TW201609898A - 導電性組成物、太陽能電池晶胞、以及太陽能電池模組 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種導電性組成物及具有使用該導電性組成物形成之集電電極之太陽能電池晶胞及太陽能電池模組，前述導電性組成物能夠形成維持優異之印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等。本發明之導電性組成物含有金屬粉末(A)、與環氧樹脂(B)、與陽離子系硬化劑(C)、與具有縮水甘油基以外之陽離子聚合性官能基之陽離子聚合性化合物(D)，上述陽離子聚合性化合物(D)於25℃之黏度係150mPa‧s以下。

Description

導電性組成物、太陽能電池晶胞、以及太陽能電池模組
本發明係有關於一種導電性組成物、太陽能電池晶胞及太陽能電池模組。
隨著大家對地球環境問題之關心日益高漲，業者正在積極開發具有各種構造與構成之可將太陽光等光能轉換為電能的太陽能電池。其中，使用矽等半導體基板之太陽能電池由於其轉換效率、製造成本等優勢，獲得最普遍使用。
作為形成此種太陽能電池之電極的材料，已知有環氧樹脂系糊料狀材料。
例如，專利文獻1已公開「一種導電性組成物，其含有銀粉(A)、與環氧樹脂(B)、與硬化劑(C)，前述環氧樹脂(B)至少係環氧當量1500~4000g/eq之雙酚A型環氧樹脂(b1)及環氧當量1000g/eq以下之多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(b2)，前述硬化劑(C)係鋶鹽陽離子系硬化劑」([申請專利範圍1])。
[習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-074288號公報
然而，本發明人針對專利文獻1之導電性組成物開展研究後，明確其形成電極、配線(下面稱為「電極等」)時之印刷性良好，但是根據所用溶劑之量或種類，可能於透明導電層(例如透明導電氧化物層(TCO))等上形成電極等時密著性較差。
因此，本發明之課題在於提供一種導電性組成物及具有使用該導電性組成物形成之集電電極之太陽能電池晶胞及太陽能電池模組，前述導電性組成物能夠形成維持優異之印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等。
本發明人為解決上述課題開展深入討論，其結果發現透過摻合具有指定黏度之特定陽離子聚合性化合物，能夠形成維持優異印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等，從而完成本發明。
即，本發明人等發現，藉由以下構成，可解決上述課 題。
[1]一種導電性組成物，其含有金屬粉末(A)、與環氧樹脂(B)、與陽離子系硬化劑(C)、與具有縮水甘油基以外之陽離子聚合性官能基之陽離子聚合性化合物(D)，上述陽離子聚合性化合物(D)於25℃之黏度係150mPa‧s以下。
[2]如[1]之導電性組成物，其中，相對於上述金屬粉末(A)100質量份，上述陽離子聚合性化合物(D)之含量係0.1~10質量份。
[3]如[1]或[2]之導電性組成物，其中，上述陽離子聚合性化合物(D)具有作為上述陽離子聚合性官能團之乙烯醚基及/或氧雜環丁基。
[4]如上述[1]~[3]中任一項之導電性組成物，其中，上述金屬粉末(A)同時併用球狀金屬粉末(A1)與片狀金屬粉末(A2)，其質量比(A1：A2)係70：30~30：70。
[5]如[1]~[4]中任一項之導電性組成物，其中，進一步含有苯氧樹脂(E)。
[6]一種太陽能電池晶胞，其具有使用如[1]~[5]中任一項之導電性組成物形成之集電電極。
[7]如[6]之太陽能電池晶胞，其具備透明導電層作為上述集電電極之基底層。
[8]一種太陽能電池模組，其使用如[6]或[7]之太陽能電池晶胞。
如下所示，本發明可提供一種導電性組成物及具有使用該導電性組成物形成之集電電極之太陽能電池晶胞及太陽能電池模組，前述導電性組成物能夠形成維持優異之印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等。
此外，若使用本發明之導電性組成物，則即便實施低溫~中溫(低於450℃)特別係低溫(150~350℃左右)下之熱處理(乾燥或燒結)，亦能夠形成維持優異之印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等，故具有可減輕對太陽能電池晶胞(特別係後述之第2實施方式)之熱損害之效果，非常有用。
