JP6982688B2 - 表面処理された銀粉末及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面処理された銀粉末及びその製造方法に係り、さらに詳細には、太陽電池用電極や積層コンデンサの内部電極、回路基板の導体パターンなど、電子部品における電極を形成させるための導電性ペーストへの使用に適した銀粉末及びその製造方法に関する。

導電性金属ペーストは、塗膜形成が可能な塗布適性を有し、乾燥または焼成された塗膜に電気が流れるペーストであって、樹脂系バインダーと溶媒からなるビヒクル中に導電性フィラー（金属フィラー）を単独でまたはガラスフリットと一緒に分散させた流動性組成物であり、電気回路の形成やセラミックコンデンサの外部電極の形成などに広く用いられている。

特に、銀ペースト（Ｓｉｌｖｅｒ Ｐａｓｔｅ）は、複合系導電性ペーストの中で最も化学的に安定し、導電性にも優れるため、伝導性接着及びコーティング、そして微細回路形成などの様々な分野において、かなりその応用範囲が広い。ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）などの信頼性を特に重視する電子部品において、銀ペーストは、ＳＴＨ（Ｓｉｌｖｅｒ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｈｏｌｅ）用の接着またはコーティング材などとして使用され、積層コンデンサでは内部電極用として使用され、最近はシリコン系太陽電池で電極材料として広く使用されている。

さらに具体的には、太陽電池の前面電極は、主に銀（Ａｇ）粉末を主材料とした導電性ペーストが反射防止膜上にグリッドパターン（ｇｒｉｄ ｐａｔｔｅｒｎ）で印刷された後、焼結されて形成される。このとき、前面電極は、熱処理による焼結過程で反射防止膜を浸透してＮ型シリコン層とオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）を形成することにより、太陽電池の直列抵抗を下げて変換効率を上昇させる。

導電性ペーストのレオロジー（ｒｈｅｏｌｏｇｙ）は、印刷特性（塗布適性）を決定付ける主要因子である。電子部品の小型化や電極パターンの高密度化または微細パターン化などに対応するためには、印刷特性に影響を与える導電性ペーストのレオロジーが重要であり、特に太陽電池用スクリーン印刷電極は、電極の狭い線幅と高い厚さ、すなわちアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）の増加を要求するので、導電性ペーストのレオロジーがさらに重要である。

導電性ペーストを構成しているフィラー、樹脂系バインダー、溶剤、添加剤などの相互作用によって形成される網目（Ｎｅｔｗｏｒｋ）構造によって、レオロジーを含む特性が変わる。特に導電性ペーストにおいて最も多くの量を占める銀粉末は、その表面にコーティングされた表面処理剤の種類及び含有量に応じて、銀粉末とは異なる構成成分との相互作用力を異ならせて形成される網目構造の形態を決定付ける重要な役割を果たす。したがって、ペーストの印刷特性及びレオロジーを制御するためには、銀粉末の表面処理剤の種類及び含有量に応じた表面化学的特性を制御する技術が求められる。

従来の先行特許（日本公開特許第２０１６−３３２５９号）では、スクリーン印刷を用いた微細パターン形成のためにチキソ比（低いｒｐｍでの粘度／高いｒｐｍでの粘度）の高い導電性ペーストを得ることができる銀粉末及びその製造方法を提供している。

しかし、最近では、太陽電池用スクリーン印刷の印刷速度が高速化され、パターンもさらに微細化されることにより、導電性ペーストの版抜け性が重要な特徴となり、これにより高いチキソ比を有する導電性ペーストの場合には、ペーストのスリップ（Ｓｌｉｐ）性が減少し、粘着性（ｔａｃｋｙ）が増加して印刷品質が低下するという問題点がある。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、導電性ペーストに使用される銀粉末の表面処理方法を提供することにより、前記表面処理された銀粉末を含めて高いｒｐｍでの粘度に対する低いｒｐｍでの粘度の比率であるチキソ比が低く、高速印刷及び微細パターン印刷に有利な導電性ペーストを提供することにある。

しかし、本発明の目的は、上述した目的に制限されず、上述していない別の目的は、以降の記載から当業者に明確に理解できるだろう。

本発明は、溶剤に銀粉末を分散させ、陰イオン系界面活性剤を含む第１処理剤を入れ、混合攪拌して銀粉末にコーティングさせる第１表面処理ステップ（Ｓ４１）と、前記第１処理剤がコーティングされた銀粉末の表面に、脂肪酸または脂肪酸塩を含む第２処理剤がコーティングされるように表面処理する第２表面処理ステップ（Ｓ４２）とを含む、銀粉末の表面処理方法を提供する。

また、前記陰イオン系界面活性剤は、芳香族アルコールホスフェート（Ａｒｏｍａｔｉｃ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、脂肪族アルコールホスフェート（Ｆａｔｔｙ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩（Ｄｉａｌｋｙｌ ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅ）及びポリペプチド（Ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ）よりなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。

