KR20230099683A - 유리, 도전 페이스트 및 태양 전지 - Google Patents
유리, 도전 페이스트 및 태양 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230099683A KR20230099683A KR1020220184590A KR20220184590A KR20230099683A KR 20230099683 A KR20230099683 A KR 20230099683A KR 1020220184590 A KR1020220184590 A KR 1020220184590A KR 20220184590 A KR20220184590 A KR 20220184590A KR 20230099683 A KR20230099683 A KR 20230099683A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- glass
- less
- electrode
- conductive paste
- terms
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 146
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 83
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 20
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 51
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 26
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- FPZWZCWUIYYYBU-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCOCCOCCOC(C)=O FPZWZCWUIYYYBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UYAAVKFHBMJOJZ-UHFFFAOYSA-N diimidazo[1,3-b:1',3'-e]pyrazine-5,10-dione Chemical compound O=C1C2=CN=CN2C(=O)C2=CN=CN12 UYAAVKFHBMJOJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 229940116423 propylene glycol diacetate Drugs 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 description 1
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- -1 specifically Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
- C03C3/072—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/14—Compositions for glass with special properties for electro-conductive glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
- H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- 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
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
본 발명은, 산화물 환산의 몰％ 표시로 PbO를 40％ 이상 70％ 이하, SiO2를 4％ 이상 20％ 이하, Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하, B2O3을 0％ 이상 30％ 이하 및 Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하 포함하는 유리, 해당 유리를 포함하는 유리 분말, 도전성 금속 분말 및 유기 비히클을 함유하는 도전 페이스트 및 상기 도전 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 구비하는 태양 전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유리, 도전 페이스트 및 태양 전지에 관한 것으로, 특히 태양 전지의 전극 형성용으로서 적합한 유리, 해당 유리를 포함하는 유리 분말을 사용한 도전 페이스트 및 해당 도전 페이스트에 의해 형성된 전극을 갖는 태양 전지에 관한 것이다.
종래부터, 실리콘(Si) 등의 반도체 기판 상에 전극이 되는 도전층을 형성한 전자 디바이스가, 다양한 용도로 사용되고 있다. 이 전극이 되는 도전층은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 등의 도전성 금속 분말과 유리 분말을 유기 비히클 중에 분산시킨 도전 페이스트를, 반도체 기판 상에 도포하고, 전극 형성에 필요한 온도에서 소성함으로써 형성되어 있다.
이와 같이 하여 반도체 기판 상에 전극을 형성할 때에, 반도체 기판의 전극이 형성되는 면의 전체에 절연막이 형성되고, 패턴상의 전극이 절연막을 부분적으로 관통하여 반도체 기판에 접촉하도록 형성되는 경우가 있다.
예를 들어, 태양 전지에 있어서는, 수광면이 되는 반도체 기판 상에 반사 방지막이 마련되고, 전극은 그 위에 패턴상으로 마련된다. 반사 방지막은, 충분한 가시광 투과율을 유지하면서 표면 반사율을 저감하여 수광 효율을 높이기 위한 것이며, 통상, 질화규소, 이산화티타늄, 이산화규소, 산화알루미늄 등의 절연 재료로 구성된다.
또한, 이면측에서도 수광할 수 있도록 한 양면 수광형 태양 전지에서는, 이면에도 반사 방지막과 마찬가지의 절연 재료를 포함하는 패시베이션막이 전체에 마련되고, 해당 패시베이션막 상에 전극이 부분적으로 반도체 기판에 접촉하는 형태로 형성되어 있다.
전극은, 반도체 기판에 접촉하도록 형성할 필요가 있는 점에서, 전극 형성 시에는, 형성하는 전극의 패턴에 따라서 절연막이 제거되고, 절연막이 제거된 부분에 전극이 형성된다. 절연막을 제거하는 방법으로서 레이저 등으로 물리적으로 제거하는 방법을 들 수 있지만, 당해 방법은 제조 공정의 증가나, 장치 도입 비용의 증가를 수반한다. 따라서, 근년에는 도전성 금속 분말과 유리 분말을 함유하는 도전 페이스트, 즉 페이스트상의 전극 재료를 절연막 상에 도포하여 열처리를 행함으로써, 해당 도전 페이스트에 절연막을 관통시키는, 파이어 스루되는 방법이 채용되어 있다.
반도체 기판 상에 전극을 형성하는 상기 기술은, 태양 전지에 있어서의 pn 접합형의 반도체 기판 상에의 전극 형성에도 적용되어 있다.
특허문헌 1에는, 도전 페이스트에 사용하는 유리에 있어서 구체적인 유리 조성으로서, 질량％로, PbO를 60 내지 95％, B2O3을 0 내지 10％, SiO2+Al2O3을 1 내지 30％ 함유하는 조성이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 비교적 저온에서 봉착 가능한 봉착 재료에 사용하는 납유리에 관한 기재가 있고, 구체적인 유리 조성으로서, 질량％로 B2O3을 5 내지 40％, Al2O3을 0 내지 5％, PbO를 0 내지 60％, ZnO를 2 내지 20％, BaO를 5 내지 50％, V2O5를 0 내지 30％, Sb2O3을 0 내지 25％, SiO2를 0 내지 20％, Bi2O3을 0 내지 40％ 함유하는 조성이 개시되어 있다.
특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 바와 같이, 태양 전지의 전극 형성에 사용되는 유리에 대해서는, 전극의 형성성을 향상함과 함께, 전극과 반도체 기판의 접촉 저항을 저감시키는 기술이 개발되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 유리는, 소성 시의 유리의 유동성이 높고, 과잉 파이어 스루에 의해 반사 방지막의 침식이 진행되고, 개방 전압(Voc)이 악화되는 문제가 있다. 또한, 접촉 저항이 높음으로써, 태양 전지와의 변환 효율이 낮아진다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 유리는, 패시베이션막에 사용되는 질화규소(SiN)와의 반응성이 높고 파이어 스루가 과잉으로 진행되어, Voc가 악화되는 문제가 있었다.
특히 TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) 등의 태양 전지에 있어서, 현 상황에서는, 전극과 반도체 기판의 접촉 저항을 저감하고, 또한 과잉 파이어 스루를 억제함으로써 태양 전지의 변환 효율을 향상시키는 기술은 개발 도중이다.
본 발명은, 전극 형성에 사용되는 유리이며, 태양 전지 등의 반도체 기판 상에 절연막을 개재하여 전극을 형성할 때에, 전극과 반도체 기판의 접촉 저항을 억제하고, 또한, 과잉의 파이어 스루를 억제함으로써, 태양 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있는 유리의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 해당 유리를 포함하는 유리 분말을 함유하는 도전 페이스트 및 해당 도전 페이스트를 사용함으로써 변환 효율이 향상된 태양 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 유리 조성을 특정 범위로 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다. 본 발명은 이하의 구성의 유리, 도전 페이스트 및 태양 전지를 제공한다.
