JPS6244864B2 - - Google Patents
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- JPS6244864B2 JPS6244864B2 JP56187898A JP18789881A JPS6244864B2 JP S6244864 B2 JPS6244864 B2 JP S6244864B2 JP 56187898 A JP56187898 A JP 56187898A JP 18789881 A JP18789881 A JP 18789881A JP S6244864 B2 JPS6244864 B2 JP S6244864B2
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- metal powder
- solar cells
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
本発明はシリコン太陽電池により太陽エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する技術、さらに詳し
く云えばかかる電池に低抵抗接点をつくるための
厚膜ペースト組成物に関する。 半導体本体のＰ−Ｎ接合（ジヤンクシヨン）上
にあたる適当な波長の放射はその本体中に正孔電
子対を生成させるための外部エネルギー源として
役立つことは周知である。Ｐ−Ｎ接合に存在する
電位差のために正孔および電子は反対方向に接合
面を横切つて移動し、それにより外部回路に出力
を与えうる電流の流れを生ずる。大抵の太陽電池
は、金属化された、すなわち導電性である金属接
点を備えたシリコンウエーハの形態で存在する。 シリコンウエーハのＰ−Ｎ接合部から電流を発
生させる低コストの方法を提供するためには、ス
クリーン印刷および焼成操作によりウエーハを金
属化するのが普通である。ウエーハの表面上に接
点を沈着させるに用いられる商業的に入手しうる
金属化用インクは、一般に金属粉末、微粉化ガラ
スフリツトおよび有機ビヒクルを含有する。代表
的な金属粉末は銀、アルミニウム、ニツケル、金
または銅の粉末あるいはこれらとたとえば白金お
よびパラジウムのような貴金属との合金の粉末で
ある。 Si3N4は、マスキング保護層としても役立つ反
射防止性コーテイングとして太陽電池工業技術に
おいて広く使用されている。これはシリコン上に
沈着された場合、良好な接着性および安定性を有
する。具体的態様では、シリコン太陽電池は反射
防止性コーテイングとして前面のＮ−型側上にお
いてSi3N4で被覆されそしてその過程中に、背面
のＰ−型側もSi3N4で被覆されるようになる。下
にあるシリコン基質に対して電気接点をつくるた
めには、エツチング工程が採用されなければなら
ない。当技術分野の技術水準では、接点がつくら
れる部分ではSi3N4は除去されることが必要であ
り、前面側は前面側接点の適用のためのパターン
形態でエツチングされそして背面側も一般には大
面積の背面側接点の適用のために同様にエツチン
グされる。もしこのエツチング工程を省略できれ
ばコストの節約になるであろう。今や本発明によ
れば、Al−Mg合金が金属化ペースト処方中に含
有されるとこの機能を果しうることが見出され
た。 たとえばNi−Sb合金またはアルミニウムのよ
うな卑金属でSi3N4コーテイングの太陽電池を終
端する際に50Al：50Mg合金粉末を金属化用ペー
ストに混入すると電気的特性においての改良が得
られ、そして焼成開始後（firing window）すな
わち充分な放電開始のための温度範囲が広げられ
る。具体的態様では本発明はＰ−型部分およびＮ
−型部分およびＰ／Ｎ接合を有する、Si3N4で被
覆されたシリコン太陽電池に対して低抵抗導電性
接点（成端）を提供するのに使用する厚膜金属化
ペーストにあり、その際このペーストは大割合量
の金属粉末（たとえばアルミニウムまたはNi−
Sb合金）、小割合量の微粉化ガラスフリツトおよ
び小量の50Al：50Mg合金の混合物を粒子形態で
含有する有機ビヒクルからなる。本発明はさらに
電池を金属化する方法および得られる製品に関す
る。金属化プロセスは代表的には電池の１表面を
本発明の金属化ペーストでスクリーン印刷しつい
で少くとも500℃の温度で焼成することからな
る。 本発明は以下の実施例により示される。 実施例 １ 拡散側上に錐体結晶組織（pyramidal
texture）を生成させるためにエツチングしたＰ
−型シリコンウエーハ中に深さ0.4〜0.5μのＮ−
型不純物を適用することにより構成されそして
Si3N4反射防止性コーテイングを有する前面が組
織化されたシリコン太陽電池を金属化して金属接
点すなわち端子を設けた。金属化ペーストは上記
ウエーハのＮ−表面上にスクリーン印刷され、こ
れは有機ビヒクル（テルピネオール中におけるエ
チルセルロース／ジブチルフタレート）、NiSb合
金、ガラスフリツトおよび少量の50Al：50Mg合
金からなつている。ガラスフリツトの組成は
PbO83重量％、PbF24.9重量％、B2O311重量％お
よびSiO21.1重量％であつた。３種のペースト試
料を調製しそして端子を窒素雰囲気で焼成した。
金属成分の割合は以下の表に示されているように
変化させた。
ーを電気エネルギーに変換する技術、さらに詳し
く云えばかかる電池に低抵抗接点をつくるための
厚膜ペースト組成物に関する。 半導体本体のＰ−Ｎ接合（ジヤンクシヨン）上
にあたる適当な波長の放射はその本体中に正孔電
子対を生成させるための外部エネルギー源として
