WO2013115076A1 - ペースト組成物 - Google Patents

ペースト組成物 Download PDF

Info

Publication number
WO2013115076A1
WO2013115076A1 PCT/JP2013/051528 JP2013051528W WO2013115076A1 WO 2013115076 A1 WO2013115076 A1 WO 2013115076A1 JP 2013051528 W JP2013051528 W JP 2013051528W WO 2013115076 A1 WO2013115076 A1 WO 2013115076A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum
silicon
mass
type
paste composition
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/051528
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正博 中原
隆 和辻
マルワン ダムリン
Original Assignee
東洋アルミニウム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東洋アルミニウム株式会社 filed Critical 東洋アルミニウム株式会社
Priority to JP2013556362A priority Critical patent/JP6214400B2/ja
Publication of WO2013115076A1 publication Critical patent/WO2013115076A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Definitions

  • the present invention relates generally to paste compositions, and more particularly to paste compositions for forming electrodes that are in electrical contact with p-type and n-type diffusion regions in solar cells. .
  • an antireflection film and a grid electrode are formed on a light receiving surface of a p-type silicon substrate via an n-type impurity layer, and a p-type diffusion region is formed on the back surface opposite to the light receiving surface. And electrodes are formed.
  • an aluminum paste containing aluminum as a conductive component in order to form such an electrode.
  • an aluminum paste for solar cells is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-66353 (Patent Document 1). ing.
  • an n-type diffusion region, an n-type electrode in contact with the n-type diffusion region, and a p-type diffusion region are in contact with only the back surface opposite to the light receiving surface of the n-type silicon substrate
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-233657
  • an electrode is usually used to sufficiently reduce the contact resistance with the silicon substrate.
  • a silver paste containing silver that is more conductive than aluminum is used as the conductive component.
  • an object of the present invention is to provide excellent environmental resistance without using silver as a conductive component for forming an electrode that is in electrical contact with the p-type diffusion region and the n-type diffusion region in a solar cell. It is an object of the present invention to provide a paste composition capable of preventing diffusion of silicon into a silicon substrate and reducing contact resistance with the silicon substrate.
  • the inventors of the present invention have made various studies on the composition of the conductive paste used to form electrodes that are in electrical contact with the p-type diffusion region and the n-type diffusion region in the solar cell. As a result, it has been found that by using an aluminum-silicon alloy powder as the conductive component, the environment resistance is excellent, the diffusion of the conductive component to the silicon substrate can be prevented, and the contact resistance with the silicon substrate can be lowered. Based on this finding, the paste composition according to the present invention has the following characteristics.
  • a paste composition according to the present invention is a paste composition for forming an electrode that is in electrical contact with a p-type diffusion region and an n-type diffusion region in a solar cell, and comprises an aluminum-silicon alloy powder and a glass powder. And an organic vehicle, and the aluminum-silicon alloy powder contains 12% by mass to 30% by mass of silicon.
  • the particles constituting the aluminum-silicon alloy powder have a scaly shape.
  • the particles constituting the aluminum-silicon alloy powder have a minor axis and a major axis, and the ratio of the major axis to the minor axis is 1 or more and 100 or less.
  • the glass powder is contained in an amount of 0.5 to 40 parts by mass and the organic vehicle is contained in an amount of 30 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder. Is preferred.
  • the electrode As described above, by using the paste composition of the present invention, without using silver as a conductive component for forming an electrode in electrical contact with the p-type diffusion region and the n-type diffusion region in the solar cell, the electrode However, it is possible to prevent the conductive component from diffusing into the silicon substrate and to reduce the contact resistance with the silicon substrate.
  • the solar cell element is configured using, for example, an n-type silicon semiconductor substrate 1 having a thickness of 180 to 250 ⁇ m.
  • a light-receiving surface passivation film 2 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the light-receiving surface side of the n-type silicon semiconductor substrate 1.
