KR101155727B1

KR101155727B1 - 전극 형성 방법 및 전극 형성 장치

Info

Publication number: KR101155727B1
Application number: KR1020100121874A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 사나다
Original assignee: 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-06-12
Also published as: JP2011198893A; US8826518B2; TWI469192B; KR20110105328A; TW201133574A; US20110225815A1; CN102194920B; JP5022462B2; CN102194920A

Abstract

기판 상에 전극을 형성하는 방법 및 장치에 있어서, 서로 교차하는 전극의 교점에서의 요철을 줄이는 것을 목적으로 한다. 기판에 다수개의 핑거 전극을 형성한 후에(단계 S102), 이들과 교차하는 폭이 넓은 버스 전극을 도포에 의해 형성한다. 전극 재료 및 광경화성 수지를 포함하는 도포액을 기판에 도포한 후(단계 S103), 소정 시간이 경과하는 것을 기다리고 나서 도포액에 UV광을 조사하여 도포액을 경화시킨다(단계 S104). 도포부터 광조사까지의 시간차 Ts에 대해서는, 미리 실험적으로 도포한 도포액의 높이의 변화를 측정한 결과에 기초하여 설정해 둔다(단계 S101).

Description

전극 형성 방법 및 전극 형성 장치{ELECTRODE FORMING METHOD AND ELECTRODE FORMING APPARATUS}

이 발명은, 기판 상에 전극을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 예를 들면 태양 전지 기판 등의 광전 변환 소자용 기판의 광전 변환면에 전극을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 기술로서는, 패턴 재료를 포함하는 도포액을 노즐로부터 토출시켜 기판에 패턴을 묘화하는 방법이 있다. 예를 들면, 일본국 공개특허 2006－138911호 공보에 기재된 기술에서는, 기판에 대해 일방향으로 상대 이동하는 노즐로부터 광경화성 수지를 포함하는 페이스트 형상의 패턴 형성 재료를 토출시켜 기판에 도포하고, 자외선을 조사함으로써 수지를 경화시켜 기판 상에 패턴 형성을 행하고 있다. 또, 이 기술에서는, 기판에 대해 노즐을 주사 이동시킬 때에, 주사 속도, 토출량, 노광량의 어느 하나를 정기적으로 변화시킴으로써, 패턴폭을 상이하게 한 마디부를 일정 간격으로 형성하고 있다.

상기 문헌에 기재된 기술을, 예를 들면 태양 전지 등의 광전 변환 소자의 전극 형성에 응용하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들면 일본국 공개특허 2005－353851호 공보에 기재된 기술에 있어서는, 태양 전지의 광전 변환면에, 핑거 전극으로 칭해지는 다수의 가는 전극과, 이들을 횡단하는 버스 전극으로 칭해지는 폭이 넓은 전극이 형성된다.

이러한 교차하는 전극 패턴을 도포액의 도포에 의해 형성하는 경우, 전극의 교점에서 도포액이 기존의 전극 상에 솟아오르는 것에 기인하여, 전극 상면에 고저차가 발생되어 버린다. 이것은, 예를 들면 태양 전지의 경우, 후공정에서 전극 상면에 부착되는 금속 전극박의 밀착성을 저하시켜, 디바이스로서의 성능이나 내구성을 저하시킨다는 문제를 발생시킨다.

이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판 상에 전극을 형성하는 방법 및 장치에 있어서, 서로 교차하는 전극의 교점에서의 고저차를 줄일 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 발명에 관련된 전극 형성 방법의 하나의 양태는, 상기 목적을 달성하기 위해, 기판의 표면에, 제1 방향을 따라 연장되는 라인 형상의 핑거 전극을 형성하는 핑거 전극 형성 공정과, 전극 재료를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐을, 상기 기판에 대해 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상대 이동시켜, 상기 도포액을 상기 핑거 전극과 교차시켜 상기 기판에 도포하는 도포 공정과, 상기 기판에 상기 도포액이 도포되고 나서 소정 시간의 경과 후에, 상기 도포액을 경화시켜 버스 전극을 형성하는 경화 공정과, 상기 경화 공정을 실행하는 것보다도 전에, 상기 핑거 전극과의 교차부에 도포되는 상기 도포액의 평탄화 시간에 기초하여 상기 소정 시간을 설정하는 시간 설정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 버스 전극이 되는 도포액을 도포한 직후에 도포액을 경화시키지 않고, 도포액의 평탄화 시간에 따라 설정된 시간이 경과한 후에 경화시킨다. 핑거 전극이 형성된 기판에 도포액을 도포한 직후에서는, 핑거 전극 상에 도포된 도포액이 솟아올라 있어, 이대로 경화시키면 전극 패턴에 요철이 남아 버린다. 경화되어 있지 않는 도포액의 액면은 그 유동성에 의해 점차 평탄화(레벨링)되어가지만, 그를 위해 필요한 시간을 여기에서는 「평탄화 시간」으로 칭하고 있다. 즉, 평탄화 시간이 긴 도포액에서는 도포되었을 때의 형상이 무너지기 어려워, 솟아오른 상태가 길게 지속되는데 반해, 평탄화 시간이 짧은 도포액에서는 도포되고 나서 단시간에 솟아오름이 작아진다. 따라서, 도포부터 경화시킬 때까지의 시간을, 도포액의 레벨링의 속도에 대응하여 설정함으로써, 핑거 전극과 버스 전극의 교점에서의 솟아오름을 작게 할 수 있어, 고저차가 적은 전극을 형성할 수 있다.

또한, 일반적으로는, 핑거 전극은 폭이 가늘고 갯수가 많으며, 버스 전극은 보다 폭이 넓고 갯수는 적다. 여기서, 핑거 전극을 먼저 형성해 두면, 핑거 전극 상에 도포된 도포액은 전극의 폭이 가늘기 때문에 전극 상에 길게 머무는 일은 없어, 솟아오름은 단시간에 해소된다. 이에 반해, 버스 전극을 형성하고 나서 핑거 전극을 도포에 의해 형성하도록 하면, 폭이 넓은 버스 전극 상에 도포된 도포액의 솟아오름이 해소되는데는 보다 시간이 걸려, 그 동안에 버스 전극 상 이외의 기판 상에 도포된 도포액도 확산되어 버려, 어스펙트비가 높은 핑거 전극을 얻는 것이 어려워진다. 이런 의미에서, 가는 핑거 전극을 먼저 형성하고, 그 후에 보다 폭이 넓은 버스 전극을 형성한다는 순서가 바람직하다.

