DE112012006858T5

DE112012006858T5 - Solarzellen-Fertigungsverfahren

Info

Publication number: DE112012006858T5
Application number: DE112012006858.0T
Authority: DE
Inventors: c/o SANYO Electric Co. Ltd Tohoda Satoshi; c/o SANYO Electric Co. Ltd. Ishimura Kenta; c/o SANYO Electric Co. Ltd. Nakatsuka Yayoi
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2015-06-03
Also published as: US9755088B2; JP6065912B2; US20160043243A1; JPWO2014033908A1; WO2014033908A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle (10) wird eine erste Elektrode (30) auf einer Oberfläche eines photoelektrischen Wandlerabschnitts (20) mittels Siebdruck unter Verwendung einer leitenden Paste (A), sowie eine zweite Elektrode (40) mit einer größeren Fläche als die erste Elektrode (30) auf der anderen Oberfläche des photoelektrischen Wandlerabschnitts (20) mittels Siebdruck unter Verwendung einer leitenden Paste (B) gebildet, wobei letztere eine geringere Viskosität aufweist als die leitende Paste (A).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren für eine Solarzelle.
Technischer Hintergrund
Eine Solarzelle enthält eine über einer Lichtaufnahmefläche einer photoelektrischen Wandlereinheit ausgebildete Lichtaufnahmeflächenelektrode und eine über einer Rückseite der photoelektrischen Wandlereinheit gebildete Rückseitenelektrode. Die Elektroden können durch Siebdruck mit einer leitenden Paste gebildet werden (vgl. zum Beispiel Patentschrift 1).
[Druckschriften]
[Patentschrift]

[Patentschrift 1] JP H11-103084 A

Offenbarung der Erfindung
[Technisches Problem]
Das Elektrodenbildungsverfahren durch Siebdruck lässt noch Raum für Verbesserungen im Hinblick auf Zuverlässigkeit oder dergleichen.
[Lösung des Problems]
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle geschaffen, welches umfasst: Bilden einer ersten Elektrode über einer Oberfläche einer photoelektrischen Wandlereinheit durch Siebdruck mit einer ersten leitenden Paste; und Bilden einer zweiten Elektrode mit einer größeren Fläche als die erste Elektrode über der anderen Oberfläche der photoelektrischen Wandlereinheit durch Siebdruck mit einer zweiten leitenden Paste, die eine geringere Viskosität hat als die erste leitende Paste.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß einem Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung lässt sich eine Zielelektrodenstruktur durch Siebdruck mit leitenden Pasten ausbilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm, welches einen Fertigungsprozess einer Solarzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, welches eine Solarzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, betrachtet von der Seite einer Lichtaufnahmefläche.
3 ist ein Diagramm eines Teils eines Querschnitts entlang einer Linie A-A in 2.
4 ist ein Diagramm, welches einen Siebdruck einer ersten leitenden Paste des Fertigungsprozesses der Solarzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, welches den Siebdruck einer zweiten leitenden Paste bei einem Fertigungsprozess einer Solarzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Viskositätsverhältnis der ersten leitenden Paste und der zweiten leitenden Paste einerseits und einem Verdrahtungsbreiten-Verhältnis der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, andererseits, veranschaulicht.
Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im einzelnen dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die im folgenden zu beschreibende bevorzugte Ausführungsform. Darüber hinaus werden die bei der Ausführungsform angesprochenen Zeichnungen schematisch erläutert, wobei Größe und Verhältnis der Bestandteile in den Zeichnungen von der aktuellen Struktur abweichen können. Insbesondere sollten Größe, Verhältnis und dergleichen im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung festgelegt werden.
Ein Fertigungsverfahren einer Solarzelle 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der 1 bis 6 erläutert. 1 ist ein Flussdiagramm eines Fertigungsprozesses einer Solarzelle (im folgenden auch als „vorliegender Prozess” bezeichnet). 2 ist ein Grundriss, der die nach dem vorliegenden Prozess gefertigte Solarzelle 10 bei Betrachtung von der Seite der Lichtaufnahmefläche her veranschaulicht, und 3 ist ein Diagramm eines Teils eines Querschnitts entlang einer Linie A-A in 2.
