JP2001345470A

JP2001345470A - 光起電力素子の製造方法

Info

Publication number: JP2001345470A
Application number: JP2000163914A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Hayashi; 芳光林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】金属細線と金属電極とを接合するための導電
ペーストを高速で安定的に所定部位に任意の塗布長さで
微少量を選択的に塗布して、より信頼性の高い光起電力
素子を効率よく低コストで製造できるようにする。【解決手段】両面テープ１１０に固定された金属細線
１０２に導電ペーストをディスペンサー装置にて塗布す
る際、ディスペンサー装置のディスペンサーノズル先端
と両面テープとの間に、両面テープとの接触面に離型性
を有する突き当てにより保持されるスペーサ機構によっ
て所望の隙間を形成して導電ペーストを塗布することを
特徴とする光起電力素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも光起電
力層と金属細線と両面テープと金属電極とから構成され
る光起電力素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年太陽光発電が注目され、より大面積
で低コストな光起電力素子の必要性が高まっている。

【０００３】一般に光起電力素子を形成する光起電力層
において、光起電力層内の電荷の素子面方向移動に対す
る抵抗率は高い。そのため大面積の光起電力素子の場
合、電荷の素子面方向移動によるジュール損失を低減す
るために金属からなる伝導率の高い電極をその表面に形
成する。

【０００４】電極が受光面側の場合、金属からなる電極
は一般に不透明であるために入射光を極力遮らないよう
に形成される。反対に電極が非受光面側の場合、電極は
全面に形成してもかまわないが、コスト削減のために必
要最小限の部分に形成される場合もある。

【０００５】例えば図５の様に受光面や非受光面に櫛歯
状に形成する電極５０１が公知である。受光面の場合、
この様に一定間隔に金属線電極が形成された櫛歯電極で
あれば極力入射光を遮らずに、ジュール損失を抑えて効
率的に電荷を集電することが可能である。また、非受光
面の場合、電極形成材料が少なくてすむため、より安価
に形成可能である。

【０００６】しかし、この様な電極の製法は、導電ペー
スト５０２をスクリーン印刷、焼成し、さらにその上に
半田ペースト５０１を印刷、リフローする方法である。
したがって、電極の厚みを厚くすることが難しく、光起
電力素子がより大面積になった場合に十分なジュール損
失低減効果が得られなかった。

【０００７】そこで、図６の様に電極の厚みを容易に厚
くすることが可能な金属細線６０２と金属電極６０３を
使用した櫛歯電極が考案された。図６は導電性樹脂被覆
６１１を有する金属細線を光起電力素子表面に熱圧着し
たものである。特開平９−３６３９５号公報にその詳し
い内容が開示されている。

【０００８】また、金属電極と光起電力素子間で電気的
分離を行う必要がある場合は、光起電力素子表面に両面
テープ等を載置し、その上に金属細線を載置し、その上
に金属電極を載置する。そして、金属細線と金属電極の
接合は半田などの金属層を介して接合する方法や導電性
樹脂を介するものが公知である。

【０００９】導電性樹脂を使用する場合、塗布にはディ
スペンサーを使用する方式が一般的である。これは、シ
リンジ内の導電ペーストにエアー等を利用し加圧するこ
とでシリンジに装着したノズルから導電ペーストを吐出
させ、塗布物に塗布を行うものである。

【００１０】光起電力層を有するＳＵＳ基板上に両面テ
ープを設置し、その上に配置された金属細線と金属電極
とをディスペンサー装置を用いて銀ペーストにより接合
する際、ノズルのワークディスタンスはＳＵＳ基板と両
面テープの厚さと金属細線の直径分の距離と更に所望の
隙間分をとっている。

【００１１】また、金属細線の布線ばらつきを補う為、
導電ペーストを細長く塗布する場合は、シングルノズル
を使用し、塗布しながら移動することで細長い形状の塗
布を行う方法、または、先端で分岐したマルチニードル
を使用し、塗布することでマルチニードルの各々で塗布
された導電ペーストが広がり、細長い形状の塗布を行う
方法が公知である。

【００１２】また、特開平７−１３０７７４号公報記載
のニードル先端に溝と平面部を作って、塗布ワークに密
着または密着後わずかに上昇させ塗布する方法が公知で
ある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来導電ペーストをデ
ィスペンサーで塗布する場合、ノズル先端と被塗布物の
間の距離（ワークディスタンス）を一定に保つ事が重要
である。その精度を保証する為には、工程上影響を受け
ない基準面が必要であるが、光起電力素子層成膜時に生
ずるＳＵＳ基板のうねり等による変形や、両面テープ上
に形成されている金属細線の場合は、両面テープの厚さ
ばらつき等から、両面テープ上面が基準面として最適で
あるが、その粘着性故に安定したワークディスタンス保
持が困難であった。

