JP2003165744A - 導電性ペースト - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム粉末の銀灰色を維持できて、意
匠的要素に優れた太陽電池の裏面電極形成用の導電性ペ
ーストを提供する。 【解決手段】 アルミニウム粉末、ガラスフリット及び
有機ビヒクルを含有し、太陽電池の裏面電極形成に用い
られる導電性ペーストであって、ガラスフリットは、ホ
ウ素を除く元素からなっている。
匠的要素に優れた太陽電池の裏面電極形成用の導電性ペ
ーストを提供する。 【解決手段】 アルミニウム粉末、ガラスフリット及び
有機ビヒクルを含有し、太陽電池の裏面電極形成に用い
られる導電性ペーストであって、ガラスフリットは、ホ
ウ素を除く元素からなっている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン（Ｓｉ）
太陽電池の裏面電極に好適な導電性ペーストに関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】Ｓｉ太陽電池１は、例えば図１（ａ）の
断面構造に示すように、ｐ−Ｓｉ層２ａとｎ−Ｓｉ層２
ｂとからなるＳｉウエハ２と、Ｓｉウエハ２のｎ−Ｓｉ
層２ｂ側に形成された受光面電極３及び反射防止膜４
と、Ｓｉウエハのｐ−Ｓｉ層２ａ側に形成された裏面電
極５とを有する構造となっている。 【０００３】従来より、Ｓｉ太陽電池１の裏面電極５と
しては、特に電極形成に伴う加工性を顧慮した場合、ア
ルミニウム（Ａｌ）粉末とガラスフリットとを有機ビヒ
クル中に分散させたＡｌの導電性ペーストを使用したも
のが知られている。 【０００４】Ａｌの導電性ペーストによる裏面電極５
は、次のように形成される。すなわち、Ｓｉウエハ２の
Ｐ−Ｓｉ層２ａ側の表面上に、図１（ｂ）に示すよう
に、Ａｌ粉末５ａとガラスフリットを有機ビヒクル中に
分散させた導電性ペーストを用いて電極膜を形成し、こ
れを乾燥させ、大気雰囲気中の近赤外線炉にてＡｌ粉末
５ａの融点、すなわち６６０℃以上の温度で焼成し、有
機成分を除去してＡｌ粉末５ａを焼結させて裏面電極５
が得られる。 【０００５】この焼成の際に、裏面電極５付近を拡大し
た図１（ｂ）に示すように、裏面電極５はｐ−Ｓｉ層２
ａと反応して、接合界面のｐ−Ｓｉ層２ａ側の表面にＡ
ｌ−Ｓｉ合金層２ｃが形成され、さらにＡｌ−Ｓｉ合金
層２ｃを介してｐ−Ｓｉ層２ａの内部にＡｌイオンが拡
散し、ｐ+ 電解層２ｄが形成される。 【０００６】Ａｌ−Ｓｉ合金層２ｃおよびｐ+ 電解層２
ｄは、裏面電極５のｐ−Ｓｉ層２ａに対するオーミック
接触性を確保するとともに、長波長光反射効果、電子再
結合防止効果、内部電解向上効果等によって、Ｓｉ太陽
電池１の特性を向上させる働きを備えている。 【０００７】Ｓｉ太陽電池１の裏面電極５に用いられる
導電性ペーストは、Ａｌ粉末とガラスフリットとを有機
ビヒクル中に分散させたものが用いられているが、その
中のガラスフリットとして、Ａｌ粉末の焼成時の焼結性
を調整することによるＳｉ太陽電池１の特性を向上させ
る目的、及び、ガラスフリットの軟化点を調整すること
による電極形成性向上の目的でホウ素を含有するガラス
フリットが用いられている（特開平７−７３７３１号公
報）。 【０００８】さらに、従来のＳｉ太陽電池モジュールと
しては、受光面への太陽光の有効な照射が重要視されて
おり、図２に示すように、Ｓｉ太陽電池の裏面部は不透
明のパネル６ｂで覆われたものが一般的である。従っ
て、Ｓｉ太陽電池の裏面電極としては上述したｐ−Ｓｉ
層に対するオーミック接触性を確保するとともに、長波
長光反射効果、電子再結合防止効果、内部電解向上効果
等のＳｉ太陽電池特性を向上させる特性、及び電極形成
性のみが注目されていた。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】近年、Ｓｉ太陽電池の
有効活用、更なる普及を目的のために、ビルの壁等の建
材向けとしてガラス窓部、ガラスのひさし部等の通常透
明ガラスとなっている部分へのＳｉ太陽電池セルを組み
込んだモジュールが検討されている。 【００１０】このようなガラス窓部に対応したＳｉ太陽
電池モジュールの場合、太陽光を内部に採光する必要が
あるため、図３に示すように、隣り合う各Ｓｉ太陽電池
セル７のそれぞれに間隔を設け、２重の透明ガラス６
ａ、８間に挟み込んだ構造のモジュールとなっている。 【００１１】このような構造の場合、Ｓｉ太陽電池セル
