JP4337001B2 - 導電パターン形成方法、導電パターン形成装置及び太陽電池用基板 - Google Patents

Description

本発明は、導電パターン形成方法、導電パターン形成装置及び太陽電池用基板に関する。

従来、シリコン系太陽電池基板の電極パターンや電子回路基板の配線パターンを形成する方法として、導電性ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、乾燥後に焼成することが知られている。例えば、特許文献１には、太陽電池素子の製造において、導電性ペーストのスクリーン印刷を複数回繰り返して集電極を形成することにより、スクリーンメッシュのパターンに起因する集電極表面の凹凸を低減可能であることが開示されている。
特開平１１−１０３０８４号公報

ところで、太陽電池用基板の受光面に形成される集電用の電極パターンの幅は、小さすぎると通電抵抗が大きくなる一方、大きすぎると受光面の面積が小さくなるため、いずれの場合も太陽電池の出力低下を生じるおそれがある。したがって、太陽電池の光電変換効率を高めるためには、電極幅を小さくすると共に、電極高さを大きくすることが有効である。

しかし、特許文献１に開示された方法で電極パターンを形成する場合、電極幅を小さくして電極高さを大きくすると、導電性ペーストの垂れが生じやすくなることから、電極高さを大きくすることには限界があり、高効率化が困難であるという問題があった。

また、スクリーン印刷に用いるスクリーンメッシュの材質は、基板への追従性や低コスト化の観点からポリエステルなどの合成樹脂が広く用いられるが、繰り返しの印刷によりスクリーンメッシュに伸びが生じ易いため、電極幅を小さくするとパターンの重ね合わせ精度のずれが顕著となり、やはり高効率化が困難となっていた。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、形成される導電パターンの低抵抗を維持しつつ細線化が可能な導電パターン形成方法及び導電パターン形成装置の提供を目的とし、更に、このような導電パターンを用いて光電変換効率を高めた太陽電池用基板の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、開口部を有するスクリーンマスクに導電性ペーストを供給し、スキージの走査により前記開口部に対応したパターンを基板上に形成する第１の印刷ステップと、パターン形成後の前記基板を加熱する乾燥ステップと、前記第１の印刷ステップで形成された前記パターンに重なり合うように、前記第１の印刷ステップと同様にパターン形成を行う第２の印刷ステップとを備え、前記第１の印刷ステップ及び第２の印刷ステップは、同一の前記スクリーンマスクに対して同一の向きとなるように前記基板を配置してパターン形成を行い、前記スクリーンマスクの開口部は、メッシュ状に形成されており、前記第１の印刷ステップと第２の印刷ステップとの間で、前記スクリーンマスクに対する前記基板の相対位置を、前記開口部における前記スキージの走査方向に沿ったメッシュピッチの略半値だけシフトさせる導電パターン形成方法により達成される。

この導電パターン形成方法により、受光面側に電極が形成された太陽電池用基板を得ることができる。

また、本発明の前記目的は、基板上にパターン形成を行う印刷手段と、前記基板を加熱する乾燥手段と、前記印刷手段及び乾燥手段に前記基板を搬送する搬送手段とを備え、前記印刷手段は、第１の受け渡し位置または第２の受け渡し位置において前記搬送手段から前記基板を受け取ることができるように往復動可能に構成された１又は複数の支持台と、前記支持台上における前記基板の位置を検出して修正する位置修正部と、開口部を有するスクリーンマスクに導電性ペーストを供給してスキージを走査することにより、前記開口部に対応したパターンを前記基板上に形成する印刷部とを備え、前記第１の受け渡し位置または第２の受け渡し位置において前記支持台に搭載された前記基板が、前記位置修正部において位置修正された後に、前記支持台の移動により前記印刷部に供給されるように構成されており、前記搬送手段は、前記基板を前記第１の受け渡し位置、前記乾燥手段及び前記第２の受け渡し位置に順次搬送し、前記印刷部は、前記第１の受け渡し位置から供給された前記基板と、前記第２の受け渡し位置から供給された前記基板とを、同一の前記スクリーンマスクに対して同一の向きとなるように配置してパターン形成を行い、前記スクリーンマスクの開口部は、メッシュ状に形成されており、前記第１の受け渡し位置で搭載された前記基板と、前記第２の受け渡し位置で搭載された前記基板との間で、前記スクリーンマスクに対する相対位置を、前記開口部における前記スキージの走査方向に沿ったメッシュピッチの略半値だけシフトさせる導電パターン形成装置により達成される。

