導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法
【課題】半導体装置の特性の低下を抑えて低コストで製造することが可能な導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストであって、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、導電性ペースト、それを用いて形成された半導体装置用電極および半導体装置ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法である。
【解決手段】複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストであって、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、導電性ペースト、それを用いて形成された半導体装置用電極および半導体装置ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
太陽電池セルは、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型の太陽電池セルが主流となっている（たとえば、特許文献１参照）。また、両面電極型の太陽電池セルにおいては、シリコン基板の裏面にシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。
【０００４】
また、シリコン基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池セルについても研究開発が進められている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
以下、図１４（ａ）〜図１４（ｆ）の模式的断面図を参照して、特許文献１に記載の太陽電池セルの製造方法について説明する。
【０００６】
まず、図１４（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００を用意し、次に、図１４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面全面にｎ型ドーパントであるリンを拡散させることによって、ｐ型シリコン基板１００の表面全面にｎ型ドーパント拡散層２００を形成する。
【０００７】
次に、図１４（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面全面に形成されたｎ型ドーパント拡散層２００をｐ型シリコン基板１００の受光面となる表面のみに残すように、ｎ型ドーパント拡散層２００の一部を除去する。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２００の除去は、ｎ型ドーパント拡散層２００の形成後のｐ型シリコン基板１００の受光面をレジストにより保護した後、レジストにより保護されていないｎ型ドーパント拡散層２００をエッチング処理によって除去し、その後、残存するレジストを有機溶剤等を用いて除去することによって行なうことができる。
【０００８】
次に、図１４（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面のｎ型ドーパント拡散層２００上に反射防止膜として機能する窒化シリコン膜３００を形成する。ここで、窒化シリコン膜３００は、減圧熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【０００９】
次に、図１４（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の受光面と反対側の裏面上の所望の位置にアルミニウムペースト６００および裏面用銀ペースト７００をそれぞれスクリーン印刷した後に乾燥させるとともに、窒化シリコン膜３００の表面上の所望の位置に受光面用銀ペースト８００をスクリーン印刷した後に乾燥させる。
【００１０】
その後、ｐ型シリコン基板１００をドライエア雰囲気中の近赤外炉中で８００℃〜８５０℃で数分〜十数分間焼成することによって、図１４（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の受光面のｎ型ドーパント拡散層２００上に受光面銀電極８０１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１００の裏面上に裏面アルミニウム電極６０１および裏面銀電極７０１を形成する。
【００１１】
ここで、ｐ型シリコン基板１００の受光面側においては、上記の焼成中に受光面用銀ペースト８００がファイヤースルーすることによって窒化シリコン膜３００を貫通して、上記の焼成後にｐ型シリコン基板１００の表面のｎ型ドーパント拡散層２００に電気的に接触する受光面銀電極８０１となる。
【００１２】
また、ｐ型シリコン基板１００の裏面側においては、上記の焼成中にアルミニウムペースト６００からｐ型ドーパントであるアルミニウムがｐ型シリコン基板１００の裏面に拡散することによってｐ型シリコン基板１００の裏面にｐ型ドーパント拡散層４００が形成され、上記の焼成後にアルミニウムペースト６００が裏面アルミニウム電極６０１になるとともに、裏面用銀ペースト７００が裏面銀電極７０１になる。
【００１３】
以上により、特許文献１に記載の太陽電池セルを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２３４８８４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年、単結晶または多結晶のシリコン基板を用いた結晶系の太陽電池セルにおいては、優れた特性のものをより低コストで製造することが求められている。
【００１６】
ここで、結晶系の太陽電池セルの製造においては、銀電極の形成に用いられる銀ペーストが最も高コストであるため、結晶系の太陽電池セルを低コストで製造するためには銀ペーストの使用量を低減することが最も有効である。その一方で、銀ペーストの使用量を低減した場合には、銀電極の直列抵抗が増加することによって太陽電池セルの特性が低下する。
【００１７】
そのため、太陽電池セルの特性の低下を抑えつつ銀ペーストの使用量を低減するための様々な試みが行なわれてきているが、その試みも最近ではすでに限界に達している。
【００１８】
この問題は、結晶系の太陽電池セルに限られる問題ではなく、他の半導体装置にも共通する問題である。
【００１９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、半導体装置の特性の低下を抑えて低コストで製造することが可能な導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストであって、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、導電性ペーストである。
【００２１】
また、本発明の導電性ペーストは、複数の銀粒子からなる銀粉末をさらに含んでいてもよい。
【００２２】
また、本発明は、複数の導電性粒子を含む半導体装置用電極であって、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、半導体装置用電極である。
【００２３】
また、本発明は、半導体基板と、半導体基板の表面上に設置された半導体装置用電極と、を含む半導体装置であって、半導体装置用電極は複数の導電性粒子を含み、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、半導体装置である。
【００２４】
さらに、本発明は、半導体基板上に複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストを塗布する工程と、導電性ペーストを焼成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、半導体装置の特性の低下を抑えて低コストで製造することが可能な導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、実施の形態１の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【図２】ｐ型シリコン基板の表面上に塗布された導電性ペーストの一例を図解する模式的な断面図である。
【図３】導電性ペーストに含まれる導電性粒子の一例の模式的な断面図である。
【図４】実施の形態１の太陽電池セルの受光面の模式的な平面図である。
【図５】実施の形態１の太陽電池セルの裏面の模式的な平面図である。
【図６】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図７】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図８】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図９】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図１０】実施の形態１の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図１１】図１０に示す太陽電池モジュールにアルミニウム枠などを取り付けた構成の一例の模式的な側面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｈ）は、実施の形態２の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｈ）は、実施の形態３の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、特許文献１に記載の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図１（ａ）〜図１（ｈ）に、実施の形態１の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図を示す。
【００２９】
まず、図１（ａ）に示すように、単結晶または多結晶のｐ型のシリコンインゴットをたとえばワイヤソーなどでスライスすることによってｐ型シリコン基板１を得る。ここで、ｐ型シリコン基板１の表面全面には上記のシリコンインゴットのスライス時に生じたダメージ層１ａが形成される。
【００３０】
次に、図１（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによって、ｐ型シリコン基板１の表面全面に形成されたダメージ層１ａを除去する。ここで、エッチング条件を調整することによって、ｐ型シリコン基板１の表面にたとえばテクスチャ構造などの微小な凹凸を形成することもできる。このように、ｐ型シリコン基板１の表面に微小な凹凸を形成した場合には、ｐ型シリコン基板１の微小な凹凸を有する表面に入射する太陽光の反射を低減することができるため、太陽電池セルの変換効率を高めることができる。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面のうち最も大きな面積を有する２つの主面のうち一方の主面（以下、「第１主面」という）にｎ型ドーパント拡散層２を形成する。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２は、たとえばＰＯＣｌ3などのｎ型ドーパントであるリンを含むガスを用いた気相拡散またはリンの化合物を含むドーパント液を用いた塗布拡散などの方法により形成することができる。なお、リンの拡散によってｐ型シリコン基板１の第１主面にリンシリケートガラス層が形成された場合には、リンシリケートガラス層はたとえば酸処理などによって除去される。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。ここで、反射防止膜３は、たとえば、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を形成する方法または常圧ＣＶＤ法を用いて酸化チタン膜を形成する方法などによって形成することができる。
