(57)【要約】  導電成分と、ガラスフリットと、樹脂バインダとを含む、太陽電池のグリッド電極用導電ペーストであって、導電成分は、（ｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属の粒子と、（ｉｉ）銀、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属を含む合金の粒子と、（ｉｉｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属が銀または銅の表面に塗布されたコアシェル粒子と、からなる群から選択される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池のグリッド電極用導電ペーストであって、導電成分と、ガラスフリットと、樹脂バインダとを含み、
前記導電成分は、
（ｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属の粒子と、
（ｉｉ）銀、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属を含む合金の粒子と、
（ｉｉｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属が銀または銅の表面に塗布されたコアシェル粒子と、
からなる群から選択される、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項２】
前記導電成分は、銀粒子と、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属の粒子とである、請求項１に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項３】
前記金属粒子はパラジウム粒子である、請求項２に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項４】
前記金属粒子の含有率が、前記ペーストの総量を基準にして０．０１〜１０重量％である、請求項２に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項５】
前記導電成分は、銀と、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属と、を含む合金の粒子である、請求項１に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項６】
前記合金粒子はＡｇ−Ｐｄ粒子である、請求項５に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項７】
前記合金粒子の含有率が、前記ペーストの総量を基準にして０．０１〜２０重量％である、請求項５に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項８】
前記導電成分は、銀粒子と、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属が銀または銅の表面に塗布されたコアシェル粒子とである、請求項１に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項９】
前記コアシェル粒子は、銀の表面にパラジウムが塗布された粒子である、請求項８に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項１０】
前記コアシェル粒子の含有率が、前記ペーストの総量を基準にして０．０１〜２０重量％である、請求項８に記載の、太陽電池のグリッド電極用導電ペースト。
【請求項１１】
請求項１に記載のペーストを、半導体基板の受光面の少なくとも一部分に塗布するステップと、前記電極ペーストを焼成するステップと、を含む、太陽電池電極の製造方法。
【請求項１２】
前記焼成ステップは、焼成炉において実施され、前記焼成炉内の移動ベルトの幅が少なくとも２０ｃｍである、請求項１１に記載の太陽電池電極の製造方法。
【請求項１３】