[1] 산화물 환산의 몰％ 표시로,
PbO를 40％ 이상 70％ 이하,
SiO2를 4％ 이상 20％ 이하,
Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하,
B2O3을 0％ 이상 30％ 이하, 및
Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하
포함하는 유리.
[2] 산화물 환산의 몰％ 표시로, PbO, Bi2O3, SiO2, B2O3의 함유량의 합계(PbO+Bi2O3+SiO2+B2O3)가 70％ 이상인, [1]에 기재된 유리.
[3] 산화물 환산의 몰％ 표시로, SiO2, Ga2O3 및 B2O3의 함유량의 합계(SiO2+Ga2O3+B2O3)에 대한 Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(Ga2O3+B2O3)의 비율이 40％ 이상 90％ 이하인, [1] 또는 [2]에 기재된 유리.
[4] 유리 전이 온도가 280℃ 이상 430℃ 이하인, 청구항 [1] 내지 [3]의 어느 하나에 기재된 유리.
[5] [1] 내지 [4]의 어느 하나에 기재된 유리를 포함하는 유리 분말, 도전성 금속 분말 및 유기 비히클을 함유하는 도전 페이스트.
[6] [5]에 기재된 도전 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 구비하는 태양 전지.
[7] 태양광 수광면을 갖는 실리콘 기판과,
상기 실리콘 기판의 상기 태양광 수광면에 마련된 제1 절연막과,
상기 실리콘 기판의 상기 태양광 수광면의 반대측의 면에 마련된 제2 절연막과,
상기 제1 절연막의 일부를 관통하여 상기 실리콘 기판에 접촉하는 제1 전극과,
상기 제2 절연막의 일부를 관통하여 상기 실리콘 기판에 접촉하는 제2 전극
을 구비하는 태양 전지이며,
상기 제1 전극은, Al, Ag, Cu, Au, Pd 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 금속과, 산화물 환산의 몰％ 표시로, PbO를 40％ 이상 70％ 이하, SiO2를 4％ 이상 20％ 이하, Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하, B2O3을 0％ 이상 30％ 이하 및 Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하의 유리를 포함하는 태양 전지.
본 발명의 유리는 특정의 조성 범위를 갖고, 특히 파이어 스루를 촉진하는 효과가 높은 PbO와 함께, Ga2O3을 특정량 함유함으로써, 패시베이션막에 사용되는 질화규소와 유리의 과잉의 반응을 억제하여, 과잉의 파이어 스루를 억제할 수 있다. 또한, Ga2O3을 함유함으로써, Ga가 Si 기판에 확산하여, 접촉 저항을 저감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 유리는, 도전성 성분과 함께 도전 페이스트에 사용함으로써, 우수한 파이어 스루성 및 전극과 반도체 기판의 접촉 저항을 저감할 수 있고, 태양 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 도전 페이스트를 사용하여 전극 형성된 n형 Si 기판 양면 수광형 태양 전지의 일례의 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는, 접촉 저항 Rc[Ω]를 평가할 때에 사용한 Si 기판에 형성한 전극 패턴을 도시한 도면이다.
도 2는, 접촉 저항 Rc[Ω]를 평가할 때에 사용한 Si 기판에 형성한 전극 패턴을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<유리>
본 실시 형태에 관한 유리는, 산화물 환산의 몰％ 표시로, PbO를 40％ 이상 70％ 이하, SiO2를 4％ 이상 20％ 이하, Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하, B2O3을 0％ 이상 30％ 이하 및 Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하 포함한다. 이하의 설명에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 유리의 각 성분의 함유량에 있어서의 「％」의 표시는, 산화물 환산의 몰％ 표시이다. 본 명세서에 있어서, 수치 범위를 나타내는 「내지」에서는, 상하한을 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「0％ 함유한다」란 함유하지 않는 것을 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 유리에 있어서의 각 성분의 함유량은, 얻어진 유리의 유도 결합 플라스마(ICP-AES: Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy) 분석 혹은 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA: Electron Probe Micro Analyzer) 분석의 결과로부터 구해진다.
이하, 유리 성분의 설명에 있어서, 「도전 페이스트」는 「본 발명의 유리를 함유하는 도전 페이스트」를 의미한다. 또한, 「전극」은 「본 발명의 유리를 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 얻어지는 전극」을 의미한다.
PbO는 절연막이나 실리콘 기판과의 반응성을 갖고, 또한, 유리의 연화 유동성을 향상시키는 기능을 갖는다. 이에 의해, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 유리를 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 반도체 기판 등에 전극을 형성한 경우, 전극과 기판 등과의 접촉 저항을 저감하고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에 관한 유리는, PbO를 40％ 이상 70％ 이하의 비율로 함유한다. PbO의 함유량을 40％ 이상으로 함으로써, 파이어 스루가 진행되기 쉽고, 전극과 절연막 그리고 반도체 기판과의 충분한 접촉을 확보할 수 있다. PbO의 함유량은, 바람직하게는 45％ 이상, 보다 바람직하게는 48％ 이상, 더욱 바람직하게는 55％ 이상이다. 또한, PbO의 함유량을 70％ 이하로 함으로써, 과잉의 파이어 스루를 방지하고, 절연막의 침식을 억제할 수 있다. PbO의 함유량은, 바람직하게는 67％ 이하, 보다 바람직하게는 63％ 이하, 더욱 바람직하게는 59％ 이하이다.
SiO2는, 유리의 안정성 및 내후성을 향상시키는 성분이고, 절연막이나 실리콘 기판과의 반응성을 조정하는 성분이기도 하다. 본 실시 형태의 유리는, SiO2를 4％ 이상 20％ 이하의 비율로 함유한다. SiO2의 함유량을 4％ 이상으로 함으로써, 유리화하기 쉬워지고 전극 형성이 용이하게 된다. SiO2의 함유량은 바람직하게는 6％ 이상이고, 보다 바람직하게는 8％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 10％ 이상이다. 또한, SiO2의 함유량이 20％ 이하임으로써, 유리 전이점의 상승을 억제하고, 소성 시에 유리가 우수한 유동성을 나타내고, 절연막이나 실리콘 기판과의 반응성이 향상된다. SiO2의 함유량은 바람직하게는 18％ 이하이고, 보다 바람직하게는 16％ 이하, 더욱 바람직하게는 14％ 이하이다.
Al2O3은, 유리의 내후성을 향상시키는 성분이다. 본 실시 형태에 관한 유리는, Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하의 비율로 함유한다. Al2O3의 함유량을 1％ 이상으로 함으로써, 내후성을 향상시킴과 함께, 유리를 안정화할 수 있다. Al2O3의 함유량은, 바람직하게는 2％ 이상이고, 보다 바람직하게는 3％ 이상이다. 또한, Al2O3의 함유량이 10％ 이하임으로써, 유리 전이점의 상승을 억제하고, 연화 시에 우수한 유동성을 나타낸다. Al2O3의 함유량은 바람직하게는 8％ 이하, 보다 바람직하게는 6％ 이하, 더욱 바람직하게는 5％ 이하이다.
