JP2007273760A - 光電変換素子用導電性ペースト、光電変換素子、および光電変換素子の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の裏面電極形成に伴う半導体基板の反りを抑制し、かつ面抵抗が小さく、密着強度が高い裏面電極を形成できる導電性ペーストを提供する。
【解決手段】裏面電極５を、半導体基板１と隣接し、Ａｌの拡散によるｐ⁺層３の形成を担う第１電極層５ａと、これに隣接し、主として反りの抑制を担う第２電極層５ｂとの二層構造とすることで、ｐ⁺層３の形成と、低抵抗の確保と、半導体基板１の反りの抑制という、裏面電極５に求められる相反する要件が、すべて好適にみたされてなる係る太陽電池１０が、実現されてなる。特に、反りの抑制については、例えばはんだ合金など、Ａｌよりも低融点の金属でＡｌ粉末を被覆してなる被覆Ａｌペーストを塗布し、Ａｌの収縮がほとんど生じない４００℃以下の低温域で焼成を行うことによって第２導電層５ｂを得るようにすることで、実現されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子用導電性ペーストおよびこれを用いて作製する光電変換素子に関し、特に、太陽電池の裏面電極層の形成に好適な導電性ペースト、およびこれを用いて作製する太陽電池に関する。

近年、環境保護の観点から家庭用の太陽電池の需要が著しく増加する傾向にある。太陽電池の構成としては、ｐ型のＳｉ基板の表面側にｎ⁺層を設け、裏面側にｐ⁺層を設けることでｎ⁺／ｐ／ｐ⁺接合を形成し、さらに受光面側となるｎ⁺層側に受光面電極を備え、反対側のｐ⁺層側には裏面電極を備える態様が、従来より広く採用されている。また、受光面側に反射防止膜を設けることも一般的である。

電極形成には、印刷法が広く用いられる。印刷法は、自動化が容易で生産性が高いという利点を有していることから、種々の電子デバイスの電極形成の手法として一般的な手法である。印刷法は、導電を担う金属粉末を有機バインダーや有機溶剤と混練した導電性ペースト（導体ペースト）をスクリーン印刷などの手法で被形成体に塗布した後、これを熱処理炉内で焼成することで有機成分を蒸発させ、金属粉末の焼結体としての電極を形成する手法である。

太陽電池の場合は、金属Ａｌ粉末を含む導電性ペースト（Ａｌペースト）をＳｉ基板の裏面側に塗布し、これを焼成することで、裏面電極の形成のみならずｐ⁺層の形成も併せて行える。具体的には、焼成によって裏面電極となるＡｌを主成分とするＡｌ電極層が形成される際に、ＡｌがＳｉ基板に拡散することで、Ａｌを不純物として含むｐ⁺層が形成される。裏面電極は、太陽電池において発生した電気を取り出す集電電極の役割を果たすものであり、ｐ⁺層は、いわゆるＢＳＦ（Back Surface Field）効果を生じさせることで、裏面電極における集電効率を高める役割を果たしている。ＢＳＦを設けることで、光生成電子キャリアが裏面電極に到達して再結合損失する割合を低減させることができ、光電流密度Ｊｓｃを向上させることができる。またＢＳＦでは少数キャリア（電子）密度が低減されるので、ＢＳＦおよび裏面電極に接する領域でのダイオード電流量（暗電流量）を低減することができ、開放電圧Ｖｏｃを向上させることができる。

一方、太陽電池のコストダウンを図るべく、Ｓｉ基板の厚みを２００μｍ以下とする薄層化が検討されている。係る薄層化を実現する上での問題点として、Ｓｉ基板を薄くするほど、Ａｌ電極層との熱膨張差に起因した反りがＳｉ基板に生じやすくなるということがある。Ｓｉの熱膨張率は２．５×１０^-6／ｄｅｇであるのに対し、Ａｌは２３．２５×１０^-6／ｄｅｇと、両者は約１０倍程度異なっている。この問題の解決を意図とする技術もすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２２３８１３号公報