【００１４】更に金属細線へ導電ペーストを形成する場
合、その金属細線の位置精度が高くないので、導電ペー
ストの線状の塗布が考えられるが、コスト的には得策で
はなく、必要部位のみの塗布が必要である。しかし、こ
の選択塗布を微小量で行う場合、シングルニードルで塗
布しながら移動する方法では、移動速度を高くすると塗
布量、形状の安定塗布が低下する為、塗布に時間を要
し、また、マルチニードルで塗布する方法では、マルチ
ニードルの各々で塗布量がばらつき、安定した塗布形状
が得られない問題がある。

【００１５】更に、上記２種類ともノズル内に空気があ
ると塗布されず不良が発生する。また、特開平７−１３
０７７４号公報記載の方法では、密着時に金属細線およ
びノズル先端にダメージを与える。

【００１６】また、位置検出機構を有した塗布も考えら
れるが、その経済効果から言って得策ではない。

【００１７】更に、ニードル内壁とペースト間で付着に
より、転移する量がばらつく。また、外壁に付着するこ
とによっても転移量がばらつく。特に高粘度または微量
塗布では、その影響が大きい。

【００１８】本発明は、上記問題点を解決し、導電ペー
ストを高速で安定的に所定部位に任意の塗布長さで微少
量を選択的に塗布することにより、信頼性の高い光起電
力素子を効率よく低コストで製造できる方法を提供する
ことを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために導電ペーストの塗布方法を鋭意検討の末、
下記の方法が非常に容易で量産性が高い方法であること
を知見し、本発明に至ったものである。

【００２０】即ち、本発明の光起電力素子の製造方法
は、少なくとも光起電力層と、金属細線と、両面テープ
と、金属電極とから構成される光起電力素子の製造方法
において、前記両面テープに固定された前記金属細線に
導電ペーストをディスペンサー装置にて塗布する塗布工
程と、加圧と加熱により前記金属細線と前記金属電極と
を接合する接合工程を含み、前記塗布工程において、前
記ディスペンサー装置のディスペンサーノズル先端と前
記両面テープとの間に、前記両面テープとの接触面に離
型性を有する突き当てにより保持されるスペーサ機構に
よって所望の隙間を形成して前記導電ペーストを塗布す
ることを特徴とする。

【００２１】本発明は前記ディスペンサーノズル先端と
前記両面テープとの間に隙間を形成するスペーサ機構の
種類によってその効果を失することは無い。前記両面テ
ープとの接触面に離型性を付与する物としては、テフロ
ン（登録商標）やシリコンやＭｏＳ₂やＣｒメッキやＤ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等のコーディン
グ、シート材何れも使用可能である。

【００２２】本発明においては、前記ディスペンサーノ
ズル先端と前記両面テープとの隙間が、前記金属細線の
直径をｄ（μｍ）とした時、ｄ＋５０μｍ〜ｄ＋２００
μｍであることが好ましい。

【００２３】前記ディスペンサーノズル先端と前記両面
テープとの隙間が、ｄ＋２００μｍを超えると塗布量や
塗布形状が不安定になり易く、また、ｄ＋５０μｍ未満
では、金属細線や金属細線に塗布されている導電樹脂の
ばらつきの為接触し、金属細線の損傷等が生じる場合が
ある。

【００２４】また、前記ディスペンサーノズル先端が溝
を有することが好ましい。これにより、導電ペーストは
溝内に充填され所望の形状を金属細線上に１ショットで
塗布が可能となり、高速塗布が可能となる。本発明は、
かかる溝の形状によってその効果を失することは無い。

【００２５】本発明で言う「溝」とは、例えば開口断面
形状が正方形もしくは円形等のノズルに対して、塗布し
たい開口形状（例えば長円形等）を掘りこむ事を意味す
る。尚、後述の実施例においてはノズルをつぶす事で塗
布したい開口形状を形成しているが、これに限定される
ものではない。

【００２６】また、前記溝形状の表面が長円で、前記長
円の面積が０.５ｍｍ²以下であることが好ましい。溝形
状の表面を長円形状にすることで所望の塗布長がノズル
を上下移動させるだけで形成できる。尚、後述の実施例
においては、金属細線として好ましく用いられる例えば
直径１００μｍ程度の銅細線に対して、導電ペーストと
して好ましく用いられる銀ペースト（例えば比重３、粘
度１０００Ｐ）０.２０±０.０５ｍｇを１.４ｍｍ以上
の安定した長さで塗布することが可能であった。また、
ペースト導入用の吐出孔より大きい溝を設けると液溜め
となり、塗布不良が発生しない。また、前記長円の面積
を０.５ｍｍ²以下とすることにより、例えば０.３ｍｇ
程度の微小塗布を簡単に行うことができる。

【００２７】また、前記ディスペンサーノズル先端の溝
の内壁または外壁の少なくとも１つに撥水処理をしてい
ることが好ましい。

【００２８】本発明は撥水処理の種類によってその効果
を失することは無い。撥水処理の種類としては、例え
ば、樹脂コートでは、テフロン、シリコンなど、金属膜
ではニッケル、Ｃｒ、ＭｏＳ₂等コートや分散が挙げら
れる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態における
各材料について説明する。

