JPS6159551B2 - - Google Patents
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- JPS6159551B2 JPS6159551B2 JP53129116A JP12911678A JPS6159551B2 JP S6159551 B2 JPS6159551 B2 JP S6159551B2 JP 53129116 A JP53129116 A JP 53129116A JP 12911678 A JP12911678 A JP 12911678A JP S6159551 B2 JPS6159551 B2 JP S6159551B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、半導体装置用電極材料に関するもの
で、とくに太陽電池等の比較的大きな電極を有す
る半導体素子を大量かつ安価に製造するのに適し
た電極材料を提供するものである。すなわち本発
明は、たとえば太陽電池等の半導体装置の電極を
スクリーン印刷などの方法で塗布し焼成すること
によつて、強固にかつオーミツクに形成する場合
に用いられる電極用泥状物（以下導電ペーストと
いう）に関するもので、特に高い変換効率を有す
る太陽電池を大量にかつ安価に、しかも再現性よ
く得るために好適な導電ペーストを提供するもの
である。 近年、太陽電池の電極形成として、従来の真空
蒸着法やメツキに替つて印刷法が検討されるよう
になつてきた。印刷法は、金属粉末、ガラス粉末
などを有機質溶液と混合して調製した粘調な泥状
物質いわゆる導電ペーストをステンシルスクリー
ンなどで印刷した後焼成する方法である。この方
法を用いれば、従来の真空蒸着法やメツキ法に比
べて著しく作業が簡素化されしかも容易に連続自
動化が達成される。 現在、太陽電池の最も大きな課題の一つは製造
コストの低減であり、このことが太陽電池の普及
に決定的な要因となる。そしてたとえばシリコン
太陽電池の製造コストの中でこれまでの蒸着法や
メツキ法による電極形成工程の占める割合が非常
に大きい。したがつてこの印刷法による電極形成
は太陽電池の製造コストの低減に大きく寄与する
が、この方法を用いる場合特に重要なことは、光
起電力性を示す半導体すなわち、半導体基板と異
なる伝導形を有する拡散層側たとえば基板がｎ型
であればその上に形成されたP+拡散層側に対し
てオーミツク接触し、かつ拡散層を破壊しない
で、しかも強固に密着さることである。 従来、混成集積回路の印刷、焼成形厚膜抵抗や
コンデンサーなどに同じく印刷焼成法で電極を形
成するときに用いられている導電ペーストには、
Ag、Ag／Pd、およびAu系が主に使用されてき
た。これらの導電ペーストは、AgあるいはAgと
Pdの混合粉末又はAu粉末に鉛系を主成分とする
ガラス粉末とエチルセルローズなどの有機結着剤
や印刷を容易にするためにエチルセルソルブなど
の有機溶媒を加えたものである。しかし、本発明
者らの検討によればこのような導電ペーストを被
電極形成太陽電池基板に単に印刷塗布し、焼成し
ただけでは、比較的低い焼成温度の場合半導体基
板と電極との間にバリヤーができオーミク接触を
示さなかつたり、また比較的高い焼成温度では、
光起電特性を示す拡散層が比較的浅い場合には導
電ペースト中の金属成分が侵入してゆき接合を破
壊する。 このように従来の導電ペーストを用いて、光起
電性を示す比較的浅い拡散層に対してつきぬけの
ないしかも低い接触抵抗を示す電極を一度に形成
することは非常に困難であつた。 本発明は、上記従来の導電ペーストの欠点を一
掃し、シリコンなどの半導体基板の電極として非
常に有用な導電ペーストを提供するものでとくに
シリコンの太陽電池基板のように片方に基板と伝
導型の異なる浅い拡散層を形成した拡散層側およ
び基板側から電極を取りだす場合に非常に有用で
ある。 本発明は、すでに本発明者らが特願昭52−
91929号や同53−67043号で提案した半導電極材料
よりさらにすぐれた電極材料を提供するものであ
る。すなわち本発明は、太陽電池用電極として特
