(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型シリコン半導体基板（１）の上に電極（８）を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを１０質量％以上３５質量％以下、金属としてケイ素を含む金属アルコキシドを０．１質量％以上２０質量％以下含む、ペースト組成物。
【請求項２】
無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子からなる群より選ばれた少なくとも１種の粒子をさらに含む、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項３】
前記無機化合物粒子および／または前記有機化合物粒子の平均粒径が１０μｍ以下である、請求項２に記載のペースト組成物。
【請求項４】
前記炭素粒子の平均粒径が１μｍ以下である、請求項２に記載のペースト組成物。
【請求項５】
ガラスフリットをさらに含む、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項６】
ｐ型シリコン半導体基板（１）の上に電極（８）を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを１０質量％以上３５質量％以下、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルを０．１質量％以上２０質量％以下含む、ペースト組成物。
【請求項７】
前記金属アルコキシドは金属としてケイ素を含む金属アルコキシドである、請求項６に記載のペースト組成物。
【請求項８】
無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子からなる群より選ばれた少なくとも１種の粒子をさらに含む、請求項６に記載のペースト組成物。
【請求項９】
前記無機化合物粒子および／または前記有機化合物粒子の平均粒径が１０μｍ以下である、請求項８に記載のペースト組成物。
【請求項１０】
前記炭素粒子の平均粒径が１μｍ以下である、請求項８に記載のペースト組成物。
【請求項１１】
ガラスフリットをさらに含む、請求項６に記載のペースト組成物。
【請求項１２】
ｐ型シリコン半導体基板（１）の上に電極（８）を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを１０質量％以上３５質量％以下、金属としてケイ素を含む金属アルコキシドを０．１質量％以上２０質量％以下含むペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板の上に塗布した後、焼成することにより形成した電極（８）を備えた、太陽電池素子。
【請求項１３】
前記ｐ型シリコン半導体基板（１）と前記電極（８）との間には、前記金属アルコキシドに含まれていた金属の化合物が形成されている、請求項１２に記載の太陽電池素子。
【請求項１４】
ｐ型シリコン半導体基板（１）の上に電極（８）を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを１０質量％以上３５質量％以下、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルを０．１質量％以上２０質量％以下含むペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板の上に塗布した後、焼成することにより形成した電極（８）を備えた、太陽電池素子。
【請求項１５】
前記ｐ型シリコン半導体基板（１）と前記電極（８）との間には、前記金属アルコキシドに含まれていた金属の化合物が形成されている、請求項１４に記載の太陽電池素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的にはペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子に関し、特定的には、結晶系シリコン太陽電池を構成するｐ型シリコン半導体基板の上に裏面アルミニウム電極を形成する際に用いられるペースト組成物、およびそれを用いた太陽電池素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、安全でかつ環境に悪影響を与えないクリーンエネルギー源としてより広範囲に実用化が望まれている。【０００３】
図１は、太陽電池素子の一般的な断面構造を模式的に示す図である。【０００４】
図１に示すように、厚みが３００〜６００μｍのｐ型シリコン半導体基板１の受光面側には、厚みが０．３〜０．５μｍのｎ型不純物層２、反射防止膜３およびグリッド電極４が順に形成されている。【０００５】
また、ｐ型シリコン半導体基板１の裏面側には、裏面電極としてアルミニウム電極層８が形成されている。アルミニウム電極層８は、アルミニウム焼結層５とアルミニウムシリコン混合層６とから構成され、アルミニウム粉末、ガラスフリットおよび有機質ビヒクルからなるペースト組成物をスクリーン印刷等によって塗布し、乾燥した後、６６０℃（アルミニウムの融点）以上の温度にて焼成することによって形成される。この焼成の際にアルミニウムがｐ型シリコン半導体基板１の内部に拡散することにより、アルミニウム焼結層５とｐ型シリコン半導体基板１との間にアルミニウムシリコン混合層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拡散層としてｐ+層（またはｐ++層）７が形成される。このｐ+層７の存在により、生成キャリアの収集効率を向上させるＢＳＦ（Back Surface Field）効果が得られる。実際の裏面電極は、焼成後のアルミニウム焼結層５、アルミニウムシリコン混合層６およびｐ+層７の三層をそのままで使用する場合と、電気抵抗を低減させるために、焼成後のアルミニウム焼結層５、または焼成後のアルミニウム焼結層５とアルミニウムシリコン混合層６を化学的方法等によって除去した後、その表面上に銀や銅からなる電極層を形成して使用する場合がある。いずれの場合においても、ｐ+層７がＢＳＦ効果を発揮する。【０００６】
