JPWO2011016122A1 - 太陽電池の電極形成方法、太陽電池の製造方法、太陽電池 - Google Patents

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Abstract

半導体基板の電極形成面に電極を形成する太陽電池の電極形成方法であって、電極となる導体を含んだ樹脂を前記電極形成面の電極形成領域に塗布する第１工程と、前記電極のパターンを略反転させた反転パターンが形成されたパターン転写部材を前記電極形成面に対向させるとともに前記電極形成面における前記電極の形成位置に位置合わせする第２工程と、前記パターン転写部材を前記電極形成面に押圧することにより前記電極のパターンを前記導体を含んだ樹脂に転写する第３工程と、前記パターン転写部材を前記導体を含んだ樹脂から離間させる第４工程と、前記導体を含んだ樹脂に転写された前記電極のパターンを焼成して半導体基板の電極形成面に前記電極を形成する第５工程と、を含む。

Description

本発明は、太陽電池の電極形成方法、太陽電池の製造方法、太陽電池に関するものであり、特に、線幅が細く且つ厚みの厚い電極を形成する太陽電池の電極形成方法、太陽電池の製造方法、太陽電池に関する。
従来、太陽電池の受光面側電極の形成における代表的な方法として、スクリーン印刷法を用いた方法がある。このスクリーン印刷法を用いた方法では、所望のパターンの透過部を有する印刷マスク版（スクリーン版）を用いて印刷ペーストをシリコン基板の所定の場所に印刷し、焼成炉で高温処理することにより受光面側電極を形成する。
具体的には、まず印刷版枠にスクリーンメッシュと呼ばれる網状に編んだステンレス線を張り、四方を引っ張って緊張させて固定する。つぎに、スクリーンメッシュ上に版膜を作って必要な画線（透過部のパターン）以外の目を塞いでスクリーン版を形成する。そして、製作したスクリーン版をスクリーン印刷機にセットする。また、該スクリーン版に位置合わせしてシリコン基板を配置する。
つぎに、スクリーン版上に印刷ペーストを載せて透過部のパターン上に押し広げる。続いて、スキージと呼ばれるゴム状の板をスクリーン版の内側の版膜を加圧しながら移動させる。これにより、印刷ペーストは版膜の形成されていない部分のスクリーンメッシュ（透過部のパターン）を透過し、スクリーン版の下に配置されたシリコン基板上に押し出され、密着して所望のパターンが形成される。その後、印刷ペーストは乾燥を経て焼成される。これにより、所望のパターンの受光面側電極が形成される。この様に、印刷版を用いることによって容易に電極のパターンを形成することができるため、現在ではこの方法が最も広く用いられている。このようなスクリーン印刷法を用いた方法により形成されるパターンの寸法は、線幅１００μｍ〜２００μｍ、厚み１０μｍ〜２０μｍ程度が代表的な数値である。
一方、今後見込まれるシリコン太陽電池の急激な普及に対して、シリコン原料の不足が懸念されている。その対策として、太陽電池の発電効率を向上させることにより、従来と同じ量の原料であっても大きな電力を発電し、太陽電池の発電量当たりの単価を下げ、生産数を増加させることができる。シリコン太陽電池用に使用する基板のサイズには標準的な規格があり、現在は１５６ｍｍ×１５６ｍｍが一般的に用いられており、この基板１枚当たりの発電効率を向上させることが太陽電池の発電効率の向上につながる。
発電効率を向上させる方法の１つに、例えば基板上の発電に寄与する実質的な受光面の面積を広く確保して、１枚の基板から得られる電流の量を増加させる方法がある。一般的に、太陽電池は受光面積が広いほど発生する電流量は増加する。一方、太陽電池では、発生した電流を集めて流すための電極が必要である。この電極は、特別な方法を用いない限りは受光面側に設置する必要がある。このため、この電極は受光面を遮る障害物となる。したがって、基板において発生した電流を流す電極であっても、受光面を遮るものは最小限の面積で形成し、受光面において発電に寄与する領域の面積を最大限に広くし、得られる電流を最大限にする必要がある。
従来のスクリーン印刷法により線幅の細いグリッド電極を形成する場合は、スクリーンメッシュが印刷ペーストによる目詰まりを起こし易くなり、この目詰まりを防止しようとすると印刷厚みを薄くせざるを得ない。この結果、グリッド電極の断面積が低減してグリッド電極自体の電気抵抗が増加するため、基板で得られた大きな電流を発電効率の増加につなげることができず、太陽電池の出力特性を向上させることができない。
また、従来のスクリーン印刷法では、インクペーストがスクリーンメッシュを透過する必要があり、その流動性を確保するためには、１回の印刷において電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）を０．３以上にすることは極めて困難であった。このため、例えば線幅が８０μｍの電極をスクリーン印刷法によって形成すること自体は近年可能となったが、アスペクト比は０．３より小さな値、例えば０．２５程度にならざるを得ず、電極の細線化と高アスペクト比とは両立できなかった。電極のアスペクト比が０．３以下の場合には、電極の厚みの低下による断線確率の上昇や電極断面積の減少による電極抵抗の増加等が発生し、電極としての役割を果たすことができない。
そこで、厚みの厚い電極パターンを形成するために複数回の重ね印刷が必要となり、スクリーン版の印刷ペースト抜け性改善とともに複数回の重ね印刷が可能な印刷ペーストが必要であった。すなわち、グリッド電極の線幅の細線化と厚みの厚膜化とをスクリーン印刷法を用いて同時に達成するためには、複数回の重ね印刷可能なインクペーストが必要であり、かつ、その流動性を抑制しつつもスクリーン版からの版抜け性を改善する必要があった。また、この方法では印刷プロセスが複雑となり、使用材料の増大と価格上昇、および所要時間の増加を招き、製造コストが大幅に増加する。また、この方法を駆使しても、スクリーン版に設けた画線部分からインクペーストを押し出してパターン形成する手法の特性上、電極の断面は、かまぼこ型、かつ裾広がり形状になり、受光面を遮る面積が広くなる。これは、光電変換効率の低下につながる。
また、所望の特性を満足する厚みを有する、線幅の細いグリッド電極を形成するには、スクリーン印刷機とその印刷条件、スクリーン版とその仕様およびスクリーン印刷用印刷ペースト等の複雑に絡みあった特性を十分に熟知し、これらに適合したプロセス条件を構築することが必要である。しかしながら、太陽電池製造用として装置メーカーや材料メーカーが市場で販売しているものを購入して製造を行っているのが実情であり、上述したプロセス条件が伴っておらず、所望の形状のグリッド電極を形成することができない。すなわち、スクリーン印刷法による電極の形成には、限界がある。
一方、所定の電極パターンを形成する方法として、パターン転写を利用した方法がある。パターン転写としては、従来ではＩＣやＬＳＩの製造におけるフォトリソグラフィー法が既知であるが、近年、製造プロセスの簡素化、低コスト化に伴って、凹版原版を基板に押し当てる方法が試みられている。例えば、特許文献１には、光硬化型ナノインプリントを利用して高精度なパターン転写を簡単かつ経済性良く行う方法が記載されている。
特開２００７−１６５４００号公報 特開２００８−３４６８６号公報 特開２００８−１４１１０３号公報
しかしながら、従来のフォトリソグラフィー法を用いる方法および特許文献１に記載されている方法のいずれにおいても、パターン形成する対象はレジスト材料である。すなわち、本来パターン形成を行いたい金属材料を、パターン形成されたレジストパターンをマスクに用いてエッチング等の手法によってパターン形成し、最後にレジストを除去することによって所望の形状の金属材料を得ている。このように複雑なプロセスを使用しなければならない理由は、金属材料そのものに凹版原版を押し当ててもパターンの転写ができないことである。このため、上述したようにレジスト材料を用いて、金属材料に間接的にパターンを転写する複雑なプロセスが必要となる。
