JP5794193B2 - 太陽電池素子の製造方法及びスクリーン印刷機 - Google Patents
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Description
まず、形成したいパターンが開口されたスクリーン版7の上に、ペーストが供給される(図2ではペーストは図示されていない)。次に、このペーストの上を、スクレッパ8が上部から圧力をかけられながら一定方向(図2において左方向)に動くことで、スクリーン版7の開口部のパターンにペーストを充填する。次に、スクレッパ8が上昇し、スキージ99が下降してその先端部がスクリーン版7を印刷ステージ10側に押圧する。次に、この押圧状態でスキージ99がスクレッパ8の前記移動方向とは反対方向(図2において右方向)に動くことで、スクリーン版7の開口部のパターンに充填されたペーストを印刷ステージ10上に設置された被印刷物11に転写する。続いて、今度はスキージ99が上昇し、スクレッパ8が下降してスクリーン版7表面に当接し、該スクレッパ8がスキージ99の前記移動方向とは反対方向に移動しながら、スクリーン版7上に残ったペーストを再度該スクリーン版7の開口部のパターンにペーストを充填する。スクリーン印刷機では、以上の一連の動作が繰り返し行われることにより、被印刷物11に所定パターンのペーストが厚塗りされる。
〔1〕 スクリーン版にペーストをコーティングするスクレッパと、先端部が前記スクリーン版を押圧した状態で移動しながら前記スクリーン版上にコーティングされたペーストを該スクリーン版の開口部からその下の被印刷物に押し出して印刷するスキージを備えるスクリーン印刷機を用いて、太陽電池素子用の基板上に導電性ペーストをスクリーン印刷して電極を形成する太陽電池素子の製造方法であって、前記スキージは、該スキージの印刷移動方向前面において印刷の際にペーストと接触する領域に、該ペーストの流動を規制する複数の凸部と凹部をスキージ長さ方向に所定の間隔で交互かつ一列に配列して有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
〔2〕 前記太陽電池素子用の基板は、半導体基板に拡散層を形成し、その上に反射防止膜を形成したものであって、該反射防止膜上に前記スクリーン印刷機を用いて導電性ペーストをスクリーン印刷して電極を形成することを特徴とする〔1〕に記載の太陽電池素子の製造方法。
〔3〕 隣接する前記凸部同士及び凹部同士の隣接間隔が1〜100mmであることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の太陽電池素子の製造方法。
〔4〕 前記複数の凸部及び凹部は、スキージの前記先端部の外縁に対して平行に配列されていることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
〔5〕 前記凸部は、円柱形状を有していることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
〔6〕 前記凹部は、丸穴であることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
〔7〕 スクリーン版にペーストをコーティングするスクレッパと、先端部が前記スクリーン版を押圧した状態で移動しながら前記スクリーン版上にコーティングされたペーストを該スクリーン版の開口部からその下の被印刷物に押し出して印刷するスキージを備えるスクリーン印刷機であって、前記スキージは、該スキージの印刷移動方向前面において印刷の際にペーストと接触する領域に、該ペーストの流動を規制する複数の凸部と凹部をスキージ長さ方向に所定の間隔で交互かつ一列に配列して有することを特徴とする太陽電池素子の電極形成用スクリーン印刷機。
(半導体基板の準備)
まず、半導体基板1を用意する。この半導体基板1は、単結晶又は多結晶シリコンなどからなり、p型、n型いずれでもよいが、ボロンなどのp型の半導体不純物を含み、比抵抗は0.1〜4.0Ω・cmのp型シリコン基板が用いられることが多い。そこで、以下ではp型シリコン基板を用いた太陽電池素子の製造方法を例にとって説明する。
その後、例えばPOCl3などを含む、850〜1,000℃の高温ガス中にp型半導体基板1を設置し、p型半導体基板1の全面にリン等のn型不純物元素を拡散させる熱拡散法により、シート抵抗が30〜300Ω/□程度のn型拡散層2を半導体基板1のオモテ面に形成する。なお、n型拡散層2を熱拡散法により形成する場合には、p型半導体基板1の両面及び端面にもn型拡散層が形成されることがあるが、この場合には、必要なn型拡散層のオモテ面を耐酸性樹脂で被覆したp型半導体基板1をフッ硝酸溶液中に浸漬することによって、不要なn型拡散層を除去することができる。その後、例えば希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬させることにより、拡散時に半導体基板の表面に形成されたガラス層を除去し、純水で洗浄する。
更に、上記p型半導体基板1のオモテ面側に反射防止膜兼パッシベーション膜3を形成する。この反射防止膜兼パッシベーション膜3は、例えばSiNなどからなり、例えばSiH4とNH3との混合ガスをN2で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマCVD法などで形成される。この反射防止膜兼パッシベーション膜3は、p型半導体基板1との屈折率差などを考慮して、屈折率が1.8〜2.3程度になるように形成され、厚み500〜1,000Å程度の厚みに形成され、p型半導体基板1の表面で光が反射するのを防止して、p型半導体基板1内に光を有効に取り込むために設けられる。また、この反射防止膜(SiN膜)は、形成の際にn型拡散層2に対してパッシベーション効果があるパッシベーション膜としても機能し、反射防止の機能と併せて太陽電池素子の電気特性を向上させる効果がある。
