(57)【要約】      （修正有）【課題】金属添加剤を含む導電性ペーストと、ｐ−型ドープ面へのペーストの塗布によってペーストから得ることができる太陽電池を提供する。【解決手段】次のペースト成分：ａ．少なくとも１つのｐ−型ドープ面と少なくとも１つのｎ−型ドープ面とを有するＳｉウエハ及びｂ．導電性ペーストであって、次のペースト成分：ｉ．ペーストを基準として少なくとも約７０重量％のＡｇ粒子と、ｉｉ．ビヒクルと、ｉｉｉ．ガラスと、ｉｖ．金属Ｍを含み、有機金属酸化物、金属酸化物、有機金属化合物および銀金属酸化物から選択される１種以上の金属化合物とを含む導電性ペースト、を含み、前記導電性ペーストｂ．は、ｐ−型ドープ面に重ねられる前駆材料。【選択図】図３ｂ
2016195109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次のペースト成分：
ａ．少なくとも１つのｐ−型ドープ面と少なくとも１つのｎ−型ドープ面とを有するＳｉウエハと；
ｂ．導電性ペーストであって、次のペースト成分：
ｉ．前記ペーストを基準として少なくとも約７０重量％のＡｇ粒子と、
ｉｉ．ビヒクルと、
ｉｉｉ．ガラスと、
ｉｖ．金属Ｍを含み、有機金属酸化物、金属酸化物、有機金属化合物および銀金属酸化物からなる群から選択される１種以上の金属化合物と
を含む導電性ペーストと；
を含み、前記導電性ペーストｂ．は、ｐ−型ドープ面に重ねられる前駆材料。
【請求項２】
前記金属化合物の金属Ｍは、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である、請求項１に記載の導電性ペースト組成物。
【請求項３】
前記金属化合物は、キレート型有機配位子を含む、請求項１または２に記載の導電性ペースト組成物。
【請求項４】
前記金属化合物は、１つ以上のａｃａｃ配位子を含む、請求項３に記載の導電性ペースト組成物。
【請求項５】
ｉｖ．は、有機金属酸化物である、請求項１から４のいずれか一項に記載の前駆材料。
【請求項６】
前記金属化合物は、一般式ＭｘＯｙＬｚを有し、
式中、
Ｍは、金属であり；
Ｌは、キレート型配位子であり、Ｌは、互いに同じであっても異なっていてもよく；
ｘは、約１から約４の範囲の整数であり；
ｙは、約１から約８の範囲の整数であり；
ｚは、約１から約２０の範囲の整数である
請求項１から５のいずれか一項に記載の前駆材料。
【請求項７】
前記金属化合物は、ＶＯ（ａｃａｃ）２、Ｖ（ａｃａｃ）３、ＭｏＯ２（ａｃａｃ）２、ＷＯ２（ａｃａｃ）２およびＭｏ２Ｏ３（ａｃａｃ）４からなる群から選択される１種以上である、請求項１から６のいずれか一項に記載の前駆材料。
【請求項８】
前記ウエハの少なくとも５０体積％がｎ−型ドーピングされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の前駆材料。
【請求項９】
次の基準：
ａ．前記ペーストの粘度は、約５から約３５Ｐａ・秒の範囲である；
ｂ．前記ペースト中に存在するすべての溶媒は、約９０℃から約３００℃の範囲の沸点を有する；
の少なくとも１つが満たされる、請求項１から８のいずれか一項に記載の前駆材料。
【請求項１０】
前記ペーストの前記銀粒子ｉ．の直径分布は、約０．１μｍから約５μｍの範囲のｄ５０値を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の前駆材料。
【請求項１１】
前記銀粒子ｉ．は、球形である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の導電性ペースト組成物。
【請求項１２】
太陽電池を製造するための方法であって、
ａ．請求項１から１１のいずれか一項に記載の前駆材料を準備するステップと；
ｂ．前記太陽電池を得るために前記前駆材料を焼成するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
ステップｂ．の前記焼成するステップは、次の基準：
ａ．約７００℃から約９００℃の範囲の保持温度と；
ｂ．約１秒から約１０秒の範囲の前記保持温度における時間と
の少なくとも１つを満たす、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ペーストは、スクリーンを通して前記ウエハに塗布される、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
スクリーンを介する前記塗布は、次のパラメータ：
ａ．約２９０／インチから約４００／インチの範囲のメッシュ数；
ｂ．約１０μｍから約３０μｍの範囲のワイヤ厚さ；
ｃ．約５μｍから約２５μｍの範囲のメッシュ上エマルジョン（ＥｏＭ）厚さ；
ｄ．約１ｍｍから約３ｍｍの範囲のフィンガー間隔
の少なくとも１つを満たす、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる太陽電池。
【請求項１７】
少なくとも２個の太陽電池を備え、前記太陽電池の少なくとも１個が請求項１６に記載のものであるモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、金属化合物を含む導電性ペーストと、それから得ることができる太陽電池、好ましくは光起電力太陽電池とに関する。より詳しくは、本発明は、導電性ペーストと、太陽電池前駆材料と、太陽電池の調製のための方法と、太陽電池と、ソーラーモジュールとに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力効果を用いて光のエネルギーを電気に変換する装置である。ソーラーパワーは、持続可能であり、汚染源とならない副生物だけを生じるので、魅力あるグリーンなエネルギー源である。そのため、現在、材料および製造コストを絶えず下げると同時に効率を高めた太陽電池を開発するべく多くの研究が行われている。太陽電池に光が当たると入射光の一部は表面で反射され、残りが太陽電池に透過する。通常、透過した光子は、適切にドーピングされていることが多いシリコンなどの半導体材料で作られた太陽電池によって吸収される。吸収された光子エネルギーは、半導体材料の電子を励起し、電子−正孔対を発生させる。次にこれらの電子−正孔対は、ｐ−ｎ接合によって分離され、太陽電池表面の導電性電極によって集められる。図１は、簡単な太陽電池の最小限の構成を示す。
【０００３】
太陽電池は大抵、シリコン、多くの場合にＳｉウエハの形のシリコン、に基づいている。この場合は普通、ｎ−型ドープＳｉ基板を準備して一方の面にｐ−型ドープ層を形成させるか、またはｐ−型ドープＳｉ基板を準備して一方の面にｎ−型ドープ層を形成させるかのどちらかにより、どちらもいわゆるｐ−ｎ接合を生じさせることでｐ−ｎ接合を調製する。形成されたドーパント層を有する面が一般に電池の前面として働き、本来のドーパントを有するＳｉの反対側が裏面として働く。ｎ−型太陽電池とｐ−型太陽電池との両方が可能であり、工業的に利用されている。両方の面に入射する光を利用するように設計された電池も可能であるが、それらの使用はあまり広く普及してはいない。
【０００４】
太陽電池の前面への入射光が入って吸収されることを可能にするために、前面電極は普通、それぞれ「フィンガー」および「バス・バー」として知られる直交する２組の線として配置する。フィンガーは、前面との電気接点を形成し、バス・バーは、これらのフィンガーを繋いで電荷が外部回路に効果的に取り出されることを可能にする。この配置のフィンガーとバス・バーとが導電性ペーストの形で塗布され、これが焼成されて固体電極となるのが普通である。裏面電極も導電性ペーストの形で塗布され、次にこれが焼成されて固体電極となることが多い。典型的な導電性ペーストは、金属粒子と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含有する。
【０００５】
従来、たとえば特許文献１において、光起電力ペーストに有機遷移金属化合物が使用されている。
【０００６】
当分野の最先端の水準において、光起電力太陽電池の製造方法の改善が絶えず求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０５８３０５８  Ａ１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、全体として、太陽電池、特にｎ−型太陽電池および／または交差指型背面接触電池に関する分野の最先端の水準において直面する問題の少なくとも１つを克服することを根本的な目的とする。
【０００９】
より詳しくは、本発明はさらに、向上した性能、特に向上した電気的性能を有する太陽電池を提供することを根本的な目的とする。
【００１０】
本発明の独立請求項を形成するカテゴリーの主題は、上記目的の少なくとも１つの実現に有用である。さらに、本発明の特定の実施形態を表す本発明の従属請求項の主題も有用である。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、ｐ−型ドーピングされた前面を有する電池の特性を向上させることである。本発明の別の目的は、交差指型電池に設けられる電極に必要なペーストの数を減らすことである。
【００１２】
以下の実施形態は、上記目的の少なくとも１つの実現に有用である。
｜１｜以下のペースト成分：
ａ．少なくとも１つのｐ−型ドープ面と少なくとも１つのｎ−型ドープ面とを有するＳｉウエハと；
ｂ．導電性ペーストであって、以下のペースト成分：
ｉ．ペーストを基準として少なくとも約７０重量％、好ましくは少なくとも約７５重量％、より好ましくは少なくとも約８０重量％のＡｇ粒子と、
ｉｉ．ビヒクルと、
ｉｉｉ．ガラスと、
ｉｖ．金属Ｍを含み、有機金属酸化物、金属酸化物、有機金属化合物および銀金属酸化物からなる群から選択される１種以上である金属化合物と、
を含む導電性ペーストと；
を含み、
導電性ペーストｂ．がｐ−型ドープ面に重ねられた
前駆材料。
｜２｜金属化合物の金属Ｍは、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上、好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＴｅおよびＶからなる群から選択される１種以上、より好ましくはＭｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である、実施形態｜１｜による導電性ペースト組成物。
｜３｜金属化合物は、キレート型有機配位子を含む、実施形態｜１｜または｜２｜による導電性ペースト組成物。
｜４｜金属化合物は、１つ以上のａｃａｃ配位子を含む、実施形態｜３｜による導電性ペースト組成物。
｜５｜ｉｖ．は、有機金属酸化物である、先行する実施形態のいずれかによる前駆材料。
｜６｜金属化合物は、一般式ＭｘＯｙＬｚを有し、
式中、
Ｍは、金属であり；
Ｌは、キレート型配位子であり、Ｌは、互いに同じであっても異なってもよく；
ｘは、約１から約４、好ましくは１から３の範囲の整数、より好ましくは１または２であり；
ｙは、約１から約８の範囲の整数であり；
ｚは、約１から約２０の範囲の整数である
先行する実施形態のいずれかによる前駆材料。
｜７｜金属化合物は、ＶＯ（ａｃａｃ）２、Ｖ（ａｃａｃ）３、ＭｏＯ２（ａｃａｃ）２、ＷＯ２（ａｃａｃ）２およびＭｏ２Ｏ３（ａｃａｃ）４からなる群から選択される１種以上である、先行する実施形態のいずれかによる前駆材料。
｜８｜ウエハの少なくとも５０体積％がｎ−型ドーピングされている、先行する実施形態のいずれかによる前駆材料。
｜９｜以下の基準：
ａ．ペーストの粘度は、約５から約３５Ｐａ・秒の範囲である；
ｂ．ペースト中に存在するすべての溶媒は、約９０℃から約３００℃の範囲の沸点を有する
の少なくとも１つが満たされる、先行する実施形態のいずれかによる前駆材料。
｜１０｜ペーストの銀粒子ｉ．は、約０．１μｍから約５μｍの範囲の直径分布のｄ５０値を有する、先行する実施形態のいずれかによる前駆材料。
｜１１｜銀粒子ｉ．は、球形である、先行する実施形態のいずれかによる導電性ペースト組成物。
｜１２｜太陽電池を製造するための方法であって、
ａ．実施形態｜１｜から｜１１｜のいずれかによる前駆材料を準備するステップと；
ｂ．太陽電池を得るために前駆材料を焼成するステップと
を含む方法。
｜１３｜ステップｂ．の焼成するステップは、以下の基準：
ａ．約７００℃から約９００℃の範囲の保持温度；
ｂ．約１秒から約１０秒の範囲の保持温度の時間
の少なくとも１つを満たす、実施形態｜１２｜による方法。
｜１４｜ペーストは、スクリーンを通してウエハに塗布される、実施形態｜１２｜または｜１３｜による方法。
｜１５｜スクリーンを通す塗布は、以下のパラメータ：
