JP7027025B2 - Conductive composition - Google Patents

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Description

本発明は、導電性組成物に関する。より詳細には、太陽電池の電極を形成するために用いることができる導電性組成物に関する。 The present invention relates to a conductive composition. More specifically, it relates to a conductive composition that can be used to form an electrode of a solar cell.

近年の環境意識の高まりや省エネルギーの観点から、光エネルギーを電力に変換する太陽電池の普及が急速に進んでいる。これに伴い、光電変換効率が良好な太陽電池が求められている。この要求を実現するための一つの方策として、太陽電池においては、再結合を抑制するパッシベーション膜や受光効率を高める反射防止膜を設けること、基板内のpn接合で生じた電力を高効率で電極から取り出すことが試みられている。 From the viewpoint of increasing environmental awareness and energy saving in recent years, solar cells that convert light energy into electric power are rapidly becoming widespread. Along with this, there is a demand for solar cells having good photoelectric conversion efficiency. As one measure to realize this requirement, in the solar cell, a passivation film that suppresses recombination and an antireflection film that enhances the light receiving efficiency are provided, and the electric power generated by the pn junction in the substrate is electrode with high efficiency. Attempts have been made to remove from.

この種の太陽電池の製造に際しては、シリコン基板の受光面に設けられた反射防止膜上に、電極形成用の導電性組成物を所望の電極パターンで供給して焼成する。この導電性組成物は、典型的には、銀等の導電性粉末と、ガラスフリットと、バインダ成分と、分散媒とを含み、ペースト状(スラリー状、インク状を包含する。)に調製されている。導電性組成物は、スクリーン印刷法等の手法により所定の電極パターンで太陽電池の受光面に供給される。すると、電極の焼成中に導電性組成物中のガラスフリットが反射防止膜と反応し、導電性粉末が反射防止膜を通り抜けて(ファイヤースルー)、シリコン基板の表面のエミッタ層と電気的接続(オーミックコンタクト)を実現する。これにより、シリコン基板のpn接合で形成された電流を電極に取り出すことができる。このようなガラスフリットを含む太陽電池の電極形成用の導電性組成物として、例えば、特許文献1が挙げられる。 In the production of this type of solar cell, a conductive composition for forming an electrode is supplied in a desired electrode pattern on an antireflection film provided on a light receiving surface of a silicon substrate and fired. This conductive composition typically contains a conductive powder such as silver, a glass frit, a binder component, and a dispersion medium, and is prepared in the form of a paste (including a slurry and an ink). ing. The conductive composition is supplied to the light receiving surface of the solar cell in a predetermined electrode pattern by a method such as a screen printing method. Then, during the firing of the electrode, the glass frit in the conductive composition reacts with the antireflection film, the conductive powder passes through the antireflection film (fire-through), and is electrically connected to the emitter layer on the surface of the silicon substrate (fire-through). Ohmic contact) is realized. As a result, the current formed by the pn junction of the silicon substrate can be taken out to the electrode. As a conductive composition for forming an electrode of a solar cell containing such a glass frit, for example, Patent Document 1 can be mentioned.

特開2010-087251号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-087251 特開2012-023095号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-023095 特開2015-122177号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-122177

ところで、近年では、太陽電池のエミッタ層を薄くすることで表面再結合を抑制し、これによって変換効率を向上させることが試みられている。薄層化されたエミッタ層(Lightly Doped Emitter(LDE))を有する基板においては、シート抵抗が増大されると共に、ファイヤースルーによる電極と基板とのオーミックコンタクトを薄いエミッタ層内で実現することが求められる。しかしながら、ファイヤースルーによるオーミックコンタクトを薄いエミッタ層内で実現することは困難であり、太陽電池の変換効率が低下しやすいという課題があった。したがって、特にLDEタイプの太陽電池における変換効率の改善が求められている。 By the way, in recent years, it has been attempted to suppress surface recombination by thinning the emitter layer of the solar cell, thereby improving the conversion efficiency. In a substrate having a thinned emitter layer (Lightly Doped Emitter (LDE)), it is required that the sheet resistance is increased and ohmic contact between the electrode and the substrate by fire-through is realized in the thin emitter layer. Be done. However, it is difficult to realize ohmic contact by fire-through in a thin emitter layer, and there is a problem that the conversion efficiency of the solar cell tends to decrease. Therefore, it is required to improve the conversion efficiency especially in the LDE type solar cell.

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、例えばLDEに対しても良好なオーミックコンタクトが得られる電極を形成することができ、変換効率が改善された太陽電池を実現し得る導電性組成物を提供することである。また、この導電性組成物の採用により実現される、発電性能が向上された太陽電池素子を提供することを他の目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and the main purpose thereof is to provide a solar cell capable of forming an electrode capable of obtaining good ohmic contact even with respect to LDE, for example, and having improved conversion efficiency. It is to provide a feasible conductive composition. Another object of the present invention is to provide a solar cell element having improved power generation performance, which is realized by adopting this conductive composition.

本発明者らは、これまでに、太陽電池の受光面電極のライン抵抗を低下し、出力特性の良好な太陽電池を実現するべく、高アスペクト比の電極を好適に形成し得る導電性組成物を提案している(例えば、特願2015-001855号)。この導電性組成物は、導電性粉末の他に、ガラスフリットとシリコーン樹脂(単にシリコーン(silicone)ともいう)とを含み、組成物中のSiO成分量を調整することで、コンタクト(接触)抵抗の上昇を抑制し、かつ、微細で高アスペクト比の電極を安定して形成できるものである。しかしながら、このようなシリコーン樹脂を含む導電性組成物については、形成される電極の形状による太陽電池の高性能化という観点とは別に、より良好なオーミックコンタクトの実現といった電気化学的な側面からの改善の余地が残されていた。 So far, the present inventors have made a conductive composition capable of preferably forming an electrode having a high aspect ratio in order to reduce the line resistance of the light receiving surface electrode of the solar cell and realize a solar cell having good output characteristics. (For example, Japanese Patent Application No. 2015-001855). This conductive composition contains glass frit and a silicone resin (also simply referred to as silicone) in addition to the conductive powder, and contacts (contacts) by adjusting the amount of SiO 2 components in the composition. It is possible to suppress an increase in resistance and stably form a fine electrode having a high aspect ratio. However, with respect to the conductive composition containing such a silicone resin, apart from the viewpoint of improving the performance of the solar cell due to the shape of the formed electrodes, from the electrochemical aspect such as the realization of better ohmic contact. There was room for improvement.

そこで、本発明者らの更なる鋭意研究の結果、導電性組成物の組成を再検討することで、例えばLDEに対しても良好なオーミックコンタクトを形成し、これまでにない高い変換効率を実現し得る導電性組成物を見出すに至った。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。すなわち、ここに開示される技術によって、太陽電池の電極を形成するために好適に用いることができる導電性組成物が提供される。この導電性組成物は、導電性粉末、有機バインダ、分散媒の他に、ガラスフリットと、シリコーン樹脂と、鉛含有化合物粉末と、を含むことを特徴としている。 Therefore, as a result of further diligent research by the present inventors, by reexamining the composition of the conductive composition, good ohmic contacts are formed even for LDE, for example, and unprecedented high conversion efficiency is realized. We have found a possible conductive composition. The present invention has been completed based on such findings. That is, the techniques disclosed herein provide a conductive composition that can be suitably used for forming the electrodes of a solar cell. This conductive composition is characterized by containing a glass frit, a silicone resin, and a lead-containing compound powder, in addition to a conductive powder, an organic binder, and a dispersion medium.

なお、特許文献1は、ガラスフリットとして無鉛ガラスフリットを使用するタイプの導電性組成物に関する技術である。この特許文献1には、高い変換効率を実現し得る鉛含有のガラスフリットに代えて無鉛ガラスフリットを使用するに際し、導電性組成物中にSi系化合物を添加することで変換効率を確保することが開示されている。
また、特許文献2は、バインダ成分として、焼成後に抵抗成分となり得るガラスフリットを含まないタイプの導電性組成物に関する技術である。この特許文献2には、良好な印刷性と、基板と電極との良好な密着性を実現するために、脂肪酸銀塩を用いることが開示されている。また、シリコン基板との密着性をより良好とするために、熱硬化性のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を使用することが好ましいことが開示されている。
しかしながら、本発明者らの試験によると、これら特許文献1および2の導電性組成物は、シリコーン樹脂を含むことから、この組成物を用いて作製されるLDE基板を用いた太陽電池の変換効率には改善の余地があることが確認されている。また本発明者らの検討によると、シリコーン樹脂を含む導電性組成物は、シリコーン樹脂の添加量が増えると、発電効率が著しく低下するという知見を有している。
Patent Document 1 is a technique relating to a type of conductive composition using a lead-free glass frit as the glass frit. In Patent Document 1, when a lead-free glass frit is used instead of a lead-containing glass frit that can realize high conversion efficiency, the conversion efficiency is ensured by adding a Si-based compound to the conductive composition. Is disclosed.
Further, Patent Document 2 is a technique relating to a type of conductive composition that does not contain glass frit that can become a resistance component after firing as a binder component. This Patent Document 2 discloses that a fatty acid silver salt is used in order to realize good printability and good adhesion between a substrate and an electrode. Further, it is disclosed that it is preferable to use a thermosetting epoxy resin, polyester resin, silicone resin, urethane resin or the like in order to improve the adhesion to the silicon substrate.
However, according to the tests conducted by the present inventors, since the conductive compositions of Patent Documents 1 and 2 contain a silicone resin, the conversion efficiency of the solar cell using the LDE substrate produced by using this composition is high. Has been confirmed to have room for improvement. Further, according to the study by the present inventors, the conductive composition containing the silicone resin has a finding that the power generation efficiency is remarkably lowered when the addition amount of the silicone resin is increased.

一方で、本発明者らは、ガラスフリットとして、テルルを含有するガラスフリットを使用するタイプの導電性組成物について提案している(特許文献3参照)。この特許文献3では、無鉛テルルガラスフリットの浸食抑制作用を改善し、かつ、鉛-テルルガラスフリットにみられる接着強度の低下を回避するために、導電性組成物中に、無鉛テルルガラスフリットと鉛含有化合物粉末とを含むようにしている。本発明者らの試験によると、特許文献3の導電性組成物はテルル含有ガラスフリットを含むことから、特許文献1および2に開示された導電性組成物を用いて作製される太陽電池と比べて、高い変換効率を実現し得る。しかしながら、この変換効率についても、更なる改善の余地が残されていた。 On the other hand, the present inventors have proposed a type of conductive composition using a glass frit containing tellurium as the glass frit (see Patent Document 3). In this Patent Document 3, in order to improve the erosion suppressing effect of the lead-free tellurium glass frit and to avoid the decrease in the adhesive strength observed in the lead-tellurium glass frit, the lead-free tellurium glass frit is included in the conductive composition. It is designed to contain lead-containing compound powder. According to the tests by the present inventors, since the conductive composition of Patent Document 3 contains tellurium-containing glass frit, it is compared with the solar cell produced by using the conductive composition disclosed in Patent Documents 1 and 2. Therefore, high conversion efficiency can be realized. However, there is still room for further improvement in this conversion efficiency.

すなわち、ここに開示される導電性組成物は、シリコーン樹脂と、鉛含有化合物粉末とを含んでいる。このような導電性組成物を用いて太陽電池を作製することで、ガラスフリットの組成に大きな影響を受けることなく、これまでにない高い変換効率を実現することができる。これにより、高い変換効率を実現する太陽電池を簡便かつ安定して作製することができる。 That is, the conductive composition disclosed herein contains a silicone resin and a lead-containing compound powder. By manufacturing a solar cell using such a conductive composition, it is possible to realize an unprecedentedly high conversion efficiency without being greatly affected by the composition of the glass frit. This makes it possible to easily and stably manufacture a solar cell that realizes high conversion efficiency.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記ガラスフリットは、導電性粉末を100質量%としたとき0.1~12質量%の割合で含まれる。また、上記鉛含有化合物粉末は、上記ガラスフリットと当該鉛含有化合物粉末とを混合して仮想ガラスを作製したとき、当該仮想ガラスの酸化物換算組成におけるPbOの割合が30mol%以下となる量で含まれることを特徴としている。これにより、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率をより一層安定して高めることができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the glass frit is contained in a proportion of 0.1 to 12% by mass when the conductive powder is 100% by mass. Further, in the lead-containing compound powder, when the glass frit and the lead-containing compound powder are mixed to prepare a virtual glass, the ratio of PbO in the oxide conversion composition of the virtual glass is 30 mol% or less. It is characterized by being included. Thereby, the conversion efficiency of the solar cell produced by using this conductive composition can be further stably increased.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記鉛含有化合物粉末は、金属鉛、一酸化鉛、鉛丹、硝酸鉛および炭酸鉛からなる群から選択される少なくとも1種の鉛含有化合物の粉末であることを特徴としている。このような構成により、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率を安定して高めることができる。また、焼成後の電極と基板との接着性を高く維持することができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the lead-containing compound powder contains at least one lead selected from the group consisting of metallic lead, lead monoxide, lead tan, lead nitrate and lead carbonate. It is characterized by being a powder of a compound. With such a configuration, the conversion efficiency of the solar cell produced by using this conductive composition can be stably increased. In addition, the adhesiveness between the electrode and the substrate after firing can be maintained high.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記鉛含有化合物粉末は、上記ガラスフリットに担持されていることを特徴としている。このような構成によっても、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率を安定的に改善することができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the lead-containing compound powder is characterized in that it is supported on the glass frit. Even with such a configuration, the conversion efficiency of the solar cell produced by using this conductive composition can be stably improved.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記シリコーン樹脂は、上記導電性粉末100質量%に対して0.9質量%以下の割合で含まれることを特徴としている。このような構成により、この導電性組成物を用いて作製した太陽電池の変換効率を安定して高めることができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the silicone resin is characterized in that it is contained in a proportion of 0.9% by mass or less with respect to 100% by mass of the conductive powder. With such a configuration, the conversion efficiency of the solar cell produced by using this conductive composition can be stably increased.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記シリコーン樹脂の重量平均分子量は千以上15万以下であることを特徴としている。このような構成により、シリコーン樹脂を添加しない場合と比較して、電極のライン抵抗等の電気特性をより一層高めることができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the silicone resin is characterized by having a weight average molecular weight of 1,000 or more and 150,000 or less. With such a configuration, the electrical characteristics such as the line resistance of the electrode can be further enhanced as compared with the case where the silicone resin is not added.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記シリコーン樹脂は、ポリジメチルシロキサンおよびポリエーテル変性シロキサンの少なくとも一方を含むことを特徴としている。このような構成により、基板に対して接着性の良好な電極を形成することができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the silicone resin is characterized by containing at least one of a polydimethylsiloxane and a polyether-modified siloxane. With such a configuration, it is possible to form an electrode having good adhesiveness to the substrate.

ここで開示される導電性組成物の好ましい一態様において、上記導電性粉末を構成する金属種が、ニッケル、白金、パラジウム、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選択されるいずれか1種または2種以上の元素を含むことを特徴としている。このような構成により、導電性に優れた電極を構成することができる。 In a preferred embodiment of the conductive composition disclosed herein, the metal species constituting the conductive powder is any one or two selected from the group consisting of nickel, platinum, palladium, silver, copper and aluminum. It is characterized by containing more than a species of element. With such a configuration, it is possible to construct an electrode having excellent conductivity.

本発明の導電性組成物は、例えば、n層の薄い太陽電池基板に対しても、良好なオーミックコンタクトを実現し得る。これにより、表面再結合が抑制されてこれまでにない高い変換効率を実現する太陽電池を製造することができる。また電極とシリコン基板との接着性を高く維持することができる。 The conductive composition of the present invention can realize good ohmic contact even for a solar cell substrate having a thin n + layer, for example. As a result, it is possible to manufacture a solar cell that suppresses surface recombination and realizes an unprecedentedly high conversion efficiency. In addition, the adhesiveness between the electrode and the silicon substrate can be maintained high.

