(57)【要約】ペースト組成物、ペースト組成物を作製する方法、太陽電池、および太陽電池接点を作製する方法が開示される。ペースト組成物は、導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを含み得る。ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２、ならびにガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物を含み得る。遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト組成物であって、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、
を含み、前記ガラス成分が、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも１つのガラス組成物を含む、前記ペースト組成物。
【請求項２】
前記第１のガラス組成物の前記Ｔｇが約２５０〜約６００℃である、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項３】
前記第１のガラス組成物の前記Ｔｇが約３００〜約６００℃である、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項４】
前記第１のガラス組成物の前記Ｔｇが約４００〜約６００℃である、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項５】
前記第１のガラス組成物の前記Ｔｇが約４００〜約５００℃である、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項６】
（ａ）約６００℃未満、（ｂ）約２５０〜約６００℃、（ｃ）約３００〜約６００℃、（ｄ）約４００〜約６００℃、（ｅ）約４００〜５００℃、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される範囲のＴｇを有する第２のガラス組成物を更に含み、前記第１および第２のガラス組成物が同一ではない、請求項１〜５のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項７】
（ａ）約６００℃未満、（ｂ）約２５０〜約６００℃、（ｃ）約３００〜約６００℃、（ｄ）約４００〜約６００℃、（ｅ）約４００〜５００℃、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される範囲のＴｇを有する第３のガラス組成物を更に含み、前記第１、第２、および第３のガラス組成物が同一ではない、
請求項６に記載のペースト。
【請求項８】
ペースト組成物であって、
（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、
を含み、前記ガラス成分が、約７００℃未満の軟化点を有する少なくとも第１のガラス組成物を含む、ペースト組成物。
【請求項９】
前記少なくとも１つのガラス組成物の前記軟化点が、約３５０〜約６５０℃である、請求項８に記載のペースト組成物。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのガラス組成物の前記軟化点が、約３５０〜約６００℃である、請求項８に記載のペースト組成物。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのガラス組成物の前記軟化点が、約３７５〜約６００℃である、請求項８に記載のペースト組成物。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのガラス組成物の前記軟化点が、約３７５〜約５５０℃である、請求項８に記載のペースト組成物。
【請求項１３】
（ａ）約７００℃未満、（ｂ）約３５０〜約６００℃、（ｃ）約３７５〜約６００℃、（ｄ）約３７５〜約５５０℃、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される範囲の軟化点Ｔｇを有する第２のガラス組成物を更に含み、前記第１および第２のガラス組成物が同一ではない、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項１４】
（ａ）約７００℃未満、（ｂ）約３５０〜約６００℃、（ｃ）約３７５〜約６００℃、（ｄ）約３７５〜約５５０℃、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される範囲の軟化点Ｔｇを有する第３のガラス組成物を更に含み、前記第１、第２、および第３のガラス組成物が同一ではない、請求項１３に記載のペースト。
【請求項１５】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約２５ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項１６】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約１０ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項１７】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約４ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項１８】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約２．５ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項１９】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約１．２ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項２０】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約１．０ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項２１】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約０．５ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項２２】
前記第１のガラス組成物が、約０．３〜約１．０ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項２３】
前記第２のガラス組成物が、（ａ）約０．１〜約２５ミクロン、（ｂ）約０．１〜約１０ミクロン、約０．１〜約４ミクロン、（ｃ）約０．１〜約２．５ミクロン、（ｄ）約０．１〜約１．２ミクロン、（ｅ）約０．１〜約１．０ミクロン、（ｆ）約０．１〜約０．５ミクロン、（ｇ）約０．３〜約１．０ミクロンから成る群から選択される範囲のＤ５０粒径を有する粒子を含み、前記第１および第２のガラスが同一ではない、請求項６または１３に記載のペースト。
【請求項２４】
前記第３のガラス組成物が、（ａ）約０．１〜約２５ミクロン、（ｂ）約０．１〜約１０ミクロン、約０．１〜約４ミクロン、（ｃ）約０．１〜約２．５ミクロン、（ｄ）約０．１〜約１．２ミクロン、（ｅ）約０．１〜約１．０ミクロン、（ｆ）約０．１〜約０．５ミクロン、（ｇ）約０．３〜約１．０ミクロンから成る群から選択される範囲のＤ５０粒径を有する粒子を含み、前記第１、第２、および第３のガラスが同一ではない、請求項７または１４に記載のペースト。
【請求項２５】
前記第１のガラス組成物が、
ｉ．約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｉｖ．約３〜約１０モル％のＭｎＯと、
ｖ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、
ｖｉ．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項２６】
前記少なくとも第１のガラス組成物が、
ａ．約５７〜約７７モル％のＰｂＯと、
ｂ．約５〜約１１モル％のＳｉＯ２と、
ｃ．約１３〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｄ．約４〜約９モル％のＭｎＯと、
ｅ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．８〜約４モル％のＭ２Ｏ５と、
ｆ．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．５〜約２．２モル％のＭＯ２と、を含む、請求項２５に記載のペースト。
【請求項２７】
前記少なくとも第１のガラス組成物が、
ａ．約５９〜約７１モル％のＰｂＯと、
ｂ．約６〜約１０モル％のＳｉＯ２と、
ｃ．約１４〜約１９モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｄ．約４．５〜約７．８モル％のＭｎＯと、
ｅ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１〜約３．５モル％のＭ２Ｏ５と、
ｆ．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．７〜約１．９モル％のＭＯ２と、を含む、請求項２５に記載のペースト。
【請求項２８】
前記ガラス成分が、
ａ．約２４〜約３８モル％のＰｂＯと、
ｂ．約２３〜約３７モル％のＺｎＯと、
ｃ．約２１〜約３７モル％のＳｉＯ２と、
ｄ．約５〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭ２Ｏ５と、を含む第２のガラス組成物を更に含む、請求項２５に記載のペースト。
【請求項２９】
前記第２のガラス組成物が、
ａ．約２７〜約３６モル％のＰｂＯと、
ｂ．約２４．５〜約３４．２モル％のＺｎＯと、
ｃ．約２２．３〜約３３．９モル％のＳｉＯ２と、
ｄ．約６．１〜約１０．７モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．３〜約２．５モル％のＭ２Ｏ５と、を含む、請求項２８に記載のペースト。
【請求項３０】
前記ガラス成分が、
ａ．約５〜約１４モル％のＺｎＯと、
ｂ．約４１〜約６６モル％のＳｉＯ２と、
ｃ．約７〜約１５．２モル％のＢ２Ｏ３と、
ｄ．約０．５〜約４．２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１１〜約２３モル％のＭ２Ｏと、
ｆ．約０．０１〜約５モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｇ．約１〜約１０モル％のＦと、を含む第２のガラス組成物、を更に含む、請求項２５に記載のペースト。
【請求項３１】
前記第２のガラス組成物が、
ａ．約６．２〜約１２．６モル％のＺｎＯと、
ｂ．約４７．３〜約５８．１モル％のＳｉＯ２と、
ｃ．約８．４〜約１３．８モル％のＢ２Ｏ３と、
ｄ．約１．１〜約２．９モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１４．２〜約２１．７モル％のＭ２Ｏと、
ｆ．約０．０５〜約１モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｇ．約１．７〜約７モル％のＦと、を含む、請求項２５に記載のペースト。
【請求項３２】
ペースト組成物であって、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、
を含み、前記ガラス成分が、
ｉ．約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｉｖ．約３〜約１０モル％のＭｎＯと、
ｖ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、
ｖｉ．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む、前記ペースト組成物。
【請求項３３】
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
ｉ．約１７〜約５１モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約１４〜約４７モル％のＺｎＯと、
ｉｉｉ．約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２と、
ｉｖ．約６．２〜約１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５と、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含む、ペースト組成物。
【請求項３４】
前記ガラス組成物が、
ａ．約２１．１〜約４３．９モル％のＰｂＯと、
ｂ．約１５．６〜約３９．８モル％のＺｎＯと、
ｃ．約２５．７〜約３１．１モル％のＳｉＯ２と
ｄ．約６．９〜約１２．２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約３．７モル％のＭ２Ｏ５と、を含む、請求項３３に記載のペースト組成物。
【請求項３５】
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
ｉ．約５．２〜約１７．１モル％のＺｎＯと、
ｉｉ．約３７．８〜約７１．２モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約７．７〜約１５．９モル％のＢ２Ｏ３と、
ｉｖ．約０．３〜約４．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１２．３〜約２１．４モル％のＭ２Ｏと、
ｖｉ．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．４〜約５モル％のＭＯと、
ｖｉｉ．約０．０３〜約５モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｖｉｉｉ．約１．５〜約１０モル％のＦと、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含む、ペースト組成物。
【請求項３６】
ｉ．約７．２〜約１３．４モル％のＺｎＯと、
ｉｉ．約４６．２〜約６５．９モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約８．２〜約１５．２モル％のＢ２Ｏ３と、
ｉｖ．約０．７〜約３．６モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１５．４〜約２０．３モル％のＭ２Ｏと、
ｖｉ．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．６〜約３．１モル％のＭＯと、
ｖｉｉ．約０．０５〜約０．９モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｖｉｉｉ．約２．１〜約４．６モル％のＦと、
を含む第２のガラス組成物、を更に含む、請求項３３に記載のペースト組成物。
【請求項３７】
ｉ．約５．２〜約１６．１モル％のＺｎＯと、
ｉｉ．約４７．１〜約６３．８モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約８．２〜約１５．５モル％のＢ２Ｏ３と、
ｉｖ．約０．４〜約３．９モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１４．２〜約２２．９モル％のＭ２Ｏと、
ｖｉ．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａおよびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．９〜約２．９モル％のＭＯと、
ｖｉｉ．約０．０５〜約０．８７モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｖｉｉｉ．約２．１〜約３．９モル％のＦと、
を含む第２のガラス組成物、を更に含む、請求項３２に記載のペースト組成物。
【請求項３８】
ｉ．約２５．５〜約３７モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約２４〜約３６モル％のＺｎＯと、
ｉｉｉ．約２２〜約３５モル％のＳｉＯ２と、
ｉｖ．約５．７〜約１１．３モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、およびＮｂから成る群から選択される、約０．４〜約２．８モル％のＭ２Ｏ５と、を含む第２のガラス組成物、を更に含む、請求項３２に記載のペースト組成物。
