed by a method such as an ALD (Atomic Layer Deposition) method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method (for example, see Non-Patent Document 1). Furthermore, a method of forming a SiNx layer on a passivation layer by a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) method has been proposed (for example, see Non-Patent Document 2).

特許第3107287号公報Japanese Patent No. 3107287 特開2004−6565号公報JP-A-2004-6565 特許第4767110号公報Japanese Patent No. 4767110

Journal of Applied Physics,104(2008),113703−1〜113703−7Journal of Applied Physics, 104 (2008), 113703-1 to 113703-7. IEEE Journal of Photovoltaics,3(2013),690〜696IEEE Journal of Photovoltaics, 3 (2013), 690-696

非特許文献2に記載されている方法では、SiNx層はPECVD法を用いて半導体基板のパッシベーション層が形成された側の全面に形成される。そのため、SiNx層を形成した後に、アルミニウム電極が形成される領域をレーザー照射、フォトリソグラフィー等によりエッチングしてSiNx層のパターン形成を行う工程が必要となり、煩雑である。   In the method described in Non-Patent Document 2, the SiNx layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on the side where the passivation layer is formed by using the PECVD method. Therefore, after the formation of the SiNx layer, a step of forming a pattern of the SiNx layer by etching the region where the aluminum electrode is to be formed by laser irradiation, photolithography, or the like is required, which is complicated.

本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、パターン形成性に優れ、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を簡便な手法で形成することが可能なパッシベーション層保護層形成用組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物を用いて得られ、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を備え、且つ優れた変換効率を有する太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池を提供することを課題とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a passivation method capable of forming a protective layer excellent in pattern formability and excellent in resistance to heat treatment of an electrode forming paste by a simple method. It is an object to provide a composition for forming a layer protective layer. Further, the present invention provides a solar cell element obtained by using the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention, comprising a protective layer having excellent resistance to heat treatment of an electrode forming paste, and having excellent conversion efficiency. And a method for manufacturing the same, and a solar cell.

本発明の具体的手段を以下に記載する。
<1> 下記一般式(I)で表される化合物と、樹脂と、を含有するパッシベーション層保護層形成用組成物。
Specific means of the present invention will be described below.
<1> A composition for forming a passivation layer protective layer, comprising a compound represented by the following general formula (I) and a resin.



[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。]


[In the general formula (I), R 2 each independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. ]

<2> 前記一般式(I)で表される化合物の含有率が、前記パッシベーション層保護層形成用組成物の全質量に対して0.1質量%〜80質量%である<1>に記載のパッシベーション層保護層形成用組成物。
<3> 前記樹脂の含有率が、前記パッシベーション層保護層形成用組成物の全質量に対して0.1質量%〜30質量%である<1>又は<2>に記載のパッシベーション層保護層形成用組成物。
<2> The content of the compound represented by the general formula (I) is 0.1% by mass to 80% by mass with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer protective layer. A composition for forming a passivation layer protective layer.
<3> The passivation layer protective layer according to <1> or <2>, wherein the content of the resin is 0.1% by mass to 30% by mass based on the total mass of the composition for forming the passivation layer protective layer. Forming composition.

<4> 半導体基板の少なくとも1つの面上に酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層を形成する工程と、
前記パッシベーション層の少なくとも一部に、<1>〜<3>のいずれか1項に記載のパッシベーション層保護層形成用組成物をパターン状に付与して保護層形成用組成物層を形成し、熱処理して保護層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記パッシベーション層及び前記保護層が形成される側に電極を設ける工程と、
を含む太陽電池素子の製造方法。
<4> forming a passivation layer containing aluminum oxide on at least one surface of the semiconductor substrate;
The composition for forming a passivation layer protective layer according to any one of <1> to <3> is applied to at least a part of the passivation layer in a pattern to form a composition layer for forming a protective layer. Forming a protective layer by heat treatment;
Providing an electrode on the side of the semiconductor substrate on which the passivation layer and the protective layer are formed,
A method for manufacturing a solar cell element comprising:

<5> 前記熱処理の温度が300℃〜900℃である<4>に記載の太陽電池素子の製造方法。
<6> 前記パッシベーション層保護層形成用組成物の付与が、スクリーン印刷法又はインクジェット法で行われる<4>又は<5>に記載の太陽電池素子の製造方法。
<7> <4>〜<6>のいずれか1項に記載の太陽電池素子の製造方法により製造される太陽電池素子。
<5> The method for manufacturing a solar cell element according to <4>, wherein the temperature of the heat treatment is 300 ° C to 900 ° C.
<6> The method for manufacturing a solar cell element according to <4> or <5>, wherein the application of the composition for forming a passivation layer protective layer is performed by a screen printing method or an inkjet method.
<7> A solar cell element manufactured by the method for manufacturing a solar cell element according to any one of <4> to <6>.

<8> 半導体基板と、
前記半導体基板の少なくとも1つの面上に設けられ、且つ酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に設けられ、且つ<1>〜<3>のいずれか1項に記載のパッシベーション層保護層形成用組成物の熱処理物である保護層と、
前記半導体基板の前記パッシベーション層及び前記保護層が形成される側に設けられる電極と、
を有する太陽電池素子。
<8> a semiconductor substrate;
A passivation layer provided on at least one surface of the semiconductor substrate and containing aluminum oxide;
A protective layer provided on the passivation layer and being a heat-treated product of the composition for forming a passivation layer protective layer according to any one of <1> to <3>;
An electrode provided on a side of the semiconductor substrate on which the passivation layer and the protective layer are formed;
A solar cell element having:

<9> <7>又は<8>に記載の太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の電極上に配置される配線材料と、
を有する太陽電池。
<9> The solar cell element according to <7> or <8>,
A wiring material arranged on the electrode of the solar cell element,
A solar cell having:

本発明によれば、パターン形成性に優れ、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を簡便な手法で形成することが可能なパッシベーション層保護層形成用組成物を提供することができる。また、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物を用いて得られ、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を備え、且つ優れた変換効率を有する太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a passivation layer protective layer forming composition capable of forming a protective layer excellent in pattern formability and excellent in resistance to heat treatment of an electrode forming paste by a simple method. it can. Further, a solar cell element having a protective layer obtained by using the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention and having excellent resistance to heat treatment of an electrode forming paste, and having excellent conversion efficiency, and a method of manufacturing the same In addition, a solar cell can be provided.

本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の製造方法を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the solar cell element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態に係る太陽電池素子の製造方法の一部を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically a part of manufacturing method of the solar cell element which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の太陽電池素子の受光面の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of the light-receiving surface of the solar cell element of the present invention. 本発明に係る保護層の裏面におけるパターンの一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of a pattern in the back of a protective layer concerning the present invention. 本発明に係る保護層の裏面におけるパターンの別の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows another example of the pattern in the back surface of the protective layer which concerns on this invention. 図4におけるA部を拡大した概略平面図である。FIG. 5 is an enlarged schematic plan view of a portion A in FIG. 4. 図4又は図5におけるB部を拡大した概略平面図である。FIG. 6 is an enlarged schematic plan view of a portion B in FIG. 4 or 5. 本発明の太陽電池素子の裏面の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of the back of the solar cell element of the present invention. 本発明の太陽電池の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the solar cell of the present invention.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
また、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
更に、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
また、本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。
In the present specification, the term “step” is included in the term as well as an independent step, even if it cannot be clearly distinguished from other steps as long as the purpose of the step is achieved.
Further, a numerical range indicated by using “to” indicates a range including numerical values described before and after “to” as a minimum value and a maximum value, respectively.
Further, the content of each component in the composition, when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition, unless otherwise specified, means the total amount of the plurality of substances present in the composition .
Further, in this specification, the term “layer” includes, in a plan view, a configuration of a partly formed shape in addition to a configuration of a partly formed shape.

<パッシベーション層保護層形成用組成物>
本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物は、下記一般式(I)で表される化合物と、樹脂と、を含有するパッシベーション層保護層形成用組成物である。
<Composition for forming passivation layer protective layer>
The composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention is a composition for forming a passivation layer protective layer containing a compound represented by the following general formula (I) and a resin.


[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。] [In the general formula (I), R 2 each independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. ]

本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物は、上記構成を有することにより、パターン形成性に優れ、且つ電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を簡便な手法で形成することが可能である。この理由については明らかではないが以下のように推察される。
本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物は組成物であるため、半導体基板上の所望の領域に選択的に所望の形状で付与可能であり、パターン形成性に優れる。更に、一般式(I)で表される化合物を含むことで、熱処理により酸化アルミニウムを生成し、パッシベーション層のパッシベーション効果を更に向上させて、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を得ることができる。また、樹脂を含むことで、パッシベーション層保護層形成用組成物が半導体基板上に付与されて形成されるパッシベーション層保護層形成用組成物層(以下、「保護層形成用組成物層」とも略称する)の形状安定性が向上し、所望の形状に形成することができる。
Since the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention has the above-described configuration, it is possible to form a protective layer having excellent pattern formability and excellent resistance to heat treatment of an electrode forming paste by a simple method. It is possible. The reason for this is not clear, but is presumed as follows.
Since the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention is a composition, it can be selectively applied to a desired region on a semiconductor substrate in a desired shape, and is excellent in pattern formability. Further, by containing the compound represented by the general formula (I), aluminum oxide is generated by heat treatment, the passivation effect of the passivation layer is further improved, and the protective layer having excellent resistance to heat treatment of the electrode forming paste is provided. Can be obtained. Further, by containing a resin, a composition for forming a passivation layer protective layer is formed by applying the composition for forming a passivation layer protective layer onto a semiconductor substrate (hereinafter, also referred to as a “composition layer for forming a protective layer”). Is improved), and a desired shape can be formed.

(一般式(I)で表される化合物)
本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物(以下、「保護層形成用組成物」とも略称する)は、下記の一般式(I)で表される化合物を含む。
(Compound represented by the general formula (I))
The composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention (hereinafter, also abbreviated as “composition for forming protective layer”) contains a compound represented by the following general formula (I).

[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。]
一般式(I)で表される化合物を含むことで、パッシベーション層のパッシベーション効果を更に向上させて、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を得ることができる傾向にある。これは、以下のようにして考えることができる。
[In the general formula (I), R 2 each independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. ]
By containing the compound represented by the general formula (I), the passivation effect of the passivation layer is further improved, and a protective layer having excellent resistance to heat treatment of the electrode forming paste tends to be obtained. This can be considered as follows.

一般式(I)で表される化合物(以下、「特定有機アルミニウム化合物」とも称する)は、アルミニウムキレート等と呼ばれる化合物であり、アルミニウムアルコキシド構造に加えてアルミニウムキレート構造を有していることが好ましい。また、Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbunshi,vol.97,pp369−399(1989)にも記載されているように、特定有機アルミニウム化合物は熱処理(焼成)により酸化アルミニウム(Al)となる。このように、下層のパッシベーション層である酸化アルミニウムと同様の化学種となるため、パッシベーション層のパッシベーション機能を低下させることなく、保護層を形成することができるものと考えられる。 The compound represented by the general formula (I) (hereinafter also referred to as “specific organoaluminum compound”) is a compound called aluminum chelate or the like, and preferably has an aluminum chelate structure in addition to an aluminum alkoxide structure. . In addition, Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbunshi, vol. 97, pp 369-399 (1989), the specific organoaluminum compound becomes aluminum oxide (Al 2 O 3 ) by heat treatment (firing). As described above, since the chemical species is the same as that of aluminum oxide as the lower passivation layer, it is considered that the protective layer can be formed without lowering the passivation function of the passivation layer.

一般式(I)において、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表し、炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましい。Rで表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rで表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基等を挙げることができる。中でもRで表されるアルキル基は、保護層形成用組成物の保存安定性及びパッシベーション効果の観点から、炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましい。 In the general formula (I), R 2 each independently represents an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group represented by R 2 may be linear or branched. Specific examples of the alkyl group represented by R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a hexyl group, and octyl. Group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group and the like. Among them, the alkyl group represented by R 2 is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms from the viewpoint of storage stability and passivation effect of the composition for forming a protective layer, and has 1 to 4 carbon atoms. Is more preferably an unsubstituted alkyl group.

一般式(I)において、nは1〜3の整数を表わす。nは保護層形成用組成物の保存安定性の観点から1又は3であることが好ましく、特定有機アルミニウム化合物の溶解度の観点から1であることがより好ましい。
また、X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。保存安定性の観点から、X及びXの少なくとも一方は酸素原子であることが好ましい。
In the general formula (I), n represents an integer of 1 to 3. n is preferably 1 or 3 from the viewpoint of storage stability of the composition for forming a protective layer, and more preferably 1 from the viewpoint of solubility of the specific organic aluminum compound.
X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. From the viewpoint of storage stability, at least one of X 2 and X 3 is preferably an oxygen atom.

