JPH05506753A - 接点を形成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 接点を形成する方法及び装置 本発明は、光起電力太陽電池に関し、特に、該太陽電池の正面の光線受取り側に 接点（「電極」）を形成する技術に関する。

発明の概要 光起電力太陽電池は、概ねその正面に隣接して形成された浅いＰ−Ｎ結合を有す るある導電性型式の半導体基板を備えている。これら太陽電池は、その電池が太 陽光線に露呈されたとき、該電池から電流を集め得るようにするため、その正面 側及び後側の双方に電気接点（「電極」とも称される）を必要とする。太陽電池 の正面側の接点は、一般に、格子の形態にて形成され、一方向に伸長する狭く且 つ細長い平行な複数のフィンガと、該フィンガに直角に交差する少なくとも１つ の細長い母線とを備えている。これらフィンガの幅、数、笈び間隔は、入射する 太陽光線に対し電池の正面の最適な部分を露呈させ得るように設定される。

電池の転換効率を向上させるため、窒化ケイ素、又はケイ素或はチタニウムの酸 化物のような材料から成る薄い反射防止コーティングが電池の正面側に施されて いる。この反射防止コーティングは、電極を形成する前、又は形成した後に付与 することが出来る。

太陽電池の普及は望ましいが、コスト、信頼性及び効率のファクタ面で欠点があ る。長期間の信頼性を備える効率的な電池を許容可能なコストで提供しようとす る努力は、基板の性質、及び多数の工程、及びパラメータの相互関係によって複 雑なものとなる。このように、例えば、太陽電池のコストを低減するため、単一 結晶ケイ素の代わりに、比較的低コストの多結晶リボン、又は薄板金属を使用す ることが望ましいと考えられている。従って、多結晶であるＥＦＧ−成長ケイ素 基板から効率的で且つ信頼性の高い太陽電池を形成する製造技術を開発するため の努力が為されてきた。しかし、ＥＦＧ基板は、表面が不規則となる傾向があり 、又、その表面上に炭化ケイ素粒子を含む傾向となる。故に、電池の歩留まり率 及び効率を最大にするため、表面に凹凸の無い電気接点を製造する方法を提供す ることが必須である。正面及び後側接点を形成する工程は、製造方法における重 要な部分であり、接点は、傷付き易いＥＦＧ基板を物理的に損傷させたり、Ｐ− Ｎ結合、又は電池の性質を劣化させることなく、比較的低廉に形成し得るもので なければならない。

光起電力太陽電池用の電気接点として各種の材料が使用されているが、最も一般 的なものは、アルミニウム、銀及びニッケルである。ケイ素太陽電池の一般的な 構成は、後方部接点をアルミニウムで、及び正面側接点を銀により形成すること である。

格子電極を形成する一つの従来技術の方法は、明確に画定された格子パターンに て導電性金属ペーストを基板の正面に付与する段階と、該ペーストを加熱し、結 合された抵抗型電気接点を形成する段階と、次に、太陽電池の正面側基板に反射 防止コーティングを付与する段階とを含む。別の一般的な方法は、最初に、正面 に反射防止コーティングを形成し、次に、そのコーティング部分を腐食させて格 子電極パターンの基板の正面部分を露出させ、その後、その反射防止コーティン グの腐食領域の正面側で正面接点を蒸着、又、その他の方法で形成することであ る。

更に別の方法は、いわゆる「加熱方法」と称されるもので、次の段階を含む。

（１）太陽電池の正面に反射防止コーティングを形成する段階と、（２）所望の 格子電極の形態に対応する所定のパターンにて反射防止コーティングに金属／ガ ラスフリットインキ、又はペーストのコーティングを付与する段階と、（３）金 属／ガラス組成分が反射防止コーティングを溶融させ、その下方の基板の正面に 対する抵抗型接点を形成するのに十分な温度及び時間にてペーストを加熱する段 階とを含む。接点を形成する「加熱方法」は、１９８４６月ｌＯ日付けでジャッ ク・７％ツカ（Ｊａｃｋ　Ｈａｎｏｋａ）が出願した米国特許出願第２０５．３ ０４号に基づ＜　１９８９４１１１２月１４日付けで公開されたＰＣＴ国際公關 第Ｗ０８９／１２３２１号「太陽電池用接点の改良された製造方法（Ａｎ　Ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ　ｌ１ｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ　Ｃｏｎｔａｃ ｔｓ　ｆｏｒ　５ｏｌａｒ　ＣｅPｌｓ） （弁護士事件Ｎｏ、ＭＴＡ−６９）　Ｊに記載されている。又、反射防止絶縁コ ーティングを通じて金属接点を加熱する方法は、ワイーナガノ１う（Ｙ、　Ｎａ ｇａｈａｒａ）等に付与された米国特許第４．７３７．１９７号「金属ペースト 接点を備える太陽電池（Ｓｏｌａｒ　ＣｅｌｌＷｉｔｈ　Ｍｅｔａｌ　Ｐａ５ｔ ｅ）　Ｊにも開示されている。

薄膜及び厚膜技術の双方が太陽電池に電気的接点を形成するために採用されてい る。薄膜製造技術は、蒸着、スパッタリング及び無電極めっきを含む。薄膜製造 技術は、純粋な金属接点の形成を許容し、その結果、接点は優れた電気的性質を 備える。しかし、薄膜技術は、コスト高であり、又は環境上の問題点を伴う。

厚膜技術は、適当なペースト、又は粘性インキを使用し、基板上に比較的厚い金 属を含む膜を形成する段階と、次に、鼓膜を加熱し、基板に強固に結合させた導 電層を形成する段階とを含む。半導体基板上に厚膜の構成要素を形成する方法と して、スクリーン印刷、パッド印刷及びいわゆる「直接書き込み」技術がある。

本発明以前に使用されている実用可能な直接書き込み装置の典型例は、米国、ニ ューヨーク州、ビッツフォードのマイクロペンインコーホレーテッド（Ｍｉｃｒ ｏｐｅｎ　Ｉｎｃ、　）から販売されている「マイクロペン（Ｍ　ｉ　ｃｒｏｐ ｅｎ　）機械」であり、これは、１９８４ｅＥ１１月２７日付けでカール・イー ・ドラムヘラ−（Ｃａｒｔ　Ｅ、　Ｄｒｕｍｅｌｌｅｒ）に付与された米国特許 第４．４８５．３８７号「回路パターンを形成するためのインキ供給装置（Ｉｎ ｋｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｐａ ｔｔｅｒｎｓ）　Ｊに記載された書き込み装置に基づくものと考えられる。かか る装置は、傾斜しかつ不規則な基板上に格子パターンを書き込むことが出来る一 方、これら装置は、多くの理由で製造ラインベースで太陽電池上に格子接点を形 成することが出来ず、その理由としては、フィンガのアスペクト比（アスペクト 比とは、フィンガの高さ対フィンガの幅の比である）を最大にすることが出来な いこと、太陽電池製造コストの削減効果が十分でないこと、又、リアルタイムの 動的なペン位置の制御を支援するコンピュータ制御及びソフトウェアを含む装置 が複雑であることが含まれる。窒化ケイ素粒子に起因する皺及び突起のような凹 凸面を有する多結晶基板、例えば、ＥＦＧ−成長ケイ素基板上に接点を形成する 場合、更に別の問題点が生ずる。