  • a back surface passivation film 3 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the back surface opposite to the light receiving surface of the n-type silicon semiconductor substrate 1. Further, n + diffusion regions 4 and p + diffusion regions 5 are alternately formed adjacent to each other on the back surface side of the n-type silicon semiconductor substrate 1. A plurality of contact holes reaching the surface of the n-type silicon semiconductor substrate 1 through the back surface passivation film 3 are formed, and are in contact with the respective surfaces of the n + diffusion region 4 and the p + diffusion region 5 through each contact hole. The n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 are formed in accordance with a predetermined pattern shape.
  • Each of the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 is an aluminum-silicon (Al-Si) alloy powder having a hypereutectic composition, specifically, aluminum-silicon containing 12 mass% to 30 mass% of silicon.
  • a paste composition containing (Al—Si) alloy powder, glass powder, and organic vehicle is applied by screen printing or the like, dried, and then heated to a temperature of 575 ° C. or less (below the solidus temperature of aluminum and silicon). It is formed by firing.
  • the n-type electrode 6 and the p-type electrode so that the paste composition having the above composition is in electrical contact with the n + diffusion regions 4 and the p + diffusion regions 5 alternately formed on one surface of the solar battery cell.
  • the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 have excellent environmental resistance, prevent diffusion of conductive components into the n-type silicon semiconductor substrate 1, and n The contact resistance with the type silicon semiconductor substrate 1 can be lowered.
  • ⁇ Paste composition> The paste composition is coated on the back surface passivation film 3 to form the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 and is n-type through the contact hole formed in the back surface passivation film 3.
  • the aluminum-silicon alloy powder contained in the paste composition exhibits conductivity in the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 formed by firing the paste composition. Further, by including the aluminum-silicon alloy powder in the paste composition, diffusion of aluminum into the n-type silicon semiconductor substrate 1 can be prevented.
  • the shape of the aluminum-silicon alloy particles constituting the aluminum-silicon alloy powder is not particularly limited.
  • the average particle diameter of the aluminum-silicon alloy particles constituting the aluminum-silicon alloy powder is preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the average particle size is less than 1 ⁇ m, the aluminum-silicon alloy particles may be aggregated together, so that dispersibility in the paste deteriorates. When the average particle diameter exceeds 10 ⁇ m, the reactivity is lowered.
  • the aluminum-silicon alloy powder is preferably made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy, and specifically contains 12% by mass to 30% by mass of silicon.
  • silicon content in the aluminum-silicon alloy powder is less than 12% by mass, aluminum diffuses into the n-type silicon semiconductor substrate 1 from the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 formed after firing, and p -Destroy n junctions.
  • the silicon content exceeds 30% by mass, the electrical resistance of the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 increases.
  • the particles constituting the aluminum-silicon alloy powder preferably have a spherical or scaly shape, but particularly preferably have a scaly shape.
  • the particles constituting the aluminum-silicon alloy powder have a scaly shape, the contact area with the n-type silicon semiconductor substrate 1 is increased, and the contact resistance can be further reduced.
  • the particles constituting the aluminum-silicon alloy powder preferably have a minor axis and a major axis, and the ratio of the major axis to the minor axis is preferably 1 or more and 100 or less.
  • the glass powder is said to have an effect of assisting the reaction between the aluminum powder and silicon and the sintering of the aluminum powder itself.
  • glass powder from the group consisting of lead (Pb), bismuth (Bi), vanadium (V), boron (B), silicon (Si), tin (Sn), phosphorus (P), and zinc (Zn) You may contain 1 type selected, or 2 or more types. Further, glass powder containing lead, or lead-free glass powder such as bismuth, vanadium, tin-phosphorus, zinc borosilicate, alkali borosilicate, or the like can be used. In view of the influence on the human body, it is desirable to use lead-free glass powder.
  • the softening point of the glass powder is preferably 750 ° C. or lower.
  • the average particle diameter of the glass particles constituting the glass powder is preferably 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the content ratio of the glass powder contained in the paste composition of the present invention is not particularly limited, but may be 0.5 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder. preferable.
  • the content ratio of the glass powder is less than 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder, the adhesion between the n-type silicon semiconductor substrate 1 and the back surface passivation film 3 is reduced, and when the content exceeds 40 parts by mass.