裏面電極としてアルミニウム電極層８を形成するために用いられるペースト組成物は、一般に、アルミニウム粉末、ガラスフリットおよび有機質ビヒクルからなる。【０００７】
アルミニウム粉末は、アルミニウム焼結層５、アルミニウムシリコン混合層６およびアルミニウム原子の拡散によるｐ+層７を形成する目的で、６０〜８０質量％程度添加される。【０００８】
ガラスフリットは、焼成時に揮発することなく溶解し、冷却時に再凝固する作用を利用して、アルミニウム電極層８とｐ型シリコン半導体基板１との結合を強化する目的で、１〜５質量％程度添加される。【０００９】
有機質ビヒクルは、ペースト組成物をスクリーン印刷等によって塗布する際の塗布性および印刷性を向上させる目的で、１５〜４０重量％程度添加される。【００１０】
太陽電池は安全でかつ環境に悪影響を与えないクリーンエネルギー源として注目されているために、環境に悪影響を与える物質を太陽電池の構成物から除去または低減することが広範囲な実用化に向けて一つの課題になっている。【００１１】
ところで、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維持しつつ、焼成時におけるｐ型シリコン半導体基板の反りまたは割れの発生を防止するためにペースト組成物について種々検討されている。【００１２】
特開２０００−９０７３４号公報（特許文献１）には、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維持しつつ、焼成時におけるｐ型シリコン半導体基板の反りまたは割れの発生を防止するためにアルミニウム電極層を薄くすることが可能な導電性ペーストとして、アルミニウム粉末、ガラスフリット、有機質ビヒクルに加えて、さらにアルミニウム含有有機化合物を含有するものが開示されている。【００１３】
また、特開２００３−２２３８１３号公報（特許文献２）には、ｐ型シリコン半導体基板を薄くした場合でも、塗布量を減らさないで、所望のＢＳＦ効果を十分達成することができ、かつ焼成後のｐ型シリコン半導体基板の変形を抑制することが可能なペースト組成物として、アルミニウム粉末、有機質ビヒクルに加えて、さらに熱膨張率がアルミニウムよりも小さく、かつ、溶融温度、軟化温度および分解温度のいずれかがアルミニウムの融点よりも高い無機化合物を含むものが開示されている。【００１４】
さらに、特開２００４−１３４７７５号公報（特許文献３）には、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維持しつつ、焼成時におけるアルミニウム電極層の収縮を小さくして反りまたは割れの発生を防止するための導電性ペーストの組成物として、アルミニウム粉末、ガラスフリット、有機質ビヒクルに加えて、さらに該有機質ビヒクルに難溶解性または不溶解性の有機化合物粒子および炭素粒子のうちの少なくとも１種を含有するものが開示されている。【００１５】
しかしながら、これらの公報に開示されたペースト組成物においても、ガラスフリットが必須の成分とされているのが現状である。従来から、ガラスフリットとして環境に悪影響を与える鉛含有ガラスが用いられている。【００１６】
そこで、環境に悪影響を与えないという観点から、ＳｉＯ２−ＰｂＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＰｂＯ系などの鉛含有ガラスの代替物として、Ｂｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＺｎＯ系などの鉛フリーガラスを用いることが検討されている。【００１７】
しかしながら、鉛フリーガラスは融点が高く、均一に溶解させるためには焼成温度が上昇し、また焼成時間が長くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−９０７３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３８１３号公報
【特許文献３】特開２００４−１３４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで、この発明の目的は、上述の問題を解決することであり、環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望の機能を維持することができるとともに、アルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化することが可能なペースト組成物と、その組成物を用いて形成された電極を備えた太陽電池素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有するペースト組成物を使用することにより、上記の目的を達成できることを見出した。この知見に基づいて、本発明に従ったペースト組成物は、次のような特徴を備えている。【００２０】
