JP2013191793A - スクリーン版、太陽電池の製造方法、および太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン版の電極開口部の形状通りに印刷できるだけでなく、スクリーン紗にかかる負担を低減しスクリーン版の寿命を長くしたスクリーン版及びスクリーン版を用いた太陽電池の電極の製造方法を提供する。
【解決手段】スクリーン版は、マスク部材に太陽電池の電極に対応した形状の電極開口部１０を有し、電極開口部１０は、複数のメイン電極開口部１８ａと複数のサブグリッド電極開口部１９からなる。サブグリッド電極開口部１９は、メイン電極開口部１８ａと接続されている。サブグリッド電極開口部１９とメイン電極開口部１８ａの接続点Ｐ１a、Ｐ１ｂにおいては、サブグリッド電極開口部１９とメイン電極開口部１８ａが、直角より大きい角度を成している。また、複数のメイン電極開口部１８ａは、サブグリッド電極開口部１９が延在する方向と垂直な方向において連続していない。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクリーン版、太陽電池の製造方法、および太陽電池、特に、太陽電池の入射光側の面である受光面の電極の製造方法、および受光面の電極に関する。

太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。

現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、受光面と、受光面の反対側である裏面とに電極が形成された構造のものである。

図１７〜図１９は、従来の太陽電池２００を表す図である。図１７は断面図であり、図１８は受光面側、図１９は受光面の反対側である裏面側から見た図である。図１７は、図１８、図１９で示したＦ−Ｆ’の断面である。

ｐ型シリコン基板２０１の受光面側にｎ型拡散層２０２が形成され、さらにその上には窒化シリコン膜等の反射防止膜２０３および受光面電極２０４がそれぞれ形成されている。太陽電池の変換効率を高めるために、ｐ型シリコン基板２０１の受光面側にテクスチャ構造と呼ばれる凹凸形状を形成する場合もある。

また、ｐ型シリコン基板２０１の裏面側には、ｐ^＋層であるＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）層２０５が形成され、さらにその上にはアルミニウム電極２０６および裏面銀電極２０７がそれぞれ形成されている。

受光面電極２０４は、図１８に示すように集電用メイン電極２０８と集電用グリッド電極２０９とからなり、図１７に現れている受光面電極２０４は、集電用メイン電極２０８である。ここで、集電用グリッド電極２０９は、太陽電池で発生したキャリアを収集する電極であり、図１８に示すように、太陽電池の受光面側の全体に張り巡らされている。集電用グリッド電極２０９は、できるだけ太陽電池への入射光を遮らないように、細く形成される。一方、集電用メイン電極２０８は、集電用グリッド電極２０９で収集したキャリアをさらに集め、それを外部に取り出すためのインターコネクタ（図示せず）を接続するための電極である。集電用メイン電極２０８には集電用グリッド電極２０９より多くの電流が流れるため、より太く形成される。例えば、集電用グリッド電極２０９は１００μｍ程度、集電用メイン電極２０８は３ｍｍ程度の幅である。

受光面電極を形成する方法としては、導電性ペーストである銀ペーストを用いたスクリーン印刷法が知られている。スクリーン印刷法およびスクリーン印刷法に用いるスクリーン版について次に説明する。

図２０は、スクリーン印刷法を図解する模式的な図である。スクリーン印刷法は、所定の形状の開口部が形成されたスクリーン版２５０を用い、印圧を加えながらスキージ２５１を移動方向Ｓへ移動させ、塗布したいペースト状の材料２５２、例えば、銀ペーストを、フラットなステージ２６１上に保持させた基板２６０に塗布する方法である。

図２１は、銀ペーストをスクリーン印刷法にて印刷するためのスクリーン版を示したものである。図２１（ａ）は、スクリーン版２５０を上から見た図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）で示したＧ−Ｇ’の断面である。２５８は集電用メイン電極の形状に対応する集電用メイン電極開口部、２５９は集電用グリッド電極の形状に対応する集電用グリッド電極開口部、２７０はスクリーン紗、２７１はマスク部材である乳剤部である。

基板２６０は、図２１（ｂ）に示す乳剤部２７１の下に置かれ、スクリーン紗２７０の上に銀ペーストが載せられ、スキージにより銀ペーストはスクリーン紗２７０を通過して印刷される。乳剤部２７１は一定の厚みを有し、集電用メイン電極開口部２５８および集電用グリッド電極開口部２５９の部分のスクリーン紗には、乳剤部２７１が形成されておらず、銀ペーストが通過できる。スクリーン印刷法により銀ペーストを印刷した後は、焼成することで、電極が形成される。

太陽電池の受光面電極の形成においては、工程削減のために、集電用グリッド電極２０９と集電用メイン電極２０８とを１つのスクリーン版を用いて同時に印刷することが行われている。また、集電用グリッド電極の幅は細いので、銀ペーストがスクリーン版を通過しやすいよう、集電用グリッド電極開口部が延在する方向に沿うようにスキージを移動させて銀ペーストを塗布する。図２１のＳはスキージの移動方向を示している。なお、スキージは、スクリーン版２５０を上から見たとき、スキージの移動方向Ｓに垂直になるように当てる。

ところで、従来のスクリーン版２５０を用いて受光面電極を印刷する際、集電用グリッド電極２０９がスキージの移動方向Ｓに向って集電用メイン電極２０８に接する個所において、集電用グリッド電極２０９の線幅が設計値よりも細くなる傾向がある。また、集電用グリッド電極２０９がスキージの移動方向Ｓに向って集電用メイン電極２０８から延出する個所において、集電用グリッド電極２０９の線幅が設計値よりも太くなる傾向がある。

上述のように集電用グリッド電極の線幅が設計値よりも細く印刷されると、断線の危険性が高まり、歩留まりや高効率化の障害となる。また、線幅が設計値よりも太く印刷されると、シャドーロスの原因となるばかりでなく、高価な銀ペーストの使用量が増大することになり、コストアップの原因ともなる。

