(57)【要約】【課題】ＰＥＲＣ型太陽電池セル等の太陽電池セルに対して高い変換効率及び高い短絡電流値をもたらす電極を形成することが可能なペースト組成物を提供する。【解決手段】ペースト組成物は、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の少なくとも一方の金属粒子と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを少なくとも含み、金属粒子は、レーザー回折散乱法で測定される体積基準とした粒度分布曲線において、最小粒子径Ｄｍｉｎが１．５μｍ以上２．０μｍ以下、粒度分布曲線において、５０％目に該当する中心粒子径（Ｄ５０）が４．０μｍ以上８．０μｍ以下、式（１）Ｄ＝Ｄ５０／（Ｄ９０−Ｄ１０）      （１）（式（１）中、Ｄ５０は中心粒子径であり、Ｄ９０は、粒度分布曲線において９０％目に該当する粒子径であり、Ｄ１０は、粒度分布曲線において１０％目に該当する粒子径である）で表されるＤの値が０．７以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の少なくとも一方の金属粒子と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを少なくとも含み、
前記金属粒子は、レーザー回折散乱法で測定される体積基準とした粒度分布曲線において、最小粒子径Ｄｍｉｎが１．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、前記粒度分布曲線において、５０％目に該当する中心粒子径（Ｄ５０）が４．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、かつ、後記式（１）
Ｄ＝Ｄ５０／（Ｄ９０−Ｄ１０）      （１）
（式（１）中、Ｄ５０は前記中心粒子径であり、Ｄ９０は、前記粒度分布曲線において９０％目に該当する粒子径であり、Ｄ１０は、前記粒度分布曲線において１０％目に該当する粒子径である）
で表されるＤの値が０．７以上である、ペースト組成物。
【請求項２】
前記ガラス粉末は、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）及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群より選択される１種以上の元素を含む、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項３】
前記金属粒子１００質量部あたり、前記ガラス粉末の含有量が１質量部以上８質量部以下、前記有機ビヒクルの含有量が２０質量部以上４５質量部以下である、請求項１又は２に記載のペースト組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペースト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、結晶系太陽電池セルの変換効率（発電効率）や信頼性等を向上させることを目的として、種々の研究開発が行われている。その一つとして、ＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  ｅｍｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  ｒｅａｒ  ｃｅｌｌ）型高変換効率セルが注目されている。ＰＥＲＣ型高変換効率セルは、例えば、アルミニウムを主成分とする電極を備えた構造を有する。この電極層の構成を適切に設計することで、ＰＥＲＣ型高変換効率セルの変換効率を高められることが知られている。例えば、特許文献１には、３０−７０ｍｏｌ％Ｐｂ２+、１−４０ｍｏｌ％Ｓｉ４+、１０‐６５ｍｏ％Ｂ３+、１−２５ｍｏｌ％Ａｌ３+から構成されるガラスフリットを含有するアルミニウムペースト組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４５８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のペースト組成物を用いて形成された電極を備える太陽電池セルの変換効率は、理論変換効率と比較すると依然として向上の余地が残されており、十分高い変換効率を得るまでには至っていなかった。特に、従来のペースト組成物を用いた場合、高い短絡電流値が得られにくいという課題も有していた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＰＥＲＣ型太陽電池セル等の太陽電池セルに対して高い変換効率及び高い短絡電流値をもたらす電極を形成することが可能なペースト組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の粒度分布を有するアルミニウム粒子及び／又はアルミニウム−シリコン合金粒子を必須の構成成分とすることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項１．アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の少なくとも一方の金属粒子と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを少なくとも含み、
前記金属粒子は、レーザー回折散乱法で測定される体積基準とした粒度分布曲線において、最小粒子径Ｄｍｉｎが１．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、前記粒度分布曲線において、５０％目に該当する中心粒子径（Ｄ５０）が４．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、かつ、後記式（１）