Bei dem Fertigungsprozess für die Solarzelle 10 wird zunächst eine photoelektrische Wandlereinheit 20 gefertigt, die durch Aufnahme von Licht Ladungsträger erzeugt (S10). Die photoelektrische Wandlereinheit 20 umfasst ein Substrat 21 aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise kristallinem Silicium (c-Si), Galliumarsenid (GaAs) und Indiumphosphid (InP). Bei diesem Prozess werden auf einer Fläche des Substrats 21 eine amorphe Halbleiterschicht 22, die zum Beispiel eine eigenleitende amorphe Siliciumschicht und eine p-leitende amorphe Siliciumschicht enthält, und eine transparente leitende Schicht 24 sequentiell ausgebildet, und auf der anderen Seite des Substrats 21 werden sequentiell eine amorphe Halbleiterschicht 23, die zum Beispiel eine eigenleitende amorphe Siliciumschicht und eine n-leitende amorphe Siliciumschicht enthält, und eine transparente leitende Schicht 25 gebildet. Diese Schichten können dadurch gebildet werden, dass ein gereinigtes Substrat 21 in eine Vakuumkammer eingebracht wird und von einem CVD- oder Sputterverfahren Gebrauch gemacht wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform dient eine Seite oder Fläche des Substrats 21 als Lichtaufnahmefläche, die andere Seite des Substrats 21 fungiert als Rückseite. Die „Lichtaufnahmefläche” ist diejenige Fläche, durch die Sonnenlicht von außerhalb der Solarzelle 10 hauptsächlich auftrifft, der Begriff bezieht sich auf eine Fläche mit einer kleineren Elektrodenfläche, wie weiter unten erläutert wird (das heißt, eine kleinere Fläche ist von der Elektrode bedeckt). Folglich bezieht sich „Rückseite” auf eine Fläche mit einer größeren Elektrodenfläche, die weiter unten erläutert wird.
Für die Ausbildung der eigenleitenden amorphen Siliciumschicht mittels CVD-Verfahren beispielsweise wird ein Materialgas verwendet, in dem beispielsweise Silan (SiH₄) in Wasserstoff (H₂) verdünnt ist. Im Fall der p-leitenden amorphen Siliciumschicht wird zum Beispiel ein Materialgas verwendet, in welchem Diboran (B₂H₆) Silan hinzugefügt ist und das resultierende Gas mit Wasserstoff (H₂) verdünnt ist. Im Fall der n-leitenden amorphen Siliciumschicht kann ein Materialgas verwendet werden, in welchem Phosphin (PH₃) Silan hinzugefügt ist und das resultierende Gas mit Wasserstoff (H₂) verdünnt ist. Die transparenten leitenden Schichten 24 und 25 werden beispielsweise aus einem transparenten leitenden Oxid gebildet, in welchem ein Metalloxid wie beispielsweise Indiumoxid (In₂O₃) und Zinkoxid (ZnO) mit Zinn (Sn), Antimon (Sb) oder dergleichen dotiert ist.
In dem Prozess S10 wird vorzugsweise eine Texturstruktur über beiden Flächen des Substrats 21 gebildet, bevor die oben beschriebenen Schichten ausgebildet werden. Die Texturstruktur ist eine Oberflächen-Unregelmäßigkeitsstruktur, die eine Oberflächenreflexion verhindert und die Menge an Lichtabsorption durch die photoelektrische Wandlereinheit 20 steigert, beispielsweise kann sie durch anisotropes Ätzen einer (100)-Ebene des Substrats 21 mit Hilfe eines Kaliumhydroxid-Ätzmittels (KOH) gebildet werden.
Anschließend werden eine erste Elektrode 30, die als Lichtaufnahmeflächenelektrode fungiert, und eine zweite Elektrode 40, die als Rückseitenelektrode fungiert, auf der photoelektrischen Wandlereinheit 20 ausgebildet (S11~S13). Bei diesem Prozess entsteht die Solarzelle 10. Insbesondere wird ein Muster einer leitenden Paste A über der Lichtaufnahmefläche der photoelektrischen Wandlereinheit 20 gedruckt (S11), und es wird ein Muster einer leitenden Paste B auf der Rückseite der photoelektrischen Wandlereinheit 10 gedruckt (S12). Anschließend wird die photoelektrische Wandlereinheit 20, auf die die leitenden Pasten A und B aufgedruckt sind, einer Wärmebehandlung unterzogen, um die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 fertigzustellen (im folgenden werden diese Elektroden gemeinsam als „Elektrode” bezeichnet) (S13). Die Reihenfolge der Prozesse S11 und S12 kann der oben angegebenen Reihenfolge entgegengesetzt sein, und im Anschluss an die Schritte S11 und S12 kann sich ein Schritt einer Wärmebehandlung bei niedrigerer Temperatur als in dem Prozess S13 anschließen.
Bei dem vorliegenden Elektrodenbildungsprozess werden, wie weiter unten näher erläutert wird, die Elektroden durch Siebdruck der leitenden Pasten hergestellt. Unterschiedliche leitende Pasten A und B werden für den Druckvorgang der ersten Elektrode 30 und den Druckvorgang der zweiten Elektrode 40 verwendet.