【請求項３９】
ｉ．約２８〜約３５モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約２５．２〜約３４．７モル％のＺｎＯと、
ｉｉｉ．約２３．９〜約３３．２モル％のＳｉＯ２と、
ｉｖ．約６．２〜約１０．８モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、およびＮｂから成る群から選択される、約０．６〜約２．５モル％のＭ２Ｏ５と、を含む第３のガラス組成物を含む、請求項３７に記載のペースト組成物。
【請求項４０】
前記ガラス成分が、
ａ．約５５〜約７１モル％のＰｂＯと、
ｂ．約０．５〜約５モル％のＢｉ２Ｏ３と、
ｃ．約０．１〜約５モル％のＳｉＯ２と、
ｄ．約１７〜約２７モル％のＢ２Ｏ３と、
ｅ．以下のうちのいずれか：
ｉ．約４〜約９モル％のＺｎＯおよび０．１〜約５モル％のＦｅ２Ｏ３または
ｉｉ．約２〜約１２モル％のＭｎＯ
を含む第２のガラス組成物を更に含む、請求項１〜３９のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項４１】
前記第２のガラス組成物が、
ａ．約５７〜約６９モル％のＰｂＯと、
ｂ．約０．８〜約４．３モル％のＢｉ２Ｏ３と、
ｃ．約１〜約４モル％のＳｉＯ２と、
ｄ．約１８．３〜約２４．９モル％のＢ２Ｏ３と、
ｅ．以下のうちのいずれか：
ｉ．約５．１〜約８．２モル％のＺｎＯおよび１〜約４モル％のＦｅ２Ｏ３または、
ｉｉ．約３．２〜約１０．７モル％のＭｎＯ、
を含む、請求項４０に記載のペースト。
【請求項４２】
前記導電性金属成分が、約０．０１〜約２０ミクロン、好ましくは約０．０５〜約１０ミクロン、より好ましくは約０．０５〜３ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項２５〜４１のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項４３】
前記導電性金属粒子が、約０．０１〜１０ｍ２／ｇ、好ましくは約０．１〜８ｍ２／ｇ、より好ましくは約０．２〜６ｍ２／ｇ、更により好ましくは約０．２〜５．５ｍ２／ｇの表面積を有する、請求項２５〜４１のいずれか１項に記載のペースト。
【請求項４４】
シリコンウエハと、その上に接点と、を備える太陽電池であって、前記接点が、焼成前に、
（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、
を含み、前記ガラス成分が、
ｉ．約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｉｖ．約３〜約１０モル％のＭｎＯと、
ｖ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、
ｖｉ．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む、前記太陽電池。
【請求項４５】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．シリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｉｉ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも１つのガラス組成物を含む、ガラス成分と、
を含むペースト組成物を提供することと、
ｃ．前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、
ｄ．前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することと、を含む、前記方法。
【請求項４６】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．シリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｃ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、約７００℃未満の軟化点を有する少なくとも１つのガラス組成物を含むガラス成分と、
を含むペースト組成物を提供することと、を含む、前記方法。
【請求項４７】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．シリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｉｉ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
１．約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、
２．約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、
３．約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
４．約３〜約１０モル％のＭｎＯと、
５．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、
６．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、
を含むペースト組成物を提供することと、
ｃ．前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、
ｄ．前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することと、を含む、前記方法。
【請求項４８】
シリコンウエハと、その上に接点とを備える太陽電池であって、前記接点が、焼成前に、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
ｉ．約２４〜約３８モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約２３〜約３７モル％のＺｎＯと，
ｉｉｉ．約２１〜約３７モル％のＳｉＯ２と、
ｉｖ．約５〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、およびＮｂから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭ２Ｏ５と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含む、前記太陽電池。
【請求項４９】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．シリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｉｉ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
１．約４７〜約７５モル％のＰｂＯ＋ＺｎＯと、
２．約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２と、
３．約６．２〜約１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、
４．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５と、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、
を含むペースト組成物を提供することと、
ｃ．前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、
ｄ．前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することと、を含む、前記方法。
【請求項５０】
シリコンウエハと、その上に接点とを備える太陽電池であって、前記接点が、焼成前に、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
ｉ．約４３．２〜約６７．１モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉ．約６．４〜約１７．９モル％のＺｎＯと、
ｉｉｉ．約７．７〜約１５．９モル％のＢ２Ｏ３と、
ｉｖ．約０．３〜約４．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１２．３〜約２１．４モル％のＭ２Ｏと、
ｖｉ．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．４〜約５モル％のＭＯと、
ｖｉｉ．約０．０３〜約５モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｖｉｉｉ．約１．５〜約１０モル％のＦと、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含む、前記太陽電池。
【請求項５１】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．シリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｉｉ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
１．約４３．２〜約６７．１モル％のＳｉＯ２と、
２．約６．４〜約４７．９モル％のＺｎＯと、
３．約７．７〜約１５．９モル％のＢ２Ｏ３と、
４．約０．３〜約４．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、
５．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから成る群から選択される、約１２．３〜約２１．４モル％のＭ２Ｏと、
６．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．４〜約３．７モル％のＭＯと、
７．約０．０３〜約１．２モル％のＳｂ２Ｏ５と、
８．約１．５〜約５．９モル％のＦと、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、
を含むペースト組成物を提供することと、
ｃ．前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、
ｄ．前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することと、
を含む、前記方法。
【請求項５２】
シリコンウエハと、その上に接点とを備える太陽電池であって、前記接点が、焼成前に、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
ｉ．約４〜約１７モル％のＺｎＯと、
ｉｉ．約４５〜約６４モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約７〜約１７モル％のＢ２Ｏ３と、
ｉｖ．約０．４〜約３．９モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖ．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．６〜約３．２モル％のＭＯと、
ｖｉ．約０．０３〜約０．９５モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｖｉｉ．約１．５〜約５．７モル％のＦと、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含む、前記太陽電池。
【請求項５３】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．シリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｉｉ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、
ｉｉｉ．約４〜約１７モル％のＺｎＯと、
ｉｖ．約４５〜約６４モル％のＳｉＯ２と、
ｖ．約７〜約１７モル％のＢ２Ｏ３と、
ｖｉ．約０．４〜約３．９モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｖｉｉ．Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．６〜約３．２モル％のＭＯと、
ｖｉｉｉ．約０．０３〜約０．９５モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｉｘ．約１．５〜約５．７モル％のＦと、
を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、
を含むペースト組成物を提供することと、
ｃ．前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、
ｄ．前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することと、を含む、前記方法。
【請求項５４】
ペースト組成物であって、
前記ペースト組成物の約５０重量％以上および約９５重量％以下の導電性金属成分と、
前記ペースト組成物の約０．５重量％以上および約１５重量％以下のガラス成分であって、前記ガラス成分が、前記ガラス成分の約３モル％以上および約４０モル％以下のＳｉＯ２と、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物と、を含み、前記遷移金属酸化物の前記金属が、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される、ガラス成分と、
前記ペースト組成物の約５重量％以上および約２０重量％以下のビヒクルと、を含む、前記ペースト組成物。
【請求項５５】
前記ガラス成分が、約６００℃未満、好ましくは約２５０〜約６５０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項５４に記載のペースト組成物。
【請求項５６】
前記ガラス成分が、遷移金属酸化物として、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、およびＣｏ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を含み、遷移金属酸化物の含有量が、それぞれ、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下である、請求項５５に記載のペースト組成物。
【請求項５７】
前記ガラス成分が、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、およびＣｏ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を遷移金属酸化物として含み、遷移金属酸化物の含有量が、それぞれ、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下である、請求項５４に記載のペースト組成物。
【請求項５８】
前記ガラス成分が、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、およびＦｅ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を遷移金属酸化物として含み、遷移金属酸化物の含有量が、それぞれ、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下である、請求項５４に記載のペースト組成物。
【請求項５９】
前記ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下の１つ以上の金属アセチルアセトネートを更に含み、前記金属アセチルアセトネートの金属が、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、およびＦｅから成る群から選択される、請求項５４に記載のペースト組成物。
【請求項６０】
前記ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下の１つ以上の金属ケイ酸塩を更に含み、前記金属ケイ酸塩が、式：ＭｘＳｉｙＯｚ＋２ｙを有し、式中、Ｘ＝１、２、または３、Ｙ＝１、２、または３、Ｘ／Ｙ＝１／３〜３、Ｚ＝１／２Ｘ、Ｘ、または２Ｘであり、金属Ｍが、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ａｌ、およびＹの群から選択される、請求項５４に記載のペースト組成物。