Ｄ＝Ｄ５０／（Ｄ９０−Ｄ１０）      （１）
（式（１）中、Ｄ５０は前記中心粒子径であり、Ｄ９０は、前記粒度分布曲線において９０％目に該当する粒子径であり、Ｄ１０は、前記粒度分布曲線において１０％目に該当する粒子径である）
で表されるＤの値が０．７以上である、ペースト組成物。
項２．前記ガラス粉末は、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）及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群より選択される１種以上の元素を含む、項１に記載のペースト組成物。
項３．前記金属粒子１００質量部あたり、前記ガラス粉末の含有量が１質量部以上８質量部以下、前記有機ビヒクルの含有量が２０質量部以上４５質量部以下である、項１又は２に記載のペースト組成物。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るペースト組成物によれば、ＰＥＲＣ型太陽電池セル等の太陽電池セルに対して高い変換効率及び高い短絡電流値を付与できる電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＰＥＲＣ型太陽電池セルの断面構造の一例を示す模式図であり、（ａ）はその実施形態の一例を、（ｂ）はその実施形態の他例である。
【図２】実施例と比較例において作製された電極構造の断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係るペースト組成物は、例えば、太陽電池セルの電極を形成するために使用される材料である。太陽電池セルとしては、特に限定されないが、例えば、ＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  ｅｍｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  ｒｅａｒ  ｃｅｌｌ）型高変換効率セル（以下、「ＰＥＲＣ型太陽電池セル」という）が挙げられる。本発明に係るペースト組成物は、例えば、ＰＥＲＣ型太陽電池セルの裏面電極を形成するために使用できる。以下、本発明に係るペースト組成物を、単に「ペースト組成物」と記載することがある。
【００１２】
最初に、ＰＥＲＣ型太陽電池セルの構造の一例を説明する。
【００１３】
１．ＰＥＲＣ型太陽電池セル
図１（ａ）、（ｂ）は、ＰＥＲＣ型太陽電池セルの一般的な断面構造の模式図である。ＰＥＲＣ型太陽電池セルは、シリコン半導体基板１、ｎ型不純物層２、反射防止膜３、グリッド電極４、電極層５、合金層６、ｐ+層７を構成要素として備えることができる。
【００１４】
シリコン半導体基板１は、例えば、厚みが１８０〜２５０μｍのｐ型シリコン基板が用いられる。
【００１５】
ｎ型不純物層２は、シリコン半導体基板１の受光面側に設けられる。ｎ型不純物層２の厚みは、例えば、０．３〜０．６μｍである。
【００１６】
反射防止膜３及びグリッド電極４は、ｎ型不純物層２の表面に設けられる。反射防止膜３は、例えば、窒化シリコン膜で形成されパッシベーション膜とも称される。反射防止膜３は、いわゆるパッシベーション膜として作用することで、シリコン半導体基板１の表面での電子の再結合を抑制でき、結果として、発生したキャリアの再結合率を減らすことを可能にする。これにより、ＰＥＲＣ型太陽電池セルの変換効率が高められる。
【００１７】
反射防止膜３は、シリコン半導体基板１の裏面側、つまり、前記受光面と逆側の面にも設けられる。また、この裏面側の反射防止膜３を貫通し、かつ、シリコン半導体基板１の裏面の一部を削るように形成されたコンタクト孔が、シリコン半導体基板１の裏面側に形成されている。
【００１８】
電極層５は、前記コンタクト孔を通じてシリコン半導体基板１に接触するように形成されている。電極層５は、本発明のペースト組成物によって形成される部材であり、所定のパターン形状に形成される。図１（ａ）の形態のように、電極層５は、ＰＥＲＣ型太陽電池セルの裏面全体を覆うように形成されていてもよいし、あるいは、コンタクト孔及びその近傍を覆うように形成されていてもよい。電極層５の主成分はアルミニウムであるので、電極層５はアルミニウム電極層である。
【００１９】
電極層５は、例えば、ペースト組成物を所定のパターン形状に塗布することで形成され得る。塗布方法は特に限定されず、例えば、スクリーン印刷等の公知の方法が挙げられる。ペースト組成物を塗布した後、必要に応じて乾燥させた後、例えば、６６０℃等のアルミニウムの融点を超える温度にて短時間焼成することで、電極層５が形成され得る。
【００２０】
このように焼成すると、ペースト組成物に含まれるアルミニウムが、シリコン半導体基板１の内部に拡散する。これにより、電極層５とシリコン半導体基板１との間に、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）合金層（合金層６）が形成され、これと同時に、アルミニウム原子の拡散によって、不純物層としてのｐ+層７が形成される。
【００２１】
ｐ+層７は、電子の再結合を防止し、生成キャリアの収集効率を向上させる効果、いわゆる、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）効果をもたらすことができる。
【００２２】