ａ．約２７０／インチから約５００／インチの範囲、好ましくは約２８０／インチから約４２０／インチの範囲、より好ましくは約３００／インチから約４００／インチの範囲のメッシュ数；
ｂ．約１０μｍから約３０μｍの範囲、好ましくは約１１μｍから約２０μｍの範囲、より好ましくは約１２μｍから約１６μｍの範囲の線厚、
ｃ．約５μｍから約２５μｍの範囲、好ましくは約１０μｍから約２５μｍの範囲、より好ましくは約１２μｍから約１７μｍの範囲のメッシュ上乳剤（ｅｍｕｌｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ｍｅｓｈ：ＥｏＭ）厚さ；
ｄ．約１ｍｍから約３ｍｍの範囲、好ましくは約１．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲、より好ましくは約１．５ｍｍから約２．５ｍｍの範囲のフィンガー間隔
の少なくとも１つを満たす、実施形態｜１４｜による方法。
｜１６｜実施形態｜１１｜から｜１５｜のいずれか一つによる方法から得ることができる太陽電池。
｜１７｜少なくとも１つが実施形態｜１６｜による少なくとも２つの太陽電池を備えるモジュール。
【００１３】
ウエハ
本発明による好ましいウエハは、太陽電池の他の領域の中にあって、高い効率で光を吸収して電子−正孔対を生じ、境界、好ましくはいわゆるｐ−ｎ接合境界を挟んで正孔と電子とを高い効率で分離することができる領域である。本発明による好ましいウエハは、前面ドープ層と裏面ドープ層とでできた単一体を含むものである。
【００１４】
ウエハは、適切にドーピングされた４価元素、二元化合物、三元化合物または合金からなると好ましい。この状況で好ましい４価元素は、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎ、好ましくはＳｉである。好ましい二元化合物は、２種以上の４価元素の組み合わせ、ＩＩＩ族元素とＶ族元素との二元化合物、ＩＩ族元素とＶＩ族元素との二元化合物、またはＩＶ族元素とＶＩ族元素との二元化合物である。４価元素の好ましい組み合わせは、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎまたはＣから選択される２種以上の元素の組み合わせ、好ましくはＳｉＣである。ＩＩＩ族元素とＶ族元素との好ましい二元化合物は、ＧａＡｓである。本発明によればウエハがＳｉ系であるともっとも好ましい。本出願において、以降の出願書全体を通じてウエハにとってもっとも好ましい材料としてＳｉが明示的に参照される。以降のＳｉが明示的に言及されている内容は、上記の他のウエハ組成物にも適用される。
【００１５】
ウエハの前面ドープ層と裏面ドープ層とが接触するところがｐ−ｎ接合境界である。ｎ−型太陽電池においては裏面ドープ層が電子供与性のｎ−型ドーパントでドーピングされ、前面ドープ層が電子受容性すなわち正孔供与性のｐ−型ドーパントでドーピングされる。ｐ−型太陽電池においては裏面ドープ層がｐ−型ドーパントでドーピングされ、前面ドープ層がｎ−型ドーパントでドーピングされる。本発明によれば、まずドープＳｉ基板を準備して次にその基板の１つの面に反対の型のドープ層を成長させることによってｐ−ｎ接合境界を有するウエハを調製すると好ましい。
【００１６】
一実施形態において、ウエハは、両方がウエハの同じ側にあるｎ−型面とｐ−型面とを備える。そのような配置の１つの例は、ウエハの同じ側へのｎ−型面とｐ−型面との設置によって電池の太陽側の面のシャドーイングの軽減および／または調製の簡易化が可能になる交差指型ウエハ設計であるとすることができよう。
【００１７】
一実施形態において、ウエハは、ｎ型面とｐ−型面とをウエハの相対する側に備える。
【００１８】
ドープＳｉ基板は、当業者に周知である。ドープＳｉ基板は、当業者に公知であって当業者が本発明の状況で適当とみなすいずれの方法で調製することもできる。本発明によるＳｉ基板の好ましい原料は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉおよび高純度化（ｕｐｇｒａｄｅｄ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ）Ｓｉであり、単結晶Ｓｉまたは多結晶Ｓｉがもっとも好ましい。ドープＳｉ基板を形成するドーピングは、Ｓｉ基板の調製時にドーパントを加えることによって同時に行ってもよく、またはその後のステップで行ってもよい。Ｓｉ基板の調製後のドーピングは、たとえばガス拡散エピタキシによって行うことができる。ドープＳｉ基板は、市販品も容易に入手可能である。本発明によればＳｉミックスにドーパントを加えることによってＳｉ基板の初期ドーピングをその形成と同時に行うのが１つの選択肢である。本発明によれば、前面ドープ層、および存在するなら高濃度ドープ裏面層、の成長を気相エピタキシによって行うのが１つの選択肢である。この気相エピタキシは、２ｋＰａ（キロパスカル）から１００ｋＰａの範囲、好ましくは１０ｋＰａから８０ｋＰａの範囲、もっとも好ましくは３０ｋＰａから７０ｋＰａの範囲の圧力において、好ましくは５００℃から９００℃の範囲、より好ましくは６００℃から８００℃の範囲、もっとも好ましくは６５０℃から７５０℃の範囲の温度で行う。
【００１９】
Ｓｉ基板が複数の形状、表面組織およびサイズを示すことができることが当業者に公知である。形状は、とりわけ直方体、円盤、ウエハおよび不規則多面体を含む複数の異なる形状の１つであってよい。本発明による好ましい形状は、ウエハ形であり、この場合そのウエハは、２つの寸法が類似、好ましくは同じであって第３の寸法が他の２つの寸法より顕著に小さい直方体である。この場合、より顕著に小さいとは、好ましくは少なくとも１００分の１より小さいということである。
【００２０】
さまざまな表面の型が当業者に公知である。本発明によれば、粗い表面を有するＳｉ基板が好ましい。基板の粗さを評価する１つの方法は、基板の全表面積と比べると小さい、好ましくは全表面積の１００分の１より小さい、基本的に平面である基板の部分表面の表面粗さパラメータを評価することである。表面粗さパラメータの値は、平均二乗変位を最小にするという意味で部分表面ともっとも良く合う平面にその部分表面を投影して形成される理論上の表面の面積に対する部分表面の面積の比によって得られる。表面粗さパラメータの値が高いほど粗く不規則な表面を示し、表面粗さパラメータの値が低いほど滑らかで均一な表面を示す。本発明によれば、Ｓｉ基板の表面粗さは、好ましくは、光吸収および表面へのフィンガーの接着を含むがこれに限定されるものではない複数の因子の間の最適な釣り合いが得られるように適合される。
【００２１】
Ｓｉ基板の寸法のうち大きな方の２つは、結果として得られる太陽電池に求められる利用に合うように変えることができる。本発明によれば、Ｓｉウエハの厚さが０．５ｍｍ未満、より好ましくは０．３ｍｍ未満、もっとも好ましくは０．２ｍｍ未満であると好ましい。ウエハによっては、０．０１ｍｍ以上の最小サイズを有する。
【００２２】
本発明によれば、前面ドープ層は、裏面ドープ層と比べて薄いと好ましい。本発明によれば、前面ドープ層は、０．１μｍから１０μｍの範囲、好ましくは０．１μｍから５μｍの範囲、もっとも好ましくは０．１μｍから２μｍの範囲にある厚さを有すると好ましい。
【００２３】
裏面ドープ層といずれか別の層との間のＳｉ基板の裏面に高濃度ドープ層を加えることができる。そのような高濃度ドープ層は、裏面ドープ層と同じドーピング型であり、そのような層は普通、＋で示される（ｎ−型裏面ドープ層にｎ＋−型層が加えられ、ｐ−型裏面ドープ層にｐ＋−型層が加えられる）。この高濃度ドープ裏面層は、メタル化を支援し、基板／電極界面区域における導電特性を向上させるように働く。本発明によれば、存在するなら高濃度ドープ裏面層は、１μｍから１００μｍの範囲、好ましくは１μｍから５０μｍの範囲、もっとも好ましくは１μｍから１５μｍの範囲の厚さを有すると好ましい。
【００２４】
ドーパント
好ましいドーパントは、Ｓｉウエハに加えられるとバンド構造に電子または正孔を導入することによってｐ−ｎ接合境界を形成させるドーパントである。本発明によれば、これらのドーパントの元素種および濃度は、ｐ−ｎ接合のバンド構造プロファイルを調整し、光吸収および伝導率のプロファイルを必要に応じて設定するよう特異的に選ぶことが好ましい。本発明による好ましいｐ−型ドーパントは、Ｓｉウエハのバンド構造に正孔を加えるドーパントである。それらのドーパントは、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべてのドーパントは、ｐ−型ドーパントとして使用することができる。本発明による好ましいｐ−型ドーパントは、３価元素、特に周期表の１３族元素である。この状況において好ましい周期表の１３族元素は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌまたはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせを含むがこれに限定されるものではなく、Ｂが特に好ましい。
【００２５】
本発明による好ましいｎ−型ドーパントは、Ｓｉウエハのバンド構造に電子を加えるドーパントである。それらのドーパントは、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべてのドーパントは、ｎ−型ドーパントとして使用することができる。本発明による好ましいｎ−型ドーパントは、周期表の１５族元素である。この状況において好ましい周期表の１５族元素は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉまたはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせを含み、Ｐが特に好ましい。
【００２６】
導電性ペースト
本発明による好ましい導電性ペーストは、表面に塗布することができ、焼成するとその表面と電気接触している固体電極を形成するペーストである。ペーストの成分および成分の比率は、ペーストが焼結および印刷性などの所望の特性を有し、結果として得られる電極が所望の電気および物理特性を有するように当業者が選ぶことができる。主に、結果として得られる電極が導電性となるために、金属粒子がペースト中に存在してもよい。表面層を通して、およびＳｉウエハ内部まで適切に焼結させるために、無機反応系を使用することができる。本発明の状況において好ましい導電性ペーストの組成例は、
ｉ）好ましくは少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７０重量％、もっとも好ましくは少なくとも約８０重量％の金属粒子、好ましくは銀粒子；
ｉｉ）好ましくは約０．１重量％から約６重量％の範囲、より好ましくは約０．５重量％から約５重量％の範囲、もっとも好ましくは約１重量％から約４重量％の範囲の無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラス；
ｉｉｉ）好ましくは約５重量％から約４０重量％の範囲、より好ましくは約５重量％から約３０重量％の範囲、もっとも好ましくは約５重量％から約１５重量％の範囲の有機ビヒクル；
ｉｖ）好ましくは約０．０１重量％から約９重量％の範囲、より好ましくは約０．０５重量％から約５重量％の範囲、もっとも好ましくは約０．１重量％から約４重量％の範囲の金属酸化物または有機金属酸化物
を含んでよい。
【００２７】
本発明による太陽電池前駆材料の一実施形態において、導電性ペーストは、ウエハの前面にある。別の実施形態においては、導電性ペーストは、ウエハの裏面もしくは両面および／またはウエハに進入しているホールにある。そのようなホールはバイアホールと呼ばれることが多く、普通は、国際公開第２０１２／０２６８１２  Ａ１号および国際公開第２０１２／０２６８０６  Ａ１号に記載される、いわゆる金属ラップスルー設計において用いられる。
【００２８】
金属化合物
本発明の状況において、ペーストは、金属化合物を含むと好ましい。好ましくは、金属化合物は、銀金属酸化物であるか、または好ましくは約１０００℃未満、より好ましくは約７００℃未満の温度、さらに好ましくは約６００℃未満の温度の本発明の焼成条件において銀金属酸化物を形成することができるかのどちらかである。場合によっては、銀金属酸化物のこの形成は、約３５０℃から５５０℃の温度範囲で観測される。好ましくは、金属化合物およびその量は、結果として得られる太陽電池の特性を向上させるように、好ましくは電池効率および／または開路電圧を向上させるように選択される。
【００２９】