또, 이 발명에 관련된 전극 형성 방법의 다른 양태는, 상기 목적을 달성하기 위해, 기판의 표면에, 제1 방향을 따라 연장되는 라인 형상의 핑거 전극을 형성하는 핑거 전극 형성 공정과, 전극 재료를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐을, 상기 기판에 대해 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상대 이동시켜, 상기 도포액을 상기 핑거 전극과 교차시켜 상기 기판에 도포하는 도포 공정과, 상기 기판에 상기 도포액이 도포되고 나서 소정 시간의 경과 후에, 상기 도포액을 경화시켜 버스 전극을 형성하는 경화 공정을 구비하고, 상기 도포액이 도포되고 나서 상기 경화 공정을 실행할 때까지의 상기 소정 시간을 조정하여, 상기 핑거 전극과 상기 버스 전극의 교점에서의 전극의 높이를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 핑거 전극 형성 후의 기판에, 도포에 의해 버스 전극을 형성한다. 이 때, 도포액이 도포되고 나서 이것을 경화시킬 때까지의 시간을 조정함으로써 핑거 전극의 교점에서의 도포액의 확산을 제어할 수 있어, 상기 발명과 마찬가지로, 핑거 전극과 버스 전극의 교점에서의 솟아오름이 작고 고저차가 적은 전극을 형성할 수 있다.

이들 발명에 있어서, 예를 들면, 핑거 전극이 형성된 기판에 도포액을 도포하고, 그 도포부터 도포액의 최대 높이와 핑거 전극의 높이의 차가 소정의 허용 고저차가 될 때까지의 시간을 미리 측정하여, 이 시간을 상기한 소정 시간으로 하도록 해도 된다. 이렇게 하여 설정된 시간의 경과를 기다려 도포 후의 광조사를 행함으로써, 형성되는 전극의 고저차를 확실히 허용 범위 내에 수용할 수 있다.

또, 예를 들면, 도포 공정에서는 광경화성 재료를 포함하는 도포액을 기판에 도포하고, 경화 공정에서는 기판에 도포된 도포액에 광을 조사하도록 해도 된다. 전극 재료 및 광경화성 재료를 포함하는 도포액에 광을 조사함으로써, 도포액을 광에 의해 경화시켜 전극을 형성할 수 있다.

이 경우에 있어서, 경화 공정에서는, 광을 조사하는 광조사 수단을 기판에 대해 제2 방향으로, 또한 노즐의 이동 속도와 동일 또는 대략 동일한 속도로 상대 이동시키도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 도포액이 도포되고 나서 광조사될 때까지의 시간이 버스 전극 내의 각 위치에서 거의 일정해져, 버스 전극의 높이 불균일을 억제할 수 있다.

또, 핑거 전극 형성 공정에서는, 전극 재료를 포함하는 도포액을 노즐로부터 토출하여 기판에 도포하여 핑거 전극을 형성하도록 해도 된다. 핑거 전극을 어떠한 방법으로 형성해도 본 발명은 성립하지만, 상기와 같은 이른바 노즐 디스펜스를 이용한 경우에는, 핑거 전극과 같은 미세하고 또한 다수의 전극 패턴을 효율적으로 형성할 수 있다. 이 경우에 있어서, 전극 재료 외에 광경화성 재료를 포함하는 도포액을 노즐로부터 토출하고, 그 토출 직후에 광조사에 의해 도포액을 경화시키도록 하면, 전극의 폭에 대한 높이의 비, 즉 어스펙트비가 높은 핑거 전극을 형성하는 것이 가능하다.

이 발명은, 예를 들면 기판으로서의 광전 변환 소자의 광전 변환면에 핑거 전극 및 버스 전극을 형성하는 경우에 적절하게 적용할 수 있다. 이러한 광전 변환 소자에서는, 입사광을 가능한 한 차폐하지 않고, 또한 전기 저항이 낮은 전극이 바람직하다. 본 발명의 전극 형성 방법은, 단면 높이가 큰 전극을 적당한 폭으로 형성할 수 있으므로, 이러한 용도에 적합한 것이다.

또, 이 발명에 관련된 전극 형성 장치는, 상기 목적을 달성하기 위해, 제1 방향을 따라 연장되는 라인 형상의 핑거 전극이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 수단과, 전극 재료 및 광경화성 수지를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐과, 상기 노즐을 상기 기판에 대해 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단과, 상기 기판에 도포된 상기 도포액을 경화시키는 경화 수단과, 상기 기판에 상기 도포액을 도포하고 나서 상기 경화 수단에 의한 경화를 행할 때까지의 시간을 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 상기한 전극 형성 방법의 발명과 마찬가지로, 핑거 전극이 형성된 기판에 도포액을 도포하여 버스 전극을 형성할 때에, 도포액이 도포되고 나서 경화시킬 때까지의 시간을 조정 수단에 의해 조정할 수 있다. 이 때문에, 핑거 전극과의 교점에서의 도포액의 확산을 제어할 수 있어, 상기 발명과 마찬가지로, 핑거 전극과 버스 전극의 교점에서의 솟아오름이 작고 고저차가 적은 전극을 형성할 수 있다.

여기에서, 경화 수단으로서는, 예를 들면 기판에 도포된 도포액에 광을 조사하는 광조사 수단이어도 된다. 이러한 구성에서는, 전극 재료 외에 광경화성 재료를 포함하는 도포액을 이용할 수 있어, 이것을 이용하여 기판 상에 전극을 형성할 수 있다.

이 경우에 있어서, 예를 들면, 이동 수단은 노즐과 광조사 수단을 일체적으로 기판에 대해 상대 이동시키고, 조정 수단은 노즐과 광조사 수단의 제2 방향의 거리를 조정하도록 해도 된다. 이러한 구성에서는, 도포액이 노즐로부터 기판에 도포되어 광조사 수단으로부터 광조사를 받을 때까지의 시간이 노즐과 광조사 수단의 거리에 의해 제어되어, 핑거 전극과의 교점에서의 도포액의 확산을 제어하여 고저차가 적은 전극을 형성할 수 있다.

또, 예를 들면, 이동 수단은 광조사 수단을 기판에 대해 상대 이동 가능하게 구성되고, 조정 수단은, 이동 수단을 제어하여 노즐 및 광조사 수단을 각각 기판에 대해 상대 이동시킴과 함께, 기판에 대해 노즐을 상대 이동시킨 후, 기판에 대해 광조사 수단을 상대 이동시킬 때까지의 시간을 조정하도록 해도 된다. 이에 의해서도, 핑거 전극과의 교점에서의 도포액의 확산을 제어하여 고저차가 적은 전극을 형성할 수 있다.

이 발명에 관련된 전극 형성 방법 및 전극 형성 장치에 의하면, 핑거 전극이 형성된 기판에 전극 재료를 포함하는 도포액을 도포한 후, 도포액을 경화시킬 때까지의 시간을 조정함으로써, 핑거 전극과 버스 전극의 교점에서의 솟아오름이 적고 고저차가 적은 전극을 형성할 수 있다.

