WO2014013872A1 - 導電性組成物および太陽電池セル - Google Patents

導電性組成物および太陽電池セル Download PDF

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WO2014013872A1
WO2014013872A1 PCT/JP2013/068239 JP2013068239W WO2014013872A1 WO 2014013872 A1 WO2014013872 A1 WO 2014013872A1 JP 2013068239 W JP2013068239 W JP 2013068239W WO 2014013872 A1 WO2014013872 A1 WO 2014013872A1
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WO
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silver powder
conductive composition
epoxy resin
electrode
mass
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Application number
PCT/JP2013/068239
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English (en)
French (fr)
Inventor
奈央 佐藤
石川 和憲
梶田 治
Original Assignee
横浜ゴム株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a conductive composition and a solar battery cell using the same as a collecting electrode.
  • conductive particles such as silver particles, binders made of thermoplastic resin (eg, acrylic resin, vinyl acetate resin, etc.) or thermosetting resin (eg, epoxy resin, unsaturated polyester resin, etc.), organic solvent, curing
  • thermoplastic resin eg, acrylic resin, vinyl acetate resin, etc.
  • thermosetting resin eg, epoxy resin, unsaturated polyester resin, etc.
  • organic solvent curing
  • a substrate for example, a silicon substrate, an epoxy resin substrate, etc.
  • claim 1 of Patent Document 1 includes “silver powder (A), fatty acid silver salt (B), epoxy resin (C), and cationic curing agent (D).
  • an aromatic sulfonium salt is used as the cationic curing agent (D).
  • the present invention provides a conductive composition capable of forming an electrode having a low contact resistance with respect to a transparent conductive layer or the like while maintaining a low volume resistivity, and a solar battery cell using the same as a collecting electrode The task is to do.
  • the present inventors have used a spherical silver powder having a predetermined average particle diameter in combination with a flaky silver powder having a predetermined average thickness and apparent density, and as a curing agent.
  • a complex of boron trifluoride and an amine compound it was found that an electrode having a low contact resistance to a transparent conductive layer and the like was formed while maintaining a low volume resistivity, and the present invention was completed. . That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
  • the curing agent (C) is at least one complex selected from the group consisting of boron trifluoride piperidine, boron trifluoride ethylamine, and boron trifluoride triethanolamine.
  • the electroconductive composition as described.
  • the content of the fatty acid silver salt (B) is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E) ( 1)
  • a transparent conductive layer is provided as a base layer of the current collecting electrode.
  • a conductive composition capable of forming an electrode having a low contact resistance with respect to a transparent conductive layer or the like while maintaining a low volume resistivity, and the use of the conductive composition as a collector electrode A solar battery cell can be provided.
  • contact resistance to the transparent conductive layer or the like can be maintained while maintaining a low volume resistivity even at low temperature (about 150 to 350 ° C. (particularly 200 ° C. or less)). Since a low electrode etc. can be formed, it has the effect that the damage by the heat
  • an electronic circuit, an antenna, etc. not only on a material having high heat resistance such as indium tin oxide (ITO) or silicon but also on a material having low heat resistance such as PET film.
  • ITO indium tin oxide
  • PET film a material having low heat resistance
  • FIG. 1 is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) of the spherical silver powder (Ag2-1C, manufactured by DOWA Electronics) used in the examples.
  • FIG. 2 is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) of the flaky silver powder (Ag-XF301K, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) used in the examples.
  • FIG. 3 is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) of the flaky silver powder (AgC-2011, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) used in the comparative example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing one embodiment of the first preferred embodiment of the solar battery cell.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing one embodiment of the second preferred embodiment of the solar battery cell.
  • the conductive composition of the present invention comprises an epoxy resin (A), a fatty acid silver salt (B), a curing agent (C), a spherical silver powder (D) having an average particle size of 0.5 to 5.0 ⁇ m, A flaky silver powder (E) having an average thickness of 0.05 to 0.20 ⁇ m and an apparent density of 0.4 to 1.1 g / cm 3 ;
  • the conductive composition is a complex of boron fluoride and an amine compound.
  • the electroconductive composition of this invention may contain the solvent (F) as needed from viewpoints of printability etc. so that it may mention later.
  • a spherical silver powder having a predetermined average particle diameter and a flaky silver powder having a predetermined average thickness and apparent density are used in combination, and a complex of boron trifluoride and an amine compound is used as a curing agent.
  • a complex of boron trifluoride and an amine compound is used as a curing agent.
  • the curing agent (C) binds an epoxy group as a curing agent for the epoxy resin (A), and silver particles generated from the specific spherical silver powder, the specific flaky silver powder, and a fatty acid silver salt; By interacting with each other, it is possible to prevent the epoxy resin from being unevenly distributed and bonded at the interface between the electrode and the inside of the wiring and the transparent conductive layer. As a result, silver particles are more connected, and an electrode having a low contact resistance with respect to the transparent conductive layer or the like is formed while maintaining a low volume resistivity.
  • the amine as a complex is removed and acts as a reducing agent for the fatty acid silver salt, so that silver particles derived from the fatty acid silver salt are rapidly formed. Therefore, only by maintaining a low volume resistivity at a low temperature of 200 ° C. or lower. And contributes to a reduction in contact resistance to the transparent conductive layer and the like. As shown in a comparative example described later, this is the case where the specific spherical silver powder and the specific flaky silver powder are not used in combination, or when the specific hardener is not used (Patent Literature as a hardener). In the case of using the sulfonium salt described in 1), it is also inferred from the fact that the contact resistance of the formed electrode or the like is increased.
  • epoxy resin (A), the fatty acid silver salt (B), the curing agent (C), the spherical silver powder (D), the flaky silver powder (E), and the solvent (F) that may be optionally contained are described in detail. .
  • Epoxy resin (A) used in the conductive composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a resin composed of a compound having two or more oxirane rings (epoxy groups) in one molecule.
  • the epoxy equivalent is 90-2000.
  • a conventionally well-known epoxy resin can be used as such an epoxy resin.
  • epoxy compounds having a bisphenyl group such as bisphenol A type, bisphenol F type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, bisphenol AF type, biphenyl type, and polyalkylene Bifunctional glycidyl ether type epoxy resins such as glycol type, alkylene glycol type epoxy compounds, epoxy compounds having a naphthalene ring, and epoxy compounds having a fluorene group; Polyfunctional glycidyl ether type epoxy resins such as phenol novolac type, orthocresol novolak type, trishydroxyphenylmethane type, tetraphenylolethane type; Glycidyl ester epoxy resins of synthetic fatty acids such as dimer acid; N, N, N ′, N′-tetraglycidyldiaminodiphenylmethane (TGDDM), tetraglycidyldiaminodiphenylsulfone (TGDDM), te
  • bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins are preferable from the viewpoints of curability, heat resistance, durability, and cost.
  • the epoxy resin (A) is preferably an epoxy resin with little curing shrinkage. Since a silicon wafer as a substrate is easily damaged, using an epoxy resin having a large curing shrinkage causes cracking or chipping of the wafer. In recent years, silicon wafers have been made thinner for cost reduction, and an epoxy resin with little curing shrinkage also has an effect of suppressing warpage of the wafer. Ethylene oxide and / or propylene oxide is added because it reduces curing shrinkage, lowers the volume resistivity and contact resistance of the formed electrode, etc., and also has excellent adhesion to the substrate and transparent conductive layer. An epoxy resin is preferred.
  • the epoxy resin to which ethylene oxide and / or propylene oxide has been added is prepared by adding ethylene and / or propylene when preparing an epoxy resin by reacting bisphenol A, bisphenol F or the like with epichlorohydrin, for example. And then added (modified).
  • Commercially available products can be used as the epoxy resin to which ethylene oxide and / or propylene oxide are added. Specific examples thereof include ethylene oxide-added bisphenol A type epoxy resin (BEO-60E, manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.), propylene oxide addition.
  • Bisphenol A type epoxy resin (BPO-20E, manufactured by Shin Nippon Chemical Co., Ltd.), Propylene oxide added bisphenol A type epoxy resin (EP-4010S, manufactured by ADEKA), Propylene oxide added bisphenol A type epoxy resin (EP-4000S, ADEKA) Manufactured) and the like.
  • Another method for adjusting the curing shrinkage of the epoxy resin is to use two or more types of epoxy resins having different molecular weights in combination.
  • the bisphenol A type epoxy resin (A1) is a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 1500 to 4000 g / eq. Since the epoxy equivalent of the bisphenol A type epoxy resin (A1) is in the above range, when the bisphenol A type epoxy resin (A1) is used together as described above, the curing shrinkage of the conductive composition of the present invention is suppressed, and the substrate And adhesion to the transparent conductive layer is improved.
  • the epoxy equivalent is preferably 2000 to 4000 g / eq, more preferably 2000 to 3500 g / eq, because the volume resistivity of the formed electrode or the like becomes lower.
  • the polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin (A2) is a polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin having an epoxy equivalent of 1000 g / eq or less. Since the polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin (A2) has an epoxy equivalent in the above range, when the polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin (A2) is used in combination as described above, the viscosity of the conductive composition of the present invention. Becomes good and printability becomes good.
  • the epoxy equivalent of the polyhydric alcohol-based glycidyl type epoxy resin (A2) is preferably 100 to 400 g / eq, and preferably 100 to 300 g / eq, because the viscosity during screen printing is appropriate. More preferably.