一実施形態において、金属化合物は、好ましくは、金属と１つ以上の炭素原子を有する１種以上の有機部分、好ましくは下記の１種以上の配位子とを含む有機金属化合物である。この実施形態の一側面において、金属化合物の金属は、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＴｅおよびＶからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である。この実施形態の別の側面において、金属化合物の金属は、Ｖではなく、好ましくはＧｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、ＮｂおよびＴｅからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上である。
【００３０】
一実施形態において、金属化合物は、好ましくは金属、酸素および１つ以上の炭素原子を有する１種以上の有機部分、好ましくは下記の１つ以上の配位子を含む有機金属酸化物である。この実施形態の一側面において、金属化合物の金属は、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上；好ましくは、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＴｅおよびＶからなる群から選択される１種以上；より好ましくは、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である。この実施形態の別の側面において、金属化合物の金属は、Ｖではなく、好ましくはＧｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、ＮｂおよびＴｅからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上である。
【００３１】
一実施形態において、金属化合物は、金属酸化物であり、好ましくは金属および酸素を含む。この実施形態の一側面において、金属化合物の金属は、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＴｅおよびＶからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である。この実施形態の別の側面において、金属化合物の金属は、Ｖではなく、好ましくはＧｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、ＮｂおよびＴｅからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上である。
【００３２】
一実施形態において、金属化合物は、銀の金属酸化物であり、好ましくは銀、金属および酸素を含む。この実施形態の一側面において、金属化合物の金属は、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＴｅおよびＶからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏ、ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である。この実施形態の別の側面において、金属化合物の金属は、Ｖではなく、好ましくはＧｅ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上；好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｒ、ＮｂおよびＴｅからなる群から選択される１種以上；より好ましくはＭｏおよびＷからなる群から選択される１種以上である。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、金属化合物は、金属化合物と化学的に結合したＡｇを含まないと好ましい。
【００３４】
一実施形態において、金属化合物は、少なくとも１つの炭素原子を含む少なくとも１つの配位子、好ましくは金属に少なくとも２回配位するキレート型配位子を含む。好ましい配位子は、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上；好ましくはＮもしくはＯ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上；より好ましくは少なくとも１つのＯ原子を含む。一側面において、配位子、好ましくはキレート型配位子がＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される２種以上；好ましくはＮもしくはＯ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される２種以上；より好ましくは少なくとも２つのＯ原子を含むと好ましい。好ましくは、金属への配位子の配位は、少なくとも１つのＮ−（金属）結合または少なくとも１つのＯ−（金属）結合または少なくとも１つのＰ−（金属）結合または少なくとも１つのＳ−（金属）結合あるいはそれらの組み合わせを介する。より好ましくは、金属への配位子の配位は、少なくとも１つのＮ−（金属）結合もしくは少なくとも１つのＯ−（金属）結合、またはそれらの組み合わせを介し、もっとも好ましくは、少なくとも１つのＯ−（金属）結合を介する。
【００３５】
本発明による好ましい配位子は、金属に１回以上、好ましくは２回以上、より好ましくは２回配位する。配位子が金属に１回、２回、３回、４回、５回または６回；好ましくは２回、３回、４回、５回または６回；より好ましくは２回または３回、もっとも好ましくは２回配位すると好ましい。
【００３６】
金属に配位する好ましい配位子は、好ましくはＯ、Ｎ、ＰおよびＳ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上；より好ましくは、ＯおよびＮ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上；もっとも好ましくは、１つ以上のＯ原子を含む。この状況において好ましいＯを含む配位子は、アルコール、アルコキシド、カルボン酸、カルボキシラート、アルデヒド、ケトンおよびエーテル、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上；より好ましくは１つ以上のカルボキシラートである。この状況において好ましいＮを含む配位子は、アミン、アミド、スルホンアミド、アミジン、アミンオキシド、アゾ化合物、カルバマート、カルボジイミド、エナミン、イミド、イミン、ニトラート、ニトリルおよびオキシム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上である。この状況において好ましいＳを含む配位子は、チオール、チオエーテル、ジスルフィドおよびスルファニルアミド、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上である。この状況において好ましいＰを含む配位子は、ハロゲン化リン、リンハロゲン化アルキル、リン酸化物、リンアルキルオキシド、リンオキシ酸およびアルキルリンオキシ酸、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上である。
【００３７】
一実施形態において、金属化合物は、金属に２回配位した１種以上の配位子を含む。この状況において好ましい配位子は、ａｃａｃ、ＮａｃＮａｃ（β−ジケチミナート）、エチレンジアミンテトラアセタート、エチレンジアミン、２−２’−ビピリジン、テトラメチルエチレンジアミン、８−ヒドロキシキノリン、グリシン、ジメチルグリオキシム、２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、ジメチルグリオキシム、ジメチルグリオキシム、８−ヒドロキシキノリン、オキシラート、タルトラートおよびシトラート、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上、好ましくはａｃａｃである。
【００３８】
一実施形態において、金属は、金属に３回配位した１種以上の配位子を含む。この状況において好ましい配位子は、テルピリジン、ジエチレントリアミン、トリスピラゾリルボラート、イミノジアセタートおよび２−（２−アミノエチルアミノエタノール）からなる群から選択される１種以上である。
【００３９】
一実施形態において、金属化合物は、金属に４回配位した１種以上の配位子を含む。この状況において好ましい配位子は、トリエチレンテトラミン、ポルフィリン、ニトリロトリアセタート、ビス（サリチリデン）エチレンジアミンからなる群から選択される１種以上である。
【００４０】
一実施形態において、金属化合物は、一般式
ＭｌＯｍＬｎ
を有し、
式中、Ｍは、金属であり；
ｌは、１または２、好ましくは１であり；
ｍは、１または２であり；
Ｌは、有機部分であって個々のＬは互いに同じであってもよく、異なっていてもよく；
ｎは、１から５の範囲にある。
【００４１】
この実施形態の一側面において、金属化合物は、ＭＯＬ、ＭＯＬ２  ＭＯＬ３、ＭＯＬ４、ＭＯＬ５、ＭＯ２Ｌ、ＭＯ２Ｌ２、ＭＯ２Ｌ３およびＭＯ２Ｌ４；好ましくはＭＯ２Ｌ２またはＭＯＬ２からなる群から選択される式を有する。分子中のＬは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００４２】
この実施形態の別の側面において、金属化合物は、２つ以上の金属原子を含み、好ましくは一般式Ｍ２Ｏ２Ｌｘを有し、式中、Ｍは、金属、好ましくはＭｏであり、Ｌは、配位子、好ましくはａｃａｃであり、ｘは、正の整数、好ましくは２、３または４、より好ましくは３または４、もっとも好ましくは４である。
【００４３】
一実施形態において、金属化合物は、ＭｏＯ２（ａｃａｃ）２、ＷＯ２（ａｃａｃ）２、ＣｒＯ２（ａｃａｃ）２、ＮｂＯ２（ａｃａｃ）２およびＴｅＯ２（ａｃａｃ）２からなる群から選択される１種以上、好ましくはＭｏＯ２（ａｃａｃ）２もしくはＷＯ２（ａｃａｃ）２）または両方、もっとも好ましくはＭｏＯ２（ａｃａｃ）２である。
【００４４】
別の実施形態において、金属化合物は、有機バナジウム酸化物、好ましくはＶＯ（ａｃａｃ）２である。
【００４５】
一実施形態において、金属化合物は、一般式ＭｘＯｙを有し、式中、
Ｍは、金属であり；
ｘは、整数であり、好ましくは約１から約４の範囲にあり；
ｙは、整数であり、好ましくは約１から約２０の範囲、より好ましくは約１から約１０の範囲、もっとも好ましくは、約１から約４の範囲にある。
【００４６】
この実施形態の一側面において、金属化合物は、ＭＯ２、ＭＯ３、Ｍ２Ｏ３、Ｍ２Ｏ４、Ｍ２Ｏ５、Ｍ２Ｏ６、Ｍ２Ｏ７、Ｍ３Ｏ５、Ｍ３Ｏ６、Ｍ３Ｏ７、Ｍ３Ｏ８、Ｍ３Ｏ９、Ｍ３Ｏ１０、Ｍ４Ｏ７、Ｍ４Ｏ８、Ｍ４Ｏ９、Ｍ４Ｏ１０、Ｍ４Ｏ１１、Ｍ４Ｏ１２、Ｍ４Ｏ１３、Ｍ４Ｏ１４からなる群から選択される式を有する。
【００４７】
この実施形態の一側面において、金属化合物は、Ｗ２Ｏ３、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｗ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、ＣｒＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ２、ＣｒＯ３、ＣｒＯ５、Ｃｒ８Ｏ２１、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｅＯ、ＴｅＯ２、ＴｅＯ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、ＶＯ、Ｖ２Ｏ３、ＶＯ２およびＶ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上；好ましくはＷＯ３およびＭｏＯ３から選択される１種以上である。
【００４８】
一実施形態において、金属化合物は、一般式ＭｘＬｙを有し、式中、
Ｍは、金属であり；
ｘは、整数、好ましくは１または２、より好ましくは１であり；
Ｌは、有機部分であり；
ｙは、整数であり、好ましくは約１から約５の範囲にある。
【００４９】
この実施形態の一側面において、金属化合物は、ＭＬ、ＭＬ２、ＭＬ３、ＭＬ４、ＭＬ５、ＭＬ６、Ｍ２Ｌ２、Ｍ２Ｌ３、Ｍ２Ｌ４、Ｍ２Ｌ５、Ｍ２Ｌ６、Ｍ２Ｌ７、Ｍ２Ｌ８、Ｍ２Ｌ９およびＭ２Ｌ１０からなる群から選択される式を有する。
【００５０】
この実施形態の一側面において、金属化合物は、Ｖ（ａｃａｃ）２もしくはＶ（ａｃａｃ）３または両方である。
【００５１】
本発明の一実施形態において、金属化合物は、一般式ＡｇｘＭｙＯｚを有する二元酸化物であり、式中、Ｍは、Ａｇ以外の金属を表し、ｘ、ｙおよびｚは、Ｍに応じて異なる値となってよい正の整数である。好ましい一般式ＡｇｘＭｙＯｚにおいて、ｘは、１から５の範囲の整数、好ましくは１または２であり、ｙは、１であり、ｚは、１から６の範囲の整数、好ましくは３または４である。