【００３３】
次に、図１（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面とは反対側の第２主面に導電性ペースト７を塗布し、その後乾燥させる。
【００３４】
ここで、導電性ペースト７としては、従来の銀ペーストに代えて、従来の銀ペーストの銀粉末の少なくとも一部を当該銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えたものが用いられる。
【００３５】
図２に、ｐ型シリコン基板１の表面上に塗布された導電性ペースト７の一例を図解する模式的な断面図を示す。ここで、導電性ペースト７は、複数の導電性粒子２１からなる導電性粉末と、複数の銀粒子２２からなる銀粉末と、その他の成分２３とを含んでいる。
【００３６】
図３に、導電性ペースト７に含まれる導電性粒子２１の一例の模式的な断面図を示す。ここで、導電性粒子２１は、基材２１ａと、基材２１ａの外表面の少なくとも一部を被覆する電気導電性の導電層２１ｂとから構成されている。
【００３７】
基材２１ａとしては、たとえば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、ケイ酸塩ガラスまたはニッケルなどの銀よりも安価な電気導電性または電気絶縁性の物質を用いることができる。
【００３８】
また、導電層２１ｂとしては、たとえば、銀などの電気導電性の物質を用いることができる。なお、基材２１ａの外表面の少なくとも一部を導電層２１ｂで被覆する方法としては、たとえば無電解めっき法などを用いることができる。
【００３９】
また、その他の成分２３としては、たとえば、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などの従来の銀ペーストに用いられている成分などを用いることができる。
【００４０】
以上の構成を有する導電性ペースト７は、たとえば、複数の導電性粒子２１からなる導電性粉末と、複数の銀粒子２２からなる銀粉末と、その他の成分２３とを従来から公知の方法により混合することによって作製することができる。
【００４１】
なお、上記においては、導電性ペースト７の一例として、銀粉末の一部を導電性粉末に置き換えた構成ものについて説明したが、導電性ペースト７に銀粉末が全く含まれずに上記の導電性粉末のみが含まれる構成としてもよい。
【００４２】
次に、図１（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムペースト６を塗布し、その後乾燥させる。ここで、アルミニウムペースト６としては、たとえばアルミニウム粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、アルミニウムペースト６の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。なお、本実施の形態において、アルミニウムペースト６は、ｐ型シリコン基板１の第２主面の周縁部分を露出させるとともに、導電性ペースト７の一部と重なるようにして塗布される。
【００４３】
次に、図１（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に銀ペースト８を塗布し、その後乾燥させる。ここで、銀ペースト８としては、たとえば銀粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、銀ペースト８の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。
【００４４】
その後、アルミニウムペースト６、導電性ペースト７および銀ペースト８を焼成することによって、図１（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面上にアルミニウム電極６１および裏面電極７１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の第１主面上に受光面銀電極８１を形成する。
【００４５】
ここで、ｐ型シリコン基板１の第２主面上のアルミニウム電極６１はアルミニウムペースト６が焼成されることによって形成され、裏面電極７１は導電性ペースト７が焼成されることによって形成される。
【００４６】
また、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の受光面銀電極８１は銀ペースト８が焼成されることによって形成される。
【００４７】
なお、上記の焼成の際にアルミニウムペースト６中のアルミニウムがｐ型シリコン基板１の第２主面に拡散することによって、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層４が形成される。
【００４８】
また、上記の焼成の際に銀ペースト８がファイヤースルーすることによって、反射防止膜３を貫通してｎ型ドーパント拡散層２に電気的に接続する受光面銀電極８１が形成される。以上のようにして、実施の形態１の太陽電池セル１０を製造することができる。
【００４９】
図４に、実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面の模式的な平面図を示し、図５に、実施の形態１の太陽電池セル１０の裏面の模式的な平面図を示す。
【００５０】
図４に示すように、実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面側の受光面銀電極８１は格子状に形成されている。また、図５に示すように、実施の形態１の太陽電池セル１０の裏面側の裏面電極７１は矩形状に形成されており、裏面電極７１の一部と重なるようにしてアルミニウム電極６１が形成されている。なお、受光面銀電極８１の形状は図４に示す形状に限定されるものではなく、アルミニウム電極６１および裏面電極７１の形状は図５に示す形状に限定されるものでもない。
【００５１】
ここで、上記の導電性ペースト７の焼成による裏面電極７１の形成工程は、導電性ペースト７中の導電性粒子２１（および銀粒子２２）の溶融温度未満の温度に導電性ペースト７が加熱されることによって行なわれるため、裏面電極７１は、導電性粒子２１（および銀粒子２２）が溶融せずに凝集して固結した構成となる。
【００５２】
したがって、仮に導電性ペースト７中の導電性粒子２１の基材２１ａとして電気絶縁性の材質を用いた場合でも、導電性粒子２１の基材２１ａの外表面の電気導電性の導電層２１ｂを通して電気を導通させることによって裏面電極７１の電気電導性を担保することができる。
【００５３】
また、導電性ペースト７を焼成して形成された裏面電極７１は、従来の銀ペーストを焼成して形成された銀電極とほぼ同等程度の電極特性を有するため、裏面電極７１とｐ型シリコン基板１の第２主面との直列抵抗の上昇も抑えることができる。
【００５４】
以上のように、従来の銀ペーストに代えて、従来の銀ペーストの銀粉末の少なくとも一部を当該銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた導電性ペースト７を用いることによって、太陽電池セルの特性の低下をなるべく抑えつつ、太陽電池セルの製造コストを低減することが可能となる。
【００５５】
また、たとえば以下のようにして、上記の実施の形態１の太陽電池セル１０を用いて太陽電池モジュールを製造することができる。
【００５６】
まず、図６の模式的斜視図に示すように、実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面銀電極８１上に電気導電性の部材であるインターコネクタ３３の一端を接続する。
【００５７】
次に、図７の模式的斜視図に示すように、インターコネクタ３３が接続された太陽電池セル１０を一列に配列し、太陽電池セル１０の受光面銀電極８１に接続されているインターコネクタ３３の他端を、その太陽電池セル１０に隣接する他の太陽電池セル１０の裏面の裏面電極７１に順次接続していくことによって太陽電池ストリング３５を作製する。
【００５８】
次に、図８の模式的斜視図に示すように、太陽電池ストリング３５を並べて、太陽電池ストリング３５の両端からそれぞれ突出しているインターコネクタ３３と、その太陽電池ストリング３５に隣接する他の太陽電池ストリング３５の両端から突出しているインターコネクタ３３とを導電性部材である配線部材３４を用いて接続することによって、隣接する太陽電池ストリング３５同士を直列に接続する。
【００５９】
その後、図９の模式的斜視図に示すように、ガラス基板などの透明基板３６とＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの裏面保護シート３８との間に、上記接続後の太陽電池ストリング３５をＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの封止材３７で封止したものを挟み込む。以上により、実施の形態１の太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュールを作製することができる。
【００６０】
図１０に、上記のようにして作製した実施の形態１の太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、太陽電池モジュール５０においては、透明基板３６と裏面保護シート３８との間の封止材３７中に太陽電池セル１０が封止されている。そして、太陽電池セル１０の受光面銀電極８１にインターコネクタ３３の一端が電気的に接続され、太陽電池セル１０の裏面の裏面電極７１にインターコネクタ３３の他端が電気的に接続されている。
【００６１】
また、図１１の模式的側面図に示すように、図１０に示す構成の太陽電池モジュール５０の周縁にアルミニウム枠４２を取り付けるとともに、太陽電池モジュール５０の裏面側にケーブル４０を備えた端子ボックス３９を取り付けることも可能である。
【００６２】
なお、上記においては、太陽電池セルの半導体基板としてｐ型シリコン基板を用いたが、ｐ型シリコン基板以外の半導体基板を用いてもよい。
【００６３】
＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、ｐ型シリコン基板１の第２主面上だけでなく、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上にも導電性ペースト７を塗布する点に特徴がある。
【００６４】
以下、図１２（ａ）〜図１２（ｈ）の模式的断面図を参照して、実施の形態２の太陽電池セルの製造方法について説明する。
【００６５】
まず、図１２（ａ）に示すように、表面全面にダメージ層１ａが形成されたｐ型シリコン基板１を用意し、次に、図１２（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによってダメージ層１ａを除去する。
【００６６】
次に、図１２（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面にｎ型ドーパント拡散層２を形成し、図１２（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。
