JP2013248864A - 太陽電池の製造方法、印刷マスク、太陽電池および太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率の高い太陽電池を得ること。微細幅でかつ膜厚が大きく、高精度の電極を得ること。
【解決手段】基板上にｐｎ接合を有する光電変換部を形成する工程と、電極形状に応じた印刷マスクを介して、電極材料である導電性材料を含むペーストを前記基板の電極形成面に塗布するスクリーン印刷工程を含む太陽電池の製造方法であって、前記スクリーン印刷工程は、縦糸１１と横糸１２に線径の異なる糸を使用して製網したスクリーンメッシュ（ステンレスメッシュ）９を搭載する前記印刷マスク２を使用し、前記ペーストを塗布する工程を含む。
【選択図】図３−２

Description

本発明は、太陽電池の製造方法、印刷マスク、太陽電池および太陽電池モジュールに関する。

２１世紀を迎え、やがて枯渇すると言われている化石エネルギーの価格上昇や、大気中の二酸化炭素の増加による地球温暖化が問題となっている。また、震災に伴う原子力発電所の事故によって、より一層、クリーンな自然エネルギーへの注目が集まっている。これらを受けて、自然エネルギーの開発が急ピッチで行われており、その中でも、各国政府のエネルギー政策の後押しもあって、特に、太陽電池による太陽光発電の普及に拍車がかかっている。

現在、太陽電池を構成する太陽電池セルとしては、シリコン等の基板材料の受光面と、その反対側の裏面との各々に電極を備えるものが主流とされている。近年、その両面のうちの裏面のみに電極が形成された太陽電池セルも実用化されているが、両面に電極が形成された太陽電池セルが、依然として広く普及している。

例えば、特許文献１では、太陽電池の製造に際しては、次のような手順を採用する。まず、シリコン等の基板材料の表面に、エッチング等の手法によりテクスチャ構造（凹凸）を形成し、拡散等の手法によりｐｎ結合を形成する。次に、当該基板材料の少なくとも一面に窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成し、絶縁膜上に金属ペーストのパターンを設けて焼成する。金属ペーストは、加熱によって絶縁膜を溶融する性質のガラスを含む。さらに、焼成を経た基板材料を、ガラス成分を溶解する性質のエッチング液に浸漬し、水素を含む雰囲気中で熱処理を施す。また、例えば特許文献２および３には、基板材料の両面に電極を有する太陽電池の製造方法が開示されている。

特許第４４８６６２２号公報 特許第４３１９００６号公報 特許第４４８１８６９号公報

一般に、太陽電池用電極を形成する手法としては、スクリーン印刷等の簡便な方法が採用されている。スクリーン印刷に用いられる印刷マスクは、金属の糸や化学繊維を製網したメッシュと呼ばれる基材を枠に固定し、印刷ペーストを透過させる部分以外を樹脂で固めて成型して、被印刷物のパターニングに使用する。その際、メッシュに用いられる糸の太さ、すなわち線径が太い程、破れにくく耐久性が高くなる一方、細線や精密印刷には不向きであり、逆に線径が細い程、緻密な印刷パターンを形成することが出来るものの、印刷パターンの厚みを十分にとることが難しく、耐久性にも問題があった。

近年、殊に、太陽電池モジュールは、大出力であることが強く要請されている。太陽電池モジュールの出力増大のためには、構成要素である太陽電池セルの高効率化なしには実現が難しい。例えば、１枚の太陽電池セルの出力が０．１ワット増加したとすると、５０枚の太陽電池セルを用いる太陽電池モジュールは、５ワットの出力増となる。このようにして、太陽電池セルの出力の増大により、単位電力当たりの発電コストを減少させることが可能となる。

通例の太陽電池の場合、電極が配置されている部分は発電を行わないため、電極に相当する部分を出来るだけ小面積にすることが望ましい。即ち、特性を損なわない程度に電極本数を減らしたり、同じ電極本数の場合は１本当たりの太さすなわち電極幅を細くしたりすることによって、受光可能な面積を増大させ、太陽電池セルの出力を増大させることが出来る。しかしながら、通電抵抗が増大しないようにするためには、その分、膜厚を十分に厚くする必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い発電効率を持つ太陽電池の製造方法、その製造方法において使用する印刷マスク、その製造方法により製造された電極を備える太陽電池および太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