上述したＳｉ基板の反りは、ＡｌペーストをＳｉ基板上に印刷し、焼成した後の降温時に、Ａｌ電極層とＳｉ基板の熱膨張の違いに起因して生じるものである。具体的にいえば、焼成時に５００〜６００℃の温度に達すると、不動態としての役割を果たしていたＡｌ粒子表面の非晶質酸化膜が結晶質に変わってＡｌの酸化が急激に進む一方で、酸化膜の間からＡｌ粒子が露出し瞬間的にネック成長することで焼結は進行するが、その過程でＡｌ電極層とＳｉ基板との間に生じる応力を、両者の熱膨張差が大きいために降温時には吸収できなくなることが、反りの生じる原因である。

このような反りが生じると、その後の工程において自動機へのハンドリングミスが生じやすく、太陽電池素子の割れや欠けを発生させ、製造歩留まりを低下させるという問題がある。

係る問題の解決策として、Ａｌペーストの塗布量を減らしてＡｌ電極層を薄くすることにより、反る力を物理的に軽減する手法が想定される。しかしながらこの手法によって実用上問題とならない程度にまで反りを抑制しようとすると、Ｓｉ基板へのＡｌの拡散量が少なくなり、ｐ⁺層が形成されにくく、発電効率が低下するという問題がある。

特許文献１には、Ａｌ粉末と、有機ビヒクルと、Ａｌよりも熱膨張率が小さくかつＡｌの融点よりも溶融温度、軟化温度、分解温度のいずれかが高い無機化合物、具体的にはＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などを添加したペーストを用いて、裏面電極を形成する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示の方法では、Ｓｉ基板の反りを低減することはできるものの、ペーストに添加した無機化合物が焼成後もそのままの形で存在するため、裏面電極内のＡｌ粒子同士の結合が弱く、密着強度が低いという問題がある。また、そのような無機化合物の存在により裏面電極の抵抗が増大するので、集電電極としての性能が劣化し、発電効率の低下を引き起こすという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池その他の光電変換素子の作製に用いる導電性ペーストであって、半導体基板の裏面電極形成に伴う反りを抑制すると共に、面抵抗が小さく、密着強度が高い裏面電極を形成することができる導電性ペースト、およびこれを用いて作製する光電変換素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光電変換素子用の半導体基板に電極を形成するための導電性ペーストであって、Ａｌ粒子をＡｌよりも低融点の金属にて被覆してなる被覆Ａｌ粒子を導電性材料として含む、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光電変換素子用導電性ペーストであって、前記金属が所定のはんだ合金である、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の光電変換素子用導電性ペーストであって、前記はんだ合金を、Ａｌ１００重量部に対して１重量部以上２０重量部以下含む、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、光電変換素子において、前記半導体基板の一方主面上に、請求項１ないし請求項３のいずれかの光電変換素子用導電性ペーストを用いて、Ａｌを主成分とするとともにＡｌ粒子を前記金属にて被覆してなる主電極層を形成してなる、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載の光電変換素子であって、前記半導体基板の前記一方主面の略全面にＡｌを主成分とする副電極層を形成した上で、前記主電極層が前記副電極層に隣接形成されてなる、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、光電変換素子用の半導体基板と、前記半導体基板の一方主面の略全面に形成された電極層と、を備える光電変換素子であって、前記電極層が、Ａｌを主成分とするとともにＡｌ粒子を低融点の金属にて被覆してなる主電極層と、Ａｌを主成分とする副電極層と、からなり、前記半導体基板に対して前記副電極層が隣接形成され、前記副電極層に対して前記主電極層が隣接形成されてなる、ことを特徴とする。

請求項７の発明は、光電変換素子の作製方法であって、ＡｌとＡｌよりも低融点の金属とを用いて、Ａｌ粒子を前記金属で被覆してなる被覆Ａｌ粒子を作製する工程と、前記被覆Ａｌ粒子を導電性材料として含む導電性ペーストを作製する工程と、前記導電性ペーストを用いて塗布法により光電変換素子用の半導体基板の一方主面上に、Ａｌを主成分とするとともにＡｌ粒子を低融点の金属にて被覆してなる主電極層を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７に記載の光電変換素子の作製方法であって、前記半導体基板の前記一方主面の略全面に、あらかじめＡｌを主成分とする副電極層を形成した上で、前記主電極層を前記副電極層に隣接形成する、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項８の発明によれば、Ａｌのみで電極層を形成する場合に比して低い温度での焼成で電極層の形成が実現されるので、Ａｌの収縮がほとんど生じることがない電極層の形成が実現される。これにより、熱膨張率の差に起因して生じる電極層と半導体基板との収縮差は緩和され、結果として半導体基板の反りが抑制された光電変換素子を実現できる。

