(57)【要約】本発明は、１つもしくは複数の絶縁層を有する太陽電池デバイスの前側面に印刷するための厚膜ペーストおよびそのようにする方法を提供する。本厚膜ペーストは、有機媒体中に分散した導電性金属源と鉛−タングステン−ベースの酸化物とを含む。本発明はまた、本厚膜ペーストから形成された電極を含む半導体デバイスを提供する。
2017534560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）８０〜９９．５重量％のＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｎ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選択される導電性金属源と；
ｂ）０．５〜２０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
ｃ）有機媒体と
を含む厚膜ペースト組成物であって、
前記導電性金属源と前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物とが、前記有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、前記導電性金属源と前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、ＰｂＯ、ＷＯ3および前記１つもしくは複数の追加の酸化物の前記重量％が、前記バナジウムを含まないテルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする厚膜ペースト組成物。
【請求項２】
前記１つもしくは複数の追加の酸化物が、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５のＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％Ｃｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択され、ここで、前記酸化物重量％が、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする、請求項１に記載の厚膜ペースト組成物。
【請求項３】
前記導電性金属がＡｇである、請求項１に記載の厚膜ペースト組成物。
【請求項４】
ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含む、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物であって、ＰｂＯ、ＷＯ3および前記１つもしくは複数の追加の酸化物の前記重量％が、前記バナジウムを含まないテルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする酸化物。
【請求項５】
前記１つもしくは複数の追加の酸化物が、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５のＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％のＣｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択され、ここで、前記酸化物重量％が、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする、請求項４に記載のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物。
【請求項６】
（ａ）半導体基板の少なくとも１つの表面上へ配置された１つもしくは複数の絶縁膜を含む物品を提供する工程と；
（ｂ）厚膜ペースト組成物を前記１つもしくは複数の絶縁膜上へ塗布して層状構造を形成する工程であって、前記厚膜ペースト組成物が、
（ｉ）８０〜９９．５重量％のＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｎ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選択される導電性金属源と；
（ｉｉ）０．５〜２０重量％の、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
（ｉｉｉ）有機媒体と
を含み、
ここで、前記導電性金属源と前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物とが前記有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、前記導電性金属源と前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、ＰｂＯ、ＷＯ3および前記１つもしくは複数の追加の酸化物の前記重量％が、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする工程と；
（ｃ）前記半導体基板、前記１つもしくは複数の絶縁膜、および前記厚膜ペーストを焼成する工程であって、前記厚膜ペーストの前記有機媒体が蒸発し、それによって前記１つもしくは複数の絶縁層と接触し、かつ、前記半導体基板と電気的に接触した電極を形成する工程と
を含む方法。
【請求項７】
前記１つもしくは複数の追加の酸化物が、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５のＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％のＣｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択され、ここで、前記酸化物重量％が、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とし、そして前記導電性金属がＡｇである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
（ａ）８０〜９９．５重量％のＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｎ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選択される導電性金属源と；
（ｂ）０．５〜２０重量％の、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
（ｃ）有機媒体と
を含む厚膜ペースト組成物であって、
前記導電性金属源と前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物とが、前記有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、前記導電性金属源と前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、ＰｂＯ、ＷＯ3および１つもしくは複数の追加の酸化物の前記重量％が、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする厚膜ペースト組成物から形成される電極を含む半導体デバイス。
【請求項９】
前記１つもしくは複数の追加の酸化物が、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５のＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％のＣｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択され、ここで、前記酸化物重量％が、前記バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記導電性金属がＡｇである、請求項８に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つもしくは複数の絶縁層を有する太陽電池デバイスの前側面に印刷するための厚膜ペーストを提供する。本厚膜ペーストは、導電性金属源と、鉛−タングステンベースの酸化物と有機媒体とを含む。
【背景技術】
【０００２】
ｐ型ベースを使った従来の太陽電池構造は、典型的にはセルの前側面（太陽側）上にある負極と裏側面上の正極とを有する。半導体本体のｐｎ接合に降り注ぐ適切な波長の放射線は、当該本体において正孔−電子対を発生させるための外部エネルギー源として機能する。ｐｎ接合で存在する電位差の結果として、正孔および電子は、反対方向に接合を横切って移動し、それによって外部回路に電力を届けることができる電流の流れを生み出す。ほとんどの太陽電池は、金属化されている、すなわち、導電性である金属接点を提供されているシリコンウエハーの形態にある。
【０００３】
導電性インクが典型的には、導電性グリッドまたは金属接点を形成するために使用される。導電性インクは典型的には、ガラスフリットと、導電性化学種（例えば、銀粒子）と、有機媒体とを含む。金属接点を形成するために、導電性インクがグリッド線または他のパターンとして基板上へ印刷され、次に焼成され、焼成中に電気接触がグリッド線と半導体基板との間になされる。