また、本発明は、微細幅でかつ膜厚が大きく、高精度の電極を備えた太陽電池を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板上にｐｎ接合を有する光電変換部を形成する工程と、電極形状に応じた印刷マスクを介して、電極材料である導電性材料を含むペーストを前記基板の電極形成面に塗布するスクリーン印刷工程を含む太陽電池の製造方法であって、前記スクリーン印刷工程は、縦糸と横糸に線径の異なる糸を使用して製網したスクリーンメッシュを搭載する前記印刷マスクを使用し、前記ペーストを塗布する工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、縦糸と横糸の線径を違えて製網したメッシュを基材として用いた印刷マスクを使用することで、細くて精密でかつ厚みの厚い電極を形成することが可能となる。縦糸と横糸の線径が同一のメッシュを基材として用いた印刷マスクに代えて、縦糸と横糸のうちの一方を細くすることで、同一線径のメッシュを使用する場合より、細くて精密な電極を形成することができる。また、縦糸と横糸うちの一方を太くすることで、同一線径のメッシュを使用する場合より、厚みの厚い電極を形成することができ、加えてマスクの耐久性も格段に高くなる。これにより、通例よりも細線（微細幅のライン）でかつ厚みのある電極をスクリーン印刷によって形成することができ、高い発電効率を持つ太陽電池の製造を可能とするという効果を奏する。更には、耐久性が伸びたことにより、太陽電池セルを製造するコストを下げることが出来る。また、本発明の電極形成方法を用いた太陽電池の製造方法によれば、通例の手法に大幅な変更を加えること無く、簡便な実施を可能とする。

図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池の製造方法によって形成された電極を備える太陽電池の受光面を示す図である。 図１−２は、図１−１に示す太陽電池のうち、受光面とは反対側の裏面を示す図である。 図１−３は、図１−１および図１−２に示す太陽電池の断面を示す図である。 図２−１は、スクリーン印刷工程にて使用する印刷機のうち、ステージ部分の模式断面図である。 図２−２は、図２−１の要部拡大断面図である。 図３−１は、スクリーン印刷工程にて使用する印刷マスクを示す上面図である。 図３−２は、図３−１のＡ−Ａ部分の拡大断面図である。 図４は、本発明の実施の形態の方法により電極を形成する基板材料の例を示す平面図である。 図５は、本発明の実施の形態の方法により電極を形成する基板材料の例を示す平面図である。 図６−１は、本発明の実施の形態の方法に使用する印刷マスクにおける電極パターンを形成する前のマスクブランクの平面模式図である。 図６−２は、図６−１に示す構成のうちの一部についての詳細を示す図である。 図７−１は、本発明の実施の形態の電極形成方法に使用する印刷マスクにおける電極パターンを形成した後の平面模式図である。 図７−２は、図７−１に示す構成のうちの一部についての詳細を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態の方法、もしくは比較例にかかる方法により形成された電極の模式断面図である。 図９は、本発明の実施の形態による太陽電池モジュールの製造方法の手順を説明する断面模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態による太陽電池モジュールの製造方法の手順を説明する断面模式図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法、印刷マスク、太陽電池および太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの電極形成方法によって形成された電極を備える太陽電池の受光面を示す図である。図１−２は、図１−１に示す太陽電池セルのうち、受光面とは反対側の裏面を示す図である。図１−３は、図１−１および図１−２に示す太陽電池のうち、受光面とは反対側の裏面を示す図である。太陽電池セル１の受光面には、互いに直交するように配置されたグリッド電極２１および表バス電極２２が設けられている。太陽電池セル１の裏面には、アルミニウムからなる裏面電極２３および裏バス電極２４が設けられている。

次に、本実施の形態にかかる太陽電池セルの電極形成方法について説明する。図２−１は、スクリーン印刷工程にて使用する印刷機のうち、ステージ部分の模式断面図である。スクリーン印刷工程では、印刷マスク２を介して、基板材料３の電極形成面に金属ペースト５を塗布する。図２−２は、図２−１の要部拡大説明図である。図３−１は、スクリーン印刷工程にて使用する印刷マスクを示す上面図、図３−２は、図３−１のＡ−Ａ部分の拡大断面図である。本実施の形態の印刷マスクは、ペーストを保持するためのスクリーンメッシュとしてのステンレスメッシュ９が、縦糸１１と横糸１２に、線径の異なる糸を使用して製網した領域を含むことを特徴とする。

