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審決分類 審判 査定不服 2項進歩性 特許、登録しない。 H01L
管理番号 1349613
審判番号 不服2018-6051  
総通号数 232 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2019-04-26 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2018-05-02 
確定日 2019-03-07 
事件の表示 特願2013-255107「導電性アルミニウムペースト」拒絶査定不服審判事件〔平成27年 6月22日出願公開、特開2015-115400〕について、次のとおり審決する。 
結論 本件審判の請求は、成り立たない。 
理由 第1 手続の経緯
本願は、平成25年12月10日の出願であって、その手続の経緯は以下のとおりである。
平成29年 4月10日付け:拒絶理由通知
平成29年 6月 5日 :意見書、手続補正書の提出
平成29年 9月 4日付け:拒絶理由通知
平成29年11月 9日 :意見書、手続補正書の提出
平成30年 1月31日付け:拒絶査定(同年2月6日送達)
平成30年 5月 2日 :審判請求書、手続補正書の提出
平成30年11月14日 :上申書の提出

第2 本願発明
本願の請求項に係る発明は、平成29年11月9日に手続補正により補正された特許請求の範囲の請求項1及び2に記載された事項により特定されるものであるところ、その請求項1に係る発明(以下「本願発明」という。)は、その請求項1に記載された事項により特定される、以下のとおりのものである。
なお、平成30年5月2日の手続補正においては、特許請求の範囲は補正されていない。

「【請求項1】
パッシベーション膜の上に太陽電池用裏面電極を形成するために塗工される導電性アルミニウムペーストであって、
アルミニウム粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとからなり、
前記ガラス粉末が、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびストロンチウムからなる群より選ばれた一種または二種以上のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物、B_(2)O_(3)、SiO_(2)、ZnO並びにAl_(2)O_(3)を含有し、
前記ガラス粉末は、前記アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物を1重量%以上40重量%以下含有し、前記Al_(2)O_(3)を10重量%以上20重量%以下含有する、
導電性アルミニウムペースト。」

第3 原査定の拒絶の理由
原査定の拒絶の理由は、平成29年11月9日に手続補正により補正された特許請求の範囲の請求項1に係る発明は、本願の出願前に日本国内又は外国において、頒布された又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった下記の引用文献1に記載された発明及び周知技術(例えば、引用文献2及び3を参照。)に基づいて、その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法29条2項の規定により特許を受けることができない、というものである。

1.米国特許出願公開第2013/0192670号明細書
2.米国特許出願公開第2010/0317143号明細書
3.特開2012-180261号公報

第4 引用文献の記載及び引用発明
1 引用文献1の記載
引用文献1には、以下の事項が記載されている(下線は当審が付与した。以下、同じ。)。
(1)「[0007] The invention is further directed to a process of forming a PERC silicon solar cell and the PERC silicon solar cell itself which utilizes a silicon wafer having a p-type and an n-type region, a p-n junction, a front-side ARC (antireflective coating) layer and a back-side perforated dielectric passivation layer, which includes applying, for example printing, in particular screen-printing, an aluminum paste of the invention on the back-side perforated dielectric passivation layer, and firing the aluminum paste so applied, whereby the wafer reaches a peak temperature in the range of 700 to 900℃.」
(当審訳:[0007]本発明は、p型領域とn型領域、p-n接合、表側のARC(反射防止コーティング)層および裏面有孔誘電体パッシベーション層を有する、シリコンウエハを用いたPERCシリコン太陽電池を形成する工程及びPERCシリコン太陽電池それ自体に向けられており、本発明のアルミニウムペーストを裏面有孔誘電体パッシベーション層上に、例えば印刷、特にスクリーン印刷によって塗布し、その後、塗布されたアルミニウムペーストを焼成することを含む。その際、ウエハは、700?900℃の範囲のピーク温度に達する。)

(2)「[0019] The aluminum paste of the invention has no or only poor fire-through capability. Hence, it broadens the raw material basis with regard to aluminum pastes having no or only poor fire-through capability.
[0020] It has been found that the aluminum paste of the invention allows for the production of PERC silicon solar cells with improved electrical efficiency. The fired aluminum paste adheres well to the back-side passivation layer and thus gives rise to a long durability or service life of the PERC silicon solar cells produced with the aluminum paste.
[0021] While not wishing to be bound by any theory it is believed that the aluminum paste of the invention does not or not significantly damage the dielectric passivation layer on the silicon wafer's back-side and/or exhibits no or only reduced escaping of aluminum-silicon alloy through the perforations in the silicon wafer's back-side passivation layer during firing or laser firing.
[0022] The aluminum paste of the invention includes particulate aluminum, an organic vehicle and at least one lead-free glass frit selected from the group consisting of glass frits containing 0.5 to 15 wt. % SiO_(2), 0.3 to 10 wt. % Al_(2)O_(3) and 67 to 75 wt. % Bi_(2)O_(3).
[0023] The particulate aluminum may be aluminum or an aluminum alloy with one or more other metals like, for example, zinc, tin, silver and magnesium. In case of aluminum alloys the aluminum content is, for example, 99.7 to below 100 wt. %. The particulate aluminum may include aluminum particles in various shapes, for example, aluminum flakes, spherical-shaped aluminum powder, nodular-shaped (irregular-shaped) aluminum powder or any combinations thereof. In an embodiment, the particulate aluminum is aluminum powder. The aluminum powder exhibits an average particle size of, for example, 4 to 12 μm. The particulate aluminum may be present in the aluminum paste in a proportion of 50 to 80 wt. %, or, in an embodiment, 70 to 75 wt. %, based on total aluminum paste composition.
[0024]?[0030]・・・(略)・・・
[0031] The aluminum paste includes at least one lead-free glass frit as inorganic binder. The at least one lead-free glass frit is selected from the group consisting of glass frits containing 0.5 to 15 wt. % SiO_(2), 0.3 to 10 wt. % Al_(2)O_(3) and 67 to 75 wt. % Bi_(2)O_(3). The weight percentages of SiO_(2), Al_(2)O_(3) and Bi_(2)O_(3) may or may not total 100 wt. %. In case they do not total 100 wt. % the missing wt. % may in particular be contributed by one or more other constituents, for example, B_(2)O_(3), ZnO, BaO, ZrO_(2), P_(2)O_(5), SnO_(2) and/or BiF_(3).
[0032] In an embodiment, the at least one lead-free glass frit includes 0.5 to 15 wt. % SiO_(2), 0.3 to 10 wt. % Al_(2)O_(3), 67 to 75 wt. % Bi_(2)O_(3) and at least one of the following: >0 to 12 wt. % B_(2)O_(3), >0 to 16 wt. % ZnO, >0 to 6 wt. % BaO. All weight percentages are based on the total weight of the glass frit.
[0033] Specific compositions for lead-free glass frits that can be used in the aluminum paste of the invention are shown in Table I. The table shows the wt. % of the various ingredients in glass frits A-N, based on the total weight of the glass frit.