この発明の一つの局面に従ったペースト組成物は、ｐ型シリコン半導体基板の上に電極を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドとを含む。ここで、「金属アルコキシド」とは、「金属」として金属、半金属または半導体を含むアルコキシドのことをいう。【００２１】
この発明の一つの局面に従ったペースト組成物は、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを１０質量％以上３５質量％以下、金属アルコキシドを０．１質量％以上２０質量％以下含むのが好ましい。【００２２】
この発明のもう一つの局面に従ったペースト組成物は、ｐ型シリコン半導体基板の上に電極を形成するためのペースト組成物であって、アルミニウム粉末と、有機質ビヒクルと、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルとを含む。ここで、「金属アルコキシド」とは、「金属」として金属、半金属または半導体を含むアルコキシドのことをいう。【００２３】
この発明のもう一つの局面に従ったペースト組成物は、アルミニウム粉末を６０質量％以上７５質量％以下、有機質ビヒクルを１０質量％以上３５質量％以下、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルを０．１質量％以上２０質量％以下含むのが好ましい。【００２４】
好ましくは、本発明の一つの局面に従ったペースト組成物、または本発明のもう一つの局面に従ったペースト組成物において、金属アルコキシドは金属としてケイ素を含む金属アルコキシドである。【００２５】
また、好ましくは、本発明の一つの局面に従ったペースト組成物、または本発明のもう一つの局面に従ったペースト組成物は、無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子からなる群より選ばれた少なくとも１種の粒子をさらに含む。この場合、無機化合物粒子および／または有機化合物粒子の平均粒径は１０μｍ以下であるのが好ましい。炭素粒子の平均粒径は１μｍ以下であるのが好ましい。【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の一つの局面に従ったペースト組成物、または本発明のもう一つの局面に従ったペースト組成物はガラスフリットをさらに含む。【００２７】
この発明に従った太陽電池素子は、上述のいずれかの特徴を有するペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板の上に塗布した後、焼成することにより形成した電極を備える。この場合、ｐ型シリコン半導体基板と電極との間には、金属アルコキシドに含まれていた金属の化合物が形成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、この発明によれば、金属アルコキシド、または金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルを含むペースト組成物を塗布したｐ型シリコン半導体基板を焼成することにより、環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望のＢＳＦ効果と太陽電池の所望のエネルギー変換効率とを維持することができるとともに、アルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化することが可能なペースト組成物と、その組成物を用いて形成された電極を備えた太陽電池素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一つの実施の形態として本発明が適用される太陽電池素子の一般的な断面構造を模式的に示す図である。
【図２】実施例と従来例においてアルミニウム電極層を形成した焼成後のｐ型シリコン半導体基板の変形量を測定する方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：ｐ型シリコン半導体基板、２：ｎ型不純物層、３：反射防止膜、４：グリッド電極、５：アルミニウム焼結層、６：アルミニウムシリコン混合層、７：ｐ+層、８：アルミニウム電極層。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
この発明のペースト組成物は、アルミニウム粉末、有機質ビヒクルに加えて、さらに金属アルコキシド、または金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルを含有することを特徴としている。金属アルコキシドは、金属有機化合物の一種であり、少なくとも一つのＭ−Ｏ−Ｃ（Ｍ：金属、半金属または半導体）結合を有する化合物である。金属アルコキシドには、金属元素の種類とその価数の違い、アルコキシ基の種類とその組み合わせの違いにより、異なった化合物となるもの、さらに二種の金属からなるダブルアルコキシドや他の有機基で一部置換されたものも含めて多くの種類の化合物が存在する。【００３２】
この発明のペースト組成物においては、常態の他、加水分解して重縮合させることによって得られたゾルおよび／またはゲルの状態で金属アルコキシドを含ませてもよい。たとえば、テトラメトキシシラン、水、メタノールおよびアンモニアを、１：１０：２．２：３．７×１０−４のモル比で混合し加水分解して重縮合させることにより、シロキサンが生成し、そのゾルの状態のものが得られ、さらに反応が進行するとゲルの状態のものが得られる。【００３３】
