JP2716641B2

JP2716641B2 - 光起電力素子の集電電極及びその製造方法

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Publication number: JP2716641B2
Application number: JP4347456A
Authority: JP
Inventors: 敏彦三村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JPH06204530A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い変換効率を有する
光発電素子に係り、特に光起電力素子の集電電極及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光発電素子の集電電極としては、
図１８に示すように、電極形成面たる透明電極層１８１
上に導電性ペースト１１２をスクリーン印刷により付着
させ、これを加熱硬化させたものが知られている。ここ
で、導電ペースト１８２は、その線幅ｄが１００〜１５
０μｍ、厚みｈが１０〜２０μｍ程度であるものが量産
用として一般的である。

【０００３】一方、導電性ペースト１８２の材料は多岐
にわたっているが、一般に高温処理を嫌うアモルファス
シリコン太陽電池では、ポリエステル系、ポリイミド
系、エポキシ系、フェノール系等の熱硬化性樹脂に直径
１〜５μｍぐらいの銅や銀の微粒子を単分散させたポリ
マーペーストが用いられる。

【０００４】ポリマーペーストは、その導電率がその用
途に応じた樹脂量と金属微粒子の混合割合で決定され、
銀ペーストにおいては、体積抵抗率が３×１０ ^-5〜５×
１０^-5Ωｃｍであるものがよく用いられている。

【０００５】一方、結晶系太陽電池では、変換効率が高
く電流密度が高いので、図２０に示すように、透明電極
層２０１上の導電性ペースト２０２に半田２０３を盛り
付けた多層構成のものが用いられている。

【０００６】なお、図２０に示すような多層構成の電極
の場合、半田材料２０３の曲率は当該半田の濡れ性のよ
い材料程小さくなり、その結果膜厚ｈは薄くなる。

【０００７】以上の他の電極形成法としては蒸着やスパ
ッタリングによる方法も知られているが、そのコスト高
から大面積素子においてはほとんど使用されていない。

【０００８】なお、光発電素子においては、集電電極よ
り生じる損失は大別して、電極材料による遮光ロスと電
極材料の持つ抵抗値による抵抗ロスがあるが、遮光ロス
を少なくするには電極の細線化を図る必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、遮光ロスの低減を図るべく、細線化を行なお
うとすると、スクリーン印刷において厚みを稼ぎ難くな
り、かつ、印刷ムラの影響から線幅の減少分に比して以
上に抵抗値が高くなる。

【００１０】例えば、前記従来例で用いた、導電ペース
トは、熱硬化性樹脂を用いたものでは、３×１０ ^-5 〜５
×１０ ^-5 Ωｃｍの体積抵抗率を有し、さらに、電極によ
り生じる遮光ロスを低減するため、微細な印刷を行う
と、それに応じて印刷むらの増大や、膜厚の減少が発生
し、集電電極の抵抗ロスが、大幅に増大する問題があ
る。また、これらの導電性ペーストは、硬化のために
は、多くの時間加熱する必要があり、重ね塗り等により
厚盛りすることは困難である。

【００１１】そこで、より低い体積抵抗率を持つ材料を
前記導電ペーストの上に載せた構造の電極として、例え
ば上記図２０に示す構成のものが提案されている。

【００１２】図１９は、かかる構成の一般的な製造工程
を示している。以下、該工程を説明すると、まず、太陽
電池の透明電極（ＳｎＯ₂、ＩｎＯ₃、ＩＴＯ等）上に
前記導電ペーストをスクリーン印刷機で印刷を行い（図
１９（ａ））、その後、熱乾燥炉で加熱硬化させる（図
１９（ｂ））。

【００１３】しかしながら、本発明者が行った実験によ
ると、溶融半田を用いて導電ペースト２０２の上に半田
層１３３を形成しても、該半田層２０３は非常に薄く、
耐環境性の向上には、一応の効果を奏するが、抵抗ロス
の改善には、十分とはいえないことが分かった。なお、
図１７は、ポリマー型導電ペースト上に溶融半田をディ
ップろう付けした際に形成される半田付き集電電極の厚
盛り量を示すグラフである。