【００３０】（光起電力層）本発明は光起電力層の種類
によって特にその効果を失することは無い。アモルファ
スシリコン、微結晶シリコン、薄膜単結晶シリコン、多
結晶シリコン、単結晶シリコン、シリコン以外の化合物
半導体のどれを選択しても構わない。また、ｐｎ接合、
ｐｉｎ接合、ショットキー型等の任意の接合構造を有す
ることが可能である。また、光起電力層が薄膜の場合そ
れを支持する基板を有しても構わない。代表的な基板と
しては受光面側のガラス基板、非受光面側の金属基板が
挙げられる。さらに、光起電力層の下部に透過光を反射
するバックリフレクターを有しても構わない。バックリ
フレクターとしてはアルミや銀の様に光の反射率の高い
金属層の上に酸化亜鉛の層を堆積させたものが公知であ
る。さらに前記バックリフレクターや光起電力層表面に
凹凸を形成する処理を施しても良い。しかし、本発明は
光起電力素子形成時、及び太陽電池モジュール形成時に
光起電力層の上の金属細線に加わる応力とその後の残留
応力、さらにモジュールを外部環境に設置した場合の
風、雪等によってモジュールが撓むことによって金属細
線に加わる応力に対する耐性を向上させることを目的と
したものであるため、光起電力層が可撓性を有する程、
また大面積である程、その効果は大きい。

【００３１】（基板）光起電力層が薄膜系の場合、光起
電力層自体の形状を保つために基板が必要である。本発
明はこの基板の種類によってその効果を失することは無
い。前記光起電力層の項目で記載の通り基板としてはガ
ラス、金属、樹脂等の板状のものが使用可能である。特
に基板が受光面側の場合透明であることが必要であり、
ガラスが好適に使用される。また、薄膜光起電力層がＣ
ＶＤによって形成される場合は基板が高温になるために
ガラス基板、金属基板、ポリイミド基板が好適である。

【００３２】（透明電極）光起電力層の上に透明電極層
を形成することが公知である。本発明の効果がこの透明
電極層の存在で失することは無い。透明電極層はインジ
ウム錫酸化物、錫酸化物をスパッタ法を用いて層状に形
成する方法が公知である。また、金属を非常に薄く堆積
させる方法も公知である。

【００３３】（金属細線）本発明は金属細線の種類によ
って特にその効果を失することは無い。材質は銅、アル
ミ、金、白金、銀、鉛、錫、鉄、ニッケル、コバルト、
亜鉛、チタン、モリブデン、タングステン、ビスマス等
の金属が主成分であればどの様な構成であっても構わな
い。また前記材質のものを多層に組み合わせても構わな
い。形状はその断面が円、楕円、三角形、四角形、その
他の多角形であって構わない。しかし金属細線は光起電
力層で発生した電力を金属電極まで導く為のものであ
る。したがって電力の損失を防ぐために低抵抗であるこ
とが望まれる。そのため、銅、金、銀、鉛、錫の中から
選ばれることが好ましい。また、金属細線の断面積、形
状は、細線におけるジュール損失および細線が光起電力
層に入射する光を遮ることによる損失の和が最小になる
ように決定することが望ましい。一般的には面積８０〜
２００００μｍ²程度のもので、断面の光起電力素子面
方向と法線方向の比、アスペクト比が１に近いものが好
適に用いられる。

【００３４】また、光起電力層の表面と金属細線の接合
は導電性樹脂によるものが公知である。導電性樹脂とし
ては銀、銅等の金属微粒子を樹脂中に分散させたものが
一般的である。特に大型の薄膜光起電力層を使用する場
合には炭素微粒子やインジウム錫酸化物や錫酸化物、チ
タン酸化物等の金属酸化物微粒子を含むものが好適に用
いられる。これは光起電力層を大面積に渡って均一に形
成することが難しいために正極と負極が短絡している欠
陥部を有することが多いためである。このため、低抵抗
な金属細線が直接、短絡欠陥部に接触することの無いよ
うに適度な抵抗率を有する導電性樹脂を間に介在させる
ことが素子特性を低下させないために有効であるからで
ある。

【００３５】（導電樹脂）本発明は金属細線の導電樹脂
被覆を形成する導電樹脂の種類によって特にその効果を
失することは無い。炭素や金属酸化物からなる導電性微
粒子を分散させた樹脂ペーストが好適に使用される。導
電樹脂は熱硬化性であっても、熱可塑性であってもよ
い。例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール
樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、シリ
コン樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。

【００３６】導電樹脂被覆は多層であってもよい。金属
細線と光起電力素子が直接接すると金属イオンが光起電
力層に拡散し素子性能を劣化させる場合がある。そのよ
うなことを防ぐために金属イオンブロック層として導電
性樹脂層を形成することが公知である。この場合、導電
樹脂は熱硬化性のものが用いられコート時に加熱し完全
硬化させる。このブロック層の外側に接着層として半硬
化の導電性樹脂被覆を形成する。そうして完成した導電
樹脂被覆付きの金属細線を光起電力素子上に配置し圧力
と熱を加えると半硬化の導電樹脂によって固定される。
このような方法が公知である。

