(57)【要約】太陽電池導体配合は、異なる粒径分布を有する２つの銀粉、アルミニウム粉末、および２５０〜７００℃の範囲の軟化点を有し、かつその軟化点が少なくとも１０℃異なる２つのフリットガラス組成物から作製される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーストを含む接点を含む太陽電池であって、前記ペーストが、焼成前に、
ａ．１つ以上の銀粉と、
ｂ．２５０〜６５０℃の範囲の第１の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルの粒径範囲を有する第１のガラスフリットと、
ｃ．３００〜７００℃の範囲の第２の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルの粒径範囲を有する第２のガラスフリットと、を含み、
前記第１および第２の軟化温度が少なくとも１０℃異なるようにする、太陽電池。
【請求項２】
前記１つ以上の銀粉は、
ａ．第１の平均粒径Ｄ１５０を有する第１の銀粉と、
ｂ．第２の平均粒径Ｄ２５０を有する第２の銀粉と、を含み、
Ｄ１５０が２．５％超、Ｄ２５０とは異なるようにする、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
少なくとも１つの不動態化コーティングをさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
金属、合金、有機金属化合物、ケイ化物、ホウ化物、窒化物、酸化物、およびこれらの組み合わせの形態を有する０．０１〜６重量％のドーパントをさらに含み、前記ドーパントが、少なくとも１つの３価元素を含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記３価のドーパントは、Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌの金属または合金およびこれらの組み合わせである、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記３価のドーパントは、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末である、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記３価のドーパントは、０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０粒径を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金粉末である、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記３価のドーパントは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａからなる群から選択される元素のケイ化物、およびこれらの組み合わせである、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記３価のドーパントは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａからなる群から選択される元素のホウ化物、およびこれらの組み合わせである、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記３価のドーパントは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａからなる群から選択される元素の窒化物、およびこれらの組み合わせである、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記３価のドーパントは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａからなる群から選択される元素の酸化物、およびこれらの組み合わせである、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記３価のドーパントは、原子番号５８（Ｃｅ）〜原子番号７１（Ｌｕ）を有する希土類元素からなる群から選択される、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記第１の銀粉は、０．５〜１．７マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有し、前記第２の銀粉は、１．７２〜５マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１４】
０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０粒径を有する０．０１〜６．０重量％アルミニウム粉末をさらに含む、請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記第１および第２の銀粒子は、５マイクロメートル未満のＤ５０粒径を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記第１および第２の銀粉は、１００：０〜１：１０の重量比で前記ペースト中に存在する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１７】
前記第１および第２の銀粉は、１：６〜６：１の重量比で前記ペースト中に存在する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１８】
前記第１および第２の銀粉は、１：３〜３：１の重量比で前記ペースト中に存在する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１９】
前記第１および第２の銀粉は、１：２〜２：１の重量比で前記ペースト中に存在する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２０】
前記第１および第２の銀粉は、１．５：１〜１：１．５の重量比で前記ペースト中に存在する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２１】
前記第１および第２のガラスフリットは、少なくとも１０℃異なる軟化温度を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２２】
前記第１および第２のガラスフリットは、少なくとも２０℃異なる軟化温度を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２３】
前記第１および第２のガラスフリットは、少なくとも３０℃異なる軟化温度を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２４】
前記第１および第２のガラスフリットは、少なくとも４０℃異なる軟化温度を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２５】
前記第１および第２のガラスフリットは、少なくとも６０℃異なる軟化温度を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２６】
前記第１および第２のガラスフリットは、少なくとも８０℃異なる軟化温度を有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２７】
前記第１および第２のガラスは、１０：１〜１：１０の重量比で存在する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２８】
前記ペーストは、焼成前に、０．０１〜１０重量％のＡｌ−Ｓｉ合金およびシリコンのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項２９】
前記アルミニウムは、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ａｇ、およびＡｌ−Ｚｎからなる群から選択される少なくとも１つの合金によって提供される、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項３０】
前記アルミニウムは、０．０１〜３０原子％のＳｉを有するＡｌ−Ｓｉ合金によって提供される、請求項２９に記載の太陽電池。
【請求項３１】
前記アルミニウムは、１２．２原子％のＳｉおよび８７．８原子％のＡｌを有するＡｌ−Ｓｉ共晶合金によって提供される、請求項２９に記載の太陽電池。
【請求項３２】
前記アルミニウムは、０．０１〜２０原子％のＡｇを有するＡｌ−Ａｇ合金によって提供される、請求項２９に記載の太陽電池。
【請求項３３】
前記アルミニウムは、Ａｌ−Ｚｎ合金によって提供される、請求項２９に記載の太陽電池。
【請求項３４】
前記アルミニウムは、１６．５原子％のＺｎを有するＡｌ−Ｚｎ合金によって提供される、請求項３３に記載の太陽電池。
【請求項３５】
前記アルミニウムは、５９原子％のＺｎを有するＡｌ−Ｚｎ合金によって提供される、請求項３３に記載の太陽電池。
【請求項３６】
前記アルミニウムは、８８．７原子％のＺｎを有するＡｌ−Ｚｎ合金によって提供される、請求項３３に記載の太陽電池。
【請求項３７】
前記ペーストは、焼成前に、３価の遷移元素または３価の希土類元素から選択される金属のうちの少なくとも１つのケイ化物をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３８】
前記ペーストは、焼成前に、３価の遷移元素または３価の希土類元素から選択される金属のうちの少なくとも１つのホウ化物をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３９】
太陽電池であって、
ａ．ｎ型シリコンウエハと、
ｂ．ｐ型エミッタと、
ｃ．ペーストを含む接点であって、前記ペーストが、焼成前に、
