JPH11329072A - Conductive paste and solar battery using the same - Google Patents
Conductive paste and solar battery using the sameInfo
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- JPH11329072A JPH11329072A JP10150722A JP15072298A JPH11329072A JP H11329072 A JPH11329072 A JP H11329072A JP 10150722 A JP10150722 A JP 10150722A JP 15072298 A JP15072298 A JP 15072298A JP H11329072 A JPH11329072 A JP H11329072A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は、導電ペースト及
びそれを用いて電極を形成した太陽電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive paste and a solar cell using the paste to form electrodes.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】太陽電
池セル（以下、単に「太陽電池」ともいう）などの半導
体素子において、ｎ型半導体上にオーミック性電極を形
成する場合、導電ペースト（厚膜電極ペースト）を所定
のパターンで塗布して、焼き付けることにより電極（厚
膜電極）を形成する方法が広く用いられている。2. Description of the Related Art In a semiconductor device such as a solar cell (hereinafter simply referred to as a "solar cell"), when an ohmic electrode is formed on an n-type semiconductor, a conductive paste (thickness) is required. A method of forming an electrode (thick film electrode) by applying a film electrode paste) in a predetermined pattern and baking it is widely used.
【０００３】通常、このような用途に用いられる導電ペ
ーストとしては、Ａｇ粉末、ガラスフリット、及び各種
の添加物を、有機質ビヒクルに分散させたものが用いら
れており、例えば、スクリーン印刷などの方法によっ
て、導電ペーストを基板上に塗布した後、近赤外炉を使
用して高速に焼き付けることにより、厚膜電極が形成さ
れている。そして、このような導電ペーストにおいて
は、ガラスフリットとして、Ｐｂ系ガラスからなるガラ
スフリットが一般的に使用されている。[0003] Usually, as a conductive paste used in such applications, Ag powder, glass frit, and various additives dispersed in an organic vehicle are used. For example, a method such as screen printing is used. Thus, a thick-film electrode is formed by applying a conductive paste on a substrate and baking it at a high speed using a near-infrared furnace. In such a conductive paste, a glass frit made of Pb-based glass is generally used as the glass frit.
【０００４】また、上述のようにして導電ペーストを塗
布、焼き付けすることにより形成される厚膜電極と電流
取出用のリード端子との接続には、多くの場合、Ｓｎ／
Ｐｂ共晶はんだが使用されている。In many cases, the connection between a thick-film electrode formed by applying and baking a conductive paste as described above and a lead terminal for current extraction is made of Sn /
Pb eutectic solder is used.
【０００５】ところで、近年は、環境問題に対する意識
が高まり、リード端子の取り付けなどに用いられるはん
だなどにおいても、有害なＰｂを含有しない無鉛材料
（無鉛はんだ）への移行が進みつつある。そして、無鉛
はんだとしては、主成分であるＳｎと、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚ
ｎ、Ｉｎ、Ｃｕからなる群より選ばれる少なくとも１種
を配合した無鉛はんだが広く用いられつつある。[0005] In recent years, awareness of environmental issues has increased, and the use of lead-free materials (lead-free solders) that do not contain harmful Pb has also been progressing in solders used for mounting lead terminals and the like. And, as the lead-free solder, Sn, which is a main component, and Bi, Ag, Z
Lead-free solders containing at least one selected from the group consisting of n, In, and Cu are being widely used.
【０００６】しかし、従来のように、ガラスフリットと
してＰｂ系ガラスを用いた導電ペーストを塗布、焼き付
けすることにより形成された厚膜電極に、無鉛はんだを
使用すると、十分なはんだ濡れ性が得られず、リード端
子などを接続した場合に、接続信頼性が不十分になると
いう問題点がある。However, when a lead-free solder is used for a thick-film electrode formed by applying and baking a conductive paste using Pb-based glass as a glass frit as in the prior art, sufficient solder wettability can be obtained. However, when lead terminals are connected, there is a problem that connection reliability becomes insufficient.
【０００７】また、導電ペーストを構成するガラスフリ
ットについても、その含有量が微量であるとはいえ、無
鉛材料への転換が迫られているのが実情である。[0007] In addition, although glass frit constituting the conductive paste has a very small content, the fact is that it is necessary to switch to a lead-free material.
【０００８】本願発明は、上記課題を解決するものであ
り、鉛を含まず、かつ、無鉛はんだに対して良好な濡れ
性を有する導電ペースト及びそれを用いて製造される安
全性の高い太陽電池を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems, and a conductive paste containing no lead and having good wettability to a lead-free solder and a highly safe solar cell manufactured using the same. The purpose is to provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明（請求項１）の導電ペーストは、導電成分
であるＡｇ粉末と、Ｂｉ2Ｏ3と、ビヒクルとを配合して
なるものであることを特徴としている。Means for Solving the Problems To achieve the above object, the conductive paste of the present invention (claim 1) comprises Ag powder as a conductive component, Bi 2 O 3, and a vehicle. It is characterized by being.