[0034]?[0035]・・・(略)・・・」
(当審訳:[0019] 本発明のアルミニウムペーストは、ファイアスルー能力を有していないか、ほとんど有していない。したがって、ファイアスルー能力を有していないか、ほとんど有していないアルミニウムペーストに関して原材料ベースを拡大する。
[0020] 本発明のアルミニウムペーストは、改良された電気効率を有するPERCシリコン太陽電池の製造を可能にすることが見出された。焼成されたアルミニウムペーストは裏面パッシベーション層に良く接着し、従って、アルミニウムペーストから製造されたPERCシリコン太陽電池の長い耐久性または有効寿命を生じさせる。)
[0021] いかなる理論にも拘束されることを望まないが、本発明のアルミニウムペーストは、シリコンウエハ裏面側の誘電体パッシベーション層に対して有意なダメージを与えないか、又は有意に損傷せず、及び/又は焼成又はレーザ焼成中にシリコンウエハ裏面パッシベーション層中の孔を通してアルミニウムシリコン合金のエスケープを全く又は減少させないと考えられる。
[0022] 本発明のアルミニウムペーストは、粒子状アルミニウムと、有機ビヒクルと、0.5?15重量%のSiO_(2)、0.3?10重量%のAl_(2)O_(3)及び67乃至75重量%のBi_(2)O_(3)を含有するガラスフリットからなる群から選択される少なくとも1つの鉛を含まないガラスフリットを含む。
[0023]?[0030]・・・(略)・・・
[0031] アルミニウムペーストは、無機バインダーとして少なくとも1つの鉛を含まないガラスフリットを含む。少なくとも1つの鉛を含まないガラスフリットは、0.5?15重量%のSiO_(2)、0.3?10重量%のAl_(2)O_(3)及び67乃至75重量%のBi_(2)O_(3)を含有するガラスフリットからなる群から選択される。SiO_(2)、Al_(2)O_(3)及びBi_(2)O_(3)の重量百分率は、100重量%を総計してもしなくてもよい。この場合、欠落が100重量%に満たない重量%は特に、1つまたは複数の他の成分、例えば、B_(2)O_(3)、ZnO、BaO、ZrO_(2)、P_(2)O_(5)、SnO_(2)および/またはBiF_(3)によって与えられてもよい。
[0032] 一実施形態では、少なくとも1つの鉛を含まないガラスフリットは、0.5?15重量%のSiO_(2)、0.3?10重量%のAl_(2)O_(3)、67?75重量%のBi_(2)O_(3)を含む。および以下の少なくとも1つの、0?12重量%のB_(2)O_(3)と、0?16重量%のZnOと、0?6重量%のBaOである。すべての重量百分率は、ガラスフリットの総重量に基づいている。
[0033] 本発明のアルミニウムペーストに使用することができる無鉛ガラスフリットの具体的な組成については、表1に示すテーブルはガラスフリットA-N中の種々の成分の重量%を示し、ガラスフリットの総重量を基準にしている。
[0034]?[0035]・・・(略)・・・)