また、前記脂肪酸は、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ミリスチン酸（ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ）、パルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（Ｓｔｅａｒｉｃ Ａｃｉｄ）、ベヘン酸（ｂｅｈｅｎｉｃ ａｃｉｄ）、オレイン酸（ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、リノール酸（ｌｉｎｏｌｉｃ ａｃｉｄ）及びアラキドン酸（ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ）よりなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。

また、前記脂肪酸塩は、脂肪酸が水酸化カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、アンモニア（ａｍｍｏｎｉａ）、メチルアミン（ｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、エチルアミン（ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチルアミン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリエチルアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、エタノールアミン（ｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、ジエタノールアミン（ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）またはトリエタノールアミン（ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）と塩を形成した脂肪酸塩を含むことを特徴とする。

また、前記第１表面処理ステップ（Ｓ４１）は、溶剤に銀粉末を入れて分散させた銀粉末分散液を製造し、溶剤に前記第１処理剤を入れ、撹拌して第１コーティング液を製造した後、前記銀粉末分散液に前記第１コーティング液を入れて混合攪拌するステップであることを特徴とする。

また、前記第１表面処理ステップ（Ｓ４１）は、銀粉末１００重量部に対して前記第１処理剤０．１〜２重量部で混合されるように銀粉末分散液及び第１コーティング液を混合するステップであることを特徴とする。

また、前記第２表面処理ステップ（Ｓ４２）は、前記第１処理剤でコーティングされた銀粉末を溶剤に分散させた後、第２処理剤を含むアルコール溶液を添加し、攪拌するステップであることを特徴とする。

また、前記第２表面処理ステップ（Ｓ４２）は、前記第１処理剤でコーティングされた銀粉末１００重量部に対して前記第２処理剤が０．１〜１．０重量部で混合されるように、第２処理剤を含むアルコール溶液を添加するステップであることを特徴とする。

また、本発明は、銀イオン、アンモニア（ＮＨ_３）及び硝酸（ＨＮＯ_３）を含む第１反応液、及び還元剤を含む第２反応液を製造する反応液製造ステップ（Ｓ２１）と、第１反応液と第２反応液とを反応させて銀粉末を得る析出ステップ（Ｓ２２）とを含む銀塩還元ステップ（Ｓ２）と、前記得られた銀粉末を、陰イオン系界面活性剤を含む第１処理剤を用いて１次処理し、脂肪酸または脂肪酸塩を含む第２処理剤を用いて２次処理する表面処理ステップ（Ｓ４）とを含む、表面処理された銀粉末を製造する銀粉末の製造方法を提供する。

また、本発明は、平均粒径（Ｄ５０）が１．０〜３．０μｍの銀粉末であって、前記銀粉末は、陰イオン系界面活性剤を含む第１処理剤を用いて１次表面処理され、脂肪酸または脂肪酸塩を含む第２処理剤を用いて２次表面処理された銀粉末である導電性ペースト用銀粉末を提供する。

また、本発明は、前記導電性ペースト用銀粉末を含む金属粉末と、
溶剤及び有機バインダーを含むガラスビヒクルとを含む、導電性ペーストを提供する。

また、前記導電性ペーストは、２５℃での粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した場合、１０ｒｐｍで測定された粘度に対する１ｒｐｍで測定された粘度の比が０．８乃至１．５であることを特徴とする。

また、前記導電性ペーストは、２５℃での粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した場合、１０ｒｐｍで測定された粘度が３５０乃至５００Ｐａ・ｓであることを特徴とする。

また、前記導電性ペースト用銀粉末を含む金属粉末と、ガラスフリットと、溶剤及び有機バインダーを含む有機ビヒクルとを含む、太陽電池電極用導電性ペーストを提供する。

本発明は、銀粉末を、陰イオン系界面活性剤を含む第１処理剤、及び脂肪酸または脂肪酸塩を含む第２処理剤を用いて表面処理することにより、チキソ比が低く、これを含む導電性ペーストを提供して高速印刷及び微細パターン印刷に有利な導電性ペーストを提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明するに先立ち、本明細書で使用された用語は、特定の実施形態を記述するためのものに過ぎず、添付する特許請求の範囲のみによって限定される本発明の範囲を限定しようとするものではないことを理解すべきである。本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、他の記載がない限り、技術的に通常の技術を有する者に一般的に理解されるのと同じ意味を持つ。

本明細書及び請求の範囲の全般にわたり、他の記載がない限り、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、言及された物、ステップ、または一群の物及びステップを含むことを意味し、任意のある他の物、ステップ、または一群の物または一群のステップを排除する意味で使用されたものではない。

一方、本発明の様々な実施形態は、明確な反対の指摘がない限り、その他のいくつかの異なる実施形態と組み合わせられてもよい。特に好ましいか有利であると指示するある特徴も、好ましいか有利であると指示したその他のいずれかの特徴及び複数の特徴と組み合わせられてもよい。以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態及びこれによる効果を説明することにする。