  • the electrical resistance of the n-type electrode 6 and the p-type electrode 7 increases.
  • Organic vehicle a solvent in which various additives and a resin are dissolved as necessary is used.
  • solvent known solvents can be used, and specific examples include diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether and the like.
  • additives for example, an antioxidant, a corrosion inhibitor, an antifoaming agent, a thickener, a tack fire, a coupling agent, an electrostatic imparting agent, a polymerization inhibitor, a thixotropic agent, an antisettling agent, etc. are used. be able to.
  • polyethylene glycol ester compound polyethylene glycol ether compound, polyoxyethylene sorbitan ester compound, sorbitan alkyl ester compound, aliphatic polycarboxylic acid compound, phosphate ester compound, amide amine salt of polyester acid, polyethylene oxide Series compounds, fatty acid amide waxes and the like can be used.
  • Known resins can be used, such as ethyl cellulose, nitrocellulose, polyvinyl butyral, phenol resin, melanin resin, urea resin, xylene resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, acrylic resin, polyimide resin, furan resin, Thermosetting resin such as urethane resin, isocyanate compound, cyanate compound, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyacetal, polycarbonate, polyethylene terephthalate, Polybutylene terephthalate, polyphenylene oxide, polysulfone, polyimide, polyethersulfone, polyarylate, polyetheretherke Emissions, polytetrafluoroethylene, can be used in combination of two or more kinds of such as silicon resin.
  • a resin included in the paste composition of the present invention,
  • the content ratio of the organic vehicle contained in the paste composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 30 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder. If the content ratio of the organic vehicle is less than 30 parts by mass or exceeds 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum-silicon alloy powder, the printability of the paste composition may be deteriorated.
  • Example 1 7.5 parts by mass of glass powder and 70 parts by mass of an organic vehicle were added to 100 parts by mass of spherical aluminum-15 mass% silicon alloy powder, and mixed by a known mixer.
  • Example 2 7.5 parts by mass of glass powder and 70 parts by mass of an organic vehicle were added to 100 parts by mass of scaly aluminum-15 mass% silicon alloy powder, and mixed with a known mixer.
  • Example 3 7.5 parts by weight of glass powder and 70 parts by weight of an organic vehicle were added to 100 parts by weight of spherical aluminum-25% by weight silicon alloy powder and mixed with a known mixer.
  • Comparative Example 1 7.5 parts by mass of glass powder and 70 parts by mass of an organic vehicle were added to 100 parts by mass of spherical aluminum-10 mass% silicon alloy powder, and mixed with a known mixer.
  • Comparative Example 2 7.5 parts by weight of glass powder and 70 parts by weight of organic vehicle were added to 100 parts by weight of spherical aluminum-32% by weight silicon alloy powder, and mixed with a known mixer.
  • Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 obtained above are formed on an n-type silicon semiconductor substrate 1 having a thickness of 180 ⁇ m in which an n + diffusion region 4 is previously formed.
  • Each of the pace compositions 3 to 3 was applied by using a screen printer at a regular interval so as to form a linear pattern 8 having a thickness of 20 ⁇ m, a width of 500 ⁇ m, and a length of 30 mm, with a line spacing of 1 mm. Then, after drying the n-type silicon semiconductor substrate 1 coated with the paste composition at a temperature of 100 ° C.
  • the furnace temperature of the image furnace (manufactured by ULVAC, Inc., model number: VHC-610CP) is set to 560 ° C. Set to baked. By this firing, an n-type electrode 6 was formed as shown in FIG.
  • the n-type electrode 6 is formed using the paste composition of Examples 1 to 3 whose main component is an aluminum-silicon alloy powder containing 12 mass% or more and 20 mass% or less of silicon in aluminum powder, It can be seen that aluminum does not diffuse into the n-type silicon semiconductor substrate 1 and that the contact resistance with the n-type silicon semiconductor substrate 1 can be lowered.
  • the n-type electrode 6 is formed using the paste composition of Example 3 whose main component is an aluminum-silicon alloy powder composed of particles having a scaly shape, the contact resistance with the n-type silicon semiconductor substrate 1 It can be seen that can be further reduced.
  • the electrode is made environmental resistant without using silver as a conductive component for forming an electrode in electrical contact with the p-type diffusion region and the n-type diffusion region in the solar cell.
  • n-type silicon semiconductor substrate 1: n-type silicon semiconductor substrate, 2: light-receiving surface passivation film, 3: back surface passivation film, 4: n + diffusion region, 5: p + diffusion region, 6: n-type electrode, and 7: p-type electrode.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

