CN104868009A - 太阳能电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池的制造方法,包括以下步骤:准备糊剂;在第一半导体基板的表面上配置具备与规定图案对应的线状的开口部的印版;将糊剂提供至作为印版的第一端部的、在与印刷方向正交的宽度方向上将开口部包括在内的区域的端部;一边利用刮板使所提供的糊剂从印版的第一端部移动至与第一端部相对的第二端部一边使该所提供的糊剂通过开口部,由此向第一半导体基板进行第一印刷;在第二半导体基板的表面上配置第一印刷后的印版;一边利用刮板使移动过去的糊剂从第二端部移动至与第二端部相对的第一端部一边使该移动过去的糊剂通过开口部,由此向第二半导体基板进行第二印刷;以及对印刷后的糊剂进行焙烧,以形成规定图案的电极。

Description

太阳能电池的制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括通过印刷形成电极图案的工序的太阳能电池的制造方法。
本申请主张2014年2月25日申请的日本专利申请2014-033997号的优先权,作为参照将其申请的全部内容引入于本说明书中。
背景技术
近年来,由于环境意识的增强、从节能的观点出发,太阳能电池(solar cell)的普及取得快速进展。伴随于此,要求性能比以往更高的电池构造、即光电转换效率良好且高输出的电池构造的太阳能电池。作为用于实现上述要求的一个对策,列举扩大太阳能电池的每单元单位面积的受光面积这一对策。例如,作为用于扩大受光面积的一个方法,列举使形成于受光面的线状的电极细化(精细化)这一方法。
在当前成为主流的所谓硅太阳能电池的电池受光面上设置有由银等导体形成的线状的母线(连接用)电极以及与该母线电极相连接的由条纹状的细线构成的栅(集电用)电极。这些电极还被统称为受光面电极。
在太阳能电池的受光面上,形成有这种受光面电极的部分成为遮光部分(非受光部分)。因此,如果使受光面电极比以往更加细化,则遮光部分相应地减少,能够扩大每单元单位面积的受光面积,提高每单元单位面积的输出。然而,如果此时不与细化了的量相应地增高(增厚)电极,则可能会导致电极的线电阻增加,太阳能电池的输出特性相应地下降。因而,在使受光面电极细化的同时还要求电极厚度的提高、即要求大的高宽比(增大电极的厚度与线宽之比(厚度/线宽)。以下相同)。
上述以往的受光面电极包含作为导体成分的银等金属粉末和由粘合剂、溶剂构成的有机载体成分,使用被调制成糊剂状(包括浆状、墨状)的材料(以下称为“电极形成用糊剂”,还简称为“糊剂”等)来形成。该糊剂通过丝网印刷以规定的电极图案形成于太阳能电池(cell)的受光面。作为这种使用丝网印刷等技术将线状的电极以规定图案形成于半导体基板的以往技术,例如列举专利文献1。
专利文献1:日本专利申请2012-54517号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外,当利用使用了上述糊剂的丝网印刷的技术时,典型的是通过以下那样进行规定的电极图案的印刷。即,首先,在硅太阳能电池用的半导体基板的受光面的上方,以设置间隔(间隙)的方式配置具有与规定的电极图案对应的线状开口部的丝网印刷用的丝网印版(网格印版)。接着,在向上述丝网印版的网纱上提供糊剂之后,使刮刀与网纱的表面相抵接,使上述刮刀沿着网纱的表面从一个端部移动至另一个端部。由此,使糊剂在网纱的表面均匀地扩散,并且使糊剂一边翻滚(滚动)一边填充至开口部。之后,一边利用刮板将网纱按压于半导体基板的表面,一边使上述刮板从网纱的上述另一个端部移动至上述一个端部。由此,一边使剩余的糊剂在网纱的表面上翻滚一边将被填充至开口部的糊剂挤压至基板的表面。此时,网纱在随着刮板的移动接触基板之后,以追随刮板的通过的方式连续地发生板分离。随着上述板分离,能够将糊剂以规定的电极图案印刷(转印)到基板上。通过反复进行上述工序,能够在多个半导体基板上依次印刷电极图案。
即,当利用上述那样的以往的丝网印刷技术时,电极图案的印刷方向是固定的。因而,在一个基板上印刷一次电极图案时,需要利用刮刀和刮板使所提供的糊剂在丝网印版上进行一次往复移动。
另外,丝网印版在开孔部具备网纱(网格),因此,当使用粘度高的糊剂时,容易引发阻塞,从而无法使用粘度高的糊剂进行印刷。因此,印刷得到的电极图案容易产生厚度不均匀的情况,当高度高地印刷时,印刷后的糊剂塌落(塌下)而线宽扩大等,无法实现充分的细化。
因此,本发明是鉴于上述状况而完成的,其主要目的在于提供一种能够高生产率地印刷实现了细化的电极图案的太阳能电池的制造方法。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的,在此公开的发明提供一种制造太阳能电池的方法,该太阳能电池具备半导体基板以及印刷在上述半导体基板的表面上的规定图案的线状的电极。上述制造方法包括以下工序。即,准备用于形成上述电极的电极形成用糊剂(以下有时简称为“糊剂”)。在第一上述半导体基板的表面上配置具备与上述规定图案对应的线状的开口部的印版。将上述糊剂提供至作为上述印版的第一端部的、在与印刷方向正交的宽度方向上将上述开口部包括在内的区域的端部。一边利用刮板使所提供的糊剂从上述印版的上述第一端部移动至与上述第一端部相对的第二端部一边使该所提供的糊剂通过上述开口部,由此向第一上述半导体基板进行第一印刷。在第二上述半导体基板的表面上配置上述第一印刷后的印版。一边利用刮板使移动过去的糊剂从上述第二端部移动至与上述第二端部相对的上述第一端部一边使该移动过去的糊剂通过上述开口部,由此向第二上述半导体基板进行第二印刷。对印刷后的糊剂进行焙烧,以形成上述规定图案的电极。
在上述结构中,遍及作为印版的端部的将开口部包括在内的整个区域地提供糊剂。而且,与以往的丝网印刷的技法不同,不包括使用刮刀进行的糊剂均匀化以及向开口部填充的工序。即,在印刷规定图案的电极时,使用刮板使糊剂在印版的开口部上仅通过一次即可。由此,能够通过刮板的往复进行两次印刷,能够高效率地形成规定图案的电极。进而,能够高生产率地制造太阳能电池。