【請求項６１】
シリコンウエハと、その上に接点とを備える太陽電池であって、前記接点が、焼成前に、
前記ペースト組成物の約５０重量％以上および約９５重量％以下の導電性金属成分と、
前記ペースト組成物の約０．５重量％以上および約１５重量％以下のガラス成分であって、前記ガラス成分が、前記ガラス成分の約３モル％以上および約４０モル％以下のＳｉＯ２と、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物とを含み、前記遷移金属酸化物の金属が、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔからなる群から選択される、ガラス成分と、
前記ペースト組成物の約５重量％以上および約２０重量％以下のビヒクルと、を含む、前記太陽電池。
【請求項６２】
前記ガラス成分が、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、およびＣｏ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を遷移金属酸化物として含み、遷移金属酸化物の含有量が、それぞれ、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下である、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６３】
前記ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下の１つ以上の金属アセチルアセトネートを更に含み、前記金属アセチルアセトネートの金属が、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、およびＦｅから成る群から選択される、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６４】
有機亜鉛、有機バナジウム、有機マンガン、有機コバルト、有機ニッケル、有機鉄、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された有機金属化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６５】
有機亜鉛化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６６】
有機バナジウム化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６７】
有機マンガン化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６８】
有機コバルト化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項６９】
有機ニッケル化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項７０】
有機鉄化合物を更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項７１】
前記ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下の１つ以上の金属ケイ酸塩を更に含み、前記金属ケイ酸塩が、式：ＭｘＳｉｙＯｚ＋２ｙを有し、式中、Ｘ＝１、２、または３、Ｙ＝１、２、または３、Ｘ／Ｙ＝１／３〜３、Ｚ＝１／２Ｘ、Ｘ、または２Ｘであり、金属Ｍが、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ａｌ、およびＹの群から選択される、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項７２】
ホウ酸鉛、ケイ酸鉛、４ＰｂＯ・ＳｉＯ２、３ＰｂＯ・ＳｉＯ２、２ＰｂＯ・ＳｉＯ２、３ＰｂＯ・２ＳｉＯ２、およびＰｂＯ・ＳｉＯ２、ビスマスケイ酸塩、Ｂｉ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ｂｉ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、亜鉛ケイ酸塩、２ＺｎＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２、亜鉛ホウ酸塩、ウイレマイト、ジルコン、ニオブ酸塩、ビスマスニオブ酸塩、チタン酸塩、ビスマスチタン酸塩から成る群から選択される少なくとも１つを更に含む、請求項６１に記載の太陽電池。
【請求項７３】
ペースト組成物を作製する方法であって、
導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを合わせることであって、前記ガラス成分が、前記ガラス成分の約３モル％以上および約４０モル％以下のＳｉＯ２と、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物と、を含み、前記遷移金属酸化物の前記金属が、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択されることと、
前記導電性金属成分および前記ガラス成分を前記ビヒクル中に分散させることと、を含む、前記方法。
【請求項７４】
前記導電性金属成分、前記ガラス成分、金属アセチルアセトネート、および前記ビヒクルを合わせることであって、前記金属アセチルアセトネートの金属が、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、およびＦｅから成る群から選択されることと、
前記導電性金属成分、前記金属アセチルアセトネート、および前記ガラス成分を前記ビヒクル中に分散させることと、を含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記導電性金属成分、前記ガラス成分、金属ケイ酸塩、および前記ビヒクルを合わせることであって、前記金属ケイ酸塩が、式：ＭｘＳｉｙＯｚ＋２ｙを有し、式中、Ｘ＝１、２、または３であり、Ｙ＝１、２、または３であり、Ｘ／Ｙ＝１／３〜３であり、Ｚ＝１／２Ｘ、Ｘ、または２Ｘであり、金属Ｍが、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ａｌ、およびＹの群から選択されることと、
前記導電性金属成分、前記金属ケイ酸塩、および前記ガラス成分を前記ビヒクル中に分散させることと、
を含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
太陽電池接点を作製する方法であって、
シリコン基板を提供することと、
前記基板の前面上にペースト組成物を塗布することであって、前記ペーストが、
前記ペースト組成物の約５０重量％以上および約９５重量％以下の導電性金属成分と、
前記ペースト組成物の約０．５重量％以上および約１５重量％以下のガラス成分であって、前記ガラス成分が、前記ガラス成分の約３モル％以上および約４０モル％以下のＳｉＯ２と、前記ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物と、を含み、前記遷移金属酸化物の金属が、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される、ガラス成分と、
前記ペースト組成物の約５重量％以上および約２０重量％のビヒクルと、
を含むことと、
前記ペーストを加熱して、前記導電性金属成分を焼結させて、前記ガラスを溶解させることと、
を含む、前記方法。
【請求項７７】
前記ガラス成分が、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、およびＣｏ２Ｏ３のうちの少なくとも１つを遷移金属酸化物として含み、遷移金属酸化物の含有量が、それぞれ、前記ガラス成分の約０．５モル％以上および約２５モル％以下である、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記ガラス成分が、前記ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下の１つ以上の金属アセチルアセトネートを更に含み、前記金属アセチルアセトネートの金属が、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、およびＦｅから成る群から選択される、請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
前記ガラス成分が、前記ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下の１つ以上の金属ケイ酸塩を更に含み、前記金属ケイ酸塩が、式：ＭｘＳｉｙＯｚ＋２ｙを有し、式中、Ｘ＝１、２、または３、Ｙ＝１、２、または３、Ｘ／Ｙ＝１／３〜３、Ｚ＝１／２Ｘ、Ｘ、または２Ｘであり、金属Ｍが、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ａｌ、およびＹの群から選択される、請求項７６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
主題の開示は、概して、ペースト組成物、ペースト組成物を作製する方法、太陽電池、および太陽電池接点を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、概して、太陽光線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できている。太陽電池は、典型的には、必要とされるＰＮ接合がリン（Ｐ）を好適なリン供給源からＰ型Ｓｉウエハ中に拡散することによって形成される薄いＳｉウエハでできている。太陽光が入射するシリコンウエハの面は、概して、反射防止膜（ＡＲＣ）でコーティングされており、入射する太陽光の反射損失を防止し、これにより太陽電池の効率を増加させる。前面接点として周知の二次元の電極格子パターンは、シリコンのＮ側に接続し、反対側の面（背面接点）上のアルミニウム（Ａｌ）の膜は、シリコンのＰ側に接続する。これらの接点は、ＰＮ接合から外側の負荷への電源コンセントである。
【０００３】
シリコンの太陽電池の前面接点は、典型的には、厚い薄膜ペーストをスクリーン印刷することによって形成される。典型的には、ペーストは、ほぼ微細な銀粒子、ガラス、および有機物を含有する。スクリーン印刷後、典型的には、約６５０〜１０００℃の炉設定温度でウエハおよびペーストを空中で焼成する。この焼成中、ガラスは軟化し、融解し、反射防止膜と反応して、密着したシリコン−銀接点の形成を促進する。銀は、シリコン上にアイランドとして堆積する。シリコン−銀アイランドの形状、大きさ、および数によって、シリコンから外側の回路への電子移動の効率が決定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以下は、本発明のいくつかの態様を基本的な理解を提供するために、本発明の簡略化された要約を提示する。この要約は、本発明の広範囲にわたる概略ではない。これは、本発明の主要または重要な要素を特定することも、本発明の範囲を線引きすることも意図されていない。この唯一の目的は、本発明のいくつかの概念を、後半に提示されるより詳細な説明への前置きとして簡略化された形態で提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、を含むペースト組成物であり、このガラス成分は、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも１つのガラス組成物と、を含む。
【０００６】
本発明の別の態様は、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、を含むペースト組成物であり、このガラス成分は、約７００℃未満の軟化点を有する少なくとも第１のガラス組成物を含む。
【０００７】
本発明のある実施形態は、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、を含むペースト組成物であり、このガラス成分は、（ｉ）約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、（ｉｉ）約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、（ｉｉｉ）約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｉｖ）約３〜約１０モル％のＭｎＯと、（ｖ）Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、（ｖｉ）Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む。
【０００８】
本発明のある実施形態は、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、を含むペースト組成物であり、このガラス成分は、（ｉ）約１７〜約５１、好ましくは約２１．１〜約４３．９モル％のＰｂＯと、（ｉｉ）約１４〜約４７、好ましくは約１５．６〜約３９．８モル％のＺｎＯと、（ｉｉｉ）約２４．３〜約３２．１、好ましくは約２５．７〜約３１．１モル％のＳｉＯ２と、（ｉｖ）約６．２〜約１３．１、好ましくは約６．９〜約１２．２モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｖ）Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．２〜約４．１、好ましくは約０．５〜約３．７モル％のＭ２Ｏ５と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、を含むペースト組成物であり、このガラス成分は、（ｉ）約５．２〜約１７．１、好ましくは約７．２〜約１３．４モル％のＺｎＯと、（ｉｉ）約３７．８〜約７１．２、好ましくは約４６．２〜約６５．９モル％のＳｉＯ２と、（ｉｉｉ）約７．７〜約１５．９、好ましくは８．２〜約１５．２モル％のＢ２Ｏ３と、（ｉｖ）約０．３〜約４．１、好ましくは０．７〜約３．６モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｖ）Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１２．３〜約２１．４、好ましくは１５．４〜約２０．３モル％のＭ２Ｏと、（ｖ）Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．４〜約５、好ましくは０．６〜約３．１モル％のＭＯと、（ｖｉ）約０．０３〜約５、好ましくは０．０５〜約０．９モル％のＳｂ２Ｏ５と、（ｖｉｉ）約１．５〜約１０、好ましくは２．１〜約４．６モル％のＦと、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む。
【００１０】
本発明のある実施形態は、シリコンウエハと、その上に焼成された接点とを備える太陽電池であり、この接点は、焼成前に、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、を含み、このガラス成分は、（ｉ）約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、（ｉｉ）約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、（ｉｉｉ）約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｉｖ）約３〜約１０モル％のＭｎＯと、（ｖ）Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、（ｖｉ）Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む。
【００１１】
本発明のある態様は、太陽電池を作製する方法であって、（ａ）シリコンウエハを提供することと、（ｂ）焼成前に、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも１つのガラス組成物を含む、ガラス成分と、を含むペースト組成物を提供することと、（ｃ）シリコンウエハの少なくとも１つの側面上にペースト組成物を堆積させることと、（ｄ）ガラス成分を溶解させ、かつ導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、ウエハを焼成することとを含む。
【００１２】