도 1은 이 발명을 적용하여 제조되는 태양 전지 모듈의 일례를 나타낸 도이다.
도 2a는 이 발명에 관련된 전극 형성의 순서를 나타낸 플로차트이다.
도 2b는 시간차 설정 처리를 나타낸 플로차트이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 시간차 설정 처리의 원리를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 4는 이 발명에 관련된 전극 형성 장치의 일실시 형태를 나타낸 도이다.
도 5a 및 도 5b는 토출 노즐부의 하면의 구성을 보다 상세하게 나타낸 확대도이다.
도 6a 및 도 6b는 핑거 전극 형성의 모습을 모식적으로 나타낸 도이다.
도 7a 및 도 7b는 버스 전극 형성의 모습을 모식적으로 나타낸 도이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 8e, 도 8f 및 도 8g는 시간 조정의 제1 양태를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d 및 도 9e는 시간 조정의 제2 양태를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e는 시간 조정의 제3 양태를 모식적으로 나타낸 도이다.

도 1은 이 발명을 적용하여 제조되는 태양 전지 모듈의 일례를 나타낸 도이다. 이 태양 전지 모듈 M은, 광전 변환층이 설치된 기판 W의 상면(광입사면)에, 핑거 전극 F와 버스 전극 B를 설치한 것이다. 핑거 전극 F는, 입사광을 차폐하지 않도록 폭을 가늘고, 또한 저저항으로 하기 위해 두께를 크게 형성한 전극이며, 다수개가 서로 평행하게 형성된다. 한편, 버스 전극 B는, 핑거 전극 F에 의해 모아진 전하를 외부로 저손실로 취출할 수 있도록 폭이 넓게, 또 각 핑거 전극 F에 교차하도록 하여 1개 또는 복수개 형성된다. 후공정 및 디바이스 성능 상의 이유에서, 핑거 전극 F와 버스 전극 B는 동일한 높이가 되도록 한다. 대표적으로는, 버스 전극 B 및 핑거 전극 F의 폭은 각각 2mm 및 100μm 정도이다. 또, 이들의 높이는 모두 20μm 정도이다.

이하, 기판 W의 표면에 상기 구조의 전극을 형성하기 위한 처리에 대해서 상세하게 설명한다. 상기한 핑거 전극 F 및 버스 전극 B는 모두, 전극 재료(예를 들면 은분) 및 광경화성 수지를 포함하는 페이스트 형상의 도포액을 노즐 스캔법에 의해 기판 W에 도포하고, 그 도포액에 예를 들면 UV광과 같은 광을 조사하여 경화시킴으로써 형성된다. 도포액의 점도는, 대표적으로는 50Pa?s정도 또는 그 이하이다.

이러한 도포액의 도포에 의해 전극이나 배선을 형성하는 경우, 그들의 교점에서 도포액이 솟아올라, 표면의 평탄성이 문제가 될 수 있다. 즉, 이미 전극이 형성된 기판에 대해, 노즐로부터 토출되는 도포액을 이미 설치된 전극과 교차하도록 도포한 경우, 전극 상에 도포된 도포액이 그대로 경화되어 버리면 다른 부분의 전극과의 사이에서 높이가 고르지 않게 되어 버린다. 한편, 곧바로 도포액을 경화시키지 않고 방치하면, 액체의 평탄화(레벨링) 작용에 의해 도포액의 액면의 높이의 차이는 점차 해소되어 간다. 이를 위한 시간을 본 명세서에서는 「평탄화 시간」으로 칭하고 있다. 평탄화 시간의 개념에 기초하여 도포부터 경화까지의 시간차를 제어함으로써, 전극의 솟아오름을 해소할 수 있다.

도 2a는 이 발명에 관련된 전극 형성의 순서를 나타낸 플로차트이다. 각 처리 단계에서의 처리 내용은 나중에 상세하게 설명하지만, 우선 이 전극 형성 처리 전체의 흐름의 개략을 간단하게 설명한다. 도 2a에 나타내는 바와 같이, 최초에 시간차 설정 처리를 실행한다(단계 S101). 이 처리는, 버스 전극용의 도포액이 기판에 도포되고 나서 광이 조사될 때까지의 시간차를 설정하기 위한 처리이다.

시간차가 설정되면, 다음에 핑거 전극 F의 형성을 행한다(단계 S102). 핑거 전극 F에 대해서는 도포액의 도포 및 광조사를 즉각적으로 행한다. 이렇게 하여 핑거 전극 F가 형성된 기판 W에 대해, 다수의 핑거 전극 F의 각각과 교차되도록, 버스 전극 B용의 도포액을 도포한다(단계 S103). 그리고, 시간차 설정 처리에서 설정한 시간차를 두고 도포액에 광을 조사하고 경화시켜, 버스 전극 B를 형성한다(단계 S104). 이와 같이, 이 발명에 관련된 전극 형성 방법에서는, 우선 핑거 전극 F를 형성하고, 그 후에 버스 전극 B를 형성한다. 그리고, 이렇게 하여 형성된 버스 전극 B에, 전류를 외부로 취출하기 위한 구리 리본이 예를 들면 납땜에 의해 부착된다(단계 S105).

시간차 설정 처리에 대해서, 도 2b, 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면서 설명한다. 도 2b는 시간차 설정 처리를 나타낸 플로차트이다. 또, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 시간차 설정 처리의 원리를 모식적으로 나타낸 도이다. 이 처리에서는, 우선 샘플용 기판 Ws를 준비하고, 이 샘플용 기판 Ws에 핑거 전극 FF를 형성한다(단계 S201). 이 핑거 전극 FF는, 태양 전지 모듈 M에 사용되는 핑거 전극 F와 동일한 단면 형상(폭 및 높이)을 가지고 있는 것이 바람직하지만, 그 갯수는 보다 적어도 된다.

다음에, 버스 전극용의 도포액을 토출하는 노즐 N을 기판 Ws에 대해 방향 Dn으로 상대 이동시켜, 먼저 형성된 핑거 전극 FF와 교차하도록 도포액 P를 샘플 기판 Ws에 도포한다(단계 S202). 이 때, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 도포액 P의 높이는 핑거 전극 FF의 높이 Hf와 거의 동일한 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 핑거 전극 FF와의 교점 부근에서, 도포액 P의 솟아오름이 발생한다. 본원 발명자들의 실험에 의하면, 이 솟아오름부 PP는 핑거 전극 FF의 바로 윗쪽에 발생하는 것이 아니라, 노즐 N의 이동 방향 Dn에 있어서 핑거 전극 FF의 하류측 인접 위치에 발생하는 것을 알 수 있었다. 즉, 노즐 N이 핑거 전극 FF의 바로 위를 통과한 직후에서, 도포액 P의 솟아오름이 최대가 된다는 경향이 있다.