此外,在本说明书中,“印刷”是指经由以与目的图案(即要形成于半导体基板的表面的电极图案)对应的图案形成有开口部的印版的该开口部而以目的图案将电极形成用糊剂提供至半导体基板的表面的印刷技法,不受所使用的印版的材质、结构以及所形成的图案的精密度等所限制。例如,作为设置有开口部的印版的结构材料,可以是各种合成树脂(例如聚酯)材料、金属材料(例如不锈钢合金)等。另外,印版也可以是通过蚀刻、激光加工等在印版原板上形成有规定图案的开口部的掩模印版、以在设置于印版框内的网纱上形成规定图案的开口的方式涂敷乳剂的所谓丝网印版(网格印版)等。
在此公开的太阳能电池的制造方法所优选一个方式中,特征在于,上述印版是在上述开口部不具备网眼的掩模版。根据上述结构,随着利用刮板进行糊剂的一次移动,能够将适当量的糊剂印刷到基板上。由此,能够抑制产生线变细、线变粗、渗漏等外观不良地形成太阳能电池的电极。
在此公开的太阳能电池的制造方法所优选一个方式中,特征在于,上述印刷方向是与上述开口部平行的方向,以使上述所提供的糊剂的从上述印版起的表面高度为0.5mm以上且10mm以下的方式在与上述所提供的糊剂的上述印刷方向正交的宽度方向上提供上述糊剂。
根据上述结构,能够向印版上均匀地提供糊剂,即使不使用刮刀也能够进一步抑制产生外观不良地形成太阳能电池的电极。
在此公开的太阳能电池的制造方法所优选一个方式中,特征在于,利用喷嘴喷出型糊剂分配器来提供上述糊剂。
根据上述结构,能够简单地向印版上均匀地提供糊剂。因而,能够一边抑制产生外观不良一边高成品率地形成上述太阳能电池的电极。另外,作为上述喷嘴喷出型糊剂分配器,例如能够使用手喷枪型的糊剂分配器,不需要准备高价的设备就能够简单地实现糊剂的提供。
在此公开的太阳能电池的制造方法所优选一个方式中,特征在于,上述糊剂包含导电性粉末和使该粉末分散的有机载体成分,上述糊剂在转速为20rpm时的粘度为200Pa·s以上且400Pa·s以下。
根据上述糊剂,表示适于通过印刷在半导体基板的表面上形成电极的粘度特性。因而,能够更适当地以规定的电极图案形成具有期望的厚宽比的细线状的电极(特别是集电用的栅网电极)。
在此公开的太阳能电池所制造方法的优选一个方式中,特征在于,在上述半导体基板的受光面上形成线宽为60μm以下且厚度为15μm以上的上述线状的电极。
根据上述结构,通过实施印刷,例如能够在半导体基板的表面上形成线宽为60μm以下(更为优选的是55μm以下、特别是50μm以下)且厚度为15μm以上(更为优选的是20μm以上)的规定图案的电极。因而,为了制造实现了受光面电极的细化和高厚宽比的太阳能电池,能够优选采用在此公开的制造方法。
附图说明
图1A是说明在此公开的太阳能电池的制造工序的前半部分工序的一个实施方式的工序图。
图1B是说明在此公开的太阳能电池的制造工序的后半部分工序的一个实施方式的工序图。
图2是说明在此公开的太阳能电池的制造方法中的提供电极形成用糊剂的状况的俯视图。
图3是示意性地表示太阳能电池的构造的一例的剖视图。
图4是示意性地表示形成于太阳能电池的受光面的电极图案的俯视图。
图5是表示在实施例中形成的太阳能电池的(a)样品3和(b)样品4的栅网电极的图案的扫描型电子显微镜(SEM)像。
附图标记说明
10:太阳能电池;11:半导体基板(硅基板);11A:受光面(表面);11B:背面;12:受光面电极;12A:母线电极;12B:栅网电极;14:防反射膜;16:n-Si层;20:铝电极;22:外部连接用电极;24:p+层。
具体实施方式
以下,说明本发明所优选的实施方式。此外,作为除在本说明书中特别提及的内容以外的技术事项的实施本发明所需的事项,是本领域技术人员基于现有技术的设计事项而能够掌握的。能够根据本说明书中公开的技术内容和本领域的技术常识来实施本发明。
图3是示意性地示出了通过在此公开的太阳能电池的制造方法能够适当地制造出的太阳能电池(solar cell)10的一例。该太阳能电池10是将由单晶或多晶或非晶型的硅(Si)构成的晶圆用作半导体基板11的所谓的硅太阳能电池。该图3例示了一般的单面受光型的太阳能电池10,太阳能电池10的表面(正面)为受光面11A。
具体地说,这种太阳能电池10在由p型结晶硅构成的硅基板(p-Si层)11的受光面侧11A上具备由pn结形成的n-Si层16,在n-Si层16的表面上具备通过CVD等而形成的由氧化钛、氮化硅等形成的防反射膜14以及由包含银(Ag)粉末等的电极形成用糊剂形成的受光面电极12。
另一方面,在硅基板11的背面11B侧具备背面侧外部连接用电极22以及起到所谓背电场(BSF;Back Surface Field)效果的铝电极20。背面侧外部连接用电极22与受光面电极12同样地由规定的糊剂材料(典型的是导电性粉末为Ag粉末的导体糊剂)形成。通过对以铝粉末为主体的铝糊剂进行印刷和焙烧来在背面的大致整面上形成铝电极20。在进行该焙烧时形成未图示的Al-Si合金层,铝扩散至硅基板11而形成p+层24。通过形成上述p+层24、即BSF层来防止光生载流子在背面电极附近复合。由此,例如实现了短路电流、开路电压(Voc)等特性的改进。
如图4所示,在太阳能电池10的硅基板11的受光11A面侧,作为受光面电极12而形成有几个相互平行的直线状的母线电极12A以及与该母线电极12A以交叉的方式连接的相互平行的条纹状的栅网电极(也称为集电用电极、指状电极等)12B。
为了收集通过受光生成的光生载流子(空穴和电子),形成有很多个栅网电极12B。母线电极12A是用于聚集由栅网电极12B收集到的载流子的连接用电极。因而,通过使如上述那样设置于上述受光面11A侧的母线电极12A和栅网电极12B(特别是数量多的栅网电极12B)尽可能细化,能够提高太阳能电池10的光电转换效率,从而能够实现高输出。
此外,关于上述太阳能电池10,本质的结构与以往的太阳能电池相同。因此,与上述以往的太阳能电池的结构相同的结构、与以往的太阳能电池的材料相同的材料的使用以及与以往的太阳能电池的制法相同的太阳能电池的制法并未具有本发明的特征,因此省略详细的说明。
大致能够经过以下那样的工艺来制造上述那样的太阳能电池10。即,准备适当的硅基板11,通过热扩散法、离子注入等一般的技法掺杂规定的杂质来形成上述n-Si层16。接着,例如通过等离子体CVD等的技法来形成由氮化硅等形成的防反射膜14。之后,在上述硅基板11的背面11B侧,首先使用规定的电极形成用糊剂(典型的是导电性粉末为Ag粉末的导体糊剂),以规定的图案进行丝网印刷并进行干燥,由此形成之后成为背面侧外部连接用电极22的背面侧导体糊剂涂敷物。接着,在背面11B侧的整面上,通过丝网印刷法等来涂敷(提供)以铝粉末为导体成分的糊剂并进行干燥,由此形成铝膜。
