JP5395592B2 - Electrode forming apparatus and electrode forming method - Google Patents
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Description
この発明は、電極材料を含む塗布液をノズルから吐出させて基板上に電極を形成する装置および方法に関するものであり、特に太陽電池基板に電極を形成する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for forming an electrode on a substrate by discharging a coating solution containing an electrode material from a nozzle, and more particularly to an apparatus and method for forming an electrode on a solar cell substrate.
基板上に所定のパターンを形成する技術としては、パターン材料を含む塗布液を吐出するノズルを基板に対し相対移動させて基板にパターンを描画する方法がある。ここで、基板上で互いに交わるパターンを塗布により形成する場合には、パターンの交点において、塗布液が二重に塗布されることにより高さが他の部分より高くなってしまうことがある。この問題を回避するため、例えば、本願出願人が先に開示した特許文献1に記載の技術では、基板上に交差するリブパターンを形成するのに際して、先に形成されたリブパターンのうち、後で形成されるリブパターンと交差する部分を除去してから、後のリブパターン形成を行うようにしている。
As a technique for forming a predetermined pattern on a substrate, there is a method of drawing a pattern on a substrate by moving a nozzle for discharging a coating liquid containing a pattern material relative to the substrate. Here, when a pattern that intersects with each other on the substrate is formed by coating, the height of the pattern may be higher than other portions due to the coating liquid being applied twice at the pattern intersection. In order to avoid this problem, for example, in the technique described in
上記技術は、プラズマ表示装置用のガラス基板上にリブパターンを形成する技術であるが、この技術を例えば太陽電池基板に電極を形成することが考えられる。太陽電池の電極においては、例えば特許文献2に記載されているように、フィンガー電極とも称される多数の細い電極と、これらを横断するバス電極とも称される幅広の電極とが組み合わせられる。
The above technique is a technique for forming a rib pattern on a glass substrate for a plasma display device, and it is conceivable to form an electrode on, for example, a solar cell substrate. In an electrode of a solar cell, for example, as described in
しかしながら、上記した特許文献1に記載の技術は、いったん塗布により形成したパターンを部分的に除去する必要があるなど工程数が多く、また交わるパターン間での電気的導通が必ずしも保証されないなど、太陽電池基板への電極形成に適用するには問題が残されている。また、特許文献2ではフィンガー電極とバス電極との交点における高さについては言及されていない。
However, the technique described in
このように、基板上で互いに交わる電極をノズル塗布により形成する技術において、交点での電極の盛り上がりを抑制しつつ、簡単な工程で電極を形成する技術は確立されるに至っていない。 Thus, in the technique of forming electrodes that cross each other on a substrate by nozzle coating, a technique for forming electrodes in a simple process while suppressing the swell of the electrodes at the intersection has not been established.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電極材料を含む塗布液をノズルから吐出させて基板上に電極を形成する方法および装置において、簡単な工程で、しかも交点での電極の盛り上がりを抑制することのできる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a method and apparatus for forming an electrode on a substrate by discharging a coating liquid containing an electrode material from a nozzle, the electrode is swelled at an intersection in a simple process. It aims at providing the technique which can be suppressed.
この発明にかかる電極形成装置の第1の態様は、上記目的を達成するため、基板の被塗布面に対し第1方向に相対移動しながら電極材料を含む塗布液を前記被塗布面に吐出することで、前記被塗布面に第1電極を形成する第1電極用ノズルと、前記塗布液が硬化してなる前記第1電極を形成された前記被塗布面に対し前記第1方向と異なる第2方向に相対移動しながら電極材料を含む塗布液を前記被塗布面に吐出することで、前記被塗布面に前記第1電極と交わる第2電極を形成する第2電極用ノズルと、前記第1電極の前記頂面の前記被塗布面からの高さを検出する高さ検出手段と、前記高さ検出手段の検出結果に基づき前記被塗布面と前記第2電極用ノズルとの間隔を制御する制御手段とを備え、前記第2電極用ノズルが前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過する時に、前記制御手段が前記第2電極用ノズルの吐出口を前記第1電極の前記頂面に近接対向させて、前記吐出口を前記頂面により閉塞させることを特徴としている。 In a first aspect of the electrode forming apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, a coating liquid containing an electrode material is discharged onto the coated surface while moving relative to the coated surface of the substrate in the first direction. Thus, the first electrode nozzle for forming the first electrode on the coated surface and the coated surface on which the first electrode formed by curing the coating solution is different from the first direction. a coating solution containing an electrode material while relatively moving in two directions by discharging the coated surface, and a second electrode for the nozzle that forms the second electrode intersecting the first electrode to the coated surface, the first A height detecting means for detecting the height of the top surface of one electrode from the coated surface, and a distance between the coated surface and the second electrode nozzle is controlled based on a detection result of the height detecting means. control and means, prior to the second electrode for the nozzle before Symbol substrate When passing through the position facing the first electrode, said control means in close proximity facing said top surface of said first electrode a discharge port of the nozzle for the second electrode, thereby clogging the discharge ports by the top surface It is characterized by that.
このように構成された発明では、基板に対し相対移動する第2電極用ノズルが第1電極との対向位置を通過する時に、その吐出口が第1電極の頂面に近接した状態で該対向位置を通過する。すなわち、この対向位置では吐出口と第1電極の頂面とが微小距離だけ離れて対向した状態となる。このため、吐出口が第1電極の頂面で塞がれた状態となって塗布液の吐出が抑制されるので、第1電極に重ねてさらに塗布液が塗布されてしまうことが防止される。 In the invention configured in this way, when the second electrode nozzle that moves relative to the substrate passes through the position facing the first electrode, the ejection port is in close proximity to the top surface of the first electrode. Go through position. That is, at this facing position, the discharge port and the top surface of the first electrode are in a state of facing each other by a minute distance. For this reason, since the discharge port is blocked by the top surface of the first electrode and the discharge of the coating liquid is suppressed, it is prevented that the coating liquid is further applied on the first electrode. .
したがって、単に2方向にノズルを走査させて塗布液を塗布する場合に比べて工程をほとんど増やすことなく、第1電極と第2電極との交点で電極の高さが増大するのを抑制することができる。また、第2電極用ノズルが塗布液を吐出可能な状態で第1電極との対向位置を通過するので、先に形成される第1電極と後に形成される第2電極との導通を確実に得ることができる。このように、この発明によれば、簡単な工程で、しかも交点での電極の盛り上がりを抑制しながら、互いに交わる電極を基板上に形成することができる。 Therefore, the increase in the height of the electrode at the intersection of the first electrode and the second electrode is suppressed without increasing the number of steps as compared with the case where the coating liquid is applied by simply scanning the nozzle in two directions. Can do. In addition, since the second electrode nozzle passes through the position facing the first electrode in a state where the coating liquid can be discharged, the conduction between the first electrode formed first and the second electrode formed later is ensured. Can be obtained. As described above, according to the present invention, it is possible to form electrodes that cross each other on the substrate in a simple process and while suppressing the swelling of the electrodes at the intersections.
第2電極用ノズルの吐出口については、第1電極の頂面に接触しない範囲でできるだけ近い位置を通過することが望ましい。特に、第1電極の頂面との間隔がほぼゼロとなるように、第2電極用ノズルの通過位置を定めれば、第1電極上への塗布液の塗布はほぼなくなり、第1電極と第2電極との交点における電極の盛り上がりをほぼゼロとすることができる。 About the discharge port of the nozzle for 2nd electrodes, it is desirable to pass as close as possible in the range which does not contact the top face of the 1st electrode. In particular, if the passage position of the nozzle for the second electrode is determined so that the distance from the top surface of the first electrode is substantially zero, the coating liquid is hardly applied on the first electrode, and the first electrode The rise of the electrode at the intersection with the second electrode can be made substantially zero.