また、例えば特許文献２には、薄膜太陽電池における透明電極の表面にミクロンオーダーの凹凸を付けるために原版を押し付ける方法が記載されている。しかしながら、この技術はライン状の導体パターンを転写するものではなく、既に存在している電極表面にテクスチャー構造として凹凸を形成するものであり、この手法によって電極自体を形成することはできない。
また、特許文献３には、有機物半導体層の表面にミクロンオーダーの凹凸を付けるために原版を押し付ける方法が記載されている。しかしながら、特許文献２の場合と同様に、この手法によって太陽電池の電極を形成することはできない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極形成を効率的に、簡便且つ安価に行うことが可能な太陽電池の電極形成方法、太陽電池の製造方法、太陽電池を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池の電極形成方法は、半導体基板の電極形成面に電極を形成する太陽電池の電極形成方法であって、電極となる導体を含んだ樹脂を前記電極形成面の電極形成領域に塗布する第１工程と、前記電極のパターンを略反転させた反転パターンが形成されたパターン転写部材を前記電極形成面に対向させるとともに前記電極形成面における前記電極の形成位置に位置合わせする第２工程と、前記パターン転写部材を前記電極形成面に押圧することにより前記電極のパターンを前記導体を含んだ樹脂に転写する第３工程と、前記パターン転写部材を前記導体を含んだ樹脂から離間させる第４工程と、前記導体を含んだ樹脂に転写された前記電極のパターンを焼成して半導体基板の電極形成面に前記電極を形成する第５工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、電極材料に対する一度のパターン転写によって直接、所望の形状を得ることができ、シンプルなプロセスにより、細線且つ厚膜の電極を歩留まり良く、安価に得られる、という効果を奏する。
図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの概略構成を示す断面図である。 図１−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの概略構成を示す上面図である。 図１−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの概略構成を示す下面図である。 図２−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図２−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図２−３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図２−４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図２−５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図２−６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図２−７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。 図３−１は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図３−２は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図３−３は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図３−４は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図３−５は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図４は、電極の形成条件における電極線幅と電極厚みとの相関を示す特性図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法における受光面側電極の傾斜角を説明する断面図である。 図６−１は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図６−２は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図６−３は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。 図６−４は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側電極の形成方法を説明するための断面図である。
以下に、本発明にかかる太陽電池の電極形成方法、太陽電池の製造方法、太陽電池の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
実施の形態１．
図１−１〜図１−３は、本実施の形態にかかる太陽電池の製造方法により作製した太陽電池セル１の概略構成を示す図であり、図１−１は、太陽電池セル１の断面図、図１−２は、受光面側からみた太陽電池セル１の上面図、図１−３は、受光面と反対側からみた太陽電池セル１の下面図である。図１−１は、図１−２のＡ−Ａ方向における断面図である。
太陽電池セル１は、図１−１〜図１−３に示されるように、光電変換機能を有する太陽電池基板であってｐｎ接合を有する半導体基板１１と、半導体基板１１の受光面側の面（おもて面）に形成されて受光面での入射光の反射を防止する反射防止膜１７と、半導体基板１１の受光面側の面（おもて面）において反射防止膜１７に囲まれて形成された第１電極である受光面側電極１９と、半導体基板１１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された第２電極である裏面側電極２１と、を備える。
半導体基板１１は、ｐ型（第１の導電型）多結晶シリコン層１３と、該ｐ型多結晶シリコン層１３の表面の導電型が反転したｎ型（第２の導電型）不純物拡散層１５とを有し、これらによりｐｎ接合が構成されている。受光面側電極１９としては、太陽電池セルの表銀グリッド電極２３および表銀バス電極２５を含む。表銀グリッド電極２３は、半導体基板１１で発電された電気を集電するために受光面に局所的に設けられている。表銀バス電極２５は、表銀グリッド電極２３で集電された電気を取り出すために表銀グリッド電極２３にほぼ直交して設けられている。また、裏面側電極２１は、半導体基板１１の裏面の全面に形成されている。
このように構成された太陽電池セル１では、太陽光が太陽電池セル１の受光面側から半導体基板１１のｐｎ接合面（ｐ型多結晶シリコン層１３とｎ型不純物拡散層１５との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型不純物拡散層１５に向かって移動し、ホールはｐ型多結晶シリコン層１３に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層１５に電子が過剰となり、ｐ型多結晶シリコン層１３にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型不純物拡散層１５に接続した受光面側電極１９がマイナス極となり、ｐ型多結晶シリコン層１３に接続した裏面側電極２１がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。
