JP2023521863A - 太陽電池用金属電極、その製造方法及びマスク - Google Patents
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Abstract
太陽電池用金属電極、その製造方法及びマスクを提供する。本発明の太陽電池用金属電極の製造方法は、所望の電極形状に従って高分子薄膜をレーザーでエッチングし、マスクを製造するステップと、マスクを基板上に固定して、物理蒸着方法によってマスク上に金属膜をめっきし、基板上に所望の形状の金属電極又は電極シード層を成長させるステップとを含む。本発明の方法は、作製コストが低く、製造された電極は、導電率が高く、遮光面積が小さく、光電変換率が高い。【選択図】図１
Description
本発明は太陽電池用金属電極、その製造方法、及び前記製造方法に使用されるマスクに関する。
太陽電池は太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、クリーンエネルギーの重要な供給源である。電極は太陽電池の重要な構成部品であり、主に線幅が１００μｍ以下のアレイグリッド構造である。
現在、太陽電池用電極の製造には、銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスを採用するのが一般的であり、得られた電極の線幅は３０μｍ以上である。銀ペーストは、銀を主成分とするので、コストが高く、また、導電率が金属銀よりもはるかに低いので、所定の導電率を得るためには、比較的太い電極グリッド線が必要となり、その結果として、より多くの原材料が必要であり、コストがさらに増加し、かしも、電極が太い場合、より多くの太陽光が遮断されてしまう。また、薄膜太陽電池用電極を印刷する場合、印刷面積が０．７２ｍ２以上であり、歩留まりが低く、設備やプロセスへの要件が高くなる。
本発明の目的の１つは電極の新しい製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は製造された金属電極を提供することである。
本発明の別の目的は前記金属電極を備える太陽電池を提供することである。
一つの態様では、本発明は、
所望の電極形状に従って高分子薄膜をレーザーでエッチングし、マスクを製造するステップと、
マスクを基板上に固定して、物理蒸着（ＰＶＤ）方法によってマスク上に金属膜をめっきし、基板上に所望の形状の金属電極又は電極シード層を成長させるステップとを含む太陽電池用金属電極の製造方法を提供する。
所望の電極形状に従って高分子薄膜をレーザーでエッチングし、マスクを製造するステップと、
マスクを基板上に固定して、物理蒸着（ＰＶＤ）方法によってマスク上に金属膜をめっきし、基板上に所望の形状の金属電極又は電極シード層を成長させるステップとを含む太陽電池用金属電極の製造方法を提供する。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、前記高分子薄膜の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン薄膜（ＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、又は厚さが要件を満たしている他の高分子薄膜である。高分子薄膜は粘着性を有しない薄膜であってもよいし、粘着性を有する高分子薄膜、すなわち、いわゆる粘着テープであってもよい。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、前記高分子薄膜の厚さが１μｍ～５００μｍである。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、マスクを製造する工程は、超高速レーザー（パルス幅がｐｓ～ｆｓオーダーのレーザー）を用いて高分子薄膜に所望の電極形状のスリットを製造することを含む。本発明の方法を用いることにより、微細に加工された高分子薄膜マスクが製造され得る。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、レーザーエッチングされた高分子薄膜のスリットの幅（即ち、製造された電極線の幅）が１μｍ～１０００μｍである。