TWI565093B - Manufacture method and printing mask of solar cell - Google Patents

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TWI565093B TW103113812A TW103113812A TWI565093B TW I565093 B TWI565093 B TW I565093B TW 103113812 A TW103113812 A TW 103113812A TW 103113812 A TW103113812 A TW 103113812A TW I565093 B TWI565093 B TW I565093B
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Description

太陽電池之製造方法與印刷遮罩
本發明係關於一太陽電池之製造方法、印刷遮罩(mask)、太陽電池與太陽電池模組。
目前，以構成太陽電池模組的太陽電池而言，係以在做為矽(silicon)等之基板材料之受光面的表面、及在其相反側的背面之各者具備有電極者為主流。近年來，僅在該兩面中之背面才形成有電極的太陽電池雖亦已實用化，但在兩面形成有電極的太陽電池，依然廣為普及。
例如，在專利文獻1中，於製造太陽電池時，係採用以下的程序。首先，藉由蝕刻(etching)等的方法將組織(texture)構造(凹凸)形成於矽等之基板材料的表面，該組織構造係用以使太陽光在基板表面的反射角度變化，且將反射光取入於基板內。接著，藉由擴散等的方法而形成pn接合。接著，藉由氮化膜等在該基板材料的至少一面形成反射防止膜，該反射防止膜係用以藉由光干擾效果來降低太陽光的反射。接著，在反射防止膜上以所希望的圖案(pattern)塗布金屬塗料(paste)。接著，為了藉由將金屬塗料加熱並以金屬塗料中所含的玻璃(glass)使反射防止膜熔融來取得與基板的電 性接合，乃實施燒成，而形成電極。再者，使基板材料浸漬於用以溶解玻璃成分之性質的蝕刻液，並溶解電極中所含的玻璃成分而降低電極的電阻。
此外，在例如專利文獻2及專利文獻3中，係揭示有在基板材料的表面側與背面側的兩面具有電極之太陽電池之製造方法。
一般形成太陽電池用電極的方法，係採用網版(screen)等之簡便的方法。使用於網版印刷的印刷遮罩，係將被稱為經金屬絲或化學纖維製網的網版網目(screen mesh)的基材予以固定於遮罩框架(mask frame)，且以樹脂將穿透金屬塗料之部分以外予以固定並成型，而使用於被印刷物的圖案化(patterning)。
為了要進行太陽電池模組的成本降低(cost down)，若省略價格面佔有極重比例之太陽電池之構成材料的成本降低，則極難以實現。例如，始於做為基材的基板材料，終至各步驟中所使用的材料或消耗器具類等，所有的一切都將需重新評估。其中做為電極材料使用的金屬塗料材料，雖以使用銀做為導電性金屬而成為通例，但價格極高。然而，當單純地減少電極材料的使用量時，則在電極的電阻損耗即增加，而太陽電池的發電效率則降低。因此，乃要求不會降低太陽電池的發電效率下而減少金屬塗料的使用量。
在為了將太陽電池之表面側的電流進行集電的柵(grid)電極中，由於配置有柵電極的部分不進行發電，因此柵電極寬度係以較細小為理想。然而，僅是將電極寬度作成較 細小，由於電阻會增加而使電阻損耗增加，因此柵電極的厚度係以較厚為理想。愈是增厚柵電極的厚度，電阻損耗就愈減少，而使太陽電池的發電效率提升。