本発明は、製造過程で陰イオン系界面活性剤を含む第１表面処理剤、及び脂肪酸または脂肪酸塩を含む第２表面処理剤を用いて銀粉末を表面処理することにより製造される銀粉末を含む導電性ペーストのレオロジーを制御して、高速印刷及び微細パターン印刷に特に適した導電性ペーストを提供する。

本発明の一実施形態に係る銀粉末の製造方法は、銀塩製造ステップ（Ｓ１）；銀塩還元ステップ（Ｓ２）；濾過及び洗浄などの精製ステップ（Ｓ３）；及び表面処理ステップ（Ｓ４）；を含んでなる。本発明に係る銀粉末の製造方法は、表面処理ステップ（Ｓ４）を必ず含み、これ以外のステップは省略可能である。すなわち、本発明の一実施形態に係る表面処理ステップ（Ｓ４）は、前記ステップで製造された銀粉末だけでなく、一般な方法または従来の方法で製造される銀粉末にも汎用的に適用できる。

本発明の一実施形態に係る銀塩製造ステップ（Ｓ１）は、インゴット、チップ、グラニュール形態の銀（ｓｉｌｖｅｒ、Ａｇ）を酸処理して、銀イオン（Ａｇ^＋）を含む銀塩（ｓｉｌｖｅｒ ｓａｌｔ）溶液を製造するステップであって、本ステップを経て銀塩溶液を直接製造して銀粉末を製造することができるが、市販から購入した硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）、銀塩錯体または銀中間体溶液を用いて以後のステップを行うことができる。

本発明の一実施形態に係る銀塩還元ステップ（Ｓ２）は、銀塩溶液に還元剤及びアンモニアを添加して銀イオンを還元させることにより銀粒子（ｓｉｌｖｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ）を析出させるステップであって、銀イオン、アンモニア及び硝酸を含む第１反応液、及び還元剤を含む第２反応液を製造する反応液製造ステップ（Ｓ２１）と、第１反応液と第２反応液とを反応させて銀粉末を得る析出ステップ（Ｓ２２）とを含む。

本発明の一実施形態に係る反応液製造ステップ（Ｓ２１）は、銀イオンを含む銀塩溶液にアンモニア及び硝酸を添加し、攪拌して溶解させることにより、第１反応液を製造する。

前記銀イオンは、銀陽イオンの形で含まれる物質であれば制限されない。一例として、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）、銀塩錯体または銀中間体が挙げられる。好ましくは、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）を使用するのが良い。以下、銀イオンを含む硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）を使用することを一例示として説明する。

アンモニア（ＮＨ_３）は、水溶液の形で使用でき、２５％アンモニア水溶液を使用する場合、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）１００重量部に対して１００〜１５０重量部で添加する。アンモニア水溶液が１００重量部未満で添加される場合には、反応ｐＨが低くて銀イオンがすべて還元されないか、或いは均一な粒子分布を形成させることに問題があり、１５０重量部を超えて添加される場合には、製造された銀粉末中の有機物含有量があまり高くなるという問題点がある。好ましくは、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）１００重量部に対して２５％アンモニア水溶液を１２０乃至１４０重量部で添加するのがよい。前記アンモニアは、その誘導体を含む。

硝酸（ＨＮＯ_３）は、水溶液の形で使用でき、６０％硝酸水溶液を使用する場合には、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）１００重量部に対して４０乃至１２０重量部で添加する。硝酸（ＨＮＯ_３）が４０重量部未満で添加される場合には、銀粉末のサイズ（ｓｉｚｅ）を調節するのに困難があり、硝酸（ＨＮＯ_３）が１２０重量部を超えて添加される場合には、有機物含有量が大幅に増加するという問題点がある。好ましくは、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）１００重量部に対して６０％硝酸水溶液を８０乃至１００重量部で添加するのがよい。前記硝酸は、その誘導体を含む。

銀イオン、アンモニア及び硝酸を含む第１反応液は、水などの溶剤に銀イオン、アンモニア水溶液及び硝酸水溶液を添加し、攪拌して溶解させることにより、水溶液状に製造でき、また、スラリー状にも製造できる。

本発明の一実施形態に係る反応液製造ステップ（Ｓ２１）は、還元剤を含む第２反応液を製造する。

前記還元剤は、アスコルビン酸、アルカノールアミン、ハイドロキノン、ヒドラジン及びホルマリンよりなる群から選択される１種以上であり、この中からハイドロキノンを好ましく選択できる。還元剤の含有量は、第１反応液に含まれる硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）１００重量部に対して１０乃至２０重量部で含まれることが好ましい。１０重量部未満を使用する場合には、銀イオンがすべて還元されないことがあり、２０重量部を超えて使用する場合には、有機物含有量が増加するという問題がある。好ましくは、硝酸銀１００重量部に対して還元剤１４乃至１６重量部を使用して第２反応液を製造するのが良い。