【００１０】Ａｇ粉末と、Ｂｉ2Ｏ3と、ビヒクルとを配
合することにより、Ｐｂ系ガラスフリットを用いなくて
も、焼き付け性や、焼き付けることにより形成される導
体（電極）の特性について、従来のＰｂ系ガラスフリッ
トを用いる場合と同等の性能を得ることが可能になると
ともに、無鉛はんだに対する濡れ性を向上させることが
可能になる。By blending Ag powder, Bi 2 O 3, and a vehicle, the baking property and the characteristics of a conductor (electrode) formed by baking can be improved without using a Pb-based glass frit. It is possible to obtain the same performance as in the case of using a Pb-based glass frit, and to improve the wettability to a lead-free solder.
【００１１】また、請求項２の導電ペーストは、導電成
分であるＡｇ粉末と、ガラスフリットと、ビヒクルとを
配合してなる導電ペーストであって、ガラスフリット
が、Ｂｉ2Ｏ3と、Ｂ2Ｏ3とを、Ｂ2Ｏ3：５０mol％以下
（０mol％は含まない）の割合で配合したものであるこ
とを特徴としている。The conductive paste according to claim 2 is a conductive paste obtained by mixing Ag powder, a conductive component, a glass frit, and a vehicle, wherein the glass frit is made of Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and B 2 O 3 are mixed at a ratio of 50 mol% or less (excluding 0 mol%).
【００１２】Ａｇ粉末と、ガラスフリットと、ビヒクル
とを配合してなる導電ペーストにおいて、ガラスフリッ
トとして、Ｂｉ2Ｏ3と、Ｂ2Ｏ3とを上記の所定の割合で
配合したガラスフリットを用いた場合、Ｐｂ系ガラスフ
リットを用いなくても、焼き付け性や、焼き付けること
により形成される導体（電極）の特性について、従来の
Ｐｂ系ガラスフリットを用いる場合と同等の性能を得る
ことが可能になるとともに、無鉛はんだに対する濡れ性
を向上させることが可能になる。なお、Ｂ2Ｏ3の含有割
合を５０mol％以下（０mol％は含まない）としたのは、
Ｂ2Ｏ3が５０mol％を越えるとガラス軟化点が高くなる
ため、電極表面にガラスが偏析してはんだ濡れ性が悪化
することによる。In a conductive paste containing Ag powder, glass frit and vehicle, a glass frit containing Bi 2 O 3 and B 2 O 3 in the above-mentioned predetermined ratio is used as a glass frit. In this case, even without using a Pb-based glass frit, it is possible to obtain the same performance as in the case of using a conventional Pb-based glass frit in terms of baking properties and characteristics of a conductor (electrode) formed by baking. In addition, it becomes possible to improve the wettability to the lead-free solder. Note that the content ratio of B 2 O 3 was set to 50 mol% or less (excluding 0 mol%).
If the content of B 2 O 3 exceeds 50 mol%, the glass softening point becomes high, so that the glass segregates on the electrode surface and the solder wettability deteriorates.
【００１３】また、請求項３の導電ペーストは、導電成
分であるＡｇ粉末と、ガラスフリットと、ビヒクルとを
配合してなる導電ペーストであって、ガラスフリット
が、Ｂｉ2Ｏ3と、ＳｉＯ2とを、ＳｉＯ2 ：６０mol％
以下（０mol％は含まない）の割合で配合したものであ
ることを特徴としている。The conductive paste according to claim 3 is a conductive paste obtained by mixing Ag powder, a glass frit, and a vehicle, which are conductive components, wherein the glass frit is made of Bi 2 O 3 , SiO 2 And SiO 2 : 60 mol%
It is characterized by being blended in the following ratio (excluding 0 mol%).
【００１４】Ａｇ粉末と、ガラスフリットと、ビヒクル
とを配合してなる導電ペーストにおいて、ガラスフリッ
トとして、Ｂｉ2Ｏ3と、ＳｉＯ2とを上記の所定の割合
で配合したガラスフリットを用いた場合、Ｐｂ系ガラス
フリットを用いなくても、焼き付け性や、焼き付けるこ
とにより形成される導体（電極）の特性について、従来
のＰｂ系ガラスフリットを用いる場合と同等の性能を得
ることが可能になるとともに、無鉛はんだに対する濡れ
性を向上させることが可能になる。なお、ＳｉＯ2の含
有割合を６０mol％以下（０mol％は含まない）としたの
は、ＳｉＯ2が６０mol％を越えるとガラス軟化点が高く
なるため、電極表面にガラスが偏析してはんだ濡れ性が
悪化することによる。In a conductive paste containing Ag powder, glass frit, and vehicle, a glass frit containing Bi 2 O 3 and SiO 2 in the above-mentioned predetermined ratio is used as the glass frit. Even if a Pb-based glass frit is not used, it is possible to obtain the same performance as in the case of using a conventional Pb-based glass frit with respect to the baking property and the characteristics of a conductor (electrode) formed by baking. In addition, it is possible to improve the wettability to a lead-free solder. The reason why the content ratio of SiO 2 is set to 60 mol% or less (excluding 0 mol%) is that if SiO 2 exceeds 60 mol%, the glass softening point becomes high, so that glass segregates on the electrode surface and solder wettability. Is worse.