本発明のある実施形態は、太陽電池を作製する方法であって、（ａ）シリコンウエハを提供することと、（ｂ）焼成前に、（ｉ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｉｉ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、約７００℃未満の軟化点を有する少なくとも１つのガラス組成物を含む、ガラス成分と、を含むペースト組成物を提供することと、（ｃ）ペースト組成物をシリコンウエハの少なくとも１つの側面上に堆積させることと、（ｄ）ガラス成分を溶解させ、かつ導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、ウエハを焼成することとを含む。
【００１３】
本発明のある実施形態は、太陽電池を作製する方法であって、（ａ）シリコンウエハを提供することと、（ｂ）焼成前に、（ｉ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｉｉ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、（１）約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、（２）約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、（３）約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、（４）約３〜約１０モル％のＭｎＯと、（５）Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、（６）Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む、ガラス成分と、を含むペースト組成物を提供することと、（ｃ）シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、（ｄ）ガラス成分を溶解させ、かつ導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、ウエハを焼成することとを含む。
【００１４】
本発明のある態様は、シリコンウエハと、その上に焼成された接点とを備える太陽電池であり、この接点は、焼成前に、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分とを含み、このガラス成分は、（ｉ）約２４〜約３８モル％のＰｂＯと、（ｉｉ）約２３〜約３７モル％のＺｎＯと、（ｉｉｉ）約２１〜約３７モル％のＳｉＯ２と、（ｉｖ）約５〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｖ）Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭ２Ｏ５と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む。
【００１５】
本発明のある実施形態は、太陽電池を作製する方法であって、（ａ）シリコンウエハを提供することと、（ｂ）焼成前に、（ｉ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｉｉ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、（１）約４７〜約７５モル％のＰｂＯ＋ＺｎＯと、（２）約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２と、（３）約６．２〜約１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、（４）Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５と、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む、ガラス成分と、を含むペースト組成物を提供することと、（ｃ）前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、（ｄ）前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することとを含む。
【００１６】
本発明のある実施形態は、シリコンウエハと、その上に焼成された接点とを備える太陽電池であって、接点が、焼成前に、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、（ｉ）約４３．２〜約６７．１モル％のＳｉＯ２と、（ｉｉ）約６．４〜約１７．９モル％のＺｎＯと、（ｉｉｉ）約７．７〜約１５．９モル％のＢ２Ｏ３と、（ｉｖ）約０．３〜約４．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｖ）Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから成る群から選択される、約１２．３〜約２１．４モル％のＭ２Ｏと、（ｖｉ）Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．４〜約３．７モル％のＭＯと、（ｖｉｉ）約０．０３〜約１．２モル％のＳｂ２Ｏ５と、（ｖｉｉｉ）約１．５〜約５．９モル％のＦと、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含む、ガラス成分とを含む。
【００１７】
本発明のある実施形態は、太陽電池を作製する方法であって、（ａ）シリコンウエハを提供することと、（ｂ）焼成前に、（ｉ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｉｉ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、（１）約４３．２〜約６７．１モル％のＳｉＯ２と、（２）約６．４〜約１７．９モル％のＺｎＯと、（３）約７．７〜約１５．９モル％のＢ２Ｏ３と、（４）約０．３〜約４．１モル％のＡｌ２Ｏ３と、（５）Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから成る群から選択される、約１２．３〜約２１．４モル％のＭ２Ｏと、（６）Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびＳｒから成る群から選択される、約０．４〜約３．７モル％のＭＯと、（７）約０．０３〜約１．２モル％のＳｂ２Ｏ５と、（８）約１．５〜約５．９モル％のＦと、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含むペースト組成物を提供することと、（ｃ）前記シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、（ｄ）前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することとを含む。
【００１８】
本発明の別の実施形態は、シリコンウエハと、その上に焼成された接点とを備える太陽電池であって、接点が、焼成前に、（ａ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｂ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、（１）約４〜約１７モル％のＺｎＯと、（２）約４５〜約６４モル％のＳｉＯ２と、（３）約７〜約１７モル％のＢ２Ｏ３と、（ｉＶ）約０．４〜約３．９モル％のＡｌ２Ｏ３と、（ｖ）Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．６〜約３．２モル％のＭＯと、（ｖｉ）約０．０３〜約０．９５モル％のＳｂ２Ｏ５と、（ｖｉｉ）約１．５〜約５．７モル％のＦと、を含む、少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分とを含む。
【００１９】
本発明の更に別の実施形態は、太陽電池を作製する方法であって、（ａ）シリコンウエハを提供することと、（ｂ）焼成前に、（ｉ）約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、（ｉｉ）約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、（１）約４〜約１７モル％のＺｎＯと、（２）約４５〜約６４モル％のＳｉＯ２と、（３）約７〜約１７モル％のＢ２Ｏ３と、（４）約０．４〜約３．９モル％のＡｌ２Ｏ３と、（５）Ｍが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、およびＢａから成る群から選択される、約０．６〜約３．２モル％のＭＯと、（６）約０．０３〜約０．９５モル％のＳｂ２Ｏ５と、（７）約１．５〜約５．７モル％のＦと、を含む少なくとも第１のガラス組成物を含むガラス成分と、を含むペースト組成物を提供することと、（ｃ）シリコンウエハの少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、（ｄ）ガラス成分を溶解させ、かつ導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することとを含む。
【００２０】
本発明のある態様は、ペースト組成物であって、ペースト組成物の約５０重量％以上および約９５重量％以下の導電性金属成分と、ペースト組成物の約０．５重量％以上および約１５重量％以下のガラス成分であって、ガラス成分が、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２と、ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物とを含み、遷移金属酸化物の金属が、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔからなる群から選択される、ガラス成分と、ペースト組成物の約５重量％以上および約２０重量％以下のビヒクルとを含む、ペースト組成物である。
【００２１】
１つの態様に従って、ペースト組成物が提供される。より具体的には、この態様に従って、ペースト組成物は、導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを含む。ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２と、ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物とを含み得る。遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。
【００２２】
別の態様に従って、太陽電池が提供される。より具体的には、この態様に従って、太陽電池は、シリコンウエハと、その上に接点とを含む。接点は、焼成前に、導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを含む。ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２と、ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物とを含み得る。遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。
【００２３】
更に別の態様に従って、ペースト組成物を作製する方法が提供される。より具体的には、この態様に従って、この方法は、導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを合わせることと、導電性金属成分およびガラス成分をビヒクル中に分散させることとを含む。ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２と、ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物とを含み得る。遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。
【００２４】
更に別の態様に従って、太陽電池接点を形成する方法が提供される。より具体的には、この態様に従って、この方法は、シリコン基板を提供することと、基板の前面上にペースト組成物を塗布することと、ペーストを加熱して、導電性金属成分を焼結させて、ガラスを溶解させることとを含む。ペーストは、導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを含む。ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２と、ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下の１つ以上の遷移金属酸化物と、を含み得る。遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。
【００２５】
前述の目的および関連目的を達成するために、次に、本発明は、特許請求の範囲において以下に完全に説明され、かつ具体的に指摘される特徴を含む。以下の説明および添付の図面は、本発明のある例示的な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原理が用いられ得る様々な方法をほんの数例しか示していない。本発明の他の目的、利点、および新規の特徴は、図面とともに考慮されるとき、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】半導体デバイスの製造を図式的に説明するプロセスフロー図を提供する。
【図２】半導体デバイスの製造を図式的に説明するプロセスフロー図を提供する。
【図３】半導体デバイスの製造を図式的に説明するプロセスフロー図を提供する。
【図４】半導体デバイスの製造を図式的に説明するプロセスフロー図を提供する。
【図５】半導体デバイスの製造を図式的に説明するプロセスフロー図を提供する。
【００２７】
図１〜５に示される参照番号は、以下に説明される。
【００２８】
１００：ｐ型シリコン基板
２００：ｎ型拡散層
３００：前面保護層／反射防止膜（例えば、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２薄膜）
４００：前面上に形成された対象ペースト
４０２：裏面上に形成された銀または銀／アルミニウムの裏ペースト
４０４：裏面上に形成されたアルミニウムペースト
５００：焼成後の対象前面電極
５０２：ｐ＋層（裏面電界、ＢＳＦ）
５０４：銀または銀／アルミニウムの裏電極（銀または銀／アルミニウムの裏ペーストを焼成することによって得られる）
５０６：アルミニウムの裏電極（アルミニウムの裏ペーストを焼成することによって得られる）
【発明を実施するための形態】
【００２９】
主題の発明は、導電性金属成分、ガラス成分、およびビヒクルを含むペースト組成物を提供する。ガラス成分は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される遷移金属の１つ以上の酸化物を含む。ペースト組成物は、太陽電池および他の関連の部品の接点を形成するために用いられ得る。接点は、ペースト組成物をシリコン基板上に塗布し、ペーストを加熱して、導電性金属を焼結し、ガラスフリットを溶解させることによって形成され得る。
【００３０】
ガラスは、シリコンに対する反応、導電性金属、例えば銀の焼結、および電気接触の進行を開始させる主相であるため、その温度の任意の増加およびその局所温度の任意の増加は、極めて高速な太陽電池の焼結プロファイルにおいて、これらの反応をより高速かつ早期に生じさせる。赤外線を吸収酸化物および顔料を添加物としてペーストに添加することによって、ウエハ局所温度を増加させ得る。これらの酸化物が従来のペーストに添加されるとき、電気的特性が向上し得るが、これらの粒子からガラス片への不均一な熱伝導のため、再現性は悪くなる。主題の発明では、伝達の効果を向上させるために、赤外線吸収遷移金属酸化物がペーストの石英ガラス成分に組み込まれる。これは、電気的特性を、繰り返しかつ確実に向上させるのに役立つと考えられている。
【００３１】
したがって、ペースト組成物は、結果として得られる太陽電池の以下の利点のうちの１つ以上を提供することができる：１）低い接点抵抗、２）高いＶｏｃ、３）高い充填比、４）高い太陽電池効率、例えば、７０オーム／スクエアのウエハの場合で約１６．５％以上、および５）広い焼成窓、例えば約５０℃以上の焼成窓。理論によって束縛されることを希望するわけではないとはいえ、赤外線吸収遷移金属酸化物をガラスフリット中に組み込むと、局所的な焼成温度が向上すると考えられている。これは、ペースト組成物のより均一な焼結およびシリコンとの反応を生じさせ、低接点抵抗をもたらすことができる。
【００３２】
