[go: up one dir, main page]

JP2010251389A - Aluminum paste composite and solar cell using the same - Google Patents

Aluminum paste composite and solar cell using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010251389A
JP2010251389A JP2009096619A JP2009096619A JP2010251389A JP 2010251389 A JP2010251389 A JP 2010251389A JP 2009096619 A JP2009096619 A JP 2009096619A JP 2009096619 A JP2009096619 A JP 2009096619A JP 2010251389 A JP2010251389 A JP 2010251389A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
weight
electrode layer
aluminum powder
silicon wafer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2009096619A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Koishi
宜敬 小石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aica Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Aica Kogyo Co Ltd
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 Aica Kogyo Co Ltd filed Critical Aica Kogyo Co Ltd
Priority to JP2009096619A priority Critical patent/JP2010251389A/en
Publication of JP2010251389A publication Critical patent/JP2010251389A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum paste composite which is free from swelling or fine protrusions when being applied onto a silicon wafer and baked, and also to provide a solar cell where an aluminum electrode layer is formed with the composite. <P>SOLUTION: The aluminum paste composite for forming the aluminum electrode layer onto the silicon wafer contains aluminum powder, an organic substance binder, and a glass frit. The aluminum powder contains flake shape aluminum powder. The solar cell is the cell where the aluminum electrode layer is formed by applying and baking the aluminum paste composite. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池セルのアルミニウム電極層形成のために用いられるアルミニウムペースト組成物に関し、結晶系シリコン太陽電池を構成するシリコンウェハの上に塗付し焼成するアルミニウムペースト組成物に関するものである。   The present invention relates to an aluminum paste composition used for forming an aluminum electrode layer of a solar battery cell, and relates to an aluminum paste composition which is applied onto a silicon wafer constituting a crystalline silicon solar battery and fired.

従来、シリコンウェハ上にアルミニウム電極層が形成された太陽電池セルは、図1のような構成と成っている。   Conventionally, a solar battery cell in which an aluminum electrode layer is formed on a silicon wafer has a configuration as shown in FIG.

太陽電池セル10は、厚みが180〜300μmのp型のシリコンウェハ1が基板となって構成される。シリコンウェハ1の受光面側には、厚みが0.1〜0.6μmのn型不純物層2と、その上に反射防止膜3及びAg表面電極4が形成されている。   The solar battery cell 10 is configured with a p-type silicon wafer 1 having a thickness of 180 to 300 μm as a substrate. On the light receiving surface side of the silicon wafer 1, an n-type impurity layer 2 having a thickness of 0.1 to 0.6 μm, and an antireflection film 3 and an Ag surface electrode 4 are formed thereon.

また、図1において、p型のシリコンウェハ1の裏面側には、アルミニウム電極層5が形成され、その内側にはp型不純物層6とAg裏面電極7が形成されている。   In FIG. 1, an aluminum electrode layer 5 is formed on the back side of a p-type silicon wafer 1, and a p-type impurity layer 6 and an Ag back electrode 7 are formed on the inside thereof.

アルミニウム電極層5は、アルミニウム粉、有機物質バインダーとガラスフリットから成るアルミニウムペースト組成物をスクリーン印刷等によってp型のシリコンウェハの裏面に塗付し乾燥した後、650℃以上の温度にて短時間焼成することによって形成され、この際p型不純物層6が形成される。このp型不純物層6は、焼成の際にアルミニウム原子がp型のシリコンウェハの内部に拡散することにより生じ、アルミニウム電極層5とp型のシリコンウェハ1との間にAl−Si合金層が形成されるのと同時に起こる。このp型不純物層6の存在により、電子の再結合が防止され、生成キャリアの収集効率が向上する、いわゆるBSF(Back Surface Field)効果が得られる。 The aluminum electrode layer 5 is formed by applying an aluminum paste composition composed of aluminum powder, an organic material binder and glass frit on the back surface of a p-type silicon wafer by screen printing or the like, and drying it at a temperature of 650 ° C. or higher for a short time. The p-type impurity layer 6 is formed by firing. The p-type impurity layer 6 is produced by the diffusion of aluminum atoms into the p-type silicon wafer during firing, and an Al—Si alloy layer is formed between the aluminum electrode layer 5 and the p-type silicon wafer 1. It happens at the same time as it is formed. Due to the presence of the p-type impurity layer 6, recombination of electrons is prevented, and a so-called BSF (Back Surface Field) effect that improves the collection efficiency of generated carriers is obtained.

近年、太陽電池セルの低コスト化を図るためにシリコンウェハを薄くすることが検討されている。しかし、シリコンウェハと、当該裏面のほぼ全体に塗付され焼成されるアルミニウム電極層には、焼成後冷却される際の収縮率や収縮の際発生する応力に違いがあるため、シリコンウェハが薄くなると、焼成後に太陽電池セルに反りが発生する。当該反りの発生を抑制するためにはアルミニウム電極層の厚みを薄くする方法があるが、アルミニウム電極層を薄くすると、焼成時において当該アルミニウム電極層にふくれや微小な突起が発生しやくなる。このふくれや微小な突起は、太陽電池セルの次製造工程において、当該太陽電池セル自体に割れを発生させるという課題となっていた。   In recent years, it has been studied to reduce the thickness of a silicon wafer in order to reduce the cost of solar cells. However, the silicon wafer and the aluminum electrode layer that is applied and baked on almost the entire back surface have a difference in shrinkage rate when it is cooled after firing and stress generated during shrinkage. If it becomes, curvature will generate | occur | produce in a photovoltaic cell after baking. In order to suppress the occurrence of the warp, there is a method of reducing the thickness of the aluminum electrode layer. However, if the aluminum electrode layer is thinned, blisters and minute protrusions are likely to be generated in the aluminum electrode layer during firing. Such blisters and minute protrusions have been a problem of causing cracks in the solar cell itself in the subsequent manufacturing process of the solar cell.

