WO2006003830A1 - ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子 - Google Patents

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metal alkoxide
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Takashi Watsuji
Haruzo Katoh
Ken Kikuchi
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Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention generally relates to a paste composition and a solar cell element using the same.
  • the present invention relates to a paste composition used for forming a back surface aluminum electrode on a p-type silicon semiconductor substrate constituting a crystalline silicon solar cell, and a solar cell element using the paste composition.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a general cross-sectional structure of a solar cell element.
  • an n-type impurity layer 2 having a thickness of 0.3 to 0.5 m is provided on the light-receiving surface side of a ⁇ -type silicon semiconductor substrate 1 having a thickness of 00 to 600 ⁇ m.
  • a film 3 and a grid electrode 4 are formed in this order.
  • an aluminum electrode layer 8 is formed as a back electrode on the back side of the p-type silicon semiconductor substrate 1.
  • the aluminum electrode layer 8 is composed of an aluminum sintered layer 5 and an aluminum silicon mixed layer 6, and a paste composition that also has aluminum powder, glass frit, and organic vehicle power is applied by screen printing or the like, dried, and then 660 ° It is formed by firing at a temperature equal to or higher than C (melting point of aluminum). During this firing, aluminum diffuses into the p-type silicon semiconductor substrate 1, thereby forming an aluminum silicon mixed layer 6 between the aluminum sintered layer 5 and the p-type silicon semiconductor substrate 1.
  • a p + layer (or layer) 7 is formed as a diffusion layer by atomic diffusion.
  • the presence of the p + layer 7 provides a BSF (Back Surface Field) effect that improves the collection efficiency of generated carriers.
  • the actual back electrode can be used as it is when the three layers of sintered aluminum layer 5, aluminum-silicon mixed layer 6 and p + layer 7 are used as they are, and to reduce the electrical resistance, After the sintered layer 5 or the sintered aluminum sintered layer 5 and the aluminum silicon mixed layer 6 are removed by a chemical method, etc. An electrode layer made of silver or copper may be formed on the surface for use. In any case, the P + layer 7 exhibits the BSF effect.
  • the paste composition used to form the aluminum electrode layer 8 as the back electrode generally includes an aluminum powder, a glass frit, and an organic vehicle.
  • the aluminum powder is added in an amount of about 60 to 80% by mass for the purpose of forming the aluminum sintered layer 5, the aluminum silicon mixed layer 6 and the p + layer 7 by diffusion of aluminum atoms.
  • Glass frit is used for the purpose of strengthening the bond between the aluminum electrode layer 8 and the p-type silicon semiconductor substrate 1 by utilizing the action of melting without volatilization during firing and re-solidifying upon cooling. About 5% by mass is added.
  • the organic vehicle is added in an amount of about 15 to 40% by weight for the purpose of improving applicability and printability when the paste composition is applied by screen printing or the like.
  • Patent Document 1 discloses a method for preventing warpage or cracking of a P-type silicon semiconductor substrate during firing while maintaining a desired function as a back electrode of a solar cell. Further, as a conductive paste capable of thinning an aluminum electrode layer, a paste containing aluminum-containing organic compound in addition to aluminum powder, glass frit, and organic vehicle is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses that even when the p-type silicon semiconductor substrate is thinned, the desired BSF effect can be sufficiently achieved without reducing the coating amount.
  • a paste composition that can suppress deformation of the P-type silicon semiconductor substrate after firing in addition to aluminum powder and organic vehicle, the coefficient of thermal expansion is smaller than that of aluminum and melted. Any of temperature, softening temperature and decomposition temperature is aluminum. Disclosed are those containing an inorganic compound having a temperature higher than the melting point.
  • JP 2004-134775 A (Patent Document 3) describes warping or cracking by reducing the shrinkage of the aluminum electrode layer during firing while maintaining a desired function as the back electrode of the solar cell.
  • organic compound particles and carbon that are hardly soluble or insoluble in the organic vehicle are used as conductive paste yarns to prevent the occurrence of Disclosed are those containing at least one of the particles.
  • lead-containing glass such as PbO, Bi O—SiO—B O, ZnO, etc.
  • the lead-free glass has a problem that the firing temperature rises and the firing time becomes long in order to dissolve the lead-free glass uniformly with a high melting point.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-90734
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-223813
  • Patent Document 3 JP 2004-134775 A
  • an object of the present invention is to solve the above-described problems, and it is possible to eliminate the glass frit as a substance that adversely affects the environment, or to use the glass frit as a substance that adversely affects the environment. Even if the content is reduced, a paste composition that can maintain a desired function as a back electrode of a solar cell and can strengthen the bond between the aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate, A solar cell element provided with an electrode formed using the composition is provided.
  • the paste composition according to the present invention has the following characteristics.
  • a paste yarn according to one aspect of the present invention is a paste composition for forming an electrode on a p-type silicon semiconductor substrate, and comprises an aluminum powder, an organic vehicle, and a metal alkoxide.
  • a metal alkoxide refers to an alkoxide containing a metal, a semimetal or a semiconductor as the “metal”.
  • One of the paste composition according to aspects of the invention 75 wt% 60 wt 0/0 or an aluminum powder below 35 wt% to 10 wt% of organic vehicle below 0.1 a metal alkoxy Sid 1 It is preferable to contain 20% by mass or less.
  • a paste yarn composition according to another aspect of the present invention is a paste composition for forming an electrode on a p-type silicon semiconductor substrate, comprising an aluminum powder, an organic vehicle, It includes a sol obtained by hydrolyzing and polycondensing a metal alkoxide and Z or gel.
  • the “metal alkoxide” refers to an alkoxide containing a metal, a semimetal or a semiconductor as the “metal”.
  • a paste composition according to another aspect of the present invention is obtained by hydrolyzing a metal alkoxide with aluminum powder in an amount of 60% by mass to 75% by mass, an organic vehicle in an amount of 10% by mass to 35% by mass. It is preferable that the sol and Z or gel obtained by polycondensation contain 0.1% by mass or more and 20% by mass or less.
  • the metal alkoxide is a metal alkoxide containing silicon as a metal.
  • the paste composition according to one aspect of the present invention or the paste composition according to another aspect of the present invention comprises inorganic compound particles, organic compound particles, and carbon particle force. It further contains at least one particle selected from the group consisting of:
  • the average particle size of the inorganic compound particles and the Z or organic compound particles is preferably 10 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the carbon particles is preferably 1 ⁇ m or less.
  • a paste composition according to one aspect of the present invention or the present invention
  • the paste yarn and composition according to another aspect of the invention further comprises a glass frit.