【００１５】また、請求項４の導電ペーストは、導電成
分であるＡｇ粉末と、ガラスフリットと、ビヒクルとを
配合してなる導電ペーストであって、ガラスフリット
が、Ｂｉ2Ｏ3と、Ｂ2Ｏ3と、ＳｉＯ2とをＢｉ2Ｏ3：２
０mol％以上（１００mol％を含まない）、Ｂ2Ｏ3 ：５
０mol％以下（０mol％は含まない）、ＳｉＯ2 ：６０m
ol％以下（０mol％は含まない）の割合で配合したもの
であることを特徴としている。Further, the conductive paste according to claim 4 is a conductive paste obtained by mixing Ag powder, a glass frit, and a vehicle, which are conductive components, wherein the glass frit is made of Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and SiO 2 are converted to Bi 2 O 3 : 2
0 mol% or more (excluding 100 mol%), B 2 O 3 : 5
0 mol% or less (excluding 0 mol%), SiO 2 : 60 m
ol% or less (excluding 0 mol%).
【００１６】Ａｇ粉末と、ガラスフリットと、ビヒクル
とを配合してなる導電ペーストにおいて、ガラスフリッ
トとして、Ｂｉ2Ｏ3と、Ｂ2Ｏ3と、ＳｉＯ2を上記の所
定の割合で配合したガラスフリットを用いた場合、Ｐｂ
系ガラスフリットを用いなくても、焼き付け性や、焼き
付けることにより形成される導体（電極）の特性につい
て、従来のＰｂ系ガラスフリットを用いる場合と同等の
性能を得ることが可能になるとともに、無鉛はんだに対
する濡れ性を向上させることが可能になる。なお、Ｂｉ
2Ｏ3の含有割合を２０mol％以上（１００mol％を含まな
い）としたのは、Ｂｉ2Ｏ3が２０mol％未満になるとガ
ラス軟化点が高くなるため、電極表面にガラスが偏析し
てはんだ濡れ性が悪化することによる。また、Ｂ2Ｏ3の
含有割合を５０mol％以下（０mol％は含まない）とした
のは、Ｂ2Ｏ3が５０mol％を越えるとガラス軟化点が高
くなるため、電極表面にガラスが偏析してはんだ濡れ性
が悪化することによる。また、ＳｉＯ2の含有割合を６
０mol％以下（０mol％は含まない）としたのは、ＳｉＯ
2が６０mol％を越えるとガラス軟化点が高くなるため、
電極表面にガラスが偏析してはんだ濡れ性が悪化するこ
とによる。In a conductive paste containing Ag powder, glass frit and vehicle, a glass frit containing Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and SiO 2 in the above-mentioned predetermined ratio is used as the glass frit. When frit is used, Pb
Even without using a system-based glass frit, it is possible to obtain the same performance as in the case of using a conventional Pb-based glass frit with respect to the baking property and the characteristics of a conductor (electrode) formed by baking, and also to be lead-free. It becomes possible to improve the wettability to solder. In addition, Bi
The reason why the content ratio of 2 O 3 is set to 20 mol% or more (excluding 100 mol%) is that when Bi 2 O 3 is less than 20 mol%, the glass softening point increases, so that the glass segregates on the electrode surface and the solder wets. This is due to the deterioration of sex. The reason why the content ratio of B 2 O 3 is set to 50 mol% or less (excluding 0 mol%) is that if B 2 O 3 exceeds 50 mol%, the glass softening point becomes high, so that glass segregates on the electrode surface. This causes the solder wettability to deteriorate. When the content ratio of SiO 2 is 6
The content of 0 mol% or less (excluding 0 mol%) is defined by SiO 2
When 2 exceeds 60 mol%, the glass softening point becomes high,
This is because glass segregates on the electrode surface and solder wettability deteriorates.
【００１７】また、請求項５の導電ペーストは、焼き付
けすることにより形成される導体に、主成分であるＳｎ
と、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｕからなる群より選ば
れる少なくとも１種から構成される無鉛はんだによるは
んだ付けが行われる用途に用いられるものであることを
特徴としている。Further, the conductive paste according to the present invention is characterized in that a conductor formed by baking is used to add Sn as a main component.