これらの課題を解決する方法として、種々のアルミニウムペースト組成物が提案されている。   Various aluminum paste compositions have been proposed as methods for solving these problems.

特開2005−191107号公報(特許文献1)には、裏面電極(アルミニウム電極層)においてアルミニウムの玉・突起の形成やの膨れを抑制した高特性の裏面電極(アルミニウム電極層)を得るとともに、半導体基板の反りを低減した高い生産性を有する太陽電池素子の製造方法が開示されている。これに用いられるアルミニウムペーストとして、アルミニウム粉が体積基準による累積粒度分布の平均粒径D50が6〜20μmかつ、平均粒径D50の半分以下の粒径のものが全粒度分布に対して占める割合が15%以下であるものが提案されている。しかし、当該条件を満たすアルミニウム粉を使用しても十分に膨れや突起の形成が抑制されない場合があるという課題があった。 JP-A-2005-191107 (Patent Document 1) obtains a high-performance back electrode (aluminum electrode layer) that suppresses the formation and swelling of aluminum balls and protrusions in the back electrode (aluminum electrode layer). A method of manufacturing a solar cell element having high productivity with reduced warpage of a semiconductor substrate is disclosed. As the aluminum paste used in this and the average particle diameter D 50 of the cumulative particle size distribution of aluminum powder by volume based 6 to 20 .mu.m, those of less than half the diameter of the average particle diameter D 50 account for all particle size distribution A ratio of 15% or less has been proposed. However, there is a problem that even if aluminum powder satisfying the condition is used, the formation of swelling and protrusions may not be sufficiently suppressed.

また、特開2007−81059号公報(特許文献2)には、焼成時においてブリスターやアルミニウムの玉が裏面電極(アルミニウム電極層)に発生するのを抑制することが可能なアルミニウムペースト組成物を用いて形成された電極(アルミニウム電極層)を備えた太陽電池素子が開示されている。このアルミニウムペースト組成物はガラスフリット中にアルカリ土類金属酸化物を含有し、その割合がガラスフリット中の5重量%〜75重量%以下含有するものが提案されている。しかし、アルカリ土類金属酸化物を使用したガラスフリットは融点が高くなるため、焼成温度を高く維持する必要が有り、このため製造コストが高くなるという課題があると共に、使用できるガラスフリットが限定されるという課題があった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-81059 (Patent Document 2) uses an aluminum paste composition capable of suppressing the occurrence of blisters or aluminum balls on the back electrode (aluminum electrode layer) during firing. The solar cell element provided with the electrode (aluminum electrode layer) formed in this way is disclosed. It has been proposed that the aluminum paste composition contains an alkaline earth metal oxide in the glass frit, and the proportion thereof is 5% by weight to 75% by weight or less in the glass frit. However, since glass frit using an alkaline earth metal oxide has a high melting point, it is necessary to maintain a high firing temperature, which increases the production cost and limits the glass frit that can be used. There was a problem that.

特開2005−191107号公報JP-A-2005-191107 特開2007−81059号公報JP 2007-81059 A

本発明が解決しようとする課題は、焼成時においてふくれや微小な突起が生じることが非常に少ないか、生じることの無いアルミニウムペースト組成物を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide an aluminum paste composition that causes very little or no blisters or minute protrusions during firing.

請求項1記載の発明は、シリコンウェハ上にアルミニウム電極層を形成するためのアルミニウムペースト組成物であって、アルミニウム粉と、有機物質バインダーと、ガラスフリットとから成り、アルミニウム粉はフレーク状のアルミニウム粉を含むことを特徴とするアルミニウムペースト組成物であり、シリコンウェハに塗付し焼成した際に、アルミニウム電極層にふくれや微小な突起が生じることが非常に少ないか、生じることが無い。   The invention described in claim 1 is an aluminum paste composition for forming an aluminum electrode layer on a silicon wafer, comprising an aluminum powder, an organic material binder, and a glass frit. The aluminum powder is flaky aluminum. It is an aluminum paste composition characterized by containing powder, and when applied to a silicon wafer and baked, there is very little or no occurrence of blisters or minute protrusions on the aluminum electrode layer.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のアルミニウムペースト組成物において、アルミニウム粉にフレーク状のアルミニウム粉が1重量%以上100重量%以下の割合で含まれることを特徴とするアルミニウムペースト組成物であり、シリコンウェハに塗付し焼成した際に、アルミニウム電極層にふくれや微小な突起が生じることが非常に少ないか、生じることが無い。   The invention according to claim 2 is the aluminum paste composition according to claim 1, wherein the aluminum powder contains flaky aluminum powder in a proportion of 1 wt% to 100 wt%. In addition, when applied to a silicon wafer and baked, the aluminum electrode layer has very little or no blisters or minute protrusions.