【００６７】
次に、図１２（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面に導電性ペースト７を塗布した後に乾燥させるとともに、図１２（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムペースト６を塗布した後に乾燥させる。ここまでの工程は、実施の形態１と同様である。
【００６８】
次に、図１２（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上にも導電性ペースト７を塗布し、その後乾燥させる。ここで、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に塗布される導電性ペースト７としては、たとえば、上記で説明したものと同様の構成のものを用いることができる。
【００６９】
その後、アルミニウムペースト６、導電性ペースト７および銀ペースト８を焼成することによって、図１２（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面上にアルミニウム電極６１および裏面電極７１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層４を形成し、さらにはｐ型シリコン基板１の第１主面上に受光面電極７２を形成する。以上のようにして、実施の形態２の太陽電池セル１０を製造することができる。
【００７０】
ここで、上記の導電性ペースト７の焼成による受光面電極７２の形成工程は、導電性ペースト７中の導電性粒子２１（および銀粒子２２）の溶融温度未満の温度に導電性ペースト７が加熱されることによって行なわれるため、受光面電極７２は、導電性粒子２１（および銀粒子２２）が溶融せずに凝集して固結した構成となる。
【００７１】
したがって、仮に導電性ペースト７中の導電性粒子２１の基材２１ａとして電気絶縁性の材質を用いた場合でも、導電性粒子２１の基材２１ａの外表面の電気導電性の導電層２１ｂを通して電気を導通させることによって受光面電極７２の電気電導性を担保することができる。
【００７２】
また、導電性ペースト７を焼成して形成された受光面電極７２は、銀ペーストを焼成して形成された実施の形態１の受光面銀電極８１とほぼ同等程度の電極特性を有するため、受光面電極７２とｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２との直列抵抗の上昇も抑えることができる。
【００７３】
以上のように、実施の形態２においては、ｐ型シリコン基板１の第２主面上だけでなく、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上にも導電性ペースト７を塗布して太陽電池セル１０を作製しているため、実施の形態１よりもさらに太陽電池セルの製造コストを低減することが可能となる。
【００７４】
実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については省略する。
【００７５】
＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、ｐ型シリコン基板１の第２主面上には導電性ペースト７を塗布せず、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上のみに導電性ペースト７を塗布する点に特徴がある。
【００７６】
以下、図１３（ａ）〜図１３（ｈ）の模式的断面図を参照して、実施の形態３の太陽電池セルの製造方法について説明する。
【００７７】
まず、図１３（ａ）に示すように、表面全面にダメージ層１ａが形成されたｐ型シリコン基板１を用意し、次に、図１３（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによってダメージ層１ａを除去する。
【００７８】
次に、図１３（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面にｎ型ドーパント拡散層２を形成し、図１３（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。ここまでの工程は、実施の形態１および実施の形態２と同様である。
【００７９】
次に、図１３（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面に銀ペースト８を塗布した後に乾燥させる。ここで、ｐ型シリコン基板１の第２主面に塗布される銀ペースト８としては、たとえば、上記で説明したものと同様の構成のものを用いることができる。
【００８０】
次に、図１３（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムペースト６を塗布した後に乾燥させ、その後、図１３（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に導電性ペースト７を塗布した後に乾燥させる。
【００８１】
その後、アルミニウムペースト６、導電性ペースト７および銀ペースト８を焼成することによって、図１３（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面上にアルミニウム電極６１および裏面銀電極８２を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層４を形成し、さらにはｐ型シリコン基板１の第１主面上に受光面電極７２を形成する。以上のようにして、実施の形態３の太陽電池セル１０を製造することができる。
【００８２】
以上のように、実施の形態３においては、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に導電性ペースト７を塗布して電極面積がより大きい太陽電池セル１０の受光面側の電極を形成しているため、実施の形態１よりもさらに太陽電池セルの製造コストを低減することが可能となる。
【００８３】
実施の形態３における上記以外の説明は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、その説明については省略する。
【実施例】
【００８４】
＜実施例１＞
まず、１辺が１５６ｍｍの正方形状の２つの主面を有し、かつ厚さ２００μｍのｐ型多結晶シリコン基板を作製した。ここで、ｐ型多結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコンインゴットをワイヤソーでスライスした後にアルカリ溶液でエッチングして表面のダメージ層を除去することによって作製した。
【００８５】
次に、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面にリンシリケートガラス液（ＰＳＧ液）を塗布した後にｐ型多結晶シリコン基板を約９００℃の温度雰囲気中に設置することによって、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面にリンの拡散によるｎ型ドーパント拡散層を形成した。ここで、ｎ型ドーパント拡散層の面抵抗は約５０Ω／□であった。
【００８６】
次に、ｐ型多結晶シリコン基板の主面のｎ型ドーパント拡散層上に厚さ８０ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。
【００８７】
以上のようにして、一方の主面上に窒化シリコン膜が形成されたｐ型多結晶シリコン基板を複数作製し、これらのｐ型シリコン基板の窒化シリコン膜の形成側とは反対側の他方の主面の一部にそれぞれ下記の表１に示す配合Ａの銀ペーストまたは配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストをスクリーン印刷法により塗布した後に、その一部と重なるようにしてｐ型シリコン基板の主面のほぼ全面にそれぞれ市販のアルミニウムペーストをスクリーン印刷法により塗布した。その後、ｐ型多結晶シリコン基板の主面に塗布された導電性ペースト、銀ペーストおよびアルミニウムペーストをそれぞれ１５０℃程度の温度雰囲気で乾燥させた。
【００８８】
ここで、配合Ａの銀ペーストおよび配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストはそれぞれ、表１に示す成分を表１に示す配合（質量％）に配合してミキサーで混練した後に３本ロールで導電性粉末および／または銀粉末を分散させることによって作製した。なお、配合Ａの銀ペーストの粘度および配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストの粘度はそれぞれ約１７０Ｐａ・ｓ（ブルックフィールド社製の粘度計を用いて回転速度１０ｒｐｍで測定）とした。
【００８９】
なお、実施例１においては、導電性粉末としては矩形の表面を有する板状のアルミナ基材の外表面の全体を銀からなる導電層で被覆した導電性粒子からなるＥＣＫＡ社製の導電性粉末を用いた。また、実施例１で用いられた導電性粉末の導電性粒子は、導電性粒子のメジアン径（Ｄ５０）が７μｍで、個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合が３０質量％であった。
【００９０】
また、ガラスフリットとしてはホウ珪酸鉛ガラスが用いられ、樹脂としてはエチルセルロースが用いられ、溶剤としては酢酸ブチルカルビトールが用いられた。
【００９１】
【表１】
【００９２】
次に、それぞれのｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面の窒化シリコン膜上に格子状に下記の表２に示す組成の銀ペーストをスクリーン印刷法により印刷した後、ｐ型多結晶シリコン基板の主面の窒化シリコン膜上に塗布された銀ペーストを１５０℃程度の温度雰囲気で乾燥させた。
【００９３】
【表２】
【００９４】
その後、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面上に塗布された銀ペースト、ｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面上に塗布されたアルミニウムペーストならびに導電性ペーストまたは銀ペーストを空気中で８６０℃の温度で焼成した。
【００９５】
これにより、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面上においては、銀ペーストがファイヤースルーすることによって窒化シリコン膜を貫通してｎ型ドーパント拡散層に電気的に接続した銀ペーストの焼成物である銀電極（受光面電極）が形成された。また、ｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面にはアルミニウムペーストからアルミニウムが拡散することによってｐ型ドーパント拡散層が形成されるとともに、アルミニウムペーストの焼成物であるアルミニウム電極と、導電性ペーストまたは銀ペーストの焼成物である銀電極（裏面電極）とが形成された。
【００９６】
以上により、銀電極からなる受光面電極を有するとともに、裏面にアルミニウム電極および銀電極からなる裏面電極を有するサンプル１〜７の太陽電池セルを作製した。ここで、サンプル１の太陽電池セルは配合Ａの銀ペーストを用いて裏面電極が形成された太陽電池セルであり、サンプル２〜７の太陽電池セルはそれぞれ配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストを用いて裏面電極が形成された太陽電池セルである。
【００９７】