B2O3은, B가 Si 기판으로 확산함으로써 접촉 저항을 낮추는 기능을 갖고, 또한 유리의 연화 시의 유동성을 향상시켜, 반도체 기판과의 접합 강도를 향상시킨다. 또한, B2O3은 유리의 그물눈 구조 형성 성분이고, 유리의 안정화에 기여한다. 본 실시 형태에 관한 유리는, B2O3을 0％ 이상 30％ 이하의 비율로 함유한다. B2O3을 함유하는 경우, 그 함유량은 4％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8％ 이상, 더욱 바람직하게는 10％ 이상이다. 또한, B2O3의 함유량을 30％ 이하로 함으로써, 내후성이 향상될 수 있다. B2O3의 함유량은 바람직하게는 28％ 이하, 보다 바람직하게는 26％ 이하, 더욱 바람직하게는 24％ 이하이다.
Ga2O3은, 유리가 패시베이션막에 사용되는 질화규소와 과잉으로 반응하는 것을 억제하고, 과잉의 파이어 스루를 억제하는 성분이다. 또한, Ga가 Si 기판으로 확산함으로써 접촉 저항을 낮추는 기능을 갖는다. 본 실시 형태에 관한 유리는, Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하의 비율로 함유한다. Ga2O3의 함유량을 1％ 이상으로 함으로써, 과잉의 파이어 스루를 억제함과 함께, 접촉 저항을 저감하고, 태양 전지의 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 내후성을 향상시키고, 유리를 안정화할 수 있다. Ga2O3의 함유량은 1.5％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5％ 이상이다. 또한, 유리의 안정화의 관점에서, Ga2O3의 함유량은 20％ 이하이고, 바람직하게는 18％ 이하, 보다 바람직하게는 15％ 이하, 더욱 바람직하게는 10％ 이하이다.
Bi2O3은, PbO와 마찬가지로 유리의 연화 유동성을 향상시키는 기능을 가지면서, PbO보다도 파이어 스루하는 힘이 약하기 때문에, 유리 조성 중에서 PbO의 일부를 Bi2O3으로 치환함으로써, 과잉의 파이어 스루를 억제하고, 전극과 절연막 그리고 반도체 기판과의 접촉성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에 본 실시 형태에 관한 유리에, Bi2O3을 함유해도 된다. Bi2O3을 함유하는 경우, Bi2O3의 함유량은, 2％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4％ 이상이다. 또한, 파이어 스루성을 확보하는 관점에서, Bi2O3의 함유량은 바람직하게는 15％ 이하이고, 보다 바람직하게는 10％ 이하이다.
TiO2는, 소성 시의 결정화를 촉진하고, 파이어 스루의 과잉의 진행을 억제하는 성분이고, 함유해도 된다. TiO2를 함유하는 경우, TiO2의 함유량은 파이어 스루의 과잉의 진행을 억제하는 관점에서, 1％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2％ 이상이다. 또한, 연화 시의 유리의 유동성을 담보하는 관점에서, TiO2의 함유량은 12％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10％ 이하이다.
La2O3은, 소성 시의 결정화를 촉진하고, 파이어 스루의 과잉의 진행을 억제하는 성분이고, 함유해도 된다. La2O3을 함유하는 경우, La2O3의 함유량은 파이어 스루의 과잉의 진행을 억제하는 관점에서, 0.5％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0％ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5％ 이상이다. 또한, 파이어 스루성을 확보하는 관점에서, La2O3의 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 8％ 이하가 보다 바람직하고, 6％ 이하가 더욱 바람직하다.
Nb2O5는, 유리의 유동성과 반응성을 향상시킴과 함께 내후성을 향상시키는 성분이고, 함유해도 된다. Nb2O5를 함유하는 경우, 그 함유량은, 0.5％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0％ 이상이다. 또한, 반응성을 높이고, 태양 전지의 전기 특성을 향상시키기 위해서, Nb2O5의 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 8％ 이하가 보다 바람직하고, 6％ 이하가 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 유리는, PbO, Bi2O3, SiO2, B2O3의 함유량의 합계(PbO+Bi2O3+SiO2+B2O3)가 70％ 이상인 것이 바람직하다. (PbO+Bi2O3+SiO2+B2O3)이 상기 범위임으로써, 유리가 안정화될 수 있다. (PbO+Bi2O3+SiO2+B2O3)은, 보다 바람직하게는 75％ 이상, 더욱 바람직하게는 80％ 이상이다. 또한, 과잉 파이어 스루를 억제하는 관점에서, (PbO+Bi2O3+SiO2+B2O3)은 98％ 이하가 바람직하고, 95％ 이하가 보다 바람직하고, 93％ 이하가 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 유리는, SiO2, Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(SiO2+Ga2O3+B2O3)에 대한 Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(Ga2O3+B2O3)의 비율이 40％ 이상 90％ 이하인 것이 바람직하다. 해당 비율이 40％ 이상임으로써, 반도체 웨이퍼의 p+층에 있어서 억셉터로서 기능할 수 있는 B 및 Ga의 Si 기판으로의 확산이 촉진되기 때문에, 접촉 저항을 저감할 수 있다. 해당 비율은, 보다 바람직하게는 45％ 이상, 더욱 바람직하게는 50％ 이상이다. 또한, 해당 비율이 90％ 이하임으로써, 유리가 안정화될 수 있다. 해당 비율은 85％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80％ 이하이다. SiO2, Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(SiO2+Ga2O3+B2O3)에 대한 Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(Ga2O3+B2O3)의 비율은, SiO2, Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(SiO2+Ga2O3+B2O3)를 100％로 했을 때의, Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계(Ga2O3+B2O3)의 비율을 가리킨다.
본 실시 형태에 관한 유리는, 파이어 스루성이 높은 PbO와 함께, 패시베이션막에 사용되는 질화규소와 과잉으로 반응하는 것을 억제할 수 있는 Ga2O3을 첨가한다. 이에 의해, 과잉의 파이어 스루를 억제하고, 반사 방지막 등의 절연막의 침식을 억제하면서 전극을 형성할 수 있고, Voc를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 유리는 Ga2O3을 첨가함으로써, 유리로부터 p+층으로의 불순물의 확산을 촉진시켜서, 접촉 저항을 저감할 수 있다. 이 이유로서, 반도체의 웨이퍼 제조 시에 있어서, p+층의 형성에 사용되는, 13족 원소인 Ga가 억셉터로서 작용하고, Ga가 불순물로서 Si 기판으로 확산함으로써, 접촉 저항을 저감할 수 있다고 생각된다. 또한, B도 Ga와 마찬가지로 13족 원소이기 때문에, 억셉터로서 작용하고, 접촉 저항을 저감할 수 있다고 생각된다. 그 때문에, Ga2O3과 함께 B2O3을 함유시키는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 유리는, 이들 이외의 그 밖의 임의 성분을 함유해도 된다. 그 밖의 임의 성분으로서, 구체적으로는 P2O5, As2O3, Sb2O5, Na2O, K2O, Fe2O3, CuO, Sb2O3, SnO2, MnO, MnO2, CeO2 등의 통상 유리에 사용되는 각종 산화물 성분을 들 수 있다.