還元剤を含む第２反応液は、水などの溶媒に還元剤を添加し、攪拌して溶解させることにより、水溶液状に製造できる。

本発明の一実施形態に係る析出ステップ（Ｓ２２）は、第１反応液及び第２反応液を反応させて銀粉末を得るステップであって、反応液製造ステップ（Ｓ２１）によって製造された第１反応液を攪拌する状態で第２反応液をゆっくりと滴加するか、或いは一括添加して反応させることができる。好ましくは、一括添加した後、５分乃至１０分間さらに攪拌して混合液中で粒子を成長させることが、短時間で還元反応が一括終了して粒子同士の凝集を防止し、分散性を向上させることができて良い。

本発明の一実施形態に係る精製ステップ（Ｓ３）は、銀塩還元ステップ（Ｓ２）を介して銀粒子析出反応を完了した後、水溶液またはスラリー内に分散している銀粉末を濾過などを用いて分離し、洗浄するステップ（Ｓ３１）を含む。さらに具体的には、銀粉末分散液中の銀粒子を沈降させた後、分散液の上澄み液を捨て、遠心分離器を用いて濾過し、濾材を純水で洗浄する。洗浄する過程は、粉末を洗浄した洗浄水を完全に除去してこそ行われる。選択的に、ろ過の前に反応完了溶液に前記分散剤を添加して銀粉末の凝集を防止することも可能である。

また、本発明の一実施形態に係る精製ステップ（Ｓ３）は、洗浄後、乾燥及び解砕ステップ（Ｓ３４）をさらに含むことができる。

本発明の一実施形態に係る表面処理ステップ（Ｓ４）は、前記ステップで製造された銀粉末だけでなく、一般な方法または従来の方法で製造される銀粉末に汎用的に処理できる方法である。表面処理ステップ（Ｓ４）は、陰イオン系界面活性剤を含む第１処理剤、及び脂肪酸または脂肪酸塩を含む第２処理剤を用いて銀粉末を表面処理することにより製造される、銀粉末を含む導電性ペーストのレオロジーを制御することができる。

表面処理ステップ（Ｓ４）は、第１処理剤を用いた第１表面処理ステップ（Ｓ４１）と、第２処理剤を用いた第２表面処理ステップ（Ｓ４２）とを含む。

第１表面処理ステップ（Ｓ４１）は、銀粉末の親水表面を疎水化するステップであって、溶剤に銀粉末を分散させ、陰イオン系界面活性剤を含む第１処理剤を入れ、混合攪拌して銀粉末にコーティングさせるステップである。

第１処理剤は、芳香族アルコールホスフェート（Ａｒｏｍａｔｉｃ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、脂肪族アルコールホスフェート（ｆａｔｔｙ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩（Ｄｉａｌｋｙｌ ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅ）及びポリペプチド（Ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ）よりなる群から選択される少なくとも１種を含む。好ましくは、脂肪族アルコールホスフェートを含むことが良い。

溶剤は、水、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコール、ブチルエーテルプロピレングリコール、プロピルエーテルなどを使用することができ、好ましくは、水を使用する。

第１表面処理ステップ（Ｓ４１）は、銀粉末の表面に第２処理剤がさらによくコーティングされるようにするために、第１処理剤で１次処理するステップであって、溶剤に銀粉末を入れて分散させた銀粉末分散液を製造し、溶剤に第１処理剤を入れ、撹拌して第１コーティング液を製造した後、前記銀粉末分散液に第１コーティング液を入れて混合攪拌するステップである。

銀粉末分散液は、銀粉末の質量に対して２乃至５倍の質量の溶剤に銀粉末を入れた後、撹拌機を用いて２０００乃至５０００ｒｐｍで１０乃至３０分間攪拌して得る。好ましくは、３０００乃至４０００ｒｐｍで１５乃至２５分間撹拌して銀粉末分散液を得るのが良い。

第１コーティング液は、第１処理剤の質量に対して５乃至２０倍の質量の溶剤に第１処理剤を入れた後、超音波で５乃至２０分間攪拌して製造する。

前記製造された銀粉末分散液に第１コーティング液を入れ、攪拌機を用いて２０００乃至５０００ｒｐｍで１０乃至３０分間攪拌して第１表面処理する。この時、銀粉末１００重量部に対して第１処理剤が０．１乃至２重量部で処理されるように、銀粉末分散液及び第１コーティング液を添加する。０．１重量部未満で処理する場合には、銀粉末の表面に吸着される第１表面処理剤の量が少ないため、本発明で目的とする低いチキソ比を有する導電性ペーストの製造が難しいという問題があり、２重量部超過して処理する場合には、表面処理工程で過剰量の泡が発生して作業性が悪く、銀粉末の表面に過剰量の表面処理剤が吸着されて製造される電極の電気伝導性を低下させるおそれがあるという問題点がある。好ましくは、銀粉末１００重量部に対して第１処理剤を０．５乃至１．５重量部で処理するのが良い。