進而，使用本發明之導電性組成物後，不僅氧化銦錫(ITO)及矽等之高耐熱性材料，而且於例如PET薄膜等之低耐熱性材料上，亦可輕鬆快速製作電子迴路及天線等迴路，非常有用。
1,100‧‧‧太陽能電池晶胞
2‧‧‧n層
3‧‧‧防止反射膜
4‧‧‧表面電極
5‧‧‧p層
6‧‧‧背面電極
7‧‧‧矽基板
11‧‧‧n型單晶矽基板
12a,12b‧‧‧i型非晶矽層
13a‧‧‧p型非晶矽層
13b‧‧‧n型非晶矽層
14a,14b‧‧‧透明導電層
15a,15b‧‧‧集電電極
圖1係表示太陽能電池晶胞之第1實施方式之剖面圖。
圖2係表示太陽能電池晶胞之第2實施方式之剖面圖。
以下針對本發明之導電性組成物及具有使用該導電性組成物形成之集電電極之太陽能電池晶胞及太陽能電池模組進行說明。
另外，本說明書中使用「~」表示之數值範圍，係作為下限值及上限值包含「~」前後所記載之數值之範圍。
〔導電性組成物〕
本發明之導電性組成物含有金屬粉末(A)、與環氧樹脂(B)、與陽離子系硬化劑(C)、與具有縮水甘油基以外之陽離子聚合性官能基之陽離子聚合性化合物(D)，上述陽離子聚合性化合物(D)於25℃之黏度係150mPa‧s以下。
此外，本發明之導電性組成物如後所述，可根據需要含有苯氧樹脂(E)、溶劑(F)等。
本發明之導電性組成物如上述所示，透過摻合上述陽離子聚合性化合物(D)，能夠形成維持優異之印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等。
雖然其詳細原因尚未清楚，但可大致推測如下。
即，上述陽離子聚合性化合物(D)於25℃之黏度係150mPa‧s以下，因而於熱處理(乾燥或燒結)前，與普通溶劑等同樣可作為黏度調節劑發揮作用，此外，於熱處理後，因具有陽離子聚合性官能機而被融入環氧樹脂之硬化系中，因而對透明導電層等之密著強度提高。換言之， 上述陽離子聚合性化合物(D)還可作為反應性稀釋劑發揮作用。
上述原因還可根據後述比較例所示之結果推測出，即，不摻合陽離子聚合性化合物(D)之比較例中，即便改變溶劑之摻合量密著性亦沒有提高。
以下針對本發明之導電性組成物含有之金屬粉末(A)、環氧樹脂(B)、陽離子系硬化劑(C)及陽離子聚合性化合物(D)以及根據需要可含有之其他成份進行詳細敘述。
<金屬粉末(A)>
本發明之導電性組成物含有之金屬粉末(A)並無特別限定，例如可使用電阻率20×10-6Ω‧cm以下之金屬材料。
作為上述金屬材料，具體而言，可列舉例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎂(Mg)、鎳(Ni)等，該等可單獨使用一種，亦可同時使用兩種以上。
其中，考量到可形成接觸電阻較低之集電電極之理由，較佳為銀粉末或於銀以外金屬粉末(例如鎳粉末、銅粉末等)之表面的至少一部分上塗佈銀之包覆銀金屬粉末。
於本發明中，考量到印刷性(特別係網版印刷性)更加良好之理由，金屬粉末(A)較佳使用球狀之金屬粉末(A1)，更佳與球狀金屬粉末(A1)一同併用片(鱗片)狀金屬粉末(A2)，尤其較佳以質量比(A1：A2)70： 30~30：70之比例併用球狀金屬粉末(A1)與片狀金屬粉末(A2)。
於此，球狀係指長徑/短徑之比例為2以下之粒子形狀，另外，片狀係指長徑/短徑之比例超過2之形狀。
作為上述金屬粉末(A)之球狀金屬粉末(A1)之平均粒徑，考量到印刷性更加良好之理由，較佳為0.5~10μm，更佳為0.5~5.0μm。
於此，球狀金屬粉末(A1)之平均粒徑係指球狀金屬粉末之粒徑平均值，係使用雷射繞射式粒度分布測定裝置測定之50%體積累積直徑(D50)。另外，關於作為計算平均值之依據之粒徑，當金屬粉末剖面為橢圓形時，係指將其長徑與短徑之合計值除以2之平均值，為正圓形時，係指其直徑。
作為上述金屬粉末(A)之片狀金屬粉末(A2)之平均厚度，考量到印刷性更加良好，且易糊料化之理由，較佳為0.05~2.0μm，更佳為0.05~1.0μm。
於此，片狀金屬粉末(A2)之平均厚度係指，利用BET法(氣體吸附法)測定片狀金屬粉末之比表面積，將測定值設為S(m2/g)，根據下述公式(i)計算出的值。
平均厚度=0.19/S...(i)
於本發明中，可以使用市售品作為上述金屬粉末(A)。