太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of a solar cell. 太陽電池の受光面に形成された電極のパターンを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the pattern of the electrode formed on the light receiving surface of a solar cell. 太陽電池の基板と電極との接着強度を測定する強度測定装置を模式的に示した側面図である。It is a side view schematically showing the strength measuring apparatus which measures the adhesive strength between a substrate of a solar cell and an electrode. 参考例に係る導電性組成物のシリコーン含有量と、太陽電池の開放電圧(Voc)との関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between the silicone content of the conductive composition which concerns on a reference example, and the open circuit voltage (Voc) of a solar cell. 参考例に係る導電性組成物のシリコーン含有量と、太陽電池の曲線因子(FF)との関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between the silicone content of the conductive composition which concerns on a reference example, and the curve factor (FF) of a solar cell.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって、本発明の実施に必要な事項は、本明細書により教示されている技術内容と、当該分野における当業者の一般的な技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において範囲を示す「A~B」との表記は、A以上B以下を意味する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. It should be noted that technical matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention are the technical contents taught in the present specification and general matters of those skilled in the art in the art. It can be carried out based on common technical knowledge. In this specification, the notation "A to B" indicating the range means A or more and B or less.

ここで開示される導電性組成物は、典型的には、焼成することにより太陽電池の電極を形成することができる。すなわち、この導電性組成物の焼成物が太陽電池の電極を構成し得る。この導電性組成物は、本質的に、従来のこの種の導電性組成物と同様に、導電性粉末と、ガラスフリットと、これらの構成要素を分散させるための有機ビヒクル成分(後述するが、有機バインダと分散媒との混合物)とを含み、さらに、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを必須の構成要素として含むことで構成されている。 The conductive composition disclosed herein can typically be fired to form an electrode for a solar cell. That is, the fired product of this conductive composition can form an electrode of a solar cell. This conductive composition is essentially similar to conventional conductive compositions of this type, with conductive powders, glass frits, and organic vehicle components for dispersing these components (discussed below, but: It is composed of a mixture of an organic binder and a dispersion medium), and further contains a silicone resin and a lead-containing compound powder as essential components.

なお、特許文献1に開示の技術では、有鉛ガラスフリットに代えて無鉛ガラスフリットを用い、導電性組成物中にSi系化合物を添加することで変換効率を高めるようにしていた。しかしながら、シリコーン樹脂の添加量が増えると発電効率が著しく低下してしまう。また、特許文献3に開示の技術では、鉛-テルルガラスフリットに代えて無鉛テルルガラスフリットを用い、この無鉛テルルガラスフリットの基板浸食抑制作用を改善するために、導電性組成物中に鉛含有添加物を含むようにしていた。このとき、鉛含有添加物は、導電性組成物中で無鉛テルルガラスフリットと結合された状態で存在することで、電気的特性に一層優れた電極を得ることができると記載されている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, a lead-free glass frit is used instead of the leaded glass frit, and the conversion efficiency is enhanced by adding a Si-based compound to the conductive composition. However, if the amount of the silicone resin added increases, the power generation efficiency will be significantly reduced. Further, in the technique disclosed in Patent Document 3, lead-free tellurium glass frit is used instead of lead-tellurium glass frit, and lead is contained in the conductive composition in order to improve the substrate erosion suppressing effect of the lead-free tellurium glass frit. It was designed to contain additives. At this time, it is described that the lead-containing additive is present in the conductive composition in a state of being bonded to the lead-free tellurium glass frit, so that an electrode having further excellent electrical characteristics can be obtained.

しかしながら、ここに開示される技術においては、導電性組成物中にシリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを同時に含むようにしている。この場合、導電性組成物中にシリコーン樹脂または鉛含有化合物粉末を単独で添加した場合の電気的特性の改善効果よりも、高い電気的特性を有する電極を得ることができる。さらには、シリコーン樹脂および鉛含有化合物粉末を単独で添加した場合の電気的特性の改善効果を足し合わせるよりも、さらに一層高い電気的特性を有する電極を得ることができる。このような相乗効果は、ガラスフリットの組成によることなく、各種のガラスフリットと鉛含有化合物粉末とを併用した場合について得られることが確認されている。つまり、ここに開示される任意組成のガラスフリットと、シリコーン樹脂および鉛含有化合物粉末とを含む導電性組成物が、これまでになく電気的特性に優れた電極を形成し得ることが判明した。詳細な機構は明らかではないが、ここに開示される導電性組成物においては、シリコーン樹脂が、鉛含有添加物とガラスフリットと基板との各々に作用して、たとえLDEタイプの基板であっても、基板に対するガラスフリットおよび鉛含有化合物粉末の浸食が過剰となるのを抑制し、好適に進行するように作用すると考えられる。このことが、シリコーン樹脂の添加による発電性能の急激な低下を大いに緩和しているものと考えられる。また、鉛含有化合物粉末による基板の浸食界面は粗くしつつも、ガラスフリットと鉛含有化合物粉末との浸食作用を均質化して、全体としては滑らかな基板の浸食を実現しているものと考えられる。 However, in the technique disclosed herein, the silicone resin and the lead-containing compound powder are simultaneously contained in the conductive composition. In this case, it is possible to obtain an electrode having higher electrical characteristics than the effect of improving the electrical characteristics when the silicone resin or the lead-containing compound powder is added alone to the conductive composition. Furthermore, it is possible to obtain an electrode having even higher electrical characteristics than the sum of the effects of improving the electrical characteristics when the silicone resin and the lead-containing compound powder are added alone. It has been confirmed that such a synergistic effect can be obtained when various glass frit and lead-containing compound powder are used in combination without depending on the composition of the glass frit. That is, it has been found that a conductive composition containing a glass frit having an arbitrary composition disclosed herein and a silicone resin and a lead-containing compound powder can form an electrode having an unprecedentedly excellent electrical property. Although the detailed mechanism is not clear, in the conductive composition disclosed herein, the silicone resin acts on each of the lead-containing additive, the glass frit, and the substrate, even if it is an LDE type substrate. Also, it is considered that the glass frit and the lead-containing compound powder are suppressed from being excessively eroded on the substrate and act to proceed favorably. It is considered that this greatly alleviates the sharp decrease in power generation performance due to the addition of the silicone resin. Further, it is considered that the erosion interface of the substrate by the lead-containing compound powder is roughened, but the erosion action of the glass frit and the lead-containing compound powder is homogenized to realize smooth erosion of the substrate as a whole. ..

以下、ここに開示される導電性組成物の各構成要素について説明する。
該ペーストの固形分の主体をなす導電性粉末としては、用途に応じた所望の導電性およびその他の物性等を備える各種の金属またはその合金等からなる粉末を考慮することができる。かかる導電性粉末を構成する材料の一例としては、金(Au),銀(Ag),銅(Cu),白金(Pt),パラジウム(Pd),ルテニウム(Ru),ロジウム(Rh),イリジウム(Ir),オスミウム(Os),ニッケル(Ni)およびアルミニウム(Al)等の金属およびそれらの合金、カーボンブラック等の炭素質材料、LaSrCoFeO系酸化物(例えばLaSrCoFeO)、LaMnO系酸化物(例えばLaSrGaMgO)、LaFeO系酸化物(例えばLaSrFeO)、LaCoO系酸化物(例えばLaSrCoO)等として表わされる遷移金属ペロブスカイト型酸化物に代表される導電性セラミックス等が例示される。なかでも、白金,パラジウム,銀等の貴金属の単体およびこれらの合金(例えば、Ag-Pd合金、Pt-Pd合金等)、およびニッケル,銅,アルミニウムならびにその合金等からなるものが、特に好ましい導電性粉末を構成する材料として挙げられる。なお、比較的コストが安く、電気伝導度が高い等の観点から、銀およびその合金からなる粉末(以下、単に「Ag粉末」ともいう。)が特に好ましく用いられる。以下、本願発明の導電性組成物について、導電性粉末としてAg粉末を用いる場合を例として説明を行う場合があるが、本発明はこれに限定されない。
Hereinafter, each component of the conductive composition disclosed herein will be described.
As the conductive powder that is the main component of the solid content of the paste, a powder made of various metals or alloys thereof having desired conductivity and other physical characteristics according to the intended use can be considered. As an example of the material constituting such a conductive powder, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), iridium ( Metals such as Ir), osmium (Os), nickel (Ni) and aluminum (Al) and their alloys, carbonaceous materials such as carbon black, LaSrCoFeO 3 oxides (eg LaSrCoFeO 3 ), LaMnO 3 oxides (eg LaSrCoFeO 3). For example, conductive ceramics typified by transition metal perovskite type oxides represented as LaSrGaMgO 3 ), LaFeO 3 series oxide (for example, LaSrFeO 3 ), LaCoO 3 series oxide (for example, LaSrCoO 3 ) and the like are exemplified. Among them, simple substances of noble metals such as platinum, palladium and silver, alloys thereof (for example, Ag-Pd alloy, Pt-Pd alloy, etc.), nickel, copper, aluminum and alloys thereof are particularly preferable. It is mentioned as a material which constitutes a sex powder. From the viewpoints of relatively low cost and high electrical conductivity, a powder made of silver and an alloy thereof (hereinafter, also simply referred to as “Ag powder”) is particularly preferably used. Hereinafter, the conductive composition of the present invention may be described by taking the case where Ag powder is used as the conductive powder as an example, but the present invention is not limited thereto.

導電性粉末の粒径については特に制限はなく、用途に応じた種々の粒径のものを用いることができる。典型的には、平均粒子径が5μm以下のものが適当であり、平均粒子径が3μm以下(典型的には1μm~3μm、例えば1.5μm~2.5μm)のものが好ましく用いられる。導電性粉末の平均粒子径は、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定される、体積基準の粒度分布における積算50%粒径(D50)を採用することができる。本明細書における導電性粉末の平均粒子径は、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製、LA-920)を用いて測定した値を採用している。 The particle size of the conductive powder is not particularly limited, and various particle sizes depending on the intended use can be used. Typically, one having an average particle diameter of 5 μm or less is suitable, and one having an average particle diameter of 3 μm or less (typically 1 μm to 3 μm, for example, 1.5 μm to 2.5 μm) is preferably used. For the average particle size of the conductive powder, an integrated 50% particle size (D 50 ) in a volume-based particle size distribution measured by a particle size distribution measuring device based on a laser diffraction / scattering method can be adopted. As the average particle size of the conductive powder in the present specification, the value measured by using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (LA-920, manufactured by HORIBA, Ltd.) is adopted.

導電性粉末を構成する粒子の形状は特に限定されない。典型的には、球状、麟片状(フレーク状)、円錐状、棒状等のものを好適に使用することができる。充填性がよく緻密な受光面電極を形成しやすい等の理由から、球状もしくは鱗片状の粒子を用いることが好ましい。使用する導電性粉末としては、粒度分布のシャープな(狭い)ものが好ましい。例えば、粒子径10μm以上の粒子を実質的に含まないような粒度分布のシャープな導電性粉末が好ましく用いられる。この指標として、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布における小粒径側からの累積体積10%時の粒径(D10)と累積体積90%時の粒径(D90)との比(D10/D90)が採用できる。粉末を構成する粒径が全て等しい場合はD10/D90の値は1となり、逆に粒度分布が広くなる程このD10/D90の値は0に近づくことになる。D10/D90の値が0.2以上(例えば0.2以上0.5以下)であるような比較的狭い粒度分布の粉末の使用が好ましい。 The shape of the particles constituting the conductive powder is not particularly limited. Typically, a spherical shape, a flake shape, a conical shape, a rod shape, or the like can be preferably used. It is preferable to use spherical or scaly particles because the filling property is good and it is easy to form a dense light receiving surface electrode. As the conductive powder to be used, one having a sharp (narrow) particle size distribution is preferable. For example, a conductive powder having a sharp particle size distribution that does not substantially contain particles having a particle diameter of 10 μm or more is preferably used. As this index, the ratio (D) of the particle size (D 10 ) at the cumulative volume of 10% and the particle size (D 90 ) at the cumulative volume of 90% from the small particle size side in the particle size distribution based on the laser diffraction / scattering method. 10 / D 90 ) can be adopted. When all the particle sizes constituting the powder are equal, the value of D 10 / D 90 becomes 1, and conversely, the wider the particle size distribution, the closer the value of D 10 / D 90 approaches to 0. It is preferable to use a powder having a relatively narrow particle size distribution such that the value of D 10 / D 90 is 0.2 or more (for example, 0.2 or more and 0.5 or less).

また他の側面において、導電性粉末は、平均粒子径の異なる2つの粒子群を混合して用いることもできる。この場合、例えば、第1の粒子群の平均粒子径(D50)を1.5μm~2.5μm(例えば2μm)の範囲とし、第2の粒子群の平均粒子径(D50)を2μm~3μm(例えば2.5μm)の範囲とすることが好適例として挙げられる。このとき各粒子群の粒度分布は、上記のとおりシャープなものであることが好ましい。そして、例えば、第1の粒子群が80~95体積%(例えば、90体積%)の割合、第2の粒子群が20~5体積%(例えば、10体積%)の割合となるように混合する。これにより、充填性の良好な導電性粉末を用意することができる。
このような平均粒子径および粒子形状を有する導電性粉末を用いた導電性組成物は、導電性粉末の充填性がよく、緻密な電極を形成し得る。このことは、細かい電極パターンを形状精度よく形成するにあたって有利である。
On another aspect, the conductive powder can also be used as a mixture of two particle groups having different average particle diameters. In this case, for example, the average particle size (D 50 ) of the first particle group is in the range of 1.5 μm to 2.5 μm (for example, 2 μm), and the average particle size (D 50 ) of the second particle group is 2 μm to. A preferred example is the range of 3 μm (for example, 2.5 μm). At this time, the particle size distribution of each particle group is preferably sharp as described above. Then, for example, the first particle group is mixed so as to have a ratio of 80 to 95% by volume (for example, 90% by volume), and the second particle group has a ratio of 20 to 5% by volume (for example, 10% by volume). do. This makes it possible to prepare a conductive powder having good filling property.
A conductive composition using a conductive powder having such an average particle size and a particle shape has good filling property of the conductive powder and can form a dense electrode. This is advantageous in forming a fine electrode pattern with high shape accuracy.

なお、導電性粉末は、その製造方法等により特に限定されない。例えば、周知の湿式還元法、気相反応法、ガス還元法等によって製造された導電性粉末を必要に応じて分級して用いることができる。かかる分級は、例えば、遠心分離法を利用した分級機器等を用いて実施することができる。 The conductive powder is not particularly limited depending on the production method and the like. For example, a conductive powder produced by a well-known wet reduction method, gas phase reaction method, gas reduction method, or the like can be classified and used as necessary. Such classification can be carried out, for example, by using a classification device or the like using a centrifugation method.

ガラスフリットは、上記導電性粉末の無機バインダとして機能し得る成分であり、導電性粉末を構成する導電性粒子同士や、導電性粒子と基板(電極が形成される対象)との結合性を高める働きをする。また、この導電性組成物が例えば太陽電池の受光面電極の形成に用いられる場合には、このガラスフリットの存在により、導電性組成物が下層としての反射防止膜等を焼成中に貫通することが可能となり、導電性粒子(すなわち電極)と基板との良好な接着および電気的コンタクトを実現することができる。 The glass frit is a component that can function as an inorganic binder of the conductive powder, and enhances the bondability between the conductive particles constituting the conductive powder and between the conductive particles and the substrate (the object on which the electrode is formed). To work. Further, when this conductive composition is used, for example, for forming a light receiving surface electrode of a solar cell, the presence of this glass frit causes the conductive composition to penetrate an antireflection film or the like as a lower layer during firing. It is possible to achieve good adhesion and electrical contact between the conductive particles (ie, the electrodes) and the substrate.

このようなガラスフリットは、導電性粉末と同等かそれ以下の大きさに調整されていることが好ましい。ガラスフリットの平均粒子径は、例えば、4μm以下であることが好ましく、好適には3μm以下程度であることがより好ましい。ガラスフリットの平均粒子径の下限は特に制限されないが、典型的には0.5μm以上とすることができ、1μm以上がより好ましい。本明細書におけるガラスフリットの平均粒子径は、導電性粉末と同様に、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定される体積基準の粒度分布における積算50%粒径(D50)を採用することができる。 It is preferable that such a glass frit is adjusted to a size equal to or smaller than that of the conductive powder. The average particle size of the glass frit is, for example, preferably 4 μm or less, and more preferably about 3 μm or less. The lower limit of the average particle size of the glass frit is not particularly limited, but can be typically 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more. As the average particle size of the glass frit in the present specification, the integrated 50% particle size (D50) in the volume-based particle size distribution measured by the particle size distribution measuring device based on the laser diffraction / scattering method is adopted as in the case of the conductive powder. can do.