  • a solar cell element according to the present invention includes an electrode formed by applying a paste yarn and composition having any of the above-described characteristics onto a p-type silicon semiconductor substrate and then firing it.
  • a metal compound contained in the metal alkoxide is formed between the p-type silicon semiconductor substrate and the electrode!
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a general cross-sectional structure of a solar cell element to which the present invention is applied as one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a method for measuring a deformation amount of a p-type silicon semiconductor substrate after firing in which an aluminum electrode layer is formed in Examples and Conventional Examples.
  • l p-type silicon semiconductor substrate
  • 2 n-type impurity layer
  • 3 antireflection film
  • 4 grid electrode
  • 5 sintered aluminum layer
  • 6 aluminum silicon mixed layer
  • 7 p + layer
  • 8 Aluminum electrode layer
  • the paste composition of the present invention is obtained by hydrolyzing and polycondensing metal alkoxide or metal alkoxide in addition to aluminum powder and organic vehicle. It is characterized in that it contains sol and Z or gel. Metal alkoxide is
  • Metal alkoxides have different compounds depending on the type of metal element and its valence, the type of alkoxy group and its combination, and double alkoxides that have two types of metal power. There are many types of compounds, including those that are partially substituted with organic groups.
  • the paste composition of the present invention may contain a metal alkoxide in a sol and Z or gel state obtained by hydrolysis and polycondensation in addition to a normal state.
  • a metal alkoxide in a sol and Z or gel state obtained by hydrolysis and polycondensation in addition to a normal state.
  • tetramethoxysilane, water, methanol and ammonia 1: 10: 2.2:. 3 by 7 X 10- 4 of making were mixed in a molar ratio of hydrolyzed to polycondensation, form siloxane live, The sol state is obtained, and when the reaction further proceeds, the gel state is obtained.
  • a paste composition containing a metal alkoxide is applied to a p-type silicon semiconductor substrate, fired and cooled, a metal alkoxide is interposed between the formed aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate.
  • a metal compound such as a metal oxide formed by thermal decomposition is densely formed, and the bond between the aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate can be strengthened.
  • a substantially effective means other than adding glass frit to the paste yarn and the composition in order to strengthen the bond between the fired aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate, a substantially effective means other than adding glass frit to the paste yarn and the composition.
  • the paste composition of the present invention when used, the above-mentioned bonding can be strengthened by reducing the content of glass frit without containing glass frit or even if glass frit is contained. it can.
  • lead-free glass having a high melting point is used as a glass frit so as not to adversely affect the environment, the melting and re-solidification of the particulate glass become more uneven, and the aluminum electrode layer 8 Increases the risk of peeling. Furthermore, since the lead-free glass frit has a high melting point, it is necessary to increase the firing temperature and lengthen the firing time in order to make the melting and re-solidification of the particulate glass uniform.
  • the sintering of the aluminum sintered layer 5 proceeds excessively, and the aluminum silicon mixed layer 6 is excessively formed, so that the amount of deformation such as warpage of the p-type silicon semiconductor substrate 1 increases, aluminum Sintered layer 5 is blistered (blister), and aluminum balls are generated on the surface. As a result, it cannot be used as a solar cell element.
  • the paste yarn composition according to the present invention it is not necessary to include glass frit in order to strengthen the bond between the fired aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate, or the fired aluminum electrode layer and p Can reduce the content of glass frit that contributes to strengthening the bond with the silicon semiconductor substrate, eliminating the possibility of using substances that have an adverse effect on the environment, or having an adverse effect on the environment Even if glass frit is included as a substance that imparts odor, the content of substances that adversely affect the environment can be reduced. Further, in the paste composition of the present invention, it is not necessary to use lead-free glass having a high melting point, or even if lead-free glass is contained, the content of lead-free glass can be reduced. The adhesion between the fired aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate, which does not peel off the layer, can be improved, and the warp of the P-type silicon semiconductor substrate compared to the case of using lead-free glass. Can be prevented.
  • any material such as boron methoxide as well as aluminum butoxide and titanium propoxide can be preferably used.
  • a metal alkoxide containing a key such as tetraethoxysilane it is preferable to use a metal alkoxide containing a key such as tetraethoxysilane.
  • a metal alkoxide may be included in the paste composition of the present invention in the state of sol and Z or gel obtained by hydrolyzing and polycondensing these metal alkoxides. For example, when tetraethoxysilane is hydrolyzed and polycondensed, siloxane is produced and the sol is obtained. When the reaction proceeds further, a gel state is obtained.
  • the content of the metal alkoxide included in the paste composition of the present invention, or the content of sol and Z or gel obtained by hydrolyzing and polycondensing the metal alkoxide is 0.1% by mass.
  • the content is preferably 20% by mass or less. If the content of the metal alkoxide, the sol obtained by hydrolyzing and polycondensing the metal alkoxide, and the content of Z or gel is less than 0.1% by mass, the aluminum electrode layer after firing and p-type silicon It is not possible to obtain a sufficient additive effect to strengthen the bond with the semiconductor substrate.
  • the metal compound produced after firing causes the aluminum sintered layer to The electrical resistance increases and the characteristics of the solar cell element deteriorate.
  • sol and Z or gel obtained by hydrolyzing and polycondensing the metal alkoxide or metal alkoxide included in the paste composition of the present invention utilize the properties of the alkoxy group. In part, it can also be used as an alternative to organic vehicles.
  • the aluminum powder included in the paste composition of the present invention preferably has an average particle size of 10 ⁇ m or less.
  • the average particle size exceeds 10 / zm, the contact point between the aluminum powder and the silicon semiconductor substrate decreases when the paste composition is applied, and a uniform aluminum silicon alloy layer may not be obtained after firing.
  • the content of the aluminum powder included in the paste composition of the present invention is preferably 60% by mass or more and 75% by mass or less. If the content of aluminum powder is less than 60% by mass, the surface resistance of the aluminum electrode layer after firing increases, which may lead to a decrease in energy conversion efficiency. If the aluminum powder content exceeds 75% by mass, the applicability of the paste during screen printing will decrease.
  • the organic vehicle included in the paste composition of the present invention a solvent in which various additives and rosin are dissolved in a solvent as required is used.
  • solvent known solvents can be used, and specific examples include diethylene glycol monoethanolate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and dipropylene glycol monomethyl ether.
  • additives include antioxidants, corrosion inhibitors, antifoaming agents, thickeners, plasticizers, dispersants, tack fires, coupling agents, electrostatic imparting agents, polymerization inhibitors, Thixotropic agents, anti-settling agents, etc. can be used.