本発明によれば、形成される導電パターンの低抵抗を維持しつつ細線化が可能な導電パターン形成方法及び導電パターン形成装置を提供することができ、更に、光電変換効率を高めた太陽電池用基板を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電極パターン形成装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１及び図２に示すように、導電パターン形成装置１は、基板Ｗ上にパターン形成を行う印刷装置１０と、基板Ｗを加熱する乾燥装置２０と、これら印刷装置１０及び乾燥装置２０に基板Ｗを搬送する搬送装置３０とを備えており、太陽電池用基板の電極パターンの形成に好適に用いられる。なお、図１において、基板Ｗに付された矢印は、基板Ｗの向きを表している。

印刷装置１０は、基板Ｗを支持する支持台１１０と、支持台１２上における基板Ｗの位置を修正する位置修正部１２０と、支持台１１０上の基板Ｗに対してスクリーン印刷を施すスクリーン印刷部１３０とを備えている。

支持台１１０は、図１及び図２に示すように、搬送装置３０による基板Ｗの搬送方向に沿って延びる一対のレール部材１１２，１１２に支持されており、制御装置（図示せず）が駆動装置１１４の駆動を制御することにより、レール部材１１２，１１２に沿って水平往復動が可能となるように構成されている。駆動装置１１４としては、サーボモータ１１４ａ及びボールねじ１１４ｂの組み合わせによるサーボ機構を、応答性及び位置決め精度の観点から好ましく用いることができる。本実施形態においては、スクリーン印刷部１３０の両側における第１の受け渡し位置Ｐ１及び第２の受け渡し位置Ｐ２にそれぞれ配置可能となるように、支持台１１０が複数設けられており、各支持台１１０に対応して複数設けられた駆動装置１１４によって個別に駆動される。

図３は、支持台１１０を図２の矢示Ｂ方向からみた側面図である。支持台１１０は、空洞部１１６を有しており、基板Ｗが搭載される支持台１１０の上面には、複数の吸引孔１１６ａが形成されている。空洞部１１６の内部は、接続された真空ポンプ（図示せず）の作動により減圧可能とされており、搭載された基板Ｗの位置を保持することができる。また、空洞部１１６の底部３箇所には、例えば発光ダイオードやタングステン球などの光源１１６ｂが配置されており、光源１１６ｂから発せられる光が、各光源１１６ｂに対応して支持台１１０の上面に形成された光通過孔１１６ｃを経て、上方に照射されるように構成されている。

位置修正部１２０は、第１の受け渡し位置Ｐ１及び第２の受け渡し位置Ｐ２に対応して複数設けられており、図２に示すように、位置検出部１２２及び補正駆動部１２４を備えている。位置検出部１２２は、支持台１１０に保持される基板Ｗの位置を検出する装置であり、支持台１１０が第１の受け渡し位置Ｐ１又は第２の受け渡し位置Ｐ２にある状態で、各光通過孔１１６ｃの直上位置にそれぞれ配置された３つの撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを備えている。撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃは、例えばＣＣＤカメラや顕微鏡等であり、支持台１１０上に基板Ｗが搭載された時に、基板Ｗの直線状の縁部の２箇所と、この縁部と平行でない他の縁部の１箇所とを撮像する。

また、補正駆動部１２４は、支持台１１０と共に往復動するように、支持台１１０の下部に一体的に設けられており、サーボ機構等により支持台１１０をそれぞれ水平回転及び水平２方向駆動する回転駆動機構及び２方向駆動機構（いずれも図示せず）を備えている。本実施形態においては、２方向駆動機構による支持台１１０の移動方向を、互いに直交する方向としているが（図３における矢示Ｘ及び矢示Ｙにて示す方向）、必ずしも直交方向である必要はない。補正駆動部１２４の作動により、支持台１１０上に搭載された基板Ｗの位置を修正することができる。