ここで、被塗布面と第2電極用ノズルとの間隔を変更可能とするとともに、該間隔を制御する制御手段を備えるようにしてもよい。こうすることにより、該第2電極用ノズルの吐出口の位置を第1電極の高さに合わせて設定することが可能となり、第1電極と第2電極との交点での盛り上がりをより抑えることができる。 Here, the distance between the surface to be coated and the nozzle for the second electrode can be changed, and control means for controlling the distance may be provided. By doing so, the position of the discharge port of the second electrode nozzle can be set according to the height of the first electrode, and the rise at the intersection of the first electrode and the second electrode can be further suppressed. Can do.
また、この発明にかかる電極形成装置の第2の態様は、上記目的を達成するため、第1方向に沿って延びる第1電極を被塗布面に形成された基板の前記被塗布面に対し、前記第1方向と異なる第2方向に相対移動しながら電極材料を含む塗布液を前記被塗布面に吐出することで、前記被塗布面に前記第1電極と交わる第2電極を形成する第2電極用ノズルと、前記第1電極の前記頂面の前記被塗布面からの高さを検出する高さ検出手段と、前記高さ検出手段の検出結果に基づき前記被塗布面と前記第2電極用ノズルとの間隔を制御して、前記第2電極用ノズルが前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過する時に前記第2電極用ノズルの吐出口を前記第1電極の頂面に近接対向させて、前記吐出口を前記頂面により閉塞させる制御手段とを備えることを特徴としている。 Moreover, the 2nd aspect of the electrode forming apparatus concerning this invention is with respect to the said to-be-coated surface of the board | substrate in which the 1st electrode extended along a 1st direction was formed in the to-be-coated surface in order to achieve the said objective. A second electrode that crosses the first electrode is formed on the surface to be coated by discharging a coating liquid containing an electrode material to the surface to be coated while relatively moving in a second direction different from the first direction. An electrode nozzle, a height detecting means for detecting a height of the top surface of the first electrode from the coated surface, and the coated surface and the second electrode based on a detection result of the height detecting means And controlling the interval with the nozzle for use when the second electrode nozzle passes through the position facing the first electrode on the substrate, the discharge port of the second electrode nozzle is used as the top surface of the first electrode. by closely opposed to, and control means Ru occlude said discharge port by said top surface It is characterized in that it comprises.
このように構成された発明では、第1電極が形成された基板に対し、第2電極用ノズルが、その吐出口が第1電極の頂面に近接対向した状態で第1電極との対向位置を通過し該頂面により吐出口が閉塞されるように制御されるので、上記した発明と同様に、簡単な工程で、しかも交点での電極の盛り上がりを抑制しながら、互いに交わる電極を基板上に形成することができる。 In the invention thus configured, the second electrode nozzle is opposed to the first electrode in a state where the discharge port is close to and opposed to the top surface of the first electrode with respect to the substrate on which the first electrode is formed. Since the discharge port is controlled so as to be closed by the top surface , the electrodes that cross each other are formed on the substrate in a simple process and while suppressing the swell of the electrodes at the intersection, as in the above-described invention. Can be formed.
これらの発明において、第1電極の頂面の被塗布面からの高さを検出し、その検出結果に基づき被塗布面と第2電極用ノズルとの間隔を制御する。こうすることで、実際に形成された第1電極の高さに基づいて基づき被塗布面と第2電極用ノズルとの間隔が設定されるので、第1電極と第2電極との交点における電極の盛り上がりをより確実に抑制することができる。 In these inventions, the height from the coated surface of the top surface of the first electrode is detected, that controls the distance between the coated surface and the second electrode for the nozzle on the basis of the detection result of it. In this way, since the distance between the coated surface and the second electrode nozzle is set based on the height of the first electrode actually formed, the electrode at the intersection of the first electrode and the second electrode Can be more reliably suppressed.
また、第2電極用ノズルの吐出口の開口面が、被塗布面に対し略平行であるようにしてもよい。このようにすれば、吐出口が第1電極の頂面によりほぼ完全に塞がれて塗布液の吐出が規制されるとともに、第1電極上に吐出された塗布液があっても吐出口の端部によって擦り切られるので、ノズル通過後の第1電極上には塗布液がほとんど残らず、交点における電極の盛り上がりを防止することができる。 The opening surface of the discharge port of the second electrode nozzle may be substantially parallel to the surface to be coated. In this way, the discharge port is almost completely blocked by the top surface of the first electrode to restrict the discharge of the coating liquid, and even if there is a coating liquid discharged onto the first electrode, Since it is scraped off by the end portion, almost no coating liquid remains on the first electrode after passing through the nozzle, and the swell of the electrode at the intersection can be prevented.
また、第2方向、すなわち第2電極用ノズルの移動方向に沿った吐出口の開口長さが、第2方向に沿った第1電極の幅よりも小さくなるようにしてもよい。このようにすると、第2電極用ノズルが第1電極との対向位置に位置しているとき、吐出口の開口面の全面が第1電極の頂面と対向することになる。そのため、第1電極への塗布液の供給は最小限に抑えられ、交点における電極の盛り上がりをより確実に抑制することができる。この意味において、互いに幅の異なる電極を交わらせる場合には、より幅の広い方を第1電極として先に形成し、より幅の狭い方を第2電極として後から形成することが好ましい。 Further, the opening length of the discharge port along the second direction, that is, the moving direction of the second electrode nozzle, may be made smaller than the width of the first electrode along the second direction. If it does in this way, when the nozzle for 2nd electrodes is located in the position facing a 1st electrode, the whole surface of the opening surface of a discharge outlet will oppose the top surface of a 1st electrode. Therefore, the supply of the coating liquid to the first electrode can be minimized, and the swell of the electrode at the intersection can be more reliably suppressed. In this sense, when electrodes having different widths are crossed, it is preferable to form the wider one first as the first electrode and the narrower one later as the second electrode.
また、これらの発明において、第2電極用ノズルは光硬化性樹脂を含む塗布液を吐出するように構成され、第2電極用ノズルから被塗布面に塗布された塗布液に対し光照射する光照射手段を備えるようにしてもよい。このように構成された発明では、塗布液を短時間で硬化させることができるので、幅が狭く高さのある、いわゆるアスペクト比の高い電極を形成することができる。したがって、このように構成された発明は、電気抵抗が低く、しかも入射光の遮蔽が少ないことを求められる太陽電池の電極形成に好適に適用することができる。 In these inventions, the second electrode nozzle is configured to discharge a coating liquid containing a photocurable resin, and light that irradiates the coating liquid applied to the coated surface from the second electrode nozzle. You may make it provide an irradiation means. In the invention configured as described above, since the coating liquid can be cured in a short time, it is possible to form a so-called high aspect ratio electrode having a narrow width and a high height. Therefore, the invention configured in this way can be suitably applied to the formation of solar cell electrodes that are required to have low electrical resistance and low shielding of incident light.
また、この発明にかかる電極製造方法は、上記目的を達成するため、基板の表面に第1方向に沿って延びる第1電極を形成する第1工程と、前記第1工程で形成された前記第1電極頂面の前記基板表面からの高さを検出する検出工程と、前記第1電極を形成された前記基板の表面に対し、電極材料を含む塗布液を吐出するノズルを前記第1方向と異なる第2方向に相対移動させて、前記第1電極と交わる第2電極を形成する第2工程とを備え、前記第2工程では、前記検出工程での検出結果に基づき前記被塗布面と前記第2電極用ノズルとの間隔を制御して、前記ノズルを前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過させる時に、該ノズルの吐出口を前記第1電極の頂面に近接対向させながら通過させて、前記吐出口を前記頂面により閉塞させることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the electrode manufacturing method according to the present invention includes a first step of forming a first electrode extending along a first direction on the surface of the substrate, and the first step formed in the first step . A detection step of detecting the height of the top surface of one electrode from the substrate surface, and a nozzle for discharging a coating liquid containing an electrode material to the surface of the substrate on which the first electrode is formed, in the first direction A second step of forming a second electrode that intersects with the first electrode by relatively moving in different second directions, and in the second step , based on a detection result in the detection step, By controlling the distance from the nozzle for the second electrode so that the nozzle passes through the position facing the first electrode on the substrate, the discharge port of the nozzle is brought close to the top surface of the first electrode. while by passing, closes the discharge port by the top surface So it is characterized in Rukoto.