  • polyethylene glycol ester compound polyethylene glycol ether compound, polyoxyethylene sorbitan ester compound, sorbitan alkyl ester compound, aliphatic polyvalent carboxylic acid compound, phosphate ester compound, polyester acid Amide amine salts, acid-polyethylene compounds, fatty acid amide waxes and the like can be used.
  • Known resins can be used, such as ethyl cellulose, nitrocellulose, polyvinylino reptilanol, phenol resin, melanin resin, urea resin, xylene resin, alkyd resin, Thermosetting resins such as unsaturated polyester resin, acrylic resin, polyimide resin, furan resin, urethane resin, isocyanate compound, cyanate compound, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, poly Methyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, poly (vinyl acetate), poly (butyl alcohol), polyacetal, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene oxide, polysulfone, polyimide, polyether sulfone, poly Arilate, Polieichi Ether ketone, poly 4 fluorinated modified styrene may be combined one or two or more of such
  • the content of the organic vehicle is preferably 10% by mass or more and 35% by mass or less.
  • the printability of the paste decreases.
  • the paste composition of the present invention may contain glass frit in order to further strengthen the bond between the aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate.
  • the glass frit content is preferably 5% by mass or less. If the glass frit content exceeds 5% by mass, there is a risk that prayer of the glass will occur.
  • lead-free glass it is most preferable to use lead-free glass as a glass frit, which does not adversely affect the environment.
  • lead-containing glass May be.
  • the paste composition of the present invention can reduce the content of lead-containing glass that contributes to the above-mentioned bonding compared to the conventional one, so that it is a substance that adversely affects the environment.
  • the content can be reduced.
  • the paste composition of the present invention is an inorganic compound particle for preventing deformation such as warpage of a solar cell element after firing due to a difference in thermal expansion coefficient between an aluminum electrode layer and a p-type silicon semiconductor substrate.
  • One or more of organic compound particles and carbon particles may be further included.
  • the total content of at least one of inorganic compound particles, organic compound particles, and carbon particles is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. If the content of one or more of inorganic compound particles, organic compound particles, and carbon particles is less than 0.1% by mass in total, it is not possible to obtain a sufficient addition effect to prevent warpage. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the electrical resistance value of the aluminum electrode layer increases, which may hinder the sinterability of the paste.
  • the inorganic compound particles if the coefficient of thermal expansion is smaller than that of aluminum and the melting temperature, softening temperature, and decomposition temperature are higher / lower than the melting point of aluminum, the inorganic compound powder is used! /. Misaligned materials can also be suitably used.
  • the average particle size of the inorganic compound particles is 10 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less.
  • organic compound particles examples include polyethylene, polypropylene, acrylic resin, and epoxy resin.
  • the average particle size of the organic compound particles is 10 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less.
  • any material may be used as long as it is a fine powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m or less, preferably 0.5 ⁇ m or less, such as carbon black, in addition to carbon black and the like. Can be used more suitably.
  • the aluminum powder has a mean particle size of 0.5 to: LO / zm in a spherical shape, from the viewpoint of ensuring reactivity with the p-type silicon semiconductor substrate, coating property, and uniformity of the coating film, or Near sphere
  • a powder composed of particles having a V-shaped shape was used.
  • the adhesion between the fired aluminum electrode layer on which the aluminum electrode layer was formed and the p-type silicon semiconductor substrate was evaluated by a peel test using cellophane tape as follows.
  • the appearance of the fired aluminum electrode layer on which the aluminum electrode layer was formed was visually evaluated as follows.
  • ⁇ No bubbles or cracks
  • ⁇ Some bubbles or cracks
  • X Significant bubbles or cracks.
  • the surface resistance of the aluminum electrode layer was measured with a 4-terminal surface resistance measuring device (RG-5 type sheet resistance measuring device manufactured by Kepson).
  • the measurement conditions were a voltage of 4 mV, a current of 100 mA, and a load applied to the surface of 2 OOgrf (l. 96N). The measured value is shown in the electrode layer surface resistance ( ⁇ Higuchi).
  • the aluminum electrode layer 8 was dissolved and removed by immersing the ⁇ -type silicon semiconductor substrate on which the aluminum electrode layer was formed in an aqueous hydrochloric acid solution, and then the ⁇ -type layer 7 was formed as an index of the BSF effect.
  • the surface resistance of the silicon semiconductor substrate 1 was measured with a 4-terminal surface resistance measuring instrument. The measured value is shown in ⁇ + layer surface resistance ( ⁇ ⁇ ).
  • Example 8 2 ⁇ ⁇ 0.5 Example 8 ⁇ 5 ⁇ One ⁇ 4. 9 23.1 ⁇ ⁇ 0.6 Example 9 ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 5.5 18.3 ⁇ ⁇ 0.8 Example 10 ⁇ ⁇ 14 ⁇ ⁇ 3. 7 20. 7 ⁇ ⁇ 0.6 Example 1 1- ⁇ 8 ⁇ ⁇ 5. 9 22. 4 ⁇ ⁇ 0.5 Example 1 2 ⁇ 2 ⁇ 5. 4 1 8. 9 ⁇ ⁇ 0.7 Example 1 3 ⁇ 2 2-6. 3 23. 7 ⁇ ⁇ 0.7 Example 14 1 ⁇ ⁇ ⁇ [ Carbon] 0.02 5. 0 20. 4 ⁇ ⁇ 0.8 Example 1 5 1 ⁇ ⁇ ⁇ [Carbon] 0 1 5. 0 19.
  • Example 1 6 1 ⁇ ⁇ ⁇ [ Carbon] 0. 3 5. 0 22. 2 ⁇ ⁇ 0. 6 Actual Example 1 7 1 ⁇ ⁇ ⁇ [Carbon] 0.5 6. 6 22. 7 ⁇ ⁇ 0.5
  • Example 18 1 ⁇ ⁇ ⁇ [Silicon oxide] 3 7. 2 1 6. 9 ⁇ ⁇ 0.8
  • Example 19 1 1 ⁇ ⁇ [Silicon oxide] 8 6. 7 1 9. 2 ⁇ ⁇ 0. 7
  • the paste composition of the present invention is used when a back surface aluminum electrode is formed on a p-type silicon semiconductor substrate constituting a crystalline silicon solar cell, and is a glass frit as a substance that adversely affects the environment. Even if the glass frit content is reduced as a substance that has no adverse effect on the environment, the desired BSF effect and the desired energy conversion efficiency of the solar cell can be maintained as the back electrode of the solar cell. In addition, it is possible to strengthen the bond between the aluminum electrode layer and the p-type silicon semiconductor substrate in the solar cell element.