接着,典型的是,在形成于上述硅基板11的表面11A侧的防反射膜14上,根据在所公开的制造方法中具有特征的印刷方式,以图4所示那样的电极图案印刷(提供)电极形成用糊剂。在此,在后文中详细说明上述印刷方法。不对印刷时的线宽特别地进行限定,形成具备线宽为60μm以下程度的栅网电极的电极图案的涂膜(印刷体),优选形成具备线宽为40μm~60μm程度的范围的栅网电极的电极图案的涂膜(印刷体)、更为优选形成具备线宽为40μm~50μm程度的范围的栅网电极的电极图案的涂膜(印刷体)。之后,在适当的温度区域(典型的是100℃~200℃,例如120℃~150℃程度)内使基板干燥。
在大气环境下,例如使用近红外线高速焙烧炉之类的焙烧炉以适当的焙烧温度(例如700℃~900℃)对这样在两面分别形成有糊剂涂敷物(干燥膜状的涂敷物)的硅基板11进行焙烧。
通过进行上述焙烧,焙烧铝电极20与受光面电极(典型的是Ag电极)12及背面侧外部连接用电极(典型的是Ag电极)22一起被形成,同时还形成未图示的Al-Si合金层,并且铝扩散至硅基板11而形成上述p+层(BSF层)24,从而制造出太阳能电池10。
此外,也可以是,代替如上所述那样同时进行焙烧而例如分别实施用于形成受光面11A侧的受光面电极(典型的是Ag电极)12的焙烧、以及用于形成背面11B侧的铝电极20和外部连接用电极22的焙烧。
在上述太阳能电池的制造工艺中,对于电极(受光面电极12和背面侧外部连接用电极22)的印刷,能够通过在此公开的太阳能电池的制造方法中的具有特征的印刷方式来适当地进行制造。图1A和图1B是用于说明在此公开的太阳能电池的制造方法的工序图。在上述太阳能电池的制造方法中,如上所述,针对在电极的印刷工序之前的阶段准备好的半导体基板11,例如能够在其表面(受光面)11A上印刷规定图案的线状的电极(受光面电极)12。上述制造方法包括以下工序。
(1)准备用于形成电极的电极形成用糊剂50。
(2)在第一半导体基板11a的表面11A上配置具备与规定图案对应的线状的开口部60a的印版60。
(3)将在上述(1)中准备的糊剂50提供至作为上述印版60的第一端部P1的、在与印刷方向D正交的宽度方向上将上述开口部60a包括在内的区域的端部。
(4)一边利用刮板70使在上述(3)中提供的糊剂50从印版60的第一端部P1移动至与第一端部P1相对的第二端部P2一边使所提供的糊剂50通过开口部60a,由此向第一半导体基板11a进行第一印刷。
(5)在上述第二半导体基板11b的表面11A上配置第一印刷后的印版60。
(6)一边利用刮板70使移动过去的糊剂50从第二端部P2向与第二端部P2相对的第一端部P1移动一边使移动过去的糊剂50通过开口部60a,由此向第二半导体基板11b进行第二印刷。
(7)对被印刷的糊剂50进行焙烧,以形成规定图案的电极12。
[1.电极形成用糊剂的准备]
关于在此公开的电极形成用糊剂,能够与以往的这种糊剂材料(导体糊剂)同样地使用以导电性粉末和用于使该粉末分散的有机载体成分为主体而构成的材料。
作为形成该糊剂的固体成分的主体的“导电性粉末”,能够使用由适于形成太阳能电池的电极的表示导电性的导电性材料形成的粉末,不特别地进行限制。典型的是,作为优选例,列举由银(Ag)、白金(Pt)、钯(Pd)、金(Au)等贵金属的单体及其合金(Ag-Pd合金、Pt-Pd合金等)以及上述贵金属与其它金属的合金等形成的导电性粉末。从成本、电阻的高低等观点出发,典型的是,特别优选使用由银或者银主体的合金形成的粉末(以下,将这些粉末统称为“Ag粉末”)。
作为Ag粉末和其它导电性粉末,平均粒径为5μm以下的粉末是适当的,优选使用平均粒径为3μm以下(典型的是1~3μm、例如1~2μm)的导电性粉末。此外,在本说明书中,平均粒径是指基于激光散射、衍射法的体积基准的粒度分布中的累积50%粒径(D50)。
关于构成导电性粉末的粒子的形状,典型的是能够优选使用球状、鳞片状、圆锥状、棒状的粒子等,不特别地进行限定。当然也能够使用不规则形状的粒子。因为易于形成填充性良好且致密的受光面电极等理由,所以优选使用球状或者鳞片状的粒子。作为所使用的导电性粉末,优选使用粒度分布狭窄(狭小)的导电性粉末。例如优选使用实质上不含有10μm以上粒径的粒子的粒度分布狭窄的导电性粉末。作为该指标,能够采用基于激光散射、衍射法的体积基准的粒度分布中的累积10%时的粒径(D10)与累积90%时的粒径(D90)之比(D10/D90)。在构成导电性粉末的粒子的粒径全部相等的情况下,D10/D90的值为1,反之,粒度分布越广,则该D10/D90的值越接近0。优选使用D10/D90的值为0.2以上(例如0.2~0.5)的、粒度分布较窄的粉末。
关于使用了具有这样的平均粒径和粒子形状的导电性粉末的糊剂,导电性粉末的填充性良好,能够形成致密的电极。这对在受光面上形状精度良好地形成细的布线图案是有利的。
对于制造这样的Ag粉末等导电性粉末的方法不特别地进行限定。例如,能够根据需要分级地使用通过公知的湿还原法、气相反应法、气体还原法等制造出的导电性粉末(典型的是Ag粉末)。例如能够使用利用了离心分离法的分级设备等来实施上述分级。
另一方面,作为用于使上述导电性粉末分散的“有机载体成分”,能够使用以往的这种糊剂材料中使用的载体成分,不特别地进行限制。典型的是,载体由各种组成的有机粘合剂和有机溶剂构成。
作为有机粘合剂,优选使用将例如乙基纤维素、羟乙基纤维素等纤维素系高分子,聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯等丙烯酸系树脂,环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等作为基质的有机粘合剂。特别优选纤维素系高分子(例如乙基纤维素),特别是能够表现出能够进行良好的丝网印刷的粘度特性。
另外,作为有机溶剂,优选使用:丁基溶纤剂醋酸酯、丁基卡必醇醋酸酯(BCA:二乙二醇单丁基醚醋酸酯)等酯系溶剂、丁基卡必醇(BC:二乙二醇单丁基醚)等醚系溶剂、乙二醇和二乙二醇衍生物、甲苯、二甲苯、矿物油精、松油醇、薄荷醇等有机溶剂。
作为构成有机载体的溶剂优选的是沸点大约200℃以上(典型地,大约200~260℃)的有机溶剂。更优选使用沸点大约230℃以上(典型地,大约230~260℃)的有机溶剂。作为特别优选的溶剂成分,可列举出:丁基卡必醇(BC)、丁基卡必醇醋酸酯(BCA)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯等。