【００３７】（金属細線に導電樹脂被覆を形成する方
法）本発明は金属細線に導電樹脂被覆を形成する方法の
種類によって特にその効果を失することは無い。導電樹
脂被覆の導電樹脂は前述の通りである。金属細線に導電
樹脂被覆を形成する方法はディスペンサーや筆、スプレ
ー、ロールコータ−等の方法が公知である。

【００３８】（金属電極）本発明は金属電極の種類によ
って特にその効果を失することは無い。材質は銅、アル
ミ、金、銀、鉛、錫、鉄、ニッケル、コバルト、亜鉛、
チタン、モリブデン、タングステン、ビスマス等の金属
が主成分であればどの様な構成であっても構わない。ま
た前記材質のものを多層に組み合わせても構わない。形
状はその断面が円、楕円、三角形、四角形、その他の多
角形であって構わない。しかし金属電極は金属細線によ
って導かれた電力をさらに光起電力素子の外部に導く為
のものである。したがって電力の損失を防ぐために低抵
抗であることが望まれる。そのため、銅、金、銀、鉛、
錫の中から選ばれることが好ましい。また、電極の断面
の厚み、幅、形状は電極を流れる電流によるジュール損
失を光起電力素子の発電量と比較して十分小さくなる様
に選択することが好適である。もっとも一般的には厚み
１０〜５００μｍ程度の金属箔材を幅１〜３０ｍｍ程度
に形成して用いられる。

【００３９】（太陽電池モジュール）光起電力素子を複
数直列化しそれらに被覆を形成することによってモジュ
ール化した太陽電池モジュールが公知である。本発明は
これら公知のモジュール形態によってその効果を失する
ことは無い。しかし、本発明は光起電力素子の耐応力性
の向上を目的としたものであるためにより簡易な被覆を
施し応力によって撓みが生じ易いモジュール程、その効
果は顕著である。この様に可撓性に富んだモジュールと
しては金属板の支持体の上に裏面樹脂層、光起電力素
子、表面樹脂層を順次重ね真空に脱気しながら加熱する
ことで一体化したものが公知である。樹脂としては耐候
性に優れ安価なＥＶＡが一般的に使用される。

【００４０】以下に本発明における光起電力素子の製造
方法の実施の形態を詳しく説明する。

【００４１】（レーザー光を照射し導電樹脂被覆を除去
する工程）レーザーを使用することによって金属細線表
面から非常に選択的に導電樹脂被覆のみを除去すること
が容易に可能になる。レーザーによる剥離以外では化学
薬品を塗布する方法やサンドペーパやカッター等で削る
方法が公知であるが、これらの方法はレーザーによる除
去ほどの選択性は無く金属細線にダメージを及ぼし易
く、金属細線が破断し易くなる。

【００４２】また、レーザーをスキャンすることによっ
て、非常に微小領域から大面積まで剥離部分を任意に形
成することが他の方法と比較して容易に可能である。レ
ーザーの種類としては、レーザー光のエネルギーが導電
樹脂被覆において熱エネルギーに変換され導電樹脂被覆
の鎖が切断される効果があればどのようなレーザーも使
用可能である。一般には炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレー
ザー、エキシマレーザーが最も好適に使用される。

【００４３】しかし、炭酸ガスレーザー、エキシマレー
ザーは装置が大型になり、メンテナンスが複雑であり、
さらに高価なことからＹＡＧレーザーがもっとも好適で
ある。さらにＹＡＧレーザー光にＱスウィッチ変調をか
けパルス幅を短くすると同時にパルスピーク値を大きく
することが好ましい。このようにすることで熱の影響が
金属細線に伝わりにくくなるため、より被覆のみを除去
する選択性が増す。また、場合によっては適度にデフォ
ーカスすることも有効である。

【００４４】レーザー光のスキャン方法として回転ミラ
ーもしくは回転プリズムを使用したガルバノメータが非
常に高速で好ましい。非常に簡便でもある。また、レー
ザー光を導く経路が固定光学系の場合、レーザー光のス
ポット径をより小さくすることが可能でありパルスピー
クにおけるエネルギー密度が高くなる。したがってさら
に選択性が増す。

【００４５】また、導電樹脂被覆にカーボンブラックや
グラファイトのようなレーザー光のエネルギー吸収率が
高い物質を含有させることが剥離の選択性を増す効果を
有する。

【００４６】さらに、金属細線に対してレーザー出射ユ
ニットとは反対側にレーザーの反射体を設置して照射す
ると金属細線の外周にそって全周被覆剥離するために有
効である。反射体としては反射率の高い金属体もしくは
ガラスに金属膜を蒸着したものが一般的である。

【００４７】（前記金属電極表面と金属細線を導電ペー
ストを用いて接合する工程）両面テープ上の金属細線に
導電ペーストを形成する方法としてはディスペンサー方
法、スタンピング方法、スクリーン印刷方法等が公知で
ある。その中でディスペンサー方法が生産上において特
に有効である。

【００４８】ディスペンサー方法において、微少量、安
定塗布を高速で行うには、塗布形状に合わせた溝を形成
したノズルの内壁及び外壁に撥水処理をし、塗布物とノ
ズル先端との間を常に一定に保つ機構を有した装置が非
常に有効である。また、ノズルの撥水処理は、表面張力
が３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下が良好である。