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Abstract

 環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維持することができるとともに、アルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化することが可能なペースト組成物と、その組成物を用いて形成された電極を備えた太陽電池素子を提供する。ペースト組成物は、ｐ型シリコン半導体基板（１）の上にアルミニウム電極層（８）を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドとを含む。太陽電池素子は、上述の特徴を有するペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板（１）の上に塗布した後、焼成することにより形成したアルミニウム電極層（８）を備える。

Description

明 細 書
ペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子
技術分野
[0001] この発明は、一般的にはペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子に関し
、特定的には、結晶系シリコン太陽電池を構成する p型シリコン半導体基板の上に裏 面アルミニウム電極を形成する際に用いられるペースト組成物、およびそれを用いた 太陽電池素子に関するものである。
背景技術
[0002] 太陽電池は、安全でかつ環境に悪影響を与えないクリーンエネルギー源としてより 広範囲に実用化が望まれている。
[0003] 図 1は、太陽電池素子の一般的な断面構造を模式的に示す図である。
[0004] 図 1に示すように、厚み力 00〜600 μ mの ρ型シリコン半導体基板 1の受光面側 には、厚みが 0. 3〜0. 5 mの n型不純物層 2、反射防止膜 3およびグリッド電極 4 が順に形成されている。
[0005] また、 p型シリコン半導体基板 1の裏面側には、裏面電極としてアルミニウム電極層 8が形成されている。アルミニウム電極層 8は、アルミニウム焼結層 5とアルミニウムシリ コン混合層 6とから構成され、アルミニウム粉末、ガラスフリットおよび有機質ビヒクル 力もなるペースト組成物をスクリーン印刷等によって塗布し、乾燥した後、 660°C (ァ ルミ二ゥムの融点）以上の温度にて焼成することによって形成される。この焼成の際に アルミニウムが p型シリコン半導体基板 1の内部に拡散することにより、アルミニウム焼 結層 5と p型シリコン半導体基板 1との間にアルミニウムシリコン混合層 6が形成される と同時に、アルミニウム原子の拡散による拡散層として p+層（または 層） 7が形成さ れる。この p+層 7の存在により、生成キャリアの収集効率を向上させる BSF (Back Surface Field)効果が得られる。実際の裏面電極は、焼成後のアルミニウム焼結層 5、ァ ルミ-ゥムシリコン混合層 6および p+層 7の三層をそのままで使用する場合と、電気抵 抗を低減させるために、焼成後のアルミニウム焼結層 5、または焼成後のアルミニウム 焼結層 5とアルミニウムシリコン混合層 6をィ匕学的方法等によって除去した後、その表 面上に銀や銅からなる電極層を形成して使用する場合がある。いずれの場合におい ても、 P+層 7が BSF効果を発揮する。
[0006] 裏面電極としてアルミニウム電極層 8を形成するために用いられるペースト組成物 は、一般に、アルミニウム粉末、ガラスフリットおよび有機質ビヒクルカもなる。
[0007] アルミニウム粉末は、アルミニウム焼結層 5、アルミニウムシリコン混合層 6およびァ ルミ-ゥム原子の拡散による p+層 7を形成する目的で、 60〜80質量％程度添加され る。
[0008] ガラスフリットは、焼成時に揮発することなく溶解し、冷却時に再凝固する作用を利 用して、アルミニウム電極層 8と p型シリコン半導体基板 1との結合を強化する目的で 、 1〜5質量％程度添加される。
[0009] 有機質ビヒクルは、ペースト組成物をスクリーン印刷等によって塗布する際の塗布 性および印刷性を向上させる目的で、 15〜40重量％程度添加される。
[0010] 太陽電池は安全でかつ環境に悪影響を与えな 、クリーンエネルギー源として注目 されて 、るために、環境に悪影響を与える物質を太陽電池の構成物から除去または 低減することが広範囲な実用化に向けて一つの課題になっている。
[0011] ところで、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維持しつつ、焼成時における p 型シリコン半導体基板の反りまたは割れの発生を防止するためにペースト糸且成物に つ 、て種々検討されて 、る。
[0012] 特開 2000— 90734号公報 (特許文献 1)には、太陽電池の裏面電極として所望の 機能を維持しつつ、焼成時における P型シリコン半導体基板の反りまたは割れの発生 を防止するためにアルミニウム電極層を薄くすることが可能な導電性ペーストとして、 アルミニウム粉末、ガラスフリット、有機質ビヒクルにカ卩えて、さらにアルミニウム含有有 機化合物を含有するものが開示されている。
[0013] また、特開 2003— 223813号公報 (特許文献 2)には、 p型シリコン半導体基板を 薄くした場合でも、塗布量を減らさないで、所望の BSF効果を十分達成することがで き、かつ焼成後の P型シリコン半導体基板の変形を抑制することが可能なペースト組 成物として、アルミニウム粉末、有機質ビヒクルに加えて、さらに熱膨張率がアルミ- ゥムよりも小さく、かつ、溶融温度、軟化温度および分解温度のいずれかがアルミ-ゥ ムの融点よりも高 、無機化合物を含むものが開示されて 、る。
[0014] さらに、特開 2004— 134775号公報 (特許文献 3)には、太陽電池の裏面電極とし て所望の機能を維持しつつ、焼成時におけるアルミニウム電極層の収縮を小さくして 反りまたは割れの発生を防止するための導電性ペーストの糸且成物として、アルミ-ゥ ム粉末、ガラスフリット、有機質ビヒクルに加えて、さらに該有機質ビヒクルに難溶解性 または不溶解性の有機化合物粒子および炭素粒子のうちの少なくとも 1種を含有す るものが開示されている。
[0015] し力しながら、これらの公報に開示されたペースト組成物においても、ガラスフリット が必須の成分とされているのが現状である。従来から、ガラスフリットとして環境に悪 影響を与える鉛含有ガラスが用いられて！/、る。
[0016] そこで、環境に悪影響を与えないという観点から、 SiO— PbO系、 SiO— B O—
2 2 2 3
PbO系などの鉛含有ガラスの代替物として、 Bi O—SiO—B O系、 ZnO系などの
2 3 2 2 3
鉛フリーガラスを用いることが検討されて 、る。
[0017] し力しながら、鉛フリーガラスは融点が高ぐ均一に溶解させるためには焼成温度が 上昇し、また焼成時間が長くなるという問題がある。
特許文献 1：特開 2000— 90734号公報
特許文献 2 :特開 2003— 223813号公報