図４および図５は、本実施の形態の方法により電極を形成する基板材料の例を示す平面図である。基板材料３としては、例えば、図４に示す正方形形状のもの、あるいは、図５に示すように、正方形の四隅を円弧状とした角丸四角形形状のものを使用する。図４に示す正方形形状の一辺Ｍ、図５に示す角丸四角形形状の一辺相当幅Ｍは、例えば１５６ｍｍとする。

基板材料３としては、例えば、薄板状のシリコンであるシリコンウェハを使用する。なお、基板材料３は、スクリーン印刷工程によって電極を形成することが可能であれば、いずれの材質のものであっても良いものとする。

図６−１は、本実施の形態の電極形成方法に使用する印刷マスクにおいて、電極パターンを形成する前のマスクブランクの模式図である。図６−２は、図６−１の一部を拡大した図である。また、図７−１は本実施の形態の電極形成方法に使用する印刷マスクにおいて、電極パターンを形成した後の模式図である。図７−２は、図７−１の一部を拡大した図である。

マスクブランクは、図６−１および図６−２に示すように、線径ｒ_sの縦糸１１と線径ｒ_ｔの横糸１２で製網することによって形成されたステンレスメッシュ９とマスクフレーム６とで構成される。ここでｒ_s＞ｒ_tであり、ｒ_t：縦糸１１の線径、ｒ_ｓ：横糸１２の線径である。

印刷マスク２は、図７−１および図７−２に示すように、感光性乳剤１０のパターンをステンレスメッシュ９に塗布形成したもので、ステンレスメッシュ９と、ステンレスメッシュ９の一部を覆う感光性乳剤１０と、マスクフレーム６とを備える。印刷マスク２によれば、図２−２に示すように感光性乳剤１０で覆われた部分では金属ペースト５の通過を阻止し、ステンレスメッシュ９を露出させた部分つまり開口部２０では金属ペースト５を通過させる。マスクフレーム６は、感光性乳剤１０およびステンレスメッシュ９を保持する。

印刷マスク２は、電極形成のためのスクリーン印刷に適する特性を備えるものであれば、構成を適宜変更しても良い。例えば、印刷マスク２は、ステンレスメッシュ９に代えて、合成繊維系材料からなるメッシュや、ステンレス以外の他の金属材料からなるメッシュを使用するものであっても良い。また、印刷マスク２は、感光性乳剤１０に代えて、金属部材のパターンをメッシュに貼着して使用するものとしても良い。

印刷マスク２に用いるステンレスメッシュ９は、図３−２および図７−２に要部拡大図を示すように、グリッド電極２１（形成用の開口Ｏ₂₁）の方向Ｄ_Gから見て浅い角度θ１を有する方向Ｄ_sに線径ｒ_ｔの細い縦糸１１を、逆に表バス電極２２（形成用の開口Ｏ₂₂）の方向Ｄ_Bから見て浅い角度を有する方向Ｄ_rに線径ｒ_ｓの太い横糸１２を配してマスクフレーム６に固定される。比較例の印刷マスクは、同じ線径の糸を製網してメッシュを作製するため、電極と糸との角度は同様に有するものの、固定する方向については限定する必要は無かったが、本実施の形態では固定する方向を考慮する必要がある。つまり、線径の異なる糸の内、線径の細い糸に対して浅い角度にてスキージを走査させることで、より、線幅が小さく高精度の電極パターンを形成することができる。

印刷マスク２では、ステンレスメッシュ９に使用される１インチ当たりの糸の本数（以下、メッシュカウントと呼称）とその糸の線径を用いてその仕様を表す。例えば、１インチ当たり２００本の糸を配し、線径が４０μｍの糸を使用したものを、「２００φ４０」と表現する。従って、本数が多いほど網の目が細かいことを表し、相対的には線径も細くなる。この他にも糸の材質や網の加工の種類、感光性乳剤の厚み等を表記し、より詳細な仕様を表すことがあるがここでは、本数と線径のみを示す。