この問題に対し特許文献１には、スキージの移動方向に向って集電用メイン電極開口部２５８に接する集電用グリッド電極開口部２５９の線幅が、スキージの移動方向へ向って集電用メイン電極開口部２５８から延出する集電用グリッド電極開口部２５９の線幅よりも広い開口部を有するスクリーン版が提案されている。

図２２に、特許文献１に記載のスクリーン版における、集電用メイン電極２０８の形状に対応する開口部である第１パターン３５８と、集電用グリッド電極２０９の形状に対応する開口部である第２パターン３５９との交差部分を拡大して示す。第２パターン３５９は、スキージの移動方向Ｓに延び第１パターン３５８と接する導入部３５９ａと、第１パターン３５８からスキージの移動方向Ｓに延出する導出部３５９ｂとを有し、導入部３５９ａの幅Ｗ３０１は、導出部３５９ｂの幅Ｗ３０２よりも広く形成されている。このような開口部を有するスクリーン版を用いて印刷すると、印刷後の電極の形状は、スキージの移動方向に向って集電用メイン電極に接する部分の集電用グリッド電極の線幅と、スキージの移動方向へ向って集電用メイン電極から延出する部分の集電用グリッド電極の線幅がほぼ等しく印刷される。

特開２００５−１５０５４０号公報（平成１７年６月９日公開）

太陽電池の光電変換効率を高くするためには、集電用グリッド電極２０９の線幅をさらに細くすることが望ましい。

しかし、特許文献１に記載のスクリーン版は要するに、集電用グリッド電極の印刷時に設計通り印刷されないことを見越して、集電用グリッド電極開口部である第２パターンをあらかじめ太くしたり細くしたりしておくことで、印刷後の集電用グリッド電極の幅が概ね正しく印刷されるものであって、集電用グリッド電極がスクリーン版の開口部の形状通りに印刷されない問題を根本的に解決するものではない。電極をさらに細く印刷するためには、より正確な印刷が必要となるが、特許文献１に記載のスクリーン版では十分に正確に集電用グリッド電極の幅をコントロールできない。この問題は、スキージの移動速度を速くすると、より顕著となる。このため、スキージの移動速度をより速くすることができず、印刷工程に要する時間の短縮の妨げになる。

また、スクリーン版２５０における集電用メイン電極開口部２５８の部分には、乳剤部２７１が存在しないため、印刷時にスキージが落ち込み、スキージの振動が生じる。このため、スキージが集電用メイン電極開口部２５８を通過した後の集電用グリッド電極開口部２５９の印刷において、かすれが発生する。

さらには、スキージがスクリーン版の集電用メイン電極開口部の部分に落ち込むことにより、スクリーン紗に負担がかかる。加えて、細い集電用グリッド電極を正確に印刷するためには、スクリーン紗のメッシュを細くしてペーストの抜けを良くすることが有効であるが、ますますスクリーン紗の強度が落ちるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクリーン印刷による太陽電池の電極の形成において、スクリーン版の電極開口部の形状通りに印刷できるスクリーン版を提供すること、及びスクリーン紗にかかる負担を低減しスクリーン版の寿命を長くしたスクリーン版を提供することにある。

本発明の一態様によれば、本発明にかかるスクリーン版は、太陽電池の電極をスクリーン印刷によって形成するためのスクリーン版であって、スクリーン版は、少なくともマスク部材を有し、マスク部材は、電極に対応した形状の開口部を有し、開口部は、複数のメイン電極開口部と複数のサブグリッド電極開口部からなり、サブグリッド電極開口部は、メイン電極開口部と接続されており、サブグリッド電極開口部とメイン電極開口部の接続点においては、サブグリッド電極開口部とメイン電極開口部が、直角より大きい角度を成しており、複数のメイン電極開口部は、サブグリッド電極開口部が延在する方向と垂直な方向において連続していないことを特徴とする。

本発明の別の一態様によれば、メイン電極開口部は、２つのサブグリッド電極開口部間に配置されており、２つのサブグリッド電極開口部は直線上にあっても良い。

本発明の別の一態様によれば、メイン電極開口部は、２つのサブグリッド電極開口部間に接続して配置されており、２つのサブグリッド電極開口部は同一直線上に無くても良い。

本発明の別の一態様によれば、メイン電極開口部は、隣接するメイン電極開口部を接続するメイン電極開口接続部を有しても良い。

本発明の別の一態様によれば、サブグリッド電極開口部が延在する方向と垂直な方向において、メイン電極開口部の長さは、サブグリッド電極開口部の幅より長くても良い。

本発明の別の一態様によれば、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、上記のいずれかのスクリーン版を用い、サブグリッド電極開口部の延在方向と垂直な方向にスキージを保ち、延在方向と平行な方向にスキージを移動させて電極を印刷する工程を有することを特徴とする。

本発明の別の一態様によれば、本発明にかかる太陽電池は、複数のメイン電極と複数のサブグリッド電極を備え、サブグリッド電極は、メイン電極と接続されており、サブグリッド電極とメイン電極の接続点においては、サブグリッド電極とメイン電極が、直角より大きい角度を成しており、複数のメイン電極は、サブグリッド電極が延在する方向と垂直な方向において連続していないことを特徴とする。

本発明の別の一態様によれば、メイン電極は、２つのサブグリッド電極間に配置されており、２つのサブグリッド電極は直線上にあっても良い。

本発明の別の一態様によれば、メイン電極は、２つのサブグリッド電極間に接続して配置されており、２つのサブグリッド電極は同一直線上に無くても良い。

本発明の別の一態様によれば、メイン電極は、隣接するメイン電極を接続するメイン電極接続部を有しても良い。

本発明の別の一態様によれば、サブグリッド電極が延在する方向と垂直な方向において、メイン電極の長さは、サブグリッド電極の幅より長くても良い。

本発明によれば、スクリーン印刷による太陽電池の電極の形成において、スクリーン版の電極開口部の形状通りに印刷できるスクリーン版を提供すること、及びスクリーン紗にかかる負担を低減し寿命を長くしたスクリーン版を提供することが可能である。