【００１４】そこで、本発明者は、直径３０〜５０ミク
ロンの半田微粒子をクリームフラックスと混合した半田
ペーストをメタル版で印刷し、熱風乾燥炉で熱溶融した
ところ、３００μｍ幅の電極に対して、平均膜厚３０μ
ｍの厚盛りが実現でき、前記ディップろう付けの場合に
比べて相応の改善が見られた。

【００１５】しかしながら、かかる手法で形成されたも
の以上の厚盛りを実現しようとすると、例えばメタル版
の膜厚を厚くして、多くの半田ペーストをのせたのみで
は、導電ペースト上の半田が飽和限界量に達し、導電ペ
ースト上の特定箇所に半田が集中し、巨大な半田ボール
を形成するという新たな問題が発生する。

【００１６】本発明は、遮光ロス減を実現しつつ、低抵
抗損失かつ高変換効率でしかも低コストの電極構造を有
する光発電素子並びにその製造方法及びその製造装置を
提供することを目的とする。

【００１７】本発明の光起電力素子の集電電極は、半導
体層上に、少なくとも金属粉体と結着材とからなる導電
層、クリーム半田を硬化させてなる半田層を有し、該半
田層の中にＡｇ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｆ
ｅ、Ｎｉから選ばれる一種以上の導電性粉体が一様に分
散しており、且つ前記半田層は前記導電層の表面を全長
に亘って被覆しており、該半田層の平均厚みは該導電層
の平均厚みより厚いことを特徴とする。本発明の光起電
力素子の集電電極は、半導体層上に、少なくとも金属粉
体と結着材とからなる導電層、クリーム半田を硬化させ
てなる半田層を有し、該半田層の中に磁性を有する粒子
を含有し、且つ前記半田層は前記導電層の表面を全長に
亘って被覆しており、該半田層の平均厚みは該導電層の
平均厚みより厚いことを特徴とする。本発明の光起電力
素子の集電電極の製造方法は、半導体を有する基体上に
導電性ペーストを塗布し熱硬化させることにより導電層
を形成する工程と、該導電層上にＡｇ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｐ
ｂ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉから選ばれる一種以上の導
電性粉体を含むクリーム半田を塗布し熱溶融させること
により半田層を形成する工程とを有し、且つ前記半田層
は前記導電層の表面を全長に亘って被覆しており、該半
田層の平均厚みは該導電層の平均厚みより厚いことを特
徴とする。本発明の光起電力素子の集電電極の製造方法
は、半導体を有する基体上に導電性ぺーストを塗布し熱
硬化させることにより導電層を形成する工程と、磁性を
有する粒子を含むクリーム半田を塗布し、該クリーム半
田に磁界を印加しながら熱溶融させることにより半田層
を形成する工程と、を有することを特徴とする。

【００１８】

【作用】導電ペースト上の低融点金属たる共晶合金の半
田に、半田濡れ性を有する少なくとも１種類又は二種以
上の異種の金属微粒子を共分散させることにより、熱溶
融時の半田の流動性を抑え、導電ペースト上の半田の飽
和限界量を従来例に比べて２倍以上にすることができ
る。ここで、低融点金属に分散させる金属粒子として
は、半田に対して濡れ性を有するものであればいずれで
もよく、例えば、銀、錫、金、銅、黄銅、青銅、鉛、ニ
ッケル、モネル、亜鉛、鉄、ステンレス、ニクロム、ア
ルミニウム、パラジウム等が、使用できる。また、低融
点金属たる半田は、いわゆるＳｎ−Ｐｂ系のみでなく、
例えばＳｎ基半田、Ｐｂ基半田、Ｉｎ基半田等のいずれ
でもよい。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例に係る光発電
素子である。図中１１は、電極形成面であるＩＴＯの透
明導電膜であり、該透明電極１１上には導電性ペースト
１３が形成され、該ペースト１３は粒径１〜５μｍ程度
の銀粒子１４をエポキシ樹脂中に単分散させた。該導電
性ペースト１３は、ＳＵＳ製４００ｍｅｓｈ、エマルジ
ョン厚１０μｍのスクリーン版を用いスクリーン印刷機
で線幅１００μｍ程度の線状に付着させた。１５は半導
体シリコン層である。