なお、本実施形態におけるガラスフリットについては特に制限されず、この種の導電性組成物に使用される各種のガラスを用いることができる。おおよそのガラス組成として、例えば、当業者が慣用的に表現している呼称でいう、いわゆる、鉛系ガラスの他、鉛リチウム系ガラス、亜鉛系ガラス、ボレート系ガラス、ホウケイ酸系ガラス、アルカリ系ガラス、テルル系ガラス、鉛-テルル系ガラス、および、酸化バリウムや酸化ビスマス等を含有する系のガラス等であってよい。これらのガラスは、改めて言うまでもなく、上記呼称に現れる主たるガラス構成元素の他に、他の任意の元素を含むことができる。このような元素としては、Si,Zn,Ba,Bi,B,Pb,Al,Li,Na,K,Rb,Te,Ag,Zr,Sn,Ti,W,Cs,Ge,Ga,In,Ni,Ca,Cu,Mg,Sr,Se,Mo,Y,As,La,Nd,Co,Pr,Gd,Sm,Dy,Eu,Ho,Yb,Lu,Ta,V,Fe,Hf,Cr,Cd,Sb,F,Mn,P,CeおよびNb等であり得る。ガラスフリットは、これらの元素のいずれか1つまたは2以上の元素を任意の組み合わせおよび割合で含むことができる。このようなガラスフリットは、例えば、一般的な非晶質ガラスの他、一部に結晶を含む結晶化ガラスであってもよい。また、ガラスフリットは、1種の組成のガラスフリットを単独で用いても良いし、2種以上の組成のガラスフリットを混合して用いても良い。 The glass frit in the present embodiment is not particularly limited, and various glasses used in this kind of conductive composition can be used. As an approximate glass composition, for example, in addition to the so-called lead-based glass commonly used by those skilled in the art, lead lithium-based glass, zinc-based glass, borate-based glass, borosilicate-based glass, and alkaline-based glass. It may be glass, tellurium-based glass, lead-tellu-based glass, or a glass-based glass containing barium oxide, bismuth oxide, or the like. Needless to say, these glasses may contain any other element in addition to the main glass constituent elements appearing in the above names. Such elements include Si, Zn, Ba, Bi, B, Pb, Al, Li, Na, K, Rb, Te, Ag, Zr, Sn, Ti, W, Cs, Ge, Ga, In, Ni. , Ca, Cu, Mg, Sr, Se, Mo, Y, As, La, Nd, Co, Pr, Gd, Sm, Dy, Eu, Ho, Yb, Lu, Ta, V, Fe, Hf, Cr, Cd , Sb, F, Mn, P, Ce, Nb and the like. The glass frit can contain any one or more of these elements in any combination and proportion. Such a glass frit may be, for example, a general amorphous glass or a crystallized glass partially containing crystals. Further, as the glass frit, a glass frit having one kind of composition may be used alone, or a glass frit having two or more kinds of compositions may be mixed and used.

ガラスフリットを構成するガラスの軟化点は、特に限定されるものではないが、250℃以上600℃以下程度(例えば300℃以上500℃以下)であることが好ましい。このように軟化点が250℃以上600℃以下の範囲内に調整され得るガラスとしては、具体的には、例えば、以下に示す元素を組み合わせて含むガラスが挙げられる。B-Si-Al系ガラス,Pb-B-Si系ガラス,Si-Pb-Li系ガラス,Si-Al-Mg系ガラス,Ge-Zn-Li系ガラス,B-Si-Zn-Sn系ガラス,B-Si-Zn-Ta系ガラス,B-Si-Zn-Ta-Ce系ガラス,B-Zn-Pb系ガラス,B-Si-Zn-Pb系ガラス,B-Si-Zn-Pb-Cu系ガラス,B-Si-Zn-Al系ガラス,Pb-B系ガラス,Pb-B-Mo系ガラス,Pb-B-Si-Ti-Bi系ガラス,Pb-B-Si-Ti系ガラス,Pb-B-Si-Al-Zn-P系ガラス,Pb-Li-Bi-Te系ガラス,Pb-Si-Al-Li-Zn-Te系ガラス,Pb-B-Si-Al-Li-Ti-Zn系ガラス,Pb-B-Si-Al-Li-Ti-P-Te系ガラス,Pb-Si-Li-Bi-Te系ガラス,Pb-Si-Li-Bi-Te-W系ガラス,P-Pb-Zn系ガラス,P-Al-Zn系ガラス,P-Si-Al-Zn系ガラス,P-B-Al-Si-Pb-Li系ガラス,PB-Al-Mg-F-K系ガラス,Te-Pb系ガラス,Te-Pb-Li系ガラス,V-P-Ba-Zn系ガラス,V-P-Na-Zn系ガラス,Pb-V-P系ガラス,AgI-AgO-B-P系ガラス,Zn-B-Si-Li系ガラス,Si-Li-Zn-Bi-Mg-W-Te系ガラス,Si-Li-Zn-Bi-Mg-Mo-Te系ガラス,Si-Li-Zn-Bi-Mg-Cr-Te系ガラスなどである。なお、上記のガラスは、ハイフン(-)で繋いで示した複数の元素を少なくとも含み、それらの元素を酸化物に換算したときの組成(酸化物換算組成)に基づく当該元素の酸化物の合計が、全体の70mol%以上(典型的には80%以上、より好ましくは90%以上)を占めることを意味している。このような軟化点を有するガラスフリットを含有する導電性組成物は、例えば、太陽電池素子の受光面電極を形成する際に用いると、比較的低い焼成温度で良好なファイヤースルー特性を発現して高性能な電極形成に寄与するために好ましい。 The softening point of the glass constituting the glass frit is not particularly limited, but is preferably about 250 ° C. or higher and 600 ° C. or lower (for example, 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower). Specific examples of the glass whose softening point can be adjusted within the range of 250 ° C. or higher and 600 ° C. or lower include glass containing a combination of the following elements. B-Si-Al-based glass, Pb-B-Si-based glass, Si-Pb-Li-based glass, Si-Al-Mg-based glass, Ge-Zn-Li-based glass, B-Si-Zn-Sn-based glass, B-Si-Zn-Ta-based glass, B-Si-Zn-Ta-Ce-based glass, B-Zn-Pb-based glass, B-Si-Zn-Pb-based glass, B-Si-Zn-Pb-Cu-based Glass, B-Si-Zn-Al-based glass, Pb-B-based glass, Pb-B-Mo-based glass, Pb-B-Si-Ti-Bi-based glass, Pb-B-Si-Ti-based glass, Pb- B-Si-Al-Zn-P-based glass, Pb-Li-Bi-Te-based glass, Pb-Si-Al-Li-Zn-Te-based glass, Pb-B-Si-Al-Li-Ti-Zn-based Glass, Pb-B-Si-Al-Li-Ti-P-Te-based glass, Pb-Si-Li-Bi-Te-based glass, Pb-Si-Li-Bi-Te-W-based glass, P-Pb- Zn-based glass, P-Al-Zn-based glass, P-Si-Al-Zn-based glass, P-B-Al-Si-Pb-Li-based glass, PB-Al-Mg-FK-based glass, Te- Pb-based glass, Te-Pb-Li-based glass, VP-Ba-Zn-based glass, VP-Na-Zn-based glass, Pb-VP-based glass, AgI-Ag 2 O-BP-based Glass, Zn-B-Si-Li-based glass, Si-Li-Zn-Bi-Mg-W-Te-based glass, Si-Li-Zn-Bi-Mg-Mo-Te-based glass, Si-Li-Zn- Bi-Mg-Cr-Te glass and the like. The above glass contains at least a plurality of elements connected by a hyphen (-), and the total amount of oxides of the elements based on the composition when those elements are converted into oxides (oxide conversion composition). However, it means that it accounts for 70 mol% or more (typically 80% or more, more preferably 90% or more) of the whole. When a conductive composition containing a glass frit having such a softening point is used, for example, when forming a light receiving surface electrode of a solar cell element, it exhibits good fire-through characteristics at a relatively low firing temperature. It is preferable because it contributes to the formation of high-performance electrodes.

なお、ガラスフリットは、鉛を含む有鉛ガラスフリットであっても、鉛を含まない無鉛ガラスフリットであってもよい。しかしながら、有鉛ガラスフリットを用いる場合は、後述のとおり、ガラスフリットにおける鉛の割合を、酸化物換算組成におけるPbOとして、30mol%未満とすることが好ましい。というのは、(1)ここに開示される導電性組成物において、鉛成分は、本質的に、ガラスフリットの酸化物換算組成において、PbOが30mol%以下となる割合で含まれることが最も好適であるとの知見を得ているからである。しかしながら、(2)有鉛ガラスフリットを使用すると、焼成の際の導電性組成物による基板の浸食面が均一に形成されて滑らかになるため、良好な電気的特性は得られるものの、基板との接着強度が低くなる傾向にある。太陽電池の電極においては、生成した電力を外部に取り出したりモジュール化したりするために、電極の表面に電流取出し用のリード線をはんだ付けしたり、導電性フィルムを貼り付けたりする場合がある。太陽電池は屋外で長期間に亘って使用されるため、リード線や導電性フィルムを接続した場合であっても、基板と電極との物理的な接着性が良好であることが好ましい。したがって、ここに開示される導電性組成物における鉛成分は、少なくとも一部を鉛含有化合物粉末として含むことが重要であり得る。なお、基板と電極との接着強度を要する場合には、ガラスフリットとして、鉛含有量の少ないガラスフリットを用いることが好ましく、無鉛ガラスフリットを使用することが特に好ましい。なお、ここでいう無鉛ガラスフリットとは、導電性組成物の全体に占める鉛(Pb)の割合が1000ppm(質量基準。以下同じ。)以下であることを示し、例えばガラスフリットの全体に占める鉛(Pb)の割合が、10000ppm以下であることを意味する。より好ましくは、無鉛ガラスフリットは、鉛を実質的に含まない。 The glass frit may be a leaded glass frit containing lead or a lead-free glass frit containing no lead. However, when leaded glass frit is used, it is preferable that the ratio of lead in the glass frit is less than 30 mol% as PbO in the oxide conversion composition, as described later. This is because (1) in the conductive composition disclosed herein, it is most preferable that the lead component is essentially contained in the oxide equivalent composition of the glass frit in a proportion of PbO of 30 mol% or less. This is because we have obtained the knowledge that it is. However, when (2) leaded glass frit is used, the eroded surface of the substrate due to the conductive composition during firing is uniformly formed and smoothed, so that good electrical characteristics can be obtained, but the substrate and the substrate can be used. Adhesive strength tends to be low. In the electrode of a solar cell, in order to take out the generated electric power to the outside or modularize it, a lead wire for taking out a current may be soldered or a conductive film may be attached to the surface of the electrode. Since the solar cell is used outdoors for a long period of time, it is preferable that the physical adhesion between the substrate and the electrode is good even when a lead wire or a conductive film is connected. Therefore, it may be important that the lead component in the conductive composition disclosed herein contains at least a part as a lead-containing compound powder. When the adhesive strength between the substrate and the electrode is required, it is preferable to use a glass frit having a low lead content as the glass frit, and it is particularly preferable to use a lead-free glass frit. The lead-free glass frit referred to here means that the ratio of lead (Pb) in the entire conductive composition is 1000 ppm (mass standard; the same applies hereinafter) or less, and for example, lead in the entire glass frit. It means that the ratio of (Pb) is 10,000 ppm or less. More preferably, the lead-free glass frit is substantially free of lead.

また、ガラスフリットは、ガラス構成元素としてSiの含有量が少ないことが好ましい。ガラスフリット中のSi(例えばSiOとして)の割合が少なくなることで、ガラスフリットの軟化点が直接的に低下され、焼成中のより低い温度で導電性粉末や基板にガラスが濡れ広がるために好ましい。かかる観点から、Si成分は、SiOとして、焼成前の導電性組成物に対して1000ppm以下、ガラスフリットに対して10000ppm以下であることが好ましい。
さらに、ガラスフリットは、ガラス構成元素としてCuの含有量が少ないことが好ましい。ガラスフリット中のCu(例えばCuOとして)の割合が少なくなることで、形成される電極の電気的特性が向上されるために好ましい。かかる観点から、Cu成分は、CuOとして、焼成前の導電性組成物に対して1000ppm以下、ガラスフリットに対して10000ppm以下であることが好ましい。
なお、これらの元素がガラスフリットに含まれる場合、後述の鉛含有化合物粉末がガラスフリットに一体的に担持されていることで、これらのSiおよびCuによる不都合な傾向が明瞭に抑制され得るために好ましい。
Further, the glass frit preferably has a low content of Si as a glass constituent element. By reducing the proportion of Si (eg as SiO 2 ) in the glass frit, the softening point of the glass frit is directly lowered and the glass wets and spreads over the conductive powder and substrate at lower temperatures during firing. preferable. From this point of view, the Si component as SiO 2 is preferably 1000 ppm or less with respect to the conductive composition before firing and 10000 ppm or less with respect to the glass frit.
Further, the glass frit preferably has a low content of Cu as a glass constituent element. It is preferable that the ratio of Cu (for example, as CuO) in the glass frit is reduced because the electrical characteristics of the formed electrode are improved. From this point of view, the Cu component is preferably 1000 ppm or less for the conductive composition before firing and 10000 ppm or less for the glass frit as CuO.
When these elements are contained in the glass frit, the lead-containing compound powder described later is integrally supported on the glass frit, so that the inconvenient tendency due to these Si and Cu can be clearly suppressed. preferable.

シリコーン樹脂は、ここに開示される導電性組成物に含まれる必須の構成成分である。このシリコーン樹脂を含有することで、この導電性組成物は、焼成時に上記の鉛含有ガラスフリットに作用し、ファイヤースルー特性を向上させて、過度なSi基板の浸食を抑えて、良好なコンタクトを形成し得るものと考えられる。また、シリコーン樹脂は、例えばSi基板上に形成された導電性組成物の塗膜(未焼成電極)の形状を印刷から焼成に亘って安定して保つことができ、より微細で高アスペクト比の電極を安定して形成することが可能とする。また、シリコーン樹脂は、焼成により電極中にSiO成分を生成し得る。このSiO成分は、有鉛ガラスフリットの軟化点を直接的に高めることなく、焼成過程でガラス成分中に取り込まれるなどして、系の安定性および電極と基板との結着性を高めることに寄与すると考えられる。 The silicone resin is an essential component contained in the conductive composition disclosed herein. By containing this silicone resin, this conductive composition acts on the lead-containing glass frit described above during firing, improves fire-through characteristics, suppresses excessive erosion of the Si substrate, and makes good contacts. It is thought that it can be formed. Further, the silicone resin can maintain the shape of the coating film (unfired electrode) of the conductive composition formed on the Si substrate stably from printing to firing, and has a finer and higher aspect ratio. It enables stable formation of electrodes. Further, the silicone resin can generate a SiO 2 component in the electrode by firing. This SiO 2 component enhances the stability of the system and the bondability between the electrode and the substrate by being incorporated into the glass component during the firing process without directly increasing the softening point of the leaded glass frit. It is thought that it will contribute to.