本発明の実施例１にかかるスクリーン版を示す図である。 本発明の実施例１にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例１にかかるスクリーン版を用いて形成した電極を示す図である。 本発明の実施例２にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例３にかかる電極開口部を示す図である。 本発明の実施例３にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例４にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例５にかかる電極開口部を示す図である。 本発明の実施例５にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例６にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例７にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例７にかかる電極開口部の不適切な例の拡大図である。 本発明の実施例８にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例８にかかる電極開口部の不適切な例の拡大図である。 本発明の実施例９にかかる電極開口部の拡大図である。 本発明の実施例１０にかかる電極開口部の拡大図である。 従来技術の太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。 従来技術の太陽電池の一例の模式的な受光面図である。 従来技術の太陽電池の一例の模式的な裏面図である。 スクリーン印刷法を図解する模式的な図である。 スクリーン版の一例を示す模式的な図である。 特許文献１に記載のスクリーン版を示す模式的な図である。

図１に、本発明の実施例１にかかるスクリーン版１を示す。図１（ａ）はスクリーン版の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’の断面図である。スクリーン版１は、枠体２と、スクリーン紗３と、スクリーン紗３と一体化された乳剤部４とから主に構成される。１０は電極開口部であり、太陽電池の受光面の電極に対応した形状の開口部を有する。電極開口部１０の部分には、乳剤部４が存在せず、銀ペーストがスクリーン版１を通過することができる。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

電極開口部１０には、メイン電極の形状に対応するメイン電極開口部１８と、サブグリッド電極の形状に対応するサブグリッド電極開口部１９がある。なお、図中の１８で示された波線は、破線で囲われた部分がメイン電極開口部１８に該当することを意味しており、実際にスクリーン版に破線があるわけではない。

図２に、電極開口部１０におけるメイン電極開口部１８とサブグリッド電極開口部１９の一部を拡大して示す。メイン電極開口部１８は、離間して複数の部分に分かれており、横に長い六角形の形状を有するメイン電極開口部１８ａが縦方向に複数並んでいる。メイン電極開口部１８ａは、左右の頂点のそれぞれで、サブグリッド電極開口部１９と接続している。Ｐ１ａ及びＰ１ｂは、サブグリッド電極開口部１９とメイン電極開口部１８ａの接続点である。ここで、サブグリッド電極開口部１９からメイン電極開口部１８ａに向かって幅が広くなり始める点を、接続点とする。以下の実施例でも同様である。Ｐ１ａおよびＰ１ｂにおいて、メイン電極開口部１８ａとサブグリッド電極開口部１９のなす角度θ１ａとθ１ｂは、いずれも９０°以上である。なお、θ１ａとθ１ｂは、必ずしも同じ角度で無くても良い。以下の実施例でも同様である。

電極開口部１０を有するスクリーン版１により太陽電池の表面に離間したメイン電極が形成された後、これらのメイン電極は、それぞれインターコネクタと接続されるため、電気的接続は確保される。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

電極開口部１０を有するスクリーン版１により電極を印刷した場合の効果を説明する。Ｐ１ａはスキージの移動方向に向ってサブグリッド電極開口部１９がメイン電極開口部１８ａに接する点であり、Ｐ１ｂはスキージの移動方向へ向ってメイン電極開口部１８ａからサブグリッド電極開口部１９が延出する点である。図２のように、Ｐ１ａにおいては、メイン電極開口部１８ａとサブグリッド電極開口部１９のなす角度θ１ａとθ１ｂは、いずれも９０°以上である。従って、開口部の幅はＰ１ａから徐々に広がる。このため、Ｐ１ａにおいては、銀ペーストがサブグリッド電極開口部１９からメイン電極開口部１８ａに引き込まれる現象が抑えられ、サブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。Ｐ１ｂにおいても、θ１ａとθ１ｂは、いずれも９０°以上である。従って、開口部の幅はＰ１ｂに向けて徐々に狭まる。このため、Ｐ１ｂにおいては、銀ペーストがメイン電極開口部１８ａからサブグリッド電極開口部１９に押し出される現象が抑えられ、サブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。なお、上記の開口部の幅とは、サブグリッド電極が延在する方向と垂直な方向における、開口部の長さを指すものとする。以下の実施例でも同様である。

図３に、スクリーン版１を用いて形成した受光面電極を示す。受光面電極５は、メイン電極８とサブグリッド電極９とからなる。受光面電極５は、スクリーン版１の電極開口部１０の形状通りに形成される。なお、図中の８で示された波線は、破線で囲われた部分がメイン電極８に該当することを意味しており、実際に破線があるわけではない。

このように、本実施例にかかるスクリーン版１は、サブグリッド電極の線幅がより設計値に近く印刷される効果を有することから、本実施例にかかるスクリーン版１を用いれば、従来より細い線幅のサブグリッド電極を、かすれたり幅が太くなったりすること無く形成することが可能となる。

また、サブグリッド電極がかすれたり幅が太くなったりする問題は、スキージの移動速度が速いほど顕著である。本実施例のスクリーン版１はこの問題を緩和するものであることから、スクリーン版１を用いれば、従来と同じ線幅のサブグリッド電極を印刷するのであれば、スキージの移動速度をより速くし、印刷工程に要する時間を短縮することが可能となる。

また、メイン電極開口部１８は離間して複数の部分に分かれていることから、メイン電極開口部１８の印刷中に、スキージのいずれかの部分の下には必ず乳剤部が存在する。言い換えれば、メイン電極開口部１８の印刷中、スキージの下のメイン電極開口部１８には、必ず不連続な部分がある。このため、スキージがメイン電極開口部１８に落ち込むことがない。従って、スキージの振動が生じることがなく、サブグリッド電極開口部１９に印刷のかすれが発生することも無い。また、スキージがメイン電極開口部１８に落ち込まないことから、スクリーン紗への負担が減少し、スクリーン紗の寿命が延びる。