具体的には、結晶シリコン太陽電池のフィンガー又は通常のグリッド線を製造する場合、スリットの幅が好ましくは１μｍ～１００μｍであり、さらに好ましくは１μｍ～２０μｍであり、結晶シリコン太陽電池のバスバーを製造する場合、スリットの幅が好ましくは１００μｍ～５００μｍである。スリットの具体的な幅は、具体的には、所望の電極形状に応じて決定されてもよい。スリット長さは電池の電極設計に応じて決定される。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、前記基板は太陽電池セルであってもよい。マスクを太陽電池セルに固定して、ＰＶＤ方法によってマスク上に金属膜をめっきして、太陽電池セル上に所望の形状の金属電極を直接成長させる。前記基板は他の膜板（ここでの他の膜板とは、マスクとは異なる別の膜板を指す）であってもよい。基板上に金属電極をめっきした後に、太陽電池に転写して太陽電極とする。例えば、プラスチップ薄膜（完全な平面を有するものであればよく、例えば透明ＰＥＴ薄膜であってもよい）上に電極を成長させ、次に、電極を備えた薄膜を直接反転して太陽電池に付けることによって、太陽電池用電極を作製するという目的も達成できる。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、高分子薄膜マスクを基板上に固定する方法は、両面テープ、接着剤、固定スロット、スライドステージのうちの１種又は複数種の組み合わせを採用する方式を含む。マスクには粘着性を有する粘着テープが使用される場合、固定方法は直接粘着することであってもよい。
本発明では、前記太陽電池セルは、１つ又は複数のＰＮ接合が製造されて、光起電力効果を発生できるデバイスの総称である。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、物理蒸着方法によってマスク上に金属膜をめっきする際に、ＰＶＤ方法は単一のＰＶＤプロセス又は複数のＰＶＤプロセスを組み合わせた方法を含む。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、使用される金属は単一の金属、合金、複数種の金属の重ね合わせ、金属と合金の重ね合わせ、又は合金と合金の重ね合わせを含む。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、選択的に、ＰＶＤにより金属を堆積する前に、一層の非金属膜を緩衝層として予め堆積し、また、この緩衝層を追加しなくてもよい。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の太陽電池用金属電極の製造方法においては、太陽電池セル上に所望の形状（即ち、マスクのスリットと形状がほぼ一致する細い線）の金属電極を成長させた後、マスクを除去するようにしてもよい。
本発明の製造方法では、導電の要件を満たしている電極を直接製造して使用してもよいし、導電の要件にまだ達していない電極を電極シード層として製造した後、電気めっきなどの非真空プロセス、すなわち、より低価なプロセスによって、完全な電極を製造し続けてもよい。
別の態様では、本発明は、また、上記の方法によって製造された金属電極を提供する。本発明で製造される電極は、直接使用してもよいし、電極シード層としてもよい。
別の態様では、本発明は、また、上記の方法で製造される金属電極を備える太陽電池を提供する。
別の態様では、本発明は、また、本発明の前記太陽電池用金属電極の製造方法によって金属電極を製造する工程を含む太陽電池の製造方法を提供する。
別の態様では、本発明は、また、所望の電極形状に従って高分子薄膜をレーザーでエッチングすることによって製造されるマスクを提供する。
本発明では、低価な高分子薄膜をマスクとして、レーザーによってスクライブすることで、細く（例えば１～２０μｍの任意の幅）かつ正確で制御可能なスリットを有するマスクを製造して、電極の製造に供することができる。
本発明のいくつかの具体的な実施形態によれば、本発明は、高分子薄膜に電極形状のスリットを有するものであるマスクを提供する。即ち、本発明のマスクは、電極形状のスリットが形成された高分子薄膜である。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明のマスクにおいては、前記高分子薄膜は、