に１μｍ以下の浅い拡散に対して電極の侵入がな
いので接合の破壊が起らず、しかも、接触抵抗が
一段と低いものが得られるので、太陽電池の直列
抵抗が小さくなり、曲線率を大きくできるので、
変換効率の増大に大きく寄与する。 本発明の内容は、先述のごとく本発明者らがす
でに提案した特願昭52−91929号のAgとAlと非酸
化鉛系ガラス粉末で形成した半導体用電極材料
と、同53−67043号のAgとAuと同じく非酸化鉛
系ガラス粉末で構成した半導体電極材との組合せ
によつて達成されたものである。すなわち本発明
の半導体電極材料の固形成分が、AgとAuとアル
ミニウムの三元混合粉末と非酸化鉛ガラス粉末で
構成されており、電極材料の主成分であるAgと
半導体基板たとえばシリコンとの共晶温度より低
い共晶温度を有する金属粉末を二種以上含むこと
が本発明の重要な要件となり、またガラス質が非
酸化鉛系であることもあわせて重要である。すな
わち本発明は、導電ペーストの固形成分を銀と金
とアルミニウムの三元金属粉末と、さらに好まし
くは、鉛系ガラス粉末をまつたく含まない他の低
融点ガラス粉末たとえば酸化亜鉛―酸化硼素―シ
リカ系でなる粉末で構成し、さらにスクリーン印
刷などの方法で塗布を容易ならしめるためにエチ
ルセルロースやエチルセルソルブなどの有機結着
剤と有機溶媒を適当量添加し充分に混合撹拌され
た粘調な半導体電極材料である。 本発明に従い導電ペーストの固形成分として
Ag粉末にAuとAlの粉末を新たに加えることによ
つて、さらに好ましくはガラス成分から鉛系ガラ
スを除去することによつて従来の高温焼成形導電
ペースト（焼成温度約850℃）より約300℃低い温
度で、又従来の中温焼成形導電ペースト（焼成温
度約550〜600℃）では得られなかつた焼成温度で
すぐれた太陽電池用電極が得られるようになつ
た。 本発明の特長を述べると、AuのSiに対する共
晶温度は370℃で、またAlのSiに対する共晶温度
は570℃で、AgのSiに対する共晶温度（830℃）
より低いので、Ag粉末にAuやAlの粉末が存在す
れば、比較的低い焼成温度でもSiに対してAuや
Alが優先的にSi基板と合金反応をおこし、800℃
以上の高温まで上げることなく、シリコンに対し
て低接触抵抗のコンタクトが得られ、しかもペー
スト中の銀粉末の低抵抗膜の形成と相まつて好ま
しい電極が形成される。さらに、本発明におい
て、シリコン基板に塗布された導電ペーストに鉛
系のガラスを含ませないと先に述べた上述の先願
特許で示したようにSi基板の酸化がおこらないの
で、より一層良好なオーミツク接触を実現するこ
とができる。 また、本発明は、AgとAuとAlの配合比を適当
にかえることにより、太陽電池のように基板と伝
導型の異なる拡散層たとえばｎ基板にＰ形不純物
を拡散させたｐ／ｎ接合において拡散層が浅い場
合でも、適当にえらべば電極が拡散層をつきぬけ
るようなことはおこらない。すなわち本発明のよ
うなAg、Au、Alの金属粉末を導電層に用いたペ
ーストは、すでに発明者らが検討したAg―Al
系、Ag―Au系に比べて、著しく浅い拡散層に対
してもつきぬけがおこらない特長を有している。
Ag―Al系については、すでに発明者らが特願昭
52−91929号やNational.Tech.Rept24P.532
（1978）で述べたように、拡散層の厚さが１μｍ
以下の接合に対して、接触抵抗が十分低いAl量
では電極のつきぬけがおこりやすく、不適当であ
つた。また、Ag―Au系についても、同様な現象
により１μｍ以下の拡散層に不適当であつた。し
かし、本発明の導電ペーストを用いれば１μ以下
の拡散層に対して十分使用できる。 以下本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 0.5μ以下の粒径からなる銀の微粉末10ｇと0.1
μｍ以下の粒径からなる金の超微粉末１ｇと、さ
らにAlの超微粉末0.5ｇとを１μｍ以下の粒径か
らなるZnOを主分とするZnO―B2O3―SiO2系ガラ
スフリツト0.5ｇとともに、メノウの混合撹拌機
