JPH0364964B2 - - Google Patents

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JPH0364964B2
JPH0364964B2 JP60051335A JP5133585A JPH0364964B2 JP H0364964 B2 JPH0364964 B2 JP H0364964B2 JP 60051335 A JP60051335 A JP 60051335A JP 5133585 A JP5133585 A JP 5133585A JP H0364964 B2 JPH0364964 B2 JP H0364964B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] この発明は、p型半導体基板上にn型不純物を
拡散して形成された該n型導電層の上に電極を付
与するのに用いられる導電ペーストの改良に関
し、たとえば太陽電池用ケルのようにpn接合を
有する半導体基板を使用する場合に該基板上に電
極を形成する際に用いられる導電ペーストに関す
る。 [従来の技術] 第1図は、この発明をなす契機となつた太陽電
池用セルの一例を示す平面図であり、第2図は第
1図の−線に沿う部分切欠断面図である。太
陽電池用セル1では、第2図から明らかなよう
に、p型Si半導体基板2aにおいて、一方面にn
型不純物が約0.3〜0.5μmの深さで拡散されてn
型導電層2bが形成されている。この半導体基板
2の両面には、それぞれ、n型導電層2bからマ
イナスの電位を取出すためのグリツド電極3と、
p型半導体基板2aからプラスの電位を取出すた
めの裏面電極4が形成されている。なお、5は反
射防止膜を示し、変換効率を向上させるためにn
型導電層2bの上面に形成されている。また、第
1図において6は端子部を示し、各グリツド電極
3を電気的に接続し、かつ外部との電気的接続を
果すために設けられているものである。 第1図および第2図に示した太陽電池用セル1
は、たとえば約500μmの厚みのp型Si半導体基板
2aの一方面にn型不純物を0.3〜0.5μm程度の
深さに拡散しn型導電層2bを形成し、さらに
SiO2もしくはTiO2などからなる反射防止膜5を
形成して受光面を構成する。次に、導電ペースト
を、たとえば250μm幅および5mm間隔でクスリ
ーン印刷によりこの受光面に塗布することによ
り、クリツド電極3を形成する。しかる後に、半
導体基板2の他方面に、該半導体基板2とオーム
性接触良好なAg−Al電極もしくはAl+Ag2層構
造電極を全面または蜘蛛の巣状にスクリーン印刷
により塗布し、裏面電極4を形成する。このよう
にして得られた半導体基板2を、580ないし650℃
前後の温度にて10〜30分程度焼付けることによ
り、各電極を固定する。 次に、グリツド電極3および裏面電極4を焼付
けた半導体基板2を、Agが入つたはんだ槽に浸
漬し、予備はんだ付けを行ない、グリツド電極3
上に該はんだのリフローにより端子部6を形成し
て、第1図に示す太陽電池用セル1が製造されて
いた。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来の太陽電池用セルでは、端
子部6形成時のグリツド電極3の接触強度が弱
く、したがつて良好な初期特性を得ることができ
ず、また信頼性が劣るという欠点があつた。 この問題は、第1図および第2図に示した太陽
電池用セル1の場合に限らず、p型半導体基板上
にn型不純物を拡散して形成されたn型導電層に
電極を形成する場合一般に問題となつていた。 したがつて、この発明の目的は、p型半導体基
板上にn型不純物を拡散して形成された該n型導
電層の上に電極を付与するための導電ペーストで
あつて、はんだ付け後の接着強度が良好でありか
つ信頼性に優れた導電ペーストを提供することに
ある。 [問題点を解決するための手段] この発明は、上述の問題点を鋭意検討した結果
なされたものであり、その要旨とするところは、
p型半導体基板上にn型不純物を拡散して形成さ
れた該n型導電層の上に電極を付与するための導
電ペーストであつて、重量%で、Ag粉末64.0〜
83.0%、ガラス質フリツト1.0〜5.0%、および有
機質ビヒクル15〜30%を含み、該Ag粉末は球状