必須の考慮事項は、−貫化して大量生産工程にすることの出来る接点形成技術を 開発することが必要であることである。理想的な接点製造方法は、バッチ型式の 工程ではなく、連続的な工程である。

太陽電池製造業者の以前からの目標は、高さが高く且つ幅の狭いフィンガを備え る正面格子型の接点を形成する能力を獲得することである。フィンガの幅を狭く 形成することは、光の影を最小にするため（即ち、太陽電池の正面を可能な限り 多く太陽光線に露呈させるため）に望ましいことである。フィンガの電流保持機 能を最大にするため、フィンガの幅をそれに対応して増すことな（、フィンガの 高さを高くすることが望ましい。又、格子接点の製造コストを削減することも従 来からのもう一つの目標であった。この後者の目標は、接点を形成する速度を速 めることを含む。接点は、−回の工程で形成し得る一方、母線バー及びフィンガ 要素の幅及び機能の相違により、母線バー及びフィンガは、２回の別個の工程で 形成することが適当である。適当な母線バーの形成は、スクリーン印刷、又はパ ッド印刷のような各種の技術を使用して満足し得る程度に行うことが出来る。

従って、フィンガは電極の品質又は信頼性を損なうことなく、狭いが、好適な幅 であることが必須であるため、そのフィンガ要素の形成は、格子接点を形成する 速度を制限する主たるファクタである。

産盟Ω貝的及μ型栗 故に、本発明の主たる目的は、太陽電池上に格子接点を形成する改良された方法 及び装置を提供することである。

本発明の別の主たる目的は、半導体素子用の格子状電気接点の幅の狭いフィンガ 要素を形成する改良された方法及び装置を提供することである。

本発明の更に別の主たる目的は、太陽電池を製造する改良された方法及び装置を 提供することである。

別の目的は、半導体基板上に電気回路を直接書き込み、特に、太陽電池基板上に 格子電極を直接書き込む改良された装置を提供することである。

更に別の目的は、太陽電池素材のような基板上に粘性インキで幅の狭い線電気回 路要素を直接書き込む改良された方法及び装置であって、米国特許第４．４８５ ．３８７号で必要とされるように、基板に対するその垂直位置がインキに付与さ れる粘性力により影響を受ける、垂直方向に可動のインキ分配ペンを使用しない 方法及び装置を提供することである。

更に具体的な目的は、太陽電池素材のような基板上に粘性な金属を含むインキの 幅の狭い線を直接、書き込む改良された方法及び装置であって、基板から一定の 高さに取り付けられたインキ分配ペンを使用し、該ペンと基板との間の距離が基 板に書き込むべきインキの線の高さを著しく上達るようにしたことを特徴とする 方法及び装置を提供することである。

更に別の目的は、粘性インキを使用し、太陽電池素材に接点を直接、書き込む改 良された方法及び装置であって、該素材及びペンが基板の面に対し平行な相対的 動作を行うとき、該ペンと素材との間に粘性インキのカテナリーが形成されるよ うにしたことを特徴とする方法及び装置を提供することである。

別の重要な目的は、アスペクト比の大きいフィンガ要素を有する格子接点を備え る太陽電池を提供することである。

上記及び以下の説明から明らかになるその他の目的は、水平方向に方向決めした 選択された半導体基板上に分配ペン先端を通じて粘性インキを分配し、分配され たインキが基板上にリボン又は線を形成するようにし、該ペンの先端が基板から 十分に離間され、付着したリボン又は線上に乗らないようにする段階を含む、以 下に説明しかつ請求の範囲に記載した方法及び装置により実現される。

層面 第１図Ａ−ＩＦは、従来技術の直接書き込み装置の作動状況を示す図、第２図は 、本発明の装置の一部を備えるＸ−Ｙ並進台の概略図的な斜視図、第３図は、本 発明により提供されるインキディスペンサー装置に関係する、第２図のＸ−Ｙ並 進台の概略図的な側面図、第４図は、２列の太陽電池素材が第２図のＸ−Ｙ並進 台に取り付けられる状況を示す平面図、 第５図は、第２図及び第３図の装置を使用して格子電極フィンガ要素が印刷され た後の同一の太陽電池素材を示す図、ｊｌＩＳ図は、本発明を使用して形成され た格子電極を示す、太陽電池素材の平面図、 第７図は、本発明によりインキが基板に分配される状況を示す、概略図的な側面 図、 第８図は、本発明の変更例の概略図的な斜視図、第９図は、基板への格子電極要 素の書き込みを容易にし得る角度で第９図のペンを方向決めする方法を示す、第 ８図と同様の概略図である。

発明の詳細な説明 本明細書で使用する「太陽電池素材」という用語は、その片面に隣接して形成さ れた浅いＰ−Ｎ結合を有し、該膜が非被覆状態であり、又は窒化ケイ素、ケイ素 或はチタニウムの酸化物のような材料から成る、例えば、反射防止コーティング のような絶縁性コーティングで被覆された半導体基板を意味するものとする。

単に一例として且つ非限定的に、太陽電池素材は、その正面から約０．５μｍの 位置に配置したＰ−Ｎ結合を有し、正面が厚さ約８００人の窒化ケイ素コーティ ングを有するｐ５導電性ＥＦＧ成長ケイ素基板にて構成することが出来る。

又、本明細書で使用する「リボン」及び「線」という用語は、ペン先端に供給さ れ且つ該先端から分配されるインキ流から太陽電池素材に付与されたインキを意 味するものとして使用する。

本発明は、直接書き込み方式及び加熱可能な金属／ガラスフリットペースト、又 はインキを使用して太陽電池素材に格子電極を形成する思想に基づくものである 。しかし、本発明は、主として格子型式の正面太陽電池接点の薄く且つ細長いフ ィンガ要素を形成することを目的とするものではあるが、本発明は又、その他の 半導体素子用の格子接点、又は回路要素の比較的幅の広い母線バー要素を形成す るためにも適用可能であることを理解すべきである。

米国特許第４．４８５．３８７号に開示された直接書き込み装置は、所定の外径 （「Ｏｏｄ、」）のペン先端を有するインキディスペンサー（「ペン」）と、電 磁変換器により垂直方向に往復運動可能に取り付けられた、所定の径（通常先端 ０．ｄ、の約ｌ／２）の書き込み排出オリフィスとを備えている。その上に回路 、又は回路要素を印刷すべき基板、又はその他の試料は、インキディスペンサー の下方に配置したＸ−Ｙ並進台上に水平に取り付けられる。該Ｘ−Ｙ並進台は、 基板、又はその他の試料を水平方向に動かし、これにより、ペン先端部材は、Ｘ 又はＹ方向に選択的に書き込むことが出来る。該ペンは、コンピュータ、電磁変 換器及び装置のその他の構成要素の制御下、垂直（Ｚ）軸に沿って動くことが出 来る。インキは、ポンプの力により分配され、基板に接触するときに幅の狭いリ ボン、又は線を形成するようなレオロジー特性とする。書き込み操作中、ペンは 分配されたインキリボン又は線の上に載る。基板及びペンがＸ−Ｙ方向に相対的 に動くとき、該ペンは、基板の起伏に従って、上下に動く傾向となる。この動作 は、赤外線検出器により感知され、該検出器は、電磁変換器に電気信号を付与し 、インキに対するペンの圧力及び基板に付与されるインキの厚さを一定に維持す る目的にて、ペンに上昇又は下降力を付与する。