다른 성분은, 목적에 따라, 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다.
그 밖의 임의 성분의 함유량은, 각 성분에 대해서 20％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 보다 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하고, 5％ 이하가 한층 바람직하다. 또한, 다른 성분의 합계 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 유리는, 유리 전이 온도(Tg)가 280℃ 이상 430℃ 이하인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도가 280℃ 이상임으로써, 과잉의 파이어 스루를 억제할 수 있고, Voc가 개선된다. 유리 전이 온도는, 보다 바람직하게는 290℃ 이상, 더욱 바람직하게는 300℃ 이상이다. 또한, 유리 전이 온도가 430℃ 이하임으로써, 연화 시에 우수한 유동성을 나타내기 때문에, 전극과 반도체 기판의 반응이 진행되고, 접촉 저항을 낮춤과 함께, 전극과 절연막의 접촉성을 향상시킬 수 있다. 유리 전이 온도는, 420℃ 이하가 보다 바람직하고, 410℃ 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 본 명세서에 있어서, 유리 전이 온도(Tg)는 리가쿠사제, 시차 열분석(DTA) 장치 TG8110으로 승온 속도; 10℃/분으로 측정하여 얻어진 DTA 차트의 제1 굴곡점을 Tg로 하여 구함으로써 얻어진다.
본 실시 형태에 관한 유리의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는 예를 들어, 이하에 나타내는 방법으로 제조할 수 있다.
먼저, 원료 혼합물을 준비한다. 원료는, 통상의 산화물계의 유리의 제조에 사용하는 원료라면 특별히 한정되지 않고, 산화물이나 탄산염 등을 사용할 수 있다. 얻어지는 유리에 있어서, 상기 조성 범위가 되도록 원료의 종류 및 비율을 적절히 조정하여 원료 혼합물로 한다.
이어서, 원료 혼합물을 공지된 방법으로 가열하여 용융물을 얻는다. 가열 용융하는 온도(용융 온도)는, 800 내지 1400℃가 바람직하고, 900 내지 1300℃가 보다 바람직하다. 가열 용융하는 시간은, 30분 내지 300분이 바람직하다.
그 후, 용융물을 냉각하고 고화함으로써, 본 실시 형태에 관한 유리가 얻어진다. 냉각 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 롤 아웃 머신, 프레스 머신, 냉각 액체로의 적하 등에 의해 급랭하는 방법을 들 수 있다. 얻어지는 유리는 완전히 비정질인, 즉 결정화도가 0％인 것이 바람직하다. 단, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위라면, 결정화된 부분을 포함하고 있어도 된다.
상기에서 얻어지는 유리의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 블록상, 판상, 얇은 판상(플레이크상), 분말상 등이어도 된다.
본 실시 형태에 관한 유리는, 결합제로서의 기능을 가짐과 함께, 도전성을 갖고 있고 도전 페이스트에 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 관한 유리를 함유하는 도전 페이스트는 도전성이 높고, 예를 들어 태양 전지의 전극 형성에 적합하게 사용된다. 본 실시 형태에 관한 유리를 도전 페이스트에 함유시키는 경우, 유리는 유리 분말로서 포함되는 것이 바람직하다.
<유리 분말>
본 실시 형태에 관한 유리 분말은, 본 실시 형태에 관한 유리를 포함하고, D50이 0.3㎛ 이상 3.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. D50이 0.3㎛ 이상임으로써, 도전 페이스트로 했을 때의 분산성이 보다 향상된다. 또한, D50이 3.0㎛ 이하임으로써, 도전성 금속 분말의 주위에 유리 분말이 존재하지 않는 개소가 발생하기 어렵기 때문에, 전극과 반도체 기판 등과의 접착성이 보다 향상된다. D50은, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상이다. 또한, 보다 바람직하게는 2.7㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2.0㎛ 이하이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「D50」은, 누적 입도 분포에 있어서의 체적 기준의 50％ 입경을 나타내고, 구체적으로는 레이저 회절·산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 입경 분포의 누적 입도 곡선에 있어서, 그 적산량이 체적 기준으로 50％를 차지할 때의 입경을 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 유리 분말은, 상기와 같이 하여 제조된 유리를, 예를 들어 건식 분쇄법이나 습식 분쇄법에 의해 상기 특정의 입도 분포를 갖도록 분쇄함으로써 얻어진다.
본 실시 형태에 관한 유리 분말을 얻기 위한 유리 분쇄 방법은, 예를 들어 적당한 형상의 유리를 건식 분쇄한 후, 습식 분쇄하는 방법이 바람직하다. 건식 분쇄 및 습식 분쇄는, 예를 들어 롤 밀, 볼 밀, 제트 밀 등의 분쇄기를 사용하여 실시할 수 있다. 입도 분포는, 예를 들어 각 분쇄에 있어서의 분쇄 시간이나, 볼 밀의 볼 크기 등 분쇄기의 조정에 의해 조정할 수 있다. 습식 분쇄법의 경우, 용매로서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 습식 분쇄의 후, 건조 등에 의해 수분을 제거하여, 유리 분말이 얻어진다. 유리 분말의 입경을 조정하기 위해서, 유리의 분쇄에 추가하여, 필요에 따라 분급을 행해도 된다.
<도전 페이스트>
본 실시 형태에 관한 유리는, 유리 분말로서 도전 페이스트에 적용할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 유리에 의한 도전 페이스트는, 상기 본 실시 형태에 관한 유리 분말, 도전성 금속 분말 및 유기 비히클을 함유한다.
본 실시 형태에 관한 도전 페이스트가 함유하는 도전성 금속 분말은, 반도체 기판이나 절연성 기판 등의 회로 기판(적층 전자 부품을 포함함) 상에 형성되는 전극에 통상 사용되는 금속의 분말이 특별히 제한 없이 사용된다. 도전성 금속 분말로서, 구체적으로는 Ag, Al, Cu, Au, Pd, Pt 등의 분말을 들 수 있고, 이들 중에서도, 생산성의 점에서 Ag 분말, Al 분말이 바람직하다. 응집이 억제되고, 또한, 균일한 분산성이 얻어지는 관점에서 도전성 금속 분말의 입자경은 D50이, 0.3㎛ 이상 10㎛ 이하가 바람직하다.
도전 페이스트에 있어서의 도전성 금속 분말의 함유량은, 도전 페이스트의 전체 질량에 대하여 63.0질량％ 이상 97.9질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 도전성 금속 분말의 함유량이 63.0질량％ 이상이면, 도전성 금속 분말의 추가적인 소결을 억제하고, 유리 들뜸 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 도전성 금속 분말의 함유량을 97.9질량％ 이하로 함으로써, 도전성 금속 분말의 주위를 유리 석출물로 충분히 덮기 쉽다. 또한, 전극과 반도체 기판이나 절연성 기판 등의 회로 기판과의 접착성을 향상시킬 수 있다. 도전 페이스트의 전체 질량에 대한 도전성 금속 분말의 함유량은, 보다 바람직하게는 95.0질량％ 이하이다.