作為球狀銀粉末之市售品之具體例，可列舉AG2-1C(平均粒徑：1.0μm，DOWA Electronics公司製造)、AG4-8F(平均粒徑：2.2μm，DOWA Electronics公司製造)、AG3-11F(平均粒徑：1.4μm，DOWA Electronics公司製造)、AgC-102(平均粒徑：1.5μm、福田金屬箔粉工業公司製造)、AgC-103(平均粒徑：1.5μm、福田金屬箔粉工業公司製造)、EHD(平均粒徑：0.5μm、三井金屬公司製造)等。
此外，作為片狀銀粉末之市售品之具體例，可列舉Ag-XF301K(平均厚度：0.1μm、福田金屬箔粉工業公司製造)等。
<環氧樹脂(B)>
本發明之導電性組成物含有之環氧樹脂(B)只要係由1分子中具有2個以上環氧乙烷環(環氧基)(較佳為縮水甘油基)之化合物組成之樹脂，則並無特殊限定，一般而言，環氧當量係50~10,000g/eq，較佳為90~5000g/eq。
作為此種環氧樹脂，可使用以往眾所周知之環氧樹脂。
具體而言，可列舉例如雙酚A型、雙酚F型、雙酚E型、溴化雙酚A型、氫化雙酚A型、雙酚S型、雙酚AF型、聯苯型等之具有雙酚基之環氧化合物、與聚烷二醇型、烷二醇型之環氧化合物、與具有萘環之環氧化合物、與具有茀基之環氧化合物等雙官能型之縮水甘油醚類環氧 樹脂；具有用下述化學式表示之結構式之三官能環氧樹脂；
苯酚酚醛型、鄰甲酚醛型、三羥基苯基甲烷型、四苯酚基乙烷型等之多官能型之縮水甘油醚系環氧樹脂；二聚酸等合成脂肪酸之縮水甘油酯系環氧樹脂；N,N,N',N'-四縮水甘油基二胺基二苯基甲烷(TGDDM)、四縮水甘油基二胺基二苯基碸(TGDDS)、四縮水甘油基間苯二甲胺(TGMXDA)、三縮水甘油基對胺基苯酚、三縮水甘油基間胺基苯酚、N,N-二縮水甘油基苯胺、四縮水甘油基1,3-環己二甲胺(TG1,3-BAC)、異氰尿酸三縮水甘油酯(TGIC)等之縮水甘油胺系環氧樹脂；具有三環〔5,2,1,02.6〕癸烷環之環氧化合物，具體而言，例如將雙環戊二烯與間甲酚等之甲酚類或酚醛類進行聚合後，再使環氧氯丙烷發生反應，可藉由眾所周知製造方法而獲得之環氧化合物；脂環型環氧樹脂；以Toray Thiokol公司製FLEP10 為代表之環氧樹脂主鏈中具有硫原子之環氧樹脂；具有聚氨酯鍵之聚氨酯改性環氧樹脂；含有聚丁二烯、液狀聚丙烯腈-丁二烯橡膠或丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)之橡膠改性環氧樹脂等。
此等環氧樹脂可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
此外，其中，考量到硬化性、耐熱性、耐久性及成本之觀點，較佳為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂。
於本發明中，上述環氧樹脂(B)較佳使用硬化收縮較少之環氧樹脂。由於作為基板之矽晶圓易破損，因此若使用硬化收縮較大之環氧樹脂，會導致晶圓破裂或損壞。近來，為降低成本，矽晶圓不斷進行薄型化，而硬化收縮較少之環氧樹脂還兼具抑制晶圓彎曲之效果。
考量到降低硬化收縮，並且所形成之集電電極之接觸電阻變低，進而與透明導電層等之密著性更加良好之理由，較佳為加成有環氧乙烷及/或環氧丙烷之環氧樹脂。
於此，關於加成有環氧乙烷及/或環氧丙烷之環氧樹脂，例如可在雙酚A、雙酚F等物質與環氧氯丙烷發生反應調製環氧樹脂時，添加乙烯及/或丙烯進行加成(改性)而獲得。
作為加成有環氧乙烷及/或環氧丙烷之環氧樹脂，可使用市售品，作為其具體例，可列舉加成環氧乙烷之雙酚A型環氧樹脂(BPO-60E、新日本理化公司製造)、加成 環氧丙烷之雙酚A型環氧樹脂(BPO-20E、新日本理化公司製造)、加成環氧丙烷之雙酚A型環氧樹脂(EP-4010S、ADEKA公司製造)、加成環氧丙烷之雙酚A型環氧樹脂(EP-4000S、ADEKA公司製造)等。
此外，於本發明中，考量到降低硬化收縮，且所形成之集電電極之接觸電阻變得更低，進而與透明導電層等之密著性更加良好之理由，上述環氧樹脂(B)較佳為併用2種以上選自環氧當量1500~4000g/eq之雙酚A型環氧樹脂(B1)、環氧當量1000g/eq以下之多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(B2)、以及1000g/eq以下之稀釋型雙酚A型環氧樹脂(B3)之環氧樹脂。