第２表面処理ステップ（Ｓ４２）は、第１処理剤がコーティングされた銀粉末の表面に第２処理剤がコーティングされるように第２処理剤で２次処理するステップであって、前記第１処理剤がコーティングされた銀粉末を２倍乃至５倍の質量の溶剤に分散させた後、第２処理剤を含むアルコール溶液を添加し、撹拌した後、濾過、洗浄及び乾燥させることにより、第２表面処理された銀粉末を得るステップである。

第２表面処理ステップ（Ｓ４２）は、第２処理剤として脂肪酸または脂肪酸塩を含むアルコール溶液に銀粉末を入れて攪拌する。このとき、溶液の全体重量に対して脂肪酸または脂肪酸塩が５乃至２０ｗｔ％で溶解されたアルコール溶液を使用する。アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ベンジルアルコール、テルピネオール（Ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）などを使用することができ、好ましくは、エタノールを使用する。

前記１次表面処理された銀粉末が分散した溶液に、第２処理剤を含むアルコール溶液を入れ、攪拌機を用いて２０００乃至５０００ｒｐｍで１０乃至３０分間攪拌して第２表面処理する。このとき、第１処理剤でコーティングされた銀粉末１００重量部に対して、第２処理剤が０．１乃至１．０重量部で混合されるようにする。第２処理剤が０．１重量部未満で混合される場合、銀粉末の表面に吸着される第２処理剤の量が少なくて粉末間に凝集が発生し、導電性ペーストの製造時にビヒクルとの低い相溶性によりペーストのレオロジーが低下して品質の安定性が減少し、所望のペーストのレオロジー特性を得ることが難しいという問題があり、１．０重量部超過して混合される場合には、銀粉末の表面に過剰量の表面処理剤が吸着されて製造される電極の電気伝導性を低下させるおそれがあるという問題点がある。好ましくは、銀粉末１００重量部に対して第２処理剤が０．１乃至０．５重量部で混合されるようにするのが良い。

前記脂肪酸は、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ミリスチン酸（ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ）、パルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（Ｓｔｅａｒｉｃ Ａｃｉｄ）、ベヘン酸（ｂｅｈｅｎｉｃ ａｃｉｄ）、オレイン酸（ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、リノール酸（ｌｉｎｏｌｉｃ ａｃｉｄ）及びアラキドン酸（ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ）よりなる群から選択される少なくとも１種を含む。好ましくは、ステアリン酸またはオレイン酸を使用するのが良い。

前記脂肪酸塩は、前記脂肪酸が水酸化カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、アンモニア（ａｍｍｏｎｉａ）、メチルアミン（ｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、エチルアミン（ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチルアミン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリエチルアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、エタノールアミン（ｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、ジエタノールアミン（ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）またはトリエタノールアミン（ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）と塩を形成した脂肪酸塩を含む。好ましくは、ステアリン酸またはオレイン酸がアンモニアと塩を形成したステアリン酸アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓｔｅａｒａｔｅ）またはオレイン酸アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｏｌｅａｔｅ）を使用するのが良い。

表面処理ステップ（Ｓ４）の後に、前記精製ステップ（Ｓ３）をもう一度経ることにより、最終的に表面処理された銀粉末を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る銀粉末の製造方法によって製造された銀粉末は、平均粒径（Ｄ５０）が０．５〜５．０μｍ、さらに具体的には１．０〜３．０μｍである。下記式１のように、１次表面処理後の銀粉末の有機物含有量（％）と１次表面処理前の銀粉末の有機物含有量（％）との差で測定される第１処理剤の吸着量は、０．０５〜０．２％であり、下記式２のように、２次表面処理後の銀粉末の有機物含有量（％）と２次表面処理前（１次表面処理後）の銀粉末の有機物含有量（％）との差で測定される第２処理剤の吸着量は、０．０５％以上である。

［式１］
第１処理剤の吸着量（％）＝１次表面処理後の銀粉末の有機物含有量（％）−１次表面処理前の銀粉末の有機物含有量（％）

［式２］
第２処理剤の吸着量（％）＝２次表面処理後の銀粉末の有機物含有量（％）−２次表面処理前の銀粉末の有機物含有量（％）

本発明は、また、本発明の一実施形態によって製造される銀粉末を含む導電性ペーストを提供する。導電性ペーストは、金属粉末及び有機ビヒクルを含む。

前記金属粉末としては、本発明の一実施形態によって表面処理された銀粉末を使用する。金属粉末の含有量は、印刷時に形成される電極の厚さ及び電極の線抵抗を考慮すると、導電性ペースト組成物の総重量を基準として８５乃至９５重量％含まれることが好ましい。

前記有機ビヒクルは、溶剤に有機バインダーが５乃至１５重量％で混合されたものであって、導電性ペースト組成物の総重量を基準として５乃至１５重量％含まれることが好ましい。

前記有機バインダーは、セルロースエステル系化合物として、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートなどが例示され、セルロースエーテル化合物としては、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースなどが例示され、アクリル系化合物としては、ポリアクリルアミド、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートなどが例示され、ビニール系としては、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート及びポリビニルアルコールなどが例示される。前記有機バインダーは、少なくとも１種選択されて使用できる。