도전 페이스트에 있어서의 유리의 함유량은, 예를 들어 도전성 금속 분말 100질량부에 대하여 0.1질량부 이상 10질량부 이하로 하는 것이 바람직하다. 유리의 함유량을 0.1질량부 이상으로 함으로써, 도전성 금속 분말의 주위를 유리 석출물에 의해 충분히 덮기 쉽다.
또한, 전극과 반도체 기판이나 절연성 기판 등의 회로 기판과의 접착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 유리 분말의 함유량이 10질량부 이하임으로써, 도전성 금속 분말의 추가적인 소결을 억제하고, 유리 들뜸 등의 발생을 억제할 수 있다. 도전성 금속 분말 100질량부에 대한 유리 분말의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.5질량부 이상 8질량부 이하이다.
유기 비히클에 사용되는 유기 수지 바인더로서는, 예를 들어 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 옥시에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 프로필셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 등의 아크릴계 모노머의 1종 이상을 중합하여 얻어지는 아크릴계 수지 등의 유기 수지를 들 수 있다.
유기 비히클에 사용하는 용매로서는, 예를 들어 셀룰로오스계 수지의 경우에는 테르피네올, 부틸디글리콜아세테이트, 에틸디글리콜아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트 등의 용매를 바람직하게 들 수 있다. 또한, 예를 들어 아크릴계 수지의 경우에는 메틸에틸케톤, 테르피네올, 부틸디글리콜아세테이트, 에틸디글리콜아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트 등의 용매를 바람직하게 들 수 있다.
유기 비히클에 있어서의 유기 수지 바인더와 용매의 비율은, 특별히 제한되지 않지만, 얻어지는 유기 수지 바인더 용액이 도전 페이스트의 점도를 조정할 수 있는 점도가 되도록 선택된다. 구체적으로는, 유기 수지 바인더:용매로 나타내는 질량비로서, 3:97 내지 15:85 정도가 바람직하다.
도전 페이스트에 있어서의 유기 비히클의 함유량은, 도전 페이스트 전량에 대하여 2질량％ 이상 30질량％ 이하인 것이 바람직하다. 유기 비히클의 함유량을 2질량％ 이상으로 함으로써, 도전 페이스트의 점도가 상승하는 것을 억제하고, 도전 페이스트의 인쇄 등의 도포성을 향상시키고, 양호한 도전층(전극)을 형성하기 쉽다. 또한, 유기 비히클의 함유량을 30질량％ 이하로 함으로써, 도전 페이스트의 고형분의 함유 비율이 낮아지는 것을 방지하고, 충분한 도포 막 두께가 얻어진다.
본 실시 형태에 관한 도전 페이스트의 일 양태로서, Ag, Al, Cu, Au, Pd 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 금속을 도전 페이스트의 전체 질량에 대하여 63.0 내지 97.9질량％ 포함하고, 산화물 환산의 몰％ 표시로, PbO를 40％ 이상 70％ 이하, SiO2를 4％ 이상 20％ 이하, Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하, B2O3을 0％ 이상 30％ 이하 및 Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하 포함하는 유리를 상기 금속 100질량부에 대하여 0.1 내지 10질량부 포함하고, 유기 비히클을 도전 페이스트의 전체 질량에 대하여 2 내지 30질량％ 포함하는 도전 페이스트를 들 수 있다.
본 실시 형태에 관한 도전 페이스트에는, 상기한 유리, 도전성 금속 분말 및 유기 비히클에 추가하여, 필요에 따라, 또한, 본 실시 형태에 관한 목적에 반하지 않는 한도에 있어서 공지된 첨가제를 배합할 수 있다.
이러한 첨가제로서는, 예를 들어 각종 무기 산화물을 들 수 있다. 무기 산화물로서, 구체적으로는 예를 들어, B2O3, ZnO, SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZrO2 및 Sb2O3, 그리고 이들의 복합 산화물 등을 들 수 있다. 이들 무기 산화물은, 도전 페이스트의 소성 시에, 도전성 금속 분말의 소결을 완화하는 효과가 있고, 그것에 의하여, 소성 후의 접합 강도를 조정하는 작용을 갖는다. 이들의 무기 산화물을 포함하는 첨가제의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 D50이 10㎛ 이하인 것을 적합하게 사용할 수 있다.
도전 페이스트에 있어서의, 무기 산화물의 함유량은 목적에 따라서 적절하게 설정되는 것이지만, 유리 분말에 대하여, 바람직하게는 10질량％ 이하, 보다 바람직하게는 7질량％ 이하이다. 유리 분말에 대한 무기 산화물의 함유량이 10질량％ 이하임으로써, 전극 형성 시에 있어서의 도전 페이스트의 유동성이 저하되는 것을 억제하고, 전극과 반도체 기판이나 절연성 기판 등의 회로 기판과의 충분한 접합 강도를 확보할 수 있다. 또한, 실용적인 배합 효과(소성 후의 접합 강도의 조정)를 얻기 위해서는, 상기 함유량의 하한값은 바람직하게는 0.5질량％ 이상, 보다 바람직하게는 1.0질량％ 이상이다.
도전 페이스트에는, 소포제나 분산제와 같이 도전 페이스트로 공지된 첨가물을 첨가해도 된다. 또한, 상기 유기 비히클 및 이들의 첨가물은, 통상, 전극 형성의 과정에서 소실하는 성분이다. 도전 페이스트의 조제에는, 교반 날개를 구비한 회전식의 혼합기나 분쇄기, 롤 밀, 볼 밀 등을 사용한 공지된 방법을 적용할 수 있다.
반도체 기판이나 절연성 기판 등의 회로 기판 상으로의 도전 페이스트의 도포 및 소성은, 종래의 전극 형성에 있어서의 도포, 소성과 마찬가지의 방법에 의해 실시할 수 있다. 도포 방법으로서는, 스크린 인쇄, 디스펜스법 등을 들 수 있다. 소성 온도는, 함유하는 도전성 금속 분말의 종류, 표면 상태 등에 의하지만, 대략 500 내지 1000℃의 온도를 예시할 수 있다. 소성 시간은, 형성하려고 하는 전극의 형상, 두께 등에 따라서 적절히 조정된다. 또한, 도전 페이스트의 도포와 소성 사이에, 80 내지 200℃ 정도에서의 건조 처리를 마련해도 된다.
<태양 전지>
본 실시 형태에 관한 태양 전지는, 상기 <도전 페이스트>에 기재된 도전 페이스트를 사용하여 형성한 전극, 구체적으로는, 반도체 기판 상에 베이킹된 전극을 구비한다. 본 실시 형태에 관한 태양 전지에 있어서는, 전극의 적어도 하나가, 상기 도전 페이스트를 사용하여, 파이어 스루에 의해, 절연막을 부분적으로 관통하여 반도체 기판에 접촉하는 형태로 마련된 전극인 것이 바람직하다.