スクリーン印刷部１３０は、図４に示すように、張力を作用させた状態で枠体１３１に固定されたスクリーンマスク１３２と、スクリーンマスク１３２の上方に配置されたスキージ走査部１３４とを備えている。

スクリーンマスク１３２は、金属や合成樹脂等の細線からなるメッシュ体からなり、枠体１３１を介して所定位置に支持されている。スクリーンマスク１３２の表面には、感光性乳剤等を用いてフォトリソグラフィ技術により形成されたマスク部を備えており、マスク部は、電極パターンに対応する部分のみが開口してメッシュ体を露出させている。

スキージ走査部１３４は、ケーシング１３４ａに取り付けられたボールねじ１３４ｂ及びサーボモータ１３４ｃの組み合わせからなるサーボ機構により、スクリーンマスク１３２の上方において往復動するスキージ１３４ｄを備えている。スキージ１３４ｄは、本実施形態においては支持台１１０の往復動方向と同じ方向に往復動するように構成されており、このようなスキージ１３４ｄの走査を導電性ペーストを供給して行うことで、支持台１１０上の基板Ｗに、スクリーンマスク１３２のマスク部の開口に対応した導電パターンを形成することができる。スキージ１３４ｄの走査方向は、本実施形態のものに限定されず、例えば、支持台１１０の往復動方向と直交する方向であってもよい。

乾燥装置２０は、内部の４箇所に配置されたローラ２１に巻回された無端状の搬送ベルト２２と、この搬送ベルト２２に対して外方に張り出すように等間隔に取り付けられた複数の搬送台２４と、搬送台２４に支持された基板Ｗを上方から加熱するように配置された中・近赤外線ヒータ等のヒータ（図示せず）とを備えており、ローラ２１のいずれかを駆動ローラとすることで、搬送台２４が投入位置Ｐ３及び排出位置Ｐ４を通過するように、搬送ベルト２２を一定速度で旋回させることができる。搬送ベルト２２は、ベルトコンベア以外にチェーンコンベアなど他の公知のものを使用可能である。

搬送装置３０は、印刷装置１０と乾燥装置２０との間を基板Ｗが通過するよう延びるメインコンベア３１と、印刷装置１０の第１の受け渡し位置Ｐ１及び第２の受け渡し位置Ｐ２とメインコンベア３１との間でそれぞれ基板Ｗの受け渡しを行う第１の受渡装置３２及び第２の受渡装置３３と、乾燥装置２０の投入位置Ｐ３及び排出位置Ｐ４とメインコンベア３１との間でそれぞれ基板Ｗの受け渡しを行う第３の受渡装置３４及び第４の受渡装置３５とを備えている。

図２に示すように、第１の受渡装置３２は、回転アーム３２１が駆動モータ３２２の回転軸に連結されて回転可能とされており、駆動モータ３２２は、ブラケット（図示せず）により支持台１１０よりも上方に支持されている。回転アーム３２１の両端には、油圧等により上下動する昇降シリンダ３２３ａ，３２３ｂが設けられており、各昇降シリンダ３２３ａ，３２３ｂには、基板Ｗの上面を吸引保持可能な吸引パッド３２４ａ，３２４ｂがそれぞれ設けられている。回転アーム３２１の回転及び吸引パッド３２４ａ，３２４ｂの昇降は、制御装置（図示せず）によって個別に制御可能である。また、第２の受渡装置３３についても、第１の受渡装置３２と同様の構成を備えている。

図２に示すように、第３の受渡装置３４は、回転アーム３４１が駆動モータ３４２の回転軸に連結されて回転可能とされており、駆動モータ３４２は、ブラケット及び昇降シリンダ（いずれも図示せず）により、支持台１１０よりも下方位置で上下動可能に支持されている。また、回転アーム３４１は、細長状のアーム本体３４１ａの長手方向に沿って形成された収容溝３４１ｂに、同じく細長状の延長フォーク３４１ｃの一端側が収容されている。延長フォーク３４１ｃは、基板Ｗの両側縁部を下方において支持できるように先端部が二股状に形成されており、アーム本体３４１ａに対して進退可能となるように、油圧機構（図示せず）により収容溝３４１ｂ内を往復動するように構成されている。また、第４の受渡装置３５についても、第３の受渡装置３４と同様に、回転可能なアーム本体と、このアーム本体に対して進退可能な延長アームとを備えている。この構成の詳細については後に説明する。