７の裏面が内側から見えるため、これらのＳｉ太陽電池
セル７に使用される裏面電極用途のＡｌペーストには太
陽電池特性を向上させる特性の他に必然的に意匠的要
素、すなわちＳｉ太陽電池セル７の裏面電極における電
極焼成後の色彩が良好なものが必要になっている。 【００１２】しかしながら、従来のＡｌペーストでは太
陽電池特性を向上させる特性、電極形成性に特化したＡ
ｌペースト設計を行なっていたため、裏面電極形成後の
意匠的要素の検討がなされていない。 【００１３】すなわち、上記従来の裏面電極では、形成
後の裏面電極の色彩が茶褐色と、意匠的に良好でなく、
Ｓｉ太陽電池セル７の有効活用、更なる普及を目的とし
た、ビルの壁等の建材向けとしてのガラス窓部、ガラス
のひさし部等の通常ガラスとなっている部分へのＳｉ太
陽電池セル７を組み込んだモジュールが採用されにくい
状況となっている。 【００１４】本発明の目的は、上述の問題点を解消すべ
くなされたもので、Ｓｉ太陽電池セル７の効率を維持し
た上で裏面電極形成後の意匠的要素、すなわち電極形成
後の色彩を、電極に含まれるＡｌ粉末の色合いに近い銀
灰色にすることにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＳｉ太陽電池の裏面電極に用いられる導電
性ペーストは、Ａｌ粉末、ガラスフリット及び有機ビヒ
クルを含有し、太陽電池の裏面電極形成に用いられる導
電性ペーストであって、ガラスフリットは、ホウ素を除
く元素からなっていることを特徴としている。 【００１６】ところで、導電性ペーストのガラスフリッ
ト成分中のホウ素は焼成過程での５００℃から６００℃
付近にて酸化ホウ素の形で溶融してガラス状態となる。
この際に酸化ホウ素が他の酸化物より多量の酸素を奪う
還元作用を示す。 【００１７】Ａｌを主成分とする導電性ペーストにおい
ては、Ａｌの融点以上の７００℃から８００℃付近にて
焼成されるため、この酸化ホウ素の還元作用より焼成前
のＡｌ粉末表面層に存在する酸化皮膜に対するエッチン
グ作用が起こり、Ａｌ粉末の焼結性を助長する一方で酸
化皮膜のエッチング作用により生成したＡｌ粉末の清浄
な表面が酸化する事を繰り返し、最終的にＡｌ表面の酸
化被膜が厚く成長していく。 【００１８】更に、このＡｌ粉末の逐次表面酸化進行に
よりガラスフリット成分中に含まれる酸化鉛の還元が進
行し、焼成電極内に鉛（Ｐｂ）が析出する。この酸化皮
膜の成長したＡｌ粉末の焼結物と析出したＰｂにより、
Ａｌを主成分とする導電性ペーストによる電極面の色彩
は、Ａ１粉末の単体の色合いに近い銀灰色から顕著に茶
褐色化する。 【００１９】ここで、Ａｌ粉末は単体であってもＡｌの
融点を大きく上回る８００℃を越えるような高温状態で
は顕著な酸化被膜の成長が進行し、ガラスフリット成分
中の酸化鉛も同様に還元し焼成電極内にＰｂが析出し、
電極焼成面色として茶褐色化していくが、７００℃から
８００℃における温度範囲においては上述した酸化ホウ
素の還元作用が支配的であり、茶褐色化が上記ホウ素の
存在によって促進される。さらに、この酸化ホウ素の還
元作用はその存在量が少量であっても顕著である。 【００２０】従って、Ａｌを主成分とする導電性ペース
トからの焼成時の焼成面色の茶褐色化を抑制し、含まれ
るＡ１粉末単体の色合いに近い銀灰色の状態を保つため
にはＡｌを主成分とする導電性ペーストにホウ素を含ま
ない（つまり、ホウ素を除く元素からなる）ガラスフリ
ットを使用することが効果的である。 【００２１】本発明の導電性ペーストのガラスフリット
としては、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 系、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ
ｉ2 Ｏ3 系が挙げられる。 【００２２】本発明の導電性ペーストのＡｌ粉末として
は、平均粒子径が２μｍ〜１０μｍの範囲内のものが好
適に用いられる。平均粒子径が２μｍ〜１０μｍのＡｌ
粉末を用いることで、太陽電池の例えばＳｉウエハの表
面における凹凸構造に関わらず、より多くのＡｌ−Ｓｉ
接触点が確保できるため、界面方向に均一な合金層を形
成でき、合金層の被覆率を高めることが可能となる。 【００２３】一方、Ａｌ粉末の平均粒子径が２μｍ未満
の場合、Ａｌ粉末中に占める酸化物の体積比率が高くな
るため、電極固有抵抗の上昇に伴い太陽電池の配線抵抗