Die leitende Paste A enthält einen Werkstoff der ersten Elektrode 30, und die leitende Paste B enthält einen Werkstoff der zweiten Elektrode 40. Unterschiedliche Typen der leitenden Paste beinhalten einen Typ für thermisches Aushärten, der durch Erhitzung auf eine Temperatur von weniger oder gleich 200°C verfestigt wird, einen Typ für Ultraviolettlicht-Aushärtung, der durch Bestrahlen mit Ultraviolettstrahlung aushärtet, einen Kalzinierungstyp, der durch Erhitzen auf etwa 400°C–1000°C verfestigt wird, und dergleichen. Als leitende Pasten A und B wird bevorzugt eine thermisch aushärtende Paste, die einen leitenden Füllstoff, ein Bindemittelharz und ein Additiv wie zum Beispiel ein Lösungsmittel enthält. Gebildet werden die Elektroden durch thermisch aushärtende leitende Pasten A und B mit einer Struktur, in welcher der leitende Füllstoff in dem Bindemittelharz dispergiert ist. Der Prozess S13 wird beispielsweise unter Bedingungen von 200°C während 60 Minuten ausgeführt, und bei diesem Vorgang wird das Bindemittelharz ausgehärtet.
Die leitenden Pasten A und B enthalten den leitenden Füllstoff, das Bindemittelharz und das Additiv, beispielsweise das Lösungsmittel. Als leitender Füllstoff werden vorzugsweise Metallpartikel, beispielsweise solche aus Silber (Ag), Kupfer (Cu) und Nickel (Ni), Kohlenstoff oder ein Gemisch daraus, verwendet. Von diesen wiederum werden Ag-Partikel bevorzugt. Das Bindemittelharz ist vorzugsweise ein Duroplast. Das Bindemittelharz, welches noch nicht ausgehärtet ist, liegt in Form eines Feststoffs vor, der sich in dem Lösungsmittel auflösen kann, oder in Form einer Flüssigkeit oder Paste (halbfest) bei Zimmertemperatur. Als Bindemittelharz wird zum Beispiel verwendet: ein Harzmaterial auf Polyesterbasis, ein Phenolharz, ein Polyimid-Harz, ein Polycarbonat-Harz, ein Polysulfon-Harz, ein Melamin-Harz oder ein Epoxyharz oder ein Gemisch aus diesen Stoffen. Von diesen wiederum sind besonders bevorzugt das Phenolharz, das Melamin-Harz und das Epoxyharz, und von diesen wiederum ist das Epoxyharz speziell bevorzugt. Die leitenden Pasten A und B können ein Aushärtungsmittel enthalten, falls notwendig, wobei dieses dem Bindemittelharz entspricht. Als Additiv kommt zusätzlich zu dem Lösungsmittel ein Mittel zur Einstellung der Fließfähigkeit, ein Plastifizierer, ein Dispergiermittel, ein Antischäumungsmittel oder dergleichen in Betracht.
Als Lösungsmittel lassen sich beispielhaft folgende verwenden: Lösungsmittel auf Ätherbasis, beispielsweise Ethylenglycolmonoethyl (Ethylglucol), Ethylen-glycolmonobutyl-ether (Butylglycol), Ethlyenglycol-monophenylether, Diethylen-glycolmonobutylether (Butylcarbitol), Zellosolve-Acetat, Butylzellosolveacetat, Carbitolacetat und Butylcarbitolacetat (im folgenden als „BCA” bezeichnet), Lösungsmittel auf Alkoholbasis wie beispielsweise Hexanol, ρ_BOctanol, Decanol, Stearyl-Alkohol, Cerylalkohol, Cyclohexanol und Terpineol, Keton-basierte Lösungsmittel wie zum Beispiel Methylethylketon, Methylisobutylketon und Isophoron, Ester-basierte Lösungsmittel wie zum Beispiel Ethylacetat und Butylacetat oder aromatische Kohlenwasserstofflösemittel wie zum Beispiel Toluol und Xylol oder ein Gemisch daraus.
Die erste in dem vorliegenden Elektrodenbildungsprozess ausgebildete Elektrode 30 enthält mehrere (zum Beispiel 40~60) Fingerabschnitte 31 und mehrere (zum Beispiel 2~4) Sammelschienenabschnitte 32. Der Fingerabschnitt 31 ist eine schmallinige Elektrode, die über einen breiten Bereich der transparenten leitenden Schicht 24 gebildet ist. Der Sammelschienenabschnitt 32 ist eine Elektrode, die Ladungsträger aus dem Fingerabschnitt 31 sammelt. In der ersten Elektrode 30 befinden sich die Sammelschienenabschnitte 32 parallel zueinander mit einem vorbestimmten Zwischenabstand, und die mehreren Fingerabschnitte 31 verlaufen orthogonal zu den Sammelschienenabschnitten 32.