一実施形態では、ペースト組成物を用いて、シリコン系の太陽電池用の前接点を作製して、光線に曝されて生成された電流を収集することができる。別の実施形態では、ペースト組成物を用いて、シリコン系の太陽電池用の裏接点を作製することができる。ペーストは一般的には、押し出し成形、パッド印刷、型紙印刷、インクジェット印刷、ホットメルト印刷、または、当業者が承認し得るような任意の好適なマイクロデポジション／描画技法などの方法も用いられ得る。スクリーン印刷された前接点を持つ太陽電池は、比較的低い温度（５５０℃〜８５０℃のウエハ温度、６５０℃〜１０００℃の炉設定温度）に焼成されて、リンドープされたシリコンウエハのＮ側とペーストとの間に低抵抗の接点を形成する。太陽電池を作製する方法も本明細書において想定されている。
【００３３】
更に別の実施形態では、本明細書のペーストは、太陽電池以外の適用における導体を形成するために用いられ、例えば、ガラス、セラミック、エナメル、アルミナ、およびメタルコア基板などの他の基板を用いる。例えば、ＭＣＳ加熱器、ＬＥＤ照明、厚膜ハイブリッド、燃料電池システム、自動車電子機器、および自動車フロントガラス母線を含むデバイスで用いられる。
【００３４】
ペーストは、個別の成分（すなわち、金属、ガラス、フリッツ、およびビヒクル）を混合することによっても製造することができる。大雑把に解釈すれば、本発明のペーストは、少なくとも銀を含む導電性金属、遷移金属酸化物を含むガラス、およびビヒクルを含む。それぞれの素材を以下に詳述する。
【００３５】
導電性金属成分
【００３６】
導電性金属成分は、任意の好適な導電性金属を任意の好適な形態で含有し得る。導電性金属の例には、銀およびニッケルが含まれる。導電性金属成分中の銀の源は、１つ以上の微粒子もしくは銀金属の粉末または銀の合金であり得る。銀の一部を、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）として、またはＡｇＮＯ３、ＡｇＯＯＣＣＨ３（銀アセテート）、Ａｇアクリレート、またはＡｇメタクリル樹脂などのまたは銀塩として添加することができる。銀粒子の具体的な例には、球形銀粉末Ａｇ３０００−１、非凝集銀粉末ＳＦＣＧＥＤ、銀断片ＳＦ−２３、ナノ粉末銀Ａｇ７０００−３５、およびコロイド銀ＲＤＡＧＣＯＬＢが含まれるが、すべてオハイオ州、クリーブランド市のＦｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒｔａｔｉｏｎから市販されている。
【００３７】
源導電性金属成分中のニッケルの源は、１つ以上の微粒子もしくはニッケル金属の粉末またはニッケルの合金であり得る。ニッケルの一部を、有機ニッケルとして添加することができる。有機ニッケルの具体的な例は、ニッケルアセチルアセトネートと、ＯＭＧからのニッケルＨＥＸ−ＣＥＭである。次の金属のうちの少なくとも１つをベースとする他の有機金属化合物もまた、有機金属化合物用に本明細書のどこか別のところに開示される比率で用いられることを想定されている：亜鉛、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、および鉄。
【００３８】
本明細書の金属はすべて、いくつかの物理的および化学的形態のうちの１つ以上で提供することができる。大雑把にいって、金属粉末、断片、塩、酸化物、ガラス、コロイド、および有機金属が適切である。導電性金属成分は、いかなる適切な形態をも有し得る。導電性金属成分の粒子は、球形状、断片状、コロイド状、不定形状、不規則形状、またはこれらの組み合わせであり得る。一実施形態では、導電性金属成分は、リンなどの様々な材料でコーティングすることができる。代替的には、導電性金属成分をガラス上にコーティングさせることができる。酸化銀は、ガラス融解／製造プロセス中にガラス中に溶解させることができる。
【００３９】
一実施形態では、金属成分は、銅、ニッケル、パラジウム、プラチナ、金、およびこれらの組み合わせなどの他の導電性金属を含む。Ａｇ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ａｕ、Ａｇ−Ｐｔなどの更なる合金も用いることができる。
【００４０】
導電性金属成分は、任意の好適な大きさを有し得る。概して、導電性金属成分の大きさ（Ｄ５０）は、約０．０１〜約２０ミクロン、好ましくは約０．０５〜約１０ミクロンである。一実施形態では、銀および／またはニッケルの粒径は、概して、約０．０５〜約１０ミクロン、好ましくは約０．０５〜約５ミクロン、より好ましくは約０．０５〜３ミクロンである。別の実施形態では、他の金属粒子は、約０．０１〜約２０ミクロン、より好ましくは約０．０５〜約１０ミクロンである。
【００４１】
別の実施形態では、粒子は、約０．０１〜１０ｍ２／ｇの表面積を有する。別の実施形態では、粒子は、約０．１〜８ｍ２／ｇの比表面積を有する。別の実施形態では、粒子は、約０．２〜６ｍ２／ｇの比表面積を有する。別の実施形態では、粒子は、約０．２〜５．５ｍ２／ｇの比表面積を有する。別の実施形態では、ペースト中の様々な種類の銀粉末の混合物（不規則形状であれ、球形であれ、断片状であれ、サブミクロンであれ、ナノであれ）の粒子細部の分布は、単峰性分布または他の種類の分布、例えば２峰性もしくは３峰性分布であり得る。
【００４２】
一実施形態では、金属成分は、対象とする金属の炭酸塩、水酸化物、リン酸塩、および硝酸塩などのイオン性塩という形態で提供することができる。アセテート、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、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、フマル酸エステル、サリチル酸塩、酒石酸塩、グルコン酸塩、または、エチレンジアミンまたはエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）とのものなどのキレートを含むこれらの金属のうちのいずれかの有機金属化合物を用いることができる。他の適当な粉末、塩、酸化物、ガラス、コロイド、および、これらの金属のうちの少なくとも１つを含有する有機金属が、当業者には容易に明らかであろう。一般的に、銀および／または他の金属は、金属の粉末または断片として提供される。
【００４３】
一実施形態では、金属成分は、約７５〜約１００重量％の不定形もしくは球形の金属粒子、または代替的には、約１〜約１００重量％の金属粒子および約１〜約１００重量％の金属断片を含む。別の実施形態では、金属成分は、約７５〜約９９重量％の金属の断片もしくは粒子および約１〜約２５重量％のコロイド金属を含む。前記の金属の粒子、断片、およびコロイドの前記の組み合わせは、制限的であることを意図するものではなく、当業者は他の組み合わせができることを周知であろう。
【００４４】
ペースト組成物は、前述の導電性金属成分のうちのいずれでも含有し得る。一実施形態では、導電性金属成分は、導電性金属成分の約７５重量％以上および約１００重量％以下の金属粒子と、導電性金属成分の最大で約２５重量％以下の金属断片とを含有する。別の実施形態では、導電性金属成分は、導電性金属成分の約７５重量％以上および約９９重量％以下の金属断片と、導電性金属成分の約１重量％以上および約２５重量％以下のコロイド金属とを含有する。別の実施形態では、導電性金属成分は、導電性金属成分の約７５重量％以上および約９９重量％以下の金属粒子と、導電性金属成分の約１重量％以上および約２５重量％以下のコロイド金属とを含有する。別の実施形態では、導電性金属成分は、導電性金属成分の約７５重量％以上および約９９重量％以下の金属粒子と、導電性金属成分の約０．１重量％以上および約２５重量％以下の金属断片と、導電性金属成分の約１重量％以上および約１０重量％以下のコロイド金属とを含有する。ペースト組成物は一般的には、ペーストが電導性を提供することができる限り、任意の好適な分量の導電性金属成分を含有する。一実施形態では、ペースト組成物は、ペースト組成物の約５０重量％以上および約９５重量％以下の導電性金属成分を含有する。別の実施形態では、ペースト組成物は、ペースト組成物の約７０重量％以上および約９２重量％以下の導電性金属成分を含有する。更に別の実施形態では、ペースト組成物は、ペースト組成物の約７５重量％以上および約９０重量％以下の導電性金属成分を含有する。
【００４５】
ペーストガラス
【００４６】
ガラス成分は、焼成の前に、遷移金属酸化物を含む石英ガラスを含有し得る。一実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約６５モル％以下のＳｉＯ２を含有する。別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約５モル％以上および約４０モル％以下のＳｉＯ２を含有する。更に別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約３２モル％以下のＳｉＯ２を含有する。更に別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約２０モル％以下のＳｉＯ２を含有する。別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約１５モル％以下のＳｉＯ２を含有する。更に別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約３モル％以上および約１０モル％以下のＳｉＯ２を含有する。
【００４７】
ガラス成分は１つ以上の遷移金属酸化物を含有し、遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。ガラス成分は、結果としての接点が低い抵抗を有する限り、任意の好適な分量の遷移金属酸化物を含有する。一実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約０．０１モル％以上および約２５モル％以下の遷移金属酸化物を含有する。別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約０．５モル％以上および約２０モル％以下の遷移金属酸化物を含有する。更に別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約０．５モル％以上および約１５モル％以下の遷移金属酸化物を含有する。更に別の実施形態では、ガラス成分は、ガラス成分の約０．５モル％以上および約１０モル％以下の遷移金属酸化物を含有する。
【００４８】
一実施形態では、ガラス成分は唯一の遷移金属酸化物を含有し、遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。別の実施形態では、ガラス成分はたった２つの遷移金属酸化物を含有し、遷移金属酸化物の金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される。別の実施形態では、ガラス成分は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される遷移金属の３つ以上の酸化物を含有する。一実施形態では、ガラス成分は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される金属を有する唯一の遷移金属酸化物を遷移金属酸化物として含有し、他のいかなる遷移金属酸化物も含有しない。別の実施形態では、ガラス成分は、ただＺｎＯと、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される遷移金属の酸化物と、を遷移金属酸化物として含有する。
【００４９】
以下の表１に、遷移金属酸化物のいくつかの例示の組み合わせを示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、１−１〜１−１２などの１つのコラムの量に限定する必要はない。同じ表の様々なカラムから得られる酸化物の範囲は、これらの範囲の和が合計で、ガラス成分の０．１〜２５モル％、０．５〜２０モル％、０．５〜１５モル％、または０．５〜１０モル％になり得る限り、組み合わせることができる。本明細書および請求の範囲全体にわたって、全ての場合、全ての表およびすべての実施形態に対して、ゼロが境界となっている範囲が示されているとき、これは、下端の境界が０．０１または０．１である範囲と同じであることを意味する。
【００５０】
本明細書のガラス組成物は、典型的には、約０．１〜約２５ミクロン、より好ましくは約０．１〜約１０ミクロン、より好ましくは約０．１〜約４ミクロン、更により好ましくは約０．１〜約２．５ミクロン、更により好ましくは約０．１〜約１．２ミクロン、更により好ましくは約０．１〜約１．０ミクロン、更により好ましくは約０．１〜約０．５ミクロン、最も好ましくは約０．３〜約１．０ミクロンの範囲のＤ５０粒径を有するフリッツまたは粉末として提供される。２つ以上のガラス組成物を用いるとき、これらは、同じ範囲に入ったり入らなかったりし得るＤ５０粒径を有する。
【００５１】
本明細書で用いられるガラス組成物は、特定のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。例えば、Ｔｇは、連続してより好ましい（ａ）６００℃未満、（ｂ）約２５０〜約６００℃、（ｃ）約３００〜約６００℃、（ｄ）約４００〜約６００℃、（ｅ）約４００〜５００℃の範囲に入り得る。２つ以上のガラス組成物を用いるとき、これらは、同じ範囲に入ったり入らなかったりし得るＴｇ値を有する。
【００５２】
本明細書で用いられるガラス組成物は、特定の軟化点を有する。例えば、軟化点は、連続してより好ましい（ａ）約７００℃未満、（ｂ）約３５０〜約６００℃、（ｃ）約３７５〜約６００℃、（ｄ）約３７５〜約５５０℃、の範囲に入り得る。２つ以上のガラス組成物を用いるとき、これらは、同じ範囲に入ったり入らなかったりし得る軟化点値を有する。
【００５３】
【表１】
2015511205.tif 000003
【００５４】
一実施形態では、ガラス組成物は、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ７、ＭｎＯ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を遷移金属酸化物として含む。例えば、ガラス組成物は、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ７、ＭｎＯ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を含み、遷移金属酸化物の含有量は、それぞれ、ガラス成分の約０．５モル％以上および約２５モル％以下である。別の実施形態では、ガラス組成物は、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ７、ＭｎＯ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を含み、遷移金属酸化物の含有量は、それぞれ、ガラス成分の約０．１モル％以上および約２５モル％以下である。更に別の実施形態では、ガラス組成物は、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ７、ＭｎＯ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を含み、遷移金属酸化物の含有量は、それぞれ、ガラス成分の約０．５モル％以上および約２０モル％以下である。更に別の実施形態では、ガラス組成物は、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ７、ＭｎＯ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３のうちの１つのみまたは１つ以上を含み、遷移金属酸化物の含有量は、それぞれ、ガラス成分の約０．５モル％以上および約１０モル％以下である。これらの遷移金属酸化物に加えて、ガラスは、表２〜７に示す他の溶け込んだ酸化物を含み得る。
【００５５】
ガラスを含む遷移金属酸化物に加えて、ガラス成分は、１つ以上の他の適切なガラスフリッツを含有し得る。初期物質として、本明細書のペースト中で用いられるガラスフリッツは、鉛および／またはカドミウムを意図的に含有し得る、またはこれらは、意図的に添加される鉛および／またはカドミウムを持たないことがあり得る。一実施形態では、ガラスフリッツは、実質的に完全に鉛がない、かつカドミウムがないガラスフリッツである。これらのガラスは、部分的には結晶性または非結晶性であり得る。一実施形態では、部分的に結晶化するガラスが好ましい。ガラスフリッツの組成および製造の詳細は、例えば、同一出願人による米国特許出願公開第２００６／０２８９０５５号および第２００７／０２１５２０２号に見られるが、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００５６】