（１）高分子薄膜の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン薄膜（ＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの１種又は複数種であること、及び／又は
（２）高分子薄膜は粘着性を有すること、のうちの１つ又は複数の特徴を有してもよい。
（１）高分子薄膜の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン薄膜（ＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの１種又は複数種であること、及び／又は
（２）高分子薄膜は粘着性を有すること、のうちの１つ又は複数の特徴を有してもよい。
本発明のいくつかの実施形態では、マスクである高分子薄膜は粘着性を有するものであり、その粘着性は高分子薄膜自体の性能であってもよく、高分子薄膜の表面に粘着層を追加したものであってもよい。高分子薄膜の粘着性を有する面は高分子薄膜マスクを基板上に粘着固定することに用いられてもよい。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明のマスクにおいては、前記スリットの幅が１μｍ～１０００μｍである。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明のマスクにおいては、前記スリットの幅が１μｍ～１００μｍであり、好ましくは１μｍ～２０μｍであり、該マスクは、結晶シリコン太陽電池のフィンガー又は通常のグリッド線を製造するためのものである。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明のマスクにおいては、前記スリットの幅が１００μｍ～５００μｍであり、該マスクは、結晶シリコン太陽電池のバスバーを製造するためのものである。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明のマスクにおいては、その厚さが高分子薄膜の厚さであり、１μｍ～５００μｍであってもよい。
前記の通り、本発明は、以下の特徴を有する太陽電池用金属電極の製造方法を提供する。
１、作製コストは低い。本発明に使用されるマスクでは、レーザー製造プロセス及びＰＶＤプロセスのコストは低い。
２、製造された電極の導電率は高い。使用される金属の導電率は銀ペーストの導電率よりも高い。
３、遮光面積はより小さい。レーザーで製造されたスリットは、１～２０μｍ、さらに１～１０μｍと細くされてもよく、従来の印刷プロセス（３０μｍ～８０μｍ）によるものよりも細く、遮光面積がより小さく、効率がより高く、そして、正確で制御可能である。
１、作製コストは低い。本発明に使用されるマスクでは、レーザー製造プロセス及びＰＶＤプロセスのコストは低い。
２、製造された電極の導電率は高い。使用される金属の導電率は銀ペーストの導電率よりも高い。
３、遮光面積はより小さい。レーザーで製造されたスリットは、１～２０μｍ、さらに１～１０μｍと細くされてもよく、従来の印刷プロセス（３０μｍ～８０μｍ）によるものよりも細く、遮光面積がより小さく、効率がより高く、そして、正確で制御可能である。
本発明の技術的特徴、目的及び有益な効果をより明確に理解するために、以下、本発明の技術的解決手段を詳細に説明するが、本発明の実施可能な範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
＜実施例１＞ＨＩＴ太陽電池用電極のフィンガーの製造
本実施例は、以下のステップ（１）～（５）を含むＨＩＴ太陽電池のフィンガー電極の製造方法を提供する。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが３０μｍであるＰＥＴ又はＰＩプラスチップ薄膜において間隔が２ｍｍ、幅が２０μｍであるスリットをレーザーによってカットし、図１に示すＰＥＴ又はＰＩ薄膜マスク１０を得る。スリットの形状は必要に応じて決定される。