で少量のエチレンセルロースとカルビトールを加
えながら十分に混合撹拌して、約300cps程度の
粘調な泥状物質すなわちAg―Au―Al系三元混合
導電ペーストを調製する。太陽電池用基板とし
て、図に示したように１Ω−cmの比抵抗を有する
ｎ型シリコン基板１に拡散深さ約0.8μｍのp+層
２および反対面に適当な深さのn+層３を形成す
る。ついでそれぞれの面に上記導電ペースト４，
５をステンシルスクリーンを用いて印刷塗布す
る。つぎにこの基板を120℃で熱風乾燥し有機溶
媒を蒸発除去した後、微量の酸素を含む窒素ガス
の流れる雰囲気中で550℃、20分間焼成する。こ
のようにして形成した電極とシリコン基板のp+
面およびn+面との接触抵抗を測定してみると、
いずれも５×10-3〜９×10-4Ω−cm2と低い接触抵
抗を示しほゞ完全なオーミツク接触を示している
ことがわかつた。また上述の方法で形成した電極
のp+拡散層２に対してのつきぬけの程度を調べ
るために、p+側電極に−1.0Vを印加してpn接合
に逆バイアスしリーク電流を測定すると、−１×
10-6A／cm2となりほとんどリークしていないこと
が確認された。このように本発明の導電ペースト
は、従来の導電ペーストより250℃程低い温度で
焼成したにもかかわらず接触抵抗が充分低く、し
かも太陽電池の性能上もつとも重要なp+層から
ｎ基板への電極材料のつきぬけのない、すなわち
ｐ／ｎ接合の破壊がまつたくない太陽電池の電極
として非常に優れた導電ペーストであつた。 実施例 ２ つぎに本発明の導電ペーストの固形成分、すな
わち銀、金、アルミニウム粉末、およびガラス質
粉末の配合組成をかえて調製した導電ペーストの
p+層に対する接触抵抗、電極の表面抵抗やつき
ぬけの程度を表わすリーク電流などの電気的特性
をしらべた結果について説明する。 次表は、固形成分の配合組成をかえて調製した
導電ペーストを用いてp+／ｎ接合の光起電性シ
リコン基板で電極を形成したときのp+面での電
極の接触抵抗、電極の面抵抗およびリーク電流を
表わしたものである。なお導電ペーストの調製、
印刷、焼成は、実施例１に示した方法と基本的に
同一であるが、導電ペースト中の固形成分の配合
はあらかじめ銀とガラフ粉末からなる導電ペース
トを調製しておき、この導電ペーストに金および
アルミニウムの粉末を適当量加え再度カルトール
で粒度を約300cpsに調製しながら充分に混合撹
拌調整した。
で、とくに太陽電池等の比較的大きな電極を有す
る半導体素子を大量かつ安価に製造するのに適し
た電極材料を提供するものである。すなわち本発
明は、たとえば太陽電池等の半導体装置の電極を
スクリーン印刷などの方法で塗布し焼成すること
によつて、強固にかつオーミツクに形成する場合
に用いられる電極用泥状物（以下導電ペーストと
いう）に関するもので、特に高い変換効率を有す
る太陽電池を大量にかつ安価に、しかも再現性よ
く得るために好適な導電ペーストを提供するもの
である。 近年、太陽電池の電極形成として、従来の真空
蒸着法やメツキに替つて印刷法が検討されるよう
になつてきた。印刷法は、金属粉末、ガラス粉末
などを有機質溶液と混合して調製した粘調な泥状
物質いわゆる導電ペーストをステンシルスクリー
ンなどで印刷した後焼成する方法である。この方
法を用いれば、従来の真空蒸着法やメツキ法に比
べて著しく作業が簡素化されしかも容易に連続自
動化が達成される。 現在、太陽電池の最も大きな課題の一つは製造
コストの低減であり、このことが太陽電池の普及
に決定的な要因となる。そしてたとえばシリコン
太陽電池の製造コストの中でこれまでの蒸着法や
メツキ法による電極形成工程の占める割合が非常
に大きい。したがつてこの印刷法による電極形成
は太陽電池の製造コストの低減に大きく寄与する
が、この方法を用いる場合特に重要なことは、光
起電力性を示す半導体すなわち、半導体基板と異
なる伝導形を有する拡散層側たとえば基板がｎ型
であればその上に形成されたP+拡散層側に対し
てオーミツク接触し、かつ拡散層を破壊しない
で、しかも強固に密着さることである。 従来、混成集積回路の印刷、焼成形厚膜抵抗や