特許文献 3：特開 2004— 134775号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0018] そこで、この発明の目的は、上述の問題を解決することであり、環境に悪影響を与 える物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質とし てガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維 持することができるとともに、アルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との結合を 強化することが可能なペースト組成物と、その組成物を用いて形成された電極を備え た太陽電池素子を提供することである。
課題を解決するための手段
[0019] 本発明者らは、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定 の組成を有するペースト組成物を使用することにより、上記の目的を達成できることを 見出した。この知見に基づいて、本発明に従ったペースト組成物は、次のような特徴 を備えている。
[0020] この発明の一つの局面に従ったペースト糸且成物は、 p型シリコン半導体基板の上に 電極を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクル と、金属アルコキシドとを含む。ここで、「金属アルコキシド」とは、「金属」として金属、 半金属または半導体を含むアルコキシドのことをいう。
[0021] この発明の一つの局面に従ったペースト組成物は、アルミニウム粉末を 60質量0 /0 以上 75質量％以下、有機質ビヒクルを 10質量％以上 35質量％以下、金属アルコキ シドを 0. 1質量％以上 20質量％以下含むのが好ましい。
[0022] この発明のもう一つの局面に従ったペースト糸且成物は、 p型シリコン半導体基板の 上に電極を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビ ヒクルと、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよ び Zまたはゲルとを含む。ここで、「金属アルコキシド」とは、「金属」として金属、半金 属または半導体を含むアルコキシドのことを 、う。
[0023] この発明のもう一つの局面に従ったペースト組成物は、アルミニウム粉末を 60質量 %以上 75質量％以下、有機質ビヒクルを 10質量％以上 35質量％以下、金属アルコ キシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルを 0. 1質量％以上 20質量％以下含むのが好ま 、。
[0024] 好ましくは、本発明の一つの局面に従ったペースト組成物、または本発明のもう一 つの局面に従ったペースト組成物において、金属アルコキシドは金属としてケィ素を 含む金属アルコキシドである。
[0025] また、好ましくは、本発明の一つの局面に従ったペースト組成物、または本発明の もう一つの局面に従ったペースト組成物は、無機化合物粒子、有機化合物粒子およ び炭素粒子力 なる群より選ばれた少なくとも 1種の粒子をさらに含む。この場合、無 機化合物粒子および Zまたは有機化合物粒子の平均粒径は 10 μ m以下であるの が好ましい。炭素粒子の平均粒径は 1 μ m以下であるのが好ましい。
[0026] さらに、好ましくは、本発明の一つの局面に従ったペースト組成物、または本発明 のもう一つの局面に従ったペースト糸且成物はガラスフリットをさらに含む。
[0027] この発明に従った太陽電池素子は、上述のいずれかの特徴を有するペースト糸且成 物を p型シリコン半導体基板の上に塗布した後、焼成することにより形成した電極を 備える。この場合、 p型シリコン半導体基板と電極との間には、金属アルコキシドに含 まれて 、た金属の化合物が形成されて 、るのが好まし!/、。
発明の効果
[0028] 以上のように、この発明によれば、金属アルコキシド、または金属アルコキシドをカロ 水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルを含むペースト 組成物を塗布した P型シリコン半導体基板を焼成することにより、環境に悪影響を与 える物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質とし てガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望の BSF効果 と太陽電池の所望のエネルギー変換効率とを維持することができるとともに、アルミ- ゥム電極層と p型シリコン半導体基板との結合を強化することが可能なペースト組成 物と、その組成物を用いて形成された電極を備えた太陽電池素子を得ることができる
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]一つの実施の形態として本発明が適用される太陽電池素子の一般的な断面構 造を模式的に示す図である。
[図 2]実施例と従来例においてアルミニウム電極層を形成した焼成後の p型シリコン半 導体基板の変形量を測定する方法を模式的に示す図である。
符号の説明
[0030] l :p型シリコン半導体基板、 2 :n型不純物層、 3 :反射防止膜、 4 :グリッド電極、 5 : アルミニウム焼結層、 6 :アルミニウムシリコン混合層、 7 :p+層、 8 :アルミニウム電極層
発明を実施するための最良の形態
[0031] この発明のペースト組成物は、アルミニウム粉末、有機質ビヒクルに加えて、さらに 金属アルコキシド、または金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得 られたゾルおよび Zまたはゲルを含有することを特徴として 、る。金属アルコキシドは
、金属有機化合物の一種であり、少なくとも一つの M— O— C (M :金属、半金属また は半導体)結合を有する化合物である。金属アルコキシドには、金属元素の種類とそ の価数の違い、アルコキシ基の種類とその組み合わせの違いにより、異なったィ匕合 物となるもの、さらに二種の金属力もなるダブルアルコキシドゃ他の有機基で一部置 換されたものも含めて多くの種類の化合物が存在する。
[0032] この発明のペースト組成物においては、常態の他、加水分解して重縮合させること によって得られたゾルおよび Zまたはゲルの状態で金属アルコキシドを含ませてもよ い。たとえば、テトラメトキシシラン、水、メタノールおよびアンモニアを、 1 : 10 : 2. 2 : 3 . 7 X 10—4のモル比で混合し加水分解して重縮合させることにより、シロキサンが生 成し、そのゾルの状態のものが得られ、さらに反応が進行するとゲルの状態のものが 得られる。
[0033] 金属アルコキシドを含有するペースト組成物を p型シリコン半導体基板に塗布して 焼成して冷却する際に、形成されるアルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との 間には、金属アルコキシドが熱分解し生成した金属酸化物などの金属化合物が緻密 に形成され、アルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との結合を強化することが できる。
[0034] したがって、従来、焼成後のアルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との結合 を強化するためには、ペースト糸且成物中にガラスフリットを添加すること以外に実質的 に有効な手段はなかったが、本発明のペースト組成物を用いると、ガラスフリットを含 ませることなぐまたはガラスフリットを含ませたとしてもガラスフリットの含有量を低減さ せて、上記の結合を強化することができる。