役立つことは周知である。Ｐ−Ｎ接合に存在する
電位差のために正孔および電子は反対方向に接合
面を横切つて移動し、それにより外部回路に出力
を与えうる電流の流れを生ずる。大抵の太陽電池
は、金属化された、すなわち導電性である金属接
点を備えたシリコンウエーハの形態で存在する。 シリコンウエーハのＰ−Ｎ接合部から電流を発
生させる低コストの方法を提供するためには、ス
クリーン印刷および焼成操作によりウエーハを金
属化するのが普通である。ウエーハの表面上に接
点を沈着させるに用いられる商業的に入手しうる
金属化用インクは、一般に金属粉末、微粉化ガラ
スフリツトおよび有機ビヒクルを含有する。代表
的な金属粉末は銀、アルミニウム、ニツケル、金
または銅の粉末あるいはこれらとたとえば白金お
よびパラジウムのような貴金属との合金の粉末で
ある。 Si3N4は、マスキング保護層としても役立つ反
射防止性コーテイングとして太陽電池工業技術に
おいて広く使用されている。これはシリコン上に
沈着された場合、良好な接着性および安定性を有
する。具体的態様では、シリコン太陽電池は反射
防止性コーテイングとして前面のＮ−型側上にお
いてSi3N4で被覆されそしてその過程中に、背面
のＰ−型側もSi3N4で被覆されるようになる。下
にあるシリコン基質に対して電気接点をつくるた
めには、エツチング工程が採用されなければなら
ない。当技術分野の技術水準では、接点がつくら
れる部分ではSi3N4は除去されることが必要であ
り、前面側は前面側接点の適用のためのパターン
形態でエツチングされそして背面側も一般には大
面積の背面側接点の適用のために同様にエツチン
グされる。もしこのエツチング工程を省略できれ
ばコストの節約になるであろう。今や本発明によ
れば、Al−Mg合金が金属化ペースト処方中に含
有されるとこの機能を果しうることが見出され
た。 たとえばNi−Sb合金またはアルミニウムのよ
うな卑金属でSi3N4コーテイングの太陽電池を終
端する際に50Al：50Mg合金粉末を金属化用ペー
ストに混入すると電気的特性においての改良が得
られ、そして焼成開始後（firing window）すな
わち充分な放電開始のための温度範囲が広げられ
る。具体的態様では本発明はＰ−型部分およびＮ
−型部分およびＰ／Ｎ接合を有する、Si3N4で被
覆されたシリコン太陽電池に対して低抵抗導電性
接点（成端）を提供するのに使用する厚膜金属化
ペーストにあり、その際このペーストは大割合量
の金属粉末（たとえばアルミニウムまたはNi−
Sb合金）、小割合量の微粉化ガラスフリツトおよ
び小量の50Al：50Mg合金の混合物を粒子形態で
含有する有機ビヒクルからなる。本発明はさらに
電池を金属化する方法および得られる製品に関す
る。金属化プロセスは代表的には電池の１表面を
本発明の金属化ペーストでスクリーン印刷しつい
で少くとも500℃の温度で焼成することからな
る。 本発明は以下の実施例により示される。 実施例 １ 拡散側上に錐体結晶組織（pyramidal
texture）を生成させるためにエツチングしたＰ
−型シリコンウエーハ中に深さ0.4〜0.5μのＮ−
型不純物を適用することにより構成されそして
Si3N4反射防止性コーテイングを有する前面が組
織化されたシリコン太陽電池を金属化して金属接
点すなわち端子を設けた。金属化ペーストは上記
ウエーハのＮ−表面上にスクリーン印刷され、こ
れは有機ビヒクル（テルピネオール中におけるエ
チルセルロース／ジブチルフタレート）、NiSb合
金、ガラスフリツトおよび少量の50Al：50Mg合
金からなつている。ガラスフリツトの組成は
PbO83重量％、PbF24.9重量％、B2O311重量％お
よびSiO21.1重量％であつた。３種のペースト試
料を調製しそして端子を窒素雰囲気で焼成した。
金属成分の割合は以下の表に示されているように
変化させた。
【表】
窒素焼成された太陽電池のはんだ付けした電気
的特性は表に記載されている。
的特性は表に記載されている。
【表】
表は50Al：50Mg合金を含有していない端子
が550℃近くの比較的低い焼成温度開始域をもつ
けれどもこの開始域はその合金が存在する場合に
は少くとも500℃まで拡大することを示してい
る。また表は太陽電池の電気的特性、すなわち
直列伝導率およびVoc（電池を通つて流れる電流
はないが太陽で照射される際に電池を横切つて発
生する電圧）がこの合金を使用する場合には高め
られることも示している。このことは50Al：
50Mg合金がSi3N4コーテイングを浸透しそしてＮ
−型領域と接触をなすに有効であることを示して
いる。 実施例 50Al：50Mg合金を厚膜アルミニウムベース金
属化ペーストの３試料のうちの２試料中に混入し
そしてこれらをSi3N4で被覆されたシリコン太陽
電池のＰ−型背表面にスクリーン印刷により適用
した。得られる端子を空気中で焼成した。表は
このように成端した太陽電池の逆接触抵抗をオー
ムで示している（シリコン電池のＰ表面上にある
並列導線間の２回のプローブ測定値を使用）。
が550℃近くの比較的低い焼成温度開始域をもつ
けれどもこの開始域はその合金が存在する場合に
は少くとも500℃まで拡大することを示してい
る。また表は太陽電池の電気的特性、すなわち
直列伝導率およびVoc（電池を通つて流れる電流
はないが太陽で照射される際に電池を横切つて発
生する電圧）がこの合金を使用する場合には高め
られることも示している。このことは50Al：
50Mg合金がSi3N4コーテイングを浸透しそしてＮ
−型領域と接触をなすに有効であることを示して
いる。 実施例 50Al：50Mg合金を厚膜アルミニウムベース金