　太陽電池におけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する電極を形成するための導電成分として銀を用いることなく、耐環境性に優れるとともに、導電成分のシリコン基板への拡散を防止し、かつ、シリコン基板とのコンタクト抵抗を低くすることが可能なペースト組成物を提供する。ペースト組成物は、太陽電池セルにおけるｐ+拡散領域（５）とｎ+拡散領域（４）に電気的に接触するｐ型用電極（７）とｎ型用電極（６）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‐シリコン合金粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを含み、アルミニウム‐シリコン合金粉末が、シリコンを１２質量％以上３０質量％以下含む。

Description

ペースト組成物
　本発明は、一般的にはペースト組成物に関し、特定的には、太陽電池セルにおけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する電極を形成するためのペースト組成物に関するものである。
　従来から、結晶系太陽電池では、ｐ型シリコン基板の受光面にはｎ型不純物層を介して反射防止膜とグリッド電極が形成されるとともに、受光面と反対側の裏面にはｐ型拡散領域と電極が形成されている。このような電極を形成するために導電成分としてアルミニウムを含むアルミニウムペーストの組成について種々検討されており、たとえば、太陽電池用アルミニウムペーストが、特開２０１１‐６６３５３号公報（特許文献１）に開示されている。
　また、高い変換効率の結晶系太陽電池として、ｎ型シリコン基板の受光面と反対側の裏面にのみ、ｎ型拡散領域とそれに接触するｎ型用電極、および、ｐ型拡散領域とそれに接触するｐ型用電極が形成された太陽電池が、たとえば、特開２０１１‐２３３６５７号公報（特許文献２）に開示されているように、開発されている。
　このような構造を有する太陽電池セルでは、たとえば、特表２００７‐５２５００８号公報（特許文献３）に開示されているように、通常、シリコン基板とのコンタクト抵抗を十分に小さくするために、電極の導電成分としてアルミニウムよりも導電性に優れた銀を含む銀ペーストが用いられている。
特開２０１１‐６６３５３号公報 特開２０１１‐２３３６５７号公報 特表２００７‐５２５００８号公報
　太陽電池は、屋外に設置されるので、その使用環境下において高い湿度の雰囲気中にさらされることが多い。このため、特許文献２に開示されたような構造を有する太陽電池においてｐ型用電極とｎ型用電極を形成するために銀ペーストを用いた場合、ｐ型用電極とｎ型用電極との間での微弱な電位差により、銀のマイグレーションが生じる。その結果、ｐ型拡散領域とｎ型拡散領域を介して、ｐ型用電極とｎ型用電極との間で短絡が生じ、太陽電池からの電気エネルギーの取り出し不良を起こしやすくなる。また、製造コストと資源リスクの観点からも、銀を使用することは好ましくない。
　そこで、本発明の目的は、太陽電池におけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する電極を形成するための導電成分として銀を用いることなく、耐環境性に優れるとともに、導電成分のシリコン基板への拡散を防止し、かつ、シリコン基板とのコンタクト抵抗を低くすることが可能なペースト組成物を提供することである。
　本発明者らは、太陽電池におけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する電極を形成するために用いる導電性ペーストの組成について種々検討した。その結果、導電成分としてアルミニウム‐シリコン合金粉末を用いることによって耐環境性に優れるとともに、導電成分のシリコン基板への拡散を防止し、シリコン基板とのコンタクト抵抗を低くすることが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。
　本発明に従ったペースト組成物は、太陽電池におけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する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‐シリコン合金粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを含み、アルミニウム‐シリコン合金粉末が、シリコンを１２質量％以上３０質量％以下含む。
　本発明のペースト組成物において、アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が、鱗片状の形状を有することが好ましい。
　また、本発明のペースト組成物において、アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が短径と長径とを有し、短径に対する長径の比率が１以上１００以下であることが好ましい。
　さらに、本発明のペースト組成物において、アルミニウム‐シリコン合金粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を０．５質量部以上４０質量部以下、有機ビヒクルを３０質量部以上１００質量部以下、含むことが好ましい。
　以上のように、本発明のペースト組成物を用いることにより、太陽電池におけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する電極を形成するための導電成分として銀を用いることなく、電極が耐環境性に優れるとともに、導電成分のシリコン基板への拡散を防止し、かつ、シリコン基板とのコンタクト抵抗を低くすることができる。
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断面図である。 本発明の実施例と比較例において作製された電極パターンを示す平面図である。 本発明の実施例と比較例において作製された電極構造の断面を模式的に示す断面図である。
　＜太陽電池素子＞
　図１に示すように、太陽電池素子は、たとえば、厚みが１８０～２５０μｍのｎ型シリコン半導体基板１を用いて構成される。ｎ型シリコン半導体基板１の受光面側には、たとえば、窒化シリコン膜からなる受光面パッシベーション膜２が形成されている。