【０００４】
しかしながら、結晶シリコン太陽電池は典型的には、セルの効率を高める、光吸着を促進するために窒化ケイ素、酸化チタン、または酸化ケイ素などの反射防止コーティングでコーティングされる。そのような反射防止コーティングはまた、基板から金属接点への電子の流れを悪くする絶縁体としても働く。この問題を克服するために、導電性インクは、焼成中に反射防止コーティングに浸透して半導体基板と電気接触している金属接点を形成するべきである。金属接点と基板との間の強い結合の形成およびはんだぬれ性もまた望ましい。
【０００５】
反射防止コーティングに浸透する、そして焼成時に基板との強い結合を形成する能力は、導電性インクの組成および焼成条件に大きく依存する。効率、太陽電池性能の重要な評価基準はまた、焼成された導電性インクと基板との間に作られた電気接触の品質によって影響を受ける。
【０００６】
あるいはまた、ｎ型シリコンベースを使った逆型太陽電池構造もまた知られている。このセルは、前側面上の正極およびセルの裏側面に接触するべき負極と共に前面ｐ型シリコン表面（前面ｐ型発光体）を有する。ｎ型シリコンベースを使った太陽電池（ｎ型シリコン太陽電池）は理論的には、ｎ−ドープシリコンにおける電子の減少した再結合速度のためにｐ型シリコンベースを使った太陽電池と比較してより高い効率向上を生み出すことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
良好な効率の太陽電池を製造するための経済的な方法を提供するために、反射防止コ−ティングに浸透し、そして半導体基板との良好な電気接触を提供するために低い温度で焼成することができる厚膜ペースト組成物が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
ａ）８０〜９９．５重量％の導電性金属源と；
ｂ）０．５〜２０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
ｃ）有機媒体と
を含む厚膜ペースト組成物であって、
導電性金属源と鉛−タングステンベースの酸化物とが、有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、ＰｂＯ、ＷＯ3および１つもしくは複数の追加の酸化物の重量％が、バナジウムを含まないテルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする組成物を提供する。
【０００９】
本発明はまた、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含むバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物であって、この重量％が、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする酸化物を提供する。
【００１０】
本発明はさらに、
（ａ）半導体基板の少なくとも１つの表面上へ配置された１つもしくは複数の絶縁膜を含む物品を提供する工程と；
（ｂ）厚膜ペースト組成物を１つもしくは複数の絶縁膜上へ塗布して層状構造を形成する工程であって、厚膜ペースト組成物が、
（ｉ）８０〜９９．５重量％の導電性金属源と；
（ｉｉ）０．５〜２０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
（ｉｉｉ）有機媒体と
を含み、
ここで、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物とが有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、ＰｂＯ、ＷＯ3および１つもしくは複数の追加の酸化物の重量％が、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする工程と；
（ｃ）半導体基板、１つもしくは複数の絶縁膜、および厚膜ペーストを焼成する工程であって、厚膜ペーストの有機媒体が蒸発し、それによって１つもしくは複数の絶縁層と接触し、かつ、半導体基板と電気的に接触した電極を形成する工程と
を含む方法を提供する。
【００１１】
本発明は、さらに、
（ａ）８０〜９９．５重量％の導電性金属源と；
（ｂ）０．５〜２０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
（ｃ）有機媒体と
を含む厚膜ペースト組成物であって、
導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物とが、有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここでＰｂＯ、ＷＯ3および１つもしくは複数の追加の酸化物の重量％が、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする厚膜ペースト組成物から形成される電極を含む半導体デバイス（ここで、厚膜ペースト組成物は、有機媒体を除去し、そして電極を形成するために焼成されている）を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】半導体デバイスの製造を例示するプロセスフロー図を示す。図１Ａ〜１Ｆに示される参照番号は、以下に説明される。
【図１Ｂ】半導体デバイスの製造を例示するプロセスフロー図を示す。図１Ａ〜１Ｆに示される参照番号は、以下に説明される。
【図１Ｃ】半導体デバイスの製造を例示するプロセスフロー図を示す。図１Ａ〜１Ｆに示される参照番号は、以下に説明される。
【図１Ｄ】半導体デバイスの製造を例示するプロセスフロー図を示す。図１Ａ〜１Ｆに示される参照番号は、以下に説明される。
【図１Ｅ】半導体デバイスの製造を例示するプロセスフロー図を示す。図１Ａ〜１Ｆに示される参照番号は、以下に説明される。
【図１Ｆ】半導体デバイスの製造を例示するプロセスフロー図を示す。図１Ａ〜１Ｆに示される参照番号は、以下に説明される。
【００１３】
１０：ｐ型シリコン基板
２０：ｎ型拡散層
３０：絶縁膜
４０：ｐ＋層（裏面電界、ＢＳＦ）
６０：裏側面上に配置されたアルミニウムペースト
６１：アルミニウム裏面電極（裏側面アルミニウムペーストを焼成することによって得られる）
７０：裏側面上に配置された銀または銀／アルミニウムペースト
７１：銀または銀／アルミニウム裏面電極（裏側面銀ペーストを焼成することによって得られる）
５００：前側面上に配置された本発明の厚膜ペースト
５０１：前面電極（本発明の厚膜ペーストを焼成することによって形成される）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で用いるところでは、「厚膜組成物」は、基板上で焼成すると、１〜１００ミクロンの厚さを有する組成物を意味する。厚膜組成物は、導電性材料と、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物組成物と、有機媒体とを含有する。厚膜組成物は、追加の成分を含んでもよい。本明細書で用いるところでは、追加の成分は、「添加剤」と称される。
【００１５】
本発明に記載される組成物は、有機媒体中に分散した１つもしくは複数の電気的機能性材料と１つもしくは複数のガラスフリットとを含む。この組成物は、厚膜ペースト組成物である。本組成物はまた、１つもしくは複数の添加剤を含んでもよい。例示的な添加剤は、金属、金属酸化物またはこれらの金属酸化物を焼成中に発生させることができる任意の化合物を含む。
【００１６】
ある実施形態では、電気的機能性粉末は、導電性粉末であってもよい。ある実施形態では、組成物は、半導体デバイスに使用される。この実施形態のある態様では、半導体デバイスは、太陽電池または光ダイオードであってもよい。この実施形態のさらなる態様では、半導体デバイスは、広範囲の半導体デバイスの１つであってもよい。
【００１７】
導電性金属
厚膜組成物は、適切な電気的機能性特性を組成物に付与する機能性成分を含む。電気的機能性成分は、導電性金属である。
【００１８】
導電性金属源は、フレーク形態、球形、顆粒形態、結晶形態、粉末、または他の不規則形態およびそれらの混合物にあり得る。導電性金属は、コロイド懸濁液で提供することができる。
【００１９】
一実施形態では、導電性金属源は、約８０〜約９９．５重量％であり、ここで、重量パーセント（重量％）は、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。さらなる実施形態では、導電性金属源は、約９０〜約９９重量％であり、ここで、重量％は、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。
【００２０】