【００４９】

【実施例】本発明の光起電力素子の製造方法について実
施例に基づいて詳しく説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００５０】（実施例１）本発明の実施例１として図１
に示す光起電力素子を作製した。図１において、１０１
は、ボトムｐｉｎ層１０１ａ，ミドルｐｉｎ層１０１
ｂ，トップｐｉｎ層１０１ｃからなる光起電力層、１０
２は金属細線、１０３は金属電極、１０４は電気的接合
部、１０５は導電樹脂接合部、１０６は透明電極層、１
０７はステンレス基板、１０８はＡｌ層、１０９は酸化
亜鉛層、１１０は両面テープ、１１１は、内層導電性樹
脂被覆１１１ａと外層導電性樹脂被覆１１１ｂからなる
導電性樹脂層、１１２は陽極取り出し部、１１３は陰極
取り出し部である。

【００５１】金属細線１０２の材料として４〜５ｍｍφ
の銅線を準備し、伸線装置により直径１００μｍの銅細
線を作製した。この銅細線を連続的に作製しボビンに５
００ｇ巻き取った。

【００５２】次にエナメル線用のロールコータ装置によ
り導電性樹脂層１１１を塗布形成した。導電性樹脂層は
金属イオンの移動をブロックするための内層１１１ａと
金属細線を光起電力層１０１上および金属電極１０３上
に接着固定するための外層１１１ｂの二層構造にした。
まず銅細線をボビンから巻き出し、アセトンにより表面
の油分を除去した。次に連続的にフェルトに内層用の導
電性樹脂を含ませた処理槽を通した。この内層用導電性
樹脂はカーボンブラックを３３重量部、ブチラール樹脂
６．４重量部、クレゾール樹脂、フェノール樹脂、芳香
族炭化水素系樹脂４．２重量部、硬化剤としてジオール
イソシアネート１８重量部、溶剤としてキシレン１８重
量部、ジエチレングリコールモノメチルエーテルを１２
重量部、シクロヘキサノンを３．６重量部、さらにカッ
プリング剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シランを０．７重量部ペイントシェーカーで混合分散し
て作製した。塗布後ダイスを用いて不用な導電性樹脂を
落とし、乾燥炉を通して完全硬化させた。このとき、線
の送り速度とダイスの径を調整して内層導電性樹脂層の
膜厚を５μｍとした。次に同様にして外層導電性樹脂を
含ませたフェルトを配置した処理槽を通した。この外層
導電性樹脂はカーボンブラックを３５重量部、ウレタン
樹脂４１重量部、フェノキシ樹脂１４重量部、硬化剤と
して水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート６重量
部、溶剤として芳香族系溶剤４重量部、さらにカップリ
ング剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ンを０．７重量部ペイントシェーカーで混合分散して作
製した。塗布後ダイスを用いて不用な導電性樹脂を落と
し、乾燥炉を通して半硬化させ、リールボビンに巻きと
った。このとき、線の送り速度とダイスの径を調整して
外層導電性樹脂層の膜厚を２５μｍとした。

【００５３】このようにして導電性樹脂層を被覆した銅
細線を作成した。導電性樹脂層を形成した金属細線をサ
ンプリングし、断面及び表面をＳＥＭを用いて観察した
ところ、ピンホールのない均一な導電性樹脂層が形成さ
れていた。

【００５４】次に、光起電力層１０１を作製した。幅３
６ｃｍのロール上に巻いた厚さ１５０μｍのステンレス
基板１０７の上にロールツーロール法によるスパッタ装
置で厚み２０００ÅのＡｌ層１０８を形成した。さらに
同様に厚み１μｍのＺｎＯからなる下部電極１０９を形
成し、その後、マイクロ波プラズマＣＶＤ成膜装置に入
れ、ボトムｎ層／ｉ層／ｐ層１０１ａ、ミドルｎ層／ｉ
層／ｐ層１０１ｂ、トップｎ層／ｉ層／ｐ層１０１ｃの
アモルファスシリコン層を堆積しトリプルの光起電力層
を形成した。

【００５５】次に反射防止効果を兼ねた機能を有する透
明電極層１０６としてＩＴＯ膜をスパッタ法で光起電力
層上に成膜した（成膜温度４５０℃、膜厚７００Å）。

【００５６】次に、得られた光起電力層付きステンレス
基板を長さ２４ｃｍに分割して３６ｃｍ×２４ｃｍの基
板を作製した。基板の外周付近の透明電極層は幅１ｍｍ
で除去した。除去方法は硫酸液の中に基板を浸し、基板
と対向電極間に電界を印加する電界エッチング法を採用
した。