一般式(I)におけるR、R及びRは、それぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。R、R及びRで表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。R、R及びRで表されるアルキル基としては、炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましい。R、R及びRで表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、エチルヘキシル基等を挙げることができる。R、R及びRで表されるアルキル基は、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。 R 3 , R 4 and R 5 in the general formula (I) each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 may be linear or branched. The alkyl group represented by R 3 , R 4, and R 5 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group and a t-butyl group. Group, hexyl group, octyl group, ethylhexyl group and the like. The alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 may have a substituent or may be unsubstituted, and is preferably unsubstituted.

中でも、保護層形成用組成物の保存安定性及び電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性の観点から、一般式(I)におけるR及びRはそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
また、一般式(I)におけるRは、保存安定性及び電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性の観点から、水素原子又は炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
Among them, R 3 and R 4 in the general formula (I) are each independently a hydrogen atom or a hydrogen atom from the viewpoints of storage stability of the composition for forming a protective layer and resistance of the protective layer when the paste for forming an electrode is heat-treated. It is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Further, R 5 in the general formula (I) is a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms from the viewpoint of storage stability and resistance of the protective layer when the electrode forming paste is heat-treated. Is preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

一般式(I)で表される化合物は、保存安定性の観点から、nが1〜3の整数であり、Rがそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である化合物であることが好ましい。 The compound represented by the general formula (I) is a compound in which n is an integer of 1 to 3 and R 5 is each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of storage stability. It is preferable that

一般式(I)で表される化合物は、保存安定性及び電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性の観点から、nが1〜3の整数であり、Rがそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基であり、X及びXの少なくとも一方が酸素原子であり、R及びRがそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、Rがそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である化合物であることが好ましい。
一般式(I)で表される化合物は、nが1〜3の整数であり、Rがそれぞれ独立して炭素数1〜4の無置換のアルキル基であり、X及びXの少なくとも一方が酸素原子であり、この酸素原子に結合するR又はRが炭素数1〜4のアルキル基であり、X又はXがメチレン基の場合、このメチレン基に結合するR又はRが水素原子であり、Rが水素原子である化合物であることがより好ましい。
In the compound represented by the general formula (I), n is an integer of 1 to 3 and R 2 is independently from the viewpoint of storage stability and resistance of the protective layer when the electrode forming paste is heat-treated. An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, at least one of X 2 and X 3 is an oxygen atom, and R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, 5 is preferably a compound in which each is independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
In the compound represented by the general formula (I), n is an integer of 1 to 3, R 2 is each independently an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least X 2 and X 3 When one is an oxygen atom, R 3 or R 4 bonded to the oxygen atom is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and when X 2 or X 3 is a methylene group, R 3 or R 3 bonded to the methylene group is More preferably, R 4 is a hydrogen atom, and R 5 is a hydrogen atom.

一般式(I)で表される化合物として具体的には、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等を挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, tris (ethyl acetoacetate) aluminum and the like.

一般式(I)で表される化合物は、調製したものを用いても、市販品を用いてもよい。市販品としては、川研ファインケミカル(株)、「ALCH」、「ALCH−50F」、「ALCH−75」、「ALCH−TR」、「ALCH−TR−20」(いずれも商品名)等を挙げることができる。   As the compound represented by the general formula (I), a prepared product or a commercially available product may be used. Commercially available products include Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., "ALCH", "ALCH-50F", "ALCH-75", "ALCH-TR", "ALCH-TR-20" (all trade names) and the like. be able to.

一般式(I)で表される化合物は、アルミニウムトリアルコキシドと、後述の2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合することで調製することができる。また、市販されているアルミニウムキレート化合物を用いてもよい。   The compound represented by the general formula (I) can be prepared by mixing an aluminum trialkoxide with a compound having a specific structure having two carbonyl groups described below. Alternatively, a commercially available aluminum chelate compound may be used.

上述のアルミニウムトリアルコキシドと、2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合すると、アルミニウムトリアルコキシドのアルコキシド基の少なくとも一部が特定構造の化合物と置換して、アルミニウムキレート構造を形成する。このとき、必要に応じて、液状媒体が存在してもよく、加熱処理、触媒等の添加などを行ってもよい。アルミニウムアルコキシド構造の少なくとも一部がアルミニウムキレート構造に置換されることで、一般式(I)で表される化合物の加水分解及び重合反応に対する安定性が向上し、これを含む保護層形成用組成物の保存安定性がより向上する傾向にある。   When the above-mentioned aluminum trialkoxide is mixed with a compound having a specific structure having two carbonyl groups, at least a part of the alkoxide group of the aluminum trialkoxide is replaced with a compound having a specific structure, thereby forming an aluminum chelate structure. At this time, if necessary, a liquid medium may be present, and heat treatment, addition of a catalyst or the like may be performed. By substituting at least a part of the aluminum alkoxide structure with an aluminum chelate structure, the stability of the compound represented by the general formula (I) to hydrolysis and polymerization is improved, and a protective layer-forming composition containing the same is provided. Tends to be more improved in storage stability.

上述の2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物としては、反応性及び保存安定性の観点から、β−ジケトン化合物、β−ケトエステル化合物及びマロン酸ジエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   The compound having a specific structure having two carbonyl groups described above is at least one selected from the group consisting of β-diketone compounds, β-ketoester compounds, and malonic diesters from the viewpoint of reactivity and storage stability. Is preferred.

β−ジケトン化合物として具体的には、アセチルアセトン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、2,3−ペンタンジオン、3−エチル−2,4−ペンタンジオン、3−ブチル−2,4−ペンタンジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン、6−メチル−2,4−ヘプタンジオン等を挙げることができる。   Specific examples of the β-diketone compound include acetylacetone, 3-methyl-2,4-pentanedione, 2,3-pentanedione, 3-ethyl-2,4-pentanedione, and 3-butyl-2,4-pentane. Dione, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione, 2,6-dimethyl-3,5-heptanedione, 6-methyl-2,4-heptanedione and the like can be mentioned.

β−ケトエステル化合物として具体的には、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n−プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸イソブチル、アセト酢酸n−ブチル、アセト酢酸t−ブチル、アセト酢酸n−ペンチル、アセト酢酸イソペンチル、アセト酢酸n−ヘキシル、アセト酢酸n−オクチル、アセト酢酸n−ヘプチル、アセト酢酸3−ペンチル、2−アセチルヘプタン酸エチル、2−メチルアセト酢酸エチル、2−ブチルアセト酢酸エチル、ヘキシルアセト酢酸エチル、4,4−ジメチル−3−オキソ吉草酸エチル、4−メチル−3−オキソ吉草酸エチル、2−エチルアセト酢酸エチル、4−メチル−3−オキソ吉草酸メチル、3−オキソヘキサン酸エチル、3−オキソ吉草酸エチル、3−オキソ吉草酸メチル、3−オキソヘキサン酸メチル、3−オキソヘプタン酸エチル、3−オキソヘプタン酸メチル、4,4−ジメチル−3−オキソ吉草酸メチル等を挙げることができる。   As the β-ketoester compound, specifically, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, n-propyl acetoacetate, isopropyl acetoacetate, isobutyl acetoacetate, n-butyl acetoacetate, t-butyl acetoacetate, n-pentyl acetoacetate, Isopentyl acetoacetate, n-hexyl acetoacetate, n-octyl acetoacetate, n-heptyl acetoacetate, 3-pentyl acetoacetate, ethyl 2-acetylheptanoate, ethyl 2-methylacetoacetate, ethyl 2-butylacetoacetate, hexylacetoacetate Ethyl, ethyl 4,4-dimethyl-3-oxovalerate, ethyl 4-methyl-3-oxovalerate, ethyl 2-ethylacetoacetate, methyl 4-methyl-3-oxovalerate, ethyl 3-oxohexanoate, Ethyl 3-oxovalerate, methyl 3-oxovalerate, 3 Methyl-oxohexanoate, ethyl 3-oxo heptanoic acid, 3-oxo heptanoic acid methyl, can be mentioned 4,4-dimethyl-3-oxo-valerate, such as methyl.

マロン酸ジエステルとして具体的には、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジ−n−プロピル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジ−n−ブチル、マロン酸ジ−t−ブチル、マロン酸ジヘキシル、マロン酸t−ブチルエチル、メチルマロン酸ジエチル、エチルマロン酸ジエチル、イソプロピルマロン酸ジエチル、n−ブチルマロン酸ジエチル、sec−ブチルマロン酸ジエチル、イソブチルマロン酸ジエチル、1−メチルブチルマロン酸ジエチル等を挙げることができる。   Specific examples of the malonate diester include dimethyl malonate, diethyl malonate, di-n-propyl malonate, diisopropyl malonate, di-n-butyl malonate, di-t-butyl malonate, dihexyl malonate, and malonate. T-butylethyl acid, diethyl methylmalonate, diethylethylmalonate, diethylisopropylmalonate, diethyln-butylmalonate, diethylsec-butylmalonate, diethylisobutylmalonate, diethyl 1-methylbutylmalonate and the like. Can be.

アルミニウムキレート構造の数は、例えば、上述のアルミニウムトリアルコキシドと、2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合する比率を適宜調整することで制御することができる。また、市販のアルミニウムキレート化合物から所望の構造を有する化合物を適宜選択してもよい。   The number of aluminum chelate structures can be controlled, for example, by appropriately adjusting the mixing ratio of the above-described aluminum trialkoxide and a compound having a specific structure having two carbonyl groups. Further, a compound having a desired structure may be appropriately selected from commercially available aluminum chelate compounds.

一般式(I)で表される化合物のうち、電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性及び必要に応じて含有される溶剤との相溶性の観点から、具体的にはアルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート及びトリイソプロポキシアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートを用いることがより好ましい。   Among the compounds represented by the general formula (I), from the viewpoint of the resistance of the protective layer when the electrode forming paste is heat-treated and the compatibility with the solvent contained as necessary, aluminum ethyl acetate It is preferable to use at least one selected from the group consisting of acetate diisopropylate and triisopropoxy aluminum, and it is more preferable to use aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate.

一般式(I)で表される化合物におけるアルミニウムキレート構造の存在は、通常用いられる分析方法で確認することができる。例えば、赤外分光スペクトル、核磁気共鳴スペクトル及び融点に基づいて確認することができる。   The presence of the aluminum chelate structure in the compound represented by the general formula (I) can be confirmed by a commonly used analytical method. For example, it can be confirmed based on an infrared spectrum, a nuclear magnetic resonance spectrum and a melting point.

一般式(I)で表される化合物は、液状であっても固体であってもよく、特に制限はない。電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性及び保存安定性の観点から、常温(25℃)での安定性、及び溶解性又は分散性が良好な一般式(I)で表される化合物を用いることで、形成される保護層の均質性がより向上し、所望の電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性を安定的に得ることが容易となる。   The compound represented by the general formula (I) may be liquid or solid, and is not particularly limited. A compound represented by the general formula (I) having good stability at room temperature (25 ° C.) and good solubility or dispersibility from the viewpoint of the resistance of the protective layer and the storage stability when the electrode forming paste is heat-treated. By using, the uniformity of the formed protective layer is further improved, and it becomes easy to stably obtain the resistance of the protective layer when heat-treating the desired electrode forming paste.

本発明の保護層形成用組成物中の一般式(I)で表される化合物の含有率は特に制限されない。一般式(I)で表される化合物の含有率が、パッシベーション層保護層形成用組成物の全質量に対して0.1質量%〜80質量%であることが好ましく、0.5質量%〜80質量%であることがより好ましく、1質量%〜75質量%であることが更に好ましく、2質量%〜70質量%であることが特に好ましく、3質量%〜70質量%であることが極めて好ましい。
一般式(I)で表される化合物の含有率を0.1質量%以上とすることで、保護層形成用組成物の保存安定性が向上する傾向にある。また、一般式(I)で表される化合物の含有率を80質量%以下とすることで、電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性が向上する傾向にある。
The content of the compound represented by the general formula (I) in the protective layer forming composition of the present invention is not particularly limited. The content of the compound represented by the general formula (I) is preferably 0.1% by mass to 80% by mass, and more preferably 0.5% by mass to 80% by mass relative to the total mass of the composition for forming a passivation layer protective layer. It is more preferably 80% by mass, still more preferably 1% by mass to 75% by mass, particularly preferably 2% by mass to 70% by mass, and extremely preferably 3% by mass to 70% by mass. preferable.
When the content of the compound represented by the general formula (I) is 0.1% by mass or more, the storage stability of the composition for forming a protective layer tends to be improved. When the content of the compound represented by the general formula (I) is set to 80% by mass or less, the resistance of the protective layer when the electrode forming paste is heat-treated tends to be improved.

(樹脂)
本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物は、樹脂を更に含む。樹脂を含むことで、保護層形成用組成物が半導体基板上に付与されて形成される保護層形成用組成物層の形状安定性がより向上し、この保護層形成用組成物層が形成される領域に、保護層を所望の形状で選択的に形成することができる傾向にある。
(resin)
The composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention further includes a resin. By including the resin, the shape stability of the protective layer forming composition layer formed by applying the protective layer forming composition on the semiconductor substrate is further improved, and the protective layer forming composition layer is formed. There is a tendency that a protective layer can be selectively formed in a desired shape in a region having a desired shape.