太陽光を受ける面に形成された太陽電池電極であって、導電粒子として、（ｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属の粒子、または（ｉｉ）銀、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属を含む合金の粒子、または（ｉｉｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属が銀または銅の表面に塗布されたコアシェル粒子を含む太陽電池電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用導電ペーストに関し、特に、シリコン太陽電池のグリッド電極の形成に用いる導電ペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の電極ペーストは、効率改善を促進するために電気抵抗が低いことが必要なので、シリコン太陽電池用の電極ペーストとしては、銀ペーストが広く使用されている。
【０００３】
電極が両側に形成されるシリコン太陽電池の場合、受光側ペーストは、通常、基本成分として、Ａｇ、バインダ、ガラスフリット、および溶剤の形の導電粒子を含む（たとえば、特開２００６−２９５１９７号公報を参照）。銀は、太陽電池のグリッド電極用金属粉体として一般的に使用される。特開２００６−２９５１９７号公報では、導電粒子の例として、Ｃｕと、Ａｕと、Ａｇと、Ｐｄと、Ｐｔと、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＰｔの合金と、これらの混合物とからなる群から選択される金属の粒子を挙げている。
【０００４】
太陽電池電極の典型的な製造方法では、ａ）基板上の特定の場所に太陽電池ペーストを印刷し、ｂ）その太陽電池ペーストを焼成炉で焼成する。スクリーン印刷工程を用いる場合、基板が結晶シリコンである太陽電池の電極は、ベルト式ＩＲ炉を用いてピーク温度７５０〜８００℃で焼成することが多い。
【０００５】
太陽電池の製造効率を高めるという観点では、大規模焼成炉で複数の太陽電池を同時に焼成することが望ましい。しかしながら、焼成炉内では、ある程度の温度変動が起こる可能性があり、これが太陽電池の変換効率に悪影響を及ぼす可能性がある。セラミック基板に電極ペーストを用いる場合は、焼成温度の変動度合いは、線路抵抗にわずかに影響を及ぼすだけである。しかしながら、太陽電池の場合、この変動は、変換効率に直接関係する要素であって、太陽電池の品質に関係する重要因子であり、わずかでも低減することが好ましい。
【０００６】
現在入手可能な電極ペーストを使用する場合、変換効率の観点から適切と見なされる焼成条件は、約３０℃の幅で変動する。この温度範囲から外れると、変換効率は急激に低下する。太陽電池の変換効率が焼成温度範囲に依存する理由の１つは、電極と太陽電池基板との間で良好な電気的接続が得られるのが、特定の温度範囲においてであって、その適切な焼成温度範囲の外で焼成が行われると、そのような良好な接続が得られないためである。大規模焼成炉を使用する場合は、温度範囲を狭くしようとすると、歩留まりが低下する。大規模焼成構成においても、小規模焼成炉を使用する場合も、適切な焼成温度の範囲がより広いことが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、結晶シリコン太陽電池のグリッド電極の焼成温度範囲を広げる。本発明では、金属導体として、銀を使用するほかに、特定金属を加える。これらの特定金属は、金属粒子、合金粒子の形で、またはめっきなどのためのコーティングとして使用可能である。
【０００８】
本発明では、特定金属を加えることにより、電極と太陽電池基板との間に良好な電気的接続を得ることが可能な焼成温度範囲を広げることが可能になる。したがって、変換効率の高い太陽電池を、以前に可能であった範囲より広い焼成温度範囲で得ることが可能である。
【０００９】
具体的には、本発明は、導電成分と、ガラスフリットと、樹脂バインダとを含む、太陽電池のグリッド電極用導電ペーストであって、導電成分は、（ｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属の粒子と、（ｉｉ）銀、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属を含む合金の粒子と、（ｉｉｉ）銀粒子、ならびにＰｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される金属が銀または銅の表面に塗布されたコアシェル粒子と、からなる群から選択される。
【００１０】