  • the dilution type bisphenol A type epoxy resin (A3) is a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 1000 g / eq or less. The viscosity is lowered by using a reactive diluent without impairing the properties of the epoxy resin. Since the epoxy equivalent of the bisphenol A type epoxy resin (A3) is in the above range, when the bisphenol A type epoxy resin (A3) is used in combination as described above, the viscosity of the conductive composition of the present invention is improved and the printability is increased. Becomes better.
  • the epoxy equivalent of the bisphenol A type epoxy resin (A3) is preferably 100 to 400 g / eq, and preferably 100 to 300 g / eq, because the viscosity at the time of screen printing becomes appropriate. More preferred.
  • the content of the epoxy resin (A) is such that the volume resistivity and contact resistance of the formed electrode and the like are lower, and the adhesion to the solar cell substrate and the transparent conductive layer is good.
  • the amount is preferably 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E) described in detail later. Is more preferably 2 to 10 parts by mass, and particularly preferably 2 to 4 parts by mass.
  • the fatty acid silver salt (B) is not particularly limited as long as it is a silver salt of an organic carboxylic acid.
  • the fatty acid metal salt described in paragraphs [0063] to [0068] of JP-A-2008-198595 particularly, Tertiary fatty acid silver salt
  • fatty acid silver described in paragraph [0030] of Japanese Patent No. 4482930 and one or more hydroxyl groups described in paragraphs [0029] to [0045] of JP 2010-92684
  • a Fatty acid silver salts, secondary fatty acid silver salts described in paragraphs [0046] to [0056] of the same publication, and the like can be used.
  • the fatty acid silver salt (B) has a lower volume resistivity of the formed electrode and the like, and also has excellent printability. Therefore, the fatty acid silver salt (B1) having 18 or less carbon atoms, carboxy silver base (—COOAg And fatty acid silver salt (B2) having at least one hydroxyl group (—OH) and polycarboxylic acid silver salt having at least two carboxy silver bases (—COOAg) without hydroxyl group (—OH) It is preferably at least one fatty acid silver salt selected from the group consisting of (B3), more preferably a polycarboxylic acid silver salt (B3), and in particular, a polycarboxylate having three or more carboxy silver bases. More preferably, it is a carboxylic acid silver salt.
  • examples of the fatty acid silver salt (B2) include compounds represented by any of the following formulas (I) to (III).
  • n represents an integer of 0 to 2
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 2 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the plurality of R 2 may be the same or different
  • the plurality of R 1 may be the same or different.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • a plurality of R 1 may be the same or different.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 3 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the plurality of R 1 may be the same or different.
  • examples of the polycarboxylic acid silver salt (B3) include compounds represented by the following formula (IV).
  • m represents an integer of 2 to 6
  • R 4 represents an m-valent saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms
  • an m-valent unsaturated fat having 2 to 12 carbon atoms.
  • fatty acid silver salt (B1) examples include 2-methylpropanoic acid silver salt (also known as silver isobutyrate), neodecanoic acid silver salt, 2-methylbutanoic acid silver salt, and lauric acid silver salt. Is exemplified.
  • Specific examples of the fatty acid silver salt (B2) include 2-hydroxyisobutyric acid silver salt and 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid silver salt.
  • polycarboxylic acid silver salt (B3) examples include 1,3,5-pentanetricarboxylic acid silver salt, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid silver salt, 4-cyclohexene- 1,2-dicarboxylic acid silver salt, malonic acid silver salt and the like are preferably exemplified, and among them, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid silver salt is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the fatty acid silver salt (B) is based on a total of 100 parts by mass of the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E), which will be described in detail later, because the printability is good.
  • the amount is preferably 0.1 to 10 parts by mass, and more preferably 1 to 10 parts by mass.
  • the curing agent used in the conductive composition of the present invention is a complex of boron trifluoride and an amine compound.
  • a complex of boron trifluoride and an amine compound a complex of boron trifluoride and an aliphatic amine (aliphatic primary amine, aliphatic secondary amine, aliphatic tertiary amine), trifluoride
  • examples thereof include a complex of boron and an alicyclic amine, a complex of boron trifluoride and an aromatic amine, a complex of boron trifluoride and a heterocyclic amine, and the like.
  • the heterocyclic amine may be an alicyclic heterocyclic amine (hereinafter also referred to as an alicyclic heterocyclic amine) or an aromatic heterocyclic amine (hereinafter also referred to as an aromatic heterocyclic amine). Also good.
  • Specific examples of the aliphatic primary amine include methylamine, ethylamine, n-propylamine, iso-propylamine, n-butylamine, iso-butylamine, sec-butylamine, n-hexylamine, n-octylamine, 2 -Ethylhexylamine, laurylamine and the like.
  • aliphatic secondary amine examples include dimethylamine, diethylamine, methylethylamine, methylpropylamine, di-iso-propylamine, di-n-propylamine, ethylpropylamine, di-n-butylamine, di- Examples include iso-butylamine, dipropenylamine, chlorobutylpropylamine, di (chlorobutyl) amine, di (bromoethyl) amine and the like.
  • Specific examples of the aliphatic tertiary amine include trimethylamine, triethylamine, tributylamine, triethanolamine and the like.
  • alicyclic amine examples include cyclohexylamine.
  • aromatic amines include benzylamine.
  • alicyclic heterocyclic amine examples include pyrrolidine, piperidine, 2-pipecoline, 3-pipecoline, 4-pipecoline, 2,4-lupetidine, 2,6-lupetidine, 3,5-lupetidine, piperazine, and homopiperazine.
  • aromatic heterocyclic amine examples include pyridine, pyrrole, imidazole, pyridazine, pyrimidine, quinoline, triazine, tetrazine, isoquinoline, quinazoline, naphthyridine, pteridine, acridine, phenazine and the like.
  • the curing agent (C) is formed from the group consisting of boron trifluoride piperidine, boron trifluoride ethylamine, and boron trifluoride triethanolamine because the volume resistivity and contact resistance of the formed electrode and the like are lower. It is preferably at least one complex selected.
  • the content of the curing agent (C) is 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A) because the volume resistivity and contact resistance of the formed electrode and the like are lower. It is preferably 1 to 10 parts by mass.
  • the spherical silver powder (D) used in the conductive composition of the present invention is a spherical silver powder having an average particle size of 0.5 to 5.0 ⁇ m.
  • the term “spherical” refers to the shape of a particle having a major axis / minor axis ratio of 2 or less.
  • an average particle diameter means the average value of the particle diameter of spherical silver powder, and means the 50% volume cumulative diameter (D50) measured using the laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus.
  • the particle diameter that is the basis for calculating the average value is the average value obtained by dividing the total value of the major axis and the minor axis by 2, and is a regular circle Refers to its diameter.
  • the silver powder (Ag2-1C, manufactured by DOWA Electronics Co., Ltd.) used in the examples described later (FIG. 1) corresponds to the spherical silver powder, but the silver powder (Ag -XF301K, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) (Fig. 2) and silver powder (AgC-2011, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) used in the comparative example (Fig. 3) are spherical. It does not correspond to silver powder, but corresponds to flake (scale) -like silver powder.
  • the average particle diameter of the spherical silver powder (D) is preferably 0.7 to 5.0 ⁇ m because the printing property is good, and the reason is that the sintering speed is appropriate and the workability is excellent. More preferably, the thickness is from 0.0 to 3.0 ⁇ m.
  • spherical silver powder D
  • a commercially available product can be used as the spherical silver powder (D).
  • Specific examples thereof include AG2-1C (average particle size: 1.0 ⁇ m, manufactured by DOWA Electronics), AG4-8F (average particle size). Diameter: 2.2 ⁇ m, manufactured by DOWA Electronics), AG3-11F (average particle diameter: 1.4 ⁇ m, manufactured by DOWA Electronics), AgC-102 (average particle diameter: 1.5 ⁇ m, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) AgC-103 (average particle size: 1.5 ⁇ m, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.), EHD (average particle size: 0.5 ⁇ m, manufactured by Mitsui Metals), and the like.
  • the flaky silver powder (E) used in the conductive composition of the present invention has an average thickness (d) of 0.05 to 0.20 ⁇ m and an apparent density of 0.4 to 1.1 g / cm 3 . It is a flaky silver powder.
  • the flake shape refers to a shape having a ratio of major axis / minor axis of more than 2, and as described above, for example, the silver powder shown in FIGS.
  • Silver powder corresponds to the flaky silver powder (E) used in the conductive composition of the present invention.
  • the apparent density is a value measured by the method described in “Metal powder—apparent density test method” of JIS Z2504: 2000.
  • the average thickness of the flaky silver powder (E) is preferably 0.05 to 0.1 ⁇ m because the printability is good and the paste is easily formed.
  • the apparent density of the flaky silver powder (E) is preferably 0.5 to 1.0 g / cm 3 .
  • the method for preparing the flaky silver powder (E) is not particularly limited.
  • it can be prepared by the method described in paragraphs [0007] to [0015] of JP 2003-55701 A. it can.
  • Commercially available products can be used as the flaky silver powder (E), and specific examples thereof include Ag-XF301K (average thickness: 0.1 ⁇ m, apparent density: 0.82 g / cm 3 , Fukuda metal foil) Powder industry)).
  • the printability of the resulting conductive composition of the present invention is improved, and an electrode having a high aspect ratio is formed. be able to.
  • the inventor presumes as follows. First, in general paste materials, it is considered that the thixotropy improves as the surface area of the inherent powder increases. And since the flaky silver powder (E) used by this invention has a very large surface area compared with normal flaky silver powder and the effect which provides thixotropy is high, it is thought that printability becomes favorable.