が増加し、太陽電池特性が劣化するので好ましくない。
他方、Ａｌ粉末の平均粒子径が１０μｍを越える場合、
Ａｌ−Ｓｉ接触点が十分には確保できず、合金層の被覆
率が低下する。 【００２４】本発明の導電性ペーストに含まれる有機ビ
ヒクルは、エチルセルロースやニトロセルロース等の繊
維素系樹脂やアルキッド樹脂、アクリル樹脂を、ターピ
ネオールやカルビトール、セルソルブ等の溶媒に溶解し
たもの等を適宜用いることができるが、特に限定される
ものではない。 【００２５】 【発明の実施の形態】本発明の導電性ペーストに用いら
れるＡｌ粉末形状、有機ビヒクル種についてはＡｌを主
成分とする導電性ペーストとして一般に用いられている
ものであれば特に制限されるものではない。即ち、ガラ
スフリット成分中ににホウ素が含まれていないものであ
れば適宜使用できる。 【００２６】 【実施例】まず、表１に示す平均粒子径が１μｍで組成
成分が異なる各種ガラスフリットを準備し、これらを実
施例、比較例に用いるガラスフリットとした。 【００２７】次に、平均粒径が５μｍのＡｌ粉末７０重
量％と、表１に示した実施例１〜３ならびに比較例１〜
３に記載のガラスフリット３重量％と、エチルセルロー
ス樹脂とアルキッド樹脂をα−テルピネオールに溶解し
てなる有機ビヒクル２７重量％とを調合し、３本ロール
ミルで混練して、実施例１〜３ならびに比較例１〜３の
導電性ペーストを得た。なお、ガラスフリット、Ａｌ粉
末の平均粒子径の測定は、エタノールとイソプロピルア
ルコールの混合溶剤を分散媒体として、レーザー回折散
乱式の粒度分布計を用いて行なった。 【００２８】 【表１】【００２９】次に、所定の寸法にカットしたＳｉウエハ
上に、実施例１〜３ならびに比較例１〜３の導電性ペー
ストを用いてスクリーン印刷法により電極膜を、ｐｎ接
合で構成される４０ｍｍ×２０ｍｍのＳｉウエハの、ｐ
−Ｓｉ側表面上に、裏面電極の厚みが５０μｍとなるよ
う略全面に印刷塗布し、１５０℃で乾燥させた後、近赤
外炉において最高温度７００℃で焼成して裏面電極を形
成し、実施例１〜３ならびに比較例１〜３の試験サンプ
ルをそれぞれ作製した。 【００３０】焼成して作製した試験サンプルの裏面電極
の焼成面色状態を目視にて観察し、また、測色計を用い
て明度（Ｌ値）の比較を行った。これらの結果を表２に
まとめた。 【００３１】 【表２】 【００３２】表２より、実施例１〜３に示すホウ素を含
まないガラスフリットを用いた、Ａｌを含む導電性ペー
ストの電極焼成面色は、含まれるＡｌ粉末の単体の色合
いに近い銀灰色を示すのに対して、比較例１〜３に示す
ホウ素を含んだガラスフリットを用いたＡｌを含む導電
性ペーストの電極焼成面色は、上記各実施例１〜３と比
べて、明度の低い、くすんだ茶褐色に変色する事が確認
された。 【００３３】更に、比較例１〜３の各導電性ペーストで
はガラスフリット成分中のホウ素の含有量がそれぞれ異
なるが、電極焼成面色の茶褐色への変色度合いに顕著な
差が認められない。この事より、ガラスフリット成分中
のホウ素の還元作用による電極焼成面色の茶褐色への変
色作用はホウ素の存在量が少量であっても顕著である事
が確認できた。 【００３４】以上の事より、本発明の導電性ペーストを
用いることによって、Ａｌを含む導電性ペーストを焼成
する時の焼成面色の茶褐色化を抑制でき、含まれるＡｌ
粉末の単体の色合いに近い銀灰色の状態を維持できるこ
とが分かった。 【００３５】 【発明の効果】以上のように本発明の導電性ペースト
は、太陽電池の裏面電極に用いられ、Ａｌ粉末、ガラス
フリット及び有機ビヒクルを含有し、ガラスフリット
は、ホウ素を除く元素からなっている構成である。 【００３６】それゆえ、上記構成は、ガラスフリット
は、ホウ素を除く元素からなっていることから、太陽電
池の効率を維持した上で裏面電極形成後の意匠的要素、
すなわち電極形成後の色彩を含まれるＡｌ粉末の単体の
色合いに近い銀灰色にすることを達成できる。 【００３７】それによって、上記構成においては、裏面
電極を外観に優れ、意匠性も改善されるので、太陽電池
の有効活用、更なる普及としてのビルの壁等の建材向け
としてガラス窓部、ガラスのひさし部等の通常透明ガラ
スとなっている部分への太陽電池モジュールに適応した
太陽電池セルを提供する事ができるという効果を奏す
る。
太陽電池の裏面電極に好適な導電性ペーストに関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】Ｓｉ太陽電池１は、例えば図１（ａ）の