本発明はさらに、上記ペーストを用いて太陽電池電極を製造する方法、ならびにこのペーストを用いて形成された太陽電池電極に関する。
【００１１】
本発明のペーストは、広い範囲の温度で使用可能であり、大規模焼成炉での量産に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の太陽電池素子の断面構造を示す図である。
【図２ａ】本発明に関連する電極層構成の一例を示す図であり、受光側（表面）を示している。
【図２ｂ】本発明に関連する電極層構成の一例を示す図であり、非受光側（裏面）を示している。
【図３】一実施例として調製された、裏側のＡｌ電極７と表面のグリッド電極８の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、太陽電池のグリッド電極用導電ペーストであり、本導電ペーストは、後述のように、（Ａ）導電成分と、（Ｂ）ガラスフリットと、（Ｃ）樹脂バインダとを含む。
【００１４】
（Ａ）導電成分
本発明では、以下のものを導電成分として用いることが可能である。（ｉ）銀粒子および特定金属の粒子の混合物、または（ｉｉ）銀および特定金属の合金粒子、または（ｉｉｉ）銀および特定金属で表面被覆された金属粒子。
【００１５】
どの形態を使用するかは、導電性、可用性、安定性、コストなどを考慮して決定する。銀は、金属の中では電気抵抗が低いほうであり、加える金属粉体の絶対量は、導体抵抗を低くすることを考慮して、より少ないことが好ましい。合金粉体またはコーティング粉体をペーストに加えることは、抵抗をより低くし、電気的接触をより良好にすることが期待される。
【００１６】
銀粒子と特定金属の粒子とを組み合わせて使用する一実施形態を、以下で説明する。
【００１７】
銀（Ａｇ）粒子は、導電金属として使用される。銀粒子は、薄片状であっても、球状であっても、アモルファスであってもよい。銀粒子の粒径については特に制限はないが、普通の導電ペーストとして使用する場合の技術的効果という観点からすると、粒径は、銀の焼成特性に影響を及ぼす（たとえば、粒径が大きい銀粒子は、粒径が小さい銀粒子より、焼成時間が長くかかる）。したがって、粒径（ｄ５０）は０．１〜１０．０μｍの範囲であることが好ましいが、実際に使用する銀粒子の粒径は、焼成特性に従って決定される。さらに、銀粒子は、導電ペーストを塗布する方法（たとえば、スクリーン印刷）に適した粒径を有することが必要である。本発明では、粒径が異なる２種類以上の銀粒子を混合物として使用することが可能である。
【００１８】
この銀は、（９９％超の）高純度であることが好ましい。しかしながら、電極パターンの電気的要件に応じて低純度の物質を使用することも可能である。
【００１９】
銀の含有率については、本発明の目的の達成が可能な量であれば特に制限はないが、銀粒子の場合は、銀の含有率が、ペーストの重量を基準にして４０〜９０重量％であることが好ましい。
【００２０】
銀以外に加える金属は、Ｐｄ（パラジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔｉ（チタン）、およびＣｏ（コバルト）からなる群から選択される。これらの金属のうちの２種類以上を組み合わせて使用することが可能である。太陽電池には高い効率が必要であるという観点からは、Ｐｄを使用することが好ましい。
【００２１】
上記特定金属の粒子を加えることにより、焼成温度範囲を広げることが可能になる。すなわち、焼成炉内の温度が多少変動しても、変換効率の高い太陽電池を得ることが可能である。また、焼成炉の制御が不完全なために目標焼成温度から外れてしまっても、変換効率の高い太陽電池を得ることが可能である。太陽電池の量産技術が着実に進歩していることから、上記のような影響が、実際の製造工程において極めて重要な意味を持つと見なすことができる。
【００２２】
パラジウムのような金属を加えると、この加えた金属と基板に存在するシリコンとが反応して、電極とシリコン基板との界面に、シリサイドと呼ばれる合金層を形成することが予想される。この合金層は、接触抵抗の低減に有効である場合がある。
【００２３】
さらに、変換交換量が最大になる焼成温度では、Ａｌ（裏面の電極材料）とＳｉ（基板材料）との合金化によって、ビーズ状の突起が太陽電池の裏面に発生する傾向がある。従来は、そのようなビーズ状の突起の形成を抑制するために、ビーズ状の突起が発生しにくい、より低い温度で材料を焼成することが必要であった。本発明では、この問題も克服可能である。