次に、上記のようにして作製したサンプル１〜７の太陽電池セルの裏面電極側の主面を導電性のステージ上に全面吸着させた状態で、受光面電極側の主面にそれぞれ擬似太陽光を照射することによって、サンプル１〜７の太陽電池セルの電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表３の電気特性の欄に示す。
【００９８】
なお、表３の電気特性の欄には、サンプル１の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル２〜７の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【００９９】
また、表３の配合（裏面電極）の欄には、裏面電極の形成に用いられた銀ペーストおよび導電性ペーストの配合が示されている。
【０１００】
また、表３の導電性粉末の占有率（％）の欄には、配合Ａの銀ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）および配合Ｂ〜Ｇの導電性ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）がそれぞれ示されている。
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
表３に示すように、サンプル２〜７の太陽電池セルの電気特性は、サンプル１の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストを用いて裏面電極が形成されたサンプル２〜７の太陽電池セルにおいては、従来の配合Ａの銀ペーストを用いて裏面電極が形成されたサンプル１の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル１の太陽電池セルよりも低コストで製造することができることが確認された。
【０１０３】
＜実施例２＞
上記の表２に示す配合の銀ペーストに代えて、下記の表４に示す配合Ｈの銀ペーストおよび配合Ｉ〜Ｎの導電性ペースト用いて受光面電極を形成したこと以外は実施例１と同様にしてサンプル８〜１４の太陽電池セルをそれぞれ作製した。なお、配合Ｉ〜Ｎの導電性ペースト中の導電性粒子としては実施例１と同様の導電性粒子を用いた。
【０１０４】
そして、サンプル８〜１４の太陽電池セルについて、それぞれ実施例１と同様の方法で電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表５の電気特性の欄に示す。
【０１０５】
なお、表５の電気特性の欄には、サンプル８の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル９〜１４の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【０１０６】
また、表５の配合（裏面電極）の欄には、裏面電極の形成に用いられた銀ペーストおよび導電性ペーストの配合が示されている。
【０１０７】
また、表５の配合（受光面電極）の欄には、受光面電極の形成に用いられた銀ペーストおよび導電性ペーストの配合が示されている。
【０１０８】
また、表５の導電性粉末の占有率（％）の欄には、配合Ｈの銀ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）および配合Ｉ〜Ｎの導電性ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）がそれぞれ示されている。
【０１０９】
なお、サンプル８の太陽電池セルは、配合Ａの銀ペーストを用いて裏面電極が形成されるとともに配合Ｈの銀ペーストを用いて受光面電極が形成されたものに対応する。また、サンプル９〜１４の太陽電池セルはそれぞれ配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストを用いて裏面電極が形成されるとともに配合Ｉ〜Ｎの導電性ペーストを用いて受光面電極が形成されたものに対応する。
【０１１０】
【表４】
【０１１１】
【表５】
【０１１２】
表５に示すように、サンプル９〜１４の太陽電池セルの電気特性は、サンプル８の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた配合Ｂ〜ＧおよびＩ〜Ｎの導電性ペーストを用いて裏面電極および受光面電極を形成したサンプル９〜１４の太陽電池セルにおいては、従来の配合ＡおよびＨの銀ペーストを用いて裏面電極および受光面電極が形成されたサンプル８の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル８の太陽電池セルよりも大幅に低コストで製造することができることが確認された。
【０１１３】
＜実施例３＞
上記の表２に示す配合の銀ペーストを用いて裏面電極を形成するとともに、上記の表４に示す配合Ｎ、ＬおよびＩ、ならびに下記の表６に示す配合Ｏ〜Ｗの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したこと以外は実施例１と同様にしてサンプル１５〜２６の太陽電池セルを作製した。なお、配合Ｏ〜Ｗの導電性ペースト中の導電性粒子としては下記の表７に示す基材をそれぞれ用い、その基材の外表面全体を銀からなる導電層で被覆した導電性粒子からなるＥＣＫＡ社製の導電性粉末を用いた。また、実施例３で用いられた配合Ｏ〜Ｗの導電性ペースト中の導電性粒子は、導電性粒子のメジアン径（Ｄ５０）が７μｍで、個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合が３０質量％であった。
【０１１４】
そして、サンプル１５〜２６の太陽電池セルについて、それぞれ実施例１と同様の方法で電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表８および表９の電気特性の欄に示す。
【０１１５】
なお、表８および表９の電気特性の欄には、サンプル８の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル１５〜２６の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【０１１６】
また、表８および表９の配合（受光面電極）の欄には、受光面電極の形成に用いられた導電性ペーストの配合が示されている。
【０１１７】
また、表８および表９の導電性粉末の占有率（％）の欄には、配合Ｎ、ＬおよびＩ、ならびにＯ〜Ｗの導電性ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）が示されている。
【０１１８】
【表６】
【０１１９】
【表７】
【０１２０】
【表８】
【０１２１】
【表９】
【０１２２】
表８および表９に示すように、サンプル１５〜２０および２２〜２６の太陽電池セルの電気特性は、サンプル８の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた配合Ｎ、Ｌ、Ｉ、Ｏ〜ＱおよびＳ〜Ｗの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したサンプル１５〜２０および２２〜２６の太陽電池セルにおいては、従来の配合ＡおよびＨの銀ペーストを用いて裏面電極および受光面電極が形成されたサンプル８の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル８の太陽電池セルよりも大幅に低コストで製造することができることが確認された。
【０１２３】
＜実施例４＞
上記の表２に示す配合の銀ペーストを用いて裏面電極を形成するとともに、上記の表４に示す配合Ｌの導電性粉末の個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合をそれぞれ下記の表１０に示すように５質量％および１０質量％に変更した配合ＸおよびＹの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したこと以外は実施例１と同様にしてサンプル２７および２８の太陽電池セルを作製した。
【０１２４】
そして、サンプル２７および２８の太陽電池セルについて、それぞれ実施例１と同様の方法で電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表１１の電気特性の欄に示す。
【０１２５】
なお、表１１の電気特性の欄には、サンプル８の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル２７および２８の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【０１２６】
また、表１０のＡｇコート量（％）の欄には、配合ＸおよびＹの導電性ペースト中の個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合（質量％）が示されている。
【０１２７】
【表１０】
【０１２８】
【表１１】
【０１２９】
表１１に示すように、サンプル２８の太陽電池セルの電気特性は、サンプル８の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えたＹの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したサンプル２８の太陽電池セルにおいては、従来の配合ＡおよびＨの銀ペーストを用いて裏面電極および受光面電極が形成されたサンプル８の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル８の太陽電池セルよりも大幅に低コストで製造することができることが確認された。
【０１３０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ ｐ型シリコン基板、１ａ ダメージ層、２ ｎ型ドーパント拡散層、３ 反射防止膜、４ ｐ型ドーパント拡散層、６ アルミニウムペースト、７ 導電性ペースト、８ 銀ペースト、１０ 太陽電池セル、２１ 導電性粒子、２１ａ 基材、２１ｂ 導電層、２２ 銀粒子、２３ その他の成分、３３ インターコネクタ、３４ 配線部材、３５ 太陽電池ストリング、３６ 透明基板、３７ 封止材、３８ 裏面保護シート、３９ 端子ボックス、４０ ケーブル、４２ アルミニウム枠、５０ 太陽電池モジュール、６１ アルミニウム電極、７１ 裏面電極、７２ 受光面電極、８１ 受光面銀電極、８２ 裏面銀電極、１００ ｐ型シリコン基板、２００ ｎ型ドーパント拡散層、３００ 窒化シリコン膜、４００ ｐ型ドーパント拡散層、６００ アルミニウムペースト、６０１ 裏面アルミニウム電極、７００ 裏面用銀ペースト、７０１ 裏面銀電極、８００ 受光面用銀ペースト、８０１ 受光面銀電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
太陽電池セルは、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型の太陽電池セルが主流となっている（たとえば、特許文献１参照）。また、両面電極型の太陽電池セルにおいては、シリコン基板の裏面にシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。
【０００４】
また、シリコン基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池セルについても研究開発が進められている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
以下、図１４（ａ）〜図１４（ｆ）の模式的断面図を参照して、特許文献１に記載の太陽電池セルの製造方法について説明する。
【０００６】