이어서, 이 솟아오름부 PP의 높이, 즉 도포액의 최대 높이 Hm의 시간 변화를 측정한다(단계 S203). 상기한 실험 사실로부터, 최대 높이 Hm에 대해서는 노즐 N의 이동 방향 Dn에 있어서의 핑거 전극 FF의 하류측 인접 위치에서 측정하는 것이 바람직하다. 솟아오름부 PP에 포함되는 도포액은 점차 주위로 유동하여 평탄화되어가기 때문에, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 최대 높이 Hm은 도포 직후의 높이 Hm0을 최대값으로 하여 시간의 경과와 함께 감소한다. 시간 T에 대한 높이 Hm의 변화는, 예를 들면 다음식;

Hm≒Hm0?exp(-T/τ)

에 의해 근사적으로 나타낼 수 있다. 여기서, 기호 τ는, 솟아오름부 PP의 높이의 변화의 속도, 바꾸어 말하면 상기한 평탄화 시간에 대응하는 파라미터이다.

이렇게 하여 구해진 솟아오름부 PP의 높이 변화의 측정 결과로부터, 버스 전극 형성 시의 도포액 도포부터 광조사까지의 시간차 Ts를 설정한다(단계 S204). 상기한 바와 같이, 도포 직후는 핑거 전극과의 교점 부근에서 도포액의 솟아오름이 있기 때문에, 도포 직후에 광을 조사한 경우, 도포액이 솟아오른 채로 경화되기 때문에, 버스 전극에 요철이 남아 버린다. 이것은, 후에 부착되는 구리 리본의 전극에 대한 밀착성을 저하시키는 원인이 된다. 한편, 시간의 경과와 함께 솟아오름은 해소되어가 최종적으로는 거의 평탄하게 레벨링되지만, 시간차를 너무 두면 도포액이 필요 이상으로 확산되어 버스 전극의 높이가 부족하게 되어 버리고, 결과적으로 역시 핑거 전극과 버스 전극의 높이가 고르지 않게 된다.

그래서, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 전극의 높이에 대해 허용되는 고저차의 최대값 ΔH를 미리 정해 둔다. 그리고, 솟아오름부 PP의 최대 높이 Hm이, 핑거 전극의 높이 Hf에 허용 고저차 ΔH를 더한 값이 될 때의 시간을, 도포액 도포부터 광조사까지의 바람직한 시간차 Ts로 한다. 즉, 버스 전극용의 도포액이 도포되고 나서 시간 Ts의 경과 후에 광을 조사하도록 하면, 핑거 전극과 버스 전극의 고저차를 허용 고저차 ΔH 이하로 수용하는 것이 가능해진다. 허용 고저차 ΔH에 대해서는, 엄밀하게 반드시 제로로 할 필요는 없으며, 버스 전극으로의 구리 리본의 납땜을 확실히 행할 수 있는 정도로, 핑거 전극의 배열 피치, 버스 전극의 폭이나 사용되는 구리 리본의 두께 등에 따라 적절히 설정하면 된다.

이렇게 하여 설정된 바람직한 시간차 Ts에 대해서는, 이후의 전극 형성에 있어서 다음과 같이 사용된다. 즉, 핑거 전극 F가 형성된 기판 W에 버스 전극 B용의 도포액이 도포된 후, 그 도포부터 시간 Ts가 경과한 후에, 도포액에 광이 조사되도록 한다. 이렇게 함으로써, 핑거 전극 F와 버스 전극 B의 고저차를 허용 고저차 ΔH 이하로 할 수 있다.

또한, 이 시간차 Ts의 설정에 대해서는, 기판에 전극을 형성할 때 마다 행할 필요는 없다. 기판 및 도포액의 종류, 전극의 치수 등, 사용하는 재료 및 프로세스가 동일하면 이 시간차는 거의 동일하기 때문에, 이들이 변경되지 않는 이상, 앞의 설정 결과를 그대로 사용할 수 있다.

도 4는 이 발명에 관련된 전극 형성 장치의 일실시 형태를 나타낸 도이다. 이 전극 형성 장치(1)는, 예를 들면 표면에 광전 변환층이 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼 등의 기판 W 상에 도전성을 가지는 전극 배선을 형성하고, 예를 들면 태양 전지로서 이용되는 광전 변환 디바이스를 제조하는 장치이다. 이 장치(1)는, 예를 들면 광전 변환 디바이스의 광입사면에 집전 전극을 형성한다는 용도에 적합하게 사용할 수 있다.

이 전극 형성 장치(1)에서는, 기대(11) 상에 스테이지 이동 기구(2)가 설치되고, 기판 W를 유지하는 스테이지(3)가 스테이지 이동 기구(2)에 의해 도 1에 나타낸 X－Y평면 내에서 이동 가능하게 되어 있다. 기대(11)에는 스테이지(3)에 걸쳐지도록 하여 3세트의 프레임(121, 122, 123)이 설치되며, 이 중 프레임 121에는 제1 헤드부(5), 프레임 122에는 제2 헤드부(7)가 각각 부착된다. 제2 헤드부(7)는, 제1 헤드부(5)에 대해 (＋X) 방향으로 이격 배치되어 있으며, 제1 헤드부(5)와 제2 헤드부(7)의 간격은 기판 W의 X방향 길이 보다 넓게 설정된다.

스테이지 이동 기구(2)는, 스테이지(3)를 X방향으로 이동시키는 X방향 이동 기구(21), Y방향으로 이동시키는 Y방향 이동 기구(22), 및, Z방향을 향하는 축을 중심으로 회전시키는 θ회전 기구(23)를 가진다. X방향 이동 기구(21)는, 모터(211)에 볼 나사(212)가 접속되고, 또한, Y방향 이동 기구(22)에 고정된 너트(213)가 볼 나사(212)에 부착된 구조로 되어 있다. 볼 나사(212)의 윗쪽에는 가이드 레일(214)이 고정된다. 모터(211)가 회전하면, 너트(213)와 함께 Y방향 이동 기구(22)가 가이드 레일(214)을 따라 X방향으로 매끄럽게 이동한다.

Y방향 이동 기구(22)도 모터(221), 볼 나사 기구 및 가이드 레일(224)을 가지고, 모터(221)가 회전하면 볼 나사 기구에 의해 θ회전 기구(23)가 가이드 레일(224)을 따라 Y방향으로 이동한다. θ회전 기구(23)는 모터(231)에 의해 스테이지(3)를 Z방향을 향하는 축을 중심으로 회전시킨다. 이상의 구성에 의해, 제1 및 제2 헤드부(5, 7)의 기판 W에 대한 상대적인 이동 방향 및 방향이 변경 가능하게 되어 있다. 스테이지 이동 기구(2)의 각 모터는 제어부(6)에 의해 제어된다.

또한, θ회전 기구(23)와 스테이지(3)의 사이에는, 스테이지 승강 기구(24)가 설치되어 있다. 스테이지 승강 기구(24)는, 제어부(6)로부터의 제어 지령에 따라 스테이지(3)를 승강시켜, 기판 W가 지정된 높이(Z방향 위치)에 위치 결정된다. 스테이지 승강 기구(24)로서는, 예를 들면 솔레노이드나 압전 소자 등의 엑츄에이터에 의한 것, 기어에 의한 것, 쐐기의 물림에 의한 것 등을 이용할 수 있다.