使用習知的網版印刷遮罩時，電極的厚度係由網版網目的線徑或開口寬度等的遮罩規格所決定。在印刷遮罩中，係利用使用於網版網目之每1吋(inch)(25.4mm)之紗的條數(以下稱為網目數(mesh count))及該紗的線徑來表示其規格。例如，將每1吋配置200條紗，且使用線徑為40μm之紗者，表現為「200 ψ 40」。因此，表示條數愈多，網目就愈細，相對地線徑亦愈細。
在習知的印刷遮罩中，網版網目係以網版網目之經紗或緯紗相對於柵電極圖案傾斜20至30度之方式貼附於遮罩框架。此係由於當紗與柵電極圖案成為平行時，圖案邊緣(pattern edge)就會被紗所覆蓋，因此無法形成精密的電極圖案之故。
在太陽電池模組中，係以附有銲錫的銅線將太陽電池的匯流排(bus)電極，與相鄰之太陽電池的背面匯流排電極進行焊接而將之串聯連接。另外，在本說明書中，所謂匯流排電極係顯示表面側的匯流排電極。而背面側之匯流排的電極則記載為背面匯流排電極。
在用以藉由附有銲錫的銅線將太陽電池彼此進行焊接而予以連接的匯流排電極中，由於要求藉由焊接所形成的接合強度，因此在減少匯流排電極寬度上有其限度。因此，為了要減少金屬塗料在匯流排電極中的使用量，必須要將匯流排 電極的厚度薄化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第4486622號公報
[專利文獻2]日本特許第4319006號公報
[專利文獻3]日本特許第4481869號公報
然而，匯流排電極的厚度，與柵電極同樣地係由網版網目的線徑或開口寬度等的遮罩規格所決定，因此當為了提升發電效率而增厚柵電極的厚度時，匯流排電極的厚度也會變厚。另外，在匯流排電極中，由於所集電的電流會流通於焊接於匯流排電極上之附有銲錫的銅線上，因此即使將匯流排電極的厚度增厚，也不會有電阻損耗降低效果，發電效率不會上升。
亦即，當為了提升太陽電池的發電效率而增厚柵電極的厚度時，匯流排電極的厚度也會變厚，而有金屬塗料之使用量增加的問題。另一方面，當為了削減金屬塗料的使用量而將匯流排電極的厚度薄化時，匯流排電極的厚度也會變薄，而有太陽電池之發電效率大幅降低的問題。
本發明係有鑑於上述問題而研創者，其目的在獲得一種可廉價地製造具有高發電效率之太陽電池之太陽電池之製造方法、在該製造方法中所使用的印刷遮罩、及具備藉由 該製造方法所製造之電極的太陽電池與太陽電池模組。
為了解決上述的問題而達成目的，本發明之太陽電池之製造方法，係包括隔著印刷遮罩將包含屬於電極材料之導電性材料的塗料予以塗布於基板之電極形成面的網版印刷步驟，該印刷遮罩具有對應於具有匯流排電極部與柵電極部之電極形狀的開口部；其特徵在於：前述網版印刷步驟係包括網版網目使用設於前述開口部之前述印刷遮罩而塗布前述塗料的步驟，該網版網目為將2條構成紗經絞繞而編織的絞紗使用於經紗或緯紗之至少一方進行製網而成。
依據本發明，可達成可廉價地製造具有高發電效率之太陽電池的效果。
1‧‧‧太陽電池晶元
2‧‧‧印刷遮罩
3‧‧‧基板材料
4‧‧‧平台
5‧‧‧金屬塗料
6‧‧‧遮罩框架
7‧‧‧抽吸機構
8‧‧‧刮刀
9‧‧‧網版網目
10‧‧‧感光性乳劑
11‧‧‧經紗
12‧‧‧緯紗
13‧‧‧外緣側面
14‧‧‧空白
20‧‧‧開口部
21‧‧‧柵電極
22‧‧‧表面匯流排電極
23‧‧‧背面鋁電極
24‧‧‧背面匯流排電極
31‧‧‧p型矽基板
32‧‧‧n型雜質擴散層
33‧‧‧反射防止膜
41‧‧‧柵電極開口部
42‧‧‧匯流排電極開口部
51‧‧‧透光性基板
52‧‧‧透光性樹脂構件
53‧‧‧太陽電池
54‧‧‧背面片材
55‧‧‧透光性樹脂層
111、112、113‧‧‧經紗
121、122、123‧‧‧緯紗