(3)「[0043] The aluminum paste of the invention may be used in the manufacture of aluminum back electrodes of PERC silicon solar cells (conventional PERC silicon solar cells as well as LFC-PERC silicon solar cells as representatives of a special embodiment of PERC silicon solar cells). Respectively, the aluminum paste may be used in the manufacture of PERC silicon solar cells.
[0044] The manufacture may be performed by applying the aluminum paste to the back-side of a silicon wafers provided with a front-side ARC layer and a back-side perforated dielectric passivation layer. After application of the aluminum paste it is fired to form an aluminum back electrode.
[0045] Accordingly, the invention also relates to a process for the production of an aluminum back electrode of a PERC silicon solar cell and, respectively, to a process for the production of a PERC silicon solar cell including the steps:
[0046] (1) providing a silicon wafer having an ARC layer on its front-side and a perforated dielectric passivation layer on its back-side,
[0047] (2) applying and drying an aluminum paste in any one of its embodiments described herein on the perforated dielectric passivation layer on the back-side of the silicon wafer, and
[0048] (3) firing the dried aluminum paste, whereby the wafer reaches a peak temperature of 700 to 900℃.
[0049] ・・・(略)・・・
[0050] In step (2) of the process of the invention an aluminum paste in any one of its embodiments described herein is applied on the perforated dielectric passivation layer on the back-side of the silicon wafer, i.e. covering the dielectric as well as the perforations.
[0051]?[0053] ・・・(略)・・・
[0054] In step (3) of the process of the invention the dried aluminum paste is fired to form an aluminum back electrode. The firing of step (3) may be performed, for example, for a period of 1 to 5 minutes with the silicon wafer reaching a peak temperature in the range of 700 to 900℃. The firing can be carried out making use of, for example, single or multi-zone belt furnaces, in particular, multi-zone IR belt furnaces. The firing may happen in an inert gas atmosphere or in the presence of oxygen, for example, in the presence of air. During firing the organic substance including non-volatile organic material and the organic portion not evaporated during the drying may be removed, i.e. burned and/or carbonized, in particular, burned. The organic substance removed during firing includes organic solvent(s), optionally present organic polymer(s), optionally present organic additive(s) and the organic moieties of optionally present metal-organic compounds. There is a further process taking place during firing, namely sintering of the glass frit with the particulate aluminum. During firing the aluminum paste does not fire through the back-side perforated passivation layer, but it makes local contacts with the silicon substrate back surface at the places of the perforations in the passivation layer and forms local BSF contacts, i.e. the passivation layer survives at least essentially between the fired aluminum paste and the silicon substrate.
[0055] Firing may be performed as so-called cofiring together with other metal pastes that have been applied to the PERC solar cell silicon wafer, i.e., front-side and/or back-side metal pastes which have been applied to form front-side and/or back-side electrodes on the wafer's surfaces during the firing process. An embodiment includes front-side silver pastes and back-side silver or back-side silver/aluminum pastes. In an embodiment, such back-side silver or back-side silver/aluminum paste is a silver or silver/aluminum paste having no or only poor fire-through capability. A back-side silver or back-side silver/aluminum paste without or with only poor fire-through capability does not etch through the back-side perforated passivation layer during firing; thus it makes only local physical contact with the silicon back-surface of the wafer at the places of the perforations in the passivation layer.
[0056] As already mentioned, the aluminum paste of the invention may also be used in the manufacture of aluminum back electrodes of LFC-PERC silicon solar cells or respectively in the manufacture of LFC-PERC silicon solar cells.
[0057] Accordingly, the invention relates also to a process for the production of an aluminum back electrode of an LFC-PERC silicon solar cell and, respectively, to a process for the production of an LFC-PERC silicon solar cell including the steps:
[0058] (1) providing a silicon wafer having an ARC layer on its front-side and a non-perforated dielectric passivation layer on its back-side,
[0059] (2) applying and drying an aluminum paste in any one of its embodiments described herein on the non-perforated dielectric passivation layer on the back-side of the silicon wafer,
[0060] (3) firing the dried aluminum paste, whereby the wafer reaches a peak temperature of 700 to 900℃., and
[0061] (4) laser firing the fired aluminum layer obtained in step (3) and the dielectric passivation layer underneath the fired aluminum layer to produce perforations in said passivation layer and to form local BSF contacts.
[0062] In other words, the process for the production of an aluminum back electrode of a LFC-PERC silicon solar cell deviates from the above mentioned process for the production of an aluminum back electrode of a conventional PERC silicon solar cell in that in process steps (1) and (2) the back-side dielectric passivation layer has no perforations and in that an additional step (4) of laser firing is carried out. Since the back-side dielectric passivation layer has no perforations, a fired aluminum layer but no local BSF contacts are formed in the course of process step (3). In the course of said additional process step (4) the back-side dielectric passivation layer is provided with perforations and the local BSF contacts are formed. The perforations are, for example, 50 to 300 μm in diameter and their number lies in the range of, for example, 100 to 500 per square centimeter. The laser firing creates a temperature above the melting point of aluminum so as to form an aluminum-silicon melt at the perforations resulting in the formation of the local BSF contacts which are in electrical contact with the fired aluminum layer obtained in step (3). As a consequence of the local BSF contacts being in electrical contact with the fired aluminum layer, the latter becomes an aluminum back anode.」
(当審訳:[0043] 本発明のアルミニウムペーストは、PERCシリコン太陽電池のアルミニウム裏面電極(PERCシリコン太陽電池の特定の実施形態の代表的なものとして従来のPERCシリコン太陽電池、並びにLFC PERCシリコン太陽電池)の製造において使用することができる。アルミニウムペーストは、PERCシリコン太陽電池の製造に使用することができる。
[0044] 製造は、前面ARC層および裏面有孔誘電体パッシベーション層を提供されたシリコンウエハの裏面側に、アルミニウムペーストを塗布することにより行うことができる。アルミニウムペーストの適用後、それを焼成してアルミニウム裏面電極を形成する。
[0045] したがって、本発明は、PERCシリコン太陽電池のアルミニウム裏面電極の製造のための方法、および、それぞれ、PERCシリコン太陽電池の製造のプロセスに関する。
[0046] (1)ARC層をその前面上に有するシリコンウエハの裏面上の有孔誘電体パッシベーション層を提供するステップと
[0047] (2)シリコンウエハの裏面上の有孔誘電体パッシベーション層上に本明細書に記載されるその実施態様のいずれか1つにアルミニウムペーストを塗布し、乾燥する。
[0048] (3)乾燥されたアルミニウムペーストを焼成することにより、ウエハは700?900℃のピーク温度に到達する。
[0049] ・・・(略)・・・
[0050] 本発明の方法の工程(2)において、本明細書に記載されるその実施形態のいずれかにおいて、アルミニウムペーストをシリコンウエハの裏面上の有孔誘電体パッシベーション層上に適用し、すなわち、誘電体を覆うならびに穿孔部である。
[0051]?[0053]・・・(略)・・・
[0054] 本発明の方法の工程(3)において、乾燥されたアルミニウムペーストを焼成してアルミニウム裏面電極を形成する。工程(3)の焼成は、例えば、700?900℃の範囲のピーク温度に達する状態でシリコンウエハを用いて1?5分間の期間であってもよい。焼成は、たとえばシングルゾーンまたはマルチゾーンベルト炉、特に、マルチゾーンIRベルト炉を使用して行うことができる。焼成は、不活性ガス雰囲気下、または酸素、例えば空気の存在下に起こり得る。非揮発性有機物質を含む有機物質と乾燥除去される間に蒸発しなかった有機部分の焼成の間に、すなわち燃焼および/または炭化、特に燃焼する。焼成中に除去される有機物質には、有機溶媒は、場合により存在している有機ポリマー、任意選択的に存在する有機添加剤および任意に存在する有機金属化合物の有機部分を含む。焼成、すなわち、ガラスフリットを粒状アルミニウムとの焼結の間に行われる処理である。焼成の間、アルミニウムペーストは、裏面有孔パッシベーション層をファイアスルーしないが、パッシベーション層の穿孔部の箇所においてシリコン基材裏面との局所的な接触を行い、局所BSF接点、すなわち、焼成されたアルミニウムペーストとシリコン基板との間に少なくとも本質的に残る保護膜を形成する。
[0055] 焼成は、PERC太陽電池シリコンウエハ(すなわち、焼成工程においてウェハの表面に前面および/または裏面電極を形成するために塗布された前面および/または裏面金属ペースト)に適用されたその他の金属ペーストと一緒にいわゆる同時焼成として行なわれてもよい。実施形態は、前面銀ペーストおよび裏面銀または裏面銀/アルミニウムペーストを含める。一実施形態では、このような裏面の銀または銀/アルミニウムペーストは、ファイアスルー能力がないか乏しい銀または銀/アルミニウムペーストである。乏しいファイアスルー能力がないか、乏しい裏面銀または裏面銀/アルミニウムペーストは、焼成時に裏面有孔パッシベーション層をエッチングすることはない。したがって、それはパッシベーション層の穿孔部の箇所においてウエハのシリコン裏面と局所的な物理的な接触のみを行う。
[0056] 既に述べたように、本発明のアルミニウムペーストは、LFC PERCシリコン太陽電池のアルミニウム裏面電極の製造においてまたはLFC PERCシリコン太陽電池の製造においてそれぞれ用いられてもよい。
[0057] 従って、本発明は、LFC PERCシリコン太陽電池のアルミニウム裏面電極の製造のための方法、および、それぞれ、LFC PERCシリコン太陽電池の製造のための方法にも関する。
[0058] (1)ARC層をその前面上に有するシリコンウエハの裏面上の有孔誘電体パッシベーション層を提供するステップと
[0059] (2)シリコンウエハの裏面上の有孔誘電体パッシベーション層上に本明細書に記載されるその実施態様のいずれか1つにアルミニウムペーストを塗布し、乾燥する。
[0060] (3)乾燥されたアルミニウムペーストを焼成することにより、ウエハは700?900℃のピーク温度に到達する。
[0061] (4)レーザ焼成、焼成されたアルミニウム層の下のステップ(3)と誘電体パッシベーション層で得られる焼成されたアルミニウム層は、前記パッシベーション層に穴を形成するには、局所BSF接点を形成する。
[0062] すなわち、LFC PERCシリコン太陽電池のアルミニウム裏面電極の製造のための方法は、その工程中に従来のPERCシリコン太陽電池のアルミニウム裏面電極(1)を製造するために前記の工程から離れ、(2)裏面誘電体パッシベーション層は、レーザの発射のさらなる工程(4)が行われる孔を備えていない。裏面誘電体パッシベーション層は孔を備えていないので、ステップ(3)の過程で形成された、焼成されたアルミニウム層が局所BSF接点である。前記さらなる処理段階(4)の過程で、裏面誘電体パッシベーション層に穴が設けられているローカルBSFコンタクトが形成される。穿孔は、例えば、直径が50?300μmであり、それらの数は、例えば、1平方センチメートル当たり100?500である。レーザ照射は、工程(3)で得られた焼成後のアルミニウム層と電気的接触している局所BSF接点を形成する穿孔でアルミニウムとシリコンの溶融物を形成するために、アルミニウムの融点を超える温度を生成する。局所BSF接点焼成アルミニウム層と電気的接触状態にあるということの結果として、後者はアルミニウム裏面電極になる。)