【００５２】
一実施形態において、金属化合物は、ＡｇＶ７Ｏ１８、Ａｇ２Ｖ４Ｏ１１、ＡｇＶＯ３、Ａｇ４Ｖ２Ｏ７、Ａｇ２Ｍｏ４Ｏ１３、Ａｇ２Ｍｏ２Ｏ７、Ａｇ２ＭｏＯ４、ＡｇＶＭｏＯ６、Ａｇ２ＷＯ４、ＡｇＣｒＯ２、Ａｇ２ＣｒＯ４、ＡｇＭｎＯ４、ＡｇＮｂ７Ｏ１８、Ａｇ２Ｎｂ４Ｏ１１、ＡｇＮｂＯ３、ＡｇＳｎＯ２、Ａｇ５Ｐｂ２Ｏ６、Ａｇ２ＳｅＯ４、Ａｇ２ＴｅＯ４、Ａｇ２ＴｅＯ３、Ａｇ２Ｔｅ４Ｏ１１、Ａｇ３ＡｓＯ４、ＡｇＳｂＯ３、Ａｇ２５Ｂｉ３Ｏ１８、Ａｇ３ＢｉＯ３、Ａｇ５ＢｉＯ４、Ａｇ２ＳｉＯ３、Ａｇ４ＳｉＯ４、Ａｇ２Ｓｉ２Ｏ５、Ａｇ６Ｓｉ２Ｏ７、Ａｇ１０Ｓｉ４Ｏ１３、Ａｇ２ＳｅＯ４からなる群から選択される１種以上；好ましくはＡｇＶＯ３、Ａｇ４Ｖ２Ｏ７、ＡｇＣｒＯ２  Ａｇ２ＭｏＯ４、ＡｇＶＭｏＯ６、Ａｇ２ＷＯ４、Ａｇ２ＳｅＯ４、Ａｇ２ＴｅＯ４、Ａｇ２ＴｅＯ３、Ａｇ２Ｔｅ４Ｏ１１、ＡｇＳｂＯ３、ＡｇＮｂＯ３、Ａｇ２ＳｉＯ３、Ａｇ４ＳｉＯ４、Ａｇ２Ｓｉ２Ｏ５からなる群から選択される１種以上；より好ましくはＡｇＶＯ３、Ａｇ２ＭｏＯ４、Ａｇ２ＷＯ４からなる群から選択される１種以上である。
【００５３】
一実施形態において、この化合物が複合材料の成分として存在しないことが好ましい。この実施形態の一側面において、金属化合物は、無機反応系の一部でなく、好ましくはガラスの一部でない。この実施形態の別の側面において、金属化合物は、粒子の形で存在し、金属化合物は、粒子の少なくとも約６０重量％、好ましくは少なくとも約９０重量％、より好ましくは少なくとも約９９重量％である。
【００５４】
金属粒子
本発明の状況において好ましい金属粒子は、金属的な伝導率を示すもの、または焼成されると金属的な伝導率を示す物質を生じるものである。導電性ペースト中に存在する金属粒子は、導電性ペーストが焼成されて焼結するとき形成される固体電極に金属的な伝導率を付与する。効果的な焼結に有利であり、高い伝導率および低い接触抵抗を有する電極を生じる金属粒子が好ましい。金属粒子は、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての金属粒子は、導電性ペーストの金属粒子として使用することができる。本発明による好ましい金属粒子は、金属、合金、少なくとも２種の金属の混合物、少なくとも２種の合金の混合物、または少なくとも１種の金属と少なくとも１種の合金との混合物である。
【００５５】
本発明による金属粒子として使用することができる好ましい金属は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｄ、ＮｉまたはＰｂおよびそれらのうち少なくとも２種の混合物、好ましくはＡｇである。本発明による金属粒子として使用することができる好ましい合金は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｗ、ＰｂおよびＰｄのリストから選択される少なくとも１種の金属を含有する合金、または混合物、またはそれらの合金の２種以上である。
【００５６】
本発明による一実施形態において、金属粒子は、１つ以上のさらに別の金属または合金で被覆された金属または合金、たとえば銀で被覆された銅を含む。
【００５７】
本発明による一実施形態において、金属粒子は、Ａｇを含む。本発明による別の実施形態において、金属粒子は、ＡｇとＡｌとの混合物を含む。
【００５８】
本発明によれば、上記成分とは別に、金属粒子の追加成分として、形成された電極の焼結特性、電気接触、接着および電気伝導率の有利さを向上させる成分が好ましい。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての追加成分は、金属粒子中で使用することができる。本発明によれば、導電性ペーストが塗布される面のための相補型ドーパントを代表する追加の置換基が好ましい。ｎ型ドープＳｉ層との界面を有する電極を形成するとき、Ｓｉ中でｎ−型ドーパントとして作用することができる添加剤が好ましい。この状況において好ましいｎ−型ドーパントは、１５族元素または焼成されるとそのような元素を生じる化合物である。本発明によるこの状況において好ましい１５族元素は、ＰおよびＢｉである。ｐ−型ドープＳｉ層との界面を有する電極を形成するとき、Ｓｉ中でｐ−型ドーパントとして作用することができる添加剤が好ましい。好ましいｐ−型ドーパントは、１３族元素または焼成されるとそのような元素を生じる化合物である。本発明によるこの状況において好ましい１３族元素は、ＢおよびＡｌである。
【００５９】
金属粒子は、さまざまな形状、表面、サイズ、体積に対する表面積の比、酸素含有率および酸化物層を示すことができることが当業者に周知である。多数の形状が当業者に公知である。例の一部は、球形、角形、細長い形（ロッドまたは針状）および平らな形（シート状）である。金属粒子は、異なる形の粒子の組み合わせとしても存在してよい。本発明によれば、製造された電極の有利な焼結、電気接触、接着および電気伝導率を支持する形状または形状の組み合わせを有する金属粒子が好ましい。表面の性質を考慮しないでそのような形状の特性を記述する１つの方法は、長さ、幅および厚さのパラメータによるものである。本発明の状況において、粒子の長さは、両端点が粒子内に閉じ込められているもっとも長い空間変位ベクトルの長さで示される。粒子の幅は、上記定義の長さベクトルに垂直な、両端点が粒子内に閉じ込められているもっとも長い空間変位ベクトルの長さで示される。粒子の厚さは、上記共に定義の長さベクトルと幅ベクトルとの両方に垂直な、両端が粒子内に閉じ込められているもっとも長い空間変位ベクトルの長さで示される。本発明による一実施形態において、できるだけ偏りのない形状、すなわち長さ、幅および厚さに関する比ができるだけ１に近い、好ましくはすべての比が０．７から１．５の範囲、より好ましくは０．８から１．３の範囲、もっとも好ましくは０．９から１．２の範囲にある形状を有する金属粒子が好ましい。したがって、この実施形態における金属粒子にとって好ましい形状の例は、球体および立方体、またはそれらの組み合わせ、またはそれらの１種以上と他の形状との組み合わせである。本発明による別の実施形態においては、好ましくは長さ、幅および厚さの寸法に関する比の少なくとも１つが１．５より大きい、より好ましくは３より大きい、もっとも好ましくは５より大きい、偏りの多い形状を有する金属粒子が好ましい。本実施形態による好ましい形状は、フレーク形、ロッド形または針形、あるいはフレーク形、ロッド形または針形と他の形状との組み合わせである。
【００６０】
さまざまな表面の型が当業者に公知である。本発明による金属粒子の表面の型には、効果的な焼結に有利に働き、製造された電極の有利な電気接触および伝導性を生じる表面の型が好ましい。
【００６１】
金属粒子の形状および表面の特性を記述する別の方法は、その体積に対する表面積の比による。粒子の体積に対する表面積の比のもっとも低い値は、滑らかな表面を有する球によって具体化される。形状の偏りのなさおよび不均一さが低くなるほど、その体積に対する表面積の比は高くなる。本発明による一実施形態においては、好ましくは１．０×１０７から１．０×１０９ｍ−１の範囲、より好ましくは５．０×１０７から５．０×１０８ｍ−１の範囲、もっとも好ましくは１．０×１０８から５．０×１０８ｍ−１の範囲の高い体積に対する表面積の比を有する金属粒子が好ましい。本発明による別の実施形態においては、好ましくは６×１０５から８．０×１０６ｍ−１の範囲、より好ましくは１．０×１０６から６．０×１０６ｍ−１の範囲、もっとも好ましくは２．０×１０６から４．０×１０６ｍ−１の範囲の低い体積に対する表面積の比を有する金属粒子が好ましい。
【００６２】
粒子直径ｄ５０ならびに関連値ｄ１０およびｄ９０は、当業者に周知の粒子の特性である。本発明によれば、金属粒子の平均粒子直径ｄ５０が０．５μｍから１０μｍの範囲、より好ましくは１μｍから１０μｍの範囲、もっとも好ましくは１μｍから５μｍの範囲にあると好ましい。粒子直径ｄ５０の決定は、当業者に周知である。
【００６３】
金属粒子は、表面コーティングとともに存在してよい。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれのそのようなコーティングも金属粒子に使用することができる。本発明による好ましいコーティングは、導電性ペーストの印刷、焼結およびエッチング特性の向上を促進するコーティングである。本発明によれば、そのようなコーティングが存在するなら、そのコーティングが金属粒子の総重量を基準としてそれぞれの場合に１０重量％以下、好ましくは８重量％以下、もっとも好ましくは５重量％以下に対応すると好ましい。
【００６４】
本発明による一実施形態において、金属粒子は、導電性ペーストの比率として５０重量％より多く、好ましくは７０重量％より多く、もっとも好ましくは８０重量％より多く存在する。
【００６５】
無機反応系
無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスは、エッチングおよび焼結を実現するために本発明による導電性ペースト中に存在する。好ましい無機反応系は、好ましくはガラス、好ましくはガラスフリットもしくはガラス、または焼成されるとガラスを形成することができる材料のどちらかである。Ｓｉウエハに加えられていることがあり、したがって前面ドープ層と塗布された導電性ペーストとの間に存在するいずれの追加の層も通してエッチングするとともに、Ｓｉウエハ中まで適度にエッチングする効果的なエッチングが必要である。Ｓｉウエハの適切なエッチングとは、電極と前面ドープ層との間の良好な電気接触を実現し、したがって接触抵抗を低くするには十分深いが、ｐ−ｎ接合境界と干渉するほど深くないことを意味する。本発明の状況において好ましい無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスは、ガラス転移を示す非晶質または部分的に結晶質の固体の粉体である。ガラス転移点Ｔｇは、加熱された非晶質物質が剛直な固体から部分的に流動性の過冷却融解物へ変換する温度である。ガラス転移点の決定のための方法は、当業者に周知である。無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスによって実現されるエッチングおよび焼結は、無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスのガラス転移点より高温で起こり、ガラス転移点が所望のピーク焼成温度より低いことが好ましい。無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスは、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスは、導電性ペースト中の無機反応系として使用することができる。
【００６６】
上記のように、無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスが導電性ペーストの所望の焼成温度より低いガラス転移点を有すると好ましい。本発明の一実施形態において、無機反応系、好ましくはガラスフリットまたはガラスは、約２５０℃から約５３０℃の範囲、より好ましくは約３００℃から約５００℃の範囲、もっとも好ましくは約３２０℃から約４５０℃の範囲のガラス転移点を有する。
【００６７】
ガラスフリット粒子がさまざまな形状、表面の性質、サイズ、体積に対する表面積の比、およびコーティング層を示してよいことは当業者に周知である。多数の形状のガラスフリット粒子が当業者に公知である。例の一部は、球形、角形、細長い形（ロッドまたは針状）および平らな形（シート状）である。ガラスフリット粒子は、異なる形状の粒子の組み合わせとしても存在してよい。本発明によれば、製造された電極の有利な焼結、接着、電気接触および電気伝導性を支持する形状または形状の組み合わせを有するガラスフリット粒子が好ましい。
【００６８】
平均粒子直径ｄ５０ならびに関連パラメータｄ１０およびｄ９０は、当業者に周知の粒子の特性である。本発明によれば、ガラスフリットの平均粒子直径ｄ５０が、約０．１μｍから約１０μｍの範囲、より好ましくは約０．２μｍから約７μｍの範囲、もっとも好ましくは約０．５μｍから約５μｍの範囲にあると好ましい。
【００６９】
本発明の一実施形態において、ガラスフリット粒子は、約０．１μｍから約３μｍの範囲、好ましくは約０．５μｍから約２μｍの範囲、より好ましくは約０．８μｍから約１．５μｍの範囲のｄ５０を有する。
【００７０】
有機ビヒクル