導電性金属は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｎｉおよびそれらの混合物からなる群から選択される。ある実施形態では、導電性粒子は、銀（Ａｇ）を含んでもよい。さらなる実施形態では、導電性粒子は、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）を含んでもよい。さらなる実施形態では、導電性粒子は、例えば、次のもの：Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ、およびＰｔ−Ａｕの１つもしくは複数を含んでもよい。ある実施形態では、導電性粒子は、次のもの：（１）Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＰｄおよびＰｔ；（２）Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＰｄおよびＰｔの合金；ならびに（３）それらの混合物の１つもしくは複数を含んでもよい。
【００２１】
導電性金属が銀である場合、それは、銀金属、銀の合金、またはそれらの混合物の形態にあり得る。銀はまた、酸化銀（Ａｇ2Ｏ）、ＡｇＣｌ、ＡｇＮＯ3、ＡｇＯＯＣＣＨ3（酢酸銀）、ＡｇＯＯＣＦ3（トリフルオロ酢酸銀）、オルトリン酸銀（Ａｇ3ＰＯ4）などの銀塩、またはそれらの混合物の形態にあり得る。他の厚膜ペースト組成物と相性がいい他の形態の銀もまた使用することができる。
【００２２】
ある実施形態では、組成物の機能相は、導電性であるコーティングされたまたはコーティングされていない銀粒子であってもよい。銀粒子がコーティングされているある実施形態では、それらは、界面活性剤で少なくとも部分的にコーティングされている。ある実施形態では、界面活性剤は、以下の非限定的な界面活性剤：ステアリン酸、パルミチン酸、ステアレートの塩、パルミテートの塩、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、カプリン酸、ミリスチン酸およびリノール酸、ならびにそれらの混合物の１つもしくは複数を含んでもよい。対イオンは、水素、アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよびそれらの混合物であってもよいが、それらに限定されない。
【００２３】
銀の粒径は、いかなる特定の制限をも受けない。ある実施形態では、平均粒径は、１０ミクロン未満、さらなる実施形態では、５ミクロン以下であってもよい。ある態様では、平均粒径は、例えば、０．１〜５ミクロンであってもよい。本明細書で用いるところでは、「粒径」は、「平均粒径」を意味することを意図し；「平均粒径」は、５０％体積分布サイズを意味する。５０％体積分布サイズは、Ｄ50と示すことができる。体積分布サイズは、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ粒径分析器を用いるレーザー回折および分散法を含むが、それに限定されない、当業者によって理解される多数の方法によって測定され得る。
【００２４】
ある実施形態では、銀は、全ペースト組成物の６０〜９０重量％であってもよい。さらなる実施形態では、銀は、全ペースト組成物の７０〜８５重量％であってもよい。さらなる実施形態では、銀は、全ペースト組成物の７５〜８５重量％であってもよい。
【００２５】
一実施形態では、銀は、約８０〜約９９．５重量％であり、ここで、重量％は、銀とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。さらなる実施形態では、銀は、約９０〜約９９重量％であり、ここで、重量％は、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。
【００２６】
ある実施形態では、厚膜ペースト組成物の銀部分は、約８０〜約９０重量％球形銀粒子を含み、重量％は、ここで、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。一実施形態では、厚膜ペースト組成物の固体部分は、約８０〜約９０重量％の銀粒子と約１〜約９．５重量％の銀フレークとを含み、ここで、重量％は、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。
【００２７】
一実施形態では、厚膜ペースト組成物は、導電性であるコーティングされた銀粒子を含む。好適なコーティングは、リンおよび界面活性剤を含む。好適な界面活性剤は、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ベンゾトリアザオール、ポリ（エチレングリコール）酢酸、ラウリン酸、オレイン酸、カプリル酸、ミリスチン酸、リノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアレート塩、パルミテート塩、およびそれらの混合物を含む。塩対イオンは、アンモニウム、ナトリウム、カリウム、およびそれらの混合物であり得る。
【００２８】
バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物組成物
本発明は、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物（Ｐｂ−Ｗ−Ｏ）組成物に関する。一実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、酸化鉛および酸化タングステン、すなわち、７５〜８８重量％のＰｂＯおよび１２〜２５重量％のＷＯ3からなる。別の実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、１つもしくは複数の追加の酸化物を含有してもよい。したがってＰｂ−Ｗ−Ｏは、酸化鉛、酸化タングステン、および追加の酸化物、すなわち、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含む。すべての重量％は、Ｐｂ−Ｗ−Ｏの総重量を基準としており、酸化物の出発混合物を表す。
【００２９】
本明細書で用いるところでは、「バナジウムを含まない、テルルを含まない」は、バナジウムまたはテルルが鉛−タングステンベースの酸化物に意図的にまったく添加されていないことを意味する。存在するいかなるバナジウムまたはテルルも、厚膜ペーストの成分の１つ中に不純物として導入されているにすぎない。
【００３０】
ある実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏの鉛は、酸化鉛、鉛塩、金属鉛、または有機金属鉛からであってもよい。さらなる実施形態では、酸化鉛は、ＰｂＯ、ＰｂＯ2、Ｐｂ3Ｏ4、Ｐｂ2Ｏ3、Ｐｂ12Ｏ19などであり得る。もっとさらなる実施形態では、酸化鉛は、例えばシリカまたはＳｉＯ2によってコーティングされていることができる。さらなる実施形態では、鉛塩は、ＰｂＣｌ2またはＰｂＢｒ2またはＰｂＦ2などのフッ化鉛などのハロゲン化鉛であり得る。さらなる実施形態では、金属鉛は、ＰｂまたはＰｂ−ＷもしくはＰｂ−Ｓｎなどの合金であってもよい。さらなる実施形態では、有機金属鉛は、２−エチルヘキサン酸鉛（Ｐｂ（Ｃ2Ｈ15Ｏ2）2）、オクタン酸鉛（Ｐｂ［ＣＨ3（ＣＨ2）3ＣＨ（Ｃ2Ｈ5）ＣＯＯ］2）、またはシュウ酸鉛（ＰｂＣ2Ｏ4）などの樹脂酸鉛であってもよい。
【００３１】
ある実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏのタングステンは、酸化タングステン、タングステン塩、金属タングステン、または有機金属タングステンからであってもよい。酸化タングステンは、ＷＯ3またはＷＯ2であり得る。さらなる実施形態では、タングステンは、無機タングステン化合物または有機タングステン化合物であってもよい。
【００３２】
ある実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、ガラス組成物であってもよい。さらなる実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、結晶性、部分結晶性、非晶質、部分非晶質、またはそれらの組み合わせであってもよい。ある実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏ組成物は、２つ以上のガラス組成物を含んでもよい。ある実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏ組成物は、グラス組成物と、結晶性組成物などの、追加の組成物とを含んでもよい。本明細書では、すべてのこれらの組成物は、ガラスまたはガラスフリットと言われる。
【００３３】
鉛−タングステン酸化物（Ｐｂ−Ｗ−Ｏ）は、ＰｂＯもしくはＰｂ3Ｏ4と、ＷＯ3と、１つもしくは複数の追加の酸化物のいずれか、または加熱される場合に所望の酸化物へ分解する他の材料とを当業者によって理解される技術を用いて混合することによって製造され得る。そのような製造技術は、混合物を空気または酸素含有雰囲気中で加熱して溶融物を形成し、溶融物を急冷し、急冷材料をすり潰す、ミルにかける、および／または篩にかけて所望の粒径を粉末に提供する工程を含んでもよい。の混合物の溶融は典型的には、８００〜１２００℃のピーク温度で行われる。溶融混合物は、例えば、ステンレス鋼圧盤上でまたは反対方向に回転するステンレス鋼ローラー間で急冷してプレートレットを形成することができる。結果として生じたプレートレットは、ミルにかけて粉末を形成することができる。典型的には、ミルにかけられた粉末は、０．１〜３．０ミクロンのＤ50を有する。ガラスフリットを製造する当業者は、水急冷、ゾル−ゲル、噴霧熱分解、またはガラスの粉末形態を製造するのに適切な他のものなどの、しかしそれらに限定されない代わりの合成技術を用いてもよい。