(雙酚A型環氧樹脂(B1))
上述雙酚A型環氧樹脂(B1)為環氧當量1500~4000g/eq之雙酚A型環氧樹脂。
上述雙酚A型環氧樹脂(B1)由於環氧當量為上述範圍，因此如上所述，若併用雙酚A型環氧樹脂(B1)，則本發明之導電性組成物之硬化收縮受到抑制，對於基板與透明導電層之密著性亦良好。考量到體積電阻率更低，環氧當量較佳為2000~4000g/eq，更佳為2000~3500g/eq。
(多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(B2))
上述多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(B2)為環氧當量1000g/eq以下之多元醇系縮水甘油型環氧樹脂。
上述多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(B2)由於環氧當量為上述範圍，因此如上所述，若併用多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(B2)，則本發明之導電性組成物之黏度良好，且印刷性良好。
此外，考量到網版印刷時之黏度適當之理由，上述多元醇系縮水甘油型環氧樹脂(B2)之環氧當量較佳為100~400g/eq，更佳為100~300g/eq。
(稀釋型雙酚A型環氧樹脂(B3))
稀釋型雙酚A型環氧樹脂(B3)為環氧當量1000g/eq以下之雙酚A型環氧樹脂。其在無損環氧樹脂特性之情況下，使用反應性稀釋劑實施過低黏度化處理。
上述稀釋型雙酚A型環氧樹脂(B3)由於環氧當量為上述範圍，因此如上所述，若併用稀釋型雙酚A型環氧樹脂(B3)，則本發明之導電性組成物之黏度良好，且印刷性良好。
此外，考量到網版印刷時之黏度適當之理由，上述稀釋型雙酚A型環氧樹脂(B3)之環氧當量較佳為100~400g/eq，更佳為100~300g/eq。
於本發明中，考量到所形成之集電電極之接觸電阻變得更低，並且與透明導電層等之密著性亦更加良好之理由，相對於上述金屬粉末(A)100質量份，上述環氧樹脂(B)之含量較佳為2~20質量份，更佳為2~15質量份，特別佳為2~10質量份。
<陽離子系硬化劑(C)>
本發明之導電性組成物含有之陽離子系硬化劑(C)並無特殊限定，較佳為胺類、鋶鹽系、銨系、鏻系之硬化劑。
作為上述陽離子系硬化劑(C)，具體而言，可列舉例如三氟化硼乙胺、三氟化硼哌啶、三氟化硼苯酚、對甲氧基苯重氮六氟磷酸鹽、二苯基碘鎓六氟磷酸鹽、四苯基鋶、四-正丁基四苯硼酸鏻、四-正丁基鏻-鄰，鄰-二乙基二硫代磷酸酯、下述式(I)所表示之鋶鹽等，該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
其中，考量到硬化時間變短之理由，較佳使用下述式(I)所表示之鋶鹽。
(式中，R1表示氫原子、碳原子數1~4之烷基或鹵素原子，R2表示碳原子數1~4之烷基、可以被碳原子數1~4之烷基取代之苄基或α-萘基甲基，R3表示碳原子數1~4之烷基。此外，Q表示由下述式(a)~(c)中任一個所表示之基團，X表示SbF6、PF6、CF3SO3、(CF3SO2)2N、BF4、B(C6F5)4或者Al(CF3SO3)4)
(式(a)中，R表示氫原子、乙醯基、甲氧羰基或苄氧羰基)
上述式(I)所表示之鋶鹽中，考量到可以形成可焊性良好之電極之理由，上述式(I)中之X較佳為SbF6所表示之鋶鹽，作為其具體例，可列舉下述式(1)及(2)所表示之化合物。
於本發明中，考量到因熱而活化，可充分進行環氧基之開環反應之理由，相對於上述環氧樹脂(B)100 質量份，上述陽離子系硬化劑(C)之含量較佳為1~10質量份，更佳為1~5質量份。
<陽離子聚合性化合物(D)>
本發明之導電性組成物含有之陽離子聚合性化合物(D)係於25℃之黏度為150mPa‧s以下，且具有縮水甘油基以外之陽離子聚合性官能基之陽離子聚合性化合物。
於此，「於25℃之黏度」係指使用旋轉式黏度計(例如RS-600(HAAKE公司製造))將恆溫槽保持為25℃，進行溫度控制，並以剪切速度400(1/s)測定之值。
此外，「具有縮水甘油基以外之陽離子聚合性官能基」係指用於與上述環氧樹脂(B)區別之規定。
作為陽離子聚合性官能基，例如較佳乙烯醚基及/或氧雜環丁基。
於此，「乙烯醚基」係指由可具有取代基之乙烯基及氧原子組成之基。