断面構造に示すように、ｐ−Ｓｉ層２ａとｎ−Ｓｉ層２
ｂとからなるＳｉウエハ２と、Ｓｉウエハ２のｎ−Ｓｉ
層２ｂ側に形成された受光面電極３及び反射防止膜４
と、Ｓｉウエハのｐ−Ｓｉ層２ａ側に形成された裏面電
極５とを有する構造となっている。 【０００３】従来より、Ｓｉ太陽電池１の裏面電極５と
しては、特に電極形成に伴う加工性を顧慮した場合、ア
ルミニウム（Ａｌ）粉末とガラスフリットとを有機ビヒ
クル中に分散させたＡｌの導電性ペーストを使用したも
のが知られている。 【０００４】Ａｌの導電性ペーストによる裏面電極５
は、次のように形成される。すなわち、Ｓｉウエハ２の
Ｐ−Ｓｉ層２ａ側の表面上に、図１（ｂ）に示すよう
に、Ａｌ粉末５ａとガラスフリットを有機ビヒクル中に
分散させた導電性ペーストを用いて電極膜を形成し、こ
れを乾燥させ、大気雰囲気中の近赤外線炉にてＡｌ粉末
５ａの融点、すなわち６６０℃以上の温度で焼成し、有
機成分を除去してＡｌ粉末５ａを焼結させて裏面電極５
が得られる。 【０００５】この焼成の際に、裏面電極５付近を拡大し
た図１（ｂ）に示すように、裏面電極５はｐ−Ｓｉ層２
ａと反応して、接合界面のｐ−Ｓｉ層２ａ側の表面にＡ
ｌ−Ｓｉ合金層２ｃが形成され、さらにＡｌ−Ｓｉ合金
層２ｃを介してｐ−Ｓｉ層２ａの内部にＡｌイオンが拡
散し、ｐ+ 電解層２ｄが形成される。 【０００６】Ａｌ−Ｓｉ合金層２ｃおよびｐ+ 電解層２
ｄは、裏面電極５のｐ−Ｓｉ層２ａに対するオーミック
接触性を確保するとともに、長波長光反射効果、電子再
結合防止効果、内部電解向上効果等によって、Ｓｉ太陽
電池１の特性を向上させる働きを備えている。 【０００７】Ｓｉ太陽電池１の裏面電極５に用いられる
導電性ペーストは、Ａｌ粉末とガラスフリットとを有機
ビヒクル中に分散させたものが用いられているが、その
中のガラスフリットとして、Ａｌ粉末の焼成時の焼結性
を調整することによるＳｉ太陽電池１の特性を向上させ
る目的、及び、ガラスフリットの軟化点を調整すること
による電極形成性向上の目的でホウ素を含有するガラス
フリットが用いられている（特開平７−７３７３１号公
報）。 【０００８】さらに、従来のＳｉ太陽電池モジュールと
しては、受光面への太陽光の有効な照射が重要視されて
おり、図２に示すように、Ｓｉ太陽電池の裏面部は不透
明のパネル６ｂで覆われたものが一般的である。従っ
て、Ｓｉ太陽電池の裏面電極としては上述したｐ−Ｓｉ
層に対するオーミック接触性を確保するとともに、長波
長光反射効果、電子再結合防止効果、内部電解向上効果
等のＳｉ太陽電池特性を向上させる特性、及び電極形成
性のみが注目されていた。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】近年、Ｓｉ太陽電池の
有効活用、更なる普及を目的のために、ビルの壁等の建
材向けとしてガラス窓部、ガラスのひさし部等の通常透
明ガラスとなっている部分へのＳｉ太陽電池セルを組み
込んだモジュールが検討されている。 【００１０】このようなガラス窓部に対応したＳｉ太陽
電池モジュールの場合、太陽光を内部に採光する必要が
あるため、図３に示すように、隣り合う各Ｓｉ太陽電池
セル７のそれぞれに間隔を設け、２重の透明ガラス６
ａ、８間に挟み込んだ構造のモジュールとなっている。 【００１１】このような構造の場合、Ｓｉ太陽電池セル
７の裏面が内側から見えるため、これらのＳｉ太陽電池
セル７に使用される裏面電極用途のＡｌペーストには太
陽電池特性を向上させる特性の他に必然的に意匠的要
素、すなわちＳｉ太陽電池セル７の裏面電極における電
極焼成後の色彩が良好なものが必要になっている。 【００１２】しかしながら、従来のＡｌペーストでは太
陽電池特性を向上させる特性、電極形成性に特化したＡ
ｌペースト設計を行なっていたため、裏面電極形成後の
意匠的要素の検討がなされていない。 【００１３】すなわち、上記従来の裏面電極では、形成
後の裏面電極の色彩が茶褐色と、意匠的に良好でなく、
Ｓｉ太陽電池セル７の有効活用、更なる普及を目的とし
た、ビルの壁等の建材向けとしてのガラス窓部、ガラス
のひさし部等の通常ガラスとなっている部分へのＳｉ太
陽電池セル７を組み込んだモジュールが採用されにくい
状況となっている。 【００１４】本発明の目的は、上述の問題点を解消すべ
くなされたもので、Ｓｉ太陽電池セル７の効率を維持し
た上で裏面電極形成後の意匠的要素、すなわち電極形成