　ｎ型シリコン半導体基板１の受光面と反対側の裏面には、たとえば、窒化シリコン膜からなる裏面パッシベーション膜３が形成されている。また、ｎ型シリコン半導体基板１の裏面側には、ｎ+拡散領域４とｐ+拡散領域５とが交互に隣接して形成されている。裏面パッシベーション膜３を貫通してｎ型シリコン半導体基板１の表面に到達する複数のコンタクト孔が形成され、各コンタクト孔を通じてｎ+拡散領域４とｐ+拡散領域５のそれぞれの表面に接触するように所定のパターン形状に従ったｎ型用電極６とｐ型用電極７が形成されている。ｎ型用電極６とｐ型用電極７の各々は、過共晶組成のアルミニウム‐シリコン（Ａｌ‐Ｓｉ）合金粉末、具体的には、シリコンを１２質量％以上３０質量％以下含むアルミニウム‐シリコン（Ａｌ‐Ｓｉ）合金粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルを含むペースト組成物をスクリーン印刷等によって塗布し、乾燥させた後、５７７℃以下（アルミニウムとシリコンの固相線温度以下）の温度にて焼成することによって形成されている。上記の組成を有するペースト組成物が、太陽電池セルの一方面に交互に形成されたｎ+拡散領域４とｐ+拡散領域５に電気的に接触するようにｎ型用電極６とｐ型用電極７を形成するために用いられることにより、ｎ型用電極６とｐ型用電極７が耐環境性に優れるとともに、導電成分のｎ型シリコン半導体基板１への拡散を防止し、かつ、ｎ型シリコン半導体基板１とのコンタクト抵抗を低くすることができる。
　＜ペースト組成物＞
　ペースト組成物は、上記のｎ型用電極６とｐ型用電極７を形成するために、裏面パッシベーション膜３の上に塗工され、かつ、裏面パッシベーション膜３に形成されたコンタクト孔を通じてｎ型シリコン半導体基板１の表面、すなわち、ｎ+拡散領域４とｐ+拡散領域５のそれぞれの表面に電気的に接触（オーミックコンタクト）するように塗工される導電性のペースト組成物であり、アルミニウム‐シリコン合金粉末、ガラス粉末、および、有機ビヒクルを含有する。
　＜アルミニウム‐シリコン合金粉末＞
　ペースト組成物に含まれるアルミニウム‐シリコン合金粉末は、ペースト組成物を焼成することによって形成されたｎ型用電極６とｐ型用電極７において導電性を発揮する。また、アルミニウム‐シリコン合金粉末をペースト組成物に含ませることにより、ｎ型シリコン半導体基板１内へのアルミニウムの拡散を防ぐことができる。
　アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成するアルミニウム‐シリコン合金粒子の形状は特に限定されない。アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成するアルミニウム‐シリコン合金粒子の平均粒子径は１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が１μｍ未満では、アルミニウム‐シリコン合金粒子同士が凝集するおそれがあるので、ペースト中での分散性が悪化する。平均粒子径が１０μｍを越えると、反応性が低下してしまう。
　また、アルミニウム‐シリコン合金粉末は、過共晶組成のアルミニウム‐シリコン合金からなるのが好ましく、具体的には、シリコンを１２質量％以上３０質量％以下含む。アルミニウム‐シリコン合金粉末中のシリコン含有量が１２質量％未満では、焼成後に形成されたｎ型用電極６とｐ型用電極７からｎ型シリコン半導体基板１中にアルミニウムが拡散してしまい、ｐ‐ｎジャンクションを破壊してしまう。また、シリコン含有量が３０質量％を越えると、ｎ型用電極６とｐ型用電極７の電気抵抗が増加してしまう。
　さらに、アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が、球状または鱗片状の形状を有することが好ましいが、特に鱗片状の形状を有することが好ましい。アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が鱗片状の形状を有することによって、ｎ型シリコン半導体基板１との接触面積が大きくなり、コンタクト抵抗をより低下させることができる。この場合、アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が短径と長径とを有し、短径に対する長径の比率が１以上１００以下であることが好ましい。
　＜ガラス粉末＞
　ガラス粉末は、アルミニウム粉末とシリコンとの反応と、アルミニウム粉末自身の焼結とを助ける作用があるとされている。
　ガラス粉末としては、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、バナジウム（Ｖ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、リン（Ｐ）、および、亜鉛（Ｚｎ）からなる群より選ばれた１種、または２種以上を含有してもよい。また、鉛を含むガラス粉末、または、ビスマス系、バナジウム系、スズ‐リン系、ホウケイ酸亜鉛系、アルカリホウケイ酸系等の無鉛のガラス粉末を用いることができる。特に人体への影響を考慮すると、無鉛のガラス粉末を用いることが望ましい。
　また、ガラス粉末の軟化点は７５０℃以下であることが好ましい。
　さらに、ガラス粉末を構成するガラス粒子の平均粒子径は、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。
　なお、本発明のペースト組成物中に含まれるガラス粉末の含有比率は、特に限定されないが、アルミニウム‐シリコン合金粉末１００質量部に対して、０．５質量部以上４０質量部以下であることが好ましい。ガラス粉末の含有比率がアルミニウム‐シリコン合金粉末１００質量部に対して、０．５質量部未満ではｎ型シリコン半導体基板１および裏面パッシベーション膜３との密着性が低下し、４０質量部を越えるとｎ型用電極６とｐ型用電極７の電気抵抗が増加してしまう。
　＜有機ビヒクル＞
　有機ビヒクルとしては、溶剤に、必要に応じて各種添加剤および樹脂を溶解したものが使用される。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ルエーテル、ジエチレングリコール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挙げられる。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、タックファイヤー、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、沈降防止剤等を使用することができる。具体的には、たとえば、ポリエチレングリコールエステル化合物、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、ソルビタンア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、酸化ポリエチレン系化合物、脂肪酸アマイドワックス等を使用することができる。樹脂としては公知のものが使用可能であり、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリビニールブチラール、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート化合物、シアネート化合物等の熱硬化樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、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、ポリフェニレンオキサイド、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、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ化エチレン、シリコン樹脂等の二種以上を組み合わせて用いることができる。本発明のペースト組成物に含められる有機ビヒクルとして、溶剤に溶解させないで樹脂を用いてもよい。