【００３４】
一実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、酸化鉛および酸化タングステン、すなわち、８０〜８５重量％のＰｂＯと１５〜２０重量％のＷＯ3とを含む。
【００３５】
別の実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏを製造するために使用される出発混合物は、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、ＷＯ3１２〜２５重量％と、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、重量％は、鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする。１つのそのような実施形態では、１つもしくは複数の追加の酸化物は、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５のＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％のＣｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択され、ここで、酸化物重量％は、鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とし、酸化物の出発混合物を表す。
【００３６】
一実施形態では、厚膜ペースト組成物は、０．５〜２０重量％の、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物を含み、ここで、重量％は、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。別の実施形態では、厚膜ペースト組成物は、１〜１０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物を含み、ここで、重量％は、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とする。
【００３７】
ある実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、均質粉末であってもよい。さらなる実施形態では、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、各粉末が個別に均質であってもよい、２つ以上の粉末の組み合わせであってもよい。複数の粉末の全体組み合わせは、上に記載された範囲内である。例えば、Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、２つもしくはそれ以上の異なる粉末の組み合わせを含んでもよく；それとは別に、これらの粉末は、異なる組成を有してもよく、上に記載された範囲内であってもなくてもよく；しかしながら、これらの粉末の組み合わせは、上に記載された範囲内である。
【００３８】
ガラスフリットとも称される、ガラス組成物は、百分率のある種の成分を含むと本明細書では記載される。具体的には、百分率は、出発原料に使用された成分の百分率であり、出発原料は、ガラス組成物を形成するために本明細書に記載されるようにその後処理された。そのような用語体系は、当業者に慣習的である。言い換えれば、組成物は、ある種の成分を含有し、それらの成分の百分率は、相当する酸化物形態の百分率として表される。上に示されたように、ＰｂおよびＷは、酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、水酸化物、過酸化物、ハロゲン化合物およびそれらの混合物などの様々な源によって供給され得る。同様に１つもしくは複数の追加の酸化物成分と共に。本明細書では、鉛−タングステンベースの酸化物の組成は、様々な成分源を問わず当量酸化物の観点から示される。ガラス化学の当業者によって認められるように、揮発性化学種のある一定部分は、ガラスの製造プロセス中に放出され得る。揮発性化学種の例は酸素である。
【００３９】
焼成ガラスから出発する場合、当業者は、誘導結合プラズマ発光分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＩＣＰＥＳ）、誘導結合プラズマ原子発光分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＩＣＰ−ＡＥＳ）などを含むが、それに限定されない当業者に公知の方法を用いて本明細書に記載される出発成分の百分率を計算し得る。さらに、次の例示的な技術が用いられてもよい：Ｘ線蛍光分光法（Ｘ−Ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＸＲＦ）；核磁気共鳴分光法（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＮＭＲ）；電子常磁性共鳴分光法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＥＰＲ）；メスバウアー分光法（Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）；電子マイクロプローブエネルギー分散分光法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＥＤＳ）；電子マイクロプローブ波長分散分光法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＷＤＳ）；カソード−ルミネセンス（Ｃａｔｈｏｄｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）（ＣＬ）。
【００４０】
当業者は、原材料の選択が処理中にガラスへ組み込まれる可能性がある不純物を非意図的に含み得ることを認めるであろう。例えば、不純物は、数百〜数千ｐｐｍの範囲で存在し得る。不純物の存在は、ガラス、厚膜組成物、または焼成デバイスの特性を変えないであろう。例えば、厚膜組成物を含有する太陽電池は、たとえ厚膜組成物が不純物を含んだとしても、本明細書に記載される効率を有し得る。
【００４１】
有機媒体
厚膜ペースト組成物の無機成分は、有機媒体と混合されて印刷に好適な稠度およびレオロジーを有する粘稠なペーストを形成する。多種多様な不活性の粘稠な材料を有機媒体として使用することができる。有機媒体は、ペーストの製造、輸送、および貯蔵中に、ならびにスクリーン印刷プロセス中に、印刷スクリーン上で十分な程度安定して無機成分がその中に分散できるものであり得る。
【００４２】
好適な有機媒体は、固形分の安定した分散系を提供するレオロジー特性、スクリーン印刷のための適切な粘度およびチキソトロピー、基板およびペースト固形分の適切な湿潤性、良好な乾燥速度、ならびに良好な焼成特性を有する。有機媒体は、増粘剤、安定剤、界面活性剤、および／または他の一般的な添加剤を含有することができる。有機媒体は、溶媒中のポリマーの溶液であり得る。好適なポリマーとしては、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、セルロースエステル、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レート、およびエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルが挙げられる。好適な溶媒としては、アルファ−もしくはベータ−テルピネオールなどのテルペン、またはそれと灯油、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコールおよび１５０℃よりも上の沸点のアルコール、ならびにアルコールエステルなどの他の溶媒との混合物が挙げられる。他の好適な有機媒体成分としては、ビス（２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアジペート、ＤＢＥ、ＤＢＥ−２、ＤＢＥ−３、ＤＢＥ−４、ＤＢＥ−５、ＤＢＥ−６、ＤＢＥ−９、およびＤＢＥ  １Ｂなどの二塩基性エステル、オクチルエポキシタレート、イソテトラデカノール、ならびに水素化ロジンのペンタエリスリトールエステルが挙げられる。有機媒体はまた、基板上への厚膜ペースト組成物の塗布後に迅速な硬化を促進するための揮発性液体を含むことができる。
【００４３】
厚膜ペースト組成物中の有機媒体の任意選択量は、ペーストの塗布方法および使用される具体的な有機媒体に依存する。典型的には、厚膜ペースト組成物は、７０〜９５重量％の無機成分と５〜３０重量％の有機媒体とを含有する。
【００４４】
有機媒体がポリマーを含む場合、ポリマーは、８〜１５重量％の有機媒体を含んでもよい。