後の色彩を、電極に含まれるＡｌ粉末の色合いに近い銀
灰色にすることにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＳｉ太陽電池の裏面電極に用いられる導電
性ペーストは、Ａｌ粉末、ガラスフリット及び有機ビヒ
クルを含有し、太陽電池の裏面電極形成に用いられる導
電性ペーストであって、ガラスフリットは、ホウ素を除
く元素からなっていることを特徴としている。 【００１６】ところで、導電性ペーストのガラスフリッ
ト成分中のホウ素は焼成過程での５００℃から６００℃
付近にて酸化ホウ素の形で溶融してガラス状態となる。
この際に酸化ホウ素が他の酸化物より多量の酸素を奪う
還元作用を示す。 【００１７】Ａｌを主成分とする導電性ペーストにおい
ては、Ａｌの融点以上の７００℃から８００℃付近にて
焼成されるため、この酸化ホウ素の還元作用より焼成前
のＡｌ粉末表面層に存在する酸化皮膜に対するエッチン
グ作用が起こり、Ａｌ粉末の焼結性を助長する一方で酸
化皮膜のエッチング作用により生成したＡｌ粉末の清浄
な表面が酸化する事を繰り返し、最終的にＡｌ表面の酸
化被膜が厚く成長していく。 【００１８】更に、このＡｌ粉末の逐次表面酸化進行に
よりガラスフリット成分中に含まれる酸化鉛の還元が進
行し、焼成電極内に鉛（Ｐｂ）が析出する。この酸化皮
膜の成長したＡｌ粉末の焼結物と析出したＰｂにより、
Ａｌを主成分とする導電性ペーストによる電極面の色彩
は、Ａ１粉末の単体の色合いに近い銀灰色から顕著に茶
褐色化する。 【００１９】ここで、Ａｌ粉末は単体であってもＡｌの
融点を大きく上回る８００℃を越えるような高温状態で
は顕著な酸化被膜の成長が進行し、ガラスフリット成分
中の酸化鉛も同様に還元し焼成電極内にＰｂが析出し、
電極焼成面色として茶褐色化していくが、７００℃から
８００℃における温度範囲においては上述した酸化ホウ
素の還元作用が支配的であり、茶褐色化が上記ホウ素の
存在によって促進される。さらに、この酸化ホウ素の還
元作用はその存在量が少量であっても顕著である。 【００２０】従って、Ａｌを主成分とする導電性ペース
トからの焼成時の焼成面色の茶褐色化を抑制し、含まれ
るＡ１粉末単体の色合いに近い銀灰色の状態を保つため
にはＡｌを主成分とする導電性ペーストにホウ素を含ま
ない（つまり、ホウ素を除く元素からなる）ガラスフリ
ットを使用することが効果的である。 【００２１】本発明の導電性ペーストのガラスフリット
としては、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 系、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ
ｉ2 Ｏ3 系が挙げられる。 【００２２】本発明の導電性ペーストのＡｌ粉末として
は、平均粒子径が２μｍ〜１０μｍの範囲内のものが好
適に用いられる。平均粒子径が２μｍ〜１０μｍのＡｌ
粉末を用いることで、太陽電池の例えばＳｉウエハの表
面における凹凸構造に関わらず、より多くのＡｌ−Ｓｉ
接触点が確保できるため、界面方向に均一な合金層を形
成でき、合金層の被覆率を高めることが可能となる。 【００２３】一方、Ａｌ粉末の平均粒子径が２μｍ未満
の場合、Ａｌ粉末中に占める酸化物の体積比率が高くな
るため、電極固有抵抗の上昇に伴い太陽電池の配線抵抗
が増加し、太陽電池特性が劣化するので好ましくない。
他方、Ａｌ粉末の平均粒子径が１０μｍを越える場合、
Ａｌ−Ｓｉ接触点が十分には確保できず、合金層の被覆
率が低下する。 【００２４】本発明の導電性ペーストに含まれる有機ビ
ヒクルは、エチルセルロースやニトロセルロース等の繊
維素系樹脂やアルキッド樹脂、アクリル樹脂を、ターピ
ネオールやカルビトール、セルソルブ等の溶媒に溶解し
たもの等を適宜用いることができるが、特に限定される
ものではない。 【００２５】 【発明の実施の形態】本発明の導電性ペーストに用いら
れるＡｌ粉末形状、有機ビヒクル種についてはＡｌを主
成分とする導電性ペーストとして一般に用いられている
ものであれば特に制限されるものではない。即ち、ガラ
スフリット成分中ににホウ素が含まれていないものであ
れば適宜使用できる。 【００２６】 【実施例】まず、表１に示す平均粒子径が１μｍで組成
成分が異なる各種ガラスフリットを準備し、これらを実
施例、比較例に用いるガラスフリットとした。 【００２７】次に、平均粒径が５μｍのＡｌ粉末７０重