Ag粉とフレーク状Ag粉とが1:9〜4:6の割
合で含まれることを特徴とする、導電ペーストで
ある。すなわち、この発明の特徴は、Ag粉末と
して形状の異なる2種のAg粉の混合物を用いた
ことにある。 上述のように、この発明ではAg粉末として球
状のAg粉とフレーク状のAg粉との混合粉が用い
られている。これは、以下の理由による。すなわ
ち、通常は、半導体基板のpn接合を損わないた
めに、n型導電層上に形成する電極の焼付け温度
はあまり高温にすることができず、650℃以下の
比較的低い温度で焼付けが行なわれていた。ま
た、電極焼成の際の歩留りを向上するために、近
赤外線焼付炉にて30分以内と比較的短時間の焼付
けが行なわれている。したがつて、Ag電極は、
焼成により十分な粒成長ができず、その結果焼結
度が低いのが実情である。これが、従来の導電ペ
ーストにおける接着強度が弱い原因と考えられ
る。 ところで、低温で焼結度を上げるには、Ag粉
末の粒径を小さくすればよい。しかしながら、た
とえばサブミクロンの大きさのAg粒子のみを用
いると、焼付け面がポーラスとなり、密度が低下
し、その結果電極の比抵抗が高くなり、良好なオ
ーミツク接触を得ることができず、またはんだ浸
漬時にはんだ食われを起こすおそれがある。さら
に、サブミクロン程度の粒子は比表面積が大きい
ので、導電ペースト中のAg含有率をあまり高く
できず、十分な膜厚を得ることができない。した
がつて、このことも、はんだ食われ性を助長する
ことになる。 そこで、この発明では、フレーク状のAg粉と
球状のAg粉とを混合することにより、焼付け時
のサブミクロン粒子の凝集によるアイランドの形
成を防止し、それによつて緻密な焼結面を得ると
ともに、はんだ食われに耐え得る十分な厚みを実
現可能とした。すなわち、この発明では、粒径の
異なる2種のAg粉を混合することにより、特に
フレーク状のAg粉を混合することにより、電極
密度およびはんだ食われ性の改善が図られてい
る。 さらに、たとえば太陽電池において光−電気変
換効率を改善するには、クリツド電極の線幅を高
精度に印刷しなければならない。さもないと電極
ペーストのだれにより、線幅が太くなり、太くな
つた分だけ受光面積が狭くなり変換効率が低下す
ることになる。本願発明の導電ペーストでは、フ
レーク状Ag粉が混合されているため、この印刷
精度も改善される。 なお、上述のように、この発明の導電ペースト
では緻密な焼結面が形成される。したがつて、電
極の比抵抗を小さくすることにより、電極が形成
される面との良好なオーム性接触が得られるとと
もに、接着強度が確実に改善されることがわか
る。 この発明において、Ag粉における、球状Ag粉
とフレーク状Ag粉との混合比を、1:9〜4:
6の割合としたのは、1:9未満ではサブミクロ
ン粒子の配合による焼結促進効果が見られず、強
度が向上せず、しかもはんだ食われを起こしやす
いからであり、他方、4:6を越えると、焼結面
の個別凝集によるアイランドの形成が起こり、ま
た比抵抗が高くなり、さらにはんだ食われを生じ
るからである。また、好ましくは、球状Ag粉と
しては、平均粒径0.1〜0.3μmのものが用いられ、
フレーク状Ag粉としては平均粒径1.0〜5μmのも
のが用いられ得る。 また、この発明において、有機質ビヒクルを15
〜30%としたのは、30%を越えると電極膜厚が薄
くなり、はんだくわれを起こし、電気的特性や強
度が低下するからであり、他方15%未満では、例
えば太陽電池用セルのグリツド電極のような高精
度が要求されるフアインライン印刷が不可能とな
るからである。 さらに、この発明の導電ペーストでは、アルミ
ナ微粉末が必要に応じて添加され得る。このアル
ミナ微粉末は、第1図および第2図に示した太陽
電池用セル1のように、n型導電層に接触して
TiO2もしくはSiO2などを含む反射防止膜のよう
な他の薄膜が形成される場合に添加されると有効
なものである。すなわち、たとえば第1図および
第2図に示した太陽電池用セル1において、反射
防止膜5の形成が、グリツド電極3の焼付けの前
に行なわれる場合、電極焼付時に導電ペースト中
に含有されている硼珪酸鉛などの低融点ガラス質
フリツトが、反射防止膜5のTiO2もしくはSiO2
などを該ガラスフリツト中に溶け込ませる。した