【００４５】
厚膜ペースト組成物の製造およびその使用
一実施形態では、厚膜ペースト組成物は、導電性金属粉末と、Ｐｂ−Ｗ−Ｏ粉末と、有機媒体とを任意の順に混合することによって製造することができる。ある実施形態では、厚膜ペースト組成物はまた、Ｐｂ−Ｗ−Ｏの２つの粉末を含んでもよい。幾つかの実施形態では、無機材料が先ず混合され、それらが次に有機媒体に添加される。粘度は、必要ならば、１つもしくは複数の溶媒の添加によって調整することができる。高い剪断を提供する混合方法が有用であり得る。ある実施形態では、厚膜ペースト組成物は、固形分の総重量を基準として０．５〜２０重量％、０．５〜１５重量％、０．５〜７重量％、または１〜３重量％の量で鉛−タングステンベースの酸化物を含んでもよい。
【００４６】
本発明の一態様は、
（ａ）半導体基板の少なくとも１つの表面上へ配置された１つもしくは複数の絶縁膜を含む物品を提供する工程と；
（ｂ）厚膜ペースト組成物を１つもしくは複数の絶縁膜上へ塗布して層状構造を形成する工程であって、厚膜ペースト組成物が、
ｉ）８０〜９９．５重量％の導電性金属源と；
ｉｉ）０．５〜２０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
ｉｉｉ）有機媒体と
を含み、
ここで、導電性金属源と鉛−タングステンベースの酸化物とが有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、Ｖ2Ｏ5１２〜２５重量％と、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５のＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％のＣｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物０〜２０重量％とを含み、ここで、酸化物重量％が、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする工程と；
（ｃ）半導体基板、１つもしくは複数の絶縁膜、および厚膜ペーストを焼成する工程であって、厚膜ペーストの有機媒体が蒸発し、それによって１つもしくは複数の絶縁層と接触した、かつ、半導体基板と電気的接触した電極を形成する工程と
を含む方法である。
【００４７】
一実施形態では、半導体デバイスは、接合点を有する半導体基板と、その主表面上に形成された窒化ケイ素絶縁膜とを含む物品から製造される。本方法は、絶縁膜に浸透する能力を有する厚膜ペースト組成物を、所定の形状および厚さでならびに所定の位置に塗布する（例えば、コーティングするまたはスクリーン印刷する）工程、次に、厚膜ペースト組成物が絶縁膜と反応し、そして絶縁膜に浸透するように焼成し、それによってシリコン基板との電気接触を達成する工程を含む。
【００４８】
本方法の一実施形態は、図１Ａ〜１Ｆに例示される。
【００４９】
図１Ａは、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンｐ型基板１０を示す。
【００５０】
図１Ｂにおいて、逆極性のｎ型拡散層２０がｐｎ接合を生み出すために形成される。ｎ型拡散層２０は、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）をリン源として使用するリン（Ｐ）のイオン注入または熱拡散によって形成することができる。いかなる特定の変性も不在下に、ｎ型拡散層２０は、シリコンｐ型基板の全体表面上に形成される。拡散層の深さは、拡散温度および時間を制御することによって変えることができ、約０．３〜０．７５ミクロンの厚さ範囲で一般に形成される。ｎ型拡散層は、１平方当たり数十オームから１平方当たり約１２０オームまでのシート抵抗率を有してもよい。
【００５１】
ｎ型拡散層２０の一表面を、図１Ｃに示されるように、レジストなどで保護した後、ｎ型拡散層２０は、それが１つの主表面上のみに留まるようにエッチングによってほとんどの表面から除去される。レジストは次に、有機溶媒などを使用して除去される。
【００５２】
次に、図１Ｄにおいて、反射防止コーティングとしても機能する絶縁層３０がｎ型拡散層２０上に形成される。絶縁層は、一般に窒化ケイ素であるが、ＳｉＮx：Ｈ膜（すなわち、絶縁膜は、その後の焼成処理中の不動態化のための水素を含む）、酸化チタン膜、酸化ケイ素膜、または酸化ケイ素／酸化チタン膜でもあり得る。約７００〜９００Åの厚さの窒化ケイ素膜が、約１．９〜２．０の屈折率のために好適である。絶縁層３０の堆積は、スパッタリング、化学蒸着、または他の方法によることができる。
【００５３】
次に、電極が形成される。図１Ｅに示されるように、本発明の厚膜ペースト組成物が、絶縁膜３０上にスクリーン印刷され、次に乾燥させられる。さらに、アルミニウムペースト６０および裏側面銀ペースト７０が、基板の裏側面上へスクリーン印刷され、引き続き乾燥させられる。焼成は、数秒〜数十分の期間７５０〜８５０℃の温度で実施される。
【００５４】
その結果として、図１Ｆに示されるように、焼成中に、アルミニウムは、アルミニウムペーストから裏側面上のシリコン基板中へ拡散し、それによって高濃度のアルミニウムドーパントを含有する、ｐ＋層４０を形成する。この層は一般に、裏面電界（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のに役立つ。焼成は、乾燥アルミニウムペースト６０をアルミニウム裏面電極６１に変換する。裏側面銀ペースト７０は、同時に焼成され、銀または銀／アルミニウム裏面電極７１になる。焼成中に、裏側面アルミニウムと裏側面銀との間の境界は、合金の状態を帯び、それによって電気接触を達成する。裏面電極のほとんどのエリアは、一つにはｐ＋層４０を形成する必要性のため、アルミニウム電極によって占有されている。同時に、アルミニウム電極へのはんだ付けが不可能であるので、銀または銀／アルミニウム裏面電極は、銅リボンなどを用いて太陽電池を相互接続するための電極として裏側面の限定されたエリア上に形成される。
【００５５】
前側面上で、本発明の厚膜ペースト組成物５００は、焼成中に焼結し、絶縁膜３０を通って浸透し、それによってｎ型拡散層２０との電気接触を達成する。このタイプのプロセスは一般に、「ファイアスルー」と呼ばれる。このファイアスルー状態、すなわち、ペーストが溶融し、そして絶縁膜３０を通過する程度は、絶縁膜３０の品質および厚さ、ペーストの組成に、ならびに焼成条件に依存する。焼成された場合に、ペースト５００は、図１Ｆに示されるような、電極５０１になる。
【００５６】
一実施形態では、絶縁膜は、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、ＳｉＮx：Ｈ、酸化ケイ素、および酸化ケイ素／酸化チタン膜から選択される。窒化ケイ素膜は、スパッタリング、プラズマ助長化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、または熱ＣＶＤ法によって形成することができる。一実施形態では、酸化ケイ素膜は、熱酸化、スパッタリング、または熱ＣＶＤもしくはプラズマＣＶＤによって形成される。酸化チタン膜は、チタン含有有機液体材料を半導体基板上へコーティングし、焼成することによって、または熱ＣＶＤによって形成することができる。
【００５７】
本方法の実施形態では、半導体基板は、単結晶または多結晶シリコンであり得る。
【００５８】
好適な絶縁膜は、酸化アルミニウム、酸化チタン、窒化ケイ素、ＳｉＮx：Ｈ、酸化ケイ素、および酸化ケイ素／酸化チタンから選択される１つもしくは複数の成分を含む。本発明の一実施形態では、絶縁膜は、反射防止コーティング（ＡＲＣ）である。絶縁膜は、半導体基板に塗布することができるか、またはそれは、酸化ケイ素の場合におけるなど、自然形成であり得る。
【００５９】
一実施形態では、絶縁膜は、窒化ケイ素の層を含む。窒化ケイ素は、ＣＶＤ（化学蒸着）、ＰＥＣＶＤ（プラズマ助長化学蒸着）、スパッタリング、または他の方法によって堆積させることができる。
【００６０】
一実施形態では、絶縁層の窒化ケイ素は、窒化ケイ素の少なくとも一部を除去するために処理される。この処理は、化学的処理であり得る。窒化ケイ素の少なくとも一部の除去は、厚膜ペースト組成物の導体と半導体基板との間の改善された電気接触をもたらし得る。これは、半導体デバイスの向上した効率をもたらし得る。
【００６１】
一実施形態では、絶縁膜の窒化ケイ素は、反射防止コーティングの一部である。
【００６２】
厚膜ペースト組成物は、あるパターンで、例えば、連結線付き母線で絶縁膜上に印刷することができる。印刷は、スクリーン印刷、めっき、押出、インクジェット、造形もしくはマルチプル印刷、またはリボンによることができる。
【００６３】
この電極生成プロセスにおいて、厚膜ペースト組成物は、有機媒体を除去し、そして金属粉末を焼結するために加熱される。加熱は、空気または酸素含有雰囲気中で実施することができる。この工程は一般に「焼成」と言われる。焼成温度プロフィールは典型的には、乾燥厚膜ペースト組成物からの有機バインダー材料、ならびに存在するあらゆる他の有機材料の焼き払いを可能にするようにセットされる。一実施形態では、焼成温度は７５０〜９５０℃である。焼成は、高い輸送速度、例えば、１００〜５００ｃｍ／分を用いる、０．０５〜５分のホールドアップ時間をもたらすベルト炉中で行うことができる。複数の温度ゾーン、例えば３〜１１ゾーンを、所望の熱プロフィールを制御するために用いることができる。