進而，「氧雜環丁基」係指具有氧雜環丁烷(三甲撐氧)環之基。
本發明之導電性組成物如上述所示，透過摻合陽離子聚合性化合物(D)，能夠形成維持優秀印刷性且同時對透明導電層等之密著性良好之電極等。
而且，考量到能夠形成對透明導電層等之密著性更加良好之電極等之理由，陽離子聚合性化合物(D)於25℃之黏度較佳為1~140mPa‧s，更佳為1~100mPa‧s。
此外，考量到同樣之理由，陽離子聚合性化合物(D)較佳為具有2個以上陽離子聚合性官能基之多官能型。
上述陽離子聚合性化合物(D)中，作為具有乙烯醚基之陽離子聚合性化合物，可列舉例如用下述式(3)表示之化合物。
此外，作為具有氧雜環丁基之陽離子聚合性化合物，可列舉例如用下述式(4)表示之化合物。
上述式(3)中，R4表示n價之脂肪族烴基或n價之芳香族烴基，n表示1~4之整數。n係2以上之整數時，與R4鍵結之多個氧原子可相互與R4之相同碳原子鍵結，亦可與R4之相異碳原子鍵結。
此外，上述式(4)中，R5表示氫原子、氟原子或1價烴基，R6表示氫原子、m價之脂肪族烴基或m價之芳香族烴基，m表示1~6之整數。其中，R6係氫原子時，m係1。m係2以上之整數時，與R6鍵結之多個氧原子可相互與R6之相同碳原子鍵結，亦可與R6之相異碳原子鍵結。
作為用上述式(3)表示之具有乙烯醚基之陽離 子聚合性化合物，具體而言，可列舉例如1,4-丁二醇二乙烯醚(以下簡稱「BDVE」)、二乙二醇二乙烯醚(以下簡稱「DEGDVE」)、環己烷二甲醇二乙烯醚(以下簡稱「CHDVE」)、三乙二醇二乙烯醚(以下簡稱「TEGDVE」)、乙基氧雜環丁烷甲基乙烯醚(以下簡稱「EOXTVE」)、三乙二醇二乙烯醚(以下簡稱「TDVE」)等。
此外，作為用上述式(4)表示之具有氧雜環丁基之陽離子聚合性化合物，具體而言，可列舉例如1,4-二[(3-氧雜環丁基-n-丁氧基)甲基]苯、4,4'-雙[(3-氧雜環丁基-n-丁氧基)甲基]聯苯、3-乙基-3{[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基]甲基}氧雜環丁烷、3-乙基-3-羥甲基氧雜環丁烷、雙(1-乙基(3-氧雜環丁基))甲醚、苯二甲基雙氧雜環丁烷、2-乙基己基氧雜環丁烷、二環戊二烯乙烯醚等。
另一方面，作為具有乙烯醚基及氧雜環丁基以外之陽離子聚合性官能基之陽離子聚合性化合物，可列舉例如環戊二烯、α-甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、四氫呋喃、香豆酮等。
於本發明中，相對於上述金屬粉末(A)100質量份，上述陽離子聚合性化合物(D)之含量較佳為0.1~10質量份，更佳為1~5質量份。
此外，相對於上述環氧樹脂(B)100質量份，上述陽離子聚合性化合物(D)之含量較佳為1~50質量份，更佳為10~40質量份。
<苯氧樹脂(E)>
考量到能夠與上述環氧樹脂(B)相溶後獲得穩定之糊料狀態之理由，本發明之導電性組成物較佳為含有苯氧樹脂(E)。苯氧樹脂係由雙酚類與表氯醇合成之多羥基聚醚(熱可塑性樹脂)。由於係熱可塑性樹脂，因此實質上不具有環氧基，一般具有某種程度之分子量(重均分子量(Mw)數萬以上)。
苯氧樹脂(E)之重均分子量較佳為10,000以上，更佳為20,000以上，特別佳為30,000以上，較佳為120,000以下，更佳為100,000以下，特別佳為90,000以下。
作為上述苯氧樹脂(E)，具體而言，可列舉例如雙酚A型苯氧樹脂、雙酚F型苯氧樹脂。
於本發明中，上述苯氧樹脂(E)可以使用市售品，作為其具體例，可列舉雙酚A型苯氧樹脂(1256，日本環氧樹脂公司製造)、雙酚A型苯氧樹脂(YP-50，東都化成公司製造)、雙酚F型苯氧樹脂(FX-316，東都化成公司製造)、雙酚A型與雙酚F型之共聚合型(YP-70，東都化成公司製造)等。
此外，於本發明中，考量到所形成之集電電極之接觸電阻變低，且與透明導電層等之密著性亦更加良好之理由，含有上述苯氧樹脂(E)時之含量相對於上述金屬粉末(A)100質量份，較佳為0.1~10質量份，更佳為0.5~5質量份。
<溶劑(F)>
考量到作業性等之觀點，本發明之導電性組成物可根據需要含有溶劑(F)。
上述溶劑(F)只要可將本發明之導電性組成物塗佈於基板上即可，並無特別限定，作為其具體例，可列舉丁基卡必醇、甲基乙基酮、異佛爾酮、α-松油醇等，該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