次に、上記構成を備える導電パターン形成装置１の作動を説明する。なお、図１において、矢印の近傍に付された丸付き数字は、作業工程の順番を示しており、以下の説明では、図中の丸付き数字が１，２，３・・・に対応する矢印を、それぞれ「矢印１」、「矢印２」、「矢印３」・・・として記載する。

まず、メインコンベア３１により多数の基板Ｗが一定の間隔で連続的に搬送されている状態で（矢印１）、第１の受渡装置３２により、第１の受け渡し位置Ｐ１にある基板Ｗと、メインコンベア３１上の基板Ｗとが交換される（矢印２）。図５（ａ）に示すように、まず、昇降シリンダ３２３ａの作動により、第１の受渡装置３２の一方の吸引パッド３２４ａが下降して、メインコンベア３１上の基板Ｗに接触する。ついで、図５（ｂ）に示すように、吸引パッド３２４ａが上昇すると、基板Ｗが吸引パッド３２４ａと共に持ち上げられる。この間、印刷装置２０においては、基板Ｗへの電極パターンの形成が行われており、電極パターンが形成された基板Ｗが支持台１１０の移動により第１の受け渡し位置Ｐ１に搬送されると、図５（ｃ）に示すように、他方の吸引パッド３２４ｂが下降して、支持台１１０上の基板Ｗに接触する。ついで、図５（ｄ）に示すように、吸引パッド３２４ｂが上昇すると、基板Ｗが吸引パッド３２４ｂと共に持ち上げられる。

こうして、回転アーム３２１が両端部に２つの基板Ｗ，Ｗを吊り下げた状態で、図６（ａ）に示すように駆動モータ３２２の駆動により回転すると、各基板Ｗの位置が入れ替えられる。この後、図６（ｂ）に示すように、一方の吸引パッド３２４ａが下降して、メインコンベヤ３１により搬送されていた基板Ｗが、第１の受け渡し位置Ｐ１において支持台１１０上に移送される。基板Ｗは、支持台１１０に接続された真空ポンプ（図示せず）の作動により、直線状の縁部における２箇所と、この縁部と平行でない他の縁部における１箇所が、支持台１１０上の各光通過孔１１６ｃに位置するように搭載されて、吸引保持される。

支持台１１０上の基板Ｗに対しては、まず位置決めが行われる。位置検出部１２２は、３箇所に配置された各光源１１６ｂから光を照射して、基板Ｗの縁部を撮像する。図７（ａ）は、基板Ｗを支持台１１０に保持し、３つの撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃにより、それぞれ基板Ｗの縁部を撮像した状態の一例を示しており、符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃにより撮像された撮像画像を示している。また、符号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、位置合せを行う際の基準となる基準点データであり、後述する線分データＬ１，Ｌ２、Ｌ３ごとに予め設定されている。図７（ａ）においては、撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの撮像中心に相当する位置データを基準点データＣ１、Ｃ２、Ｃ３としている。

制御装置は、まず、撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃで撮像した縁部をそれぞれ線分データＬ１，Ｌ２、Ｌ３として取得する。そして、基板Ｗの直線状の縁部Ｗ１において取得した２つの線分データＬ２、Ｌ３に対応する基準点データＣ２，Ｃ３同士を結ぶ基準直線ＢＬと、各線分データＬ２，Ｌ３の基準点データＣ２，Ｃ３に対する相対位置より算出した直線状の縁部Ｗ１に相当する直線ＣＬとが互いに平行となるように、補正駆動部１２４の回転駆動機構を駆動する。回転駆動機構の駆動が終了した状態を図７（ｂ）に示す。これにより基板Ｗの水平回転方向の姿勢が決定される。その後、補正駆動部１２４の２方向駆動機構を駆動させて、各線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに予め設定されている基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３を各線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３上に一致させる。２方向駆動機構の駆動が終了した状態を図７（ｃ）に示す。これにより基板ＷのＸ方向位置（矢示Ｘにて示す方向の位置）及びＹ方向位置（矢示Ｙにて示す方向の位置）が決定される。