コンデンサーなどに同じく印刷焼成法で電極を形
成するときに用いられている導電ペーストには、
Ag、Ag／Pd、およびAu系が主に使用されてき
た。これらの導電ペーストは、AgあるいはAgと
Pdの混合粉末又はAu粉末に鉛系を主成分とする
ガラス粉末とエチルセルローズなどの有機結着剤
や印刷を容易にするためにエチルセルソルブなど
の有機溶媒を加えたものである。しかし、本発明
者らの検討によればこのような導電ペーストを被
電極形成太陽電池基板に単に印刷塗布し、焼成し
ただけでは、比較的低い焼成温度の場合半導体基
板と電極との間にバリヤーができオーミク接触を
示さなかつたり、また比較的高い焼成温度では、
光起電特性を示す拡散層が比較的浅い場合には導
電ペースト中の金属成分が侵入してゆき接合を破
壊する。 このように従来の導電ペーストを用いて、光起
電性を示す比較的浅い拡散層に対してつきぬけの
ないしかも低い接触抵抗を示す電極を一度に形成
することは非常に困難であつた。 本発明は、上記従来の導電ペーストの欠点を一
掃し、シリコンなどの半導体基板の電極として非
常に有用な導電ペーストを提供するものでとくに
シリコンの太陽電池基板のように片方に基板と伝
導型の異なる浅い拡散層を形成した拡散層側およ
び基板側から電極を取りだす場合に非常に有用で
ある。 本発明は、すでに本発明者らが特願昭52−
91929号や同53−67043号で提案した半導電極材料
よりさらにすぐれた電極材料を提供するものであ
る。すなわち本発明は、太陽電池用電極として特
に１μｍ以下の浅い拡散に対して電極の侵入がな
いので接合の破壊が起らず、しかも、接触抵抗が
一段と低いものが得られるので、太陽電池の直列
抵抗が小さくなり、曲線率を大きくできるので、
変換効率の増大に大きく寄与する。 本発明の内容は、先述のごとく本発明者らがす
でに提案した特願昭52−91929号のAgとAlと非酸
化鉛系ガラス粉末で形成した半導体用電極材料
と、同53−67043号のAgとAuと同じく非酸化鉛
系ガラス粉末で構成した半導体電極材との組合せ
によつて達成されたものである。すなわち本発明
の半導体電極材料の固形成分が、AgとAuとアル
ミニウムの三元混合粉末と非酸化鉛ガラス粉末で
構成されており、電極材料の主成分であるAgと
半導体基板たとえばシリコンとの共晶温度より低
い共晶温度を有する金属粉末を二種以上含むこと
が本発明の重要な要件となり、またガラス質が非
酸化鉛系であることもあわせて重要である。すな
わち本発明は、導電ペーストの固形成分を銀と金
とアルミニウムの三元金属粉末と、さらに好まし
くは、鉛系ガラス粉末をまつたく含まない他の低
融点ガラス粉末たとえば酸化亜鉛―酸化硼素―シ
リカ系でなる粉末で構成し、さらにスクリーン印
刷などの方法で塗布を容易ならしめるためにエチ
ルセルロースやエチルセルソルブなどの有機結着
剤と有機溶媒を適当量添加し充分に混合撹拌され
た粘調な半導体電極材料である。 本発明に従い導電ペーストの固形成分として
Ag粉末にAuとAlの粉末を新たに加えることによ
つて、さらに好ましくはガラス成分から鉛系ガラ
スを除去することによつて従来の高温焼成形導電
ペースト（焼成温度約850℃）より約300℃低い温
度で、又従来の中温焼成形導電ペースト（焼成温
度約550〜600℃）では得られなかつた焼成温度で
すぐれた太陽電池用電極が得られるようになつ
た。 本発明の特長を述べると、AuのSiに対する共
晶温度は370℃で、またAlのSiに対する共晶温度
は570℃で、AgのSiに対する共晶温度（830℃）
より低いので、Ag粉末にAuやAlの粉末が存在す
れば、比較的低い焼成温度でもSiに対してAuや
Alが優先的にSi基板と合金反応をおこし、800℃
以上の高温まで上げることなく、シリコンに対し
て低接触抵抗のコンタクトが得られ、しかもペー
スト中の銀粉末の低抵抗膜の形成と相まつて好ま
しい電極が形成される。さらに、本発明におい
て、シリコン基板に塗布された導電ペーストに鉛
系のガラスを含ませないと先に述べた上述の先願