以上のように構成された実施の形態１にかかる太陽電池セル１は、表銀グリッド電極２３の線幅が４０μｍ、厚みが４０μｍ程度（アスペクト比：１）の細線且つ厚膜の細線電極とされており、また側壁が略垂直に設けられており、受光面を遮る面積が極力低減されている。これにより、実施の形態１にかかる太陽電池セル１では、半導体基板１１での発電に寄与する実質的な受光面の面積を拡大して大きく確保し、太陽電池セル１から得られる電流の量を増加させて、出力特性の向上が図られている。
また、表銀グリッド電極２３は、線幅が細いだけではなく、厚みが厚く形成されているため、断面積が広く確保されている。これにより、表銀グリッド電極２３の線幅を細くしたことに起因して表銀グリッド電極２３自体の電気抵抗が増加することが防止されており、発電された電流を発電効率の増加につなげることができ、出力特性の向上が図られている。
したがって、実施の形態１にかかる太陽電池セル１においては、受光面側電極１９として細幅且つ厚膜の表銀グリッド電極２３を備えることにより、受光面積を広く確保し、光電変換効率に優れた太陽電池セルが実現されている。
つぎに、このような太陽電池セル１の製造方法の一例について図２−１〜図４を参照して説明する。図２−１〜図２−７は、実施の形態１にかかる太陽電池セル１の製造工程を説明するための断面図である。
まず、半導体基板として、例えば民生用太陽電池向けとして最も多く使用されているｐ型多結晶シリコン基板を用意する（以下、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａと呼ぶ）（図２−１）。
ｐ型多結晶シリコン基板１１ａは、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、まずはこのダメージ層の除去も兼ねて、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａを酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。
また、ダメージ除去と同時に、またはダメージ除去に続いて、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａの受光面側の表面にテクスチャー構造として微小凹凸を形成してもよい（図示せず）。このようなテクスチャー構造をｐ型多結晶シリコン基板１１ａの受光面側に設けることで、太陽電池セル１の表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池セル１に入射する光を効率的に半導体基板１１の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。
なお、本発明は電極形成にかかる発明であるので、テクスチャー構造の形成方法や形状については、特に制限するものではない。例えば、イソプロピルアルコールを含有させたアルカリ水溶液や主にフッ酸、硝酸の混合液からなる酸エッチングを用いる方法、部分的に開口を設けたマスク材をｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面に形成して該マスク材を介したエッチングによりｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面にハニカム構造や逆ピラミッド構造を得る方法、或いは反応性ガスエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を用いた手法など、何れの手法を用いても差し支えない。
つぎに、このｐ型多結晶シリコン基板１１ａを熱酸化炉へ投入し、ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱する。この工程によりｐ型多結晶シリコン基板１１ａの表面にリン（Ｐ）を拡散させて、ｎ型不純物拡散層１５を形成して半導体ｐｎ接合を形成する（図２−２）。本実施の形態では、ｐ型多結晶シリコン基板１１ａをオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス雰囲気中において、例えば８００℃〜８５０℃の温度で加熱することにより、ｎ型不純物拡散層１５を形成する。
ここで、ｎ型不純物拡散層１５の形成直後の表面にはガラスを主成分とするリンガラス層が形成されているため、該リンガラス層をフッ酸溶液等を用いて除去する。
つぎに、ｎ型不純物拡散層１５を形成したｐ型多結晶シリコン基板１１ａの受光面側に、光電変換効率改善のために、反射防止膜１７として例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する（図２−３）。反射防止膜１７の形成には、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シランとアンモニアの混合ガスを用いて反射防止膜１７としてシリコン窒化膜を形成する。反射防止膜１７の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。なお、反射防止膜１７として、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜１７の形成には、スパッタリング法などの異なる成膜方法を用いてもよい。また、反射防止膜１７としてシリコン酸化膜を形成してもよい。
つぎに、リン（Ｐ）の拡散によりｐ型多結晶シリコン基板１１ａの裏面に形成されたｎ型不純物拡散層１５を除去する。これにより、第１導電型層であるｐ型多結晶シリコン層１３と、該ｐ型多結晶シリコン層１３の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層１５と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる（図２−４）。
ｐ型多結晶シリコン基板１１ａの裏面に形成されたｎ型不純物拡散層１５の除去は、例えば片面エッチング装置を用いて行う。または、反射防止膜１７をマスク材として活用し、エッチング液にｐ型多結晶シリコン基板１１ａの全体を浸漬させる方法を用いてもよい。エッチング液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液を、室温〜９５℃、好ましくは５０℃〜７０℃に加熱したものを用いる。また、エッチング液として、硝酸とフッ酸との混合水溶液を用いてもよい。
つぎに、受光面側電極１９（焼成前）、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターン（焼成前）を反射防止膜１７上に形成する（図２−５）。ここで、本実施の形態では、受光面側電極１９のパターンをつぎのようにして転写により形成する。以下、パターン転写を用いた受光面側電極１９の形成方法を図３−１〜図３−５を参照して説明する。図３−１〜図３−５は、パターンの転写による実施の形態１にかかる受光面側電極１９の形成方法を説明するための断面図である。
まず、受光面側電極１９の電極材料であって導体を含む熱可塑性樹脂１９ａを半導体基板１１の反射防止膜１７上に塗布する（図３−１）。反射防止膜１７上への熱可塑性樹脂１９ａの塗布方法は特に限定されず、反射防止膜１７上に所望の形態で熱可塑性樹脂１９ａを塗布可能であれば種々の方法を用いることができる。例えばオフセット印刷やスクリーン印刷等の手法を用いてもよい。また、反射防止膜１７上において熱可塑性樹脂１９ａを受光面側電極１９の形成領域のみに塗布することにより、使用材料を低減することができる。但し、反射防止膜１７上において熱可塑性樹脂１９ａを受光面側電極１９の形成領域のみに選択的に塗布する場合は、受光面側電極１９の形成位置に該当する領域に熱可塑性樹脂１９ａを塗布することが必要である。
