(57)【要約】【課題】  太陽電池製造の焼成工程における最適焼成温度範囲が広い太陽電池電極用ペースト組成物を提供する。【解決手段】  太陽電池１０の電極用ペーストは、これを構成するガラスフリットがPbOが46〜57(mol%)、B2O3が1〜7(mol%)、SiO2が38〜53(mol%)の範囲内のガラスから成ることから、これを用いて受光面電極２０を形成する太陽電池１０の最適焼成温度範囲が広くなる。例えば、製造ロット毎の最適焼成温度範囲が30〜40(℃)程度に広がる。そのため、ファイヤースルー性が向上してオーミックコンタクトが改善されるので、製造ロット当たりの平均出力が向上する。【選択図】図４
2010199334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルとを含む太陽電池電極用ペースト組成物であって、
前記ガラスフリットが酸化物換算でPbO 46〜57(mol%)、B2O3 1〜7(mol%)、SiO2 38〜53(mol%)の範囲内の割合で含むガラスから成ることを特徴とする太陽電池電極用ペースト組成物。
【請求項２】
前記ガラスフリットは平均粒径が0.5〜3(μm)の範囲内である請求項１の太陽電池電極用ペースト組成物。
【請求項３】
前記ガラスフリットをペースト全体に対して7〜35(vol%)の範囲内の割合で含むものである請求項１または請求項２の太陽電池電極用ペースト組成物。
【請求項４】
前記導電性粉末は銀粉末である請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の太陽電池電極用ペースト組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイヤースルー法で形成する太陽電池電極用に好適なペースト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、一般的なシリコン系太陽電池は、ｐ型多結晶半導体であるシリコン基板の上面にｎ+層を介して反射防止膜および受光面電極が備えられると共に、下面にｐ+層を介して裏面電極(以下、これらを区別しないときは単に「電極」という。)が備えられた構造を有している。上記反射防止膜は、十分な可視光透過率を保ちつつ表面反射率を低減するためのもので、窒化珪素、二酸化チタン、二酸化珪素等の薄膜から成る。
【０００３】
上記の太陽電池の受光面電極は、例えば、ファイヤースルーと称される方法で形成される。この電極形成方法では、例えば、前記反射防止膜をｎ+層上の全面に設けた後、例えばスクリーン印刷法を用いてその反射防止膜上に導電性ペーストを適宜の形状で塗布し、焼成処理を施す。この方法によれば、反射防止膜を部分的に除去してその除去部分に電極を形成する場合に比較して工程が簡単になり、除去部分と電極形成位置との位置ずれの問題も生じない。上記導電性ペーストは、例えば、銀粉末と、ガラスフリット(ガラス原料を溶融し急冷した後に必要に応じて粉砕したフレーク状または粉末状のガラスのかけら)と、有機質ベヒクルと、有機溶媒とを主成分とするもので、焼成過程において、この導電性ペースト中のガラス成分が反射防止膜を破るので、導電性ペースト中の導体成分とｎ+層とによってオーミックコンタクトが形成される(例えば、特許文献１を参照。)。
【０００４】
このような太陽電池の受光面電極形成において、ファイヤースルー性を向上させてオーミックコンタクトを改善し、延いては曲線因子(ＦＦ)やエネルギー変換効率を高める等の目的で、従来から種々の提案が為されている。例えば、導電性ペーストに燐などの５族元素を添加することによって、ガラスおよび銀の反射防止膜に対する酸化還元作用を促進し、ファイヤースルー性を向上させたものがある(例えば、前記特許文献１を参照。)。また、導電性ペーストに塩化物、臭化物、或いはフッ化物を添加することで、ガラスおよび銀が反射防止膜を破る作用をこれら添加物が補助してオーミックコンタクトを改善するものがある(例えば、特許文献２を参照。)。
【０００５】
また、85〜99(wt%)の銀および1〜15(wt%)のガラスを含む銀含有ペーストにおいて、そのガラスを15〜75(mol%)のPbOおよび5〜50(mol%)のSiO2を含み、B2O3を含まない組成とすることが提案されている(例えば、特許文献４を参照。)。この銀含有ペーストは、太陽電池の電極形成に用いるものであって、上記組成のガラスを用いることによって、オーミックコンタクトが改善されるものとされている。