本発明の状況において好ましい有機ビヒクルは、導電性ペーストの成分が溶解形、乳化形または分散形で存在することを確実にする１種以上の溶媒、好ましくは有機溶媒、に基づく溶液、乳化液または分散液である。好ましい有機ビヒクルは、導電性ペースト内の最適な成分安定性を提供し、効果的な配線印刷性を可能にする粘度を導電性ペーストに付与するものである。本発明による好ましい有機ビヒクルは、
（ｉ）好ましくは１重量％から１０重量％の範囲、より好ましくは２重量％から８重量％の範囲、もっとも好ましくは３重量％から７重量％の範囲のバインダー；
（ｉｉ）好ましくは０重量％から１０重量％の範囲、より好ましくは０重量％から８重量％の範囲、もっとも好ましくは０．１重量％から６重量％の範囲の界面活性剤；
（ｉｉｉ）有機ビヒクル中の他成分の比率によって比率が定められる１種以上の溶媒；
（ｉｖ）好ましくは０重量％から１５重量％の範囲、より好ましくは０重量％から１３重量％の範囲、もっとも好ましくは５重量％から１１重量％の範囲の添加剤
をビヒクル成分として含み、ここで、重量％は、それぞれ有機ビヒクルの総重量を基準とし、合計して１００重量％になる。本発明によれば、好ましい有機物ビヒクルは、上記導電性ペーストの好ましい高レベルの印刷性が実現されることを可能にするものである。
【００７１】
バインダー
本発明の状況において好ましいバインダーは、有利な安定性、印刷性、粘度、焼結およびエッチング特性を有する導電性ペーストの形成に有用なものである。バインダーは、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべてのバインダーは、有機ビヒクル中のバインダーとして使用することができる。本発明による好ましいバインダー（多くの場合に「樹脂」という用語の範疇に入る）は、ポリマーバインダー、モノマーバインダーおよびポリマーとモノマーとの組み合わせであるバインダーである。ポリマーバインダーは、単一分子中に少なくとも２種の異なるモノマー単位が含まれる共重合体であってもよい。好ましいポリマーバインダーは、ポリマー主鎖内に官能基を備えるもの、主鎖外に官能基を備えるもの、および主鎖内と主鎖外との両方に官能基を備えるものである。主鎖内に官能基を備える好ましいポリマーは、たとえばポリエステル、置換ポリエステル、ポリカーボネート、置換ポリカーボネート、主鎖内に環状基を備えるポリマー、多糖、置換多糖、ポリウレタン、置換ポリウレタン、ポリアミド、置換ポリアミド、フェノール樹脂、置換フェノール樹脂、先行するポリマーのうち１種以上のモノマーの、任意選択として他のコモノマーとの、共重合体、またはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせである。主鎖内に環状基を備える好ましいポリマーは、たとえばポリビニルブチラート（ＰＶＢ）およびその誘導体ならびにポリテルピネオールおよびその誘導体、またはそれらの混合物である。好ましい多糖は、たとえばセルロースおよびそのアルキル誘導体、好ましくはメチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ブチルセルロースおよびそれらの誘導体ならびにそれらのうち少なくとも２種の混合物である。主ポリマー鎖外に官能基を備える好ましいポリマーは、アミド基を備えるポリマー、多くの場合にアクリル樹脂と呼ばれる酸基および／またはエステル基を備えるポリマー、または前記の官能基の組み合わせを含むポリマー、あるいはそれらの組み合わせである。主鎖外にアミドを備える好ましいポリマーは、たとえばポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）およびその誘導体である。主鎖外に酸基および／またはエステル基を備える好ましいポリマーは、たとえばポリアクリル酸およびその誘導体、ポリメタクリル酸エステル（ＰＭＡ）およびその誘導体、またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびその誘導体、あるいはそれらの混合物である。本発明による好ましいモノマーバインダーは、エチレングリコール系のモノマー、テルピネオール樹脂またはロジン誘導体、あるいはそれらの混合物である。エチレングリコールから導かれる好ましいモノマーバインダーは、エーテル基、エステル基を有するもの、またはエーテル基とエステル基とを有するものであり、好ましいエーテル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルヘキシルおよび高級アルキルエーテルであり、好ましいエステル基は、酢酸エステルおよびそのアルキル誘導体、好ましくはエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、またはそれらの混合物である。アルキルセルロース、好ましくはエチルセルロース、それらの誘導体およびそれらと先行するバインダーリストまたはその他からの他のバインダーとの混合物が本発明の状況においてもっとも好ましいバインダーである。
【００７２】
界面活性剤
本発明の状況において好ましい界面活性剤は、有利な安定性、印刷可能性、粘度、焼結およびエッチング特性を有する導電性ペーストの形成に有用なものである。界面活性剤は、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての界面活性剤は、有機ビヒクル中の界面活性剤として使用することができる。本発明の状況において好ましい界面活性剤は、直鎖、分岐鎖、芳香族鎖、フッ素化鎖、シロキサン鎖、ポリエーテル鎖およびそれらの組み合わせによるものである。好ましい界面活性剤は、単一鎖型、二重鎖型または多重鎖型である。本発明による好ましい界面活性剤は、非イオン、陰イオン、陽イオンまたは双性イオンの頭基を有する。好ましい界面活性剤は、ポリマー、モノマーまたはそれらの混合物である。本発明による好ましい界面活性剤は、顔料親和基、好ましくは顔料親和基を有するヒドロキシ官能カルボン酸エステル（たとえばビーワイケー・ユーエスエー社（ＢＹＫ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．）によって製造されるディスパービク（ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ）（登録商標）−１０８）、顔料親和基を有するアクリレート共重合体（たとえばビーワイケー・ユーエスエー社によって製造されるディスパービク（登録商標）−１１６）、顔料親和基を有する修飾ポリエーテル（たとえばエヴォニク・テゴ・ヘミー・ゲーエムベーハー（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｔｅｇｏ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ）によって製造されるテゴ（ＴＥＧＯ）（登録商標）ディスパース（ＤＩＳＰＥＲＳ）６５５）、高い顔料親和力の基を有する他の界面活性剤（たとえばエヴォニク・テゴ・ヘミー・ゲーエムベーハーによって製造されるテゴ（登録商標）ディスパース６６２Ｃ）を有してよい。上記リストにない本発明による他の好ましいポリマーは、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、ならびにアルキルカルボン酸およびその誘導体または塩、あるいはそれらの混合物である。本発明による好ましいポリエチレングリコール誘導体は、ポリ（エチレングリコール）アセテートである。好ましいアルキルカルボン酸は、完全に飽和したアルキル鎖を有するものおよび１つまたは複数の不飽和結合を含むアルキル鎖を有するもの、あるいはそれらの混合物である。飽和アルキル鎖を有する好ましいカルボン酸は、８から２０の炭素原子の範囲のアルキル鎖長を有するもの、好ましくはＣ９Ｈ１９ＣＯＯＨ（カプリン酸）、Ｃ１１Ｈ２３ＣＯＯＨ（ラウリン酸）、Ｃ１３Ｈ２７ＣＯＯＨ（ミリスチン酸）、Ｃ１５Ｈ３１ＣＯＯＨ（パルミチン酸）、Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＨ（ステアリン酸）またはそれらの混合物である。不飽和アルキル鎖を有する好ましいカルボン酸は、Ｃ１８Ｈ３４Ｏ２（オレイン酸）およびＣ１８Ｈ３２Ｏ２（リノール酸）である。本発明による好ましい単量体界面活性剤は、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体である。
【００７３】
溶媒
本発明による好ましい溶媒は、導電性ペーストの成分であって、焼成時にペーストから顕著な程度に除去される成分、好ましくは焼成後、絶対重量で焼成前と比べて少なくとも８０％減少、好ましくは焼成前と比べて少なくとも９５％減少して存在するものである。本発明による好ましい溶媒は、有利な粘度、印刷可能性、安定性および焼結特性を有し、有利な電気伝導率および基板との電気接触を有する電極を生じる導電性ペーストを形成することができるものである。溶媒は、当業者に周知である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての溶媒は、有機ビヒクルの溶媒として使用することができる。本発明によれば、好ましい溶媒は、上記の導電性ペーストの好ましい高レベルの印刷性を実現することができるものである。本発明による好ましい溶媒は、標準周囲温度および圧力（ＳＡＴＰ）（２９８．１５Ｋ、２５℃、７７°Ｆ）、１００ｋＰａ（１４．５０４ｐｓｉ（平方インチあたりポンド）、０．９８６ａｔｍ（気圧））において液体として存在するもの、好ましくは９０℃より高い沸点および−２０℃より高い融点を有するものである。本発明による好ましい溶媒は、極性または非極性、プロトン性または非プロトン性、芳香族または非芳香族である。本発明による好ましい溶媒は、一価アルコール、二価アルコール、多価アルコール、モノエステル、ジエステル、ポリエステル、モノエーテル、ジエーテル、ポリエーテル、これらの範疇の官能基の少なくとも１種以上を含み、任意選択として他の範疇の官能基、好ましくは環状基、芳香族基、不飽和結合、１つ以上のＯ原子がヘテロ原子で置換されたアルコール基、１つ以上のＯ原子がヘテロ原子で置換されたエーテル基、１つ以上のＯ原子がヘテロ原子で置換されたエステル基を含む溶媒、および前記溶媒のうち２種以上の混合物である。この状況において好ましいエステルは、好ましいアルキル成分がメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよび高級アルキル基、または２種の異なるそのようなアルキル基の組み合わせであるアジピン酸のジアルキルエステル、好ましくはアジピン酸ジメチル、および２種以上のアジピン酸エステルの混合物である。この状況において好ましいエーテルは、ジエーテル、好ましくはエチレングリコールのジアルキルエーテルであり、好ましいアルキル成分は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよびそれを超える高級アルキル基、または２種の異なるそのようなアルキル基の組み合わせ、および２種のジエーテルの混合物である。この状況において好ましいアルコールは、１級、２級および３級アルコール、好ましくはテルピネオールおよびその誘導体が好ましい３級アルコール、または２種以上のアルコールの混合物である。２種以上の異なる官能基を組み合わせる好ましい溶媒は、テキサノールと呼ばれることが多い２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールのモノイソ酪酸エステルおよびその誘導体、多くの場合にカルビトールとして知られている２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、そのアルキル誘導体、好ましくはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルカルビトール、好ましくはヘキシルカルビ���ールまたはブチルカルビトール、およびその酢酸エステル誘導体、好ましくはブチルカルビトールアセテート、あるいは前記のうち少なくとも２種の混合物である。
【００７４】
有機ビヒクル中の添加剤
有機ビヒクル中の好ましい添加剤は、上記ビヒクル成分とは別であり、かつ有利な粘度、焼結、製造された電極の電気伝導率および基板との良好な電気接触などの導電性ペーストの有利な特性に有用な添加剤である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての添加剤は、有機ビヒクルの添加剤として使用することができる。本発明による好ましい添加剤は、チキソトロピー剤、粘度調節剤、安定剤、無機添加物、増粘剤、乳化剤、分散剤またはｐＨ調節剤である。この状況において好ましいチキソトロピー剤は、カルボン酸誘導体、好ましくは脂肪酸誘導体またはそれらの組み合わせである。好ましい脂肪酸誘導体は、Ｃ９Ｈ１９ＣＯＯＨ（カプリン酸）、Ｃ１１Ｈ２３ＣＯＯＨ（ラウリン酸）、Ｃ１３Ｈ２７ＣＯＯＨ（ミリスチン酸）、Ｃ１５Ｈ３１ＣＯＯＨ（パルミチン酸）、Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＨ（ステアリン酸）、Ｃ１８Ｈ３４Ｏ２（オレイン酸）、Ｃ１８Ｈ３２Ｏ２（リノール酸）またはそれらの組み合わせである。この状況において脂肪酸を含む好ましい組み合わせは、ヒマシ油である。