, And is used for soldering with a lead-free solder composed of at least one selected from the group consisting of Bi, Ag, Zn, In, and Cu.
【００１８】本願発明の導電ペーストを塗布、焼き付け
することにより形成された導体に、上記の無鉛はんだを
用いてはんだ付けを行った場合、十分なはんだ濡れ性が
得られる。したがって、Ｐｂを含まない無鉛のガラスフ
リットを用いた導電ペーストで電極や導体を形成するこ
とが可能になるとともに、この電極や導体などに、無鉛
はんだを用いて、リード端子などを確実に取り付けるこ
とが可能になる。When the conductor formed by applying and baking the conductive paste of the present invention is soldered using the above-mentioned lead-free solder, sufficient solder wettability can be obtained. Therefore, it is possible to form electrodes and conductors with a conductive paste using Pb-free lead-free glass frit, and to securely attach lead terminals and the like to these electrodes and conductors using lead-free solder. Becomes possible.
【００１９】また、本願発明（請求項６）の太陽電池
は、ｎ型半導体上に形成された電極に、リード端子が取
り付けられた構造を有する太陽電池であって、前記電極
が、請求項１〜５のいずれかに記載の導電ペーストを、
ｎ型半導体上に塗布、焼き付けすることにより形成され
ており、かつ、前記リード端子が、主成分であるＳｎ
と、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｕからなる群より選ば
れる少なくとも１種から構成される無鉛はんだにより、
前記電極上に取り付けられていることを特徴としてい
る。The solar cell according to the present invention (claim 6) has a structure in which a lead terminal is attached to an electrode formed on an n-type semiconductor. The conductive paste according to any one of to 5,
The lead terminal is formed by applying and baking on an n-type semiconductor, and the lead terminal is composed of Sn as a main component.
And a lead-free solder composed of at least one selected from the group consisting of Bi, Ag, Zn, In, and Cu,
It is characterized by being mounted on the electrode.
【００２０】上記本願発明の導電ペーストを塗布、焼き
付けすることにより電極を形成するとともに、主成分で
あるＳｎと、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｕの中から選
ばれる少なくとも１種から構成される無鉛はんだを用い
て、電極にリード端子を取り付けることにより、鉛を含
まない導電ペーストと無鉛はんだを用いて、特性や信頼
性を低下させることなく、電極の形成と、リード端子の
取付を行うことが可能になり、安全性に優れ、環境保護
の見地からも好ましい太陽電池を得ることが可能にな
る。An electrode is formed by applying and baking the conductive paste of the present invention, and is composed of Sn as a main component and at least one selected from Bi, Ag, Zn, In and Cu. Using lead-free solder to attach lead terminals to electrodes, use lead-free conductive paste and lead-free solder to form electrodes and attach lead terminals without deteriorating characteristics and reliability It is possible to obtain a solar cell which is excellent in safety and is preferable from the viewpoint of environmental protection.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を示
して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
なお、この実施形態では、本願発明の導電ペーストを、
ｎ−Ｓｉ基板の電極形成材料として使用した場合を例に
とって説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, and features thereof will be described in more detail.
In this embodiment, the conductive paste of the present invention is
An example in which the material is used as an electrode forming material for an n-Si substrate will be described.
【００２２】［ガラスフリットの調製］ まず、表１に示す組成となるように、ガラスフリット
の出発原料であるＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3を配合
し、１１００℃の炉中に一時間放置して完全に溶融させ
る。 その後、溶融した原料を炉から取り出し、直ちに純水
中に投入してガラス化させる。 そして、得られたビーズ状のガラスをボールミルで湿
式粉砕し、乾燥させることにより表１に示すような組成
のガラスフリット（試料番号１〜１３）を得る。なお、
＊印を付した試料番号１及び８は本発明の範囲外の比較
例である。また、試料番号１３はＢｉ2Ｏ3が１００％で
あって、Ｂｉ2Ｏ3だけでは、ガラス化しないため、厳密
にはガラスフリットではない。なお、この実施形態で
は、試料番号１３については、Ｂｉ2Ｏ3の結晶性粉末を
使用した。[Preparation of Glass Frit] First, B 2 O 3 , SiO 2 and Bi 2 O 3 which are starting materials of glass frit were blended so as to have a composition shown in Table 1, and the mixture was placed in a furnace at 1100 ° C. Leave for 1 hour to completely melt. Thereafter, the melted raw material is taken out of the furnace and immediately put into pure water for vitrification. Then, the obtained bead-shaped glass is wet-pulverized by a ball mill and dried to obtain a glass frit (sample numbers 1 to 13) having the composition shown in Table 1. In addition,
Sample numbers 1 and 8 marked with * are comparative examples outside the scope of the present invention. Further, Sample No. 13 is a Bi 2 O 3 is 100%, only the Bi 2 O 3, because no vitrification, not strictly glass frit. In this embodiment, a crystalline powder of Bi 2 O 3 was used for sample number 13.