【０００６】
また、銀粉末と、亜鉛含有添加剤と、軟化点が300〜600(℃)の範囲内のガラスフリットとを有機溶媒中に分散した厚膜導電性組成物が提案されている(例えば、特許文献５を参照。)。この厚膜導電性組成物は太陽電池の受光面電極を形成するためのもので、亜鉛を添加することで導電性とはんだ接着性とが改善される。
【０００７】
また、酸化亜鉛が40〜70(wt%)、酸化鉛が1〜10(wt%)の範囲内のガラスフリットと銀等の導電性材料とを含む太陽電池素子用導電性ペーストが提案されている(例えば、特許文献６を参照。)。このペーストによれば、電極表面を半田等で被覆することなく接着強度を確保できるので、信頼性の高い電極層を高い生産性で作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平０３−０４６９８５号公報
【特許文献２】特許第３７０７７１５号公報
【特許文献３】特開平１１−３２９０７２号公報
【特許文献４】特表２００８−５２００９４号公報
【特許文献５】特開２００６−３０２８９０号公報
【特許文献６】特開２００７−２８１０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したようなファイヤースルー法を利用した太陽電池製造においては、焼成温度が太陽電池出力に大きく影響する。電極用ペーストから受光面電極を生成するための最適焼成温度から焼成プロファイルが外れると、ガラスおよび銀が反射防止膜を破る作用が低下し、延いては受光面電極とｎ+層とのオーミックコンタクトが悪くなるため、太陽電池出力が低下することとなる。しかしながら、従来の電極用ペーストでは、最適焼成温度の範囲が例えば10(℃)以下程度と小さいので、高出力の太陽電池を確実に得ることは困難であった。これは、前述したようなオーミックコンタクトを改善するための種々の提案においても同様である。なお、ここで最適焼成温度は、曲線因子の最大値が得られる温度である。
【００１０】
因みに、現状のシリコン系太陽電池の製造においては、シリコン基板、反射防止膜、ｎ層の各々の厚さ寸法等、基板１枚１枚のばらつきがあるため、各々の最適焼成条件がこれによりばらつくこととなる。個々の基板では曲線因子の最大値が十分に広い温度範囲で得られるが、製造ロット内の個々の基板の最適焼成温度範囲の重なる範囲で定められることとなるロット毎の最適焼成温度範囲は、上記のばらつきに起因して狭くなっていた。なお、太陽電池製造工程のタクトタイムは１枚３秒程度と極めて短時間であるため、１枚１枚のばらつきを考慮して焼成条件を最適化することは不可能である。
【００１１】
本発明は、以上の事情を背景として為されたもので、その目的は、太陽電池製造の焼成工程における最適焼成温度範囲が広い太陽電池電極用ペースト組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、導電性粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルとを含む太陽電池電極用ペースト組成物であって、(ａ)前記ガラスフリットが酸化物換算でPbO 46〜57(mol%)、B2O3 1〜7(mol%)、SiO2 38〜53(mol%)の範囲内の割合で含むガラスから成ることにある。
【発明の効果】
【００１３】
このようにすれば、太陽電池電極用ペースト組成物は、これを構成するガラスフリットがPbO 46〜57(mol%)、B2O3 1〜7(mol%)、SiO2 38〜53(mol%)の範囲内の割合で含むガラスから成ることから、これを用いて受光面電極を形成する太陽電池の最適焼成温度範囲が広くなる。例えば、製造ロット毎の最適焼成温度範囲が30〜40(℃)程度に広がる。そのため、ファイヤースルー性が向上してオーミックコンタクトが改善されるので、製造ロット当たりの平均出力が向上する。
【００１４】
なお、前記ガラスフリット組成において、PbOは、ガラスの軟化点を低下させる成分で、低温焼成を可能とするために必須である。本発明において、良好なファイヤースルー性を得るためには、PbOが46(mol%)以上且つ57(mol%)以下であることが必要である。PbO量は、49(mol%)以上が一層好ましく、54(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、49〜54(mol%)の範囲が更に好ましい。