２つ以上のガラス組成物を用いることができ、例示のガラスを以下の表２〜７に示す。同じ表の互いに異なるカラムから得た組成物もまた、想定される。用いられるガラス組成物の数とは無関係に、ＳｉＯ２と、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される遷移金属の酸化物と、の含有量は、上記の範囲に入る。
【００５７】
一実施形態では、ガラス成分は、焼成の前に、Ｂｉ−Ｚｎ−Ｂガラスを含む。以下の表２に、いくつかの例示のＢｉ−Ｚｎ−Ｂガラスを示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、２−１〜２−５などの１つのコラムの量に限定する必要はない。
【００５８】
【表２】
2015511205.tif 000004
【００５９】
別の実施形態では、ガラス成分は、焼成の前に、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉガラスを含む。以下の表３に、いくつかの例示のＢｉ−Ｂ−Ｓｉガラスを示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、３−１〜３−５などの１つのコラムの量に限定する必要はない。
【００６０】
【表３】
2015511205.tif 000005
【００６１】
更に別の実施形態では、ガラス成分は、焼成の前に、Ｚｎガラスを含む。以下の表４に、いくつかの例示のＺｎガラス、すなわちＺｎ−ＢガラスおよびＺｎ−Ｂ−Ｓｉガラスの双方を示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、４−１〜４−８などの１つのコラムの量に限定する必要はない。
【００６２】
【表４】
2015511205.tif 000006
【００６３】
【表５】
2015511205.tif 000007
【００６４】
更に別の実施形態では、ガラス成分は、焼成の前に、アルカリ−Ｂ−Ｓｉガラスを含む。以下の表５に、いくつかの例示のアルカリ−Ｂ−Ｓｉガラスを示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、５−１〜５−５などの１つのコラムの量に限定する必要はない。
【００６５】
【表６】
2015511205.tif 000008
【００６６】
別の実施形態では、ガラス成分は、焼成の前に、Ｂｉ−Ｓｉ−Ｖ／Ｚｎガラスを含む。以下の表６に、いくつかの例示のＢｉ−Ｓｉ−Ｖ／Ｚｎガラスを示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、６−１〜６−５などの１つのコラムの量に限定する必要はない。
【００６７】
【表７】
2015511205.tif 000009
【００６８】
更に別の実施形態では、ガラス成分は、焼成の前に、Ｐｂ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉガラスを含む。以下の表７に、いくつかの例示のＰｂ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉガラスを示す。ある実施形態の場合の酸化物構成量は、７−１〜７−１２などの１つのコラムの量に限定する必要はない。
【００６９】
【表８】
2015511205.tif 000010
【００７０】
【表９】
2015511205.tif 000011
【００７１】
【表１０】
2015511205.tif 000012
【００７２】
【表１１】
2015511205.tif 000013
【００７３】
ガラス成分は、主としてバナジウム酸塩ガラス、リン酸ガラス、テルル化物ガラス、およびジャーミネートガラスの添加物を含有し、結果としての接点に対する具体的な電気的特徴および反応性特徴に影響を及ぼすことがあり得ることも想定される。
【００７４】
ガラスフリッツは、任意の好適な技法によって形成することができる。一実施形態では、ガラスフリッツは、出発原料（例えば、前述の酸化物）を混合して、約８００〜約１４５０℃の温度で約４０〜６０分一緒に融解させて、所望の組成を有する融解ガラスを形成することによって形成される。用いられる原材料、融解されるガラスの量、および用いられる炉の種類に応じて、これらの範囲は変化する。形成された融解ガラスは次に、水焼き入れを含む任意の好適な技法によって急激冷却して、フリットを形成することができる。フリットは次に、例えばフライス加工技法を用いて、約０．１〜２５ミクロン、好ましくは０．１〜約１０ミクロン、より好ましくは０．４〜３．０ミクロン、最も好ましくは１．３ミクロン未満の微粒子径にまで研磨することができる。１．２ミクロン未満、より好ましくは１．０ミクロン未満、最も好ましくは０．８ミクロン未満の平均粒径などのより微細な粒径が想定される。代替的には、平均粒径は、好ましくは１〜約１０ミクロン、代替的には２〜約８ミクロン、より好ましくは２〜約６ミクロンであり得る。
【００７５】
ガラス成分が、それぞれ本明細書の他の箇所、具体的には、前述の段落において定義される、異なる平均粒径を有する複数のガラスフリッツを含有し得ることも想定される。
【００７６】
ガラスフリッツは、任意の好適な軟化温度を有し得る。一実施形態では、ガラスフリッツは、約６５０℃以下のガラス軟化温度を有する。別の実施形態では、ガラスフリッツは、約５５０℃以下のガラス軟化温度を有する。更に別の実施形態では、ガラスフリッツは、約５００℃以下のガラス軟化温度を有する。ガラス軟化点は３５０℃まで低くなり得る。
【００７７】
ガラスフリッツは、好適なガラス転移温度を有し得る。一実施形態では、ガラス転移温度は、約２５０℃〜約６００℃、好ましくは約３００℃〜約５００℃、最も好ましくは約３００℃〜約４７５℃の範囲である。
【００７８】
ペースト組成物は、ガラス成分の任意の好適な量を含有し得る。一実施形態では、ペースト組成物は、約０．５重量％以上および約１５重量％以下のガラス成分を含有する。別の実施形態では、ペースト組成物は、約１重量％以上および約１０重量％以下のガラス成分を含有する。更に別の実施形態では、ペースト組成物は、約２重量％以上および約７重量％以下のガラス成分を含有する。更に別の実施形態では、ペースト組成物は、約２重量％以上および約６重量％以下のガラス成分を含有する。
【００７９】
ビヒクル
【００８０】
本明細書のペーストは、ビヒクル、すなわち、一般的に溶媒に溶解された樹脂の溶液であり、しばしば、樹脂とチキソトロープ剤との双方を含有する溶媒である担体である。ガラスフリットは、ビヒクルを合わせて、印刷可能なペースト組成物を形成することができる。ビヒクルは、その目的および用途に基づいて選択することができる。一実施形態では、ビヒクルは、微粒子を適切に懸濁して、基板上のペーストが焼成されると完全に燃え尽きる。ビヒクルは一般的には、有機物である。有機ビヒクルの例には、アルキルエステルアルコール、テルピネオール、およびジアルキルグリコールエーテル、松油、植物油、鉱油、低分子量石油留分、並びに類似物が含まれる。別の実施形態では、界面活性剤、分散剤、消泡材、可塑剤、および／または他の薄膜形成変性剤もまた含むことができる。
【００８１】
利用される有機ビヒクルの量および種類は、主として、最終的な所望の配合粘度、ペーストの研磨の粉末度、所望の湿式版厚によって決定される。一実施形態では、ペーストは、約５〜約２０重量％のビヒクルを含む。別の実施形態では、ペーストは、約７〜約１５重量％のビヒクルを含む。別の実施形態では、ペーストは、約８〜約１０重量％のビヒクルを含む。
【００８２】
ビヒクルは一般的には、（ａ）少なくとも５０重量％の溶媒と、（ｂ）最大で約２５重量％の熱可塑性樹脂と、（ｃ）最大で約１５重量％のチキソトロープ剤と、（ｄ）最大で約１０重量％の湿潤剤とを含む。２つ以上の溶媒、樹脂、チキソトロープ剤、および／または湿潤剤の使用もまた想定される。エチルセルロースは一般的に用いられる樹脂である。しかしながら、エチルヒドロキシエチルセルロース、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塩、およびポリアクリレートなどの樹脂もまた使用可能である。約１３０℃〜約３５０℃の沸点（１気圧）を有する溶媒が適切である。広く用いられる溶媒には、アルファテルピネオールもしくはベータテルピネオールなどのテルペンまたはＤｏｗａｎｏｌ（登録商標）（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）などのより高い沸点のアルコール、またはこれらとブチル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）、ジブチル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アセテート）、ヘキシレングリコール、Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標）（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタネジオールモノイソ酪酸塩）、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含まれる。
【００８３】
ビヒクルは、有機金属化合物、例えば、アルミニウム、ホウ素、亜鉛、バナジウム、もしくはコバルトおよびこれらの組み合わせに基づく化合物を含有して、接点を変性することができる。Ｎ−Ｄｉｆｆｕｓｏｌ（登録商標）は、リン元素のそれに類似した拡散係数を持つｎ型拡散物質を含有する安定化液体調合液である。これらおよび他の溶媒の様々な組み合わせを、配合して、それぞれの要用に対する所望の粘度および揮発度の要件を得ることができる。厚膜ペースト配合に一般的に用いられる他の分散剤、界面活性剤、および流動学変性剤を含むことができる。このような製品の市販例には、次の登録商標のうちのいずれかで売られているものが含まれる：Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標）（テネシー州、キングスポート市、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ｄｏｗａｎｏｌ（登録商標）およびＣａｒｂｉｔｏｌ（登録商標）（ミシガン州、ミッドランド市、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）（ミシガン州、ミッドランド市、Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）、Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）（ニュージャージー州、ハイツタウン市、Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ｄｉｆｆｕｓｏｌ（登録商標）（マサチューセッツ州、ダンバース市、Ｔｒａｎｓｅｎｅ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．）、およびＰｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ（登録商標）（オハイオ州、クリーブランド市、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）。
【００８４】
一般的に用いられている有機チキソトロープ剤の中には、水素化ひまし油およびその誘導体がある。チキソトロープは必ずしも必要とはされないが、それは、どの懸濁液にもつきもののずり減粘性と連結した溶媒は、この点においては単独で適切であり得るからである。更にそのうえ、脂肪酸エステル、例えば、Ｎ−獣脂−１，３−ジアミノプロパンジオレイン酸塩、Ｎ−獣脂トリメチレンジアミンジアセテート、Ｎ−コケイントリメチレンジアミン、ベータジアミン、Ｎ−オレイル基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イン酸塩、およびこれらの組み合わせなどの湿潤剤を用いることができる。ビヒクルは、可塑剤、界面活性剤、および分散剤を含有し得る。
【００８５】
他の添加剤
【００８６】
ペースト組成物はオプションとして、他のいずれかの添加剤を含有し得る。一実施形態では、ペースト組成物は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される遷移金属の１つ以上の酸化物を含有する。これらの遷移金属酸化物は、ガラス成分には組み込まれない。むしろ、遷移金属酸化物は、ガラス成分とは個別に、添加物としてペースト組成物に添加される。一実施形態では、ペースト組成物は、ペースト組成物の約０．０５重量％以上および約１０重量％以下、好ましくはペースト組成物の約０．０５重量％以上および約８重量％以下、より好ましくはペースト組成物の約０．０５重量％以上および約５重量％以下のＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、およびＰｔから成る群から選択される遷移金属の１つ以上の酸化物を含有する。
【００８７】
上記の遷移金属酸化物はさておき、全体的なガラス成分が、上述した所望の組成範囲内に入るように、ガラス成分を、（ａ）ガラスと結晶性添加物との混合物または（ｂ）１つ以上の結晶性添加物の混合物とすることができる。その目的は、接触抵抗を減少させ、太陽電池の性能を向上させることである。例えば、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２、およびＧｅＯ２などの結晶性金属をガラス成分に添加して接点特性を調整することができる。前述の酸化物は、ガラス状（すなわち、非結晶状）の形態でも添加することができる。前述の酸化物の組み合わせおよび反応生成物もまた、所望の特徴を持つガラス成分を設計するのに適切であり得る。単独でまたは混合物中での４ＰｂＯ・ＳｉＯ２、３ＰｂＯ・ＳｉＯ２、２ＰｂＯ・ＳｉＯ２、３ＰｂＯ・２ＳｉＯ２、およびＰｂＯ・ＳｉＯ２などのＰｂＯとＳｉＯ２との反応で形成された、結晶状またはガラス状の、例えば、低融点ケイ酸鉛を用いて、ガラス成分を配合することができる。同様に、単独でまたは混合物中でのＰｂＯとＢ２Ｏ３との反応で形成された、結晶状またはガラス状の、低融点ケイ酸鉛を用いて、ガラス成分を配合することができる。Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、３Ｂｉ２Ｏ３、５ＳｉＯ２などのビスマスケイ酸塩、２ＺｎＯ・ＳｉＯ２、およびＺｒＯ２・ＳｉＯ２などのビスマスホウ酸塩、ケイ酸鉛、または、ウイレマイト、亜鉛ホウ酸塩、およびジルコンなどのこれらの鉱物名などの前述の酸化物の他の反応生成物もまた用いることができる。同様に、ビスマスニオブ酸塩などのニオブ酸塩と、ビスマスチタン酸塩などのチタン酸塩を使用可能である。しかしながら、上記の酸化物の合計量は、本明細書のどこか別のところで開示される様々な実施形態に対して指定された範囲内に入る。
【００８８】
一実施形態では、ペースト組成物は１つ以上の金属アセチルアセトネートを含有し、金属アセチルアセトネートの金属は、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、およびＦｅから成る群から選択される。ペースト組成物は、ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下、好ましくはペースト組成物の約０．０５重量％以上および約８重量％以下、より好ましくはペースト組成物の約０．０５重量％以上および約５重量％以下のこのような金属アセチルアセトネートを含有する。
【００８９】
一実施形態では、ペースト組成物は１つ以上の金属ケイ酸塩を含有し、金属ケイ酸塩の金属は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ａｌ、およびＹから成る群から選択される。金属ケイ酸塩は、式：ＭｘＳｉｙＯｚ＋２ｙを有し、式中、Ｘ＝１、２、または３、Ｙ＝１、２、または３、Ｘ／Ｙ＝１／３〜３、Ｚ＝１／２Ｘ、Ｘ、または２Ｘである。金属ケイ酸塩は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ａｌ、およびＹの群から選択される１つ以上の金属Ｍを含有し得る。金属ケイ酸塩は、他の金属をドーピングすることができる。
【００９０】
ペースト組成物は、ペースト組成物の約０．０１重量％以上および約１０重量％以下、好ましくはペースト組成物の約０．０５重量％以上および約８重量％以下、より好ましくはペースト組成物の約０．０５重量％以上および約５重量％以下のこのような金属ケイ酸塩を含有する。金属ケイ酸塩は、いかなる適切な粒子形状も有し得る。金属ケイ酸塩の形状の例には、球形、針形、断片形、棒形、または不定形が含まれる。
【００９１】
ペーストの製造
【００９２】