Die Elektrodenbreite des Fingerabschnitts 31 beträgt vorzugsweise etwa 20 μm~100 μm, und noch mehr bevorzugt etwa 30 μm~90 μm im Hinblick auf die Verringerung des Abschattungsverlusts oder dergleichen. Der Fingerabschnitt 31 kann in einer konischen Form ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Elektrodenbreite in dem Schmalbereich auf etwa 30 μm~50 μm eingestellt sein, und die Elektrodenbreite in dem breiteren Bereich kann auf etwa 60 μm~90 μm eingestellt sein. Die Elektrodenbreite des Sammelschienenabschnitts 32 ist beispielsweise breiter als die Elektrodenbreite des Fingerabschnitts 31 eingestellt. Die Dicken des Fingerabschnitts 31 und des Sammelschienenabschnitts 32 betragen etwa 10 μm~80 μm, vorzugsweise 20 μm~60 μm im Hinblick auf die Verringerung des Widerstandsverlusts und dergleichen, besonders bevorzugt sind einander ähnelnde Dicken.
Ähnlich der ersten Elektrode 30 enthält die zweite Elektrode 40 ebenfalls mehrere Fingerabschnitte 41 und mehrere Sammelschienenabschnitte 42. Allerdings ist die zweite Elektrode 40 in einem größeren Flächenbereich als die erste Elektrode 30 ausgebildet. Die zweite Elektrode 40 besitzt eine Elektrodenfläche, die etwa dem Zweifachen bis Sechsfachen der Fläche der ersten Elektrode 30 ausmacht, vorzugsweise dem Dreifachen bis Vierfachen der Fläche der ersten Elektrode 30. Die zweite Elektrode 40 kann eine größere Elektrodenbreite aufweisen als die erste Elektrode 30, im Hinblick auf eine Verringerung des Widerstandsverlusts kann jedoch auf einem großen Bereich der photoelektrischen Wandlereinheit 20 die Anzahl der Fingerabschnitte größer eingestellt werden als die des Fingerabschnitts 31, die Verdrahtungsbreite kann in ähnlicher Weise so eingestellt werden wie bei dem Fingerabschnitt 31. Die Anzahl der Fingerabschnitte 41 wird auf etwa das Zweifache bis Sechsfache der Anzahl der Fingerabschnitte 31 eingestellt, und noch mehr bevorzugt auf etwa das Dreifache bis Fünffache (zum Beispiel 150~250) der Anzahl der Fingerabschnitte 31. Die Dicke der zweiten Elektrode 40 ist vorzugsweise geringer als diejenige der ersten Elektrode 30, wobei auf eine Verringerung der Materialkosten geachtet ist, ferner eine Verhinderung des Aufwölbens des Substrats 21 und dergleichen. Das heißt, sie beträgt etwa 5 μm~60 μm und noch mehr bevorzugt etwa 10 μm~40 μm.
Ein Siebdruckverfahren gemäß S11 und S12 wird im folgenden detailliert anhand der 4 und 5 erläutert. 4 ist ein Diagramm, welches den Prozess gemäß S11 veranschaulicht, 5 ist ein Diagramm, das einen Prozess gemäß S12 veranschaulicht. Für S11 und S12 gemeinsame Beschreibungen beziehen sich auf S11. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein kontaktfreier Druck beschrieben, alternativ kann aber von einem Kontakt-Druck Gebrauch gemacht werden.
Bei dem Prozess nach S11 werden eine aus einer elastischen Struktur mit Lösungsmitteltoleranz gebildete Rakel 50 und eine Siebplatte 51 mit einer Öffnung 54 entsprechend der Form der ersten Elektrode 30 dazu benutzt, die leitende Paste A auf die Empfangsfläche der photoelektrischen Wandlereinheit 20 zu übertragen.
Die Siebplatte 51 besitzt ein Maschennetz 52 aus Fasermaterial oder dergleichen, welches die leitende Paste A durchlässt, ferner einen (nicht dargestellten) Rahmen, an dem das Maschennetz 52 befestigt ist. In dem Maschennetz 52 befindet sich ein Maskenelement 53 entsprechend einer Zone über der Lichtaufnahmefläche, in der die leitende Paste A nicht aufgetragen wird. Bei dieser Konfiguration wird auf der Siebplatte 51 ein Muster der Öffnung 54 entsprechend den Formen der Fingerabschnitte 31 und der Sammelschienenabschnitte 32 gebildet.
Das Maschennetz 52 ist zum Beispiel aus einem Harzfasermaterial, beispielsweise Polyester, und einer Metallverdrahtung aus beispielsweise rostfreiem Stahl gebildet. Die Verdrahtungsbreite des Maschennetzes 52, die Anzahl von Maschen, ein Öffnungsprozentsatz und dergleichen sind in passender Weise nach Maßgabe der Verdrahtungsbreite, Dicke oder dergleichen der auszubildenden Elektrode ausgewählt. Als Maskenelement 53 wird normalerweise eine photoempfindliche Emulsion eingesetzt. Die Emulsion wird ausgewählt in Abhängigkeit einer Auflösung, Belichtungsempfindlichkeit oder dergleichen. Beispielsweise wird ein Werkstoff auf Diazo-Basis oder ein Werkstoff auf Stilbazolium-Basis verwendet.