【００１５】
また、B2O3は、ガラス形成酸化物(すなわちガラスの骨格を作る成分)であり、ガラスの軟化点を低くするために必須の成分である。本発明において、良好なファイヤースルー性を得るためには、B2O3が1(mol%)以上且つ7(mol%)以下であることが必要である。B2O3量は、3(mol%)以上が一層好ましく、5(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、3〜5(mol%)の範囲が更に好ましい。
【００１６】
また、SiO2は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの耐化学性を高くするために必須の成分である。本発明において、良好なファイヤースルー性を得るためには、SiO2が38(mol%)以上且つ53(mol%)以下であることが必要である。SiO2量は、43(mol%)以上が一層好ましく、48(mol%)以下が一層好ましい。すなわち、43〜48(mol%)の範囲が更に好ましい。
【００１７】
なお、上記各成分は、ガラス中に如何なる形態で含まれているか必ずしも特定が困難であるが、これらの割合は何れも酸化物換算した値とした。
【００１８】
また、本発明の電極用ペーストを構成する前記ガラスは、その特性を損なわない範囲で他の種々のガラス構成成分や添加物を含み得る。例えば、Al、Zr、Na、Li、Ca、Zn、Mg、K、Ti、Ba、Sr等が含まれていても差し支えない。これらは例えば合計10(mol%)以下の範囲で含まれ得る。
【００１９】
因みに、前記特許文献３には、ガラスフリットをBi2O3 20(mol%)以上、B2O3 50(mol%)以下、SiO2 60(mol%)以下の範囲内で含むガラスで構成した導電性ペーストが記載されている。この導電性ペーストは、リード端子等を無鉛はんだを用いて取り付ける場合に鉛系ガラスでは濡れ性が悪く接続信頼性が得られないことの改善を目的としたものである。このように、本願発明と同様に導電性ペーストを構成するガラスフリットの組成に着目した提案が従来から為されているが、上記導電性ペーストは本願発明の電極用ペーストとは目的も組成も全く相違する。
【００２０】
ここで、好適には、前記ガラスフリットは平均粒径が0.5〜3(μm)の範囲内である。このようにすれば、一層印刷性が良好で一層高いＦＦ値が得られる太陽電池電極用ペースト組成物が得られる。平均粒径が0.5(μm)以上であれば、ペースト調合時の分散性に一層優れ、延いては良好な印刷性が得られる。一方、ガラスフリットの平均粒径が大きくなるほどガラスが溶融し難くなってＦＦ値が低下する傾向があるため、十分に高いＦＦ値を得るためには平均粒径を3(μm)以下とすることが好ましい。
【００２１】
また、好適には、前記太陽電池電極用ペースト組成物は、前記ガラスフリットをペースト全体に対して7〜35(vol%)の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、ペースト中のガラスフリットによって反射防止膜が好適に溶解させられるので、一層良好なオーミックコンタクトが得られ延いてはＦＦ値が一層高められる。ガラスフリットが7(vol%)以上含まれていると反射防止膜の溶解性が極めて高くなるので、最適焼成温度範囲が一層広くなる。また、35(vol%)以下であれば絶縁層が形成され難いので電極と基板との間の高い導電性が確保される。
【００２２】
また、好適には、前記導電性粉末は銀粉末である。導電性粉末としては銅粉末やニッケル粉末等も用い得るが、銀粉末が高い導電性が得られるので最も好ましい。
【００２３】
また、好適には、前記太陽電池電極用ペースト組成物は、前記銀粉末を64〜90重量部、前記ベヒクルを5〜20重量部の範囲内の割合で含むものである。このようにすれば、印刷性が良好であり、導電性が高く、半田濡れ良好な電極を作製し得る導電性組成物が得られる。銀粉末が過少では高い導電性が得られず、過剰では流動性が低くなって印刷性が悪くなる。また、ガラスフリットが過少では基板との密着力が不足し、過剰では焼成後にガラスが電極表面に浮いて半田濡れ性が悪くなる。
【００２４】