（２）図２に示すように、マスク１０を透明導電膜が製造されたＨＩＴ太陽電池セル２０の上に両面テープで固定し、ただし、両面テープはステップ（１）の前記スリットを避けなければならない。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきして、金属電極を製造し、具体的には、まず、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきした後、蒸発方法によって厚さが８μｍであるアルミニウムをめっきする。
（４）ＰＥＴ又はＰＩ薄膜を剥離すると、間隔が２ｍｍ、線幅が２０μｍ、高さが８μｍである電極グリッド線を得る。
（５）電池セルの他方の面にステップ（１）～（４）を繰り返して、他方の面の電極グリッド線を得る。
本実施例は、以下のステップ（１）～（５）を含むＨＩＴ太陽電池のフィンガー電極の製造方法を提供する。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが３０μｍであるＰＥＴ又はＰＩプラスチップ薄膜において間隔が２ｍｍ、幅が２０μｍであるスリットをレーザーによってカットし、図１に示すＰＥＴ又はＰＩ薄膜マスク１０を得る。スリットの形状は必要に応じて決定される。
（２）図２に示すように、マスク１０を透明導電膜が製造されたＨＩＴ太陽電池セル２０の上に両面テープで固定し、ただし、両面テープはステップ（１）の前記スリットを避けなければならない。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきして、金属電極を製造し、具体的には、まず、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきした後、蒸発方法によって厚さが８μｍであるアルミニウムをめっきする。
（４）ＰＥＴ又はＰＩ薄膜を剥離すると、間隔が２ｍｍ、線幅が２０μｍ、高さが８μｍである電極グリッド線を得る。
（５）電池セルの他方の面にステップ（１）～（４）を繰り返して、他方の面の電極グリッド線を得る。
本実施例の電極は、銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスよりもはるかに低価であり、また、２０μｍのグリッド線は従来技術によるグリッド線よりも狭く、これにより、太陽光への遮断を減らして、太陽電池の転化効率を向上させる。
１６６ｍｍのシリコンウエハを例とすると、従来技術における電極プロセスと本発明で製造される電極を比較した結果、
（１）コストの比較
従来技術におけるプロセス：フィンガーの銀ペーストの使用量が９２～１２５ｍｇであり、銀ペーストの単価が４８００～５５００ＣＮＹ／ｋｇであり、コストが約０．５ＣＮＹ／枚であり；
本発明の技術：厚さが３０μｍであるＰＥＴ膜のコストは、０．１ＣＮＹ／枚（厚さが３０μｍであるＰＩ膜のコストが０．１２ＣＮＹ／枚であり、注：ＰＩは高温に強く、変形が小さく、繰り返して使用可能であり、５回で計算する）であり、Ａｌは、使用量（損耗も含める）が２．８ｇであり、１．７ＣＮＹ／ｋｇであり、０．０５ＣＮＹ／枚であり、接着剤とレーザーとの合計は０．０３ＣＮＹ／枚であり、全体の合計は０．１８ＣＮＹ／枚（又はＰＩ膜の場合は０．２０ＣＮＹ／枚）である。
（２）遮光面積の比較
従来技術におけるプロセス：フィンガーが４０μｍであり、間隔が１．７ｍｍであり、遮光率が２．３５％であり；
本発明の技術：フィンガーが２０μｍであり、間隔が２．０ｍｍであり、遮光率が１．０％である。
（１）コストの比較
従来技術におけるプロセス：フィンガーの銀ペーストの使用量が９２～１２５ｍｇであり、銀ペーストの単価が４８００～５５００ＣＮＹ／ｋｇであり、コストが約０．５ＣＮＹ／枚であり；
本発明の技術：厚さが３０μｍであるＰＥＴ膜のコストは、０．１ＣＮＹ／枚（厚さが３０μｍであるＰＩ膜のコストが０．１２ＣＮＹ／枚であり、注：ＰＩは高温に強く、変形が小さく、繰り返して使用可能であり、５回で計算する）であり、Ａｌは、使用量（損耗も含める）が２．８ｇであり、１．７ＣＮＹ／ｋｇであり、０．０５ＣＮＹ／枚であり、接着剤とレーザーとの合計は０．０３ＣＮＹ／枚であり、全体の合計は０．１８ＣＮＹ／枚（又はＰＩ膜の場合は０．２０ＣＮＹ／枚）である。
（２）遮光面積の比較
従来技術におけるプロセス：フィンガーが４０μｍであり、間隔が１．７ｍｍであり、遮光率が２．３５％であり；