  • the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E) in combination, the spherical silver powder (D) is sandwiched between the flaky silver powder (E), and it is difficult to move. Further, epoxy resin, fatty acid silver salt, Since a solvent or the like, which is an optional component described later, is included between the flaky silver powders (E), it is considered that an electrode having excellent shape retention after printing and a high aspect ratio can be formed.
  • the content of the flaky silver powder (E) is such that the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E ) To 0.1 to 12% by mass, and more preferably 5 to 12% by mass.
  • the conductive composition of the present invention preferably contains a solvent (F) from the viewpoint of workability such as printability.
  • the solvent (F) is not particularly limited as long as the conductive composition of the present invention can be applied onto a substrate. Specific examples thereof include butyl carbitol, methyl ethyl ketone, isophorone, ⁇ -terpineol, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the conductive composition of the present invention suppresses the decomposition of the epoxy resin (A) described above, and can maintain excellent adhesion to the silicon substrate, so the content of silver oxide is 100 mass of the solvent (F) described above.
  • the amount is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, and most preferably an embodiment containing substantially no silver oxide.
  • the electrically conductive composition of this invention may contain additives, such as a reducing agent, as needed.
  • a reducing agent include ethylene glycols.
  • the solar battery cell of the present invention is a solar battery cell using the above-described conductive composition of the present invention as a collecting electrode.
  • a 1st suitable aspect of the photovoltaic cell of this invention comprises the surface electrode by the side of a light-receiving surface, a semiconductor substrate, and a back electrode,
  • the said surface electrode and / or the said back electrode are the electroconductivity of this invention mentioned above.
  • a solar battery cell formed using the composition can be mentioned.
  • the 1st suitable aspect of the photovoltaic cell of this invention is demonstrated using FIG.
  • the solar battery cell 1 includes a surface electrode 4 on the light receiving surface side, a pn junction silicon substrate 7 in which a p layer 5 and an n layer 2 are joined, and a back electrode 6.
  • the solar battery cell 1 is preferably provided with an antireflection film 3, for example, by etching the wafer surface to form a pyramidal texture in order to reduce reflectivity.
  • an antireflection film 3 for example, by etching the wafer surface to form a pyramidal texture in order to reduce reflectivity.
  • the arrangement (pitch), shape, height, width and the like of the electrode are not particularly limited.
  • the height of the electrode is usually designed to be several to several tens of ⁇ m, but the ratio of the height and width of the cross section of the electrode formed using the conductive composition of the present invention (height / width) (below) , “Aspect ratio”) can be adjusted to a large value (for example, about 0.4 or more).
  • the front surface electrode and the back surface electrode usually have a plurality of pieces (in the embodiment shown in FIG. 4, both the front surface electrode and the back surface electrode have two each). Only a part of the surface electrodes may be formed of the conductive composition of the present invention, and a part of the plurality of surface electrodes and a part of the plurality of back electrodes are the conductive composition of the present invention. It may be formed.
  • the antireflection film is a film (film thickness: about 0.05 to 0.1 ⁇ m) formed on a portion of the light receiving surface where the surface electrode is not formed.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, a titanium oxide It is comprised from a film
  • the silicon substrate has a pn junction, which means that a second conductivity type light-receiving surface impurity diffusion region is formed on the surface side of the first conductivity type semiconductor substrate.
  • the second conductivity type is p-type.
  • the impurity imparting p-type include boron and aluminum
  • examples of the impurity imparting n-type include phosphorus and arsenic.
  • the silicon substrate is not particularly limited, and a known silicon substrate (plate thickness: about 80 to 450 ⁇ m) for forming a solar cell can be used, and either a monocrystalline or polycrystalline silicon substrate can be used. Good.
  • the solar battery cell has a large electrode aspect ratio because the surface electrode and / or the back electrode is formed using the conductive composition of the present invention.
  • the electromotive force generated by light reception can be efficiently taken out as a current.
  • the conductive composition of the present invention described above can also be applied to the formation of the back electrode of an all-back electrode type (so-called back contact type) solar cell, it can also be applied to an all-back electrode type solar cell. Can do.
  • the manufacturing method of a photovoltaic cell (1st suitable aspect) is not specifically limited,
  • the antireflection film can be formed by a known method such as a plasma CVD method.
  • the wiring formation step is a step of forming a wiring by applying the conductive composition of the present invention on a silicon substrate.
  • specific examples of the coating method include inkjet, screen printing, gravure printing, offset printing, letterpress printing, and the like.
  • the heat treatment step is a step of forming a conductive wiring (electrode) by heat-treating the coating film formed in the wiring forming step.
  • a conductive wiring electrode
  • the heat treatment step is a step of forming a conductive wiring (electrode) by heat-treating the coating film formed in the wiring forming step.
  • the heat treatment is not particularly limited, but is preferably a treatment in which heating (firing) is performed at a relatively low temperature of 150 to 350 ° C. for several seconds to several tens of minutes. When the temperature and time are within this range, an electrode can be easily formed even when an antireflection film is formed on a silicon substrate. Further, in the first preferred embodiment of the solar battery cell of the present invention, since the conductive composition of the present invention is used, good heat treatment (firing) can be achieved even at a relatively low temperature of 150 to 350 ° C. ) Can be applied.
  • the heat treatment step may be performed by irradiation with ultraviolet rays or infrared rays.
  • an amorphous silicon layer and a transparent conductive layer are provided above and below an n-type single crystal silicon substrate, and the transparent conductive layer is disposed below.
  • the base layer include a solar cell (for example, a heterojunction solar cell) cell in which a collecting electrode is formed on the transparent conductive layer using the conductive composition of the present invention described above.
  • the solar battery cell (second preferred embodiment) is a solar battery cell in which single crystal silicon and amorphous silicon are hybridized and exhibits high conversion efficiency. Below, the 2nd suitable aspect of the photovoltaic cell of this invention is demonstrated using FIG.
  • the solar battery cell 100 is composed of an n-type single crystal silicon substrate 11 and an i-type amorphous silicon layer 12 a and 12 b and a p-type amorphous silicon layer 13 a and an n-type amorphous silicon layer. 13b, transparent conductive layers 14a and 14b, and current collecting electrodes 15a and 15b formed using the above-described conductive composition of the present invention.
  • the n-type single crystal silicon substrate is a single crystal silicon layer doped with an n-type impurity. Impurities that give n-type are as described above.
  • the i-type amorphous silicon layer is an undoped amorphous silicon layer.
  • the p-type amorphous silicon is an amorphous silicon layer doped with an impurity imparting p-type. Impurities that give p-type are as described above.
  • the n-type amorphous silicon is an amorphous silicon layer doped with an n-type impurity. Impurities that give n-type are as described above.
  • the said collector electrode is a collector electrode formed using the electrically conductive composition of this invention mentioned above. A specific aspect of the current collecting electrode is the same as that of the front surface electrode or the back surface electrode described above.
  • Transparent conductive layer Specific examples of the material for the transparent conductive layer include single metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, indium oxide, and titanium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, indium titanium oxide, tin cadmium oxide, Various metal oxides such as gallium-doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide, boron-doped zinc oxide, titanium-doped zinc oxide, titanium-doped indium oxide, zirconium-doped indium oxide, and fluorine-doped tin oxide. Can be mentioned.
  • ITO indium tin oxide
  • ITO indium zinc oxide
  • titanium oxide titanium oxide
  • tin cadmium oxide Various metal oxides such as gallium-doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide, boron-doped zinc oxide, titanium-doped zinc oxide, titanium-doped indium oxide, zirconium-doped indium oxide, and fluorine-doped
  • the method for producing the solar battery cell is not particularly limited, and can be produced by, for example, the method described in JP 2010-34162 A.
  • the i-type amorphous silicon layer 12a is formed on one main surface of the n-type single crystal silicon substrate 11 by a PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) method or the like.
  • a p-type amorphous silicon layer 13a is formed on the formed i-type amorphous silicon layer 12a by PECVD or the like.
  • an i-type amorphous silicon layer 12b is formed on the other main surface of the n-type single crystal silicon substrate 11 by PECVD or the like. Further, an n-type amorphous silicon layer 13b is formed on the formed i-type amorphous silicon layer 12b by PECVD or the like.
  • transparent conductive layers 14a and 14b such as ITO are formed on the p-type amorphous silicon layer 13a and the n-type amorphous silicon layer 13b by sputtering or the like.
  • the conductive composition of the present invention is applied on the formed transparent conductive layers 14a and 14b to form wirings, and the formed wirings are heat-treated to form current collecting electrodes 15a and 15b.
  • the method for forming the wiring is the same as the method described in the wiring formation step of the above-described solar battery cell (first preferred embodiment).
  • the method of heat-treating the wiring is the same as the method described in the heat treatment step of the above-described solar battery cell (first preferred embodiment), but the heat treatment temperature (firing temperature) is preferably 150 to 200 ° C.
  • Examples 1 to 17, Comparative Examples 1 to 3 The epoxy resin shown in the following Table 1 was blended so as to have the composition ratio (parts by mass) shown in the following Table 1, and these were mixed to prepare a conductive composition.
  • the contact resistance was calculated by a transfer length method (TLM method).