(4)「EXAMPLES
(1) Manufacture of Test Samples
(i) Example Aluminum Paste
[0063] The example aluminum paste comprised 72 wt. % air-atomized aluminum powder (d50=6 μm), 27 wt. % organic vehicle of polymeric resins and organic solvents and 1 wt. % of glass frit. The glass frit composition was 1 wt. % SiO_(2), 0.5 wt. % Al_(2)O_(3), 9.5 wt. % B_(2)O_(3), 13 wt. % ZnO, 3 wt. % BaO and 73 wt. % Bi_(2)O_(3) and the glass had a softening point temperature (glass transition temperature, determined by differential thermal analysis DTA at a heating rate of 10 K/min) of 430℃.
[0064]?[0068]・・・(略)・・・」
(当審訳:実施例
(1) 試験試料の作製
(i) アルミニウムペーストの例
[0063] この例に用いたアルミニウムペーストは、72重量%の空気噴霧されたアルミニウム粉末(d50=6μm)と、27重量%の高分子樹脂と有機溶剤の有機ビヒクルと1重量%のガラスフリットからなる。ガラスフリットの組成は、1重量%のSiO_(2)、0.5重量%のAl_(2)O_(3)、9.5重量%のB_(2)O_(3)、13重量%のZnO、3重量%のBaOと73重量%のBi_(2)O_(3)であって、当該ガラスは、軟化点温度(ガラス転移温度、10K/分の加熱速度において示差熱分析DTAによって測定される)4300℃であった。
[0064] ?[0068]・・・(略)・・・)