実施例２は、上記の実施例１の電極開口部１０の変形例である。

図４に、実施例２にかかるスクリーン版の電極開口部２０におけるメイン電極開口部２８とサブグリッド電極開口部２９の拡大図を示す。実施例１にかかる電極開口部１０との違いは、メイン電極開口部２８ａとサブグリッド電極開口部２９の接続点であるＰ２ａ、Ｐ２ｂにおいて、形状がより滑らかに変化していることである。また、メイン電極開口部２８ａの右上、左上、右下、左下の頂点部分も、実施例１にかかるメイン電極開口部１８ａに比べて、滑らかな形状を有する。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

Ｐ２ａおよびＰ２ｂにおいて、メイン電極開口部２８ａとサブグリッド電極開口部２９のなす角度θ２ａとθ２ｂは、いずれも９０°以上である。ここで、θ２ａとθ２ｂは、メイン電極開口部２８ａの、Ｐ２ａやＰ２ｂ近傍の微小な領域と、サブグリッド電極開口部２９がなす角度と考えても良い。あるいは、メイン電極開口部２８ａにおいて接続点から伸びる２本の辺部分の中央の点Ｔａ、Ｔｂにおけるそれぞれの接線と、サブグリッド電極開口部２９がなす角度と考えても良い。以下の、メイン電極開口部が滑らかな形状を有する実施例においても同様である。

本実施例にかかる電極開口部２０を有するスクリーン版は、前記の実施例１にかかる電極開口部１０を有するスクリーン版１と同様の効果を有する。さらに、図４のように、電極開口部２０は、スキージの移動方向Ｓに沿って見た場合、Ｐ２ａからの開口部の幅の広がり方、およびＰ２ｂに向けた開口部の幅の狭まり方が、実施例１に記載の電極開口部１０に比べてさらに滑らかである。このため、Ｐ２ａにおいては、銀ペーストがサブグリッド電極開口部２９からメイン電極開口部２８ａに引き込まれる現象がさらに抑えられ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値により近く印刷される。また、Ｐ２ｂにおいては、銀ペーストがメイン電極開口部２８ａからサブグリッド電極開口部２９に押し出される現象がさらに抑えられ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値により近く印刷される。

実施例３は、上記の実施例１、２の電極開口部とは構造の異なる電極開口部を有するスクリーン版の例である。

図５に、本発明の実施例３にかかるスクリーン版の電極開口部３０を示す。スクリーン版自体は実施例１にかかるスクリーン版１と同様であるので、図を省略する。電極開口部３０は、太陽電池の受光面の電極に対応した形状の開口部を有する。電極開口部３０の部分には、乳剤部が存在せず、銀ペーストがスクリーン版を通過することができる。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

電極開口部３０には、メイン電極の形状に対応するメイン電極開口部３８と、サブグリッド電極の形状に対応するサブグリッド電極開口部３９がある。なお、図中の３８で示された波線は、破線で囲われた部分がメイン電極開口部３８に該当することを意味しており、実際にスクリーン版に破線があるわけではない。

図６に、電極開口部３０におけるメイン電極開口部３８とサブグリッド電極開口部３９の一部を拡大して示す。メイン電極開口部３８は離間して複数の部分に分かれており、傾いた長方形の形状を有するメイン電極開口部３８ａが縦方向に複数並んでいる。メイン電極開口部３８ａは、左端の頂点と右端の頂点で、サブグリッド電極開口部３９と接続している。すなわち、メイン電極開口部３８ａは、サブグリッド電極開口部の間隔１つ分ずれた２つのサブグリッド電極開口部３９を、斜め方向に接続している。Ｐ３ａおよびＰ３ｂは、サブグリッド電極開口部３９とメイン電極開口部３８ａの接続点である。Ｐ３ａおよびＰ３ｂにおいて、メイン電極開口部３８ａとサブグリッド電極開口部３９のなす角度θ３ａとθ３ｂは、いずれも９０°以上である。

電極開口部３０を有するスクリーン版により太陽電池の表面に離間したメイン電極が形成された後、これらのメイン電極は、それぞれインターコネクタと接続されるため、電気的接続は確保される。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

電極開口部３０を有するスクリーン版により電極を印刷した場合の効果を説明する。Ｐ３ａはスキージの移動方向に向ってサブグリッド電極開口部３９がメイン電極開口部３８ａに接する点であり、Ｐ３ｂはスキージの移動方向へ向ってメイン電極開口部３８ａからサブグリッド電極開口部３９が延出する点である。図６のように、Ｐ３ａにおいては、メイン電極開口部３８ａとサブグリッド電極開口部３９のなす角度θ３ａとθ３ｂは、いずれも９０°以上である。従って、開口部の幅はＰ３ａから徐々に広がる。このため、Ｐ３ａにおいては、銀ペーストがサブグリッド電極開口部３９からメイン電極開口部３８ａに引き込まれる現象が抑えられ、サブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。Ｐ３ｂにおいても、θ３ａとθ３ｂは、いずれも９０°以上である。従って、開口部の幅はＰ３ｂに向けて徐々に狭まる。このため、Ｐ３ｂにおいては、銀ペーストがメイン電極開口部３８ａからサブグリッド電極開口部３９に押し出される現象が抑えられ、サブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。

このように、本実施例にかかるスクリーン版は、サブグリッド電極の線幅がより設計値に近く印刷される効果を有することから、本実施例にかかるスクリーン版を用いれば、従来より細い線幅のサブグリッド電極を、かすれたり幅が太くなったりすること無く形成することが可能となる。

また、サブグリッド電極がかすれたり幅が太くなったりする問題は、スキージの移動速度が速いほど顕著である。本実施例のスクリーン版はこの問題を緩和するものであることから、本実施例のスクリーン版を用いれば、従来と同じ線幅のサブグリッド電極を形成するのであれば、スキージの移動速度をより速くし、印刷工程に要する時間を短縮することが可能となる。