【００２０】その後、１６０℃、１５分で硬化させた
後、低融点金属たる半田ペースト１２を再度電極形成面
にメタル版で線幅１５０μｍ程度付着させ、その後、熱
風加熱により加熱後、フラックス洗浄、乾燥させた。

【００２１】図２は、前記半田ペースト１２の詳細を示
すものであり、粒径５０〜１００μｍ程度の銀粒子２１
と、Ｓｎ６２％Ｐｂ３６％Ａｇ２％の共晶合金化した粒
径２０〜３０μｍの低融点金属相たる半田微粒子２２
と、融剤相たるフラックス及びチキソトロピック材料２
３の複相から成る。

【００２２】ここで、銀粒子２１と半田微粒子２２の重
量比は銀粒子が３ｗｔ％〜３５ｗｔ％であり、この半田
ペースト１２は加熱後に前記硬化した線状の導電性ペー
スト１３上に銀粒子ごと集結し、厚盛りの半田層を形成
する。

【００２３】銀粒子２１は半田材の熱溶融時半田中に喰
われるが、下地である銀ペーストへの喰われは抑えるこ
とができ、また、半田中に銀が溶け込んでも半田の流動
性変化は少ないことから比較的均一な半田層を形成し易
い。

【００２４】図３は、本発明の第２の実施例を示すもの
であり、本実施例では低融点金属たるＳｎ−Ａｇ系半田
ペースト３２を用いた。該Ｓｎ−Ａｇ系半田材料は前記
第１の実施例で用いたＳｎ−Ｐｂ系半田に対し、溶融温
度が４０℃程度高くなっているが、体積抵抗率について
は、Ｓｎ６２％Ｐｂ３６％Ａｇ２％の半田材が１．５７
×１０^-5Ωｃｍであるのに対し、Ｓｎ９５％Ａｇ５％の
半田材料では１．２３×１０^-5Ωｃｍとなるので、第１
の実施例に比べて約２０％の抵抗率を改善できる。３１
は透明導電膜、３３は銀ペースト、３４は銀粒子、３５
は半導体層である。

【００２５】図４は、前記Ｓｎ−Ａｇ系半田ペーストの
断面構造を示すものであり、４１はＡｇ粒子、４２派Ｓ
ｎ９５％Ａｇ５％共結晶合金粒子である。

【００２６】なお、上記各実施例においては、金属粒子
として銀粒子３４を単独で用いているが、例えば、銅、
金、ニッケル等の金属粒子と一緒に用いることもでき
る。また、該金属粒子の粒形状は本実施例では球状とし
ているが、この他に燐片状や針状のもの、あるいはこれ
らの複合したものでもよい。更には、金属粒子の粒径は
均一である必要はない。

【００２７】下地となる導電ペーストについては、銀に
限るものではなく、例えば銅粒子を用いた銅ペーストが
考えられる他、バインダーも樹脂の他にガラスフリット
等を用いる焼成ペーストであっても構わない。また、半
田材料については、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ａｇ系の他に
Ｐｂ基、Ｉｎ基、Ａｕ基の半田材料も使用可能であり、
例えばＡｇとの組み合わせではＰｂ−Ａｇ系やＩｎ−Ａ
ｇ系等がある。

【００２８】本実施例においては、半田溶融プロセスに
おいて、熱風乾燥炉を用いたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、ホットプレートやＶＰＳ（ヴェーパ
フェーズ法）等でも同様なことが行える。また、金属微
粒子が特に磁性を有する場合では、熱溶融時に強磁界を
加えることで、さらに、半田の流動性を抑えることがで
きる。また、流動性を制御するために、金属粒子の粒形
状は、球状の他、例えば、針状や燐片状等のものも用い
ても良い。