【００２４】
特定金属の量は、ペーストの重量を基準にして、０．０１〜１０重量％の範囲、およびこれに含まれる任意の範囲であることが好ましく、０．０５〜５重量％であることがより好ましい。特定金属の量が少なすぎると、本発明の優位性は小さくなる。また、特定金属の量が多すぎると、導体抵抗が増え、焼成しにくくなり、コストが増える。しかしながら、加える特定金属は廉価であるので、導体配線抵抗が十分低ければ、より多くの量を加えてよい。
【００２５】
特定金属の粒子の平均粒径（ＰＳＤ  Ｄ５０）は、０．１〜２０μｍであることが好ましい。
【００２６】
後述のように、銀は、特定金属の粒子と合金化することが可能である。
【００２７】
特定金属は、Ｐｄ（パラジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔｉ（チタン）、およびＣｏ（コバルト）からなる群から選択される。２種類以上の金属を組み合わせて使用することが可能である。得られる太陽電池の効率を高くする観点からは、Ｐｄを使用することが好ましい。
【００２８】
合金の合金比率については、特に制限はない。合金に含まれる各異種金属の量は、いくつかの要因によって決まる。たとえば、銀とパラジウムは、これらの配合比率に関係なく合金化する傾向がある。パラジウムは銀より高価であるため、コストの観点からは、パラジウムのほうが含有率が低いことが好ましい。Ｐｄの重量パーセントが、好ましくは１〜３０％、より好ましくは５〜２０％である、ＡｇとＰｄの合金を使用することが可能である。
【００２９】
本発明の合金は、当該技術分野において既知の方法で製造可能である。市販の合金も使用可能である。
【００３０】
合金の含有率は、ペーストの重量の総量を基準にして、０．０１〜２０重量％が好ましく、０．０５〜１０重量％がより好ましい。特定金属の量が少なすぎると、本発明の優位性は小さくなる。また、特定金属の量が多すぎると、導体抵抗が増え、焼成しにくくなり、コストが増える。
【００３１】
合金の平均粒径（ＰＳＤ  Ｄ５０）は、０．１〜２０μｍであることが好ましい。
【００３２】
Ｘ線の回折を用いると、導電粉体が２種類以上の金属の合金であるか混合物であるかを判定することが可能である。たとえば、Ａｇ／Ｐｄの場合は、ＡｇとＰｄとが合金化していない状態では、Ａｇのピーク特性とＰｄのピーク特性とがそれぞれ観察される。これに対し、合金化された状態では、ＡｇとＰｄの比率に応じて、Ａｇのピークがあるはずの場所と、Ｐｄのピークがあるはずの場所との間に、合金のピークが観察される。
【００３３】
一実施形態では、銀粒子のほかにコアシェル粒子を使用する。コアシェル粒子とは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、およびＣｏからなる群から選択される特定金属が銀または銅の表面に塗布された粒子である。
【００３４】
コアシェル構造の比率については、制限はない。この実施形態によって十分な効果を得るという観点からは、たとえば、表面金属の比率を、導電粉体を基準にして１体積パーセントほどに小さくすることが可能である。上限については、制限はないが、表面金属の分の材料コストを抑えるために、最小限にとどめることが好ましい。
【００３５】
本発明の導電粉体は、コアシェル材料用の従来の方法で製造可能である。市販の粉体も使用可能である。
【００３６】
導電粉体の形状については、特に制限はなく、球状粒子または薄片（棒、円錐、または板）の形状であることが可能である。
【００３７】
コアシェル粒子の含有率は、ペーストの重量の総量を基準にして、０．０１〜２０重量％が好ましく、０．０５〜１０重量％がより好ましい。コアシェル粒子の量が少なすぎると、本発明の優位性は小さくなる。また、コアシェル粒子の量が多すぎると、導体抵抗が増え、焼成しにくくなり、コストが増える。しかしながら、特定金属が廉価であれば、より多くの量を加えてよい。
【００３８】
コアシェル粒子の平均粒径（ＰＳＤ  Ｄ５０）は、０．１〜２０μｍであることが好ましい。ただし、平均粒径（ＰＳＤ  Ｄ５０）とは、粒度分布が与えられた場合の粒子数の積算値の５０％に対応する粒径のことである。粒度分布は、市販の測定装置（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ社のＸ１００など）を用いて与えることが可能である。
【００３９】