このように構成された発明では、上記した電極形成装置の発明と同様に、第1電極に重ねて塗布液が塗布されることを抑制することができ、第1電極と第2電極とを互いに交わらせながら、しかもその交点で盛り上がりの少ない電極を簡単な工程で形成することが可能となっている。 In the invention configured as described above, similarly to the above-described invention of the electrode forming apparatus, it is possible to prevent the coating liquid from being applied to the first electrode, and the first electrode and the second electrode are connected to each other. It is possible to form an electrode with few swells at a crossing point with a simple process.
この発明において、第1工程で形成された第1電極頂面の基板表面からの高さを検出する検出工程をさらに設け、第2工程では、検出工程での検出結果に基づきノズルと基板表面との間隔を制御するようにしてもよい。こうすることで、実際に形成された第1電極の高さに基づいて基づき被塗布面とノズルとの間隔が設定されるので、第1電極と第2電極との交点における電極の盛り上がりをより確実に抑制することができる。 In this invention, the detection process which detects the height from the substrate surface of the 1st electrode top surface formed in the 1st process is further provided, and in the 2nd process, based on the detection result in the detection process, the nozzle and the substrate surface The interval may be controlled. In this way, since the distance between the surface to be coated and the nozzle is set based on the height of the first electrode actually formed, the swell of the electrode at the intersection of the first electrode and the second electrode is further increased. It can be surely suppressed.
また、第2工程では、ノズルの吐出口の開口面を基板表面に対し略平行としてもよい。このようにすれば、第1電極上に吐出された塗布液が吐出口の端部によって擦り切られるので、ノズル通過後の第1電極上には塗布液がほとんど残らず、交点における電極の盛り上がりを防止することができる。 In the second step, the opening surface of the nozzle outlet may be substantially parallel to the substrate surface. In this way, the coating liquid discharged onto the first electrode is scraped off by the end of the discharge port, so that almost no coating liquid remains on the first electrode after passing through the nozzle, and the electrode rises at the intersection. Can be prevented.
また、第2電極の形成本数が第1電極の形成本数よりも多くなるようにするのが好ましい。言い換えれば、後から形成する電極の数は、先に形成する電極の数よりも多いことが好ましい。数の少ない電極を先に形成しておくことで、後から形成する電極が先の電極を横切る回数が少なくて済み、制御が容易となるからである。この意味において、交わらせる2種類の電極の数が異なる場合、数の少ない方を第1電極として先に形成するのが好ましい。 In addition, it is preferable that the number of second electrodes formed is greater than the number of first electrodes formed. In other words, the number of electrodes to be formed later is preferably larger than the number of electrodes to be formed first. This is because forming a small number of electrodes first reduces the number of times that an electrode to be formed later crosses the previous electrode, thereby facilitating control. In this sense, when the number of two types of electrodes to be intersected is different, it is preferable to form the smaller number first as the first electrode.
同じように、第1方向に沿った第2電極の幅は、第2方向に沿った第1電極の幅よりも小さいことが好ましい。つまり、後から形成される電極の幅の方が、先に形成される電極の幅よりも小さいことが好ましい。幅の狭い形成済みの電極に合わせて幅の広い電極形成を制御するよりも、幅の広い形成済みの電極に合わせて幅の狭い電極形成を制御する方が制御が容易となるからである。この意味において、交わらせる2種類の電極の幅が互いに異なる場合、幅の広い方を第1電極として先に形成するのが好ましい。 Similarly, the width of the second electrode along the first direction is preferably smaller than the width of the first electrode along the second direction. That is, the width of the electrode formed later is preferably smaller than the width of the electrode formed first. This is because it is easier to control the formation of the narrow electrode according to the wide formed electrode than to control the formation of the wide electrode according to the narrow formed electrode. In this sense, when the widths of the two types of electrodes to be intersected are different from each other, it is preferable to form the wider one first as the first electrode.
また、第1電極と第2電極とを略同じ高さに形成するようにしてもよい。この発明では第1電極と第2電極との交点における盛り上がりが抑制されるので、第1電極と第2電極とを略同じ高さとすれば、それらの交点も含めて電極全体を略同じ高さに形成することができる。 Further, the first electrode and the second electrode may be formed at substantially the same height. In this invention, since the swell at the intersection of the first electrode and the second electrode is suppressed, if the first electrode and the second electrode are made substantially the same height, the entire electrode including those intersections is made almost the same height. Can be formed.
この発明にかかる電極形成装置および電極形成方法によれば、先に形成された第1電極にさらに塗布液が重ねられるのを防止しつつ第2電極を形成することができるので、簡単な工程で、両者の交点における電極の盛り上がりを抑制することができる。 According to the electrode forming apparatus and the electrode forming method according to the present invention, the second electrode can be formed while preventing the coating liquid from being further superimposed on the previously formed first electrode. The swell of the electrode at the intersection of the two can be suppressed.
図1はこの発明にかかる電極形成装置の一実施形態を示す図である。この電極形成装置1は、例えば表面に光電変換層を形成された単結晶シリコンウエハなどの基板W上に導電性を有する電極配線を形成し、例えば太陽電池として利用される光電変換デバイスを製造する装置である。この装置1は、例えば光電変換デバイスの光入射面に集電電極を形成するという用途に好適に使用することができる。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an electrode forming apparatus according to the present invention. The
この電極形成装置1では、基台11上にステージ移動機構2が設けられ、基板Wを保持するステージ3がステージ移動機構2により図1に示すX−Y平面内で移動可能となっている。基台11にはステージ3を跨ぐようにして2組のフレーム121,122が固定され、フレーム121には第1ヘッド部5、フレーム122には第2ヘッド部7がそれぞれ取り付けられる。第2ヘッド部7は、第1ヘッド部5に対して(+X)方向に離隔配置されており、両者の間隔は基板WのX方向長さより広く設定される。
In this
ステージ移動機構2は、下段からステージ3をX方向に移動させるX方向移動機構21、Y方向に移動させるY方向移動機構22、および、Z方向を向く軸を中心に回転させるθ回転機構23を有する。X方向移動機構21は、モータ211にボールねじ212が接続され、さらに、Y方向移動機構22に固定されたナット213がボールねじ212に取り付けられた構造となっている。ボールねじ212の上方にはガイドレール214が固定され、モータ211が回転すると、ナット213とともにY方向移動機構22がガイドレール214に沿ってX方向に滑らかに移動する。