ｉ．第１の平均粒径Ｄ１５０を有する第１の銀粉と、
ｉｉ．第２の銀粉であって、第２の平均粒径Ｄ２５０を有し、
Ｄ１５０が２．５％超、Ｄ２５０とは異なり、Ｄ２５０＞Ｄ１５０であるようにする、第２の銀粉と、
ｉｉｉ．２５０〜６５０℃の範囲の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルの粒径範囲を有する第１のガラスフリットと、
ｉｖ．３００〜７００℃の範囲の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルの粒径範囲を有する第２のガラスフリットと、を含み、
前記第１および第２の軟化温度が少なくとも１０℃異なるようにする、接点と、を備える、太陽電池。
【請求項４０】
前記ペーストは、焼成前に、０．０１〜１０重量％のシリコンおよびシリコン−アルミニウム合金のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項３９に記載の太陽電池。
【請求項４１】
第２のペースト層が、前記ｐ側上に前記ペーストと少なくとも部分的に同延に存在し、第２のペーストが、１×１０−６〜４×１０−６オームｃｍのバルク抵抗率を有する、請求項３９に記載の太陽電池。
【請求項４２】
ペーストをｐ側上に担持するｎ型シリコンウエハを備えるｐ型エミッタを備えるｎ型Ｓｉ太陽電池であって、前記ペーストが、焼成前に、
ｉ．０．５〜１．７マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する４０〜６０重量％の第１の銀粉と、
ｉｉ．１．７５〜５マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する２５〜４５重量％の第２の銀粉と、
ｉｉｉ．０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０粒径を有する０．０１〜６重量％の３価の金属ドーパントと、
ｉｖ．２５０〜６５０℃の軟化点を有する１〜５重量％の第１のガラス組成物と、
ｖ．３００〜７００℃の軟化点を有する１〜５重量％の第２のガラス組成物であって、前記第１および第２のガラス組成物の前記軟化点が少なくとも１０℃異なる、第２のガラス組成物と、
ｖｉ．前記銀およびアルミニウム粉末ならびにガラス組成物とともに、総計１００重量％になるような量の有機ビヒクルと、を含む、ｎ型Ｓｉ太陽電池。
【請求項４３】
メタルラップスルー太陽電池であって、
ａ．中に穿孔された少なくとも１つの正孔を有するｎ型シリコンウエハと、
ｂ．前記ウエハの少なくとも１つの側の少なくとも一部分の上に配置されるｐ型エミッタ層と、
ｃ．ｎ島として、前記ウエハの前記ｎ側上に配置されるリン拡散層と、
ｄ．両面上に配置される不動態化層と、
ｅ．前記裏面のｎ島上の前記不動態化層上に配置される銀ペーストと、
ｆ．前記シリコンウエハにおいて前記少なくとも１つの正孔の中に配置される銀ペーストと、
ｇ．前記ｐ型エミッタと接触するために使用されるペーストを含む接点であって、前記ペーストが、焼成前に
ｉ．０．５〜１．７マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する４０〜６０重量％の第１の銀粉と、
ｉｉ．１．７５〜５マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する２５〜４５重量％の第２の銀粉と、
ｉｉｉ．０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０粒径を有する０．０１〜６重量％の３価の金属ドーパントと、
ｉｖ．２５０〜６５０℃の軟化点を有する１〜５重量％の第１のガラス組成物と、
ｖ．３００〜７００℃の軟化点を有する１〜５重量％の第２のガラス組成物であって、前記第１および第２のガラス組成物の前記軟化点が少なくとも１０℃異なる、第２のガラス組成物と、
ｖｉ．前記銀およびアルミニウム粉末ならびにガラス組成物と合わせて、総計１００重量％になるような量の有機ビヒクルと、を含む、接点と、を備える、メタルラップスルー太陽電池。
【請求項４４】
エミッタラップスルー太陽電池であって、
ａ．中に穿孔された少なくとも１つの正孔を有するｐ型シリコンウエハと、
ｂ．前記ウエハの少なくとも１つの側の少なくとも一部分の上に配置されるｎ型エミッタ層と、
ｃ．前記ウエハの裏面上に配置される複数の局所的ｐ型島と、
ｄ．両面上に配置される不動態化層と、
ｅ．裏面上の前記局所的ｐ型島上に配置されるｐ接点ペーストであって、前記ペーストが、焼成前に、
ｉ．０．５〜１．７マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する４０〜６０重量％の第１の銀粉と、
ｉｉ．１．７５〜５マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する２５〜４５重量％の第２の銀粉と、
ｉｉｉ．０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０粒径を有する０．０１〜６重量％の３価の金属ドーパントと、
ｉｖ．２５０〜６５０℃の軟化点を有する１〜５重量％の第１のガラス組成物と、
ｖ．３００〜７００℃の軟化点を有する１〜５重量％の第２のガラス組成物であって、前記第１および第２のガラス組成物の前記軟化点が少なくとも１０℃異なる、第２のガラス組成物と、
ｖｉ．前記銀およびアルミニウム粉末ならびにガラス組成物と合わせて、総計１００重量％になるような量の有機ビヒクルと、を含む、ｐ接点ペーストと、
ｆ．前記シリコンウエハ内の前記少なくとも１つの正孔の中に適用されるｎ接点の銀プラグペーストであって、ｎ島とも接触する、銀プラグペーストと、を備える、エミッタラップスルー太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる粒径分布を有する２つの銀粉、アルミニウム粉末、および２５０〜７００℃の範囲の軟化点を有し、かつその軟化点が少なくとも１０℃異なる２つのフリットガラス組成物から作製される太陽電池導体配合に関する。配合は、有機系中に分散されるペーストである。配合は、不動態化層（複数可）をファイヤースルーすることができ、それによってシリコンウエハベースの光電池の両面上の不動態化層の使用を可能にする。配合は、スクリーンプリント可能であり、光起電デバイス、特に、ｎ型エミッタまたはメタルラップスルー（ＭＷＴ）およびエミッタラップスルー（ＥＷＴ）を有する太陽電池の製造における使用に好適である。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は通常、太陽光を有用な電気エネルギーに変換するシリコン（Ｓｉ）などの半導体材料で作製される。従来の太陽電池は一般に、好適なリン源からのリン（Ｐ）をウエハ上に拡散してｎ型エミッタ層を生成することによって、必要とされるＰＮ接合が形成される、薄いｐ型Ｓｉウエハで作製される。太陽光が入射するシリコンウエハの側は一般的に、太陽光の反射損失を防ぐように反射防止コーティング（ＡＲＣ）でコーティングされる。このＡＲＣはまた、表面再結合により電子／光学損失を減少させる表面を不動態化する。ｎ型エミッタ層への低抵抗接点は既知である。しかしながら、ｐ型エミッタに低接点抵抗接触するための必要性が存在する。本発明のペーストは、この必要性を対象とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
新しい開発途上の世代のＳｉ太陽電池は、ｎ型Ｓｉウエハで作製される。デバイスのＰＮ接合は、ｐ型エミッタ層を生成するために好適なホウ素源からのホウ素（Ｂ）をウエハ上に拡散することによって形成される。前面接点として知られる２次元電極グリッドパターンが、シリコンのｐ型エミッタに接続する。２次元電極グリッドパターンの形をとる銀製の後面接点として知られる接点は、シリコンのｎ側上にプリントされ、焼成される銀ペーストで作製される。これらの接点は、ＰＮ接合から外部負荷への電気的出力路である。このような電池は、不透明な背景が提供されるときに両面または片面（前面）側のみのいずれかで照明を捕らえる能力を有する両面受光型太陽電池として利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】前面ｐ型エミッタを有する両面ｎ型太陽電池を概略的に示す。
【図２】メタルラップスルー（ＭＷＴ）太陽電池を概略的に示す。
【図３】エミッタラップスルー（ＥＷＴ）太陽電池を概略的に示す。
【図４】シリコン太陽電池におけるｐ型エミッタに対するＡｇ／Ａｌファイヤースルーペーストの接点抵抗率をグラフに示す。
【図５】シリコン太陽電池におけるｐ型エミッタに対するＡｇ／Ａｌファイヤースルーペーストのバルク抵抗率をグラフに示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明は、ｐ型エミッタを有するｎ型シリコン基材を使用する新世代の太陽電池に関する。この種の太陽電池は、２３％以上の電位を有する太陽電池効率を示すことができる。この目標を達成するために、光生成電荷担体が収集される金属接点から大きな貢献がもたらされる。しかしながら、ｐ型エミッタが従来の銀ペーストの使用によって低接点抵抗率を有することを確実にするのは難しい。したがって、Ａｇ−Ａｌペーストは、改善された低接点抵抗率を不動態化されたシリコン表面を有するｐ型エミッタに提供するために開発された。本発明者らは、図４および５に示されるようにｐ型エミッタシリコンへの１．５μオームｃｍ２未満の接点抵抗率、ならびにある発明のペーストに対する５〜６μオームｃｍのバルク抵抗率を達成した。両方の成分は、太陽電池の直列抵抗率を著しく減少させる。加えて、これらのペーストは、それらがｐ型エミッタに接触するＳｉＮｘ層を通ってエッチングすることを意味するファイヤースルー動作を有する。配合中のＡｌの存在にかかわらず、ペーストは、大きなＶｏｃによって示される高品質の接合電圧、および性能指数として空間電荷領域内の低漏洩飽和電流密度、２つのダイオードＩ〜Ｖモデル内のＪ０２を維持するように設計された。
【０００６】