第１図Ａ乃至第１図Ｆには、米国特許第４．４８５．３８７に開示されたような 発明を具体化する従来技術の直接書き込み装置の操作方法が図示されている。第 １図Ａにおいて、ペン２は、Ｘ−Ｙ位置決め台（図示せず）上に取り付けられた 基板４よりも上方に配置され、インキ６は、滴下しないようにインキ送出装置（ 図示せず）によりペン内に吸引される。第１図Ｂにおいて、ペンは基板に接近す るように下降させ、このペンの位置は、装置により感知される。これと同時に、 インキ分配ポンプ（図示せず）はインキを分配可能に作動させる。第１図Ｃにお いて、インキはペンから押し出され、ペンを上昇させる。ペンの上昇位置は、フ ィードバック制御ペン位置決め装置により感知され、該装置は、ペンに対し所定 の垂直方向への力を作用される。第１図りにおいて、Ｘ−Ｙ台は、所望に応じて 、Ｙ軸又はＹ軸に沿って動き始め、ポンプ速度は、ペンが線又はリボン１０を書 き込み得るように調節する。書き込みが完了すると（第１図Ｅ）、該台を停止さ せ、ポンプを遮断する。その後、第１図Ｆに図示するように、ペンを持上げ、イ ンキをペン先端に吸引し、インキがペンから滴下するのを阻止する。

上記の手順において、ペンは、最初に何らかの書き込みを命令した場合（第１図 Ｂ）を除いて、基板に直接、接触しない。しかし、書き込みが開始したならば、 ペンは押し出されたインキリボン、又は線１０の表面上に乗る。

第１図Ａ乃至第１図Ｆに明示した型式の従来の直接書き込み装置において、基板 に付与されるリボン、又は線の幅（水平方向寸法）は、少なくとも、（１）ペン 先端の外径（ｒｏ、ｄ、Ｊ）により、及び（２）ペン先端が基板に形成されたイ ンキのリボンに直接、接触しないため、ペン先端からリボンに付与される圧力に より決まる。印刷したリボン、又は線の高さは、一部、インキの粘度、及び一部 ペン先端がインキの印刷されたリボン、又はインキの線の上に乗ることにより決 まる。

ペン先端は、アルミナのようなセラミック、又は炭化チタニウム、炭化タングス テン及びステンレス鋼のような金属、又は金属合金にて形成し得る一方、市販の 直接書き込み装置は、通常、コストの理由で、及びインキ分配動作による摩耗に 対する抵抗性のため、アルミナのようなセラミックにて形成した浅いペン先端を 使用する。ペン先端は、研磨して尖鋭な先端とし、次に、その端部を平坦に研磨 し、所望のｏ、　ｄ、が得られるようにする。フィンガ幅０．０７６２ｍ　ｍ　 −（１２５４ｍ　ｍ（（ＬＯＯ３−０，０１０インチ）の範囲の格子接点用の薄 いフィンガ要素を形成する作業の場合、該ペンは、３−１０ミル（０，００３− ０，０１０インチ）のｏ、ｄ、となるように研磨する必要があり、この場合、排 出オリフィスの径は、典型的に、２．０−６ミルである。これら小径のペン先端 は損傷し易い。このため、セラミックペン先端、又はノズルがケイ素基板上に格 子線を書き込むときに、炭化ケイ素粒子に遭遇する場合、炭化ケイ素の極度の硬 さは、ペン先端の一部を破断させ、その結果、ペン先端は効果的でなくなり、或 は使用不能となることもある。更に、かかる機械は、例えば、１０１．６ｍｍ　 （４インチ）／秒程度の比較的速い書き込み速度で幅の狭いフィンガを書き込む ことが出来るが、母線バーが素材に予め印刷されている場合は問題が生じる。か かる場合、書き込み速度は、例えば、１２．７ｍｍ　（０−５インチ）７秒、又 はそれ以下まで遅くし、以下に説明する「線スキップ」を回避し得るようにしな ければならない。

第１図Ａ−Ｆに示した方法で機能し、ＥＦＧケイ素太陽電池上に格子電極要素を 形成する型式の直接書き込み装置を使用することに伴う主たる問題点は、書き込 み速度が２５．４ｍｍ　（１，０インチ）７秒以上の場合、炭化ケイ素ピークに より素材上の形成されるような皺及び表面突起がペンを飛ぶ可能性があることで ある。

ペンが飛ぶと、該ペンは、インキ流を瞬間的に中断させるのに十分、狭小にし、 これにより、ペンは素材上に非連続的な線を書き込み、いわゆる「線スキップ」 を生じさせる。これと別に、ペンは飛び、インキが下方に狭小となり、リボンが 線の幅を含む断面寸法を縮小させる可能性がある。

第１図Ａ−Ｆに図示した型式の直接書き込み装置は、上記欠点があり、又、これ ら装置は一度に１本の線しか書き込むことが出来ないという欠点がある。

第１図Ａ−Ｆに示した方法で機能する型式の直接書き込み装置に伴う別の問題点 は、ペン先端がインキの表面上に乗るとき、ペン先端に加わる力を制御する電磁 変換器は、インキ、又はペン先端を交換する場合のような機械の設定状態を変更 する度毎に較正が必要とされることである。

第２図には、本発明に使用するのに適した従来のＸ−Ｙ並進台の概略図が図示さ れている。該Ｘ−Ｙ変換器台は、いわゆるＹ軸方向に並進可能に支持部材１２上 で直線方向に可動であるように取り付けられた、底部又は第１の台部材１４を備 えている。台部材１４と支持部材１２との接続は、Ｙ軸に沿って動くのを許容す る一方、Ｙ軸に沿った相対的動きは阻止し得るようなものとする。底部台部材１ ４の動きは、台部材１４に結合された作用軸、又は接続ロッド１８を有するアク チュエータ１６として概略図で図示した適当な並進機構により制御される。直接 書き込み作用可能なように、太陽電池素材（基板）５０（第４図）がその上に配 置されたワーク支持板２２を支持する上方台部材２０が底部台部材１４上に取り 付けられかつ該台部材１４に結合される。支持板２２には、適当な定着手段（図 示せず）が設けられ、１又は２以上の太陽電池素材をそのＹ軸及びそのＹ軸に沿 った所定の位置に解放可能に保持し得るようにする。上方台部材２０は、底部台 部材１４に対しＹ軸に沿って直線状に可動であるように取り付けられる一方、Ｙ 軸に沿って相対的に動かないように保持される。上方台部材２０の動きは、上方 台部材に接続された接続ロッド、又は作用軸２６を有するアクチュエータ２４の ような概略図で示した適当な並進機構により行われる。アクチュエータ１６．２ ４は、下方及び上方台部材１４．２０に接続される方法いかんにより、各種の形 態をとることが出来る。このように、例えば、アクチュエータ１６．２４は、ね じ機構により下方及び上方台部材に接続され、該ねじ機構は、モータシャフトが 一方向、又はその反対方向に回転するとき、該シャフト、又はロッド１８．２６ は、台部材１４、又は２０をＹ軸及びＹ軸に沿ってそれぞれ往復運動させるよう に配置される。Ｘ−Ｙ並進台１４．２０は、従来からある商品であるため、これ ら台部材を選択的に動かすその他の適当な機構は当業者に周知である。