請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のアルミニウムペースト組成物をシリコンウェハ上に塗付後、焼成してアルミニウム電極層と成したことを特徴とする太陽電池セルであり、アルミニウム電極層にふくれや微小な突起が生じることが非常に少ないか、生じることが無く、このため太陽電池セルに割れが生じることが非常に少ないか、割れが生じることが無い。   The invention according to claim 3 is a solar cell characterized in that the aluminum paste composition according to claim 1 or claim 2 is applied onto a silicon wafer and then baked to form an aluminum electrode layer. There is very little or no occurrence of blisters and minute protrusions on the aluminum electrode layer, and therefore there is very little or no cracking in the solar cells.

本発明のアルミニウム組成物は、シリコンウェハに塗付し焼成した際に、アルミニウム電極層にふくれや微小な突起が生じることが非常に少ないか、生じることが無いという効果がある。   The aluminum composition of the present invention has the effect that, when applied to a silicon wafer and baked, there are very few or no blisters and minute protrusions in the aluminum electrode layer.

また本発明の太陽電池セルは、アルミニウム電極層のふくれや微小な突起が非常に少ないか全く無く、このため太陽電池セルに割れが生じることが非常に少ないか、生じることが無い。   Further, the solar battery cell of the present invention has very little or no swelling of the aluminum electrode layer and minute protrusions, and therefore, the solar battery cell is hardly or hardly cracked.

p型のシリコンウェハの断面図である。It is sectional drawing of a p-type silicon wafer.

本発明のアルミニウムペースト組成物は、アルミニウム粉と有機質バインダーに加えて、ガラスフリットを含み、アルミニウム粉はフレーク状のアルミニウム粉を含むことを特徴とする。   The aluminum paste composition of the present invention includes glass frit in addition to aluminum powder and an organic binder, and the aluminum powder includes flaky aluminum powder.

本発明に用いるガラスフリットは、溶融後にアルミニウム粉を結合する無機バインダーとしての役割を果たすほか、アルミニウムとシリコンとの反応促進、アルミニウム粉自身の焼結助剤として働く。これらの機能を有するガラスフリットとしては、一般的に主成分としてPbO−B−SiO系、PbO−B−Al系、PbO−B系、SiO−B−RO系(R:アルカリ金属)、B−ZnO系、Bi−B−SiO系およびBi−B−ZnO系等の酸化物を含むガラスフリットが使用されるが、環境負荷を鑑みて鉛を含まないものが好適に使用される。ガラスフリットの含有量はアルミニウムペースト組成物100重量%に対して0.5〜5重量%であり、好ましくは1〜3重量%である。0.5重量%未満では、シリコンウェハと焼成後のアルミニウム電極層との密着性が不良となり、5重量%超ではアルミニウム電極層の抵抗率が高くなる。1重量%未満では、シリコンウェハと焼成後のアルミニウム電極層との密着性が低下する傾向にあり、3重量%超ではアルミニウム電極層の抵抗率が上昇する傾向がある。 The glass frit used in the present invention serves as an inorganic binder for bonding aluminum powder after melting, promotes the reaction between aluminum and silicon, and acts as a sintering aid for the aluminum powder itself. As a glass frit having these functions, a PbO—B 2 O 3 —SiO 2 system, a PbO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 system, a PbO—B 2 O 3 system, and SiO 2 are generally used as main components. -B 2 O 3 -R 2 O-based (R: alkali metal), B 2 O 3 -ZnO system, Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -SiO 2 based and Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO A glass frit containing an oxide such as a system is used, but one containing no lead is preferably used in view of environmental load. The content of the glass frit is 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight, based on 100% by weight of the aluminum paste composition. If it is less than 0.5% by weight, the adhesion between the silicon wafer and the fired aluminum electrode layer is poor, and if it exceeds 5% by weight, the resistivity of the aluminum electrode layer is high. If it is less than 1% by weight, the adhesion between the silicon wafer and the aluminum electrode layer after firing tends to decrease, and if it exceeds 3% by weight, the resistivity of the aluminum electrode layer tends to increase.