量％と、表１に示した実施例１〜３ならびに比較例１〜
３に記載のガラスフリット３重量％と、エチルセルロー
ス樹脂とアルキッド樹脂をα−テルピネオールに溶解し
てなる有機ビヒクル２７重量％とを調合し、３本ロール
ミルで混練して、実施例１〜３ならびに比較例１〜３の
導電性ペーストを得た。なお、ガラスフリット、Ａｌ粉
末の平均粒子径の測定は、エタノールとイソプロピルア
ルコールの混合溶剤を分散媒体として、レーザー回折散
乱式の粒度分布計を用いて行なった。 【００２８】 【表１】【００２９】次に、所定の寸法にカットしたＳｉウエハ
上に、実施例１〜３ならびに比較例１〜３の導電性ペー
ストを用いてスクリーン印刷法により電極膜を、ｐｎ接
合で構成される４０ｍｍ×２０ｍｍのＳｉウエハの、ｐ
−Ｓｉ側表面上に、裏面電極の厚みが５０μｍとなるよ
う略全面に印刷塗布し、１５０℃で乾燥させた後、近赤
外炉において最高温度７００℃で焼成して裏面電極を形
成し、実施例１〜３ならびに比較例１〜３の試験サンプ
ルをそれぞれ作製した。 【００３０】焼成して作製した試験サンプルの裏面電極
の焼成面色状態を目視にて観察し、また、測色計を用い
て明度（Ｌ値）の比較を行った。これらの結果を表２に
まとめた。 【００３１】 【表２】 【００３２】表２より、実施例１〜３に示すホウ素を含
まないガラスフリットを用いた、Ａｌを含む導電性ペー
ストの電極焼成面色は、含まれるＡｌ粉末の単体の色合
いに近い銀灰色を示すのに対して、比較例１〜３に示す
ホウ素を含んだガラスフリットを用いたＡｌを含む導電
性ペーストの電極焼成面色は、上記各実施例１〜３と比
べて、明度の低い、くすんだ茶褐色に変色する事が確認
された。 【００３３】更に、比較例１〜３の各導電性ペーストで
はガラスフリット成分中のホウ素の含有量がそれぞれ異
なるが、電極焼成面色の茶褐色への変色度合いに顕著な
差が認められない。この事より、ガラスフリット成分中
のホウ素の還元作用による電極焼成面色の茶褐色への変
色作用はホウ素の存在量が少量であっても顕著である事
が確認できた。 【００３４】以上の事より、本発明の導電性ペーストを
用いることによって、Ａｌを含む導電性ペーストを焼成
する時の焼成面色の茶褐色化を抑制でき、含まれるＡｌ
粉末の単体の色合いに近い銀灰色の状態を維持できるこ
とが分かった。 【００３５】 【発明の効果】以上のように本発明の導電性ペースト
は、太陽電池の裏面電極に用いられ、Ａｌ粉末、ガラス
フリット及び有機ビヒクルを含有し、ガラスフリット
は、ホウ素を除く元素からなっている構成である。 【００３６】それゆえ、上記構成は、ガラスフリット
は、ホウ素を除く元素からなっていることから、太陽電
池の効率を維持した上で裏面電極形成後の意匠的要素、
すなわち電極形成後の色彩を含まれるＡｌ粉末の単体の
色合いに近い銀灰色にすることを達成できる。 【００３７】それによって、上記構成においては、裏面
電極を外観に優れ、意匠性も改善されるので、太陽電池
の有効活用、更なる普及としてのビルの壁等の建材向け
としてガラス窓部、ガラスのひさし部等の通常透明ガラ
スとなっている部分への太陽電池モジュールに適応した
太陽電池セルを提供する事ができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の導電性ペーストを用いて裏面電極を形成
したＳｉ太陽電池の断面図であり、（ａ）はＳｉ太陽電
池の全体的な説明図であり、（ｂ）はｐ−Ｓｉ層と裏面
電極の界面を拡大した説明図である。 【図２】従来のＳｉ太陽電池モジュールの断面概要図の
一部分である。 【図３】本発明の導電性ペーストを用いたビルの壁等の
建材向けとしてのガラス窓部、ガラスのひさし部等の通
常ガラスとなっている部分へのＳｉ太陽電池セルを組み
込んだモジュールの断面概要図の一部分である。 【符号の説明】 １ Ｓｉ太陽電池 ２ Ｓｉウエハ ２ａ ｎ−Ｓｉ層 ２ｂ ｐ−Ｓｉ層 ３ 受光面電極 ４ 反射防止膜 ６ 裏面電極 ６ａ Ｓｉ太陽電池モジュール表面透明ガラス ６ｂ Ｓｉ太陽電池モジュール裏面不透明パネル ７ Ｓｉ太陽電池セル ８ Ｓｉ太陽電池モジュール裏面透明ガラス
したＳｉ太陽電池の断面図であり、（ａ）はＳｉ太陽電
池の全体的な説明図であり、（ｂ）はｐ−Ｓｉ層と裏面
電極の界面を拡大した説明図である。 【図２】従来のＳｉ太陽電池モジュールの断面概要図の
一部分である。 【図３】本発明の導電性ペーストを用いたビルの壁等の