なお、前記銀粉末は特に限定されず、球状や鱗片状等、どのような形状の粉末が用いられる場合にも最適焼成温度範囲が拡大するという本発明の基本的効果を享受し得る。但し、例えば、球状を成すものを用いた場合には、印刷性に優れると共に、塗布膜における銀粉末の充填率が高くなるため、導電性の高い銀が用いられることと相俟って、鱗片状等の他の形状の銀粉末が用いられる場合に比較して、その塗布膜から生成される電極の導電率が高くなる。そのため、必要な導電性を確保したまま線幅を一層細くすることが可能となる。したがって、この導電性組成物を受光面電極に適用して線幅を細くすれば、太陽エネルギーを吸収できる受光面積を一層大きくできるので、変換効率の一層高い太陽電池を得ることができる。
【００２５】
また、本願発明の導電性組成物は、前述したようにファイヤースルーによる電極形成時の銀の拡散を好適に制御し得るものであるから、受光面電極に好適に用い得る。しかしながら、受光面電極に限られず、裏面電極としても用いることができる。例えば、裏面電極は全面を覆うアルミニウム膜とこれに重なる帯状等の電極とから構成されるが、その帯状電極の構成材料としても好適である。
【００２６】
また、前記ガラスフリットは、前記組成範囲でガラス化可能な種々の原料から合成することができ、例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられるが、例えば、Si源としては二酸化珪素SiO2を、B源としては硼酸B2O3を、Pb源としては鉛丹Pb3O4を用い得る。
【００２７】
また、主要成分Si、B、Pbの他に、Al、Zr等の他の成分を含む組成とする場合には、例えばそれらの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例の電極用ペースト組成物が受光面電極の形成に適用された太陽電池の断面構造を示す模式図である。
【図２】図１の太陽電池の受光面電極パターンの一例を示す図である。
【図３】実施例および比較例で用いたガラスフリットの主成分組成を三角ダイヤグラムに表した図である。
【図４】図３の三角ダイヤグラムにおいて、実施例および比較例が分布している領域を拡大して示す図である。
【図５】図３の三角ダイヤグラムの実施例が分布している領域を更に拡大して特に好適な範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【００３０】
図１は、本発明の一実施例の導電性組成物が適用されたシリコン系太陽電池１０の断面構造を模式的に示す図である。図１において、太陽電池１０は、例えばｐ型多結晶半導体であるシリコン基板１２と、その上下面にそれぞれ形成されたｎ+層１４およびｐ+層１６と、そのｎ+層１４上に形成された反射防止膜１８および受光面電極２０と、そのｐ+層１６上に形成された裏面電極２２とを備えている。
【００３１】
上記のｎ+層１４およびｐ+層１６は、シリコン基板１２の上下面に不純物濃度の高い層を形成することで設けられたもので、その高濃度層の厚さ寸法すなわち層１４，１６の厚さ寸法は例えばそれぞれ0.5(μm)程度である。ｎ+層１４に含まれる不純物は、例えばｎ型のドーパントである燐(P)であり、ｐ+層１６に含まれる不純物は、例えばｐ型のドーパントである硼素(B)である。
【００３２】
また、前記の反射防止膜１８は、例えば、窒化珪素 Si3N4等から成る薄膜で、例えば可視光波長の１／４程度の光学的厚さで設けられることによって10(％)以下、例えば2(％)程度の極めて低い反射率に構成されている。
【００３３】
また、前記の受光面電極２０は、例えば一様な厚さ寸法の厚膜導体から成るもので、図２に示されるように、受光面２４の略全面に、多数本の細線部を有する櫛状を成す平面形状で設けられている。上記の厚膜導体は、Agを67〜98(wt%)程度およびガラスを2〜33(wt%)程度を含む厚膜銀から成るもので、そのガラスは酸化物換算した値で、PbOを46〜57(mol%)、B2O3を1〜7(mol%)、SiO2を38〜53(mol%)の範囲内の割合でそれぞれ含む鉛ガラスである。また、上記の導体層の厚さ寸法は例えば15〜20(μm)の範囲内、例えば17(μm)程度で、細線部の各々の幅寸法は例えば80〜130(μm)の範囲内、例えば100(μm)程度で、十分に高い導電性を備えている。
【００３４】