組成物の希釈のために使用される溶剤としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ベンジルアルコール、テルピネオール（Ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）などのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセチルアセトンなどのケトン類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルセルソルブ、ジグリム、ブチルカルビトールなどのエーテル類；酢酸メチル、酢酸エチル、炭酸ジエチル、ＴＸＩＢ（１−イソプロピル−２，２−ジメチルトリメチレンジイソブチレート）、酢酸カルビトール、酢酸ブチルカルビトールなどのエステル類；ジメチルスルホキシド、スルホランなどのスルホキシド及びスルホン類；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１，２−トリクロロエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭化水素；ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族類などよりなる化合物の中から少なくとも１種選択されて使用されるのがよい。

また、太陽電池電極形成用として使用される場合、本発明に係る導電性ペーストは、金属粉末、ガラスフリット及び有機ビヒクルを含んでなる。

前記金属粉末としては、本発明の一実施形態によって表面処理された銀粉末を使用する。金属粉末の含有量は、印刷時に形成される電極の厚さ及び電極の線抵抗を考慮すると、導電性ペースト組成物の総重量を基準として８５乃至９５重量％含むことが好ましい。

前記ガラスフリットの組成や粒径、形状において特に制限を置かない。有鉛ガラスフリットだけでなく、無鉛ガラスフリットも使用可能である。好ましくは、ガラスフリットの成分及び含有量として、酸化物換算基準で、ＰｂＯは５〜２９ｍｏｌ％、ＴｅＯ_２は２０〜３４ｍｏｌ％、Ｂｉ_２Ｏ_３は３〜２０ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２は２０ｍｏｌ％以下、Ｂ_２Ｏ_３は１０ｍｏｌ％以下、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなど）及びアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｍｇなど）は１０〜２０ｍｏｌ％を含有するのがよい。前記各成分の有機的含有量の組み合わせによって電極の線幅の増加を防ぎ、高い面抵抗で接触抵抗を優秀にすることができ、短絡電流特性を優秀にすることができる。

ガラスフリットは、平均粒径が限定されないが、０．５〜１０μｍ範囲内の粒径を有することができ、平均粒径が異なる多種の粒子を混合して使用することもできる。好ましくは、少なくとも１種のガラスフリットは、平均粒径（Ｄ５０）が２μｍ以上１０μｍ以下のものを使用するのが良い。これにより、焼成時の反応性に優れるようになり、特に高温でｎ層のダメージを最小限に抑えることができ、付着力を改善することができ、優れた開放電圧（Ｖｏｃ）を持つようにすることができる。また、焼成時に電極の線幅が増加することを減少させることができる。

ガラスフリットの含有量は、導電性ペースト組成物の総重量を基準として１乃至５重量％であることが好ましいが、１重量％未満である場合には、不完全焼成が行われて電気比抵抗が高くなるおそれがあり、５重量％を超える場合には、銀粉末の焼成体内にガラス成分があまりにも多くなって電気比抵抗も高くなるおそれがある。

前記有機ビヒクルとしては、限定されないが、有機バインダーと溶剤などが含まれ得る。必要に応じて溶剤が省略できる。有機ビヒクルは、制限されないが、導電性ペースト組成物の総重量を基準として１乃至１０重量％であることが好ましい。

有機ビヒクルは、金属粉末とガラスフリットなどが均一に混合された状態を維持する特性が要求され、例えば、スクリーン印刷によって導電性ペーストが基材に塗布されるときに、導電性ペーストを均質にして、印刷パターンのぼやけ及び流れを抑制し、また、スクリーン版からの導電性ペーストの吐出性及び版離れ性を向上させる特性が求められる。

有機ビヒクルに含まれる有機バインダーは、限定されないが、セルロースエステル系化合物として、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートなどが例示され、セルロースエーテル化合物としては、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースなどが例示され、アクリル系化合物としては、ポリアクリルアミド、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートなどが例示され、ビニール系としては、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート及びポリビニルアルコールなどが例示される。前記有機バインダーは、少なくとも１種選択されて使用できる。

組成物の希釈のために使用される溶剤としては、アルファ−テルピネオール、テキサノール、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、シクロヘキサン、ヘキサン、トルエン、ベンジルアルコール、ジオキサン、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどよりなる化合物の中から少なくとも１種選択されて使用されるのがよい。

本発明に係る導電性ペースト組成物は、必要に応じて、通常知られている添加剤、例えば、分散剤、可塑剤、粘度調整剤、界面活性剤、酸化剤、金属酸化物、有機金属化合物などをさらに含むことができる。

本発明は、また、前記導電性ペーストを基材上に塗布し、乾燥及び焼成することを特徴とする太陽電池の電極形成方法、及びこの方法によって製造された太陽電池電極を提供する。本発明の太陽電池の電極形成方法において、前記特性の銀粉末を含む導電性ペーストを使用する以外は、基材、印刷、乾燥及び焼成は、通常、太陽電池の製造に使用される方法が採用できるのはもちろんである。一例として、前記基材はシリコンウエーハであり得る。