제1 헤드부(5)는, 베이스(51)의 하면에 기판 W 상에 액상의 도포액을 토출하는 토출 노즐부(52), 및, 기판 W를 향해 UV광(자외선)을 조사하는 광조사부(53)를 가지고, 토출 노즐부(52)에는 공급관(522)이 부착된다. 공급관(522)은, 전극 재료를 포함하는 도포액을 저류하는 탱크(525)에 제어 밸브(524)를 통하여 접속된다. 탱크(525)에는, 도시를 생략한 질소 가스(N2) 공급원으로부터 레귤레이터(526)를 통하여 질소 가스가 도입되고, 탱크(525) 내의 도포액이 일정한 압력으로 가압되어 있다. 제어부(6)가 제어 밸브(524)의 개폐를 제어함으로써, 토출 노즐부(52)로부터의 도포액 토출의 온?오프가 제어된다.

광조사부(53)는, 자외선을 발생시키는 광원 유닛(532)에 광파이버(531)를 통하여 접속된다. 도시를 생략하고 있지만, 광원 유닛(532)은 그 광출사부에 개폐 자유로운 셔터를 가지고 있어, 그 개폐 및 개방도에 의해 출사광의 온?오프 및 광량을 제어할 수 있다. 광원 유닛(532)은 제어부(6)에 의해 제어되어 있다.

마찬가지로, 제2 헤드부(7)에는, 베이스(71), 토출 노즐부(72)가 설치되고, 토출 노즐부(72)에는 공급관(722), 제어 밸브(724), 탱크(725), 레귤레이터(726) 등이 접속되어 있다.

또, 제2 헤드부(7)가 부착된 프레임(122)과 인접하여 설치된 프레임(123)에서는, 베이스(81)에 광조사부(83)가 부착되어 있다. 광조사부(83)에는 광파이버(831) 및 광원 유닛(832)이 접속되어 있다. 이들 각 구성의 기능은, 제1 헤드부(5) 주위에 설치된 대응하는 각 구성의 것과 동일하다. 프레임(123)은 X방향으로 슬라이드 이동 자유롭게 되어 있으며, 이것에 의해, 토출 노즐부(72)와 광조사부(83)의 거리가 가변으로 되어 있다.

도 5a 및 도 5b는 토출 노즐부의 하면의 구성을 보다 상세하게 나타낸 확대도이다. 보다 상세하게는, 도 5a는 아래쪽으로부터 본 토출 노즐부(52)의 선단 부근의 일부를 나타낸 도이다. 또, 도 5b는 아래쪽으로부터 본 토출 노즐부(72) 선단 부근을 나타낸 도이다. 토출 노즐부(52)는 내부가 공동으로 되어 있으며, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 그 하면(520)에 이 공동에 연통된 토출구(521)가 Y방향으로 등간격으로 다수 설치된 구조로 되어 있다. 탱크(525)로부터 공급관(522)을 경유하여 수송되어 오는 도포액은, 노즐 하면(520)의 토출구(521)로부터 기판 W를 향해 토출된다. 기판 W에 도포된 도포액은 광조사에 의해 경화되어 핑거 전극 F가 된다.

한편, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐부(72)는 Y방향을 따라 연장되는 폭이 넓은 토출구(721)가 그 하면(720)에 1개 설치되어 있고, 탱크(725)로부터 공급관(722)을 경유하여 유송되어 오는 도포액은, 노즐 하면(720)의 토출구(721)로부터 기판 W를 향하여 토출된다. 기판 W에 도포된 도포액은 광조사에 의해 경화되어 버스 전극 B가 된다. 토출 노즐부(72)는 버스 전극 B의 갯수에 따라 제2 헤드부(7)에 1개 또는 Y방향으로 복수 나란히 설치된다. 도 1의 모듈 M의 예에서는 버스 전극 B가 2개이므로, 토출 노즐부(72)는 2개 설치된다. 또한, 핑거 전극용의 토출 노즐부(52)와 마찬가지로, 토출 노즐부(72)를 Y방향으로 가늘고 긴 일체형상으로 하여, 버스 전극의 갯수에 따른 수의 토출구(721)를 설치해도 된다.

이 전극 형성 장치(1)에 있어서는, 핑거 전극 F 및 버스 전극 B의 전극 재료를 포함하여 조제된 도포액을 미리 탱크(525, 725)에 충전해 두고, 이것을 광전 변환층이 형성된 기판 W에 도포함으로써, 태양 전지 모듈 M을 제조하는 것이 가능하다.

도포액으로서는, 도전성 및 광경화성을 가지고, 예를 들면 도전성 입자, 유기 비히클(용제, 수지, 증점제 등의 혼합물) 및 광중합 개시제를 포함하는 페이스트 형상의 혼합액을 이용할 수 있다. 도전성 입자는 전극의 재료인 예를 들면 은분말이며, 유기 비히클은 수지 재료로서의 에틸셀룰로오스와 유기 용제를 포함한다. 또, 도포액의 점도는, 광조사에 의한 경화 처리를 실행하기 전에 있어서 예를 들면 50Pa?s(파스칼초) 이하이며, 경화 처리를 실행한 후에는 350Pa?s 이상이 되는 것이 바람직하다. 2개의 탱크(525, 725)에 충전하는 도포액의 조성은 동일한 것이어도 되고, 또 각각 조성이 상이한 도포액을 준비해도 된다.

도 6a 및 도 6b는 핑거 전극 형성의 모습을 모식적으로 나타낸 도이다. 보다 상세하게는, 도 6a는 토출 노즐부(52)로부터의 도포액의 토출의 모습을 Y방향으로부터 본 도이며, 도 6b는 동일한 모습을 비스듬하게 윗쪽으로부터 본 도이다. 전극 형성 장치(1)에서는, 스테이지(3)에 올려 놓아진 기판 W를 스테이지 이동 기구(2)에 의해 X방향으로 이동시키면서, 토출 노즐부(52)의 토출구(521)로부터 도포액을 토출시킨다. 따라서, 기판 W에 토출된 도포액 P1은, 기판 W와 함께 X방향(도에 있어서 우측)으로 이동해 간다. 기판 W에 대한 주사 이동과 같은 점에서는, 기판 W를 고정하고 제1 헤드부(5)를 이동시키도록 해도 등가이다. 단, 제1 헤드부(5)에는 각종의 배관이 접속되어 있으며, 또 노즐의 진동에 기인하는 토출량의 변동을 억제한다는 점에서, 제1 헤드부(5)를 고정하고 기판 W를 이동시키는 것이 바람직하다.