【００６４】
焼成時に、導電性金属およびＰｂ−Ｗ−Ｏ混合物は、絶縁膜に浸透する。絶縁膜の浸透は、電極と半導体基板との間の電気接触をもたらす。焼成後に、タングステン、タングステン化合物、鉛、鉛化合物、およびケイ素化合物の１つもしくは複数を含む中間層が、半導体基板と電極との間に形成されてもよく、ここで、ケイ素は、ケイ素基板および／または絶縁層に由来してもよい。焼成後に、電極は、下にある半導体基板と接触する、そしてまた１つもしくは複数の絶縁層と接触してもよい焼結金属を含む。
【００６５】
本発明の別の態様は、
ｉ）８０〜９９．５重量％の導電性金属源と；
ｉｉ）０．５〜２０重量％のバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物と；
ｉｉｉ）有機媒体と
を含む厚膜ペースト組成物であって、
導電性金属源と鉛−タングステンベースの酸化物とが有機媒体中に分散しており、ここで、上記の重量％が、導電性金属源とバナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物との総重量を基準とし、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物が、ＰｂＯ５５〜８８重量％と、Ｖ2Ｏ5１２〜２５重量％と、０〜５重量％のＢ2Ｏ3、０〜１０重量％のＢｉ2Ｏ3、０〜１５ＳｉＯ2、０〜５重量％のＡｌ2Ｏ3、０〜５重量％のＬｉ2Ｏ、０〜５重量％のＫ2Ｏ、０〜５重量％のＲｂ2Ｏ、０〜５重量％のＮａ2Ｏ、０〜５重量％のＣｓ2Ｏ、および０〜１０のＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物とを含み、ここで、酸化物の重量％が、バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする組成物から形成される電極を含む半導体デバイス（ここで、前記厚膜ペースト組成物は、有機媒体を除去し、そして前記電極を形成するために焼成されている）である。
【００６６】
一実施形態では、電極は、シリコン太陽電池上の前側面電極である。一実施形態では、デバイスは、裏面電極をさらに含む。
【００６７】
低濃度ドープの発光体（ＬＤＥ）ウエハー
Ｓｉ太陽電池は、制御された不純物（ドーパントと呼ばれる）を精製Ｓｉに添加することによって製造される。異なるドーパントは、ポジティブ（ｐ型）およびネガティブ（ｎ型）半導体特性をＳｉに付与する。ｐ型とｎ型Ｓｉとの間の境界（接合）は、太陽電池における電荷キャリアに電力を提供する付随（ビルトイン）電圧を有する。ドーパント濃度は、最適電池性能を達成するために制御されなければならない。高いドーパント濃度は、Ｓｉ内におよびＳｉ表面で（金属接点に）抵抗損失を減少させる低い電気抵抗率を付与する。それはまた、再結合損失を増加させるＳｉ格子中の結晶の欠陥または電気的摂動を導入する。
【００６８】
最も一般的なＳｉ太陽電池設計は、０．４ミクロン層ｎ型Ｓｉでコーティングされた２００ミクロン厚さのｐ型Ｓｉウエハーからなる。ｐ型ウエハーがベースである。ｎ型層は発光体である。それは、Ｓｉウエハー中へのリン（Ｐ）ドーパントの拡散かイオン注入かのどちらかによって作られる。ウエハー表面で低いドーパント濃度で作られた発光体は、低濃度ドープの（または、低く）ドープされた発光体と呼ばれる。
【００６９】
低濃度ドープの発光体（ＬＤＥ）は、前面での電子−正孔再結合を減少させることによって太陽電池性能を向上させる。Ｓｉ中約１×１０20原子／ｃｍ3よりも上の前面でのＰドーパントの濃度（［Ｐ表面］）は、様々なタイプの再結合につながる。再結合した電荷キャリアは、Ｓｉ格子に結合し、電気エネルギーとして集めることができない。太陽電池エネルギー損失は、Ｖｏｃ（開回路電圧）およびＩｓｃ（短絡電流）の両方の低下によって生じる。
【００７０】
典型的な高濃度ドープのＳｉ発光体（ＨＤＥ）は、９〜１５×１０20原子／ｃｍ3の範囲の合計［Ｐ表面］および３〜４×１０20原子／ｃｍ3の範囲の活性［Ｐ表面］を有する。低濃度ドープの発光体は、０．９〜２．９×１０20原子／ｃｍ3の範囲の合計［Ｐ表面］および０．６〜２．０×１０20原子／ｃｍ3範囲の活性［Ｐ表面］を有する。活性濃度を超えるＰドーパント（不活性Ｐ）は、Ｓｈｏｃｋｌｅｙ−Ｒｅａｄ−Ｈａｌｌ（ショックレー・リード・ホール）（ＳＲＨ）再結合エネルギー損失につながる。１×１０20原子／ｃｍ3よりも上の活性Ｐドーパントは、Ａｕｇｅｒ（オージェ）再結合エネルギー損失につながる。
【００７１】
合計ドーパント濃度は典型的には、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）デプスプロファイリング法を用いて測定される。［Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，Ｓ．Ｗ．Ｊｏｎｅｓ，ＩＣ  Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ  ＬＬＣ  ２００８  ５６−６２ページ、６１ページを参照されたい］。活性ドーパント濃度は多くの場合、ＳＲＰ（拡がり抵抗プロービング）［Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，前掲書、６１ページ］またはＥＣＶ（電気化学静電容量電圧［Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，前掲書，５７ページ］法を用いて測定される。
【００７２】
低濃度ドープの発光体への金属接点は、高濃度ドープの発光体への接点よりも電荷キャリア・トンネリングに対してより大きいエネルギー障壁を有する。より大きい障壁は、トンネル電流を低下させ、接触抵抗率を増加させる。ＬＤＥへの高い接触抵抗は、改善された界面膜ナノ構造の接触エリアを増加させることによって低下する。
【実施例】
【００７３】
バナジウムを含まない、テルルを含まない鉛−タングステンベースの酸化物および厚膜ペースト組成物の説明に役立つ製造および評価を以下に記載する。
【００７４】
実施例１〜３
Ｐｂ−Ｗ−Ｏは、次のようなやり方で製造した。４１．４９ｇのＰｂＯと８．５１ｇのＷＯ3とを１５分間ガラスジャー中で転がしてよく混合した。粉末を次に、蓋付きＰｔ坩堝に詰め、１時間９００℃に加熱した。十分に溶融した試料を、ステンレス鋼急冷ブロック上へ注ぎ出した。冷却後に、ボタン形状のものを約１００メッシュにすり潰し、０．３９ミクロンの中央粒径までＩＰＡ中でミルにかけた。粉末を単離し、乾燥させ、約２３０メッシュへと篩にかけて８２．９８重量％のＰｂＯと１７．０２重量％のＷＯ3とを含有するＰｂ−Ｗ−Ｏを得た。
【００７５】
実施例１用の５０ｇバッチの銀ペーストを、４３．５１の銀粉をガラスジャーに入れ、それに０．５０ｇの上に記載されたように製造されたＰｂ−Ｗ−Ｏガラスフリット粉末を添加することによって製造した。粉末を次に、約１５分間混転混合した。有機媒体は、ＴＨＩＮＫＹ（登録商標）ＡＲＥ−３１０遊星遠心ミキサー（ＴＨＩＮＫＹ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．，Ｌａｇｕｎａ  Ｈｉｌｌｓ，ＣＡ）を用いてプラスチックチャー中で表１にリストアップされる成分を混合することによって調製した。
【００７６】
【表１】
2017534560.tif 000003
【００７７】
４．６６ｇのこの有機媒体に、銀およびＰｂ−Ｗ−Ｏガラスフリット粉末混合物のおおよそ１／３を添加し、ＴＨＩＮＫＹ（登録商標）ミキサーを用いて２０００ｒｐｍで３０秒間混合した。この工程を、銀および４３．５１  Ｐｂ−Ｗ−Ｏガラスフリット粉末混合物の第２および第３部分を使って繰り返し、粉末が媒体中に完全に分散したことを確認した。分散混合物を次に、ゼロｐｓｉで３通過および１００ｐｓｉで３通過の間、１ミル隙間で３ロールミル（Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｒｏｓｓ＆Ｓｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆｌｏｏｒ  Ｍｏｄｅｌ，４インチ×８インチローラー付き）を使ってブレンドした。ペーストは、９８．８６重量％のＡｇと１．１４重量％のＰｂ−Ｗ−Ｏとを含み、ここで、重量％は、ＡｇとＰｂ−Ｗ−Ｏとの総重量を基準とする。
【００７８】
ペーストを一晩放置した後、ペーストの粘度を、２５℃に保持された、温度自動調節される小さい試料アダプター付きＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＨＡＤＶ−Ｉ  Ｐｒｉｍｅ粘度計（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｍｉｄｄｌｅｂｏｒｏ，ＭＡ）を用いて測定した。ペーストの粘度をＴｅｘａｎｏｌ（登録商標）で調整して、おおよそ３００Ｐａ・ｓの１０ｒｐｍ粘度の、印刷可能なペーストを得た。