【００５７】次に、図２に示すように、前記で得られた
金属細線を布線機を用いて空中に布線した。ついで、銀
コートガラスからなる凹面反射板２０１を金属細線に対
してレーザー出射ユニットとは反対側に配置してＹＡＧ
レーザー光２０２を照射することによって前記導電樹脂
被覆を次に載置される金属電極の端から１．５ｍｍを残
して、残りの領域を全周剥離した。使用したレーザー光
はＱスウィッチ変調したＹＡＧレーザー光であり、回転
ミラーを使用したガルバノメータスキャナ（ワーキング
ディスタンス１４５ｍｍ）を用いて図２に示すレーザー
スキャンエリア２０３の部分に上から照射して金属細線
上の導電樹脂被覆のみを選択的に除去した。レーザーの
照射条件は出力１０Ｗ（サーモパイル型測定子で測
定）、パルス周波数は５０ｋＨｚ、パルス幅は数ｎ秒、
スキャン速度は２０００ｍｍ／秒、スポット径はおよそ
１００μｍ、デフォーカス１５ｍｍであった。

【００５８】次に前記光起電力層を形成した基板の両端
に図１の様に両面テープ１１０（基材ＰＥＴ５０μｍ、
シリコン糊、長さ２４ｃｍ、幅７ｍｍ）を接着させ前述
の金属細線を両側の両面テープで固定する。このとき、
金属細線の被覆（残留部１．５ｍｍ）が図１の様に両面
テープ１１０上に重なるように配置した。

【００５９】次に、図４の様に、岩下エンジニアリング
製１７Ｇノズル４２４に０．１ｍｍのスペーサを内側に
入れ、先端４２６をつぶしたノズル（Ｘ×Ｙ＝０.１６
ｍｍ²）の外壁４２５に表面張力２０ｄｙｎｅ／ｃｍの
撥水処理を行ったノズルを用いて、図３の機構を使用し
て両面テープ１１０とディスペンサーノズル先端との距
離を１５０μｍに設定し、岩下エンジニアリング製圧力
補正タイプＡＣＣＵＲＡ９ディスペンサーで１０００Ｐ
の銀ペーストをヒーターにより３０℃に昇温し、初期値
０．２ｍｇ、塗布長さ１．７ｍｍでレーザーで導電樹脂
被覆を除去した部位に塗布する。この時、ｎ＝８４０ヶ
所全て塗布の欠落はなかった。

【００６０】また、５ｃｃシリンジ１本当たりの塗布量
のばらつきは、ガラス上に１０点塗布し重量測定し平均
値とした場合、図７のように平均値±３σでは、０．１
７９±０．０３１ｍｇ、塗布長さは全て１．４ｍｍ以上
と安定していた。また、金属細線上の塗布厚は塗布位置
にかかわらず、１５μｍ以上と安定していた。

【００６１】次にその上に金属電極１０３として幅５ｍ
ｍ、長さ２４ｃｍ、厚み１００μｍの銅箔を約８×１０
⁵Ｐａ（Ｇａｕｇｅ）の圧力で貼り付けた。

【００６２】次に前述の金属細線と光起電力素子の表面
を接着した。接着の方法は、一重真空室方式の真空プレ
スにて２１０℃、５０秒加熱した。これによって前述の
半硬化の外層樹脂被覆１１１ｂが完全硬化し接着され
る。このとき同時に同様の原理で金属細線と金属電極の
樹脂接合部１０５及び銀ペースト接合部１０４も形成さ
れる。

【００６３】次に外観検査をしたところ、ｎ＝８４０ヶ
所全て金属電極からの銀ペーストのはみ出しはなかっ
た。また、金属細線と金属電極の接合抵抗を４端子法で
測定したところ、ｎ＝８４０本全てで０．０１Ω／本以
下であった。

【００６４】この様に本発明によってディスペンサーを
利用して導電ペーストを所定の形状で微量の塗布を安定
的に行う事が可能であった。

【００６５】さらに陽極取り出し部１１２、陰極取り出
し部１１３を半田で接続して、３６ｃｍ×２４ｃｍ角の
トリプルセル構成の光起電力素子を１００個作製した。

【００６６】作製した光起電力素子の初期特性を以下の
ように測定した。

【００６７】まず、暗状態での電圧電流特性を測定し、
原点付近の傾きからシャント抵抗を求めたところ平均で
２００ｋΩ・ｃｍ²で、シャントは生じていなかった。

【００６８】次に、ＡＭ１．５グローバルの太陽光スペ
クトルで、１００ｍＷ／ｃｍ²の光量の擬似太陽光源
（ＳＰＩＲＥ社製）を用いて、太陽電池特性を測定し、
変換効率を求めたところ、９．０％±０．２％で良好で
あり、ばらつきも少なかった。歩留まりは９８％であっ
た。

【００６９】これらの光起電力素子の耐応力性を調べる
ために曲率半径２ｍの撓みを上下に繰り返し加える試験
を行った。試験条件は一回の繰り返しに５秒、繰り返し
回数１００００回で行った。試験終了後の光起電力素子
を初期と同様にシュミレータで測定したところ、初期変
換効率に対して平均で１．０％の劣化で有意な差は生じ
ていなかった。