【００２９】図５は、本発明の第３の実施例に係る光発
電素子の集電電極部近傍を示す。本実施例の場合、透明
導電膜５１に、銅粒子をフェノール樹脂に単分散させた
導電ペースト５４をスクリーン印刷で付着させた。通
常、銅粒子は５〜１０μｍ程度のものを用い、スクリー
ン版はＳＵＳ（ステンレス材）３００メッシュであり、
エマルジョン厚１５μｍ程度であった。本実施例では、
集電電極の線幅は１００μｍ、厚さ１５〜２０μｍ程度
のものが形成できた。

【００３０】前記導電性ペースト５４は、例えばペーパ
ーフェーズリフロー炉のような加熱機により無酸素雰囲
気で加熱硬化することにより形成した。該ペースト５４
上に半田層を形成するが、本実施例では、図６に示すよ
うに、Ｓｎ６０％Ｐｂ４０％から成る直径３０〜５０μ
ｍの半田の微粒子６３中に、重量比３〜２０％ぐらいの
割り合いで針状のニッケル粒子６４を分散させた。両粒
子６３、６４のまわりには、フラックス及び当該半田ペ
ーストの粘度を整えるためのチキソトロピックな材料６
５を埋めて混成した。

【００３１】前記半田ペースト５３は、前記導電ペース
ト５４から成る下地層の上に厚み１００μｍ程度のメタ
ル版等で印刷した。

【００３２】本実施例の場合、図７に示すように、磁界
発生コイル７１による強磁界の中で赤外加熱等により加
熱される。強磁界中で加熱された半田ペースト７２は、
溶融した半田が流動性を高めるので、内部に分散されて
いる強磁性金属たるニッケル粒子７３がその影響をう
け、その溶融した半田を磁界方向に容易に引き上げる。
更に、ニッケル粒子７３は、半田濡れ性を有するので、
溶融した半田を吸着し、全体的に半田層を盛り上げる作
用をする。該盛り上がった電極は、その後、除冷され、
流動性を失った半田により厚盛り状態で固定される。

【００３３】７５は透明導電膜、７４は銅ペースト、７
６は半導体層たるアモルファスシリコン、７７はＳＵＳ
基板である。

【００３４】図８は、本発明の第４の実施例を示す。本
実施例では、低融点金属たる半田ペースト８１中に前記
強磁性金属としてのニッケル粒子８３の他に一部少量の
高導電性の金属たる銅粒子８１を含ませた。銅粒子８１
は体積抵抗率を低くし、電極の体積抵抗を低下させる作
用をする。

【００３５】また、本実施例では、図９に示すように、
半田ペースト中に分散させた磁性材料の金属粒子たるニ
ッケル粒子９１は針状に形成したが、必ずしもこの形状
に限るものではなく、例えば、銅粒子９２のような球
状、あるいは燐片状、更にはこれらを混在させたもので
もよい。さらには、磁性材料の他に加える材料も銅に限
るものではなく、銀、鉄等でもよい。加えて、半田材料
９３についてもＳｎ−Ｐｂ系に限らず、Ｓｎ−Ａｇ系、
Ｉｎ−Ａｇ系等でもよい。９４は上記第２の実施例と同
様なフラックス及びチキソトロピック材料である。

【００３６】図１０は本発明の第５の実施例を示すもの
である。本実施例の場合、導電ペーストたる銅ペースト
１０２は、５〜１０μｍの粒径を持つ銅粒子をフェノー
ル樹脂中に単分散させたものであり、透明電極１０１上
に線幅１００μｍ程度、スクリーン印刷した後、無酸素
中で加熱硬化した。１０４は半田ペースト１０３中に含
まれる銅粒子であり、該銅粒子１０４は透明導電膜１０
１に弾かれ、導電ペースト１０２上に熱溶融した半田ご
と疑集し、同図に示すように銅粒子１０４の表面に半田
を吸着し、導電ペースト上に盛り上がって冷却後に疑結
した。