第３図には、本発明の一部を構成し且つ本発明の実施に使用される装置の基本的 な構成が図示されている。該図示した装置は、インキ供給リザーバとして機能す る注射器管、又はシリンダ３４に対し入り千成に配置された注射器プランジャ、 又はピストン３２を備える注射器型インキ供給機構に機械的に結合させた容積形 ポンプ３０を備えている。シリンダ３４には、銀及びガラスフリットのような選 択された金属の微粒子を含むインキ、及び内部に金属及びガラスフリット粒子が 分配された流体担体が充填される。シリンダ３４は、導管３６によりマイクロフ ィルタ３８に接続される一方、該マイクロフィルタ３８は、切換え弁４０に接続 される。一方、該切換え弁は、適当な導管手段により浅いペン先端４２に結合さ れる。マイクロフィルタ３８とペン先端４２との間の距離は、比較的短く、望ま しくは、約５０．８ｍｔｎ−７６，２ｍｍ　（約２−３インチ）以下に維持する 。上記の装置は、符号４４で概略図的に図示した適当な支持体に取り付けられる 。支持体４４は、ペン先端をｘ、ｙ、ｚ軸に沿って自由に動かないように固着す る。しかし、該支持体は、ペンの位置を少な（ともｚ軸（垂直軸）に沿って選択 的に調節するのを許容する調節機構（図示せず）を備えることが出来、これによ り、ペン先端とＸ−Ｙ台の組立体上に支持された太陽電池素材との間の距離を所 望通りに変化させることが出来る。より望ましくは、該支持体は、最初の整合目 的のため、ペンの位置をＸ−Ｙ台紙立体に対してＸ、Ｙ軸に沿って水平方向に調 節するのを許容するその他の調節機構（図示せず）を備えることが出来る。ペン 先端４２の排出端は、ワーク支持板２２上に支持された基板の上方の所定の位ｌ に配置する。該ペンは、その排出端とワーク支持板２２上の太陽電池素材との間 の空隙が６．３５ｍｍ乃至１９．０５ｍｍ　（０，２５インチ乃至０．７５イン チ）の範囲となるように取り付けることが望ましい。しかし、該ペン先端は、太 陽電池素材から２．５４ｍｍ　（０，１０インチ）も接近させ、又は２５−４ｍ ｍ　（１，０インチ）程度離して位置決めすることも可能である。

例えば、２．５４ｍｍ　（０，１０インチ）以下の線幅のような極めて細い線幅 であり、又、所望の電気的特性を有するフィンガを書き込むため、最大粒子寸法 が約１０＝２０μのインキを使用することが必須であることが判明した。しかし 、０．０７６２ｍ　ｍ乃至０．２５４ｍｍ　（（１，（１（１３−０，０１イン チ）の輻のフィンガを書き込むため、最大粒子寸法が１０−２０μｍの導電性イ ンキ（銀、又はニッケルインキ）を使用する場合、インキがペンの排出オリフィ スに詰まり易くなる。

相当程度の詰まりは、インキ中の粒子が凝集し、ペン先端オリフィスの径に近（ 、又はこれを上廻る寸法の粒子塊を形成することに起因すると考えられる。この 詰まりの問題は、適当なマイクロフィルタ３８を使用することにより、軽減し、 又は略解消し得ることが判明した。

フィルタ３８として各種の市販のフィルタを使用することが出来る。−例として 、フィルタ３８は、焼結金属フィルタエレメント、又は金属メツシュフィルタエ レメントを備える型式とすることが出来る。線幅０．２５４ｍｍ　（（１０１０ インチ）以下の第６図に図示するような細い線格子接点のフィンガ要素を製造す る場合、フィルタは、４０−１４０μ以上の粒子を除去し得るような孔径とする 必要がある。かかるフィルタの利点は、粘性インキのせん断希釈化を生じ、その せん断希叡化は、インキが詰まる頻度を軽減するのに寄与すると考えられる。

本発明は、単一のペンを使用し、同時に単一の太陽電池素材に書き込むことが出 来るが、２又はそれ以上のペンを使用し、２つの太陽電池素材に同時に格子接点 フィンガ要素を書き込むことも可能であると考えられるが、その場合、ワーク台 は、２又はそれ以上の列の太陽電池素材を支持するのに十分な大きさとしく第４ 図に図示するような）、各列内の太陽電池素材に格子電極フィンガ要素を同時に 印刷し得るようにする。従って、該装置は、ポンプ３０Ａ、ピストン３２Ａ、シ リンダ３４Ａ、導管３６Ａ、フィルタ３８Ａ、切換え弁４０Ａ１及びペン先端４ ２Ａを備える第２の同様の印刷インキ分配組立体を提供することにより、改造す ることが可能である（第３図に点線で図示するように）。

第４図において、２列のケイ素太陽電池素材５０Ａ−Ｄ及び５０Ｅ−Ｈは、Ｘ− Ｙ台のＸ軸に沿って配置した２つの別個の列で支持板２２上に取り付けた状態で 示しである。第４図に図示するような２列の電池素材、及び符号４２Ａ、４２Ｂ で図示するような２つのペンを使用する場合、これらペン及び電池素材は、フィ ンガが２つの電池上で同一の位置に同時に印刷させるように離間させる。

本発明を実施するとき、インキ分配装置は、１つのフィンガ要素の完成後、次の フィンガ要素の印刷を開始するまでの間、インキの分配を中断せずに継続可能で あると考えられる。かかる構成の場合、切換弁４０．４０Ａは、格子印刷装置を 中断し又は停止させるときに限り、インキの流動を停止させるために使用する。

各列の太陽電池素材は、第４図に図示するように、相互に当接関係に配ｌし、又 は素材は、各列内で相互に離間させることが出来る。後者の場合、図示しないが 、適当なインキ干渉マスクを太陽電池素材に関して位置決めし、書き込みが素材 にのみ限定されるようにし、連続的に流動するインキが素材支持体２２、又はＸ −Ｙ台に付着するのを回避することが出来る。

更に、第２図乃至第５図に関し、２つのペン４２．４２Ａは、Ｘ−Ｙ台が所定の 「開始」位置にある七き、インキをペン４２．４２Ａから分配し、フィンガがそ れぞれ第１及び第２の列５０Ａ−Ｄ、５０Ｅ−Ｈ内の対応する太陽電池素材上に 同時に形成されるようにする。Ｙ台部材１４がその可能な移動経路の一端に配置 され、Ｘ台部材２０がその可能な移動経路の一端に配置されたとき、該Ｘ−７台 は、その「開始」位置にある。インキを２つのペン先端４２．４２Ａから分配す るとき、Ｘ台部材２０は、第１の方向に向けてＸ軸に沿って動き、その動（程度 は、ペン４２により４つの電池素材５０Ａ−５０Ｄの各々にフィンガ要素２３を 印刷し、及びペン４２Ａにより同様のフィンガ要素２３を電池素材５０　Ｅ−Ｈ の各々に印刷するのに十分な距離とする。これらフィンガは、第５図に図示する ように、太陽電池素材の全長に亙り伸長することが望ましい（フィンガが素材の 一端縁、又は両端縁の手前で終端となる場合、これら周辺領域にインキが付着し ないようにマスクを使用することが出来る）。Ｘ台部材２０が上記第１の方向に 向けたその行程の終端に接近するが、第２の反対方向へのその復帰行程を開始す る前、Ｙ台部材１４は、フィンガ間の所望の間隔に等しい距離だけＹ軸に沿って 割り出し、次に、Ｘ台部材２０を第２の反対方向に向けて往復運動させてその最 初の開始位置に戻し、２つのペンが電池５０Ａ−Ｈの各々に第２のフィンガ要素 を形成し得るようにする。Ｘ台部材がその最初の位置に復帰し、第１の方向への その行程を開始する前、Ｙ台部材は、フィンガ間の所望の間隔に等しい距離だけ Ｙ軸に沿って２回目の割り出しを行い、次に、Ｙ台部材をその開始位置から離れ る第２の反対方向に向けて再度、往復運動させ、各ペンが電池素材５０Ａ−Ｈの 各々に第３のフィンガ要素を形成し得るようにする。この手順は、第５図に図示 するように、所定の数のフィンガが太陽電池素材の全幅（７寸法）に沿って形成 されるまで反復して行う。