【００７０】更にこれらの光起電力素子を公知の方法
（厚さ０．４ｍｍのガルバリウム鋼板の上に厚さ４６０
μｍのＥＶＡ、光起電力素子、厚さ４６０μｍのＥＶＡ
の順に積層し、真空脱気加熱）でラミネートしてモジュ
ール化し、信頼性試験を、日本工業規格Ｃ８９１７の結
晶系太陽電池モジュールの環境試験法及び耐久試験法に
定められた温湿度サイクル試験Ａ−２に基づいて行なっ
た。

【００７１】即ち、試料を、温湿度が制御出来る恒温恒
湿器に投入し、−４０℃から＋８５℃（相対湿度８５
％）に変化させるサイクル試験を２０回繰り返し行っ
た。次に試験終了後の光起電力素子を初期と同様にシミ
ュレーターで測定したところ、初期変換効率に対して平
均で２．０％の劣化で有意な劣化は生じていなかった。

【００７２】最後にこれらの太陽電池モジュールの耐応
力性を調べるために曲率半径２ｍの撓みを上下に繰り返
し加える試験を行った。試験条件は一回の繰り返しに５
秒、繰り返し回数１００００回で行った。試験終了後の
光起電力素子を初期と同様にシミュレータで測定したと
ころ、初期変換効率に対して平均で３．０％の劣化で有
意な差は生じていなかった。

【００７３】本実施例から本発明の電極構造を持った光
起電力素子は、良好な特性であり、信頼性も高いことが
わかる。

【００７４】（実施例２）本実施例は、実施例１におい
て金属細線に銀ペーストを塗布する際のワークディスタ
ンスを１５０μｍに対して３５０μｍにした点において
のみ異なる。

【００７５】銀ペースト塗布後、ｎ＝１００で塗布長を
測定したところ、１．４ｍｍ以下のものが４０％あり、
その為金属細線上に塗布されていないサンプルが１５％
発生した。この１５％のサンプルについては、金属細線
と金属電極の貼り合わせ加熱後、金属細線と金属電極と
の接合抵抗を測定した所、全て１Ω以上となり、０.０
１Ω以下にならなかった。

【００７６】（実施例３）本実施例は、実施例１におい
てノズルを岩下エンジニアリング製１６Ｇノズルに０．
６ｍｍのスペーサを内側に入れ先端をつぶした物（Ｘ×
Ｙ＝１.０２ｍｍ²）を使用した点においてのみ異なる。

【００７７】銀ペースト塗布後、ｎ＝１００で塗布長を
測定したところ、１.４ｍｍ以下のものが８０％あり、
その為金属細線上に塗布されていないサンプルが６０％
以上発生した。

【００７８】（実施例４）本実施例は実施例１において
ディスペンサーを武蔵エンジニアリング製時間補正付き
Σ-ＭＸ９０００ＳＩＩを使用した点においてのみ異な
る。

【００７９】この時、ｎ＝８４０ヶ所全て塗布の欠落は
なかった。また、５ｃｃシリンジ１本当たりの塗布量の
ばらつきは、ガラス上に１０点塗布し重量測定し平均値
とした場合、図８のように平均値±３σでは、０．１８
４±０．０４９ｍｇ、塗布長さは全て１．４ｍｍ以上と
安定していた。また、金属細線上の塗布厚は塗布位置に
かかわらず、１５μｍ以上と安定していた。次にその上
に金属電極１０３として幅５ｍｍ、長さ２４ｃｍ、厚み
１００μｍの銅箔を約８×１０⁵Ｐａ（Ｇａｕｇｅ）の
圧力で貼り付けた。

【００８０】次に前述の金属細線と光起電力素子の表面
を接着した。接着の方法は、一重真空室方式の真空プレ
スにて２１０℃、５０秒加熱した。これによって前述の
半硬化の外層樹脂被覆が完全硬化し接着される。このと
き同時に同様の原理で金属細線と金属電極の樹脂接合部
及び銀ペースト接合部も形成される。次に外観検査をし
たところ、ｎ＝８４０ヶ所全て金属電極からの銀ペース
トのはみ出しはなかった。次に金属細線と金属電極の接
合抵抗を４端子法で測定したところ、ｎ＝８４０本全て
で０．０１Ω／本以下であった。

【００８１】この様に本発明によってディスペンサーを
利用して導電ペーストを所定の形状で微量の塗布を安定
的に行う事が可能であった。

【００８２】さらに陽極取り出し部１１２、陰極取り出
し部１１３を半田で接続して、３６ｃｍ×２４ｃｍ角の
トリプルセル構成の光起電力素子を１００個作製した。

【００８３】作製した光起電力素子の初期特性を以下の
ように測定した。

【００８４】まず、暗状態での電圧電流特性を測定し、
原点付近の傾きからシャント抵抗を求めたところ平均で
２００ｋΩ・ｃｍ²で、シャントは生じていなかった。

【００８５】次に、ＡＭ１．５グローバルの太陽光スペ
クトルで、１００ｍＷ／ｃｍ²の光量の擬似太陽光源
（ＳＰＩＲＥ社製）を用いて、太陽電池特性を測定し、
変換効率を求めたところ、９．０％±０．２％で良好で
あり、ばらつきも少なかった。歩留まりは９８％であっ
た。