【００２３】[0023]
【表１】 [Table 1]
【００２４】なお、表１の各試料の、Ｂ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2、Ｂｉ2Ｏ3の割合を図１に示す。表１の試料番号
は、図１の三成分系状態図に記入した番号と対応してい
る。Incidentally, B 2 O 3 , Si
FIG. 1 shows the proportions of O 2 and Bi 2 O 3 . The sample numbers in Table 1 correspond to the numbers entered in the ternary phase diagram of FIG.
【００２５】［導電ペーストの調製］次に、上記のよう
に調製したガラスフリット（試料番号１〜１３）を用
い、以下に示す手順で導電ペーストを調製した。 Ａｇ粉末、上記のガラスフリット、ビヒクル、Ａｇ3
ＰＯ4を以下の割合で配合する。 Ａｇ粉末 ：２０vol％ ガラスフリット： ３vol％ ビヒクル ：７６vol％ Ａｇ3ＰＯ4 ： １vol％ そして、上記の割合で配合された原料を、３本ロール
で分散して評価用試料である導電ペースト（電極ペース
ト）を得る。[Preparation of Conductive Paste] Next, using the glass frit prepared as described above (Sample Nos. 1 to 13), a conductive paste was prepared in the following procedure. Ag powder, the above glass frit, vehicle, Ag 3
PO 4 is blended in the following ratio. Ag powder: 20 vol% glass frit: 3 vol% Vehicle: 76vol% Ag 3 PO 4: 1vol% The raw materials are blended in an amount above, the conductive paste is evaluation sample was dispersed by three rolls (electrode paste Get)
【００２６】なお、この実施形態では、Ａｇ粉末とし
て、粒径１〜３μmのものを用い、ビヒクルとしては、
ターピネオールにエチルセルロースを１５重量％の割合
で溶解させたものを使用した。In this embodiment, Ag powder having a particle size of 1 to 3 μm is used.
A solution obtained by dissolving ethyl cellulose in terpineol at a ratio of 15% by weight was used.
【００２７】また、Ａｇ3ＰＯ4は、基板−電極間の接触
をオーミック性にして、接触抵抗を小さくするための添
加物である。Ag 3 PO 4 is an additive for reducing the contact resistance by making the contact between the substrate and the electrode ohmic.
【００２８】［電極の形成］ 上記導電ペースト（電極ペースト）を、１０×７mmに
カットしたＳｉウエハの両面に、スクリーン印刷法によ
り印刷する。 導電ペーストが印刷されたＳｉウエハを、１５０℃で
乾燥した後、近赤外炉において８００℃で焼成して電極
（電極膜）を形成した。上記のようにして作製した試料
につき、無鉛はんだに対するはんだ濡れ性の評価を行っ
た。[Formation of Electrodes] The conductive paste (electrode paste) is printed on both sides of a Si wafer cut to 10 × 7 mm by a screen printing method. The Si wafer on which the conductive paste was printed was dried at 150 ° C., and then fired at 800 ° C. in a near-infrared furnace to form an electrode (electrode film). The samples prepared as described above were evaluated for solder wettability with respect to lead-free solder.
【００２９】なお、無鉛はんだとしては、主成分である
Ｓｎと、Ａｇ及びＢｉを配合してなる無鉛はんだを用い
た。As the lead-free solder, a lead-free solder containing Sn, which is a main component, and Ag and Bi was used.
【００３０】また、はんだ濡れ性の評価方法として、メ
ニスコグラフ法を用いた。なお、メニスコグラフ法と
は、図２に示すように、両面に電極（電極膜）１が形成
された基板（試料）２をはんだ浴３中に浸漬した状態
で、浮力・表面張力などの基板２に作用する力を測定し
て、はんだ濡れ性を評価する方法である。As a method for evaluating solder wettability, a meniscograph method was used. As shown in FIG. 2, the meniscography method refers to a method in which a substrate (sample) 2 having electrodes (electrode films) 1 formed on both surfaces is immersed in a solder bath 3 and the substrate 2 having a buoyancy, a surface tension, etc. This is a method for evaluating solder wettability by measuring the force acting on the solder.
【００３１】そして、図３に示すように、浸漬を開始し
て１０秒後の、基板に働く力（Ｆ（１０））をはんだ濡
れ性の指標として、各試料のはんだ濡れ性を評価した。
なお、電極のはんだ濡れ性が良好であるほど、基板をは
んだ浴の方向に引っ張る力（引力）が大きくなる。はん
だ濡れ性の評価結果（Ｆ（１０）の測定結果）を表１に
併せて示す。Then, as shown in FIG. 3, the solder wettability of each sample was evaluated using the force (F (10)) acting on the substrate 10 seconds after the start of immersion as an index of the solder wettability.