131、132、133、134‧‧‧構成紗
201、202‧‧‧經紗
203、204‧‧‧緯紗
D1、D3、D4‧‧‧經紗線徑
D2、D5、D6‧‧‧緯紗線徑
Da‧‧‧絞紗之外觀上的線徑
M‧‧‧正方形形狀中之一邊的寬度
M’‧‧‧圓角四角形形狀中之一邊相應的寬度
P1、P3‧‧‧經紗配置間距
P2、P4‧‧‧緯紗配置間距
W1、W3‧‧‧經紗開口寬度
W2、W4‧‧‧緯紗開口寬度
第1圖係顯示本發明之實施形態1之具備藉由太陽電池之製造方法所形成之電極之太陽電池晶元(cell)之受光面的圖。
第2圖係顯示第1圖所示之太陽電池晶元之受光面相反側之背面的圖。
第3圖係本發明之實施形態1之太陽電池晶元的主要部分剖面圖，且為第1圖及第2圖中之A-A剖面圖。
第4圖係在用以形成電極之網版印刷步驟中所使用之印刷機中，平台(stage)部分的示意剖面圖。
第5圖係第4圖之主要部分放大說明圖。
第6圖係顯示本發明之實施形態1中形成電極之基板材料之例的俯視圖。
第7圖係顯示本發明之實施形態1中形成電極之基板材料之例的俯視圖。
第8圖係顯示網版印刷步驟中所使用之印刷遮罩的上面圖。
第9圖係第8圖中之B-B部分(柵電極對應部)之放大剖面圖。
第10圖係第8圖中之C-C部分(匯流排電極對應部)之放大剖面圖。
第11圖係在使用於本發明之實施形態1之太陽電池之製造方法的印刷遮罩中，形成電極圖案之前的遮罩(胚料(blank))的示意圖。
第12圖係將第11圖之四角部DEFG放大的圖。
第13圖係在使用於本發明之實施形態1之太陽電池之製造方法的印刷遮罩中，藉由感光性乳劑形成有電極圖案之後之印刷面側的示意圖。
第14圖係將第13圖之四角部DEFG放大的圖。
第15圖係將一般之標準印刷遮罩中之網版網目之一部分放大顯示的示意圖。
第16圖係將本發明之實施形態1之印刷遮罩之網版網目之一部分放大顯示的示意圖。
第17圖係顯示一般之標準印刷遮罩之柵電極開口部中之穿透厚度之計算例之一覽的圖表。
第18圖係顯示本發明之實施形態1之印刷遮罩之柵電極開口部中之穿透厚度之計算例之一覽的圖表。
第19圖係顯示實施形態1之印刷遮罩之網版網目相對於一般之標準印刷遮罩之網版網目之相對之塗料之使用比率之一覽的圖表。
第20圖係說明本發明之實施形態2之太陽電池模組之製造方法之程序的剖面示意圖。
第21圖係說明本發明之實施形態2之太陽電池模組之製造方法之程序的剖面示意圖。
以下根據圖式詳細說明本發明之太陽電池之製造方法、印刷遮罩、太陽電池及太陽電池模組的實施形態。另外，本發明並不限定於以下的記述，只要在不脫離本發明之要旨的範圍內，均可適當變更。此外，在以下的圖式中，為了易於理解，會有各構件之縮尺與實際不同的情形。在各圖式間亦復相同。此外，即使是俯視圖，亦為了使圖式易於觀看，而有附上陰影線(hatching)的情形。
(實施形態1)
第1圖係顯示具備本發明之實施形態1之藉由太陽電池之製造方法所形成之電極之太陽電池晶元1之受光面的圖。第2圖係顯示第1圖所示之太陽電池晶元1之受光面相反側之背面的圖。
在太陽電池晶元1的受光面係設有受光面側電極，其係由以彼此正交之方式配置的柵電極21及表面匯流排 電極22所構成。在第1圖中，以箭頭符號X所示的左右方向為柵電極21的長度方向，而以箭頭符號Y所示的上下方向為表面匯流排電極22的長度方向。
在太陽電池晶元1的背面係設有由鋁(aluminum)所構成的背面鋁電極23及背面匯流排電極24。在第2圖中，與表面匯流排電極22之長度方向相同之方向且為箭頭符號Y所示的上下方向，為表面匯流排電極22的長度方向。