(5)「(2) Test Procedures
(i) TLM Measurement
[0069] The TLM samples were measured by placing them into a GP 4-Test Pro instrument available from GP Solar for the purpose of measuring contact resistivity. The measurements were performed at 20℃. with the samples in darkness. The test probes of the apparatus made contact with 6 adjacent fine line aluminum electrodes of the TLM samples, and the contact resistivity (ρc) was recorded.
(ii) Fired Adhesion
[0070] In order to measure the cohesive strength of the aluminum metallization the amount of material removed from the back face of the fired wafer was determined using a peel test. To this end, a transparent layer of adhesive tape (3M Scotch Magic tape grade 810) was firmly applied and subsequently removed by peeling at an angle of 45 degrees. By ratioing the area of residue on the tape to the area of material remaining on the wafer, a qualitative assessment of the adhesion could be made.
[0071]・・・(略)・・・」
(当審訳:(2) 試験方法
(i) TLM測定
[0069] TLM試料は、接触抵抗率を測定するために、前記GPソーラーから入手可能なGP4-Test Pro装置の中に配置することによって測定した。測定は、サンプルを暗所において、20℃で行った。試験装置の試験プローブをTLM試料の6つの隣接する細線アルミニウム電極に接触させ、接触抵抗を記録した。
(ii) 焼成後の接着性
[0070] アルミニウム金属被覆の凝集強度を測定するために、焼成されたウエハの後面から除去される材料の量を剥離試験を用いて測定した。この目的のために、接着テープ(3M Scotch Magicテープ銘柄810)の透明な層をしっかりと貼り付け、続いて、45°の角度で剥離することによって除去した。ウエハ上に残っている材料の面積に対するテープ上の残量の面積の比を計算することによって、接着性の定性的な評価を行なうことができる。
[0071]・・・(略)・・・)

2 引用発明
したがって、引用文献1には、以下の発明が記載されている。(以下「引用発明」という。)
「シリコンウエハを用いたPERCシリコン太陽電池の裏面有孔誘電体パッシベーション層上に、塗布し焼成することにより、アルミニウム裏面電極を形成するためのアルミニウムペーストであって、
アルミニウムペーストは、粒子状アルミニウムと、有機ビヒクルと、ガラスフリットとからなり、
ガラスフリットは、0.5?15重量%のSiO_(2)、0.3?10重量%のAl_(2)O_(3)及び67乃至75重量%のBi_(2)O_(3)と、0?12重量%のB_(2)O_(3)と、0?16重量%のZnOと、0?6重量%のBaOを含み、
前記アルミニウムペーストは、ファイアスルー能力を有していないか、ほとんど有していないものであり、焼成されたアルミニウムペーストは裏面パッシベーション層に良く接着するものである、
アルミニウムペースト。」