第６図に図示するように、太陽電池素材５０には、又、フィンガ要素２３よりも はるかに幅の広い一対の母線バー２７が設けられる。これら母線バーは、フィン ガの書き込み操作と別個の工程で形成される。これら母線バーは、例えば、直接 書き込み法、又はシルクスクリーン、或はパッド印刷のような各種の方法で形成 することが出来る。

母線バーはフィンガの後に印刷することも可能であるが、母線バーの印刷は、本 発明によりフィンガを形成する前に行うことが望ましい。フィンガ要素の前に母 線バーを形成することは、米国特許第４．４８５．３８７号に開示されたような 機械を使用して母線バーを形成する場合、極めて重要なことである。該機械は、 相互に重なり合い、比較的幅の広い母線バーを形成する幅の狭い平行な複数のイ ンキ線を書き込み得るようにプログラム化することが出来る。しかし、かかる機 械は、基板の表面の起伏の変動の影響を受け易いため、フィンガを形成する前に 、母線バーを書き込まないならば、この機械は母線バーの形成には不向きである 。その理由は、最初にフィンガを形成するならば、該装置は、比較的低速度で作 動させ、フィンガの形成により生じた高さの変化を感知するのに十分な時間をペ ン先端の制御装置に与え、ペンが各フィンガ上を通過する毎に該ペンを上下に動 かし、又、ペン先端によるフィンガの損傷を回避し得るようにしなければならな いからである。

母線の幅は、０．７６２ｍ　ｍ乃至１．２７ｍｍ　（０，０３０乃至ｏ、　ｏｓ ｏインチ）とし、又、フィンガの幅は、０．０７６２ｍ　ｍ乃至２．５４ｍｍ　 （０，００３乃至０．１０インチ）とすることが望ましいが、目的によっては、 フィンガの幅は、０．２５４ｍｍ　（０，０１０インチ）以上とすることも許容 可能である。フィンガ間の間隔は、フィンガの遣藪効果とその電流保持機能との 最適な妥協を実現し得るように選択する。

次に、第７図を参照すると、本発明の必須の特徴は、従来可能であるよりも著し く大きいアスペクト比にて回路要素を書き込むことが出来ることであることが分 かる。上述のように、米国特許第４．４８５．３８７号に開示されたような機械 により印刷する場合、基板に付着されるインキの高さは、ペン先端が基板上のイ ンキリボンに接触し、実際に、該インキリボンに下向きの力を付与することによ り影響を受ける。従って、インキリボンがペンの下方から外に動き、又はその逆 にペンの下方から内側に動く場合、リボンの形状は、インキの表面張力、ペン先 端の０１ｄ９、基板又は太陽電池素材に対するインキの接触角により決まり、更 に、押出し工程中、ペン先端により付与される圧力でインキリボンが変形するこ とにより決まる。本発明の場合、ペン先端４２は、フィンガ２３を形成するため に基板上に配置されるリボンＩＯＡの高さを著しく上廻る一定の高さで太陽電池 素材５０の上方に位置するため、ペン先端は、インキリボンに対しいかなる下向 きの力を作用させることはない。ペン先端が基板から離間していることに起因し 、ペン先端４２とリボンＩＯＡとの間には、ある形態のインキカテナリー８０が 形成される。

該インキカテナリー８０の形状は、次のファクタにより決まる。即ち、（ａ）ペ ン先端から去るインキの速度、（ｂ）基板がペンに対して動（ときの速度、（Ｃ ）基板に対するペン先端の高さ、及び（ｄ）インキの粘弾性特性である。

ペン先端と基板との間を伸長する押出したインキ流は、カテナリー状の形状であ ることは、印刷した線、又はリボンの断面形状が主として、インキの接触角及び 粘弾性特性により決まることを許容する点で重要である。その結果、本発明は、 形成されるフィンガ２３の高さ封部のアスペクト比を最大にする。

−比較例として、「マイクロペン」機械、及び第２図、第３図及び第７図に示し た装置を使用し、フェロ−・コーポレーション（Ｆｅｒｒｏ　Ｃｏｒｐ、　）か ら製品番号３３４９として市販されている銀インキを使用し、輻０．１９０５ｍ ｍ　（０−００７５インチ）のフインガを書き込み、ペン先端４２を６．３５ｍ ｍ乃至１９．０５ｍｍ　（０，２５乃至０．７５インチ）の範囲で太陽電池素材 の上方に位置決めする場合、「マイクロペン」機械により形成されるフィンガ（ リボン１０）の高さは、約１２μｍである一方、・ペン４２により形成されるフ ィンガ（リボンｌ０Ａ）の高さは、約１８−２０μｍとなる（注：上記の高さは 、以下に説明するようにフィンガを加熱した後の値である）。本発明により形成 されるフィンガのアスペクト比が大きいことは、フィンガの厚さが（「高さ」寸 法）が厚ければ厚い程、電流保持機能が増大するため、有利な点である。

上記の比較は、略室温（２０−２５°Ｃ）でインキを使用する場合に基づくもの である。しかし、銀インキを加熱するならば、該アスペクト比は著しく太き（な ることが判明した。この加熱は、電気モータ（図示せず）を使用し、シリンダ３ ４又は導管３６内でインキを加熱することにより行うことが出来る。該ヒータは 、シリンダ３４又は導管３６を囲繞する電気加熱コイル、又は中空の電気ヒータ の形態とすることが出来る。−比較例として、ペン先端４２から排出する前に、 同一のフェロ−Ｎｏ、　３３４９銀インキを約４５−５０°Ｃまで加熱した場合 、加熱後のフィンガのアスペクト比は大きくなり、その結果、フィンガの高さは 約５０μｍ以上となる。インキの有機質担体の特性による理由のため、インキの 加熱温度は、約５Ｏ−６０°Ｃ以内とすることが望ましい。しかし、インキの組 成いかんにより、６０°Ｃ以上の温度に加熱することも出来る。

第８図には、連続的な製造を目的とする本発明の変形例が概略図で示しである。

この特別な実施例において、直接的なフィンガ書き込み工程中に太陽電池素材５ ０を駆動する可動のベルト型コンベアが設けられる。該コンベアは、適当な材料 から成る細長いウェブ８４がその上に巻かれるローラ８２を備えている。該ウェ ブは、第２のローラ８６に搬送され且つ該ローラに巻かれる。これと選択的に、 該ウェブに代えて、適当な材料から成り、ローラ８２．８６に対応する一対のロ ーラにより支持された無端ベルトを使用することも可能である。何れの場合でも 、ウェブ、又はベルトは、単一の太陽電池素材のラインを支持するのみに十分な 幅とすることが出来る。これとは別に、ウェブ、又はベルトは、第４図に示した ２列の場合と同様に縦方向に伸長する２又は２以上の列の太陽電池素材を受け入 れ得るのに十分な幅とすることも出来る。該ローラ８６は、このローラを制御し た速度で回転させる適当な一方向駆動装置９０に結合させる。所望であれば、ロ ーラ８２は駆動装置９０と同期化状態で作動する第２の駆動装置（図示せず）に より駆動することも出来る。