なお、上述の直線状の縁部Ｗ１に相当する直線ＣＬの算出方法として、例えば、各基準点データＣ２，Ｃ３と各線分データＬ２，Ｌ３との最短距離を構成する線分データ上の各座標を求め、これらの各座標から直線状の縁部Ｗ１に相当する直線ＣＬを求めることができる。また、本実施形態においては、撮像装置１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの各撮像中心を基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３としているが、撮像中心以外の所定位置を基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３に設定してもよい。

こうして、基板Ｗを、支持台１１０の基準位置（例えば中心位置）に対して高い精度で位置決めすることができる。本実施形態の位置検出部１２２及び補正駆動部１２４による位置決めは、直線状の縁部と、この縁部と平行でない他の縁部を有する基板に対して適用可能であり、一般的な矩形状のもの以外に、例えば、コーナ部を面取りしたものや、半円状のものに対しても適用可能である。

位置決め後の基板Ｗは、図１に示すように、支持台１１０の移動によりスクリーン印刷部１３０に搬送され（矢印３）、矢示Ａ方向に沿ったスキージの移動により、電極パターンの印刷が施される。この後、支持台１１０上の基板Ｗは、再び第１の受け渡し位置Ｐ１まで移動し（矢印４）、第１の受渡装置３２により、メインコンベア３１上の基板Ｗと交換される（矢印５）。こうして、メインコンベア３１により搬送される基板Ｗに対して、パターン形成が順次行われる（第１の印刷ステップ）。

再び図６（ｂ）に戻ると、回転アーム３２１の吸引パッド３２４ｂに支持された基板Ｗと、メインコンベア３１の搬送面との間には、第３の受渡装置３４のアーム本体３４１ａから延長フォーク３４１ｃが進出して介在しており、吸引パッド３２４ｂの吸引解除により、基板Ｗが延長フォーク３４１ｃ上に載置される。そして、図６（ｃ）に示すように、アーム本体３４１ａに対して延長フォーク３４１ｃが後退した後（図１の矢印６）、図６（ｄ）に示すように、回転アーム３４１が回転する（図１の矢印７）。

これに対し、第１の受渡装置３２については、図６（ｃ）に示すように、一方の吸引パッド３２４ａが上昇した後、図６（ｄ）に示すように、回転アーム３２１が回転することにより、次の基板Ｗに対する搬送準備が完了する。

この後は、再び図５（ａ）以降に示すように、第１の受渡装置３２においては、メインコンベア３１と支持台１１０との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。一方、第３の受渡装置３４は、図５（ａ）に示すように、延長フォーク３４１ｃの進出により、基板Ｗを乾燥装置２０の投入位置Ｐ３まで移動させ、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、駆動モータ３４２の下降と共に回転アーム３４１が下降して、延長フォーク３４１ｃが後退する。これにより、基板Ｗは、乾燥装置２０の搬送台２４に載置される（図１の矢印８）。この後、回転アームは、図５（ｄ）に示すように上昇して、図６（ａ）に示すように回転した後、延長フォーク３４１ｃを進出させることにより、図６（ｂ）に示すように、再び基板Ｗを受け取り可能な状態になる。

乾燥装置２０の搬送台２４に載置された基板Ｗは、図１に示すように、搬送ベルト２４の駆動により乾燥装置２０の内部を搬送される過程で、ヒータにより加熱される（矢印９）。乾燥装置２０内の温度及び基板Ｗの滞留時間は、導電性ペーストを重ね塗りする際に、ペースト高さを維持できる程度に硬化するような条件が好ましく、例えば、導電性ペーストとして銀ペーストを使用する場合、乾燥装置２０内の温度を１５０〜２５０℃の範囲として、乾燥装置２０内における基板Ｗの滞留時間を３０〜６０秒とすることが好ましい。こうして、基板Ｗが乾燥装置２０内を排出位置Ｐ４まで搬送されることにより、基板Ｗに形成された導電パターンが十分に乾燥される（乾燥ステップ）。