在设糊剂整体的质量百分比为100%时,设导电性粉末占糊剂整体的含有比例为质量百分比大约为80%以上(典型的质量百分比是80~90%)是适当的,优选的是,例如质量百分比设为85%程度。从形状精度良好地形成致密的电极图案的观点出发,优选的是提高导电性粉末的含有比例。另一方面,若该含有比例过高,则糊剂的操作性、对丝网印刷的适应性等会有所降低,因此是不被优选的。
另外,在设糊剂整体的质量百分比为100%时,使上述有机载体的含有比例成为质量百分比为5~20%的量是适当的,优选的是使上述有机载体的含有比例成为质量百分比为10~20%(特别优选质量百分比为10~15%)的量。
另外,关于有机载体成分中的有机粘合剂,优选的是相对于导电性粉末100质量份含有15质量份以下(典型的是1~10质量份)的比例。特别优选的是,相对于导电性粉末100质量份含有5~10质量份的比例。
此外,不应该严格地解释各成分的含有率所涉及的上述数值范围,只要能够达到本发明的目的,还允许相对于上述范围有些许偏离。
只要能够达到本发明的目的,除了含有上述作为主体的导电性粉末以及有机载体成分以外,还能够含有各种无机添加剂和/或有机添加剂。作为无机添加剂的优选例,列举玻璃粉末及其它陶瓷粉末(ZnO2、Al2O3、SiO2等)、由其它各种材料构成的填料。其中,最为优选的是添加陶瓷粉末、尤其是玻璃粉末(玻璃粉)。典型的是,将这种粉末(填料)的平均粒径调整为与导电性粉末的平均粒径相等或者低于导电性粉末的平均粒径。例如,能够使用平均粒径为3μm以下、优选为2μm以下、典型的是平均粒径为0.1~2μm程度的玻璃粉末及其它粉末(填料)。
作为要添加的玻璃成分,除了是通常的非晶质玻璃以外,还可以是结晶化玻璃。作为具体例,列举硅酸铅玻璃、铝硅酸铅玻璃、硼硅酸铅玻璃、铝硼硅酸铅玻璃等含有铅、硼、硅等的氧化物的玻璃。关于玻璃软化点不特别地进行限定,优选的是300~600℃程度(例如400~500℃)。若添加这样的玻璃粉末,则在对糊剂涂敷物进行焙烧时,玻璃成分与基板(典型的是硅基板)熔接,由此能够形成与电极之间的密合性良好的电极。
此外,在设糊剂整体的质量百分比为100%时,玻璃粉末或其它陶瓷粉末的质量百分比的含有比例为10%以下是适当的,典型的质量百分比是5%以下(例如质量百分比1~5%程度)。
除了上述成分以外,还能够根据需要而在该电极形成用糊剂中添加各种添加成分。例如,列举表面活性剂、消泡剂、抗氧化剂、分散剂、阻聚剂等添加剂。
关于优选被用于在此公开的太阳能电池制造方法中的本发明的电极形成用糊剂,在转速:20rpm时,粘度(以下记为“η20”)为200Pa·s以上且400Pa·s以下。上述粘度典型的是在常温(20℃~30℃,典型的是25℃)下,利用布氏旋转粘度计并使用适当的转子(例如4号转子)使测试糊剂材料在上述任一转速条件下旋转所测量出的粘度。通过使电极形成用糊剂的η20为200Pa·s以上且400Pa·s以下,能够在通过在此公开的太阳能电池制造方法来形成电极时呈现最佳的粘性。通过满足上述η20,能够维持相对于印刷时使用的印版等的脱离性、喷出口或者网眼等开口部的滑脱性,并且在印刷后的基板上形成不易发生塌落、渗漏等的印刷体。因而,能够防止在使用上述性状的电极形成用糊剂的情况下发生断线、线变细(即糊剂的提供不良)。进而,能够形成线宽均匀且细、并且高度高的电极。更优选的是,电极形成用糊剂的η20为250Pa·s以上且350Pa·s以下。
此外,关于电极形成用糊剂的粘性,更为优选的是,转速为10rpm时的粘度:η10与转速为50rpm时的粘度:η50的粘度比:η1050处于2~4.5的范围内。进一步优选的是,η1050处于2.5~4的范围内。以下,对上述点进行说明。
在设转速:10rpm时的粘度:η10为固定的情况下,随着上述转速:50rpm时的粘度η50降低而上述粘度比:η1050的值变大。上述转速:50rpm(即在剪切速率大于转速10rpm时的剪切速率的情况)时的粘度η50降低表示的是,在对糊剂进行丝网印刷时那样的剪切速率上升的情况下,糊剂从各种丝网印刷用掩模(典型的是金属掩模)的“脱落”、即流出是良好的。特别地表示在采用丝网印刷法通过丝网印刷用的掩模向构成太阳能电池的电池单元的半导体基板的受光面上施与(提供)糊剂材料的情况下(具体在使用刮板向掩模的开口部中填充糊剂材料时)优选的粘度特性。这是由于,表示良好的流动性来表示糊剂从该掩模的“脱落”是良好的。
另一方面,在转速:50rpm时的粘度:η50为固定的情况下,随着上述转速:10rpm时的粘度η10提高而上述粘度比(η1050)的值变大。从被印刷在基板的受光面上的糊剂难以流动(糊剂的塌下较少)的观点出发,优选的是,上述转速:10rpm(即,在剪切速率小于转速50rpm时的剪切速率的情况)时的粘度η10提高。由此,在执行丝网印刷法并通过各种掩模在基板的受光面上以规定的图案进行印刷之后(即、被涂敷在受光面上之后的剪切速率变得非常低的状态下),呈现出良好的粘性(形状维持性能),能够防止不利于线宽的扩散。
即,在直到进行焙烧为止的期间,被涂敷在受光面上的布线图案的形状不容易渗漏,因此能够形成形状精度良好的电极图案。此外,当上述粘度比(η1050)的值过大时,糊剂的流平性有整体降低的趋势,因此是不优选的。
例如,还能够根据糊剂中含有的导电性粉末的含有比例、该导电性粉末的平均粒径、导电性粉末的粒度分布等来调整上述粘度(η10、η20、η50)和/或粘度比(η1050),但是优选的是一边维持上述导电性粉末的最佳形状(外形以及平均粒径、粒度分布)一边调整构成有机载体的溶剂的种类、有机粘合剂的种类、以及构成有机载体的溶剂与有机粘合剂的含有比例等来进行设定。
关于在此公开的电极形成用糊剂,与以往的这种导体糊剂相同,典型的是能够通过将上述导电性粉末与上述有机载体成分混和来调制。此时,能够根据需要来添加、混合上述那样的添加剂(例如玻璃粉末等无机填料、粘度调整剂等辅助成分)。例如,使用三辊式混炼机、其它混炼机使上述导电性粉末及各种添加剂与有机载体成分一起以规定的配比进行混合并相互融合,由此能够调制出各种组成的电极形成用糊剂。
[2.印版的在第一半导体基板上的配置]
接着,如图1A的(a)所示那样在第一半导体基板11a的表面11A上配置具备与规定图案对应的线状的开口部60a的印版60。