このシリコーン樹脂としては、ケイ素(Si)を含む有機化合物を特に制限なく使用することができ、例えば、シロキサン結合(Si-O-Si)による主骨格を有する高分子有機化合物を好ましく使用することができる。主骨格部分を形成するシロキサン化合物(ポリマー)としては、例えば、一般式:HO[-Si(R)O-]H、Rは水素または任意の官能基;で示されるシロキサン単位を含むポリシロキサンや、Rが任意のアルキル基であるポリアルキルシロキサン、または、シロキサン単位とこれとは異なるケイ素含有モノマーとが重合されてなるポリマーであってよい。具体的には、シリコーン樹脂としては、ポリジメチルシロキサン,ポリジエチルシロキサン,ポリメチルエチルシロキサン等のポリジアルキルシロキサン、ポリアルキルアリールシロキサン、ポリ(ジメチルシロキサン-メチルシロキサン)等が挙げられる。特に好適な主骨格を構成する高分子は、例えば、ポリジメチルシロキサンであり得る。また、シリコーン樹脂としては、例えば、主骨格における未結合手(側鎖、末端または両者)に、水素、アルキル基またはフェニル基等を導入した直鎖型シリコーンであってもよい。あるいは、シリコーン樹脂としては、ポリエーテル基、エポキシ基、アミン基、カルボキシル基、アラルキル基、水酸基等の他の置換基を主骨格の側鎖、末端、または両者に導入した直鎖変性シリコーンであってもよい。なかでも、ポリジメチルシロキサンや、ポリジメチルシロキサンの側鎖、末端、または両者にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シロキサン(ポリエーテル変性シリコーン)を好ましく用いることができる。あるいは、ポリエーテル変性シロキサンは、ポリエーテルとシリコーンとが交互に結合された直鎖状のブロック共重合体(直鎖ポリエーテル変性シリコーン)であってもよい。 As this silicone resin, an organic compound containing silicon (Si) can be used without particular limitation, and for example, a polymer organic compound having a main skeleton composed of a siloxane bond (Si—O—Si) can be preferably used. can. Examples of the siloxane compound (polymer) forming the main skeleton portion include poly containing a siloxane unit represented by the general formula: HO [-Si (R) 2 O-] n H, R is hydrogen or any functional group; It may be a siloxane, a polyalkylsiloxane in which R is an arbitrary alkyl group, or a polymer obtained by polymerizing a siloxane unit and a silicon-containing monomer different from the siloxane unit. Specific examples of the silicone resin include polydialkylsiloxanes such as polydimethylsiloxane, polydiethylsiloxane, and polymethylethylsiloxane, polyalkylarylsiloxane, and poly (dimethylsiloxane-methylsiloxane). The polymer constituting a particularly suitable main skeleton can be, for example, polydimethylsiloxane. Further, the silicone resin may be, for example, a linear silicone in which hydrogen, an alkyl group, a phenyl group or the like is introduced into an unbonded hand (side chain, terminal or both) in the main skeleton. Alternatively, the silicone resin is a linear modified silicone in which other substituents such as a polyether group, an epoxy group, an amine group, a carboxyl group, an aralkyl group, and a hydroxyl group are introduced into the side chain, the terminal, or both of the main skeleton. May be. Among them, a polydimethylsiloxane or a polyether-modified siloxane (polyether-modified silicone) in which a polyether group is introduced into a side chain, a terminal, or both of the polydimethylsiloxane can be preferably used. Alternatively, the polyether-modified siloxane may be a linear block copolymer (straight-chain polyether-modified silicone) in which polyether and silicone are alternately bonded.

このようなシリコーン樹脂は、重量平均分子量(以下、単に「Mw」と示す場合がある)が高くなるほど高アスペクト比の電極を形成し得るために好ましい。しかしながら、Mwがおおよそ15万程度を超過すると、得られる電極の断線等の欠陥を招いたり、抵抗を高めたりしてしまうために好ましくない。このような観点から、シリコーン樹脂のMwは、例えば、15万以下とすることができ、13万以下であるのが好ましく、11万以下であるのがより好ましく、9万以下であるのが特に好ましい。Mwの下限は特に制限されないが、例えば千以上とすることができ、3千以上であるのが好ましく、5千以上であるのがより好ましく、1万以上、例えば2万以上であるのが特に好ましい。 Such a silicone resin is preferable because an electrode having a higher aspect ratio can be formed as the weight average molecular weight (hereinafter, may be simply referred to as “Mw”) increases. However, if Mw exceeds about 150,000, it is not preferable because it causes defects such as disconnection of the obtained electrode and increases resistance. From such a viewpoint, the Mw of the silicone resin can be, for example, 150,000 or less, preferably 130,000 or less, more preferably 110,000 or less, and particularly preferably 90,000 or less. preferable. The lower limit of Mw is not particularly limited, but can be, for example, 1,000 or more, preferably 3,000 or more, more preferably 5,000 or more, and particularly 10,000 or more, for example, 20,000 or more. preferable.

鉛含有化合物粉末としては、鉛(Pb)成分を含有し、導電性組成物中で安定して存在し得る粉末状の材料を特に制限なく用いることができる。このような鉛を含有する材料の一例としては、金属鉛(Pb)の他、鉛を含む合金、一酸化鉛(PbO)、二酸化鉛(PbO)、鉛丹(Pb)、鉛白(2PbCO・Pb(OH))、硝酸鉛(Pb(NO)、塩化鉛(PbCl)、硫化鉛(PbS)、黄鉛(PbCrO、Pb(SCr)O、PbO・PbCrO)、炭酸鉛(PbCO)、硫酸鉛(PbSO)、フッ化鉛(PbF)、4フッ化鉛(PbF)、臭化鉛(PbBr)、ヨウ化鉛(PbI)等の無機鉛化合物、酢酸鉛(Pb(CHCOO))、4カルボン酸鉛(Pb(OCOCH)、テトラエチル鉛(Pb(CHCH)等の有機鉛化合物が例示される。なかでも、金属鉛、一酸化鉛、鉛丹、硝酸鉛および炭酸鉛は比較的取り扱いが容易で他の元素による影響がないために特に好ましい導電性粉末を構成する材料として挙げられる。 As the lead-containing compound powder, a powdery material containing a lead (Pb) component and which can stably exist in the conductive composition can be used without particular limitation. Examples of such lead-containing materials include metallic lead (Pb), lead-containing alloys, lead monoxide (PbO), lead dioxide (PbO 2 ), lead tan (Pb 3 O 4 ), and lead. White (2PbCO 3 · Pb (OH) 2 ), lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ), lead chloride (PbCl 2 ), lead sulfide (PbS), lead yellow lead (PbCrO 4 , Pb (SCr) O 4 , PbO -PbCrO 4 ), lead carbonate (PbCO 3 ), lead sulfate (PbSO 4 ), lead fluoride (PbF 2 ), lead tetrafluoride (PbF 4 ), lead bromide (PbBr 2 ), lead iodide (PbI 2 ). ) And other inorganic lead compounds, lead acetate (Pb (CH 3 COO) 2 ), lead tetracarboxylate (Pb (OCOCH 3 ) 4 ), tetraethyl lead (Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) and other organic lead compounds. Illustrated. Among them, metallic lead, lead monoxide, lead tan, lead nitrate and lead carbonate are mentioned as materials constituting a particularly preferable conductive powder because they are relatively easy to handle and are not affected by other elements.

鉛含有化合物粉末の粒径については特に制限はなく、例えば、導電性粉末と同等かそれ以下の大きさに調整されていることが好ましい。鉛含有化合物粉末の平均粒子径は、例えば、4μm以下であることが好ましく、好適には3μm以下程度であることがより好ましい。鉛含有化合物粉末の平均粒子径の下限は特に制限されないが、典型的には0.1μm以上とすることができ、0.3μm以上がより好ましい。このような粒径に調整することで、ガラスフリットとの分散性が良好となるために好ましい。なお、鉛含有化合物粉末に関する平均粒子径は、導電性粉末と同様に、レーザ回折・光分散法に基づく積算50%粒径(D50)を採用することができる。 The particle size of the lead-containing compound powder is not particularly limited, and is preferably adjusted to a size equal to or smaller than that of the conductive powder, for example. The average particle size of the lead-containing compound powder is, for example, preferably 4 μm or less, and more preferably about 3 μm or less. The lower limit of the average particle size of the lead-containing compound powder is not particularly limited, but can be typically 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more. Adjusting to such a particle size is preferable because the dispersibility with the glass frit is improved. As the average particle size of the lead-containing compound powder, an integrated 50% particle size (D 50 ) based on the laser diffraction / light dispersion method can be adopted as in the case of the conductive powder.

鉛含有化合物粉末を構成する粒子の形状は特に限定されない。典型的には、球状、麟片状(フレーク状)、円錐状、棒状等のものを好適に使用することができる。また、一次粒子が凝集した二次粒子の形態のものであってもよい。このような鉛含有化合物粉末は、例えば、周知の精製法、湿式法、気相反応法等によって製造されたものを必要に応じて分級して用いることができる。かかる分級は、例えば、遠心分離法を利用した分級機器等を用いて実施することができる。 The shape of the particles constituting the lead-containing compound powder is not particularly limited. Typically, a spherical shape, a flake shape, a conical shape, a rod shape, or the like can be preferably used. Further, it may be in the form of secondary particles in which primary particles are aggregated. As such a lead-containing compound powder, for example, those produced by a well-known purification method, wet method, gas phase reaction method or the like can be classified and used as necessary. Such classification can be carried out, for example, by using a classification device or the like using a centrifugation method.

鉛含有化合物粉は、導電性組成物中に粉末の状態でそのまま混合されてもよいが、一部または全部がガラスフリットに担持された状態で混合されてもよい。鉛含有化合物粉末をガラスフリットに担持させる手段としては特に限定されず、例えば、仮焼による担持法や、メカノケミカル手法による担持法を利用することが例示される。
仮焼による担持では、ガラスフリットと鉛含有化合物粉とを混合し、例えばセッター等に載せて、酸化雰囲気中にて300~500℃程度の温度で仮焼すればよい。仮焼温度は、ガラスフリットと鉛含有化合物粉とが焼結により反応を生じる温度より十分に低温に設定することができる。これにより、ガラスフリットの性状および組成に大きな影響を与えることなく、ガラスフリットと鉛含有化合物粉とを一体化させることができる。
The lead-containing compound powder may be mixed in the conductive composition as it is in the powder state, or may be mixed in a state where a part or the whole is supported on the glass frit. The means for supporting the lead-containing compound powder on the glass frit is not particularly limited, and examples thereof include the use of a carrier method by calcining and a carrier method by a mechanochemical method.
In the support by calcination, the glass frit and the lead-containing compound powder may be mixed, placed on a setter or the like, and calcinated in an oxidizing atmosphere at a temperature of about 300 to 500 ° C. The calcination temperature can be set sufficiently lower than the temperature at which the glass frit and the lead-containing compound powder react with each other by sintering. As a result, the glass frit and the lead-containing compound powder can be integrated without significantly affecting the properties and composition of the glass frit.

また、メカノケミカル手法による担持では、例えば、乾式粒子複合化装置(例えば、ホソカワミクロン(株)製、ノビルタNOB-130)等を用い、好適に用いることができる。このような装置によりガラスフリットと鉛含有化合物粉との混合粉末を処理することで、粒子間にせん断や圧縮等の機械的な力を作用させ、ガラスフリットと鉛含有化合物粉と一体化することができる。これにより、例えば一例として、ガラスフリットの一つの粒子表面に、鉛含有化合物粉末がおおむね一粒子層の厚みで強固に固着された複合粒子を得ることができる。このような複合粒子は、ガラスフリットに代えて用い得ることができて簡便である。 Further, in the support by the mechanochemical method, for example, a dry particle composite device (for example, Nobilta NOB-130 manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) can be preferably used. By processing a mixed powder of glass frit and lead-containing compound powder with such a device, mechanical forces such as shearing and compression are applied between the particles to integrate the glass frit and lead-containing compound powder. Can be done. Thereby, for example, it is possible to obtain composite particles in which lead-containing compound powder is firmly fixed to the surface of one particle of a glass frit with a thickness of about one particle layer. Such composite particles can be used in place of the glass frit and are convenient.

以上の導電性粉末等の構成要素を分散させる有機ビヒクル成分としては、所望の目的に応じて、従来よりこの種の導電性組成物に用いられている各種のものを特に制限はなく使用することができる。典型的には、ビヒクルは、種々の組成の有機バインダと分散媒としての有機溶剤とから構成される。有機バインダとは、無機バインダともいえるガラスフリットによるバインダ効果に対して、バインダ機能を有する有機化合物からなることを意味している。かかる有機ビヒクル成分において、有機バインダは全てが有機溶剤に溶解していても良いし、一部のみが溶解または分散(いわゆるエマルジョンタイプの有機ビヒクルであり得る。)していても良い。 As the organic vehicle component for dispersing the above-mentioned components such as the conductive powder, various substances conventionally used in this kind of conductive composition shall be used without particular limitation according to the desired purpose. Can be done. Typically, the vehicle is composed of organic binders of various compositions and organic solvents as dispersion media. The organic binder means that it is composed of an organic compound having a binder function with respect to the binder effect due to the glass frit, which can be said to be an inorganic binder. In such an organic vehicle component, the organic binder may be completely dissolved in an organic solvent, or only a part thereof may be dissolved or dispersed (it may be a so-called emulsion type organic vehicle).

有機バインダとしては、バインダ機能を有する有機化合物を特に制限なく用いることができる。例えば、エチルセルロース,ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系高分子、ポリブチルメタクリレート,ポリメチルメタクリレート,ポリエチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリビニルアルコール,ポリビニルブチラール等をベースとする有機バインダが好適に用いられる。特にセルロース系高分子(例えばエチルセルロース)が好ましく、特に良好なスクリーン印刷を行うことができる粘度特性を実現することができる。 As the organic binder, an organic compound having a binder function can be used without particular limitation. For example, cellulosic polymers such as ethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose, acrylic resins such as polybutyl methacrylate, polymethyl methacrylate and polyethyl methacrylate, and organics based on epoxy resins, phenol resins, alkyd resins, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral and the like. Binders are preferably used. In particular, a cellulosic polymer (for example, ethyl cellulose) is preferable, and a viscosity characteristic capable of performing particularly good screen printing can be realized.

有機ビヒクルを構成する有機溶剤として好ましいものは、沸点がおよそ200℃以上(典型的には約200℃~260℃)の有機溶媒である。沸点がおよそ230℃以上(典型的にはほぼ230℃~260℃)の有機溶剤がより好ましく用いられる。このような有機溶剤としては、ブチルセロソルブアセテート,ブチルカルビトールアセテート(BCA:ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート)等のエステル系溶剤、ブチルカルビトール(BC:ジエチレングリコールモノブチルエーテル)等のエーテル系溶剤、エチレングリコールおよびジエチレングリコール誘導体、トルエン,キシレン,ミネラルスピリット,ターピネオール,メンタノール,テキサノール等の有機溶媒を好適に用いることができる。特に好ましい溶剤成分として、ブチルカルビトール(BC)、ブチルカルビトールアセテート(BCA)、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールモノイソブチレート等が挙げられる。 A preferable organic solvent constituting the organic vehicle is an organic solvent having a boiling point of about 200 ° C. or higher (typically about 200 ° C. to 260 ° C.). More preferably, an organic solvent having a boiling point of about 230 ° C. or higher (typically about 230 ° C. to 260 ° C.) is used. Examples of such organic solvents include ester solvents such as butyl cellosolve acetate and butyl carbitol acetate (BCA: diethylene glycol monobutyl ether acetate), ether solvents such as butyl carbitol (BC: diethylene glycol monobutyl ether), ethylene glycol and diethylene glycol. Organic solvents such as derivatives, toluene, xylene, mineral spirit, tarpineol, mentanol, and texanol can be preferably used. Particularly preferable solvent components include butyl carbitol (BC), butyl carbitol acetate (BCA), 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate and the like.

導電性組成物に含まれる各構成成分の配合割合は、電極の形成方法、典型的には印刷方法等によっても異なり得るが、概ね、従来より採用されている組成の導電性組成物に準じた配合割合をもとに構成することができる。一例として、例えば、以下の配合を目安に各構成成分の割合を決定することができる。 The blending ratio of each component contained in the conductive composition may differ depending on the electrode forming method, typically the printing method, etc., but is generally the same as that of the conductive composition having a conventionally adopted composition. It can be configured based on the blending ratio. As an example, for example, the ratio of each component can be determined with the following formulation as a guide.

すなわち、導電性組成物中に占める導電性粉末の含有割合は、ペースト全体を100質量%としたとき、およそ70質量%以上(典型的には70質量%~95質量%)とすることが適当であり、より好ましくは80質量%~90質量%程度、例えば88質量%程度とすることが好ましい。導電性粉末の含有割合を高くすることは、形状精度がよく緻密な電極のパターンを形成するという観点から好ましい。一方、この含有割合が高すぎると、ペーストの取扱性や、各種の印刷性に対する適性等が低下することがある。 That is, it is appropriate that the content ratio of the conductive powder in the conductive composition is about 70% by mass or more (typically 70% by mass to 95% by mass) when the whole paste is 100% by mass. It is more preferably about 80% by mass to 90% by mass, for example, about 88% by mass. Increasing the content ratio of the conductive powder is preferable from the viewpoint of forming a dense electrode pattern with good shape accuracy. On the other hand, if this content ratio is too high, the handleability of the paste, the suitability for various printability, and the like may deteriorate.