熱可塑性樹脂１９ａに含有される導体としては、例えば銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、インジウム・錫（Ｉｎ−Ｓｎ）などの金属材料を用いることができる。また、熱可塑性樹脂１９ａに用いる樹脂としては、例えばポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系などの多くの熱可塑性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂１９ａは、少なくとも受光面側電極１９の形状、すなわち長尺状の細線かつ厚膜の表銀グリッド電極２３の形状と、このパターンに略直交する帯状の表銀バス電極２５の形状とを含む領域に塗布される。
つぎに、熱可塑性樹脂１９ａが塗布された半導体基板１１は、熱可塑性樹脂１９ａが塗布された面を上側にして加熱ステージ３１上に載置される。そして、半導体基板１１は、この状態で加熱ステージ３１により加熱処理が施される（図３−２）。熱可塑性樹脂１９ａは、この加熱処理により軟化する。その後、半導体基板１１の温度が規定の温度（熱可塑性樹脂１９ａの軟化温度以上の温度）に上昇して熱可塑性樹脂１９ａが軟化した後、パターン転写部材である凹版原版３２を半導体基板における電極形成面（熱可塑性樹脂１９ａ）に対向させるとともに電極形成面（熱可塑性樹脂１９ａ）における受光面側電極１９の形成位置に位置合わせされ、さらに熱可塑性樹脂１９ａに凹版原版３２が押し当てられる（図３−３）。このとき、凹版原版３２の面内方向の全領域を均一に押圧することで、該凹版原版３２により半導体基板１１の受光面全体を均一に押圧する。
ここで、凹版原版３２には、予め受光面側電極１９のパターンが略反転した反転パターン、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターンが略反転した反転パターンが形成されている。また、凹版原版３２を熱可塑性樹脂１９ａに押し当てる圧力（押圧力）は、圧力センサー等で測定され、規定の圧力に保持される。ここで、導体を含む熱可塑性樹脂１９ａとして銀を含んだ樹脂を用いる場合における押圧力は、例えば０．１Ｍｐａ〜１Ｍｐａの圧力とされることが好ましい。その理由は以下の通りである。すなわち、押圧力が０．１Ｍｐａ未満である場合は、パターンが滲んだり、線形状の直線性が損なわれたりする。一方、押圧力が１Ｍｐａより大である場合は、パターンのアスペクト比が不揃いになったり、半導体基板が破損したりする場合もある。
つぎに、半導体基板１１は、冷却ステージ３３上に載置され、冷却される（図３−４）。そして、半導体基板１１の温度が規定の温度に下がって熱可塑性樹脂１９ａが固化した後、凹版原版３２を熱可塑性樹脂１９ａから剥離する。これにより、受光面側電極１９のパターン、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターンが熱可塑性樹脂１９ａに転写される（図３−５）。すなわち、受光面側電極１９として表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とが反射防止膜１７上に形成される（焼成前）。
このように受光面側電極１９のパターンが略反転した反転パターン、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターンを略反転させた反転パターンが形成された凹版原版３２を予め準備しておき、該凹版原版３２に形成された反転パターンを熱可塑性樹脂１９ａに転写することにより、受光面側電極１９の半導体基板１１への直接の製造工程においては、従来のような受光面側電極材料ペーストの印刷工程がパターン転写工程へと取って代わるため不要となり、印刷工程とセットで必要であった受光面側電極材料ペーストの乾燥工程も不要となる。また、凹版原版３２により半導体基板１１の受光面全体を均一に押圧するため、半導体基板１１の割れや欠けの発生が抑制され、歩留まりの向上を図ることができる。
その後、熱可塑性樹脂１９ａが塗布されたつぎの処理対象である半導体基板１１が加熱ステージ３１上に載置され、上記の処理が繰り返される。
受光面側電極１９（焼成前）の形成後、半導体基板１１の裏面側の全面に、裏面側電極２１の電極材料であってアルミニウム（Ａｌ）、ガラス等を含む裏面側電極材料ペースト２１ａをスクリーン印刷し、例えば１００℃〜３００℃で乾燥する（図２−６）。
そして、半導体基板１１を例えば７００℃〜１０００℃で焼成することで、受光面側電極１９および裏面側電極２１が形成される（図２−７）。また、受光面側電極１９中の銀が反射防止膜１７を貫通して、ｎ型不純物拡散層１５と受光面側電極１９とが電気的に接続する。
以上のような工程を実施することにより、図１−１〜図１−３に示す実施の形態１にかかる太陽電池セル１を作製することができる。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。
上述した実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法によれば、電極寸法がミクロンオーダー〜数十ミクロンオーダーであり、寸法精度がミクロンオーダーの電極を形成することができる。このような実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法によれば、例えば、線幅が１０μｍ〜９０μｍ、電極厚が１０μｍ〜９０μｍ、且つアスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５〜１の表銀グリッド電極２３を形成可能である。すなわち、従来のスクリーン印刷法を用いた方法により形成される電極寸法である線幅１００μｍ〜２００μｍ、厚み１０μｍ〜２０μｍ程度と比較して、大幅に細線化および厚膜化が図られた表銀グリッド電極２３を形成可能である。なお、電極厚およびアスペクト比（電極厚／電極幅）は、設計する電極の線幅によって適正値が異なる。
また、導体を含む熱可塑性樹脂１９ａとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、表銀グリッド電極２３の電極幅は、４０μｍ〜８０μｍとされることが好ましい。ここで、表銀グリッド電極２３の電極幅として４０μｍ〜８０μｍが好ましい理由は以下の通りである。本実施の形態にかかる太陽電池の形成方法では、前述の通り、線幅が１０μｍ〜９０μｍ、電極厚が１０μｍ〜９０μｍ、且つアスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５〜１の電極を形成可能である。
しかしながら、導体を含む熱可塑性樹脂１９ａとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、電極の断面積がある一定の値を下回ると、太陽電池の特性に影響を及ぼすほどに電極の抵抗値が増加する。したがって、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法においては上述した条件を満足する形状の電極を形成可能であるが、導体を含む熱可塑性樹脂１９ａとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、表銀グリッド電極２３の電極幅としては４０μｍ〜８０μｍが好ましい。