3 引用文献2の記載
引用文献2には、以下の事項が記載されている。
(1)「[0049] In an embodiment, the aluminum paste comprises at least one glass frit composition as an inorganic binder. The glass frit compositions may contain PbO; in an embodiment, the glass frit compositions may be leadfree. The glass frit compositions may comprise those which upon firing undergo recrystallization or phase separation and liberate a frit with a separated phase that has a lower softening point than the original softening point.
[0050] The (original) softening point (glass transition temperature, determined by differential thermal analysis DTA at a heating rate of 10 K/min) of the glass frit compositions may be in the range of 325 to 600℃.
[0051] The glass frits exhibit average particle sizes (mean particle diameters) determined by means of laser scattering of, for example, 2 to 20 μm. In case of an aluminum paste comprising glass-frit(s) the glass frit(s) content may be 0.01 to 5 wt. %, or, in an embodiment, 0.1 to 2 wt. %, or, in a further embodiment, 0.2 to 1.25 wt. %, based on total aluminum paste composition.
[0052] Some of the glass frits useful in the aluminum paste are conventional in the art. Some examples include borosilicate and aluminosilicate glasses. Examples further include combinations of oxides, such as: B_(2)O_(3), SiO_(2), Al_(2)O_(3), CdO, CaO, BaO, ZnO, Na_(2)O, Li_(2)O, PbO, and ZrO_(2) which may be used independently or in combination to form glass binders.
[0053] The conventional glass frits may be the borosilicate frits, such as lead borosilicate frit, bismuth, cadmium, barium, calcium, or other alkaline earth borosilicate frits. The preparation of such glass frits is well known and consists, for example, in melting together the constituents of the glass in the form of the oxides of the constituents and pouring such molten composition into water to form the frit. The batch ingredients may, of course, be any compounds that will yield the desired oxides under the usual conditions of frit production. For example, boric oxide will be obtained from boric acid, silicon dioxide will be produced from flint, barium oxide will be produced from barium carbonate, etc.
(当審訳:[0049] 一実施形態では、とすることができる。ガラスフリット組成物は再結晶または相分離を受け、そして当初軟化点よりも低い軟化点を有する分離された相を有するフリットを遊離するものが含まれていてもよい。
[0050] ガラスフリット組成物の(当初の)軟化点(ガラス転移温度、10K/分の加熱速度において示差熱分析DTAによって測定される)は325?600℃の範囲であってよい。
[0051] ガラスフリットは、例えば、2?20μmのレーザ散乱によって測定された平均粒径(平均粒子径)を示す。ガラスフリットとを含むアルミニウムペーストの場合、ガラスフリットの含有量は0.01?5重量%、もしくは、実施形態において0.1?2重量%、または別の実施形態においては0.2?1.25重量%、全アルミニウムペースト組成物に基づいていてもよい。
[0052] アルミニウムペーストにおいて有用ないくつかのガラスフリットは、当業界で一般的である。いくつかの例は、ホウケイ酸ガラスおよびアルミノケイ酸ガラスが挙げられる。例としては、さらに(ガラスバインダーを形成するために組み合わせて使用されてもよいB_(2)O_(3)、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、CdO、CaO、BaO、ZnO、Na_(2)O、Li_(2)O、PbO、およびZrO_(2)等を挙げることができる。
[0053] 従来のガラスフリットはホウケイ酸フリット、たとえばホウケイ酸鉛フリット、ビスマス、カドミウム、バリウム、カルシウム、または他のアルカリ土類ホウケイ酸塩フリットなどであってもよい。そのようなガラスフリットの調製は公知であり、例えば、成分の酸化物の形態のガラスの成分をともに溶融し、そのような溶融組成物を水中に注いでフリットを形成することにある。もちろん、バッチ成分はフリット製造の通常の条件下で所望の酸化物を生成する任意の化合物であってもよい。例えば、酸化ホウ素はホウ酸から得られ、二酸化ケイ素はフリントから得られるし、酸化バリウムは炭酸バリウムなどから製造される。)

(2)「[0075] In order to measure the cohesive strength of the Al metallizations the amount of material removed from the SiNx contaminated part of the back face of the fired wafer was determined using a peel test. To this end a transparent layer of adhesive tape was applied and subsequently peeled off. The adhesion figures in Table 1 illustrate an increase in the paste's adhesion as with a corresponding increase in the magnesium oxide content of the composition.
[0076]・・・(略)・・・」
(当審訳:[0075] Al金属被覆の密着強度を測定するために、焼成されたウエハの裏面のSiNx汚染された部分から除去される材料の量は、剥離試験を用いて測定した。このため、透明な接着テープ層を、貼付し、続いて引き剥がした。表1は、組成物中の酸化マグネシウム含有量が増加するにしたがって、ペーストの密着力が増加することを示している。
[0076]・・・(略)・・・)

4 引用文献3の記載
引用文献3には、以下の事項が記載されている。
(1)「【0009】
本発明は、半導体シリコン基板を用いる太陽電池用の導電性ペーストであって、該導電性ペーストに含まれるガラスフリットの組成は、実質的に鉛成分を含まず、質量%でSiO_(2)を1?20、B_(2)O_(3)を5?30、Al_(2)O_(3)を0?10、ZnOを5?35、RO(MgO、CaO、SrO、及びBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種の合計)を5?30、R_(2)O(Li_(2)O、Na_(2)O、及びK_(2)Oからなる群から選ばれる少なくとも1種の合計)を0.1?6、Bi_(2)O_(3)を10?60を含むことを特徴とする導電性ペーストである。」

(2)「【0022】
RO(MgO、CaO、SrO、及びBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種の合計)はガラスの軟化点を下げるものであり、ガラス中に5?30%含有させる。5%未満ではガラスの軟化点の低下が不十分となり焼結性が損なわれる。一方で30%を越えるとガラスの熱膨張係数が高くなりすぎることがある。好ましくは10?30%、より好ましくは10?20%の範囲である。また、ROは1成分でも、複数成分を混合して用いても良いが、BaOを含むのがさらに好ましい。
【0023】
R2O(Li_(2)O、Na_(2)O、及びK_(2)Oからなる群から選ばれる少なくとも1種の合計)はガラスの軟化点を下げ熱膨張係数を適宜範囲に調整するものであり、0.1?6%の範囲で含有させる。0.1%未満ではガラスの軟化点の低下が不十分となり焼結性が損なわれる。一方で6%を越えると熱膨張係数を過度に上昇させることがある。より好ましくは1?6%、さらに好ましくは1?3%の範囲である。」

(3)「【0029】
前記ガラスフリットを用いることにより、30℃?300℃における熱膨張係数が(70?110)×10^(-7)/℃、軟化点が450℃以上600℃以下の導電性ペーストを得ることが可能となる。熱膨張係数が(70?110)×10^(-7)/℃を外れると電極形成時に剥離、基板の反り等の問題が発生する。好ましくは、(75?100)×10^(-7)/℃の範囲である。また、軟化点が600℃を越えると焼成時に十分に流動しないため、半導体シリコン基板との密着性が悪くなる等の問題が発生する。好ましくは上記軟化点が480℃以上580℃以下である。」