まず、図１４（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００を用意し、次に、図１４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面全面にｎ型ドーパントであるリンを拡散させることによって、ｐ型シリコン基板１００の表面全面にｎ型ドーパント拡散層２００を形成する。
【０００７】
次に、図１４（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面全面に形成されたｎ型ドーパント拡散層２００をｐ型シリコン基板１００の受光面となる表面のみに残すように、ｎ型ドーパント拡散層２００の一部を除去する。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２００の除去は、ｎ型ドーパント拡散層２００の形成後のｐ型シリコン基板１００の受光面をレジストにより保護した後、レジストにより保護されていないｎ型ドーパント拡散層２００をエッチング処理によって除去し、その後、残存するレジストを有機溶剤等を用いて除去することによって行なうことができる。
【０００８】
次に、図１４（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の表面のｎ型ドーパント拡散層２００上に反射防止膜として機能する窒化シリコン膜３００を形成する。ここで、窒化シリコン膜３００は、減圧熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【０００９】
次に、図１４（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の受光面と反対側の裏面上の所望の位置にアルミニウムペースト６００および裏面用銀ペースト７００をそれぞれスクリーン印刷した後に乾燥させるとともに、窒化シリコン膜３００の表面上の所望の位置に受光面用銀ペースト８００をスクリーン印刷した後に乾燥させる。
【００１０】
その後、ｐ型シリコン基板１００をドライエア雰囲気中の近赤外炉中で８００℃〜８５０℃で数分〜十数分間焼成することによって、図１４（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１００の受光面のｎ型ドーパント拡散層２００上に受光面銀電極８０１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１００の裏面上に裏面アルミニウム電極６０１および裏面銀電極７０１を形成する。
【００１１】
ここで、ｐ型シリコン基板１００の受光面側においては、上記の焼成中に受光面用銀ペースト８００がファイヤースルーすることによって窒化シリコン膜３００を貫通して、上記の焼成後にｐ型シリコン基板１００の表面のｎ型ドーパント拡散層２００に電気的に接触する受光面銀電極８０１となる。
【００１２】
また、ｐ型シリコン基板１００の裏面側においては、上記の焼成中にアルミニウムペースト６００からｐ型ドーパントであるアルミニウムがｐ型シリコン基板１００の裏面に拡散することによってｐ型シリコン基板１００の裏面にｐ型ドーパント拡散層４００が形成され、上記の焼成後にアルミニウムペースト６００が裏面アルミニウム電極６０１になるとともに、裏面用銀ペースト７００が裏面銀電極７０１になる。
【００１３】
以上により、特許文献１に記載の太陽電池セルを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２３４８８４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年、単結晶または多結晶のシリコン基板を用いた結晶系の太陽電池セルにおいては、優れた特性のものをより低コストで製造することが求められている。
【００１６】
ここで、結晶系の太陽電池セルの製造においては、銀電極の形成に用いられる銀ペーストが最も高コストであるため、結晶系の太陽電池セルを低コストで製造するためには銀ペーストの使用量を低減することが最も有効である。その一方で、銀ペーストの使用量を低減した場合には、銀電極の直列抵抗が増加することによって太陽電池セルの特性が低下する。
【００１７】
そのため、太陽電池セルの特性の低下を抑えつつ銀ペーストの使用量を低減するための様々な試みが行なわれてきているが、その試みも最近ではすでに限界に達している。
【００１８】
この問題は、結晶系の太陽電池セルに限られる問題ではなく、他の半導体装置にも共通する問題である。
【００１９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、半導体装置の特性の低下を抑えて低コストで製造することが可能な導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストであって、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、導電性ペーストである。
【００２１】
また、本発明の導電性ペーストは、複数の銀粒子からなる銀粉末をさらに含んでいてもよい。
【００２２】
また、本発明は、複数の導電性粒子を含む半導体装置用電極であって、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、半導体装置用電極である。
【００２３】
また、本発明は、半導体基板と、半導体基板の表面上に設置された半導体装置用電極と、を含む半導体装置であって、半導体装置用電極は複数の導電性粒子を含み、導電性粒子は、基材と、基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、を有している、半導体装置である。
【００２４】
さらに、本発明は、半導体基板上に複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストを塗布する工程と、導電性ペーストを焼成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、半導体装置の特性の低下を抑えて低コストで製造することが可能な導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、実施の形態１の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【図２】ｐ型シリコン基板の表面上に塗布された導電性ペーストの一例を図解する模式的な断面図である。
【図３】導電性ペーストに含まれる導電性粒子の一例の模式的な断面図である。
【図４】実施の形態１の太陽電池セルの受光面の模式的な平面図である。
【図５】実施の形態１の太陽電池セルの裏面の模式的な平面図である。
【図６】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図７】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図８】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図９】実施の形態１の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する方法の一例の製造工程の他の一部について図解する模式的な斜視図である。
【図１０】実施の形態１の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図１１】図１０に示す太陽電池モジュールにアルミニウム枠などを取り付けた構成の一例の模式的な側面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｈ）は、実施の形態２の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｈ）は、実施の形態３の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、特許文献１に記載の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図１（ａ）〜図１（ｈ）に、実施の形態１の太陽電池セルの製造方法について図解する模式的な断面図を示す。
【００２９】
まず、図１（ａ）に示すように、単結晶または多結晶のｐ型のシリコンインゴットをたとえばワイヤソーなどでスライスすることによってｐ型シリコン基板１を得る。ここで、ｐ型シリコン基板１の表面全面には上記のシリコンインゴットのスライス時に生じたダメージ層１ａが形成される。
【００３０】
次に、図１（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによって、ｐ型シリコン基板１の表面全面に形成されたダメージ層１ａを除去する。ここで、エッチング条件を調整することによって、ｐ型シリコン基板１の表面にたとえばテクスチャ構造などの微小な凹凸を形成することもできる。このように、ｐ型シリコン基板１の表面に微小な凹凸を形成した場合には、ｐ型シリコン基板１の微小な凹凸を有する表面に入射する太陽光の反射を低減することができるため、太陽電池セルの変換効率を高めることができる。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面のうち最も大きな面積を有する２つの主面のうち一方の主面（以下、「第１主面」という）にｎ型ドーパント拡散層２を形成する。ここで、ｎ型ドーパント拡散層２は、たとえばＰＯＣｌ3などのｎ型ドーパントであるリンを含むガスを用いた気相拡散またはリンの化合物を含むドーパント液を用いた塗布拡散などの方法により形成することができる。なお、リンの拡散によってｐ型シリコン基板１の第１主面にリンシリケートガラス層が形成された場合には、リンシリケートガラス層はたとえば酸処理などによって除去される。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。ここで、反射防止膜３は、たとえば、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を形成する方法または常圧ＣＶＤ法を用いて酸化チタン膜を形成する方法などによって形成することができる。
【００３３】
次に、図１（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面とは反対側の第２主面に導電性ペースト７を塗布し、その後乾燥させる。
【００３４】
ここで、導電性ペースト７としては、従来の銀ペーストに代えて、従来の銀ペーストの銀粉末の少なくとも一部を当該銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えたものが用いられる。
【００３５】
図２に、ｐ型シリコン基板１の表面上に塗布された導電性ペースト７の一例を図解する模式的な断面図を示す。ここで、導電性ペースト７は、複数の導電性粒子２１からなる導電性粉末と、複数の銀粒子２２からなる銀粉末と、その他の成分２３とを含んでいる。
【００３６】
図３に、導電性ペースト７に含まれる導電性粒子２１の一例の模式的な断面図を示す。ここで、導電性粒子２１は、基材２１ａと、基材２１ａの外表面の少なくとも一部を被覆する電気導電性の導電層２１ｂとから構成されている。
【００３７】
基材２１ａとしては、たとえば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、ケイ酸塩ガラスまたはニッケルなどの銀よりも安価な電気導電性または電気絶縁性の物質を用いることができる。
【００３８】