特に、請求項５、請求項６、および請求項８の発明によれば、裏面電極として機能する電極層を、主として反りの抑制を担う主電極層と、Ａｌの拡散によるｐ⁺層の形成を担う副電極層と、との二層構造とすることで、従来のように１種類のＡｌペーストのみを用いて１層の裏面電極を形成する場合では困難であった、ｐ⁺層の形成と、電極性能の確保と、半導体基板の反りの抑制という、裏面電極に求められる相反する要件が、すべて好適にみたされてなる光電変換素子が、実現されてなる。

＜導電性ペースト＞
本実施の形態に係る導電性ペーストは、主として、太陽電池などの光電変換素子の形成に用いる半導体基板に、塗布法によって電極を形成する際に用いるものである。例えば太陽電池を作製する場合であれば、Ｓｉ基板などのｐ型の半導体基板の裏面側に、塗布法によって裏面電極を形成する際に用いるのが、その使用態様の好適な一例である。なお、塗布法としては、スクリーン印刷、ロールコーター方式及びディスペンサー方式などの種々の公知手法を用いることができる。

係る導電性ペーストは、被覆Ａｌ粉末と、有機バインダーと、有機溶剤とを含む。ここで、被覆Ａｌ粉末とは、該導電性ペーストにおいて導電を担う粒子であり、平均粒径が５〜２０μｍ以下の金属Ａｌ粉末粒子の略全面を、Ａｌよりも融点の低い金属（以下、低融点金属と称することがある）にて被覆してなる粉末粒子をいう。被覆に用いる金属としては、はんだとして用いられる合金（以下、はんだ合金と称することがある）が好ましい。はんだ合金としては例えば、合金組成がＳｎ６０％−Ｐｂ４０％程度のいわゆる共晶はんだや、Ｓｎ９６％−Ａｇ３．５％−銅０．５％程度のいわゆる鉛フリーはんだなどを用いることができる。本実施の形態に係るこのような導電性ペーストを、被覆Ａｌペーストと称することとする。なお、導電性ペーストに上述の被覆Ａｌ粉末以外のＡｌ粉末を含むことは、本願発明の効果が妨げられない程度の割合であれば許容される。

本実施の形態に係る被覆Ａｌペーストを塗布法による電極形成に用いる場合、焼成時、被覆のない従来のＡｌ粉末を用いた導電性ペースト（以下、従来ペーストとも称する）におけるＡｌの焼結開始温度よりも低い温度で、被覆に用いた低融点金属の融解が始まる。例えば、上述の共晶はんだの常圧下での融点は約１８３℃、鉛フリーはんだの常圧下での融点は約２１８℃であるので、これらの温度よりも高ければ、Ａｌが融解しない温度域での焼成を行うだけであっても、被覆金属の融解による焼結状態が実現され、密着強度も十分で実用的な電極の形成が可能となる。例えば、焼成温度を２５０℃以上４００℃以下とするのがその好適な一例である。より好ましくは、焼成温度は３００℃以上４００℃以下とされる。

そして、上述のような温度範囲での焼成であれば、Ａｌはほとんど収縮しないので、被覆Ａｌペーストを光電変換素子の裏面電極形成に用いた場合には、従来ペーストを用いた場合よりもＡｌとＳｉとの熱膨張差に起因したＳｉ基板との反りが抑制されることになる。また、Ａｌの酸化も従来ペーストを用いる場合より抑制されることから、電極抵抗の増大が抑制されるという効果も得られる。

被覆金属としてはんだ合金を用いる場合には、Ａｌ１００重量部に対して１重量部以上２０重量部以下のはんだ合金が被覆されるのが好ましい。１重量部以上とするのは、係る割合で被覆がなされていれば、４００℃以下の焼成温度であっても、焼結状態が良好で、少なくとも密着強度が従来と同程度の電極の形成が実現されるからである。また、２０重量部以下とするのは、低抵抗の電極を得るためである。さらには、Ａｌ１００重量部に対して５重量部以上１０重量部以下のはんだ合金が被覆されるのがより好ましい。