Insbesondere wird die leitende Paste A auf der Siebplatte 51 mit der darauf nur dort, wo die leitende Paste A zu transferieren ist, gebildeten Öffnung 54 platziert, die Rakel 50 wird gleitend geführt, um die leitende Paste A in die Öffnung 54 einzufüllen, und die Siebplatte 51 wird gegen die Lichtaufnahmefläche gepresst. Wenn der Bereich der Siebplatte 51, in welchen die Rakel 50 vorbeigestrichen ist, von der Lichtaufnahmefläche abgetrennt wird, also die sogenannte Plattenseparierung stattfindet, wird die leitende Paste A aus der Öffnung 54 ausgerückt und auf die Lichtaufnahmefläche übertragen. Bei diesem Prozess wird die leitende Paste A in dem Muster der ersten Elektrode 30 ausgebildet (im folgenden als „leitende Paste A₃₀” bezeichnet). Die leitende Paste A₃₀ enthält Lösungsmittel, und das Bindemittelharz befindet sich in einem unausgehärteten Zustand, solange, bis die Wärmebehandlung in dem Prozess nach Schritt S13 angewendet wird.
Bei dem Siebdruckverfahren umfassen Parameter, welche die Druckbedingungen bestimmen, einen Rakelwinkel, eine Rakelgeschwindigkeit, einen Rakeldruck, eine Lücke, das ist eine Entfernung zwischen der Siebplatte 51 und der photoelektrischen Wandlereinheit 20, und dergleichen. Diese Parameter können beispielsweise auf ähnliche Werte zwischen den Prozessen S11 und S12 eingestellt werden.
Bei dem Prozess nach S12 wird die leitende Paste B auf die Rückseite der photoelektrischen Wandlereinheit 20 mit Hilfe der Rakel 50 und einer Siebplatte 61 aufgetragen, wobei letztere eine der Form der zweiten Elektrode 40 entsprechende Öffnung 64 aufweist. Bei diesem Prozess wird die leitende Paste B in dem Muster der zweiten Elektrode 40 gebildet (im folgenden als „leitende Paste B₄₀” bezeichnet). Die leitende Paste B₄₀ wird dünner ausgebildet als die leitende Paste A₃₀, und damit ist es bevorzugt, als Maschennetz 62 der Siebplatte 61 eine Struktur zu verwenden, die eine größere Anzahl von Maschen und einen geringeren Öffnungsprozentsatz aufweist als das Maschennetz 52. Ein Maskenelement 63 der Siebplatte 61 ist vorzugsweise dünner als das Maskenelement 53.
Bei dem vorliegenden Elektrodenbildungsprozess wird als leitende Paste B im Prozess S12 eine leitende Paste mit einer geringeren Viskosität als die der leitenden Paste A verwendet, welche in dem Prozess S11 verwendet wird. Darüber hinaus wird vorzugsweise die Viskosität der leitenden Paste B auf geringere Werte innerhalb des Viskositätsbereichs eingestellt, in welchem Siebdruck möglich ist (zum Beispiel 50~300 Pa·s bei 10 rpm), wenn die Elektrodenfläche der zweiten Elektrode 40 größer wird. In anderen Worten: bei dem vorliegenden Elektrodenbildungsprozess wird eine leitende Paste mit einer Viskosität verwendet, die der Elektrodenfläche entspricht. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, ein Lösen der Verdrahtung zu vermeiden, die leicht in Erscheinung tritt, wenn die zweite Elektrode 40 mit großer Fläche ausgebildet wird.
Wenn die leitende Paste A eine Viskosität ρ_A und die leitende Paste B eine Viskosität von ρ_B aufweist, wird ρ_B auf mindestens 10% niedriger eingestellt als ρ_A. Vorzugsweise wird ρ_B um 20% oder mehr niedriger eingestellt als ρ_A, noch mehr bevorzugt wird ρ_B auf 20%~70% niedriger als ρ_A eingestellt. Wie oben erläutert, ist es bevorzugt, bei größer werdender Fläche der zweiten Elektrode 40 und zunehmender Anzahl von Öffnungen 64 (der Mittenabstand der Öffnung 64 wird schmaler) im Vergleich zu der ersten Elektrode 30, ρ_B kleiner einzustellen. Darüber hinaus wird vorzugsweise ρ_B kleiner gewählt, wenn das Maschennetz 62 feiner wird. Da die Elektrodenbreite der ersten Elektrode 30 schmaler gemacht werden muss, wird andererseits ρ_A auf einen Viskositätswert eingestellt, bei dem die leitende Paste A sich nicht auf der Lichtaufnahmefläche ausbreitet.