また、メイン電極開口部３８は離間して複数の部分に分かれていることから、印刷中にスキージのいずれかの部分の下には必ず乳剤部が存在する。言い換えれば、メイン電極開口部３８の印刷中、スキージの下のメイン電極開口部３８には、必ず不連続な部分がある。このため、スキージがメイン電極開口部３８に落ち込むことがない。従って、スキージの振動が生じることがなく、サブグリッド電極開口部３９に印刷のかすれが発生することも無い。また、スキージがメイン電極開口部３８に落ち込まないことから、スクリーン紗への負担が減少し、スクリーン紗の寿命が延びる。

また、左下側のサブグリッド電極開口部３９、メイン電極開口部３８、右上側のサブグリッド電極開口部３９からなる、連続している電極開口部に注目する。スキージが左から右へと移動するにつれ、左下側のサブグリッド電極開口部３９のみを通過していた銀ペーストが、Ｐ３ａからは主に紙面の上側に広がりながらメイン電極開口部３８を通過し、さらに狭まりながらＰ３ｂへと繋がり、再び右上側のサブグリッド電極開口部３９のみを通過することになる。このような挙動により、銀ペーストはメイン電極開口部３８の部分で紙面の上側方向に移動させられることになる。サブグリッド電極開口部３９を印刷しているときは、サブグリッド電極開口部３９部分のみしか銀ペーストを消費しないため、銀ペーストに偏りが生じる。それが、メイン電極開口部３８を印刷する際に銀ペーストが上側方向に移動させられることにより、銀ペーストの偏りを是正する効果が得られ、より均一な印刷が可能となる。

実施例４は、上記の実施例３の電極開口部３０の変形例である。

図７に、実施例４にかかるスクリーン版の電極開口部４０におけるメイン電極開口部４８とサブグリッド電極開口部４９の拡大図を示す。実施例３にかかる電極開口部３０との違いは、メイン電極開口部４８ａとサブグリッド電極開口部４９の接続点であるＰ４ａ、Ｐ４ｂにおいて、形状がより滑らかに変化していることである。また、メイン電極開口部４８ａの左下、右上の頂点部分も、実施例３にかかるメイン電極開口部３８ａに比べて、滑らかな形状を有する。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

本実施例にかかる電極開口部４０を有するスクリーン版は、前記の実施例３にかかる電極開口部３０を有するスクリーン版と同様の効果を有する。さらに、図７のように、電極開口部４０は、スキージの移動方向Ｓに沿って見た場合、Ｐ４ａからの開口部の幅の広がり方、およびＰ４ｂに向けた開口部の幅の狭まり方が、実施例３に記載の電極開口部３０に比べてさらに滑らかである。このため、Ｐ４ａにおいては、銀ペーストがサブグリッド電極開口部４９からメイン電極開口部４８ａに引き込まれる現象がさらに抑えられ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値により近く印刷される。また、Ｐ４ｂにおいては、銀ペーストがメイン電極開口部４８ａからサブグリッド電極開口部４９に押し出される現象がさらに抑えられ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値により近く印刷される。

実施例５は、上記の実施例１〜４の電極開口部とはさらに構造の異なる電極開口部を有するスクリーン版の例である。

図８に、本発明の実施例５にかかるスクリーン版の電極開口部５０を示す。スクリーン版自体は実施例１にかかるスクリーン版１と同様であるので、図を省略する。電極開口部５０は、太陽電池の受光面の電極に対応した形状の開口部を有する。電極開口部５０の部分には、乳剤部が存在せず、銀ペーストがスクリーン版を通過することができる。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

電極開口部５０には、メイン電極の形状に対応するメイン電極開口部５８と、サブグリッド電極の形状に対応するサブグリッド電極開口部５９がある。なお、図中の５８で示された波線は、破線で囲われた部分がメイン電極開口部５８に該当することを意味しており、実際にスクリーン版に破線があるわけではない。

図９に、電極開口部５０におけるメイン電極開口部５８とサブグリッド電極開口部５９の一部を拡大して示す。このように、メイン電極開口部５８は離間して複数の部分に分かれており、平行四辺形の形状を有するメイン電極開口部５８ａと、平行四辺形の２か所の鈍角の角近傍に位置し傾いた正方形の形状を有するメイン電極開口部５８ｂがある。メイン電極開口部５８ａは、平行四辺形の２か所の鋭角の角で、メイン電極開口部５８ａの左下のサブグリッド電極開口部５９ａおよび右上のサブグリッド電極開口部５９ａと接続している。すなわち、メイン電極開口部５８ａは、サブグリッド電極開口部の間隔１つ分ずれた２つのサブグリッド電極開口部５９を、斜め方向に接続している。Ｐ５ａおよびＰ５ｂは、サブグリッド電極開口部５９ａとメイン電極開口部５８ａの接続点である。Ｐ５ａおよびＰ５ｂにおいて、メイン電極開口部５８ａとサブグリッド電極開口部５９ａのなす角度θ５ａとθ５ｂは、いずれも９０°以上である。

メイン電極開口部５８ｂは、サブグリッド電極開口部５９ｂの端部であり、インターコネクタとの接続面積を広げるために、このような形状としている。

電極開口部５０を有するスクリーン版により太陽電池の表面に離間したメイン電極が形成された後、これらのメイン電極は、それぞれインターコネクタと接続されるため、電気的接続は確保される。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

電極開口部５０を有するスクリーン版により電極を印刷した場合の効果を説明する。Ｐ５ａはスキージの移動方向に向ってサブグリッド電極開口部５９ａがメイン電極開口部５８ａに接する点であり、Ｐ５ｂはスキージの移動方向へ向ってメイン電極開口部５８ａからサブグリッド電極開口部５９ａが延出する点である。図９のように、Ｐ５ａにおいては、メイン電極開口部５８ａとサブグリッド電極開口部５９ａのなす角度θ５ａとθ５ｂは、いずれも９０°以上である。従って、開口部の幅はＰ５ａから徐々に広がる。このため、Ｐ５ａにおいては、銀ペーストがサブグリッド電極開口部５９からメイン電極開口部５８ａに引き込まれる現象が抑えられ、サブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。Ｐ５ｂにおいても、θ５ａとθ５ｂは、いずれも９０°以上である。従って、開口部の幅はＰ５ｂに向けて徐々に狭まる。このため、Ｐ５ｂにおいては、銀ペーストがメイン電極開口部５８ａからサブグリッド電極開口部５９に押し出される現象が抑えられ、サブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。

