JP2015112832A - スクリーン印刷用メタルマスク及び太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池のフィンガー電極を形成するためのスクリーン印刷用のメタルマスクであって、前記フィンガー電極を形成するための導電性ペーストを吐出するための1つ以上のフィンガー開口部を有する印刷用パターン領域を有し、該印刷用パターン領域の外側に補助開口を有するものであるメタルマスク。
【選択図】図1
Description
図6は、従来のメッシュマスクの拡大図である。前述のようにメッシュマスクの開口511は、メッシュ材509により遮られているため、開口を細くすればするほど、遮られる割合は増加してしまう。すると、ペーストは吐出しにくくなり、かすれや断線が発生してしまう。また、図6に示すような、幅方向や厚み方向の凸凹をメッシュ痕510と呼ぶが、これらが発生すると、電極の裾野は不必要に広がってしまい、シャドーロスとなるため変換効率が低下してしまう。
上記本発明のメタルマスクを、前記印刷用パターン領域が前記太陽電池基板上に、前記補助開口が前記太陽電池基板の領域以外に位置するように設置する工程と、
前記太陽電池基板上に前記導電性ペーストを、前記フィンガー開口部から吐出することによってパターニングする工程と、
前記吐出した導電性ペーストを熱処理して、前記フィンガー電極を形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。
上記のように、高いアスペクト比を有し抵抗率が低いフィンガー電極を、基板上に線太りなく形成することができるメタルマスク及び該メタルマスクを使用した太陽電池の製造方法が求められている。
まず、メタル部の外周に伸縮性のあるメッシュを設置し、メタルの歪みを抑える働きをするコンビネーション張りを実施した。図9は、コンビネーション張りされたメタルマスクを示す図である。図9に示すように、メタル部717の外周に伸縮性のあるメッシュ(コンビネーション部716)を設置したものを枠715に固定したメタルマスクを用いた。ここでメタル部717は、被印刷物の範囲714の内側にフィンガー開口部718を有する印刷用パターン領域を有する。しかしながら、コンビネーション張りを実施しただけでは、印刷用パターン領域の中心付近と、最も外側に位置するフィンガー開口付近とのメタル部分の伸縮性の差は小さくならず、線太りが発生してしまった。
本発明のメタルマスクは、太陽電池のフィンガー電極を形成するためのスクリーン印刷用のメタルマスクであって、フィンガー電極を形成するための導電性ペーストを吐出するための1つ以上のフィンガー開口部を有する印刷用パターン領域を有し、印刷用パターン領域の外側に補助開口を有するものである。
更に本発明では、上記本発明のメタルマスクの外周に、更に、メッシュを有することが好ましい。
本発明の太陽電池の製造方法は、スクリーン印刷法で、太陽電池基板上に太陽電池用のフィンガー電極を形成する太陽電池の製造方法であって、上記本発明のメタルマスクを、前記印刷用パターン領域が前記太陽電池基板上に、前記補助開口が前記太陽電池基板の領域以外に位置するように設置する工程と、前記太陽電池基板上に前記導電性ペーストを、前記フィンガー開口部から吐出することによってパターニングする工程と、前記吐出した導電性ペーストを熱処理して、前記フィンガー電極を形成する工程とを有する製造方法である。
まず、高純度シリコンにホウ素あるいはガリウムのようなIII族元素をドープし、比抵抗0.1〜5Ω・cmとしたアズカット単結晶{100}p型シリコン基板表面のスライスダメージを、濃度5〜60%の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、もしくは、ふっ酸と硝酸の混酸などを用いてエッチングする。単結晶シリコン基板は、CZ法、FZ法いずれの方法によって作製されてもよい。また、多結晶や化合物半導体でも良い。
次いで、裏面電極をスクリーン印刷法で形成する。上記基板の裏面に、銀粉末とガラスフリットを有機物バインダで混合したペーストをバスバー状にスクリーン印刷したのち、アルミ粉末を有機物バインダで混合したペーストをバスバー以外の領域にスクリーン印刷する。印刷後、5〜30分間700〜800℃の温度で焼成して、裏面電極が形成される。裏面電極形成は印刷法による方が好ましいが、蒸着法、スパッタ法等で作製することも可能である。
上記基板の表面に、銀粉末とガラスフリットと有機物バインダを混合した導電性ペーストを、フィンガー電極幅が15〜100μm、フィンガー電極間隔0.5〜4.0mmで設計されたフィンガーパターンを有するメタルマスクを用いて印刷する。メタルマスクの場合、バスバー電極とフィンガー電極のような直交したパターンは同時に印刷できないため、図11のようなパターンにすることが望ましい。メッシュマスクのように、開口を支える支持体がないため、パターンがたわんでしまうためである。表面電極におけるバスバー電極の形成方法については、特に限定されない。例えば、図11等に示すようなフィンガー開口部を有するメタルマスクを用いて、フィンガー電極用の導電性ペーストを印刷した際には、同じ導電性ペーストを使用し、バスバー電極用の印刷用パターンを有するメッシュマスクを用いて、フィンガー電極同士を繋ぐようにバスバー電極用の導電性ペーストを印刷する。