Der Anteil des Füllstoffs beträgt etwa 85 Gew.-%~95 Gew.-% bezogen auf die Gesamtgewichte der leitenden Pasten A und B, vorzugsweise beträgt er 90 Gew.-%~93 Gew.-%. Der Inhalt des Bindemittelharzes beträgt etwa 1 Gew.-%~10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 2 Gew.-%~7 Gew.-%. Das Additiv wie zum Beispiel das Lösungsmittel wird nach Bedarf zugegeben. Das Lösungsmittel hängt ab von dem Typ des Bindemittelharzes oder dergleichen, ist aber vorzugsweise in einer Menge von 1 Gew.-% oder mehr enthalten, besonders bevorzugt ist es in einer Menge von 2 Gew.-%~10 Gew.-% enthalten.
Die leitenden Pasten A und B unterscheiden sich voneinander in zumindest dem Typ oder dem Inhalt des leitenden Füllstoffs, des Bindemittelharzes und/oder des Additivs. Beispielsweise kann von einer Konfiguration Gebrauch gemacht werden, in der das Fließfähigkeits-Einstellmittel der leitenden Paste B nicht hinzugefügt ist und nur in der Paste A vorhanden ist, um ρ_B < ρ_A einzustellen. Alternativ können das Lösungsmittel und der Plastifizierer nur der leitenden Paste B hinzugefügt werden, um ρ_B < ρ_A zu erreichen.
Alternativ kann als leitender Füllstoff ein solcher Füllstoff verwendet werden, der einen Füllstoff in Flockenform und einen sphärischen Füllstoff enthält. Der flockenförmige Füllstoff ist ein Füllstoff mit einem Längen-Breiten-Verhältnis (Länge der Hauptachse/Länge der Nebenachse), das beispielsweise mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops (REM) beobachtet werden kann, von größer oder gleich 1,5, und ein sphärischer Füllstoff ist ein Füllstoff mit einem Längen-Breiten-Verhältnis von weniger als 1,5. Beispielsweise lässt sich in den leitenden Pasten A und B das Verhältnis des flockenförmigen Füllstoffs und des sphärischen Füllstoffs ändern, um ρ_B < ρ_A zu erreichen.
Ein erstes bevorzugtes Verfahren zum Einstellen von ρ_B < ρ_A lässt sich beispielsweise ein Verfahren angeben, bei dem der Anteil des Lösungsmittels der leitenden Paste B höher eingestellt ist als der Anteil des Lösungsmittels der leitenden Paste A. Das gleiche Lösungsmittel lässt sich für die leitenden Pasten A und B verwenden. Da dieses Verfahren lediglich die Menge von Lösungsmittel zwischen den leitenden Pasten A und B ändert, ist die zum Einstellen der Viskosität aufzubringende Arbeit einfach. Außerdem sind bei diesem Verfahren die Bestandteile der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 40 die gleichen, so dass beispielsweise eine Qualitätskontrolle in einfacher Weise realisierbar ist.
Das Lösungsmittel wird in geeigneter Weise entsprechend dem Typ des Bindemittelharzes, den Druckbedingungen etc. ausgewählt. Als ein bevorzugtes Lösungsmittel lässt sich als Beispiel BCA angeben. Wenn zum Beispiel das Bindemittelharz ein Epoxyharz und das Lösungsmittel BCA ist, so enthält die leitende Paste BCA in einer Menge von etwa 5%, und die leitende Paste B enthält BCA in einer Menge von etwa 6%.
Ein zweites bevorzugtes Verfahren zum Realisieren von ρ_B < ρ_A lässt sich beispielsweise ein Verfahren angeben, bei dem verschiedene Typen von Lösungsmitteln für die Pasten A und B verwendet werden. Als Bindemittelharz kann das gleiche Harzmaterial für die leitenden Pasten A und B verwendet werden. Ist das Bindemittelharz das gleiche, so ist vorzugsweise für die leitende Paste B ein Lösungsmittel zu verwenden, welches sich leichter in dem Bindemittelharz auflöst als in der leitenden Paste A. Beispielsweise wirkt in der leitenden Paste B ein Lösungsmittel mit einem Löslichkeitsparameter (SP-Wert) verwendet, der näher an dem SP-Wert des Bindemittelharzes liegt als bei der leitenden Paste A. Bei diesem Verfahren sind ähnlich wie bei dem ersten Verfahren die Bestandteile der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 40 die gleichen.