この特別の構成において、コンベアの幅を横断して、即ち、太陽電池素材の「Ｙ 」寸法を横断して複数のインキ書き込みディスペンサー又はペン９２が配置され 、各素材は、第６図及び第８図に図示するような２つの母線バー２７を備えるよ うに予め加工する。各ペン９２は、適当なインキ供給装置（例えば、第３図に図 示するような装置）に結合する。各太陽電池素材には、第６図に図示するような 一対の直交母線バー２７により接続されたｒｎＪフィンガ２３（ｒｎＪは整数で ある）を備える格子電極が設けられと仮定するとき、第８図の装置は、電池が可 動ベルトによりペン先端の下方を前進されるとき、各太陽電池素材５０上に等間 隔に配置したフィンガを形成する所定位置でベルトの上方に配置されるｒｎＪイ ンキ分配部材を備えることになろう。ベルトが２つの平行列の太陽電池素材を受 けるのに十分幅が広い場合、２つの同様の列のインキ分配ペン９２を設け、「ｎ 」フィンガがベルトの幅を横断して並んだ状態に配置された電池素材に同時に書 き込まれるようにする。

第８図に図示した構成において、ペン先端の位置が一定であるため、インキの分 配はＹ方向にのみ限定されから、ベルトは所定の一定の速度で移動し、印刷は、 マスクを必要とせずに行われる。インキはベルトが移動するときにＸ軸に対し平 行な直線に沿って連続的に分配され、平行なフィンガ要素を形成する。図示する ように、太陽電池素材が相互に離間されている場合、インキの一部は、連続的な 素材の間の空隙内でベルトにぶつかる。しかし、太陽電池素材が相互に当接関係 に維持されている場合、ベルトに接触するインキは実質的に皆無である。コンベ ア８４は開放格子型材料とし、廃物回収の目的のため、余分なインキは、コンベ アを通ってインキ回収装置（図示せず）に落下する。

勿論、第８図に図示した構成は、母線バーの前にフィンガを印刷する場合に採用 することが可能である。しかし、第８図に図示するように、操作を容易にし、又 、上述以外のその他の理由で母線バーを最初に印刷することが望ましい。この点 に関し、最初に印刷した要素（母線バー２７、又はフィンガ２３）は、その他方 の要素を印刷する前に乾燥させることに注意すべきである。しかし、湿ったフィ ンガは誤操作により致命的な損傷を受け易いため、湿った母線バーを有する太陽 電池素材の取り扱いは、湿ったフィンガを有する素材を取り扱う場合よりもはる かに容易である。故に、母線バーを最初に印刷する場合、フィンガは、母線バー を乾燥させる前に書き込み、時間及びコストの節減が可能となる。

第８図に図示した構成は、格子電極のフィンガ要素の印刷がパッチ又は連続的な 方法で行い得るという利点を提供するものである。

第９図には、第８図の装置の変形例が図示されている。この場合、インキ分配ペ ン９２は傾斜させ、太陽電池がコンベアウェブ、又はベルト８４によりＸ軸に沿 って搬送されるとき、そのインキ排出底端部が、該太陽電池素材の動く方向にそ の頂端部を向けるようにする。該ペンを傾斜させることにより、図示するように 、インキカテナリーを維持しつつ、該ペンを太陽電池素材により近（配置するこ とが可能となる。

上述のように、太陽電池素材は、その正面側に反射防止コーティングを備え、又 、そのコーティングにインキを付与し、その後、該コーティングを通じて加熱し 、その下方のケイ素基板との抵抗型接点を形成することが出来る。

正面の格子接点を形成するのに使用されるインキは、市販の製品でよい。本発明 の実施に有用であることが確認されている印刷インキは、銀、又はニッケル、ガ ラスフリットのような所定の濃度の所望の金属粒子及び担体のような粒子を含み 、該担体は、熱分解可能な有機質バインダと、沸点が比較的低（，７０’　Ｃの ような比較的低温で蒸発させることの出来る有機質溶材とを含むものであること が望ましい。該バインダは、重合可能な材料を含む、当業者に公知の各種の形態 をとることが出来る。−例として、該バインダは、エチルセルロースとすること が出来る。テルビネオネール、又はカービトール（ジエチレン・グリコール・モ ノエチル・エーテル）を含むが、これに限定されない各種の材料を溶材として使 用することか可能である。

本発明は、約５０乃至７５重量％の金属粒子及び約４乃至１５重量％のガラスフ リットを含み、その残りが有機担体から成る、インキ又はペーストを利用するこ とが望ましい。該インキは、室温（２０−２５６Ｃ）で８００乃至１０．０００ ポイズの粘度とすることが出来る。かかる性質のインキは、チキソトロビペース ト、又は擬プラスチック材料として特徴付けられることがある。

インキ中には、鉛ホウケイ酸ガラス、又は鉛ケイ酸塩ガラスフリットが使用され る。該ガラスフリットは、鉛ケイ酸塩ガラスの場合、５−８０重量％の鉛及び４ ０重量％のケイ素酸化物、鉛ホウケイ酸ガラスの場合、５−８０％の鉛、１−４ ０％のケイ素酸化物及び１−３０％のホウ素酸化物を含む。使用するガラスフリ ットは、鉛ホウケイ酸ガラスであることが望ましい。

バインダ及び溶材の性質は、インキの粘弾性特性に影響を与える点を除いて、本 発明にとワで重要ではない。必須のことは、該溶剤が比較的低温度の蒸発により 除去可能でなければならず、又、バインダは、溶材の一部又はその全体が蒸発し た後で、インキの残留成分が加熱される前、金属粒子を保持するマトリックスを 形成することを要する。

単に一例であり、非制限的に、本発明は、フェロ−により製造され、゛製品Ｎ０ ０３３４９で識別される従来の銀スクリーン印刷により、銀格子接点をケイ素太 陽電池素材に書き込むのに使用される。その特別なインキは、約７５重量％の銀 粒子及び約５重量％の鉛ホウケイ酸ガラスフリットを含み、その残りは熱分解可 能な有機バインダ及び揮発性溶剤を含む有機担体から成ると考えられる。該イン キの粘度は、２５’　Ｃで約１．０００ポイズである。

本発明により、フェロ−銀インキＮｏ、　３３４９を使用し、ペン先端オリフィ スが０．０５０８ｍｍ−０，２５４ｍｍ　（０，００２−０，０１Ｑインチ）、 インキ流量が０．００００１乃至０．０００１３インチ３／秒、インキ温度が約 ２５°Ｃ１フイルタ３８の微小孔径４Ｇ−１４０、書き込み速度（即ち、Ｘ−Ｙ 台又はコンベヤ８４がＸ軸方向に動（相対速度）１２．７ｍｍ−２５４ｍｍ　（ ０，５−１０，０インチ）７秒の範囲のとき、幅０．０７８２ｍｍ　（０，００ ３インチ）の格子接点フィンガ要素２３が良好に形成出来た。かかる状態のとき 、加熱後、高さ約２１μｍのフィンガ要素２３を製造することが可能である。上 記の工程条件を同一にし、インキを約５００Ｃまで加熱した場合、加熱後のフィ ンガの高さく厚さ）は、約４５−５０μｍとなる。

