JP5514557B2 - 非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法、特に集電電極の形成方法に関するものである。
従来、太陽電池の配線を形成するのには、スクリーン印刷法やグラビア印刷法などの印刷法が用いられてきた。そして配線パターンとしては典型的には格子形状である。しかし、線幅や厚さなどに起因したシャドウ効果の問題があり、発電効率を低下させる原因となっていた。
格子型に比較して複雑な配線パターンでも再現性良く形成できるようにするために、インクジェット法の採用が提案されてきた。しかし、一般的に、インクジェット法を用いて配線を形成した場合には、配線パターンの再現性は良いが、配線抵抗が大きくなり、総合的には意図する効果が得られない。
インクジェット法を用いて配線を形成する場合、Ａｇナノメタルにはチキソ性がないため、線幅が典型的には７５〜１００μｍと広がってしまい、アスペクト比の低い配線しか形成できず、開口率を上げることができなかった。
また、アスペクト比を改善するためにチキソ剤を添加すると、形成された配線は高抵抗、例えば比抵抗１５〜４０μΩ・ｃｍとなり、発電性能の観点から好ましくない。
一方、非晶質Ｓｉ太陽電池の低コスト化を図る観点からは、生産性の向上と共に使用する材料の材料コストの低減が要求される。例えばガラス基板に代えてプラスチックの使用がその一例である。すなわち配線形成の際の焼成温度を低くする必要がある。
本発明は、シャドウ効果の問題を解決して非晶質Ｓｉ太陽電池基板上に配線パターンを精度良くしかも配線抵抗を低く維持でき、またプラスチックのような基板にも適用できる非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法を提供することを目的としている。
前記の目的を達成するために、本発明によれば、非晶質Ｓｉ太陽電池基板上に配線を形成するに際し、Ａｇのナノメタルインクに溶媒として添加する高級アルコールの添加量を、線幅１５〜２０μｍ、膜厚１μｍ又はそれ以下になるように調整し、高級アルコールを添加したＡｇのナノメタルインクを多ノズルにより基板上にインクジェット塗布し、その後焼成して成ることを特徴とする非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法が提供される。
本発明による非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法においては、高級アルコールとしてデカノール、ドデカノール、及びテトラデカノールから選択して使用され得る。
本発明による方法においては、基板にプラスチック製の基板が使用され、かかる基板上に塗布されたＡｇのナノメタルインクは２００℃以下の焼成温度で処理され得る。
本発明による非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法においては、Ａｇのナノメタルインクに溶媒として高級アルコールを添加していることにより、チキソ性が付与され、その結果、配線の線幅を従来の７５〜１００μｍから１５〜２０μｍ程度にすることができ、また比抵抗については、従来のチキソ剤を用いた際の比抵抗１５〜４０μΩ・ｃｍに比較して３〜８μΩ・ｃｍと一桁低下させることができる。このことにより、配線の占めていた面積を従来の１／５にすることができる。すなわち開口率が９０％の場合、従来ロスしていた１０％を２％にすることができ、発電効率を上げることができる。
以下添付図面を参照して本発明による非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法について説明する。
本発明では、Ａｇのナノメタルインクとインクジェット法が用いられ、Ａｇのナノメタルインクは主溶剤であるテトラデカンに対して重量比で８：２となるように添加する高級アルコールとしてとしてはドデカノールやテトラデカノールを用いてもよい。
本発明では、Ａｇのナノメタルインクとインクジェット法が用いられ、Ａｇのナノメタルインクは主溶剤であるテトラデカンに対して重量比で８：２となるように添加する高級アルコールとしてとしてはドデカノールやテトラデカノールを用いてもよい。
本発明の方法の一実施例においては、例えばガラス基板上に、溶媒としてデカノールを添加したＡｇのナノメタルインクを、多数のノズルを備えたインクジェットヘッド（図示していない）を用いて、所定のパターンに従って塗布して、直接描画した。インクジェット描画にはヘッドとしてＤｉｍａｔｉｘ社製のＳＸ−１２８を用い、駆動波形を調整することにより１滴当たりの吐出量を２ｐＬに調整し、四層重ね塗りした。塗布・描画処理は実験例では９０〜１５０秒／枚□１２５０で行った。しかる後、１６０℃以上の大気雰囲気中に多段（２０段）の基板ストッカーで３０分間焼成処理を行なった。焼成は、大気雰囲気で熱風循環式オーブンを用いて行った。この場合、得られた抵抗値は４．７Ω・ｃｍであり、また高さは平均１．０μｍであった。
図１には、基板としてＰＥＮフィルムを用い、その表面に溶媒としてドラシルベンゼンを添加したＡｇのナノメタルインクを前記のインクジェット法で格子状に塗布し、１８０℃の焼成温度で６０分間焼成処理を行なった結果を示し、配線の膜厚は１μｍ、最小線幅１８μｍ、シート抵抗０．５Ω／□であった。
図２には、基板上に４０μｍ幅で縦配線を形成するように図面の紙面の上方から下方へ向ってＡｇのナノメタルインクを塗布し、１８０℃の焼成温度で焼成処理を行なった結果を示している。
Ａｇのナノメタルインクに添加する溶媒と添加量における配線形成の結果を以下に例示する。固形分濃度は６０％に固定して、高級アルコールの添加量を変えた。
テトラデカン（重量％） デカノール（重量％） 線幅（μｍ） 膜厚（μｍ）
１００ ０ ７５ ０．２
９０ １０ ５５ ０．３
８０ ２０ ３５ ０．５
７０ ３０ １５ １
６０ ４０
なお、テトラデカン６０重量％及びデカノール４０重量％添加した場合にはインクジェットは吐出不能であった。
テトラデカン（重量％） デカノール（重量％） 線幅（μｍ） 膜厚（μｍ）
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なお、テトラデカン６０重量％及びデカノール４０重量％添加した場合にはインクジェットは吐出不能であった。
本発明による方法においては、Ａｇのナノメタルインクの溶剤の沸点を上昇させるためにデカノール、ドデカノール、及びテトラデカノールなどの高級アルコール系溶媒を添加することにより、チキソ化、平坦化を活性にでき、線幅を１５μｍにすることができ、また比抵抗については３〜８μΩ・ｃｍ程度にすることができた。その結果、Ａｇ配線の断面を２５％以下にすることができ、従来法で作成した配線構造によるシャドウ効果を約１／３程度に低減することができるようになる。すなわち従来のマトリックス配線では基板の有効表面の２〜３％がシャドウになるが、本発明の方法ではシャドウ効果を０．６〜０．９％程度まで低減させることができた。従って、太陽光の利用効率は従来法によるものに比較して１．４〜２．１％向上され、それにより発電効率を向上させることが期待できる。
本発明は、太陽電池基板の配線は勿論のこと、高密度微細配線要素要素技術として広く応用され得る。
Claims (3)
- 非晶質Ｓｉ太陽電池基板上に配線を形成するに際し、Ａｇのナノメタルインクに溶媒として添加する高級アルコールの添加量を、線幅１５〜２０μｍ、膜厚１μｍ又はそれ以下になるように調整し、高級アルコールを添加したＡｇのナノメタルインクを多ノズルにより基板上にインクジェット塗布し、その後焼成して成ることを特徴とする非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法。
- 高級アルコール系溶媒としてデカノール、ドデカノール、及びテトラデカノールから選択して使用されることを特徴とする請求項１記載の非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法。
- 基板にプラスチック製の基板を使用し、該基板上に塗布したＡｇのナノメタルインクを２００℃以下の焼成温度で処理することを特徴とする請求項１記載の非晶質Ｓｉ太陽電池基板の製造方法。
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