The better the solder wettability of the electrode, the greater the force (attraction) that pulls the substrate in the direction of the solder bath. The evaluation results of the solder wettability (the measurement results of F (10)) are also shown in Table 1.
【００３２】表１に示すように、本発明の範囲内の組成
のガラスフリットを使用した導電ペースト（試料番号２
〜７，９〜１３）を塗布、焼き付けすることにより形成
した電極は、従来のＰｂ系ガラスフリットを使用した導
電ペーストを用いた電極（モニタ）に比べて、はんだ濡
れ性が向上していることがわかる。特に、Ｂｉ2Ｏ3の配
合割合の多い領域で、はんだ濡れ性が大幅に向上してい
ることがわかる。As shown in Table 1, a conductive paste using a glass frit having a composition within the range of the present invention (Sample No. 2)
Electrodes formed by applying and baking 電極 7, 9 to 13) have improved solder wettability as compared with an electrode (monitor) using a conductive paste using a conventional Pb-based glass frit. I understand. In particular, it can be seen that the solder wettability is significantly improved in a region where the proportion of Bi 2 O 3 is large.
【００３３】なお、Ｂ2Ｏ3が本発明の範囲を超える試料
番号１と、ＳｉＯ2が本発明の範囲を超える試料番号８
においては、はんだ濡れ性が不十分という結果になって
いる。Sample No. 1 in which B 2 O 3 exceeds the range of the present invention and Sample No. 8 in which SiO 2 exceeds the range of the present invention
Results in insufficient solder wettability.
【００３４】また、実際に、上記の試料番号１〜１３の
導電ペーストを用いて、図４に示すように、基板（ｎ型
半導体）１１の一方の面（上面）側の反射防止膜１８上
に、Ａｇ電極（受光面電極）１３を形成するとともに、
無鉛はんだ１４により受光面用電極１３にリード端子１
５を取り付け、さらに、基板１１の他方の面（下面）側
にＡｌ電極１６を形成し、リード端子１７を取り付ける
ことにより、太陽電池を作製した。そして、この太陽電
池セルについて、ＦＦ（Fill Factor：曲線因子）値を
測定した。なお、ＦＦ値は、太陽電池セルにおける電極
の性能の目安となる値で、電極の接触抵抗や配線抵抗が
高い場合、あるいは、ＰＮ接合がリークされている場合
にはその値が減少する。上記のようにして測定したＦＦ
値を表１に併せて示す。Further, actually, as shown in FIG. 4, the conductive pastes of the above-mentioned sample numbers 1 to 13 were used to form an anti-reflection film 18 on one surface (upper surface) of the substrate (n-type semiconductor) 11. Then, an Ag electrode (light receiving surface electrode) 13 is formed,
Lead terminal 1 on light-receiving surface electrode 13 with lead-free solder 14
5 was attached, an Al electrode 16 was formed on the other surface (lower surface) side of the substrate 11, and a lead terminal 17 was attached, whereby a solar cell was manufactured. And about this solar cell, FF (Fill Factor: Fill factor) value was measured. The FF value is a value that is a measure of the performance of the electrode in the solar cell, and decreases when the contact resistance or wiring resistance of the electrode is high or when the PN junction is leaked. FF measured as above
The values are also shown in Table 1.
【００３５】表１に示すように、本発明の範囲内の組成
のガラスフリットを使用した導電ペースト（試料番号２
〜７，９〜１３）を用いて形成した太陽電池セルのＦＦ
値は、従来のＰｂ系ガラスフリットを使用した導電ペー
ストを用いて電極を形成した太陽電池セルの場合（従来
品）と同等以上であり、実装時に太陽電池セルの特性を
劣化させないことがわかる。As shown in Table 1, a conductive paste (sample No. 2) using a glass frit having a composition within the scope of the present invention was used.
FF of the solar cell formed by using
The value is equal to or higher than that of a solar cell in which an electrode is formed using a conductive paste using a conventional Pb-based glass frit (conventional product), and it can be seen that the characteristics of the solar cell are not deteriorated during mounting.
【００３６】なお、上記実施形態では、特性測定用の太
陽電池セルを形成した場合について説明したが、太陽電
池の具体的な構造や形状、寸法などに関しては、特別の
制約はない。また、本願発明の導電ペーストは太陽電池
に限らず、その他の半導体素子にも使用することが可能
であり、その場合にも、無鉛はんだに対する十分な濡れ
性を確保することができる。In the above embodiment, the case where the solar cell for characteristic measurement is formed has been described. However, there is no particular restriction on the specific structure, shape, dimensions, etc. of the solar cell. Further, the conductive paste of the present invention can be used not only for solar cells but also for other semiconductor elements. In such a case, sufficient wettability with respect to lead-free solder can be ensured.