また、導電層２１ｂとしては、たとえば、銀などの電気導電性の物質を用いることができる。なお、基材２１ａの外表面の少なくとも一部を導電層２１ｂで被覆する方法としては、たとえば無電解めっき法などを用いることができる。
【００３９】
また、その他の成分２３としては、たとえば、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などの従来の銀ペーストに用いられている成分などを用いることができる。
【００４０】
以上の構成を有する導電性ペースト７は、たとえば、複数の導電性粒子２１からなる導電性粉末と、複数の銀粒子２２からなる銀粉末と、その他の成分２３とを従来から公知の方法により混合することによって作製することができる。
【００４１】
なお、上記においては、導電性ペースト７の一例として、銀粉末の一部を導電性粉末に置き換えた構成ものについて説明したが、導電性ペースト７に銀粉末が全く含まれずに上記の導電性粉末のみが含まれる構成としてもよい。
【００４２】
次に、図１（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムペースト６を塗布し、その後乾燥させる。ここで、アルミニウムペースト６としては、たとえばアルミニウム粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、アルミニウムペースト６の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。なお、本実施の形態において、アルミニウムペースト６は、ｐ型シリコン基板１の第２主面の周縁部分を露出させるとともに、導電性ペースト７の一部と重なるようにして塗布される。
【００４３】
次に、図１（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に銀ペースト８を塗布し、その後乾燥させる。ここで、銀ペースト８としては、たとえば銀粉末、ガラスフリット、樹脂、添加剤および有機溶剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。また、銀ペースト８の塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷法などを用いることができる。
【００４４】
その後、アルミニウムペースト６、導電性ペースト７および銀ペースト８を焼成することによって、図１（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面上にアルミニウム電極６１および裏面電極７１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の第１主面上に受光面銀電極８１を形成する。
【００４５】
ここで、ｐ型シリコン基板１の第２主面上のアルミニウム電極６１はアルミニウムペースト６が焼成されることによって形成され、裏面電極７１は導電性ペースト７が焼成されることによって形成される。
【００４６】
また、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の受光面銀電極８１は銀ペースト８が焼成されることによって形成される。
【００４７】
なお、上記の焼成の際にアルミニウムペースト６中のアルミニウムがｐ型シリコン基板１の第２主面に拡散することによって、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層４が形成される。
【００４８】
また、上記の焼成の際に銀ペースト８がファイヤースルーすることによって、反射防止膜３を貫通してｎ型ドーパント拡散層２に電気的に接続する受光面銀電極８１が形成される。以上のようにして、実施の形態１の太陽電池セル１０を製造することができる。
【００４９】
図４に、実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面の模式的な平面図を示し、図５に、実施の形態１の太陽電池セル１０の裏面の模式的な平面図を示す。
【００５０】
図４に示すように、実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面側の受光面銀電極８１は格子状に形成されている。また、図５に示すように、実施の形態１の太陽電池セル１０の裏面側の裏面電極７１は矩形状に形成されており、裏面電極７１の一部と重なるようにしてアルミニウム電極６１が形成されている。なお、受光面銀電極８１の形状は図４に示す形状に限定されるものではなく、アルミニウム電極６１および裏面電極７１の形状は図５に示す形状に限定されるものでもない。
【００５１】
ここで、上記の導電性ペースト７の焼成による裏面電極７１の形成工程は、導電性ペースト７中の導電性粒子２１（および銀粒子２２）の溶融温度未満の温度に導電性ペースト７が加熱されることによって行なわれるため、裏面電極７１は、導電性粒子２１（および銀粒子２２）が溶融せずに凝集して固結した構成となる。
【００５２】
したがって、仮に導電性ペースト７中の導電性粒子２１の基材２１ａとして電気絶縁性の材質を用いた場合でも、導電性粒子２１の基材２１ａの外表面の電気導電性の導電層２１ｂを通して電気を導通させることによって裏面電極７１の電気電導性を担保することができる。
【００５３】
また、導電性ペースト７を焼成して形成された裏面電極７１は、従来の銀ペーストを焼成して形成された銀電極とほぼ同等程度の電極特性を有するため、裏面電極７１とｐ型シリコン基板１の第２主面との直列抵抗の上昇も抑えることができる。
【００５４】
以上のように、従来の銀ペーストに代えて、従来の銀ペーストの銀粉末の少なくとも一部を当該銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた導電性ペースト７を用いることによって、太陽電池セルの特性の低下をなるべく抑えつつ、太陽電池セルの製造コストを低減することが可能となる。
【００５５】
また、たとえば以下のようにして、上記の実施の形態１の太陽電池セル１０を用いて太陽電池モジュールを製造することができる。
【００５６】
まず、図６の模式的斜視図に示すように、実施の形態１の太陽電池セル１０の受光面銀電極８１上に電気導電性の部材であるインターコネクタ３３の一端を接続する。
【００５７】
次に、図７の模式的斜視図に示すように、インターコネクタ３３が接続された太陽電池セル１０を一列に配列し、太陽電池セル１０の受光面銀電極８１に接続されているインターコネクタ３３の他端を、その太陽電池セル１０に隣接する他の太陽電池セル１０の裏面の裏面電極７１に順次接続していくことによって太陽電池ストリング３５を作製する。
【００５８】
次に、図８の模式的斜視図に示すように、太陽電池ストリング３５を並べて、太陽電池ストリング３５の両端からそれぞれ突出しているインターコネクタ３３と、その太陽電池ストリング３５に隣接する他の太陽電池ストリング３５の両端から突出しているインターコネクタ３３とを導電性部材である配線部材３４を用いて接続することによって、隣接する太陽電池ストリング３５同士を直列に接続する。
【００５９】
その後、図９の模式的斜視図に示すように、ガラス基板などの透明基板３６とＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの裏面保護シート３８との間に、上記接続後の太陽電池ストリング３５をＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの封止材３７で封止したものを挟み込む。以上により、実施の形態１の太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュールを作製することができる。
【００６０】
図１０に、上記のようにして作製した実施の形態１の太陽電池セル１０を用いた太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、太陽電池モジュール５０においては、透明基板３６と裏面保護シート３８との間の封止材３７中に太陽電池セル１０が封止されている。そして、太陽電池セル１０の受光面銀電極８１にインターコネクタ３３の一端が電気的に接続され、太陽電池セル１０の裏面の裏面電極７１にインターコネクタ３３の他端が電気的に接続されている。
【００６１】
また、図１１の模式的側面図に示すように、図１０に示す構成の太陽電池モジュール５０の周縁にアルミニウム枠４２を取り付けるとともに、太陽電池モジュール５０の裏面側にケーブル４０を備えた端子ボックス３９を取り付けることも可能である。
【００６２】
なお、上記においては、太陽電池セルの半導体基板としてｐ型シリコン基板を用いたが、ｐ型シリコン基板以外の半導体基板を用いてもよい。
【００６３】
＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、ｐ型シリコン基板１の第２主面上だけでなく、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上にも導電性ペースト７を塗布する点に特徴がある。
【００６４】
以下、図１２（ａ）〜図１２（ｈ）の模式的断面図を参照して、実施の形態２の太陽電池セルの製造方法について説明する。
【００６５】
まず、図１２（ａ）に示すように、表面全面にダメージ層１ａが形成されたｐ型シリコン基板１を用意し、次に、図１２（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによってダメージ層１ａを除去する。
【００６６】
次に、図１２（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面にｎ型ドーパント拡散層２を形成し、図１２（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。
【００６７】
次に、図１２（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面に導電性ペースト７を塗布した後に乾燥させるとともに、図１２（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムペースト６を塗布した後に乾燥させる。ここまでの工程は、実施の形態１と同様である。
【００６８】
次に、図１２（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上にも導電性ペースト７を塗布し、その後乾燥させる。ここで、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に塗布される導電性ペースト７としては、たとえば、上記で説明したものと同様の構成のものを用いることができる。
【００６９】
その後、アルミニウムペースト６、導電性ペースト７および銀ペースト８を焼成することによって、図１２（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面上にアルミニウム電極６１および裏面電極７１を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層４を形成し、さらにはｐ型シリコン基板１の第１主面上に受光面電極７２を形成する。以上のようにして、実施の形態２の太陽電池セル１０を製造することができる。
【００７０】
ここで、上記の導電性ペースト７の焼成による受光面電極７２の形成工程は、導電性ペースト７中の導電性粒子２１（および銀粒子２２）の溶融温度未満の温度に導電性ペースト７が加熱されることによって行なわれるため、受光面電極７２は、導電性粒子２１（および銀粒子２２）が溶融せずに凝集して固結した構成となる。
【００７１】