第3圖係本發明之實施形態1之太陽電池晶元1的主要部分剖面圖，且為第1圖及第2圖中之A-A剖面圖。圖中，上側為受光面(表面)。在太陽電池晶元1中，係藉由磷(phosphorus)擴散而在p型矽基板31的上面形成n型雜質擴散層32，而形成有具有pn接合的光電轉換部。在n型雜質擴散層32的上側，係形成有反射防止膜33。在反射防止膜33的上側，係設有表面匯流排電極22。表面匯流排電極22之下方的反射防止膜33係藉由燒成而熔融，而表面匯流排電極22係與n型雜質擴散層32電性連接。在p型矽基板31的背面側，係設有背面鋁電極23及背面匯流排電極24。另外，第3圖係顯示鄰接之柵電極21間之區域中之沿著柵電極21之長度方向的剖面，因此柵電極21並未顯示。
接著說明用以製造第1圖至第3圖所示之太陽電池晶元1的步驟。另外，在此所說明的步驟，係與使用了矽基板之一般的太陽電池晶元的製造步驟相同，故未特別圖示。
首先，將p型矽基板31投入於熱氧化爐，於存在有氧氯化磷(phosphorus oxychloride)(POCl3)蒸氣下進行加 熱。藉此，使磷玻璃(phosphorus glass)形成於p型矽基板31的表面而使磷擴散於p型矽基板31中，而於p型矽基板31的表層形成n型雜質擴散層32。
接著，在氟酸(hydrofluoric acid)溶液中將矽基板的磷玻璃層去除之後，例如藉由電漿(plasma)CVD法將氮化矽膜(SiN膜)形成於n型雜質擴散層32上做為反射防止膜33。反射防止膜33的膜厚及折射率係設定為最能抑制光反射的值。另外，亦可疊層有折射率不同的2層以上的膜。此外，反射防止膜33亦可藉由濺鍍(sputtering)法等，不同的成膜方法來形成。
接著，將混入有銀的金屬塗料，藉由網版印刷以梳子形印刷於矽基板的受光面，且將混入有鋁的金屬塗料藉由網版印刷整面地印刷於矽基板的背面之後，實施燒成處理而形成受光面側電極與背面電極。在矽基板的受光面，受光面側電極之下的反射防止膜33係藉由燒成而熔融，而受光面側電極係與n型雜質擴散層32電性連接。藉由以上之方式，而製作第1圖至第3圖所示的太陽電池。
接著說明本實施形態之太陽電池晶元之製造方法中的電極形成方法。第4圖係在用以形成電極之網版印刷步驟中所使用之印刷機中，平台部分的示意剖面圖。在網版印刷步驟中，係隔著印刷遮罩2，在基板材料3電極形成面塗布金屬塗料5。第5圖係第4圖之主要部分放大說明圖。
第4圖及第5圖所示的印刷機係具備設置基板材料3的平台4，而在平台4係具備用以固定基板材料3的抽吸 機構7。抽吸機構7係藉由平台4中之空氣(air)的抽吸，而將基板材料3固定於平台4。
印刷遮罩2係具備：遮罩框架6；網版網目9，具有經紗11及緯紗12而貼附於遮罩框架6的印刷面側；及感光性乳劑10。第5圖係將平台4及遮罩框架6省略而描繪者。
第6圖及第7圖係顯示實施形態1中形成電極之基板材料之例的俯視圖。以基板材料3而言，係例如第6圖所示使用正方形形狀的基板，且如第7圖所示使用正方形四個角落設為圓弧狀的圓角四角形形狀的基板。第6圖所示之正方形形狀中之一邊的寬度M、第7圖所示之圓角四角形形狀中之一邊相應的寬度M’係例如設為156mm。
以基板材料3而言，係使用例如薄板狀之矽的矽晶圓(silocon wafer)。在為了製造以上所述之太陽電池晶元1的步驟中，係例如使用形成有反射防止膜33之狀態的矽基板。另外，基板材料3只要可藉由網版印刷步驟形成電極，亦可為任何的材質者。
金屬塗料5係包含屬於電極材料的導電性材料，且經調整成分為保持所希望的黏度。以使用於金屬塗料5之具代表性的導電性材料而言，係例如有金、銀、銅、鉑及鈀(palladium)等。金屬塗料5係包含該等導電性材料之一個或複數個。