作为上述印版60,能够使用以往在这种印刷中使用的各种印版。例如,能够使用在作为电极图案形成技术而具有代表性的所谓丝网印刷的方法中使用的丝网印版(网格版)、掩模印版等各种印版。
丝网印版本质上是指将网纱(网格)粘在印版框内得到的结构,是在上述网纱中残留与期望的印刷图案对应的开口部(网眼)来施与乳剂的印版。通过使电极形成用糊剂通过该网眼并附着于基板的表面能够形成印刷体。在本发明中,能够使用开口较大的网纱进行印刷。
另外,掩模印版是在板状的印版材料上高精度地冲压加工出与期望的印刷图案对应的开口部得到的结构。通过使电极形成用糊剂通过上述开口部并附着于基板的表面能够形成印刷体。构成这些印版(框、丝网、板材等)的材料没有特别地进行限定,例如能够从以聚酯等为代表的各种树脂材料、以不锈钢等为代表的各种金属材料等中适当地选择来构成印版。
在此公开的制造方法中,不特别地对印版进行限定,作为优选例,列举使用通过蚀刻处理、激光加工以正确的形状形成有与电极图案对应的开口部的金属掩模印版。以下,以使用较薄且具有柔性的金属掩模印版进行了非接触印刷的情况为主要例进行说明。
关于所使用的印版60的开口部60a的开口宽度,能够设为可实现受光面电极12的细化的尺寸,能够根据所使用糊剂的性状等来适当地进行设定。例如,在形成线宽60μm程度的栅网电极的情况下,能够使用与该尺寸对应的开口宽度、典型的是60μm以下程度(例如35~55μm程度)的印版60(可以是掩模印版和丝网印版中的任一印版)。或者,在形成线宽50μm程度的栅网电极的情况下,能够使用与该尺寸对应的开口宽度、典型的是50μm以下程度(例如25~45μm程度)的印版60。另外,例如在形成线宽40μm程度的栅网电极的情况下,能够使用与该尺寸对应的开口宽度、典型的是40μm以下程度(例如2~35μm程度)的印版60。由于还像这样取决于目的线宽,因此例如优选使用比作为目的的栅网电极的线宽窄10~50%程度(例如2~40%程度)的开口宽度的印版60(例如,如果以线宽45μm程度的电极为目的,则使用开口宽度为25±5μm程度的印版60),不特别地进行限定。另外,作为所使用的印版60,既可以是形成有栅网电极线形成用的开口部和母线电极线形成用的开口部这两者的印版,也可以是仅形成有栅网电极线形成用的开口部的印版。在使用仅形成有栅网电极线形成用的开口部的印版60的情况下,能够使用其它印版60来形成母线电极。
此外,在印版60是丝网印版的情况下,能够按照常用方法以与第一半导体基板11a的表面11A设置规定的间隔的方式在第一半导体基板11a的上方配置印版60。另外,在印版60是掩模印版的情况下,既可以是以与第一半导体基板11a的表面11A接触的方式配置印版60(即接触印刷),也可以是与丝网印版同样地以设置规定的间隔的方式进行配置(即非接触印刷)。此外,在以设置间隔的方式进行配置的情况下,优选的是,使该掩模印版构成为柔性高,使得能够通过后述的刮板70的移动来使该掩模印版与基板11接触或板分离。
[3.糊剂的提供]
在此,例如图2所示那样将上述准备的糊剂50提供至作为印版60的第一端部P1的在与印刷方向D正交的宽度方向上将上述开口部60a包括在内的区域的端部。上述糊剂提供区域只要是在后续工序的印刷时使能糊剂50够通过全部开口部60a上的区域即可。在此,第一端部P1是印版60的在印刷方向D上的近前侧的端部。
在此,优选的是,将糊剂50以从印版起的表面高度为0.5mm以上且10mm以下的厚度提供至印版60的第一端部P1。通过这样,在下一工序的印刷中能够均匀且精确地控制填充至开口部60a的糊剂50的量。优选的是,上述糊剂50的表面高度为1mm以上且9mm以下,例如能够设为2mm以上且8mm以下。此外,关于上述糊剂的表面高度,不特别地进行限定,例如能够使用激光式的表面粗糙度分析装置、非破坏性X射线检查装置等来测量。
关于上述糊剂50的提供方法,例如可以是像以往通过这种制造方法习惯性地进行那样作业人员使用刮刀(可以是刮铲等)挖取适量的糊剂50并提供至印版60的第一端部P1。或者,例如还可以是,使用利用了电力等动力的糊剂自动提供装置将适量的糊剂50提供至印版60的第一端部P1。
然而,若利用这些方法,则有时可能会难以将所提供的糊剂50的表面高度收敛在上述范围内。这是由于,例如满足上述那样的粘度η20的糊剂50的粘度较高。因而,使用刮刀来提供糊剂50时,由于作业人员的熟练程度等不同而可能会难以保持精度。另外,例如在用于电视机、个人计算机等的显示器印刷、焊锡印刷等的通用的糊剂自动提供装置中,难以一边适当地控制糊剂提供量一边提供这种高粘度的糊剂50。另外,上述糊剂自动提供装置的价格较高,还需要用于驱动上述装置的电力等。
因此,在更为优选的一个方式中,有时使用喷嘴喷出型糊剂分配器将糊剂50提供至印版60的第一端部P1。通过使用上述喷嘴喷出型糊剂分配器,即使是高粘度的糊剂50,也能够一边适当地控制糊剂提供量一边简单地将适量的糊剂50提供至印版60的第一端部P1。作为上述喷嘴喷出型糊剂分配器,既可以是构成为能够利用电力等以预先设定的条件自动地喷出糊剂的糊剂分配器,也可以是构成为通过作业人员手动地进行驱动而能够人为(人力)地喷出糊剂的糊剂分配器。此外,通过使用这种分配器,例如能够不依赖于作业人员的熟练程度地将糊剂适当地提供到基板上。作为后者的手动地提供的喷嘴喷出型糊剂分配器,例如能够列举手喷枪型糊剂分配器作为优选例。
在上述喷嘴喷出型糊剂分配器中,喷嘴喷出口的形状不特别地进行限定,例如既可以是圆形也可以是矩形。例如在喷出口的形状是圆形的情况下,当考虑对代表性的5~6英寸大小的太阳能电池的基板11形成上述受光面电极12时,优选的是喷出口的直径为2mm以上且15mm以下程度(例如3mm以上且10mm以下程度)。另外,在喷出口的形状是除圆形以外的形状的情况下,优选的是喷出口的面积相当于上述直径的圆的面积。当利用具备上述尺寸的喷出口的喷嘴喷出型糊剂分配器时,例如作业人员能够一边简单地控制表面高度一边将糊剂50提供到印版60上。由此,例如能够形成截面形状良好的受光面电极12。
[4.第一印刷]
在此,一边利用刮板70使如上述那样提供的糊剂50从印版60的第一端部P1移动至与第一端部P1相对的第二端部P2一边使所提供的糊剂50通过开口部60a,由此进行第一半导体基板11a的印刷。作为刮板70,能够使用通用的各种刮板。例如,作为一例,列举硬度从60度至90度程度(例如从60度至80度程度)且由聚氨酯橡胶、硅橡胶、合成橡胶、金属、塑料等形成的刮板70。关于刮板70的前端形状,不特别地进行限定,能够使用扁平形、方形、剑型等形状。