本発明に用いる有機物質バインダーは特に限定されないが、エチルセルロースやアクリル樹脂、ブチラール樹脂等の樹脂を、エステル系やグリコールエーテル系、ターピネオール系などの溶剤で溶解したものを使用することができる。有機物質バインダー中の樹脂の含有量は特に限定されるものではなく、後で述べるフレーク状のアルミニウム粉の配合割合によって、アルミニウムペースト組成物とした際の粘度やTI値によって適正な塗付特性が得られるように調整の上決定することが出来る。有機物質バインダー中の上記樹脂のアルミニウムペースト組成物100重量%に対する含有量は1〜10重量%、好ましくは2〜6重量%であり、1重量%未満になるとアルミニウムペースト組成物の印刷性が低下し、10重量%を超えるとアルミニウムペースト組成物の粘度が増大するだけでなく、過剰な有機物質によって焼成後のアルミニウム電極層中に有機物質が残って抵抗率の上昇を引き起こす。2重量%未満では印刷性が低下する傾向にあり、6重量%超では樹脂量が多く、電極中に樹脂が残って抵抗率が上昇する傾向にある。   The organic material binder used in the present invention is not particularly limited, but it is possible to use a resin in which a resin such as ethyl cellulose, an acrylic resin, or a butyral resin is dissolved in a solvent such as an ester, glycol ether, or terpineol. The content of the resin in the organic material binder is not particularly limited, and depending on the blending ratio of the flaky aluminum powder described later, appropriate application characteristics depending on the viscosity and TI value when the aluminum paste composition is obtained It can be determined after adjustment to obtain. The content of the above resin in the organic binder with respect to 100% by weight of the aluminum paste composition is 1 to 10% by weight, preferably 2 to 6% by weight. When the content is less than 1% by weight, the printability of the aluminum paste composition decreases. If it exceeds 10% by weight, not only will the viscosity of the aluminum paste composition increase, but the organic material will remain in the aluminum electrode layer after firing due to the excess organic material, causing an increase in resistivity. If it is less than 2% by weight, the printability tends to decrease, and if it exceeds 6% by weight, the amount of resin is large, and the resin remains in the electrode and the resistivity tends to increase.

本発明に用いるフレーク状のアルミニウム粉以外のアルミニウム粉には、平均粒子径D50が1〜20μmのものが使用され、3〜10μmがより好適である。平均粒子径が1μm未満であると、焼成時のアルミニウム粉の溶融が早まってアルミニウム電極層のふくれや微小な突起が生じる。また、平均粒子径が20μmを超えると、アルミニウム電極層の膜厚が大となり、焼成後の収縮によりシリコンウェハにより大きな反りを生じさせる。3μm未満の場合はアルミニウム電極層の電気抵抗率が高くなる傾向があり、10μm超の場合はアルミニウム電極層の凹凸が大きくなる傾向がある。 The aluminum powder other than flaky aluminum powder used in the present invention, an average particle diameter D 50 of 1~20μm is used, 3 to 10 [mu] m is more preferable. When the average particle diameter is less than 1 μm, the aluminum powder is melted quickly during firing, and the aluminum electrode layer is swollen and minute protrusions are formed. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 20 μm, the film thickness of the aluminum electrode layer becomes large, and a large warp is caused in the silicon wafer due to shrinkage after firing. When the thickness is less than 3 μm, the electrical resistivity of the aluminum electrode layer tends to increase, and when it exceeds 10 μm, the unevenness of the aluminum electrode layer tends to increase.

アルミニウム粉の含有量は、アルミニウムペースト組成物100重量%に対して20〜90重量%、好ましくは30〜85重量%である。20重量%未満ではアルミニウム電極層の抵抗率が高くなり、90重量%超ではアルミニウムペースト組成物が高粘度となって印刷後の平滑性が不良となる。また30重量%未満ではアルミニウム電極層の抵抗率が上昇する傾向にあり、85重量%超ではアルミニウムペースト組成物の粘度が上昇しレベリング性が低下し、シリコンウェハへの印刷後の平滑性が悪くなる傾向にある。   Content of aluminum powder is 20 to 90 weight% with respect to 100 weight% of aluminum paste compositions, Preferably it is 30 to 85 weight%. If it is less than 20% by weight, the resistivity of the aluminum electrode layer is high, and if it exceeds 90% by weight, the aluminum paste composition has a high viscosity and the smoothness after printing becomes poor. If it is less than 30% by weight, the resistivity of the aluminum electrode layer tends to increase. If it exceeds 85% by weight, the viscosity of the aluminum paste composition increases and the leveling property decreases, and the smoothness after printing on a silicon wafer is poor. Tend to be.

本発明に用いるフレーク状のアルミニウム粉は、特に限定されるものではないが、平均粒子径D50が55μm以下、厚さが2μm以下、かつ比表面積が50000cm/g以下、平均粒子径D50と厚さとの比が5〜100のものを使用することが出来る。好ましくは、平均粒子径が30μm以下、厚さが0.5μm以下であって、平均粒子径D50と厚さとの比が20〜80である。平均粒子径D50が55μm超であると、アルミニウムペースト組成物を塗付する際のスクリーン印刷用メッシュ(250メッシュ相当)の糸と糸の間に詰まる恐れがある。本発明では、フレーク状のアルミニウム粉の配合量により、焼成時におけるアルミニウムの過度の溶融を抑制し、アルミニウム電極層のふくれや微小な突起の発生を非常に少なくするか、全く発生することがないようにすることができる。フレーク状のアルミニウム粉の配合量は、アルミニウムペースト組成物のコストと太陽電池セルの歩留まりによって決定される。 The flaky aluminum powder used in the present invention is not particularly limited, but the average particle diameter D 50 is 55 μm or less, the thickness is 2 μm or less, the specific surface area is 50000 cm 2 / g or less, and the average particle diameter D 50 And those having a thickness to thickness ratio of 5 to 100 can be used. Preferably, the average particle diameter of 30μm or less, there is the 0.5μm or less in thickness, the ratio of the average particle diameter D 50 thickness of 20 to 80. When the average particle diameter D 50 is 55μm greater, there is a fear that clogging of the aluminum paste composition between the yarn and the yarn of a screen printing mesh when attached coating (250 mesh or equivalent). In the present invention, the amount of flaky aluminum powder blended suppresses excessive melting of aluminum during firing, and the occurrence of blisters and minute protrusions in the aluminum electrode layer is extremely reduced or not generated at all. Can be. The blending amount of the flaky aluminum powder is determined by the cost of the aluminum paste composition and the yield of solar cells.