金属アルコキシドを含有するペースト組成物をｐ型シリコン半導体基板に塗布して焼成して冷却する際に、形成されるアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との間には、金属アルコキシドが熱分解し生成した金属酸化物などの金属化合物が緻密に形成され、アルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化することができる。【００３４】
したがって、従来、焼成後のアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化するためには、ペースト組成物中にガラスフリットを添加すること以外に実質的に有効な手段はなかったが、本発明のペースト組成物を用いると、ガラスフリットを含ませることなく、またはガラスフリットを含ませたとしてもガラスフリットの含有量を低減させて、上記の結合を強化することができる。【００３５】
近年、太陽電池素子の薄型化の要求に応じてシリコン半導体基板を薄くするとともに導電性ペーストを薄膜で塗布すると、平均粒径が１〜２μｍ程度の通常使用されているガラスフリットでは、ペースト組成物中にガラスフリットが点在しているため、図１に示す焼結後のアルミニウム電極層８とｐ型シリコン半導体基板１との結合が弱い箇所が生じ、結合力が不均一になるという問題も発生している。その結果、アルミニウム電極層８が剥離する恐れがある。【００３６】
また、環境に悪影響を与えないようにするためにガラスフリットとして融点の高い鉛フリーガラスを使用すると、粒子状ガラスの溶解と再凝固がさらに不均一となり、アルミニウム電極層８が剥離する恐れが大きくなる。さらに、鉛フリーガラスフリットは融点が高いので、粒子状ガラスの溶解と再凝固を均一にするためには焼成温度を高くし、焼成時間を長くすることが必要になる。このため、アルミニウム焼結層５の焼結が過度に進行し、またアルミニウムシリコン混合層６が過度に形成されるために、ｐ型シリコン半導体基板１の反り等の変形量が増大すること、アルミニウム焼結層５がふくれること（ブリスター）、表面にアルミニウム玉が発生すること等が起こり、結果として太陽電池素子として使用できなくなる。【００３７】
この発明のペースト組成物では、焼成後のアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化するためにガラスフリットを含ませる必要がなく、または焼成後のアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化するために寄与するガラスフリットの含有量を低減させることができるので、環境に悪影響を与える物質を使用する可能性をなくすることができ、または環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットを含ませたとしても環境に悪影響を与える物質の含有量を低減させることができる。また、この発明のペースト組成物では、融点の高い鉛フリーガラスを使用する必要がなく、または鉛フリーガラスを含ませたとしても鉛フリーガラスの含有量を低減させることができるので、アルミニウム電極層が剥離することがなく、焼成後のアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との密着性を高めることができ、鉛フリーガラスを使用する場合に比べてｐ型シリコン半導体基板の反り等の変形を抑制することができる。【００３８】
本発明のペースト組成物に含められる金属アルコキシドとしては、アルミニウムブトキシド、またはチタンプロポキシド等の他、ボロンメトキシド等のいずれの材料も好適に使用することができる。特に、テトラエトキシシラン等のケイ素を含む金属アルコキシドを使用することが好ましい。また、これらの金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルの状態として金属アルコキシドを本発明のペースト組成物に含ませてもよい。たとえば、テトラエトキシシランを加水分解して重縮合させることにより、シロキサンが生成し、そのゾルの状態のものが得られ、さらに反応が進行するとゲルの状態のものが得られる。【００３９】
本発明のペースト組成物に含められる金属アルコキシドの含有量、または金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルの含有量は、０．１質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。金属アルコキシドの含有量、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルの含有量が０．１質量％未満では、焼成後のアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化するほどの十分な添加効果を得ることができない。金属アルコキシドの含有量、金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルの含有量が２０質量％を越えると、焼成後に生成される金属化合物によってアルミニウム焼結層の電気抵抗が高くなり、太陽電池素子の特性が低下する。【００４０】