したがって、仮に導電性ペースト７中の導電性粒子２１の基材２１ａとして電気絶縁性の材質を用いた場合でも、導電性粒子２１の基材２１ａの外表面の電気導電性の導電層２１ｂを通して電気を導通させることによって受光面電極７２の電気電導性を担保することができる。
【００７２】
また、導電性ペースト７を焼成して形成された受光面電極７２は、銀ペーストを焼成して形成された実施の形態１の受光面銀電極８１とほぼ同等程度の電極特性を有するため、受光面電極７２とｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２との直列抵抗の上昇も抑えることができる。
【００７３】
以上のように、実施の形態２においては、ｐ型シリコン基板１の第２主面上だけでなく、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上にも導電性ペースト７を塗布して太陽電池セル１０を作製しているため、実施の形態１よりもさらに太陽電池セルの製造コストを低減することが可能となる。
【００７４】
実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については省略する。
【００７５】
＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、ｐ型シリコン基板１の第２主面上には導電性ペースト７を塗布せず、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上のみに導電性ペースト７を塗布する点に特徴がある。
【００７６】
以下、図１３（ａ）〜図１３（ｈ）の模式的断面図を参照して、実施の形態３の太陽電池セルの製造方法について説明する。
【００７７】
まず、図１３（ａ）に示すように、表面全面にダメージ層１ａが形成されたｐ型シリコン基板１を用意し、次に、図１３（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の表面全面をエッチングすることによってダメージ層１ａを除去する。
【００７８】
次に、図１３（ｃ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面にｎ型ドーパント拡散層２を形成し、図１３（ｄ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面のｎ型ドーパント拡散層２上に反射防止膜３を形成する。ここまでの工程は、実施の形態１および実施の形態２と同様である。
【００７９】
次に、図１３（ｅ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面に銀ペースト８を塗布した後に乾燥させる。ここで、ｐ型シリコン基板１の第２主面に塗布される銀ペースト８としては、たとえば、上記で説明したものと同様の構成のものを用いることができる。
【００８０】
次に、図１３（ｆ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面にアルミニウムペースト６を塗布した後に乾燥させ、その後、図１３（ｇ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に導電性ペースト７を塗布した後に乾燥させる。
【００８１】
その後、アルミニウムペースト６、導電性ペースト７および銀ペースト８を焼成することによって、図１３（ｈ）に示すように、ｐ型シリコン基板１の第２主面上にアルミニウム電極６１および裏面銀電極８２を形成するとともに、ｐ型シリコン基板１の第２主面にｐ型ドーパント拡散層４を形成し、さらにはｐ型シリコン基板１の第１主面上に受光面電極７２を形成する。以上のようにして、実施の形態３の太陽電池セル１０を製造することができる。
【００８２】
以上のように、実施の形態３においては、ｐ型シリコン基板１の第１主面上の反射防止膜３上に導電性ペースト７を塗布して電極面積がより大きい太陽電池セル１０の受光面側の電極を形成しているため、実施の形態１よりもさらに太陽電池セルの製造コストを低減することが可能となる。
【００８３】
実施の形態３における上記以外の説明は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、その説明については省略する。
【実施例】
【００８４】
＜実施例１＞
まず、１辺が１５６ｍｍの正方形状の２つの主面を有し、かつ厚さ２００μｍのｐ型多結晶シリコン基板を作製した。ここで、ｐ型多結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコンインゴットをワイヤソーでスライスした後にアルカリ溶液でエッチングして表面のダメージ層を除去することによって作製した。
【００８５】
次に、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面にリンシリケートガラス液（ＰＳＧ液）を塗布した後にｐ型多結晶シリコン基板を約９００℃の温度雰囲気中に設置することによって、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面にリンの拡散によるｎ型ドーパント拡散層を形成した。ここで、ｎ型ドーパント拡散層の面抵抗は約５０Ω／□であった。
【００８６】
次に、ｐ型多結晶シリコン基板の主面のｎ型ドーパント拡散層上に厚さ８０ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。
【００８７】
以上のようにして、一方の主面上に窒化シリコン膜が形成されたｐ型多結晶シリコン基板を複数作製し、これらのｐ型シリコン基板の窒化シリコン膜の形成側とは反対側の他方の主面の一部にそれぞれ下記の表１に示す配合Ａの銀ペーストまたは配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストをスクリーン印刷法により塗布した後に、その一部と重なるようにしてｐ型シリコン基板の主面のほぼ全面にそれぞれ市販のアルミニウムペーストをスクリーン印刷法により塗布した。その後、ｐ型多結晶シリコン基板の主面に塗布された導電性ペースト、銀ペーストおよびアルミニウムペーストをそれぞれ１５０℃程度の温度雰囲気で乾燥させた。
【００８８】
ここで、配合Ａの銀ペーストおよび配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストはそれぞれ、表１に示す成分を表１に示す配合（質量％）に配合してミキサーで混練した後に３本ロールで導電性粉末および／または銀粉末を分散させることによって作製した。なお、配合Ａの銀ペーストの粘度および配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストの粘度はそれぞれ約１７０Ｐａ・ｓ（ブルックフィールド社製の粘度計を用いて回転速度１０ｒｐｍで測定）とした。
【００８９】
なお、実施例１においては、導電性粉末としては矩形の表面を有する板状のアルミナ基材の外表面の全体を銀からなる導電層で被覆した導電性粒子からなるＥＣＫＡ社製の導電性粉末を用いた。また、実施例１で用いられた導電性粉末の導電性粒子は、導電性粒子のメジアン径（Ｄ５０）が７μｍで、個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合が３０質量％であった。
【００９０】
また、ガラスフリットとしてはホウ珪酸鉛ガラスが用いられ、樹脂としてはエチルセルロースが用いられ、溶剤としては酢酸ブチルカルビトールが用いられた。
【００９１】
【表１】
【００９２】
次に、それぞれのｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面の窒化シリコン膜上に格子状に下記の表２に示す組成の銀ペーストをスクリーン印刷法により印刷した後、ｐ型多結晶シリコン基板の主面の窒化シリコン膜上に塗布された銀ペーストを１５０℃程度の温度雰囲気で乾燥させた。
【００９３】
【表２】
【００９４】
その後、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面上に塗布された銀ペースト、ｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面上に塗布されたアルミニウムペーストならびに導電性ペーストまたは銀ペーストを空気中で８６０℃の温度で焼成した。
【００９５】
これにより、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の主面上においては、銀ペーストがファイヤースルーすることによって窒化シリコン膜を貫通してｎ型ドーパント拡散層に電気的に接続した銀ペーストの焼成物である銀電極（受光面電極）が形成された。また、ｐ型多結晶シリコン基板の他方の主面にはアルミニウムペーストからアルミニウムが拡散することによってｐ型ドーパント拡散層が形成されるとともに、アルミニウムペーストの焼成物であるアルミニウム電極と、導電性ペーストまたは銀ペーストの焼成物である銀電極（裏面電極）とが形成された。
【００９６】
以上により、銀電極からなる受光面電極を有するとともに、裏面にアルミニウム電極および銀電極からなる裏面電極を有するサンプル１〜７の太陽電池セルを作製した。ここで、サンプル１の太陽電池セルは配合Ａの銀ペーストを用いて裏面電極が形成された太陽電池セルであり、サンプル２〜７の太陽電池セルはそれぞれ配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストを用いて裏面電極が形成された太陽電池セルである。
【００９７】
次に、上記のようにして作製したサンプル１〜７の太陽電池セルの裏面電極側の主面を導電性のステージ上に全面吸着させた状態で、受光面電極側の主面にそれぞれ擬似太陽光を照射することによって、サンプル１〜７の太陽電池セルの電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表３の電気特性の欄に示す。
【００９８】
なお、表３の電気特性の欄には、サンプル１の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル２〜７の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【００９９】
また、表３の配合（裏面電極）の欄には、裏面電極の形成に用いられた銀ペーストおよび導電性ペーストの配合が示されている。
【０１００】
また、表３の導電性粉末の占有率（％）の欄には、配合Ａの銀ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）および配合Ｂ〜Ｇの導電性ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）がそれぞれ示されている。
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
表３に示すように、サンプル２〜７の太陽電池セルの電気特性は、サンプル１の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストを用いて裏面電極が形成されたサンプル２〜７の太陽電池セルにおいては、従来の配合Ａの銀ペーストを用いて裏面電極が形成されたサンプル１の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル１の太陽電池セルよりも低コストで製造することができることが確認された。
【０１０３】
＜実施例２＞
上記の表２に示す配合の銀ペーストに代えて、下記の表４に示す配合Ｈの銀ペーストおよび配合Ｉ〜Ｎの導電性ペースト用いて受光面電極を形成したこと以外は実施例１と同様にしてサンプル８〜１４の太陽電池セルをそれぞれ作製した。なお、配合Ｉ〜Ｎの導電性ペースト中の導電性粒子としては実施例１と同様の導電性粒子を用いた。