本発明に用いるフレーク状のアルミニウム粉の含有量は、アルミニウム粉中の割合が1重量%以上とすることが好ましく、さらには5重量%以上となれば、焼成の際に発生するふくれや微小な突起の発生個数は大きく減少する。1重量%未満であると、所定のふくれや微小な突起の抑制効果が得られない傾向にあり、5%未満であると、フレーク状のアルミニウム粉を含まない場合と比べてふくれや微小な突起の発生個数は大きく減少するが、わずかな数のふくれや微小な突起が発生する傾向にある。   The content of the flaky aluminum powder used in the present invention is preferably 1% by weight or more in the proportion in the aluminum powder, and further 5% by weight or more is caused by blisters and minute fines generated during firing. The number of protrusions is greatly reduced. If the amount is less than 1% by weight, the effect of suppressing predetermined blisters and minute protrusions tends not to be obtained. If the amount is less than 5%, blisters and minute protrusions are included as compared with the case where no flaky aluminum powder is contained. The number of occurrences is greatly reduced, but a small number of blisters and minute protrusions tend to occur.

本発明のアルミニウム粉及びフレーク状のアルミニウム粉の製造方法は特に限定されない。   The method for producing the aluminum powder and flaky aluminum powder of the present invention is not particularly limited.

本発明のアルミニウムペースト組成物には、塗付特性等に応じて、分散剤、界面活性剤、可塑剤、カップリング剤、消泡剤、沈降防止剤、レベリング剤などを配合して調製することができる。配合調製には、各種の混合、混練、分散機を使用することができ、例えば、2本ロールミル、3本ロールミル、プラネタリーミキサー、高速ミキサー、自公転撹拌機等が挙げられる。   The aluminum paste composition of the present invention should be prepared by blending a dispersant, a surfactant, a plasticizer, a coupling agent, an antifoaming agent, an anti-settling agent, a leveling agent, etc., depending on the application characteristics. Can do. Various types of mixing, kneading, and dispersing machines can be used for blending preparation. Examples thereof include a two-roll mill, a three-roll mill, a planetary mixer, a high-speed mixer, and a self-revolving stirrer.

実施例1(アルミニウム粉中のフレーク状のアルミニウム粉の割合2重量%)
予めエチルセルロースであるSTD45(ダウケミカル社製、商品名)をターピネオール系溶剤であるターピネオールC(日本テルペン化学社製、商品名)とブチルカルビトールアセテート(大伸化学株式会社製、商品名)の2:1の混合溶媒に溶解した8.4重量%の有機物質バインダーAを調整する。以下の実施例、比較例はすべてこの有機物質バインダーAを用いた。
この有機物質バインダーA 44.2重量部、アルミニウム粉であるH−3(VALIMET社製、商品名、平均粒子径D50:4.6μm、粒子形状:球状)51.9重量部、フレーク状アルミニウム粉であるNo.800(大和金属株式会社製、平均粒子径D50が28μm、厚みが0.44μm、平均粒子径D50と厚さとの比が64、比表面積が18000cm/g)1.1重量部、ガラスフリットであるAFB3211(セントラル硝子株式会社製、ホウ酸亜鉛ビスマス系、平均粒子径D500.6μm)1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900(共栄社化学株式会社製、カルボキシル基含有ポリマー変性物)0.5重量部、可塑剤であるDOP(株式会社ジェイ・プラス製、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル))0.8重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は45Pa・s/23℃、TI値は1.6/23℃であった。
Example 1 (ratio of 2% by weight of flaky aluminum powder in aluminum powder)
STD45 (trade name, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), which is ethyl cellulose, is prepared in advance. A 8.4 wt% organic material binder A dissolved in a mixed solvent of 1 is prepared. The organic substance binder A was used in all the following examples and comparative examples.
This organic substance binder A 44.2 parts by weight, aluminum powder H-3 (made by VALIME, trade name, average particle diameter D 50 : 4.6 μm, particle shape: spherical) 51.9 parts by weight, flaky aluminum No. which is powder. 800 parts (manufactured by Daiwa Metal Co., Ltd., average particle diameter D 50 is 28 μm, thickness is 0.44 μm, ratio of average particle diameter D 50 to thickness is 64, specific surface area is 18000 cm 2 / g), 1.1 parts by weight, glass AFB3211 which is a frit (Central Glass Co., Ltd., zinc bismuth borate system, average particle diameter D 50 0.6 μm) 1.5 parts by weight, Floren G-900 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd., carboxyl group-containing) which is a dispersant Polymer modified product) 0.5 part by weight and 0.8 part by weight of DOP (manufactured by J Plus Co., Ltd., bis (2-ethylhexyl) phthalate) as a plasticizer were uniformly mixed using a three-roll mill. The viscosity was 45 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 1.6 / 23 ° C.