【００３７】図１１は、前記銅ペースト１０２上に盛り
上がったクリーム半田ペースト１０３の詳細を示すもの
であり、線幅２００μｍ程でメタル版で印刷した後、赤
外加熱フローで熱硬化した。

【００３８】図１１に示す半田ペーストは、Ｓｎ６３％
Ｐｂ３７％の共晶合金による粒径約３０μｍの半田微粒
子１１２とロジン系フラックス１１３を混成したものに
粒径約８０μｍぐらいの銅粒子１１１を単分散させたも
のを用いた。半田微粒子１１２と銅粒子１１１の混成比
率は２ｗｔ％〜３０ｗｔ％で行った。銅粒子１１１の含
有量が増加する程、原理的には抵抗率は低くなるが表面
が荒粗りになり、最終的には、ほとんどの半田が銅粒子
の表面に吸着され、空隙率が増加して、機械的強度を劣
化させる。

【００３９】図１２は、本発明に係る第６の実施例を示
すものであり、本実施例の場合、導電ペーストとして銅
ペーストに比べて硬化が容易で、印刷性に優れた銀ペー
スト１２２をＩＴＯ膜１２１上に線幅１００μｍ程度と
なるように、スクリーン印刷により形成した。銀ペース
ト１２２は粒径１〜２μｍ程度の燐片状粒子をエポキシ
樹脂に単分散したものであり、このペースト材料を用い
ると、空気中で１５０℃１５分程で硬化できた。１２３
はクリーム半田である。

【００４０】図１３は、クリーム半田の詳細を示すもの
であり、半田による銀喰われを防ぐために、予め銀を共
晶合金化したＳｎ６２％Ｐｂ３６％Ａｇ２％の半田微粒
子１３２を用い、前記第５の実施例と同様に粒径８０μ
ｍ程度の銅粒子１３１を３％〜３０ｗｔ％だけ単分散さ
せた。そして、メタル版等により約１５０〜２００μｍ
印刷し、その後２２０〜２５０℃で加熱後、疑結するこ
とで形成した。

【００４１】なお、上記第５及び第６の実施例の構成の
他、銅、銀以外の半田材料と濡れ性に優れた微粒子を樹
脂中に単分散させたものを下地に使うことも可能であ
り、この場合、ニッケル、鉄、パラジウム、金等を用い
ることができる。また、比較的高温処理が許される条件
下では、前記金属材料とガラスフリットを混成した焼成
ペーストを用いることもでき、半田材料に関しても、Ｓ
ｎ−Ｐｂ系だけに限るわけではない。この他にＳｎ−Ａ
ｇ系やＩｎ−Ａｇ系等を用いることができ、また金属粒
子の形状も球状、針状、燐片状等のものも適用できる。

【００４２】図１４は、本発明の第７の実施例に係る光
発電素子の製造工程を示すものである。本実施例は、ア
モルファス太陽電池の製造に係るものであり、同図
（ａ）に示すように、ステンレス板１４３上にアモルフ
ァス層１４２が成膜された。その電極の形成面は、光の
入射側にあり、光起電力層であるアモルファス層１４２
は、電気抵抗が高いために、その表面は薄い透明電極
（ＩＴＯ）１４１に覆われており、その体積抵抗率は、
１×１０^-3Ωｃｍ〜２×１０^-4Ωｃｍである。

【００４３】透明導電膜１４１には、直接半田付けで電
極形成をすることはできない。これはＩＴＯが酸化物の
ためであり、半田に対する濡れ性を有しないためであ
る。そこで、厚盛りの集電電極を形成するためにはのり
しろとなる下地電極剤が必要となるので、本実施例では
透明導電膜１４１上に、金属膜を蒸着法で形成した。同
図（ｂ）は、該蒸着工程を示すものであり、予め透明電
極１４４上にメタルマスク１４４を設けてパターニン
グし、電子ビーム加熱、あるいは抵抵加熱により、蒸発
した金属粒子を透明導電膜１４１上に金属膜１４５を付
着させた。