在此,如图1A的(a)所示,使刮板70与比提供至印版60的第一端部P1的糊剂50更靠印版60外侧的位置P11抵接。而且,如图1A的(b)所示那样移动至与第一端部P1相对并经过了开口部60a的第二端部P2。在进行上述移动时,在接触印刷的情况下,印版60与基板11a接触,因此使刮板70在印版60的表面上水平地移动即可。另外,在非接触印刷的情况下,一边利用刮板70按压印版60以使印版60与基板11a接触,一边使刮板70移动至端部P2。此时,糊剂50在印版60与刮板70之间一边翻滚(滚动)一边被输送。通过该滚动而适当量的糊剂50被填充到开口部60a,并附着于第一半导体基板11a的表面。由此,能够进行第一半导体基板11a的电极图案的印刷。此外,刮板70被配置于比糊剂50更靠印版60内侧的位置P21。
不对刮板70的移动速度和印刷压力(施加于刮板的压力)特别地进行限定。例如,作为一例,使适当形状的刮板70以100~300mm/秒(例如150~250mm/秒)的移动速度进行高速移动,由此使糊剂50具有适当的填充作用,能够向印版60的开口部60a中填充适量的糊剂50。另外,能够根据印刷方法并基于常用方法来决定刮板70的印刷压力。例如,刮板70的印刷压力根据刮板70本身的材质、构造不同而适当地不同,因此不特别地进行限定,典型的是能够设为0.05MPa~0.3MPa程度,典型的是能够设为0.1MPa~0.2MPa程度。
通过刮板的这样顺利的移动,能够高效地以准确的尺寸(线宽)来印刷糊剂。
[5.印版的在第二半导体基板上的配置]
如图1A的(c)所示,在上述第一印刷之后,在第二半导体基板11b的表面11A上配置第一印刷后的印版60。
此时,在非接触印刷的情况下,印版60通过半分离来以相对于第一半导体基板11a的表面11A保持间隔的方式位于上方,因此从印版60的下方移走第一半导体基板11a并将第二半导体基板11b输送至印版60的下方即可。
另外,在接触印刷的情况下,使印版60从第一半导体基板11a的表面11A向上方移动,在上述状态下从印版60的下方移走第一半导体基板11a并将第二半导体基板11b输送到印版60的下方。之后,在第二半导体基板11b的表面11A上设置印版60即可。
[6.第二印刷]
接着,一边利用刮板70使移动至第二端部P2的糊剂50从第二端部P2移动至与第二端部P2相对的第一端部P1一边使移动过去的糊剂50通过开口部60a,由此向第二半导体基板11b进行第二印刷。在此,关于刮板70,适时地将如图1A的(b)所示那样配置于比糊剂50更靠印版60内侧的位置P21的刮板70如图1A的(c)~图1B的(d)所示那样向上方拿起并移动至比糊剂50更靠印版60外侧的位置P22。之后,接着如图1B的(e)所示那样使刮板70移动至第一端部P1。此时的刮板70的移动除了方向与上述第一印刷的方向相反以外能够与第一印刷同样地进行。由此,糊剂50在印版60与刮板70之间一边翻滚(滚动)一边被输送。通过该滚动而适当量的糊剂50被填充到开口部60a并附着于第二半导体基板11b的表面。然后,能够进行第二半导体基板11b的电极图案的印刷。此外,刮板70被配置于比糊剂50更靠印版60内侧的位置P12。因而,能够适时地如图1B的(f)~图1A的(a)所示那样将刮板70向上方拿起并而移动至比糊剂50更靠印版60外侧的位置P11。
[7.糊剂的焙烧]
通过对印刷到半导体基板11的糊剂50进行焙烧,能够形成规定图案的电极12。上述焙烧的条件如上述说明的条件那样。另外,也可以是,对通过这样印刷的糊剂50和如上所述那样印刷到半导体基板11的背面11B侧的用于形成铝电极20以及外部连接用电极22的糊剂同时进行焙烧。
[连续印刷]
在如以上那样使刮板70在印版60的第一端部P1与第二端部P2之间进行一次往复期间,能够连续地在第一半导体基板11a和第二半导体基板11b这两个半导体基板上印刷电极图案。
而且,再准备期望数量的新的半导体基板来作为第一半导体基板11a和第二半导体基板11b,反复实施上述(4)~(6)的工序,由此能够连续地在期望数量的半导体基板11上印刷电极图案。此外,在印版60上的糊剂的量变少了的情况下,适当地实施上述(3)的工序来添加糊剂即可。
根据在此公开的太阳能电池的制造方法,例如通过使用了上述金属掩模印版或者丝网印版等的往复印刷能够简单且高生产率地进行电极图案的印刷。通过上述方法制造出的电极图案能够在大幅减少线变细、断线的发生的状态下高度高、高质量地形成。因而,根据上述制造方法,能够高生产率地制造变换效率高的高性能的太阳能电池。
以下,说明与本发明有关的几个实施例,但是没有将本发明限定于上述实施例示出的内容的意图。
(实施方式1)
[电极形成用糊剂的准备]
通过以下过程调制出电极形成用糊剂。即,作为导电性粉末,使用了平均粒径为2μm的Ag粉末。作为有机载体成分,使用了含有乙基纤维素来作为树脂成分的载体。另外,作为玻璃粉,使用了电子材料领域中在调制电极形成用糊剂时常用的一般的硼硅酸铅玻璃粉末(平均粒径:0.5~1.6μm)。而且,将这些材料的配比设为Ag粉末的质量百分比为85%、玻璃粉的质量百分比为3%以及有机载体的质量百分比为12%的比例来进行混合,使用三辊式混炼机来充分地混炼,由此形成电极形成用糊剂。
此外,Ag粉末的平均粒径为使用激光衍射、散射式的粒度分布测量装置(株式会社堀场制作所产品:LA-920)测量出的体积基准的粒度分布中的累积50%粒径。
接着,在转速10rpm、20rpm以及50rpm下测量所得到的糊剂的粘度,得到粘度:η10、η20、η50和粘度比:η1050。其结果,上述准备的糊剂的η20为300Pa·s,η1050为3.0。
此外,糊剂的粘度是通过博勒飞公司制的旋转粘度计(HBT型DVIII+)使用4号转子(转子“SC-4-14”)在25℃温度下且在各转速(10rpm、20rpm、50rpm)下测量出的值。
另外,为了进行比较,准备了市场上销售的太阳能电池的栅网电极形成用的银糊剂(株式会社则武((株)ノリタケカンパニーリミテド)制,NP-4694A1)。在转速10rpm、20rpm以及50rpm下测量上述用于比较的糊剂的粘度,得到粘度:η10、η20、η50和粘度比:η1050。其结果,用于比较的糊剂的η20为230Pa·s,η1050为3.4。