比較例の印刷マスクにおいても、太陽電池セルの効率を向上させるため、ライン幅の細い電極を形成する試みは行われてきた。例えば、ステンレスメッシュ９の仕様では、「２００φ４０」から「２５０φ３０」へ、そして「２９０φ２０」から「３６０φ１６」という具合である。これらの場合、線径を細くして糸の本数を増加させた目の細かいステンレスメッシュ９を用いることにより、細くて精密な電極パターンを形成することは可能となったが、一方で線径を細くしたために製網後の厚みが減少し、金属ペースト５のステンレスメッシュ９への充填量が減少したことによって、形成される電極の高さｄが低くなった（図８および表１参照）。表１は、比較例にかかる方法によって形成されたグリッド電極の幅と高さを示した一覧表である。例えば、用いる金属ペースト５の性質にも依存するが、「２００φ４０」の場合、高さｄは３０から４０μｍであったが、「３６０φ１６」の場合は、高さｄは１０から１５μｍ程度しか得られない。

また、ステンレスメッシュ９に用いる線径が細くなればなる程、糸自体の強度が低下するため、線径が１６μｍの糸を使用して製網したメッシュでは、メッシュ破れが頻発して、事実上、製造に供することは不可能であった。更には、メッシュ破れが発生しない場合でもメッシュの塑性変形が起こり易く、パターニングにおける位置ずれが顕著になる場合があった。加えて、メッシュカウントの大きい、即ち網の目の細かいメッシュは相対的にコストが高くなる傾向があり、製造コストの上昇も懸念される。

通常、印刷工程においては、印刷マスクのステンレスメッシュ９に対してスキージ８を２０〜３０度傾けて走査がなされる。これはメッシュ方向に依存してインクののりが大きく変わらないようにするためである。これに対して、本実施の形態における印刷マスクでは、図２−２に示すように印刷機におけるスキージ８の走査方向に対して浅い角度（２０〜３０度）になるよう細糸を配し、スキージ８の走査方向と垂直な方向に対しては、同じく浅い角度になるよう太糸を配する。ステンレスメッシュ９自体の強度や安定性、金属ペーストの充填量確保は太糸が担い、電極形成の精密性は細糸が担う。つまり、線径の異なる糸の内、線径の細い糸に対して浅い角度にてスキージを走査させることで、より線幅が細く高精度の電極パターンを厚く形成することができる。

また、線径の異なる糸の内、細い糸の線径は、１６マイクロメートル〜２０マイクロメートルであるのが望ましい。１６マイクロメートルに未たないと上述したように、メッシュ破れが頻発する。また２０マイクロメートルを越えると十分なパターン精度を得ることができない。

また、線径の異なる糸の内、太い糸の線径が１８マイクロメートル〜２５マイクロメートルであるであるのが望ましい。１８マイクロメートルに未たないと上述したように、十分な膜厚を得ることができない。また２５マイクロメートルを越えるとパターン精度が低下し、十分なパターン精度を得ることができない。

以上の点から、例えば、目標とする電極形状が、幅８０μｍ、高さ２０μｍの場合、太い糸の線径が１８マイクロメートル〜２５マイクロメートル、かつ細い糸の線径が１６マイクロメートル〜２０マイクロメートルとするのが望ましい。特に、実施例として表２に示すように、線径２０μｍの太糸と線径１６μｍの細糸を使用して製網したステンレスメッシュ９を利用するのが望ましい。用いる糸の線径の組合せやメッシュカウントについては、使用する印刷機の位置決め精度、使用する金属ペースト５の種類、ステンレスメッシュ９に施す加工の種類等に応じて適宜設定可能であるものとする。

図２−１および図２−２に示す印刷機は、基板材料３を載置するためのステージ４を備える。ステージ４には、基板材料３を固定するための吸引機構７を備える。吸引機構７は、ステージ４におけるエアーの吸引によって、基板材料３をステージ４に固定する。図２−２ではステージ４およびマスクフレーム６を省略している。