また、はんだ合金を被覆する手法としては、はんだメッキによる方法（湿式法）と混合機を用いてはんだを被覆する方法（乾式法）とのいずれも適用可能である。湿式法の場合、０．００５μｍ〜０．２μｍ程度の被覆厚で被覆がなされるのが好ましい。乾式法の場合も、係る被覆厚と同等程度の粒径のはんだ合金粒子がＡｌ粒子に付着することで、実質的に湿式法の場合と同程度の被覆が実現されることが好ましい。

有機バインダー、有機溶剤については従来ペーストで使用されているものと同等のものを用いることができる。有機バインダーとしては、塗布性の観点からセルロース系やアクリル系のものを用いるのが好適である。有機溶剤としては、例えば、α−テルピネオールやフタル酸エステルを用いるのが好適な一例である。

これらの被覆Ａｌ粉末、有機バインダー、有機溶剤を、所定の重量ずつ秤量し、ボールミルや攪拌器で混合した後、三本ロールにて混練することにより、本実施の形態に係る被覆Ａｌペーストを得ることが出来る。なお、被覆Ａｌペーストには、このほかに、被覆Ａｌ粉末１００重量部に対して１０重量部以下のガラスフリット粉末を含んでいてもよい。例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＰｂＯ系のガラス材料を用いるのがその好適な一例である。係る場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

＜太陽電池＞
次に、上述の被覆Ａｌペーストを用いて作製されてなる、本実施の形態に係る光電変換素子の一態様としての太陽電池について説明する。図１は、本実施の形態に係る太陽電池１０の構成を概略的に示す断面模式図である。

太陽電池１０は、半導体基板１と、半導体基板１の表面側（受光面側）に形成されてなり、ｎ型不純物を有するｎ⁺層２と、半導体基板１の裏面側に形成されてなり、ｐ型不純物を有するｐ⁺層３と、ｎ⁺層２の表面に（図１においてはｎ⁺層２の上に）形成されてなる、Ａｇ等からなる受光面電極４と、半導体基板１の裏面側にｐ⁺層３を介在させて（図１においてはｐ⁺層３の下に）形成されてなる裏面電極５とから、主として構成される。係る太陽電池１０は、受光面への所定の波長範囲の光の入射に応答して、電流を取り出すことができるように構成されている。すなわち、太陽電池１０は、ｎ⁺層２と、半導体基板１と、ｐ⁺層３とによって形成されてなるｎ⁺／ｐ／ｐ⁺接合を有し、その表面に受光面電極４が、裏面に裏面電極５が、それぞれ形成されてなる構造を有するともいえる。

半導体基板１としては、例えばＳｉ系のＩＶ族半導体を用いるのが好適な一例である。例えば、外形が１５０ｍｍ□の、Ｂ（ボロン）などがｐ型のドーパントして添加されてなる多結晶Ｓｉのインゴットを１５０〜２００μｍの範囲内の任意の厚みにスライシング加工して得られるＳｉ基板を、半導体基板１として用いることができる。係るＳｉ基板の比抵抗は１〜５Ω・ｃｍ程度であるのがその好適な一例である。なお、加工により生じたダメージ層や汚染層を除去すべく、ＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸やフッ硝酸などで表面をわずかにエッチングすることが望ましい。また、受光した光の閉じ込め効率を高めるべく、ドライエッチング法やウェットエッチング法によって、半導体基板１の表面に微小な凹凸を形成するのが望ましい。

また、半導体基板１の材質は上述のものに限定されるものではなく、単結晶Ｓｉを用いてもよい。あるいは、上述の導電性ペーストを用いて裏面電極を形成しうる半導体であれば、他の半導体を用いてもよい。

ｎ⁺層２は、いわゆる逆導電型拡散領域である。ｎ⁺層２は、半導体基板１の一方の主面側に、公知のイオン打ち込み法によってＰ（リン）を打ち込むことによって形成される。ｎ⁺層２が形成された側が、太陽電池の受光面側となる。ｎ⁺層２は、例えば、１．５×１０^-3Ω・ｃｍ程度の比抵抗と、０．３〜０．５μｍ程度の厚みを有するように形成されるのが、その好適な一例である。あるいは、ＰＯＣｌ₃（オキシ塩化リン）などのガス中で熱処理する、いわゆる気相拡散法によってｎ⁺層２を形成するようにしても良い。