　なお、本発明のペースト組成物中に含まれる有機ビヒクルの含有比率は、特に限定されないが、アルミニウム‐シリコン合金粉末１００質量部に対して、３０質量部以上１００質量部以下であることが好ましい。有機ビヒクルの含有比率がアルミニウム‐シリコン合金粉末１００質量部に対して、３０質量部未満、または、１００質量部を越えると、ペースト組成物の印刷性が低下するおそれがある。
　以下、本発明の実施例と比較例について説明する。
　（ペースト組成物の準備）
　実施例１～３と比較例１～３のペースト組成物を次のようにして準備した。
　（実施例１）
　球状のアルミニウム‐１５質量％シリコン合金粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を７．５質量部、および、有機ビヒクルを７０質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
　（実施例２）
　鱗片状のアルミニウム‐１５質量％シリコン合金粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を７．５質量部、および、有機ビヒクルを７０質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
　（実施例３）
　球状のアルミニウム‐２５質量％シリコン合金粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を７．５質量部、および、有機ビヒクルを７０質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
　（比較例１）
　球状のアルミニウム‐１０質量％シリコン合金粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を７．５質量部、および、有機ビヒクルを７０質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
　（比較例２）
　球状のアルミニウム‐３２質量％シリコン合金粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を７．５質量部、および、有機ビヒクルを７０質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
　（比較例３）
　シリコンの含有量が０質量％の球状のアルミニウム粉末１００質量部に対して、ガラス粉末を７．５質量部、および、有機ビヒクルを７０質量部加えて、周知の混合機にて混合した。
　（電極の形成）
　図２と図３に示すように、まず、ｎ+拡散領域４が予め形成された厚みが１８０μｍのｎ型シリコン半導体基板１の上に、上記で得られた実施例１～３と比較例１～３の各ペース組成物を、スクリーン印刷機を用いて、厚みが２０μｍ、幅が５００μｍ、長さが３０ｍｍの線状パターン８で、線間隔が１ｍｍとなるように等間隔で塗布した。そして、ペースト組成物が塗布されたｎ型シリコン半導体基板１を、１００℃の温度で１０分間乾燥させた後、イメージ炉（株式会社アルバック製、型番：ＶＨＣ‐６１０ＣＰ）の炉内温度を５６０℃に設定して、焼成した。この焼成により、図３に示すように、ｎ型用電極６が形成された。
　以上のようにして実施例１～３と比較例１～３の焼成基板の試料を作製した。
　（コンタクト抵抗の評価）
　日置電機株式会社製の抵抗測定器（製品名：ミリオームハイテスタHiTESTER 3540）を用いて、得られた焼成基板の各試料の電気抵抗を測定し、ＴＬＭ(Transmission line method)法により、ｎ型用電極６とｎ型シリコン半導体基板１とのコンタクト抵抗を算出した。
　（シリコン基板へのアルミニウムの拡散の評価）
　また、各試料の断面を光学顕微鏡（２００倍）で観察し、ｎ型シリコン半導体基板１にアルミニウム‐シリコン合金層が形成されているか否かを評価した。ｎ型シリコン半導体基板１の表面上に、アルミニウム‐シリコン合金層が形成されていなかったものを「○」、アルミニウム‐シリコン合金層が形成されていたものを「△」、アルミニウム‐シリコン合金層が全体に形成されていたものを「×」と評価した。
　以上の評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、アルミニウム粉末に、シリコンを１２質量％以上２０質量％以下含むアルミニウム‐シリコン合金粉末を主成分とする実施例１～３のペースト組成物を用いてｎ型用電極６を形成すると、ｎ型シリコン半導体基板１中にアルミニウムが拡散することがなく、かつ、ｎ型シリコン半導体基板１とのコンタクト抵抗を低くすることができることがわかる。特に、鱗片状の形状を有する粒子からなるアルミニウム‐シリコン合金粉末を主成分とする実施例３のペースト組成物を用いてｎ型用電極６を形成すると、ｎ型シリコン半導体基板１とのコンタクト抵抗をさらに低くすることができることがわかる。
　以上に開示された実施の形態と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、以上の実施の形態と実施例ではなく、請求の範囲によって示され、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と変形を含むものと意図される。
　本発明のペースト組成物を用いることにより、太陽電池におけるｐ型拡散領域とｎ型拡散領域に電気的に接触する電極を形成するための導電成分として銀を用いることなく、電極が耐環境性に優れるとともに、導電成分のシリコン基板への拡散を防止し、かつ、シリコン基板とのコンタクト抵抗を低くすることができる。
　１：ｎ型シリコン半導体基板、２：受光面パッシベーション膜、３：裏面パッシベーション膜、４：ｎ+拡散領域、５：ｐ+拡散領域、６：ｎ型用電極、７：ｐ型用電極。
                                                                                