【００７５】
導電性ペースト中の添加剤
本発明の状況において好ましい添加剤は、明示的に言及されている他の成分に加えて導電性ペーストに加えられ、導電性ペースト、導電性ペーストで製造された電極、または結果として得られる太陽電池の性能の増加に有用な成分である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての添加剤は、導電性ペーストの添加剤として使用することができる。ビヒクル中に存在する添加剤に加えて、添加剤は、導電性ペースト中に存在してもよい。本発明による好ましい添加剤は、チキソトロピー剤、粘度調節剤、乳化剤、安定剤またはｐＨ調節剤、無機添加剤、増粘剤および分散剤、あるいはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせであり、無機添加剤がもっとも好ましい。本発明によれば、この状況において好ましい無機添加剤は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＣｒ、またはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせ、好ましくはＺｎ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｅおよびＲｕ、またはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせ、あるいは上記金属のうち少なくとも２種の混合物である。
【００７６】
前駆材料
本発明の状況において好ましい前駆材料は、
１．ウエハ、好ましくはｐ−ｎ接合を有する、好ましくは少なくともｐ−型面およびｎ−型面を有する好ましくはＳｉウエハ；
２．ウエハのｐ−型ドープ面に重ねられた本発明によるペースト
を含む。
【００７７】
一実施形態において、ペーストは、さらにウエハのｎ−型面に加えられる。
【００７８】
一実施形態において、ウエハは、ウエハの同じ側にｎ−型面とｐ−型面とを有する。
【００７９】
太陽電池を製造するための方法
上記目的の１つを実現する上で、少なくとも
ｉ）詳しくは上記実施形態のいずれかを組み合わせる上記太陽電池前駆材料の準備と；
ｉｉ）太陽電池を得るための太陽電池前駆材料の焼成と
を方法ステップとして含む太陽電池を製造するための方法が有用である。
【００８０】
印刷
本発明によれば、前面電極および裏面電極は、導電性ペーストを塗布し、次に前記導電性ペーストを焼成して焼結体を得ることによって形成されると好ましい。導電性ペーストは、含浸、浸漬、注液、滴下、射出、噴霧、ナイフコーティング、カーテンコーティング、ブラッシングまたは印刷、あるいはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせを含むがこれに限定されるものではない、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれの方法で塗布してもよく、好ましい印刷技法は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、タンポン印刷、オフセット印刷、凸版またはステンシル印刷、あるいはそれらのうち少なくとも２種の組み合わせである。本発明によれば、導電性ペーストは、印刷、好ましくはスクリーン印刷によって塗布するのが好ましい。本発明によれば、スクリーンは、１５μｍから１００μｍの範囲、より好ましくは２０μｍから８０μｍの範囲、もっとも好ましくは２５μｍから７０μｍの範囲の直径を有するメッシュ開口を有すると好ましい。
【００８１】
焼成
本発明によれば、最初に導電性ペーストを塗布し、次に前記導電性ペーストを焼成して固体電極とすることによって電極を形成させると好ましい。焼成は、当業者に周知であり、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれの方法で行ってもよい。焼成は、ガラスフリットのガラス転移点より高温で行わなければならない。
【００８２】
本発明によれば、焼成のために設定される最高温度は、９００℃未満、好ましくは８６０℃未満である。太陽電池を得るために８２０℃という低い焼成温度が使用されている。本発明によれば、３０秒から３分の範囲、より好ましくは３０秒から２分の範囲、もっとも好ましくは４０秒から１分の範囲の合計焼成時間を有する高速焼成プロセスで焼成を行うと好ましい。もっとも好ましくは、６００℃より高温の時間は、３秒から７秒である。
【００８３】
前面の導電性ペーストと裏面の導電性ペーストとの焼成は、同時に行っても順次行ってもよい。両方の面に塗布される導電性ペーストが類似の、好ましくは同一の、最適焼成条件を有するなら同時焼成が適切である。本発明によれば、適切な場合には焼成を同時に行うと好ましい。本発明によれば、焼成を順次行う（ａｆｆｅｃｔｅｄ）場合には最初に裏面導電性ペーストを塗布および焼成し、続いて前面への導電性ペーストの塗布および焼成を行うと好ましい。
【００８４】
太陽電池
本発明による方法によって得ることができる太陽電池は、上記の目的の少なくとも１つを実現する上で有用である。本発明による好ましい太陽電池は、電気エネルギー出力に変換される入射光全エネルギーの比率の点で高い効率を有し、軽くかつ耐久性がある太陽電池である。本発明による太陽電池の普通の構成（純粋に化学的および機械的な保護のための層を除く）は、図２に示す通りである。同図に示す層構成は、次の通りである。（ｉ）前面電極、（ｉｉ）反射防止コーティング、（ｉｉｉ）前面不動態層、（ｉｖ）前面ドープ層、（ｖ）ｐ−ｎ接合境界、（ｖｉ）裏面ドープ層、（ｖｉｉ）高濃度ドープ裏面層、（ｖｉｉｉ）裏面不動態層、（ｉｘ）裏面電極。この普通の層構成から個々の層を省いてもよく、または実際には上記に概要を示した普通の実施形態に記載した２つ以上の層の機能を個々の層が実行してもよい。本発明の一実施形態においては、単一の層が反射防止層と不動態層との両方として作用する。最小限必要な層構成を図１に示す。この最小限の層構成は、次の通りである。（Ｉ）前面電極、（ＩＩ）前面ドープ層、（ＩＩＩ）ｐ−ｎ接合境界、（ＩＶ）裏面ドープ層、（Ｖ）裏面電極。
【００８５】
本発明の一実施形態において、太陽電池は、少なくとも８０Ω／□、好ましくは少なくとも９０Ω／□、より好ましくは少なくとも１００Ω／□のシート抵抗を有するウエハを備える。場合によって、高オームウエハのシート抵抗では２００Ω／□の最大値が観測される。
【００８６】
反射防止コーティング
本発明によれば、反射防止コーティングは、太陽電池の前面において外側の層として、多くの場合にもっとも外側の層として電極より前に形成することができる。本発明による好ましい反射防止コーティングは、前面によって反射される入射光の比率を減少させ、前面を通過した入射光がウエハによって吸収される比率を増加させるものである。有利な吸収／反射比を生じ、使用される導電性ペーストによってエッチングを受けやすいが、他方では導電性ペーストの焼成に必要な温度に耐え、電極界面の近傍における電子と正孔との再結合を増加させない反射防止コーティングが有利である。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすすべての反射防止コーティングを使用することができる。本発明による好ましい反射防止コーティングは、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、またはそれらのうち少なくとも２種の混合物および／またはそれらのうち少なくとも２種の層の組み合わせであり、特にＳｉウエハが使用される場合、ＳｉＮｘが特に好ましい。
【００８７】
反射防止コーティングの厚さは、適切な光の波長に適する。本発明によれば、反射防止コーティングは、２０ｎｍから３００ｎｍの範囲、より好ましくは４０ｎｍから２００ｎｍの範囲、もっとも好ましくは６０ｎｍから９０ｎｍの範囲の厚さを有すると好ましい。
【００８８】
不動態層
本発明によれば、電極より前に、またはもしあれば反射防止層より前に、外側の層またはもっとも外側の層として１つ以上の不動態層を前面側および／または裏面側に形成してよい。好ましい不動態層は、電極界面の近傍における電子／正孔再結合の割合を低下させるものである。当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれの不動態層も使用することができる。本発明による好ましい不動態層は、窒化ケイ素、二酸化ケイ素および二酸化チタンであり、窒化ケイ素がもっとも好ましい。本発明によれば、不動態層は、０．１ｎｍから２μｍの範囲、より好ましくは１０ｎｍから１μｍの範囲、もっとも好ましくは３０ｎｍから２００ｎｍの範囲の厚さを有すると好ましい。
【００８９】
追加の保護層
太陽電池の主機能に直接有用な上記の層に加えて、機械的および化学的な保護のために別の層を形成してもよい。電池は、化学的な保護を提供するためにカプセル化することができる。カプセル化は、当業者に公知であり、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれのカプセル化も使用することができる。本発明によれば、そのようなカプセル化が存在するなら、透明熱可塑性樹脂と呼ばれることが多い透明ポリマーがカプセル化材料として好ましい。この状況において好ましい透明ポリマーは、たとえばシリコンゴムおよびポリエチレンビニルアセテート（ＰＶＡ）である。
【００９０】
電池の前面に機械的な保護を提供するために太陽電池の前面に透明ガラスシートを加えることができる。透明ガラスシートは、当業者に周知であり、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれの透明ガラスシートも太陽電池の前面における保護として使用することができる。
【００９１】
機械的な保護を提供するために太陽電池の裏面に裏面保護材料を加えることができる。裏面保護材料は、当業者に周知であり、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれの裏面保護材料も太陽電池の裏面における保護として使用することができる。本発明による好ましい裏面保護材料は、良好な機械的性質および耐候性を有するものである。本発明による好ましい裏面保護材料は、ポリフッ化ビニルの層を有するポリエチレンテレフタレートである。本発明によれば、裏面保護材料は、カプセル化層の下に存在すると好ましい（裏面保護層とカプセル化との両方が存在する場合）。
【００９２】
機械的な支持を付与するためにフレーム材料を太陽電池の外側に加えることができる。フレーム材料は、当業者に周知であり、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすいずれのフレーム材料もフレーム材料として使用することができる。本発明によれば、好ましいフレーム材料は、アルミニウムである。
【００９３】
ソーラーパネル
少なくとも上記記載の、特に上記記載の実施形態の少なくとも１つによって得られる、太陽電池と、少なくとももう１つの太陽電池とを含むモジュールは、上記目的の少なくとも１つを実現する上で有用である。本発明による複数の太陽電池を空間的に配置し、電気的に接続してモジュールと呼ばれる集合的な装置を形成することができる。本発明による好ましいモジュールは、複数の形、好ましくはソーラーパネルとして知られる長方形の表面とすることができる。集合的な装置を形成するために太陽電池を電気的に接続する多彩な方法ならびにそのような電池を機械的に配置し固定する多彩な方法が当業者に周知であり、当業者に公知であって当業者が本発明の状況において適当とみなすそのようないずれの方法も使用することができる。本発明による好ましい方法は、結果として低い出力質量比、低い出力体積比（ｒａｔｉｏｎ）、および高い耐久性が得られるものである。アルミニウムは、本発明による太陽電池の機械的な固定のための好ましい材料である。
【００９４】
次に、図によって本発明を説明する。これらの図は、例示だけを目的とし、本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】太陽電池のための最小限の層構成の断面図を示す。
【図２】太陽電池のための普通の層構成の断面図を示す。