実施例2(アルミニウム粉中のフレーク状のアルミニウム粉の割合5重量%)
有機物質バインダーA 44.2重量部、アルミニウム粉であるH−3 50.3重量部、フレーク状アルミニウム粉であるNo.800 2.7重量部、ガラスフリットであるAFB3211 1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900 0.5重量部、可塑剤であるDOP 0.8重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は49Pa・s/23℃、TI値は1.6/23℃であった。
Example 2 (Ratio of flaky aluminum powder in aluminum powder 5% by weight)
Organic substance binder A 44.2 weight part, H-3 which is aluminum powder 50.3 weight part, No. which is flaky aluminum powder. 800 2.7 parts by weight, 1.5 parts by weight of AFB3211 as a glass frit, 0.5 parts by weight of Floren G-900 as a dispersant, and 0.8 parts by weight of DOP as a plasticizer are uniformly using a three-roll mill. Mixed. The viscosity was 49 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 1.6 / 23 ° C.

実施例3(アルミニウム粉中のフレーク状のアルミニウム粉の割合20重量%)
有機物質バインダーA 44.2重量部、アルミニウム粉であるH−3 42.4重量部、フレーク状アルミニウム粉であるNo.800 10.6重量部、ガラスフリットであるAFB3211 1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900 0.5重量部、可塑剤であるDOP 0.8重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は55Pa・s/23℃、TI値は1.7/23℃であった。
Example 3 (ratio of flaky aluminum powder in aluminum powder 20% by weight)
Organic substance binder A 44.2 weight part, H-3 which is aluminum powder 42.4 weight part, No. which is flaky aluminum powder 800 10.6 parts by weight, 1.5 parts by weight of AFB3211 as a glass frit, 0.5 parts by weight of Floren G-900 as a dispersant, and 0.8 parts by weight of DOP as a plasticizer using a three-roll mill. Mixed. The viscosity was 55 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 1.7 / 23 ° C.

実施例4(アルミニウム粉中のフレーク状のアルミニウム粉の割合100%)
有機物質バインダーA 64重量部、フレーク状アルミニウム粉であるNo.800 30重量部、ガラスフリットであるAFB3211 1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900 1.5重量部、可塑剤であるDOP 3.0重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は25Pa・s/23℃、TI値は2.1/23℃であった。
Example 4 (ratio of flaky aluminum powder in aluminum powder 100%)
Organic substance binder A 64 weight part, No. which is flaky aluminum powder. 800 30 parts by weight, 1.5 parts by weight of AFB3211 as a glass frit, 1.5 parts by weight of Floren G-900 as a dispersant, and 3.0 parts by weight of DOP as a plasticizer are uniformly mixed using a three-roll mill. did. The viscosity was 25 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 2.1 / 23 ° C.

実施例5(アルミニウム粉中のフレーク状のアルミニウム粉の割合20%)
有機物質バインダーA 44.2重量部、アルミニウム粉であるH−3 42.4重量部、フレーク状アルミニウム粉であるNo.18000(大和金属株式会社製、商品名、平均粒子径D50が15μm、厚さが0.22μm、平均粒子径D50と厚さとの比が68、比表面積が36000cm/g)10.6重量部、ガラスフリットであるAFB3211 1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900 0.5重量部、可塑剤であるDOP 0.8重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は59Pa・s/23℃、TI値は1.8/23℃であった。
Example 5 (ratio of flaky aluminum powder in aluminum powder 20%)
Organic substance binder A 44.2 weight part, H-3 which is aluminum powder 42.4 weight part, No. which is flaky aluminum powder 18000 (manufactured by Daiwa Metal Co., Ltd., trade name, average particle diameter D 50 is 15 μm, thickness is 0.22 μm, ratio of average particle diameter D 50 to thickness is 68, specific surface area is 36000 cm 2 / g) 10.6 Part by weight, 1.5 parts by weight of AFB3211 as a glass frit, 0.5 parts by weight of Floren G-900 as a dispersant, and 0.8 parts by weight of DOP as a plasticizer were uniformly mixed using a three-roll mill. The viscosity was 59 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 1.8 / 23 ° C.

実施例6(アルミニウム粉中のフレーク状のアルミニウム粉の割合5%)
有機物質バインダーA 44.2重量部、アルミニウム粉であるH−3 50.3重量部、フレーク状のアルミニウム粉であるNo.E(大和金属株式会社製、平均粒子径D50が50μm、厚みが1.54μm、平均粒子径D50と厚さとの比が32、比表面積が5200cm/g)2.7重量部、ガラスフリットであるAFB3211 1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900 0.5重量部、可塑剤であるDOP 0.8重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は39Pa・s/23℃、TI値は1.6/23℃であった。
Example 6 (ratio of flaky aluminum powder in aluminum powder 5%)
Organic substance binder A 44.2 weight part, H-3 which is aluminum powder 50.3 weight part, No. which is flaky aluminum powder. E (manufactured by Daiwa Metal Co., Ltd., average particle diameter D 50 is 50 μm, thickness is 1.54 μm, ratio of average particle diameter D 50 to thickness is 32, specific surface area is 5200 cm 2 / g), 2.7 parts by weight, glass 1.5 parts by weight of AFB3211 as a frit, 0.5 parts by weight of Floren G-900 as a dispersant, and 0.8 parts by weight of DOP as a plasticizer were uniformly mixed using a three-roll mill. The viscosity was 39 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 1.6 / 23 ° C.