Claims (4)

  1. 　太陽電池セルにおけるｐ型拡散領域（５）とｎ型拡散領域（４）に電気的に接触する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‐シリコン合金粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを含み、
    　前記アルミニウム‐シリコン合金粉末が、シリコンを１２質量％以上３０質量％以下含む、ペースト組成物。
  2. 　前記アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が、鱗片状の形状を有する、請求項１に記載のペースト組成物。
  3. 　前記アルミニウム‐シリコン合金粉末を構成する粒子が短径と長径とを有し、短径に対する長径の比率が１以上１００以下である、請求項１に記載のペースト組成物。
  4. 　前記アルミニウム‐シリコン合金粉末１００質量部に対して、前記ガラス粉末を０．５質量部以上４０質量部以下、前記有機ビヒクルを３０質量部以上１００質量部以下、含む、請求項１に記載のペースト組成物。
                                                                                    
PCT/JP2013/051528 2012-02-02 2013-01-25 ペースト組成物 WO2013115076A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013556362A JP6214400B2 (ja) 2012-02-02 2013-01-25 ペースト組成物

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-020537 2012-02-02
JP2012020537 2012-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013115076A1 true WO2013115076A1 (ja) 2013-08-08

Family

ID=48905116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/051528 WO2013115076A1 (ja) 2012-02-02 2013-01-25 ペースト組成物

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6214400B2 (ja)
TW (1) TWI578334B (ja)
WO (1) WO2013115076A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104821190A (zh) * 2015-04-07 2015-08-05 江苏正能电子科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池背场铝浆及其制备方法
EP2929567A4 (en) * 2012-12-06 2015-12-02 Sunpower Corp CLEANING LAYER FOR CONDUCTIVE CONTACT OF A SOLAR CELL
JP2017076502A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 京都エレックス株式会社 抵抗体ペースト組成物およびこれを用いた発熱抵抗体
JP2018074078A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 東洋アルミニウム株式会社 ペースト組成物
WO2018180441A1 (ja) * 2017-03-27 2018-10-04 東洋アルミニウム株式会社 太陽電池用ペースト組成物
JP2020161599A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 東洋アルミニウム株式会社 太陽電池の製造方法
JP2021002460A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 東洋アルミニウム株式会社 導電性ペースト及びＴＯＰＣｏｎ型太陽電池の製造方法
US12015091B2 (en) 2020-09-08 2024-06-18 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Conductive paste and method for producing TOPCon solar cell

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108028187B (zh) * 2015-09-24 2022-06-07 东洋铝株式会社 膏状组合物及硅锗层的形成方法
JP6195597B2 (ja) 2015-09-29 2017-09-13 東洋アルミニウム株式会社 ペースト組成物

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS629680A (ja) * 1985-07-08 1987-01-17 Hitachi Ltd 太陽電池の製造方法
JPH0773731A (ja) * 1993-09-06 1995-03-17 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 厚膜導電性ペースト組成物
JP2006261621A (ja) * 2005-02-21 2006-09-28 Osaka Univ 太陽電池およびその製造方法
JP2009182290A (ja) * 2008-02-01 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池とその製造方法
JP2010527146A (ja) * 2007-05-07 2010-08-05 ジョージア テック リサーチ コーポレイション スクリーン印刷された局所裏面電界を伴う高品質裏面コンタクトの形成
WO2010125728A1 (ja) * 2009-04-29 2010-11-04 三菱電機株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
JP2010538466A (ja) * 2007-08-29 2010-12-09 フエロ コーポレーション 太陽電池におけるファイヤースルー用の厚膜ペースト

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60255285A (ja) * 1984-06-01 1985-12-16 Hitachi Ltd アルミニウム部品の接合構造と接合方法
US5961853A (en) * 1993-11-26 1999-10-05 Ford Global Technologies, Inc. Weld/brazing of light metal alloys