前記電極層５と、合金層６とで形成される電極が、図１に示す裏面電極８である。従って、裏面電極８は、ペースト組成物を用いて形成され、例えば、裏面側の反射防止膜３（パッシベーション膜３）上に塗工することによって、裏面電極８を形成できる。特に、本発明に係るペースト組成物を用いて裏面電極８を形成すれば、電極層５とシリコン半導体基板１との界面における空洞の生成が抑制されやすく、良好なＢＳＦ効果をもたらすことができる。
【００２３】
２．ペースト組成物
次に、本実施形態のペースト組成物について詳述する。
【００２４】
ペースト組成物は、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の少なくとも一方の金属粒子と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとを少なくとも含み、前記金属粒子は、レーザー回折散乱法で測定される体積基準とした粒度分布曲線において、最小粒子径Ｄｍｉｎが１．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、前記粒度分布曲線において、５０％目に該当する中心粒子径（Ｄ５０）が４．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、かつ、後記式（１）
Ｄ＝Ｄ５０／（Ｄ９０−Ｄ１０）      （１）
（式（１）中、Ｄ５０は前記中心粒子径であり、Ｄ９０は、前記粒度分布曲線において９０％目に該当する粒子径であり、Ｄ１０は、前記粒度分布曲線において１０％目に該当する粒子径である）
で表されるＤの値が０．７以上である。
【００２５】
本発明に係るペースト組成物によれば、ＰＥＲＣ型太陽電池セル等の太陽電池セルに対して高い変換効率及び高い短絡電流値を付与できる電極を形成することができる。
【００２６】
前述したように、ペースト組成物を使用することで、ＰＥＲＣ型太陽電池セル等の太陽電池セルの裏面電極を形成することができる。つまり、本発明のペースト組成物は、シリコン基板上に形成されたパッシベーション膜が有する穴を通じてシリコン基板に電気的に接触する太陽電池用裏面電極を形成するために用いることができる。
【００２７】
ペースト組成物は、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の少なくとも一方の金属粒子を構成成分として含む。ペースト組成物が前記金属粒子を含むことで、ペースト組成物が焼成されて形成される焼結体は、導電性が発揮される。
【００２８】
ペースト組成物は、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子のいずれか一方だけを構成成分とすることができるし、あるいは、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の両方を構成成分とすることができる。
【００２９】
前記金属粒子の形状は特に限定されない。例えば、前記金属粒子の形状は球状、楕円状、不定形状、鱗片状、繊維状等のいずれであってもよい。前記金属粒子の形状が球状であれば、ペースト組成物により形成される前記電極層５において、前記金属粒子の充填性が増大して、電気抵抗を効果的に低下させることができる。また、前記金属粒子の形状が球状である場合、ペースト組成物により形成される前記電極層５において、シリコン半導体基板１と前記金属粒子（アルミニウム粒子及び／又はアルミニウム−シリコン合金粒子）との接点が増えるので、良好なＢＳＦ層を形成しやすい。
【００３０】
ペースト組成物がアルミニウム粒子を含むと、ペースト組成物を焼成して焼結体を形成した際にシリコン半導体基板１との間にアルミニウム−シリコンの合金を含む合金層６とｐ+層７とが形成されるので、前述したＢＳＦ効果を一層高めることができる。
【００３１】
一方、ペースト組成物がアルミニウム−シリコン合金粒子を含むと、アルミニウム−シリコン合金粒子中に含まれるシリコン成分が、ペースト組成物中のアルミニウムとシリコン半導体基板１中のシリコンとの過剰な反応を制御する働きをし得る。これにより、電極層５とシリコン半導体基板１との界面における空洞の生成を抑制しやすい。
【００３２】
アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の純度は特に限定されず、また、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子には、不可避的に含まれる金属が含まれていてもよい。
【００３３】
アルミニウム−シリコン合金粒子は、アルミニウム及びシリコンの合金である限りは、両者の比率は特に限定されない。例えば、アルミニウム−シリコン合金粒子中、シリコンを５質量％以上４０質量％以下含む場合は、このペースト組成物から形成される電極層の抵抗値を低く保つことができる。
【００３４】
前記金属粒子は、レーザー回折散乱法で測定される体積基準とした粒度分布曲線において、最小粒子径Ｄｍｉｎが１．５μｍ以上２．０μｍ以下である。Ｄｍｉｎがこの範囲であることは、ペースト組成物は、微粉状の前記金属粒子が少ないことを意味する。Ｄｍｉｎが１．５μｍ未満となると短絡電流が低くなり、また、Ｄｍｉｎが２．０μｍを超えると開放端電圧が低下し、太陽電池セルの変換効率が悪化する。Ｄｍｉｎは、１．５〜１．８μｍであることが特に好ましい。
【００３５】
前記金属粒子は、前記粒度分布曲線において、５０％目に該当する中心粒子径（Ｄ５０）が４．０μｍ以上８．０μｍ以下である。Ｄ５０が４．０μｍ未満であると太陽電池セルの変換効率が低下し、Ｄ５０が８．０μｍを超えると、開放端電圧が低下する。また、Ｄ５０が４．０μｍ以上８．０μｍ以下であることで、前記金属粒子どうしの凝集も起こりにくく、また、焼成時の反応性も良好であり、アルミニウムがシリコン等と合金を形成しやすい。