さらに、本発明のペースト組成物に含められる金属アルコキシド、または金属アルコキシドを加水分解して重縮合させることにより得られたゾルおよび／またはゲルは、そのアルコキシ基の性質を利用して、一部、有機質ビヒクルの代替としても利用できる。【００４１】
本発明のペースト組成物に含められるアルミニウム粉末は、平均粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が１０μｍを越えると、ペースト組成物の塗布時においてアルミニウム粉末とシリコン半導体基板との接触点が少なくなり、焼成後に均一なアルミニウムシリコン合金層が得られない場合がある。【００４２】
また、本発明のペースト組成物に含められるアルミニウム粉末の含有量は、６０質量％以上７５質量％以下であることが好ましい。アルミニウム粉末の含有量が６０質量％未満では、焼成後のアルミニウム電極層の表面抵抗が増大し、エネルギー変換効率の低下を招く恐れがある。アルミニウム粉末の含有量が７５質量％を越えると、スクリーン印刷時におけるペーストの塗布性が低下する。【００４３】
本発明のペースト組成物に含められる有機質ビヒクルとしては、溶剤に、必要に応じて各種添加剤および樹脂を溶解したものが使用される。【００４４】
溶剤としては公知のものが使用可能であり、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ある。【００４５】
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、可塑剤、分散剤、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、沈降防止剤等が使用できる。【００４６】
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が使用できる。【００４７】
樹脂としては公知のものが使用可能であり、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、シアネート化合物などの熱硬化樹脂、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、シリコン樹脂等の一種または二種以上を組み合わせることができる。なお、本発明のペースト組成物に含められる有機質ビヒクルは、樹脂を溶解しないものも含まれる。【００４８】
有機質ビヒクルの含有量は、１０質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。有機質ビヒクルの含有量が１０質量％未満になると、または３５質量％を越えると、ペーストの印刷性が低下する。【００４９】
さらに、本発明のペースト組成物は、アルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合をさらに強化するために、ガラスフリットを含んでもよい。ガラスフリットの含有量は、５質量％以下であることが好ましい。ガラスフリットの含有量が５質量％を越えると、ガラスの偏析が生じる恐れがある。なお、この場合、ガラスフリットとしては、環境に悪影響を与えない鉛フリーガラスを用いるのが最も好ましいが、鉛フリーガラスフリットの融点が高いことによる上述の問題をできるだけ緩和するために鉛含有ガラスを用いてもよい。ガラスフリットとして鉛含有ガラスを用いたとしても、本発明のペースト組成物では従来に比べて上記の結合に寄与する鉛含有ガラスの含有量を低減させることができるので、環境に悪影響を与える物質の含有量を低減させることができる。【００５０】
本発明のペースト組成物は、アルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との熱膨張係数の差異による焼成後の太陽電池素子の反り等の変形を防止するために、無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子のいずれか１種以上をさらに含んでもよい。無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子のいずれか１種以上の含有量は、総量で０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。無機化合物粒子、有機化合物粒子および炭素粒子のいずれか１種以上の含有量が総量で０．１質量％未満であると、反りを防止するほどの十分な添加効果を得ることができない。また、１０質量％を越えると、アルミニウム電極層の電気抵抗値が増大し、ペーストの焼結性が阻害される可能性がある。【００５１】
無機化合物粒子としては、熱膨張率がアルミニウムよりも小さく、かつ、溶融温度、軟化温度および分解温度のいずれかがアルミニウムの融点よりも高い無機化合物粉末であればいずれの材料も好適に使用することができる。無機化合物粒子の平均粒径は１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。【００５２】
有機化合物粒子としてはポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等がある。有機化合物粒子の平均粒径は１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。【００５３】