【００４４】ここで、蒸発金属粒子としては、ＩＴＯと
密着性に優れ、半田濡れ性を有するニッケルを用いた。
同図（ｃ）はマスク１４４を除去した後の工程を示すも
のであり、）電極形成面には、約１μｍ程度の金属集電
電極１４５が形成できた。蒸着は成膜速度が遅いので極
めてコストが高くなるが、本実施例では、極く薄い膜を
のりしろとして用いるので、大きな問題はない。

【００４５】同図（ｄ）に示すように、前記のりしろと
して形成した金属膜１４５上には、クリーム半田材１４
７を、スクリーン印刷で付着させる。この場合、クリー
ム半田の印刷精度は、前記ニッケルの金属膜１４５に比
べて厳しくはない。例えば、ニッケル電極１４５の線幅
が１００μｍであるとすると、左右にそれぞれ１００μ
ｍ程度張り出すような余裕をもって印刷できる。

【００４６】次に、図１４（ｇ）に示すように、前記ニ
ッケル電極１４６上に付着されたクリーム半田１４７
は、赤外加熱リフローや、ベーパーフューズ炉等で１８
０〜２４０℃に加熱して熱溶融した。この場合、半田濡
れ性のよいニッケル電極１４５は表面張力により凝集
し、同時に、ニッケル電極１４５外に存する半田材及び
銅粒子は、ニッケル電極上に吸引される。ニッケル電極
１４５上に侵入した銅粒子は、溶融した半田の流動性を
抑え、電極の一部にボール状となって集結する半田を防
止しつつ、ニッケル電極上に盛り上がって厚膜の集電電
極を形成する。

【００４７】半田表面及びその周囲には、前記クリーム
半田中に含まれていたフラックス材やチキソトロピック
材１４８が残るが、この材料１４８は、放置すればその
性質から表面を汚損し、入射光量を妨げる他、高温、高
湿下では、製品信頼性を劣化させる原因となるので、主
として変成アルコールやセルソルブ系の有機溶剤等のシ
ャワー水洗で洗浄し、乾燥させた（図１４（ｆ））。

【００４８】前記クリーム半田１４７は、図１５（ａ）
に示すような組成及び配合を有しており、粒径５〜３０
μｍ程度のＳｎ６３％：Ｐｂ３７％のＳｎ−Ｐｂ半田粒
子１５２に対し５〜２５％のｗｔ比で、粒径５０〜１０
０μｍ程度の銅粒子１５１を分散させた。半田粒子１５
２と銅粒子１５１の間には、結着剤としてのフラックス
及びペースト剤として粘度を整えるためのチキソトロピ
ック材料１５３が配合されており、前記スクリーン印刷
を用いて、容易に、印刷することができる。クリーム半
田としては、上記図１５（ａ）に示すもの以外に、図１
５（ｂ）や図１５（ｃ）に示すような形態のものを使用
することができる。

【００４９】図１５（ｂ）は第８の実施例を示すもので
あり、Ｓｎ６３％Ｐｂ３７％の半田１５５が、銅粒子１
５４の周囲を覆っている場合であり、かかる構成では、
その覆っている分だけ各微粒子の直径が大きくなって印
刷性に難が生じるものの、前記銅のｗｔ％を３〜４０％
程度に広くとれる。

【００５０】図１５（ｃ）は第９の実施例を示すもので
あり、Ｓｎ−Ｐｂ半田１５８が、ペースト中に粒子とし
て単に分散しているだけでなく、一部が銅粒子１５７に
結着する構成としたもので、かかる構成では、銅粒子と
半田粒子とが溶融時に速やかになじむようになる。

【００５１】各粒子の粒形状は球状に限定されるもので
はなく、また、半田はＳｎ−Ｐｂ系の他、Ｓｎ−Ａｇ系
や、Ｐｂ基、Ａｕ基、Ｉｎ基等のいずれでも同様に適用
できる。