ガラスフリットは、本質的に導電性粉末の無機バインダとして要求される程度の割合で導電性組成物中に含まれていればよい。また、良好なファイヤースルー特性を得るとの観点からは、導電性粉末に対するガラスフリットの割合は、導電性粉末を100質量%としたとき、典型的には0.1質量%以上とすることができ、0.5質量%以上とするのが好ましく、1質量%以上とするのがより好ましい。なお、過剰な添加はシリコン基板を浸食したり、形成される電極の抵抗を高めたりするために好ましくない。したがって、導電性粉末に対する有鉛ガラスフリットの割合は、典型的には12質量%以下とすることができ、6質量%以下とするのが好ましく、3質量%以下とするのがより好ましい。 The glass frit may be contained in the conductive composition in a proportion essentially required as an inorganic binder of the conductive powder. Further, from the viewpoint of obtaining good fire-through characteristics, the ratio of the glass frit to the conductive powder is typically 0.1% by mass or more when the conductive powder is 100% by mass. It is possible, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more. It should be noted that excessive addition is not preferable because it erodes the silicon substrate and increases the resistance of the formed electrodes. Therefore, the ratio of the leaded glass frit to the conductive powder can be typically 12% by mass or less, preferably 6% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less.

シリコーン樹脂は、導電性粉末に対して極少量でも添加することで、形成される電極の電気的特性を高め、また印刷性をも高めることができる。すなわち、シリコーン樹脂の添加量は、0質量%を超えていれば良い。シリコーン樹脂添加の効果を明瞭に得るためには、シリコーン樹脂の添加量は、例えば、導電性粉末を100質量%としたとき、典型的には0.005質量%以上とすることができ、0.01質量%以上とするのが好ましく、0.05質量%以上とするのがより好ましく、0.1質量%以上とするのが特に好ましい。なお、シリコーン樹脂の過剰な添加は形成される電極の抵抗を高め得る。また、ガラスフリットおよび鉛含有添加物による基板の浸食に対して過剰に作用する(過剰に浸食を抑制する)可能性がある。そのため、シリコーン樹脂の添加量は、導電性粉末を100質量%としたとき、典型的には1.0質量%以下程度を目安に添加することができ、0.9質量%以下とするのが好ましく、0.8質量%以下とするのがより好ましく、0.6質量%以下とするのが特に好ましい。 By adding even a very small amount of the silicone resin to the conductive powder, the electrical characteristics of the formed electrode can be enhanced and the printability can also be enhanced. That is, the amount of the silicone resin added may be more than 0% by mass. In order to clearly obtain the effect of adding the silicone resin, the amount of the silicone resin added can be typically 0.005% by mass or more when the conductive powder is 100% by mass, and is 0. It is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and particularly preferably 0.1% by mass or more. It should be noted that excessive addition of the silicone resin can increase the resistance of the formed electrodes. In addition, it may act excessively on the erosion of the substrate by the glass frit and the lead-containing additive (suppress excessive erosion). Therefore, the amount of the silicone resin added can be typically about 1.0% by mass or less when the conductive powder is 100% by mass, and should be 0.9% by mass or less. It is preferably 0.8% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or less.

鉛含有化合物粉末は、導電性粉末に対して極少量でも添加することで、形成される電極の電気的特性を高めるとともに、電極の接着性をも高めることができる。すなわち、鉛含有化合物粉末の含有量は、0質量%を超えていれば良い。なお、鉛含有化合物粉末の含有量は、導電性組成物全体に占める鉛成分量として考慮することがより適切であり、例えば、ガラスフリットに含まれるPbO成分との合計量として考えることができる。より具体的には、例えば、ガラスフリットと鉛含有化合物粉末とを混合して仮想ガラスを作製したと仮定したとき、この仮想ガラスの酸化物換算組成におけるPbO量を考慮して鉛含有化合物粉末の割合を決定することが好ましい。鉛含有化合物粉末の添加効果を明瞭に得るためには、鉛含有化合物粉末の添加量は、仮想ガラスにおけるPbO量の割合が1mol%以上となる量に設定することができ、2mol%以上とするのが好ましく、5mol%以上とするのがより好ましく、10mol%以上とするのが特に好ましい。なお、鉛含有化合物粉末の添加効果は、ある程度で飽和する傾向にあり得、過剰な添加は導電性粉末の割合を低減させることに繋がるために好ましくない。そのため、鉛含有化合物粉末の添加量は、仮想ガラスにおけるPbO量の割合が、典型的には40mol%以下程度となる量を目安に添加することができ、35mol%以下とするのが好ましく、30mol%以下とするのがより好ましく、25mol%以下とするのが特に好ましい。 By adding even a very small amount of the lead-containing compound powder to the conductive powder, the electrical characteristics of the formed electrode can be enhanced and the adhesiveness of the electrode can be enhanced. That is, the content of the lead-containing compound powder may be more than 0% by mass. It is more appropriate to consider the content of the lead-containing compound powder as the amount of lead component in the entire conductive composition, and can be considered as, for example, the total amount with the PbO component contained in the glass frit. More specifically, for example, when it is assumed that a glass frit and a lead-containing compound powder are mixed to prepare a virtual glass, the lead-containing compound powder is prepared in consideration of the amount of PbO in the oxide conversion composition of the virtual glass. It is preferable to determine the proportion. In order to clearly obtain the effect of adding the lead-containing compound powder, the amount of the lead-containing compound powder added can be set to an amount such that the ratio of the amount of PbO in the virtual glass is 1 mol% or more, and is set to 2 mol% or more. Is preferable, 5 mol% or more is more preferable, and 10 mol% or more is particularly preferable. The effect of adding the lead-containing compound powder may tend to be saturated to some extent, and excessive addition is not preferable because it leads to a reduction in the proportion of the conductive powder. Therefore, the amount of the lead-containing compound powder added can be set so that the ratio of the amount of PbO in the virtual glass is typically about 40 mol% or less, and is preferably 35 mol% or less, preferably 30 mol. It is more preferably% or less, and particularly preferably 25 mol% or less.

そして、有機ビヒクル成分のうち有機バインダは、導電性粉末の質量を100質量%としたとき、およそ15質量%以下、典型的には1質量%~10質量%程度の割合で含有されることが好ましい。特に好ましくは、導電性粉末100質量%に対して2質量%~6質量%の割合で含有される。なお、かかる有機バインダは、例えば、有機溶剤中に溶解している有機バインダ成分と、有機溶剤中に溶解していない有機バインダ成分とが含まれていても良い。有機溶剤中に溶解している有機バインダ成分と、溶解していない有機バインダ成分とが含まれる場合、それらの割合に特に制限はないものの、例えば、有機溶剤中に溶解している有機バインダ成分が(1割~10割)を占めるようにすることができる。
なお、上記有機ビヒクルの全体としての含有割合は、得られるペーストの性状に合わせて可変であり、おおよその目安として、導電性組成物全体を100質量%としたとき、例えば5質量%~30質量%となる量が適当であり、5質量%~20質量%であるのが好ましく、5質量%~15質量%(特に7質量%~12質量%)となる量がより好ましい。
Then, among the organic vehicle components, the organic binder may be contained in a proportion of about 15% by mass or less, typically about 1% by mass to 10% by mass, when the mass of the conductive powder is 100% by mass. preferable. Particularly preferably, it is contained in a ratio of 2% by mass to 6% by mass with respect to 100% by mass of the conductive powder. The organic binder may contain, for example, an organic binder component dissolved in an organic solvent and an organic binder component not dissolved in the organic solvent. When the organic binder component dissolved in the organic solvent and the organic binder component not dissolved are contained, the ratio thereof is not particularly limited, but for example, the organic binder component dissolved in the organic solvent may be used. It can be made to occupy (10% to 100%).
The content ratio of the organic vehicle as a whole is variable according to the properties of the obtained paste, and as a rough guide, when the whole conductive composition is 100% by mass, for example, 5% by mass to 30% by mass. The amount to be% is appropriate, preferably 5% by mass to 20% by mass, and more preferably 5% by mass to 15% by mass (particularly 7% by mass to 12% by mass).

また、ここに開示される導電性組成物は、本発明の目的から逸脱しない範囲において、上記以外の種々の無機添加剤及び/又は有機添加剤を含ませることができる。無機添加剤の好適例として、上記以外のセラミック粉末(ZnO、Al等)、その他種々のフィラーが挙げられる。また有機添加剤の好適例として、例えば、界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤、分散剤、粘度調整剤等の添加剤が挙げられる。 Further, the conductive composition disclosed herein may contain various inorganic additives and / or organic additives other than the above, as long as it does not deviate from the object of the present invention. Suitable examples of the inorganic additive include ceramic powders (ZnO 2 , Al 2 O 3 , etc.) other than the above, and various other fillers. Further, as a preferable example of the organic additive, an additive such as a surfactant, a defoaming agent, an antioxidant, a dispersant, and a viscosity modifier can be mentioned.

以上の導電性組成物は、導電性粉末の他に、ガラスフリットとシリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを併用するようにしている。シリコーン樹脂は、導電性組成物の焼成後に電極中にSi成分(例えばSiO)として残留し得る。したがって、このSi成分が抵抗成分として作用すると、電極特性が低下する要因となる。しかしながら、ここに開示される導電性組成物については、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを適切に併用することで、電極特性の低下(例えば太陽電池における変換効率の低下)が見られない。このことから、鉛含有化合物粉末におけるPb成分が、Si成分によるFF低下の作用を適切に抑制しているものと考えられる。一方で、導電性組成物がシリコーン樹脂を含むことで、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷およびインクジェット印刷等による印刷時の形状安定性が高められる。したがって、この導電性組成物は、印刷により形成される電極のための印刷用組成物(ペースト、スラリーあるいはインク等という場合もある。)として特に好適である。とりわけ、細線化および高アスペクト比化が求められる電極パターンの形成に際し、このような汎用の印刷手段を用いる場合に特に好ましく採用することができる。 In the above conductive composition, in addition to the conductive powder, a glass frit, a silicone resin, and a lead-containing compound powder are used in combination. The silicone resin may remain in the electrode as a Si component (eg, SiO 2 ) after firing the conductive composition. Therefore, when this Si component acts as a resistance component, it becomes a factor that deteriorates the electrode characteristics. However, with respect to the conductive composition disclosed herein, the deterioration of the electrode characteristics (for example, the reduction of the conversion efficiency in the solar cell) is not observed by appropriately using the silicone resin and the lead-containing compound powder in combination. From this, it is considered that the Pb component in the lead-containing compound powder appropriately suppresses the action of reducing FF due to the Si component. On the other hand, when the conductive composition contains a silicone resin, shape stability during printing by, for example, screen printing, gravure printing, offset printing, inkjet printing, or the like is enhanced. Therefore, this conductive composition is particularly suitable as a printing composition (sometimes referred to as a paste, slurry, ink, etc.) for an electrode formed by printing. In particular, it can be particularly preferably adopted when such a general-purpose printing means is used in forming an electrode pattern that requires fine lines and a high aspect ratio.

以下に、太陽電池素子に設けられる各種電極のうち、例えば受光面上に、微細なフィンガー電極を含む櫛型電極パターンをこの導電性組成物をスクリーン印刷することにより形成する例を示しながら、ここに開示される太陽電池素子について説明を行う。なお、太陽電池素子に関し、本発明を特徴付ける受光面電極の構成以外については、従来の太陽電池と同様であってよく、従来と同様の構成および従来と同様の材料の使用に関する部分については本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。 Hereinafter, among various electrodes provided in the solar cell element, for example, a comb-shaped electrode pattern including a fine finger electrode is formed on a light receiving surface by screen printing this conductive composition. The solar cell element disclosed in the above will be described. The solar cell element may be the same as the conventional solar cell except for the configuration of the light receiving surface electrode that characterizes the present invention, and the present invention relates to the same configuration as the conventional one and the part related to the use of the same material as the conventional one. Since it does not characterize, detailed description is omitted.

図1および図2は、本発明の実施により好適に製造され得る太陽電池(セル)10の一例を模式的に図示したものであり、単結晶もしくは多結晶あるいはアモルファス型のシリコン(Si)からなるウェハを半導体基板11として利用する、いわゆるシリコン型太陽電池10である。図1に示すセル10は、一般的な片面受光タイプの太陽電池10である。具体的には、この種の太陽電池10は、シリコン基板(Siウエハ)11のp-Si層(p型結晶シリコン)18の受光面11A側に、不純物ドーピングにより形成されたn-Si層16を備えることで、pn接合が形成されている。シリコン基板11の表面には、必要に応じて、CVD等により形成された酸化チタンや窒化ケイ素等から成る反射防止膜14と、Ag粉末等を主体として含む導電性組成物から形成される受光面電極12,13とを備える。なお、反射防止膜14はパッシベーション膜を兼ねてもよいし、反射防止膜14とは別にパッシベーション膜を設けてもよい。 1 and 2 schematically show an example of a solar cell (cell) 10 that can be suitably manufactured by carrying out the present invention, and is made of single crystal, polycrystalline or amorphous silicon (Si). It is a so-called silicon type solar cell 10 that uses a wafer as a semiconductor substrate 11. The cell 10 shown in FIG. 1 is a general single-sided light receiving type solar cell 10. Specifically, in this type of solar cell 10, the n—Si layer 16 formed by impurity doping on the light receiving surface 11A side of the p—Si layer (p-type crystalline silicon) 18 of the silicon substrate (Si wafer) 11. By providing the above, a pn junction is formed. On the surface of the silicon substrate 11, if necessary, an antireflection film 14 made of titanium oxide, silicon nitride, etc. formed by CVD or the like, and a light receiving surface formed of a conductive composition mainly containing Ag powder or the like. It includes electrodes 12 and 13. The antireflection film 14 may also serve as a passivation film, or a passivation film may be provided separately from the antireflection film 14.

一方、p-Si層18の裏面11B側には、いわゆる裏面電界(Back Surface Field:BSF)効果を奏する裏面アルミニウム電極20と、このアルミニウム電極20から電流を取り出す外部接続用電極22と、を備える。アルミニウム電極20は、アルミニウム粉末を主体とする導電性組成物を印刷・焼成することによって、裏面の略全面に形成される。この焼成時に図示しないAl-Si合金層が形成され、アルミニウムがp-Si層18に拡散されてp層24が形成される。かかるp層24、即ちBSF層が形成されることによって、光生成されたキャリアが裏面電極近傍で再結合することが防止され、例えば短絡電流や開放電圧(Voc)の向上が実現される。また、外部接続用電極22は、典型的には、導電性粉末がAg粉末である導体性ペーストを印刷・焼成することにより形成される。 On the other hand, on the back surface 11B side of the p—Si layer 18, a back surface aluminum electrode 20 that exhibits a so-called back surface electric field (BSF) effect and an external connection electrode 22 that draws a current from the aluminum electrode 20 are provided. .. The aluminum electrode 20 is formed on substantially the entire surface of the back surface by printing and firing a conductive composition mainly composed of aluminum powder. During this firing, an Al—Si alloy layer (not shown) is formed, and aluminum is diffused into the p—Si layer 18 to form a p + layer 24. By forming such a p + layer 24, that is, a BSF layer, recombination of photogenerated carriers in the vicinity of the back surface electrode is prevented, and for example, an improvement in short-circuit current and open circuit voltage (Voc) is realized. Further, the external connection electrode 22 is typically formed by printing and firing a conductive paste in which the conductive powder is Ag powder.

図2に示すように、太陽電池10のシリコン基板11の受光面11A側には、受光面電極12,13として、数本(例えば、1本~3本程度)の相互に平行な直線状のバスバー(接続用)電極12と、該バスバー電極12と交差するように接続する相互に平行な多数の(例えば、60本~90本程度)筋状のフィンガー(集電用)電極13とが形成されている。フィンガー電極13は、受光により生成した光生成キャリア(正孔および電子)を収集するため多数本形成されている。バスバー電極12はフィンガー電極13により収集されたキャリアを集電するための接続用電極である。このような受光面電極12,13が形成された部分は、太陽電池の受光面11Aにおいて非受光部分(遮光部分)を形成する。従って、かかる受光面11A側に設けられるバスバー電極12とフィンガー電極13(特に数の多いフィンガー電極13)をできるだけファインライン化することにより、これに対応した分の非受光部分(遮光部分)が低減され、セル単位面積あたりの受光面積が拡大される。これは、極めてシンプルに太陽電池10の単位面積あたりの出力を向上させるものとなり得る。 As shown in FIG. 2, on the light receiving surface 11A side of the silicon substrate 11 of the solar cell 10, several (for example, about 1 to 3) light receiving surface electrodes 12 and 13 are linearly parallel to each other. A bus bar (connection) electrode 12 and a large number of mutually parallel (for example, about 60 to 90) streaky finger (collection) electrodes 13 connected so as to intersect the bus bar electrode 12 are formed. Has been done. A large number of finger electrodes 13 are formed to collect light-generating carriers (holes and electrons) generated by light reception. The bus bar electrode 12 is a connection electrode for collecting current from the carrier collected by the finger electrode 13. The portion where the light receiving surface electrodes 12 and 13 are formed forms a non-light receiving portion (light shielding portion) on the light receiving surface 11A of the solar cell. Therefore, by making the bus bar electrode 12 and the finger electrode 13 (particularly a large number of finger electrodes 13) provided on the light receiving surface 11A side as fine as possible, the non-light receiving portion (light shielding portion) corresponding to this is reduced. The light receiving area per cell unit area is expanded. This can very simply improve the output per unit area of the solar cell 10.