Ein drittes bevorzugtes Verfahren zum Realisieren von ρ_B < ρ_A lässt sich als Beispiel ein Verfahren angeben, bei dem unterschiedliche Typen von Bindemittelharzen für die leitenden Pasten A bzw. B verwendet werden. Insbesondere kann als Beispiel ein Fall angegeben werden, bei dem Bindemittelharze mit unterschiedlichen Zusammensetzungen für die leitenden Pasten A bzw. B verwendet werden, oder ein Fall, bei dem Bindemittelharze eingesetzt werden, bei denen sich die Zusammensetzungen nicht unterscheiden lassen, die sich aber voneinander durch unterschiedliches Molekulargewicht unterscheiden. In letzterem Fall wird für die leitende Paste B ein Bindemittelharz mit einem geringeren Molekulargewicht verwendet. Bei diesem Verfahren haben die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 unterschiedliche Bestandteile.
Als weiteres Verfahren zum Realisieren von ρ_B < ρ_A lässt sich als Beispiel ein Verfahren angeben, bei dem unterschiedliche Typen leitender Füllstoffe für die leitenden Pasten A bzw. B verwendet werden. Alternativ können die Anteile des leitenden Füllstoffs zwischen den leitenden Pasten A und B unterschiedlich sein. Bei diesem Verfahren haben die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 unterschiedliche Bestandteile. Alternativ lassen sich die oben angesprochenen Verfahren kombinieren, um ρ_B < ρ_A zu erhalten.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Viskositätsverhältnis ρ_B/ρ_A) der leitenden Paste A mit der Viskosität ρ_A und der leitenden Paste B mit der Viskosität ρ_B veranschaulicht, weiterhin ein Verdrahtungsbreitenverhältnis (W₄₀/W₃₀) der ersten Elektrode 30 mit einer Verdrahtungsbreite W₃₀ und der zweiten Elektrode 40 mit einer Verdrahtungsbreite W₄₀. Ein ∎ (volles Quadrat) in 6 veranschaulicht den Fall ρ_B/ρ_A = 1,0, das heißt, einen Fall des Prozesses nach dem Stand der Technik, bei dem die gleiche leitende Paste für die Prozesse S11 und S12 verwendet wird. Die in 6 dargestellte Beziehung ist abgeleitet unter Einstellen gleicher Bedingungen, ausgenommen die Bedingung, dass die leitenden Pasten unterschiedlicher Viskositäten verwendet werden. Diese Beziehung gilt annäherungsweise auch dann, wenn die anderen Bedingungen in einem Bereich geändert werden, in welchem der Siebdruck möglich ist.
Im Fall des Prozesses nach dem Stand der Technik, bei dem ρ_B/ρ_A = 1,0, wird in dem Prozess S11 die Zeit von der Kontaktierung der Siebplatte 61 mit der Rückseite bis hin zu der Trennung von der Rückseite länger als im Prozess S11, und es kann Fälle geben, in denen das Abtrennen der Platte nicht glatt verläuft. Ein Grund hierfür ist der, dass beim Anpressen der Siebplatte 51 durch die Rakel 50 und der Kontaktierung der Rückseite die leitende Paste B, die in der Öffnung 64 sitzt, die Platte an der Rückseite bindet (siehe 5). Da die Anzahl der Öffnungen 64 größer ist als die der Öffnung 54, ist die die Platte bindende Kraft auf der Rückseite größer. Wird das Abtrennen der Platte verzögert, so wird die Zeit, in der die leitende Paste B die Wandfläche und dergleichen der Öffnung 64 berührt, länger, und das Haften-Bleiben kommt noch leichter zustande, so dass die leitende Paste B noch leichter an der Platte verbleibt. Aus diesem Grund kommt es leichter zu einem Ablösen der zweiten Elektrode 40, dadurch bedingt, dass die leitende Paste B die Neigung hat, nicht übertragen zu werden, verglichen mit dem Prozess S11. Bei dem vorliegenden Elektrodenbildungsprozess, wie oben beschrieben wurde, wird daher die leitende Paste B, die in dem Prozess S12 verwendet wird, so eingestellt, dass sie eine geringere Viskosität hat als die im Prozess nach S11 verwendete leitende Paste A.