太陽電池の代替構成としては、エミッタラップスルー（ＥＷＴ）に加えて、メタライゼーションラップアラウンド（ＭＷＡ）、メタライゼーションラップスルー（ＭＷＴ）、および裏面接合構造が挙げられる。ＭＷＡおよびＭＷＴは、前面上に金属製の集電グリッドを有する。これらのグリッドは、裏面接点電池を作製するために、縁部の周囲または正孔を通って裏面までそれぞれ巻き付けられる。ＭＷＴとＭＷＡ電池とを比較すると、ＥＷＴ電池の独自の特徴は、電池の前面に金属被覆がないことであり、これは、どの入射光も遮断されないことを意味し、より高い効率をもたらす。ＥＷＴ電池は、シリコンウエハ内のドープされた導電性チャネルを介して前面から後面に集電接合（「エミッタ」）を巻き付ける。「エミッタ」は、半導体デバイス内の高濃度にドープされた領域を指す。このような導電性チャネルは、例えば、レーザーでシリコン基板内の正孔をドリル穿孔し、続いて前面および後面上にエミッタを形成するのと同時に正孔の内側にエミッタを形成することによって生成されてもよい。裏面接合電池は、太陽電池の後面上に負極性および正極性の両方の集電接合を有する。光の大部分が吸収され、したがって同様に担体の大部分が前面の近くで光生成されるため、裏面接合電池は、後面上の集電接合を有しながら担体が前面から後面に拡散するのに十分な時間を有するように、非常に高い材料品質を必要とする。比較すると、ＥＷＴ電池は、前面上に集電接合を維持し、これは、高集電効率に有利である。ＥＷＴ電池は、米国特許第５，４６８，６５２号に開示され、これは参照により本明細書に組み込まれる。ＭＷＡおよびＭＷＴ太陽電池に関するさらなる詳細が、譲受人共通の同時係属中の米国特許公開第１２／６８２，０４０号に見出すことができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００７】
本発明者らは、一方の銀粉と他方の銀粉との規定比における２つの異なる粒径範囲で銀粉を有することが、解凝集を改善し、良好な導電率を維持しながら過度の銀の焼結を防ぐことを見出した。さらに、より低い軟化点を有するガラスのガラス遷移温度（Ｔｇ）を超えて温度が上昇するとき、このガラスフリットは、不動態化層を通ってエッチングし始め、Ｓｉ表面を湿らす。Ａｇ（およびＡｌ）粒子の一部分は、ガラス中に溶解し、Ｓｉ界面で沈殿することができ、Ａｌが障壁幅であるショットキーバリアを減少させ、それが改善された接点抵抗率をもたらす、金属−半導体接触を開始する。アルミニウムの比率および平均粒径分布は、接合へのあらゆる損傷を防ぐのに過不足がなく、また短絡問題を引き起こすことも回避する。温度がより高い軟化点フリットのＴｇを超えて上昇するとき、より高い軟化点フリットは、（ａ）積極的なより低い軟化点と反応し、ＰＮ接合の破壊を防ぐシリコンへのその過度の攻撃を防ぎ、（ｂ）遅れた焼結粗銀粉から銀を溶解させ，Ａｇ−Ｓｉ島の連続的沈殿をもたらす。したがって、結果として得られた接点は、全体的により低い接点抵抗率およびバルク抵抗率を有することができるが、接合を短絡しない。
【０００８】
したがって、本発明の一実施形態は、（ａ）ｎ型シリコンウエハと、（ｂ）ｐ型エミッタと、（ｃ）ペーストを含む接点であって、該ペーストが、焼成前に、（ｉ）１つ以上の銀粉と、（ｉｉ）２５０〜５００℃の範囲の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有する第１のガラスフリットと、（ｉｉｉ）２５０〜５００℃の範囲の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有する第２のガラスフリットと、を含み、第１および第２の軟化温度が少なくとも１０℃異なるようにする、接点とを備える太陽電池である。
【０００９】
他所に開示されるガラスフリットを有する本発明の一実施形態では、第１の銀粉は、０．２〜１．７、より好ましくは０．５〜１．７マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有し、第２の銀粉は、１．７２〜１０マイクロメートル、より好ましくは１．７５〜５マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有する。
【００１０】
本発明の一実施形態は、（ａ）ｎ型シリコンウエハと、（ｂ）ｐ型エミッタと、（ｃ）ペーストを含む接点であって、該ペーストが、焼成前に、（ｉ）第１の平均粒径Ｄ１５０を有する第１の銀粉と、（ｉｉ）第２の銀粉であって、第２の平均粒径Ｄ２５０を有し、Ｄ１５０が２．５％超、好ましくは２．８％超、Ｄ２５０とは異なり、Ｄ２５０＞Ｄ１５０であるようにする、第２の銀粉と、（ｉｉｉ）２５０〜６５０℃の範囲の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有する第１のガラスフリットと、（ｉｖ）３００〜７００℃の範囲の軟化温度および０．２〜２０マイクロメートルのＤ５０粒径範囲を有する第２のガラスフリットと、を含み、第１および第２の軟化温度が少なくとも１０℃異なるようにする、接点とを備える太陽電池である。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態は、ペーストをｐ側上に担持するｎ型シリコンウエハを備えるｐ型エミッタを備えるｎ型Ｓｉ太陽電池であって、該ペーストが、焼成前に、（ａ）０．２〜１．７マイクロメートル、好ましくは０．５〜１．７マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する４０〜６０重量％の第１の銀粉と、（ｂ）１．７２〜１０．０マイクロメートル、好ましくは１．７５〜５．０マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する２５〜４５重量％の第２の銀粉と、（ｃ）０．２〜１０マイクロメートルのＤ５０粒径を有する０．０１〜６重量％の３価元素ドーパント（金属、合金、有機金属、ケイ化物、酸化物、ホウ化物、または窒化物の形態など）と、（ｄ）２５０〜６５０℃の軟化点を有する１〜５重量％の第１のガラス組成物と、（ｅ）３００〜７００℃の軟化点を有する１〜５重量％の第２のガラス組成物と、（ｆ）銀およびアルミニウム粉末ならびにガラス組成物と合わせて、総計１００重量％になるような量の有機ビヒクルであって、第１および第２のガラスの軟化点が少なくとも１０℃異なる、有機ビヒクルと、を含むｎ型Ｓｉ太陽電池である。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、（ａ）ペーストをシリコンウエハのｐ側に適用することであって、該ペーストが、（ｉ）０．２〜１．８マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する４０〜６０重量％の銀粉と、（ｉｉ）１．８２〜１０マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する２５〜４５重量％の第２の部分の銀粉と、（ｉｉｉ）０．２〜１０マイクロメートル、好ましくは０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する０．２〜６．０重量％のアルミニウム、ホウ素、インジウム、またはガリウム粉末と、（ｉｖ）２５０〜６５０℃の軟化点を有する１〜５重量％の第１のガラス組成物と、（ｖ）３００〜７００℃の軟化点を有する１〜５重量％の第２のガラス組成物、（ｖｉ）銀およびアルミニウム粉末ならびにガラス組成物と合わせて、総計１００重量％になるような量の有機ビヒクルであって、第１および第２のガラスの軟化点が少なくとも１０℃異なる有機ビヒクルと、を含むことと、（ｂ）粉末を焼結し、ガラスを溶解するのに十分な時間および温度にわたって、ウエハ、銀粉、アルミニウム、ホウ素、インジウム、またはガリウム粉末、およびガラス組成物を焼成することと、を含む太陽電池接点を作製する方法である。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、（ａ）ペーストをシリコンウエハのｐ側に適用することであって、該ペーストが、（ｉ）０．２〜１．８マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する４０〜６０重量％の銀粉と、（ｉｉ）１．８２〜１０マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する２５〜４５重量％の第２の部分の銀粉と、（ｉｉｉ）０．２〜１０マイクロメートル、好ましくは０．５〜１０マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する０．２〜６．０重量％のアルミニウムまたはアルミニウム合金粉末と、（ｉｖ）２５０〜６５０℃の軟化点を有する１〜５重量％の第１のガラス組成物と、（ｖ）３００〜７００℃の軟化点を有する１〜５重量％の第２のガラス組成物と、（ｖｉ）銀およびアルミニウム粉末ならびにガラス組成物と合わせて、総計１００重量％になるような量の有機ビヒクルであって、第１および第２のガラスの軟化点が少なくとも１０℃異なる、有機ビヒクルと、を含むことと、（ｂ）粉末を焼結し、ガラスを溶解するのに十分な時間および温度にわたって、ウエハ、銀粉、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、およびガラス組成物を焼成することと含む太陽電池接点を作製する方法である。
【００１４】