【００５２】図１６は、本発明の第１０の実施例に係る
光発電素子の製造工程を示すものである。本実施例は、
多結晶太陽電池の製造に係るものであり、多結晶太陽電
池の電極形成面は、比較的に電気伝導度の良好なＰ型の
シリコンサブストレート１６１である（同図（ａ））
が、上記第７の実施例と同様に、該サブストレート１６
１上には集電電極としての半田を直接に盛り付けること
はできない。そこで、通常、厚膜ハイブリッドＩＣ等に
使用される焼成ペースト１６３を用い、後記スクリーン
印刷により下地となる電極を形成した（同図（ｂ））。

【００５３】前記焼成ペースト１６３は、直径３〜１０
μｍ程度の銀粒子を主成分とし、これに結着剤としてガ
ラスフリットを用い更に、その粘度を整えるためチキソ
トロピック材を加えたもので、そのパターニングは、ス
クリーン印刷で、容易に形成できる。

【００５４】スクリーン印刷の場合、現在の技術では１
００μｍ幅近辺は容易に実現できるので、本実施例で
は、東京・プロセスサービスで、作成された３２５メッ
シュ、開口率６０％のスクリーン版で、線幅８０〜１０
０μｍ下地となる電極をパターニングした。該ペースト
は、５００℃〜９００℃、３０分程度で、ガラスフリッ
トが溶け、約５〜８×１０^-6Ωｃｍの抵抗値を有する電
極を形成することができるが、厚盛りは、線幅が細くな
る程困難となる。

【００５５】そこで、加熱焼成後（図１６（ｃ））、上
記第７の実施例と同様に、クリーム半田１６４を印刷し
た（図１６（ｄ））。この印刷に際しては、膜厚１００
μｍのメタル版を用いた。

【００５６】その後、１８０〜２５０℃程度で加熱する
と、溶融した半田は金属粒子を巻き込んで、前記焼成ペ
ースト上に凝集し、金属粒子は、溶融した半田の流動性
を抑え、厚盛りの集電電極を形成する。

【００５７】図１６（ｅ）は、前記加熱溶融後の状態を
示しており、集電電極１６４の表面及び周囲には、フラ
ックスやチキソトロピック材１６５が残る。

【００５８】図１６（ｆ）は、フラックスやチキソトロ
ピック材１６５の洗浄工程を示すものであり、変成アル
コールやセルソルブ等の有機溶剤あるいは、温水等のシ
ャワー水洗を行った。

【００５９】このようにして集電電極が形成された後、
反射防止用として電極形成面全体に反射防止膜１６６を
塗布した。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、電極上に半田材料の厚
盛りが可能となり、その結果、電極材料の抵抗損失を減
少させることができる。また、ペースト材料が加熱溶融
した時点で、ペースト内の磁性材料の流動性が高まり、
これに強磁界を加えることで半田層の厚盛り量やムラを
コントロールすることが可能になる。当然半田吸着性の
高い磁性金属粒子は磁界に影響され、厚盛りに誘導する
ことができ、この磁界中で冷却すれば再び半田はその流
動性を失い、相当量の厚盛りの半田層を有する光発電素
子の電極を形成できる。その結果、微細でかつ低抵抗な
電極を光発電素子上に形成できるため、光発電素子のモ
ジュール効率を上げることができる。

【００６１】さらに、本発明によれば、細線化を促進し
た場合でも、厚盛り量は、充分に確保することが可能と
なる。そのため、遮光ロス、抵抗ロスを減少させること
ができ、光発電素子のモジュール変換効率を向上させる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る光発電素子の構成
を示す要部斜視図である。