기판 이동 방향 Ds에 있어서 토출 노즐부(52)의 하류측에는 광조사부(53)가 설치되어 있으며, 기판 W에 도포된 도포액 P1에 대해 광 L1(예를 들면 자외선)이 조사된다. 기판 W 상에 광 L1이 조사되는 광조사 위치에서는, 도포액이 광경화성 수지를 포함하므로, 광조사부(53)로부터의 광조사를 받아 경화가 시작된다. 이와 같이, 전극 재료를 포함하는 도포액에 광경화성 수지를 첨가하고, 도포 직후의 도포액에 광조사를 행하여 경화시킴으로써, 폭이 작고 높이가 큰, 고(高)어스펙트비의 핑거 전극 F를 형성할 수 있다.

이어서, 버스 전극 B의 형성에 앞서 기판 W의 방향을 변경한다. 상기와 같이 하여 핑거 전극 F가 형성된 상태에서는, 기판 W를 올려 놓은 스테이지(3)는 제1 헤드부(5)와 제2 헤드부(7)의 중간 위치에 있다. 여기서, θ회전 기구(23)에 의해, 스테이지(3)를 Z축 둘레로 90도 회전시킨다. 이것에 의해, 핑거 전극 F의 연장 설치 방향은 X방향으로부터 Y방향으로 바뀐다.

도 7a 및 도 7b는 버스 전극 형성의 모습을 모식적으로 나타낸 도이다. 도 7a는 토출 노즐부(72)로부터의 도포액의 토출의 모습을 Y방향으로부터 본 도이다. 스테이지(3) 및 기판 W의 이동 방향 Ds는 핑거 전극 형성 시와 동일한 X방향이다. 그러나, 기판 W가 90도 회전되어 핑거 전극 F의 연장 설치 방향은 Y방향이 되어 있기 때문에, 토출 노즐부(72)로부터 토출되는 도포액 P2는, 이미 형성되어 있는 핑거 전극 F와 직교하도록 기판 W에 도포된다. 이 때문에, 핑거 전극 F와의 교점 부근에서는 도포액 P2의 솟아오름이 발생한다.

이것을 미리 설정한 시간 Ts만큼 정치(靜置)하면, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 도포액 P2의 레벨링에 의해 솟아오름은 허용 고저차 이하까지 작아진다. 그래서, 이 타이밍에 광조사부(83)로부터 광 L2를 조사함으로써, 도포액 P2가 경화되고, 경화 후의 버스 전극 B와 핑거 전극 F의 고저차를 작게 할 수 있다. 이렇게 하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 핑거 전극 F와 버스 전극 B가 서로 교차하고, 또한 그 교점에서의 전극의 고저차가 거의 없는 태양 전지 모듈 M을 작성할 수 있다.

다음에, 버스 전극용의 도포액을 도포하고 나서 광을 조사할 때까지의 시간을 조정하는 구체적인 방법에 대해서 설명한다. 이 시간 조정에 대해서는 다양한 방법이 생각되지만, 그 중 어느 하나에 대해서, 이하에 나누어 설명한다.

도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 8e, 도 8f 및 도 8g는 시간 조정의 제1 양태를 모식적으로 나타낸 도이다. 이 양태에 있어서는, 토출 노즐부(72)와 광조사부(83)를 근접 배치(도 4에 나타낸 위치 관계)하고 그 바로 아래에서 기판 W를 2회 주사 이동시킨다. 1회째의 이동에서는 도포액의 도포만을 행하고, 2번째의 이동에서는 광조사만을 행한다. 그리고, 2회의 주사 이동 동안의 인터벌에 의해, 도포부터 광조사까지의 시간을 조정한다.

구체적으로는 다음과 같이 한다. 도 8a에 나타내는 바와 같이, 핑거 전극 F형성 후의 기판 W를 토출 노즐부(72)의 상류측에 배치한다. 그리고, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐부(72)로부터 도포액 P2를 토출시키면서 기판 W를 화살표 방향 Ds로 이동시킴으로써, 기판 W에 도포액 P2를 도포한다. 이 때, 광조사부(83)로부터의 광조사는 행하지 않는다. 기판 W로의 도포가 종료되면, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 기판 W를 반대 방향(-Ds 방향)으로 이동시켜, 도 8d에 나타낸 위치까지 되돌린다. 이 상태로 기판 W를 당분간 대기시킨다. 이 대기 시간에 대해서는, 먼저 구한 바람직한 시간차 Ts에 기초하여, 제어부(6)에 의해 결정된다.

그리고, 도 8e에 나타내는 바와 같이, 이번은 토출 노즐부(72)로부터의 토출을 정지시킨 상태로 광조사부(83)로부터의 광 L2의 조사만을 행하면서 기판 W를 방향 Ds로 이동시킨다. 이렇게 하여 기판 W에 도포된 도포액 P2 전체에 대해 광조사가 종료되면, 도 8f에 나타내는 바와 같이, 기판 W 상에는 경화된 버스 전극 B가 형성된다.

도 8g는 상기 동작 동안에 있어서의, 기판 W 상의 1점의 X방향 위치의 시간 변화를 나타내고 있으며, 부호 A 내지 F는 각각 도 8a 내지 도 8f 상태에 대응하고 있다. 부호 D로 나타낸 대기 기간의 길이를 조정함으로써, 도포액이 도포되고 나서 광이 조사될 때까지의 시간차를 먼저 구한 바람직한 값 Ts로 할 수 있다. 또, 도포 시와 광조사 시에 기판 W의 이동 속도를 동일하게 함으로써, 버스 전극 B 내의 각 위치에서 도포부터 광조사까지의 시간차가 일정해지므로, 버스 전극 B의 높이를 일정하게 할 수 있다. 특히, 도포 개시 시각부터 광조사 개시 시각까지의 시간차를 상기 값 Ts로 함으로써, 버스 전극 B와 핑거 전극 F의 고저차를 허용 고저차 이내에 수용할 수 있다. 또한, 기판 W를 정지 상태에서 대기시키는 대신에, 기판 W를 원래의 위치로 되돌리는 속도를 조정하도록 해도 된다.

도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d 및 도 9e는 시간 조정의 제2 양태를 모식적으로 나타낸 도이다. 이 양태에 있어서는, 기판 W를 일정 속도로 이동시키는 한편, 토출 노즐부(72)와 광조사부(83)의 거리를 바꿈으로써 시간차를 조정한다. 즉, 광조사부(813)를 부착한 프레임(123)을 기대(11) 상에서 X방향으로 이동시킴으로써, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐부(72)로부터 광조사부(83)까지의 거리 D1을, 시간차 Ts에 따른 값으로 설정한다.

그리고, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐부(72)로부터 도포액 P2를 토출시키면서, 기판 W를 일정 속도 Vs로 방향 Ds로 이동시킨다. 도 9c에 나타내는 바와 같이, 도포 종료 후에도 동일한 속도로 기판 W를 더 이동시켜, 도 9d에 나타내는 바와 같이, 그대로 광조사부(83)의 바로 아래를 통과시킴으로써, 도포액 P2에 광 L2를 조사한다. 기판 W가 광조사부(83)의 바로 아래로 이동해 올 때까지는, 광조사부(83)로부터의 광출력의 유무는 임의이다.