裏面電極５は、第１電極層５ａと第２電極層５ｂの２つの電極層からなる積層構造を有するように構成されてなる。

第１電極層５ａは、被覆のないＡｌ粉末を導電性材料として含む従来ペーストを用いて、塗布法により形成される。例えば、ｎ⁺層２を形成した後の半導体基板１の略全面にスクリーン印刷法により該従来ペーストを塗布し、１５０℃、数分間の乾燥処理を施した後、空気中で７００〜８５０℃の焼成温度で１分〜３０分間程度焼成することで、第１電極層５ａを形成することができる。また、係る焼成中に従来ペースト中のＡｌが半導体基板１に向けて拡散することにより、ｐ⁺層３が形成される。

一方、第２電極層５ｂは、本実施の形態に係る被覆Ａｌペーストを用いて、塗布法により形成される。第２電極層５ｂは、先に形成された第１電極層５ａに積層形成される。例えば、第１電極層５ａの略全面にスクリーン印刷法により該被覆Ａｌペーストを塗布し、１５０℃、数分間の乾燥処理を施した後、空気中で２５０〜３００℃の焼成温度で１分〜３０分間程度焼成することで、第２電極層５ｂを形成することができる。

受光面電極４は、Ａｇペーストを用いて、塗布法により形成される。例えば、ｐ⁺層３および裏面電極５を形成した後、スクリーン印刷によりｎ⁺層２の上に櫛歯状にＡｇペーストを塗布し、１５０℃、数分間の乾燥処理を施した後、空気中で６００℃程度の焼成温度で１分〜１０分間程度焼成することで、Ａｇからなる櫛歯状の受光面電極４が形成される。

本実施の形態に係る太陽電池１０においては、裏面電極５が上述のような二層構造に形成されてなる。換言すれば、相異なる構成の電極層が２段階に分けて形成されてなる。これは、それぞれの層に異なる役割を持たせるためである。

まず、第１電極層５ａは、このＡｌの拡散によるｐ⁺層３の形成、つまりはＢＳＦ効果の発現を主たる目的として形成される。上述のようにＡｌ粒子がはんだ合金で被覆され、また低い焼成温度で形成される第２電極層５ｂからのＡｌの拡散は、必ずしも十分に生じないことも想定されることから、第１電極層５ａを設けることは、Ａｌ粒子の拡散を積極的に生じさせるうえでより好ましい。第１電極層５ａは、これを実現するのに必要な厚みで形成されればよい。換言すれば、従来の太陽電池の裏面電極と同程度にまで厚く形成する必要はない。例えば、５μｍ〜２０μｍ程度の厚みに形成されるのがその好適な一例である。この程度の厚みであれば、反りが生じていたとしても実用的には問題がないレベルだからである。これ以上厚すぎる場合には、さらに大きな反りが生じてしまうので、好ましくない。これよりも薄い場合には、Ａｌの拡散が十分に生じず、ＢＳＦ効果が十分に得られないことになる。

一方、第２電極層５ｂは、主として反りの抑制という役割を担うべく、上述した被覆Ａｌ導電性ペーストにて形成される。第２電極層５ｂが薄いほど、半導体基板１の反りが低減される傾向があるが、第２電極層５ｂの厚みは、塗布法に用いる装置や、作製する太陽電池１０の設計上の要請に応じて適宜に定められる。例えば、４０μｍ程度の厚みに形成されるのがその好適な一例である。

また、上述したように、本実施の形態に係る被覆Ａｌペーストについては、低抵抗な第２電極層５ｂが形成されるように、低融点金属の好適な含有比率（の上限）が定められてなる。これにより、裏面電極５では実用上十分な低抵抗が実現されてなる。

さらには、係る被覆Ａｌペーストについては、焼結状態が良好で密着強度が十分な第２電極層５ｂが形成されるように、低融点金属の好適な含有比率（の下限）が定められてなる。これにより、裏面電極５では、少なくとも従来と同程度の密着強度が実現されてなる。