特許で示したようにSi基板の酸化がおこらないの
で、より一層良好なオーミツク接触を実現するこ
とができる。 また、本発明は、AgとAuとAlの配合比を適当
にかえることにより、太陽電池のように基板と伝
導型の異なる拡散層たとえばｎ基板にＰ形不純物
を拡散させたｐ／ｎ接合において拡散層が浅い場
合でも、適当にえらべば電極が拡散層をつきぬけ
るようなことはおこらない。すなわち本発明のよ
うなAg、Au、Alの金属粉末を導電層に用いたペ
ーストは、すでに発明者らが検討したAg―Al
系、Ag―Au系に比べて、著しく浅い拡散層に対
してもつきぬけがおこらない特長を有している。
Ag―Al系については、すでに発明者らが特願昭
52−91929号やNational.Tech.Rept24P.532
（1978）で述べたように、拡散層の厚さが１μｍ
以下の接合に対して、接触抵抗が十分低いAl量
では電極のつきぬけがおこりやすく、不適当であ
つた。また、Ag―Au系についても、同様な現象
により１μｍ以下の拡散層に不適当であつた。し
かし、本発明の導電ペーストを用いれば１μ以下
の拡散層に対して十分使用できる。 以下本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 0.5μ以下の粒径からなる銀の微粉末10ｇと0.1
μｍ以下の粒径からなる金の超微粉末１ｇと、さ
らにAlの超微粉末0.5ｇとを１μｍ以下の粒径か
らなるZnOを主分とするZnO―B2O3―SiO2系ガラ
スフリツト0.5ｇとともに、メノウの混合撹拌機
で少量のエチレンセルロースとカルビトールを加
えながら十分に混合撹拌して、約300cps程度の
粘調な泥状物質すなわちAg―Au―Al系三元混合
導電ペーストを調製する。太陽電池用基板とし
て、図に示したように１Ω−cmの比抵抗を有する
ｎ型シリコン基板１に拡散深さ約0.8μｍのp+層
２および反対面に適当な深さのn+層３を形成す
る。ついでそれぞれの面に上記導電ペースト４，
５をステンシルスクリーンを用いて印刷塗布す
る。つぎにこの基板を120℃で熱風乾燥し有機溶
媒を蒸発除去した後、微量の酸素を含む窒素ガス
の流れる雰囲気中で550℃、20分間焼成する。こ
のようにして形成した電極とシリコン基板のp+
面およびn+面との接触抵抗を測定してみると、
いずれも５×10-3〜９×10-4Ω−cm2と低い接触抵
抗を示しほゞ完全なオーミツク接触を示している
ことがわかつた。また上述の方法で形成した電極
のp+拡散層２に対してのつきぬけの程度を調べ
るために、p+側電極に−1.0Vを印加してpn接合
に逆バイアスしリーク電流を測定すると、−１×
10-6A／cm2となりほとんどリークしていないこと
が確認された。このように本発明の導電ペースト
は、従来の導電ペーストより250℃程低い温度で
焼成したにもかかわらず接触抵抗が充分低く、し
かも太陽電池の性能上もつとも重要なp+層から
ｎ基板への電極材料のつきぬけのない、すなわち
ｐ／ｎ接合の破壊がまつたくない太陽電池の電極
として非常に優れた導電ペーストであつた。 実施例 ２ つぎに本発明の導電ペーストの固形成分、すな
わち銀、金、アルミニウム粉末、およびガラス質
粉末の配合組成をかえて調製した導電ペーストの
p+層に対する接触抵抗、電極の表面抵抗やつき
ぬけの程度を表わすリーク電流などの電気的特性
をしらべた結果について説明する。 次表は、固形成分の配合組成をかえて調製した
導電ペーストを用いてp+／ｎ接合の光起電性シ
リコン基板で電極を形成したときのp+面での電
極の接触抵抗、電極の面抵抗およびリーク電流を
表わしたものである。なお導電ペーストの調製、
印刷、焼成は、実施例１に示した方法と基本的に
同一であるが、導電ペースト中の固形成分の配合
はあらかじめ銀とガラフ粉末からなる導電ペース
トを調製しておき、この導電ペーストに金および
アルミニウムの粉末を適当量加え再度カルトール
で粒度を約300cpsに調製しながら充分に混合撹
拌調整した。
【表】
【表】
この表からわかるように、本発明の導電ペース
トの有効な固形成分の組成はAgが70〜90wt％、