The
Y方向移動機構22もモータ221、ボールねじ機構およびガイドレール224を有し、モータ221が回転するとボールねじ機構によりθ回転機構23がガイドレール224に沿ってY方向に移動する。θ回転機構23はモータ231によりステージ3をZ方向を向く軸を中心に回転させる。以上の構成により、第1および第2ヘッド部5,7の基板Wに対する相対的な移動方向および向きが変更可能とされる。ステージ移動機構2の各モータは制御ユニット6により制御される。
The Y-
さらに、θ回転機構23とステージ3との間には、ステージ昇降機構24が設けられている。ステージ昇降機構24は、制御ユニット6からの制御指令に応じてステージ3を昇降させ、基板Wを指定された高さ(Z方向位置)に位置決めする。ステージ昇降機構24としては、例えばソレノイドや圧電素子などのアクチュエータによるもの、ギヤによるもの、楔の噛み合わせによるものなどを用いることができる。
Further, a
第1ヘッド部5は、ベース51の下面に基板W上に液状の塗布液を吐出する吐出ノズル部52、および、基板Wに向けてUV光(紫外線)を照射する光照射部53を有し、吐出ノズル部52には供給管522が取り付けられる。供給管522は、制御弁524を介して電極材料を含む塗布液を貯留するタンク525に接続される。タンク525には、図示を省略する窒素ガス(N2)供給源からレギュレータ526を介して窒素ガスが導入され、タンク525内の塗布液が一定の圧力に加圧されている。制御ユニット6が制御弁524の開閉を制御することにより、吐出ノズル部52からの塗布液吐出のオン・オフが制御される。
The
光照射部53は、光ファイバ531を介して紫外線を発生する光源ユニット532に接続される。図示を省略しているが、光源ユニット532はその光出射部に開閉自在のシャッターを有しており、その開閉および開度によって出射光のオン・オフおよび光量を制御することができる。光源ユニット532は制御ユニット6により制御されている。
The
また、光照射部53を挟んで吐出ノズル部52と反対側に、高さ検出センサ54が設けられている。高さ検出センサ54は、例えば光または超音波を下向きに出射し、反射してくる光または超音波を検出して、基板W上面の高さおよび基板W上に形成された構造物の基板W上面からの高さを検出する。高さ検出センサ54の出力信号は制御ユニット6に入力されている。
A
同様に、第2ヘッド部7には、ベース72、吐出ノズル部72、光照射部73が設けられ、吐出ノズル部72には供給管724、制御弁724、タンク725、レギュレータ726等が接続されている。また、光照射部73には光ファイバ731および光源ユニット732が接続されている。これらの各構成の機能は、第1ヘッド部5まわりに設けられた対応する各構成のものと同じである。第2ヘッド7には高さ検出センサは設けられない。
Similarly, the
図2はヘッド部の構成をより詳細に示す拡大図である。より詳しくは、図2(a)は第1ヘッド部5を下方から見たときの吐出ノズル部52先端付近を示す図であり、図2(b)は第2ヘッド部7を下方から見たときの吐出ノズル部72先端付近を示す図である。吐出ノズル部52は内部が筒状の空洞になったノズルベース520に、この空洞に連通された吐出口521aを有する筒状の先端ノズル521が突設された構造となっている。タンク525から供給管522を経由して輸送されてくる塗布液は、先端ノズル521下端の吐出口521aから基板Wに向けて吐出される。図1および図2(a)に示すように、先端ノズル521は、ノズルベース520から(−Z)方向および(+X)方向に延びている。
FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration of the head portion in more detail. More specifically, FIG. 2A is a view showing the vicinity of the tip of the
また、光照射部53は、吐出口521aから吐出される塗布液全体に光を照射するために、Y方向サイズがノズルベース520とほぼ同じになっており、その下端は光を集光させるためのレンズ531となっている。
In addition, the
図2(b)に示すように、第2ヘッド部7も同様にノズルベース720および先端ノズル721を備えているが、第1ヘッド部5とは以下の点で相違している。すなわち、第2ヘッド部7ではより小さな吐出口721aを有する先端ノズル721がY方向に等間隔で複数個(この例では4個であるがこれに限定されない)設けられている。そして、先端ノズル721はノズルベース520から真下、すなわち(−Z)方向に延びている。なお、下端にレンズ731を設けられた光照射部73は、各先端ノズル721から吐出される塗布液に均一に光が照射されるように、第1ヘッド部5の光照射部53と同様に幅広に形成されている。
As shown in FIG. 2B, the
先端ノズル521,721の材質については特に限定されないが、吐出液に対し汚染物質を混入させることがなく、微細加工ができるという点から、例えばシリコンやジルコニアの結晶を用いることができる。また、先端ノズルをノズルベースに着脱可能に取り付けるようにすれば、例えばいずれかの吐出口が塗布液によって目詰まりや損傷を起こした場合、当該先端ノズルのみを交換すればよいので、吐出ノズル部全体を交換するのに比べれば装置のランニングコストの点で有利である。
The material of the
図3はヘッド部からの塗布液の吐出の様子を模式的に示す図である。より詳しくは、図3(a)は第1ヘッド部5からの塗布液の吐出の様子を示す図であり、図3(b)は第2ヘッド部7からの塗布液の吐出の様子を示す図である。後述するように、この実施形態では、ステージ3に載置された基板Wをステージ移動機構2によりX方向に移動させながら、先端ノズル521の吐出口521aから塗布液を吐出させる。したがって、基板Wに吐出された塗布液A1は、基板WとともにX方向(図において右方)に移動してゆく。基板Wに対する走査移動という点では、基板Wを固定し第1ヘッド部5を移動させるようにしても等価であるが、第1ヘッド部5には各種の配管が接続されており、またノズルの振動に起因する吐出量の変動を抑えるという点から、第1ヘッド部5を固定して基板Wを移動させるのが好ましい。
FIG. 3 is a diagram schematically showing how the coating liquid is discharged from the head portion. More specifically, FIG. 3A is a diagram showing a state of discharge of the coating liquid from the
基板移動方向において吐出ノズル部52の下流側には光照射部53が設けられており、基板Wに塗布された塗布液A1に対して光L1(例えば紫外線)を照射する。基板W上に光L1が照射される光照射位置では、塗布液が光硬化性樹脂を含むものであれば、光照射部53からの光照射を受けて硬化が始まる。このように、電極材料を含む塗布液に光硬化性樹脂を添加し、塗布直後の塗布液に光照射を行い硬化させることによって、幅が狭く高さのある、高アスペクト比の電極を形成することができる。
A
前記したように、また図3(a)に示すように、先端ノズル521はノズルベース520から(−Z)方向および(+X)方向に延びているので、吐出口521aの開口面を含む平面P1の法線ベクトルV1は基板移動方向に向かう成分を有している。このように吐出口521aを開口させることで、高粘度の塗布液を吐出口521aの周りに滞留させることなく基板Wに塗布することができ、また塗布直後の塗布液に光照射を行うことができる。法線ベクトルV1の向きについては、鉛直下向き方向に対して30度以上90度未満が望ましい。
As described above and as shown in FIG. 3A, since the
一方、図3(b)に示すように、第2ヘッド部7では、先端ノズル721はノズルベース720から下方(−Z方向)に延びている。したがって、吐出口721aの開口面を含む平面P2は基板Wの上面とほぼ平行となっており、その法線ベクトルV2も下向きとなっている。基板移動方向において吐出ノズル部52の下流側には光照射部53が設けられており、先端ノズル721から吐出され基板Wに塗布された塗布液A2に対して光L2を照射する。このようにして、この装置1は基板W上に所定のパターンを形成することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the
図4はこの装置によって製造される太陽電池モジュールの一例を示す図である。この太陽電池モジュールMは、光電変換層を設けられた基板Wの上面(光入射面)に、フィンガー電極Fとバス電極Bとを設けたものである。フィンガー電極Fは、入射光を遮蔽しないように幅を細く、かつ低抵抗とするために厚みを大きく形成された電極であり、多数本が互いに平行に形成される。一方、バス電極Bは、フィンガー電極Fによって集められた電荷を外部に低損失で取り出せるように幅広に、また各フィンガー電極Fに交わるようにして1本または複数本形成される。後工程およびデバイス性能上の理由から、フィンガー電極Fとバス電極Bとは同じ高さとなるようにする。代表的には、バス電極Bおよびフィンガー電極Fの幅はそれぞれ2mmおよび100μm程度である。また、これらの高さはともに20μm程度である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a solar cell module manufactured by this apparatus. In this solar cell module M, finger electrodes F and bus electrodes B are provided on the upper surface (light incident surface) of a substrate W provided with a photoelectric conversion layer. The finger electrodes F are electrodes that are narrow in width so as not to block incident light and that have a large thickness so as to have a low resistance, and a large number are formed in parallel to each other. On the other hand, one or a plurality of bus electrodes B are formed so that the charges collected by the finger electrodes F can be taken out to the outside with a low loss and cross each finger electrode F. The finger electrode F and the bus electrode B are set to have the same height for reasons of the post-process and device performance. Typically, the widths of the bus electrode B and the finger electrode F are about 2 mm and 100 μm, respectively. These heights are both about 20 μm.