したがって、本発明の一実施形態は、（ａ）０．２〜１．８マイクロメートル、好ましくは０．５〜１．８、より好ましくは０．８〜１．５のマイクロメートル単位で粒径を有する第１の銀粉と、（ｂ）１．８２〜１０超、好ましくは１．９〜９．０、より好ましくは２〜８、代替的に２〜７のマイクロメートル単位でＤ５０平均粒径を有する第２の銀粉と、（ｃ）２５０〜６００、好ましくは３００〜４５０、最も好ましくは３２５〜４２５の範囲の℃単位で軟化点を有する第１のガラスフリットと、（ｄ）３００〜７００、好ましくは３５０〜５７５、最も好ましくは４３５〜４７５の範囲の℃単位で軟化点を有する第２のガラスフリットと、（ｅ）約０．５〜６．０重量％、好ましくは１．５〜３．５重量％、より好ましくは２〜３重量％のアルミニウム粉末とを含み、第１および第２の銀粉が１：１０〜１０：１、好ましくは１：８〜８：１、より好ましくは１：５〜５：１、最も好ましくは１：２〜２：１の重量比で存在し、ガラスフリットの軟化点が少なくとも１０℃異なり、続けてより好ましくは少なくとも２０℃、少なくとも２５℃、少なくとも３０℃、少なくとも４０℃、少なくとも５０℃、少なくとも６０℃、少なくとも７０℃、少なくとも８０℃、少なくとも９０℃、および少なくとも１００℃異なる、ペースト配合である。ガラスフリットはまた、所定のガラス組成物の軟化点より概して約２０℃〜約１００℃低いガラス遷移温度（Ｔｇ）によって特徴付けられ得ることに留意されたい。
【００１５】
概して、少なくとも２．５％異なるＤ５０粒径を有する２つの銀粉が最も好ましいが、２つのガラス粉末が少なくとも１０℃異なる軟化点を有する限り、０．２〜１０マイクロメートル、より好ましくは０．５〜７マイクロメートル、最も好ましくは０．８〜３マイクロメートルのＤ５０粒径を有する単一の銀粉で本発明に類似するペーストを設計することが可能である。
【００１６】
同様に、より小さいおよびより大きい銀粒子（「銀Ｉ」および「銀ＩＩ」と呼ばれることもある）に対する最も好ましい範囲はそれぞれ、０．５〜１．７マイクロメートルおよび１．７５〜５マイクロメートルであるが、Ｄ５０粒径が少なくとも２．５％異なる限り、銀に対する０．２〜１０マイクロメートルの範囲内の銀Ｉおよび銀ＩＩに対して別の範囲で本発明に類似するペーストを設計することが可能である。
【００１７】
概して、本発明のペーストは、ガラス粉末、金属粉末、他の添加物、および有機ビヒクルといういくつかの成分を含み、それぞれが以下に示される。
【００１８】
ガラス成分。太陽電池のガラス成分は、抵抗率、フィルファクタ、および効率を含む電池の特性を決定する鍵である。太陽電池接点は典型的に、ガラスを含有する導電ペーストのシリコン基板への適用によって製造される。ペーストは、約０．１〜約１０重量％、好ましくは０．２〜約７重量％のガラス成分を含む。ガラス成分は、焼成前に、１つ以上のガラス粉末を含む。ペーストを配合することにおいて、ガラスフリットは典型的に、約０．２〜約２０マイクロメートル、好ましくは約０．３〜約２０マイクロメートル、より好ましくは０．５〜１０マイクロメートル、さらにより好ましくは約０．８〜５マイクロメートル、最も好ましくは０．８〜３．５マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有するが、他の粒径が当該技術において既知であるように使用されてもよい。
【００１９】
本明細書に使用されるガラスフリットは、２５０〜７００、好ましくは２５０〜６５０または３００〜７００、より好ましくは３００〜４５０または３５０〜５７５、さらに最も好ましくは３２５〜４７５℃の範囲の℃単位で軟化点を有する。２つ以上のフリット組成物が使用されるとき、それらは、少なくとも５℃〜少なくとも１００℃、好ましくは少なくとも１０℃〜少なくとも１００℃異なる独立した軟化点を有する。
【００２０】
本発明において、２つのガラスフリットが好ましい実施形態であるが、３つ以上のフリット、例えば、３つのフリットまたは４つのフリットの組み合わせが使用されてもよい。本発明において教示されるように２つの異なる軟化点を有する２つのガラスに分相し得る単一ガラスが使用され得ることも想定される。元のガラスとは異なる軟化点を有するか、または２つの異なるガラス材料、ガラス−セラミックおよび残留ガラスを有する残留ガラスで部分的に結晶化し得る単一ガラスも想定される。
【００２１】
それぞれのガラス組成物は、酸化物フリットを含む。以下の実施形態が本明細書に有用である：（ａ）ＰｂＯとＳｉＯ２とを含むガラス、（ｂ）ＰｂＯとＢ２Ｏ３とを含むガラス、（ｃ）ＰｂＯとＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２とを含むガラス、（ｄ）ＰｂＯとＢ２Ｏ３とＳｉＯ２とを含むガラス、（ｅ）ＰｂＯとＺｎＯとＳｉＯ２とを含むガラス、（ｆ）ＰｂＯとＺｎＯとＢ２Ｏ３とを含むガラス、（ｇ）ＰｂＯとＶ２Ｏ５とＰ２Ｏ５とを含むガラス、（ｈ）ＰｂＯとＴｅＯ２とを含むガラス、（ｉ）ＰｂＯとＰ２Ｏ５とを含むガラス。無鉛ガラス、例えば、（ｊ）Ｂｉ２Ｏ３とＢ２Ｏ３とＳｉＯ２とを含むガラス組成物、（ｋ）Ｂｉ２Ｏ３とＢ２Ｏ３とを含むガラス、（ｌ）Ｂｉ２ＯとＳｉＯ２とを含むガラス、（ｍ）Ｂｉ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ３とを含むガラス、（ｎ）Ｂｉ２Ｏ３とＢ２Ｏ３とＳｉＯ２、（ｏ）Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯとＳｉＯ２とを含むガラス、（ｐ）Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯとＢ２Ｏ３とを含むガラスなども有用である。本項のあらゆるガラスの組み合わせもまた想定される。さらに他の実施形態では、ガラス組成物は、（ｑ）ＺｎＯとＢ２Ｏ３とＳｉＯ２、（ｒ）ＺｎＯとＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２、または（ｓ）ＺｎＯとＢ２Ｏ３、およびこれらの組み合わせを含む。さらに別の実施形態では、ガラス組成物は、（ｔ）アルカリ酸化物とＴｉＯ２とＳｉＯ２、または（ｕ）アルカリ酸化物とＳｉＯ２のみを含む。特に、本発明の様々な実施形態では、ガラス組成物は、表１〜６に見出されもよい。以下のガラスの表を見ると、２つ以上のガラス組成物が使用されてもよく、また使用される２つ以上のガラスの軟化点が少なくとも１０℃異なる限り、同じ表の異なる列または異なる表からの量を含む組成物が想定される。
【００２２】
有鉛ガラスを組み込む実施形態では、ガラス組成物は、ＰｂＯと、ＳｉＯ２とを含む酸化物フリットを含む。酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、本明細書のガラス成分中のＰｂＯの一部分を置き換えてもよい。同様に、Ｂ２Ｏ３は、ガラス中のＳｉＯ２を完全または部分的に置き換えてもよい。有鉛または無鉛の実施形態では、ガラス中のＳｉＯ２のすべてまたは一部分がＢ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｐ２Ｏ５、ＴｅＯ２、ＧｅＯ２、またはＴｌＯ２のうちの１つ以上に置き換えられてもよい。特に、本発明の様々な実施形態では、ガラス組成物は、表１〜６のうちのいずれかの成分を含む。
【００２３】
【表１】
2014530482.tif 000003
【００２４】
他の実施形態は、最高１０モル％のＴａ２Ｏ５、最高１０モル％のＳｂ２Ｏ５、最高１０モル％のＺｒＯ２、最高８モル％のＰ２Ｏ５、最高１０モル％の（Ｉｎ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３）、最高１５モル％の（Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３）をさらに含むことができる。（Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３）などの記載項目は、Ｙ２Ｏ３もしくはＹｂ２Ｏ３または２つの組み合わせが規定の量で存在することを意味する。
【００２５】
【表２】
2014530482.tif 000004
【００２６】
少なくとも２つのガラス組成物が存在するとき、それらの構成および比率の選択は、太陽電池接点の品質に影響を与える。例えば、ＺｎＯ（例えば、最高約３５モル％）の高比率を含有する（第１の）ガラス組成物の使用は、シリコンへの最小浸透を提供する。このようなガラス組成物は、表１および２における様々な実施形態で例示される。一方、ＰｂＯ（例えば、最高約７５モル％）の高比率を有する（第２の）亜鉛を含有しないガラス組成物の使用は、シリコンへのより多くの浸透を提供する。このようなガラス組成物は、表１および２における様々な実施形態で例示される。使用されるガラス組成物の数にかかわらず、ガラス成分中のＰｂＯの総含有量は全体で、約１５〜約７５モル％のＰｂＯ、約１〜約５０モル％のＳｉＯ２の範囲に入る。第１および第２のガラス組成物の様々な比率は、制御する太陽電池接点、シリコンへの浸透の程度、それ故結果として得られた太陽電池特性を形成するのに使用されてもよい。例えば、ガラス成分内で、第１および第２のガラス組成物は、約１：２０〜約２０：１、好ましくは約１：３〜約３：１の重量比で存在してもよい。ガラス成分は好ましくは、カドミウムまたはカドミウム酸化物を含有しない。さらに、ＰｂＯの一部分は、本発明の範囲内の太陽電池を作製するのに使用されるガラス組成物を提供するためにＢｉ２Ｏ３で置き換えられてもよい。例えば、約１〜約３０モル％のＢｉ２Ｏ３が使用されてもよい。
【００２７】
鉛を除外する実施形態では、それぞれのガラス組成物は、Ｂｉ２Ｏ３と、ＳｉＯ２とを含む酸化物フリットを含むことができる。特に、本発明の様々な実施形態では、表３および４におけるガラス組成物が使用されてもよい。使用されるガラス組成物の数にかかわらず、ガラス成分中のＢｉ２Ｏ３およびＳｉＯ２の総含有量は、約５〜約８５モル％のＢｉ２Ｏ３、約１〜約７０モル％のＳｉＯ２の範囲に入ることができる。第２のガラス組成物が使用される場合、ガラス組成物の比率は、シリコンとのペースト相互作用の程度、それ故結果として得られた太陽電池特性を制御するために異なってもよい。例えば、ガラス成分内で、第１および第２のガラス組成物は、約１：２０〜約２０：１、代替的に約１：３〜約３：１の重量比で存在してもよい。ガラス成分は好ましくは、鉛または鉛酸化物、およびカドミウムまたはカドミウム酸化物を含有しない。
【００２８】
【表３】
2014530482.tif 000005
【００２９】
【表４】
2014530482.tif 000006
【００３０】