樹脂の種類は特に制限されない。パッシベーション層保護層形成用組成物を半導体基板上に付与する際に、良好なパターン形成ができる範囲に粘度調整が可能な樹脂であることが好ましい。樹脂として具体的には、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド誘導体、ポリビニルアミド、ポリビニルアミド誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロース、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース等のセルロースエーテルなど)、ゼラチン、ゼラチン誘導体、澱粉、澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム誘導体、キサンタン、キサンタン誘導体、グアーガム、グアーガム誘導体、スクレログルカン、スクレログルカン誘導体、トラガカント、トラガカント誘導体、デキストリン、デキストリン誘導体、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(アルキル(メタ)アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂等)、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、シロキサン樹脂、これらの共重合体などを挙げることができる。これらの樹脂は、1種類を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。   The type of resin is not particularly limited. When applying the composition for forming a passivation layer protective layer onto a semiconductor substrate, it is preferable that the resin be a resin whose viscosity can be adjusted to a range where a good pattern can be formed. Specific examples of the resin include polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyacrylamide derivatives, polyvinylamide, polyvinylamide derivatives, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polyethylene oxide derivatives, polysulfonic acid, acrylamide alkylsulfonic acid, cellulose, and cellulose derivatives (carboxymethylcellulose, Cellulose ethers such as hydroxyethylcellulose and ethylcellulose), gelatin, gelatin derivatives, starch, starch derivatives, sodium alginate, sodium alginate derivatives, xanthan, xanthan derivatives, guar gum, guar gum derivatives, scleroglucan, scleroglucan derivatives, tragacanth, tragacanth Derivatives, dextrins, dextrin derivatives, (meth) Examples thereof include a luic acid resin, a (meth) acrylate resin (such as an alkyl (meth) acrylate resin and a dimethylaminoethyl (meth) acrylate resin), a butadiene resin, a styrene resin, a siloxane resin, and a copolymer thereof. . These resins can be used alone or in combination of two or more.

尚、本明細書における「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及び「メタクリレート」の少なくとも一方を意味する。   In this specification, “(meth) acrylic acid” means at least one of “acrylic acid” and “methacrylic acid”, and “(meth) acrylate” means at least one of “acrylate” and “methacrylate”. means.

これらの樹脂のなかでも、保存安定性及びパターン形成性の観点から、酸性又は塩基性の官能基を有さない中性樹脂を用いることが好ましく、含有量が少量の場合においても容易に粘度及びチキソ性を調節できる観点から、エチルセルロース等のセルロース誘導体を用いることがより好ましい。   Among these resins, from the viewpoint of storage stability and pattern forming properties, it is preferable to use a neutral resin having no acidic or basic functional group, and even if the content is small, the viscosity and viscosity can be easily adjusted. From the viewpoint of controlling the thixotropy, it is more preferable to use a cellulose derivative such as ethyl cellulose.

樹脂の分子量は特に制限されず、保護層形成用組成物としての所望の粘度を鑑みて適宜調整することが好ましい。樹脂の重量平均分子量は、保存安定性及びパターン形成性の観点から、100〜10,000,000であることが好ましく、1,000〜5,000,000であることがより好ましい。尚、樹脂の重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて測定される分子量分布から標準ポリスチレンの検量線を使用して換算して求められる。検量線は、標準ポリスチレンの5サンプルセット(東ソー(株)、「PStQuick MP−H、PStQuick B」(商品名))を用いて3次式で近似する。GPCの測定条件を以下に示す。   The molecular weight of the resin is not particularly limited, and is preferably adjusted as appropriate in view of the desired viscosity of the protective layer forming composition. The weight average molecular weight of the resin is preferably from 100 to 10,000,000, and more preferably from 1,000 to 5,000,000, from the viewpoint of storage stability and pattern formability. The weight average molecular weight of the resin can be determined by converting the molecular weight distribution measured using GPC (gel permeation chromatography) using a standard polystyrene calibration curve. The calibration curve is approximated by a cubic equation using five sample sets of standard polystyrene (Tosoh Corporation, “PStQuick MP-H, PStQuick B” (trade name)). GPC measurement conditions are shown below.

装置:(ポンプ:(株)日立ハイテクノロジーズ、「L−2130型」)
(検出器:(株)日立ハイテクノロジーズ、「L−2490型RI」)
(カラムオーブン:(株)日立ハイテクノロジーズ、「L−2350」)
カラム:日立化成(株)、「Gelpack GL−R440」+「Gelpack GL−R450」+「Gelpack GL−R400M」(計3本;いずれも商品名)
カラムサイズ:10.7mm(内径)×300mm
溶離液:テトラヒドロフラン
試料濃度:10mg/2mL
注入量:200μL
流量:2.05mL/分
測定温度:25℃
Equipment: (pump: Hitachi High-Technologies Corporation, “L-2130”)
(Detector: Hitachi High-Technologies Corporation, "L-2490 type RI")
(Column oven: Hitachi High-Technologies Corporation, "L-2350")
Column: Hitachi Chemical Co., Ltd., "Gelpack GL-R440" + "Gelpack GL-R450" + "Gelpack GL-R400M" (3 in total; all are trade names)
Column size: 10.7mm (inner diameter) x 300mm
Eluent: Tetrahydrofuran Sample concentration: 10mg / 2mL
Injection volume: 200 μL
Flow rate: 2.05 mL / min Measurement temperature: 25 ° C

パッシベーション層保護層形成用組成物中の樹脂の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。例えば、樹脂の含有率が、パッシベーション層保護層形成用組成物の全質量に対して0.1質量%〜30質量%であることが好ましい。パターン形成をより向上可能とするチキソ性を発現させる観点から、樹脂の含有率は1質量%〜25質量%であることがより好ましく、1.5質量%〜20質量%であることが更に好ましく、1.5質量%〜10質量%であることが特に好ましい。   The content of the resin in the composition for forming the passivation layer protective layer can be appropriately selected as needed. For example, the content of the resin is preferably 0.1% by mass to 30% by mass based on the total mass of the composition for forming a passivation layer protective layer. From the viewpoint of developing thixotropy that can further improve pattern formation, the content of the resin is more preferably 1% by mass to 25% by mass, and still more preferably 1.5% by mass to 20% by mass. , 1.5 mass% to 10 mass%.

本発明の保護層形成用組成物中の一般式(I)で表される化合物と樹脂との含有比率は、必要に応じて適宜選択することができる。パターン形成性及び保存安定性の観点から、一般式(I)で表される化合物の総量に対する樹脂の含有比率(樹脂/一般式(I)で表される化合物)は、0.001〜1000であることが好ましく、0.01〜100であることがより好ましく、0.1〜1であることが更に好ましい。   The content ratio of the compound represented by the general formula (I) and the resin in the composition for forming a protective layer of the present invention can be appropriately selected as necessary. From the viewpoint of pattern formability and storage stability, the content ratio of the resin (resin / compound represented by the general formula (I)) to the total amount of the compound represented by the general formula (I) is 0.001 to 1000. Preferably, it is 0.01 to 100, more preferably 0.1 to 1.

(液状媒体)
本発明のパッシベーション層形成用保護組成物は、液状媒体を更に含むことが好ましい。保護層形成用組成物が液状媒体を含有することで、保護層形成用組成物の粘度の調整がより容易になり、付与性がより向上し、均一な熱処理層を形成することができる傾向にある。液状媒体は、一般式(I)で表される化合物を溶解又は分散可能であれば特に制限されず、必要に応じて適宜選択することができる。尚、液状媒体とは、室温(25℃)において液体の状態の溶剤又は分散媒をいう。
(Liquid medium)
The passivation layer-forming protective composition of the present invention preferably further contains a liquid medium. When the composition for forming a protective layer contains a liquid medium, it becomes easier to adjust the viscosity of the composition for forming a protective layer, the imparting property is further improved, and a uniform heat treatment layer can be formed. is there. The liquid medium is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the compound represented by the general formula (I), and can be appropriately selected as needed. The liquid medium refers to a solvent or a dispersion medium that is in a liquid state at room temperature (25 ° C.).

液状媒体として具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリエチレングリコール、酢酸イソアミル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、オクタン、エチルベンゼン、2−エチルヘキサン酸、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等の疎水性有機溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、イソボルニルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル溶剤;テルピネン、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、ピネン、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤;水などが挙げられる。これらの液状媒体は1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。   Specific examples of the liquid medium include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, diethyl ketone, Ketone solvents such as dipropyl ketone, diisobutyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl-n-propyl ether, diisopropyl Ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol Rudi-n-propyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl-n-propyl ether, diethylene glycol methyl-n-butyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol di- n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl-n-butyl ether, triethylene glycol di-n-butyl ether, triethylene Glycolme -N-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl-n-butyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl-n- Hexyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol methyl Ethyl ether, dipropylene glycol Tyl-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol methyl Ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol methyl ethyl ether, tetra Propylene glycol methyl-n-butyl ether, tetrapropylene glycol Ether solvents such as benzyl-n-butyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl ether and tetrapropylene glycol di-n-butyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate Sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, benzyl acetate, Cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate Dipropylene glycol ethyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytriethylene glycol acetate, isoamyl acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, lactic acid, lactic acid Ethyl, n-butyl lactate, n-amyl lactate, ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether Ester solvents such as acetate, propylene glycol propyl ether acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone; acetonitrile Ryl, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, N-propylpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like Aprotic polar solvent; hydrophobic organic solvents such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane, benzene, toluene, xylene, hexane, octane, ethylbenzene, 2-ethylhexanoic acid, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone; methanol, ethanol, n-propanol , Isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, isopentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol , T-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n- Nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, isobornylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1, Alcohol solvents such as 2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol mono- glycol monoether solvents such as n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether; terpinene, terpineol, myrcene, allocymene, limonene, dipentene, pinene, carvone, Oshimen, Terpene solvents such as Erandoren; and water. These liquid media are used alone or in combination of two or more.

中でも液状媒体は、保護層形成用組成物の半導体基板への付与性及びパターン形成性の観点から、疎水性有機溶剤、非プロトン性有機溶剤、テルペン溶剤、エステル溶剤、エーテル溶剤及びアルコール溶剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、テルペン溶剤、エステル溶剤及びアルコール溶剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましく、テルペン溶剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが更に好ましい。   Among them, the liquid medium is composed of a hydrophobic organic solvent, an aprotic organic solvent, a terpene solvent, an ester solvent, an ether solvent, and an alcohol solvent, from the viewpoint of imparting the protective layer forming composition to the semiconductor substrate and forming a pattern. It preferably contains at least one selected from the group, more preferably contains at least one selected from the group consisting of terpene solvents, ester solvents and alcohol solvents, and at least one selected from the group consisting of terpene solvents. More preferably, it comprises a species.

保護層形成用組成物が液状媒体を含有する場合、保護層形成用組成物中の液状媒体の含有率は、付与性、パターン形成性、保存安定性等を考慮し決定される。例えば、液状媒体の含有率は、保護層形成用組成物の付与性及びパターン形成性の観点から、保護層形成用組成物の全質量に対して5質量%〜98質量%であることが好ましく、10質量%〜95質量%であることがより好ましい。   When the composition for forming a protective layer contains a liquid medium, the content of the liquid medium in the composition for forming a protective layer is determined in consideration of impartability, pattern formability, storage stability and the like. For example, the content of the liquid medium is preferably from 5% by mass to 98% by mass with respect to the total mass of the composition for forming a protective layer, from the viewpoint of imparting property and pattern formability of the composition for forming a protective layer. And more preferably 10% to 95% by mass.

(その他の成分)
本発明の保護層形成用組成物は、所望に応じて、可塑剤、分散剤、界面活性剤、チキソ剤、フィラー等を更に含んでいてもよい。中でも、チキソ剤及びフィラーから選択される少なくとも1種を含むことで、保護層形成用組成物がパッシベーション層上に付与されて形成される保護層形成用組成物層の形状安定性がより向上し、保護層を上記の保護層形成用組成物層が形成される領域に所望の形状で選択的に形成することが容易となる。
(Other components)
The composition for forming a protective layer of the present invention may further include a plasticizer, a dispersant, a surfactant, a thixotropic agent, a filler, and the like, if desired. Above all, by including at least one selected from a thixotropic agent and a filler, the shape stability of the protective layer forming composition layer formed by applying the protective layer forming composition to the passivation layer is further improved. In addition, it becomes easy to selectively form a protective layer in a desired shape in a region where the composition layer for forming a protective layer is formed.

チキソ剤としては、脂肪酸アミド、ポリアルキレングリコール化合物、有機フィラー、無機フィラー等が挙げられる。   Examples of the thixotropic agent include a fatty acid amide, a polyalkylene glycol compound, an organic filler, and an inorganic filler.

ポリアルキレングリコール化合物としては、下記一般式(III)で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the polyalkylene glycol compound include a compound represented by the following general formula (III).


式(III)中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、Rはアルキレン基を示す。nは3以上の任意の整数である。尚、複数存在するRは同一であっても異なっていてもよい。 In the formula (III), R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 8 represents an alkylene group. n is an arbitrary integer of 3 or more. In addition, a plurality of R 8 may be the same or different.