Auが１〜11wt％、Alが１〜11wt％およびガラス
質が７〜9wt％が適当であつた。すなわちこれら
固形成分が上記組成からずれると、接触抵抗や電
極の面抵抗およびリーク電流の点で太陽電池とし
ての性能を大きくそこなう。さらに本発明の固形
成分組成の点で特筆されるべきことは、主成分で
ある銀粉末に添加される他の金属成分の配合量
が、これまでに述べたAg―Au系導電ペーストあ
るいはAg―Alペーストに比べて小量ですまされ
ることである。すなわち特願昭52−91929号で述
べたAg―Al系ペーストの場合においては、Alは
最低5wt％添加する必要があつた。また特願昭53
−67043号で述べたAg―Au系ペーストでもAuは
最低5wt％が必要であつたのに対して、本発明の
ようにAg―Au―Alの三元金属粉末の混合ペース
トにおいては、Au、Alともに１％以上であれば
太陽電池用の電極として十分効果がはつきされる
点にある。ここで、混合ペースト中のAu、Alの
量が少ないことの利点は以下の通りである。つま
り、Au、AlはAuに比較して酸化され易いので、
Au、Alの量が少なく出来れば製造法上の効果及
び電極の抵抗率の減少といつた効果がある。また
Au、Alの比抵抗はそれぞれ2.44μΩ／cm、2.66
μΩ／cmであるのに反し、Agの比抵抗は1.59μ
Ω／cmと少ない。従つて、本発明に係るAg―Au
―Alの三元金属粉末の混合ペーストにおいて
は、Au―Alの量を少なく出来るので、形成電極
の抵抗率の減少に効果がある。ちなみに本発明の
最適組成の導電ペーストを用いれば、高い変換効
率をうるために拡散層をできるだけ浅くした光起
電性基板に対して、接触抵抗が10-3〜10-4Ω−
cm2、電極の表面抵抗が10-3Ω／sq以下およびリー
ク電流が2.5×10-6A／cm2と太陽電池用の電極とし
て非常に好ましい電気的特性を有するので、
AMOにおいて変換効率11％以上のものがたやす
く得られる。 実施例 ３ つぎに本発明の導電ペースト中のガラス成分に
ついて説明する。前記実施例で使用した導電ペー
スト中のガラス質粉末は、はじめから鉛系のガラ
ス粉末を除いたZnOを主成分とする、ZnO―B2O3
―SiO2系ガラス粉末を使用した。本実施例では
上記ガラス粉末の主成分であるZnO粉末の大部分
をおきかえるために、実施例１と同様の方法で導
電ペーストを調製する際に、ガラス粉末として
ZnO―B2O3―SiO2系ガラスと鉛成分を含むPbO
―B2O3―SiO2系ガラスを１：３の割合で混合し
たガラス粉末を使用して電極を形成した結果、
p+面およびn+面共に接触抵抗は１Ω―cm2と大き
く、PbOをまつたく含まない実施例１で形成した
電極より２桁以上高くなつた。さらにZnOをPbO
で全部おきかえたPbO―B2O3―SiO2系ガラス粉
末を用いた場合は３Ω−cm2と大きく、太陽電池と
してまつたく実用に耐えない電極となつた。 以上の理由から本発明の導電ペースト中のガラ
ス成分には、Pb系のガラス粉末をまつたく含ま
ないことも重要な要件となり、この鉛ガラスを比
較的融点の低いZnO系のガラスでおきかえること
によつて達成されるものである。さらに、本発明
のペーストは、ｐ型シリコン基板にｎ型拡散層を
形成した場合もほゞ同様に満足した結果が得られ
た。 以上のように、本発明の導電ペーストは、銀と
金とアルミニウムの三元混合金属微粉末と好まし
くは鉛成分をまつたく含まないかわりに亜鉛系の
ガラス粉末を主成分とするガラス質とで固形成分
が構成されたもので、従来のAg系、Ag／Pd系ま
たはAu系では実現し得なかつた画期的な太陽電
池電極用導電ペーストである。本発明の導電ペー
ストを用いれば、従来のAg系などのペーストの
ように800℃以上の高温を必要とせずしかも拡散
層に対してつきぬけなどの問題が一挙に解決され
る。よつて本発明の導電ペーストを使用すれば従
来から太陽電池の電極形成に用いられていた真空
蒸着法やメツキ法に変つて製造工程の合理化が期
待される印刷、焼成法の特長がいかんなく発揮さ
れ、高効率の太陽電池が安価に再現性よく得られ