製造例１：銀粉末の製造

常温の純水５１５０ｇに硝酸銀９９５ｇ、アンモニア（濃度２５％）１２２５ｇ及び硝酸（濃度６０％）９８３ｇを入れ、攪拌して溶解させることにより、第１水溶液を調製した。一方、常温の純水７８００ｇにハイドロキノン１５６ｇを入れ、攪拌して溶解させることにより、第２水溶液を調製した。続いて、第１水溶液を攪拌した状態にし、この第１水溶液に第２水溶液を一括添加し、添加終了後から５分間さらに攪拌して混合液中で粒子を成長させた。その後、攪拌を停止し、混合液中の粒子を沈降させた後、混合液の上澄み液を捨て、混合液を遠心分離器を用いて濾過し、濾材を純水で洗浄して平均粒径（Ｄ５０）１．０乃至３．０μｍの銀粉末を得た。

実施例及び比較例：銀粉末の表面処理

（１）実施例１
５ＬのビーカーにＤＭＷ（Ｄｅ−Ｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）２Ｌと前記製造例で製造された銀粉末５００ｇを入れた後、Ｈｏｍｏ−ｍｉｘｅｒを用いて４０００ｒｐｍで２０分間銀粉末を分散させて銀スラリーを製造した。一方、５０ｍｌのビーカーに３０ｍｌの純水を入れ、ＰＳ−８１０Ｅ（ＡＤＥＫＡ社）（Ｆａｔｔｙ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）５ｇを投入して超音波で１０分間攪拌することにより、第１コーティング液を製造した。銀スラリーに第１コーティング液を入れ、４０００ｒｐｍで２０分間攪拌して銀粉末を１次表面処理した後、遠心分離を用いて純水で追加洗浄することにより、１次コーティングされた銀粉末を製造した。

次に、前記銀粉末を再び純水２Ｌに分散させた後、１５ｍｌのエタノールに溶解されたステアリン酸アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓｔｅａｒａｔｅ）溶液である第２コーティング液を添加し、４０００ｒｐｍで２０分間撹拌して銀粉末を２次表面処理した後、同じ工程で洗浄することにより、表面処理された銀粉末を製造した。

その後、８０℃で１２時間熱風乾燥し、Ｊｅｔｍｉｌｌを用いて解砕することにより、銀粉末を完成した。

（２）実施例２乃至１５と比較例１乃至１３
表面処理したコーティング液の組成を下記表１のとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理された銀粉末を製造した。

また、表面処理を施していない比較例１、及び表面処理したコーティング液の組成を下記表１のとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理された銀粉末である比較例２乃至１３を製造した。

実験例（１）：銀粉末の有機物吸着量の測定
表面処理された銀粉末をセイコーインスツル（Ｓｅｉｋｏ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）株式会社製のＴＧ／ＤＴＡ ＥＸＡＲＴ６６００を用いて、空気中、昇温速度１０℃／ｍｉｎで常温で５００℃区間の重量減量を測定して有機物含有量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）を測定した。

製造例２：導電性ペースト
前記実施例及び比較例によって表面処理された銀粉末８９．５重量％、ガラスフリット１．９２重量％、有機ビヒクル５．２０重量％、添加剤３．３８重量％を自転空転式真空撹拌脱泡装置で混合した後、３本ロールを使用することにより、導電性ペーストを得た。

実験例（２）：導電性ペーストのレオロジー（粘度）の測定
前記製造例２によって製造された導電性ペーストに対して、ブルックフィールド粘度計（ＨＢＤＶＩＩ＋Ｐｒｏ）によって２５℃でせん断速度１ｒｐｍ、１０ｒｐｍでの粘度を測定し、下記表２に示した。チキソ比は、１０ｒｐｍでの粘度（高いｒｐｍ）に対する１ｒｐｍでの粘度（低いｒｐｍ）粘度の比を意味する。

前記表２に示されるように、本発明の実施例によって表面処理された銀粉末を含む導電性ペーストの１ｒｐｍでの粘度は３００乃至５５０Ｐａ・ｓであり、１０ｒｐｍでの粘度は３５０乃至５００Ｐａ・ｓであって、０．８乃至１．５のチキソ比を示して低いチキソ比を有することが分かる。低いチキソ比を有する導電性ペーストの場合、高速印刷及び微細パターン印刷に有利であり、これは後述する微細電極パターンの線幅広がり率の測定結果によって裏付けられる。

比較例の場合、１ｒｐｍでの粘度は６００乃至８５０Ｐａ・ｓ、１０ｒｐｍでの粘度は２５０〜４５０Ｐａ・ｓであり、１．６９乃至３．０８のチキソ比を示して高いチキソ比を有することが分かる。高いチキソ比を有する導電性ペーストの場合、ペーストのスリップ（Ｓｌｉｐ）性が減少し、粘着性（ｔａｃｋｙ）が増加して印刷品質が低下するおそれがある。