ペースト組成物のガラス成分を製造するには、必要な１つまたは複数のフリッツを、フライス加工を含む従来の技法を用いて微粉末になるまで研磨する。ガラス成分と、導電性金属成分と、オプションとしての添加物とを次に、ビヒクルと組み合わせて／混合して、ペーストを形成する。一実施形態では、ペーストは、遊星型ミキサーによって製造することができる。
【００９３】
ペーストの粘度は、所望のように調整することができる。ペースト組成物を製造するに際して、ガラス成分および導電性金属成分は、ビヒクルと混合されて、遊星型ミキサーまたは、ペーストを完全に混合することができる他の種類のミキサーなどの適切な装置で分散されて懸濁液を形成し、結果として、２５℃で測って、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計ＨＢＴ、スピンドルＣＰ−５１上で測定して、９．６／秒のずり速度で、粘度が約２００〜約４０００ポアズ、好ましくは約４００〜１５００ポアズ、より好ましくは５００〜１２００ポアズの範囲になる。
【００９４】
ペーストの印刷および焼成
【００９５】
前述のペースト組成物をあるプロセスで用いて、例えば太陽電池用の、接点（例えば、焼成された前接点薄膜）または他の部品を作製することができる。太陽電池の接点を作製する創意ある方法は、ペースト組成物をシリコン基板（例えば、シリコンウエハ）上に塗布することと、ペーストを加熱して（例えば、乾燥および／または焼成して）、導電性金属成分を焼結させて、ガラスを溶解させることとを含む。一実施形態では、ペースト組成物は、シリコン基板の前面上に塗布して、前接点が作製される。別の実施形態では、この方法は、ＡｇまたはＡｇ／Ａｌ裏接点ペーストをシリコン基板上の裏面上に塗布することによってＡｇまたはＡｇ／Ａｌ裏接点を作製して、ＡｇまたはＡｇ／Ａｌ裏接点ペーストを加熱することを更に伴う。更に別の実施形態では、この方法は、Ａｌ裏接点ペーストをシリコン基板上の裏面上に塗布することによってＡｌ裏接点を作製して、Ａｌ裏接点ペーストを加熱することを更に伴う。
【００９６】
これらのペーストは、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ステンシル印刷、ホットメルト印刷、デカール塗布、押し出し成形、噴霧、刷毛塗り、ローラー塗り、または類似方法を含む任意の好適な技法によって塗布することができる。一実施形態では、スクリーン印刷が好ましい。２００〜４００メッシュのスクリーンを用いる自動スクリーン印刷技法を採用して、基板の前面上にペーストを塗布することができる。
【００９７】
基板に対して所望のパターンでペーストを塗布した後は、塗布した膜を次に乾燥させ、焼成して、ペーストを基板に付着させる。一実施形態では、印刷されたパターンは、焼成前に約０．５〜２０分、約２５０℃以下、好ましくは約８０℃〜２５０℃で乾燥させる。
【００９８】
ペーストを乾燥させた後、乾燥させたペーストを焼成して、導電性金属成分を焼結させて、ガラスを溶解させる。焼成温度は一般的に、フリッツ熟成温度によって決定され、好ましくは広い温度範囲にある。一実施形態では、スクリーン印刷されたペーストを持つ太陽電池は、比較的低い温度（５５０℃〜８５０℃のウエハ温度、６５０℃〜１０００℃の炉設定温度）に焼成されて、低抵抗接点を形成する。別の実施形態では、炉設定温度は約７５０〜約９６０℃であり、ペーストは空中で焼成される。更に別の実施形態では、対象ペーストおよび１つ以上の裏接点ペーストで印刷された太陽電池は、約６５０〜１０００℃の炉設定温度または約５５０〜８５０℃のウエハ温度などの適切な温度で同時に焼成することができる。
【００９９】
焼成するとき、所望の場合、窒素（Ｎ２）または別の不活性雰囲気を用いることができる。この焼成は一般的には、ほんの約１秒続く約６５０℃〜約１０００℃の炉設定温度のピーク期間、約２５０℃〜約５５０℃での有機物質の焼き尽くしを許容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は、１、３、または５分などのより長い焼成時間が可能である。例えば、６区間焼成プロファイルを、約１〜約６．４メートル（４０〜２５０インチ）／分、好ましくは５〜６メートル／分（約２００〜２４０インチ／分）のベルト速度で、用いる。ある好ましい例では、区間１は、約１８インチ（４５．７ｃｍ）長く、区間２は、約１８インチ（４５．７ｃｍ）長く、区間３は、約９インチ（２２．９ｃｍ）長く、区間４は、約９インチ（２２．９ｃｍ）長く、区間５は、約９インチ（２２．９ｃｍ）長く、区間６は、約９インチ（２２．９ｃｍ）長い。連続するそれぞれの区間での温度は、常にではないが、一般的には、以前より高く、例えば、区間１では３５０〜５００℃、区間２では４００〜５５０℃、区間３では４５０〜７００℃、区間４では６００〜７５０℃、区間５では７５０〜９００℃、区間６では８００〜９７０℃である。当然、それぞれが約５〜約２０インチの区間長さと、２００〜１０００℃の区間設定温度を持つ４、５、６、７、８、または９以上の区間を含む、３つの区間を有する焼成装置が本発明によって想定される。
【０１００】
反射防止膜（ＡＲＣ）がシリコン基板上に形成され、ペーストがＡＲＣ上に塗布されるとき、ＡＲＣは、焼成中に酸化されて、ガラスで浸食され、かつＡｇ／Ｓｉアイランドが、シリコンに対してエピタキシャル結合しているＳｉ基板との反応によって形成されるものと考えられている。焼成条件は、シリコン／ペースト界面でシリコンウエハ上に十分な密度の導電性金属／Ｓｉアイランドを生成するように選ばれて、低抵抗接点を導き、これにより高効率で、高充填比の太陽電池を生成する。
【０１０１】
一般的なＡＲＣは、総称的にＳＩＮＸ：Ｈである窒化ケイ素などのシリコン化合物で作られる。この層は、絶縁体として機能し、接点抵抗を増す傾向がある。一実施形態では、ガラス成分によるこのＡＲＣ層の浸食はしたがって、前接点形成には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を減少させることは、界面でのエピタキシャル金属／シリコン導電性アイランドの形成によって促進することができる。このようなエピタキシャル金属／シリコン界面が結果として得られないとき、この界面での抵抗値は受け入れがたいほど高くなる。本明細書のペーストおよびプロセスは、エピタキシャル金属／シリコン界面を生成して、広い処理条件、すなわち、約６５０℃という低いが、約８５０℃（ウエハ温度）にまで加熱可能な、最小ウエハ温度の下で低抵抗値を有する接点に導くことを可能とする。
【０１０２】
結果として得られる焼成された前接点は、焼成された前接点の約７０重量％以上および約９９重量％以下の導電性金属と、焼成された前接点の約１重量％以上および約１５重量％以下のガラス結合剤と、を含むことができる。一実施形態では、焼成された前接点は、焼成された前接点の約７０重量％以上および約９９重量％以下の導電性金属と、焼成された前接点の約１重量％以上および約１５重量％以下のガラス結合剤と、焼成された前接点の約０．０５重量％以上および約１０重量％以下の前述の遷移金属酸化物、金属アセチルアセトネート、金属ケイ酸塩、またはこれらの組み合わせなどの添加物と、を含む。
【０１０３】
前接点生成の方法
【０１０４】
本発明による太陽電池接点は、ここに開示するいずれかの導電性ペーストを基板上に、例えば、スクリーン印刷によって所望の湿潤厚、例えば約２０〜約８０ミクロンにまで塗布することによって生成することができる。２００〜４００メッシュスクリーンを用いる自動スクリーン印刷技法を使用することができる。印刷されたパターンは次に、焼成前に約０．５〜２０分、約２５０℃以下、好ましくは約８０℃〜約２５０℃で乾燥させる。乾燥印刷されたパターンは、空中でベルトコンベヤー炉中で、ピーク温度で、たった１秒から最大で約３０秒、焼成することができる。焼成中、ガラスは溶解され、金属が焼結される。
【０１０５】
ここで図１〜５を参照すると、本発明に従って太陽電池前接点を作製する多くの例示の方法のうちの１つが図示されている。この例では、本方法は、第１および第２の裏接点も作製することを含む。
【０１０６】
図１は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの基板１００を提供するところを模式的に示す。この基板は、典型的には、光線の反射を軽減する織り目加工された表面を有する。太陽電池の場合、基板は、多くの場合、延伸プロセスまたは鋳造プロセスから形成されているインゴットから薄切りされたまま使用される。薄切り目的で用いられるワイヤソーなどの工具によって惹起された基板表面の損傷と、ウエハ薄切りステップによる汚染とは一般的には、ＫＯＨまたはＮａＯＨなどのアルカリ水溶液を用いて、またはＨＦとＨＮＯ３との混合物を用いて基板表面を約１０〜２０ミクロン、エッチングで削除することによって除去される。基板はオプションとして、ＨＣＬとＨ２Ｏ２との混合物で洗浄して、基板表面に付着しかねない鉄などの重金属を除去することができる。反射防止の織り目加工済み表面はときとして、その後で、例えば、含水水酸化カリウムまたは含水水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液を用いて形成される。これが、誇張された厚さ寸法で示される基板１００を提供する。この基板は一般的には、約２００ミクロン以下の厚さを有するｐ型シリコンである。
【０１０７】
図２は、ｐ型基板を用いるときに、ｎ型層２００が形成されて、ｐ−ｎ接合が生じることを模式的に示す。ｎ型層の例には、リン拡散層が含まれる。リン拡散層は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）および有機リン化合物を含む様々な適切な形態のうちのいずれかで供給することができる。このリン供給源は、シリコンウエハのたった一方の面、例えばウエハの前面に選択的に塗布することができる。拡散層の深さは、拡散の温度および時間を制御することによって変更可能であり、一般的に約０．２〜０．５ミクロンであり、約４０〜約１２０オーム／スクエアの面積抵抗を有する。リン供給源は、リン含有液体膜材料を含み得る。一実施形態では、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）が、適切な条件下での焼きなましによって拡散が実効されるスピンコーティングなどのプロセスによって基板のたった一方の表面に塗布される。
【０１０８】
図３は、これも通常は、上述のｎ型拡散層２００上でも保護層として機能する反射防止膜（ＡＲＣ）３００を形成することを模式的に示す。ＡＲＣ層は一般的には、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２またはＳｉＯ２を含む。窒化ケイ素は、水素による保護を強調するために、ときとして、ＳｉＮＸ：Ｈと表現される。ＡＲＣ３００は、入射光線に対する太陽電池の表面反射を軽減して、光吸収の量を増し、これにより生成される電流を増す。保護層３００の厚さは、塗布される材料の屈折率に依存するが、約７００〜９００Åの厚さが、適切な屈折率とするには望ましい。
【０１０９】
保護層３００は、低圧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することができる。ＳｉＮＸ膜を形成するために熱ＣＶＤを用いるとき、開始材料はしばしば、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）およびアンモニア（ＮＨ３）ガスであり、薄膜形成は、少なくとも７００℃の温度で実施される。熱ＣＶＤを用いるとき、高温での開始材料の熱分解の結果、窒化ケイ素中に水素が実質的に存在しないことになり、シリコンと窒素との間に実質的に化学量論的な組成比、すなわちＳｉ３Ｎ４が提供されることになる。
【０１１０】
図４に、ＡＲＣ薄膜３００上に対象となるペースト組成物４００を塗布することを模式的に示す。このペースト組成物は、任意の好適な技法によって塗布することができる。例えば、ペースト組成物は、基板１００の前面上に対するスクリーン印刷によって塗布することができる。ペーストは、適切な湿潤厚、例えば約２０〜８０ミクロンにまでスクリーン印刷して、続いて基板の前面上で乾燥させることによって選択的に塗布することができる。ペースト組成物４００は、約１２５℃で約１０分、乾燥される。他の乾燥の時間および温度は、ペーストビヒクルが乾燥して溶媒が除去され、しかしこの段階では燃焼も除去もされていない限り、できる。個別には標識化されていないが、図４は、シリコンウエハ１００の前面に塗布されるペースト４００の２つのセグメントを示していることに留意されたい。シリコンウエハ１００の前面は、ペースト４００のセグメントをいずれか適切な数だけ有することができる。図４に個別には図示しないが、バスバーとペースト４００のフィンガとが、頂部表面上で互いに対して直角に走行している。
【０１１１】
図４は、基板１００の裏面上に裏面ペーストの層を形成することを更に示す。面ペースト層は、１つ以上のペースト組成物を含有し得る。一実施形態では、第１のペースト４０２は、裏面接点を形成することを促進し、第２のペースト４０４は、基板の裏面上にｐ＋層を形成することを促進する。第１のペースト４０２は、銀または銀−アルミニウム混合物を含有し得るし、第２のペースト４０４は、アルミニウムを含有し得る。例示の裏面銀ペーストは、Ｆｅｒｒｏ  ＰＳ３３−６１０、Ｆｅｒｒｏ  ＰＳ３３−６１２、Ｆｅｒｒｏ  ＰＳ２１３１であり、銀−アルミニウムペーストは、Ｆｅｒｒｏ３３９８であり、オハイオ州、クリーブランド市のＦｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒｔａｔｉｏｎから市販されている。例示の市販されている裏面アルミニウムペーストは、オハイオ州、クリーブランド市のＦｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒｔａｔｉｏｎから市販されている、Ｆｅｒｒｏ  ＡＬ５３−１２０、ＡＬ５３−１１２、ＡＬ８６０、またはＡＬ５１１６である。
【０１１２】
裏面ペースト層は、前面層４００と同じ方法で基板に塗布して、乾燥させることができる。この実施形態では、裏面は、部分的にはより厚いｐ＋層を後続のプロセスで形成する必要性のため、約３０〜５０ミクロンの湿潤厚にまでアルミニウムペーストで大幅に覆われる。
【０１１３】
図５は、前接点５００を形成することを模式的に示す。前接点ペースト４００は、乾燥状態４００から焼成によって前接点５００に変換されている。前接点ペースト４００は、焼成中に、焼結して、ＡＲＣ層３００に侵入（すなわち、焼成侵入）し、これによりシリコン基板１００上のｎ型層２００に電気的に接触することが可能となる。
【０１１４】
第１の裏ペースト（背部接点ペースト）４０２は、同時に焼成されて、ＡｇまたはＡｇ／Ａｌ裏接点５０４になることができる。第２の裏ペースト４０４は、同時に焼成されて、Ａｌ裏接点５０６になることができる。裏面ペースト５０４の領域を、モジュール製造中にタブの取り付け目的で用いることができる。
【０１１５】
図５は、裏表面フィールド（ＢＳＦ）層５０２を形成することを更に模式的に示す。ペースト４０４のアルミニウムは、焼成中に融解してシリコン基板１００と反応し、次に凝固して、部分的ｐ＋層５０２を形成して、比較的高い濃度のアルミニウムドーパントを含有する。この層は一般的に、裏表面フィールド（ＢＳＦ）層と呼ばれ、太陽電池のエネルギー変換効率を向上させる助けとなる。
【０１１６】
本発明による太陽電池前接点は、金属成分を表１〜８のガラス成分と混合することによって生成される、ここに開示するいずれかのペースト組成物を、シリコン基板のｎ面に対して、例えばスクリーン印刷によって、所望の湿潤厚、例えば約２０〜５０ミクロンにまで塗布することによって生成することができる。
【０１１７】
例
【０１１８】
次の例は対象となる発明を解説する。次の例および本明細書および請求の範囲中のどこか別のところで別様に示されない限り、全ての部分および百分率は重量によるものであり、全ての温度は摂氏のそれであり、圧力は大気圧またはその近傍である。
【０１１９】
配合され、試験された例示のペースト組成物を表８に示す。表８のＮＳ１７８のペーストの化学組成Ｉに関連して、ガラス成分は、ガラスを着色しかねない遷移金属酸化物を含有しない。ペーストＡは、ペーストＡのガラス成分がＭｎＯを含有するガラスを含んでいること以外は、ＮＳ１７８と同じ成分を含む。ペーストＢは、ペーストＢのガラス成分がＮｉＯを含有するガラスを含んでいること以外は、ＮＳ１７８と同じ成分を含む。
【０１２０】
表８の化学組成ＩＩに関連して、ＮＳ１８８のペーストのガラス成分は、ガラスを着色しかねない遷移金属酸化物を含有しない。ペーストＣ〜Ｋは、ペーストＣおよびＤのガラス成分がＮｉＯを含有するガラスを更に含み、ペーストＥおよびＦがＣｕＯを含有するガラスを更に含み、ペーストＧおよびＨがＣｏＯを含有するガラスを更に含み、ペーストＩおよびＪがＭｎＯを含有するガラスを更に含み、ペーストＫがＦｅ２Ｏ３を含有するガラスを更に含んでいること以外は、ＮＳ１８８と同じ成分を含む。
【０１２１】