脂肪酸アミドとしては、下記一般式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the fatty acid amide include compounds represented by the following general formulas (1), (2), (3) and (4).

CONH ・・・・ (1)
CONH−R10−NHCOR ・・・・ (2)
NHCO−R10−CONHR ・・・・ (3)
CONH−R10−N(R11 ・・・・ (4)
R 9 CONH 2 (1)
R 9 CONH-R 10 -NHCOR 9 (2)
R 9 NHCO-R 10 -CONHR 9 (3)
R 9 CONH-R 10 -N (R 11 ) 2 (4)

一般式(1)、(2)、(3)及び(4)中、R及びR11は各々独立に炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数2〜30のアルケニル基を示し、R10は炭素数1〜10のアルキレン基を示す。2つのR11は同一であっても異なっていてもよい。 Formula (1), (2), (3) and (4) in, R 9 and R 11 each independently represents an alkyl group or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms having from 1 to 30 carbon atoms, R 10 Represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Two R 11 may be the same or different.

有機フィラーとしては、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂等で構成される粒子又は繊維状物が挙げられる。   Examples of the organic filler include particles or fibrous materials composed of an acrylic resin, a cellulose resin, a polystyrene resin, and the like.

無機フィラーとしては、二酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、ガラス等の粒子などが挙げられる。   Examples of the inorganic filler include particles of silicon dioxide, aluminum hydroxide, aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon carbide, glass, and the like.

有機フィラー及び無機フィラーが粒子形状の場合、その体積平均粒子径は、0.01μm〜50μmであってもよい。有機フィラー及び無機フィラーの体積平均粒子径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置(例えば、ベックマンコールターLS13320)で測定することができ、得られた粒度分布からメディアン径を算出した値を平均粒子径とすることができる。また、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察することで平均粒子径を求めることもできる。   When the organic filler and the inorganic filler are in the form of particles, the volume average particle diameter may be 0.01 μm to 50 μm. The volume average particle diameter of the organic filler and the inorganic filler can be measured by a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer (for example, Beckman Coulter LS13320), and the value obtained by calculating the median diameter from the obtained particle size distribution is calculated as the average particle diameter. It can be. The average particle diameter can also be determined by observing using an SEM (scanning electron microscope).

(物性値)
保護層形成用組成物の粘度は特に制限されず、半導体基板への付与方法等に応じて適宜選択することができる。例えば、保護層形成用組成物の粘度は、0.01Pa・s〜10000Pa・sとすることができる。中でもパターン形成性の観点から、保護層形成用組成物の粘度は0.1Pa・s〜1000Pa・sであることが好ましい。尚、粘度は、回転式せん断粘度計を用いて、25℃、せん断速度1.0s−1で測定される。
(Physical properties)
The viscosity of the composition for forming a protective layer is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the method of applying the composition to the semiconductor substrate. For example, the viscosity of the composition for forming a protective layer can be 0.01 Pa · s to 10000 Pa · s. Above all, from the viewpoint of pattern formability, the viscosity of the composition for forming a protective layer is preferably from 0.1 Pa · s to 1000 Pa · s. The viscosity is measured at 25 ° C. and a shear rate of 1.0 s −1 using a rotary shear viscometer.

また、保護層形成用組成物のせん断粘度は特に制限されず、保護層形成用組成物がチキソ性を有していることが好ましい。中でもパターン形成性の観点から、せん断速度1.0s−1におけるせん断粘度ηをせん断速度10s−1におけるせん断粘度ηで除して算出されるチキソ比(η/η)が1.0〜10であることが好ましく、2.0〜6.0であることがより好ましい。尚、せん断粘度は、コーンプレート(直径50mm、コーン角1°)を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、温度25℃で測定される。 The shear viscosity of the composition for forming a protective layer is not particularly limited, and it is preferable that the composition for forming a protective layer has thixotropic properties. Among them from the viewpoints of pattern formability, thixotropic ratio calculated by dividing the shear viscosity eta 1 at shear viscosity eta 2 at a shear rate of 10s -1 at a shear rate of 1.0s -1 (η 1 / η 2 ) is 1. It is preferably from 0 to 10, more preferably from 2.0 to 6.0. The shear viscosity is measured at a temperature of 25 ° C. using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 50 mm, cone angle 1 °).

尚、パッシベーション層形成用組成物中に含まれる成分、及び各成分の含有量は示差熱熱重量同時測定(TG/DTA)等の熱分析、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光法(IR)等のスペクトル分析、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等のクロマトグラフ分析などを用いて確認することができる。   The components contained in the composition for forming a passivation layer and the content of each component are determined by thermal analysis such as differential thermogravimetry (TG / DTA), nuclear magnetic resonance (NMR), infrared spectroscopy (IR). ) And chromatographic analysis such as high performance liquid chromatography (HPLC) and gel permeation chromatography (GPC).

(パッシベーション層保護層形成用組成物の製造方法)
パッシベーション層保護層形成用組成物の製造方法は特に制限されない。例えば、一般式(I)で表される化合物と、樹脂と、必要に応じて含まれるその他の成分とを、通常用いられる混合方法で混合することで製造することができる。
(Production method of composition for forming passivation layer protective layer)
The method for producing the composition for forming a passivation layer protective layer is not particularly limited. For example, it can be produced by mixing a compound represented by the general formula (I), a resin, and other components contained as necessary by a commonly used mixing method.

<太陽電池素子>
本発明の太陽電池素子は、半導体基板の少なくとも1つの面上に設けられ、且つ酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層と、前記パッシベーション層上に設けられ、且つ本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物の熱処理物である保護層と、前記半導体基板の前記パッシベーション層及び前記保護層が形成される側に設けられる電極と、を有する太陽電池素子である。
本発明の太陽電池素子は、必要に応じてその他の構成要素を更に有していてもよい。本発明の太陽電池素子は、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物から形成された保護層を有することで、変換効率に優れる。
<Solar cell element>
The solar cell element of the present invention is provided on at least one surface of a semiconductor substrate, and includes a passivation layer containing aluminum oxide, and the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention, which is provided on the passivation layer. A solar cell element comprising: a protective layer that is a heat-treated product of (1); and an electrode provided on a side of the semiconductor substrate on which the passivation layer and the protective layer are formed.
The solar cell element of the present invention may further have other components as necessary. The solar cell element of the present invention has excellent conversion efficiency by having the protective layer formed from the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention.

(半導体基板)
半導体基板は特に制限されず、目的に応じて通常用いられるものから適宜選択することができる。半導体基板としては、シリコン、ゲルマニウム等にp型不純物又はn型不純物をドープ(拡散)したものが挙げられる。中でもシリコン基板であることが好ましい。また半導体基板は、p型半導体基板であっても、n型半導体基板であってもよい。中でもパッシベーション効果の観点から、パッシベーション層が形成される面がp型層である半導体基板であることが好ましい。半導体基板上のp型層は、p型半導体基板に由来するp型層であっても、p型拡散層又はp型拡散層として、n型半導体基板又はp型半導体基板上に形成されたものであってもよい。
(Semiconductor substrate)
The semiconductor substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected from those usually used depending on the purpose. Examples of the semiconductor substrate include those obtained by doping (diffusing) p-type impurities or n-type impurities into silicon, germanium, or the like. Among them, a silicon substrate is preferable. Further, the semiconductor substrate may be a p-type semiconductor substrate or an n-type semiconductor substrate. In particular, from the viewpoint of the passivation effect, it is preferable that the surface on which the passivation layer is formed be a semiconductor substrate in which the surface is a p-type layer. Even if the p-type layer on the semiconductor substrate is a p-type layer derived from the p-type semiconductor substrate, it is formed on the n-type semiconductor substrate or the p-type semiconductor substrate as a p-type diffusion layer or a p + -type diffusion layer. It may be something.

また、半導体基板の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、半導体基板の厚みは50μm〜1000μmとすることができ、75μm〜750μmであることが好ましい。   Further, the thickness of the semiconductor substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the thickness of the semiconductor substrate can be 50 μm to 1000 μm, and preferably 75 μm to 750 μm.

(パッシベーション層)
本発明におけるパッシベーション層は酸化アルミニウムを含有する。パッシベーション層は、ALD法、CVD法、PECVD法等で形成される酸化アルミニウム層の熱処理物であってもよく、パッシベーション層形成用組成物からなるパッシベーション層形成用組成物層の熱処理物であってもよい。パッシベーション層形成用組成物としては、熱処理物が酸化アルミニウムを含有しパッシベーション層として機能可能なものであれば特に限定されず、公知のパッシベーション層形成用組成物を使用することができる。下記のように比較的薄いパッシベーション層を形成可能である観点からは、ALD法、CVD法、PECVD法等で形成される酸化アルミニウム層の熱処理物であることが好ましい。
(Passivation layer)
The passivation layer in the present invention contains aluminum oxide. The passivation layer may be a heat-treated product of an aluminum oxide layer formed by an ALD method, a CVD method, a PECVD method, or the like, or a heat-treated product of a passivation layer-forming composition layer composed of a passivation layer-forming composition. Is also good. The composition for forming a passivation layer is not particularly limited as long as the heat-treated product contains aluminum oxide and can function as a passivation layer, and a known composition for forming a passivation layer can be used. From the viewpoint that a relatively thin passivation layer can be formed as described below, a heat treatment of an aluminum oxide layer formed by an ALD method, a CVD method, a PECVD method, or the like is preferable.

パッシベーション層の厚みは特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、1nm〜50μmであることが好ましく、1nm〜30μmであることがより好ましく、1nm〜20μmであることが更に好ましい。
パッシベーション効果及び電極形成用ペーストを熱処理する際にパッシベーション層を貫通してオーミックコンタクトを形成することが容易である観点からは、パッシベーション層の厚みは1nm〜50nmであることが好ましく、2nm〜40nmであることがより好ましく、安定したパッシベーション効果を得る観点からは3nm〜30nmであることが更に好ましい。
ここで、パッシベーション層の厚みは、干渉式膜厚計(例えば、フィルメトリクス社、「F20膜厚測定システム」)、エリプソメーター等を用いて常法により、3点の厚みを測定し、その算術平均値として算出される。
The thickness of the passivation layer is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the thickness is preferably 1 nm to 50 μm, more preferably 1 nm to 30 μm, and still more preferably 1 nm to 20 μm.
The passivation layer preferably has a thickness of 1 nm to 50 nm, and more preferably has a thickness of 2 nm to 40 nm from the viewpoint of easily forming an ohmic contact through the passivation layer when the passivation effect and the electrode forming paste are heat-treated. More preferably, the thickness is more preferably 3 nm to 30 nm from the viewpoint of obtaining a stable passivation effect.
Here, the thickness of the passivation layer is measured by an ordinary method using an interference type film thickness meter (for example, Filmetrics, “F20 film thickness measurement system”), an ellipsometer, or the like. It is calculated as an average value.

(保護層)
保護層は、パッシベーション層上に設けられ、且つ本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物の熱処理物である。本発明における保護層は、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物を用いて形成されるため、所望の領域に所望のパターンで形成可能である。
保護層の形状は特に限定されず、電極が形成される領域に開口部を有する開口パターンを有することが好ましい。開口部の形状としては、ストライプ状、ドット状等が挙げられる。
(Protective layer)
The protective layer is provided on the passivation layer and is a heat-treated product of the passivation layer protective layer forming composition of the present invention. Since the protective layer in the present invention is formed using the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention, it can be formed in a desired region in a desired pattern.
The shape of the protective layer is not particularly limited, and preferably has an opening pattern having an opening in a region where an electrode is formed. Examples of the shape of the opening include a stripe shape and a dot shape.

保護層の厚みは特に限定されず、電極形成用ペーストを熱処理する際の保護層の耐性の観点から、20nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましく、40nm以上であることが更に好ましい。電極形成用ペーストが基板と合金化形成可能となるような層中のクラック発生を抑制する観点からは、500nm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましく、300nm以下であることが更に好ましい。
ここで、保護層の厚みは、干渉式膜厚計(例えば、フィルメトリクス社、「F20膜厚測定システム」)、エリプソメーター等を用いて常法により、3点の厚みを測定し、その算術平均値として算出される。
The thickness of the protective layer is not particularly limited, and is preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more, and more preferably 40 nm or more, from the viewpoint of the resistance of the protective layer when the electrode forming paste is heat-treated. More preferred. From the viewpoint of suppressing the occurrence of cracks in a layer in which the electrode forming paste can be alloyed with the substrate, the thickness is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, and more preferably 300 nm or less. More preferred.
Here, the thickness of the protective layer is measured by an ordinary method using an interference type film thickness meter (for example, Filmetrics, “F20 film thickness measurement system”), an ellipsometer, or the like, and the arithmetic operation is performed. It is calculated as an average value.