  • TLM method transfer length method
  • Each of the prepared conductive compositions was applied on an ITO vapor-deposited glass substrate, which is TCO, by screen printing to form a thin line-shaped test pattern having a width of 300 ⁇ m and a length of 2.5 cm. It was dried in an oven at 150 ° C. for 30 minutes or at 200 ° C. for 30 minutes to produce a thin wire-shaped conductive film. At this time, the distance between the electrodes was 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, and 5 mm. The resistance value between the thin wire electrodes was measured using a digital multimeter (manufactured by HIOKI: 3541 REISTANCE HiTESTER) to determine the contact resistance. The results are shown in Table 1.
  • Epoxy resin A1 propylene oxide-added bisphenol A type epoxy resin (EP-4000S, epoxy equivalent: 260 g / eq, manufactured by ADEKA)
  • Epoxy resin A2 bisphenol A type epoxy resin (jer1009, epoxy equivalent: 2400-3300 g / eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
  • Epoxy resin A3 Polyethylene glycol diglycidyl ether (polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin) (EX-821, epoxy equivalent: 185 g / eq, manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
  • Epoxy resin A4 bisphenol A type epoxy resin (diluted bisphenol A type epoxy resin) (jer811, epoxy equivalent: 181 to 191 g / eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
  • Fatty acid silver salt B1 Isobutyric acid silver salt 50 g of silver oxide (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 38 g of is
  • Fatty acid silver salt B2 Neodecanoic acid silver salt 50 g of silver oxide (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 74.3 g of neodecanoic acid (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) and 300 g of MEK are placed in a ball mill and reacted by stirring at room temperature for 24 hours. It was. Next, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to prepare a silver neodecanoate.
  • Fatty acid silver salt B3 Lauric acid silver salt 40 g of silver oxide (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.), 68 g of lauric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 300 g of MEK were charged into a ball mill and reacted by stirring at room temperature for 24 hours. Subsequently, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to prepare silver laurate.
  • Fatty acid silver salt B4 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid silver salt 50 g of silver oxide (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.), 64 g of 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and methyl ethyl ketone (MEK) ) 300 g was charged in a ball mill and reacted by stirring at room temperature for 24 hours. Next, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to prepare 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid silver salt.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Fatty acid silver salt B5 2-hydroxyisobutyric acid silver salt 50 g of silver oxide (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd., the same shall apply hereinafter), 45 g of 2-hydroxyisobutyric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as “MEK”) ) 300 g was charged into a ball mill and reacted by stirring at room temperature for 24 hours. Subsequently, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to obtain silver 2-hydroxyisobutyrate.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Fatty acid silver salt B6 1,3,5-pentanetricarboxylic acid silver salt 43.1 g of silver oxide (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.), 25.34 g of 1,3,5-pentanetricarboxylic acid and 300 g of methyl ethyl ketone (MEK) are ball milled. And reacted by stirring at room temperature for 24 hours. Next, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to prepare 1,3,5-pentanetricarboxylic acid silver salt.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Fatty acid silver salt B7 Malonic acid silver salt 50 g of silver oxide (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 11 g of malonic acid and 300 g of methyl ethyl ketone (MEK) were placed in a ball mill and reacted by stirring at room temperature for 24 hours. Subsequently, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to prepare silver malonate.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Fatty acid silver salt B8 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid silver salt 50 g of silver oxide (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.), 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) 25.29 g and methyl ethyl ketone (MEK) 300 g were put into a ball mill and reacted by stirring at room temperature for 24 hours. Subsequently, MEK was removed by suction filtration, and the obtained powder was dried to prepare 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid silver salt.
  • silver oxide manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.
  • 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Curing agent C1 Boron trifluoride piperidine (manufactured by Stella Chemifa) Curing agent C2: Boron trifluoride ethylamine (manufactured by Stella Chemifa) Curing agent C3: Boron trifluoride triethanolamine (manufactured by Stella Chemifa) Curing agent X1: Sun-Aid SI-100L (aromatic sulfonium salt, Sanshin Chemical Co., Ltd.) Spherical silver powder D1: Ag2-1C (average particle size: 1.0 ⁇ m, manufactured by DOWA Electronics) Spherical silver powder D2: AgC-103 (average particle size: 1.5 ⁇ m, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) ⁇ Flake silver powder E1: Ag-XF301K (average thickness: 0.1 ⁇ m, apparent density: 0.82 g / cm 3 , manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) ⁇ Flake
  • a spherical silver powder (A) having a predetermined average particle diameter and a flaky silver powder (B) having a predetermined average thickness and apparent density are used in combination, and 3 Examples 1 to 17 of the present application using a complex of boron bromide and an amine compound showed low contact resistance while maintaining low volume resistivity.
  • the content of the epoxy resin (A) is 2 to 10 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E). Certain Examples 1 and 5 showed lower volume resistivity and lower contact resistance.