このような太陽電池素子10は、概略的には、次のようなプロセスを経て製造される。
即ち、適当なシリコンウェハを用意し、熱拡散法やイオンプランテーション等の一般的な技法により所定の不純物をドープして上記p-Si層18やn-Si層16を形成することにより、上記シリコン基板(半導体基板)11を作製する。このとき、n-Si層16は、シート抵抗が高め(例えば80~120Ω/□)となるように形成することができる。次いで、例えばプラズマCVD等の技法により窒化ケイ素等からなる反射防止膜14を形成する。
Generally, such a solar cell element 10 is manufactured through the following process.
That is, the silicon is prepared by preparing an appropriate silicon wafer and doping it with a predetermined impurity by a general technique such as a thermal diffusion method or an ion plantation to form the p—Si layer 18 and the n—Si layer 16. A substrate (semiconductor substrate) 11 is manufactured. At this time, the n—Si layer 16 can be formed so that the sheet resistance is high (for example, 80 to 120 Ω / □). Next, the antireflection film 14 made of silicon nitride or the like is formed by a technique such as plasma CVD.

その後、上記シリコン基板11の裏面11B側に、所定の導電性組成物(典型的には導電性粉末がAg粉末である導電性組成物)を用いて所定のパターンにスクリーン印刷し、乾燥することにより、焼成後に裏面側外部接続用電極22(図1参照)となる裏面側導体塗布物を形成する。次いで、裏面側の全面に、アルミニウム粉末を導体成分とする導電性組成物をスクリーン印刷法等で塗布(供給)し、乾燥することによりアルミニウム膜を形成する。 Then, on the back surface 11B side of the silicon substrate 11, a predetermined conductive composition (typically, a conductive composition in which the conductive powder is Ag powder) is screen-printed in a predetermined pattern and dried. As a result, a back surface side conductor coating material that becomes the back surface side external connection electrode 22 (see FIG. 1) after firing is formed. Next, a conductive composition containing aluminum powder as a conductor component is applied (supplied) on the entire surface of the back surface side by a screen printing method or the like, and dried to form an aluminum film.

次いで、上記シリコン基板11の表面側に形成した反射防止膜14上に、典型的には、スクリーン印刷法により、図2に示すような所定の配線パターンで本発明の導電性組成物を印刷(供給)する。印刷する線幅は特に限定しないが、本発明の導電性組成物を採用することによって、線幅が70μm程度若しくはそれ以下(好ましくは50μm~60μm程度の範囲、より好ましくは40μm~50μm程度の範囲)のフィンガー電極を備える電極パターンの塗膜(印刷体)を形成することができる。次いで、適当な温度域(典型的には100℃~200℃、例えば120℃~150℃程度)で基板を乾燥させる。好適なスクリーン印刷法の内容に関しては後述する。 Next, the conductive composition of the present invention is printed on the antireflection film 14 formed on the surface side of the silicon substrate 11 by a screen printing method, typically by a predetermined wiring pattern as shown in FIG. Supply). The line width to be printed is not particularly limited, but by adopting the conductive composition of the present invention, the line width is about 70 μm or less (preferably in the range of about 50 μm to 60 μm, more preferably in the range of about 40 μm to 50 μm). ) Can form a coating film (printed body) of an electrode pattern including the finger electrodes. Then, the substrate is dried in an appropriate temperature range (typically 100 ° C. to 200 ° C., for example, about 120 ° C. to 150 ° C.). The contents of a suitable screen printing method will be described later.

このように両面にそれぞれペースト塗布物(乾燥膜状の塗布物)が形成されたシリコン基板11を、大気雰囲気中で例えば近赤外線高速焼成炉のような焼成炉を用い、適切な焼成温度(例えばピーク温度が700℃~900℃)で焼成する。この焼成によって、受光面電極(典型的にはAg電極)12,13および裏面側外部接続用電極(典型的にはAg電極)22とともに、焼成アルミニウム電極20が形成される。また同時に、図示しないAl-Si合金層が形成されるとともにアルミニウムがp-Si層18に拡散して上述したp層(BSF層)24が形成され、太陽電池10が製造される。 The silicon substrate 11 on which the paste coating material (dry film-like coating material) is formed on both sides in this way is used in an air atmosphere using a firing furnace such as a near-infrared high-speed firing furnace, and has an appropriate firing temperature (for example,). Bake at a peak temperature of 700 ° C to 900 ° C). By this firing, a fired aluminum electrode 20 is formed together with the light receiving surface electrodes (typically Ag electrodes) 12 and 13 and the back surface side external connection electrode (typically Ag electrodes) 22. At the same time, an Al—Si alloy layer (not shown) is formed, and aluminum diffuses into the p—Si layer 18 to form the above-mentioned p + layer (BSF layer) 24, whereby the solar cell 10 is manufactured.

なお、図1に示した太陽電池10では、基板11としてp型結晶シリコン基板を用いた例を示したが、n型結晶シリコンからなる基板を用いることもできる。なお、ここではp型結晶シリコンを使用したため、pn接合を形成するために異なる導電型のリン(P)を拡散させたが、n型シリコン基板を使用した場合はp型の不純物(例えば、B)を拡散させればよい。さらに、p-Si層18の裏面11B側には、パッシベーション膜等を形成することなくアルミニウム電極20を形成したが、裏面11B側にもパッシベーション膜を設けるようにしてもよい。
また、上記のように同時焼成する代わりに、例えば受光面11A側の受光面電極(典型的にはAg電極)12,13を形成するための焼成と、裏面11B側のアルミニウム電極20および外部接続用電極22を形成するための焼成とを別々に実施してもよい。
In the solar cell 10 shown in FIG. 1, an example in which a p-type crystalline silicon substrate is used as the substrate 11 is shown, but a substrate made of n-type crystalline silicon can also be used. Since p-type crystalline silicon was used here, different conductive type phosphorus (P) was diffused in order to form a pn junction, but when an n-type silicon substrate was used, p-type impurities (for example, B) were diffused. ) May be diffused. Further, although the aluminum electrode 20 is formed on the back surface 11B side of the p—Si layer 18 without forming a passivation film or the like, a passivation film may be provided on the back surface 11B side as well.
Further, instead of simultaneous firing as described above, for example, firing for forming the light receiving surface electrodes (typically Ag electrodes) 12 and 13 on the light receiving surface 11A side, and firing for forming the light receiving surface electrodes 12 and 13, and the aluminum electrode 20 on the back surface 11B side and the external connection. The firing for forming the electrode 22 may be performed separately.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
(参考例)
[導電性組成物の調製]
以下に示す手順で、電極形成用の導電性組成物を調製した。まず、導電性粉末としては、平均粒子径が2μmで球形の銀(Ag)粉末を用いた。ガラスフリットとしては、下記に示す無鉛と有鉛のガラス粉末(平均粒子径:2μm)を用いた。シリコーン樹脂としては、重量平均分子量Mwが5万のポリジメチルシロキサンを用いた。
Hereinafter, some examples of the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in such examples.
(Reference example)
[Preparation of conductive composition]
A conductive composition for forming an electrode was prepared by the procedure shown below. First, as the conductive powder, a spherical silver (Ag) powder having an average particle diameter of 2 μm was used. As the glass frit, lead-free and leaded glass powder (average particle size: 2 μm) shown below was used. As the silicone resin, polydimethylsiloxane having a weight average molecular weight Mw of 50,000 was used.

[無鉛ガラスフリット]
1~25mol%Bi-25~80mol%TeO-0.1~30mol%ZnO
[有鉛ガラスフリット]
1~25mol%PbO-25~80mol%TeO-0.1~30mol%ZnO
なお、有鉛ガラスフリットは、酸化物換算組成でPbOを25mol%含み、網目形成元素としてテルル(Te)と亜鉛(Zn)を含むガラスである。また、無鉛ガラスフリットは、鉛(Pb)を含まず、代わりに鉛に近い機能を示すビスマス(Bi)を用い、網目形成元素としてテルル(Te)と亜鉛(Zn)を含むガラスである。これらのガラスフリットはいずれも軟化点が250℃以上600℃以下の範囲である。
[Lead-free glass frit]
1-25 mol% Bi 2 O 3-25-80 mol% TeO 2-0.1-30 mol% ZnO
[Leaded glass frit]
1-25 mol% PbO-25-80 mol% TeO 2-0.1-30 mol% ZnO
The leaded glass frit is a glass containing 25 mol% of PbO in terms of oxide composition and containing tellurium (Te) and zinc (Zn) as network-forming elements. The lead-free glass frit is a glass that does not contain lead (Pb), instead uses bismuth (Bi) that exhibits a function similar to that of lead, and contains tellurium (Te) and zinc (Zn) as network-forming elements. All of these glass frits have a softening point in the range of 250 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.

そしてこれらの材料を、銀粉末を100質量%としたとき、ガラスフリットを2質量%で一定とし、シリコーン樹脂を0質量%,0.1質量%,0.2質量%,0.3質量%,0.6質量%,0.9質量%,1.2質量%で変化させ、有機ビヒクルを5質量%、界面活性剤としての硬化ヒマシ油を0.80質量%、分散媒としてのテキサノールを約1質量%となるように配合した。なお、有機ビヒクルとしては、エチルセルロースとテキサノールとを質量比で15:85の割合で混合したものを用いた。そして、これらの材料を、三本ロールミルを用いてよく混練することで、各例の導電性組成物を得た。本実施形態では、各例の導電性組成物の印刷性を揃えるために、導電性組成物の粘度が180~200Pa・s(20rpm,25℃)となるよう調整した。 When the silver powder is 100% by mass, the glass frit is constant at 2% by mass, and the silicone resin is 0% by mass, 0.1% by mass, 0.2% by mass, and 0.3% by mass. , 0.6% by mass, 0.9% by mass, 1.2% by mass, organic vehicle 5% by mass, hardened castor oil as a surfactant 0.80% by mass, texanol as a dispersion medium It was blended so as to be about 1% by mass. As the organic vehicle, a mixture of ethyl cellulose and texanol in a mass ratio of 15:85 was used. Then, these materials were kneaded well using a three-roll mill to obtain the conductive composition of each example. In this embodiment, the viscosity of the conductive composition is adjusted to 180 to 200 Pa · s (20 rpm, 25 ° C.) in order to make the printability of the conductive composition of each example uniform.

[評価用太陽電池素子の作製]
上記で得られた導電性組成物を用いて受光面電極(即ち、フィンガー電極とバスバー電極からなる櫛型電極)を形成することで、例1~120の太陽電池素子を作製した。
具体的には、まず、市販の156mm四方(6インチ角)の寸法の太陽電池用p型単結晶シリコン基板(板厚180μm)を用意し、その表面(受光面)をフッ酸および硝酸の混酸を用いてエッチングすることで、ダメージ層を除去するとともに凹凸のテクスチャ構造を形成した。次いで、上記テクスチャ構造面に対してリン含有溶液を塗布し、熱処理を施すことでこのシリコン基板の受光面にシート抵抗が90±10Ω/□のn-Si層(n層)を形成した。次いで、このn-Si層上に、プラズマCVD(PECVD)法により厚みが約80nm程度の窒化ケイ素膜を製膜し、反射防止膜とした。
[Manufacturing of solar cell elements for evaluation]
The solar cell elements of Examples 1 to 120 were manufactured by forming a light receiving surface electrode (that is, a comb-shaped electrode composed of a finger electrode and a bus bar electrode) using the conductive composition obtained above.
Specifically, first, a commercially available p-type single crystal silicon substrate (plate thickness 180 μm) for a solar cell having a size of 156 mm square (6 inch square) is prepared, and the surface (light receiving surface) thereof is a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid. By etching with, the damaged layer was removed and the texture structure of unevenness was formed. Next, a phosphorus-containing solution was applied to the textured structural surface and heat-treated to form an n—Si layer (n + layer) having a sheet resistance of 90 ± 10 Ω / □ on the light receiving surface of the silicon substrate. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 80 nm was formed on the n—Si layer by a plasma CVD (PECVD) method to obtain an antireflection film.

次いで、シリコン基板の裏面側に、所定の銀電極形成用ペーストを用いて、後に裏面側外部接続用電極となるよう所定のパターンでスクリーン印刷し、乾燥させることにより、裏面側電極パターンを形成した。そして、裏面側の全面にアルミニウム電極形成用ペーストをスクリーン印刷し、乾燥することにより、アルミニウム膜を形成した。 Next, on the back surface side of the silicon substrate, a predetermined silver electrode forming paste was used, screen-printed with a predetermined pattern so as to become an electrode for external connection on the back surface side, and dried to form a back surface side electrode pattern. .. Then, an aluminum electrode forming paste was screen-printed on the entire surface on the back surface side and dried to form an aluminum film.

その後、上記で用意した導電性組成物を用い、スクリーン印刷法によって、上記反射防止膜上に受光面電極(Ag電極)用の電極パターンを印刷し、120℃で乾燥させた。具体的には、図2に示したように、3本の相互に平行な直線状バスバー電極と、このバスバー電極に直交するようにして相互に平行な90本のフィンガー電極とからなる電極パターンをスクリーン印刷にて形成した。スクリーン印刷には、360メッシュ(線径16μm、乳剤厚15μm)のスクリーン製版を用いた。フィンガー電極パターンは、焼成後の寸法が、線幅約45μm、膜厚15μm~25μmとなるよう調整した。また、バスバー電極は焼成後の線幅がおよそ1.5mmとなるように設定した。このように両面にそれぞれ電極パターンを印刷した基板を、大気雰囲気中、近赤外線高速焼成炉を用いて焼成温度700~800℃で焼成することで、評価用の太陽電池を作製した。 Then, using the conductive composition prepared above, an electrode pattern for a light receiving surface electrode (Ag electrode) was printed on the antireflection film by a screen printing method, and dried at 120 ° C. Specifically, as shown in FIG. 2, an electrode pattern consisting of three linear bus bar electrodes parallel to each other and 90 finger electrodes parallel to each other so as to be orthogonal to the bus bar electrodes is formed. Formed by screen printing. For screen printing, a screen plate making of 360 mesh (wire diameter 16 μm, emulsion thickness 15 μm) was used. The finger electrode pattern was adjusted so that the dimensions after firing had a line width of about 45 μm and a film thickness of 15 μm to 25 μm. Further, the bus bar electrode was set so that the line width after firing was about 1.5 mm. A solar cell for evaluation was produced by firing the substrate on which the electrode patterns were printed on both sides in this way in an atmospheric atmosphere at a firing temperature of 700 to 800 ° C. using a near-infrared high-speed firing furnace.

[評価]
上記のように作製した太陽電池について、ソーラーシミュレータ(Beger社製、PSS10)を用いてI-V特性を測定し、JIS C8913に規定される「結晶系太陽電池セル出力測定方法」に基づいて開放電圧(Voc)および曲線因子(FF)を算出した。その結果を、開放電圧(Voc)については図4に、曲線因子(FF)については図5に示した。
[evaluation]
For the solar cell manufactured as described above, the IV characteristics are measured using a solar simulator (PSS10 manufactured by Beger), and the solar cell is opened based on the "crystal-based solar cell output measurement method" specified in JIS C8913. The voltage (Voc) and curve factor (FF) were calculated. The results are shown in FIG. 4 for the open circuit voltage (Voc) and in FIG. 5 for the curve factor (FF).