属化ペーストの３試料のうちの２試料中に混入し
そしてこれらをSi3N4で被覆されたシリコン太陽
電池のＰ−型背表面にスクリーン印刷により適用
した。得られる端子を空気中で焼成した。表は
このように成端した太陽電池の逆接触抵抗をオー
ムで示している（シリコン電池のＰ表面上にある
並列導線間の２回のプローブ測定値を使用）。
【表】
表から50Al：50Mgがない場合に比べてこれ
を加えた場合の処方物の接触抵抗は有意に減少す
ることが明らかである。 前記の各実施例は単に説明のための記載にすぎ
ない。他のビヒクル、他の金属粉末、他のガラス
フリツト組成物および他のAl：Mg合金もそれら
がSi3N4で被覆されたシリコン太陽電池に対して
低抵抗導電性接点を設けるのに使用するための厚
膜金属化ペーストを生成するに役立つ限り使用で
きることを理解されたい。前記ではスクリーン印
刷が開示されているけれどもたとえば刷毛塗り、
噴霧、スタンピングなどのようなその他の基質へ
の適用法も使用されうる。印刷ペースト中に用い
られる有機ビヒクルは一般には印刷ペーストが70
〜90％固定分および10〜30％ビヒクルを含有する
ような量で用いられる。当技術分野で普通に使用
される多数の不活性液体ビヒクルは米国特許第
4172919号明細書第４欄第３〜28行に詳しく記載
されている。
を加えた場合の処方物の接触抵抗は有意に減少す
ることが明らかである。 前記の各実施例は単に説明のための記載にすぎ
ない。他のビヒクル、他の金属粉末、他のガラス
フリツト組成物および他のAl：Mg合金もそれら
がSi3N4で被覆されたシリコン太陽電池に対して
低抵抗導電性接点を設けるのに使用するための厚
膜金属化ペーストを生成するに役立つ限り使用で
きることを理解されたい。前記ではスクリーン印
刷が開示されているけれどもたとえば刷毛塗り、
噴霧、スタンピングなどのようなその他の基質へ
の適用法も使用されうる。印刷ペースト中に用い
られる有機ビヒクルは一般には印刷ペーストが70
〜90％固定分および10〜30％ビヒクルを含有する
ような量で用いられる。当技術分野で普通に使用
される多数の不活性液体ビヒクルは米国特許第
4172919号明細書第４欄第３〜28行に詳しく記載
されている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 大割合量の金属粉末、小割合量の微粉化され
たガラスフリツトおよび小量の50Al：50Mg合金
を粒子形態で含有する有機ビヒクルからなること
を特徴とする、Si3N4で被覆されたシリコン太陽
電池に導電性接点を設けるための金属化用ペース
ト。 ２ 金属粉末がAl粉末である前記特許請求の範
囲第１項に記載の金属化用ペースト。 ３ 金属粉末がNiSb合金の粉末である前記特許
請求の範囲第１項に記載の金属化用ペースト。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/210,553 US4347262A (en) | 1980-11-26 | 1980-11-26 | Aluminum-magnesium alloys in low resistance contacts to silicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57122582A JPS57122582A (en) | 1982-07-30 |
| JPS6244864B2 true JPS6244864B2 (ja) | 1987-09-22 |
Family
ID=22783361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56187898A Granted JPS57122582A (en) | 1980-11-26 | 1981-11-25 | Metallized paste |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4347262A (ja) |
| EP (1) | EP0052791B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57122582A (ja) |
| CA (1) | CA1168856A (ja) |
| DE (1) | DE3166071D1 (ja) |
| DK (1) | DK523181A (ja) |
| GR (1) | GR76306B (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2533754A1 (fr) * | 1982-09-23 | 1984-03-30 | Comp Generale Electricite | Procede de fabrication de cellules solaires |
| US4451969A (en) * | 1983-01-10 | 1984-06-05 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating solar cells |
| US5698451A (en) * | 1988-06-10 | 1997-12-16 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating contacts for solar cells |
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