本発明の技術：フィンガーが２０μｍであり、間隔が２．０ｍｍであり、遮光率が１．０％である。
上記の比較から、本発明は従来技術よりも遮光を５７％減らし、また、コストを６０％削減できることが分かった。
＜実施例２＞ＨＩＴ太陽電池用電極（フィンガー＋バスバー）の製造
本実施例は、以下のステップ（１）～（５）を含むＨＩＴ太陽電池用電極の製造方法を提供する。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが３５μｍであって、自体に粘性を持つＰＯプラスチップ薄膜において、図３に示すパターンを持つ、電極に所望のスリットをレーザーによってカットし、図３に示すようなＰＯ薄膜マスク３０を得る。
（２）図４に示すように、マスク３０を透明導電膜が製造されたＨＩＴ太陽電池セル４０上に粘着する。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきして、金属電極を製造し、具体的には、まず、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきした後、蒸発方法によって厚さが８μｍであるアルミニウムをめっきする。
（４）ＰＯ薄膜を剥離すると、間隔が２ｍｍ、線幅が２０μｍ、高さが８μｍであるフィンガー、及び、３３ｍｍごとに幅が３００ｕｍ、高さが８ｕｍであるバスバー１本を得る。
（５）電池セルの他方の面にステップ（１）～（４）を繰り返して、他方の面の電極グリッド線を得る。
本実施例の電極は、銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスよりも遥かに低価であり、また、２０μｍのフィンガー、３００μｍのバスバーは、全て従来技術によるグリッド線よりも狭く、これにより、太陽光への遮断を減らして、太陽電池の転化効率を向上させる。
本実施例は、以下のステップ（１）～（５）を含むＨＩＴ太陽電池用電極の製造方法を提供する。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが３５μｍであって、自体に粘性を持つＰＯプラスチップ薄膜において、図３に示すパターンを持つ、電極に所望のスリットをレーザーによってカットし、図３に示すようなＰＯ薄膜マスク３０を得る。
（２）図４に示すように、マスク３０を透明導電膜が製造されたＨＩＴ太陽電池セル４０上に粘着する。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきして、金属電極を製造し、具体的には、まず、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきした後、蒸発方法によって厚さが８μｍであるアルミニウムをめっきする。
（４）ＰＯ薄膜を剥離すると、間隔が２ｍｍ、線幅が２０μｍ、高さが８μｍであるフィンガー、及び、３３ｍｍごとに幅が３００ｕｍ、高さが８ｕｍであるバスバー１本を得る。
（５）電池セルの他方の面にステップ（１）～（４）を繰り返して、他方の面の電極グリッド線を得る。
本実施例の電極は、銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスよりも遥かに低価であり、また、２０μｍのフィンガー、３００μｍのバスバーは、全て従来技術によるグリッド線よりも狭く、これにより、太陽光への遮断を減らして、太陽電池の転化効率を向上させる。
１６６ｍｍのシリコンウエハを例とすると、従来技術における電極プロセスと本発明で製造される電極を比較した結果、
（１）コストの比較
従来技術におけるプロセス：フィンガーの銀ペーストの使用量が１６５～１８０ｍｇであり、銀ペーストの単価が４８００～５５００ＣＮＹ／ｋｇであり、コストが約０．８５ＣＮＹ／枚であり；
本発明技術：厚さが３５μｍであるＰＯ膜のコストは、０．１８ＣＮＹ／枚であり、Ａｌは、使用量（損耗も含める）が２．８ｇであり、１．７ＣＮＹ／ｋｇであり、０．０５ＣＮＹ／枚であり、レーザーは０．０１ＣＮＹ／枚であり、全体の合計は０．２６ＣＮＹ／枚である。
（２）遮光面積の比較
従来技術におけるプロセス（５ＢＢ）：フィンガーが４０μｍであり、間隔が１．７ｍｍであり、バスバーが０．７ｍｍであり、間隔が３３ｍｍであり、遮光率が４．５％であり；