表８のペーストは、シリコンウエハ上で約７０〜９０ｎｍの厚さを有するＳｉＮｘ前層（すなわち、前の保護層）に塗布されて、５〜５０ミクロンの焼成厚さを有するペースト層を形成する。次の例で用いられる多結晶シリコンウエハは、面積は２４３ｃｍ２、厚さは約１８０ミクロン、および面積抵抗は６５〜９５オーム／スクエアであった。ペーストは、ウエハの前保護面上に印刷され、乾燥されて、焼成される。ペーストは、６区間赤外線ベルト炉中で、約５．０８メートル／分（２００インチ／分）のベルト速度で、それぞれ、最初の３つの区間に対しては４００℃、４００℃、５００℃、最後の３つの区間では７００℃、８００℃、および９２０℃の温度設定で焼成される。６区間赤外線ベルト炉の区間の長さは、それぞれ、４５．７、４５．７、２２．９、２２．９、２２．９、および２２．９ｃｍである。ペーストの製造、印刷、乾燥、および焼成の詳細は、同一出願人による米国特許出願公開第ＵＳ２００６／０１０２２２８号および第ＵＳ２００６／０２８９０５５号に見受けられるが、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。結果得られる接点の直列抵抗（Ｒｓ）が測定される。それぞれ、化学組成ＩのペーストＮＳ１７８および化学組成ＩＩの制御ペーストＮＳ１８８と比較した直列抵抗の相対的な値を、表８に示す。
【０１２２】
【表１２】
2015511205.tif 000014
【０１２３】
表８の結果は、本創意あるペーストは、ガラス成分中にいかなる遷移金属酸化物を持たず、基準ペーストと比較して低い直列抵抗を有することを示す。
【０１２４】
更に、配合され、試験された例示のペースト組成物を表９に示す。化学組成ＩＩＩで、遷移金属酸化物を含有する互いに異なった２つのガラスシステムが、ガラス粉末のＤ５０粒径を約３ミクロンに保持しながらも、表８（以前の調査から得られた最適化された候補）のペーストＡと比較されている。ペーストＡは、７１〜９３モル％のガラス７−６と、約１７〜約５１モル％のＰｂＯ、約１４〜約４７モル％のＺｎＯ、約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２、約６．２〜約１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５（Ｍは、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される）を含む、７〜２９モル％のガラスと、を含む。
【０１２５】
ペーストＬおよびＭはそれぞれ、表７の８１〜９４モル％のガラス７−６と、表７の６〜１９モル％のガラス７−１３とを含む。ペーストＮは、表４の７１〜８３モル％のガラス７−６と、１７〜２９モル％のガラス４−９とを含む。ペーストＰは、７１〜８３モル％のガラス７−６と、１７〜２９モル％のガラス４−６とを含む。ペーストＲは、８１〜９４モル％のガラス７−６と、６〜１９モル％のガラス６−６とを含む。
【０１２６】
ペーストＳは、７１〜９３モル％のガラス７−６と、約１７〜約５１モル％のＰｂＯ、約１４〜約４７モル％のＺｎＯ、約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２、約６．２〜１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５（Ｍは、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される）を含む、７〜１３モル％のガラスと、６〜１２モル％のガラス７−１３と、を含む。ペーストＵは、５９〜７２モル％のガラス７−６と、約１７〜約５１モル％のＰｂＯ、約１４〜約４７モル％のＺｎＯ、約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２、約６．２〜１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５（Ｍは、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される）を含む、７〜１４モル％のガラスと、１５〜２３モル％のガラス４−６と、を含む。
【０１２７】
ペーストＶは、７１〜９３モル％のガラス７−６と、約１７〜約５１モル％のＰｂＯ、約１４〜約４７モル％のＺｎＯ、約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２、約６．２〜１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５（Ｍは、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される）を含む、７〜１４モル％のガラスと、４〜１０モル％のガラス６−７と、を含む。
【０１２８】
ペーストＷおよびＸは、７１〜９３モル％のガラス７−６と、約１７〜約５１モル％のＰｂＯ、約１４〜約４７モル％のＺｎＯ、約２４．３〜約３２．１モル％のＳｉＯ２、約６．２〜１３．１モル％のＡｌ２Ｏ３、および約０．２〜約４．１モル％のＭ２Ｏ５（Ｍは、Ｐ、Ｔａ、Ｖ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される）を含む、７〜１４モル％のガラスと、を含む。ペーストＸ１は、６１〜７３モル％のガラス７−６、７〜１５モル％のガラス７−１、および２７〜３９モル％のガラス４−６を含む。ペーストＹは、７１〜９３モル％のガラス７−６および７〜２９モル％のガラス４−６を含む。ペーストＺは、５３〜６４モル％のガラス７−６および３６〜４７モル％のガラス４−６を含む。
【０１２９】
この比較は、ベースとなる様々なガラス組成物中のＭｎＯおよびＭｎＯ＋Ｆｅ２Ｏ３の含有量を変化させることによってＲｓを将来軽減させることができることを示す。表９で、化学組成ＩＶは、基準としての表８のペーストＡのそれと比較した３つのガラス粉末の場合に得られた相対的なＲｓ値をリストアップしている。これは、Ｒｓの減少が、ガラス成分中の３つのガラス粉末では、より行き渡っていることを明瞭に示している。
【０１３０】
表９では、化学組成Ｖが、基準中の通常のガラス粉末（Ｄ５０＝３．０ミクロン）の代わりにより微細なガラス粉末（Ｄ５０＝０．７〜１．０ミクロン）の効果を比較している。化学組成Ｖ中の比較の２つの集合は、より微細なガラス粉末ほどＲｓがより低くなることを示している。化学組成Ｖの場合、ペーストＷおよびＸに対するＲｓ値は８０オームで測定され、ペーストＹおよびＺに対するＲｓ値は９５オームで測定された。
【０１３１】
【表１３】
2015511205.tif 000015
【０１３２】
上記したものには、対象となる発明の上述の例が含まれる。対象となる発明を説明する目的のために部品または方法の考え付くすべての組み合わせを説明することはもちろんできるが、当業者には、対象となる発明の多くの更なる組み合わせおよび置き換えができることを認識されるだろう。したがって、対象となる発明は、添付する請求の範囲の精神および範囲に含まれるこのような変更、修正、および変形をすべて含有することを意図する。更にそのうえ、前述の範囲（例えば、組成範囲および条件範囲）は好ましいものであって、これらの範囲に限定されることを意図しないし、当業者は、これらの範囲が、最終製品を処理して形成するための特定の応用、特定の部品、および条件に応じて変化し得ることを認識するであろう。１つの範囲を別の範囲と組み合わせることができる。用語「含有する」、「有する」、「含む」、および「伴う」が詳細な説明または請求の範囲で用いられる範囲では、このような用語は、「備える」が、請求の範囲中で暫定的な語として用いられるときに解釈される際の用語「備える」と類似なように包括的であることを意図する。一部の例では、しかしながら、用語「含有する」、「有する」、「含む」、および「伴う」が詳細な説明または請求の範囲で用いられる範囲では、このような用語は、「から成る」または「本質的にから成る」が、請求の範囲中で暫定的な語として用いられる際の用語「から成る」または「本質的にから成る」と類似なように部分的にまたは全体的に包括的であることを意図する。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  ｐ型シリコン基板
２００  ｎ型拡散層
３００  前面保護層／反射防止膜（例えば、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２薄膜）
４００  前面上に形成された対象ペースト
４０２  裏面上に形成された銀または銀／アルミニウムの裏ペースト
４０４  裏面上に形成されたアルミニウムペースト
５００  焼成後の対象前面電極
５０２  ｐ＋層（裏面電界、ＢＳＦ）
５０４  銀または銀／アルミニウムの裏電極（銀または銀／アルミニウムの裏ペーストを焼成することによって得られる）
５０６  アルミニウムの裏電極（アルミニウムの裏ペーストを焼成することによって得られる）
【図１】
2015511205.tif 000016
【図２】
2015511205.tif 000017
【図３】
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【図４】
2015511205.tif 000019
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月21日(2014.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト組成物であって、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分と、
を含み、
前記ガラス成分が、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも１つのガラス組成物を含む、前記ペースト組成物。
【請求項２】
前記少なくとも１つのガラス組成物の前記Ｔｇが、約２５０〜約６００℃、より好ましくは約３００〜約６００℃、より好ましくは約４００〜約６００℃、最も好ましくは約４００〜約５００℃である、請求項１に記載のペースト組成物。
【請求項３】
前記ガラス成分が、第１のガラス組成物、第２のガラス組成物、第３のガラス組成物、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、それぞれのガラス組成物が、約６００℃未満、好ましくは約２５０〜約６００℃、より好ましくは約３００〜約６００℃、より好ましくは約４００〜約６００℃、最も好ましくは約４００〜５００℃のＴｇを有し、前記第１のガラス組成物、前記第２のガラス組成物、および前記第３のガラス組成物が同一ではない、請求項１または２に記載のペースト組成物。
【請求項４】
前記少なくとも１つのガラス組成物が、約７００℃未満の軟化点を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項５】
前記少なくとも１つのガラス組成物の前記軟化点が、約３５０〜約６５０℃、好ましくは約３５０〜約６００℃、より好ましくは約３７５〜約６００℃、最も好ましくは約３７５〜約５５０℃である、請求項４に記載のペースト組成物。
【請求項６】
前記第２のガラス組成物および前記第３のガラス組成物がそれぞれ、約７００℃未満、好ましくは約３５０〜約６００℃、より好ましくは約３７５〜約６００℃、最も好ましくは約３７５〜約５５０℃の軟化点を有し、前記第１のガラス組成物、前記第２のガラス組成物、および前記第３のガラス組成物が同一ではない、請求項３に記載のペースト組成物。
【請求項７】
前記第１のガラス組成物が、約０．１〜約１０ミクロン、好ましくは約０．１〜約４ミクロン、より好ましくは約０．１〜約２．５ミクロン、より好ましくは約０．１〜約１．２ミクロン、より好ましくは約０．１〜約１．０ミクロン、より好ましくは約０．１〜約０．５ミクロン、最も好ましくは約０．３〜約１．０ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項３〜６のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項８】
前記第２のガラス組成物、前記第３のガラス組成物、または双方が、約０．１〜約１０ミクロン、より好ましくは約０．１〜約４ミクロン、より好ましくは約０．１〜約２．５ミクロン、より好ましくは約０．１〜約１．２ミクロン、より好ましくは約０．１〜約１．０ミクロン、より好ましくは約０．１〜約０．５ミクロン、最も好ましくは約０．３〜約１．０ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含み、前記第１のガラス組成物および前記第２のガラス組成物が同一ではない、請求項３〜７のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項９】
前記第１のガラス組成物が、
ｉ．約５５〜約８０モル％のＰｂＯと、
ｉｉ．約４〜約１３モル％のＳｉＯ２と、
ｉｉｉ．約１１〜約２２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｉｖ．約３〜約１０モル％のＭｎＯと、
ｖ．Ｍが、Ｐ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．５〜約５モル％のＭ２Ｏ５と、
ｖｉ．Ｍが、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭＯ２と、を含む、請求項３〜８のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項１０】
前記ガラス組成物が、
ａ．約２４〜約３８モル％のＰｂＯと、
ｂ．約２３〜約３７モル％のＺｎＯと、
ｃ．約２１〜約３７モル％のＳｉＯ２と、
ｄ．約５〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｔａ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約０．１〜約３モル％のＭ２Ｏ５と、を含む第２のガラス組成物を更に含む、請求項９に記載のペースト組成物。
【請求項１１】
前記ガラス組成物が、
ａ．約５〜約１４モル％のＺｎＯと、
ｂ．約４１〜約６６モル％のＳｉＯ２と、
ｃ．約７〜約１５．２モル％のＢ２Ｏ３と、
ｄ．約０．５〜約４．２モル％のＡｌ２Ｏ３と、
ｅ．Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、約１１〜約２３モル％のＭ２Ｏと、
ｆ．約０．０１〜約５モル％のＳｂ２Ｏ５と、
ｇ．約１〜約１０モル％のＦと、を含む第２のガラス組成物を更に含む、請求項９に記載のペースト組成物。
【請求項１２】
前記導電性金属成分が、約０．０１〜約２０ミクロン、好ましくは約０．０５〜約１０ミクロン、より好ましくは約０．０５〜３ミクロンのＤ５０粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項１３】
前記導電性金属粒子が、約０．０１〜１０ｍ２／ｇ、好ましくは約０．１〜８ｍ２／ｇ、より好ましくは約０．２〜６ｍ２／ｇ、更により好ましくは約０．２〜５．５ｍ２／ｇの表面積を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のペースト組成物。
【請求項１４】
シリコンウエハと、その上に接点とを備える太陽電池であって、前記接点が、焼成前に、
ａ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｂ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも第１のガラス組成物を含む、ガラス成分と、を含む、前記太陽電池。
【請求項１５】
太陽電池を作製する方法であって、
ａ．少なくとも１つの側面を有するシリコンウエハを提供することと、
ｂ．焼成前に、
ｉ．約５０重量％〜約９５重量％の導電性金属成分と、
ｉｉ．約０．５重量％〜約１５重量％のガラス成分であって、約６００℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する少なくとも１つのガラス組成物を含む、ガラス成分と、
を含む、ペースト組成物を提供することと、
ｃ．前記シリコンウエハの前記少なくとも１つの側面上に前記ペースト組成物を堆積させることと、
ｄ．前記ガラス成分を溶解させ、かつ前記導電性金属成分を焼結させるのに十分な温度で十分な時間、前記ウエハを焼成することと、を含む、前記方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのガラス組成物が、約７００℃未満の軟化点を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のガラス組成物が、約７００℃未満の軟化点を有する、請求項１４に記載の太陽電池。
【国際調査報告】
2015511205.tif 000021
2015511205.tif 000022