태양 전지가 갖는 이러한 절연막을 관통하는 전극으로서는, 예를 들어 pn 접합형의 반도체 기판을 사용한 태양 전지의 수광면의 전극으로서 반사 방지막인 절연막을 부분적으로 관통하여 반도체 기판에 접촉하는 형태로 마련된 전극을 들 수 있다. 반사 방지막인 절연막을 구성하는 절연 재료로서는 질화규소, 이산화티타늄, 이산화규소, 산화알루미늄 등을 들 수 있고, 절연 재료는 2층을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 수광면은 반도체 기판의 편면이어도 양면이어도 되고, 반도체 기판은 n형, p형의 어느 것이어도 되지만, 보다 태양 전지의 효율을 높이기 위해서는, 양면인 것이 바람직하고, 반도체 기판은 n형인 것이 바람직하다. 이러한 태양 전지의 수광면에 마련되는 전극은, 상기 도전 페이스트를 사용하여 파이어 스루에 의해 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 태양 전지의 구성예에 대하여 이하에 설명하지만, 본 실시 형태에 관한 태양 전지의 구성은 당해 구성예에 한정되지 않는다. 당해 구성예에 관한 태양 전지는, 태양광 수광면(이하 단순히 「수광면」 또는 「표면」이라고도 함)을 갖는 실리콘 기판과, 실리콘 기판의 수광면에 마련된 제1 절연막과, 실리콘 기판의 수광면과는 반대측의 면(이하 단순히 「이면」이라고도 함)에 마련된 제2 절연막과, 제1 절연막의 일부를 관통하여 실리콘 기판에 접촉하는 제1 전극과, 제2 절연막의 일부를 관통하여 실리콘 기판에 접촉하는 제2 전극을 구비한다.
보다 구체적으로는, 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이, 태양 전지(10)는, n형 Si 반도체 기판(1)의 수광면 S1에 p+층(1b)이 마련되어 있다. 그 표면에는 또한 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)(2b)이 형성되어 있지만, 일부의 영역에서는, 반사 방지막(질화규소/산화 알루미늄)(2b)을 관통해서 p+층(1b)에 접촉하는 형태로 Ag-Al 전극(3b)이 형성되어 있다.
n형 Si 반도체 기판(1)의 비수광면 S2에도 마찬가지로, n+층(1a)이 마련되고, 그 표면에는 또한 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)(2a)이 형성되어 있지만, 일부의 영역에서는, 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)(2a)을 관통해서 n+층(1a)에 접촉하는 형태로 Ag 전극(3a)이 형성되어 있다.
이 Ag-Al 전극(3b) 및 Ag 전극(3a)는, 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)(2b, 2a)의 표면 상의 일부의 영역에 Ag-Al 전극(3b) 또는 Ag 전극(3a)을, 상기 도전 페이스트를 개재하여 도포, 소성하여 형성할 수 있다.
당해 구성예에 있어서, 제1 전극은 본 실시 형태에 관한 도전 페이스트를 사용하여 파이어 스루에 의해 형성된 전극이고, Al, Ag, Cu, Au, Pd 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 금속과, 본 실시 형태에 관한 유리를 포함하는 것이 바람직하다.
제1 전극은 당해 금속을 90질량％ 이상 99.9질량％ 이하 포함하고, 본 실시 형태에 관한 유리를 0.1질량％ 이상 10질량％ 이하 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 제1 전극은 적어도 Ag를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 당해 구성예에 있어서, 제1 전극과 제2 절연막은, 실리콘 기판의 양면에 접하는 산화 금속막과, 산화 금속막 상에 질화규소막을 더 구비하는 것이 보다 바람직하다. 산화 금속막은, 산화알루미늄 또는 이산화규소를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
[실시예]
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다. 예 1 내지 11은 실시예이고, 예 12 내지 21은 비교예이다.
(예 1 내지 20)
이하의 방법으로 유리를 박판상 유리로서 제조하고, 박판상 유리로부터 유리 분말을 제조하였다. 유리 분말의 입도 분포를 측정함과 함께, 유리 분말을 사용하여 유리의 유리 전이 온도를 측정하였다.
<유리(박판상 유리)의 제조>
산화물 기준의 몰％ 표시로, 표 1 및 2에 나타내는 조성이 되도록 원료 분말을 배합, 혼합하고, 1000 내지 1600℃의 전기로 중에서 도가니를 사용하여 30분 내지 1시간 용융하고, 표 1 및 2에 나타내는 조성의 유리를 포함하는 박판상 유리를 성형하였다.
<유리 분말의 제조>
각 예에 있어서, 얻어진 박판상 유리를 건식 분쇄와 습식 분쇄를 조합하여 이하와 같이 분쇄하여 입도 분포를 조정하였다. 얻어진 유리 분말의 입도 분포를 측정함과 함께, 유리 분말을 사용하여 유리 전이 온도를 측정하였다.
볼 밀로 6시간 건식 분쇄하고, 150 메쉬의 체로 조립을 제거하였다. 이어서, 상기에서 얻어진 건식 분쇄 후, 조립을 제거한 유리 분말을, D50이 소정의 범위가 되도록, 볼 밀로 물을 사용하여 습식 분쇄함으로써, 원하는 입도 분포의 유리 분말을 제조하였다. 이 습식 분쇄 시에, 소정의 D50을 얻기 위하여 직경 5mm의 알루미나제의 볼을 사용하였다. 그 후, 습식 분쇄로 얻어진 슬러리를 여과하고, 수분을 제거하기 위하여 건조기에 의해 130℃에서 건조하여, 유리 분말을 제조하였다.
<평가>
각 예의 유리에 대하여 이하의 방법으로 유리 분말의 D50 및 유리 전이 온도를 평가하였다. 결과를 조성과 함께 표 1 및 2에 나타내었다.
(D50)
이소프로필알코올(IPA) 60cc에 대하여 유리 분말 0.02g을 섞고, 초음파 분산에 의해 1분간 분산시켰다. 마이크로트랙 측정기(레이저 회절·산란식 입도 분포 측정 장치)에 시료 투입하고, D50의 값을 얻었다.
(유리 전이 온도)
얻어진 유리 분말을 알루미늄제의 팬에 넣고, 리가쿠사제, 시차 열분석 장치 TG8110에서 승온 속도를 10℃/분으로 하여 측정하였다. 측정에서 얻어진 DTA 차트의 제1 굴곡점을 유리 전이 온도(표 1 및 2 중, 「Tg」라고 나타냄)로 하였다.
<도전 페이스트의 제조>
예 1 내지 21의 유리 분말을 각각 함유하는 Ag-Al 전극 형성용 도전 페이스트를 이하의 방법으로 제작하였다.