도 9e는 이전에서의, 기판 W 상의 1점의 X방향 위치의 시간 변화를 나타내고 있으며, 부호 A 내지 D는 각각 도 9a 내지 도 9d 상태에 대응하고 있다. 도 9e에 나타내는 바와 같이, 이 양태에서는 토출 노즐(72)과 광조사부(83)의 거리 D1과 기판 W의 이동 속도 Vs에 의해 도포부터 광조사까지의 시간이 규정되어 있어, 이들을 적절히 설정함으로써 시간차 Ts를 확보할 수 있다.

도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e는 시간 조성의 제3 양태를 모식적으로 나타낸 도이다. 이 태양에 있어서는, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐부(72)와 광조사부(83)의 거리를, 기판 W의 X방향 길이보다도 큰 값 D2에 고정해 둔다. 그리고, 도 10b에 나타내는 바와 같이 토출 노즐부(72)로부터 도포액 P2를 도포한 후, 도 10c에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐부(72)와 광조사부(83)의 사이에서 기판 W를 정지시켜 둔다. 그리고, 제어부(6)가 시간차 Ts에 기초하여 결정한 일정 시간의 정지 후, 도 10d에 나타내는 바와 같이, 기판 W를 다시 방향 Ds로 이동시켜 광조사부(83)로부터 도포액 P2에 광 L2를 조사시킨다.

도 10e는 이 동안에서의, 기판 W 상의 1점의 X방향 위치의 시간 변화를 나타내고 있으며, 부호 A 내지 D는 각각 도 10a 내지 도 10d 상태에 대응하고 있다. 이 양태에서는, 도포액의 도포 후, 광조사까지의 정지 시간에 의해 시간차를 조정할 수 있다.

이상과 같이, 이 실시 형태에서는, 태양 전지 기판 W에 도포에 의해 핑거 전극 F 및 버스 전극 B를 형성할 때에, 우선 선폭이 가는 핑거 전극 F를 형성하고, 그 후에 선폭이 넓은 버스 전극 B를 형성한다. 이 때, 핑거 전극 F에 대해서는 도포액의 도포 직후에 광조사함으로써 높은 어스펙트비를 확보한다. 그 한편, 버스 전극 B에 대해서는, 도포부터 광조사까지의 시간차를 조정함으로써, 핑거 전극의 교점 부근에서 솟아오른 도포액이 주위로 확산되어 솟아오름이 해소될 때까지의 시간(평탄화 시간)을 확보할 수 있다. 이렇게 하여 도포부터 경화까지의 시간차를 관리함으로써, 이 발명에 관련된 전극 형성 방법 및 전극 형성 장치에서는, 서로 교차하는 전극을, 특히 교점에서의 고저차를 적게 하여 형성하는 것이 가능해져 있다.

또, 도포액을 도포할 때의 기판 이동 속도와 광조사할 때의 기판 이동 속도를 동일하게 함과 함께, 도포 개시부터 광조사 개시까지의 시간차를 관리함으로써, 버스 전극의 높이를 거의 일정하게, 또한 핑거 전극의 높이와 거의 동일하게 고르게 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 스테이지(3)가 본 발명의 「기판 유지 수단」으로서 기능하고 있으며, 토출 노즐부(72)가 본 발명의 「노즐」로서 기능하고 있다. 또 스테이지 이동 기구(2)가 본 발명의 「이동 수단」으로서 기능하고 있고, 광조사부(83)가 본 발명의 「경화 수단」 및 「광조사 수단」으로서 기능하고 있다. 또, 상기한 시간 조정 방법의 제1 및 제3 양태에서는, 제어부(6)가 본 발명의 「조정 수단」으로서 기능하는 한편, 제2 양태에서는 프레임(123)이 본 발명의 「조정 수단」으로서 기능하고 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상기 서술한 것 이외에 다양한 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 핑거 전극 F를 도포액의 도포 및 광조사에 의해 형성하고 있지만, 핑거 전극의 형성 방법에 대해서는 임의이며 노즐로부터의 도포에 의한 것에 한정되지 않는다. 또, 핑거 전극의 형성에 있어서 광조사는 필수는 아니다. 또, 이미 핑거 전극이 형성된 기판을 전극 형성 장치에 반입하여, 버스 전극만을 형성하도록 해도 된다.

또, 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 버스 전극용의 도포액을 광조사로 경화시킨 후에 구리 리본을 납땜하고 있지만, 이 공정은 필수의 것은 아니다. 또, 광조사 후에 전극의 소성 공정을 부가해도 된다. 이 경우, 핑거 전극, 버스 전극 각각의 형성마다 소성을 행해도 되고, 또 버스 전극의 형성 후에 일괄하여 소성을 행해도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 광조사부(83)를 토출 노즐부(72)와 동일한 속도로 기판 W에 대해 상대 이동시킴으로써, 도포액의 도포부터 광조사까지의 시간차를 각 위치에서 거의 동일해지도록 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 도 3b에 나타내는 바와 같이, 도포액의 최대 높이 Hm의 감소량은 시간이 지남에 따라 작아지기 때문에, 특히 점도가 높은 평탄화 시간이 긴 도포액을 이용하는 경우에는, 광조사의 개시가 다소 지연되어도 그다지 영향이 없다. 이 점에서, 버스 전극용 도포액을 기판에 도포한 후, 그 도포액 전체에 일괄하여 광조사를 행하도록 해도 된다. 이 경우에 있어서, 도포 개시시부터 광조사 개시시까지의 시간차를 값 Ts로 해도 되고, 또 도포 종료시부터 광조사 개시시까지의 시간차를 값 Ts로 해도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 미리 샘플 기판에 도포액을 도포함으로써 실험적으로 시간차 Ts를 구하고 있지만, 실험에 의하지 않고, 도포액의 물성값으로부터 계산에 의해 시간차 Ts를 구하도록 해도 된다. 또, 도포액의 종류마다 미리 구한 시간차 Ts를 테이블화하여 보존해 두고, 도포액이 선택되면 그 테이블로부터 바람직한 시간차 Ts를 읽어 내어 적용하도록 해도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 사전에 실험적으로 시간차 Ts를 구하고 있다. 그러나, 도포부터 광조사까지의 시간차에 대해서는, 광조사를 개시하기까지 결정되어 있으면 된다. 이런 의미에서, 예를 들면 다음과 같이 해도 된다. 즉, 기판에 도포된 도포액의 높이를 측정하기 위한 높이 검출 센서를 전극 형성 장치에 설치해 두고, 버스 전극용의 도포액이 기판 상에서 소정의 높이에 다다른 것이 높이 검출 센서에 의해 검출되면 광조사를 개시하도록 해도 된다. 여기서, 도포액의 높이에 대해서는, 상기한 이유에 의해, 핑거 전극의 바로 윗쪽 위치는 아니고, 그 위치로부터 노즐 이동 방향의 하류측 위치에서 검출되는 것이 바람직하며, 특히 복수의 핑거 전극 중 최초로 도포액과 교차하는 핑거 전극의 하류측 위치로 하는 것이 보다 바람직하다.