インキをケイ素基板に直接、付与する場合、加熱は残留する溶剤を蒸発させ、有 機バインダを熱分解し、インキ中の金属成分を基板に融着させ、良好な抵抗型接 点を形成する働きをする。インキを窒化ケイ素反射防止コーティングのような絶 縁層に付与する場合、該加熱は又、その下方の窒化ケイ素を溶融させ、基板の正 面に移行させ、そこで、例えば銀のような金属成分がケイ素基板との抵抗型接点 を形成するようにする。この加熱工程の特定のパラメータは、印刷インキの組成 を含む多数のファクタいかんにより異なる。

以下に、太陽電池素材を支持する、第２図、第３図に図示するようなＸ−Ｙ台を 使用する本発明の好適な実施例の具体的な例を説明する。

栗験例 Ｐ型溝電性であり、長さく「Ｘ」寸法）約９１０１２ｍｍ　（約３，７８インチ ）Ｘ幅（ｒＹＪ寸法）約９６．０１２ｍｍ　（約３．７８インチ）の多結晶ＥＦ Ｇ成長ケイ素基板の形態の太陽電池素材の正面に、第２図及び第３図に図示する ような本発明の装置を使用して格子型接点を形成した。太陽電池素材は、その正 面から約０．５μｍの深さで形成された浅いＰ−Ｎ結合を備える。又、太陽電池 素材の正面は、厚さ約８０ＯＡの窒化ケイ素反射防止コーティングで被覆されて いる。更に、太陽電池素材は、その背面にアルミニウムから成る接点を備えてい る。

かかる１つの太陽電池素材は、「マイクロペン」直接書き込み機械に同時に取り 付けられ、該書き込み機械は、基板の正面の窒化ケイ素コーティング上に第６図 に符号２７で示すような２つの母線バーを書き込むように作動させる。この書き 込みは、フェロ−社のＮｏ、　３３４９銀インキを使用して行われ、母線バーは 、その書き込んだままの状態のとき、約１．１４３ｍｍ　（約０．０４５インチ ）の幅で形成される。

次に、中間の乾燥工程を行わずに、第３図に実線で示すように、単一のペン書き 込み装置に関係するＸ−Ｙ台ユニットの支持板２２にかかる所定の数の素材を取 り付ける。これら太陽電池素材は、Ｘ−Ｙ台のＸ軸に沿って相互に一直線に取り 付け、次に、第２図、第３図に示した装置を作動させ、第６図に示すように、２ つの母線バーに直交するフィンガ要素２３を形成する。ペン先端は、アルミナの ようなセラミックにて形成される。フィンガ要素は、同一のフェロ−社の恥、３ ３４９の銀インキを使用して４５−５０６Ｃの温度で書き込まれる。該ペン先端 は、０．０７６２ｍｍ　（０，００３インチ）の排出オリフィス径であり、ペン ４２を太陽電池素材の上方、約１８９ｍｍ　（約０．３５インチ）の高さに取り 付ける。インキは、約０．００００７５インチ３／秒の速度で分配する。Ｘ台部 材２０は、Ｘ軸線に沿って動かし、約８８゜９ｍｍ　（約３．５インチ）７秒の 書き込み速度を提供する。形成されるフィンガ要素の幅は、その書き込んだまま の状態のとき、約０．０８８９ｍｍ　（約０．００３５インチ）である。

次に、太陽電池素材を支持板２２から除去し、約２０−２５°Ｃの温度で空気乾 燥させる。その後、これら素材は、赤外線加熱炉内の大気雰囲気中で３分間、加 熱し、温度は２００’　Ｃから約８００°Ｃの最高温度まで上昇させ、その後、 ２００’　Ｃまで冷却する。素材は、約３秒間、約８００°Ｃの最高温度に保持 する。この加熱により母線バー２７及びフィンガ要素２３を形成する銀インキは 、その下方の窒化ケイ素層を溶融させ、銀成分は、窒化ケイ素に対する抵抗型接 点を形成する。加熱したフィンガの幅は、約０．０７６２關（０，００３インチ ）であり、その高さは３０−４０μｍである。その加熱後、基板は、空気中で室 温まで冷却させる。その後、基板に対し幾つかの追加的な従来の製造工程を実施 し、その他の太陽電池に接続する用意の整った作用可能な太陽電池を製造する。

勿論、本発明は、多くの変形例が可能であり、インキの組成分、及びレオロジー 、ペン先端の組成分、形状及び構造、インキの流量、インキの圧力、書き込み速 度等のような事項は、本発明の必須の特徴から逸脱せずに変更することが可能で ある。−例として、銀ではな（ニッケルを含むインキは、異なる作用パラメータ を必要とする。又、単一のインキ供給及び送り装置を使用し、インキを２又はそ れ以上のペンに供給し、又、切換え弁４０とペン先端４２との間にフィルタを配 置することも出来る。同様に、本発明は、その他の形態の回路要素を書き込む成 することが出来る。又、後方（裏側）接点を形成する時点も変更することが出来 る。例えば、後方接点は、格子電極要素を書き込みかつ乾燥させた後で且つその 乾燥前に付与することが出来るが、又、正面接点の加熱後に付与することも可能 である。又、本発明は、２以上のペンを使用して、単一の太陽電池素材にフィン ガを書き込むことも出来る。太陽電池素材は、ＥＦＧ成長基板である必要はな（ 、別の結晶成長方法により形成される多結晶ケイ素材料、又は単一の結晶ケイ素 材料とすることも出来る。更に、本発明は、方法及び装置に関するものであり、 基板自体の組成は対象ではないため、ケイ素以外の材料の基板を有する太陽電池 素材を使用することも可能である。その他の変形例は、当業者に明らかであろう 。

本発明は、多数の利点がある。その第一は、米国特許第４．４８５．３８７号に 開示された型式の直接書き込み機械により可能であるアスペクト比よりも大きい 幅０．０７６２ｍｍ−０−２５４ｍｍ　（（１，００３−０，０１０インチ）の フィンガ要素を書き込むことが可能なことである。更に別の利点は、複数の幅の 狭いフィンガを同時に書き込むことが出来ることである。又、本発明は、直接書 き込み、スクリーン印刷及びパッド印刷技術を使用する従来の場合よりも低コス トで格子電極の製造が可能であることである。特に、第８図に示した実施例に関 する利点は、本発明が比較的大きい太陽電池素材、例えば、約１０１．６ｍｍＸ ３０４．８ｍｍ　（約４．０Ｘ１２．０インチ）の大きさの素材上により幅の狭 い複数のフィンガを書き込むことが可能なことである。

別の利点は、本発明が約１４％の効率のＥＦＧ基板を使用してケイ素太陽電池を 製造し得ることである。

要約↓ 太陽電池用の格子電極を形成する方法及び装置であって、基本的に、粘性インキ を浅いペン先端を通じて選択された水平方向を向いた太陽電池素材に分配し、排 出されたインキが素材上にリボン又は線を形成するようにし、ペン先端を太陽電 池素材の上方に十分に離間させ、付着したリボン又は線上に乗らないようにし、 これにより、書き込んだリボン、又は線の幅及び高さがペン先端の０．ｄ、によ り又はペン先端から付与される圧力により左右されないようにした方法及び装置 が提供される。