建材向けとしてのガラス窓部、ガラスのひさし部等の通
常ガラスとなっている部分へのＳｉ太陽電池セルを組み
込んだモジュールの断面概要図の一部分である。 【符号の説明】 １ Ｓｉ太陽電池 ２ Ｓｉウエハ ２ａ ｎ−Ｓｉ層 ２ｂ ｐ−Ｓｉ層 ３ 受光面電極 ４ 反射防止膜 ６ 裏面電極 ６ａ Ｓｉ太陽電池モジュール表面透明ガラス ６ｂ Ｓｉ太陽電池モジュール裏面不透明パネル ７ Ｓｉ太陽電池セル ８ Ｓｉ太陽電池モジュール裏面透明ガラス
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Ｆターム(参考） 4G062 AA09 BB04 DA04 DB01 DC01
DD01 DE01 DF06 DF07 EA01
EA10 EB01 EC01 ED01 EE01
EF01 EG01 FA01 FA10 FB01
FC01 FD01 FE01 FF01 FG01
FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01
GA04 GA05 GA10 GB01 GC01
GD01 GE01 HH01 HH03 HH05
HH07 HH09 HH11 HH13 HH15
HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05
JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05
KK07 KK10 MM23 MM31 NN34
NN40 PP12 PP13 PP15 PP16
5F051 AA02 BA03 DA03 FA10 FA21
HA01
5G301 DA04 DA34 DA42 DD01 DD10
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】アルミニウム粉末、ガラスフリット及び有
機ビヒクルを含有し、太陽電池の裏面電極形成に用いら
れる導電性ペーストであって、 ガラスフリットは、ホウ素を除く元素からなっているこ
とを特徴とする導電性ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001359226A JP2003165744A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 導電性ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001359226A JP2003165744A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 導電性ペースト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003165744A true JP2003165744A (ja) | 2003-06-10 |
Family
ID=19170272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001359226A Pending JP2003165744A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 導電性ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003165744A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319170A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
| JP2007234884A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
| JP2008520094A (ja) * | 2004-11-12 | 2008-06-12 | フエロ コーポレーション | 太陽電池コンタクトの製造方法 |
| WO2010026952A1 (ja) | 2008-09-04 | 2010-03-11 | 日本電気硝子株式会社 | 電極形成用ガラス組成物および電極形成材料 |
| WO2010098167A1 (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池電極用ペースト組成物 |