【００３７】本願発明は、さらにその他の点においても
上記実施形態に限定されるものではなく、導電ペースト
を構成する各材料の配合割合や、組み合わせて使用する
無鉛はんだの組成などに関し、発明の要旨の範囲内にお
いて、種々の応用、変形を加えることが可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiment in other respects. The present invention relates to the mixing ratio of each material constituting the conductive paste, the composition of the lead-free solder used in combination, and the like. Within the range, various applications and modifications can be made.
【００３８】[0038]
【発明の効果】上述のように、本願発明（請求項１〜
４）の導電ペーストは、従来のガラスフリットに代え
て、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、及びＢ2Ｏ3を含有するガ
ラスフリット、Ｂｉ2Ｏ3、及びＳｉＯ2を含有するガ
ラスフリット、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＳｉＯ2を含
有するガラスフリット、のいずれかを用いるようにして
いるので、Ｐｂ系ガラスフリットを用いなくても、焼き
付け性や、焼き付けることにより形成される導体（電
極）の特性について、従来のＰｂ系ガラスフリットを用
いる場合と同等の性能を得ることが可能になるととも
に、無鉛はんだに対する濡れ性を向上させることが可能
になる。As described above, the present invention (Claims 1 to 5)
The conductive paste of 4) is a glass frit containing Bi 2 O 3 , Bi 2 O 3 and B 2 O 3 , a glass frit containing Bi 2 O 3 and SiO 2 , instead of the conventional glass frit, Since any one of glass frit containing Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , and SiO 2 is used, it is formed by baking property or baking without using a Pb-based glass frit. With regard to the characteristics of the conductor (electrode), it is possible to obtain the same performance as when using a conventional Pb-based glass frit, and it is possible to improve the wettability to a lead-free solder.
【００３９】また、請求項５のように、本願発明の導電
ペーストを塗布、焼き付けすることにより形成された導
体に、主成分であるＳｎと、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、
Ｃｕからなる群より選ばれる少なくとも１種から構成さ
れる無鉛はんだを用いてはんだ付けを行うようにした場
合、実用上問題がない程度の、十分なはんだ濡れ性を得
ることができる。したがって、ガラスフリットがＰｂを
含まない無鉛の導電ペーストを用いて電極を形成するこ
とが可能になるとともに、この電極に、無鉛はんだを用
いてリード端子などを確実に取り付けることが可能にな
る。According to a fifth aspect of the present invention, the conductor formed by applying and baking the conductive paste of the present invention has Sn, which is a main component, and Bi, Ag, Zn, In,
When soldering is performed using a lead-free solder composed of at least one selected from the group consisting of Cu, sufficient solder wettability can be obtained to the extent that there is no practical problem. Therefore, it is possible to form an electrode using a lead-free conductive paste whose glass frit does not contain Pb, and it is possible to securely attach a lead terminal or the like to this electrode using a lead-free solder.
【００４０】また、本願発明（請求項６）の太陽電池の
ように、上記本願発明の導電ペーストを塗布、焼き付け
することにより電極を形成するとともに、主成分である
Ｓｎと、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｕの中から選ばれ
る少なくとも１種から構成される無鉛はんだを用いて、
電極にリード端子を取り付けるようにした場合、鉛を含
まない導電ペーストと無鉛はんだを用いて、特性や信頼
性を低下させることなく、電極の形成と、リード端子の
取付を行うことが可能になり、安全性に優れ、環境保護
の見地からも好ましい太陽電池を得ることが可能にな
る。Further, like the solar cell of the present invention (claim 6), the conductive paste of the present invention is applied and baked to form electrodes, and the main components Sn, Bi, Ag, and Zn are formed. , In, using a lead-free solder composed of at least one selected from Cu,
When lead terminals are attached to electrodes, it is possible to form electrodes and attach lead terminals without deteriorating characteristics and reliability by using lead-free conductive paste and lead-free solder. Therefore, it is possible to obtain a solar cell which is excellent in safety and preferable from the viewpoint of environmental protection.
【図１】ガラスフリットを構成するＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2、
Ｂｉ2Ｏ3の割合を示す三成分系状態図である。FIG. 1 shows B 2 O 3 , SiO 2 ,
FIG. 3 is a ternary phase diagram showing the ratio of Bi 2 O 3 .
【図２】メニスコグラフ法によりはんだ濡れ性を評価す
る方法を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a method for evaluating solder wettability by a meniscograph method.
【図３】メニスコグラフ法によりはんだ濡れ性を評価す
る場合の、基板（試料）をはんだ浴に浸漬してからの経
過時間と基板に作用する力の関係を示す線図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time after immersing a substrate (sample) in a solder bath and a force acting on the substrate when evaluating solder wettability by a meniscograph method.