金属ペースト５は、電極材料である導電性材料を含み、所望の粘度をもつように成分調整がなされている。金属ペースト５に使用される代表的な導電性材料としては、金、銀、銅、白金およびパラジウム等があげられる。金属ペースト５は、これらの導電性材料の一つあるいは複数を含む。

印刷機は、金属ペースト５が載せられた状態の印刷マスク２上にてスキージ８を走査させることで、印刷マスク２を介して、基板材料３の電極形成面に金属ペースト５を塗布する。印刷マスク２のうち感光性乳剤１０でカバーされた部分では金属ペースト５を通過させず、ステンレスメッシュ９を露出させた部分で金属ペースト５を通過させることで、印刷機は、印刷マスク２の印刷パターンを電極形成面上に転写する。

スクリーン印刷により基板材料３に塗布された金属ペースト５は、一般に焼成と称される処理によって電極となる。焼成工程では、ピーク温度を９００度以下、望ましくは７５０度から８００度とする加熱処理を実施する。焼成炉での加熱処理の時間は、概ね２分以内とする。

スクリーン印刷による電極の形成より以前にｐ型電極とｎ型電極との分離（以下、ｐｎ分離と称する）を行っている場合、電極材料の付着によるリーク電流の発生を抑制させるために、外縁側面１３への金属ペースト５の付着を抑制するとともに、かつ余白１４を設ける必要がある。また、電極形成後にレーザー加工等によるｐｎ分離を行う場合も、リーク電流の発生を抑制させるために、外縁側面１３への金属ペースト５の付着を抑制し、かつ余白１４を設けるように印刷マスクの周縁部を感光性乳剤１０で覆うようにパターン形成を行なうことが望ましい。

本実施の形態にかかる電極形成方法では、スクリーン印刷工程において使用される印刷マスクのメッシュに用いる糸の線径を選択することで、図８に模式断面図（要部拡大図）を示すように、電極高さｄと電極幅Ｗを最適化させることができる。

縦横糸を同径のスクリーンメッシュを用いた印刷マスクを用いた比較例の電極形成方法において、電極幅Ｗを細く精密にするには、印刷マスクに関する項目だけでも、スクリーンメッシュの高強度化によるメッシュ破れの抑制、同じく塑性変形によるメッシュの伸張の抑制等が必要となる。このため、これらの条件を満たすようスクリーンメッシュの高性能化を求めると、太陽電池セルの製造コストの大幅な上昇を招くこととなる。

これに対して、本実施の形態にかかる電極形成方法では、上記印刷マスクを使用することにより、通例の印刷機を使用しても細く精密な電極形成が可能となる。このため、本実施の形態によれば、比較例の場合と同等の精度でのスクリーン印刷により、同じ電極幅Ｗの場合でも、比較例よりも高さｄを高く形成することができ、高効率なセル特性を安定して得ることが可能となる。本実施の形態の電極形成方法は、比較例の手法に対して、印刷マスクの仕様に変更を加えることで、容易に実施することができる。本実施の形態の電極形成方法は、太陽電池セル１の受光面側の電極の形成に、特に有用なものである。

図９および図１０は、本実施の形態による太陽電池モジュールの製造方法の手順を説明する断面模式図である。まず、透光性基板１５の上に透光性樹脂部材１６を設置する。その透光性樹脂部材１６には、配線付き太陽電池セル１７を設置する。配線付き太陽電池セル１７は、所定の枚数の太陽電池セル１（図１−１参照）を並列させて、隣り合う太陽電池セル１同士を半田付き銅線等により接続することにより作製する。配線付き太陽電池セル１７は、各太陽電池セル１の裏面を上にして、透光性樹脂部材１６に設置する。

配線付き太陽電池セル１７の上には、さらに透光性樹脂部材１６および裏面シート１８を設置する。図９には、図の上部から順に、透光性基板１５、透光性樹脂部材１６、配線付き太陽電池セル１７、透光性樹脂部材１６および裏面シート１８を重ね合わせた状態を示している。

これらの部材を圧着させた状態で加熱処理を施すことにより、図１０に示すように、配線付き太陽電池セル１７が封止された透光性樹脂層１９と、透光性基板１５と、裏面シート１８とが一体化された太陽電池モジュールが作製される。上記の電極形成方法により形成された電極を備える太陽電池セル１を用いることで、高い発電効率を持つ太陽電池モジュールを得ることができる。