排出位置Ｐ４に搬送された基板は、第４の受渡装置３５によりメインコンベア３１に搬送される。図８（ａ）から（ｅ）に示すように、第４の受渡装置３５は、回転アーム３５１が駆動モータ３５２の回転軸に連結されて回転可能とされている。回転アーム３５１は、細長状のアーム本体３５１ａの長手方向に沿って形成された収容溝３５１ｂに、同じく細長状の延長アーム３５１ｃの一端側が収容されており、アーム本体３５１ａに対して進退可能となるように、油圧機構（図示せず）により収容溝３５１ｂ内を往復動するように構成されている。延長アーム３５１ｃの先端には、油圧等により上下動する昇降シリンダ３５１ｄが設けられており、昇降シリンダ３５１ｄには、基板Ｗの上面を吸引保持可能な吸引パッド３５１ｅが設けられている。排出位置Ｐ４にある基板Ｗは、吸引パッド３５１ｅに吸引された状態で、図８（ａ）に示すように、昇降シリンダ３５１ｄの作動により上昇した後、図８（ｂ）に示すように、延長アーム３５１ｃの後退により乾燥装置２０から離脱する（図１の矢印１０）。そして、図８（ｃ）に示すように、回転アーム３５１が回転した後（図１の矢印１１）、図８（ｄ）に示すように延長アーム３５１ｃが進出する。そして、昇降シリンダ３５１ｄの作動により基板Ｗが降下して、図８（ｅ）に示すように、メインコンベア３１上に載置される（図１の矢印１２）。第４の受渡装置３５は、このような動作を繰り返すことにより、乾燥装置２０から排出される基板Ｗを、メインコンベア３１上に順次引き渡す（図１の矢印１３）。

メインコンベア３１上を再び搬送される基板Ｗは、第２の受渡装置３３により、第２の受け渡し位置Ｐ２にある基板Ｗと交換される。この手順は第１の受渡装置３２と同様であり、第２の受け渡し位置Ｐ２にある支持台１１０上に基板Ｗが載置された後（矢印１４）、位置修正部１２０により基板Ｗの位置決めが行われる。そして、支持台１１０の移動により基板Ｗがスクリーン印刷部１３０に搬送され（矢印１５）、基板Ｗに既に形成されている電極パターンと重なり合うように、パターン形成が行われる（第２の印刷ステップ）。

第１の受け渡し位置Ｐ１及び第２の受け渡し位置Ｐ２において基板Ｗの受け渡しが可能な２つの支持台１１０，１１０は、一方において位置修正部１２０により位置決めが行われている間に、他方が基板Ｗをスクリーン印刷部１３０に搬送してパターン形成を行う。このような動作を交互に行うことにより、各基板Ｗに対して、第１の印刷ステップ、乾燥ステップ及び第２の印刷ステップが行われる。

第１の印刷ステップ及び第２の印刷ステップは、位置修正部１２０により基板Ｗを正確に位置決めされた後に行われるので、重ね塗りする際のパターンの位置ずれを確実に防止することができる。また、第１の印刷ステップ及び第２の印刷ステップは、同一のスクリーン印刷部１３０によりパターン形成を行うので、異なる印刷機が有する特性のばらつきに起因するパターンの位置ずれも防止することができる。

すなわち、スクリーン印刷部１３０で使用されるスクリーンマスク１３２は、繰り返しの使用により伸びが発生し、パターンの形成位置が経時的に変化するおそれがあるため、異なるスクリーン印刷機を用いて重ね塗りを行う場合には、個々のスクリーンマスクの劣化状態のばらつき等により、重ね塗り精度の低下を招くおそれがある。これに対し、本実施形態のパターン形成装置１においては、第１の印刷ステップ及び第２の印刷ステップにおいて、同一のスクリーンマスク１３２を用いることができ、スクリーンマスク１３２に対して同一の向きとなるように基板Ｗを配置して重ね塗りを行うことができるので、スクリーンマスクの劣化のばらつき等による精度低下を防止することができる。なお、スクリーンマスク１３２は、所定回数の使用により新品に交換される。