以上、説明したように、本実施の形態においては、裏面電極５を、半導体基板１と隣接し、Ａｌの拡散によるｐ⁺層３の形成を担う第１電極層５ａと、該第１電極層５ａに隣接し、主として反りの抑制を担う第２電極層５ｂとの二層構造とすることで、従来のように１種類のＡｌペーストのみを用いて１層の裏面電極を形成する場合では困難であった、ｐ⁺層３の形成と、電極性能の確保と、半導体基板１の反りの抑制という、裏面電極５に求められる相反する要件が、すべて好適にみたされてなる係る太陽電池１０が、実現されてなる。このうち、反りの抑制については、被覆Ａｌペーストを塗布し、Ａｌの収縮がほとんど生じない低温域で焼成を行うことによって第２導電層５ｂを形成することで実現されているが、係る低温での形成は、第２導電層５ｂの抵抗増大の抑制にも効果があるものである。

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることはもちろんである。例えば、半導体基板の受光面側に窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などからなる反射防止膜（不図示）を設けたほうが好ましい。

さらに、裏面電極としては、出力を取り出すための、Ａｇを主成分とする電極を、さらに形成したほうが好ましい。

Ａｌ粉末の被覆を担う低融点金属として共晶はんだを用い、Ａｌ１００重量部に対して、それぞれ０．３、１、２、５、８、１０、１５、２０、２５重量部であり、平均粒径が１０μｍである９種類の被覆Ａｌ粉末と、平均粒径が同程度で被覆のないＡｌ粉末とを用意し、それぞれについて導電性ペーストを作製した。すなわち、被覆状態の異なる９種の被覆Ａｌペーストと、Ａｌ粉末に被覆のない１つの従来ペーストとを作製した。

それぞれの導電性ペーストの作製においては、平均粒径が５μｍで軟化点４５０℃のガラス粉末を用意し、被覆Ａｌ粉末とガラス粉末とを、被覆Ａｌ粉末１００重量部に対してガラス粉末の添加量が２重量部となるように混合して無機原料を得た後、更に有機バインダーとしてのニトロセルロースを無機原料１００重量部に対して５重量部、有機溶剤としてαテルピネオールを２０重量部加え、攪拌器により混合した。これを３本ロール処理して、それぞれの導電性ペーストを得た。

得られた計１０種の導電性ペーストを用いて、以下に示すように計１１種の太陽電池を作製した。

それぞれの太陽電池の作製においては、半導体基板１として、外形１５０ｍｍ□の多結晶Ｓｉのインゴットを１５０μｍ厚みにスライシング加工したＳｉ基板を用いた。このＳｉ基板の表面に、イオン打ち込み法によりＰを打ち込むことにより、深さ０．５μｍで、比抵抗が約１．５×１０^-3Ω・ｃｍのｎ⁺層２を形成した。

その後、Ｓｉ基板の裏面にスクリーン印刷法により該従来ペーストを略全面に塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理を行った後に、空気中で最高温度７５０℃に加熱して、１０分間焼成し、第１電極層５ａおよびｐ⁺層３を形成した。なお、第１電極層５ａの厚みは、その後に第２電極層５ｂを形成するのに用いる共晶はんだが１０重量部のもののみ、５μｍ、１０μｍの２水準とした。他の重量部のものについては、全て５μｍとした。

次に、ｎ⁺層２の表面にＡｇペーストをスクリーン印刷法により櫛歯状に塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理を行った後に、空気中で最高温度６００℃に加熱して、１０分間焼成し、受光面電極４を形成した。

さらに、第１電極層５ａの表面に、スクリーン印刷法によりそれぞれの被覆ペーストを略全面に４０μｍの厚みに塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理を行った後に、空気中で最高温度３００℃に加熱して、１０分間焼成し、第２電極層５ｂを形成した。また、従来ペーストについても同様に塗布し、最高温度を７５０℃とする他は、被覆ペーストと同様に処理行った。以上により、１１種類の太陽電池が得られた。