太陽電池モジュールの作製における加熱および圧着の処理には、ラミネータと称される真空加熱圧着装置を使用することが望ましい。ラミネータは、透光性樹脂部材１６や裏面シート１８を加熱変形させ、さらにこれらを熱硬化させることにより一体化させるとともに透光性樹脂層１９に太陽電池セルを封止する。

真空加熱圧着装置は、減圧環境下において、各部材を加熱および圧着させる。これにより、透光性基板１５および透光性樹脂部材１６間、透光性樹脂部材１６および配線付き太陽電池セル１７間、配線付き太陽電池セル１７および透光性樹脂部材１６間、透光性樹脂部材１６および裏面シート１８間のいずれについても、空隙や気泡の残留を防ぎ、各部材を均一な圧力で圧着させることができる。

真空加熱圧着装置での加熱および圧着の処理は、２００度以下、望ましくは１５０度から２００度の温度下で実施する。加熱および圧着の処理における温度は、透光性樹脂部材１６の材質等により適宜変更可能であるものとする。

透光性基板１５としては、例えばガラス基板を使用する。透光性基板１５は、太陽光を透過可能であれば良く、ガラス以外の材質からなるものとしても良い。透光性樹脂部材１６は、エチレンビニルアセテート系、ポリビニルブチラール系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、オレフィン系、ポリエステル系、シリコン系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系およびゴム系等の樹脂のうちの一つあるいは複数を含む。透光性樹脂部材１６は、太陽光を透過可能であれば、ここで挙げる以外のいずれの材質を使用するものであっても良いものとする。

裏面シート１８としては、ポリエステル系、ポリビニル系、ポリカーボネート系およびポリイミド系等の樹脂のうちの一つあるいは複数からなるシートを使用する。裏面シート１８は、太陽電池モジュールの保護に十分な強度、耐湿性および耐候性を有するものであれば、ここで挙げる以外のいずれの材質からなるものであっても良い。裏面シート１８は、強度、耐湿性および耐候性を向上させるために、樹脂材料のみならず、金属箔材料を貼り合わせた複合材料からなるものとしても良い。また、裏面シート１８は、高い反射率を持つ金属材料や、高い屈折率を持つ透光性部材を、蒸着等により樹脂材料に貼り合わせたものとしても良い。

太陽電池モジュールの端面は、ラミネート加工の密着性を向上させ、外部からの水分等の浸入を防ぐために、ゴム系樹脂部材等からなるテープにより保護することとしても良い。ゴム系樹脂部材としては、例えば、ブチルゴム等を使用する。さらに、太陽電池モジュールは、構造体としての取り扱い易さに鑑み、外周を囲うフレームを設けることとしても良い。フレームは、例えば、アルミニウムや、アルミニウム合金等の金属部材を用いて構成する。

表２は、本実施の形態により製造された太陽電池セルの特性、グリッド電極の形状および印刷マスクの仕様と比較例のマスクを用いて形成した太陽電池セルの特性との比較を表したものである。一例として、図８に示したｄとＷの値も示した。ここではライン設計幅６０μｍのマスクを用い、バイアス角２３度で固形分８５％粘度２４０Ｐａ・ｓのペーストを用いて印刷を行なった。ここでバイアス角とは、メッシュを構成する糸と感光性乳剤で形成したパターンとが交差する角度をいう。本実施の形態では、縦糸を１６φ、横糸を２０φとし、いずれも１インチあたり２９０本の糸を用いたメッシュである、２９０φ１６−２０を使用している。一方、比較例では縦糸φ、横糸共に２０φとし、いずれも１インチあたり２９０本の糸を用いたメッシュである、２９０φ２０を使用している。

表２に示す値から、本実施の形態により製造された太陽電池セルの特性、特に電流値が増加していることが判明している。これは、比較例の方法と比べて電極幅Ｗが細く形成可能になった結果であり、電極高さｄも比較例の方法と同等に維持可能になった結果でもある。従って、これらの結果、曲線因子（fill factor；ＦＦ）の向上等も加味すると、太陽電池セルの効率としては＋０．５％程度も向上させることが可能となる。ＦＦは、理論出力に対する最大出力の割合を表す数値であって、太陽電池モジュールの品質の目安の一つとされている。理論出力は、開放電圧および短絡電流の積に相当する。ＦＦは、最大出力が理論出力と同一である場合を最大値１とし、数値が１に近いほど発電効率が高いことを表す。