次に、前述した電極形成装置1により、上記の太陽電池モジュールMを製造する方法について説明する。電極形成装置1においては、フィンガー電極Fおよびバス電極Bの電極材料を含んで調製された塗布液を予めタンク525、725に充填しておき、これを光電変換層を形成された基板Wに塗布することによって、太陽電池モジュールMを製造することが可能である。
Next, a method for manufacturing the above-described solar cell module M using the
塗布液としては、導電性および光硬化性を有し、例えば導電性粒子、有機ビヒクル(溶剤、樹脂、増粘剤等の混合物)および光重合開始剤を含むペースト状の混合液を用いることができる。導電性粒子は電極の材料たる例えば銀粉末であり、有機ビヒクルは樹脂材料としてのエチルセルロースと有機溶剤を含む。また、塗布液の粘度は、光照射による硬化処理を実行する前において例えば50Pa・s(パスカル秒)以下で、硬化処理を実行した後は350Pa・s以上になることが好ましい。2つのタンク525、725に充填する塗布液の組成は同じものであってもよく、またそれぞれに組成の異なる塗布液を準備してもよい。
As the coating solution, a paste-like mixed solution having conductivity and photocurability, for example, containing conductive particles, an organic vehicle (a mixture of solvent, resin, thickener, etc.) and a photopolymerization initiator is used. it can. The conductive particles are, for example, silver powder as a material of the electrode, and the organic vehicle contains ethyl cellulose as a resin material and an organic solvent. Further, the viscosity of the coating solution is preferably, for example, 50 Pa · s (pascal second) or less before performing the curing process by light irradiation, and is preferably 350 Pa · s or more after performing the curing process. The composition of the coating liquid filled in the two
図5はこの電極形成装置による太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。まず最初に、基板Wを装置1内に搬入し、ステージ3に載置する(ステップS101)。そして、ステージ移動機構2を動作させて、基板Wをその右端が第1ヘッド部5の直下近傍位置に来るような所定の描画開始位置(図1における基板Wの位置)へ移動させる(ステップS102)。
FIG. 5 is a flowchart showing a method of manufacturing a solar cell module by this electrode forming apparatus. First, the substrate W is carried into the
次いで、基板WをX方向に移動させながら、第1ヘッド部5に設けた吐出ノズル部52および光照射部53からの塗布液吐出および光照射をそれぞれ開始する(ステップS103)。各先端ノズル521から塗布液が吐出されることにより、基板W上には、先端ノズル521の吐出口521aの開口幅に対応した幅広のストライプパターン状に塗布液が塗布される。また、基板移動方向において吐出ノズル部52の下流側に設けた光照射部53から紫外線を照射されることにより、基板W上の塗布液が硬化し、導電性を有する電極が形成される。この電極はバス電極Bとなる。
Next, while moving the substrate W in the X direction, the discharge of the coating liquid and the light irradiation from the
塗布液が硬化してなる電極については、基板移動方向において吐光照射部53の下流側に設けた高さ検出センサ54によって、基板W上面からの高さが検出される(ステップS104)。塗布条件および光照射条件が一定であれば形成される電極の高さもほぼ一定と考えられるので、高さ検出は常時行う必要はなく、代表的に数箇所でサンプリングしてもよい。
For the electrode formed by curing the coating solution, the height from the upper surface of the substrate W is detected by the
基板Wの一方端から他方端まで塗布液の塗布および光照射が終了すると、基板Wの全面に電極を形成し終えるまで、描画開始位置に戻って上記動作を必要回数(図4のモジュールの例では2回)繰り返し行う(ステップS105)。このとき、1回の動作を終えるごとに基板Wの位置をY方向に所定量移動させることで、必要本数のストライプ状パターンを形成することができる。こうしてバス電極Bが形成される。 When the application of the coating liquid and the light irradiation from one end to the other end of the substrate W are completed, the above operation is repeated as many times as necessary (return to the drawing start position until the electrodes are completely formed on the entire surface of the substrate W (example of the module in FIG. 4). (Two times) is repeated (step S105). At this time, the necessary number of stripe patterns can be formed by moving the position of the substrate W by a predetermined amount in the Y direction every time one operation is completed. Thus, the bus electrode B is formed.
続いてフィンガー電極Fの形成を行う。バス電極Bの形成が完了した時点では、図1における基板Wの左端が第1ヘッド部5の直下を通過した位置にある。このとき、基板Wの右端が第2ヘッド部7の直下近傍位置に来ているように、2つのフレーム121,122の位置は設定されている。ここで、θ回転機構23を動作させて、基板WをZ軸(鉛直軸)周りに90度回転させる(ステップS106)。こうすることで、既に形成されているバス電極Bに対して次に形成されるフィンガー電極Fを略直角に交わらせることができる。電極の交差角度については、ステージ3の回転角度により任意に定めることが可能である。
Subsequently, the finger electrode F is formed. At the time when the formation of the bus electrode B is completed, the left end of the substrate W in FIG. 1 is at a position where it passes directly under the
次に、先に検出したバス電極Bの高さ検出結果に基づき、フィンガー電極の形成における、基板Wに対する第2ヘッド部7の走査プロファイルを設定する(ステップS107)。この実施形態では、第2ヘッド部7の吐出ノズル部72が既に形成されているバス電極Bを横切る時に、吐出口721aがバス電極Bの頂面にごく近接した状態で通過するように、第2ヘッド部7と基板Wとの間の間隔を制御する。
Next, based on the height detection result of the bus electrode B detected previously, the scanning profile of the
これは、吐出口721aがバス電極B上を横切る時にバス電極Bの頂面が吐出口721aを閉塞し、吐出口721aからの塗布液の吐出を規制することによって、バス電極Bの上面にさらに塗布液が盛られるのを抑制するためである。形成済みのバス電極Bの上にさらに塗布液を塗布し光照射により硬化させてしまうと、電極の高さが一定とならず交点部分で他の部分と大きく異なってしまうことになる。
This is because the top surface of the bus electrode B closes the
これに対し、この実施形態では、吐出口721aがバス電極Bの頂面にごく近接した状態で対向しながらバス電極B上を通過するようにする。こうして吐出口721aをバス電極Bの頂面で閉塞しバス電極B頂面に塗布液が塗布されるのを抑制するとともに、吐出口721aの下面で塗布液を擦り切ることで、この実施形態では、交点での盛り上がりを抑えてほぼ高さの揃った電極を得ている。これを可能とするための処理が、走査プロファイルの設定処理である。走査プロファイルとは、第2ヘッド部7を基板Wに対して走査移動させる際に、第2ヘッド部7と基板Wとの間隔を時刻に対してどのように設定するかを示す情報であり、基板Wに対して吐出口721aが描くべき軌跡として表すことができる。
In contrast, in this embodiment, the
図6は走査プロファイルの例を示す図である。真下に向かって開口する吐出口721aから吐出された塗布液が基板W上で示す高さは、吐出液の粘度、吐出量および走査速度によって影響を受けるほか、吐出口721aの基板Wからの高さによっても変わる。そこで、まず塗布液A2の高さH2が既に形成されたバス電極Bの高さ検出結果H1と同じとなるように、吐出口721aの基板Wからの高さHgを設定する。こうすることで、まずバス電極Bから離れた位置におけるフィンガー電極Fの高さをバス電極Bの高さに揃えることができる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a scanning profile. The height of the coating liquid ejected from the