また、前記の裏面電極２２は、ｐ+層１６上にアルミニウムを導体成分とする厚膜材料を略全面に塗布して形成された全面電極２６と、その全面電極２６上に帯状に塗布して形成された厚膜銀から成る帯状電極２８とから構成されている。この帯状電極２８は、裏面電極２２に導線等を半田付け可能にするために設けられたものである。
【００３５】
以上のように構成された太陽電池１０は、前述したように受光面電極２０が前述した組成の鉛ガラスを2〜33(wt%)の範囲で含む厚膜銀で構成されていることから、従来から用いられてきた種々のガラスが用いられた太陽電池に比較して、焼成マージンが大きい利点がある。
【００３６】
上記のような受光面電極２０は、例えば、導体粉末と、ガラスフリットと、ベヒクルと、溶剤とから成る電極用ペーストを用いて良く知られたファイヤースルー法によって形成されたものである。その受光面電極形成を含む太陽電池１０の製造方法の一例を比較例の導電性組成物の製造方法と併せて以下に説明する。
【００３７】
まず、上記ガラスフリットを作製する。Si源として二酸化珪素 SiO2を、B源として硼酸 B2O3を、Pb源として鉛丹 Pb3O4を、Al源として酸化アルミニウム Al2O3を、Zr源として酸化ジルコニウム ZrO2を、Na源として酸化ナトリウム Na2Oを、Li源として酸化リチウム Li2Oを、Ca源として酸化カルシウム CaOを、Zn源として酸化亜鉛 ZnOを、Mg源として酸化マグネシウム MgOをそれぞれ用意し、表１に示す組成となるように秤量して調合した。これを坩堝に投入して組成に応じた900〜1100(℃)の範囲内の温度で、30分〜1時間程度溶融してガラス化させた。得られたガラスをポットミル等の適宜の粉砕装置を用いて粉砕し、平均粒径が0.4(μm)、0.6(μm)、1.5(μm)、3.0(μm)、4.0(μm)の粉末を得た。
【００３８】
【表１】
2010199334.tif 000003
【００３９】
また、前記導体粉末として、例えば、平均粒径が1〜3(μm)の範囲内、例えば2(μm)程度の市販の球状の銀粉末を用意した。このような平均粒径が十分に小さい銀粉末を用いることにより、塗布膜における銀粉末の充填率を高め延いては導体の導電率を高めることができる。また、前記ベヒクルは、有機溶剤に有機結合剤を溶解させて調製したもので、有機溶剤としては、例えばブチルカルビトールアセテートが、有機結合剤としては、例えばエチルセルロースが用いられる。ベヒクル中のエチルセルロースの割合は例えば15(wt%)程度である。また、ベヒクルとは別に添加する溶剤は、例えばブチルカルビトールアセテートである。すなわち、これに限定されるものではないが、ベヒクルに用いたものと同じ溶剤でよい。この溶剤は、ペーストの粘度調整の目的で添加される。
【００４０】
以上のペースト原料をそれぞれ用意して、例えば導体粉末を64〜82(wt%)、ガラスフリットを2〜20(wt%)、ベヒクルを13(wt%)、溶剤を3(wt%)の割合で秤量し、攪拌機等を用いて混合した後、例えば三本ロールミルで分散処理を行う。これにより、前記電極用ペーストが得られる。なお、本実施例においては、導体粉末とガラスフリットの合計量を84(wt%)、ベヒクルおよび溶剤の合計量を16(wt%)とした。なお、前記表１は、各実施例および比較例におけるガラスフリットの組成と、その粒径、添加量と、それぞれのガラスフリットを用いて前記受光面電極２０を形成したときの太陽電池１０の特性を評価した結果とをまとめたものである。なお、この表１において、ガラスフリット量は、ペースト全体に対する容積で表した。
【００４１】
上記のようにして電極用ペーストを調製する一方、適宜のシリコン基板に例えば、熱拡散法やイオンプランテーション等の良く知られた方法で不純物を拡散し或いは注入して前記ｎ+層１４およびｐ+層１６を形成することにより、前記シリコン基板１２を作製する。次いで、これに例えばスピンコーティング等の適宜の方法で窒化珪素薄膜を形成し、前記反射防止膜１８を設ける。
【００４２】
次いで、上記の反射防止膜１８上に前記図２に示すパターンで前記電極用ペーストをスクリーン印刷する。これを例えば150(℃)で乾燥し、更に、近赤外炉において760〜900(℃)の範囲内の温度で焼成処理を施す。これにより、その焼成過程で電極用ペースト中のガラス成分が反射防止膜１８を溶かし、その電極用ペーストが反射防止膜１８を破るので、電極用ペースト中の導体成分すなわち銀とｎ+層１４との電気的接続が得られ、前記図１に示されるようにシリコン基板１２と受光面電極２０とのオーミックコンタクトが得られる。受光面電極２０は、このようにして形成される。