国際調査報告 電＋’＠−”＃Ｎ＃−１＋１１＠−−τＩ＋”−Ｑ＠ｐ（ニア／じ５ｑ２．Ｑｌ ｌｑｐ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．平坦な半導体基板に厚膜回路を描く装置にして、水平面内で前記半導体基板 を支持する基板支持手段と、その一端に排出オリフィスを有するインキ分配ペン と、前記ペンを前記基板の上方で且つ該基板から離間した位置に支持する手段と 、金属含有インキのりザーバと、 前記リザーバからインキを除去し、該除去されたインキを前記排出オリフィスを 通じて前記基板に排出するポンプを有する手段と、前記ペン及び前記基板の支持 手段を前記基板の面に対し平行に伸長する２つの直交軸の一方に沿って相対的に 動かす駆動手段とを備え、前記ペンが、前記基板から２．５４ｍｍ乃至２５．４ ｍｍ（０．１０乃至１．００インチ）の上方の高さに配置されることを特徴とす る装置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の装置にして、前記ペンと前記リザーバとの間に接 続されたフィルタであって、粒子寸法４０μｍ以上の粒子を除去し得るようにし たフィルタを更に備えることを特徴とする装置。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の装置にして、前記インキが前記排出オリフィスか ら排出される前に、該インキを加熱する手段を更に備えることを特徴とする装置 。
4. ４．請求の範囲第１項に記載の装置にして、前記駆動手段が、前記基板を１２． ７ｍｍ乃至２５４ｍｍ（０．５乃至１０インチ）／秒程度の速度で動かし得るよ うにしたことを特徴とする装置。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の装置にして、前記インキ分配ペンがセラミック材 料から成ることを特徴とする装置。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の装置にして、前記基板の支持手段がＸ−Ｙ並進台 を備えることを特徴とする装置。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の装置にして、前記基板の支持手段が、コンベアと 、前記コンベアを所定の速度で動かす手段とを備えることを特徴とする装置。
8. ８．請求の範囲第７項に記載の装置にして、前記コンベアが、無端ベルトを備え ることを特徴とする装置。
9. ９．平坦な半導体基板に薄膜回路を描く装置にして、水平面内で前記半導体基板 を支持する基板支持手段と、各々がその一端に排出オリフィスを有する複数のイ ンキ分配ペンと、前記ペンを前記基板の上方で且つ該基板から離間した位置に支 持する手段と、圧力下、金属を含むインキを前記ペンに供給し、これにより、イ ンキが前記排出オリフィスを通じて前記基板に排出されるようにする手段と、前 記ペン及び前記基板の支持手段を前記基板の面に対し平行に伸長する２つの直交 軸の一方に沿って相対的に動かし、これにより、前記ペンから排出されたインキ により複数の平行な線が前記基板上に書き込まれるようにする駆動手段とを備え 、 前記ペンの各々が、 前記基板から２．５４ｍｍ乃至２５．４ｍｍ（０．１０乃至１．００インチ）上 方の一定の距離に配置されることを特徴とする装置。
10. １０．請求の範囲第９項に記載の装置にして、前記基板支持手段がベルト式コン ベアと、前記コンベアを所定の速度で動かす手段とを備えることを特徴とする装 置。
11. １１．請求の範囲第１０項に記載の装置にして、前記コンベアが無端ベルトを備 えることを特徴とする装置。
12. １２．排出オリフィスを有する分配ペンにより粘性な導電性ペーストを付着させ ることにより基板上に厚膜回路を形成する方法にして、（ａ）その排出オリフィ スが下向きとなるように前記ペンを配置する段階と、（ｂ）その片面が前記排出 オリフィスに接近するが、前記厚膜回路の所望の厚さを上廻る程度だけ、前記排 出オリフィスから離間された水平面内に位置するように太陽電池素材を位置決め する段階と、（ｃ）前記排出オリフィスを介して粘性な導電性金属を含むインキ を前記太陽電池素材上に分配する段階と、 （ｄ）前記太陽電池素材と前記ペンとを少なくとも１つの水平方向に選択的に相 対的に動かし、前記インキが所定の回路パターンにて前記太陽電池素材上に付着 されるようにする段階とを備え、 前記ペンが、前記段階（ｃ）及び（ｄ）を実施するとき、前記太陽電池素材から 上方の一定の高さに配置され、前記一定の高さが、前記太陽電池素材上に付着さ せたインキの厚さを著しく上廻ることを特徴とする方法。
13. １３．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記太陽電池素材が、直交する Ｘ、Ｙの水平方向に伸長する軸に沿って可動であるように配置されたＸ−Ｙ台上 に取り付けられ、前記Ｘ−Ｙ台が前記Ｘ、Ｙ軸に沿って動き、前記ペーストが平 行な相互に離間した複数の線を含む所定の格子パターンにて前記太陽電池素材上 に付着されるようにしたことを特徴とする方法。
14. １４．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記ペンが、その排出オリフィ スが２．５４ｍｍ乃至２５．４ｍｍ（０．１０乃至１．００インチ）の範囲の距 離だけ前記太陽電池素材から垂直方向に離間されるように取り付けられることを 特徴とする方法。
15. １５．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記太陽電池素材の前記一方向 への相対的動きが１２．７ｍｍ乃至２５４ｍｍ（０．５乃至１０．０インチ）／ 秒の範囲の速度で行われることを特徴とする方法。
16. １６．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記太陽電池素材が、前記片面 に隣接して形成された浅いＰ−Ｎ結合を有する第１及び第２の対向面を備えるケ イ素基板を備え、前記太陽電池素材が、前記第１の面が前記排出オリフィスを向 くように配置され、前記インキが有機質担体内に分散させた金属及びガラスフィ ット粒子を含み、前記素材上に付着された前記素材及びインキを加熱し、前記付 着したインキが前記第１の面で抵抗型接点を形成するようにする段階を更に備え ることを特徴とする方法。
17. １７．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記第１の面が電気絶縁性材料 の一体のコーティングで被覆され、前記インキが前記一体のコーティング上に付 着されることを特徴とする方法。
18. １８．請求の範囲第１７項に記載の方法にして、前記一体のコーティングが窒化 ケイ素であることを特徴とする方法。
19. １９．請求の範囲第１８項に記載の方法にして、前記素材及び前記素材上に付着 させたペーストを加熱し、前記ペーストが前記一体のコーティングを通じて加熱 され、前記第１の面に抵抗型接点を形成する段階を更に備えることを特徴とする 方法。
20. ２０．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記インキが２５°Ｃで８００ 乃至１０，０００ポイズの粘度を有することを特徴とする方法。
21. ２１．請求の範囲第１２項に記載の方法にして、前記インキが２０°Ｃ乃至６０ °Ｃの範囲の温度であることを特徴とする方法。
22. ２２．太陽電池にして、その正面に隣接して形成された浅いＰ−Ｎ結合を有する 一つの導電性の半導体基板と、幅０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）以下、及 び高さ２０μｍ以上のインが要素を有し、前記正面に配置された銀格子接点とを 備えることを特徴とする太陽電池。