[试验用太阳能电池元件(受光面电极)的制作]
使用通过上述得到的电极形成用糊剂和用于比较的糊剂,通过丝网印刷法来形成太阳能电池元件的受光面电极(即,由栅网电极和母线电极形成的梳状电极)。
即,准备市场上销售的156mm四方(6英寸角)的太阳能电池用p型单晶硅晶圆基板(板厚200μm),使用NaOH水溶液对其表面(受光面)进行碱性蚀刻处理来去除损伤层,并且形成了凹凸的纹理构造。接着,对上述纹理构造面涂敷含磷溶液,进行热扩散处理,由此在该基板的受光面上形成厚度约为0.3μm~0.4μm的n-Si层(n+层)。接着,通过等离子体CVD(PECVD)法在该n-Si层上制成厚度为50nm~100nm程度的氮化硅膜,设为防反射膜。
之后,在大气环境且在室温条件下,针对样品1~3的基板,根据以下表1示出的三种印刷条件并使用上述调制出的电极形成用糊剂将受光面电极(Ag电极)用的电极图案印刷在上述防反射膜上,针对样品4的基板,利用与下表1示出的3相同的印刷条件并使用用于比较的糊剂将受光面电极(Ag电极)用的电极图案印刷在上述防反射膜。
具体地说,如图4所示,通过印刷形成有由三个相互平行的直线状的母线电极以及以与该母线电极正交的方式相互平行的67个栅网电极形成的电极图案。如以下表1所示,通过使用设计线宽被设定为25~45μm的印版进行印刷而形成了栅网电极。另外,以使作为目标的线宽为1.5mm的方式印刷出母线电极。
此外,对于用于样品1~3的栅网电极的印刷的印刷印版,分别使用了在金属性的薄板上形成有规定的设计线宽的开口部的特殊的掩模印版(无丝网网格)。另外,对于用于样品4的印刷的印刷印版使用了以往的通常的丝网印刷中使用的、设置有规定的设计线宽的开口部的丝网印版(有丝网网格)。
在样品1~3的印刷中,将该掩模印版配置在第一个基板的受光面上,将电极形成用糊剂提供至上述掩模印版上。在提供糊剂时使用了手动的手喷枪型糊剂分配器。使用了如下的上述手动的手喷枪型糊剂分配器:糊剂分配器的糊剂接触部的材质为聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE),喷嘴喷出口的尺寸约为5mm×10mm,可收容糊剂量约为100~800g。以在印版的宽度方向上将电极图案包括在内且平均高度大致均匀地为5mm的方式向掩模印版的印刷方向的近前侧的(一个)端部提供糊剂。
关于提供至掩膜印版上的糊剂,使硅橡胶(或者也可以是聚氨酯橡胶等)制的刮板(硬度70度)以攻角45度、印刷压力0.2MPa与掩模印版上的糊剂的外侧接触,使该糊剂以200mm/秒的速度从印版的近前侧的(一个)端部高速移动至远侧的(另一个)端部,由此使糊剂一边在掩模印版上翻滚一边通过。从而,向掩模印版的开口部中填充糊剂,接着拿起掩模印版,由此进行了第一个基板的印刷。接着,将上述掩模印版配置在第二个基板的受光面上,将刮板配置于糊剂的外侧,此次使糊剂从印版的远侧的(另一个)端部同样地一边翻滚一边移动至近前侧的(一个)端部,由此进行了第二个基板的印刷。
在样品4的印刷中,使用以往的使用了丝网网格印版的丝网印刷的方法进行了印刷。即,在样品4的印刷中,将丝网印版以设置间隔(间隙)的方式配置在第一个基板的受光面的上方,与上述样品1~3同样地将电极形成用糊剂提供至上述丝网印版上。接着,使用刮刀使所提供的糊剂沿着印版的表面从印版的印刷方向近前侧的(一个)端部移动至远侧的(另一个)端部,由此向网纱的开口部填充了糊剂。接着,与上述样品1~3同样地,将硅橡胶制的刮板以攻角45度、印刷压力0.2MPa按压于在丝网印版上移动的糊剂的印刷方向外侧,使印版与基板相接触并使糊剂在版上以200mm/秒的速度从印版上的远侧的(另一个)端部高速移动至近前侧(一侧)的端部。由此,使糊剂在丝网印版上一边翻滚一边通过,使丝网印版的开口部的糊剂附着于基板,并且使丝网印版进行板分离,由此进行了第一个基板的印刷。接着,将上述掩模印版配置在第二个基板的受光面上,通过与上述相同的过程进行第二个基板的印刷。该印刷条件是一般的条件,不包括特殊的条件、操作等。
使上述印刷后的样品1~4的基板在120℃温度下干燥,接着,在大气气氛中使用近红外线高速焙烧炉在焙烧温度区域700~800℃下对该样品1~4的基板进行焙烧,由此形成了受光面电极(栅网电极和母线电极)。
然后,通过检测所形成的栅网电极的形状来评价印刷精度。具体地说,对于100μm长的栅网电极的横截面,在将上述栅网电极每隔10μm进行了分割的位置处使用激光显微镜测量出宽度和高度。表2~4示出了该测量的结果,并且表1示出了宽度和高度的平均值及标准偏差。
[表1]
表1
[表2]
表2
                                 样品1
[表3]
表3
                             样品2
[表4]
表4
                         样品3
[表5]
表5
                         样品4
在图5中例示了通过使用了设计线宽为45μm的印版的印刷来形成的(a)样品3和(b)样品4的栅网电极的扫描型电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope;SEM)像。如图5和表1所示,当将通过使用了设计线宽为45μm的印版的印刷形成的样品3和样品4的栅网电极的形状进行比较时,确认出样品3的宽度和高度都是均匀的且偏差小,印刷精度良好地形成了样品3。即,确认出:相比于使用了以往的糊剂的以往的丝网印刷的方法,利用在此公开的方法能够印刷精度良好地形成栅网线,并且,能够形成可进行往复印刷且高生产率的丝网印刷。
另外,通过比较样品1~3的栅网电极的形状而确认出:在此公开的方法中,通过使用更细的设计线宽的掩模印版,能够高精度地形成线宽更细、高度更高、厚宽比大的栅网电极。例如,形成了平均线宽约为43μm(其标准偏差为1.80μm)、平均高度约为18μm(其标准偏差为0.63μm)、厚宽比约为0.42(其标准偏差为0.03)的栅网线。
(实施方式2)
在通过印刷来形成太阳能电池的栅网电极时,如以下表6所示那样改变向印版上提供电极形成用糊剂的办法、印刷方法以及作业人员的熟练程度这些条件来分别各印刷出200个形成有栅网电极的基板。对由此对所形成的栅网电极的外观带来的影响进行了研究。
即,作为电极形成用糊剂,使用了能够形成高度高的电极的、在上述实施方式1中调制出的样品1的电极形成用糊剂。