  • Example 5 in which the content of the epoxy resin (A) is 2 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the spherical silver powder (D) and the flaky silver powder (E) is even lower. It showed volume resistivity and lower contact resistance.
  • Comparative Example 1 in which a complex of boron trifluoride and an amine compound was not used as a curing agent (an aromatic sulfonium salt was used as a curing agent) has high contact resistance.
  • Comparative Example 2 in which the spherical silver powder (A) and the flaky silver powder (B) were not used in combination (the spherical silver powder (A) and flaky silver powder not corresponding to the flaky silver powder (B) were used in combination).
  • the comparative example 3 which uses only the said spherical silver powder (A) as a silver powder, and used aromatic sulfonium salt as a hardening

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Abstract

 本発明は、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層に対する接触抵抗の低い電極を形成することができる導電性組成物およびそれを集電電極に用いた太陽電池セルを提供することを課題とする。本発明の導電性組成物は、エポキシ樹脂(A)と、脂肪酸銀塩(B)と、硬化剤(C)と、平均粒子径が0.5~5.0μmの球状銀粉(D)と、平均厚さが0.05~0.20μmで、かつ、見掛密度が0.4~1.1g/cm3のフレーク状銀粉(E)とを含有し、上記硬化剤(C)が三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体である。

Description

導電性組成物および太陽電池セル
 本発明は、導電性組成物およびそれを集電電極に用いた太陽電池セルに関する。
 従来、銀粒子などの導電性粒子に熱可塑性樹脂(例えば、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂等)や熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等)などからなるバインダー、有機溶剤、硬化剤、触媒等を添加し混合して得られる導電性ペースト(導電性組成物)を、基板(例えばシリコン基板、エポキシ樹脂基板など)上に所定のパターンとなるように印刷し、これらを加熱して電極や配線を形成し、太陽電池セルやプリント配線板を製造する方法が知られている。
 上記導電性組成物として、例えば、特許文献1の請求項1には、「銀粉(A)と、脂肪酸銀塩(B)と、エポキシ樹脂(C)と、カチオン系硬化剤(D)とを含有する導電性組成物。」が開示されている。そして、実施例では上記カチオン系硬化剤(D)として、芳香族スルホニウム塩を使用している。
特開2012-22795号公報
 しかしながら、本発明者が、特許文献1を参考にスルホニウム塩を硬化剤として使用した導電性組成物について検討したところ、形成される電極や配線(以下、電極等ともいう)の体積抵抗率は低いが、透明導電層(例えば、透明導電酸化物層(TCO))等に電極等を形成したときに接触抵抗が高くなることが明らかとなった。
 そこで、本発明は、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層等に対する接触抵抗の低い電極等を形成することができる導電性組成物およびそれを集電電極に用いた太陽電池セルを提供することを課題とする。
 本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、所定の平均粒子径を有する球状銀粉と所定の平均厚さおよび見掛密度を有するフレーク状銀粉とを併用し、かつ、硬化剤として三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体を使用することで、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層等に対する接触抵抗の低い電極等が形成されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
(1) エポキシ樹脂(A)と、脂肪酸銀塩(B)と、硬化剤(C)と、平均粒子径が0.5~5.0μmの球状銀粉(D)と、平均厚さが0.05~0.20μmで、かつ、見掛密度が0.4~1.1g/cm3のフレーク状銀粉(E)とを含有し、上記硬化剤(C)が三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体である、導電性組成物。
(2) 上記硬化剤(C)が、三フッ化ホウ素ピペリジン、三フッ化ホウ素エチルアミンおよび三フッ化ホウ素トリエタノールアミンからなる群より選択される少なくとも1種の錯体である、上記(1)に記載の導電性組成物。
(3) 上記フレーク状銀粉(E)の含有量が、上記球状銀粉(D)および上記フレーク状銀粉(E)の合計の質量に対して、0.1~12質量%である、上記(1)または(2)に記載の導電性組成物。
(4) 上記エポキシ樹脂(A)の含有量が、上記球状銀粉(D)および上記フレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、2~20質量部である、上記(1)~(3)のいずれかに記載の導電性組成物。
(5) 上記脂肪酸銀塩(B)の含有量が、上記球状銀粉(D)および上記フレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、0.1~10質量部である、上記(1)~(4)のいずれかに記載の導電性組成物。
(6) 上記(1)~(5)のいずれかに記載の導電性組成物を集電電極に用いた太陽電池セル。
(7) 上記集電電極の下地層として透明導電層を具備する上記(6)に記載の太陽電池セル。
(8) 上記(6)または(7)に記載の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール。
 以下に示すように、本発明によれば、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層等に対する接触抵抗の低い電極等を形成することができる導電性組成物およびそれを集電電極に用いた太陽電池セルを提供することができる。
 また、本発明の導電性組成物を用いれば、低温(150~350℃程度(特に200℃以下))焼成であっても、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層等に対する接触抵抗の低い電極等を形成することができるため、太陽電池セル(特に後述する第2の好適態様)への熱によるダメージを軽減できる効果も有し、非常に有用である。
 更に、本発明の導電性組成物を用いれば、酸化インジウムスズ(ITO)やシリコンなどの耐熱性の高い材料のみならず、例えばPETフィルムなどの耐熱性の低い材料上にも電子回路、アンテナ等の回路を容易かつ短時間で作製することができるため非常に有用である。
図1は、実施例で用いた球状銀粉(Ag2-1C、DOWAエレクトロニクス社製)を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。 図2は、実施例で用いたフレーク状銀粉(Ag-XF301K、福田金属箔粉工業社製)を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。 図3は、比較例で用いたフレーク状銀粉(AgC-2011、福田金属箔粉工業社製)を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。 図4は太陽電池セルの第1の好適な態様の一実施態様を示す断面図である。 図5は太陽電池セルの第2の好適な態様の一実施態様を示す断面図である。
〔導電性組成物〕
 本発明の導電性組成物は、エポキシ樹脂(A)と、脂肪酸銀塩(B)と、硬化剤(C)と、平均粒子径が0.5~5.0μmの球状銀粉(D)と、平均厚さが0.05~0.20μmで、かつ、見掛密度が0.4~1.1g/cm3のフレーク状銀粉(E)とを含有し、上記硬化剤(C)が三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体である、導電性組成物である。
 また、本発明の導電性組成物は、後述するように印刷性等の観点から、必要に応じて溶媒(F)を含有していてもよい。
 本発明においては、所定の平均粒子径を有する球状銀粉と所定の平均厚さおよび見掛密度を有するフレーク状銀粉とを併用し、かつ、硬化剤として三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体を使用することにより、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層等に対する接触抵抗の低い電極等を形成することができる導電性組成物となる。なお、基板(シリコンウエハ等)上の透明導電層(例えばTCO)等と電極との界面における接触抵抗が減少すると、得られる太陽電池の性能が優れるため、接触抵抗は低いほど好ましい。
 このような効果が得られる理由は、詳細には明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
 上記硬化剤(C)は、上記エポキシ樹脂(A)の硬化剤としてエポキシ基を結合するとともに、上記特定の球状銀粉、上記特定のフレーク状銀粉、および、脂肪酸銀塩から生成される銀粒子と相互作用することで、電極や配線内部および透明導電層との界面においてエポキシ樹脂が偏在して結合することを防ぐ。結果として、銀粒子がより連結し、低い体積抵抗率を維持しつつ、透明導電層等に対する接触抵抗の低い電極等が形成される。
 加えて、錯体としてのアミンが外れて脂肪酸銀塩の還元剤として作用し、脂肪酸銀塩由来の銀粒子が速やかに生成するため、200℃以下の低温において、低い体積抵抗率を維持するだけでなく、透明導電層等に対する接触抵抗の低減に寄与する。
 このことは、後述する比較例に示すように、上記特定の球状銀粉および上記特定のフレーク状銀粉を併用しなかった場合や、上記特定の硬化剤を使用しなかった場合(硬化剤として特許文献1に記載のスルホニウム塩を使用した場合)には、形成される電極等の接触抵抗が高くなるという事実からも推測される。
 以下に、エポキシ樹脂(A)、脂肪酸銀塩(B)、硬化剤(C)、球状銀粉(D)およびフレーク状銀粉(E)ならびに所望により含有してもよい溶媒(F)について詳述する。
<エポキシ樹脂(A)>
 本発明の導電性組成物で使用されるエポキシ樹脂(A)は、1分子中に2個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有する化合物からなる樹脂であれば特に限定されず、一般的に、エポキシ当量が90~2000のものである。
 このようなエポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができる。
 具体的には、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型等のビスフェニル基を有するエポキシ化合物や、ポリアルキレングリコール型、アルキレングリコール型のエポキシ化合物や、ナフタレン環を有するエポキシ化合物や、フルオレン基を有するエポキシ化合物等の二官能型のグリシジルエーテル系エポキシ樹脂;
 フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の多官能型のグリシジルエーテル系エポキシ樹脂;
 ダイマー酸等の合成脂肪酸のグリシジルエステル系エポキシ樹脂;
 N,N,N′,N′-テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)、テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン(TGDDS)、テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン(TGMXDA)、トリグリシジル-p-アミノフェノール、トリグリシジル-m-アミノフェノール、N,N-ジグリシジルアニリン、テトラグリシジル1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン(TG1,3-BAC)、トリグリシジルイソシアヌレート(TGIC)等のグリシジルアミン系エポキシ樹脂;
 トリシクロ〔5,2,1,02,6〕デカン環を有するエポキシ化合物、具体的には、例えば、ジシクロペンタジエンとメタクレゾール等のクレゾール類またはフェノール類を重合させた後、エピクロルヒドリンを反応させる公知の製造方法によって得ることができるエポキシ化合物;