【００４３】
なお、前記裏面電極２２は、上記工程の後に形成してもよいが、受光面電極２０と同時に焼成して形成することもできる。裏面電極２２を形成するに際しては、上記シリコン基板１２の裏面全面に、例えばアルミニウムペーストをスクリーン印刷法等で塗布し、焼成処理を施すことによってアルミニウム厚膜から成る前記全面電極２６を形成する。更に、その全面電極２６の表面に前記電極用ペーストをスクリーン印刷法等を用いて帯状に塗布して焼成処理を施すことによって、前記帯状電極２８を形成する。これにより、裏面全面を覆う全面電極２６と、その表面の一部に帯状に設けられた帯状電極２８とから成る裏面電極２２が形成され、前記の太陽電池１０が得られる。上記工程において、同時焼成で製造する場合には、受光面電極２０の焼成前に印刷処理を施すことになる。
【００４４】
前記の表１の右端２欄に示す特性は、このようにして得られる太陽電池１０において、ガラスの組成、粒径、および添加量を種々変更した実施例および比較例の各々について、焼成温度を前記範囲内で変化させて受光面電極２０を形成し、得られた太陽電池１０の出力を測定して、曲線因子ＦＦの最大値と、その最大値よりも１％だけ低い値以上のＦＦ値が得られる温度幅すなわち焼成マージンとを評価した結果である。なお、太陽電池１０の出力は、市販のソーラーシミュレータを用いて測定した。
【００４５】
太陽電池においては、７０以上のＦＦ値が得られていれば使用可能であるが、ＦＦ値が高いほど好ましいのはもちろんである。表１の実施例１〜２３では、７４〜７５のＦＦ値が得られており、十分に高い出力が得られる。また、実施例１〜２３では、30〜40(℃)と十分に広い焼成マージンが得られている。
【００４６】
すなわち、表１に示す評価結果によれば、PbOが46〜57(mol%)、B2O3が1〜7(mol%)、SiO2が38〜53(mol%)の範囲内であれば、ＦＦ値が十分に高く、且つ焼成マージンが十分に広くなる。また、実施例１１〜１８によれば、上記主要成分に加えて、更に、Al2O3が3(mol%)以下、ZrO2が5(mol%)以下、Na2Oが3(mol%)以下、Li2Oが7(mol%)以下、CaOが2(mol%)以下、ZnOが1(mol%)以下、MgOが5(mol%)以下の範囲で含まれていても、同様な特性を得ることができる。また、実施例４，２１〜２３によれば、ガラスフリットの粒径が0.6〜3.0(μm)の範囲内であれば、粒径に拘わらず高い特性が得られている。また、実施例１０，１９，２０によれば、7〜35(vol%)の範囲内の添加量であれば、添加量に拘わらず高い特性が得られている。なお、上記ガラス量は、ペースト全体に対して3〜15(wt%)に相当する。
【００４７】
上記焼成マージンは、本実施例においては、製造ロット内の基板厚みのばらつきの最適焼成温度への影響が考慮された値である。すなわち、厚みのばらつきを考慮しても、「ＦＦ最大値−１％」が得られる温度範囲が30〜40(℃)と十分に広くなっている。
【００４８】
これに対して、比較例１〜１１では、PbO、B2O3、SiO2の少なくとも一つが前記好ましい範囲から外れていることから、焼成マージンが得られず、或いは、ＦＦ値が低い結果となっている。なお、比較例２，３等、ＦＦ最大値が７０を下回るものについては、太陽電池として十分な機能を有していないため、焼成マージンを評価していない。
【００４９】
また、比較例１２〜１５は、ガラス組成が本発明の範囲内に含まれるもので、実施例１〜２２に比較するとやや低い特性に留まったが、太陽電池用途に利用可能なものである。したがって、これらは実施例に加えることもできるが、ここでは比較例に分類した。比較例１２，１３は、組成が実施例１０と同一であるが、ガラスフリットの添加量が過少(5(vol%))或いは過剰(47(vol%))であるため、ＦＦ値がやや低めの７０〜７１に留まっている。しかし、この値は太陽電池用途としての最低限の要求は満たしているし、焼成マージンは30(℃)と十分に広いので、本願発明にはこのような構成も含まれる。また、比較例１４，１５は、組成が実施例４と同一であるが、ガラスフリットの粒径が小さすぎる(0.4(μm))或いは大きすぎる(4.0(μm))ため、ＦＦ最大値が７１〜７２と低めで焼成マージンも15〜20(℃)の狭い範囲に留まっている。しかし、このＦＦ値は太陽電池用途としての最低限の要求は満たしているし、焼成マージンも10(℃)以下である比較例１〜１１に比べると改善されていると言えるので、本願発明にはこのような構成も含まれる。