Wie in 6 dargestellt ist, wird W₄₀/W₃₀ größer, wenn ρ_B/ρ_A kleiner wird. In anderen Worten: wird ρ_B verringert, wird die Verdrahtungsbreite der zweiten Elektrode 40 größer. Wenn zum Beispiel ρ_B/ρ_A auf etwa 0,6 eingestellt wird, so ist W₄₀ annäherungsweise so breit wie W₃₀, wohingegen im Fall ρ_B/ρ_A = 1,0, W₄₀ etwa 5% schmaler ist als W₃₀. Ferner gibt es auch die Tendenz, dass bei einer Reduzierung von ρ_B das Ablösen der zweiten Elektrode 40 weniger wahrscheinlich in Erscheinung tritt. Ein vornehmlicher Grund hierfür besteht darin, dass aufgrund des Verringerns von ρ_B die leitende Paste B sich leichter auf der Rückseitenfläche ausbreitet und die Elektrodenbreite W₄₀ größer wird, demzufolge die Kontaktfläche zwischen der leitenden Paste B und der Rückseitenfläche größer wird. Ein Grund dafür, warum die leitende Paste B in der Öffnung 64 verbleibt, besteht darin, dass das Haftvermögen zwischen der leitenden Paste B und der Platte größer ist als das Haftvermögen zwischen der leitenden Paste B und der Rückseitenfläche. Beim vorliegenden Prozess allerdings ist die Kontaktfläche zwischen der leitenden Paste B und der Rückseitenfläche erhöht, und das letztgenannte Haftvermögen wird stärker, was dazu führt, dass ein Ablösen der zweiten Elektrode 40 verhindert wird.
Wie beschrieben, wird bei dem vorliegenden Prozess die zweite Elektrode 40, die eine größere Fläche hat als die erste Elektrode 30, durch Siebdruck mit der leitenden Paste A gebildet, die eine geringere Viskosität hat als die leitende Paste A. In anderen Worten: durch die Verwendung der leitenden Paste geeigneter Viskosität entsprechend der Elektrodenfläche werden eine Verringerung der Auftragmenge der leitenden Paste und das Auftreten des Ablösens, wie es bei einer Elektrode großer Fläche leicht in Erscheinung tritt, verhindert.
Die Solarzelle 10, die durch einen derartigen Prozess gefertigt wird, hat keinen Defekt wie beispielsweise ein Ablösen, und weist eine Elektrode auf, die in einer Sollform gebildet wird. Darüber hinaus lässt sich mit dem vorliegenden Prozess die zweite Elektrode 40 mit einer geringeren Oberflächenunregelmäßigkeit und einer flachen Oberfläche ausbilden, da die Menge der leitenden Paste B, die von der Siebplatte 61 weggenommen wird, geringer ist.
[Erläuterung der Bezugszeichen]

10 SOLARZELLE; 20 PHOTOELEKTRISCHE WANDLEREINHEIT; 21 SUBSTRAT; 22, 23 AMORPHE SILICIUMSCHICHT; 24, 25 TRANSPARENTE LEITENDE SCHICHT; 30 ERSTE ELEKTRODE; 31, 41 FINGERABSCHNITT; 32, 42 SAMMELSCHIENENABSCHNITT; 40 ZWEITE ELEKTRODE; 50 RAKEL; 51, 61 SIEBPLATTE; 52, 62 MASCHENNETZ; 53, 63 MASKENELEMENT; 54, 64 ÖFFNUNG; A, B; A₃₀, B₄₀ LEITENDE PASTE.

Claims

Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle, umfassend: Bilden einer ersten Elektrode über einer Oberfläche einer photoelektrischen Wandlereinheit durch Siebdruck mit einer ersten leitenden Paste; und Bilden einer zweiten Elektrode mit einer größeren Fläche als die erste Elektrode über der anderen Oberfläche der photoelektrischen Wandlereinheit durch Siebdruck mit einer zweiten leitenden Paste, die eine geringere Viskosität hat als die erste leitende Paste.
Verfahren zum Fertigen der Solarzelle nach Anspruch 1, bei dem sowohl die erste leitende Paste als auch die zweite leitende Paste einen leitenden Füllstoff, ein Bindemittelharz und ein Additiv enthält, und ein Typ und/oder ein Inhalt von mindestens einem des leitenden Füllstoffs, des Bindemittelharzes und des Additivs zwischen der ersten leitenden Paste und der zweiten leitenden Paste verschieden ist.
Verfahren zum Fertigen der Solarzelle nach Anspruch 2, bei dem das Additiv ein Lösungsmittel enthält, und ein Anteil des Lösungsmittels der zweiten leitenden Paste größer ist als ein Anteil des Lösungsmittels der ersten leitenden Paste.
Verfahren zum Fertigen der Solarzelle nach Anspruch 2, bei dem die erste leitende Paste ein erstes Lösungsmittel als Additiv enthält, und die zweite leitende Paste als das Additiv ein zweites Lösungsmittel von einem anderen Typ als bei dem ersten Lösungsmittel enthält.
Verfahren zum Fertigen der Solarzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die erste leitende Paste ein erstes Bindemittelharz als Bindemittelharz enthält, und die zweite leitende Paste als Bindemittelharz ein zweites Bindemittelharz von einem anderen Typ als das erste Bindemittelharz enthält.
Verfahren zum Fertigen der Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Viskosität der zweiten leitenden Paste um so niedriger eingestellt wird, desto größer eine Fläche der zweiten Elektrode wird.