がつて、n型導電層と接触して、良好な接着強度
を実現することが可能となる。 もつとも、グリツド電極3を構成した後に、反
射防止膜5を形成する場合には、接着強度を向上
させるTiO2もしくはSiO2のガラスフリツトへの
取込みは行なわれない。したがつて、アルミナ微
粉末の添加は、第1図および第2図に示したよう
なTiO2もしくはSiO2を含む薄膜を形成する前に
電極を該薄膜およびn型導電層に接触して形成す
る場合に有効なものであるということができる。 なお、導電ペースト中に、予めTiO2もしくは
SiO2を添加することも考えられるが、この場合
は、はんだ付け性が低下するだけであり、接着強
度の改善は見られない。 上記アルミナ粉末の粒径は、0.1〜1.0μmが好
ましい。1.0μmを越えると、電極焼付時にガラス
質フリツトへ溶け込まずに残存し、はんだ付け性
を低下させるからであり、また0.1μm未満では化
学的に活性であるため導電ペーストを計時的に増
粘させてしまうからである。また、添加量を1.0
重量%以下としたのは、ガラス質フリツト量が
1.0〜5.0%の範囲にあるため、はんだ付け性を低
下させずに接着強度を改善するには、この程度の
添加量が好適だからである。 [実施例の説明] 以下、この発明の実施例を説明する。 直径10.16cm(4インチ)の円盤状のpn接合型
半導体基板の裏面にAg−Al電極を全面塗布し、
他方面側に第1表に示す試料番号1〜12の各種導
電ペーストを塗布し、600℃の温度で15分間焼付
けた後、その特性を調べた。この特性を第2表に
示す。 なお、第1表において基板Aは、導電ペースト
塗布前に、SiO2からなる反射防止膜を形成した
ものであり、他方、基板Bは導電ペースト塗布後
にTiO2からなる反射防止膜を形成したものであ
る。
【表】 なお、第1表においてS/Fは球状のAg粉:
フレーク状Ag粉を示し、Ag量、Al2O3量および
ビヒクル量は重量%で示されている。
【表】 第1表および第2表の結果から、本願発明の範
囲内の組成を有する試料番号1、2、6、7で
は、接着強度、はんだ付け性および耐はんだ食わ
れ性がいずれも良好であり、また比抵抗も比較的
低いことがわかる。 [発明の効果] 以上のように、この発明の導電ペーストでは、
重量%で、Ag粉末64.0〜83.0%、ガラス質フリツ
ト1.0〜5.0%および有機質ビヒタル15〜30%を含
み、かつAg粉末は球状Ag粉とフレーク状Ag粉
とが1:9〜4:6の割合で含まれているので、
p型半導体基板上にn型不純物を拡散して形成さ
れた該n型導電層の上に接着強度に優れた電極を
形成することが可能となる。したがつて、たとえ
ば太陽電池用セルのグリツド電極として用いた場
合は、はんだ付け後の接着強度が良好であるた
め、初期特性および信頼性を大幅に改選すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明をなす契機となつた太陽電
池用セルの一例を示す平面図である。第2図は、
第1図の−線に沿う部分切欠断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 p型半導体基板上にn型不純物を拡散して形
    成された該n型導電層の上に電極を付与するため
    の導電ペーストであつて、 重量%にて、Ag粉末64.0〜83.0%、ガラス質フ
    リツト1.0〜5.0%、および有機質ビヒクルを15〜
    30%含み、かつ 前記Ag粉末は球状Ag粉とクレーク状Ag粉と
    が1:9〜4:6の割合で含まれていることを特
    徴とする、導電ペースト。 2 前記球状Ag粉の平均粒径は0.1〜0.3μmであ
    り、前記フレーク状Ag粉の平均粒径は1.5〜5μm
    である、特許請求の範囲第1項記載の導電ペース
    ト。 3 アルミナ粉末1.0重量%以下をさらに含む、
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の導電ペ
    ースト。
JP60051335A 1985-03-13 1985-03-13 導電ペ−スト Granted JPS61208701A (ja)

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