ガラス成分のうちの１つ以上が、表５におけるＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラスおよびアルカリ−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスで例示されるように無鉛および無ビスマスの両方であってもよい。
【００３１】
【表５】
2014530482.tif 000007
【００３２】
表６．ガラス成分のうちの１つ以上が表６におけるＰｂＯ−Ｖ２Ｏ５−Ｐ２Ｏ５などのリン酸塩ガラスを含むことができる。
【００３３】
【表６】
2014530482.tif 000008
【００３４】
本明細書に開示されるガラス成分の様々な実施形態、特に表１〜６では、Ａｌ２Ｏ３またはＢ２Ｏ３の添加とは別に、Iｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｔｌ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３などの他の３価元素、Ｍｎ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３などのある遷移元素、または最高２０モル％の量のＣｅ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３などの希土類元素の酸化物の添加は、ｐ型エミッタへの接点の電気性能を高めるために有益である。
【００３５】
金属成分。太陽電池接点では、金属は典型的に、銀および／またはアルミニウムである。本発明の前面接点では、金属成分は、銀およびアルミニウムの両方を含む。銀の粒径は、所望の特性を有する太陽電池接点を提供するために重要である。２つの種類の銀粉が使用され、それぞれが異なる粒径分布および平均を有する。したがって、本発明の一実施形態は、（ａ）０．２〜１．７マイクロメートル、好ましくは０．５〜１．７マイクロメートルのマイクロメートル単位でＤ５０平均粒径を有する第１の銀粉と、１．７２〜１０．０マイクロメートル、好ましくは１．７５〜５．０マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する第２の銀粉を含むペースト配合である。一実施形態では、Ｄ１５０およびＤ２５０として表され得る第１および第２のＤ５０の値は、少なくとも１％、好ましくは少なくとも２％、より好ましくは少なくとも３％、続けてより好ましくは少なくとも４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、および２５％異なってもよく、この百分率がＤ１５０（Ｄ５０の値より小さい値）に対して計算される。
【００３６】
第１（より微細）および第２（より粗い）の銀粉は、１：１０〜１００：０、好ましくは１：８〜８：１、より好ましくは１：６〜６：１、さらにより好ましくは１．５：１〜１：１．５の重量比で存在する。すべての範囲内のすべての値が考えられる。第１の銀粉のＢＥＴ表面積は、０．２〜１．２ｍ２／ｇ、好ましくは０．３〜１ｍ２／ｇ、より好ましくは０．４〜０．９ｍ２／ｇ、例えば、０．５〜０．８ｍ２／ｇである。第２の銀粉のＢＥＴ表面積は、０．０５〜０．５ｍ２ｇ、好ましくは０．１〜０．４ｍ２／ｇ、より好ましくは０．１５〜０．３５ｍ２／ｇ、代替的に０．２〜０．３ｍ２／ｇ、例えば、０．２〜０．３ｍ２／ｇである。
【００３７】
様々な物理的形態の金属が使用されてもよい。例えば、ペーストの固体部分は、約８０〜約９９重量％の球形の銀粒子、または代替的に約７５〜約９０重量％の銀粒子および約１〜約１０重量％の銀フレークを含むことができる。あるいは、固体部分は、約７５〜約９０重量％の銀フレークおよび約１〜約１０重量％のコロイド銀、または約６０〜約９５重量％の銀粉もしくは銀フレークおよび約０．１〜約２０重量％のコロイド銀を含むことができる。銀粒子の好適な商業的な例は、球形の銀粉Ａｇ３０００−１、銀フレークＳＦ−２９およびＳＦ−７５、コロイド銀懸濁液ＲＤＡＧＣＯＬＢであり、これらのすべてがＦｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏから市販されている。
【００３８】
アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末はまた、本発明の多くの実施形態に使用される。シリコンウエハに適用されるペーストは、０．２〜６重量％、好ましくは１〜５重量％、より好ましくは１．５〜３．５重量％、例えば、２〜３重量％を含むことができる。アルミニウム粒子は、０．５〜１０マイクロメートル、好ましくは２〜９マイクロメートル、より好ましくは２〜８マイクロメートル、さらにより好ましくは２〜６マイクロメートル、さらにより好ましくは１．０〜４マイクロメートル、例えば、１〜３マイクロメートルのＤ５０平均粒径を有する。
【００３９】
他の添加物。最高約３０重量％の他の（すなわち、無機の）添加物、好ましくは最高約２５重量％、およびより好ましくは約２０重量％が必要に応じて含まれてもよい。Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｂｉなどの３価添加物、すなわち、ドーパント、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅなどの遷移元素、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｙｂなどの希土類元素が、金属、合金、有機金属、酸化物、ケイ化物、ホウ化物、または窒化物の形態で使用されてもよい。３価（ＩＩＩ）の状態を示すことができる他の遷移金属が使用されてもよい。金属、有機金属、酸化物、または電気および接着特性を改善するこれらの元素を含有する顔料などの他の無機化合物のいずれかの中にコバルト、銅、亜鉛、および／または鉄を添加することもまた想定される。
【００４０】
好ましいドーパントは、ａ）Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌなどのシリコンの３価ドーパントおよび（ｂ）Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓなどの３価遷移元素のケイ化物もしくはホウ化物、またはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｙｂなどの希土類元素である。ホウ素、インジウムおよびガリウム、ならびに／またはこれらの化合物、例えば、ＩｎＳｅ、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＧａＳｅ、Ｇａ２Ｓｅ３は、ｐ＋型エミッタに対する前面接点の抵抗率を減少させるために様々な手法でペーストに添加されてもよい。好ましい実施形態では、このような添加物は、アルミニウムを接点から除去する目的とともに使用される。例えば、あるガラスは、粉末状またはフリット酸化物の形態の酸化ホウ素で改質されてもよく、あるいはホウ素は、ホウ化物または他の有機ホウ素化合物によってペーストに添加されてもよい。それはまた、ケイ化ホウ素としてペーストに添加されてもよい。さらに、本項における他の金属のケイ化物が有用であってもよい。
【００４１】
微粒のシリコンもしくは炭素粉末またはその両方などの他の添加物、Ａｌ−ＳｉなどのＡｌ合金等のアルミニウム合金、例えば、０．０１〜１０重量％が、シリコンを有する金属成分の反応度を制御するために添加されてもよい。例えば、これらの微粒のシリコンまたは炭素粉末は、銀還元および沈殿反応を制御するために前面接点の銀ペーストに添加されてもよい。Ａｇ／Ｓｉ界面またはバルクガラスにおける銀沈殿はまた、前面接点および後面接点の両方における銀ペーストに対して、焼成雰囲気（例えば、Ｎ２またはＮ２／Ｈ２／Ｈ２Ｏ混合物を流すことにおける焼成）を調節することによって制御されてもよい。Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｚｎ、および少なくとも１つの他の金属を有するそれぞれの合金など、約０．０１重量％〜約１０重量％の微粒子の低融点金属添加物（すなわち、金属酸化物を除外するような元素金属添加物）が、より低い温度で接点を提供するか、または焼成窓を広げるために添加されてもよい。亜鉛は、好ましい金属添加物であり、亜鉛−銀合金は、前面接点に最も好ましい。
【００４２】
アルミニウムは、ｐ型エミッタに対してこのファイヤースルーペーストで必要とされる。アルミニウムは、ｐ型エミッタで低抵抗接点を形成するために使用される。しかしながら、Ａｌ単独は、ＰＮ接合で短絡を引き起こし、電池効率を低下させるため使用され得ない。それはまた、このようなグリッドパターン構成において電池の直列抵抗率を強硬に低下させるペーストのバルク抵抗率を低下させる。
【００４３】
太陽電池の電気性能を最大化するために少なくとも９９％の純度のＡｌおよび他の金属／合金を有することが好ましい。純Ａｌの代わりに、アルミニウムは、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ａｇ、およびＡｌ−Ｚｎなどの合金で提供されてもよい。Ａｌ−Ｓｉ共晶混合物（１２．２原子％のＳｉおよび８７．８原子％のＡｌ）が使用されてもよい。一般的に、０．０１〜３０原子％のＳｉを有するＡｌ−Ｓｉ合金が使用されてもよい。例えば、６８原子％のＢおよび３２原子％のＡｌなどのＡｌ−Ｂ合金が使用されてもよい。あるいは、０．０１〜５０原子％のＡｇ、好ましくは０．０１〜２０原子％のＡｇを有するＡｌ−Ａｇ合金が使用されてもよい。Ａｌ−Ｚｎ合金が使用されてもよい。特に、１６．５原子％のＺｎ、５９原子％のＺｎ、または８８．７原子％のＺｎを有するＡｌ−Ｚｎ合金が有用である。より一般的に、０．０１〜３０原子％のＺｎ、４０〜７０原子％のＺｎ、または８０〜９０原子％のＺｎを有するＡｌ−Ｚｎ合金が有用である。
【００４４】
２つ以上のペーストがシリコンウエハ上にコーティングとして使用されてもよい。実際には、本発明の一実施形態は、ｐ側上にペーストと少なくとも部分的に同延に存在する第２のペースト層を有する本明細書のあらゆる太陽電池であり、第２のペーストは、高導電率を有するか、または１×１０−６〜４×１０−６オームｃｍのバルク抵抗率などの低バルク抵抗率を有する。