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS629680A (ja) * 1985-07-08 1987-01-17 Hitachi Ltd 太陽電池の製造方法
JPH0773731A (ja) * 1993-09-06 1995-03-17 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 厚膜導電性ペースト組成物
JP2006261621A (ja) * 2005-02-21 2006-09-28 Osaka Univ 太陽電池およびその製造方法
JP2010527146A (ja) * 2007-05-07 2010-08-05 ジョージア テック リサーチ コーポレイション スクリーン印刷された局所裏面電界を伴う高品質裏面コンタクトの形成
JP2010538466A (ja) * 2007-08-29 2010-12-09 フエロ コーポレーション 太陽電池におけるファイヤースルー用の厚膜ペースト
JP2009182290A (ja) * 2008-02-01 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池とその製造方法
WO2010125728A1 (ja) * 2009-04-29 2010-11-04 三菱電機株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2929567A4 (en) * 2012-12-06 2015-12-02 Sunpower Corp CLEANING LAYER FOR CONDUCTIVE CONTACT OF A SOLAR CELL
JP2016508286A (ja) * 2012-12-06 2016-03-17 サンパワー コーポレイション 太陽電池導電性コンタクトのシード層
CN104821190A (zh) * 2015-04-07 2015-08-05 江苏正能电子科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池背场铝浆及其制备方法
JP2017076502A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 京都エレックス株式会社 抵抗体ペースト組成物およびこれを用いた発熱抵抗体
TWI726167B (zh) * 2016-11-02 2021-05-01 日商東洋鋁股份有限公司 膏狀組成物
JP2018074078A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 東洋アルミニウム株式会社 ペースト組成物
WO2018180441A1 (ja) * 2017-03-27 2018-10-04 東洋アルミニウム株式会社 太陽電池用ペースト組成物
CN110462845A (zh) * 2017-03-27 2019-11-15 东洋铝株式会社 太阳能电池用膏状组合物
TWI759447B (zh) * 2017-03-27 2022-04-01 日商東洋鋁股份有限公司 太陽電池用膏狀組成物
CN110462845B (zh) * 2017-03-27 2023-01-13 东洋铝株式会社 太阳能电池用膏状组合物
JP2020161599A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 東洋アルミニウム株式会社 太陽電池の製造方法
JP7193393B2 (ja) 2019-03-26 2022-12-20 東洋アルミニウム株式会社 太陽電池の製造方法
JP2021002460A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 東洋アルミニウム株式会社 導電性ペースト及びＴＯＰＣｏｎ型太陽電池の製造方法
JP7303036B2 (ja) 2019-06-21 2023-07-04 東洋アルミニウム株式会社 導電性ペースト及びＴＯＰＣｏｎ型太陽電池の製造方法
US12015091B2 (en) 2020-09-08 2024-06-18 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Conductive paste and method for producing TOPCon solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2013115076A1 (ja) 2015-05-11
TW201337958A (zh) 2013-09-16
TWI578334B (zh) 2017-04-11
JP6214400B2 (ja) 2017-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6214400B2 (ja) ペースト組成物
KR102524339B1 (ko) Perc형 태양전지용 알루미늄 페이스트 조성물
JP5924945B2 (ja) ペースト組成物
EP2461366A1 (en) Paste composition and solar cell element using same
JP5853541B2 (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
JP7173960B2 (ja) 太陽電池用ペースト組成物
JP7039491B2 (ja) 太陽電池用ペースト組成物
JP6762848B2 (ja) ペースト組成物
JP6896506B2 (ja) 太陽電池用ペースト組成物
WO2018221578A1 (ja) 太陽電池用ペースト組成物
JP7303036B2 (ja) 導電性ペースト及びＴＯＰＣｏｎ型太陽電池の製造方法
JP6188480B2 (ja) ペースト組成物、太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子
JP6202939B2 (ja) ペースト組成物と太陽電池素子
JP2017162943A (ja) 太陽電池の電極形成方法
JP5134722B1 (ja) 太陽電池とこれに用いるペースト材料
WO2023190084A1 (ja) ＴＯＰＣｏｎ型太陽電池電極用導電性アルミニウムペースト組成物及びその焼成物である裏面電極が積層されているＴＯＰＣｏｎ型太陽電池
JP2013008759A (ja) ペースト組成物、太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子
JP2022189025A (ja) 太陽電池用アルミニウムペースト組成物
JP2021057358A (ja) 太陽電池用アルミニウムペースト
JP2012238754A (ja) 太陽電池集電電極形成用導電性組成物および太陽電池セル
JP2015115400A (ja) 導電性アルミニウムペースト

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13743620

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013556362

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13743620

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1