また、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法においては、１を超えるアスペクト比（電極厚／電極幅）を実現することも可能であるが、電極構造としては過剰スペックである。特に、電極の線幅が５０μｍ以下のような極細線幅である場合は、形成された電極の倒壊や電極と下層との付着強度低下の発生確率が上昇し、電極としての役割を果たすことができない。
一方、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法においては、０．３５未満のアスペクト比（電極厚／電極幅）を実現することも可能である。しかし、設計される線幅によって必要とされるアスペクト比は異なるが、アスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５未満の場合は、電極の断面積が低減して電極自体の電気抵抗が増加するため、基板で得られた大きな電流を発電効率の増加につなげることができず、太陽電池の出力特性を向上させることができない。特に、電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３以下の場合には、電極の厚みの低下による断線確率の上昇や電極断面積の減少による電極抵抗の増加等が発生し、電極としての役割を果たすことができない。
したがって、機能の観点から電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）は０．３５〜１の範囲とすることが好ましい。電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）がこの範囲内であれば、電極の断線が発生することなく、電極自身の抵抗値もその材料が本来有する値で安定し、形成された電極の倒壊や電極と下層との付着強度低下の発生確率が上昇することもない。
図４は、電極の形成条件における電極線幅と電極厚みとの相関を示す特性図である。まず、電極としての機能を適切に果たし得る最大のアスペクト比は１である。このため、図４においては、アスペクト比：１を示すラインαより下部の領域（ラインαを含む）が好ましい領域となる。また、前述の通り、電極はある一定の値以下の抵抗値を保持しなければならない。このため、アスペクト比：０．３５を示すラインβより上部の領域（ラインβを含む）が好ましい領域となる。また、電極はある一定の面積以上の断面積を確保しなければならないため、電極厚と電極幅の値を乗じた値が１０００μｍ２であるラインγより上部の領域（ラインγを含む）が電極形状として推奨される領域である。また、導体を含む熱可塑性樹脂１９ａとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、上述した理由から表銀グリッド電極２３の電極幅としては４０μｍ〜８０μｍが好ましい。したがって、図４における領域δγが、電極形成条件として最も好ましい領域である。具体的には、例えば線幅４０μｍ、厚み４０μｍ（アスペクト比：１）や、線幅８０μｍ、厚み３０μｍ（アスペクト比：０．３７５）等の条件が挙げられる。
一方、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法においては、図５に示すように電極の長手方向に沿った側壁が半導体基板１１（反射防止膜１７）となす角度（以下、傾斜角と呼ぶ）θは６０度〜９０度である。傾斜角が６０度〜９０度とされることにより、電極の断面形状としては裾広がりの無い、側壁が直立した形に近い形状となり、電極の断面形状に起因して受光面を遮る面積が広くなり光電変換効率が低下することを防止することができ、光電変換効率が向上する。図５は、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法において形成された受光面側電極１９の傾斜角を説明する断面図である。
従来のスクリーン印刷法では、インクペーストの流動性やスクリーン版との相互作用のために電極断面の端部は裾広がりの形状になっており、ほとんどの場合、その角度は３０度未満であった。この場合の電極の断面を確認すると、裾広がりの部分の線幅に占める割合が最大４０％近くになるにもかかわらず、同部の断面積に占める割合は２０％にも満たない。
すなわち、従来のスクリーン印刷法では、電極として本来作用する厚みの厚い部位を形成すると同時に、受光面の遮蔽物にしかならない部位を形成していることとなる。この状態のまま、電極を細線化した場合は、アスペクト比（電極厚／電極幅）は従来よりも小さくならざるを得ず、電極厚みの低下や電極抵抗の増加が発生し、電極としての機能を十分に果たすことが困難である。それに対して、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法においては、傾斜角が６０度〜９０度とされることによりこれらの問題は発生しない。
なお、実施の形態１にかかる太陽電池の形成方法においては、傾斜角は９０度が上限である。電極の断面形状の理想は、電極線幅と電極厚みと比率が１：１であるアスペクト比：１の正方形であるが、使用材料の特性上、それ以上の角度は形成不可能である。仮にそれ以上の傾斜角で電極を形成することができたとしても（この場合は傾斜角がオーバーハングすることになる）、アスペクト比（電極厚／電極幅）が１を超える場合と同じく、形成された電極の倒壊や電極と下層との付着強度低下が発生し、電極としての機能を十分に果たすことが困難である。
以上のような実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法においては、７０μｍの線幅で従来と同等の断面積を有する細線電極を形成することができる。従来のスクリーン印刷を用いた電極の形成方法では、良好なアスペクト比を保持しつつ細線化する場合には１２０μｍ程度の電極線幅を必要としていた。すなわち、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法においては、受光面において発電に寄与する受光領域の面積を広く確保することができる。その結果、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法により形成した太陽電池セル１においては、スクリーン印刷を用いて電極の形成した同構造を有する太陽電池セルと比較して、受光面積が２．２％拡大し、これにより単位面積当たりの電流値が０．７ｍＡ向上し、太陽電池セル１枚当たりの変換効率が０．５％向上した。
上述したように、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法においては、半導体基板１１の反射防止膜１７上に塗布された熱可塑性樹脂１９ａに凹版原版３２を押しつけて受光面側電極１９のパターンを熱可塑性樹脂１９ａに転写することで受光面側電極１９のパターンを形成する。すなわち、半導体基板１１の反射防止膜１７上に直接、受光面側電極１９のパターンを形成する。
このようなこの手法を採用することにより、受光面側電極１９の半導体基板１１への直接の製造工程においては、従来のような受光面側電極材料ペーストの印刷工程がパターン転写工程へと取って代わるため不要となり、印刷工程とセットで必要であった受光面側電極材料ペーストの乾燥工程も不要となる。また、凹版原版３２により半導体基板１１の受光面全体を均一に押圧するため、スクリーン印刷のような加圧しながらの移動工程が無く、半導体基板１１の割れや欠けの発生が抑制され、歩留まりの向上を図ることができる。また、このような手法を採用することにより、表面が平滑でない基板上においても、滲みのない垂直な電極パターンが形成できる。