次に、先端ノズル721がバス電極B上を通過する時の条件を定める。上記したように、吐出口721aがバス電極Bの頂面に対し微小距離だけ離れた状態でバス電極Bを横切ることが望ましい。ここでは、モジュールMの仕様において電極の交点に許容される盛り上がり量の許容最大値をH0(例えば5μm)とする。つまり、バス電極Bの高さH1に対して、交点部の電極の高さとして(H1+H0)までが仕様上許容されるものとする。したがって、交点における電極の盛り上がり量がH0以下となるように、先端ノズル721がバス電極B上を通過する時の吐出口721aと基板W上面との間隔を定めればよい。先端ノズル721がバス電極B上を通過する時に塗布液を吐出を一時的に停止させるとの対応も考えられるが、制御弁54の開閉で吐出口721aからの塗布液の吐出タイミングを細かく制御することは難しく、現実的でない。
Next, a condition when the
図6(a)に示すように、塗布液A2の高さH2を形成済みのバス電極Bの高さH1とするために必要な吐出口721aと基板Wとの間隔Hgが、塗布液A2の高さH2より僅かに大きい場合を考える。より具体的には、吐出口721aと塗布液A2の頂面との間隔ΔHa(=Hg−H2)が許容最大値H0以下である場合である。
As shown in FIG. 6A, the distance Hg between the
この場合には、吐出口721aの基板Wからの高さHgを一定に保ったまま、基板Wに対して第2ヘッド部7を走査移動させればよい。というのは、先端ノズル721がバス電極Bを横切る時にバス電極Bの頂面Baに塗布される塗布液の厚さはΔHa程度であり、許容最大値H0以下に収まっているからである。したがって、この場合の走査プロファイルPaは、図6(a)に示すように基板Wの上面に対して平行な直線として表すことができる。
In this case, the
一方、図6(b)に示すように、バス電極Bの高さH1と等しい塗布液A2の高さを得るために必要な吐出口721aと基板Wとの間隔Hgが、上記より大きい場合を考える。より具体的には、吐出口721aと塗布液A2の頂面との間隔ΔHa(=Hg−H2)が許容最大値H0を越えるような場合である。この場合、間隔Hgを保ったまま先端ノズル721を走査移動させたのでは、バス電極B上に許容最大値H0を超える高さの塗布液が塗布されてしまう。そこで、バス電極Bを横切る際には吐出口721aと基板Wとの間隔を小さくし両者をより近接させる必要がある。このとき、吐出口721aとバス電極Bの頂面Baとの間隔が許容最大値H0以下となるように、吐出口721aと基板Wとの間隔を定める。したがって、この場合の走査プロファイルPbは、図6(b)に示すように、バス電極Bから離れた位置では高く、バス電極B近傍で下降する軌跡となる。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the interval Hg between the
また、特に塗布液の粘度が高い場合などには、図6(c)に示すように、塗布液A2の高さH2を得るために、吐出口721aと基板Wとの間隔Hgを塗布液の高さH2よりも小さくしなければならない場合がある。すなわち、このときΔHa(=Hg−H2)<0である。このケースでは、先端ノズル721がバス電極Bを横切る時に下端がバス電極Bに接触するのを防止するため、バス電極Bの手前で間隔を広げ、通過後に再び戻す必要がある。したがって、図6(c)に符号Pcで示す走査プロファイルとなる。
Further, particularly when the viscosity of the coating liquid is high, as shown in FIG. 6C, in order to obtain the height H2 of the coating liquid A2, the distance Hg between the
図5に戻ってフローチャートの説明を続ける。制御ユニット6は、フィンガー電極Fの形成に先立って、高さ検出センサ54の検出結果に基づき上記のようにして走査プロアファイルを設定する(ステップS107)。そして、再びWをX方向に移動させながら、今度は第2へッド部7に設けた吐出ノズル部72および光照射部73からの塗布液吐出および光照射を行う(ステップS108)。このとき、吐出ノズル部72から吐出された塗布液が基板Wに塗布されるが、先に基板Wが90度回転されているため、基板Wに対する第2ヘッド部7の相対移動方向は、第1ヘッド部5の移動方向とは90度異なっている。そのため、既に基板Wに形成されているバス電極Bと直交するように、新たな塗布が行われる。
Returning to FIG. 5, the description of the flowchart will be continued. Prior to the formation of the finger electrode F, the control unit 6 sets a scanning profile file as described above based on the detection result of the height detection sensor 54 (step S107). Then, while moving W in the X direction again, this time, the coating liquid is discharged and light is emitted from the
またこのとき、走査移動に同期させて、先に定めた走査プロファイルに従って吐出口721aと基板Wとの間隔を制御する。こうすることで、図6(d)に示すように、後から形成されるフィンガー電極Fの高さH2をバス電極Bの高さH1に揃えることができるとともに、両者の交点での盛り上がり量Hcを許容範囲H0以下に抑えることができる。特に、この実施形態では、幅の広いバス電極Bを先に形成しているので、フィンガー電極形成用の先端ノズル721のX方向における開口長さがバス電極幅よりも小さい。このため、吐出口721aがバス電極Bの頂面Baに対向した状態では該吐出口721aがほぼ完全に閉塞される。この結果、バス電極B上への塗布液の塗布をほぼ完全になくすことができる。なお、吐出口721aと基板Wとの間隔については、実際には第2ヘッド部7を動かすのではなく、ステージ昇降機構24によりステージ3および基板Wを昇降させることによって調整する。
At this time, the interval between the
こうして基板Wの一方端から他方端まで塗布液の塗布および光照射が終了すると、基板W上にはバス電極Bに直交する4本のストライプ状のフィンガー電極Fが形成される。基板WのY方向位置を変えながら上記動作を必要回数繰り返し行うことで、必要な本数のフィンガー電極Fを形成することができる(ステップS109)。こうして基板全面にフィンガー電極Fが形成される。電極の形成を完了した基板Wについては、装置外へ搬出することで(ステップS110)、太陽電池モジュールMの製造は完了する。 When application of the coating liquid and light irradiation are thus completed from one end to the other end of the substrate W, four striped finger electrodes F perpendicular to the bus electrodes B are formed on the substrate W. The necessary number of finger electrodes F can be formed by repeating the above operation a required number of times while changing the Y-direction position of the substrate W (step S109). Thus, finger electrodes F are formed on the entire surface of the substrate. About the board | substrate W which completed formation of an electrode, the manufacture of the solar cell module M is completed by carrying out out of an apparatus (step S110).
以上のように、この実施形態では、幅の狭いフィンガー電極Fと、幅広のバス電極Bとを基板W上で交わらせてなる電極パターンを有する太陽電池モジュールMを製造することが可能である。この実施形態では、フィンガー電極用の吐出ノズル部72が先に形成されたバス電極Bを横切る時に、吐出口721aがバス電極Bの頂面Baに近接対向した状態で通過するように、吐出口721aと基板Wとの間隔を制御しているので、フィンガー電極Fとバス電極Bとの交点における電極の盛り上がりを小さくすることができる。したがって、先に形成した電極の交点部分を除去する必要がなく、工程が簡単である。また電極材料を無駄にすることもない。
As described above, in this embodiment, it is possible to manufacture a solar cell module M having an electrode pattern in which a narrow finger electrode F and a wide bus electrode B are crossed on a substrate W. In this embodiment, when the
より具体的には、バス電極Bの高さ検出値H1と、交点における電極の盛り上がり量の許容最大値H0とに基づき吐出口721aと基板Wとの間隔を設定しているので、交点における電極の盛り上がり量を確実に許容範囲内に収めることができる。また、バス電極Bの近傍以外では、先に形成されたバス電極Bと同じ高さのフィンガー電極Fを得られるように吐出口721aと基板Wとの間隔を設定しているので、フィンガー電極Fとバス電極Bとの高さを揃えることができる。
More specifically, since the interval between the
なお、バス電極Bとフィンガー電極Fとの形成順序については、原理的にはどちらが先でも構わないが、本実施形態ではバス電極Bを先に形成するようにしている。その理由は以下の通りである。 It should be noted that the order of forming the bus electrode B and the finger electrode F may be any in principle, but in this embodiment, the bus electrode B is formed first. The reason is as follows.