<添加劑>
本發明之導電性組成物亦可根據需要，含有還原劑等添加劑。
作為上述還原劑，具體而言，可列舉乙二醇類等。
此外，本發明之導電性組成物，並不需要一般用作高溫(700~800℃)燒結型導電性糊料之玻璃粉末(glass frit)，其相對於上述金屬粉末(A)100質量份，較佳不足0.1質量份，且較佳實質上不含有。
本發明之導電性組成物之製造方法並無特別限定，可列舉用滾筒、捏合機、押出機、萬能攪拌機等混合上述各成分之方法。
〔太陽能電池晶胞〕
本發明之太陽能電池晶胞，為將上述本發明之導電性組成物用作集電電極之太陽能電池晶胞。
<太陽能電池晶胞之第1實施方式>
作為本發明之太陽能電池晶胞之第1實施方式，可列舉一種太陽能電池晶胞，其具備受光面一側之表面電極、半導體基板以及背面電極，並使用上述本發明之導電性組成物，形成上述表面電極及/或上述背面電極。
以下，使用圖1說明本發明之太陽能電池晶胞之第1實施方式。
如圖1所示，太陽能電池晶胞1具備受光面一側之表面電極4、與由p層5及n層2接合形成之pn接合矽基板7、與背面電極6。
此外，如圖1所示，為降低反射率，太陽能電池晶胞1例如較佳為於晶圓表面實施蝕刻，形成金字塔狀紋理，並具備防止反射膜3。
以下，詳細說明本發明之太陽能電池晶胞之第1實施方式所具備之上述表面電極、背面電極及矽基板以及亦可具備之上述防止反射膜。
<表面電極/背面電極>
表面電極及背面電極只要其中任一或兩者使用本發明之導電性組成物形成即可，電極之配置(間距)、形狀、高度、寬度等並無特別限定。另外，電極高度通常設計為數μm至數十μm，但使用本發明之導電性組成物形成之電極，其剖面高度與寬度之比例(高度/寬度)(以下稱 作「縱橫比」)可調整為較大(例如0.35左右以上)。
於此，表面電極及背面電極如圖1所示，通常有多個，但例如可以多個表面電極中僅一部分由本發明之導電性組成物形成，亦可多個表面電極之一部分與多個背面電極之一部分由本發明之導電性組成物形成。
<防止反射膜>
防止反射膜係受光面上未形成表面電極之部分所形成之膜(膜厚：0.05~0.1μm左右)，例如由矽氧化膜、矽氮化膜、氧化鈦膜、該等之層合膜等構成。
此外，上述矽基板具有pn接合，這表示第1導電型半導體基板之表面一側，形成有第2導電型之受光面雜質擴散區域。另外，當第1導電型為n型時，第2導電型為p型，當第1導電型為p型時，第2導電型為n型。
於此，作為產生p型之雜質，可列舉硼元素、鋁元素等，作為產生n型之雜質，可列舉磷元素、砷元素等。
(矽基板)
矽基板並無特別限定，可使用眾所周知用於形成太陽能電池之矽基板(板厚：80~450μm左右)，此外，亦可為單晶或多晶之任一種矽基板。
本發明之太陽能電池晶胞之第1實施方式中，太陽能電池晶胞使用本發明之導電性組成物形成表面 電極及/或背面電極，因此易提高電極縱橫比，可有效將因受光產生之電動勢作為電流取出。
另外，上述本發明之導電性組成物亦適合用於形成全背面電極型(所謂全背電極)太陽能電池之背面電極，因此亦可適用於全背面電極型太陽能電池。
<太陽能電池晶胞(第1實施方式)之製造方法>
上述太陽能電池晶胞(第1實施方式)之製造方法並無特別限定，可列舉具有以下製程之方法：將本發明之導電性組成物塗佈於矽基板上，形成配線之配線形成製程、與對形成之配線進行熱處理，形成電極(表面電極及/或背面電極)之熱處理製程。
另外，當太陽能電池晶胞具備防止反射層時，防止反射膜可藉由電漿CVD法等眾所周知之方法形成。
以下，詳細說明配線形成製程及熱處理製程。
(配線形成製程)
上述配線形成製程，係將本發明之導電性組成物塗佈於矽基板上，形成配線之製程。
於此，作為塗佈方法，具體而言，可列舉例如噴墨、網版印刷、凹版印刷、膠版印刷、凸版印刷等。
(熱處理製程)
上述熱處理製程係對上述配線形成製程中所形成之塗 膜進行熱處理(乾燥或燒結)，形成導電性配線(電極)之製程。
上述熱處理並無特別限定，較佳為於150~350℃之較低溫度加熱(燒結)幾秒到幾十分鐘之處理。溫度及時間為該範圍時，即便於矽基板上形成有防止反射膜之情況下，亦能夠簡單地形成電極。
此外，於本發明之太陽能電池晶胞之第1實施方式中，使用本發明之導電性組成物，因此即便於150~350℃之較低溫度下，亦可實施良好之熱處理(燒結)。