また、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法においては、アスペクト比：０．３５〜１、傾斜角：６０度〜９０度の範囲で電極を形成できるため、従来よりも線幅が細く、且つ厚みの厚い電極を低コスト且つ高精度に製造できる。すなわち、形成された受光面側電極１９のパターンが、スクリーン印刷を用いた場合のように電極の断面がかまぼこ型、かつ裾広がり形状になることが無い。これにより、電極の断面形状に起因して受光面を遮る面積が広くなり光電変換効率が低下することを防止することができ、光電変換効率が向上する。
また、傾斜角が６０度〜９０度の範囲で電極を形成できるため、従来と同等の断面積を有する電極を従来よりも細い線幅で作製することができる。すなわち、同一の断面積を有する電極を形成するために必要とされる底面積（受光面上の面積）を縮小することができ、その分だけ受光面において発電に寄与する受光領域の面積を拡大することができる。これにより、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法においては、受光面において発電に寄与する受光領域の面積を広く確保することができ、太陽電池セル１枚当たりの光電変換効率を向上させ、光電変換効率に優れた太陽電池セルを作製することができる。
また、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法において使用する凹版原版３２は、永久には使用できないものの、耐用回数はスクリーン印刷に用いられるスクリーン版を遥かに凌ぐため、低コスト化が可能である。また、製造される電極パターンの寸法精度は、凹版原版３２の使い始めと使い終わりではほとんど差が無いため、凹版原版３２の使用回数による電極パターンの寸法精度のばらつきが無く、高精度な電極を作製できる。
したがって、実施の形態１にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、従来法のように間接的なパターン形成を伴わず、電極材料に対する一度のパターン転写によって直接、所望の形状を得ることができるため、従来のような複雑なプロセスが不要であり、シンプルなプロセスにより、細線且つ厚膜の電極を歩留まり良く、安価に作製することができる。
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１において説明した太陽電池セルの製造方法の変形例について説明する。なお、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法の基本的プロセスは実施の形態１の場合と同様なので、以下では図６−１〜図６−４を参照して実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法における受光面側電極１９の形成方法について説明する。図６−１〜図６−４は、パターンの転写による実施の形態２にかかる受光面側電極１９の形成方法を模式的に説明するための断面図である。
まず、実施の形態１における図２−４に示すように半導体基板１１上に反射防止膜１７を形成する。つぎに、受光面側電極１９の電極材料であって導体を含む光硬化性樹脂１９ｂを半導体基板１１の反射防止膜１７上に塗布する（図６−１）。反射防止膜１７上への光硬化性樹脂１９ｂの塗布方法は特に限定されず、反射防止膜１７上に所望の形態で光硬化性樹脂１９ｂを塗布可能であれば種々の方法を用いることができる。例えばオフセット印刷やスクリーン印刷等の手法を用いてもよい。また、反射防止膜１７上において光硬化性樹脂１９ｂを受光面側電極１９の形成領域のみに塗布することにより、使用材料を低減することができる。但し、反射防止膜１７上において光硬化性樹脂１９ｂを受光面側電極１９の形成領域のみに選択的に塗布する場合は、受光面側電極１９の形成位置に該当する領域に光硬化性樹脂１９ｂを塗布することが必要である。
光硬化性樹脂１９ｂに含有される導体としては、例えば銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、インジウム・錫（Ｉｎ−Ｓｎ）などの金属材料を用いることができる。また、光硬化性樹脂１９ｂに用いる樹脂としては、例えばエポキシ系、アクリル系、イミド系、シリコーン系などの光硬化性樹脂を用いることができる。また、光硬化性樹脂１９ｂは、少なくとも受光面側電極１９の形状、すなわち長尺状の細線かつ厚膜の表銀グリッド電極２３の形状と、このパターンに略直交する帯状の表銀バス電極２５の形状とを含む領域に塗布される。
つぎに、光硬化性樹脂１９ｂが塗布された半導体基板１１は、光硬化性樹脂１９ｂが塗布された面を上側にしてステージ４１上に載置される（図６−２）。そして、凹版原版３２が半導体基板における電極形成面（光硬化性樹脂１９ｂ）に対向させるとともに電極形成面（光硬化性樹脂１９ｂ）における受光面側電極１９の形成位置に位置合わせされ、光硬化性樹脂１９ｂに凹版原版３２が押し当てられる（図６−３）。このとき、凹版原版３２の面内方向の全領域を均一に押圧することで、該凹版原版３２により半導体基板１１の受光面全体を均一に押圧する。さらに、この状態で、該凹版原版３２越しに光硬化性樹脂１９ｂに対して紫外線が照射される（図６−３）。
ここで、凹版原版３２には、予め受光面側電極１９のパターンが略反転した反転パターン、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターンが略反転した反転パターンが形成されている。また、凹版原版３２は紫外線に対して透過率の高い材料により構成されている。また、凹版原版３２を光硬化性樹脂１９ｂに押し当てる圧力は、圧力センサー等で測定され、規定の圧力に保持される。ここで、導体を含む光硬化性樹脂１９ｂとして銀を含んだ樹脂を用いる場合における押圧力は、例えば０．１Ｍｐａ〜１Ｍｐａの圧力とされることが好ましい。その理由は以下の通りである。すなわち、押圧力が０．１Ｍｐａ未満である場合は、パターンが滲んだり、線形状の直線性が損なわれたりする。一方、押圧力が１Ｍｐａより大である場合は、パターンのアスペクト比が不揃いになったり、半導体基板が破損したりする場合もある。
そして、規定の時間だけ紫外線を照射して光硬化性樹脂１９ｂが固化した後、凹版原版３２を光硬化性樹脂１９ｂから剥離する。これにより、受光面側電極１９のパターン、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターンが光硬化性樹脂１９ｂに転写される（図６−４）。すなわち、受光面側電極１９として表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とが反射防止膜１７上に形成される（焼成前）（図２−５）。
このように受光面側電極１９のパターンが略反転した反転パターン、すなわち表銀グリッド電極２３と表銀バス電極２５とのパターンが略反転した反転パターンが形成された凹版原版３２を予め準備しておき、該凹版原版３２に形成された反転パターンを光硬化性樹脂１９ｂに転写することにより、受光面側電極１９の半導体基板１１への直接の製造工程においては、従来のような受光面側電極材料ペーストの印刷工程がパターン転写工程へと取って代わるため不要となり、印刷工程とセットで必要であった受光面側電極材料ペーストの乾燥工程も不要となる。また、凹版原版３２により半導体基板１１の受光面全体を均一に押圧するため、半導体基板１１の割れや欠けの発生が抑制され、歩留まりの向上を図ることができる。
その後、光硬化性樹脂１９ｂが塗布されたつぎの処理対象である半導体基板１１がステージ４１上に載置され、上記の処理が繰り返される。以降は、実施の形態１における図２−６、図２−７に示す工程を実施することにより、太陽電池セル１を作製することができる。