さらにまた、比較例２としてメッシュを構成する糸の径を変化させ実験を行なった、その結果を表３に示す。ここではライン設計幅６０μｍのマスクを用い、バイアス角２３度で固形分７９％粘度２００Ｐａ・ｓのペーストを用いて印刷を行なった。各メッシュに対する特性を測定した結果は表３に示すとおりである。ただし、この例では多結晶シリコン基板を用いた太陽電池セルに電極を形成し、測定した結果である。このため、相対的な比較しかできないが、単純比較でないことを考慮に入れて考察する。メッシュでの糸の本数が少なく、線径が太い場合には膜厚ｄは大きくできるものの、線幅が広がってしまう。一方、メッシュを構成する糸の本数を多く、線径を細くすれば、線高は低くなるものの、線幅が細くなることで電流値が上昇する。その結果効率は向上するが、線幅を細くすると耐久性が低下し、実使用は困難であることがわかる。

比較例の電極形成方法では、同等の性能を発揮する電極を形成すること自体が難しく、例え形成可能であったとしても、大幅なコスト上昇は避けられなかった。また、工業的に製造を行う上で、非常に手間のかかる方法しか選択の余地が無かった。

これに対して、本実施の形態にかかる電極形成方法により、本実施の形態は、比較例の手法に大幅な変更を加えること無く、簡便な手法により高性能な太陽電池モジュールを得ることができるため、工業上非常に有用である。

以上のように、本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法、印刷マスク、太陽電池および太陽電池モジュールは、高効率の太陽電池に有用であり、特に、大電力用の太陽電池に適している。

１ 太陽電池セル
２ 印刷マスク
３ 基板材料
４ ステージ
５ 金属ペースト
６ マスクフレーム
７ 吸引機構
８ スキージ
９ ステンレスメッシュ
１０ 感光性乳剤
１１ 縦糸
１２ 横糸
１３ 外縁側面
１４ 余白
１５ 透光性基板
１６ 透光性樹脂部材
１７ 配線付き太陽電池セル
１８ 裏面シート
１９ 透光性樹脂層
２０ 開口部
２１ グリッド電極
２２ 表バス電極
２３ アルミニウムからなる裏面電極
２４ 裏バス電極

Claims (8)

1. 基板上にｐｎ接合を有する光電変換部を形成する工程と、
   電極形状に応じた印刷マスクを介して、電極材料である導電性材料を含むペーストを前記基板の電極形成面に塗布するスクリーン印刷工程を含む太陽電池の製造方法であって、
   前記スクリーン印刷工程は、縦糸と横糸に線径の異なる糸を使用して製網したスクリーンメッシュを搭載する前記印刷マスクを使用し、前記ペーストを塗布する工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
2. 前記塗布する工程は、前記印刷マスクにおいて、線径の細い糸に対して浅い角度にてスキージを走査させることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
3. 電極材料である導電性材料を含むペーストを基板の電極形成面に塗布する際に使用する印刷マスクであって、
   前記ペーストを保持するためのスクリーンメッシュが、縦糸と横糸に線径の異なる糸を使用して製網した領域を含むことを特徴とする印刷マスク。
4. 前記スクリーンメッシュは、縦糸と横糸に線径の異なる糸を使用して製網し、
   前記線径の異なる糸の内、線径の細い糸に対して浅い角度にてスキージを走査させるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の印刷マスク。
5. 前記線径の異なる糸の内、細い糸の線径が１６マイクロメートル〜２０マイクロメートルであることを特徴とする請求項４に記載の印刷マスク。
6. 前記線径の異なる糸の内、太い糸の線径が１８マイクロメートル〜２５マイクロメートルであることを特徴とする請求項５に記載の印刷マスク。
7. 請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法を用いて形成された電極を備えることを特徴とする太陽電池。
8. 請求項７に記載の太陽電池を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。

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