【０１０４】
そして、サンプル８〜１４の太陽電池セルについて、それぞれ実施例１と同様の方法で電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表５の電気特性の欄に示す。
【０１０５】
なお、表５の電気特性の欄には、サンプル８の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル９〜１４の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【０１０６】
また、表５の配合（裏面電極）の欄には、裏面電極の形成に用いられた銀ペーストおよび導電性ペーストの配合が示されている。
【０１０７】
また、表５の配合（受光面電極）の欄には、受光面電極の形成に用いられた銀ペーストおよび導電性ペーストの配合が示されている。
【０１０８】
また、表５の導電性粉末の占有率（％）の欄には、配合Ｈの銀ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）および配合Ｉ〜Ｎの導電性ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）がそれぞれ示されている。
【０１０９】
なお、サンプル８の太陽電池セルは、配合Ａの銀ペーストを用いて裏面電極が形成されるとともに配合Ｈの銀ペーストを用いて受光面電極が形成されたものに対応する。また、サンプル９〜１４の太陽電池セルはそれぞれ配合Ｂ〜Ｇの導電性ペーストを用いて裏面電極が形成されるとともに配合Ｉ〜Ｎの導電性ペーストを用いて受光面電極が形成されたものに対応する。
【０１１０】
【表４】
【０１１１】
【表５】
【０１１２】
表５に示すように、サンプル９〜１４の太陽電池セルの電気特性は、サンプル８の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた配合Ｂ〜ＧおよびＩ〜Ｎの導電性ペーストを用いて裏面電極および受光面電極を形成したサンプル９〜１４の太陽電池セルにおいては、従来の配合ＡおよびＨの銀ペーストを用いて裏面電極および受光面電極が形成されたサンプル８の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル８の太陽電池セルよりも大幅に低コストで製造することができることが確認された。
【０１１３】
＜実施例３＞
上記の表２に示す配合の銀ペーストを用いて裏面電極を形成するとともに、上記の表４に示す配合Ｎ、ＬおよびＩ、ならびに下記の表６に示す配合Ｏ〜Ｗの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したこと以外は実施例１と同様にしてサンプル１５〜２６の太陽電池セルを作製した。なお、配合Ｏ〜Ｗの導電性ペースト中の導電性粒子としては下記の表７に示す基材をそれぞれ用い、その基材の外表面全体を銀からなる導電層で被覆した導電性粒子からなるＥＣＫＡ社製の導電性粉末を用いた。また、実施例３で用いられた配合Ｏ〜Ｗの導電性ペースト中の導電性粒子は、導電性粒子のメジアン径（Ｄ５０）が７μｍで、個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合が３０質量％であった。
【０１１４】
そして、サンプル１５〜２６の太陽電池セルについて、それぞれ実施例１と同様の方法で電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表８および表９の電気特性の欄に示す。
【０１１５】
なお、表８および表９の電気特性の欄には、サンプル８の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル１５〜２６の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【０１１６】
また、表８および表９の配合（受光面電極）の欄には、受光面電極の形成に用いられた導電性ペーストの配合が示されている。
【０１１７】
また、表８および表９の導電性粉末の占有率（％）の欄には、配合Ｎ、ＬおよびＩ、ならびにＯ〜Ｗの導電性ペースト中の銀粉末と導電性粉末との総質量に対する導電性粉末の質量の割合（質量％）が示されている。
【０１１８】
【表６】
【０１１９】
【表７】
【０１２０】
【表８】
【０１２１】
【表９】
【０１２２】
表８および表９に示すように、サンプル１５〜２０および２２〜２６の太陽電池セルの電気特性は、サンプル８の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えた配合Ｎ、Ｌ、Ｉ、Ｏ〜ＱおよびＳ〜Ｗの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したサンプル１５〜２０および２２〜２６の太陽電池セルにおいては、従来の配合ＡおよびＨの銀ペーストを用いて裏面電極および受光面電極が形成されたサンプル８の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル８の太陽電池セルよりも大幅に低コストで製造することができることが確認された。
【０１２３】
＜実施例４＞
上記の表２に示す配合の銀ペーストを用いて裏面電極を形成するとともに、上記の表４に示す配合Ｌの導電性粉末の個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合をそれぞれ下記の表１０に示すように５質量％および１０質量％に変更した配合ＸおよびＹの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したこと以外は実施例１と同様にしてサンプル２７および２８の太陽電池セルを作製した。
【０１２４】
そして、サンプル２７および２８の太陽電池セルについて、それぞれ実施例１と同様の方法で電流−電圧特性を測定し、その最大出力を算出した。その結果を表１１の電気特性の欄に示す。
【０１２５】
なお、表１１の電気特性の欄には、サンプル８の太陽電池セルの最大出力を１００としたときのサンプル２７および２８の太陽電池セルのそれぞれ最大出力の相対値が示されている。
【０１２６】
また、表１０のＡｇコート量（％）の欄には、配合ＸおよびＹの導電性ペースト中の個々の導電性粒子の質量に対する銀からなる導電層の質量の割合（質量％）が示されている。
【０１２７】
【表１０】
【０１２８】
【表１１】
【０１２９】
表１１に示すように、サンプル２８の太陽電池セルの電気特性は、サンプル８の太陽電池セルの電気特性と同等程度であった。したがって、銀粉末の少なくとも一部を銀粉末よりも安価な導電性粉末に置き換えたＹの導電性ペーストを用いて受光面電極を形成したサンプル２８の太陽電池セルにおいては、従来の配合ＡおよびＨの銀ペーストを用いて裏面電極および受光面電極が形成されたサンプル８の太陽電池セルと同等程度の電気特性の低下を保持しつつ、サンプル８の太陽電池セルよりも大幅に低コストで製造することができることが確認された。
【０１３０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、導電性ペースト、半導体装置用電極、半導体装置および半導体装置の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ ｐ型シリコン基板、１ａ ダメージ層、２ ｎ型ドーパント拡散層、３ 反射防止膜、４ ｐ型ドーパント拡散層、６ アルミニウムペースト、７ 導電性ペースト、８ 銀ペースト、１０ 太陽電池セル、２１ 導電性粒子、２１ａ 基材、２１ｂ 導電層、２２ 銀粒子、２３ その他の成分、３３ インターコネクタ、３４ 配線部材、３５ 太陽電池ストリング、３６ 透明基板、３７ 封止材、３８ 裏面保護シート、３９ 端子ボックス、４０ ケーブル、４２ アルミニウム枠、５０ 太陽電池モジュール、６１ アルミニウム電極、７１ 裏面電極、７２ 受光面電極、８１ 受光面銀電極、８２ 裏面銀電極、１００ ｐ型シリコン基板、２００ ｎ型ドーパント拡散層、３００ 窒化シリコン膜、４００ ｐ型ドーパント拡散層、６００ アルミニウムペースト、６０１ 裏面アルミニウム電極、７００ 裏面用銀ペースト、７０１ 裏面銀電極、８００ 受光面用銀ペースト、８０１ 受光面銀電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストであって、
前記導電性粒子は、
基材と、
前記基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、
を有している、導電性ペースト。
【請求項２】
複数の銀粒子からなる銀粉末をさらに含む、請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
複数の導電性粒子を含む半導体装置用電極であって、
前記導電性粒子は、
基材と、
前記基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、
を有している、半導体装置用電極。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板の表面上に設置された半導体装置用電極と、を含む半導体装置であって、
前記半導体装置用電極は複数の導電性粒子を含み、
前記導電性粒子は、
基材と、
前記基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、
を有している、半導体装置。
【請求項５】
半導体基板上に複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストを塗布する工程と、
前記導電性ペーストを焼成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１】
複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストであって、
前記導電性粒子は、
基材と、
前記基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、
を有している、導電性ペースト。
【請求項２】
複数の銀粒子からなる銀粉末をさらに含む、請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
複数の導電性粒子を含む半導体装置用電極であって、
前記導電性粒子は、
基材と、
前記基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、
を有している、半導体装置用電極。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板の表面上に設置された半導体装置用電極と、を含む半導体装置であって、
前記半導体装置用電極は複数の導電性粒子を含み、
前記導電性粒子は、
基材と、
前記基材の外表面の少なくとも一部を被覆する導電層と、
を有している、半導体装置。
【請求項５】
半導体基板上に複数の導電性粒子からなる導電性粉末を含む導電性ペーストを塗布する工程と、
前記導電性ペーストを焼成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−５４３１３（Ｐ２０１１−５４３１３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２００１８９（Ｐ２００９−２００１８９）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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