 脂環型エポキシ樹脂;東レチオコール社製のフレップ10に代表されるエポキシ樹脂主鎖に硫黄原子を有するエポキシ樹脂;ウレタン結合を有するウレタン変性エポキシ樹脂;ポリブタジエン、液状ポリアクリロニトリル-ブタジエンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)を含有するゴム変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
 これらは1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 また、これらのうち、硬化性、耐熱性、耐久性およびコストの観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂であるのが好ましい。
 本発明においては、上記エポキシ樹脂(A)は、硬化収縮が少ないエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。基板であるシリコンウエハは破損しやすいため、硬化収縮が大きいエポキシ樹脂を用いると、ウエハの割れや欠けの原因になる。昨今では、低コスト化のため、シリコンウエハの薄型化が進んでおり、硬化収縮の少ないエポキシ樹脂は、ウエハの反りを抑える効果も併せ持つ。
 硬化収縮を低減し、また、形成される電極等の体積抵抗率および接触抵抗がより低くなり、さらに、基板や透明導電層との密着性も優れる理由から、エチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドが付加されたエポキシ樹脂であるのが好ましい。
 ここで、エチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドが付加されたエポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF等をエピクロロヒドリンと反応させてエポキシ樹脂を調製する際に、エチレンおよび/またはプロピレンを添加して付加(変性)することで得られる。
 エチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドが付加されたエポキシ樹脂としては市販品を用いることができ、その具体例としては、エチレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂(BEO-60E、新日本理化社製)、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂(BPO-20E、新日本理化社製)、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂(EP-4010S、ADEKA社製)、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂(EP-4000S、ADEKA社製)等が挙げられる。
 エポキシ樹脂の硬化収縮を調整する別な手法として、異なる分子量のエポキシ樹脂を2種類以上併用することが挙げられる。形成される電極等の体積抵抗率および接触抵抗がより低くなり、基板や透明導電層との密着性も優れる理由から、エポキシ当量が1500~4000g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂(A1)およびエポキシ当量が1000g/eq以下の多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂(A2)または1000g/eq以下の希釈タイプのビスフェノールA型エポキシ樹脂(A3)を併用するのが好ましい。
 (ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A1))
 上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A1)は、エポキシ当量が1500~4000g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂である。
 上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A1)は、エポキシ当量が上記範囲であるため、上記のとおりビスフェノールA型エポキシ樹脂(A1)を併用すると、本発明の導電性組成物の硬化収縮が抑えられ、基板や透明導電層に対する密着性が良好となる。また、形成される電極等の体積抵抗率がより低くなることから、エポキシ当量は2000~4000g/eqであるのが好ましく、2000~3500g/eqであるのがより好ましい。
 (多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂(A2))
 上記多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂(A2)は、エポキシ当量が1000g/eq以下の多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂である。
 上記多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂(A2)は、エポキシ当量が上記範囲であるため、上記のとおり多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂(A2)を併用すると、本発明の導電性組成物の粘度が良好となり、印刷性が良好となる。
 また、上記多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂(A2)のエポキシ当量は、スクリーン印刷をする際の粘度が適当になる理由から、100~400g/eqであるのが好ましく、100~300g/eqであるのがより好ましい。
 (希釈タイプのビスフェノールA型エポキシ樹脂(A3))
 希釈タイプのビスフェノールA型エポキシ樹脂(A3)は、エポキシ当量が1000g/eq以下のビスフェノールA型エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂の特性を損なわずに反応性希釈剤を用いて低粘度化したものである。
 上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A3)は、エポキシ当量が上記範囲であるため、上記のとおりビスフェノールA型エポキシ樹脂(A3)を併用すると、本発明の導電性組成物の粘度が良好となり、印刷性が良好となる。
 また、上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A3)のエポキシ当量は、スクリーン印刷をする際の粘度が適当になる理由から、100~400g/eqであるのが好ましく、100~300g/eqであるのがより好ましい。
 本発明においては、上記エポキシ樹脂(A)の含有量は、形成される電極等の体積抵抗率および接触抵抗がより低くなり、また、太陽電池セル基板や透明導電層との密着性が良好な電極を形成することができる理由から、後に詳しく述べる球状銀粉(D)およびフレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、2~20質量部であるのが好ましく、2~15質量部であるのがより好ましく、2~10質量部であるのがさらに好ましく、2~4質量部であるのが特に好ましい。
<脂肪酸銀塩(B)>
 上記脂肪酸銀塩(B)は、有機カルボン酸の銀塩であれば特に限定されず、例えば、特開2008-198595号公報の[0063]~[0068]段落に記載された脂肪酸金属塩(特に3級脂肪酸銀塩)、特許第4482930号公報の[0030]段落に記載された脂肪酸銀、特開2010-92684号公報の[0029]~[0045]段落に記載された水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩、同公報の[0046]~[0056]段落に記載された2級脂肪酸銀塩等を用いることができる。
 上記脂肪酸銀塩(B)は、形成される電極等の体積抵抗率がより低くなり、また、印刷性も優れる理由から、炭素数18以下の脂肪酸銀塩(B1)、カルボキシ銀塩基(-COOAg)と水酸基(-OH)とをそれぞれ1個以上有する脂肪酸銀塩(B2)、および、水酸基(-OH)を有さずにカルボキシ銀塩基(-COOAg)を2個以上有するポリカルボン酸銀塩(B3)からなる群から選択される少なくとも1種の脂肪酸銀塩であることが好ましく、ポリカルボン酸銀塩(B3)であることがより好ましく、なかでも、カルボキシ銀塩基を3個以上有するポリカルボン酸銀塩であることがさらに好ましい。
 ここで、上記脂肪酸銀塩(B2)としては、例えば、下記式(I)~(III)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(式(I)中、nは0~2の整数を表し、R1は水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、R2は炭素数1~6のアルキレン基を表す。nが0または1である場合、複数のR2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。nが2である場合、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 式(II)中、R1は水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 式(III)中、R1は水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、R3は炭素数1~6のアルキレン基を表す。複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
 また、上記ポリカルボン酸銀塩(B3)としては、例えば、下記式(IV)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式(IV)中、mは、2~6の整数を表し、R4は、炭素数1~24のm価の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数2~12のm価の不飽和脂肪族炭化水素基、炭素数3~12のm価の脂環式炭化水素基、または、炭素数6~12のm価の芳香族炭化水素基を表す。R4の炭素数をpとすると、m≦2p+2である。)
 上記脂肪酸銀塩(B1)としては、具体的には、2-メチルプロパン酸銀塩(別名:イソ酪酸銀塩)、ネオデカン酸銀塩、2-メチルブタン酸銀塩、ラウリン酸銀塩等が好適に例示される。
 また、上記脂肪酸銀塩(B2)としては、具体的には、2-ヒドロキシイソ酪酸銀塩、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸銀塩等が好適に例示される。
 また、上記ポリカルボン酸銀塩(B3)としては、具体的には、1,3,5-ペンタントリカルボン酸銀塩、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸銀塩、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸銀塩、マロン酸銀塩等が好適に例示され、なかでも、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸銀塩が好ましい。
 これらは1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 本発明においては、上記脂肪酸銀塩(B)の含有量は、印刷性が良好となる理由から、後に詳しく述べる球状銀粉(D)およびフレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、0.1~10質量部であるのが好ましく、1~10質量部であるのがより好ましい。
<硬化剤(C)>
 本発明の導電性組成物で用いる硬化剤は、三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体である。
 三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体としては、三フッ化ホウ素と脂肪族アミン(脂肪族第1級アミン、脂肪族第2級アミン、脂肪族第3級アミン)との錯体、三フッ化ホウ素と脂環式アミンとの錯体、三フッ化ホウ素と芳香族アミンとの錯体、三フッ化ホウ素と複素環アミンとの錯体などが挙げられる。上記複素環アミンは、脂環式の複素環アミン(以下、脂環式複素環アミンともいう)であっても、芳香族の複素環アミン(以下、芳香族複素環アミンともいう)であってもよい。
 脂肪族第1級アミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、n-プロピルアミン、iso-プロピルアミン、n-ブチルアミン、iso-ブチルアミン、sec-ブチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、ラウリルアミン等が挙げられる。脂肪族第2級アミンの具体例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、ジ-iso-プロピルアミン、ジ-n-プロピルアミン、エチルプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジ-iso-ブチルアミン、ジプロペニルアミン、クロロブチルプロピルアミン、ジ(クロロブチル)アミン、ジ(ブロモエチル)アミン等が挙げられる。脂肪族第3級アミンの具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。脂環式アミンの具体例としては、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。芳香族アミンとしては、ベンジルアミン等が挙げられる。脂環式複素環アミンの具体例としては、ピロリジン、ピペリジン、2-ピペコリン、3-ピペコリン、4-ピペコリン、2,4-ルペチジン、2,6-ルペチジン、3,5-ルペチジン、ピペラジン、ホモピペラジン、N-メチルピペラジン、N-エチルピペラジン、N-プロピルピペラジン、N-メチルホモピペラジン、N-アセチルピペラジン、1-(クロロフェニル)ピペラジン、N-アミノエチルピペリジン、N-アミノプロピルピペリジン、N-アミノエチルピペラジン、N-アミノプロピルピペラジン、モルホリン、N-アミノエチルモルホリン、N-アミノプロピルモルホリン、N-アミノプロピル-2-ピペコリン、N-アミノプロピル-4-ピペコリン、1,4-ビス(アミノプロピル)ピペラジン、トリエチレンジアミン、2-メチルトリエチエレンジアミン等が挙げられる。芳香族複素環アミンの具体例としては、ピリジン、ピロール、イミダゾール、ピリダジン、ピリミジン、キノリン、トリアジン、テトラジン、イソキノリン、キナゾリン、ナフチリジン、プテリジン、アクリジン、フェナジン等が挙げられる。