(電極)
パッシベーション層及び保護層が設けられた側に設けられる電極としては、アルミニウム電極、銀電極等が挙げられる。電極は、電極形成用ペーストを用いて形成される電極であることが好ましい。電極は、パターン状に形成された保護層の開口部に形成されることが好ましい。電極形成用ペーストとしては特に限定されず、公知の電極形成用ペーストを使用することができ、パッシベーション層との反応し易さの観点からアルミニウムペーストを使用することが好ましい。
(electrode)
Examples of the electrode provided on the side on which the passivation layer and the protective layer are provided include an aluminum electrode and a silver electrode. The electrode is preferably an electrode formed using an electrode forming paste. The electrodes are preferably formed in openings of the protective layer formed in a pattern. The paste for forming an electrode is not particularly limited, and a known paste for forming an electrode can be used. It is preferable to use an aluminum paste from the viewpoint of easy reaction with a passivation layer.

<太陽電池素子の製造方法>
本発明の太陽電池素子は、下記の本発明の太陽電池素子の製造方法により製造される太陽電池素子である。
本発明の太陽電池素子の製造方法は、半導体基板の少なくとも1つの面上に、酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層を形成する工程と、前記パッシベーション層の少なくとも一部に、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物をパターン状に付与して保護層形成用組成物層を形成し、熱処理して保護層を形成する工程と、前記半導体基板の前記パッシベーション層及び前記保護層が形成される側に電極を設ける工程と、を含む。太陽電池素子の製造方法は、必要に応じてその他の工程を更に有していてもよい。
本発明の太陽電池素子の製造方法においては、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物を用いることで、変換効率に優れる太陽電池素子を簡便な方法で製造することができる。
<Method for manufacturing solar cell element>
The solar cell element of the present invention is a solar cell element manufactured by the following method for manufacturing a solar cell element of the present invention.
The method for manufacturing a solar cell element according to the present invention includes a step of forming a passivation layer containing aluminum oxide on at least one surface of a semiconductor substrate; and a method of forming a passivation layer protective layer according to the present invention on at least a part of the passivation layer. Forming a protective layer forming composition layer by applying the forming composition in a pattern, forming a protective layer by heat treatment, and forming the protective layer on the side where the passivation layer and the protective layer are formed on the semiconductor substrate. Providing an electrode. The method for manufacturing a solar cell element may further include other steps as necessary.
In the method for producing a solar cell element of the present invention, a solar cell element having excellent conversion efficiency can be produced by a simple method by using the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention.

(パッシベーション層形成工程)
本発明の太陽電池素子の製造方法は、半導体基板の少なくとも1つの面上に、酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層を形成する工程(以下、「パッシベーション層形成工程」とも称する)を含む。
酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層は、半導体基板の少なくとも1つの面上の全体に形成されてもよく、半導体基板の少なくとも1つの面上の少なくとも一部にパターン状に形成されてもよい。
(Passivation layer forming step)
The method for manufacturing a solar cell element of the present invention includes a step of forming a passivation layer containing aluminum oxide on at least one surface of a semiconductor substrate (hereinafter, also referred to as a “passivation layer forming step”).
The passivation layer containing aluminum oxide may be formed entirely on at least one surface of the semiconductor substrate, or may be formed in a pattern on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate.

パッシベーション層を形成する方法は特に限定されず、ALD法、CVD法、PECVD法等によりパッシベーション層を形成する方法、パッシベーション層形成用組成物をスクリーン印刷法、インクジェット法、ロールコート法、ブレードコート法等の印刷法により半導体基板上に付与する方法などが挙げられる。半導体基板の少なくとも1つの面上の全体にパッシベーション層を形成することが容易である観点からは、ALD法、CVD法、PECVD法等が好ましい。パターン状のパッシベーション層の形成が容易である観点からは、スクリーン印刷法、インクジェット法等が好ましい。   The method for forming the passivation layer is not particularly limited, and includes a method for forming a passivation layer by an ALD method, a CVD method, a PECVD method, etc., a method for forming a composition for forming a passivation layer by a screen printing method, an inkjet method, a roll coating method, and a blade coating method. And the like. From the viewpoint that it is easy to form a passivation layer on at least one surface of the semiconductor substrate, an ALD method, a CVD method, a PECVD method, or the like is preferable. From the viewpoint of easy formation of a patterned passivation layer, a screen printing method, an inkjet method, or the like is preferable.

パターン状のパッシベーション層を形成する場合、例えば、半導体基板の少なくとも1つの面上に、パッシベーション層形成用組成物をスクリーン印刷法、インクジェット法等により付与してパターン状のパッシベーション層形成用組成物層を形成し、この組成物層を熱処理することにより、パターン状のパッシベーション層を形成することができる。
別の方法としては、例えば、半導体基板の少なくとも1つの面上の全体に、パッシベーション層の前駆体層を形成してから熱処理を行い、この熱処理物にレーザー等を用いて開口パターンを形成することにより、パターン状のパッシベーション層を形成することができる。この方法において、前駆体層は、ALD法、CVD法、PECVD法等により形成される酸化アルミニウム層であってもよく、パッシベーション層形成用組成物をロールコート法等の印刷法により付与して形成されるパッシベーション層形成用組成物層であってもよい。
開口パターンを形成する方法は特に限定されず、レーザー照射、フォトリソグラフィー等が挙げられる。
In the case of forming a patterned passivation layer, for example, a composition for forming a patterned passivation layer is applied on at least one surface of a semiconductor substrate by a screen printing method, an inkjet method or the like. Is formed, and the composition layer is heat-treated to form a patterned passivation layer.
As another method, for example, a heat treatment is performed after forming a precursor layer of a passivation layer on at least one surface of a semiconductor substrate, and an opening pattern is formed on the heat-treated material using a laser or the like. Thereby, a patterned passivation layer can be formed. In this method, the precursor layer may be an aluminum oxide layer formed by an ALD method, a CVD method, a PECVD method or the like, and formed by applying a composition for forming a passivation layer by a printing method such as a roll coating method. The composition layer for forming a passivation layer may be used.
The method for forming the opening pattern is not particularly limited, and examples include laser irradiation and photolithography.

半導体基板の少なくとも1つの面上の全体にパッシベーション層を形成する場合、パッシベーション層形成用組成物を使用する場合と比較して厚みの薄いパッシベーション層を形成可能である観点からALD法、CVD法、PECVD法等を用いることが好ましい。この場合のパッシベーション層の厚みは50nm以下であることが好ましい。全体に形成されるパッシベーション層の厚みが50nm以下であることにより、電極形成工程においてパッシベーション層と電極前駆体とが反応(ファイアースルー)してオーミックコンタクトが形成され、拡散層と電極とを一括して形成することが可能となる。   When the passivation layer is formed on the entire surface of at least one surface of the semiconductor substrate, an ALD method, a CVD method, and the like, from the viewpoint that a thin passivation layer can be formed as compared with the case where the composition for forming a passivation layer is used. It is preferable to use a PECVD method or the like. In this case, the thickness of the passivation layer is preferably 50 nm or less. When the thickness of the passivation layer formed over the whole is 50 nm or less, the passivation layer and the electrode precursor react (fire-through) in the electrode forming step to form an ohmic contact, and the diffusion layer and the electrode are formed together. Can be formed.

パッシベーション層を形成するための熱処理の方法は特に限定されない。熱処理温度は600℃〜800℃であることが好ましい。
パッシベーション層形成用組成物を使用する場合には、パッシベーション層形成用組成物層を形成した後且つ熱処理前に、乾燥させてもよい。
The heat treatment method for forming the passivation layer is not particularly limited. The heat treatment temperature is preferably from 600C to 800C.
When the composition for forming a passivation layer is used, the composition may be dried after forming the composition layer for forming a passivation layer and before the heat treatment.

(保護層形成工程)
本発明の太陽電池の製造方法は、パッシベーション層の少なくとも一部に、本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物をパターン状に付与して保護層形成用組成物層を形成し、熱処理して保護層を形成する工程(以下、「保護層形成工程」とも称する)を含む。
(Protective layer forming step)
The method for manufacturing a solar cell according to the present invention includes forming a protective layer forming composition layer by applying the passivation layer protective layer forming composition of the present invention to at least a part of the passivation layer in a pattern, and performing heat treatment. A step of forming a protective layer (hereinafter, also referred to as a “protective layer forming step”) is included.

パッシベーション層保護層形成用組成物をパターン状に付与する方法は、パターン状のパッシベーション層を形成可能であれば特に限定されず、スクリーン印刷法、インクジェット法、ロールコート法、ブレードコート法等の印刷法が挙げられる。電極が形成される領域に開口部を有するパターンを有するように形成されることが好ましい。開口部の形状としてはストライプ状、ドット状等が挙げられる。所望の領域に所望のパターンを形成することが容易である観点からは、パッシベーション層保護層形成用組成物の付与が、スクリーン印刷法又はインクジェット法で行なわれることが好ましい。
開口部に露出した半導体基板上に電極を形成することにより、電極と半導体基板とを電気的に接続することができる。また、特にパッシベーション層がALD法等により形成され、厚みが比較的薄い場合、パッシベーション層上に電極形成用ペーストを付与して熱処理すると、電極形成用ペーストがパッシベーション層と反応(ファイアースルー)しパッシベーション層を突き抜けて、半導体基板と直接オーミックコンタクトを形成可能となり、拡散層及び電極を一括して形成することが可能となる。
The method of applying the composition for forming a passivation layer protective layer in a pattern is not particularly limited as long as the pattern-like passivation layer can be formed, and printing such as a screen printing method, an inkjet method, a roll coating method, and a blade coating method. Law. It is preferable that the electrode is formed to have a pattern having an opening in a region where the electrode is formed. Examples of the shape of the opening include a stripe shape and a dot shape. From the viewpoint that it is easy to form a desired pattern in a desired region, it is preferable that the application of the composition for forming a passivation layer protective layer is performed by a screen printing method or an inkjet method.
By forming an electrode on the semiconductor substrate exposed to the opening, the electrode and the semiconductor substrate can be electrically connected. In particular, when the passivation layer is formed by the ALD method or the like and has a relatively small thickness, when the electrode forming paste is applied to the passivation layer and heat treatment is performed, the electrode forming paste reacts with the passivation layer (fire through) and the passivation occurs. It becomes possible to form an ohmic contact directly with the semiconductor substrate through the layer, and it is possible to form the diffusion layer and the electrode collectively.

保護層形成用組成物層を形成した後、且つ保護層形成用組成物層を熱処理する前に、保護層形成用組成物層を乾燥する工程を更に含んでいてもよい。乾燥の条件は特に限定されない。   After forming the protective layer forming composition layer and before heat-treating the protective layer forming composition layer, the method may further include a step of drying the protective layer forming composition layer. Drying conditions are not particularly limited.

熱処理の方法は特に限定されず、公知の熱処理装置等を使用することができる。熱処理温度は300℃〜900℃であることが好ましく、400℃〜850℃であることがより好ましく、500℃〜830℃であることが更に好ましい。熱処理時間は3分〜120分であることが好ましく、5分〜90分であることがより好ましく、7分〜60分であることが更に好ましい。熱処理は大気雰囲気下で行なうことができる。   The method of heat treatment is not particularly limited, and a known heat treatment device or the like can be used. The heat treatment temperature is preferably from 300C to 900C, more preferably from 400C to 850C, and even more preferably from 500C to 830C. The heat treatment time is preferably from 3 minutes to 120 minutes, more preferably from 5 minutes to 90 minutes, even more preferably from 7 minutes to 60 minutes. The heat treatment can be performed in an air atmosphere.

(電極形成工程)
本発明の太陽電池の製造方法は、半導体基板の前記パッシベーション層及び前記保護層が形成される側に電極を設ける工程(以下、「電極形成工程」とも称する)を更に含む。
電極を形成する方法は特に限定されず、例えば、電極形成用ペーストをパッシベーション層及び保護層が形成される側に付与して熱処理する方法が挙げられる。
電極形成用ペーストを付与する方法は特に限定されず、スクリーン印刷法、ブレードコート等が挙げられる。
電極を形成するための熱処理方法は特に限定されない。熱処理温度は450℃〜900℃であることが好ましく、500℃〜850℃であることがより好ましい。熱処理時間は0.1秒〜60秒であることが好ましく、1秒〜30秒であることがより好ましい。
(Electrode formation step)
The method for manufacturing a solar cell according to the present invention further includes a step of providing an electrode on a side of the semiconductor substrate on which the passivation layer and the protective layer are formed (hereinafter, also referred to as an “electrode forming step”).
The method for forming the electrode is not particularly limited, and includes, for example, a method in which an electrode forming paste is applied to the side on which the passivation layer and the protective layer are formed and heat-treated.
The method for applying the electrode forming paste is not particularly limited, and examples thereof include a screen printing method and a blade coating method.
The heat treatment method for forming the electrode is not particularly limited. The heat treatment temperature is preferably from 450C to 900C, more preferably from 500C to 850C. The heat treatment time is preferably 0.1 seconds to 60 seconds, more preferably 1 second to 30 seconds.

次に、図面を参照しながら本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の製造方法を模式的に示す断面図である。但し、本発明の太陽電池素子の製造方法は、図1に示す実施形態になんら制限されるものではない。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a solar cell element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a solar cell element according to one embodiment of the present invention. However, the method for manufacturing a solar cell element of the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG.