【００５０】
上記の実施例および比較例によれば、ガラスフリットを構成するガラス組成がPbOが46〜57(mol%)、B2O3が1〜7(mol%)(好ましくは3(mol%)以上)、SiO2が38〜53(mol%)の範囲内であれば、７０以上のＦＦ値と、15(℃)以上の焼成マージンを有する電極用ペーストが得られる。また、ガラスフリットの添加量を7〜35(vol%)の範囲内とすれば、範囲外の場合よりも高いＦＦ値を得ることができる。また、ガラスフリットの粒径を0.5〜3.0(μm)(好ましくは0.6〜3.0(μm))の範囲内とすれば、焼成マージンを30(℃)以上に広げることができる。
【００５１】
図３は、前記表１に示した実施例１〜１０および比較例１〜１０でそれぞれ用いたガラスフリットの主成分Pb、B、Siの構成比を三角ダイヤグラム上に表したもので、図４には、比較例１１を除く他の実施例・比較例の組成が分布している領域を拡大して示す。なお、上記の他の実施例および比較例は、比較例１１が著しく異なる組成であり、他のものは、他の成分を含むか組成が同一で粒径または添加量が異なるものであるので掲載を省略した。
【００５２】
図４において、一点鎖線で囲まれ且つ斜線を施した範囲が本発明の主成分の組成範囲である。比較例１〜１５は、その周辺に分布するように組成が選ばれている。実施例の組成範囲の比較的近傍にある比較例１，５〜８は、ＦＦ最大値は十分に高いが、焼成マージンが5〜10(℃)と狭くなる。また、実施例の組成範囲からの外れ方の大きい比較例２〜４，９，１０は、ＦＦ最大値が７０未満に著しく小さくなっている。更に外れ方の大きい比較例１１も同様である。
【００５３】
上記の図示結果から、実施例の組成範囲から外れると、まず焼成マージンが狭くなり、更に外れるとＦＦ最大値が小さくなって、何れも本願発明の目的を達成できなくなることが判る。
【００５４】
図５は、図４に一点鎖線で囲んで示した実施例の範囲内およびその近傍の領域を更に拡大して示したものである。前記表１に示されるように、本実施例の範囲内では何れの組成のガラスフリットを用いた場合にも、74(%)以上のＦＦ値および30(℃)以上の焼成マージンが得られる。しかしながら、図５に二点鎖線で囲んで示した範囲内の組成のガラスフリットを用いれば、ＦＦ値が75(%)、焼成マージンが40(℃)と、更に好ましい結果が得られる。すなわち、表１に示した評価結果によれば、PbOが49〜54(mol%)、B2O3が3〜5(mol%)、SiO2が43〜48(mol%)の範囲内のガラスフリットを用いることが最も好ましい。
【００５５】
要するに、本実施例によれば、太陽電池１０の電極用ペーストは、これを構成するガラスフリットがPbOが46〜57(mol%)、B2O3が1〜7(mol%)、SiO2が38〜53(mol%)の範囲内のガラスから成ることから、これを用いて受光面電極２０を形成する太陽電池１０の最適焼成温度範囲が広くなる。例えば、製造ロット毎の最適焼成温度範囲が30〜40(℃)程度に広がる。そのため、ファイヤースルー性が向上してオーミックコンタクトが改善されるので、製造ロット当たりの平均出力が向上する。
【００５６】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【００５７】
例えば、前記実施例においては、反射防止膜１８が窒化珪素膜から成るものであったが、その構成材料は特に限定されず、一般に太陽電池に用いられる二酸化チタンTiO2等の他の種々の材料から成るものを同様に用い得る。
【００５８】
また、実施例においては、本発明がシリコン系太陽電池１０に適用された場合について説明したが、本発明は、ファイヤースルー法で受光面電極を形成することのできる太陽電池であれば適用対象の基板材料は特に限定されない。
【符号の説明】
【００５９】
１０：太陽電池、１２：シリコン基板、１４：ｎ+層、１６：ｐ+層、１８：反射防止膜、２０：受光面電極、２２：裏面電極、２４：受光面、２６：全面電極、２８：帯状電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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