【００３６】
前記金属粒子は、式（１）
Ｄ＝Ｄ５０／（Ｄ９０−Ｄ１０）      （１）
（式（１）中、Ｄ５０は前記中心粒子径であり、Ｄ９０は、前記粒度分布曲線において９０％目に該当する粒子径であり、Ｄ１０は、前記粒度分布曲線において１０％目に該当する粒子径である）
で表されるＤの値が０．７以上である。Ｄの値がこの範囲であることは、前記金属粒子は、微粉及び粗粉の割合が少なく、粒子径の分布が小さく、より均一な粒度を有することを意味する。Ｄの値が０．７未満であると、抵抗が低くなりにくく、変換効率が十分でない。Ｄの値の上限は、例えば、２．０とすることができ、この場合、生産性の低化が起こりにくくなる。好ましいＤの値の上限は、１．４である。Ｄの値は、０．７〜１．０であることが特に好ましい。
【００３７】
前記粒度分布曲線は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５：２０１３に準拠して前記金属粒子をレーザー回折散乱法で測定することで得ることができる。Ｄｍｉｎとは、前記粒度分布曲線において、最も小さい粒子径の値をいう。Ｄ５０は、前記粒度分布曲線において５０％目に該当する粒子径であって、言い換えれば、前記粒度分布曲線における粒子径の積算値が５０％であるときの粒子径を意味する。同様に、Ｄ９０は、前記積算値が９０％、Ｄ１０は、前記積算値が１０％であるときの粒子径を意味する。
【００３８】
本発明において、前記粒度分布曲線は、例えば、マイクロトラック・ベル社製のレーザー回折散乱式粒子径分布測定装置「マイクロトラックＭＴ３０００ＩＩシリーズ」を使用して得ることができ、Ｄｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を計測できる。
【００３９】
前記金属粒子は、Ｄｍｉｎ、Ｄ５０及びＤの３種類のパラメータが前記特定の範囲を有することで、ペースト組成物から形成された電極層を備える太陽電池セルは高い短絡電流（ＩＳＣ）を有し、また、開放端電圧（ＶＯＣ）も高くなり、優れた変換効率を示すことができる。
【００４０】
特に、ペースト組成物は、前述のように微粉の量が制御されているので、ペースト組成物の焼成時にアルミニウムがシリコン等と合金を形成しやすくなり、良好なＢＳＦ効果が得られやすくなり、この結果、太陽電池セルの変換効率を従来よりも高めることができる。このように、本願発明者らは、従来着目されていなかったペースト組成物中の前記金属粒子の微粉が、太陽電池セルの変換効率に大きく寄与することを見出したものであり、前記金属粒子の微細な粉末の混入を防ぐべく、前述の３種類のパラメータが調節されている。これにより、太陽電池セルの変換効率を高めることを可能にしたものである。
【００４１】
ペースト組成物に含まれる前記金属粒子は、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の両方でもよい。また、ペースト組成物は、本発明の効果が阻害されなければ、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子以外の他の金属粒子を含んでもよい。
【００４２】
ペースト組成物がアルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の両方を含む場合、両者の混合割合は特に限定されない。例えば、アルミニウム粒子１００質量部に対して、アルミニウム−シリコン合金粒子が１００質量部以上５００質量部以下であれば、ペースト組成物の焼成時において、アルミニウムとシリコン半導体基板１中のシリコンとの過剰な反応をより効果的に制御することができ、優れたＢＳＦ効果が得られやすい。
【００４３】
アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子は、いずれも公知の方法で製造することができる。
【００４４】
アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子のＤｍｉｎ、Ｄ５０、Ｄの値の調節も、従来から行われている粒度分布の制御方法により行うことができる。特に、これらの値の調節を容易に行うことができるという観点から、ガスアトマイズ法によって、アルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子を製造することが好ましい。
【００４５】
ガラス粉末は、前記金属粒子とシリコンとの反応、及び、前記金属粒子自身の焼結を助ける作用があるとされている。
【００４６】
ガラス粉末としては特に限定されず、例えば、太陽電池セルの電極層を形成するために使用されているペースト組成物に含まれる公知のガラス成分とすることができる。ガラス粉末の具体例としては、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。
【００４７】
具体的にガラス粉末は、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｐ２Ｏ５及びＴｅＯ２からなる群より選ばれる少なくとも１種の成分を含むことができる。例えば、ガラス粉末において、Ｂ２Ｏ３成分とＢｉ２Ｏ３成分とのモル比（Ｂ２Ｏ３／Ｂｉ２Ｏ３）が０．８以上４．０以下であるガラスフリットと、Ｖ２Ｏ５成分とＢａＯ成分とのモル比（Ｖ２Ｏ５／ＢａＯ）が１．０以上２．５以下であるガラスフリットとを組み合わせてもよい。
【００４８】