図4に示されるように、導電性組成物にシリコーン樹脂を添加し、その含有量を増大させることで、この導電性組成物により形成した電極を備える太陽電池の開放電圧が増大する傾向にあることがわかった。その傾向は、ガラスフリットとして、無鉛ガラスフリットと有鉛ガラスフリットの何れを用いた場合でも確認できた。しかしながら、開放電圧の増大は、有鉛ガラスフリットを用いた場合により顕著となることが確認できた。有鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物については、シリコーン樹脂を含有しない場合(0質量%)の場合でも、無鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物よりも高い開放電圧が得られるが、シリコーン樹脂を添加することでその効果は大きく向上されることがわかった。また、具体的なデータは示していないが、このような傾向は、ガラスフリットが有鉛か無鉛かで大きく異なるものの、有鉛ガラスフリットについては鉛以外のガラス成分の割合にさほど影響されないことも確認できた。 As shown in FIG. 4, by adding a silicone resin to the conductive composition and increasing its content, the open circuit voltage of the solar cell provided with the electrode formed by the conductive composition tends to increase. I understand. This tendency could be confirmed regardless of whether the lead-free glass frit or the leaded glass frit was used as the glass frit. However, it was confirmed that the increase in the open circuit voltage became more remarkable when the leaded glass frit was used. Regarding the conductive composition using the leaded glass frit, even when the silicone resin is not contained (0% by mass), a higher open circuit voltage can be obtained as compared with the conductive composition using the lead-free glass frit, but silicone. It was found that the effect was greatly improved by adding the resin. In addition, although specific data are not shown, this tendency differs greatly depending on whether the glass frit is leaded or unleaded, but the leaded glass frit is not significantly affected by the proportion of glass components other than lead. It could be confirmed.

一方で、図5に示されるように、曲線因子については開放電圧と異なる傾向が見られた。すなわち、ガラスフリットとして、無鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物については、シリコーン樹脂を添加することで曲線因子が著しく低下してしまうことがわかった。この曲線因子の低下は、シリコーン樹脂を0.6質量%添加した場合で約10%減であり、実用レベルに無いことがわかる。一方で、有鉛ガラスフリットを用いた導電性組成物については、シリコーン樹脂を0.6質量%程度まで添加した場合には曲線因子に有意な影響は見られないものの、さらに多くのシリコーン樹脂を添加することで曲線因子が急激に低下することがわかった。具体的なデータは示していないが、このような傾向は、ガラスフリットが有鉛か無鉛かで大きく異なるものの、有鉛ガラスフリットおよび無鉛ガラスフリットともに、鉛以外のガラス成分の割合にほぼ影響されないことが確認できた。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the curve factor tended to be different from the open circuit voltage. That is, it was found that for a conductive composition using a lead-free glass frit as the glass frit, the curve factor is significantly reduced by adding the silicone resin. This decrease in the curve factor is about 10% when 0.6% by mass of the silicone resin is added, and it can be seen that it is not at a practical level. On the other hand, for the conductive composition using the leaded glass frit, when the silicone resin is added up to about 0.6% by mass, the curve factor is not significantly affected, but more silicone resin is used. It was found that the curve factor decreased sharply with the addition. Although no specific data are given, this tendency is largely unaffected by the proportion of non-lead glass components in both leaded and unleaded glass frits, although this trend varies greatly depending on whether the glass frit is leaded or unleaded. I was able to confirm that.

(実施形態1)
[導電性組成物の調製]
次いで、導電性組成物に鉛含有化合物粉末を加え、その他の条件は概ね上記参考例と同様にして、例1~120の電極形成用の導電性組成物を調製した。すなわち、導電性粉末としては、平均粒子径が2μmで球形の銀(Ag)粉末を用いた。ガラスフリットとしては、下記表1に示す無鉛と有鉛のそれぞれ3通りの組成系のガラス粉末(平均粒子径:2μm)を用いた。シリコーン樹脂としては、重量平均分子量Mwが5万のポリジメチルシロキサンを用いた。鉛含有化合物粉末としては、平均粒子径が2μm程度の鉛丹(Pb)、一酸化鉛(PbO)、硝酸鉛(Pb(NO)をいずれも市販のものから用意した。
(Embodiment 1)
[Preparation of conductive composition]
Next, a lead-containing compound powder was added to the conductive composition, and the conductive compositions for forming the electrodes of Examples 1 to 120 were prepared in the same manner as in the above-mentioned reference examples under other conditions. That is, as the conductive powder, a spherical silver (Ag) powder having an average particle diameter of 2 μm was used. As the glass frit, glass powder (average particle size: 2 μm) having three composition systems, lead-free and leaded, shown in Table 1 below was used. As the silicone resin, polydimethylsiloxane having a weight average molecular weight Mw of 50,000 was used. As the lead-containing compound powder, lead tan (Pb 3O 4 ) , lead monoxide (PbO), and lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ) having an average particle diameter of about 2 μm were all prepared from commercially available ones.

Figure 0007027025000001
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なお、表1において、無鉛ガラスフリットは、鉛(Pb)を含まず、網目形成元素として、(1)SiおよびB、(2)Te、(3)TeおよびWをそれぞれ含み、網目修飾元素としてZn等を含むガラスである。また、有鉛ガラスフリットは、網目形成元素として、(1)Si、(2)Te、(3)TeおよびWをそれぞれ含み、網目修飾元素としてPb等を含むガラスである。有鉛ガラスフリットについては、表2~4に示すように、酸化物換算組成におけるPbO量を5~30mol%の範囲で変更している。なおこれらのガラスフリットはいずれも軟化点が250℃以上600℃以下の範囲となるよう調整されている。 In Table 1, the lead-free glass frit does not contain lead (Pb), but contains (1) Si and B, (2) Te, (3) Te and W as network forming elements, respectively, and is used as a network modifying element. It is a glass containing Zn and the like. The leaded glass frit is a glass containing (1) Si, (2) Te, (3) Te and W as network forming elements, and Pb and the like as network modifying elements. As for the leaded glass frit, as shown in Tables 2 to 4, the amount of PbO in the oxide equivalent composition is changed in the range of 5 to 30 mol%. All of these glass frits are adjusted so that the softening point is in the range of 250 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.

銀粉末、シリコーン樹脂、ガラスフリットおよび鉛含有化合物粉末を下記の割合で混合し、有機バインダ成分としてのエチルセルロースを銀粉末100質量%に対して6.7質量%、界面活性剤としての硬化ヒマシ油を0.80質量%、分散媒としてのテキサノール約1質量%となるよう加え、三本ロールミルを用いてよく混練することで、例1~120の導電性組成物を調製した。導電性組成物の粘度は180~200Pa・s(20rpm,25℃)となるよう調整した。
なお、ガラスフリットは、銀粉末を100質量%としたとき、2質量%で一定とした。シリコーン樹脂は、表2~4に示すように、銀粉末100質量%に対し、0~0.9質量%の範囲で変化させた。
Silver powder, silicone resin, glass frit and lead-containing compound powder are mixed in the following proportions, and ethyl cellulose as an organic binder component is 6.7% by mass with respect to 100% by mass of silver powder, and hardened castor oil as a surfactant. Was added to 0.80% by mass and about 1% by mass of texanol as a dispersion medium, and kneaded well using a three-roll mill to prepare the conductive compositions of Examples 1 to 120. The viscosity of the conductive composition was adjusted to 180 to 200 Pa · s (20 rpm, 25 ° C.).
The glass frit was constant at 2% by mass when the silver powder was 100% by mass. As shown in Tables 2 to 4, the silicone resin was changed in the range of 0 to 0.9% by mass with respect to 100% by mass of the silver powder.

鉛含有化合物粉末は、各鉛含有化合物をガラスフリットに加えて仮想ガラスを作製したと仮定したときに、その仮想ガラスの酸化物換算組成における鉛(PbO)量が表2~4に示されるように、0~30mol%となるように、その割合を調製した。なお、その時の、銀粉末100質量%あたりの鉛含有化合物粉末の添加量(質量%)を、下段の括弧内に示した。 As for the lead-containing compound powder, assuming that virtual glass is prepared by adding each lead-containing compound to a glass frit, the amount of lead (PbO) in the oxide equivalent composition of the virtual glass is shown in Tables 2 to 4. The ratio was adjusted so as to be 0 to 30 mol%. The amount (% by mass) of the lead-containing compound powder added per 100% by mass of the silver powder at that time is shown in parentheses in the lower row.

例えば、表2に示されるように、ガラスフリットとしてB-SiO-ZnO系ガラスフリット(無鉛)を用いた場合について説明する。このとき、鉛含有化合物粉末として鉛丹を用いた場合、仮想ガラスのPbO量が10mol%となる鉛丹量は約0.26質量%(例11)であり、PbO量が20mol%となる鉛丹量は約0.51質量%(例12~16,18)であり、PbO量が30mol%となる鉛丹量は約0.77質量%(例13)である。また、例えば、鉛含有化合物粉末として一酸化鉛を用いた場合、仮想ガラスのPbO量が20mol%となる量は約0.53質量%(例19,20)であり、硝酸鉛を用いた場合は約0.76質量%(例21,22)である。 For example, as shown in Table 2, a case where a B2O3 - SiO2 - ZNO-based glass frit (lead-free) is used as the glass frit will be described. At this time, when lead tan is used as the lead-containing compound powder, the amount of lead tan in which the PbO amount of the virtual glass is 10 mol% is about 0.26% by mass (Example 11), and the lead in which the PbO amount is 20 mol%. The amount of lead tan is about 0.51% by mass (Examples 12 to 16, 18), and the amount of lead tan with a PbO amount of 30 mol% is about 0.77% by mass (Example 13). Further, for example, when lead monoxide is used as the lead-containing compound powder, the amount of PbO in the virtual glass is about 0.53% by mass (Examples 19 and 20), and when lead nitrate is used. Is about 0.76% by mass (Examples 21 and 22).

また、鉛含有化合物粉末は、粉末の形態で配合する場合と、ガラスフリットに担持させた状態で配合する場合の2通りで導電性組成物を用意した。鉛含有化合物粉末を担持したガラスフリットは、乾式粒子複合化装置(NOB-130)を用い、所定量の鉛含有化合物粉末とガラスフリットとを投入して、羽根回転数2500rpm、動力負荷約4.7kW、処理時間約10分間として処理することで用意した。 Further, the lead-containing compound powder was prepared in two ways, one in the form of a powder and the other in the state of being supported on a glass frit. For the glass frit carrying the lead-containing compound powder, a predetermined amount of the lead-containing compound powder and the glass frit were charged using a dry particle compounding device (NOB-130), the blade rotation speed was 2500 rpm, and the power load was about 4. It was prepared by processing at 7 kW and a processing time of about 10 minutes.

[評価]
上記のように用意した導電性組成物を用い、参考例と同様にして太陽電池を作製した。そしてこの太陽電池について、ソーラーシミュレータ(Beger社製、PSS10)を用いてI-V特性を測定し、JIS C8913に規定される「結晶系太陽電池セル出力測定方法」に基づいて変換効率(Eff)を算出した。その結果を、表2~4に示した。なお、表中の「Eff」の「Reff」の欄には、各表において基準となる例1、41、81のEff実測値を1としたときの各Effの相対値を示した。「評価」の欄には、Reff値が、1未満の場合を「×」(不良)、1以上1.15未満の場合を「△」(良)、1.15以上の場合を「○」(優良)として示した。
[evaluation]
Using the conductive composition prepared as described above, a solar cell was produced in the same manner as in the reference example. Then, the IV characteristics of this solar cell are measured using a solar simulator (PSS10 manufactured by Beger), and the conversion efficiency (Eff) is based on the "crystal-based solar cell output measurement method" specified in JIS C8913. Was calculated. The results are shown in Tables 2-4. In the column of "Ref" of "Eff" in the table, the relative value of each Eff is shown when the measured Eff value of Examples 1, 41, and 81 as the reference in each table is set to 1. In the "evaluation" column, "x" (defective) when the Ref value is less than 1, "△" (good) when it is 1 or more and less than 1.15, and "○" when it is 1.15 or more. Shown as (excellent).

Figure 0007027025000002
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Figure 0007027025000003
Figure 0007027025000003

Figure 0007027025000004
Figure 0007027025000004

表2~4に示されるように、導電性組成物に、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを添加することで、変換効率が著しく増大されることが確認された。
詳細に確認すると、例1、41、81の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂も鉛含有化合物粉末も含まない導電性組成物である。
例2、42、82の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂は含むが、鉛含有化合物粉末は含まない導電性組成物である。
例3~10、43~50、83~90の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂を含まず、鉛含有化合物粉末を含む導電性組成物である。
例11~22、51~62、91~102の導電性組成物は、無鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを両方含み、その配合量や鉛含有化合物粉末の種類を変化させたものである。
As shown in Tables 2 to 4, it was confirmed that the conversion efficiency was significantly increased by adding the silicone resin and the lead-containing compound powder to the conductive composition.
When confirmed in detail, the conductive composition of Examples 1, 41, 81 is a conductive composition using lead-free glass frit and containing neither a silicone resin nor a lead-containing compound powder.
The conductive composition of Examples 2, 42, and 82 uses lead-free glass frit and contains a silicone resin but does not contain a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 3 to 10, 43 to 50, and 83 to 90 are lead-free glass frits, do not contain a silicone resin, and contain a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 11 to 22, 51 to 62, and 91 to 102 use lead-free glass frit and contain both a silicone resin and a lead-containing compound powder, and the blending amount and the type of the lead-containing compound powder are changed. It is a thing.

例23~25、63~65、103~105の導電性組成物は、有鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂は含むが、鉛含有化合物粉末は含まない導電性組成物である。
例26~40、66~80、106~120の導電性組成物は、有鉛ガラスフリットを用い、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを両方含み、その配合量や鉛含有化合物粉末の種類を変化させたものである。
Examples 23 to 25, 63 to 65, and 103 to 105 are conductive compositions using leaded glass frit and containing a silicone resin but not a lead-containing compound powder.
The conductive compositions of Examples 26-40, 66-80, 106-120 use leaded glass frit and contain both a silicone resin and a lead-containing compound powder, and the blending amount and the type of the lead-containing compound powder are changed. It was made to.

例2、42、82の結果から、導電性組成物にシリコーン樹脂を添加することで、Reffが0.001~0.002増加し、発電効率が上昇することがわかった。
しかしながら、例23~25、63~65、103~105の結果から、シリコーン樹脂を添加する場合に、導電性組成物中のガラスフリットを、無鉛のものから有鉛のものに換えることで、Reffの増加割合は例えば0.167~0.204と大幅に大きくなることがわかった。なお、これらの例において、Reffの増加は、有鉛ガラスフリットの組成系に関わらずPbO量が20mol%(例24、64、104)のときにピークとなった。したがって、Reffの増大は、ガラスフリットの種類には依らないが、単純にPbO量に応じて増大するわけではないことがわかった。
From the results of Examples 2, 42 and 82, it was found that the addition of the silicone resin to the conductive composition increased Ref by 0.001 to 0.002 and increased the power generation efficiency.
However, from the results of Examples 23 to 25, 63 to 65, 103 to 105, when the silicone resin is added, the glass frit in the conductive composition is changed from a lead-free one to a leaded one, thereby ref. It was found that the rate of increase of was significantly large, for example, 0.167 to 0.204. In these examples, the increase in Ref peaked when the amount of PbO was 20 mol% (Examples 24, 64, 104) regardless of the composition system of the leaded glass frit. Therefore, it was found that the increase in Ref does not depend on the type of glass frit, but does not simply increase according to the amount of PbO.

一方で、例3~10、43~50、83~90の結果から、導電性組成物に鉛含有化合物粉末を添加することで、Reffが0.095~0.119増加し、シリコーン樹脂を添加する場合よりも発電効率の上昇割合が大きいことがわかった。これらの例において、Reffの増加は、鉛含有化合物粉末の量はガラスフリットとして含まれたときの換算値で20mol%相当(例4、44、84)のときにピークとなった。したがって、Reffの増大は、単純に鉛含有化合物粉末の量に応じて増大するわけではないことがわかった。また、鉛含有化合物粉末をそのまま添加するか、ガラスフリットに担持させて添加するかで、発電効率に有意な変化は見られないことがわかった。 On the other hand, from the results of Examples 3 to 10, 43 to 50, and 83 to 90, by adding the lead-containing compound powder to the conductive composition, Ref increased by 0.095 to 0.119, and the silicone resin was added. It was found that the rate of increase in power generation efficiency was greater than in the case of. In these examples, the increase in Ref peaked when the amount of lead-containing compound powder was equivalent to 20 mol% (Examples 4, 44, 84) when it was contained as a glass frit. Therefore, it was found that the increase in Ref does not simply increase with the amount of lead-containing compound powder. It was also found that there was no significant change in power generation efficiency depending on whether the lead-containing compound powder was added as it was or supported on a glass frit.