먼저, 에틸셀룰로오스 15질량부에 부틸디글리콜아세테이트 85질량부를 혼합하고, 85℃에서 2시간 교반하여 유기 비히클을 조제하였다. 이어서, 얻어진 유기 비히클 15질량부를, Ag 분말(DOWA 일렉트로닉스사제, 구상 은 분말: AG-4-8F) 84.5질량부와 Al 분말(미날코사제 아토마이즈 알루미늄 분말: #600F) 0.5질량부에 혼합한 후, 분쇄기에 의해 10분간 혼련하였다. 그 후, 예 1 내지 21의 유리 분말을, 금속 분말(Ag 분말 및 Al 분말) 100질량부에 대하여 2질량부의 비율로 배합하고, 또한 분쇄기에 의해 90분간 혼련함으로써, Ag-Al 전극 형성용 도전 페이스트를 얻었다.
<평가>
(접촉 저항 Rc의 측정)
상기에서 제작한 Ag-Al 전극 형성용 도전 페이스트를 각각 사용하여, 이하와 같이 하여 반도체 기판 상에 절연막(질화규소층 및 산화알루미나층을 포함하는 2층 막)을 개재하여 Ag-Al 전극을 형성하고, 그때의 접촉 저항에 대하여 평가하였다.
접촉 저항의 측정 방법에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 도전 페이스트를 사용하여 전극 형성된 n형 Si 기판 양면 수광형 태양 전지의 일례의 단면을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 2는, 접촉 저항 Rc[Ω]를 평가할 때에 사용한 Si 기판에 형성한 전극 패턴을 도시한 도면이다.
160㎛의 두께로 슬라이스된 n형의 결정계 Si 반도체 기판을 사용하여, 먼저, Si 반도체 기판의 슬라이스면을 세정하기 위해서, 표면 및 이면을 불산으로 극히 미량 정도 에칭 처리하였다. 그 후, Si 반도체 기판의 수광면에 습식 에칭법을 사용하여, 광 반사율을 저감시키도록 한 요철 구조를 형성하였다.
이어서, Si 반도체 기판의 수광면에 p+층을 확산에 의해 형성하였다. p형화의 도핑 원소로서는 B(보론)을 사용하였다. 이와 같이 하여 p+층을 갖는 n형 Si 반도체 기판을 얻었다. 이어서, n형 Si 반도체 기판의 수광면(p+층의 표면)에 반사 방지막을 형성하였다. 반사 방지막의 재료로서는, 주로, 질화규소와 산화알루미늄을 사용하고, ALD(Atomic Layer Deposition)로 산화알루미늄층을 10nm의 두께로 형성한 후에, 그 상층에 플라스마 CVD로 질화규소층을 80nm의 두께로 형성하였다. 이어서, 반도체 기판의 p+층에 대하여 이면(n형 Si 기판의 뒷면)에 절연막을 형성하였다. 반사 방지막의 재료로서는, 주로, 질화규소를 사용하고, 플라스마 CVD로 80nm의 두께로 형성하였다.
이어서, 얻어진 반사 방지막을 구비하는 Si 반도체 기판의 수광면측의 표면에 상기 예 1 내지 21의 유리 분말을 사용하여 얻어진 Ag-Al 전극 형성용 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 라인상으로 도포하여, 120℃에서 건조시켰다.
이어서, 적외광 가열식 로를 사용하여 피크 온도가 740℃에서 100초간 소성을 행하고, 표면 Ag-Al 전극을 형성시켜서, 접촉 저항 측정용 편면 셀을 완성시켰다. 또한, 소성에 의해 Ag-Al 전극은 반사 방지막을 관통하여 Si 반도체 기판의 p+층에 접촉하는 형태로 형성되었다.
상기 각 예의 유리 분말을 각각 함유하는 Ag-Al 전극 형성용 도전 페이스트를 사용하여 제조한 편면 셀의 접촉 저항을, TLM법(Transfer length Method)에 의해 측정하였다. 상기에서 얻어진, p+층측에 절연막(질화규소층 및 산화알루미나층을 포함하는 2층 막)을 개재하여 형성된 Ag-Al 전극을 갖는 n형 Si 반도체 기판과 Ag-Al 전극의 접촉 저항 Rc[Ω]를 평가하였다. 접촉 저항 Rc[Ω]는, 도 2의 패턴 P1에 테스터의 양극측을 고정시켜서, 패턴 P2, P3, P4, P5의 각각의 위치에 테스터의 음극측을 닿게 하여 전기 저항을 측정하고, 접촉 저항 Rc[Ω]를 구하였다. 결과를 표 1 및 2에 나타내었다. 또한, 표 1 및 2 중의 N/D는, 페이스트가 증점하여 인쇄를 할 수 없었던, 혹은 저항값이 컸기 때문에 접촉 저항 Rc[Ω]를 측정할 수 없었던 것을 나타낸다.
(질화규소층의 잔존율(SiN 잔존율))
접촉 저항 Rc를 측정한 후의 n형 Si 반도체 기판을 사용하여, 각 페이스트와 절연막의 하나인 질화규소층의 반응성을 평가하기 위해서, 질화규소층의 잔존율을 측정하였다.
n형 Si 반도체 기판으로부터 Ag-Al 전극을 제거하기 위해서, 50％ 질산 수용액에 기판을 2시간 침지 후, 바이알병에 기판과 1％ 불산 수용액을 넣어서 밀폐하고, 초음파를 가하면서 5분간 침지하였다. 이어서, 이온 교환수로 기판을 세정하였다. 분석 주사형 전자 현미경법(SEM-EDS)에 의해, 전극상의 질소(N1)와 전극 외의 질소(N2)를 정량하고, 질화규소층의 잔존율로서, 전극 상의 질소와 전극 외의 질소의 비율(N1/N2)을 산출하였다. 또한, 표 2 중의 N/D는, 페이스트가 증점하여 인쇄를 할 수 없었던 것을 나타낸다.
표 1 및 2에 나타내는 바와 같이, 실시예인 예 1 내지 11은, 비교예인 예 12 내지 21와 비교하여, SiN 잔존율이 높고, 결정화를 촉진시켜서 고온 소성 시의 유리의 유동을 억제하고, 과잉의 파이어 스루를 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 예 12 내지 17은 Ga2O3을 함유하지 않는 예, 예 18은 Al2O3, SiO2 및 Ga2O3을 함유하지 않고, B2O3의 함유량이 30％ 초과인 예, 예 19는 Al2O3 및 Ga2O3을 함유하지 않고, PbO의 함유량이 70％ 초과인 예, 예 20은 Ga2O3을 함유하지 않고, Al2O3의 함유량이 10％ 초과인 예, 예 21은 Ga2O3을 함유하지 않고, PbO 함유량이 40％ 미만 및 SiO2의 함유량이 30％ 초과인 예이다.
또한, 실시예인 예 1 내지 11은, 비교예에 비해 접촉 저항 Rc가 낮고, 절연막 관통성, 즉 파이어 스루성이 우수하였다. 이 결과로부터, 태양 전지의 형성에 본 발명의 유리를 사용함으로써, 과잉의 파이어 스루를 억제하여 Voc를 높이고, 또한 전극과 반도체 기판의 접촉 저항을 낮추어서 변환 효율을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 출원은, 2021년 12월 27일 출원의 일본 특허 출원 2021-213436에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
10: 태양 전지
1: n형 Si 반도체 기판
1a: n+층
1b: p+층
2a: 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)
2b: 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)
3a: Ag 전극
3b: Ag-Al 전극
S1: 수광면
S2: 비수광면.