ガラス粉末の軟化点は、例えば、７５０℃以下とすることができる。ガラス粉末に含まれる粒子の平均粒子径は、例えば、１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。
【００４９】
ペースト組成物中に含まれるガラス粉末の含有量は、例えば、前記金属粒子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。この場合、シリコン半導体基板１および反射防止膜３（パッシベーション膜）との密着性が良好となり、また、電気抵抗も増大しにくい。ペースト組成物中に含まれるガラス粉末の含有量は、前記金属粒子１００質量部に対して、１質量部以上８質量部以下であることが特に好ましい。
【００５０】
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材料を使用できる。あるいは、溶剤を含まず、樹脂そのものを有機ビヒクルとして使用してもよい。
【００５１】
溶剤は、公知の種類が使用可能であり、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。
【００５２】
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。
【００５３】
樹脂としては公知の種類が使用可能であり、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。
【００５４】
有機ビヒクルに含まれる樹脂、溶剤、各種添加剤の割合は任意に調整することができ、例えば、公知の有機ビヒクルと同様の成分比とすることができる。
【００５５】
有機ビヒクルの含有比率は特に限定されないが、例えば、良好な印刷性を有するという観点から、前記金属粒子１００質量部に対して、１０質量部以上５００質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上４５質量部以下であることが特に好ましい。
【００５６】
本発明のペースト組成物は、例えば、太陽電池セルの電極層（特には図１で示されるようなＰＥＲＣ型太陽電池セルの裏面電極８）を形成するための使用として適している。よって、本発明のペースト組成物は、太陽電池裏面電極形成剤としても使用され得る。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。
【００５８】
（実施例１）
ガスアトマイズ法により調製したアルミニウム粒子１００質量部と、Ｂ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＳｒＯ−ＢａＯ−Ｓｂ２Ｏ３＝４０／４０／１０／５／５（ｍｏｌ％）の成分比を有するガラス粉末１．５質量部と、エチルセルロースをブチルジグリコールに溶解した樹脂液（有機ビヒクル）３５質量部とを、既知の分散装置（ディスパー）を用いて混合することで、ペースト組成物を得た。使用したアルミニウム粒子のＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０は、後掲の表１の通りとした。
【００５９】
（実施例２）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム−シリコン合金粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６０】
（実施例３）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６１】
（実施例４）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム−シリコン合金粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６２】
（実施例５）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の混合粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。前記混合粒子中、アルミニウム粒子とアルミニウム−シリコン合金粒子との質量比率は１：１であった。
【００６３】
（実施例６）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の混合粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。前記混合粒子中、アルミニウム粒子とアルミニウム−シリコン合金粒子との質量比率は１：１であった。
【００６４】
（比較例１）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６５】
（比較例２）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム−シリコン合金粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６６】
（比較例３）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６７】
（比較例４）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６８】
（比較例５）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム−シリコン合金粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００６９】