次に、半導体基板1のウラ面に、例えばアルミニウムとガラスフリットとワニスなどを含む導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させる。しかる後、オモテ面に、例えば銀とガラスフリットとワニスなどを含む帯電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させる。この後、各電極用ペーストを500〜950℃程度の温度で焼成することで、BSF層4と表面電極5と裏面電極6とを形成する。
またここで使用されるスキージは、スクレッパとしても用いることができる。
図5(a)に示すように、スキージ9は、スクリーン版7にペーストを印刷するためのペースト掻き出し面(印刷移動方向前面)9aに複数の凸部14をスキージ長さ方向に所定の間隔で一列に配列して設けている。また、凸部14は、ペースト掻き出し面9aにおいて印刷の際にペーストと接触する領域に配置されている。
なお、この凸部14は、ペーストを印刷するためのペースト掻き出し面9aとは反対の面にも同様に形成されていてもよい。
まず、ボロンがドープされ、0.2mm厚にスライスして作製された比抵抗が約1Ω・cmのp型の単結晶シリコンからなるp型シリコン基板に外径加工を行うことによって、一辺15cmの正方形の板状とした。そして、このp型シリコン基板をフッ硝酸溶液中に15秒間浸漬させてダメージエッチングし、更に2質量%のKOHと2質量%のIPA(イソプロピルアルコール)を含む70℃の溶液で5分間化学エッチングした後に、純水で洗浄し、乾燥させることで、p型シリコン基板表面にテクスチャ構造を形成した。
次に、p型シリコン基板のウラ面に、スクリーン印刷法を用いて、導電性アルミニウムペーストを印刷し、150℃で乾燥させた。次いで、p型シリコン基板のオモテ面に、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、150℃で乾燥させてフィンガー電極を形成した。更に、これらのフィンガー電極と直交するように、バスバー電極を、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、150℃で乾燥させた。
なお、このときのスクリーン印刷法では、図4に示す構成のスクリーン印刷機を用いた。また、スキージ9の構成は、図5(b)に示す厚さ6.0mm、幅50mm、長さ200mmのものであり、凸部14が径0.5mm、高さ0.5mmの円柱形状のもの、凹部15が径0.5mm、深さ0.5mmの丸穴である。
最後に、これまでの処理済の基板を、最高温度800℃で導電性ペーストを焼成して電極を形成することで、太陽電池素子を作製した。
実施例1において、スクリーン印刷法による導電性ペースト印刷に使用するスキージを一般的な平スキージに代え(即ち、図2の構成とし)、それ以外は実施例1の条件で太陽電池素子を作製した。
表1にその結果を示す。スクリーン印刷処理タクトは平均値である。
2 n型拡散層
3 反射防止膜兼パッシベーション膜
4 BSF層
5 表面電極
6 裏面電極
7 スクリーン版
8 スクレッパ
9、99 スキージ
9a ペースト掻き出し面
10 印刷ステージ
11 被印刷物
12 ペースト
13 はみ出しペースト
14 凸部
15 凹部
Claims (7)
- スクリーン版にペーストをコーティングするスクレッパと、先端部が前記スクリーン版を押圧した状態で移動しながら前記スクリーン版上にコーティングされたペーストを該スクリーン版の開口部からその下の被印刷物に押し出して印刷するスキージを備えるスクリーン印刷機を用いて、太陽電池素子用の基板上に導電性ペーストをスクリーン印刷して電極を形成する太陽電池素子の製造方法であって、前記スキージは、該スキージの印刷移動方向前面において印刷の際にペーストと接触する領域に、該ペーストの流動を規制する複数の凸部と凹部をスキージ長さ方向に所定の間隔で交互かつ一列に配列して有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
- 前記太陽電池素子用の基板は、半導体基板に拡散層を形成し、その上に反射防止膜を形成したものであって、該反射防止膜上に前記スクリーン印刷機を用いて導電性ペーストをスクリーン印刷して電極を形成することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 隣接する前記凸部同士及び凹部同士の隣接間隔が1〜100mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記複数の凸部及び凹部は、スキージの前記先端部の外縁に対して平行に配列されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記凸部は、円柱形状を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記凹部は、丸穴であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池素子の製造方法。
- スクリーン版にペーストをコーティングするスクレッパと、先端部が前記スクリーン版を押圧した状態で移動しながら前記スクリーン版上にコーティングされたペーストを該スクリーン版の開口部からその下の被印刷物に押し出して印刷するスキージを備えるスクリーン印刷機であって、前記スキージは、該スキージの印刷移動方向前面において印刷の際にペーストと接触する領域に、該ペーストの流動を規制する複数の凸部と凹部をスキージ長さ方向に所定の間隔で交互かつ一列に配列して有することを特徴とする太陽電池素子の電極形成用スクリーン印刷機。
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