 上記硬化剤(C)は、形成される電極等の体積抵抗率および接触抵抗がより低くなる理由から、三フッ化ホウ素ピペリジン、三フッ化ホウ素エチルアミンおよび三フッ化ホウ素トリエタノールアミンからなる群より選択される少なくとも1種の錯体であることが好ましい。
 上記硬化剤(C)の含有量は、形成される電極等の体積抵抗率および接触抵抗がより低くなる理由から、上記エポキシ樹脂(A)100質量部に対して、1~15質量部であることが好ましく、1~10質量部であることがより好ましい。
<球状銀粉(D)>
 本発明の導電性組成物で用いる球状銀粉(D)は、平均粒子径が0.5~5.0μmの球状の銀粉末である。
 ここで、球状とは、長径/短径の比率が2以下の粒子の形状をいう。
 また、平均粒子径とは、球状の銀粉末の粒子径の平均値をいい、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定された50%体積累積径(D50)をいう。なお、平均値を算出する基になる粒子径は、球状の銀粉末の断面が楕円形である場合はその長径と短径の合計値を2で割った平均値をいい、正円形である場合はその直径をいう。
 例えば、後述する実施例で使用する銀粉(Ag2-1C、DOWAエレクトロニクス社製)の写真(図1)で示されるものは球状の銀粉末に該当するが、後述する実施例で併用する銀粉(Ag-XF301K、福田金属箔粉工業社製)の写真(図2)や比較例で併用する銀粉(AgC-2011、福田金属箔粉工業社製)の写真(図3)で示されるものは球状の銀粉末には該当せず、フレーク(鱗片)状の銀粉末に該当するものである。
 また、上記球状銀粉(D)の平均粒子径は、印刷性が良好となる理由から、0.7~5.0μmであるのが好ましく、焼結速度が適当となり作業性に優れる理由から、1.0~3.0μmであるのがより好ましい。
 本発明においては、上記球状銀粉(D)として市販品を用いることができ、その具体例としては、AG2-1C(平均粒子径:1.0μm、DOWAエレクトロニクス社製)、AG4-8F(平均粒子径:2.2μm、DOWAエレクトロニクス社製)、AG3-11F(平均粒子径:1.4μm、DOWAエレクトロニクス社製)、AgC-102(平均粒子径:1.5μm、福田金属箔粉工業社製)、AgC-103(平均粒子径:1.5μm、福田金属箔粉工業社製)、EHD(平均粒子径:0.5μm、三井金属社製)等が挙げられる。
 <フレーク状銀粉(E)>
 本発明の導電性組成物で用いるフレーク状銀粉(E)は、平均厚さ(d)が0.05~0.20μmで、かつ、見掛密度が0.4~1.1g/cm3のフレーク状の銀粉末である。
 ここで、フレーク状とは、長径/短径の比率が2超の形状をいい、上述したように、例えば、図2および図3で示される銀粉末が該当するが、そのうち図2で示される銀粉末が本発明の導電性組成物で用いるフレーク状銀粉(E)に該当するものである。
 また、平均厚さ(d)とは、BET法(気体吸着法)により測定した銀粉の比表面積をS(m2/g)として、下記式(i)から算出した値をいう。
  d=0.19/S ・・・(i)
 また、見掛密度とは、JIS Z2504:2000の「金属粉-見掛密度試験方法」に記載された方法で測定した値をいう。
 また、上記フレーク状銀粉(E)の平均厚さは、印刷性が良好となり、ペースト化しやすいという理由から、0.05~0.1μmであるのが好ましい。
 同様に、上記フレーク状銀粉(E)の見掛密度は、0.5~1.0g/cm3であるのが好ましい。
 本発明においては、上記フレーク状銀粉(E)の調製方法は特に限定されないが、例えば、特開2003-55701号広報の[0007]~[0015]段落に記載された方法等により調製することができる。
 また、上記フレーク状銀粉(E)として市販品を用いることができ、その具体例としては、Ag-XF301K(平均厚さ:0.1μm、見掛密度:0.82g/cm3、福田金属箔粉工業社製)等が挙げられる。
 本発明においては、上述した球状銀粉(D)とフレーク状銀粉(E)とを併用することにより、得られる本発明の導電性組成物の印刷性が良好となり、アスペクト比の高い電極を形成することができる。
 これは、詳細には明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。
 まず、一般的なペースト材料では、内在する粉体の表面積が大きいほどチクソ性が向上すると考えられている。そして、本発明で用いるフレーク状銀粉(E)は、通常のフレーク状銀粉に比べて表面積が非常に大きく、チクソ性を付与する効果が高いため、印刷性が良好になると考えられる。また、球状銀粉(D)とフレーク状銀粉(E)とを併用することで、球状銀粉(D)がフレーク状銀粉(E)に挟まれて動きにくくなり、更にはエポキシ樹脂、脂肪酸銀塩、後述する任意成分である溶媒等をフレーク状銀粉(E)同士の間に内包するため、印刷後の形状保持性に優れ、アスペクト比の高い電極を形成することができると考えられる。
 また、本発明においては、チクソ性および粘度が適当となり、印刷性がより良好となる理由から、上記フレーク状銀粉(E)の含有量が、上記球状銀粉(D)および上記フレーク状銀粉(E)の合計の質量に対して、0.1~12質量%であるのが好ましく、5~12質量%であるのがより好ましい。
<溶媒(F)>
 本発明の導電性組成物は、印刷性等の作業性の観点から、溶媒(F)を含有するのが好ましい。
 上記溶媒(F)は、本発明の導電性組成物を基板上に塗布することができるものであれば特に限定されず、その具体例としては、ブチルカルビトール、メチルエチルケトン、イソホロン、α-テルピネオール等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
<酸化銀>
 本発明の導電性組成物は、上述したエポキシ樹脂(A)の分解を抑制し、シリコン基板との優れた密着性を保持できる理由から、酸化銀の含有量は上述した溶媒(F)100質量部に対して5質量部以下であるのが好ましく、1質量部以下であるのがより好ましく、実質的に酸化銀を含有していない態様が最も好ましい。
<添加剤>
 本発明の導電性組成物は、必要に応じて、還元剤等の添加剤を含有していてもよい。
 上記還元剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコール類等が挙げられる。
〔太陽電池セル〕
 本発明の太陽電池セルは、上述した本発明の導電性組成物を集電電極に用いた太陽電池セルである。
<太陽電池セルの第1の好適な態様>
 本発明の太陽電池セルの第1の好適な態様としては、受光面側の表面電極、半導体基板および裏面電極を具備し、上記表面電極および/または上記裏面電極が、上述した本発明の導電性組成物を用いて形成される太陽電池セルが挙げられる。
 以下に、本発明の太陽電池セルの第1の好適な態様について図4を用いて説明する。
 図4に示すように、太陽電池セル1は、受光面側の表面電極4と、p層5およびn層2が接合したpn接合シリコン基板7と、裏面電極6とを具備するものである。
 また、図4に示すように、太陽電池セル1は、反射率低減のため、例えば、ウエハ表面にエッチングを施して、ピラミッド状のテクスチャを形成し、反射防止膜3を具備するのが好ましい。
 以下に、本発明の太陽電池セルの第1の好適な態様が具備する上記表面電極、裏面電極およびシリコン基板並びに具備していてもよい上記反射防止膜について詳述する。
(表面電極/裏面電極)
 表面電極および裏面電極は、いずれか一方または両方が本発明の導電性組成物を用いて形成されていれば、電極の配置(ピッチ)、形状、高さ、幅等は特に限定されない。なお、電極の高さは、通常、数~数十μmに設計されるが、本発明の導電性組成物を用いて形成した電極の断面の高さと幅の比率(高さ/幅)(以下、「アスペクト比」という。)を大きく(例えば、0.4程度以上)調整することが可能となる。
 ここで、表面電極および裏面電極は、図4に示すように、通常、複数個有するものであるが(図4に示される態様では、表面電極、裏面電極ともに2つずつ有する)、例えば、複数の表面電極の一部のみが本発明の導電性組成物で形成されたものであってもよく、複数の表面電極の一部と複数の裏面電極の一部が本発明の導電性組成物で形成されたものであってもよい。
(反射防止膜)
 反射防止膜は、受光面の表面電極が形成されていない部分に形成される膜(膜厚:0.05~0.1μm程度)であって、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化チタン膜、これらの積層膜等から構成されるものである。
 また、上記シリコン基板はpn接合を有するが、これは、第1導電型の半導体基板の表面側に第2導電型の受光面不純物拡散領域が形成されていることを意味する。なお、第1導電型がn型の場合には、第2導電型はp型であり、第1導電型がp型の場合には、第2導電型はn型である。
 ここで、p型を与える不純物としては、ホウ素、アルミニウム等が挙げられ、n型を与える不純物としては、リン、砒素などが挙げられる。
(シリコン基板)
 シリコン基板は特に限定されず、太陽電池を形成するための公知のシリコン基板(板厚:80~450μm程度)を用いることができ、また、単結晶または多結晶のいずれのシリコン基板であってもよい。
 本発明の太陽電池セルの第1の好適な態様において、太陽電池セルは、表面電極および/または裏面電極が本発明の導電性組成物を用いて形成されているため、電極のアスペクト比を大きくし易く、受光により発生した起電力を電流として効率良く取り出すことができる。
 なお、上述した本発明の導電性組成物は全裏面電極型(いわゆるバックコンタクト型)太陽電池の裏面電極の形成にも適用することができるため、全裏面電極型の太陽電池にも適用することができる。
<太陽電池セル(第1の好適な態様)の製造方法>
 上記太陽電池セル(第1の好適な態様)の製造方法は特に限定されないが、本発明の導電性組成物をシリコン基板上に塗布して配線を形成する配線形成工程と、形成された配線を熱処理して電極(表面電極および/または裏面電極)を形成する熱処理工程とを有する方法が挙げられる。
 なお、太陽電池セルが反射防止層を具備する場合、反射防止膜は、プラズマCVD法等の公知の方法により形成することができる。
 以下に、配線形成工程、熱処理工程について詳述する。
(配線形成工程)
 上記配線形成工程は、本発明の導電性組成物をシリコン基板上に塗布して配線を形成する工程である。
 ここで、塗布方法としては、具体的には、例えば、インクジェット、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、凸版印刷等が挙げられる。
(熱処理工程)
 上記熱処理工程は、上記配線形成工程で形成された塗膜を熱処理して導電性の配線(電極)を形成する工程である。
 配線を熱処理することにより、カルボン酸金属塩(B)から分解される金属が溶融する際に球状銀粉(D)、フレーク状銀粉(E)が連結され、電極が形成される。
 上記熱処理は特に限定されないが、150~350℃の比較的低い温度で、数秒~数十分間、加熱(焼成)する処理であるのが好ましい。温度および時間がこの範囲であると、シリコン基板上に反射防止膜を形成した場合であっても、容易に電極を形成することができる。
 また、本発明の太陽電池セルの第1の好適な態様においては、本発明の導電性組成物を用いているため、150~350℃の比較的低い温度であっても、良好な熱処理(焼成)を施すことができる。
 本発明においては、上記配線形成工程で形成された配線は、紫外線または赤外線の照射でも電極を形成することができるため、上記熱処理工程は、紫外線または赤外線の照射によるものであってもよい。
<太陽電池セルの第2の好適な態様>
 本発明の太陽電池セルの第2の好適な態様としては、n型単結晶シリコン基板を中心にその上下にアモルファスシリコン層および透明導電層(例えば、TCO)を具備し、上記透明導電層を下地層として、上記透明導電層上に上述した本発明の導電性組成物を用いて集電電極を形成した太陽電池(例えばヘテロ接合型太陽電池)セルが挙げられる。上記太陽電池セル(第2の好適な態様)は、単結晶シリコンとアモルファスシリコンとをハイブリッドした太陽電池セルであり、高い変換効率を示す。
 以下に、本発明の太陽電池セルの第2の好適な態様について図5を用いて説明する。
 図5に示すように、太陽電池セル100は、n型単結晶シリコン基板11を中心に、その上下にi型アモルファスシリコン層12aおよび12b、並びに、p型アモルファスシリコン層13aおよびn型アモルファスシリコン層13b、並びに、透明導電層14aおよび14b、並びに、上述した本発明の導電性組成物を用いて形成した集電電極15aおよび15bを具備する。
 上記n型単結晶シリコン基板は、n型を与える不純物がドープされた単結晶シリコン層である。n型を与える不純物は上述のとおりである。
 上記i型アモルファスシリコン層は、ドープされていないアモルファスシリコン層である。
 上記p型アモルファスシリコンは、p型を与える不純物がドープされたアモルファスシリコン層である。p型を与える不純物は上述のとおりである。