【００７９】
上記の手順は、ペースト組成物の総重量を基準として、名目上１重量％のＰｂ−Ｗ−Ｏガラスフリットを含有する実施例１用のペースト組成物を生成した。それぞれ、実施例２および３用の２および３重量％のＰｂ−Ｗ−Ｏガラスフリット入りペーストを、銀粉の幾らかをガラスフリット粉末で置き換えることによって類似のやり方で製造した。
【００８０】
厚膜ペーストの性能を試験するための太陽電池を、酸エッチングされたテクスチャード加工表面および７０〜８０ｎｍ厚さのＰＥＣＶＤ  ＳｉＮx反射防止コーティングを有する６５オーム／ｓｑのリンドープ発光体層付きの１７５ミクロン厚さの多結晶シリコンウエハー（Ｑ−Ｃｅｌｌｓ，Ｂｉｔｔｅｒｆｅｌｄ−Ｗｏｌｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用して製造した。ウエハーを、ダイヤモンドウエハーリング鋸を用いて２８ｍｍ×２８ｍｍセルへカットした。
【００８１】
セルの裏側面に、裏側面接触のために市販のアルミニウムペースト、ＰＶ３８１（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）のフルグランドプレーンでスクリーン印刷した。印刷後に、アルミニウムペーストを、１５０℃で３０分間排ガスが放出される状態の機械式対流オーブン中で乾燥させ、２５〜３０ミクロンの乾燥膜厚さをもたらした。
【００８２】
本発明のペーストを、シリコン電池の前面上の窒化ケイ素層上に、ＭＳＰ  ４８５スクリーンプリンター（Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ，Ｉｎｃ．）を用いてスクリーン印刷し、対流オーブン中１５０℃で３０分間乾燥させて２５〜３０ミクロン厚さの指線および母線を得た。スクリーン印刷された銀ペーストは、セルの１エッジ近くに置かれた１．２５ｍｍ幅の母線に連結された、１１の約１１０ミクロン幅の指線のパターンを有した（スクリーン・パラメータ：１．２ミル乳剤；３２５メッシュ、０．９ミルワイヤ；３０°角度；１００μ指線幅名目開口部）。
【００８３】
乾燥セルを、２２１ｃｍ／分のベルトスピードで、次の炉設定点温度（６１０℃でのゾーン１、６１０℃でのゾーン２、５８５℃でのゾーン３、および９００℃〜９４０℃の一連の５つの温度にセットされた最終ゾーン４）の、４ゾーン炉（ＢＴＵ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｎｏｒｔｈ  Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ；Ｍｏｄｅｌ  ＰＶ３０９）中で焼成した。セルは、ゾーン４を通過するのに約５．２秒を要した。各ペースト組成物について、２５セルに印刷した。５セルを各温度で焼成した。報告されるセルデータは、最適温度で焼成された５セルのセットから取られた各測定パラメータについての中央値である。
【００８４】
市販の電流−電圧（ＪＶ）テスター（ＳＴ−１０００，Ｔｅｌｅｃｏｍ−ＳＴＶ  Ｌｔｄ．，Ｍｏｓｃｏｗ，Ｒｕｓｓｉａ）を用いて、多結晶シリコン光電池の効率測定を行った。２つの電気的接続（電圧用の１つおよび電流用の１つ）を、光電池のそれぞれの最上部および底部上で行った。過渡の光励起を用いてシリコン光電池の加熱を回避し、標準温度条件（２５℃）下でのＪＶ曲線を得た。太陽スペクトルに類似のスペクトル出力のストロボが、１ｍの垂直距離から光電池を照らした。ランプ電力を１４ミル秒間一定に保持した。外部太陽電池に対して較正される時に、試料表面での強度は、この期間の間１０００Ｗ／ｍ2（つまり１Ｓｕｎ）であった。１４ミリ秒の間、ＪＶテスターは、短絡から開回路まで試料への人工電気負荷を変えた。ＪＶテスターは、負荷が述べられた範囲の負荷にわたって変化しながら、光電池を通る光誘起電流、光電池間の電圧を記録した。電力対電圧曲線を、このデータから各電圧レベルで電流×電圧の積を取ることによって得た。電力対電圧曲線の最大値を、太陽電池効率を計算するための太陽電池の特徴的な出力として取った。この最大電力を試料の面積で割って１Ｓｕｎ強度での最大電力密度を得た。これを次に、１０００Ｗ／ｍ2の入力強度で割って効率を得て、それに次に、パーセント単位での結果を示すために１００を乗じた。興味のある他のパラメータもまた、この同じ電流−電圧曲線から得られた。１つのそのようなパラメータはフィルファクター（ＦＦ）であり、それは、太陽電池からの最大電力対開回路電圧と短絡電流との積の比を取ることによって得られる。かなり効率的なセルについて、直列抵抗（Ｒ直列）の推定値（Ｒa）は、短絡点近くの電流電圧曲線の局所勾配の逆数から得られた。
【００８５】
上に記載された厚膜ペーストを使用して製造された太陽電池についての最適セル効率、フィルファクター（ＦＦ）、および直列抵抗（Ｒa）に関する中央値を表２にまとめる。
【００８６】
【表２】
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【００８７】
実施例４〜１１
本発明の鉛−タングステンベースの酸化物（Ｐｂ−Ｗ−Ｏ）組成物を、表３に示される量（ここで、重量パーセントは、鉛−タングステンベースの酸化物の総重量を基準とする）で、実施例４ではＰｂＯとＷＯ3とを使用し、そしてＰｂＯと、ＷＯ3とＢ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、およびＬｉ2Ｏの１つもしくは複数とを使用して実施例１〜３に記載されたように製造した。
【００８８】
厚膜ペーストの性能を試験するための太陽電池を、単結晶シリコンウエハー（Ｇｉｎｔｅｃｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｒｐ．Ｔａｉｗａｎ）を使用して製造した。２．００重量％のＰｂ−Ｗ−Ｏを、すべてのこれらの実施例のペースト組成物に使用した。
【００８９】
上に記載された厚膜ペーストを使用して製造された太陽電池についての最適セル効率（Ｅｆｆ．）、フィルファクター（ＦＦ）、および直列抵抗（Ｒa）に関する中央値を表３にまとめる。
【００９０】
【表３】
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【００９１】
実施例１２〜２４
本発明の鉛−タングステンベースの酸化物（Ｐｂ−Ｗ−Ｏ）組成物を、表４、５および６に示されるように、Ｐｂ3Ｏ4とＷＯ3とＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、ＮａＯ、Ｃｓ2ＯおよびＭｏＯ3からなる群から選択される１つもしくは複数の追加の酸化物とを混合し、ブレンドすることによって製造した。このリストは、説明に役立つことを意図し、限定することを意図しない。表４、５および６において、化合物の量は、全体ガラス組成物の重量を基準とする、重量パーセントとして示される。
【００９２】
ブレンドされた粉末バッチ材料を、白金合金坩堝またはセラミック坩堝へロードし、次に空気−またはＯ2−含有雰囲気を使用する９００〜１１００℃での炉中へ挿入した。熱処理の継続時間は、構成物質の完全溶液の達成後２０分であった。構成物質の融解から生じる結果として生じた低粘度液体を次に、金属ローラーによって急冷した。急冷ガラスを次にミルにかけ、篩にかけて０．１〜３．０ミクロンのＤ50の粉末を得た。表４の組成は、全体ガラス組成物の重量を基準とする、様々な酸化物の重量パーセントとして掲示される。
【００９３】
【表４】
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【００９４】
【表５】
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【００９５】
【表６】
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【００９６】
実施例２５〜４１
実施例番号２５〜４１に相当する本発明のペースト組成物を、以下の手順を用いて製造した。有機媒体を、表７にリストアップされる成分をプラスチックジャーへ入れることによって調製した。次に、攪拌子をジャーに入れ、混合物を、すべての原料がよくブレンドされるまで１時間攪拌した。
【００９７】
【表７】
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【００９８】
実施例２５〜４１の、そして表４、５または６に示されるＰｂ−Ｗ−Ｏガラス組成物の１つからの（ペースト組成物の総重量を基準として）１〜３．５重量％のＰｂ−Ｗ−Ｏガラスフリットを、表７の有機混合物に添加した。８７．３５〜８９．３５重量％のＡｇ粉を、良好な湿潤を確保するために徐々に添加した。すべての原料を手動または卓上ミキサーによってよく混合した後、混合物を１０００ｒｐｍで１〜３分間Ｔｈｉｎｋｙミキサー中へ入れた。混合物を次に、０から２５０ｐｓｉに次第に増加する圧力で３ロールミルに繰り返し通した。ロールの隙間を２ミルにセットした。分散度を磨砕度（ＦＯＧ）によって測定した。ペーストについての典型的なＦＯＧ値は、第４最長の、連続スクラッチについては１０ミクロン未満であり、５０％のペーストがスクラッチされるポイントについては５ミクロン未満であった。