比較例1(フレーク状のアルミニウム粉を含有していない場合)
有機物質バインダーA 44.2重量部、アルミニウム粉であるH−3 53重量部、ガラスフリットであるAFB3211 1.5重量部、分散剤であるフローレンG−900 0.5重量部、可塑剤であるDOP 0.8重量部を三本ロールミルを用いて均一に混合した。粘度は43Pa・s/23℃、TI値は1.7/23℃であった。
Comparative Example 1 (when not containing flaky aluminum powder)
Organic material binder A 44.2 parts by weight, aluminum powder H-3 53 parts by weight, glass frit AFB3211 1.5 parts by weight, fluorene G-900 0.5 parts by weight, plasticizer 0.8 parts by weight of DOP was uniformly mixed using a three roll mill. The viscosity was 43 Pa · s / 23 ° C., and the TI value was 1.7 / 23 ° C.

上記の各種アルミニウムペースト組成物の粘度はBH回転式粘度計(東機産業株式会社)を使用し、ローターはNo.7を使用し、回転は20rpmで測定した。TI値は2rpmの粘度/20rpmの粘度の値とした。アルミニウムペースト組成物をスクリーン印刷により塗付する場合は、粘度は20〜60Pa・s/23℃、TI値は1.5〜3.0であることが好ましく、この場合、印刷後の塗膜は厚さが均一に保持され且つ平滑で、塗付作業性に優れる。   The viscosity of the various aluminum paste compositions was measured using a BH rotary viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd.), the rotor was No. 7, and the rotation was measured at 20 rpm. The TI value was 2 rpm / 20 rpm. When the aluminum paste composition is applied by screen printing, the viscosity is preferably 20 to 60 Pa · s / 23 ° C., and the TI value is preferably 1.5 to 3.0. In this case, the coating film after printing is The thickness is kept uniform and smooth, and the coating workability is excellent.

評価方法
上記の各種アルミニウムペースト組成物を、厚みが200μm、大きさが156mm×156mmの多結晶p型のシリコンウェハに、250メッシュのスクリーン印刷版を用いて154mm×154mmの面積になるように中央に印刷し、熱風乾燥機を使用して150℃30分間で乾燥させた。焼成は、4ゾーンのワイヤー式ベルト炉を使用した。ゾーン1の温度は400℃、ゾーン2の温度は600℃、ゾーン3の温度は800℃、ゾーン5の温度は600℃に設定し、ゾーン1での停止時間は25秒間、残りのゾーン2〜4の停止時間は7秒間とし、各ゾーン間の移動速度は20m/分とした。焼成後のアルミニウム電極層の膜厚は平均で35μmであった。このシリコンウェハの上に形成されたアルミニウム電極層において、当該アルミニウム電極層全面(154mm×154mm)のふくれと微小な突起の数を目視で計数した。その合計値を表1に示す。
Evaluation method The above-mentioned various aluminum paste compositions were centered on a polycrystalline p-type silicon wafer having a thickness of 200 μm and a size of 156 mm × 156 mm using a 250-mesh screen printing plate so as to have an area of 154 mm × 154 mm. And dried at 150 ° C. for 30 minutes using a hot air dryer. For firing, a 4-zone wire belt furnace was used. Zone 1 temperature is set to 400 ° C., Zone 2 temperature is set to 600 ° C., Zone 3 temperature is set to 800 ° C., Zone 5 temperature is set to 600 ° C., the stop time in Zone 1 is 25 seconds, and the remaining Zone 2 to 2 The stop time of 4 was 7 seconds, and the moving speed between the zones was 20 m / min. The film thickness of the aluminum electrode layer after firing was 35 μm on average. In the aluminum electrode layer formed on the silicon wafer, the number of blisters and minute protrusions on the entire surface of the aluminum electrode layer (154 mm × 154 mm) was visually counted. The total value is shown in Table 1.

Figure 2010251389
Figure 2010251389

評価結果のまとめ
表1において、実施例1〜6は比較例1と比較して、ふくれ、アルミニウムのふくれや微小な突起の発生量が少ない。これは、本発明の発明者が見出したことであるが、フレーク状のアルミニウム粉がシリコンウェハ上で焼成時に生じる局部的な温度の過上昇を緩和するためと推察される。アルミニウムのふくれや微小な突起が生じる原因は、焼成時の局部的な温度の過上昇にあると考えられ、このためその部分のアルミニウムが溶融して液状化し、当該液状化したアルミニウムが周囲の未だ液状化していないアルミニウム粒子の隙間からなんらかの原因でわずかに溢出し、固化するために生ずると考えられる。フレーク状のアルミニウム粉は熱を他に伝える能力が球状のアルミニウムと比べて大きく、このため、局部的に熱が上昇することが抑制又は防止される。このため結果として完全に溶融して液状化するアルミニウムの局部的な発生数が減少又はゼロになるものと推察される。
Summary of evaluation results
In Table 1, Examples 1 to 6 have a smaller amount of blisters, aluminum blisters and minute protrusions than Comparative Example 1. This has been found by the inventor of the present invention, and it is presumed that flake-like aluminum powder mitigates a local excessive temperature rise that occurs during firing on a silicon wafer. It is thought that the cause of the swelling of aluminum and minute protrusions is due to the local rise in temperature at the time of firing. For this reason, the aluminum in the part melts and liquefies, and the liquefied aluminum is still in the surrounding area. It is thought that it is caused by a slight overflow and solidification for some reason from the gaps between the non-liquefied aluminum particles. The flaky aluminum powder has a greater ability to conduct heat to others than spherical aluminum, and therefore, local increase in heat is suppressed or prevented. For this reason, it is presumed that as a result, the local generation number of aluminum that is completely melted and liquefied is reduced or zero.