本発明の有効性を確認するため、以下の工程を半導体基板60000枚について行い、太陽電池60000枚を作製した。
補助開口と印刷用パターン領域との距離を下記No.1〜6のように変更した以外は、実施例1と同じ工程で、半導体基板70枚に対して、太陽電池70枚を作製した。
メタルマスクの補助開口の形状を図12、図15、図16に変更した以外は、実施例2と同じ工程で、半導体基板50枚に対して、太陽電池50枚を作製した。図12は、ドットパターン一列の補助開口1219、図15は四角形状の補助開口1519、図16は台形状の補助開口1619を有するメタルマスクを示す図である。実施例3で用いたメタルマスクの補助開口の形状は、実施例2で用いたものと同じ幅100μmの直線パターン(図14)、直径100μmのドットパターン(図12)、幅100μmの四角形パターン(図15)、幅100μmの台形パターン(図16)である。なお、補助開口は、印刷用パターン領域との距離が5.0mmとなる場所にそれぞれ設置した。
メタルマスクの補助開口の形状を図13、図17に変更した以外は、実施例2と同じ工程で、半導体基板30枚に対して、太陽電池30枚を作製した。図13は、ドットパターン三列の補助開口1319、図17は直線状二列の補助開口1719を有するメタルマスクを示す図である。実施例4で用いたメタルマスクの補助開口の形状は、直径100μmのドットパターンを3列(図13)、幅100μmの直線パターンを2列(図17)である。なお、補助開口は、印刷用パターン領域との距離が5.0mmとなる場所にそれぞれ設置した。
103…BSF層、 104…アルミ電極、 105、205…表面バスバー、
106、306…裏面バスバー、 207、607…フィンガー電極、
408…スキージ 409、509…メッシュ材、 410…乳剤、 510…メッシュ痕、
511、811…開口、 612…線太り、 613…太陽電池基板、
714、1014…被印刷物の範囲、 715、1015…枠、
716…コンビネーション部、 717、817、917、1017…メタル部、
718、918、1018…フィンガー開口部、
1019、1219、1319、1419、1519、1619、1719…補助開口。
Claims (8)
- 太陽電池のフィンガー電極を形成するためのスクリーン印刷用のメタルマスクであって、
前記フィンガー電極を形成するための導電性ペーストを吐出するための1つ以上のフィンガー開口部を有する印刷用パターン領域を有し、該印刷用パターン領域の外側に補助開口を有するものであることを特徴とするメタルマスク。 - 前記補助開口の形状が、直線状、方形状、台形状、円形状、楕円形状、又はこれらの形状の組み合わせのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のメタルマスク。
- 前記補助開口が、前記印刷用パターン領域の両側に、前記フィンガー開口部の長手方向に沿って1つずつ以上設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のメタルマスク。
- 前記補助開口と前記印刷用パターン領域との距離が500μm以上、100mm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のメタルマスク。
- 前記フィンガー開口部の幅が15〜100μmであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のメタルマスク。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のメタルマスクの外周に、更に、メッシュを有するものであることを特徴とするメタルマスク。
- スクリーン印刷法で、太陽電池基板上に太陽電池用のフィンガー電極を形成する太陽電池の製造方法であって、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のメタルマスクを、前記印刷用パターン領域が前記太陽電池基板上に、前記補助開口が前記太陽電池基板の領域以外に位置するように設置する工程と、
前記太陽電池基板上に前記導電性ペーストを、前記フィンガー開口部から吐出することによってパターニングする工程と、
前記吐出した導電性ペーストを熱処理して、前記フィンガー電極を形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記パターニングする工程において、前記補助開口から前記導電性ペーストが吐出するのを防ぐためのせき止め部材を有するスキージを用いて前記パターニングを行うことを特徴とする請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
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