本発明の技術：フィンガーが２０μｍであり、間隔が２．０ｍｍであり、バスバーが０．３ｍｍであり、間隔が３３ｍｍであり、遮光率が１．９％である。
（１）コストの比較
従来技術におけるプロセス：フィンガーの銀ペーストの使用量が１６５～１８０ｍｇであり、銀ペーストの単価が４８００～５５００ＣＮＹ／ｋｇであり、コストが約０．８５ＣＮＹ／枚であり；
本発明技術：厚さが３５μｍであるＰＯ膜のコストは、０．１８ＣＮＹ／枚であり、Ａｌは、使用量（損耗も含める）が２．８ｇであり、１．７ＣＮＹ／ｋｇであり、０．０５ＣＮＹ／枚であり、レーザーは０．０１ＣＮＹ／枚であり、全体の合計は０．２６ＣＮＹ／枚である。
（２）遮光面積の比較
従来技術におけるプロセス（５ＢＢ）：フィンガーが４０μｍであり、間隔が１．７ｍｍであり、バスバーが０．７ｍｍであり、間隔が３３ｍｍであり、遮光率が４．５％であり；
本発明の技術：フィンガーが２０μｍであり、間隔が２．０ｍｍであり、バスバーが０．３ｍｍであり、間隔が３３ｍｍであり、遮光率が１．９％である。
上記の比較から、本発明は従来技術よりも遮光を５８％減らし、また、コストを７０％削減できることが分かった。
＜実施例３＞薄膜太陽電池用電極の製造
本実施例は、以下のステップ（１）～（５）を含む薄膜太陽電池（テルル化カドミウム太陽電池、銅・インジウム・ガリウム・セレン太陽電池、ペロブスカイト太陽電池）用電極の製造方法を提供する。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが６５μｍであって、自体に粘性を持つＰＶＣプラスチップ薄膜において、間隔が４ｍｍであり、幅が８０μｍであり、図５に示すパターンのスリットをレーザーによってカットし、図５に示すＰＶＣ薄膜マスク５０を得る。
（２）図６に示すように、マスク５０を厚さが１００μｍであるＰＥＴ薄膜６０上に粘着する。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきして、金属電極を製造し、具体的には、まず、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきした後、蒸発方法によって厚さが２μｍである銅をめっきし、次に、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきする。
（４）ＰＶＣ薄膜を剥離すると、ＰＥＴ膜上に成長させた間隔が４ｍｍ、線幅が８０μｍ、高さが２μｍである電極を得る。
（５）ステップ（４）で得られたＰＥＴ薄膜６０上に成長させた電極７０を、電極７０の一方側が太陽電池に面するように、透明導電膜層がめっきされた薄膜太陽電池８０上に貼り付ける。そうすると、図７に示すように、電極の製造を完了する。後続のラミネートなどのプロセスによって、電極は電池の表面に貼り付けられる。
本実施例は、以下のステップ（１）～（５）を含む薄膜太陽電池（テルル化カドミウム太陽電池、銅・インジウム・ガリウム・セレン太陽電池、ペロブスカイト太陽電池）用電極の製造方法を提供する。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが６５μｍであって、自体に粘性を持つＰＶＣプラスチップ薄膜において、間隔が４ｍｍであり、幅が８０μｍであり、図５に示すパターンのスリットをレーザーによってカットし、図５に示すＰＶＣ薄膜マスク５０を得る。
（２）図６に示すように、マスク５０を厚さが１００μｍであるＰＥＴ薄膜６０上に粘着する。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきして、金属電極を製造し、具体的には、まず、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきした後、蒸発方法によって厚さが２μｍである銅をめっきし、次に、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２０ｎｍであるニッケルをめっきする。
（４）ＰＶＣ薄膜を剥離すると、ＰＥＴ膜上に成長させた間隔が４ｍｍ、線幅が８０μｍ、高さが２μｍである電極を得る。