【００９９】
ペースト粘度は、＃１４スピンドルおよび＃６カップのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ，Ｉｎｃ．，Ｍｉｄｄｌｅｂｏｒｏ，ＭＡ）を用いて測定した。ペーストの粘度を、室温で１２〜２４時間後に測定した。粘度を粘度計で１０ＲＰＭで３分後に測定し、ペースト粘度を、溶媒および媒体を添加し、次に１０００ＲＰＭで１分未満混合することによって２７０〜３４０Ｐａ・ｓに調整した。この工程を、所望の粘度が達成されるまで繰り返した。
【０１００】
上に記載されたように製造された本発明の厚膜ペーストの性能を試験するための太陽電池を、６５〜６８Ω／□リンドープｐ型発光体層付き２００ミクロン厚さの多結晶シリコンウエハーを使用して製造した。それらの多結晶ウエハーは、Ｇｉｎｔｅｃｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＴａｉｗａｎまたはＤｅｕｔｓｃｈｅＣｅｌｌ，Ｇｅｒｍａｎｙから入手した。用いられた太陽電池は、等方性酸エッチングによってテクスチャード加工されており、ＳｉＮX：Ｈの反射防止コーティング（ＡＲＣ）を有した。６インチ平方のウエハーを使用して各試料について効率およびフィルファクターを測定した。
【０１０１】
各試料を、１００〜２５０ｍｍ／秒のスキージースピードでセットされたＭｉｃｒｏＴｅｋプリンターを用いてスクリーン印刷することによって製造した。６インチ平方多結晶ウエハーのために用いられたスクリーンは、４０または６０μｍ開口部を有する３１の指線のパターンを有した。すべてのパターンは、３５０〜３６０メッシュおよび１６〜２３μｍワイヤのスクリーンでの１５μｍまたは２０μｍ乳剤上に１．５ｍｍ開口部を有する３つの母線を有した。実験用Ａｌペーストを、デバイスの非照射（裏）側上に印刷した。
【０１０２】
各側面に印刷した後、印刷パターン付きデバイスを、１５０℃ピーク温度の乾燥オーブン中で１０〜１５分間乾燥させた。基板を次に、５６０ｃｍ／分ベルトスピードを用いてＣＦ７２１４  Ｄｅｓｐａｔｃｈ６−ゾーンＩＲ炉でフロントアップ焼成し、最初の５ゾーンは、５００−５５０−６１０−７００−８００℃または５５０−６００−６６０−７５０−８５０℃にセットし、第６ゾーンは、表８および９に示される温度にセットした。パートの実際の温度を、処理の間測定した。各パートの推定ピーク温度は、７７０〜８３０℃であり、各パートは、４〜６秒の全体時間の間６５０℃よりも上であった。完全に処理された試料を次に、較正されたＢｅｒｇｅｒ  Ｉ−Ｖテスターを用いてＰＶ性能に関して試験した。
【０１０３】
上記の方法に従って構築された太陽電池を、変換効率に関して試験した。太陽電池を、効率を測定するための市販のＩ−Ｖテスター（ＢＥＲＧＥＲ  Ｌｉｃｈｔｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ、ＰＣＣ１０１１、ＰＳＬ  ＳＣＤ、ＰＴ１００での手動セル試験システムおよび手動プロービング装置付き作業台）に入れた。Ｉ−Ｖテスター中のＸｅアーク灯は、既知強度、ＡＭ１．５の日光をシミュレートし、セルの前面を照らした。テスターは、電流（Ｉ）および電圧（Ｖ）を測定してセルのＩ−Ｖ曲線を求めるために多点接触法を用いた。フィルファクター（ＦＦ）および効率（Ｅｆｆ）を両方ともＩ−Ｖ曲線から計算した。効率およびフィルファクターを各試料について測定した。各ペーストについて、特定のＰｂ−Ｗ−Ｏ実施例番号および使用量の観点からのペースト組成物を、用いられた様々な第６ゾーン炉温度のそれぞれに関して１１のペースト試料についての効率の平均値と一緒に表８に示す。各ペーストについて、特定のＰｂ−Ｗ−Ｏおよび使用量の観点からのペースト組成物を、用いられた様々な第６ゾーン炉温度のそれぞれに関して１１のペースト試料についてのフィルファクターの平均値と一緒に表９に示す。
【０１０４】
【表８】
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【０１０５】
【表９】
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【０１０６】
上に記載されたように製造された厚膜ペーストの性能を試験するための太陽電池を、７０〜７５Ω／□リンドープｐ型低濃度ドープの発光体（ＬＤＥ）層付き１８０ミクロン厚さの単結晶シリコンウエハーを使用して製造した。それらの単結晶ウエハーは、ＤｕＰｏｎｔ  Ｉｎｎｏｖａｌｉｇｈｔ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣＡから入手した。用いられた太陽電池は、ピラミッド形酸エッチングによってテクスチャード加工されており、ＳｉＮX：Ｈの反射防止コーティング（ＡＲＣ）を有した。６インチ平方のウエハーを使用して各試料について効率およびフィルファクターを測定した。
【０１０７】
各試料を、１００〜２５０ｍｍ／秒のスキージースピードでセットされたＭｉｃｒｏＴｅｋプリンターを用いてスクリーン印刷することによって製造した。６インチ疑似平方単結晶ウエハーのために用いられたスクリーンは、４０または６０μｍ開口部を有する３１の指線のパターンを有した。すべてのパターンは、３５０〜３６０メッシュおよび１６〜２３μｍワイヤのスクリーンでの１５μｍまたは２０μｍ乳剤上に１．５ｍｍ開口部を有する３つの母線を有した。実験用Ａｌペーストを、デバイスの非照射（裏）側上に印刷した。
【０１０８】
各側面に印刷した後、印刷パターン付きデバイスを、１５０℃ピーク温度の乾燥オーブン中で１０〜１５分間乾燥させた。基板を次に、５６０ｃｍ／分ベルトスピードを用いてＣＦ７２１４  Ｄｅｓｐａｔｃｈ６−ゾーンＩＲ炉でフロントアップ焼成し、最初の５ゾーンは、５００−５５０−６１０−７００−８００または５５０−６００−６６０−７５０−８５０にセットし、第６ゾーンは、表１０および１１に示される温度にセットした。パートの実際の温度を、処理の間測定した。各パートの推定ピーク温度は、７７０〜８３０℃であり、各パートは、４〜６秒の全体時間の間６５０℃よりも上であった。完全に処理された試料を次に、較正されたＢｅｒｇｅｒ  Ｉ−Ｖテスターを用いてＰＶ性能に関して試験した。
【０１０９】
上記の方法に従って構築された太陽電池を、変換効率に関して試験した。太陽電池を、効率を測定するための市販のＩ−Ｖテスター（ＢＥＲＧＥＲ  Ｌｉｃｈｔｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ、ＰＣＣ１０１１、ＰＳＬ  ＳＣＤ、ＰＴ１００でなる手動セル試験システムおよび手動プロービング装置付き作業台）に入れた。Ｉ−Ｖテスター中のＸｅアーク灯は、既知強度、ＡＭ１．５の日光をシミュレートし、セルの前面を照らした。テスターは、電流（Ｉ）および電圧（Ｖ）を測定してセルのＩ−Ｖ曲線を求めるために多点接触法を用いた。フィルファクター（ＦＦ）および効率（Ｅｆｆ）を両方ともＩ−Ｖ曲線から計算した。効率およびフィルファクターを各試料について測定した。各ペーストについて、特定のＰｂ−Ｗ−Ｏ実施例番号および使用量の観点からのペースト組成物を、用いられた様々な第６ゾーン炉温度のそれぞれに関して１１のペースト試料についての効率の平均値と一緒に表１０に示す。各ペーストについて、特定のＰｂ−Ｗ−Ｏおよび使用量の観点からのペースト組成物を、用いられた様々な第６ゾーン炉温度のそれぞれに関して１１のペースト試料についてのフィルファクターの平均値と一緒に表１１に示す。
【０１１０】
【表１０】
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【０１１１】
【表１１】
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【０１１２】
接着性試験
表８および９に示されたデータ用に用いられたような、２００ミクロン厚さの多結晶６インチ平方シリコンウエハー上に選抜ペーストから作られた母線を、接着性に関して試験した。接着性試験は、半自動はんだ付け装置、Ｓｅｍｔｅｋ  ＳＣＢ−１６０を用いて実施した。試料を、その温度が１８０℃向けに前もってセットされているホットステージ上にロードした。ロードされたリボンを母線上にプレスする一連の加熱ピンを、１８０℃での温度に前もってセットした。はんだリボンは、１６〜２０μｍはんだ層、６０Ｓｎ／４０Ｐｂはんだ合金でコーティングされた０．１７ｍｍ厚さのおよび２ｍｍ幅の銅コア層からなった。はんだリボンをスプールから供給し、Ｋｅｓｔｅｒ  ９５２Ｓフラックス中へ浸漬し、その後それをホットプレートで母線上へ貼り付けた。はんだリボンを母線上へ接合し、そして室温に冷却したとき、はんだリボンをＭＯＧＲＬ引張テスターで１８０°方向に引っ張った。はんだリボンが、１２０ｍｍ／分のスピードで各試料の、下にある母線から引き離されるときに、ニュートン（Ｎ）単位での接着剥離強さを記録した。結果を表１２に示す。
【０１１３】
【表１２】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【国際調査報告】
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