1: n형 Si 반도체 기판
1a: n+층
1b: p+층
2a: 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)
2b: 반사 방지막(질화규소/산화알루미늄)
3a: Ag 전극
3b: Ag-Al 전극
S1: 수광면
S2: 비수광면.
Claims (9)
- 산화물 환산의 몰％ 표시로,
PbO를 40％ 이상 70％ 이하,
SiO2를 4％ 이상 20％ 이하,
Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하,
B2O3을 0％ 이상 30％ 이하, 및
Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하
포함하는 유리. - 제1항에 있어서, 산화물 환산의 몰％ 표시로, PbO+Bi2O3+SiO2+B2O3으로 표시되는 PbO, Bi2O3, SiO2, B2O3의 함유량의 합계가 70％ 이상인, 유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 산화물 환산의 몰％ 표시로, SiO2+Ga2O3+B2O3으로 표시되는 SiO2, Ga2O3 및 B2O3의 함유량의 합계에 대한, Ga2O3+B2O3으로 표시되는 Ga2O3과 B2O3의 함유량의 합계의 비율이 40％ 이상 90％ 이하인, 유리.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 환산의 몰％ 표시로, TiO2를 1％ 이상 12％ 이하 더 포함하는, 유리.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 환산의 몰％ 표시로, La2O3을 0.5％ 이상 10％ 이하 더 포함하는, 유리.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 전이 온도가 280℃ 이상 430℃ 이하인, 유리.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유리를 포함하는 유리 분말, 도전성 금속 분말 및 유기 비히클을 함유하는 도전 페이스트.
- 제7항에 기재된 도전 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 구비하는 태양 전지.
- 태양광 수광면을 갖는 실리콘 기판과,
상기 실리콘 기판의 상기 태양광 수광면에 마련된 제1 절연막과,
상기 실리콘 기판의 상기 태양광 수광면의 반대측의 면에 마련된 제2 절연막과,
상기 제1 절연막의 일부를 관통하여 상기 실리콘 기판에 접촉하는 제1 전극과,
상기 제2 절연막의 일부를 관통하여 상기 실리콘 기판에 접촉하는 제2 전극
을 구비하는 태양 전지이며,
상기 제1 전극은, Al, Ag, Cu, Au, Pd 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 금속과, 산화물 환산의 몰％ 표시로, PbO를 40％ 이상 70％ 이하, SiO2를 4％ 이상 20％ 이하, Al2O3을 1％ 이상 10％ 이하, B2O3을 0％ 이상 30％ 이하 및 Ga2O3을 1％ 이상 20％ 이하의 유리를 포함하는 태양 전지.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021213436A JP2023097203A (ja) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | ガラス、導電ペーストおよび太陽電池 |
| JPJP-P-2021-213436 | 2021-12-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230099683A true KR20230099683A (ko) | 2023-07-04 |
Family
ID=86879712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220184590A KR20230099683A (ko) | 2021-12-27 | 2022-12-26 | 유리, 도전 페이스트 및 태양 전지 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023097203A (ko) |
| KR (1) | KR20230099683A (ko) |
| CN (1) | CN116332500A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013103087A1 (ja) | 2012-01-06 | 2013-07-11 | 日本電気硝子株式会社 | 電極形成用ガラス及びこれを用いた電極形成材料 |
| CN112786233A (zh) | 2019-11-11 | 2021-05-11 | 江西佳银科技有限公司 | 一种高活性低串阻的n型太阳能电池银浆及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-27 JP JP2021213436A patent/JP2023097203A/ja active Pending
-
2022
- 2022-12-26 KR KR1020220184590A patent/KR20230099683A/ko unknown
- 2022-12-27 CN CN202211681202.8A patent/CN116332500A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013103087A1 (ja) | 2012-01-06 | 2013-07-11 | 日本電気硝子株式会社 | 電極形成用ガラス及びこれを用いた電極形成材料 |
| CN112786233A (zh) | 2019-11-11 | 2021-05-11 | 江西佳银科技有限公司 | 一种高活性低串阻的n型太阳能电池银浆及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116332500A (zh) | 2023-06-27 |
| JP2023097203A (ja) | 2023-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6185232B2 (ja) | 低濃度ドーピングのエミッタを備えた半導体デバイスの製造における、鉛−テルルをベースとする酸化物を含有する導電性組成物の使用 | |
| KR101086183B1 (ko) | 후막 전도성 조성물 및 반도체 소자의 제조에 사용하기 위한 공정 | |
| US20120119165A1 (en) | Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom | |
| TWI778207B (zh) | 玻璃、玻璃粉末、導電糊料及太陽能電池 | |
| TWI662004B (zh) | 太陽能電池電極形成用導電性糊 | |
| JP6966950B2 (ja) | ガラス、ガラスの製造方法、導電ペーストおよび太陽電池 | |
| TWI469944B (zh) | A low melting point glass composition and a conductive paste material using the same | |
| JP2017218335A (ja) | ガラス、導電ペーストおよび太陽電池 | |
| US10407340B2 (en) | Glass composition, glass powder, conductive paste, and solar cell | |
| JP2020083670A (ja) | ガラス組成物、ガラス粉末、導電ペーストおよび太陽電池 | |
| CN112028494B (zh) | 玻璃组合物、玻璃组合物的制造方法、导电浆料以及太阳能电池 | |
| JP6720712B2 (ja) | ガラス粉末、導電ペーストおよび太陽電池 | |
| CN111180106B (zh) | 玻璃、玻璃粉末、导电糊剂和太阳能电池 | |
| KR20230099683A (ko) | 유리, 도전 페이스트 및 태양 전지 | |
| KR102183618B1 (ko) | 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물, 및 이를 포함하는 페이스트 조성물 | |
| KR20230099682A (ko) | 유리, 도전 페이스트 및 태양 전지 | |
| JP2023097338A (ja) | ガラス、導電ペーストおよび太陽電池 | |
| JP2023004853A (ja) | ガラス、ガラス粉末、導電ペーストおよび太陽電池 | |
| KR20210025483A (ko) | 유리 조성물, 유리 분말 및 도전 페이스트 | |
| CN115521064A (zh) | 玻璃、玻璃粉末、导电浆料和太阳能电池 | |
| CN112441738A (zh) | 玻璃组合物、玻璃粉末和导电浆料 | |
| JP5540811B2 (ja) | 導電性組成物及びそれを用いた太陽電池の製造方法並びに太陽電池 | |
| KR101981660B1 (ko) | 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿, 상기 유리 프릿을 포함하는 페이스트 조성물 | |
| KR20240052321A (ko) | 태양 전지 전극 형성용 유리 프릿 조성물, 이를 사용하여 형성된 태양 전지용 전극, 및 상기 전극을 포함하는 태양 전지 | |
| JP2011035035A (ja) | 太陽電池電極用導電性組成物 |