【図３ａ】前面側ペーストを焼成する方法を例示する。
【図３ｂ】前面側ペーストを焼成する方法を例示する。
【図３ｃ】前面側ペーストを焼成する方法を例示する。
【図４】比接触抵抗を測定する下記試験方法のための切り込みの位置を示す。
【図５】本発明による交差指型背面接触電池の断面プロファイルを示す。
【図６】本発明による交差指型背面接触電池の裏面側の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００９６】
図１は、太陽電池１００の断面図を示し、本発明による太陽電池のための最小限必要な層構成を表す。裏面から始めて前面の方へ順に、太陽電池１００は、裏面電極１０４、裏面ドープ層１０６、ｐ−ｎ接合境界１０２、前面ドープ層１０５および前面電極１０３を備え、前面電極は、前面ドープ層１０５と良好な電気接触を形成するのに十分であるが、ｐ−ｎ接合境界１０２に分路を設けない程度に前面ドープ層１０５に進入する。裏面ドープ層１０６と前面ドープ層１０５とは、一緒になって単一のドープＳｉウエハ１０１を構成する。１００がｎ−型電池を表す場合、裏面電極１０４は、好ましくは銀電極であり、裏面ドープ層１０６は、好ましくはＰで軽くドーピングされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくはＢで高濃度にドーピングされたＳｉであり、前面電極１０３は、好ましくは銀とアルミニウムとの混合電極である。１００がｐ−型電池を表す場合、裏面電極１０４は、好ましくは銀とアルミニウムとの混合電極であり、裏面ドープ層１０６は、好ましくはＢで軽くドーピングされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくはＰで高濃度にドーピングされたＳｉであり、前面電極１０３は、好ましくは銀電極である。前面電極１０３は、前面電極１０３が前面の全体を覆ってはいないという事実を略図によって例示するためだけに、３体からなるとして図１に表されている。本発明は、前面電極１０３を３体からなるものに限定しない。
【００９７】
図２は、本発明による太陽電池２００のための普通の層構成の断面図を示す（化学的および機械的な保護だけのために使用される追加の層を除く）。裏面から始めて前面の方へ順に、太陽電池２００は、裏面電極１０４、裏面不動態層２０８、高濃度ドープ裏面層２１０、裏面ドープ層１０６、ｐ−ｎ接合境界１０２、前面ドープ層１０５、前面不動態層２０７、反射防止層２０９、前面電極フィンガー２１４および前面電極バス・バー２１５を備え、前面電極フィンガーは、反射防止層２０９および前面不動態層２０７を通り、前面ドープ層と良好な電気接触を形成するのに十分な程度であるが、ｐ−ｎ接合境界１０２に分路を設けない程度まで前面ドープ層１０５に進入する。２００がｎ−型電池を表す場合、裏面電極１０４は、好ましくは銀電極であり、高濃度ドープ裏面層２１０は、好ましくはＰで高濃度にドーピングされたＳｉであり、裏面ドープ層１０６は、好ましくはＰで軽くドーピングされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくはＢで高濃度にドーピングされたＳｉであり、反射防止層２０９は、好ましくは窒化ケイ素の層であり、前面電極フィンガーおよびバス・バー２１４および２１５は、好ましくは銀とアルミニウムとの混合物である。２００がｐ−型電池を表す場合、裏面電極１０４は、好ましくは銀とアルミニウムとの混合電極であり、高濃度ドープ裏面層２１０は、好ましくはＢで高濃度にドーピングされたＳｉであり、裏面ドープ層１０６は、好ましくはＢで軽くドーピングされたＳｉであり、前面ドープ層１０５は、好ましくはＰで高濃度にドーピングされたＳｉであり、反射防止層２０９は、好ましくは窒化ケイ素の層であり、前面電極フィンガーおよびバス・バー２１４および２１５は、好ましくは銀である。図２は、概略であり、本発明は、前面電極フィンガーの数を図示されている３に限定しない。この断面図は、前面電極フィンガー２１４と直交する平行な線として配置された複数の前面電極バス・バー２１５を効果的に示すことができない。
【００９８】
図３ａ、３ｂおよび３ｃは、前面側ペーストを焼成して前面側電極とするプロセスを全体で例示する。図３ａ、３ｂおよび３ｃは、概略であって一般化されており、ｐ−ｎ接合を構成する層へさらに追加される層は、単に任意選択の追加の層とみなし、これ以上は考慮しない。
【００９９】
図３ａは、前面電極を形成する前のウエハ３００ａを例示する。裏面から始めて前面の方へ順に、前面電極を加える前のウエハ３００ａは、任意選択として裏面の追加の層３１１、裏面ドープ層１０６、ｐ−ｎ接合境界１０２、前面ドープ層１０５および前面の追加の層３１２を含む。裏面の追加の層３１１は、裏面電極、裏面不動態層、高濃度ドープ裏面層のいずれを備えてもよく、あるいは上記のいずれも備えなくてよい。前面側の追加の層３１２は、前面不動態層、反射防止層のいずれを備えてもよく、あるいは上記のいずれも備えなくてよい。
【０１００】
図３ｂは、前面に導電性ペーストが塗布された焼成前のウエハ３００ｂを示す。上記の３００ａに存在する層に加えて、前面の表面に導電性ペースト３１３が存在する。
【０１０１】
図３ｃは、前面電極が形成されたウエハ３００ｃを示す。上記の３００ａに存在する層に加えて、前面の表面から追加の前面層３１２を通り、前面ドープ層１０５に進入し、焼成によって図３ｂの導電性ペースト３１３から形成された前面側電極１０３が存在する。
【０１０２】
図３ｂおよび３ｃにおいて、塗布された導電性ペースト３１３および前面電極１０３は、３体として存在するとして概略を示す。これは、前面がペースト／電極によって完全には覆われていないことを表す概略的な方法でしかなく、本発明は、ペースト／電極を３体として存在すると限定しない。
【０１０３】
図４は、比接触抵抗を測定する下記の検査方法のためのウエハ４２０におけるフィンガー線４２２に対する切り込み４２１の位置を示す。
【０１０４】
図５は、本発明による交差指型背面接触電池の１つの好ましい層構造を概略断面プロファイルで示す。電池のバルクは、ｎ−型ドープＳｉ  ６０４である。電池の前面（太陽光受光）側には、バルクから始めて外側の方へ順に、高度ドープｎ＋−層６０３と；不動態層６０２、好ましくは二酸化ケイ素と；反射防止コーティング６０１、好ましくはＳｉＮｘとが存在する。電池の裏面側には、バルクから始めて外側の方へ順に、不動態層６０５、好ましくはシリコン酸化物と；反射防止コーティング６０６とが存在する。裏面側には、不動態層６０５の前に、１つ以上の高濃度ドープｐ−型ドープ面６０８および１つ以上の高濃度ドープｎ−型ドープ面６０７がある。ｐ−型ドープ面（単数および複数）６０８およびｎ−型ドープ面（単数および複数）６０７は、反射防止コーティング６０６および不動態層６０５に進入してドープ面と接触する電極６０９とそれぞれ接触する。図６に電極６０９の１つの可能なレイアウトを示す。ｎ−型バルク系の上記配置は、上記における語ｎ−型とｐ−型とを入れ換えることによって（ｂｕｙ）同様にｐ−型バルク系の配置にすることができる。
【０１０５】
図６は、本発明による交差指型背面接触電池の裏面側の１つの好ましいレイアウトを概略平面図で示す。Ｓｉウエハ７０１の上に好ましくは銀である電極７０４が重ねられ、ウエハ７０１のｎ−型ドープ面と接触する。電極７０４は、電流コレクタ７０５と接触する。同様に、Ｓｉウエハ７０１の上に好ましくは銀である電極７０２が重ねられ、ウエハ７０１のｐ−型ドープ面と接触する。電極７０２は、電流コレクタ７０３と接触する。
【０１０６】
試験方法
本発明においては、以下の試験方法を用いる。試験方法を示していない場合、本出願のもっとも早い出願日にもっとも近い、測定される特徴のためのＩＳＯ試験方法を適用する。明確な測定条件を示していない場合、２９８．１５Ｋ（２５℃、７７°Ｆ）の温度、および１００ｋＰａ（１４．５０４ｐｓｉ、０．９８６ａｔｍ（気圧））の絶対圧としての標準周囲温度および圧力（ＳＡＴＰ）を適用する。
【０１０７】
粘度
粘度測定は、グラウンド・プレートＭＰＣ６０  Ｔｉおよびコーン・プレートＣ２０／０，５°Ｔｉならびにソフトウェア「ハーケ・レオウィン・ジョブ・マネージャ（Ｈａａｋｅ  ＲｈｅｏＷｉｎ  Ｊｏｂ  Ｍａｎａｇｅｒ）４．３０．０」を備えたサーモ・フィッシャー・サイエンティフィック・コーポレーション（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｃｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｒｐ．）の「ハーケ・レオストレス（Ｈａａｋｅ  Ｒｈｅｏｓｔｒｅｓｓ）６００」を用いて行った。距離零点を設定した後、測定に十分なペースト試料をグラウンド・プレートに置いた。コーンを０．０２６ｍｍのギャップ距離で測定位置に動かし、スパチュラを用いて余った材料を取り除いた。試料を２５℃に３分間平衡化させ、回転測定を開始した。せん断速度を４８秒間で０ｓ−１から２０ｓ−１および５０等距離測定点へ増加させ、３１２秒間で１５０ｓ−１および１５６等距離測点へさらに増加させた。１５０ｓ−１のせん断速度において６０秒の待ち時間後、せん断速度を３１２秒間で１５０ｓ−１から２０ｓ−１および１５６等距離測定点へ低下させ、４８秒間で０ｓ−１および５０等距離測定点へさらに低下させた。マイクロトルク補正、マイクロ応力調節および質量惰性補正を起動した。粘度は、せん断定速低下時の１００ｓ−１のせん断速度における測定値として示す。
【０１０８】
比接触抵抗
２２±１℃の温度を有する空気調和管理された部屋において、測定前にすべての装備および材料を平衡化させる。シリコン太陽電池の前面ドープ層上の焼成された銀電極の比接触抵抗を測定するために、「ジーピー−４・テスト１．６．６プロ（ＧＰ−４  Ｔｅｓｔ １．６．６  Ｐｒｏ）」ソフトウェアパッケージを備えたジーピー・ソーラー・ゲーエムベーハー（ＧＰ  ｓｏｌａｒ  ＧｍｂＨ）のジーピー・４−テスト・プロ（ＧＰ  ４−Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏ）」を用いる。この装置は、４点測定原理を利用し、移動長さ方法（ＴＬＭ）によって比接触抵抗を評価する。比接触抵抗を測定するには、図４に示すウエハの印刷されたフィンガー線と直角に２つの１ｃｍ幅のストライプをウエハに切る。０．０５ｍｍの精度を有するマイクロメーターで各ストライプの正確な幅を測定する。ストライプ上の３つの異なる点において広域ズームレンズＶＨ−Ｚ１００Ｒを備えたキーエンス社（Ｋｅｙｅｎｃｅ  Ｃｏｒｐ．）のデジタル顕微鏡「ＶＨＸ−６００Ｄ」によって焼成した銀フィンガーの幅を測定する。各点において、２点測定により幅を１０回測定する。フィンガー幅の値は、３０回の測定すべての平均である。ソフトウェアパッケージにより、フィンガー幅、ストライプ幅および印刷されたフィンガーの互いの距離を用いて比接触抵抗を計算する。測定用電流を１４ｍＡに設定する。６本の隣り合うフィンガー線と接触するのに適した多重接触測定ヘッド（部品番号０４．０１．００１６）を設置し、６つの隣り合うフィンガーと接触させる。各ストライプ上に均等に分布する５つの点で測定を行う。測定開始後、ストライプ上の各点についてソフトウェアが比接触抵抗の値（ｍＯｈｍ・ｃｍ２）を決定する。１０点すべての平均を比接触抵抗の値として採用する。
【０１０９】
シート抵抗
ドープシリコンウエハ表面のシート抵抗を測定するために、ソフトウェアパッケージ「ジーピー−４−テスト１．６．６プロ（ＧＰ−４  Ｔｅｓｔ１．６．６  Ｐｒｏ）」を備えたジーピー・ソーラー・ゲーエムベーハー（ＧＰ  ｓｏｌａｒ  ＧｍｂＨ）の装置「ジーピー・４−テスト・プロ（ＧＰ  ４−Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏ）」を用いる。測定のために４点測定原理を利用する。２つの外部プローブから一定の電流を流し、２つの内部プローブで電圧を測定する。シート抵抗は、オームの法則を用いてΩ／□で推定する。平均シート抵抗を決定するために、均等に分布したウエハの２５の点で測定を行う。２２±１℃の温度で空気調和管理された部屋において、測定前にすべての装備および材料を平衡化させる。測定を行うために、「ジーピー−テスト・プロ（ＧＰ−Ｔｅｓｔ．Ｐｒｏ）」は、反射防止層および／または不動態層に進入するための鋭利な先端部を有する４点測定ヘッド（部品番号０４．０１．００１８）を備える。１０ｍＡの電流を流す。測定ヘッドを非メタル化ウエハ材料と接触させ、測定を開始する。均等に分布したウエハ上の２５点を測定した後に、平均シート抵抗をΩ／□で計算する。
【０１１０】
効率、フィル・ファクターおよび直列抵抗