まず、図1(1)に示すように、p型半導体基板1をアルカリ水溶液で洗浄し、p型半導体基板1の表面の有機物、パーティクル等を除去する。これにより、パッシベーション効果がより向上する。アルカリ水溶液による洗浄方法としては、一般的に知られるRCA洗浄等を用いる方法が挙げられる。例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液に半導体基板を浸し、60℃〜80℃で処理することで、有機物及びパーティクルを除去し、半導体基板を洗浄することができる。洗浄時間は、10秒間〜10分間であることが好ましく、30秒間〜5分間であることがより好ましい。   First, as shown in FIG. 1A, the p-type semiconductor substrate 1 is washed with an alkaline aqueous solution to remove organic substances, particles, and the like on the surface of the p-type semiconductor substrate 1. Thereby, the passivation effect is further improved. As a cleaning method using an alkaline aqueous solution, a method using RCA cleaning or the like generally known may be used. For example, by immersing the semiconductor substrate in a mixed solution of aqueous ammonia and aqueous hydrogen peroxide and treating it at 60 ° C. to 80 ° C., organic substances and particles can be removed, and the semiconductor substrate can be washed. The washing time is preferably from 10 seconds to 10 minutes, more preferably from 30 seconds to 5 minutes.

次に、図1(2)に示すように、p型半導体基板1の表面にアルカリエッチング処理等を施し、表面に凹凸(以下、「テクスチャ」とも称する)を形成する。これにより、太陽電池素子の受光面側では太陽光の反射を抑制することが可能となる。尚、アルカリエッチング処理には、例えば、NaOHとIPA(イソプロパノール)とからなるエッチング溶液を使用することができる。   Next, as shown in FIG. 1 (2), the surface of the p-type semiconductor substrate 1 is subjected to an alkali etching treatment or the like to form irregularities (hereinafter also referred to as “texture”) on the surface. This makes it possible to suppress the reflection of sunlight on the light receiving surface side of the solar cell element. For the alkali etching treatment, for example, an etching solution composed of NaOH and IPA (isopropanol) can be used.

次に、図1(3)に示すように、p型半導体基板1の表面にリン等のドナー元素を熱拡散することにより、n型拡散層2がサブミクロンオーダーの厚みで形成されるとともに、p型バルク部分との境界にpn接合部(不図示)が形成される。 Next, as shown in FIG. 1C, the n + -type diffusion layer 2 is formed with a thickness on the order of submicrons by thermally diffusing a donor element such as phosphorus into the surface of the p-type semiconductor substrate 1. Pn junction (not shown) is formed at the boundary with the p-type bulk portion.

リン等のドナー元素を拡散させるための手法としては、例えば、オキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、800℃〜1000℃で数十分の熱処理を行う方法が挙げられる。この方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、図1(3)に示すように、受光面(表面)以外に、裏面及び側面(図示せず)にもn型拡散層2が形成される。また、n型拡散層2の上には、PSG(リンシリケートガラス)層3が形成される。そのため、サイドエッチングを行い、側面に形成されたPSG層3及びn型拡散層2を除去する。 As a technique for diffusing a donor element such as phosphorus, for example, a method of performing a heat treatment for several tens minutes at 800 ° C. to 1000 ° C. in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen, and oxygen can be given. . In this method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, as shown in FIG. 1 (3), the n + type diffusion layer 2 is formed not only on the light receiving surface (front surface) but also on the back surface and side surfaces (not shown). Is formed. A PSG (phosphosilicate glass) layer 3 is formed on the n + type diffusion layer 2. Therefore, side etching is performed to remove the PSG layer 3 and the n + -type diffusion layer 2 formed on the side surfaces.

その後、図1(4)に示すように、受光面及び裏面に形成されたPSG層3をそれぞれフッ酸等のエッチング溶液を用いて除去する。更に、図1(5)に示すように、別途、裏面をエッチング処理して、裏面のn型拡散層2を除去し平坦化する。平坦化する方法としては、硝酸、フッ酸及び酢酸の混合溶液又は水酸化カリウム溶液に、p型半導体基板1の裏面を浸す等の方法を用いることができる。 Thereafter, as shown in FIG. 1D, the PSG layer 3 formed on the light receiving surface and the back surface is removed using an etching solution such as hydrofluoric acid. Further, as shown in FIG. 1 (5), the back surface is separately etched to remove the n + -type diffusion layer 2 on the back surface and planarize the back surface. As a method of flattening, a method of immersing the back surface of the p-type semiconductor substrate 1 in a mixed solution of nitric acid, hydrofluoric acid and acetic acid or a potassium hydroxide solution can be used.

次に、図1(6)に示すように、受光面に形成されたn型拡散層2上に、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法等によって、窒化ケイ素等からなる反射防止膜4を約90nmの厚みで設ける。 Next, as shown in FIG. 1 (6), an antireflection film 4 made of silicon nitride or the like is formed on the n + -type diffusion layer 2 formed on the light receiving surface by a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) method or the like. It is provided with a thickness of about 90 nm.

次に、図1(7)に示すように、裏面の一部にALD法により酸化アルミニウム層を形成した後、600℃〜800℃の温度で熱処理(焼成)を行い、酸化アルミニウムからなるパッシベーション層5を形成する。
次に、図1(8)に示すように、パッシベーション層5の表面の一部に本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物をスクリーン印刷法等によりパターン状に付与する。乾燥させた後、300℃〜900℃の温度で熱処理(焼成)を行い、パターン状の保護層6を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (7), after an aluminum oxide layer is formed on a part of the back surface by the ALD method, heat treatment (firing) is performed at a temperature of 600 ° C. to 800 ° C. to form a passivation layer made of aluminum oxide. 5 is formed.
Next, as shown in FIG. 1 (8), the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention is applied to a part of the surface of the passivation layer 5 in a pattern by a screen printing method or the like. After drying, heat treatment (firing) is performed at a temperature of 300 ° C. to 900 ° C. to form a patterned protective layer 6.

図4に、裏面における保護層6のパターンの一例を概略平面図として示す。図6は、図4におけるA部を拡大した概略平面図である。図7は、図4におけるB部を拡大した概略平面図である。図4に示す保護層6の場合、図6及び図7からも分かるように、裏面の保護層6は後の工程で裏面出力取出し電極8が形成される部分を除き、ライン状の開口部からパッシベーション層5が露出したパターンを有する。このライン状開口部のパターンは、ライン幅(L)及びライン間隔(L)で規定され、規則正しく配列していることが好ましい。ライン幅(L)及びライン間隔(L)は任意に設定できる。パッシベーション効果及び少数キャリアの再結合抑制の観点から、Lが20μm〜2mmでありLが10μm〜5mmであることが好ましく、Lが30μm〜1mmでありLが40μm〜3mmであることがより好ましく、Lが40μm〜0.5mmでありLが50μm〜2mmであることが更に好ましい。
尚、裏面における保護層6の形状は図4に示すパターンに限定されず、図5に示すパターン等を有していてもよい。図5は保護層6のパターンの別の一例を示す概略平面図であり、図5におけるB部を拡大した概略平面図が図7である
FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the pattern of the protective layer 6 on the back surface. FIG. 6 is an enlarged schematic plan view of part A in FIG. FIG. 7 is an enlarged schematic plan view of a portion B in FIG. In the case of the protective layer 6 shown in FIG. 4, as can be seen from FIGS. 6 and 7, the protective layer 6 on the back surface is formed through a linear opening except for a portion where the back surface output extraction electrode 8 is formed in a later step. The passivation layer 5 has an exposed pattern. The pattern of the linear openings is preferably defined by a line width (L a ) and a line interval (L b ) and arranged regularly. The line width (L a ) and the line interval (L b ) can be set arbitrarily. In terms of recombination-inhibiting passivation effect and minority carriers, it is preferable that L a is 20μm~2mm L b is 10Myuemu~5mm, L a is 30μm~1mm L b is 40μm~3mm Is more preferable, and L a is more preferably 40 μm to 0.5 mm and L b is more preferably 50 μm to 2 mm.
The shape of the protective layer 6 on the back surface is not limited to the pattern shown in FIG. 4, but may have the pattern shown in FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing another example of the pattern of the protective layer 6, and FIG. 7 is a schematic plan view enlarging a portion B in FIG.

次に、図1(9)に示すように、受光面に、ガラス粒子を含む電極ペースト(受光面集電用電極ペースト9又は受光面出力取出し電極ペースト10)をスクリーン印刷法等にて付与する。図3は、本発明の太陽電池素子の受光面の一例を示す概略平面図である。図3に示すように、受光面電極は、受光面集電用電極9と受光面出力取出し電極10からなる。受光面積を確保するため、これら受光面電極の形成面積は少なく抑える必要がある。その他、受光面電極の抵抗率及び生産性の観点から、受光面集電用電極9の幅は10μm〜250μmであり、受光面出力取出し電極10の幅は100μm〜2mmであることが好ましい。また、図3では受光面出力取出し電極10を2本設けているが、少数キャリアの取出し効率(発電効率)の観点から、受光面出力取出し電極10の本数を3本又は4本とすることもできる。   Next, as shown in FIG. 1 (9), an electrode paste containing glass particles (light receiving surface current collecting electrode paste 9 or light receiving surface output extraction electrode paste 10) is applied to the light receiving surface by a screen printing method or the like. . FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the light receiving surface of the solar cell element of the present invention. As shown in FIG. 3, the light receiving surface electrode includes a light receiving surface current collecting electrode 9 and a light receiving surface output extraction electrode 10. In order to secure a light receiving area, it is necessary to keep the formation area of these light receiving surface electrodes small. In addition, from the viewpoint of the resistivity of the light receiving surface electrode and the productivity, it is preferable that the width of the light receiving surface current collecting electrode 9 is 10 μm to 250 μm, and the width of the light receiving surface output extraction electrode 10 is 100 μm to 2 mm. Further, in FIG. 3, two light receiving surface output extraction electrodes 10 are provided, but from the viewpoint of minority carrier extraction efficiency (power generation efficiency), the number of light reception surface output extraction electrodes 10 may be three or four. it can.

一方、図1(9)に示すように、裏面には、ガラス粉末を含むアルミニウム電極ペースト(裏面集電用電極ペースト7)及びガラス粒子を含む銀電極ペースト(裏面出力取出し電極ペースト8)を、スクリーン印刷法等により付与する。図8は、太陽電池素子の裏面の一例を示す概略平面図である。裏面出力取出し電極8の幅は特に制限されず、後の太陽電池の製造工程での配線材料の接続性等の観点からは、裏面出力取出し電極8の幅は、100μm〜10mmであることが好ましい。   On the other hand, as shown in FIG. 1 (9), on the back surface, an aluminum electrode paste containing glass powder (back-side current collecting electrode paste 7) and a silver electrode paste containing glass particles (back-side output extraction electrode paste 8) are provided. It is provided by a screen printing method or the like. FIG. 8 is a schematic plan view illustrating an example of the back surface of the solar cell element. The width of the back surface output extraction electrode 8 is not particularly limited, and the width of the back surface output extraction electrode 8 is preferably 100 μm to 10 mm from the viewpoint of connectivity of a wiring material in a later solar cell manufacturing process. .

受光面及び裏面にそれぞれ電極ペーストを付与した後、乾燥してから大気中において450℃〜900℃程度の温度で、受光面及び裏面ともに熱処理(焼成)して、受光面に受光面集電用電極9及び受光面出力取出し電極10を、裏面に裏面集電用電極7及び裏面出力取出し電極8を、それぞれ形成する。   After applying the electrode paste to each of the light receiving surface and the back surface, drying and heat-treating (baking) the light receiving surface and the back surface at a temperature of about 450 ° C. to 900 ° C. in the air to collect light on the light receiving surface. The electrode 9 and the light receiving surface output extraction electrode 10 are formed, and the back surface current collecting electrode 7 and the back surface output extraction electrode 8 are formed on the back surface, respectively.

熱処理(焼成)後、図1(10)に示すように、受光面では、受光面電極を形成する銀電極ペーストに含まれるガラス粒子と、反射防止膜4とが反応(ファイアースルー)して、受光面電極(受光面集電用電極9及び受光面出力取出し電極10)とn型拡散層2とが電気的に接続される(オーミックコンタクトの形成)。一方、裏面では、図6及び図7においてライン状にパッシベーション層5が露出した開口部(保護層6が形成されなかった部分)では、熱処理(焼成)により、アルミニウム電極ペースト中のアルミニウムがパッシベーション層5に含まれる酸化アルミニウムとファイアースルーしてオーミックコンタクトを形成し、半導体基板1中に拡散することで、p型拡散層11が形成される。 After the heat treatment (firing), as shown in FIG. 1 (10), on the light receiving surface, the glass particles contained in the silver electrode paste forming the light receiving surface electrode react with the antireflection film 4 (fire through), The light receiving surface electrodes (light receiving surface current collecting electrode 9 and light receiving surface output extraction electrode 10) are electrically connected to n + type diffusion layer 2 (formation of ohmic contact). On the other hand, on the back surface, in the openings where the passivation layer 5 was exposed in a line shape in FIGS. 6 and 7 (portions where the protective layer 6 was not formed), the aluminum in the aluminum electrode paste was subjected to heat treatment (firing). By forming an ohmic contact by fire-through with the aluminum oxide contained in 5 and diffusing it into the semiconductor substrate 1, the p + -type diffusion layer 11 is formed.