実験例（３）：導電性ペーストの印刷された電極パターンの測定
前記製造例２によって製造された導電性ペーストをアルミナ基板上にＡＳＹＳ会社製のスクリーン印刷機を用いて離隔距離１．５ｍｍ、スキージ圧力７５Ｎ、印刷速度３００ｍｍ／ｓにして、株式会社ムラカミ製の３６０ｍｅｓｈスクリーン製版を用いて線幅４０μｍのパターンをスクリーン印刷し、１００℃で３０分間乾燥させた。乾燥した電極パターンの線幅を光学顕微鏡を用いて測定した。

前記表３に示されるように、本発明によって表面処理された銀粉末を含む導電性ペーストで微細電極パターンを形成する場合、線幅広がり率が最小２１．３％、最大３６．８％であって、比較例の線幅広がり率が最小４４．５％であるのと比較したとき、微細パターン形成が非常に優れることが分かる。特に、実施例１、実施例７、実施例８、実施例１０、実施例１１の場合は、線幅広がり率が３０％以下であって微細パターン形成がさらに優れることが分かる。

前述した各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組み合わせまたは変形して実施可能である。よって、これらの組み合わせと変形に関わる内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (5)

1. 溶剤に銀粉末を分散させ、陰イオン系界面活性剤である第１処理剤を入れ、混合攪拌して銀粉末にコーティングさせる第１表面処理ステップ（Ｓ４１）と、
   前記第１処理剤がコーティングされた銀粉末の表面に、脂肪酸または脂肪酸塩である第２処理剤がコーティングされるように表面処理する第２表面処理ステップ（Ｓ４２）とを含み、
   前記第１表面処理ステップ（Ｓ４１）は、溶剤に銀粉末を入れて分散させた銀粉末分散液を製造し、溶剤に前記第１処理剤を入れ、撹拌して第１コーティング液を製造した後、前記銀粉末分散液に前記第１コーティング液を入れて混合攪拌するステップであり、
   前記第１表面処理ステップ（Ｓ４１）は、銀粉末１００重量部に対して前記第１処理剤が０．１乃至２重量部で混合されるように銀粉末分散液及び第１コーティング液を混合するステップであり、
   前記第２表面処理ステップ（Ｓ４２）は、前記第１処理剤がコーティングされた銀粉末を溶剤に分散させた後、第２処理剤を含むアルコール溶液を添加し、攪拌するステップであり、
   前記第２表面処理ステップ（Ｓ４２）は、前記第１処理剤がコーティングされた銀粉末１００重量部に対して前記第２処理剤が０．１乃至１．０重量部で混合されるように、第２処理剤を含むアルコール溶液を添加するステップである、銀粉末の表面処理方法。
2. 前記陰イオン系界面活性剤は、芳香族アルコールホスフェート（Ａｒｏｍａｔｉｃ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、脂肪族アルコールホスフェート（Ｆａｔｔｙ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩（Ｄｉａｌｋｙｌ ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅ）及びポリペプチド（Ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ）よりなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の銀粉末の表面処理方法。
3. 前記脂肪酸は、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ミリスチン酸（ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ）、パルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸（Ｓｔｅａｒｉｃ Ａｃｉｄ）、ベヘン酸（ｂｅｈｅｎｉｃ ａｃｉｄ）、オレイン酸（ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、リノール酸（ｌｉｎｏｌｉｃ ａｃｉｄ）及びアラキドン酸（ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ）よりなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の銀粉末の表面処理方法。
4. 前記脂肪酸塩は、脂肪酸が水酸化カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、アンモニア（ａｍｍｏｎｉａ）、メチルアミン（ｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、エチルアミン（ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ジエチルアミン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリエチルアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、エタノールアミン（ｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、ジエタノールアミン（ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）またはトリエタノールアミン（ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）と塩を形成した脂肪酸塩を含む、請求項１に記載の銀粉末の表面処理方法。
5. 銀イオン、アンモニア（ＮＨ_３）及び硝酸（ＨＮＯ_３）を含む第１反応液、及び還元剤を含む第２反応液を製造する反応液製造ステップ（Ｓ２１）と、第１反応液と第２反応液とを反応させて銀粉末を得る析出ステップ（Ｓ２２）とを含む銀塩還元ステップ（Ｓ２）と、
   前記得られた銀粉末を、陰イオン系界面活性剤である第１処理剤を用いて１次処理し、脂肪酸または脂肪酸塩である第２処理剤を用いて２次処理する表面処理ステップ（Ｓ４）とを含み、
   前記表面処理ステップ（Ｓ４）において、銀粉末１００重量部に対して前記第１処理剤が０．１乃至２重量部で混合されるようにし、
   前記第１処理剤がコーティングされた銀粉末１００重量部に対して前記第２処理剤が０．１乃至１．０重量部で混合されるように、第２処理剤を含むアルコール溶液を添加する、表面処理された銀粉末を製造する銀粉末の製造方法。