前述のように、本発明は、銀と他の特定金属とを一緒に使用することを特徴とする。銀という概念にも特定金属のリストにも含まれない第３の導電粒子を加えることは、排除されない。しかしながら、第３の導電粒子の含有率は、ペーストの重量を基準にして２重量パーセント未満であることが好ましい。
【００４０】
（Ｂ）ガラスフリット
本発明の導電ペーストは、ガラスフリットの形で無機バインダを含むことが好ましい。
【００４１】
本発明ではガラスフリットの化学組成は重要ではなく、電子材料用導電ペーストに使用されるガラスフリットであれば使用可能である。たとえば、ホウケイ酸鉛ガラスの使用が好ましい。ホウケイ酸鉛ガラスは、軟化点の範囲およびガラス接着の両面から、本発明における優れた材料である。さらに、ビスマスケイ酸塩無鉛ガラスなどの無鉛ガラスも使用可能である。
【００４２】
ガラスフリットの形の無機バインダの含有率は、本発明の目的の達成が可能な量であれば特に制限はないが、ペーストの重量を基準にして０．５〜１５．０重量パーセントであり、好ましくは１．０〜１０．０重量パーセントである。無機バインダの量が０．５重量％未満であると、接着強度が不十分になるおそれがある。無機バインダの量が１５．０重量％を超えると、後続のはんだ付け工程において、浮遊ガラスなどに起因する問題が発生する可能性がある。さらに、導体としての抵抗値も増える。
【００４３】
（Ｃ）樹脂バインダ
本発明の導電ペーストは、樹脂バインダを含む。本明細書では、「樹脂バインダ」という概念は、ポリマーと希釈剤の混合物を含む。したがって、（希釈剤とも呼ばれる）有機液体を、樹脂バインダに含めることが可能である。本発明では、有機液体を含む樹脂バインダが好ましく、粘度が高い場合には、必要に応じて、粘度調整剤として、有機液体を単独で追加することが可能である。
【００４４】
本発明では、任意の樹脂バインダが使用可能である。そのような樹脂バインダの例として、樹脂（ポリメタクリレートなど）またはエチルセルロースの、パインオイル溶液やエチレングリコールモノブチルエーテルモノアセテート溶液やエチルセルロースのテルピネオール溶液などがある。本発明では、エチルセルロースのテルピネオール溶液（エチルセルロースの含有率は５〜５０重量％）をバインダとして使用することが好ましい。さらに、本発明では、ポリマーを含まない溶剤（水や有機液体など）を、粘度調整剤として使用することが可能である。使用可能な有機液体の例として、アルコール、アルコールエステル（アセテートやプロピオナートなど）、テルペン（パインオイルやテルピネオールなど）がある。
【００４５】
樹脂バインダの含有率は、ペーストの重量を基準にして１０〜５０重量％であることが好ましい。
【００４６】
（Ｄ）添加剤
増粘剤および／または安定剤および／または他の典型的な添加剤を、本発明の導電ペーストに加えても、加えなくてもよい。加えることが可能な他の典型的な添加剤の例として、分散剤や粘度調整剤がある。添加剤の量は、最終的に必要な導電ペーストの特性に応じて決まる。添加剤の量は、当業者であれば適切に決めることが可能である。さらに、複数種類の添加剤を加えることも可能である。
【００４７】
後述のように、本発明の導電ペーストは、所定の範囲の粘度を有する。必要に応じて粘度調整剤を加えることにより、導電ペーストに適切な粘度を与えることが可能である。加える粘度調整剤の量は、最終的な導電ペーストの粘度に応じて様々であるが、当業者であれば適切に決めることが可能である。
【００４８】
本発明の導電ペーストは、前述の各成分をロール混合ミルや回転ミキサなどで混合することにより、必要に合わせて製造することが可能である。本発明の導電ペーストの粘度は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＨＢＴ粘度計で１４番のスピンドルを用い、１０ｒｐｍおよび２５℃でユーティリティカップを用いて測定した場合には、５０〜３５０ＰａＳであることが好ましい。
【００４９】
（Ｅ）溶剤
使用可能な有機溶剤の例として、テルピネオール（α−テルピネオール、β−テルピネオールなど）のようなアルコールや、水酸基を含むエステル（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、ブチルカルビトールアセテートなど）のようなエステルがある。
【００５０】
（Ｆ）太陽電池の製造工程
以下では、本発明の太陽電池の素子の製造について説明する。
【００５１】