また、第１の印刷ステップと第２の印刷ステップとの間に乾燥ステップが介在されていることにより、十分乾燥した後の導電パターンに重ね塗りを行うことができ、パターン幅が狭小な場合でも、パターン高さを大きくすることができる。したがって、上述したパターンの重ね合わせ精度の向上効果と相俟って、低抵抗を維持しつつ細線化された導電パターンを形成することができる。本発明の導電パターン形成装置は、太陽電池用基板の受光面側に電極パターンを形成する装置として特に好ましく、受光面積の向上により、高い光電変換効率を得ることができる。

重ね塗りによるパターン形成が行われた後の基板Ｗは、支持台１１０の移動により再び第２の受け渡し位置Ｐ２に搬送され（矢印１６）、第２の受渡装置３３によりメインコンベア３１上に載置されて（矢印１７）、メインコンベア３１により、後の焼成工程等を行うために搬送される（矢印１８）。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、スクリーンマスク１３２に対する基板Ｗの位置が、第１の印刷ステップと第２の印刷ステップとの間で完全に一致するように支持台１１０を移動させているが、スキージ１３４ｄの走査方向に沿って所定のシフトを生じさせるようにしてもよい。すなわち、スクリーンマスク１３２の開口部は、図９（ａ）に示すように、細線Ｔによって網状となっているため、基板Ｗ上に形成されるパターンの表面を拡大すると、図９（ｂ）に示すように、スクリーンのメッシュピッチに対応した凹凸が形成される。そこで、第２の印刷ステップにおいては、スクリーンマスク１３２に対する基板Ｗの相対位置を、スキージの走査方向Ａにメッシュピッチｐの略半値だけシフトさせて（図９（ａ）の矢印Ｄ）、パターン形成を行うことにより、図９（ｃ）に示すようにパターン表面の凹凸が平坦化される。こうして、細線化されて、より低抵抗化された導電パターンを形成することができる。

本明細書におけるメッシュピッチｐとは、スキージの走査方向Ｃに沿って隣接するメッシュの中心同士の間隔をいう。また、メッシュピッチｐの略半値だけシフトさせる場合には、シフト量がｐ／２にｐの整数倍を足し合わせたものも含まれ、例えば、メッシュピッチｐが１５０μｍの場合、７５μｍ、２２５μｍ、３００μｍのシフトは、いずれもメッシュピッチｐの半値をシフトさせたことに含まれる。

また、本実施形態における支持台１１０は、第１の受け渡し位置Ｐ１及び第２の受け渡し位置Ｐ２にそれぞれ配置可能となるように複数設けられているが、各支持台１１０を一体化して２箇所に基板搭載部を備える１つの支持台として構成し、一方の基板搭載部が第１の受け渡し位置Ｐ１又は第２の受け渡し位置Ｐ２に配置された状態で、他方の基板搭載部が印刷装置１０に配置されるように、この支持台を往復動可能に構成することもできる。

また、本実施形態においては、１つのメインコンベア３１に対して印刷装置１０及び乾燥装置２０を１組のみ設けているが、１つのメインコンベア３１に対して印刷装置１０及び乾燥装置２０を複数組設け、メインコンベア３１により搬送される基板Ｗが各組の印刷装置１０及び乾燥装置２０に順次搬送されるように、構成してもよい。図１０は、印刷装置１０及び乾燥装置２０を２組設けた場合の概略構成例を示しており、メインコンベア３１により搬送される基板Ｗは、印刷装置１０及び乾燥装置２０の各組に交互に供給される。図１０における基板Ｗは、円形状のものが、メインコンベア３１による搬送方向上流側の印刷装置１０及び乾燥装置２０の組に供給されるものを表し、三角状のものが、搬送方向下流側の印刷装置１０及び乾燥装置２０の組に供給されるものを表しており、第２の印刷ステップが施された後の基板Ｗを黒塗りで示している。このような構成により、各基板Ｗへのパターン形成の作業効率を高めることができ、導電パターンが形成された基板Ｗの製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る電極パターン形成装置の概略構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す電極パターン形成装置の支持台を図２の矢示Ｂ方向からみた側面図である。 図１に示す電極パターン形成装置のスクリーン印刷部を示す側面図である。 基板の搬送手順を説明するための側面図である。 基板の搬送手順を説明するための側面図である。 図１に示す電極パターン形成装置の位置修正部の作動を説明するための図である。 基板の搬送手順を説明するための側面図である。 パターン形成の一例を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る電極パターン形成装置の概略構成を示す平面図である。