[0035] 近年、太陽電池素子の薄型化の要求に応じてシリコン半導体基板を薄くするととも に導電性ペーストを薄膜で塗布すると、平均粒径が 1〜2 m程度の通常使用され ているガラスフリットでは、ペースト糸且成物中にガラスフリットが点在しているため、図 1 に示す焼結後のアルミニウム電極層 8と p型シリコン半導体基板 1との結合が弱い箇 所が生じ、結合力が不均一になるという問題も発生している。その結果、アルミニウム 電極層 8が剥離する恐れがある。 [0036] また、環境に悪影響を与えないようにするためにガラスフリットとして融点の高い鉛 フリーガラスを使用すると、粒子状ガラスの溶解と再凝固がさらに不均一となり、アルミ -ゥム電極層 8が剥離する恐れが大きくなる。さらに、鉛フリーガラスフリットは融点が 高いので、粒子状ガラスの溶解と再凝固を均一にするためには焼成温度を高くし、 焼成時間を長くすることが必要になる。このため、アルミニウム焼結層 5の焼結が過度 に進行し、またアルミニウムシリコン混合層 6が過度に形成されるために、 p型シリコン 半導体基板 1の反り等の変形量が増大すること、アルミニウム焼結層 5がふくれること (ブリスター）、表面にアルミニウム玉が発生すること等が起こり、結果として太陽電池 素子として使用できなくなる。
[0037] この発明のペースト糸且成物では、焼成後のアルミニウム電極層と p型シリコン半導体 基板との結合を強化するためにガラスフリットを含ませる必要がなぐまたは焼成後の アルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との結合を強化するために寄与するガ ラスフリットの含有量を低減させることができるので、環境に悪影響を与える物質を使 用する可能性をなくすることができ、または環境に悪影響を与える物質としてガラスフ リットを含ませたとしても環境に悪影響を与える物質の含有量を低減させることができ る。また、この発明のペースト組成物では、融点の高い鉛フリーガラスを使用する必 要がなぐまたは鉛フリーガラスを含ませたとしても鉛フリーガラスの含有量を低減さ せることができるので、アルミニウム電極層が剥離することがなぐ焼成後のアルミ-ゥ ム電極層と p型シリコン半導体基板との密着性を高めることができ、鉛フリーガラスを 使用する場合に比べて P型シリコン半導体基板の反り等の変形を抑制することができ る。
[0038] 本発明のペースト組成物に含められる金属アルコキシドとしては、アルミニウムブト キシド、またはチタンプロボキシド等の他、ボロンメトキシド等のいずれの材料も好適 に使用することができる。特に、テトラエトキシシラン等のケィ素を含む金属アルコキ シドを使用することが好ましい。また、これらの金属アルコキシドを加水分解して重縮 合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルの状態として金属アルコキシドを 本発明のペースト組成物に含ませてもよい。たとえば、テトラエトキシシランを加水分 解して重縮合させることにより、シロキサンが生成し、そのゾルの状態のものが得られ 、さらに反応が進行するとゲルの状態のものが得られる。
[0039] 本発明のペースト組成物に含められる金属アルコキシドの含有量、または金属アル コキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルの 含有量は、 0. 1質量％以上 20質量％以下であることが好ましい。金属アルコキシド の含有量、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよ び Zまたはゲルの含有量が 0. 1質量％未満では、焼成後のアルミニウム電極層と p 型シリコン半導体基板との結合を強化するほどの十分な添加効果を得ることができな い。金属アルコキシドの含有量、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させること により得られたゾルおよび/またはゲルの含有量が 20質量％を越えると、焼成後に 生成される金属化合物によってアルミニウム焼結層の電気抵抗が高くなり、太陽電池 素子の特性が低下する。
[0040] さらに、本発明のペースト組成物に含められる金属アルコキシド、または金属アルコ キシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルは、そ のアルコキシ基の性質を利用して、一部、有機質ビヒクルの代替としても利用できる。
[0041] 本発明のペースト組成物に含められるアルミニウム粉末は、平均粒径が 10 μ m以 下であることが好ましい。平均粒径が 10 /z mを越えると、ペースト組成物の塗布時に おいてアルミニウム粉末とシリコン半導体基板との接触点が少なくなり、焼成後に均 一なアルミニウムシリコン合金層が得られない場合がある。
[0042] また、本発明のペースト組成物に含められるアルミニウム粉末の含有量は、 60質量 %以上 75質量％以下であることが好まし 、。アルミニウム粉末の含有量が 60質量％ 未満では、焼成後のアルミニウム電極層の表面抵抗が増大し、エネルギー変換効率 の低下を招く恐れがある。アルミニウム粉末の含有量が 75質量％を越えると、スクリ ーン印刷時におけるペーストの塗布性が低下する。
[0043] 本発明のペースト組成物に含められる有機質ビヒクルとしては、溶剤に、必要に応 じて各種添加剤および榭脂を溶解したものが使用される。
[0044] 溶剤としては公知のものが使用可能であり、具体的には、ジエチレングリコールモ ノブチノレエーテノレ、ジエチレングリコーノレモノブチルエーテルアセテート、ジプロピ レングリコールモノメチルエーテル等がある。 [0045] 各種添加剤としては、たとえば、酸化防止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、可塑 剤、分散剤、タックフアイヤー、カップリング剤、静電付与剤、重合禁止剤、チキソトロ ピー剤、沈降防止剤等が使用できる。
[0046] 具体的には、たとえば、ポリエチレングリコールエステルイ匕合物、ポリエチレングリコ ールエーテル化合物、ポリオキシエチレンソルビタンエステル化合物、ソルビタンァ ルキルエステル化合物、脂肪族多価カルボン酸化合物、燐酸エステル化合物、ポリ エステル酸のアマイドアミン塩、酸ィ匕ポリエチレン系化合物、脂肪酸アマイドワックス 等が使用できる。
[0047] 榭脂としては公知のものが使用可能であり、ェチルセルロース、ニトロセルロース、 ポリビニーノレプチラーノレ、フエノール榭脂、メラニン榭脂、ユリア榭脂、キシレン榭脂、 アルキッド榭脂、不飽和ポリエステル榭脂、アクリル榭脂、ポリイミド榭脂、フラン榭脂 、ウレタン榭脂、イソシァネートイ匕合物、シァネートイ匕合物などの熱硬化榭脂、ポリエ チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、 ABS榭脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビ -ル、ポリ塩化ビ-リデン、ポリ酢酸ビュル、ポリビュルアルコール、ポリアセタール、 ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフエ二 レンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポ リエ一テルエーテルケトン、ポリ 4フッ化工チレン、シリコン榭脂等の一種または二種 以上を組み合わせることができる。なお、本発明のペースト組成物に含められる有機 質ビヒクルは、榭脂を溶解しないものも含まれる。