図１は、本発明の太陽電池素子の断面構造を示す。また、図２は、本発明に関連する電極層構成の一例を示しており、図２（ａ）は受光側（表面）、図２（ｂ）は、非受光側（裏面）を示している。
【００５２】
半導体基板１は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンなどからなる。シリコン基板１は、ボロン（Ｂ）のような、たとえば、約０．２〜２．０Ω・ｃｍの抵抗を有するｐ型ドーパントを含んでいる。単結晶シリコン基板は、チョクラルスキー法などを用いて形成し、多結晶シリコン基板は、キャスティングなどを用いて形成する。チョクラルスキー法またはキャスティングで形成したインゴットを、約１０ｃｍ×１０ｃｍから２０ｃｍ×２０ｃｍの大きさにカットし、わずか５００μｍ以下（好ましくは２５０μｍ以下）の厚さにスライスすると、半導体基板１が得られる。
【００５３】
半導体１のスライスした表面を洗浄するために、トレース量のＮａＯＨまたはＫＯＨ、あるいはフッ化水素酸またはフッ化水素硝酸などで表面をエッチングする。
【００５４】
次に、半導体基板の、入射光側（受光側）として働く面に対してドライエッチング、ウェットエッチングなどを用いて、光学的反射率を低減する機能を有するテクスチャ（粗面）構造を形成することが好ましい。
【００５５】
次に、ｎ型拡散層２を形成する。ｎ型を生成するためのドーピング元素として、リン（Ｐ）を用いることが好ましく、これは、たとえば、約３０〜３００Ω／□のシート抵抗を有するｎ＋型を与える。これによって、ｐ型バルク領域を有するｐｎ接合が形成される。
【００５６】
拡散層２は、半導体基板の受光側などに形成可能であり、たとえば、ペースト状のＰ2Ｏ5を塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状のＰＯＣ１３（オキシ塩化リン）を拡散源として用いる気相熱拡散法、ｐ＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などを用いて形成可能である。拡散層２は、約０．２〜０．５μｍの深さで形成される。
【００５７】
さらに、その後に、拡散が期待されない場所に形成された拡散領域を、エッチングにより除去することが可能である。拡散層２の、半導体基板１の受光側以外の部分は除去可能であり、これは、半導体基板１の受光側にレジスト膜を塗布し、フッ化水素酸、またはフッ化水素酸とフッ化水素硝酸の混合物でこの層をエッチングし、その後、レジスト膜を除去することにより可能である。さらに、後述のように、裏側（受光側ではない側）にアルミニウムペーストでＢＳＦ領域４を形成した場合は、ｐ型ドーピングエージェントであるアルミニウムを、十分な濃度で十分な深さまで拡散させることにより、既に拡散していた浅いｎ型拡散層の影響を無視できるものにして、裏側に形成されていたｎ型拡散層を特に除去しなくてもよいようにすることが可能である。
【００５８】
次に、反射防止層３を形成する。反射防止層３の材料として、ＳｉＮx膜（組成比（ｘ）は、Ｓｉ3Ｎ4の化学量論的組成を基本として、いくらかの寛容度がある）、ＴｉＯ2膜、ＳｉＯ2膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、ＺｎＯ膜などを使用することが可能である。厚さは、入射光に対して反射しない状態を適切に生じさせるように、半導体材料に応じて選択可能である。（たとえば、シリコン基板である）半導体基板１は、約５００〜１２００Åであって、屈折率が約１．８〜２．３であってよい。
【００５９】
反射防止層３は、ＰＥＣＶＤ、蒸着、スパッタリングなどにより生成可能である。後述のファイアスルー法によって表面電極４を形成しない場合には、反射防止層３を所定のパターンでパターニングして表面電極５を形成する。使用可能なパターニング方法の例として、レジストなどのマスクを使用するエッチング（ウェットまたはドライ）や、マスクを、反射防止膜３の形成時に事前形成し、反射防止膜３の形成後に除去する方法がある。これに対し、ファイアスルー法と呼ばれる方法を用いる場合は、パターニングは不要である。ファイアスルー法では、表面電極５用導電ペーストを反射防止膜３に直接塗布して焼成する。これによって、表面電極４と拡散層２との間に電気的接触が引き起こされる（図２Ａ）。
【００６０】