第5 対比
本願発明と引用発明を対比する。
1 本願発明の「パッシベーション膜の上に太陽電池用裏面電極を形成するために塗工される導電性アルミニウムペースト」との発明特定事項について

引用発明の「シリコンウエハを用いたPERCシリコン太陽電池」、「裏面有孔誘電体パッシベーション層」、「アルミニウム裏面電極」及び「アルミニウムペースト」は、本願発明の「太陽電池」、「パッシベーション膜」、「裏面電極」及び「導電性アルミニウムペースト」にそれぞれ相当する。
そして、引用発明の「アルミニウムペースト」は、「裏面有孔誘電体パッシベーション層」上に塗布されるものであるから、引用発明は、本願発明の「パッシベーション膜の上に太陽電池用裏面電極を形成するために塗工される導電性アルミニウムペースト」との発明特定事項を備える。

2 本願発明の「アルミニウム粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとからなり」との発明特定事項について

引用発明の「粒子状アルミニウム」、「有機ビヒクル」及び「ガラスフリット」は、本願発明の「アルミニウム粉末」、「有機ビヒクル」及び「ガラス粉末」にそれぞれ相当する。
そうすると、引用発明は、本願発明の「アルミニウムペーストは、粒子状アルミニウムと、有機ビヒクルと、ガラスフリットとからなり」との発明特定事項を備える。

3 本願発明の「前記ガラス粉末が、・・・Al_(2)O_(3)を含有し」との発明特定事項について

引用発明の「ガラスフリット」は、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、B_(2)O_(3)、ZnOを含むので、本願発明の「B_(2)O_(3)、SiO_(2)、ZnO並びにAl_(2)O_(3)を含有し」との事項を備える。
しかし、引用発明の「ガラスフリット」は、本願発明のように「リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびストロンチウムからなる群より選ばれた一種または二種以上のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物」を含むか否かについては、明らかでない。

4 本願発明の「前記ガラス粉末は、前記アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物を1重量%以上40重量%以下含有し、前記Al_(2)O_(3)を10重量%以上20重量%以下含有する」との発明特定事項について

引用発明では、前記アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物の含有量は不明である。
また、Al_(2)O_(3)は、引用発明では「3?10重量%」含まれるが、本願発明では、「10重量%以上20重量%以下」である。

4 したがって、本願発明と引用発明との間には、以下の一致点、相違点がある。
・一致点
「パッシベーション膜の上に太陽電池用裏面電極を形成するために塗工される導電性アルミニウムペーストであって、
アルミニウム粉末と、ガラス粉末と、有機ビヒクルとからなり、
前記ガラス粉末が、B_(2)O_(3)、SiO_(2)、ZnO並びにAl_(2)O_(3)を含有する、
導電性アルミニウムペースト。」

・相違点1
本願発明では、ガラス粉末は、「リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびストロンチウムからなる群より選ばれた一種または二種以上のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物」を含有し、その含有量が、「1重量%以上40重量%以下」であるのに対し、引用発明では、そのようなことが不明である点。

・相違点2
本願発明では、ガラス粉末が含有するAl_(2)O_(3)の含有量が「10重量%以上20重量%以下」であるのに対し、引用発明では、「3?10重量%」である点。

第6 判断
1 相違点1について
上記第4の4で摘記したように、引用文献3には、ガラスの軟化点や熱膨脹係数を調整するために、RO(MgO、CaO、SrO、及びBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種)及びR_(2)O(Li_(2)O、Na_(2)O、及びK_(2)Oからなる群から選ばれる少なくとも1種)の含有量を調整することが記載されており、ガラスの軟化点及び熱膨脹係数が密着性や焼成後の剥離と関連していることも記載されている(第4の4(3)を参照。)。
また、引用文献2には、第4の3(2)で摘記したように、酸化マグネシウムの増加により密着性が増すことが記載されている。
そうすると、上記のとおり、引用文献2及び3で例示されるように、太陽電池に用いられるアルミニウム粉末を有する導電性ペーストにおいて、「リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびストロンチウムからなる群より選ばれた一種または二種以上のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物」の含有量を調整することにより、密着性を向上させる技術は、本願の優先日前に周知である。
また、上記第4の3(1)で摘記した、引用文献2の記載(特に、段落0052)からは、太陽電池に用いられるアルミニウム粉末を有する導電性ペーストに含まれるガラス粉末において、SiO_(2)やAL_(2)O_(3)に加え、CaO,Na_(2)O、Li_(2)O_(3)が含まれるガラス粉末にも一般的なものであるといえること、引用発明は「焼成されたアルミニウムペーストは裏面パッシベーション層に良く接着するもの」であって、密着性が求められていることを踏まえれば、引用発明のガラスフリットに上記周知技術を適用することは、当業者に特に困難なこととはいえない。
そして、引用発明のガラスフリットに、上記周知の「リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、およびストロンチウムからなる群より選ばれた一種または二種以上のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物」の含有量を調整することにより、密着性を向上させる技術を適用する際に、その含有量の適正な数値範囲を規定することは、当業者であれば適宜なし得ることである。