第1に、バス電極Bの形成本数に対してフィンガー電極Fの形成本数が多い。本数の多い電極を先に形成してしまうと、後から行う電極形成において、先端ノズル721が横切るべき電極の数がより多くなり、走査プロファイルが複雑となって制御が複雑となってしまう。本数の少ないバス電極B(2本)を先に形成することにより、フィンガー電極形成時にはバス電極を2回横切るだけで済むので、逆の場合よりも制御が簡単になる。
First, the number of finger electrodes F formed is larger than the number of bus electrodes B formed. If a large number of electrodes are formed first, in the electrode formation performed later, the number of electrodes that the
第2に、後から形成されるフィンガー電極Fの幅が先に形成されるバス電極Bの幅よりも小さいことである。幅の小さなフィンガー電極Fの高さに合わせて幅広のバス電極形成時のノズルと基板との間隔制御を行うよりも、幅広のバス電極Bの高さに合わせて幅の小さなフィンガー電極形成時の間隔制御を行う方が、簡単かつ高精度に制御を行うことができる。なお、電極の交差角度が直角でない場合には、先に形成される電極の、後の電極形成におけるノズルの走査移動方向に沿った幅と、後から形成される電極の、先の電極形成におけるノズル移動方向に直交する方向に沿った幅との比較となる。 Second, the width of the finger electrode F formed later is smaller than the width of the bus electrode B formed first. Rather than controlling the distance between the nozzle and the substrate when forming a wide bus electrode according to the height of the finger electrode F with a small width, the finger electrode F when forming a finger electrode with a small width according to the height of the wide bus electrode B is used. It is easier and more accurate to perform the interval control. If the crossing angle of the electrodes is not a right angle, the width of the electrode formed earlier along the scanning movement direction of the nozzle in the subsequent electrode formation and the electrode formed later in the previous electrode formation This is a comparison with the width along the direction perpendicular to the nozzle movement direction.
第3に、バス電極形成用の先端ノズル521の吐出口521aが、フィンガー電極形成用の先端ノズル721の吐出口721aよりも開口面積が大きいことである。吐出口の開口面積が大きいと塗布液の吐出量も多いので制御しにくくなり、より吐出量が少ないフィンガー電極形成用の先端ノズル721において間隔制御を行う方が制御が簡単となる。また、間隔を偏光するときに塗布液の一部が走査方向と異なる方向に広がったとしても、吐出量が少なければパターンの乱れが小さくて済む。
Third, the
また、この実施形態は該当しないが、後から行う電極形成用のノズルの吐出口のその移動方向に沿った開口長さが、横切るべき先の電極の幅よりも大きいときにはさらに制御が難しくなる。というのは、吐出口が先に形成された電極の直上にあるときでも、電極の頂面が吐出口の開口面全体を閉塞することができず、その隙間から塗布液が流出してパターンを乱す可能性があるからである。この意味において、本実施形態のように、ノズル吐出口の開口長さは横切るべきパターンの幅よりも小さいことが望ましい。 Further, although this embodiment is not applicable, the control becomes more difficult when the length of the discharge port of the nozzle for forming the electrode to be performed later is larger than the width of the previous electrode to be traversed. This is because even when the discharge port is directly above the previously formed electrode, the top surface of the electrode cannot block the entire opening surface of the discharge port, and the coating liquid flows out from the gap to form a pattern. Because there is a possibility of disturbance. In this sense, as in the present embodiment, it is desirable that the opening length of the nozzle discharge port is smaller than the width of the pattern to be traversed.
以上説明したように、この実施形態では、基板Wの上面が本発明の「被塗布面」に相当しており、バス電極Bおよびフィンガー電極Fが本発明の「第1電極」および「第2電極」に相当している。そして、バス電極Bおよびフィンガー電極Fの延設方向がそれぞれ本発明の「第1方向」および「第2方向」に相当している。 As described above, in this embodiment, the upper surface of the substrate W corresponds to the “coating surface” of the present invention, and the bus electrode B and the finger electrode F are the “first electrode” and “second electrode” of the present invention. Corresponds to "electrode". The extending directions of the bus electrode B and the finger electrode F correspond to the “first direction” and the “second direction” of the present invention, respectively.
また、この実施形態では、先端ノズル521および721がそれぞれ本発明の「第1電極用ノズル」および「第2電極用ノズル」として機能している。また、制御ユニット6が本発明の「制御手段」として機能する一方、光照射部73が本発明の「光照射手段」として機能している。また、この実施形態では、高さ検出センサ54が本発明の「高さ検出手段」として機能している。
In this embodiment, the
また、図5に示すフローチャートにおいて、ステップS103およびS108がそれぞれ本発明の「第1工程」および「第2工程」に相当しており、ステップS104が本発明の「検出工程」に相当している。 In the flowchart shown in FIG. 5, steps S103 and S108 correspond to the “first process” and “second process” of the present invention, respectively, and step S104 corresponds to the “detection process” of the present invention. .
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態は、フィンガー電極Fとバス電極Bとを直交させた電極を有する太陽電池モジュールMを製造するための装置に本発明を適用したものであるが、本発明の適用対象はこれに限定されず、互いに交わる2種類以上の電極を含むものであれば、上記と異なるパターンを形成する目的にも、本発明を適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to an apparatus for manufacturing a solar cell module M having electrodes in which finger electrodes F and bus electrodes B are orthogonal to each other. However, the present invention can be applied to the purpose of forming a pattern different from the above as long as two or more kinds of electrodes intersecting each other are included.
また、上記実施形態では、電極を形成されていない基板Wに対してバス電極Wおよびフィンガー電極Fを順次形成しているが、先の電極については予め形成してあってもよい。すなわち、既に電極が形成された基板を受け入れて、既存の電極と交わる電極を新たに形成する電極形成装置に対しても、本発明を適用することが可能である。この場合、第1ヘッド部5は不要であるが、既存電極の高さを検出するための高さ検出センサは依然として必要である。
Moreover, in the said embodiment, although the bus electrode W and the finger electrode F are formed sequentially with respect to the board | substrate W in which the electrode is not formed, you may form previously about the electrode. That is, the present invention can also be applied to an electrode forming apparatus that accepts a substrate on which an electrode is already formed and newly forms an electrode that intersects an existing electrode. In this case, the
また、上記実施形態では、光照射による硬化直後のバス電極Bの高さを高さ検出センサ54により検出し、その検出結果に基づいて走査プロファイルを設定した上でフィンガー電極の形成を行っているが、これに限定されない。例えば、第2ヘッド部側に高さ検出センサを設けて予め走査プロファイルを設定せず、高さ検出センサの出力に基づくフィードバック制御によって第2ヘッド部の高さを制御するようにしてもよい。また、例えば高さ検出センサを設置するためのフレームを別途設けて、その検出位置へ基板を搬送して電極高さを検出するようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the height of the bus electrode B just after hardening by light irradiation is detected by the
また、電極の高さ形成については処理ごとに行わなくてもよい。第1ヘッド部5による塗布条件および光照射条件が決まれば形成される電極の高さもほぼ決まるので、例えばこれらの条件を固定して事前に実験的に電極形成を行って高さを検出しておき、その結果に基づいて後の電極形成の条件(吐出口と基板との間隔)を設定するようにしてもよい。
Further, the electrode height may not be formed for each treatment. If the application condition and the light irradiation condition by the
また、上記実施形態では光硬化性樹脂を含む塗布液に対して光照射を行うことで塗布液を硬化させ電極を得ているが、塗布液が光硬化性樹脂を含むことおよび塗布液に対して光照射を行うことは必須の要件ではない。 Moreover, in the said embodiment, although light is irradiated with respect to the coating liquid containing a photocurable resin, the coating liquid is hardened and the electrode is obtained, but with respect to a coating liquid containing a photocurable resin and a coating liquid It is not an essential requirement to perform light irradiation.