上述した実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法によれば、実施の形態１の場合と同様に、電極寸法がミクロンオーダー〜数十ミクロンオーダーであり、寸法精度がミクロンオーダーの電極を形成することができる。このような実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法によれば、例えば、線幅が１０μｍ〜９０μｍ、電極厚が１０μｍ〜９０μｍ、且つアスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５〜１の表銀グリッド電極２３を形成可能である。すなわち、従来のスクリーン印刷法を用いた方法により形成される電極寸法である線幅１００μｍ〜２００μｍ、厚み１０μｍ〜２０μｍ程度と比較して、大幅に細線化および厚膜化が図られた表銀グリッド電極２３を形成可能である。なお、電極厚およびアスペクト比（電極厚／電極幅）は、設計する電極の線幅によって適正値が異なる。
また、導体を含む光硬化性樹脂１９ｂとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、表銀グリッド電極２３の電極幅は、４０μｍ〜８０μｍとされることが好ましい。ここで、表銀グリッド電極２３の電極幅として４０μｍ〜８０μｍが好ましい理由は以下の通りである。本実施の形態にかかる太陽電池の形成方法では、前述の通り、線幅が１０μｍ〜９０μｍ、電極厚が１０μｍ〜９０μｍ、且つアスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５〜１の電極を形成可能である。
しかしながら、導体を含む光硬化性樹脂１９ｂとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、電極の断面積がある一定の値を下回ると、太陽電池の特性に影響を及ぼすほどに電極の抵抗値が増加する。したがって、実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法においては上述した条件を満足する形状の電極を形成可能であるが、導体を含む光硬化性樹脂１９ｂとして銀を含んだ樹脂を用いる場合は、表銀グリッド電極２３の電極幅としては４０μｍ〜８０μｍが好ましい。
また、実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法においては、１を超えるアスペクト比（電極厚／電極幅）を実現することも可能であるが、電極構造としては過剰スペックである。特に、電極の線幅が５０μｍ以下のような極細線幅である場合は、形成された電極の倒壊や電極と下層との付着強度低下の発生確率が上昇し、電極としての役割を果たすことができない。
一方、実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法においては、０．３５未満のアスペクト比（電極厚／電極幅）を実現することも可能である。しかし、設計される線幅によって必要とされるアスペクト比は異なるが、アスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５未満の場合は、電極の断面積が低減して電極自体の電気抵抗が増加するため、基板で得られた大きな電流を発電効率の増加につなげることができず、太陽電池の出力特性を向上させることができない。特に、電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３以下の場合には、電極の厚みの低下による断線確率の上昇や電極断面積の減少による電極抵抗の増加等が発生し、電極としての役割を果たすことができない。
したがって、機能の観点から電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）は０．３５〜１の範囲とすることが好ましい。電極のアスペクト比（電極厚／電極幅）がこの範囲内であれば、電極の断線が発生することなく、電極自身の抵抗値もその材料が本来有する値で安定し、形成された電極の倒壊や電極と下層との付着強度低下の発生確率が上昇することもない。
また、実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法においても、図５に示すように傾斜角θは６０度〜９０度である。傾斜角が６０度〜９０度とされることにより、電極の断面形状としては裾広がりの無い、側壁が直立した形に近い形状となり、電極の断面形状に起因して受光面を遮る面積が広くなり光電変換効率が低下することを防止することができ、光電変換効率が向上する。なお、実施の形態２にかかる太陽電池の形成方法においても、傾斜角は９０度が上限である。
上述したように、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法においては、半導体基板１１の反射防止膜１７上に塗布された光硬化性樹脂１９ｂに凹版原版３２を押しつけて受光面側電極１９のパターンを光硬化性樹脂１９ｂに転写することで受光面側電極１９のパターンを形成する。すなわち、半導体基板１１の反射防止膜１７上に直接、受光面側電極１９のパターンを形成する。
このような手法を採用することにより、実施の形態１の場合と同様に受光面側電極１９の半導体基板１１への直接の製造工程においては、従来のような受光面側電極材料ペーストの印刷工程がパターン転写工程へと取って代わるため不要となり、印刷工程とセットで必要であった受光面側電極材料ペーストの乾燥工程も不要となる。また、凹版原版３２により半導体基板１１の受光面全体を均一に押圧するため、スクリーン印刷のような加圧しながらの移動工程が無く、半導体基板１１の割れや欠けの発生が抑制され、歩留まりの向上を図ることができる。また、このような手法を採用することにより、表面が平滑でない基板上においても、滲みのない垂直な電極パターンが形成できる。
また、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法においては、実施の形態１の場合と同様にアスペクト比：０．３５〜１、傾斜角：６０度〜９０度の範囲で電極を形成できるため、従来よりも線幅が細く、且つ厚みの厚い電極を低コスト且つ高精度に製造できる。すなわち、形成された受光面側電極１９のパターンが、スクリーン印刷を用いた場合のように電極の断面がかまぼこ型、かつ裾広がり形状になることが無い。これにより、電極の断面形状に起因して受光面を遮る面積が広くなり光電変換効率が低下することを防止することができ、光電変換効率が向上する。
また、傾斜角が６０度〜９０度の範囲で電極を形成できるため、従来と同等の断面積を有する電極を従来よりも細い線幅で作製することができる。すなわち、同一の断面積を有する電極を形成するために必要とされる底面積（受光面上の面積）を縮小することができ、その分だけ受光面において発電に寄与する受光領域の面積を拡大することができる。これにより、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法においては、実施の形態１の場合と同様に受光面において発電に寄与する受光領域の面積を広く確保することができ、太陽電池セル１枚当たりの光電変換効率を向上させ、光電変換効率に優れた太陽電池セルを作製することができる。
また、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法において使用する凹版原版３２は、永久には使用できないものの、耐用回数はスクリーン印刷に用いられるスクリーン版を遥かに凌ぐため、低コスト化が可能である。また、製造される電極パターンの寸法精度は、凹版原版３２の使い始めと使い終わりではほとんど差が無いため、凹版原版３２の使用回数による電極パターンの寸法精度のばらつきが無く、高精度な電極を作製できる。