2 相違点2について
ガラス粉末が含有するAl_(2)O_(3)の含有量の適正な数値範囲を規定することは、求められるアルミニウムペーストの特性(ファイヤースルー性、密着性、接触抵抗率等)に応じて当業者が適宜調整し得るものであって、その上限下限の数値についても特段の技術的意義を認めることができない。
したがって、その数値範囲を「10重量%以上20重量%以下」とすることは、当業者が適宜決定し得る設計的事項である。

この点に関し、審判請求人は、平成30年5月2日の審判請求書において、
「本願明細書の表1の結果からも解るように、本願発明の請求項の範囲に含まれる実施例3及び5の導電性アルミニウムペーストを使用すると、アルミニウム電極層とパッシベーション膜との密着性に優れ、且つ、面抵抗も低減された電極が得られています。本願明細書段落[0039]の「アルミニウム電極層の面抵抗を低減することができるため、太陽電池素子から出力される電気を効率的に伝達することができることがわかる。」との記載からも導き出せる通り、上記実施例3及び5の導電性アルミニウムペーストを使用して得られる電極は、アルミニウム電極層とパッシベーション膜との密着性、そして、電気伝達の効率にも優れるものとなっています。
また、本願明細書の表1の結果からも解るように、密着性の結果と、面抵抗の結果には、明確な相関性は存在せず、双方において優れた効果が得られるのは、特定の構成を充足する場合のみに限られます。そして、このような双方の好結果の得られる特定の構成を導き出すためには、膨大な試行錯誤が必要であり、たとえ当業者といえども、容易に導き出せるものではありません。
本願発明では、上述した特定の構成を採用することにより、アルミニウム電極層とパッシベーション膜との密着性、及び、電気伝達の効率の双方に優れた電極を得ることを可能とする導電性アルミニウムペーストをすることを可能」としている旨を主張している。
また、平成30年11月14日の上申書においても同様の主張を行っている。

ここで、審判請求人が主張する本願の表1の結果を検討すると、
アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物を含まないか、または、わずかに含む比較例1ないし4において、実施例1ないし5と比べて密着性や面抵抗が劣っていることから、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物の含有量または含有の有無と、密着性ないし面抵抗との相関は理解できる。
しかし、Al_(2)O_(3)については、その含有量が3.5重量%や含まない実施例1,2,4もアルミニウム電極層9とパッシベーション膜5との密着性や面抵抗が良好であるし、比較例5においては、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の酸化物の含有量が規定の範囲から少し(5重量%)超えているものの、Al_(2)O_(3)が5.0重量%であっても、密着性と面抵抗ともに実施例と同程度であることを踏まえると、Al_(2)O_(3)の含有量が「10重量%以上20重量%以下」であれば、密着性及び面抵抗の双方において優れた性質が得られるとは理解しがたい。
そのため、Al_(2)O_(3)の含有量と密着性及び面抵抗との相関を認めることができない。

また、審判請求人の「本願明細書の表1の結果からも解るように、密着性の結果と、面抵抗の結果には、明確な相関性は存在せず、双方において優れた効果が得られるのは、特定の構成を充足する場合のみに限られます」との主張は、実施例3及び5からは、当該実施例のAl_(2)O_(3)、B_(2)O_(3)、SiO_(2)及びZnOの含有量、並びに、アルカリ金属・アルカリ土類金属の種類や含有量が実施例3及び5のとおりである場合に、それぞれの密着性、ファイヤースルー性及び面抵抗が得られることを主張しているとは理解できる。
しかし、実施例3及び5のみからは、Al_(2)O_(3)の含有量が「10重量%以上20重量%以下」の範囲において、であれば、密着性、ファイヤースルー性及び面抵抗について優れた性質が得られるとはまでは理解できないし、他の実施例や比較例(特に、Al_(2)O_(3)以外の成分が実施例3及び5と共通する実施例1、2、4及び比較例5)と対照したとしても、Al_(2)O_(3)の含有量との相関を見いだすことはできないから、Al_(2)O_(3)の含有量の「10重量%」及び「20重量%」との数値が、良好な密着性、ファイヤースルー性及び面抵抗を得るための上限値及び下限値をそれぞれ示していると理解することはできない。

したがって、上記審判請求人の主張を採用することができない。

また仮に、上記上申書に記載された補正案のように、本願発明において「前記B_(2)O_(3)を31重量%以上38重量%以下含有し」との事項が特定されたとしても、上記同様に、本願発明の導電性アルミニウムペーストが、密着性及び面抵抗の双方において優れた性質が得られるとは理解できない。

3 本願発明の作用効果について
以上のとおりであるから、上記相違点1及び2を総合的に勘案しても、本願発明の奏する作用効果は、引用発明及び上記周知技術の奏する作用効果から予測される範囲内のものにすぎず、格別顕著なものということはできない。

4 小括
したがって、本願発明は、引用発明及び上記周知技術に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものである。

第7 むすび
以上のとおり、本願発明は、引用発明及び周知技術に基づいて、その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法29条2項の規定により特許を受けることができない。
したがって、他の請求項に係る発明について検討するまでもなく、本願は拒絶すべきものである。

よって、結論のとおり審決する。
 
審理終結日 2018-12-19 
結審通知日 2019-01-08 
審決日 2019-01-23 
出願番号 特願2013-255107(P2013-255107)
審決分類 P 1 8・ 121- Z (H01L)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 嵯峨根 多美  
特許庁審判長 森 竜介
特許庁審判官 西村 直史
星野 浩一
発明の名称 導電性アルミニウムペースト  
代理人 特許業務法人三枝国際特許事務所  

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