【００４５】
本明細書のすべての金属は、いくつかの物理的および化学的形態のうちの１つ以上で提供されてもよい。概して、金属粉末、フレーク、塩類、酸化物、ガラス、コロイド、および有機金属が好適である。一般的に、金属粉末粒径は、約０．１〜約４０マイクロメートル、好ましくは最高約１０マイクロメートルである。より好ましくは、金属粒径は、本明細書のアルミニウムおよび銀粒子の粒径と一致する。さらに、一般的に、本明細書に使用されるあらゆる金属は、ハロゲン化物、炭酸塩、水酸化物、リン酸塩、硝酸塩、硫酸塩、および亜硫酸塩など、対象とする金属のイオン性塩類の形態で提供されてもよい。金属のうちのいずれかの有機金属化合物はまた、酢酸塩、ギ酸塩、カルボン酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、フマル酸塩、サリチル酸塩、酒石酸塩、グルコン酸塩、またはキレート、例えば、エチレンジアミン（ｅｎ）、またはエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を有するものなどを含むが限定することなく使用されてもよい。関連金属のうちの少なくとも１つを含有する他の適切な粉末、塩類、酸化物、ガラス、コロイド、および有機金属は、当業者に容易に明らかである。一般的に、銀、アルミニウム、および他の金属が金属粉末またはフレークとして提供される。
【００４６】
例えば、ペーストは、約８０〜約９９重量％の球形の金属粒子、または代替的に約３５〜約７０重量％の金属粒子および約２９〜約５５重量％の金属フレークを含むことができる。あるいは、ペーストは、約７５〜約９０重量％の金属フレークおよび約５〜約９重量％のコロイド金属、または約６０〜約９５重量％の金属粉末もしくはフレークおよび約４〜約２０重量％のコロイド金属を含むことができる。
【００４７】
有機ビヒクル。本明細書のペーストは、典型的に溶媒中に溶解される樹脂の溶液、高い頻度で樹脂およびチキソトロープ剤の両方を含有する溶媒溶液であるビヒクルまたは担体を含む。ペーストの有機物部分は、（ａ）少なくとも約８０重量％の有機溶媒、（ｂ）最高約１５重量％の熱可塑性樹脂、（ｃ）最高約４重量％のチキソトロープ剤、（ｄ）最高約２重量％の湿潤剤を含む。２つ以上の溶媒、樹脂、チキソトロープ、および／または湿潤剤の使用もまた想定される。固体部分と有機物部分との様々な重量比が想定されるが、一実施形態は、約２０：１〜約１：２０、好ましくは約１５：１〜約１：１５、より好ましくは約１０：１〜約１：１０の固体部分と有機物部分との重量比を含む。
【００４８】
エチルセルロースがよく使用される樹脂である。しかしながら、エチルヒドロキシエチルセルロースなどの樹脂、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂との混合物、低級アルコールのポリメタクリル酸、およびエチレングリコールモノ酢酸のモノブチルエーテルもまた使用されてもよい。約１３０℃〜約３５０℃の沸点（１気圧）を有する溶媒が好適である。広く使用されている溶媒としては、Ｄｏｗａｎｏｌ（登録商標）（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）などのαもしくはβテルピネオールまたはより高い沸点のアルコールなどのテルペン、またはブチルＣａｒｂｉｔｏｌ（登録商標）（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、ジブチルＣａｒｂｉｔｏｌ（登録商標）（ジエチレングリコールジブチルエーテル）、ブチルＣａｒｂｉｔｏｌ（登録商標）アセテート（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）、へキシレングリコール、Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標）（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチルレート）などの他の溶媒を有するこれらの混合物、ならびに他のアルコールエステル、ケロシン、およびフタル酸ジブチルが挙げられる。ビヒクルは、接点を改質する有機金属化合物、例えば、ニッケル、リン、または銀を含有することができる。Ｎ−ＤＩＦＦＵＳＯＬ（登録商標）は、拡散係数がリン元素のものと類似するｎ型拡散剤を含有する安定化された液体製剤である。これらおよび他の溶媒の様々な組み合わせが、それぞれの用途に所望の粘度および揮発度要件を得るために配合されてもよい。厚膜のペースト配合によく使用される他の分散剤、界面活性剤、およびレオロジー改質剤が含まれてもよい。このような製品の商業的な例としては、Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標）（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ）、Ｄｏｗａｎｏｌ（登録商標）およびＣａｒｂｉｔｏｌ（登録商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）、Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｉｇｈｔｓｔｏｗｎ  ＮＪ）、ならびにＤｉｆｆｕｓｏｌ（登録商標）（Ｔｒａｎｓｅｎｅ  Ｃｏ．Ｉｎｃ．，Ｄａｎｖｅｒｓ，ＭＡ）の商標のうちのいずれかで販売されているものが挙げられる。有機Ｖｅｈｉｃｌｅ１９６、２１５、および６１８、ならびにＳａｎｔｉｃｉｚｅｒ（登録商標）の商標で販売されている可塑剤がＦｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏから市販されている。
【００４９】
硬化ヒマシ油およびこの誘導体が中でもよく使用される有機チキソトロープ剤である。チキソトロープは、あらゆる懸濁液に固有の剪断減粘性が結合された溶媒が単独でこれに関して好適であり得るため必ずしも必要ではない。さらに、湿潤剤は、脂肪酸エステルなど、例えば、Ｎ−獣脂−１，３−ジアミノプロパンジオレート、Ｎ−獣脂トリメチレンジアミンジアセテート、Ｎ−ココトリメチレンジアミン、βジアミン、Ｎ−オレイルトリメチレンジアミン、Ｎ−獣脂トリメチレンジアミン、Ｎ−獣脂トリメチレンジアミンジオレート、およびこれらの組み合わせを用いられてもよい。
【００５０】
前面および裏面接点製造方法。ここで図１を参照すると、本発明による太陽電池の前面接点は概して、銀−アルミニウムペーストおよび銀系ペーストを太陽電池用Ｓｉウエハに適用することによって製造されてもよい。特に、図１は、光反射を減少させるテクスチャ処理された表面を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの基板を示す。太陽電池の場合では、基板は、引き上げまたは鋳造プロセスから形成されたインゴットをスライスしたものとしてよく使用される。スライシングに使用されるワイヤソーなどの工具によって生じる基板表面の損傷およびウエハのスライシングステップからの汚染は典型的に、ＫＯＨまたはＮａＯＨなどのアルカリ水溶液またはＨＦとＨＮＯ３との混合物を使用して約１０〜２０マイクロメートルの基板表面をエッチング除去することによって除去される。基板は任意に、ＨＣｌとＨ２Ｏ２との混合物で洗浄されて、基板表面に付着し得る鉄などの重金属を除去してもよい。使用される基板がｎ型基板であるとき、ｐ−ｎ接合を作成するためにｐ型層１２０が形成される。ホウ素がこの目的のために使用されてもよい。拡散層の深さは、拡散温度および時間を制御し、概して約４０〜約１００オーム／スクエアの面積抵抗率を提供することによって様々であってもよい。その後、例えば、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を使用して反射防止テクスチャ処理された表面が形成されることもある。これは、典型的なシリコンウエハが厚さ１７０〜２００マイクロメートルであるように誇張された厚さ寸法で図示される基板１１０をもたらす。
【００５１】
ウエハのｎ側（裏面）上にリン拡散層が提供される。拡散層の深さは、拡散温度および時間を制御し、概して約４０〜約１００オーム／スクエアの面積抵抗率を提供することによって様々であってもよい。
【００５２】
次に、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組み合わせであり得る反射防止コーティング（ＡＲＣ）（不動態化膜または不動態化コーティングとも呼ばれる）１３０および１５０が、上述されたｐ型拡散層１２０（前面）およびｎ型拡散層１４０上に形成される。窒化ケイ素膜は、水素による不動態化を強調するためにＳｉＮｘ：Ｈとして表されることもある。ＡＲＣ１３０および１５０は、太陽電池の表面反射率を入射光にし、生じる電流を増加させる。ＡＲＣ１３０および１５０の厚さは、その屈折率に依存するが、約７００〜９００Åの厚さは、約１．９〜２．０の屈折率に好適である。ＡＲＣは、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、または熱ＣＶＤを含む様々な手順によって形成されてもよい。熱ＣＶＤがＳｉＮｘコーティングを形成するために使用されるとき、開始材料は、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）およびアンモニウム（ＮＨ３）ガスであることが多く、膜形成が少なくとも７００℃の温度で行われる。熱ＣＶＤが使用されるとき、高温における開始ガスの熱分解が、窒化ケイ素膜において実質的に水素がない存在をもたらし、シリコンと窒素との実質的に定比組成比、Ｓｉ３Ｎ４を生じる。ＡＲＣを形成する他の方法が当該技術において既知である。
【００５３】
前面上に、銀−アルミニウムペースト１６０が不動態化層１３０の上にプリントされる。同様に、裏面上に、銀ペースト１７０が不動態化層１５０の上にプリントされる。プリントされたペーストは、本発明のいずれかの表から１つ以上ガラスフリットを含むことができる。次に、１または５秒〜５または１０分などの約数秒〜数分間、約７００℃〜９７５℃の温度範囲の赤外ベルト炉で焼成が行われる。