[0048] 有機質ビヒクルの含有量は、 10質量％以上 35質量％以下であることが好ましい。
有機質ビヒクルの含有量が 10質量％未満になると、または 35質量％を越えると、ぺ 一ストの印刷性が低下する。
[0049] さらに、本発明のペースト組成物は、アルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板 との結合をさらに強化するために、ガラスフリットを含んでもよい。ガラスフリットの含有 量は、 5質量％以下であることが好ましい。ガラスフリットの含有量が 5質量％を越える と、ガラスの偏祈が生じる恐れがある。なお、この場合、ガラスフリットとしては、環境に 悪影響を与えな 、鉛フリーガラスを用いるのが最も好まし 、が、鉛フリーガラスフリット の融点が高 、ことによる上述の問題をできるだけ緩和するために鉛含有ガラスを用い てもよい。ガラスフリットとして鉛含有ガラスを用いたとしても、本発明のペースト組成 物では従来に比べて上記の結合に寄与する鉛含有ガラスの含有量を低減させること ができるので、環境に悪影響を与える物質の含有量を低減させることができる。
[0050] 本発明のペースト組成物は、アルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との熱膨 張係数の差異による焼成後の太陽電池素子の反り等の変形を防止するために、無 機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子のいずれか 1種以上をさらに含ん でもよい。無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子のいずれか 1種以上の 含有量は、総量で 0. 1質量％以上 10質量％以下であることが好ましい。無機化合物 粒子、有機化合物粒子および炭素粒子のいずれか 1種以上の含有量が総量で 0. 1 質量％未満であると、反りを防止するほどの十分な添加効果を得ることができない。 また、 10質量％を越えると、アルミニウム電極層の電気抵抗値が増大し、ペーストの 焼結性が阻害される可能性がある。
[0051] 無機化合物粒子としては、熱膨張率がアルミニウムよりも小さぐかつ、溶融温度、 軟化温度および分解温度の!/、ずれかがアルミニウムの融点よりも高 、無機化合物粉 末であれば!/、ずれの材料も好適に使用することができる。無機化合物粒子の平均粒 径は 10 μ m以下、好ましくは 5 μ m以下である。
[0052] 有機化合物粒子としてはポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル榭脂、エポキシ榭脂 等がある。有機化合物粒子の平均粒径は 10 μ m以下、好ましくは 5 μ m以下である
[0053] 炭素粉末としては、特にカーボンブラック等の他、炭素繊維、ガラス状炭素等の平 均粒径が 1 μ m以下、好ましくは 0. 5 μ m以下の微細粉末であればいずれの材料も より好適に使用することができる。
実施例
[0054] 以下、本発明の一つの実施例について説明する。
[0055] まず、有機質ビヒクルに、アルミニウム粉末を 70質量％、金属アルコキシド、添加粒 子およびガラスフリットを表 1に示す割合で含有させた各種のペースト組成物を作製 した。
[0056] 具体的には、グリコールエーテル系有機溶剤を用いた有機質ビヒクルに、各種の金 属アルコキシドをカ卩えて、アルミニウム粉末、添加粒子およびガラスフリットを表 1に示 す割合で加え、周知の混合機にて混合し、ペースト組成物を得た。
[0057] ここで、アルミニウム粉末は、 p型シリコン半導体基板との反応性の確保、塗布性、 および塗布膜の均一性の点から、平均粒径 0. 5〜： LO /z mの球形、または球形に近
Vヽ形状を有する粒子からなる粉末を用いた。
[0058] また、粒子を添加する場合は、平均粒径 0. 025 μ mの炭素粒子または平均粒径 0
. 3 μ mの酸化珪素を使用した。
[0059] また、ガラスフリットを添加する場合は、鉛フリーガラスとして平均粒径 1. 5 μ mの Bi
O— SiO— B O系ガラスを使用した。
2 3 2 2 3
[0060] 上記の各種のペースト組成物を、大きさが 2インチ（50. 8mm) X 2インチ（50. 8m m)で厚みが 280 μ mの ρ型シリコン半導体基板に、 180メッシュのスクリーン印刷版 を用いて塗布'印刷した。塗布量は、焼成後のアルミニウム電極層の厚み力 0〜50 μ mになるように設定した。
[0061] ペーストが印刷された p型シリコン半導体基板を乾燥した後、赤外線焼成炉にて、 空気雰囲気で 400°CZ分の昇温速度で加熱し、温度 700°Cで 30秒間保持する条 件で焼成した。焼成後、冷却することにより図 1に示すように p型シリコン半導体基板 1 に裏面電極となるアルミニウム電極層 8を形成した各試料を得た。
[0062] 各試料の特性を次のように評価し、表 1に示した。
[0063] (密着性）
アルミニウム電極層を形成した焼成後のアルミニウム電極層と p型シリコン半導体基 板の密着性は、セロファンテープによるはく離テストによって次のように評価した。
[0064] 〇：はく離なし、 若干はく離、 X：大きくはく離。
[0065] (外観）
アルミニウム電極層を形成した焼成後のアルミニウム電極層の外観は、 目視によつ て次のように評価した。
[0066] 〇：気泡または割れなし、△：気泡または割れが若干あり、 X：気泡または割れが著 しくあり。
[0067] (変形量） アルミニウム電極層を形成した焼成後の p型シリコン半導体基板の変形量は、焼成
、冷却後に、図 2に示すようにアルミニウム電極層を上にして基板の四隅の一端を矢 印で示すように押さえて、その対角に位置する一端の浮き上がり量 (基板の厚みを含 む) Xを測定することによって評価した。その浮き上がり量 Xを「変形量 (mm)」に示す
[0068] (アルミニウム電極層表面抵抗）
太陽電池素子としたときのエネルギー変換効率の指標として、アルミニウム電極層 の表面抵抗を、 4端子式表面抵抗測定器けプソン社製 RG— 5型シート抵抗測定器 )で測定した。測定条件は電圧を 4mV,電流を 100mA、表面に与えられる荷重を 2 OOgrf (l. 96N)とした。その測定値を電極層表面抵抗 (πιΩ Ζ口）に示す。
[0069] (ρ+層表面抵抗）
その後、上記のアルミニウム電極層を形成した ρ型シリコン半導体基板を塩酸水溶液 に浸漬することによって、アルミニウム電極層 8を溶解除去した後、 BSF効果の指標 として、 Ρ+層 7が形成された ρ型シリコン半導体基板 1の表面抵抗を、 4端子式表面抵 抗測定器で測定した。その測定値を Ρ+層表面抵抗（ΩΖ口）に示す。
[0070] [表 1]
金属アルコキシド 特性
ェチル ガラス 添加粒子 アルミユウム
ェチル ァノレミニゥム 層
シリケ一ト フリツ卜 [種類] 電極層 変形量 シリケート ブトキシド 表面抵抗 密着性 外観
加水分解 (質量％) (質量％) 表面抵抗 ι>ιηπι)
(質量％) (質量％) (Ω/D)
ゲル液 (mQ/D)