炭素粉末としては、特にカーボンブラック等の他、炭素繊維、ガラス状炭素等の平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下の微細粉末であればいずれの材料もより好適に使用することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の一つの実施例について説明する。【００５５】
まず、有機質ビヒクルに、アルミニウム粉末を７０質量％、金属アルコキシド、添加粒子およびガラスフリットを表１に示す割合で含有させた各種のペースト組成物を作製した。【００５６】
具体的には、グリコールエーテル系有機溶剤を用いた有機質ビヒクルに、各種の金属アルコキシドを加えて、アルミニウム粉末、添加粒子およびガラスフリットを表１に示す割合で加え、周知の混合機にて混合し、ペースト組成物を得た。【００５７】
ここで、アルミニウム粉末は、ｐ型シリコン半導体基板との反応性の確保、塗布性、および塗布膜の均一性の点から、平均粒径０．５〜１０μｍの球形、または球形に近い形状を有する粒子からなる粉末を用いた。【００５８】
また、粒子を添加する場合は、平均粒径０．０２５μｍの炭素粒子または平均粒径０．３μｍの酸化珪素を使用した。【００５９】
また、ガラスフリットを添加する場合は、鉛フリーガラスとして平均粒径１．５μｍのＢｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスを使用した。【００６０】
上記の各種のペースト組成物を、大きさが２インチ（５０．８ｍｍ）×２インチ（５０．８ｍｍ）で厚みが２８０μｍのｐ型シリコン半導体基板に、１８０メッシュのスクリーン印刷版を用いて塗布・印刷した。塗布量は、焼成後のアルミニウム電極層の厚みが４０〜５０μｍになるように設定した。【００６１】
ペーストが印刷されたｐ型シリコン半導体基板を乾燥した後、赤外線焼成炉にて、空気雰囲気で４００℃／分の昇温速度で加熱し、温度７００℃で３０秒間保持する条件で焼成した。焼成後、冷却することにより図１に示すようにｐ型シリコン半導体基板１に裏面電極となるアルミニウム電極層８を形成した各試料を得た。【００６２】
各試料の特性を次のように評価し、表１に示した。【００６３】
（密着性）
アルミニウム電極層を形成した焼成後のアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板の密着性は、セロファンテープによるはく離テストによって次のように評価した。【００６４】
○：はく離なし、△：若干はく離、×：大きくはく離。【００６５】
（外観）
アルミニウム電極層を形成した焼成後のアルミニウム電極層の外観は、目視によって次のように評価した。【００６６】
○：気泡または割れなし、△：気泡または割れが若干あり、×：気泡または割れが著しくあり。【００６７】
（変形量）
アルミニウム電極層を形成した焼成後のｐ型シリコン半導体基板の変形量は、焼成、冷却後に、図２に示すようにアルミニウム電極層を上にして基板の四隅の一端を矢印で示すように押さえて、その対角に位置する一端の浮き上がり量（基板の厚みを含む）ｘを測定することによって評価した。その浮き上がり量ｘを「変形量（ｍｍ）」に示す。【００６８】
（アルミニウム電極層表面抵抗）
太陽電池素子としたときのエネルギー変換効率の指標として、アルミニウム電極層の表面抵抗を、４探針式表面抵抗測定器（ナプソン社製ＲＧ−５型シート抵抗測定器）で測定した。測定条件は電圧を４ｍＶ，電流を１００ｍＡ、表面に与えられる荷重を２００ｇｒｆ（１．９６Ｎ）とした。その測定値を電極層表面抵抗（ｍΩ／□）に示す。
【００６９】
（ｐ+層表面抵抗）
その後、上記のアルミニウム電極層を形成したｐ型シリコン半導体基板を塩酸水溶液に浸漬することによって、アルミニウム電極層８を溶解除去した後、ＢＳＦ効果の指標として、ｐ+層７が形成されたｐ型シリコン半導体基板１の表面抵抗を、４探針式表面抵抗測定器で測定した。その測定値をｐ+層表面抵抗（Ω／□）に示す。
【００７０】
【表１】
0004802097.tif 000002
【００７１】
従来例１と２の試料の密着性を改善するために、温度７５０℃で３０秒間保持する条件で焼成した試料を作成し、評価した。結果を表２に示す。【００７２】
【表２】
0004802097.tif 000003
【００７３】
表１および２の結果から、実施例では従来例に比べて、アルミニウム電極層表面抵抗とｐ+層表面抵抗をほぼ同程度に維持した上でアルミニウム電極層の密着性を改善することができることがわかる。さらに、実施例では従来例に比べて、焼結後のｐ型シリコン半導体基板の変形量も低減させることができることがわかる。【００７４】
以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
この発明のペースト組成物は、結晶系シリコン太陽電池を構成するｐ型シリコン半導体基板の上に裏面アルミニウム電極を形成する際に用いられ、環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットを含ませなくても、または環境に悪影響を与える物質としてガラスフリットの含有量を低減しても、太陽電池の裏面電極として所望のＢＳＦ効果と太陽電池の所望のエネルギー変換効率とを維持することができるとともに、太陽電池素子においてアルミニウム電極層とｐ型シリコン半導体基板との結合を強化することが可能である。
【図１】
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【図２】
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