るので、工業的に非常に有用である。さらに本発
明は、太陽電池以外の受光素子ならびにその他の
100μｍ程度以上の電極形成の必要な半導体装置
の電極にも採用することができる。
トの有効な固形成分の組成はAgが70〜90wt％、
Auが１〜11wt％、Alが１〜11wt％およびガラス
質が７〜9wt％が適当であつた。すなわちこれら
固形成分が上記組成からずれると、接触抵抗や電
極の面抵抗およびリーク電流の点で太陽電池とし
ての性能を大きくそこなう。さらに本発明の固形
成分組成の点で特筆されるべきことは、主成分で
ある銀粉末に添加される他の金属成分の配合量
が、これまでに述べたAg―Au系導電ペーストあ
るいはAg―Alペーストに比べて小量ですまされ
ることである。すなわち特願昭52−91929号で述
べたAg―Al系ペーストの場合においては、Alは
最低5wt％添加する必要があつた。また特願昭53
−67043号で述べたAg―Au系ペーストでもAuは
最低5wt％が必要であつたのに対して、本発明の
ようにAg―Au―Alの三元金属粉末の混合ペース
トにおいては、Au、Alともに１％以上であれば
太陽電池用の電極として十分効果がはつきされる
点にある。ここで、混合ペースト中のAu、Alの
量が少ないことの利点は以下の通りである。つま
り、Au、AlはAuに比較して酸化され易いので、
Au、Alの量が少なく出来れば製造法上の効果及
び電極の抵抗率の減少といつた効果がある。また
Au、Alの比抵抗はそれぞれ2.44μΩ／cm、2.66
μΩ／cmであるのに反し、Agの比抵抗は1.59μ
Ω／cmと少ない。従つて、本発明に係るAg―Au
―Alの三元金属粉末の混合ペーストにおいて
は、Au―Alの量を少なく出来るので、形成電極
の抵抗率の減少に効果がある。ちなみに本発明の
最適組成の導電ペーストを用いれば、高い変換効
率をうるために拡散層をできるだけ浅くした光起
電性基板に対して、接触抵抗が10-3〜10-4Ω−
cm2、電極の表面抵抗が10-3Ω／sq以下およびリー
ク電流が2.5×10-6A／cm2と太陽電池用の電極とし
て非常に好ましい電気的特性を有するので、
AMOにおいて変換効率11％以上のものがたやす
く得られる。 実施例 ３ つぎに本発明の導電ペースト中のガラス成分に
ついて説明する。前記実施例で使用した導電ペー
スト中のガラス質粉末は、はじめから鉛系のガラ
ス粉末を除いたZnOを主成分とする、ZnO―B2O3
―SiO2系ガラス粉末を使用した。本実施例では
上記ガラス粉末の主成分であるZnO粉末の大部分
をおきかえるために、実施例１と同様の方法で導
電ペーストを調製する際に、ガラス粉末として
ZnO―B2O3―SiO2系ガラスと鉛成分を含むPbO
―B2O3―SiO2系ガラスを１：３の割合で混合し
たガラス粉末を使用して電極を形成した結果、
p+面およびn+面共に接触抵抗は１Ω―cm2と大き
く、PbOをまつたく含まない実施例１で形成した
電極より２桁以上高くなつた。さらにZnOをPbO
で全部おきかえたPbO―B2O3―SiO2系ガラス粉
末を用いた場合は３Ω−cm2と大きく、太陽電池と
してまつたく実用に耐えない電極となつた。 以上の理由から本発明の導電ペースト中のガラ
ス成分には、Pb系のガラス粉末をまつたく含ま
ないことも重要な要件となり、この鉛ガラスを比
較的融点の低いZnO系のガラスでおきかえること
によつて達成されるものである。さらに、本発明
のペーストは、ｐ型シリコン基板にｎ型拡散層を
形成した場合もほゞ同様に満足した結果が得られ
た。 以上のように、本発明の導電ペーストは、銀と
金とアルミニウムの三元混合金属微粉末と好まし
くは鉛成分をまつたく含まないかわりに亜鉛系の
ガラス粉末を主成分とするガラス質とで固形成分
が構成されたもので、従来のAg系、Ag／Pd系ま
たはAu系では実現し得なかつた画期的な太陽電
池電極用導電ペーストである。本発明の導電ペー
ストを用いれば、従来のAg系などのペーストの
ように800℃以上の高温を必要とせずしかも拡散
層に対してつきぬけなどの問題が一挙に解決され