於本發明中，上述配線形成製程中所形成之配線，由於藉由紫外線或紅外線照射亦可形成電極，因此上述熱處理製程亦可利用紫外線或紅外線照射來進行。
<太陽能電池晶胞之第2實施方式>
作為本發明之太陽能電池晶胞之第2實施方式，可列舉一種太陽能電池(例如異質結太陽能電池)晶胞，其以n型單晶矽基板為中心，上下具備非晶矽層及透明導電層(例如TCO)，並以上述透明導電層為基底層，於上述透明導電層上使用上述本發明之導電性組成物形成集電電極。上述太陽能電池晶胞(第2實施方式)為單晶矽與非晶矽混合型之太陽能電池晶胞，具有高光電轉換效率。
以下，使用圖2說明本發明之太陽能電池晶胞之第2實施方式。
如圖2所示，太陽能電池晶胞100以n型單 晶矽基板11為中心，其上下具備i型非晶矽層12a及12b、p型非晶矽層13a及n型非晶矽層13b、透明導電層14a及14b，以及使用上述本發明之導電性組成物形成之集電電極15a及15b。
上述n型單晶矽基板為摻雜有產生n型之雜質之單晶矽層。產生n型之雜質如上所述。
上述i型非晶矽層為未摻雜之非晶矽層。
上述p型非晶矽為摻雜有產生p型之雜質之非晶矽層。產生p型之雜質如上所述。
上述n型非晶矽為摻雜有產生n型之雜質之非晶矽層。產生n型之雜質如上所述。
上述集電電極為使用上述本發明之導電性組成物而形成之集電電極。集電電極之具體方式與上述表面電極或背面電極相同。
(透明導電層)
作為上述透明導電層材料之具體例，可列舉氧化鋅、氧化錫、氧化銦、氧化鈦等之單一金屬氧化物；氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅、氧化銦鈦、氧化錫鎘等之多種金屬氧化物、鎵添加氧化鋅、鋁添加氧化鋅、硼添加氧化鋅、鈦添加氧化鋅、鈦添加氧化銦、鋯添加氧化銦、氟添加氧化錫等之摻雜型金屬氧化物等。
<太陽能電池晶胞(第2實施方式)之製造方法>
上述太陽能電池晶胞(第2實施方式)之製造方法並無特別限定，例如可採用日本專利特開2010-34162號公報中記載之方法等進行製造。
具體而言，可藉由電漿輔助化學氣相沉積法(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)等方法，於n型單晶矽基板11之單側主面上形成i型非晶矽層12a。進而，藉由電漿輔助化學氣相沉積法等方法，於形成之i型非晶矽層12a上形成p型非晶矽層13a。
接著，藉由電漿輔助化學氣相沉積法等方法，於n型單晶矽基板11之另一側主面上形成i型非晶矽層12b。進而，藉由電漿輔助化學氣相沉積法等方法，於形成之i型非晶矽層12b上形成n型非晶矽層13b。
接著，藉由濺射等方法，於p型非晶矽層13a及n型非晶矽層13b上形成氧化銦錫等透明導電層14a及14b。
接著，於形成之透明導電層14a及14b上塗佈本發明之導電性組成物，形成配線，進而對形成之配線進行熱處理，形成集電電極15a及15b。
形成配線之方法與上述太陽能電池晶胞(第1實施方式)配線形成製程中所記載之方法相同。
對配線進行熱處理之方法，與上述太陽能電池晶胞(第1實施方式)熱處理製程中記載之方法相同，但熱處理溫度(燒結溫度)較佳為150~200℃。
[實施例]
以下，使用實施例，詳細說明本發明之導電性組成物。但本發明並非限定於此。
〔實施例1~11、比較例1~4〕
將下述表1所示金屬粉末等按照下述表1中所示組成比(質量比)添加到球磨機中，透過將其混合而調製出導電性組成物。另外，下述表1中陽離子聚合性化合物之項目所記載之黏度(mPa‧s)如上述所示，為使用旋轉式黏度計(RS-600，HAAKE公司製造)將恆溫槽保持為25℃，進行溫度控制，並以剪切速度400(1/s)測定之值。
<密著性>
於鈉鈣玻璃之表面製成氧化銦錫(摻雜有錫之氧化銦)膜作為透明導電層。
接著，以網版印刷將所調製之各導電性組成物塗佈於透明導電層上，形成寬度1.5mm、長度15mm細線形狀之測試圖案。
使用烤箱於200℃乾燥20分鐘或者於200℃乾燥30分鐘，形成細線形狀之導電性被膜(細線電極)，製作出太陽能電池晶胞之樣品。
於製作之太陽能電池晶胞樣本之測試圖案(細線電極)上焊接焊接帶，然後進行180度拉伸試驗，計算剝離強度。結果如下述表1所示。剝離強度為1.0N以上時，判斷為充分密著。
<印刷性>
使用網目數325、線徑18μm、乳劑厚度20μm之不鏽鋼製網版掩膜，製作出線寬50μm之絹印孔版。