このようにして作製したそれぞれの太陽電池について、半導体基板の反り量、裏面電極の面抵抗、裏面電極のピール強度を測定した。図２は、本実施例にかかる半導体基板の反り量の評価方法について説明するための図である。本実施の形態においては、半導体基板１の厚さを含んだ値で反り量を評価した。具体的には、図２に示すように、水平面に載置した場合の最低部（水平面）と最高部との高さの差で反り量を評価した。その際、２ｍｍ以上を不可と判定することとした。また、Ａｌ電極部の面抵抗は４端子法で測定し、１５ｍΩ／□以上を不可と判定することとした。Ａｌ電極部のピール強度は、セロハンテ−プによる引き剥がし試験で評価し、はがれのあるものを、密着強度が充分ではないとして不可と判定することとした。

このようにして得られた、１１種類の太陽電池についての評価結果を表１として示す。

表１に示すように、従来ペーストを用いたＮｏ．１の太陽電池については、反りが大きかったが、被覆ペーストを用いたものに関しては、いずれも反りが抑制されていることが確認された。すなわち、被覆ペーストを用いることが反りの抑制に有効であることが確認された。また、電極の面抵抗に関しては、Ｎｏ．２とＮｏ．１０の太陽電池は不可と判定された。すなわち、被覆に用いたはんだ合金を、Ａｌ１００重量部に対して１重量部以上２０重量部以下とすれば、電極特性は良好であることが確認された。さらに、ピール強度については、Ｎｏ．２の試料のみ不可と判定された。すなわち、被覆に用いたはんだ合金が１重量部以上であれば、少なくとも従来ペースト程度に良好な密着強度は得られることが確認された。

本実施の形態に係る太陽電池１０の構成を概略的に示す断面模式図である。 半導体基板の反り量の評価方法について説明するための図である。

符号の説明

１ 半導体基板
２ ｎ⁺層
３ ｐ⁺層
４ 受光面電極
５ 裏面電極
５ａ 第１電極層
５ｂ 第２電極層
１０ 太陽電池

Claims (8)

1. 光電変換素子用の半導体基板に電極を形成するための導電性ペーストであって、
   Ａｌ粒子をＡｌよりも低融点の金属にて被覆してなる被覆Ａｌ粒子を導電性材料として含む、
   ことを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
2. 請求項１に記載の光電変換素子用導電性ペーストであって、
   前記金属が所定のはんだ合金である、
   ことを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
3. 請求項１または請求項２に記載の光電変換素子用導電性ペーストであって、
   前記はんだ合金を、Ａｌ１００重量部に対して１重量部以上２０重量部以下含む、
   ことを特徴とする光電変換素子用導電性ペースト。
4. 前記半導体基板の一方主面上に、請求項１ないし請求項３のいずれかの光電変換素子用導電性ペーストを用いて、Ａｌを主成分とするとともにＡｌ粒子を前記金属にて被覆してなる主電極層を形成してなる、
   ことを特徴とする光電変換素子。
5. 請求項４に記載の光電変換素子であって、
   前記半導体基板の前記一方主面の略全面にＡｌを主成分とする副電極層を形成した上で、前記主電極層が前記副電極層に隣接形成されてなる、
   ことを特徴とする光電変換素子。
6. 光電変換素子用の半導体基板と、
   前記半導体基板の一方主面の略全面に形成された電極層と、
   を備える光電変換素子であって、
   前記電極層が、
   Ａｌを主成分とするとともにＡｌ粒子を低融点の金属にて被覆してなる主電極層と、
   Ａｌを主成分とする副電極層と、
   からなり、
   前記半導体基板に対して前記副電極層が隣接形成され、前記副電極層に対して前記主電極層が隣接形成されてなる、
   ことを特徴とする光電変換素子。
7. 光電変換素子の作製方法であって、
   ＡｌとＡｌよりも低融点の金属とを用いて、Ａｌ粒子を前記金属で被覆してなる被覆Ａｌ粒子を作製する工程と、
   前記被覆Ａｌ粒子を導電性材料として含む導電性ペーストを作製する工程と、
   前記導電性ペーストを用いて塗布法により光電変換素子用の半導体基板の一方主面上に、Ａｌを主成分とするとともにＡｌ粒子を低融点の金属にて被覆してなる主電極層を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする光電変換素子の作製方法。
8. 請求項７に記載の光電変換素子の作製方法であって、
   前記半導体基板の前記一方主面の略全面に、あらかじめＡｌを主成分とする副電極層を形成した上で、前記主電極層を前記副電極層に隣接形成する、
   ことを特徴とする光電変換素子の作製方法。
   

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