 上記n型アモルファスシリコンは、n型を与える不純物がドープされたアモルファスシリコン層である。n型を与える不純物は上述のとおりである。
 上記集電電極は、上述した本発明の導電性組成物を用いて形成された集電電極である。集電電極の具体的な態様は上述した表面電極または裏面電極と同じである。
(透明導電層)
 上記透明導電層の材料の具体例としては、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタンなどの単一金属酸化物、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウムチタン、酸化スズカドミウム、などの多種金属酸化物、ガリウム添加酸化亜鉛、アルミニウム添加酸化亜鉛、硼素添加酸化亜鉛、チタン添加酸化亜鉛、チタン添加酸化インジウム、ジルコニウム添加酸化インジウム、フッ素添加酸化スズなどのドーピング型金属酸化物などが挙げられる。
<太陽電池セル(第2の好適な態様)の製造方法>
 上記太陽電池セル(第2の好適な態様)の製造方法は特に限定されないが、例えば、特開2010-34162号公報に記載の方法などで製造することができる。
 具体的には、n型単結晶シリコン基板11の片方の主面上に、PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)法などによって、i型アモルファスシリコン層12aを形成する。さらに、形成したi型アモルファスシリコン層12a上にPECVD法などによってp型アモルファスシリコン層13aを形成する。
 次に、n型単結晶シリコン基板11のもう一方の主面上に、PECVD法などによって、i型アモルファスシリコン層12bを形成する。さらに、形成したi型アモルファスシリコン層12b上にPECVD法などによってn型アモルファスシリコン層13bを形成する。
 次に、スパッタ法などによって、p型アモルファスシリコン層13a上およびn型アモルファスシリコン層13b上にITOなどの透明導電層14aおよび14bを形成する。
 次に、形成した透明導電層14aおよび14b上に本発明の導電性組成物を塗布して配線を形成し、さらに、形成した配線を熱処理することで集電電極15aおよび15bを形成する。
 配線を形成する方法は、上述した太陽電池セル(第1の好適な態様)の配線形成工程に記載した方法と同じである。
 配線を熱処理する方法は、上述した太陽電池セル(第1の好適な態様)の熱処理工程に記載した方法と同じであるが、熱処理温度(焼成温度)は150~200℃であることが好ましい。
 以下、実施例を用いて、本発明の導電性組成物について詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
 (実施例1~17、比較例1~3)
 下記第1表に示すエポキシ樹脂等を下記第1表中に示す組成比(質量部)となるように配合し、これらを混合することにより導電性組成物を調製した。
<体積抵抗率(比抵抗)>
 調製した各導電性組成物を、TCOであるITO蒸着ガラス基板上に、スクリーン印刷で塗布して、25mm×25mmのベタ塗りであるテストパターンを形成した。オーブンにて150℃で30分間または200℃で30分間乾燥し、導電性被膜を作製した。
 作製した各導電性被膜について、抵抗率計(ロレスターGP、三菱化学社製)を用いた4端子4探針法により体積抵抗率を評価した。結果を第1表に示す。
<接触抵抗>
 接触抵抗は、Transfer Length Method(TLM法)によって計算した。調製した各導電性組成物を、TCOであるITO蒸着ガラス基板上に、スクリーン印刷で塗布して、幅300μm、長さ2.5cmの細線形状のテストパターンを形成した。オーブンにて150℃で30分間または200℃で30分間乾燥し、細線形状の導電性被膜を作製した。このとき、電極間の距離を1mm、2mm、3mm、4mm、および5mmとした。細線電極間の抵抗値をデジタルマルチメーター(HIOKI社製:3541 RESISTANCE HiTESTER)を用いて測定し、接触抵抗を求めた。結果を第1表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 第1表中の各成分は、以下のものを使用した。
 ・エポキシ樹脂A1:プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂(EP-4000S、エポキシ当量:260g/eq、ADEKA社製)
 ・エポキシ樹脂A2:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(jer1009、エポキシ当量:2400~3300g/eq、三菱化学社製)
 ・エポキシ樹脂A3:ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(多価アルコール系グリシジル型エポキシ樹脂)(EX-821、エポキシ当量:185g/eq、ナガセケムテックス社製)
 ・エポキシ樹脂A4:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(希釈タイプのビスフェノールA型エポキシ樹脂)(jer811、エポキシ当量:181~191g/eq、三菱化学社製)
 ・脂肪酸銀塩B1:イソ酪酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)50g、イソ酪酸(関東化学社製)38gおよびメチルエチルケトン(MEK)300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、イソ酪酸銀塩を調製した。
 ・脂肪酸銀塩B2:ネオデカン酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)50g、ネオデカン酸(東洋合成社製)74.3gおよびMEK300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、ネオデカン酸銀塩を調製した。
 ・脂肪酸銀塩B3:ラウリン酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)40g、ラウリン酸(関東化学社製)68gおよびMEK300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、ラウリン酸銀塩を調製した。
 ・脂肪酸銀塩B4:2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)50g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸(東京化成社製)64gおよびメチルエチルケトン(MEK)300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることにより、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸銀塩を調製した。
 ・脂肪酸銀塩B5:2-ヒドロキシイソ酪酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製、以下同じ)50g、2-ヒドロキシイソ酪酸(東京化成工業社製)45g、および、メチルエチルケトン(以下「MEK」という)300gを、ボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、2-ヒドロキシイソ酪酸銀塩を得た。
 ・脂肪酸銀塩B6:1,3,5-ペンタントリカルボン酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)43.1g、1,3,5-ペンタントリカルボン酸25.34gおよびメチルエチルケトン(MEK)300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、1,3,5-ペンタントリカルボン酸銀塩を調製した。
 ・脂肪酸銀塩B7:マロン酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)50g、マロン酸11gおよびメチルエチルケトン(MEK)300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、マロン酸銀塩を調製した。
 ・脂肪酸銀塩B8:1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸銀塩
 酸化銀(東洋化学工業社製)50g、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸(新日本理化社製)25.29gおよびメチルエチルケトン(MEK)300gをボールミルに投入し、室温で24時間撹拌させることにより反応させた。次いで、吸引ろ過によりMEKを取り除き、得られた粉末を乾燥させることによって、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸銀塩を調製した。
 ・硬化剤C1:三フッ化ホウ素ピペリジン(ステラケミファ社製)
 ・硬化剤C2:三フッ化ホウ素エチルアミン(ステラケミファ社製)
 ・硬化剤C3:三フッ化ホウ素トリエタノールアミン(ステラケミファ社製)
 ・硬化剤X1:サンエイドSI-100L(芳香族スルホニウム塩、三新化学社製)
 ・球状銀粉D1:Ag2-1C(平均粒子径:1.0μm、DOWAエレクトロニクス社製)
 ・球状銀粉D2:AgC-103(平均粒子径:1.5μm、福田金属箔粉工業社製)
 ・フレーク状銀粉E1:Ag-XF301K(平均厚さ:0.1μm、見掛密度:0.82g/cm3、福田金属箔粉工業社製)
 ・フレーク状銀粉X1:AgC-2011(平均厚さ:0.22μm、見掛密度:1.82g/cm3、福田金属箔粉工業社製)
 溶媒F:テルピネオール(ヤスハラケミカル社製)
 第1表から分かるように、所定の平均粒子径を有する球状銀粉(A)と所定の平均厚さおよび見掛密度を有するフレーク状銀粉(B)とを併用し、かつ、硬化剤として三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体を使用した本願実施例1~17は、低い体積抵抗率を維持しつつ、低い接触抵抗を示した。実施例1、5および6の対比から、エポキシ樹脂(A)の含有量が、上記球状銀粉(D)および上記フレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、2~10質量部である実施例1および5の方が、より低い体積抵抗率およびより低い接触抵抗を示した。なかでも、エポキシ樹脂(A)の含有量が、上記球状銀粉(D)および上記フレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、2~4質量部である実施例5は、さらに低い体積抵抗率およびさらに低い接触抵抗を示した。
 一方、硬化剤として三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体を使用しなかった(硬化剤として芳香族スルホニウム塩を使用した)比較例1は、接触抵抗が高くなることが分かった。また、上記球状銀粉(A)と上記フレーク状銀粉(B)とを併用しなかった(球状銀粉(A)と、フレーク状銀粉(B)に該当しないフレーク状銀粉とを併用した)比較例2は、体積抵抗率と接触抵抗が共に高くなることが分かった。また、銀粉として上記球状銀粉(A)のみを使用し、かつ、硬化剤として芳香族スルホニウム塩を使用した比較例3は、体積抵抗率は低いものの、接触抵抗が高くなることが分かった。
 1、100 太陽電池セル
 2 n層
 3 反射防止膜
 4 表面電極
 5 p層
 6 裏面電極
 7 シリコン基板
 11 n型単結晶シリコン基板
 12a、12b i型アモルファスシリコン層
 13a p型アモルファスシリコン層
 13b n型アモルファスシリコン層
 14a、14b 透明導電層
 15a、15b 集電電極

Claims (8)

  1.  エポキシ樹脂(A)と、脂肪酸銀塩(B)と、硬化剤(C)と、平均粒子径が0.5~5.0μmの球状銀粉(D)と、平均厚さが0.05~0.20μmで、かつ、見掛密度が0.4~1.1g/cm3のフレーク状銀粉(E)とを含有し、前記硬化剤(C)が三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体である、導電性組成物。
  2.  前記硬化剤(C)が、三フッ化ホウ素ピペリジン、三フッ化ホウ素エチルアミンおよび三フッ化ホウ素トリエタノールアミンからなる群より選択される少なくとも1種の錯体である、請求項1に記載の導電性組成物。
  3.  前記フレーク状銀粉(E)の含有量が、前記球状銀粉(D)および前記フレーク状銀粉(E)の合計の質量に対して、0.1~12質量%である、請求項1または2に記載の導電性組成物。
  4.  前記エポキシ樹脂(A)の含有量が、前記球状銀粉(D)および前記フレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、2~20質量部である、請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性組成物。
  5.  前記脂肪酸銀塩(B)の含有量が、前記球状銀粉(D)および前記フレーク状銀粉(E)の合計100質量部に対して、0.1~10質量部である、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性組成物。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載の導電性組成物を集電電極に用いた太陽電池セル。
  7.  前記集電電極の下地層として透明導電層を具備する請求項6に記載の太陽電池セル。
  8.  請求項6または7に記載の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール。
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