또, 상기 실시 형태에서는, 버스 전극의 형성시에, 전극 재료 및 광경화성 재료를 포함하는 도포액을 기판에 도포함과 함께, 도포액에 광을 조사함으로써 도포액을 경화시켜 버스 전극을 얻고 있다. 그러나, 도포액을 경화시키는 방법으로서는 광조사에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가열 경화 수단으로서 예를 들면 원적외선을 출력하는 탄산 가스 레이저를 사용하여, 기판에 도포된 도포액에 원적외선을 조사함으로써, 도포액을 가열 경화시키도록 해도 된다. 또, 히터를 근접 배치하거나 열풍을 내뿜음으로써 도포액을 가열 경화시키도록 해도 된다. 또, 도포 후의 기판의 주위 분위기를 감압함으로써 도포액의 용제 성분의 휘발을 촉진하거나, 도포 후의 도포액에 알코올 등을 공급하여 분산 용제의 치환에 의해 경화시키도록 해도 된다. 이들 경우에 있어서는, 도포액에는 광경화성 재료를 함유하는 것을 필요로 하지 않는다. 또, 버스 전극용의 도포액을 도포 후에 일괄하여 경화시키는 경우에는, 버스 전극용 도포액의 도포 영역 전체에 일괄하여 원적외선을 조사하거나, 도포 영역 전체에 대향하는 히터를 설치하는 등의 수단을 채용 수 있다.

또, 상기 실시 형태에서는 실리콘 기판 상에 전극 배선을 형성하여 태양 전지로서의 광전 변환 디바이스를 제조하고 있지만, 기판은 실리콘에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 유리 기판 상에 형성된 박막 태양 전지나, 태양 전지 이외의 디바이스에 전극을 형성할 때에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

이 발명은, 기판, 예를 들면 태양 전지 기판 상에 전극을 형성하는 방법 및 장치에 적용 가능하며, 특히 서로 교차하는 핑거 전극 및 버스 전극을 형성하는 경우에 적절하게 적용할 수 있다.

2 스테이지 이동 기구(이동 수단) 3 스테이지(기판 유지 수단)
6 제어부(조정 수단) 72 토출 노즐부(노즐)
83 광조사부(경화 수단, 광조사 수단) 123 프레임(조정 수단)
B 버스 전극 F 핑거 전극
W 기판

Claims

기판의 표면에, 제1 방향을 따라 연장되는 라인 형상의 핑거 전극을 형성하는 핑거 전극 형성 공정과,　
전극 재료를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐을, 상기 기판에 대해 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상대 이동시켜, 상기 도포액을 상기 핑거 전극과 교차시켜 상기 기판에 도포하는 도포 공정과,　
상기 기판에 상기 도포액이 도포되고 나서 소정 시간의 경과 후에, 상기 도포액을 경화시켜 버스 전극을 형성하는 경화 공정과,　
상기 경화 공정을 실행하는 것보다도 전에, 상기 핑거 전극과의 교차부에 도포되는 상기 도포액의 평탄화 시간에 기초하여 상기 소정 시간을 설정하는 시간 설정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 형성 방법.
기판의 표면에, 제1 방향을 따라 연장되는 라인 형상의 핑거 전극을 형성하는 핑거 전극 형성 공정과,
전극 재료를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐을, 상기 기판에 대해 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상대 이동시켜, 상기 도포액을 상기 핑거 전극과 교차시켜 상기 기판에 도포하는 도포 공정과,　
상기 기판에 상기 도포액이 도포되고 나서 소정 시간의 경과 후에, 상기 도포액을 경화시켜 버스 전극을 형성하는 경화 공정을 구비하고,
상기 도포액이 도포되고 나서 상기 경화 공정을 실행할 때까지의 상기 소정 시간을 조정하여, 상기 핑거 전극과 상기 버스 전극의 교점에서의 전극의 높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 전극 형성 방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 핑거 전극이 형성된 상기 기판에 상기 도포액을 도포하고, 그 도포부터 상기 도포액의 최대 높이와 상기 핑거 전극의 높이의 차가 소정의 허용 고저차가 될 때까지의 시간을 미리 측정하여 상기 소정 시간으로 하는 전극 형성 방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 도포 공정에서는, 광경화성 재료를 포함하는 상기 도포액을 상기 기판에 도포하고, 상기 경화 공정에서는, 상기 기판에 도포된 상기 도포액에 광을 조사하는 전극 형성 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 경화 공정에서는, 상기 광을 조사하는 광조사 수단을 상기 기판에 대해 상기 제2 방향으로, 또한 상기 노즐의 이동 속도와 동일한 속도로 상대 이동시키는 전극 형성 방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 핑거 전극 형성 공정에서는, 전극 재료를 포함하는 도포액을 노즐로부터 토출하여 상기 기판에 도포하여 상기 핑거 전극을 형성하는 전극 형성 방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기판으로서의 광전 변환 소자의 광전 변환면에 상기 핑거 전극 및 상기 버스 전극을 형성하는 전극 형성 방법.
제1 방향을 따라 연장되는 라인 형상의 핑거 전극이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 수단과,　
전극 재료를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐과,　
상기 도포액이 상기 핑거 전극과 교차하여 상기 기판에 도포되도록, 상기 노즐을 상기 기판에 대해 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단과,
상기 기판에 상기 도포액이 도포되고 나서 소정 시간의 경과 후에, 상기 기판에 도포된 상기 도포액을 경화시키는 경화 수단과,　
상기 소정 시간을 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 형성 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 경화 수단은, 상기 기판에 도포된 상기 도포액에 광을 조사하는 광조사 수단인 전극 형성 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 이동 수단은, 상기 노즐과 상기 광조사 수단을 일체적으로 상기 기판에 대해 상대 이동시키고, 상기 조정 수단은, 상기 노즐과 상기 광조사 수단의 상기 제2 방향의 거리를 조정하는 전극 형성 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 이동 수단은, 상기 광조사 수단을 상기 기판에 대해 상대 이동 가능하게 구성되고,
상기 조정 수단은, 상기 이동 수단을 제어하여 상기 노즐 및 상기 광조사 수단을 각각 상기 기판에 대해 상대 이동시킴과 함께, 상기 기판에 대해 상기 노즐을 상대 이동시킨 후, 상기 기판에 대해 상기 광조사 수단을 상대 이동시킬 때까지의 시간을 조정하는 전극 형성 장치.