サブグリッド電極開口部５９ｂがメイン電極開口部５８ｂに接続する点であるＰ５ｃおよびＰ５ｄにおいても、同様の効果が得られ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値に近く印刷される。

このように、本実施例にかかるスクリーン版は、サブグリッド電極の線幅がより設計値に近く印刷される効果を有することから、本実施例にかかるスクリーン版を用いれば、従来より細い線幅のサブグリッド電極を、かすれたり幅が太くなったりすること無く形成することが可能となる。

また、サブグリッド電極がかすれたり幅が太くなったりする問題は、スキージの移動速度が速いほど顕著である。本実施例のスクリーン版はこの問題を緩和するものであることから、本実施例のスクリーン版を用いれば、従来と同じ線幅のサブグリッド電極を形成するのであれば、スキージの移動速度をより速くし、印刷工程に要する時間を短縮することが可能となる。

また、メイン電極開口部５８は離間して複数の部分に分かれていることから、印刷中にスキージのいずれかの部分の下には必ず乳剤部が存在する。言い換えれば、メイン電極開口部５８の印刷中、スキージの下のメイン電極開口部５８には、必ず不連続な部分がある。このため、スキージがメイン電極開口部５８に落ち込むことがない。従って、スキージの振動が生じることがなく、サブグリッド電極開口部５９に印刷のかすれが発生することも無い。また、スキージがメイン電極開口部５８に落ち込まないことから、スクリーン紗への負担が減少し、スクリーン紗の寿命が延びる。

また、左下側のサブグリッド電極開口部５９ａ、メイン電極開口部５８ａ、右上側のサブグリッド電極開口部５９ａからなる、連続している電極開口部に注目する。スキージが左から右へと移動するにつれ、左下側のサブグリッド電極開口部５９ａのみを通過していた銀ペーストが、Ｐ５ａからは紙面の上側に広がりながらメイン電極開口部５８ａを通過し、さらに狭まりながらＰ５ｂへと繋がり、再び右上側のサブグリッド電極開口部５９ａのみを通過することになる。このような挙動により、銀ペーストはメイン電極開口部５８の部分で紙面の上側方向に移動させられることになる。サブグリッド電極開口部５９を印刷しているときは、サブグリッド電極開口部５９部分のみしか銀ペーストを消費しないため、銀ペーストに偏りが生じる。それが、メイン電極開口部５８を印刷する際に銀ペーストが上側方向に移動させられることにより、銀ペーストの偏りを是正する効果が得られ、より均一な印刷が可能となる。

なお、図９のＢで示した部分では上記の通り、メイン電極開口部５８ａとメイン電極開口部５８ｂが離間して配置されている。ここで、電極開口部５０を有するスクリーン版により電極を印刷する際に、矢印Ｂで示した部分において、メイン電極開口部５８ｂの右端部分で銀ペーストがはみ出して電極が大きく形成され、メイン電極開口部５８ｂにより形成された電極とメイン電極開口部５８ａにより形成された電極が、繋がってしまう可能性がある。しかしこのように、メイン電極部分の内部でメイン電極開口部通りに印刷されないとしても、メイン電極は後にインターコネクタと接続され、全て覆われてしまうため、特に問題とはならない。

実施例６は、上記の実施例５の電極開口部５０の変形例である。

図１０に、実施例６にかかるスクリーン版の電極開口部６０におけるメイン電極開口部６８とサブグリッド電極開口部６９の拡大図を示す。実施例５にかかる電極開口部５０との違いは、メイン電極開口部６８ａとサブグリッド電極開口部６９の接続点であるＰ６ａ、Ｐ６ｂにおいて、形状がより滑らかに変化していることである。また、メイン電極開口部６８ａの左上、右下の頂点部分も、実施例５にかかるメイン電極開口部５８ａに比べて、滑らかな形状を有する。なお、Ｓはスクリーン印刷時のスキージの移動方向である。

本実施例にかかる電極開口部６０を有するスクリーン版は、前記の実施例５にかかる電極開口部５０を有するスクリーン版と同様の効果を有する。さらに、図１０のように、電極開口部６０は、スキージの移動方向Ｓに沿って見た場合、Ｐ６ａからの開口部の幅の広がり方、およびＰ６ｂに向けた開口部の幅の狭まり方が、実施例５に記載の電極開口部５０に比べてさらに滑らかである。このため、Ｐ６ａにおいては、銀ペーストがサブグリッド電極開口部６９からメイン電極開口部６８ａに引き込まれる現象がさらに抑えられ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値により近く印刷される。また、Ｐ６ｂにおいては、銀ペーストがメイン電極開口部６８ａからサブグリッド電極開口部６９に押し出される現象がさらに抑えられ、形成されたサブグリッド電極の線幅が設計値により近く印刷される。

実施例７は、上記の実施例１の電極開口部１０の別の変形例である。

図１１に、実施例７にかかるスクリーン版の電極開口部７０におけるメイン電極開口部７８とサブグリッド電極開口部７９の拡大図を示す。実施例１にかかる電極開口部１０との違いは、メイン電極開口部７８ａ同士を斜めに接続するメイン電極開口接続部７７を有する点である。

本実施例にかかる電極開口部７０を有するスクリーン版は、前記の実施例１にかかる電極開口部１０と同様の効果を有するほか、さらに以下の効果を有する。電極開口部７０を有するスクリーン版により印刷された電極は、離間したメイン電極同士が、メイン電極開口接続部７７により形成されたメイン電極接続部により電気的に接合されている。従って、仮に離間したメイン電極の一部がインターコネクタと接続されなかった場合でも、メイン電極接続部を通してその部分の電流を集めることができるため、メイン電極とインターコネクタとの接続不良による特性の劣化を防止することができる。