また、上記実施形態の第2ヘッド部7では、4個の先端ノズルを有する吐出ノズル部を設けているが、先端ノズルの数はこれに限定されず任意である。逆に、第1ヘッド部5の先端ノズルも1つに限定されない。例えば、第2ヘッド部7に設けられた先端ノズル721と同一形状の先端ノズルをY方向に近接して複数個配置し、これら複数の先端ノズルから吐出された塗布液が互いに接することで幅広の電極となるようにしてもよい。このようにすると、先端ノズルの形状が全て共通となるので、装置の製造コスト低減およびメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
In the
また、上記各実施形態では基板Wの片面にのみ配線を形成しているが、基板Wの両面に配線を形成する場合にも、本発明を適用することが可能である。 In each of the above embodiments, the wiring is formed only on one surface of the substrate W. However, the present invention can be applied to the case where the wiring is formed on both surfaces of the substrate W.
また、上記各実施形態ではシリコン基板上に電極配線を形成して太陽電池としての光電変換デバイスを製造しているが、基板はシリコンに限定されるものではない。例えば、ガラス基板上に形成された薄膜太陽電池や、太陽電池以外のデバイスに電極を形成する際にも、本発明を適用することが可能である。 In each of the above embodiments, electrode wiring is formed on a silicon substrate to produce a photoelectric conversion device as a solar cell, but the substrate is not limited to silicon. For example, the present invention can also be applied when forming an electrode on a thin film solar cell formed on a glass substrate or a device other than a solar cell.
この発明は、基板、特に太陽電池基板上に電極を形成する装置および方法に適用可能であり、特に基板上で互いに交わる電極を形成する場合に好適に適用することができる。 The present invention can be applied to an apparatus and a method for forming electrodes on a substrate, particularly a solar cell substrate, and can be suitably applied particularly when forming electrodes that cross each other on the substrate.
6 制御ユニット(制御手段)
54 高さ検出センサ(高さ検出手段)
73 光照射部(光照射手段)
521 先端ノズル(第1電極用ノズル)
721 先端ノズル(第2電極用ノズル)
B バス電極(第1電極)
F フィンガー電極(第2電極)
S103 第1工程
S104 検出工程
S108 第2工程
W 基板
6 Control unit (control means)
54 Height detection sensor (height detection means)
73 Light irradiation part (light irradiation means)
521 Tip nozzle (Nozzle for first electrode)
721 Tip nozzle (second electrode nozzle)
B bus electrode (first electrode)
F finger electrode (second electrode)
S103 First step S104 Detection step S108 Second step W Substrate
Claims (12)
前記塗布液が硬化してなる前記第1電極を形成された前記被塗布面に対し前記第1方向と異なる第2方向に相対移動しながら電極材料を含む塗布液を前記被塗布面に吐出することで、前記被塗布面に前記第1電極と交わる第2電極を形成する第2電極用ノズルと、
前記第1電極の頂面の前記被塗布面からの高さを検出する高さ検出手段と、
前記高さ検出手段の検出結果に基づき前記被塗布面と前記第2電極用ノズルとの間隔を制御する制御手段と
を備え、
前記第2電極用ノズルが前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過する時に、前記制御手段が前記第2電極用ノズルの吐出口を前記第1電極の前記頂面に近接対向させて、前記吐出口を前記頂面により閉塞させる
ことを特徴とする電極形成装置。 A nozzle for a first electrode that forms a first electrode on the coated surface by discharging a coating liquid containing an electrode material to the coated surface while moving relative to the coated surface of the substrate in a first direction;
The coating liquid containing the electrode material is discharged onto the coated surface while moving relatively in a second direction different from the first direction with respect to the coated surface on which the first electrode formed by curing the coating liquid is formed. A second electrode nozzle for forming a second electrode intersecting the first electrode on the coated surface ;
A height detecting means for detecting a height of the top surface of the first electrode from the coated surface;
Control means for controlling an interval between the coated surface and the second electrode nozzle based on a detection result of the height detection means ,
When the second electrode nozzle passes through the position facing the first electrode before SL on the substrate, opposed close the discharge port of the control means the nozzle for the second electrode on said top surface of said first electrode Then , the discharge port is closed by the top surface .
前記第1電極の頂面の前記被塗布面からの高さを検出する高さ検出手段と、
前記高さ検出手段の検出結果に基づき前記被塗布面と前記第2電極用ノズルとの間隔を制御して、前記第2電極用ノズルが前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過する時に前記第2電極用ノズルの吐出口を前記第1電極の頂面に近接対向させて、前記吐出口を前記頂面により閉塞させる制御手段と
を備えることを特徴とする電極形成装置。 A coating liquid containing an electrode material is applied to the substrate on which the first electrode extending along the first direction is moved in a second direction different from the first direction with respect to the surface of the substrate on which the substrate is formed. A second electrode nozzle that forms a second electrode that intersects the first electrode on the coated surface by discharging to the coated surface;
A height detecting means for detecting a height of the top surface of the first electrode from the coated surface;
The distance between the coated surface and the second electrode nozzle is controlled based on the detection result of the height detection means, and the second electrode nozzle passes through a position facing the first electrode on the substrate. wherein the second outlet of the electrode nozzle in close proximity facing the top surface of the first electrode, the electrode forming apparatus, characterized in that said discharge port and a control means for Ru is closed by the top surface when.
前記第1工程で形成された前記第1電極頂面の前記基板表面からの高さを検出する検出工程と、
前記第1電極を形成された前記基板の表面に対し、電極材料を含む塗布液を吐出するノズルを前記第1方向と異なる第2方向に相対移動させて、前記第1電極と交わる第2電極を形成する第2工程と
を備え、
前記第2工程では、前記検出工程での検出結果に基づき前記被塗布面と前記第2電極用ノズルとの間隔を制御して、前記ノズルを前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過させる時に、該ノズルの吐出口を前記第1電極の頂面に近接対向させながら通過させて、前記吐出口を前記頂面により閉塞させる
ことを特徴とする電極形成方法。 Forming a first electrode extending along a first direction on a surface of the substrate;
A detection step of detecting a height of the top surface of the first electrode formed in the first step from the substrate surface;
A second electrode that intersects the first electrode by moving a nozzle for discharging a coating solution containing an electrode material in a second direction different from the first direction with respect to the surface of the substrate on which the first electrode is formed. A second step of forming
In the second step, an interval between the surface to be coated and the nozzle for the second electrode is controlled based on a detection result in the detection step, so that the nozzle faces the first electrode on the substrate. when passing, the discharge port of the nozzle is passed through while closely opposed to the top surface of the first electrode, the electrode forming method comprising Rukoto to close the discharge opening by the top surface.
前記第2工程において前記ノズルを前記基板上の前記第1電極との対向位置を通過させる時には、前記ノズルの前記吐出口と前記第1電極の前記頂面との間隔を前記許容最大値以下に制御する請求項7ないし11のいずれかに記載の電極形成方法。 In the second step, when the nozzle passes through a position facing the first electrode on the substrate, an interval between the discharge port of the nozzle and the top surface of the first electrode is set to be equal to or less than the allowable maximum value. The electrode forming method according to claim 7, wherein the electrode forming method is controlled.
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