図1とは別の実施形態として、図1(6)の後、図2に示すようにパターン状のパッシベーション層5を形成してから保護層6を設けてもよい。図2は、図1とは別の実施形態に係る太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図であり、図1とは図1(6)までは同じ工程を有する。図2に示す実施形態では、図1(6)に示すように反射防止膜4を形成してから、図2(7)に示すようにパターン状のパッシベーション層5を形成する。パッシベーション層5の形成方法は特に限定されず、パッシベーション層形成用組成物をパターン状に付与して形成した組成物層を熱処理することに形成してもよい。別の方法としては、ALD法により形成される酸化アルミニウム層を熱処理してから、レーザー照射等によりパターン形成してもよい。   As another embodiment different from FIG. 1, after FIG. 1 (6), a protective layer 6 may be provided after a patterned passivation layer 5 is formed as shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method for manufacturing a solar cell element according to another embodiment different from FIG. 1, and has the same steps as FIG. 1 up to FIG. In the embodiment shown in FIG. 2, the antireflection film 4 is formed as shown in FIG. 1 (6), and then the patterned passivation layer 5 is formed as shown in FIG. 2 (7). The method for forming the passivation layer 5 is not particularly limited, and the passivation layer 5 may be formed by applying a composition for forming a passivation layer in a pattern and heat-treating the composition layer. As another method, the aluminum oxide layer formed by the ALD method may be heat-treated and then patterned by laser irradiation or the like.

次に、図2(8)に示すように、パターン状のパッシベーション層5の表面に本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物をスクリーン印刷法等により、パッシベーション層5が有するパターンと重なるようにパターン状に付与する。乾燥させた後、300℃〜900℃の温度で熱処理(焼成)を行い、パターン状の保護層6を形成する。   Next, as shown in FIG. 2 (8), the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention is applied on the surface of the patterned passivation layer 5 by a screen printing method or the like so as to overlap the pattern of the passivation layer 5. It is applied in a pattern. After drying, heat treatment (firing) is performed at a temperature of 300 ° C. to 900 ° C. to form a patterned protective layer 6.

次に、図2(9)に示すように、受光面にガラス粒子を含む電極ペースト(受光面集電用電極ペースト9又は受光面出力取出し電極ペースト10)をスクリーン印刷法等にて付与する。
一方、図2(9)に示すように、裏面には、ガラス粉末を含むアルミニウム電極ペースト(裏面集電用電極ペースト7)及びガラス粒子を含む銀電極ペースト(裏面出力取出し電極ペースト8)を、スクリーン印刷法等により付与する。受光面及び裏面にそれぞれ電極ペーストを付与した後、乾燥してから大気中において450℃〜900℃程度の温度で、受光面及び裏面ともに熱処理(焼成)して、受光面に受光面集電用電極9及び受光面出力取出し電極10を、裏面に裏面集電用電極7及び裏面出力取出し電極8を、それぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (9), an electrode paste containing glass particles (light receiving surface current collecting electrode paste 9 or light receiving surface output extraction electrode paste 10) is applied to the light receiving surface by screen printing or the like.
On the other hand, as shown in FIG. 2 (9), on the back surface, an aluminum electrode paste containing glass powder (backside current collecting electrode paste 7) and a silver electrode paste containing glass particles (backside output extraction electrode paste 8) are provided. It is provided by a screen printing method or the like. After applying the electrode paste to each of the light receiving surface and the back surface, drying and heat-treating (baking) the light receiving surface and the back surface at a temperature of about 450 ° C. to 900 ° C. in the air to collect light on the light receiving surface. The electrode 9 and the light receiving surface output extraction electrode 10 are formed, and the back surface current collecting electrode 7 and the back surface output extraction electrode 8 are formed on the back surface, respectively.

熱処理(焼成)後、図2(10)に示すように、受光面では、受光面電極を形成する銀電極ペーストに含まれるガラス粒子と、反射防止膜4とが反応(ファイアースルー)して、受光面電極(受光面集電用電極9及び受光面出力取出し電極10)とn型拡散層2とが電気的に接続される(オーミックコンタクトの形成)。一方、裏面では、半導体基板1が露出した開口部(保護層6が形成されなかった部分)では、熱処理(焼成)により、アルミニウム電極ペースト中のガラス粒子とパッシベーション層5とがファイアースルーしてオーミックコンタクトを形成し、半導体基板1中に拡散することで、p型拡散層11が形成される。 After the heat treatment (firing), as shown in FIG. 2 (10), on the light-receiving surface, the glass particles contained in the silver electrode paste forming the light-receiving surface electrode react with the antireflection film 4 (fire through). The light receiving surface electrodes (light receiving surface current collecting electrode 9 and light receiving surface output extraction electrode 10) are electrically connected to n + type diffusion layer 2 (formation of ohmic contact). On the other hand, on the back surface, in the opening where the semiconductor substrate 1 is exposed (the portion where the protective layer 6 is not formed), the heat treatment (firing) causes the glass particles in the aluminum electrode paste and the passivation layer 5 to fire through and form an ohmic contact. By forming a contact and diffusing it into the semiconductor substrate 1, the p + type diffusion layer 11 is formed.

本発明の太陽電池素子の製造方法においては、パターン形成性に優れる本発明のパッシベーション層保護層形成用組成物を用いることで、電極形成用ペーストを熱処理する際の耐性に優れる保護層を簡便な手法で形成でき、発電性能に優れた太陽電池素子を製造することができる。   In the method for manufacturing a solar cell element of the present invention, by using the composition for forming a passivation layer protective layer of the present invention having excellent pattern formability, a protective layer having excellent resistance to heat treatment of an electrode forming paste can be easily formed. A solar cell element that can be formed by a technique and has excellent power generation performance can be manufactured.

<太陽電池>
本発明の太陽電池は、本発明の太陽電池素子の少なくとも1つを含み、前記太陽電池素子の電極上に配線材料が配置されて構成される。つまり、本発明の太陽電池は、本発明の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の電極上に配置される配線材料と、を有する。
本発明の太陽電池は更に必要に応じて、配線材料を介して複数の太陽電池素子が連結され、更に封止材で封止されて構成されていてもよい。配線材料及び封止材としては特に制限されず、当該技術分野で通常用いられているものから適宜選択することができる。
<Solar cells>
The solar cell of the present invention includes at least one of the solar cell elements of the present invention, and is configured by disposing a wiring material on an electrode of the solar cell element. That is, a solar cell of the present invention includes the solar cell element of the present invention and a wiring material disposed on an electrode of the solar cell element.
The solar cell of the present invention may be configured such that a plurality of solar cell elements are connected via a wiring material, if necessary, and further sealed with a sealing material. The wiring material and the sealing material are not particularly limited, and can be appropriately selected from those commonly used in the art.

図9は、本発明の太陽電池の製造方法の一例を説明する図である。本発明の太陽電池は、例えば、図9に示すように、ガラス板16、封止材14、配線材料13を接続した太陽電池素子12、封止材14及びバックシート15をこの順で積層し、この積層体を真空ラミネータ(例えば、(株)エヌピーシー、「LM−50×50−S」)を用いて、配線部材の一部が露出するように、140℃の温度で5分間真空ラミネートすることにより製造することができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention. For example, as shown in FIG. 9, the solar cell of the present invention is formed by laminating a glass plate 16, a sealing material 14, a solar cell element 12 to which a wiring material 13 is connected, a sealing material 14, and a back sheet 15 in this order. This laminate is vacuum laminated at a temperature of 140 ° C. for 5 minutes using a vacuum laminator (for example, NMC Corporation, “LM-50 × 50-S”) so that a part of the wiring member is exposed. It can be manufactured by doing.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、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、「%」は質量基準である。   Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “%” is based on mass.

<実施例1>
(保護層形成用組成物の作製)
エチルセルロース41.9g及びテルピネオール377.1gを混合し、150℃で1時間攪拌して10%エチルセルロース溶液を調製した。これとは別に、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート(川研ファインケミカル(株)、「ALCH」(商品名))22.6g及びテルピネオール37.5gを混合した。この混合溶液と、上述の10%エチルセルロース溶液98.7gとを混合することにより、無色透明の溶液である保護層形成用組成物を作製した。
保護層形成用組成物中のエチルセルロースの含有率は6.2質量%であり、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートの含有率は14.2質量%であった。
<Example 1>
(Preparation of composition for forming protective layer)
41.9 g of ethyl cellulose and 377.1 g of terpineol were mixed and stirred at 150 ° C. for 1 hour to prepare a 10% ethyl cellulose solution. Separately, 22.6 g of aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate (Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., “ALCH” (trade name)) and 37.5 g of terpineol were mixed. By mixing this mixed solution with 98.7 g of the above 10% ethyl cellulose solution, a composition for forming a protective layer which was a colorless and transparent solution was produced.
The content of ethyl cellulose in the composition for forming a protective layer was 6.2% by mass, and the content of aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate was 14.2% by mass.

(太陽電池素子の作製)
単結晶p型半導体基板(156mm角、厚み200μm)をアルカリエッチング処理して、受光面及び裏面にそれぞれテクスチャー構造を形成した。次いで、この単結晶p型半導体基板をオキシ塩化リン(POCl)と窒素と酸素との混合ガス雰囲気において、900℃で20分間熱処理し、単結晶p型半導体基板の受光面、裏面及び側面にn型拡散層を形成した。その後、サイドエッチングを行い、側面に形成されたリンシリケートガラス(PSG)層及びn型拡散層を除去した。また、フッ酸を含有するエッチング溶液を用いて受光面及び裏面に形成されたPSG層を除去した。次いで、PECVDにより、受光面に形成されたn型拡散層上に窒化ケイ素からなる反射防止膜を約90nmの厚みで形成した。更に、裏面については別途エッチング処理を行い、裏面のn型拡散層を除去して平坦化した。
(Production of solar cell element)
A single crystal p-type semiconductor substrate (156 mm square, 200 μm thick) was subjected to alkali etching treatment to form a texture structure on each of the light receiving surface and the back surface. Next, this single-crystal p-type semiconductor substrate is heat-treated at 900 ° C. for 20 minutes in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen, and the light-receiving surface, the back surface, and the side surface of the single-crystal p-type semiconductor substrate are formed. An n + type diffusion layer was formed. Thereafter, side etching was performed to remove the phosphorus silicate glass (PSG) layer and the n + -type diffusion layer formed on the side surfaces. Further, the PSG layer formed on the light receiving surface and the back surface was removed using an etching solution containing hydrofluoric acid. Next, an antireflection film made of silicon nitride was formed to a thickness of about 90 nm on the n + -type diffusion layer formed on the light receiving surface by PECVD. Further, the back surface was separately etched to remove the n + -type diffusion layer on the back surface and planarized.

次いで、n型拡散層を除去した裏面に、ALD法により厚みが約20nmの酸化アルミニウム層を形成して、700℃で20分間熱処理した。熱処理後、酸化アルミニウム層にレーザー装置を用いて図4、図6及び図7に示す保護層6の開口パターンと同じ開口パターンを形成し、パッシベーション層5を形成した。図6及び図7におけるライン幅(L)は100μmであり、ライン間隔(L)は1.8mmであった。 Next, an aluminum oxide layer having a thickness of about 20 nm was formed on the back surface from which the n + -type diffusion layer was removed by ALD, and heat-treated at 700 ° C. for 20 minutes. After the heat treatment, the same opening pattern as that of the protective layer 6 shown in FIGS. 4, 6, and 7 was formed on the aluminum oxide layer using a laser device, and the passivation layer 5 was formed. The line width (L a ) in FIGS. 6 and 7 was 100 μm, and the line interval (L b ) was 1.8 mm.

次いで、上記で調製した保護層形成用組成物を、スクリーン印刷法で図4、図6及び図7に示す開口パターンを有するように、上述のパッシベーション層5上に付与した。その後、150℃で5分間乾燥し、拡散炉(光洋サーモシステム(株)、「260A−M100型」)を用いて、大気雰囲気下、最高温度700℃、保持時間10分間の条件で熱処理(焼成)を行い、厚みが約150nmの保護層6を形成した。保護層6は図4、図6及び図7に示す形状を有しており、開口パターンのライン幅(L)は100μmであり、ライン間隔(L)は1.8mmであった。 Next, the composition for forming a protective layer prepared above was applied onto the above-mentioned passivation layer 5 by a screen printing method so as to have the opening patterns shown in FIGS. 4, 6 and 7. After that, it is dried at 150 ° C. for 5 minutes, and heat-treated (fired) using a diffusion furnace (Koyo Thermo System Co., Ltd., “260A-M100”) under the conditions of an air atmosphere at a maximum temperature of 700 ° C. and a holding time of 10 minutes. ) To form a protective layer 6 having a thickness of about 150 nm. The protective layer 6 had the shape shown in FIGS. 4, 6, and 7, the line width (L a ) of the opening pattern was 100 μm, and the line interval (L b ) was 1.8 mm.