| JP2010222238A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 電極形成用ガラス組成物および電極形成材料 |
| WO2012002143A1 (ja) | 2010-06-29 | 2012-01-05 | セントラル硝子株式会社 | 低融点ガラス組成物及びそれを用いた導電性ペースト材料 |
| WO2012111479A1 (ja) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | 株式会社 村田製作所 | 導電性ペースト、太陽電池、及び太陽電池の製造方法 |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001359226A patent/JP2003165744A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008520094A (ja) * | 2004-11-12 | 2008-06-12 | フエロ コーポレーション | 太陽電池コンタクトの製造方法 |
| JP2013030804A (ja) * | 2004-11-12 | 2013-02-07 | Ferro Corp | 太陽電池コンタクトの製造のための混合物及び太陽電池コンタクトの製造方法 |
| JP2006319170A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
| JP2007234884A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
| WO2010026952A1 (ja) | 2008-09-04 | 2010-03-11 | 日本電気硝子株式会社 | 電極形成用ガラス組成物および電極形成材料 |
| JP2010222238A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 電極形成用ガラス組成物および電極形成材料 |
| JP2010199334A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Noritake Co Ltd | 太陽電池電極用ペースト組成物 |
| KR20110115620A (ko) * | 2009-02-25 | 2011-10-21 | 가부시키가이샤 노리타케 캄파니 리미티드 | 태양 전지 전극용 페이스트 조성물 |
| WO2010098167A1 (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池電極用ペースト組成物 |
| US8512601B2 (en) | 2009-02-25 | 2013-08-20 | Noritake Co., Limited | Paste composition for solar cell electrode |
| KR101674233B1 (ko) | 2009-02-25 | 2016-11-08 | 가부시키가이샤 노리타케 캄파니 리미티드 | 태양 전지 전극용 페이스트 조성물 |
| WO2012002143A1 (ja) | 2010-06-29 | 2012-01-05 | セントラル硝子株式会社 | 低融点ガラス組成物及びそれを用いた導電性ペースト材料 |
| US8808582B2 (en) | 2010-06-29 | 2014-08-19 | Central Glass Company, Limited | Low-melting-point glass composition and conductive paste material using same |
| WO2012111479A1 (ja) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | 株式会社 村田製作所 | 導電性ペースト、太陽電池、及び太陽電池の製造方法 |
| JP5403304B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2014-01-29 | 株式会社村田製作所 | 導電性ペースト、太陽電池、及び太陽電池の製造方法 |
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