【００８６】これらの光起電力素子の耐応力性を調べる
ために曲率半径２ｍの撓みを上下に繰り返し加える試験
を行った。試験条件は一回の繰り返しに５秒、繰り返し
回数１００００回で行った。試験終了後の光起電力素子
を初期と同様にシミュレータで測定したところ、初期変
換効率に対して平均で１．０％の劣化で有意な差は生じ
ていなかった。

【００８７】更にこれらの光起電力素子を公知の方法
（厚さ０．４ｍｍのガルバリウム鋼板の上に厚さ４６０
μｍのＥＶＡ、光起電力素子、厚さ４６０μｍのＥＶＡ
の順に積層し、真空脱気加熱）でラミネートしてモジュ
ール化し、信頼性試験を、日本工業規格Ｃ８９１７の結
晶系太陽電池モジュールの環境試験法及び耐久試験法に
定められた温湿度サイクル試験Ａ−２に基づいて行なっ
た。

【００８８】即ち、試料を、温湿度が制御出来る恒温恒
湿器に投入し、−４０℃から＋８５℃（相対湿度８５
％）に変化させるサイクル試験を２０回繰り返し行っ
た。次に試験終了後の光起電力素子を初期と同様にシミ
ュレーターで測定したところ、初期変換効率に対して平
均で２．０％の劣化で有意な劣化は生じていなかった。

【００８９】最後にこれらの太陽電池モジュールの耐応
力性を調べるために曲率半径２ｍの撓みを上下に繰り返
し加える試験を行った。試験条件は一回の繰り返しに５
秒、繰り返し回数１００００回で行った。試験終了後の
光起電力素子を初期と同様にシミュレーターで測定した
ところ、初期変換効率に対して平均で３．０％の劣化で
有意な差は生じていなかった。

【００９０】本実施例から本発明の電極構造を持った光
起電力素子は、良好な特性であり、信頼性も高いことが
わかる。

【００９１】

【発明の効果】本発明により導電ペーストを高速で安定
的に所定部位に任意の塗布長さで微少量を選択的に塗布
することができ、より信頼性の高い光起電力素子を効率
よく低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で製造した光起電力素子を示す
概略図である。

【図２】本発明の実施例における導電樹脂被覆を除去す
る工程を説明するための図である。

【図３】本発明の実施例１で使用したディスペンサー装
置のワークディスタンス調整機構を示す概略図である。

【図４】本発明の実施例１で使用したノズルを示す概略
図である。

【図５】従来例を示す図である。

【図６】別の従来例を示す図である。

【図７】本発明の実施例１におけるディスペンサー装置
による導電性ペーストの塗布量を示す図である。

【図８】本発明の実施例４におけるディスペンサー装置
による導電性ペーストの塗布量を示す図である。

【符号の説明】

１０１光起電力層１０１ａボトムｐｉｎ層１０１ｂミドルｐｉｎ層１０１ｃトップｐｉｎ層１０２、６０２金属細線１０３、６０３金属電極１０４電気的接合部１０５導電樹脂接合部１０６透明電極層１０７ステンレス基板１０８Ａｌ層１０９酸化亜鉛層１１０両面テープ１１１導電性樹脂層１１１ａ内層導電性樹脂被覆１１１ｂ外層導電性樹脂被覆１１２陽極取り出し部１１３陰極取り出し部２０１反射板２０２レーザー光２０３レーザースキャンエリア３１７突き当て部３１８ノズル３１９ヒーターブロック３２０シリンジ３２１バネ３２２隙間調整用マイクロメーターヘッド３２３昇降用エアーシリンダー４２４ノズル４２５ノズル外壁４２６ノズル先端５０１半田５０２導電性樹脂６１１導電性樹脂被覆

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光起電力層と、金属細線と、
両面テープと、金属電極とから構成される光起電力素子
の製造方法において、前記両面テープに固定された前記金属細線に導電ペース
トをディスペンサー装置にて塗布する塗布工程と、加圧
と加熱により前記金属細線と前記金属電極とを接合する
接合工程を含み、前記塗布工程において、前記ディスペンサー装置のディ
スペンサーノズル先端と前記両面テープとの間に、前記
両面テープとの接触面に離型性を有する突き当てにより
保持されるスペーサ機構によって所望の隙間を形成して
前記導電ペーストを塗布することを特徴とする光起電力
素子の製造方法。
【請求項２】前記ディスペンサーノズル先端と前記両
面テープとの隙間が、前記金属細線の直径をｄ（μｍ）
とした時、ｄ＋５０μｍ〜ｄ＋２００μｍであることを
特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項３】前記ディスペンサーノズル先端が溝を有
することを特徴とする請求項１又は２に記載の光起電力
素子の製造方法。
【請求項４】前記溝形状の表面が長円で、前記長円の
面積が０.５ｍｍ²以下であることを特徴とする請求項３
に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項５】前記ディスペンサーノズル先端の溝の内
壁または外壁の少なくとも１つに撥水処理をしているこ
とを特徴とする請求項３又は４に記載の光起電力素子の
製造方法。