一方、図１２に、メイン電極開口接続部の形状の不適切な例を示す。図１２に示したメイン電極開口接続部７７’のように、メイン電極開口接続部の幅が広すぎると、矢印Ｄで示した部分では、メイン電極開口部７８が縦方向に全てつながって乳剤部が存在しなくなり、スキージが落ち込む。従って、メイン電極開口接続部７７の幅は、広くしすぎてはいけない。

なお、本実施例は実施例１の変形例であったが、実施例２に関しても、同様の変形例が考えられる。

実施例８は、上記の実施例３の電極開口部３０の別の変形例である。

図１３に、実施例８にかかるスクリーン版の電極開口部８０におけるメイン電極開口部８８とサブグリッド電極開口部８９の拡大図を示す。実施例３にかかる電極開口部３０との違いは、メイン電極開口部８８ａ同士を水平方向に接続するメイン電極開口接続部８７を有する点である。

本実施例にかかる電極開口部８０を有するスクリーン版は、前記の実施例３にかかる電極開口部３０と同様の効果を有するほか、さらに以下の効果を有する。電極開口部８０を有するスクリーン版により印刷された電極は、離間したメイン電極同士が、メイン電極開口接続部８７により形成されたメイン電極接続部により電気的に接合されている。従って、仮に離間したメイン電極の一部がインターコネクタと接続されなかった場合でも、メイン電極接続部を通してその部分の電流を集めることができるため、メイン電極とインターコネクタとの接続不良による特性の劣化を防止することができる。

一方、図１４に、メイン電極開口接続部の形状の不適切な例を示す。図１４に示したメイン電極開口接続部８７’のように、メイン電極開口接続部の幅が広すぎると、矢印Ｅで示した部分では、メイン電極開口部８８が縦方向に全てつながって乳剤部が存在しなくなり、スキージが落ち込む。従って、メイン電極開口接続部８７の幅は、広くしすぎてはいけない。

なお、本実施例は実施例３の変形例であったが、実施例４に関しても、同様の変形例が考えられる。

実施例９は、上記の実施例１の電極開口部１０のさらに別の変形例である。

図１５に、実施例９にかかるスクリーン版の電極開口部９０におけるメイン電極開口部９８とサブグリッド電極開口部９９の拡大図を示す。実施例１にかかる電極開口部１０との違いは、メイン電極開口部９８ａ同士を縦方向に接続するメイン電極開口接続部９７を有する点である。図１５に示すように、メイン電極開口接続部９７は、メイン電極開口部９８ａの左右に交互に配置されている。

本実施例にかかる電極開口部９０を有するスクリーン版は、前記の実施例１にかかる電極開口部１０と同様の効果を有するほか、さらに以下の効果を有する。電極開口部９０を有するスクリーン版により印刷された電極は、離間したメイン電極同士が、メイン電極開口接続部９７により形成されたメイン電極接続部により電気的に接合されている。従って、仮に離間したメイン電極の一部がインターコネクタと接続されなかった場合でも、メイン電極接続部を通してその部分の電流を集めることができるため、メイン電極とインターコネクタとの接続不良による特性の劣化を防止することができる。

また上記の通り、メイン電極開口接続部９７は、メイン電極開口部９８ａの左右に交互に配置されていることから、メイン電極開口部９８ａが縦方向に全て繋がることはなく、スキージが落ち込むことを防止する効果は失われない。なお、図１５では、メイン電極開口接続部９７は、メイン電極開口部９８ａの右・左の２通りの位置を一組として配置したが、右・中央・左のように３通りの位置を一組としてもよく、さらに異なった組み合わせを用いても良い。

なお、本実施例は実施例１の変形例であったが、実施例２に関しても、同様の変形例が考えられる。

実施例１０は、上記の実施例３の電極開口部３０のさらに別の変形例である。

図１６に、実施例１０にかかるスクリーン版の電極開口部１００におけるメイン電極開口部１０８とサブグリッド電極開口部１０９の拡大図を示す。実施例３にかかる電極開口部３０との違いは、メイン電極開口部１０８ａ同士を縦方向に接続するメイン電極開口接続部１０７を有する点である。図１６に示すように、メイン電極開口接続部１０７は、メイン電極開口部１０８ａの左右に交互に配置されている。

本実施例にかかる電極開口部１００を有するスクリーン版は、前記の実施例３にかかる電極開口部３０と同様の効果を有するほか、さらに以下の効果を有する。電極開口部１００を有するスクリーン版により印刷された電極は、離間したメイン電極同士が、メイン電極開口接続部１０７により形成されたメイン電極接続部により電気的に接合されている。従って、仮に離間したメイン電極の一部がインターコネクタと接続されなかった場合でも、メイン電極接続部を通してその部分の電流を集めることができるため、メイン電極とインターコネクタとの接続不良による特性の劣化を防止することができる。

また上記の通り、メイン電極開口接続部１０７は、メイン電極開口部１０８ａの左右に交互に配置されていることから、メイン電極開口部１０８ａが縦方向に全て繋がることはなく、スキージが落ち込むことを防止する効果は失われない。なお、図１６では、メイン電極開口接続部１０７は、メイン電極開口部１０８ａの右・左の２通りの位置を一組として配置したが、右・中央・左のように３通りの位置を一組としてもよく、さらに異なった組み合わせを用いても良い。

なお、本実施例は実施例３の変形例であったが、実施例４に関しても、同様の変形例が考えられる。

上記の実施例９、１０のメイン電極開口部９０、１００は、縦長の長方形の形状を有するメイン電極開口接続部が、サブグリッド電極開口部に対して垂直に配置されているが、サブグリッド電極開口部に対して斜めになるよう配置しても構わない。

上記の実施例１〜１０のスクリーン版を用いて電極を形成した太陽電池はいずれも、メイン電極にインターコネクタを接続してメイン電極部分のパターンが隠れれば、サブグリッド電極は見掛け上一直線になる。