符号の説明

１ パターン形成装置
１０ 印刷装置
１１０ 支持台
１１２ａ，１１２ｂ レール部材
１１４ 駆動装置
１２０ 位置修正部
１２２ 位置検出部
１２４ 補正駆動部
１３０ スクリーン印刷部
１３２ スクリーンマスク
１３４ スキージ走査部
１２４ｄ スキージ
２０ 乾燥装置
２４ 搬送台
３０ 搬送装置
３１ メインコンベア
３２ 第１の受渡装置
３３ 第２の受渡装置
３４ 第３の受渡装置
３５ 第４の受渡装置
Ｐ１，Ｐ２ 受け渡し位置
Ｐ３ 投入位置
Ｐ４ 排出位置
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 開口部を有するスクリーンマスクに導電性ペーストを供給し、スキージの走査により前記開口部に対応したパターンを基板上に形成する第１の印刷ステップと、
   パターン形成後の前記基板を加熱する乾燥ステップと、
   前記第１の印刷ステップで形成された前記パターンに重なり合うように、前記第１の印刷ステップと同様にパターン形成を行う第２の印刷ステップとを備え、
   前記第１の印刷ステップ及び第２の印刷ステップは、同一の前記スクリーンマスクに対して同一の向きとなるように前記基板を配置してパターン形成を行い、
   前記スクリーンマスクの開口部は、メッシュ状に形成されており、
   前記第１の印刷ステップと第２の印刷ステップとの間で、前記スクリーンマスクに対する前記基板の相対位置を、前記開口部における前記スキージの走査方向に沿ったメッシュピッチの略半値だけシフトさせる導電パターン形成方法。
2. 前記第２の印刷ステップは、前記第１の印刷ステップにより形成されたパターンの表面の凹凸を平坦化するように、パターン形成を行う請求項１に記載の導電パターン形成方法。
3. 請求項１または２に記載の導電パターン形成方法により、受光面側に電極が形成された太陽電池用基板。
4. 基板上にパターン形成を行う印刷手段と、
   前記基板を加熱する乾燥手段と、
   前記印刷手段及び乾燥手段に前記基板を搬送する搬送手段とを備え、
   前記印刷手段は、
   第１の受け渡し位置または第２の受け渡し位置において前記搬送手段から前記基板を受け取ることができるように往復動可能に構成された１又は複数の支持台と、
   前記支持台上における前記基板の位置を検出して修正する位置修正部と、
   開口部を有するスクリーンマスクに導電性ペーストを供給してスキージを走査することにより、前記開口部に対応したパターンを前記基板上に形成する印刷部とを備え、
   前記第１の受け渡し位置または第２の受け渡し位置において前記支持台に搭載された前記基板が、前記位置修正部において位置修正された後に、前記支持台の移動により前記印刷部に供給されるように構成されており、
   前記搬送手段は、前記基板を前記第１の受け渡し位置、前記乾燥手段及び前記第２の受け渡し位置に順次搬送し、
   前記印刷部は、前記第１の受け渡し位置から供給された前記基板と、前記第２の受け渡し位置から供給された前記基板とを、同一の前記スクリーンマスクに対して同一の向きとなるように配置してパターン形成を行い、
   前記スクリーンマスクの開口部は、メッシュ状に形成されており、
   前記第１の受け渡し位置で搭載された前記基板と、前記第２の受け渡し位置で搭載された前記基板との間で、前記スクリーンマスクに対する相対位置を、前記開口部における前記スキージの走査方向に沿ったメッシュピッチの略半値だけシフトさせる導電パターン形成装置。
5. 前記印刷手段および乾燥手段は、複数組設けられており、
   前記搬送手段は、前記基板を各組の前記印刷手段及び乾燥手段に順次搬送するように構成されている請求項４に記載の導電パターン形成装置。

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