（５）ステップ（４）で得られたＰＥＴ薄膜６０上に成長させた電極７０を、電極７０の一方側が太陽電池に面するように、透明導電膜層がめっきされた薄膜太陽電池８０上に貼り付ける。そうすると、図７に示すように、電極の製造を完了する。後続のラミネートなどのプロセスによって、電極は電池の表面に貼り付けられる。
本実施例の電極は以下の利点がある。
ａ．電極をＰＥＴ薄膜に成長させた後、逆様にして電池の表面に貼り付けることによって、電極プロセスの不良によるモジュール全体の廃棄を削減することができ、特に薄膜太陽電池用電極の製造に適している。結晶シリコン太陽電池の長さと幅の両方が１６６ｍｍであるサイズに対して、薄膜太陽電池は、サイズが６００ｍｍ、幅が１２００ｍｍであり、又はそれよりも大きい基板上に電極を製造する必要があり、サイズが大きいほど、製造の歩留まりが低い。
ｂ．コストは銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスのコストよりも低い。
ａ．電極をＰＥＴ薄膜に成長させた後、逆様にして電池の表面に貼り付けることによって、電極プロセスの不良によるモジュール全体の廃棄を削減することができ、特に薄膜太陽電池用電極の製造に適している。結晶シリコン太陽電池の長さと幅の両方が１６６ｍｍであるサイズに対して、薄膜太陽電池は、サイズが６００ｍｍ、幅が１２００ｍｍであり、又はそれよりも大きい基板上に電極を製造する必要があり、サイズが大きいほど、製造の歩留まりが低い。
ｂ．コストは銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスのコストよりも低い。
＜実施例４＞
まず、電極シード層を作製し、次に、非真空プロセスによって電極を製造する。
本実施例は、まず、電極シード層を作製し、次に、非真空プロセスによって電極を製造する方法を提供し、当該方法はステップ（１）～（６）を含む。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが６５μｍであって、自体に粘性を持つＰＶＣプラスチップ薄膜において、間隔が２ｍｍであり、幅が３０μｍであり、図８に示すパターンのスリットをレーザーによってカットし、図８に示すＰＶＣ薄膜マスク９０を得る。
（２）図９に示すように、マスク９０を厚さが１００μｍであるＰＯ薄膜１００上に粘着する。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきし、金属電極シード層を製造し、具体的には、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２００ｎｍである銅をめっきする。
（４）ＰＶＣ薄膜を剥離すると、ＰＯ膜上に成長させた間隔が２ｍｍ、線幅が３０μｍ、高さが２００ｎｍである電極シード層を得る。
（５）電気めっきプロセスによってステップ（４）で得られた電極シード層上に膜を３μｍ高さまでめっきし続ける。
（６）ステップ（５）で得られたＰＯ薄膜１００上に成長させた電極１１０を、電極１１０の一方側が太陽電池に面するように、透明導電膜層がめっきされた薄膜太陽電池又はＨＩＴ電池１２０上に貼り付ける。そうすると電極を製造する。図１０に示すように、後続のラミネートなどのプロセスによって、電極は電池の表面に貼り付けられる。
まず、電極シード層を作製し、次に、非真空プロセスによって電極を製造する。
本実施例は、まず、電極シード層を作製し、次に、非真空プロセスによって電極を製造する方法を提供し、当該方法はステップ（１）～（６）を含む。
（１）レーザーによって高分子薄膜マスクを製造し、具体的には、厚さが６５μｍであって、自体に粘性を持つＰＶＣプラスチップ薄膜において、間隔が２ｍｍであり、幅が３０μｍであり、図８に示すパターンのスリットをレーザーによってカットし、図８に示すＰＶＣ薄膜マスク９０を得る。
（２）図９に示すように、マスク９０を厚さが１００μｍであるＰＯ薄膜１００上に粘着する。
（３）物理蒸着（ＰＶＤ）方法によって膜をめっきし、金属電極シード層を製造し、具体的には、マグネトロンスパッタリング方法によって厚さが２００ｎｍである銅をめっきする。
（４）ＰＶＣ薄膜を剥離すると、ＰＯ膜上に成長させた間隔が２ｍｍ、線幅が３０μｍ、高さが２００ｎｍである電極シード層を得る。