【００５４】
焼成中、前面電極形成の銀−アルミニウムペースト１６０は、焼結し、窒化ケイ素膜１３０を貫通（すなわち、ファイヤースルー）し、それによってｐ型層１２０と電気的に接触することができる。前面の銀−アルミニウムペースト１６０とシリコンエミッタ１２０層との境界は、電気接点を形成するために電気障壁幅を減少させる合金状態を取る。裏面の銀ペースト１７０は、前面と同時に焼成され、銀裏面接点となる。
【００５５】
本発明のペーストの主要な要件は、ｎ型ベースシリコンの太陽電池上にｐ型エミッタへの非常に低い接点抵抗率を達成することである。本発明のペーストはまた、ｐ型エミッタに接触するために不動態化層をファイヤースルーしなければならない。本発明のペーストは、アルミニウム成分が存在しても短絡または接合漏洩問題がなく低バルク抵抗率を維持する。
【００５６】
低接点抵抗率およびバルク抵抗率は、本発明のペーストで作製される太陽電池接点において直列抵抗率を減少させる重要な役割を果たし、フィルファクタを増加させることによって効率を改善するのに役立つ。
【００５７】
本発明のペーストは、高値のＶｏｃを維持する。それはまた、低値の空間電荷領域内の漏洩飽和電流密度Ｊ０２を達成することによって提示される。これは、固定されたデバイス接合を表す。
【００５８】
ここで図２を参照すると、ｎ−ＭＷＴ構成を有する本発明による太陽電池接点は概して、銀−アルミニウムプラグペーストおよび銀系ペーストを太陽電池用Ｓｉウエハに適用することによって製造されてもよい。特に、図２は、光反射を減少させるテクスチャ処理された表面を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコン（ｎ型Ｓｉ）の基板を示す。使用される基板がｎ型基板であるとき、ｐ−ｎ接合を作成するためにｐ型層２２０が形成される。ホウ素がこの目的のために使用されてもよい。拡散層の深さは、拡散温度および時間を制御し、概して約４０〜約１００オーム／スクエアの面積抵抗率を提供することによって様々であってもよい。その後、例えば、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を使用して反射防止テクスチャ処理された表面が形成されることもある。これは、典型的なシリコンウエハが厚さ１７０〜２００マイクロメートルであるように誇張された厚さ寸法で図示される基板２１０をもたらす。ＭＷＴ電池の場合、正孔は、典型的にレーザー焼成によって、シリコンウエハ基板内に形成される。正孔は、ｎ型Ｓｉウエハの厚さ全体を横断する。
【００５９】
ウエハのｎ側（裏面）上にリン拡散層が提供される。それはまた、局所的ドーピングであってもよく、または短絡を防ぐために、例えば、レーザーを使用してプラグペーストから絶縁される必要がある。拡散層の深さは、拡散温度および時間を制御し、概して約４０〜約１００オーム／スクエアの面積抵抗率を提供することによって様々であってもよい。
【００６０】
次に、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組み合わせであり得る反射防止コーティング（ＡＲＣ）（不動態化膜または不動態化コーティングとも呼ばれる）２３０および２５０が、上述されたｐ型拡散層２２０（前面）およびｎ型拡散層２４０上に形成される。ＡＲＣ２３０および２５０は、太陽電池の表面反射率を入射光にし、生じる電流を増加させる。ＡＲＣ２３０および２５０の厚さは、その屈折率に依存するが、約７００〜９００Åの厚さは、約１．９〜２．０の屈折率に好適である。ＡＲＣは、本明細書の他所に記載されるように様々な手順によって形成されてもよい。
【００６１】
プラグペースト２８０は、ｎ型Ｓｉ基板内に予め形成された少なくとも１つの正孔の中に適用される。好適なプラグペーストとしては、譲受人共通の同時係属中の米国特許出願第６１／６３５，２５５号に開示されるものを有するものが挙げられ、これは参照により組み込まれる。前面上に、銀−アルミニウムペースト２６０が不動態化層２３０の上にプリントされる。同様に、裏面上に、銀ペースト２７０が不動態化層２５０の上にプリントされる。
【００６２】
次に、１または５秒〜５または１０分などの約数秒〜数分間、約７００℃〜９７５℃の温度範囲の赤外ベルト炉で焼成が行われる。
【００６３】
焼成中、前面電極形成の銀−アルミニウムペースト２６０は、焼結し、窒化ケイ素膜２３０を貫通（すなわち、ファイヤースルー）し、それによってｐ型層２２０と電気的に接触することができる。前面の銀−アルミニウムペースト２６０とシリコンエミッタ２２０層との境界は、電気接点を形成するために電気障壁幅を減少させる合金状態を取る。裏面の銀ペースト２７０およびプラグペースト２８０は、前面と同時に焼成される。銀ペースト２７０は、銀裏面接点となる。プラグペーストは、ｐエミッタに対して前面接点と裏面接点との電気接続となる。
【００６４】
エミッタラップスルー太陽電池（ＥＷＴ）の場合、ここで図３を参照すると、ＥＷＴ構成を有する本発明による太陽電池接点は概して、銀−アルミニウムペーストおよび銀系ペーストを太陽電池用Ｓｉウエハに適用することによって製造されてもよい。特に、図３は、光反射を減少させるテクスチャ処理された表面を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコン（ｎ型Ｓｉ）の基板を示す。使用される基板がｐ型基板であるとき、ｐ−ｎ接合を作成するためにｎ型層３２０が形成される。ホウ素がこの目的のために使用されてもよい。その後、例えば、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を使用して反射防止テクスチャ処理された表面が形成されることもある。これは、典型的なシリコンウエハが厚さ１７０〜２００マイクロメートルであるように誇張された厚さ寸法で図示される基板３１０をもたらす。ＥＷＴ電池の場合、正孔は、典型的にレーザー焼成によってシリコンウエハ基板内に形成される。正孔は、Ｓｉウエハの厚さ全体を横断する。
【００６５】
ウエハの裏面上にｎ型ラップスルー島ならびに交互嵌合のｐ島がある。次に、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組み合わせであり得る反射防止コーティング（ＡＲＣ）（不動態化膜または不動態化コーティングとも呼ばれる）３３０および３５０が、ｎ型拡散層３２０（前面）および拡散層３４０を含む裏面上に形成される。ＡＲＣ３３０および３５０は、太陽電池の表面反射率を入射光にし、生じる電流を増加させる。ＡＲＣ３３０および３５０の厚さは、その屈折率に依存するが、約７００〜９００Åの厚さは、約１．９〜２．０の屈折率に好適である。ＡＲＣは、本明細書の他所に記載されるように様々な手順によって形成されてもよい。
【００６６】
裏面上に、銀／アルミニウムペースト３７０が不動態化層３５０の下であるｐ島３４０の上にプリントされる。好適な銀／アルミニウムペーストは、本明細書に記載されるあらゆるペーストを含む。銀プラグペースト３８０は、Ｓｉ基板内に予め形成された少なくとも１つの正孔の中に適用される。好適なプラグペーストは、本明細書の他所に開示されるあらゆるペーストを含む。プラグペーストはまた、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏから市販されているＦｅｒｒｏ製品のＮＳ３１２７など、裏面上のｎ島と接触する。
【００６７】
次に、１または５秒〜５または１０分などの約数秒〜数分間、約７００℃〜９７５℃の温度範囲の赤外ベルト炉で焼成が行われる。
【００６８】
焼成中、後面電極形成の銀−アルミニウムペースト３８０は、ｐ型層３２０と電気的に接触することができる。裏面の銀ペースト３７０およびプラグペースト３８０は、前面と同時に焼成される。銀ペースト３７０は、銀裏面接点となる。プラグペースト３８０は、ｐ型ラップスルーエミッタに対して電気接点となる。
【００６９】
ペーストレオロジー、弾性（Ｇ’）および粘性（Ｇ”）係数は、ペーストが１００マイクロメートル未満の線開口部を有する狭い線幅のスクリーンプリント設計と適合することを確実にするように設計される。低接点抵抗率（Ｒｃ）をもたらす主要な成分は、ある粒径範囲を有するアルミニウム粉末、異なる粒径を有する２つの種類のＡｇ粉末、ならびに異なる化学的性質および軟化点を有する２つのガラスである。
【００７０】
ペースト調製。本発明によるペーストは、３本ロールミル上に好都合に調製されてもよい。利用される担体の量および種類は、最終的な所望の配合粘度、ペーストの粉砕度、および所望の湿潤プリントの厚さによって主に決定される。本発明による組成物を調製することにおいて、微粒子の無機固体は、ビヒクルと混合され、懸濁液を形成するように３本ロールミルなどの好適な器具で分散され、２５℃で測定されるＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ  ＨＢＴ，ｓｐｉｎｄｌｅ１４上で決定されように、粘度が９．６ｓｅｃ−１の剪断速度で約１００〜約５００ｋｃｐｓ、好ましくは約３００〜約４００ｋｃｐｓの範囲内である組成物をもたらす。
【００７１】
ペーストのプリントおよび焼成。前述のペースト組成物は、乾燥パターン形状で太陽電池前面の銀−アルミニウム接点ならびに裏面の銀接点の両方を作製するプロセスで使用されてもよい。前述のペーストは、特にｎ型ウエハおよびｎ−ＭＷＴ電池に適用可能な不動態化ホウ素エミッタ表面上に単一および二重プリント構成の両方で使用されてもよい。二重プリント構成において、第１の層では、不動態化層をファイヤースルーし、シリコンで接点を形成する低接点抵抗率のペーストが利用される（本特許では同じペースト）。第２の層の場合、ファイヤースルー組成物を有しない高導電性ペーストが使用され、主な特徴は、低ペーストバルク抵抗率である。この組み合わせは、太陽電池の直列抵抗率（Ｒｓ）を減少させる可能性がある。
【００７２】
第２の層はまた、純金属、金属および／もしくはそれらの酸化物、ケイ化物、炭化物、窒化物、または合金の混合物の形態の添加物を含有することができ、例えば、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉのものを含む。添加物は、第１の層内のガラスが焼成時に第２の層に最小限に流れるように設計される。