关于向印版上提供上述电极形成用糊剂的方法,在表6的“糊剂提供”一栏中,将与上述实施方式1同样地由作业人员使用分配器来提供的情况表示为“分配器”,将由作业人员使用刮刀来挖取电极形成用糊剂并提供至版上、之后均匀地平整开的情况表示为“刮刀”。
关于在电极形成用糊剂的印刷方法,在表6的“印刷方法”一栏中,将与上述实施方式1的样品1同样地按照在此公开的方法进行印刷的情况表示为“本发明”,将与上述实施方式1的样品4同样地按照以往的丝网印刷方法进行印刷的情况表示为“以往方法”。
另外,对于作业人员,选择了熟练程度高的A、熟练程度低的B以及熟练程度在A与B之间的C。
此外,关于电极的外观,将视觉观察到在一个基板上包含三处以上的、所形成的线宽的两倍以上的线粗化的情况判断为外观不良,将视觉观察到在一个基板上所形成的线宽的两倍以上的线粗化小于三处的情况判断为外观良好。而且,在表6中,将外观不良占外观不良与良好的合计的比例作为外观不良率示出。
另外,关于评价,在表6中,将外观不良率为20%以上的情况作为×示出,将外观不良率为5%以上且小于20%的情况作为○示出,将外观不良率小于5%的情况作为◎示出。
[表6]
表6
如表6所示,根据以往法,即使由熟练程度高的作业人员A形成电极,也无法通过印刷将适当量的糊剂提供至基板。其结果,可知会因糊剂不足产生未印刷部分、因糊剂过剩产生糊剂的塌落、渗漏,从而导致外观不良率升高。
另一方面,通过按照在此公开的方法来进行印刷,能够适当地控制通过印版的糊剂量,能够不发生塌落、渗漏地形成细且高度高的电极。因而,确认出较低地抑制了所形成的栅网电极的外观不良率。
此外,还可知,在此公开的方法中,通过使用分配器来提供糊剂能够更精确地控制通过印版的糊剂量,能够进行印刷精度极高的印刷,能够形成高质量的栅网电极。另外,根据上述方法,还确认出作业人员的熟练程度几乎不会产生偏差。
(实施方式3)
在通过印刷来形成太阳能电池的栅网电极时,改变向印版上提供电极形成用糊剂时使用的分配器的口径,除此以外,与实施方式1的样品1同样地分别各印刷出200个形成有栅网电极的基板。对由此对所形成的栅网电极的外观带来的影响进行了研究。
即,作为电极形成用糊剂,使用了在上述实施方式1中调制出的样品1的电极形成用糊剂。而且,如以下表7所示那样改变在向印版上提供上述电极形成用糊剂时使用的分配器的口径。在表7中,将椭圆形的分配器的口径表示为“短径×长径”。另外,同时,对被提供至印版上的糊剂的、从印版起的表面高度进行测量,在表7中示出其结果。
此外,关于电极的外观,与上述实施方式2同样地,将视觉观察到在一个基板上包含三处以上的、所形成的线宽的两倍以上的线粗化的情况判断为外观不良,将视觉观察到在一个基板上所形成的线宽的两倍以上的线粗化小于三处的情况判断为外观良好。而且,在表7中,将外观不良占外观不良与良好的合计的比例作为外观不良率示出。
另外,关于生产率,在对2000个6英寸太阳能电池基板印刷电极图案时,检查使用分配器向印版上提供电极形成用糊剂的次数。而且,在表7中,将提供次数为八次以上的情况作为×示出,将提供次数为五次以上且为七次以下的情况作为○示出,将提供次数为一次以上且四次以下的情况作为◎示出。此外,在本实施方式中,不存在生产率为×的例子。
[表7]
表7
如表7所示,可知,无论喷出口的口径如何,都能够通过使用分配器来较低地维持外观不良率地提供糊剂(另外,确认出还能够通过使用分配器来适当地调整糊剂的从版起的表面高度)。其中,如No.1所示,当喷出口的口径变小时能够充分降低电极外观不良率,但是糊剂的提供次数增加而生产率降低。另外,如No.4所示,当喷出口的口径变大时生产率良好,但是从掩模版提供至基板的糊剂量也容易变多,电极的外观变为不良的比率略高。根据这些情况能够确认出,关于分配器的口径,优选的是直径为2mm以上且15mm以下程度的圆形或者大小(面积)与该圆形的大小(面积)相当,在上述情况下能够更进一步降低外观不良率,能够生产率良好地形成电极图案。
以上,通过优选实施方式说明了本发明,但是这样的记述不是限定事项,当然能够进行各种改变。

Claims (6)

1.一种太阳能电池的制造方法,用于制造太阳能电池,该太阳能电池具备半导体基板以及印刷在上述半导体基板的表面上的规定图案的线状的电极,该制造方法包括以下步骤:
准备用于形成上述电极的电极形成用糊剂;
在第一上述半导体基板的表面上配置具备与上述规定图案对应的线状的开口部的印版;
将上述糊剂提供至作为上述印版的第一端部的、在与印刷方向正交的宽度方向上将上述开口部包括在内的区域的端部;
一边利用刮板使所提供的糊剂从上述印版的上述第一端部移动至与上述第一端部相对的第二端部一边使该所提供的糊剂通过上述开口部,由此向第一上述半导体基板进行第一印刷;
在第二上述半导体基板的表面上配置上述第一印刷后的印版;
一边利用刮板使移动过去的糊剂从上述第二端部移动至与上述第二端部相对的上述第一端部一边使该移动过去的糊剂通过上述开口部,由此向第二上述半导体基板进行第二印刷;以及
对印刷后的糊剂进行焙烧,以形成上述规定图案的电极。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,
上述印版是在上述开口部不具备网眼的掩模版。
3.根据权利要求1或者2所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,
上述印刷方向是与上述开口部平行的方向,
以使上述所提供的糊剂的从上述印版起的表面高度为0.5mm以上且10mm以下的方式在与上述所提供的糊剂的上述印刷方向正交的宽度方向上提供上述糊剂。
4.根据权利要求1或者2所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,
利用喷嘴喷出型糊剂分配器来提供上述糊剂。
5.根据权利要求1或者2所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,
上述糊剂包含导电性粉末和使该粉末分散的有机载体成分,
上述糊剂在转速为20rpm时的粘度为200Pa·s以上且400Pa·s以下。
6.根据权利要求1或者2所述的太阳能电池的制造方法,其特征在于,
在上述半导体基板的受光面上形成线宽为60μm以下且厚度为15μm以上的上述线状的电极。
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