以上の例に対し、例11~22、51~62、91~102の結果から、導電性組成物に、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とを共に添加することで、Reffが0.159~0.205増加し、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とをそれぞれ単独で添加する場合よりも発電効率の上昇割合が大きいことがわかった。このReffの増加割合は、シリコーン樹脂を単独で添加したときのReffの増加割合と、鉛含有化合物粉末を単独で添加したときのReffの増加割合とを足し合わせた値よりも極めて大きい(例えば、1.5倍以上)。したがって、この導電性組成物を用いて電極を形成するに際し、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末とが相乗的に作用して、発電効率の上昇に寄与していることが明らかである。 With respect to the above examples, from the results of Examples 11 to 22, 51 to 62, and 91 to 102, by adding the silicone resin and the lead-containing compound powder together to the conductive composition, Ref is 0.159 to 0. It increased by 205, and it was found that the rate of increase in power generation efficiency was larger than that when the silicone resin and the lead-containing compound powder were added alone. This increase rate of Ref is much larger than the sum of the increase rate of Ref when the silicone resin is added alone and the increase rate of Ref when the lead-containing compound powder is added alone (for example,). 1.5 times or more). Therefore, when forming an electrode using this conductive composition, it is clear that the silicone resin and the lead-containing compound powder act synergistically to contribute to the increase in power generation efficiency.

これらの例において、Reffの増加は、シリコーン樹脂の添加量が0.20質量%で、鉛含有化合物粉末の量(ガラスフリットとして含まれたときの換算値)が20mol%のとき(例えば、例14、54、94)にピークとなった。なお、鉛含有化合物粉末の種類によって、発電効率にわずかに差異がみられ、強いて言えば、鉛含有化合物粉末として硝酸鉛を用いることが好ましいと言える(例22、62、102)。
なお、例26~40、66~80、106~120の結果から、ガラスフリットとして、無鉛ガラスフリットではなく、有鉛ガラスフリットを用いた場合でも、発電効率の上昇効果が得られることが確認できた。この場合、有鉛ガラスフリットに鉛成分が含まれることから、鉛含有化合物粉末の割合は減少させ得ることがわかった。
In these examples, the increase in Ref is when the amount of the silicone resin added is 0.20% by mass and the amount of the lead-containing compound powder (converted value when contained as glass frit) is 20 mol% (for example, eg). It peaked at 14, 54, 94). There is a slight difference in power generation efficiency depending on the type of lead-containing compound powder, and it can be said that it is preferable to use lead nitrate as the lead-containing compound powder (Examples 22, 62, 102).
From the results of Examples 26 to 40, 66 to 80, and 106 to 120, it can be confirmed that the effect of increasing the power generation efficiency can be obtained even when leaded glass frit is used instead of lead-free glass frit as the glass frit. rice field. In this case, it was found that the proportion of the lead-containing compound powder can be reduced because the lead component is contained in the leaded glass frit.

ここで、表4に示した(3)TeO-WO系の無鉛ガラスフリットおよび有鉛ガラスフリットを含む導電性組成物を用いて作製した例82、84、91~120の太陽電池について、受光面電極のはく離試験を行い、基板に対する電極の接着強度を測定した。 Here, the solar cells of Examples 82, 84, 91 to 120 produced using the conductive composition containing the ( 3 ) TeO2 - WO3 system lead-free glass frit and leaded glass frit shown in Table 4 are used. A peeling test of the light receiving surface electrode was performed, and the adhesive strength of the electrode to the substrate was measured.

なお、接着強度(はく離強度)の評価は、図3に示したような強度測定装置300を用いて行った。具体的には、まず、評価用の太陽電池10の裏面11B側にエポキシ接着材42を塗布し、受光面11A側を上にして、ガラス基板41上に固着した。この評価用の太陽電池10の受光面電極12に、はく離用のタブ線35を片端からはんだ層30を介してはんだ付けした。そして評価用の太陽電池10をガラス基板41ごと強度測定装置300の固定台40に載置し、ガラス基板41部分を固定ねじ43および係止板44にて固定台40に固定した。次いで、図3に示すように、強度測定装置300を固定台40の底面が135°になるように傾斜させ、タブ線35に予め形成されている延長部35eを鉛直上方に引っ張ることにより(矢印45参照)、電極12/基板11界面の接着強度(N/mm)を測定した。接着強度の測定結果を表5の「ADH」欄に示した。なお、表5の「ADH」の「Radh」欄には、例42の接着強度の実測値を1(基準)としたときの、各接着強度の相対値を示した。「評価」欄には、「Radh」が0.85以上の場合を「○」、0.85未満の場合を「△」として示した。 The adhesive strength (peeling strength) was evaluated using the strength measuring device 300 as shown in FIG. Specifically, first, the epoxy adhesive 42 was applied to the back surface 11B side of the solar cell 10 for evaluation, and fixed on the glass substrate 41 with the light receiving surface 11A side facing up. A tab wire 35 for peeling was soldered to the light receiving surface electrode 12 of the solar cell 10 for evaluation from one end via the solder layer 30. Then, the solar cell 10 for evaluation was placed on the fixing base 40 of the strength measuring device 300 together with the glass substrate 41, and the glass substrate 41 portion was fixed to the fixing base 40 with the fixing screw 43 and the locking plate 44. Next, as shown in FIG. 3, the strength measuring device 300 is tilted so that the bottom surface of the fixing base 40 is 135 °, and the extension portion 35e previously formed on the tab line 35 is pulled vertically upward (arrow). 45), the adhesive strength (N / mm) at the interface between the electrode 12 and the substrate 11 was measured. The measurement results of the adhesive strength are shown in the "ADH" column of Table 5. In the "Radh" column of "ADH" in Table 5, the relative value of each adhesive strength is shown when the measured value of the adhesive strength of Example 42 is 1 (reference). In the "evaluation" column, the case where "Radh" is 0.85 or more is shown as "◯", and the case where "Radh" is less than 0.85 is shown as "Δ".

Figure 0007027025000005
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表5に示すように、シリコーン樹脂のみを添加した例82の導電性組成物から形成された電極は、基板に対して最も強い接着強度を示すことがわかった。また、鉛含有化合物粉末のみを添加した例84の導電性組成物から形成された電極は、例82よりも接着強度が若干低下することがわかった。そして、シリコーン樹脂と鉛含有化合物粉末との両方を添加した例91~102、106~120の導電性組成物から形成された電極は、さらに接着強度が低下することがわかった。Radhは、無鉛ガラスフリットを用いた例91~102については0.908~0.947であるのに対し、有鉛ガラスフリットを用いた例106~120については0.867~0.927であった。例91~102と、例106~120とでは、Eff値がおおむね同レベルであったが、有鉛ガラスフリットを用いることで接着強度は約5%程度低下する傾向にあることがわかった。しかしながら、鉛含有化合物粉末を添加せずに、有鉛ガラスフリットを用いた例103~105については、接着強度が顕著に低下してしまうことがわかった。以上のことから、例えば、例103~105のEff値(17.23~17.23)を実現するための導電性組成物としては、シリコーン樹脂と鉛成分を含み、この鉛成分としては有鉛ガラスフリットを用いるのではなく、鉛含有化合物粉末を含む方がよいことがわかる。 As shown in Table 5, it was found that the electrode formed from the conductive composition of Example 82 to which only the silicone resin was added showed the strongest adhesive strength to the substrate. Further, it was found that the electrode formed from the conductive composition of Example 84 to which only the lead-containing compound powder was added had a slightly lower adhesive strength than that of Example 82. Then, it was found that the electrodes formed from the conductive compositions of Examples 91 to 102 and 106 to 120 to which both the silicone resin and the lead-containing compound powder were added had further reduced adhesive strength. Radh is 0.908 to 0.947 for examples 91 to 102 using leaded glass frit, while it is 0.867 to 0.927 for examples 106 to 120 using leaded glass frit. rice field. In Examples 91 to 102 and Examples 106 to 120, the Eff values were almost the same level, but it was found that the adhesive strength tended to decrease by about 5% by using the leaded glass frit. However, it was found that the adhesive strength of Examples 103 to 105 using the leaded glass frit without adding the lead-containing compound powder was significantly reduced. From the above, for example, the conductive composition for realizing the Eff value (17.23 to 17.23) of Examples 103 to 105 contains a silicone resin and a lead component, and the lead component is lead-free. It turns out that it is better to include lead-containing compound powder rather than using glass frit.

(実施形態2)
[導電性組成物の調製]
次いで、2種類の無鉛ガラスフリット(A),(B)を用意し、下記表6に示すように、無鉛ガラスフリット(A)または(B)と、鉛含有化合物粉末、シリコーン樹脂の配合量を変化させ、その他の条件は上記実施形態1に準じることで、8通りの電極形成用の導電性組成物を調製した。すなわち、(A)無鉛ガラスフリットおよび(B)有鉛ガラスフリットは、銀粉末100質量%に対して、0.5質量%~10質量%となるよう変化させた。また、鉛含有化合物粉末としては鉛丹(Pb)を用い、この鉛含有化合物がガラスに含まれたとしたときのガラスフリットの酸化物換算組成におけるPbO濃度が20mol%となる量で配合した。なお、表6のPbの配合量の欄の括弧内には、実際に加えたPbの銀粉末100質量%に対する割合(質量%)を示した。
(Embodiment 2)
[Preparation of conductive composition]
Next, two types of lead-free glass frit (A) and (B) are prepared, and as shown in Table 6 below, the blending amounts of the lead-free glass frit (A) or (B), the lead-containing compound powder, and the silicone resin are mixed. Eight kinds of conductive compositions for forming electrodes were prepared by changing and other conditions according to the above-mentioned first embodiment. That is, the (A) lead-free glass frit and (B) leaded glass frit were changed to 0.5% by mass to 10% by mass with respect to 100% by mass of the silver powder. In addition, lead tan (Pb 3 O 4 ) is used as the lead-containing compound powder, and the lead-containing compound is blended in an amount such that the PbO concentration in the oxide equivalent composition of the glass frit when it is contained in the glass is 20 mol%. did. In addition, the ratio (mass%) of Pb 3 O 4 actually added to 100 mass% of silver powder is shown in parentheses in the column of the compounding amount of Pb 3 O 4 in Table 6.

Figure 0007027025000006
Figure 0007027025000006

上記のように用意した導電性組成物を用い、参考例と同様にして太陽電池を作製した。そしてこの太陽電池について、ソーラーシミュレータ(Beger社製、PSS10)を用いてI-V特性を測定し、JIS C8913に規定される「結晶系太陽電池セル出力測定方法」に基づいて変換効率(Eff)を算出した。その結果を、表6に併せて示した。なお、表中の「Reff」の欄には、例121および125のEffの実測値を1としたときの、各Effの相対値を示した。「評価」の欄には、Reff値が、1未満の場合を「×」(不良)、1以上1.15未満の場合を「△」(良)、1.15以上の場合を「○」(優良)として示した。本実施形態では、「×」の結果はなかった。 Using the conductive composition prepared as described above, a solar cell was produced in the same manner as in the reference example. Then, the IV characteristics of this solar cell are measured using a solar simulator (PSS10 manufactured by Beger), and the conversion efficiency (Eff) is based on the "crystal-based solar cell output measurement method" specified in JIS C8913. Was calculated. The results are also shown in Table 6. In the column of "Ref" in the table, the relative value of each Eff is shown when the measured value of Eff in Examples 121 and 125 is 1. In the "evaluation" column, "x" (defective) when the Ref value is less than 1, "△" (good) when it is 1 or more and less than 1.15, and "○" when it is 1.15 or more. Shown as (excellent). In this embodiment, there was no result of "x".

[評価]
表6に示されるように、導電性組成物中のガラスフリットの配合量を0.5質量%~10質量%と変化させた場合であっても、導電性組成物が鉛含有化合物粉末とシリコーン樹脂とを両方含むことで、変換効率を大きく改善できることがわかった。また、変換効率の改善は、導電性組成物が鉛含有化合物粉末およびシリコーン樹脂のいずれか一方のみしか含まない場合と比較しても、大幅に改善されることがわかった。なお、具体的には示していないが、このような傾向は、有鉛ガラスフリットについても同様に確認できた。
[evaluation]
As shown in Table 6, even when the blending amount of the glass frit in the conductive composition is changed from 0.5% by mass to 10% by mass, the conductive composition contains the lead-containing compound powder and silicone. It was found that the conversion efficiency can be greatly improved by including both the resin and the resin. It was also found that the improvement in conversion efficiency was significantly improved as compared with the case where the conductive composition contained only one of the lead-containing compound powder and the silicone resin. Although not specifically shown, such a tendency could be confirmed for leaded glass frit as well.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。 Although the present invention has been described above in terms of preferred embodiments, such a description is not a limitation and, of course, various modifications can be made.

10 太陽電池素子(セル)
11 半導体基板(シリコン基板)
11A 受光面
11B 裏面
12 バスバー電極(受光面電極)
13 フィンガー電極(受光面電極)
14 反射防止膜
16 n-Si層
18 p-Si層
20 裏面アルミニウム電極
22 裏面側外部接続用電極
24 p
10 Solar cell element (cell)
11 Semiconductor substrate (silicon substrate)
11A Light receiving surface 11B Back surface 12 Bus bar electrode (light receiving surface electrode)
13 Finger electrode (light receiving surface electrode)
14 Antireflection film 16 n-Si layer 18 p-Si layer 20 Back side aluminum electrode 22 Back side side external connection electrode 24 p + layer

Claims (7)

層を受光面に有する太陽電池の受光面電極を形成するための導電性組成物であって、
導電性粉末と、
ガラスフリットと、
鉛含有化合物粉末と、
シリコーン樹脂と、
有機バインダと、
分散媒と、
を含み、
前記シリコーン樹脂は、ポリジメチルシロキサンを含み、
前記導電性粉末を構成する金属種が、銀であり、
前記シリコーン樹脂は、前記導電性粉末100質量%に対して0.6質量%以下の割合で含まれる、導電性組成物。
A conductive composition for forming a light receiving surface electrode of a solar cell having an n + layer on the light receiving surface.
With conductive powder
With glass frit,
Lead-containing compound powder and
Silicone resin and
With an organic binder,
Dispersion medium and
Including
The silicone resin contains polydimethylsiloxane and contains
The metal species constituting the conductive powder is silver.
The silicone resin is a conductive composition contained in a proportion of 0.6% by mass or less with respect to 100% by mass of the conductive powder.
前記ガラスフリットは、導電性粉末を100質量%としたとき0.1~12質量%の割合で含まれる、請求項1に記載の導電性組成物。 The conductive composition according to claim 1, wherein the glass frit is contained in a proportion of 0.1 to 12% by mass when the conductive powder is 100% by mass. 前記鉛含有化合物粉末は、前記ガラスフリットと当該鉛含有化合物粉末とを混合して仮想ガラスを作製したとき、当該仮想ガラスの酸化物換算組成におけるPbOの割合が30mol%以下となる量で含まれる、請求項2に記載の導電性組成物。 The lead-containing compound powder is contained in an amount such that the ratio of PbO in the oxide conversion composition of the virtual glass is 30 mol% or less when the glass frit and the lead-containing compound powder are mixed to prepare a virtual glass. , The conductive composition according to claim 2. 前記鉛含有化合物粉末は、金属鉛、一酸化鉛、鉛丹、硝酸鉛および炭酸鉛からなる群から選択される少なくとも1種の鉛含有化合物の粉末である、請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性組成物。 The lead-containing compound powder is any one of claims 1 to 3, wherein the lead-containing compound powder is a powder of at least one lead-containing compound selected from the group consisting of metallic lead, lead monoxide, lead tan, lead nitrate and lead carbonate. The conductive composition according to the section. 前記鉛含有化合物粉末は、前記ガラスフリットに担持されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the lead-containing compound powder is supported on the glass frit. 前記シリコーン樹脂の重量平均分子量は1000以上150000以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の導電性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the silicone resin has a weight average molecular weight of 1000 or more and 150,000 or less. 請求項1~のいずれか1項に記載の導電性組成物の焼成物を電極として備えている太陽電池。 A solar cell comprising a fired product of the conductive composition according to any one of claims 1 to 6 as an electrode.
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