次に、ＢＳＦ層４を形成することが好ましい。ここで、ＢＳＦ層４は、半導体基板１の裏側に高濃度で拡散しているｐ型ドーパントを含む領域を意味し、キャリア再結合に起因する効率低下を防ぐ機能を有している。不純物元素としてＢ（ボロン）およびＡｌ（アルミニウム）が使用可能であり、この不純物元素の濃度を増やして、ｐ＋型が生成されて後述の裏側電極６とのオーム接点が得られる高濃度にすることが可能である。
【００６１】
次に、半導体基板１の表面に表面電極５を形成し、裏面に裏側電極６を形成する。これらの電極は、本発明の太陽電池素子用導電ペーストを一般的な塗布方法で半導体基板１の表面に塗布し、このペーストを７００〜８５０℃のピーク温度で数十秒〜数十分焼成することにより、形成される。また、この導電ペーストは、低抵抗の銀をベースとすることが好ましい。
【００６２】
本発明は、電極ペーストを大規模焼成炉で焼成する場合に、特に意義がある。本発明のペーストを使用すると、大規模焼成炉内で温度変動があっても、製造時の歩留まりの低下が少なくなる。具体的には、本発明は、コンベアベルト幅が少なくとも２０ｃｍである焼成炉において効果的であり、コンベアベルト幅が少なくとも３０ｃｍである焼成炉において、より効果的である。焼成工程の生産性を高めるために、複数列のセルを、ベルトが搬送される方向に向けて並べて焼成する場合がある。このような場合、必要なベルト幅は、１列の場合より広く、結果として、焼成炉内の温度変動もより大きい。本発明のペーストは、そのように温度変動が大きい焼成工程に特に有効である。
【実施例】
【００６３】
１）テルピネオール９０に対して、エチルセルロース樹脂を１０の割合で加えた。この混合物を、約２時間、８０℃に加熱しながら撹拌して溶解させた。この溶液は、室温に戻るまでそのままの状態を保つことができ、バインダ溶液が得られた。
【００６４】
２）１）のエチルセルロース樹脂溶液５０に対して、Ｐｄ粉体を５０の割合で混合させた。この混合物に３ロールを加えて練り、Ｐｄペーストを得た。
【００６５】
３−１）ＤｕＰｏｎｔ製太陽電池ペーストＰＶ１４５（銀ペースト）１００に対して、２）のＰｄペーストを３の割合で加えた。この混合物を消泡撹拌装置内で撹拌して均質にしてペーストＡを得た。
【００６６】
３−２）ペーストＡの５０に対して、ＰＶ１４５を５０の割合で加えた。この混合物を消泡撹拌装置内で撹拌して均質にしてペーストＢを得た。
【００６７】
３−３）ペーストＢの５０に対して、ＰＶ１４５を５０の割合で加えた。この混合物を消泡撹拌装置内で撹拌して均質にしてペーストＣを得た。
【００６８】
３−４）ペーストＣの５０に対して、ＰＶ１４５を５０の割合で加えた。この混合物を消泡撹拌装置内で撹拌して均質にしてペーストＤを得た。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
結果として得られた電極ペーストを用いて、以下のように太陽電池を製造し、その後、変換効率を評価した。この結果を表２に示した。
【００７１】
サンプルの調製
太陽電池用として、反射防止膜と、１．５平方インチのテクスチャ単結晶Ｓｉウェハを用意した。Ｓｉウェハの裏側にＤｕＰｏｎｔ製ＰＶ３８１をスクリーン印刷で塗布し、オーブンにおいて１５０℃で５分間乾燥させて、裏側にＡｌ電極を形成した。
【００７２】
ウェハの受光側に、実施例および比較例のペーストをスクリーン印刷で塗布し、オーブンにおいて１５０℃で５分間乾燥させて、表面にグリッド電極を形成した。裏側のＡｌ電極と表面のグリッド電極の構成を、参考として図３に示す。
【００７３】
焼成条件
以下の条件で、赤外線加熱ベルト炉を焼成に用いた。
【００７４】
最大設定温度：７７０℃、７５０℃、７４０℃、７３０℃
ベルト速度：毎分２７０ｃｍ
（変換効率の測定条件）
ＩＶテスタ：ＮＴＣ−Ｍ−１５０Ａ（ＮＰＣ製）
条件：ＡＭ１．５、温度：２５℃、照射強度：１０００Ｗ／ｍ2
【００７５】
【表２】
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【００７６】
この表は、本発明のペーストが、広い範囲の焼成温度条件にわたって、より良好な変換効率を与えることを示している。すなわち、焼成炉内の温度が多少変動しても、変換効率の高い太陽電池を得ることが可能である。また、焼成炉の制御が不完全なために目標焼成温度から外れてしまっても、変換効率の高い太陽電池を得られる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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