【図２】図１の半田ペーストの模式断面図である。

【図３】第２の実施例を示す要部斜視図である。

【図４】図３の半田ペーストの模式断面図である。

【図５】第３の実施例を示す要部斜視図である。

【図６】図５の半田ペーストの模式断面図である。

【図７】第３の実施例の場合における磁界中での加熱工
程を説明する側面図である。

【図８】第４の実施例を示す要部斜視図である。

【図９】図８の半田ペーストの模式断面図である。

【図１０】第５の実施例を示す要部斜視図である。

【図１１】図１０の半田ペーストの模式断面図である。

【図１２】第６の実施例を示す要部斜視図である。

【図１３】図１２の半田ペーストの模式断面図である。

【図１４】第７の実施例の製造工程を示す側面図であ
る。

【図１５】第７の実施例に係る半田ペーストの模式断面
図（ａ）、第８の実施例に係る半田ペーストの模式断面
図（ｂ）、第９の実施例に係る半田ペーストの模式断面
図（ｃ）、である。

【図１６】第１０の実施例の製造工程を示す側面図であ
る。

【図１７】集電電極における線幅と厚盛り量との関係を
示すグラフである。

【図１８】従来の光発電素子の構成を示す要部斜視図で
ある。

【図１９】従来の光発電素子の製造工程を説明する概略
斜視図である。

【図２０】他の従来の光発電素子の構成を示す要部斜視
図である。

【符号の説明】

１１、３１、５１、８５、１０１、１２１、１４１、１
６１透明導電膜１２、５３、８１、１０５、１２３、１４７、１６４
半田ペースト（集電電極）１３、３３、５４、８２、１０２、１２２導電ペース
ト（導電層）１４、２１、３４、４１銀粒子（金属粒子）５２、６４、８３、９１ニッケル粒子（金属粒子）９２、１０２、１５１、１５４、１５７銅粒子（金属
粒子）２２、４２、６３、９３、１１２、１３２、１５２、１
５５、１５８半田粒子２３、１５３、１５６、１５９フラックス及びチキソ
トロピック材料１５、３５、５５、８６、１０５、１２５半導体層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層上に、少なくとも金属粉体と結
着材とからなる導電層、クリーム半田を硬化させてなる
半田層を有し、該半田層の中にＡｇ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｐ
ｂ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉから選ばれる一種以上の導
電性粉体が一様に分散しており、且つ前記半田層は前記
導電層の表面を全長に亘って被覆しており、該半田層の
平均厚みは該導電層の平均厚みより厚いことを特徴とす
る光起電力素子の集電電極。
【請求項２】半導体層上に、少なくとも金属粉体と結
着材とからなる導電層、クリーム半田を硬化させてなる
半田層を有し、該半田層の中に磁性を有する粒子を含有
し、且つ前記半田層は前記導電層の表面を全長に亘って
被覆しており、該半田層の平均厚みは該導電層の平均厚
みより厚いことを特徴とする光起電力素子の集電電極。
【請求項３】前記導電性粉体又は磁性を有する粒子の
形状は、球状、鱗片状、針状、またはこれらの複合であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の光起電力素子
の集電電極。
【請求項４】半導体を有する基体上に導電性ペースト
を塗布し熱硬化させることにより導電層を形成する工程
と、該導電層上にＡｇ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｐ
ｄ、Ｆｅ、Ｎｉから選ばれる一種以上の導電性粉体を含
むクリーム半田を塗布し熱溶融させることにより半田層
を形成する工程とを有し、且つ前記半田層は前記導電層
の表面を全長に亘って被覆しており、該半田層の平均厚
みは該導電層の平均厚みより厚いことを特徴とする光起
電力素子の集電電極の製造方法。
【請求項５】半導体を有する基体上に導電性ぺースト
を塗布し熱硬化させることにより導電層を形成する工程
と、磁性を有する粒子を含むクリーム半田を塗布し、該
クリーム半田に磁界を印加しながら熱溶融させることに
より半田層を形成する工程と、を有することを特徴とす
る光起電力素子の集電電極の製造方法。
【請求項６】前記クリーム半田は前記導電層よりも幅
広に塗布することを特徴とする請求項４又は５記載の光
起電力素子の集電電極の製造方法。