したがって、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、従来法のように間接的なパターン形成を伴わず、電極材料に対する一度のパターン転写によって直接、所望の形状を得ることができるため、従来のような複雑なプロセスが不要であり、シンプルなプロセスにより、細線且つ厚膜の電極を歩留まり良く、安価に作製することができる。
また、実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、実施の形態１の場合よりも凹版原版３２を小さな力で押し当てることができ、加熱せずにパターンを形成できるため、形成後の電極における応力の影響が小さくて済むため、より良好な品質の電極を形成できる。さらに実施の形態２にかかる太陽電池セルの製造方法においては、凹版原版３２として透明な型を使用するため、半導体基板１１との位置合わせも容易であるという利点がある。
なお、上述した実施の形態において説明した手法は何れの場合も、単独の半導体基板１１を個別に処理する方法を説明したものである。しかしながら、複数の半導体基板１１を載置、搬送可能なステージと、搬送される半導体基板１１に対応した複数の凹版原版３２を用意することにより、上記の一連のパターン転写工程を連続的に処理することが可能である。例えばベルト状のステージ３１、３３、４１と、ベルト状の複数の凹版原版３２とが設けられることにより、上記の一連のパターン転写工程を連続的に処理することが可能である。このようなステージとしては、例えば往復シャトル状のものを使用することもできる。また、複数の半導体基板１１を搬送するステージに対して１つの凹版原版３２を組み合わせても良い。
以上のように、本発明にかかる太陽電池の電極形成方法は、微細なパターンを有する太陽電池の電極を簡便且つ安価に形成する場合に有用である。
１ 太陽電池セル
１１ 半導体基板
１１ａ ｐ型多結晶シリコン基板
１３ ｐ型多結晶シリコン層
１５ ｎ型不純物拡散層
１７ 反射防止膜
１９ 受光面側電極
１９ａ 熱可塑性樹脂
１９ｂ 光硬化性樹脂
２１ 裏面側電極
２１ａ 裏面側電極材料ペースト
２３ 表銀グリッド電極
２５ 表銀バス電極
３１ 加熱ステージ
３２ 凹版原版
３３ 冷却ステージ
θ 傾斜角

Claims (10)

  1. 半導体基板の電極形成面に電極を形成する太陽電池の電極形成方法であって、
    電極となる導体を含んだ樹脂を前記電極形成面の電極形成領域に塗布する第１工程と、
    前記電極のパターンを略反転させた反転パターンが形成されたパターン転写部材を前記電極形成面に対向させるとともに前記電極形成面における前記電極の形成位置に位置合わせする第２工程と、
    前記パターン転写部材を前記電極形成面に押圧することにより前記電極のパターンを前記導体を含んだ樹脂に転写する第３工程と、
    前記パターン転写部材を前記導体を含んだ樹脂から離間させる第４工程と、
    前記導体を含んだ樹脂に転写された前記電極のパターンを焼成して半導体基板の電極形成面に前記電極を形成する第５工程と、
    を含むことを特徴とする太陽電池の電極形成方法。
  2. 前記導体を含んだ樹脂は、前記電極形成面における電極形成領域のみに塗布されること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  3. 前記第１工程では、前記導体を含んだ樹脂として熱可塑性樹脂を使用し、
    前記第３工程では、前記導体を含んだ樹脂を加熱して軟化させた後に前記パターン転写部材を前記電極形成面に押圧すること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  4. 前記第１工程では、前記導体を含んだ樹脂として光硬化樹脂を使用し、
    前記第２工程では、光透過性を有する材料からなる前記前記パターン転写部材を使用し、
    前記第３工程では、前記パターン転写部材を前記電極形成面に押圧した状態で前記パターン転写部材を通して光を前記導体を含んだ樹脂に照射すること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  5. 前記第３工程では、前記電極形成面の全領域を均一に押圧すること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  6. 前記第３工程では、０．１Ｍｐａ〜１Ｍｐａの圧力で前記パターン転写部材を押圧すること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  7. 前記第１工程を複数の前記半導体基板に実行することにより前記電極となる導体を含んだ樹脂を前記電極形成面の電極形成領域に塗布した前記半導体基板を複数形成し、
    前記第１工程を実施した複数の半導体基板に対して前記第２工程乃至前記第４工程を連続的に処理すること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  8. 前記電極は、電極幅が１０μｍ〜９０μｍ、電極厚が１０μｍ〜９０μｍ、アスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５〜１、且つ前記電極の長手方向に沿った側壁が前記半導体基板となす傾斜角度が６０度〜９０度であること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電極形成方法。
  9. 第１導電型の半導体基板の一面側に、第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第１工程と、
    前記不純物拡散層上に反射防止膜を形成する第２工程と、
    受光面側電極となる導体を含んだ樹脂を前記反射防止膜上に塗布する第３工程と、
    前記受光面側電極のパターンを略反転させた反転パターンが形成されたパターン転写部材を前記半導体基板の一面側に対向させるとともに前記半導体基板の一面側における前記受光面側電極の形成位置に位置合わせする第４工程と、
    前記パターン転写部材を前記半導体基板の一面側に押圧することにより前記受光面側電極のパターンを前記導体を含んだ樹脂に転写する第５工程と、
    前記パターン転写部材を前記導体を含んだ樹脂から離間させる第６工程と、
    前記半導体基板の他面側に電極材料により裏面側電極のパターンを配置する第７工程と、
    前記受光面側電極のパターンおよび裏面側電極のパターンを焼成して前記反射防止膜を貫通して前記不純物拡散層に電気的に接続する前記受光面電極と、前記裏面側電極と、を形成する第８工程と、
    を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  10. ＰＮ接合を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の受光面側に形成された反射防止膜と、
    前記半導体基板の受光面側に形成された受光面側電極と、
    前記半導体基板の受光面と反対側の面に形成された裏面側電極と、
    を備え、
    前記受光面側電極は、電極幅が１０μｍ〜９０μｍ、電極厚が１０μｍ〜９０μｍ、アスペクト比（電極厚／電極幅）が０．３５〜１、且つ前記受光面側電極の長手方向に沿った側壁と前記半導体基板とのなす傾斜角度が６０度〜９０度である細線電極を有すること、
    を特徴とする太陽電池。
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