（比較例６）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の混合粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。前記混合粒子中、アルミニウム粒子とアルミニウム−シリコン合金粒子との質量比率は１：１であった。
【００７０】
（比較例７）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００７１】
（比較例８）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００７２】
（比較例９）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００７３】
（比較例１０）
アルミニウム粒子を、表１に示すＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０を有するアルミニウム粒子に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてペースト組成物を得た。
【００７４】
（評価方法）
評価用の太陽電池セルである焼成基板を次のように製作した。まず、図２の（Ａ）に示すように、まず、厚みが１８０μｍのシリコン半導体基板１を準備した。そして、図２の（Ｂ）に示すように、レーザー発振器として波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザーを用いて、直径Ｄが１００μｍ、深さが１μｍのコンタクト孔９をシリコン半導体基板１の表面に形成した。このシリコン半導体基板１は、抵抗値３Ω・ｃｍであり、裏面パッシベーション型単結晶であった。
【００７５】
次に、図２の（Ｃ）に示すように、裏面全体（コンタクト孔９が形成されている側の面）を覆うように、上記各実施例及び比較例で得られた各ペースト組成物１０を、シリコン半導体基板１の表面上に、スクリーン印刷機を用いて、１．０−１．１ｇ／ｐｃになるように印刷した。次いで、図示はしていないが、受光面に公知の技術で作成したＡｇペーストを印刷した。その後、８００℃に設定した赤外ベルト炉を用いて焼成した。この焼成により、図２の（Ｄ）に示すように、電極層５を形成し、また、この焼成の際にアルミニウムがシリコン半導体基板１の内部に拡散することにより、電極層５とシリコン半導体基板１との間にＡｌ−Ｓｉの合金層６が形成されると同時に、アルミニウム原子の拡散による不純物層としてｐ+層（ＢＳＦ層）７が形成された。以上のように、評価用の焼成基板を製作した。
【００７６】
このように得られた太陽電池セルを、ワコム電創のソーラーシュミレータ：ＷＸＳ−１５６Ｓ−１０、Ｉ−Ｖ測定装置ＩＶ１５０４０−１０を用いて、Ｉ−Ｖ測定を行った。これにより、短絡電流（ＩＳＣ）及び開放端電圧（ＶＯＣ）を測定し、また、曲線因子（ＦＦ）及び変換効率Ｅｆｆを算出した。曲線因子（ＦＦ）は、市販のソーラーシミュレータを用いて行った。
【００７７】
ボイドの評価については、得られた焼成基板の各試料の断面を光学顕微鏡（２００倍）で観察し、基板と電極層界面におけるボイドの有無を観察した。光学顕微鏡の観察視野において複数のコンタクト孔を観察し、すべてのコンタクト孔において空洞が形成されていなかった場合を◎、空洞が形成されていたコンタクト孔が全個数の２０％未満であったものを○、空洞が形成されていたコンタクト孔が全個数の２０〜５０％であったものを△として評価した。
【００７８】
表１には、評価結果が示されている。なお、表１中、「Ａｌ」は使用したペースト組成物に含まれる金属粒子がアルミニウム粒子であることを示し、「Ａｌ−Ｓｉ」は使用したペースト組成物に含まれる金属粒子がアルミニウム−シリコン合金粒子であることを示している。また、「Ａｌ＋Ａｌ−Ｓｉ」は、金属粒子がアルミニウム粒子及びアルミニウム−シリコン合金粒子の混合粒子であることを意味する。
【００７９】
表１にＤｍｉｎ、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５：２０１３に準拠した測定条件により、マイクロトラック・ベル社製のレーザー回折散乱式粒子径分布測定装置「マイクロトラックＭＴ３０００ＩＩシリーズ」を使用して計測した。
【００８０】
【表１】
2018074078.tif 000003
【００８１】
表１に示すとおり、Ｄｍｉｎが１．５〜２．０μｍであり、Ｄ５０が４．０〜８．０μｍであり、かつ、Ｄの値が０．７以上である粒度分布を有する金属粒子を用いた場合、いずれもＩｓｃが大きく、しかも、２１．４％以上という高い変換効率を達成することができた。
【００８２】
今回用いたセルの理論変換効率は２１．５％であることを考慮すると、実施例で得られたペースト組成物を用いた場合、優れたＢＳＦ効果が発揮されているといえる。比較例４、５については、Ｉｓｃが９．８３Ａ以上であるが、ＶＯＣが０．６６５ｍＶに到達していなかった。これでは、ＢＳＦ効果は不十分であるといえる。
【００８３】
また、アルミニウム粒子と、アルミニウム−シリコン合金粒子との比較では、変換効率に大きな影響はなかったものの、アルミニウム−シリコン合金粒子を含むペースト組成物の方が、空洞（ボイド）の発生が抑えられ、信頼性が向上することも確認した。
【符号の説明】
【００８４】
１：シリコン半導体基板
２：ｎ型不純物層
３：反射防止膜（パッシベーション膜）
４：グリッド電極
５：電極層
６：合金層
７：ｐ+層
８：裏面電極
９：コンタクト孔
１０：ペースト組成物
【図１】
2018074078.tif 000004
【図２】
2018074078.tif 000005