（５）電気めっきプロセスによってステップ（４）で得られた電極シード層上に膜を３μｍ高さまでめっきし続ける。
（６）ステップ（５）で得られたＰＯ薄膜１００上に成長させた電極１１０を、電極１１０の一方側が太陽電池に面するように、透明導電膜層がめっきされた薄膜太陽電池又はＨＩＴ電池１２０上に貼り付ける。そうすると電極を製造する。図１０に示すように、後続のラミネートなどのプロセスによって、電極は電池の表面に貼り付けられる。
本実施例の電極は以下の利点がある。
ａ．非真空電気めっきプロセスは低温プロセスであり、電極の成長を効率的に実施できる。
ｂ．コストは銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスのコストよりも低い。
ａ．非真空電気めっきプロセスは低温プロセスであり、電極の成長を効率的に実施できる。
ｂ．コストは銀ペーストをスクリーン印刷するプロセスのコストよりも低い。
以上は本発明の好適な実施例に過ぎず、他のタイプの太陽電池に適用されてもよく、これは本発明を制限するものではなく、本発明の主旨及び原則内で行われる全ての修正、同等置換や改良などは全て本発明の保護範囲に含まれるものとする。
Claims (15)
- 所望の電極形状に従って高分子薄膜をレーザーでエッチングし、マスクを製造するステップと、
マスクを基板上に固定して、物理蒸着方法によってマスク上に金属膜をめっきし、基板上に所望の形状の金属電極又は電極シード層を成長させるステップと、を含む太陽電池用金属電極の製造方法。 - 前記高分子薄膜の厚さが１μｍ～５００μｍである請求項１に記載の製造方法。
- マスクを製造する工程は、超高速レーザーを用いて高分子薄膜に所望の電極形状のスリットを製造することを含む請求項１に記載の製造方法。
- 前記スリットの幅が１μｍ～１０００μｍであり、
具体的には、結晶シリコン太陽電池のフィンガー又は通常のグリッド線を製造する場合、スリットの幅が好ましくは１μｍ～１００μｍであり、さらに好ましくは１μｍ～２０μｍであり、結晶シリコン太陽電池のバスバーを製造する場合、スリットの幅が好ましくは１００μｍ～５００μｍである請求項３に記載の製造方法。 - 前記基板は太陽電池セル又は他の膜板である請求項１に記載の製造方法。
- マスクを基板上に固定する方法は、両面テープ、接着剤、固定スロット、スライドステージのうちの１種又は複数種の組み合わせを採用する方式を含む請求項１に記載の製造方法。
- 使用される金属は単一の金属、合金、複数の金属の重ね合わせ、金属と合金の重ね合わせ、又は合金と合金の重ね合わせを含み、
選択的に、物理蒸着方法により金属を堆積する前に、一層の非金属膜を緩衝層として予め堆積するステップをさらに含む請求項１に記載の製造方法。 - 太陽電池セル上に所望の形状の金属電極を成長させた後、マスクを除去するステップをさらに含む、請求項１前記の製造方法。
- 請求項１～８のいずれか１項に記載の製造方法によって金属電極を製造する工程を含む太陽電池の製造方法。
- 所望の電極形状に従って高分子薄膜をレーザーでエッチングすることにより製造されるマスク。
- 高分子薄膜に電極形状のスリットを有するものであり、前記高分子薄膜は、
（１）高分子薄膜の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン薄膜（ＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの１種又は複数種であること、及び／又は
（２）高分子薄膜は粘着性を有すること、のうちの１つ又は複数の特徴を有するマスク。 - 前記スリットの幅が１μｍ～１０００μｍである請求項１１に記載のマスク。
- 前記スリットの幅が１μｍ～１００μｍであり、好ましくは１μｍ～２０μｍであり、
結晶シリコン太陽電池のフィンガー又は通常のグリッド線を製造するためのものである請求項１２に記載のマスク。 - 前記スリットの幅が１００μｍ～５００μｍであり、
結晶シリコン太陽電池のバスバーを製造するためのものである請求項１２に記載のマスク。 - 前記高分子薄膜の厚さが１μｍ～５００μｍである請求項１０又は１１に記載のマスク。
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