【００７３】
Ｎ型シリコンの太陽電池においてＰエミッタ型に対して前面および裏面接点を作製する本発明の方法は、（１）銀−アルミニウム含有ペーストを、Ｐ型エミッタを有するシリコン基板の前面に適用することと、（２）ペーストを乾燥させることと、（３）銀含有ペーストをｎ＋ベースを有するシリコン基板の裏面に適用することと、（４）第２のペーストを乾燥させることと、（５）ペーストを同時焼成して、金属を焼結し、両面で不動態化層をファイヤースルーし、同時に両面上のシリコンに接触することとを含む。ペーストのプリントパターンは、約６５０〜１１００℃の炉内設定温度、または約５５０〜８５０℃のウエハ温度などの好適な温度で焼成される。好ましくは、炉内設定温度は、約７５０〜９３０℃であり、ペーストは、空気中で焼成される。焼成中、反射防止ＳｉＮｘ層は、酸化され、ガラスによって腐食され、Ａｇ／Ｓｉ島がＳｉ基板と反応して形成され、これはシリコンにエピタキシャルに結合される。シリコン／ペースト界面でシリコンウエハ上のＡｌを含有するＡｇ／Ｓｉ島の十分な密度を生成するために焼成条件が選択され、低抵抗率、高効率、高フィルファクタの前面接点および太陽電池をもたらす。
【００７４】
典型的なＡＲＣは、窒化ケイ素などのシリコン化合物、一般的にＳｉ３Ｎ４などのＳｉＮｘ、場合によりＡｌ２Ｏ３またはＴｉＯ２で作製される。このＡＲＣ層は、絶縁体として機能し、接点抵抗率を増加させる傾向がある。それ故、ガラス成分によるこのＡＲＣ層の腐食は、前面および裏面接点形成の両方で必要なステップである。シリコンウエハとペーストとの間の抵抗率を減少させることは、太陽電池効率を改善し、金属−シリコン導電性島の形成によって促進される。すなわち、シリコン上の銀−アルミニウム島は、シリコン基板内に見出されるように同じ結晶構造を取る。ペースト成分（銀およびアルミニウム金属、ガラス、添加物、有機物）間の相互作用、およびペースト成分とシリコン基板との間の相互作用は複雑であるが、制御されなければならない。高速の炉内処理は、すべての反応を動力学に高度に依存させる。さらに、対象とする反応は、ｐ−ｎ接合を保つためにシリコンの非常に狭い領域（＜０．５マイクロメートル）内で行われなければならない。
【００７５】
前面接点製造方法。本発明による太陽電池前面接点は、本明細書に開示されるガラスで銀およびアルミニウム粉末を混合することによって生成されるあらゆるＡｇ／Ａｌペーストをシリコン基板のｐ側に、例えば、スクリーンプリントによって所望の湿潤の厚さまで適用することによって製造されてもよい。
【００７６】
銀製の後面接点製造方法。本発明による太陽電池の銀製の後面接点は、本明細書に開示される有鉛または無鉛ガラスで銀粉末を混合することによって生成されるあらゆるＡｇペーストをシリコン基板のｎ側に、例えば、スクリーンプリントによって所望の湿潤の厚さまで適用することによって製造されてもよい。
【００７７】
前面および裏面グリッドパターンの場合、同一のプリント状況が適用されてもよい。自動スクリーンプリント技法は、２００〜３２５メッシュスクリーンを使用して用いられてもよい。次に、プリントパターンは、焼成前に約５〜１５分間、２００℃以下、好ましくは約１２０℃で乾燥される。乾燥プリントパターンは、空気中のベルトコンベヤ炉内のピーク温度で最低１秒、最高約５分間、銀製の後面グリッド接点ペーストと同時焼成されてもよい。
【００７８】
窒素（Ｎ２）または別の不活性雰囲気は、所望される場合に使用されてもよいが、必要ではない。焼成は一般的に、約３００℃〜約５５０℃で、約６５０℃〜約１０００℃のピーク炉内設定温度の間、最低約１秒間、有機物の燃焼を可能にする温度プロファイルに従うが、より低い温度で焼成するときに最高１、３、または５分のより長い焼成時間が可能である。例えば、３区間焼成プロファイルは、毎分約１〜約４メートル（４０〜１６０インチ）のベルト速度で使用されてもよい。当然のことながら、４、５、６、または７以上の区間を含み、それぞれが約５〜約２０インチの区間長および６５０〜１０００℃の焼成温度を有する、３区間超を有する焼成配列が本発明で想定される。
【００７９】
実施例。接点抵抗率測定のために、Ｇ．Ｋ．Ｒｅｅｖｅｓ  ａｎｄ  Ｈ．Ｂ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ，ＩＥＥＥ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．ＥＤＬ−３，Ｎｏ．５（１９８２）に開示され、これは参照により本明細書に組み込まれるように、ペースト試料を不動態化ホウ素ドープされた表面上にＴＬＭパターン（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｉｎｅ  Ｍｏｄｅｌ）としてスクリーンプリントした。次に、ウエハを６区間の急送炉内で焼成した。結果として得られた接点抵抗率値（Ｒｃ）が図２に報告されるが、バルク抵抗率が図３に報告される。この値は、開始参照ペーストと比較して接点抵抗率の約６０％の減少を示す。
【００８０】
それぞれのグリッド線の平均抵抗率であるＲ線は、平均線断面プロファイルとして前面プリント品質を示し、使用される材料に対する特質であるペーストのバルク抵抗率にも影響を受ける。これらの値は、表６に報告され、ｎエミッタを有する従来のｐ型Ｓｉ太陽電池に対して前面Ａｇペーストに対する比較可能な値の範囲である。先行技術の配合では、Ａｌは、前述のパラメータを低下させることがあるが、本発明の配合は、この有害な影響から逃れる。
【００８１】
表６では、ある成分が以下のように規定される：Ｖｅｈｉｃｌｅ１９６が８０％のＤｏｗａｎｏｌ（登録商標）および２０％のエチルセルロースであり、Ｖｅｈｉｃｌｅ２１５が９０．９％のＤｏｗａｎｏｌ（登録商標）および９．１のＴｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）ＳＴであり、Ｖｅｈｉｃｌｅ６１８が６８．８％のＤｏｗａｎｏｌ（登録商標）、１１．２％のエチルセルロース、２０％のＴｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）ＳＴであり、Ｖｅｈｉｃｌｅ４７３が８３．８５％のＤｏｗａｎｏｌ（登録商標）、２．１５％のα−テルピネオール、１４％のエチルセルロースである。Ｓａｎｔｉｃｉｚｅｒ（登録商標）９１００がジプロピレングリコールジベンゾエートであり、Ｓａｎｔｉｃｉｚｅｒ（登録商標）２１４８、可塑剤が低揮発性を有するアルキルアリールリン酸エステル可塑剤である。ＳＦ７５銀フレークが約１．２ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有する。前述のものは、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ  Ｏｈｉｏから市販されている。ＥＧ９０１４およびＧＱ  Ｍｏｄ１は、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販のガラス粉末である。ＥＧ９０１４は、３９５℃の軟化点、６．２８ｇ／ｃｃの密度、および９６×１０−７／℃のＣＴＥであり、表２の組成物２−３の範囲に入る配合を有する。ＧＱ  Ｍｏｄ１は、３５２℃の軟化点、６．３６ｇ／ｃｃの密度、および１０３×１０−７／℃のＣＴＥであり、表２の組成物２−６の範囲に入る配合を有する。
【００８２】
【表７】
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【００８３】
用語「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」および「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」に支援を提供する。表に提示されるなど、任意の形態で本明細書に開示されるパラメータ、温度、重量、百分率などに対する個別の数値が範囲の端点としてこのような値の使用に支援を提供することが想定される。範囲は、２つのこのような値によって境界されてもよい。単一の実施形態では、２つ以上のガラス組成物が使用されてもよく、表の中の異なる列からの量および範囲を含む組成物もまた想定される。
【００８４】
少なくともいくつかの百分率、温度、時間、および他の値の範囲には修飾語「約（ａｂｏｕｔ）」が先行する本発明のある実施形態が想定される。すべての組成比率が重量によるものであり、焼成前の混合物に与えられる。下端のゼロ（例えば、０〜１０モル％のＺｎＯ）によって境界される酸化物または他の成分の数値範囲は、概念「最高［上限］」、例えば、「最高１０モル％のＺｒＯ２」、ならびに当該成分が上限を超えない量で存在する正数の引用に支援を提供することを意図される。
【００８５】
ゼロによって境界される本明細書に開示されるそれぞれの数値範囲は、代替的な実施形態としてゼロの代わりに０．１％の下限を有する。本明細書に開示されるすべての範囲は、先頭および末尾の範囲値ならびにその中のありとあらゆる部分範囲を包含することを理解されるべきである。例えば、「１〜１０」の規定範囲は、１の最小値と１０の最高値との間（およびこれらを含めて）のありとあらゆる部分範囲、すなわち、１以上の最小値で始まり、１０以下の最高値で終わるすべての部分範囲、例えば、１．０〜２．７、３．３〜８．９、５．７〜１０、または例として４．１７、７．５３、または８．０６などの個別の値を含むと考えられるべきである。換言すれば、範囲は、範囲内であるありとあらゆる値を説明するための省略表現として使用される。範囲内のあらゆる値は、範囲内の部分範囲の終端として選択されてもよい。
【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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【国際調査報告】
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