【図４】本願発明の一実施形態にかかる導電ペーストを
用いて受光面用電極を形成するとともに、無鉛はんだを
用いて受光面用電極にリード端子を取り付けた太陽電池
を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a solar cell in which a light receiving surface electrode is formed using a conductive paste according to an embodiment of the present invention, and a lead terminal is attached to the light receiving surface electrode using lead-free solder. is there.
【符号の説明】 １ 電極（電極膜） ２ 基板 ３ はんだ浴 １１ 基板（ｎ型半導体） １３ Ａｇ電極（受光面電極） １４ 無鉛はんだ １５ リード端子 １６ Ａｌ電極 １７ リード端子 １８ 反射防止膜[Description of Signs] 1 electrode (electrode film) 2 substrate 3 solder bath 11 substrate (n-type semiconductor) 13 Ag electrode (light receiving surface electrode) 14 lead-free solder 15 lead terminal 16 Al electrode 17 lead terminal 18 anti-reflection film
Claims (6)
ビヒクルとを配合してなるものであることを特徴とする
導電ペースト。An Ag powder as a conductive component, Bi 2 O 3 ,
A conductive paste characterized by being compounded with a vehicle.
トと、ビヒクルとを配合してなる導電ペーストであっ
て、 ガラスフリットが、Ｂｉ2Ｏ3と、Ｂ2Ｏ3とを、 Ｂ2Ｏ3：５０mol％以下（０mol％は含まない）の割合で
配合したものであることを特徴とする導電ペースト。2. A conductive paste comprising a mixture of Ag powder as a conductive component, glass frit, and a vehicle, wherein the glass frit comprises Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , and B 2 O 3 : Conductive paste characterized by being blended at a ratio of 50 mol% or less (excluding 0 mol%).
トと、ビヒクルとを配合してなる導電ペーストであっ
て、 ガラスフリットが、Ｂｉ2Ｏ3と、ＳｉＯ2とを、 ＳｉＯ2：６０mol％以下（０mol％は含まない）の割合
で配合したものであることを特徴とする導電ペースト。3. A conductive paste comprising an Ag powder as a conductive component, a glass frit, and a vehicle, wherein the glass frit comprises Bi 2 O 3 and SiO 2 , and SiO 2 : 60 mol%. A conductive paste characterized by being blended in the following ratio (not including 0 mol%).
トと、ビヒクルとを配合してなる導電ペーストであっ
て、 ガラスフリットが、Ｂｉ2Ｏ3と、Ｂ2Ｏ3と、ＳｉＯ2と
を Ｂｉ2Ｏ3：２０mol％以上（１００mol％を含まない）、 Ｂ2Ｏ3 ：５０mol％以下（０mol％は含まない）、 ＳｉＯ2 ：６０mol％以下（０mol％は含まない）の割
合で配合したものであることを特徴とする導電ペース
ト。4. A conductive paste obtained by mixing Ag powder as a conductive component, glass frit, and a vehicle, wherein the glass frit comprises Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , and SiO 2 . Bi 2 O 3 : 20 mol% or more (excluding 100 mol%), B 2 O 3 : 50 mol% or less (excluding 0 mol%), SiO 2 : 60 mol% or less (excluding 0 mol%). A conductive paste, characterized in that:
に、主成分であるＳｎと、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃ
ｕからなる群より選ばれる少なくとも１種から構成され
る無鉛はんだによるはんだ付けが行われる用途に用いら
れるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の導電ペースト。5. A conductor formed by baking includes Sn, a main component, and Bi, Ag, Zn, In, C
The conductive paste according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive paste is used for an application in which soldering is performed with a lead-free solder composed of at least one selected from the group consisting of u.
端子が取り付けられた構造を有する太陽電池であって、 前記電極が、請求項１〜５のいずれかに記載の導電ペー
ストを、ｎ型半導体上に塗布、焼き付けすることにより
形成されており、かつ、 前記リード端子が、主成分であるＳｎと、Ｂｉ、Ａｇ、
Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｕからなる群より選ばれる少なくとも１
種から構成される無鉛はんだにより、前記電極上に取り
付けられていることを特徴とする太陽電池。6. A solar cell having a structure in which a lead terminal is attached to an electrode formed on an n-type semiconductor, wherein the electrode comprises the conductive paste according to claim 1; The lead terminal is formed by applying and baking on an n-type semiconductor, and the lead terminals are composed of Sn as a main component, Bi, Ag,
At least one selected from the group consisting of Zn, In, and Cu
A solar cell, wherein the solar cell is mounted on the electrode by a lead-free solder composed of a seed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10150722A JPH11329072A (en) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | Conductive paste and solar battery using the same |
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| JP10150722A JPH11329072A (en) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | Conductive paste and solar battery using the same |
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|---|---|
| JPH11329072A true JPH11329072A (en) | 1999-11-30 |
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| JP10150722A Pending JPH11329072A (en) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | Conductive paste and solar battery using the same |
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