接著，將所調製之各導電性組成物網版印刷到絹印孔版上，使用顯微鏡(VHX-2000，KEYENCE公司製造)測定乾燥後之線寬及高度，計算縱橫比(高度/寬度)。結果如下述表1所示。縱橫比為0.35以上時，判斷為印刷性良好。
另外，比較例3由於發生斷線，無法測定縱橫比，因此下述表1中之評價記載為「-」。
表1中各成分使用以下物質。
‧球狀金屬粉末A1-1：AgC-103(形狀：球狀，平均粒徑：1.5μm，福田金屬箔粉工業公司製造)
‧片狀金屬粉末A2-1：AgC-224(形狀：片狀，平均厚度：0.7μm，福田金屬箔粉工業公司製造)
‧雙酚A型環氧樹脂B3-1：EP-4100E(環氧當量：190g/eq，ADEKA公司製造)
‧雙酚A型環氧樹脂B1-1：YD-019(環氧當量：2400~3300g/eq，新日鐵住金公司製造)
‧多元醇系縮水甘油型環氧樹脂B2-1：EX-850(環氧當量：122g/eq，Nagase ChemteX公司製造)
‧雙酚A型苯氧樹脂E-1：YP-50S(重均分子量：60,000，新日鐵住金化學公司製造)
‧1,4-丁二醇二乙烯醚：BDVE(黏度：1.2mPa‧s，日本CARBIDE公司製造)
‧二乙二醇二乙烯醚：DEGDVE(黏度：2.0mPa‧s，日本CARBIDE公司製造)
‧環己烷二甲醇二乙烯醚：CHDVE(黏度：4.5mPa‧s，日本CARBIDE公司製造)
‧三乙二醇二乙烯醚：TEGDVE(黏度：3.4mPa‧s，日本CARBIDE公司製造)
‧乙基氧雜環丁烷甲基乙烯醚：EOXTVE(黏度：2.0mPa‧s，丸善石油化學工業公司製造)
‧三乙二醇二乙烯醚：TDVE(黏度：3.5mPa‧s，丸善石油化學工業公司製造)
‧雙(1-乙基(3-氧雜環丁基))甲醚：OXT-221(黏度：12.8mPa‧s，東亞合成公司製造)
‧苯二甲基雙氧雜環丁烷：OXT-121(黏度：140mPa‧s，東亞合成公司製造)
‧2-乙基己基氧雜環丁烷：OXT-212(黏度：4.0mPa‧s，東亞合成公司製造)
‧二環戊二烯乙烯醚：DCP-VE(黏度：4.5mPa‧s，丸善石油化學工業公司製造)
‧氧雜環丁基矽倍半氧烷：OX-SQ-H(黏度：2000~6000mPa‧s，東亞合成公司製造)
‧陽離子系硬化劑：三氟化硼乙胺(Stella-Chemifa公司製造)
‧溶劑：松油醇：松油醇(Yasuhara Chemical公司製造)
根據表1所示之結果可得知不摻合陽離子聚合性化合物(D)調製而成之比較例1及2之導電性組成物之印刷性良好，但是與透明導電層之密著性差。
此外，可得知摻合於25℃之黏度大於150mPa‧s之陽離子聚合性化合物調製而成之比較例3之導電性組成物之印刷性差，可發現印刷線斷線。另外，可得知與高黏度陽離子聚合性化合物併用溶劑時，印刷性得到改善，但是與 比較例1及2同樣，與透明導電層之密著性差(比較例4)。
相對於此，可得知摻合陽離子聚合性化合物(D)調製而成之實施例1~11之導電性組成物均維持優異之印刷性且同時對透明導電層之密著性良好。
特別係對比實施例1~11後，可得知摻合高反應性之雙官能性陽離子聚合性化合物調製而成之實施例1~5及7~9即便乾燥條件為200℃ 20分鐘，其密著性亦良好。

Claims (8)

  1. 一種導電性組成物，其含有金屬粉末(A)、與環氧樹脂(B)、與陽離子系硬化劑(C)、與具有縮水甘油基以外之陽離子聚合性官能基之陽離子聚合性化合物(D)，前述陽離子聚合性化合物(D)於25℃之黏度係150mPa‧s以下。
  2. 如請求項1之導電性組成物，其中，相對於前述金屬粉末(A)100質量份，前述陽離子聚合性化合物(D)之含量係0.1~10質量份。
  3. 如請求項1或2之導電性組成物，其中，前述陽離子聚合性化合物(D)具有作為前述陽離子聚合性官能基之乙烯醚基及/或氧雜環丁基。
  4. 如請求項1或2之導電性組成物，其中，前述金屬粉末(A)同時併用球狀金屬粉末(A1)與片狀金屬粉末(A2)，其質量比(A1：A2)係70：30~30：70。
  5. 如請求項1或2項之導電性組成物，其中，進一步含有苯氧樹脂(E)。
  6. 一種太陽能電池晶胞，其具有使用如請求項1至5中任一項之導電性組成物形成之集電電極。
  7. 如請求項6之太陽能電池晶胞，其具備透明導電層作為前述集電電極之基底層。
  8. 一種太陽能電池模組，其使用如請求項6或7之太陽能電池晶胞。
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