ハルム・エレクトロニーク・ゲーエムベーハー（Ｈａｌｍ  Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ  ＧｍｂＨ）の市販電流−電圧（ＩＶ）−テスター「セティス・ピーヴィー（ｃｅｔｉｓＰＶ）−ＣＴＬ１」を用いて試料太陽電池の特性を測定する。電気的測定時には測定装置のすべての部品ならびに測定される太陽電池を２５℃に維持した。実際の測定時に温度プローブによって電池表面でこの温度を常に同時測定する。Ｘｅアーク灯によって電池表面において公知の１０００Ｗ／ｍ２のＡＭ１．５強度の日光をシミュレーションする。シミュレーターをこの強度にするために、ＩＶ−テスターの「ピーヴィーシーティー・コントロール（ＰＶＣＴＣｏｎｔｒｏｌ）４．３１３．０」ソフトウェアで監視して安定なレベルに達するまでランプを短い時間内に数回明滅させる。ハルムＩＶテスターは、電池のＩＶ−曲線を決定するために多点接触方法を用いて電流（Ｉ）および電圧（Ｖ）を測定する。そうするために、プローブフィンガーが電池のバス・バーと接触するように太陽電池を多点接触プローブの間に置く。接触プローブ線の数を電池表面のバス・バーの数に合わせて調節する。すべての電気的な値は、実装されたソフトウェアパッケージによってこの曲線からそのまま自動的に決定した。参照標準として、同じ面積寸法、同じウエハ材料からなり、同じ前面側レイアウトを用いて加工されたフライブルグ（Ｆｒｅｉｂｕｒｇ）のフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所（Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ−Ｉｎｓｔｉｔｕｔ  ｆｕｅｒ  Ｓｏｌａｒｅ  Ｅｎｅｒｇｉｅｓｙｓｔｅｍｅ）（ＩＳＥ）からの較正済み太陽電池を試験し、データを保証値と比較する。まったく同じ方法で加工された少なくとも５枚のウエハを測定し、それぞれの値の平均を計算することによってデータを解釈する。ソフトウェアのピーヴィーシーティー・コントロール（ＰＶＣＴＣｏｎｔｒｏｌ）４．３１３．０は、効率、フィル・ファクター、短絡電流、直列抵抗および開路電圧の値を提供する。
【０１１１】
粒径
たとえばドイツ工業標準規格（ＤＩＮ）ＥＮ  ７２５−５に、ｄ１０、ｄ９０およびｄ５０を決定する典型的な（ｔｙｐｉｃａｌｌｙ）方法が記載されている。
【０１１２】
ガラス転移点（Ｔｇ）
Ｔｇは、示差走査熱量測定ＤＳＣ（熱容量を測定する）によって決定する。
【０１１３】
ドーパントレベル
ドーパントレベルは、二次イオン質量分光法を用いて測定する。
【０１１４】
焼成炉内の温度プロファイル
焼成プロセスの温度プロファイルは、デスパッチ（Ｄｅｓｐａｔｃｈ）のウエハ・テスト・アセンブリ（Ｗａｆｅｒ  Ｔｅｓｔ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１−Ｔ／Ｃ  １５６ｍｍ  ＳＱ（部品番号ＤＥＳ−３０００３８）に接続した英国（ＵＫ）ケンブリッジ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ）のデータパック・リミテッド（Ｄａｔａｐａｑ  Ｌｔｄ．）のデータパック（Ｄａｔａｐａｑ）ＤＱ  １８６０Ａデータ・ロガーで測定した。データ・ロガーは、英国ケンブリッジのデータパック・リミテッドの遮蔽ボックス（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  ｂｏｘ）ＴＢ７２５０で保護し、ウエハ・テスト・アセンブリの熱電対線に接続する。太陽電池シミュレーターは、測定される焼成プロセスの温度プロファイルが正確に測定されるように、焼成炉のベルト上で最後のウエハの直後に置いた。遮蔽されたデータ・ロガーは、温度プロファイルの安定性に影響を及ぼさないようにウエハ・テスト・アセンブリから約５０ｃｍの距離後に置いた。データは、データ・ロガーによって記録し、続いてコンピュータを用いて英国ケンブリッジのデータパック・リミテッドのデータパック・インサイト・リフロー・トラッカーのバージョン７．０５（Ｄａｔａｐａｑ  Ｉｎｓｉｇｈｔ  Ｒｅｆｌｏｗ  Ｔｒａｃｋｅｒ  Ｖ７．０５）ソフトウェアで解析した。
【実施例】
【０１１５】
次に、実施例によって本発明を説明する。実施例は、例示だけを目的とし、本発明の範囲を限定するとみなすべきでない。
【０１１６】
実施例１
ケンウッド・メジャー・タイテニアム（Ｋｅｎｗｏｏｄ  Ｍａｊｏｒ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ）ミキサーによって、特定の実施例に応じた適切な量の有機ビヒクル（表１）、Ａｇ粉体（２μｍのｄ５０を有するエイムズ・インク（Ａｍｅｓ  Ｉｎｃ．）のＰＶ４）、１．５μｍのｄ５０に粉砕したガラスフリット、有機金属酸化物、金属酸化物、有機金属化合物または銀金属酸化物を混合してペーストを作った。１２０μｍの第１ギャップと６０μｍの第２ギャップとを有し、第１ギャップは２０μｍ、第２ギャップは１０μｍまで次第に小さくなる３ロール・ミルのエグザクト（Ｅｘａｃｔ）８０Ｅステンレス鋼ロールにペーストを均一になるまで数回通した。上記のように粘度を測定し、適切な量の表１に示す組成を有する有機ビヒクルを加えてペースト粘度を約１６パスカルから約２０パスカルの範囲の目標に向けて調節した。ペーストの成分の重量％を表２に示す。
【０１１７】
【表１】
2016195109.tif 000003
【０１１８】
【表２−１】
2016195109.tif 000004
【０１１９】
【表２−２】
2016195109.tif 000005
【０１２０】
太陽電池調製および測定
ｎ−型電池の前面およびｐ−型電池の前面、ならびに交差指型背面接触電池のｎ−型ドープ面とｐ−型ドープ面との一方または両方にペーストをそれぞれ塗布した。ｎ−型電池は、ｎ−型ベース・ドーピングおよび０．１Ω・ｃｍから１０Ω・ｃｍの範囲のベース比抵抗と、６０Ω／□のシート抵抗を有するｐ−型ドープエミッタ表面と、４０Ω／□の反対側ｎ−型ドープ表面と、を有する完全正方形単結晶ウエハを有した。ｐ−型電池は、ｐ−型ベース・ドーピングおよび０．１Ω・ｃｍから１０Ω・ｃｍの範囲のベース比抵抗と、６０Ω／□のシート抵抗を有するｎ−型ドープエミッタ表面とを有する完全正方形単結晶ウエハを有した。交差指型電池は、ともに６０Ω／□のシート抵抗を有するｎ−型面とｐ−型面との両方を同じ側に有した。ウエハ寸法は、１５６×１５６ｍｍ２であった。
【０１２１】
ａ）Ｎ−型電池：厚さ７０ｎｍのＰＥＣＶＤ（プラズマ増強化学蒸着）ＳｉＮｘ不動態およびフラウンホーファーＩＳＥの市販反射防止層で両方の面を被覆した。ＡＳＹＳアウトマティジールングスジステメ・ゲーエムベーハー（Ａｕｔｏｍａｔｉｓｉｅｒｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍｅ  ＧｍｂＨ）のエクラ（Ｅｋｒａ）Ｅ２スクリーン印刷機とケーネン・ゲーエムベーハー（Ｋｏｅｎｅｎ  ＧｍｂＨ）の標準的なＨ−パターンのスクリーンとを用いてｎ−型ウエハの前面に実施例ペーストをスクリーン印刷し、裏面に比較例ペースト２７のペーストを印刷した。前面側用のスクリーンは、５０μｍの間隔を有する７５本のフィンガー線と３本の１．５ｍｍ幅のバス・バーとを有した。裏面側用のスクリーンは、６０μｍの間隔を有する９０本のフィンガー線と３本の１．５ｍｍ幅のバス・バーとを有した。メッシュ上乳化液は、１１μｍから１５μｍの範囲であり、スクリーンは、３５０メッシュと１６μｍステンレス鋼線とを有した。印刷パラメータは、スキージ圧力１．０バール（１０５パスカル）、スキージ前進速度２００ｍｍ／秒および充填速度２００ｍｍ／秒であった。両側にパターンを印刷した装置を次に炉中で１５０℃において１０分間乾燥した。次に、セントロサーム・セル・アンド・モジュール・ゲーエムベーハー（Ｃｅｎｔｒｏｔｈｅｒｍ  Ｃｅｌｌ  ＆  Ｍｏｄｕｌｅ  ＧｍｂＨ）のｃ−ファイヤ（ｃ−ｆｉｒｅ）焼成炉で太陽側を上にして基板を焼成した。炉は、６つの区域からなる。区域１を３５０℃、区域２を４７５℃、区域３を４７０℃、区域４を５４０℃、区域５を８４０℃、区域６を８８０℃に設定した。ベルト速度は、５１００ｍｍ／分に設定した。
【０１２２】
ｂ）Ｐ−型電池：ＡＳＹＳアウトマティジールングスジステメ・ゲーエムベーハーのエクラＥ２スクリーン印刷機とケーネン・ゲーエムベーハーの標準的なＨ−パターンのスクリーンとを用いてウエハのｎ型ドープ面に実施例ペーストをスクリーン印刷した。スクリーンは、５０μｍの間隔を有する７６本のフィンガー線と３本の１．５ｍｍ幅のバス・バーとを有した。メッシュ上乳化液は、１６μｍから２０μｍの範囲であり、スクリーンは、３００メッシュと２０μｍステンレス鋼線とを有した。印刷パラメータは、スキージ圧力１．２バール（１．２×１０５パスカル）、スキージ前進速度１５０ｍｍ／秒および充填速度２００ｍｍ／秒であった。装置の非照射（裏）面にギガ・ソーラー・マテリアルズ・コーポレーション（Ｇｉｇａ  Ｓｏｌａｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｏｒｐ．）の市販Ａｌペーストのギガ・ソーラー（Ｇｉｇａｓｏｌａｒ）１３６を印刷した。両側にパターンを印刷した装置を次に炉中で１５０℃において１０分間乾燥した。次に、セントロサーム・セル・アンド・モジュール・ゲーエムベーハーのｃ−ファイヤ焼成炉で太陽側を上にして基板を焼成した。炉は、６つの区域からなる。区域１は３５０℃、区域２は４７５℃、区域３は４７０℃、区域４は５４０℃、区域５は８４０℃、区域６は８８０℃に設定した。ベルト速度は、５１００ｍｍ／分に設定した。
【０１２３】
ｃ）ＩＢＣ電池：それぞれの実施例ペーストについて、交差指型背面接触電池の非照射（裏）面のｎ−型面とｐ−型面とに以下の組み合わせすなわち、ｉ）ｐ−型面に実施例ペースト、ｎ−型面に比較例ペースト２７；ｉｉ）ｎ−型面に実施例ペースト、ｐ−型面に比較例ペースト２７；ｉｉｉ）ｎ−型面とｐ−型面との両方に実施例ペースト、を印刷した。印刷は、ＡＳＹＳアウトマティジールングスジステメ・ゲーエムベーハーのエクラＥ２スクリーン印刷機とケーネン・ゲーエムベーハーのスクリーンとを用いて行った。スクリーンは、６０μｍの間隔を有する４５本のフィンガー線とフィンガー線の一端にある１本の１．５ｍｍ幅のバス・バーとを有した。ｎ−型面とｐ−型面との両方にパターンを印刷した装置を次に炉中で１５０℃において１０分間乾燥した。次に、基板をセントロサーム・セル・アンド・モジュール・ゲーエムベーハーのｃ−ファイヤ高速焼成炉で焼成した。炉は、６つの区域からなる。区域１は３５０℃、区域２は４７５℃、区域３は４７０℃、区域４は５４０℃、区域５は８４０℃、区域６は８８０℃に設定した。ベルト速度は、５１００ｍｍ／分に設定した。
【０１２４】
次に、完全に加工したサンプルの電池効率を上記の方法を用いて試験した。通常のｎ−型電池とｐ−型電池とについての結果を表３に示す。交差指型電池についての結果を表４に示す。それぞれのペーストについて３つのサンプルの平均電池効率の結果を示す。
【０１２５】
【表３】
2016195109.tif 000006
【０１２６】
【表４】
2016195109.tif 000007
【符号の説明】
【０１２７】
１０１  ドーピングされたＳｉウエハ
１０２  ｐ−ｎ接合境界
１０３  前面電極
１０４  裏面電極
１０５  前面ドープ層
１０６  裏面ドープ層
２０７  前面不動態層
２０８  裏面不動態層
２０９  反射防止層
２１０  高濃度ドープ裏面層
３１１  裏面の追加の層
３１２  前面の追加の層
３１３  導電性ペースト
２１４  前面電極フィンガー
２１５  前面電極バス・バー
４２０  ウエハ
４２１  切り込み
４２２  フィンガー線
６０１  前面反射防止コーティング
６０２  前面不動態層
６０３  前面高濃度ドープｎ−型層
６０４  ｎ−型ドープバルク
６０５  裏面不動態層
６０６  裏面反射防止コーティング
６０７  裏面高濃度ドープｎ−型面
６０８  裏面高濃度ドープｐ−型面
６０９  電極
７０１  Ｓｉウエハ
７０２  ｐ−型ドープ面と接触する電極
７０３  ｐ−型接続のための集電材
７０４  ｎ−型ドープ面と接触する電極
７０５  ｎ−型接続のための集電材
【図１】
2016195109.tif 000008
【図２】
2016195109.tif 000009
【図３ａ】
2016195109.tif 000010
【図３ｂ】
2016195109.tif 000011
【図３ｃ】
2016195109.tif 000012
【図４】
2016195109.tif 000013
【図５】
2016195109.tif 000014
【図６】
2016195109.tif 000015
【外国語明細書】
2016195109000001.pdf