1 p型のシリコンウェハ
2 n型不純物層
3 反射防止膜
4 Ag表面電極
5 アルミニウム電極層
6 p型不純物層
7 Ag裏面電極
10 太陽電池セル
1 p-type silicon wafer 2 n-type impurity layer 3 antireflection film 4 Ag surface electrode 5 aluminum electrode layer 6 p-type impurity layer 7 Ag back electrode 10 solar cell

Claims (3)

シリコンウェハ上にアルミニウム電極層を形成するためのアルミニウムペースト組成物であって、アルミニウム粉と、有機物質バインダーと、ガラスフリットとから成り、アルミニウム粉はフレーク状のアルミニウム粉を含むことを特徴とするアルミニウムペースト組成物。   An aluminum paste composition for forming an aluminum electrode layer on a silicon wafer, comprising an aluminum powder, an organic material binder, and a glass frit, wherein the aluminum powder contains flaky aluminum powder. Aluminum paste composition. 前記アルミニウム粉にフレーク状のアルミニウム粉が1重量%以上100重量%以下の割合で含まれることを特徴とする請求項1記載のアルミニウムペースト組成物。 2. The aluminum paste composition according to claim 1, wherein the aluminum powder contains flaky aluminum powder in a proportion of 1 wt% to 100 wt%. 請求項1又は請求項2記載のアルミニウムペースト組成物をシリコンウェハ上に塗付後、焼成してアルミニウム電極層と成したことを特徴とする太陽電池セル。

A solar cell, wherein the aluminum paste composition according to claim 1 or 2 is applied onto a silicon wafer and then baked to form an aluminum electrode layer.

JP2009096619A 2009-04-13 2009-04-13 Aluminum paste composite and solar cell using the same Pending JP2010251389A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009096619A JP2010251389A (en) 2009-04-13 2009-04-13 Aluminum paste composite and solar cell using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009096619A JP2010251389A (en) 2009-04-13 2009-04-13 Aluminum paste composite and solar cell using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010251389A true JP2010251389A (en) 2010-11-04

Family

ID=43313436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009096619A Pending JP2010251389A (en) 2009-04-13 2009-04-13 Aluminum paste composite and solar cell using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010251389A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013130603A (en) * 2011-12-20 2013-07-04 Konica Minolta Business Technologies Inc Electrophotographic photoreceptor
JP2014229728A (en) * 2013-05-22 2014-12-08 国立大学法人東北大学 Method for manufacturing solar battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013130603A (en) * 2011-12-20 2013-07-04 Konica Minolta Business Technologies Inc Electrophotographic photoreceptor
JP2014229728A (en) * 2013-05-22 2014-12-08 国立大学法人東北大学 Method for manufacturing solar battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102947235B (en) Comprise the thick film ink of lead-tellurium-boron-oxide compound and they are manufacturing the purposes in semiconductor device
KR101648242B1 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same
TWI380458B (en) Method of making solar cell contacts
JP2013089600A (en) Thick film silver paste and its use in manufacture of semiconductor devices
KR101159787B1 (en) ZnO-based glass frit composition and aluminium paste composition for rear contacts of solar cell using the same
KR101716525B1 (en) Electrode paste composition and electrode prepared using the same
WO2011013469A1 (en) Paste composition and solar cell element using same
TW201308355A (en) Thick film paste containing lead-tellurium-lithium-titanium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices
CN103959393A (en) Paste composition for solar cell electrode and electrode produced therefrom
US20130186463A1 (en) Conductive silver paste for a metal-wrap-through silicon solar cell
JP2015525181A (en) Glass compositions and their use in conductive silver pastes
JP2018078120A (en) Thick-film composition containing antimony oxides and their use in manufacture of semiconductor devices
TWI651289B (en) Composition for solar cell electrode and electrode fabricated using the same
KR101434167B1 (en) Silver paste composition used in the preparation of an electrode for a solar cell
JP2016510486A (en) Conductive silver paste for metal wrap-through silicon solar cells
KR101659118B1 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same
KR101317228B1 (en) Aluminum paste compositon of the low bowing and high-efficiency silicon solar cells
JP2010251389A (en) Aluminum paste composite and solar cell using the same
US10665733B2 (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same
JP2013089481A (en) Paste composition
KR20140074415A (en) Manufacturing method for back contact of solar cell and solar cell device using the same
JP6246135B2 (en) Metallization of solar cells containing organozinc compounds
JP2012212542A (en) Paste composition
TWI646695B (en) Front electrode for solar cell and solar cell including the same
TW202006046A (en) Composition for forming solar cell electrode and electrode prepared using the same