従来例 1 ― ― ― 4 ― 6. 7 16. 9 Δ 〇 1. 2 従来例 2 ― ― ― 2 ― 5. 9 1 7. 2 X 〇 1. 1 実施例 1 10 ― ― ― ― 3. 0 16. 3 〇 〇 0. 5 実施例 2 5 ― ― ― ― 5. 5 20. 5 〇 〇 0. 5 実施例 3 1 ― ― ― ― 4. 5 1 9. 2 〇 〇 0. 6 実施例 2 10 ― ― 1 ― 4. 9 16. 7 〇 〇 0. 5 実施例 4 5 ― ― 2 ― 5. 4 1 7. 6 〇 〇 0. 6 実施例 6 1 ― ― 3 ― 5. 9 1 5. 5 〇 〇 0. 7 実施例 7 ― 1 7 ― ― ― 4. 4 1 9. 2 〇 〇 0. 5 実施例 8 ― 5 ― 一 ― 4. 9 23. 1 〇 〇 0. 6 実施例 9 ― 1 ― 2 ― 5. 5 18. 3 〇 〇 0. 8 実施例 10 ― ― 14 ― ― 3. 7 20. 7 〇 〇 0. 6 実施例 1 1 - ― 8 ― ― 5. 9 22. 4 〇 〇 0. 5 実施例 1 2 ― 2 ― 5. 4 1 8. 9 〇 〇 0. 7 実施例 1 3 ― 2 2 - 6. 3 23. 7 〇 〇 0. 7 実施例 14 1 ― ― ― [炭素] 0. 02 5. 0 20. 4 〇 〇 0. 8 実施例 1 5 1 ― ― ― [炭素] 0. 1 5. 0 19. 3 0 〇 0. 6 実施例 1 6 1 ― ― ― [炭素] 0. 3 5. 0 22. 2 〇 〇 0. 6 実施例 1 7 1 ― ― ― [炭素] 0. 5 6. 5 22. 7 〇 〇 0. 5 実施例 18 1 ― ― ― [酸化珪素] 3 7. 2 1 6. 9 〇 〇 0. 8 実施例 19 1 一 ― ― [酸化珪素] 8 6. 7 1 9. 2 〇 〇 0. 7
[0071] 従来例 1と 2の試料の密着性を改善するために、温度 750°Cで 30秒間保持する条 件で焼成した試料を作成し、評価した。結果を表 2に示す。
[0072] [表 2]
特性
ガラスフリット
(質量％) アルミニウム電極層表面抵抗
P+層表面抵抗 （Ω /口） 密着性 外観 変形量 （mm) (mQ/D)
従来例 3 4 7. 7 1 9. 7 〇 X 1. 5 従来例 4 2 8. 2 22. 1 〇 △ 1. 6
[0073] 表 1および 2の結果から、実施例では従来例に比べて、アルミニウム電極層表面抵 抗と P+層表面抵抗をほぼ同程度に維持した上でアルミニウム電極層の密着性を改善 することができることがわ力る。さらに、実施例では従来例に比べて、焼結後の p型シ リコン半導体基板の変形量も低減させることができることがわ力る。
[0074] 以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なも のではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例 ではなぐ特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範 囲内でのすべての修正や変形を含むものである。
産業上の利用可能性
[0075] この発明のペースト組成物は、結晶系シリコン太陽電池を構成する p型シリコン半導 体基板の上に裏面アルミニウム電極を形成する際に用いられ、環境に悪影響を与え る物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質として ガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望の BSF効果と 太陽電池の所望のエネルギー変換効率とを維持することができるとともに、太陽電池 素子においてアルミニウム電極層と p型シリコン半導体基板との結合を強化すること が可能である。

Claims

請求の範囲
[I] p型シリコン半導体基板（1)の上に電極 (8)を形成するためのペースト組成物であ つて、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドとを含む、ペースト組 成物。
[2] アルミニウム粉末を 60質量％以上 75質量％以下、有機質ビヒクルを 10質量％以 上 35質量％以下、金属アルコキシドを 0. 1質量％以上 20質量％以下含む、請求項
1に記載のペースト組成物。
[3] 前記金属アルコキシドは金属としてケィ素を含む金属アルコキシドである、請求項 1 に記載のペースト組成物。
[4] 無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子力 なる群より選ばれた少なく とも 1種の粒子をさらに含む、請求項 1に記載のペースト組成物。
[5] 前記無機化合物粒子および Ζまたは前記有機化合物粒子の平均粒径が 10 μ m 以下である、請求項 4に記載のペースト組成物。
[6] 前記炭素粒子の平均粒径が 1 μ m以下である、請求項 4に記載のペースト組成物。
[7] ガラスフリットをさらに含む、請求項 1に記載のペースト組成物。
[8] p型シリコン半導体基板（1)の上に電極 (8)を形成するためのペースト組成物であ つて、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドを加水分解して重縮 合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルとを含む、ペースト組成物。
[9] アルミニウム粉末を 60質量％以上 75質量％以下、有機質ビヒクルを 10質量％以 上 35質量％以下、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られた ゾルおよび Zまたはゲルを 0. 1質量％以上 20質量％以下含む、請求項 8に記載の ペースト糸且成物。
[10] 前記金属アルコキシドは金属としてケィ素を含む金属アルコキシドである、請求項 8 に記載のペースト組成物。
[II] 無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子力 なる群より選ばれた少なく とも 1種の粒子をさらに含む、請求項 8に記載のペースト組成物。
[12] 前記無機化合物粒子および Zまたは前記有機化合物粒子の平均粒径が 10 m 以下である、請求項 11に記載のペースト組成物。
[13] 前記炭素粒子の平均粒径が 1 m以下である、請求項 11に記載のペースト組成物
[14] ガラスフリットをさらに含む、請求項 8に記載のペースト組成物。
[15] p型シリコン半導体基板（1)の上に電極 (8)を形成するためのペースト組成物であ つて、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドとを含むペースト組成 物を p型シリコン半導体基板の上に塗布した後、焼成することにより形成した電極 (8) を備えた、太陽電池素子。
[16] 前記 p型シリコン半導体基板（1)と前記電極 (8)との間には、前記金属アルコキシド に含まれていた金属の化合物が形成されている、請求項 15に記載の太陽電池素子
[17] p型シリコン半導体基板（1)の上に電極 (8)を形成するためのペースト組成物であ つて、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドを加水分解して重縮 合させることにより得られたゾルおよび Zまたはゲルとを含むペースト組成物を P型シ リコン半導体基板の上に塗布した後、焼成することにより形成した電極 (8)を備えた、 太陽電池素子。
[18] 前記 p型シリコン半導体基板（1)と前記電極 (8)との間には、前記金属アルコキシド に含まれていた金属の化合物が形成されている、請求項 17に記載の太陽電池素子
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