次いで、受光面に市販の銀電極ペースト(デュポン(株)、「PV−16A」)をスクリーン印刷法にて図3に示すパターンで印刷した。電極パターンは、120μm幅の受光面集電用電極9と、1.5mm幅の受光面出力取出し電極10とで構成され、熱処理(焼成)後の厚みが20μmとなるように、印刷条件(スクリーン版のメッシュ、印刷速度及び印圧)を適宜調整した。これを150℃の温度で5分間熱処理し、液状媒体を飛散させることで乾燥処理を行った。   Next, a commercially available silver electrode paste (DuPont, "PV-16A") was printed on the light receiving surface in a pattern shown in FIG. 3 by a screen printing method. The electrode pattern is composed of a light-receiving surface current collecting electrode 9 having a width of 120 μm and a light-receiving surface output extraction electrode 10 having a width of 1.5 mm. The printing conditions (screening) are such that the thickness after heat treatment (firing) is 20 μm. The plate mesh, printing speed and printing pressure) were adjusted as appropriate. This was heat-treated at a temperature of 150 ° C. for 5 minutes, and a drying treatment was performed by scattering a liquid medium.

一方、裏面には、市販のアルミニウム電極ペースト(PVG Solutions(株)、「PVG−AD−02」)及び市販の銀電極ペースト(デュポン(株)、「PV−505」)をスクリーン印刷法にて図8に示すパターンで印刷し、アルミニウム電極である裏面集電用電極7及び銀電極である裏面出力取出し電極8をそれぞれ作製した。裏面出力取出し電極8のサイズはそれぞれ、123mm×4mmであった。   On the other hand, a commercially available aluminum electrode paste (PVG-AD-02) and a commercially available silver electrode paste (Dupont, PV-505) are screen-printed on the back surface. Printing was performed in the pattern shown in FIG. 8 to produce a back surface current collecting electrode 7 as an aluminum electrode and a back surface output extraction electrode 8 as a silver electrode. The size of each of the back surface output extraction electrodes 8 was 123 mm × 4 mm.

尚、熱処理(焼成)後の裏面集電用電極7及び裏面出力取出し電極8の厚みがそれぞれ20μmとなるように、アルミニウム電極ペースト及び銀電極ペーストの印刷条件(スクリーン版のメッシュ、印刷速度及び印圧)を適宜調整した。
各電極ペーストを印刷した後、150℃の温度で5分間加熱し、液状媒体を飛散させることで乾燥処理を行った。
The printing conditions of the aluminum electrode paste and the silver electrode paste (mesh of screen plate, printing speed and printing) were set so that the thickness of the back surface current collecting electrode 7 and the back surface output extraction electrode 8 after the heat treatment (firing) was 20 μm, respectively. Pressure) was adjusted appropriately.
After printing each electrode paste, it was heated at a temperature of 150 ° C. for 5 minutes, and a drying treatment was performed by scattering a liquid medium.

続いて、トンネル炉((株)ノリタケカンパニーリミテド、「1列搬送W/Bトンネル炉」)を用いて大気雰囲気下、最高温度800℃、保持時間10秒の条件で熱処理(焼成)を行って、所望の電極が形成された太陽電池素子を作製した。   Subsequently, a heat treatment (firing) was performed using a tunnel furnace (Noritake Co., Ltd., “Single-row W / B tunnel furnace”) under the conditions of an air atmosphere at a maximum temperature of 800 ° C. and a holding time of 10 seconds. Thus, a solar cell element on which a desired electrode was formed was manufactured.

(太陽電池の作製)
上記で得られた実施例1の太陽電池素子の受光面出力取出し電極10及び裏面出力取出し電極8の上に、配線部材13(太陽電池用はんだめっき平角線、日立金属(株)、「SSA−TPS」、0.2×1.5(20)、厚み0.2mm×幅1.5mmの銅線にSn−Ag−Cu系鉛フリーはんだを片面あたり最大20μmの厚みでめっきした仕様)を配置し、タブ線接続装置((株)エヌピーシー、「NTS−150−M Tabbing & Stringing Machine」)を用い、最高温度250℃、保持時間10秒の条件ではんだを溶融させることで、上記配線部材13と受光面出力取出し電極10及び裏面出力取出し電極8とを接続した。
(Production of solar cell)
Wiring member 13 (solder-plated rectangular wire for solar cell, Hitachi Metals, Ltd., "SSA-") is provided on light-receiving surface output extraction electrode 10 and back surface output extraction electrode 8 of the solar cell element of Example 1 obtained above. TPS ”, 0.2 x 1.5 (20), specification of Sn-Ag-Cu-based lead-free solder plated on a copper wire 0.2 mm thick x 1.5 mm wide with a maximum thickness of 20 µm per side) Then, using a tab wire connection device (NPC, “NTS-150-M Tabbing & Stringing Machine”), the solder is melted under the conditions of a maximum temperature of 250 ° C. and a holding time of 10 seconds, so that the above-mentioned wiring member is obtained. 13 and the light receiving surface output extraction electrode 10 and the back surface output extraction electrode 8 were connected.

その後、ガラス板(旭硝子(株)、「3KWE33」(白板強化ガラス))、封止材(エチレンビニルアセテート;EVA)及びバックシートを用いて、図9に示すように、ガラス板16、封止材14、配線材料13を接続した太陽電池素子12、封止材14及びバックシート15をこの順で積層し、この積層体を真空ラミネータ((株)エヌピーシー、「LM−50×50−S」)を用いて、配線部材の一部が露出するように、140℃の温度で5分間真空ラミネートし、太陽電池を作製した。   Then, using a glass plate (Asahi Glass Co., Ltd., “3KWE33” (white plate reinforced glass)), a sealing material (ethylene vinyl acetate; EVA) and a back sheet, as shown in FIG. The solar cell element 12 to which the material 14 and the wiring material 13 are connected, the sealing material 14 and the back sheet 15 are laminated in this order, and the laminated body is vacuum-laminated (LM-50 × 50-S )), And vacuum-laminated at a temperature of 140 ° C. for 5 minutes to expose a part of the wiring member, thereby producing a solar cell.

作製した実施例1の太陽電池の発電性能の評価は、擬似太陽光((株)ワコム電創、「WXS−155S−10」)と、電圧−電流(I−V)評価測定器(英弘精機(株)、「I−V CURVE TRACER MP−180」)との測定装置を用いて行った。太陽電池としての発電性能を示すJsc(短絡電流密度)、Voc(開放電圧)、F.F.(形状因子)及びEff(変換効率)は、それぞれJIS C8913(2005)及びJIS C8914(2005)に準拠して測定を行い得られたものである。表1及び表2に結果を示す。   The evaluation of the power generation performance of the manufactured solar cell of Example 1 was performed by using a simulated sunlight (“WXS-155S-10”) and a voltage-current (IV) evaluator (Eiko Seiki) Co., Ltd., "IV CURVE TRACER MP-180"). Jsc (short circuit current density), Voc (open circuit voltage), and F.C. F. (Shape factor) and Eff (conversion efficiency) were obtained by measuring in accordance with JIS C8913 (2005) and JIS C8914 (2005), respectively. Tables 1 and 2 show the results.

<比較例1>
実施例1において保護層を形成しなかったこと以外、すべて実施例1と同様にして太陽電池を作製して評価した。表1及び表2に結果を示す。
<Comparative Example 1>
A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was not formed in Example 1. Tables 1 and 2 show the results.

<参考例1>
実施例1においてパッシベーション層5を形成した後、保護層形成用組成物を使用して保護層6を形成する代わりに、窒化ケイ素(SiNx)からなる保護層を形成した以外は、実施例1と同様にして太陽電池を作製し評価した。詳細には、実施例1と同様にパッシベーション層5を形成した後、窒化ケイ素(SiNx)層をPECVDにより約200nmの厚みで形成し、この窒化ケイ素層にレーザー装置を用いて図4、図6及び図7に示す保護層6の開口パターンと同じ開口パターンを形成することにより保護層を形成した。図6及び図7におけるライン幅(L)は100μmであり、ライン間隔(L)は1.8mmであった。表1及び表2に結果を示す。
<Reference Example 1>
After forming the passivation layer 5 in Example 1, instead of using the composition for forming a protective layer to form the protective layer 6, a protective layer made of silicon nitride (SiNx) was formed. Similarly, a solar cell was prepared and evaluated. Specifically, after forming the passivation layer 5 in the same manner as in Example 1, a silicon nitride (SiNx) layer is formed to a thickness of about 200 nm by PECVD, and the silicon nitride layer is formed on the silicon nitride layer by using a laser device as shown in FIGS. The protective layer was formed by forming the same opening pattern as that of the protective layer 6 shown in FIG. The line width (L a ) in FIGS. 6 and 7 was 100 μm, and the line interval (L b ) was 1.8 mm. Tables 1 and 2 show the results.

上記結果の通り、保護層を設けなかった比較例1と比較して、実施例1の太陽電池は変換効率が優れていた。   As described above, the solar cell of Example 1 was superior in conversion efficiency as compared with Comparative Example 1 in which the protective layer was not provided.

1 p型半導体基板
2 n型拡散層
3 PSG(リンシリケートガラス)層
4 反射防止膜
5 パッシベーション層
6 保護層
7 裏面集電用電極ペースト又は裏面集電用電極
8 裏面出力取出し電極ペースト又は裏面出力取出し電極
9 受光面集電用電極ペースト又は受光面集電用電極
10 受光面出力取出し電極ペースト又は受光面出力取出し電極
11 p+型拡散層
12 太陽電池素子
13 配線部材
14 封止材
15 バックシート
16 ガラス板
REFERENCE SIGNS LIST 1 p-type semiconductor substrate 2 n + type diffusion layer 3 PSG (phosphosilicate glass) layer 4 antireflection film 5 passivation layer 6 protective layer 7 back surface current collecting electrode paste or back surface current collecting electrode 8 back surface output extraction electrode paste or back surface Output extraction electrode 9 Light receiving surface current collecting electrode paste or light receiving surface current collecting electrode 10 Light receiving surface output extracting electrode paste or light receiving surface output extracting electrode 11 p + type diffusion layer 12 solar cell element 13 wiring member 14 sealing material 15 back sheet 16 Glass plate

Claims (5)

半導体基板の少なくとも1つの面上に酸化アルミニウム層を形成した後、600℃〜800℃で熱処理を行い、酸化アルミニウムを含有するパッシベーション層を形成する工程と、
前記パッシベーション層の少なくとも一部に、パッシベーション層保護層形成用組成物をパターン状に付与して保護層形成用組成物層を形成し、熱処理して保護層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記パッシベーション層及び前記保護層が形成される側に電極を設ける工程と、
を含み、
前記パッシベーション層保護層形成用組成物は、下記一般式(I)で表される化合物と、樹脂と、を含有する、太陽電池素子の製造方法。


[一般式(I)中、R はそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X 及びX はそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R 、R 及びR はそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。]
Forming an aluminum oxide layer on at least one surface of the semiconductor substrate, and then performing a heat treatment at 600 ° C. to 800 ° C. to form a passivation layer containing aluminum oxide;
At least a portion of the passivation layer, and the step of imparting the path Sshibeshon layer protective layer forming composition in a pattern to form a protective layer-forming composition layer, to form a protective layer by heat treatment,
Providing an electrode on the side of the semiconductor substrate on which the passivation layer and the protective layer are formed,
Only including,
The method for producing a solar cell element, wherein the composition for forming a passivation layer protective layer contains a compound represented by the following general formula (I) and a resin .


[In the general formula (I), R 2 each independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. ]
前記一般式(I)で表される化合物の含有率が、前記パッシベーション層保護層形成用組成物の全質量に対して0.1質量%〜80質量%である請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法。2. The solar cell according to claim 1, wherein a content of the compound represented by the general formula (I) is 0.1% by mass to 80% by mass with respect to a total mass of the composition for forming a passivation layer protective layer. Device manufacturing method. 前記樹脂の含有率が、前記パッシベーション層保護層形成用組成物の全質量に対して0.1質量%〜30質量%である請求項1又は請求項2に記載の太陽電池素子の製造方法。The method for producing a solar cell element according to claim 1, wherein a content of the resin is 0.1% by mass to 30% by mass with respect to a total mass of the composition for forming a passivation layer protective layer. 前記酸化アルミニウム層が、Atomic Layer Deposition法により形成される、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池素子の製造方法。The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein the aluminum oxide layer is formed by an atomic layer deposition method. 前記パッシベーション層保護層形成用組成物の付与が、スクリーン印刷法又はインクジェット法で行われる請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池素子の製造方法。 The method for producing a solar cell element according to any one of claims 1 to 4, wherein the application of the composition for forming a passivation layer protective layer is performed by a screen printing method or an inkjet method.
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