上記の実施例３〜６、８、１０では、メイン電極開口部は、サブグリッド電極開口部の間隔１つ分ずれた２つのサブグリッド電極開口部を、斜め方向に接続している。しかしこのずれ量は、サブグリッド電極開口部の間隔１つ分に限られない。例えば、メイン電極開口部がサブグリッド電極開口部の間隔の１／２の量だけずれた２つのサブグリッド電極を斜め方向に接続するようにしても良い。要するに、メイン電極開口部により接続された２つのサブグリッド電極開口部が、同一直線上に無い状態であれば良い。ただし、ずれ量がサブグリッド電極開口部の間隔の整数倍では無い場合は、サブグリッド電極は見掛け上一直線にはならない。

上記の実施例３〜６、８、１０のメイン電極開口部は、メイン電極開口部の左下側のサブグリッド電極開口部と右上側のサブグリッド電極開口部を接続していたが、左右あるいは上下が逆であってもかまわない。

上記の実施例１〜１０の電極開口部は、破線で囲んだ２か所の領域にメイン電極開口部を有しているが、３か所の領域にメイン電極開口部を有していても良いし、それ以外の数でもよい。

上記の実施例１〜１０の電極開口部の形状は、いずれも回転対称であるため、各実施例のスクリーン版を１８０°回転させて使用することが可能である。このことから、例えば一定回数印刷するごとにスクリーン版を１８０°回転させて使用することで、スクリーン版の磨耗を均一化し、寿命を延ばすことが可能である。

また、上記の実施例１〜１０のメイン電極開口部はいずれも、離間した複数の部分からなる。言い替えれば、破線で囲んだメイン電極開口部において電極を形成しない部分を有することから、銀ペーストの使用量を削減できる。

上記の実施例１〜１０のスクリーン版は、マスク部材として乳剤を使用したが、金属材料をマスク部材として用いることも可能である。さらには、スクリーン紗を備えず、金属板のみで形成されたスクリーン版である、いわゆるメタルマスクにも、本発明を利用することができる。

上記の実施例１〜１０では、銀ペーストをスクリーン印刷することにより、電極を形成した。しかしその他の印刷手段により電極を形成する場合にも、本発明を利用することが可能である。例えば、凹版印刷により電極を形成する場合にも、本発明を利用することができる。凹版印刷は、版に電極開口部の凹部を形成し、その凹部にペーストを詰めて印刷する。版にペーストを塗布し、余分なペーストをドクターブレードにより掻き落とした後、凹部に残ったペーストをシリコン基板に印刷する。余分なペーストをドクターブレードにより掻き落とす工程において、ドクターブレードが凹部に落ち込む現象が発生する。本発明はこれを防止することが可能である。

１ スクリーン版
２ 枠体
３ スクリーン紗
４ 乳剤部
５ 受光面電極
８ メイン電極
９ サブグリッド電極
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ 電極開口部
１８、２８、３８、４８、５８、６８、７８、８８、９８、１０８ メイン電極開口部
１９、２９、３９、４９、５９、６９、７９、８９、９９、１０９ サブグリッド電極開口部
７７、８７、９７、１０７ メイン電極開口接続部

Claims (11)

1. 太陽電池の電極をスクリーン印刷によって形成するためのスクリーン版であって、
   前記スクリーン版は、少なくともマスク部材を有し、
   該マスク部材は、前記電極に対応した形状の開口部を有し、
   該開口部は、複数のメイン電極開口部と複数のサブグリッド電極開口部からなり、
   前記サブグリッド電極開口部は、前記メイン電極開口部と接続されており、
   前記サブグリッド電極開口部と前記メイン電極開口部の接続点においては、前記サブグリッド電極開口部と前記メイン電極開口部が、直角より大きい角度を成しており、
   前記複数のメイン電極開口部は、前記サブグリッド電極開口部が延在する方向と垂直な方向において連続していない
   スクリーン版。
2. 前記メイン電極開口部は、２つの前記サブグリッド電極開口部間に配置されており、
   前記２つのサブグリッド電極開口部は直線上にある
   前記請求項１に記載のスクリーン版。
3. 前記メイン電極開口部は、２つの前記サブグリッド電極開口部間に接続して配置されており、
   前記２つのサブグリッド電極開口部は同一直線上に無い
   前記請求項１に記載のスクリーン版。
4. 前記メイン電極開口部は、隣接する前記メイン電極開口部を接続するメイン電極開口接続部を有する前記請求項１に記載のスクリーン版。
5. 前記サブグリッド電極開口部が延在する方向と垂直な方向において、前記メイン電極開口部の長さは、前記サブグリッド電極開口部の幅より長い前記請求項１に記載のスクリーン版。
6. 前記請求項１〜５のいずれかに記載のスクリーン版を用い、前記サブグリッド電極開口部の延在方向と垂直な方向にスキージを保ち、該延在方向と平行な方向にスキージを移動させて前記電極を印刷する工程を有する太陽電池の製造方法。
7. 複数のメイン電極と複数のサブグリッド電極を備えた太陽電池であって、
   前記サブグリッド電極は、前記メイン電極と接続されており、
   前記サブグリッド電極と前記メイン電極の接続点においては、前記サブグリッド電極と前記メイン電極が、直角より大きい角度を成しており、
   前記複数のメイン電極は、前記サブグリッド電極が延在する方向と垂直な方向において連続していない
   太陽電池。
8. 前記メイン電極は、２つの前記サブグリッド電極間に配置されており、
   前記２つのサブグリッド電極は直線上にある
   前記請求項７に記載の太陽電池。
9. 前記メイン電極は、２つの前記サブグリッド電極間に接続して配置されており、
   前記２つのサブグリッド電極は同一直線上に無い
   前記請求項７に記載の太陽電池。
10. 前記メイン電極は、隣接する前記メイン電極を接続するメイン電極接続部を有する前記請求項７に記載の太陽電池。
11. 前記サブグリッド電極が延在する方向と垂直な方向において、前記メイン電極の長さは、前記サブグリッド電極の幅より長い前記請求項７に記載の太陽電池。