る。よつて本発明の導電ペーストを使用すれば従
来から太陽電池の電極形成に用いられていた真空
蒸着法やメツキ法に変つて製造工程の合理化が期
待される印刷、焼成法の特長がいかんなく発揮さ
れ、高効率の太陽電池が安価に再現性よく得られ
るので、工業的に非常に有用である。さらに本発
明は、太陽電池以外の受光素子ならびにその他の
100μｍ程度以上の電極形成の必要な半導体装置
の電極にも採用することができる。
図は本発明の一実施例にかかる導電ペーストを
用いたシリコン太陽電池の構造断面図である。 １……ｎ型シリコン基板、２……p+層、３…
…n+層、４，５……導電ペースト。
用いたシリコン太陽電池の構造断面図である。 １……ｎ型シリコン基板、２……p+層、３…
…n+層、４，５……導電ペースト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 銀、金、アルミニウムおよび非酸化鉛系低融
点ガラスからなる固形成分が有機結着剤を含有せ
しめた有機接媒に分散された泥状物質より成るこ
とを特徴とするシリコン太陽電池用電極材料。 ２ 銀が70〜90wt％、金が１〜11wt％、アルミ
ニウムが１〜11wt％、および非酸化鉛系低融点
ガラスが７〜9wt％で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のシリコン太陽
電池用電極材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12911678A JPS5555563A (en) | 1978-10-19 | 1978-10-19 | Electrode material for semiconductor device |
| US06/085,205 US4256513A (en) | 1978-10-19 | 1979-10-16 | Photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12911678A JPS5555563A (en) | 1978-10-19 | 1978-10-19 | Electrode material for semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5555563A JPS5555563A (en) | 1980-04-23 |
| JPS6159551B2 true JPS6159551B2 (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=15001457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12911678A Granted JPS5555563A (en) | 1978-10-19 | 1978-10-19 | Electrode material for semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5555563A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009087957A (ja) * | 2005-12-28 | 2009-04-23 | Naoetsu Electronics Co Ltd | 太陽電池 |
| US20120255605A1 (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of manufacturing solar cell electrode |
-
1978
- 1978-10-19 JP JP12911678A patent/JPS5555563A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5555563A (en) | 1980-04-23 |
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