印刷機係在載有金屬塗料5之狀態的印刷遮罩2上掃描刮刀(squeegee)8，藉此隔著印刷遮罩2而將金屬塗料5塗布於基板材料3的電極形成面。藉由在印刷遮罩2中被感 光性乳劑10所覆蓋(cover)的部分中，不使金屬塗料5通過，而在露出網版網目9的部分則使金屬塗料5通過，使得印刷機將印刷遮罩2之印刷圖案轉印於電極形成面上。
藉由網版印刷而塗布於基板材料3的金屬塗料5，係藉由一般被稱為燒成的處理而成為電極。在燒成步驟中，係在燒成爐中實施峰值(peak)溫度設為900度以下的溫度，較佳為750度至800度之溫度的加熱處理。在燒成爐中之加熱處理的時間，大致設為2分鐘以內。
在藉由網版印刷形成電極之前而進行了p型電極與n型電極的分離(以下稱pn分離)時，為了抑制因為電極材料的附著所導致之洩漏(leak)電流的產生，必須抑制金屬塗料5附著至基板材料3之外緣側面13，而且要設置第1圖所示的空白14。為此之故，係以藉由感光性乳劑10覆蓋印刷遮罩2之周緣部之方式進行圖案形成為理想。此外，在電極形成後藉由雷射(laser)加工等進行pn分離時，為了要抑制洩漏電流的產生，也以抑制金屬塗料5附著於基板材料3的外緣側面13，而且設置空白14為理想。
藉由以上的步驟，形成太陽電池用電極。另外，除太陽電池用電極的形成方法以外，均藉由以上所述之一般的製造方法來製造太陽電池晶元。
接著詳細說明實施形態1之形成太陽電池晶元1之受光面側電極之電極所使用的印刷遮罩2。第8圖係顯示網版印刷步驟中所使用之印刷遮罩2的上面圖。第9圖係第8圖中之B-B部分(柵電極對應部)的放大剖面圖。第9圖係在與 緯紗12平行之角度下的剖面圖。第8圖之箭頭符號X所示的左右方向係與柵電極21的長度方向對應。第8圖之箭頭符號Y所示的上下方向，係與表面匯流排電極22的長度方向對應。網版網目9係具有經紗11、緯紗12、及感光性乳劑10。在感光性乳劑10中，如第9圖所示，係設有柵電極開口部41，做為屬於使網版網目9露出之部分之開口部20的一部分。
第10圖係第8圖中之C-C部分(匯流排電極對應部)的放大剖面圖。第10圖係與緯紗12平行角度下的剖面圖。在感光性乳劑10中，如第10圖所示，係設有匯流排電極開口部42做為開口部20的一部分。實施形態1之印刷遮罩2，其特徵為用以保持金屬塗料5的網版網目9，將2條構成紗經絞繞而編織的絞紗使用於經紗及緯紗而藉由與一般的網版網目相同的平織進行製網而成。另外，在第9圖及第10圖中，係將絞紗單純化而描繪成單線。
第11圖係在實施形態1之使用於太陽電池之製造方法之印刷遮罩2中，形成電極圖案之前之遮罩(胚料)的示意圖。第12圖係將第11圖之四角部DEFG放大的圖。第12圖之外周角部DEFG係與第11圖之四角部DEFG對應。第11圖中以箭頭符號X所示的上下方向，係成為柵電極21之長度方向的方向。第11圖中以箭頭符號Y所示的水平方向，係成為表面匯流排電極22之長度方向的方向。第11圖係使第8圖順時針方向旋轉90度的配置圖。遮罩(胚料)係藉由網版網目9與遮罩框架6而構成。在遮罩框架6的印刷面側，貼附有網版網目9。
此外，第12圖亦為顯示網版網目9之製網方法的俯視圖。網版網目9係具有經紗111至113、緯紗121至123。圖中，為使經紗與緯紗明確，僅在經紗加入有陰影線。
在實施形態1之網版網目9中，係以經紗與緯紗交互地上下更替之方式製網。亦即，緯紗121係以通過經紗111之下方、經紗112之上方、經紗113之下方之方式製網。緯紗122係以通過經紗111之上方、經紗112之下方、經紗113之上方之方式製網。緯紗123係以通過經紗111之下方、經紗112之上方、經紗113之下方之方式製網。
在此，在實施形態1的網版網目9中，並非使用經紗與緯紗分別各1條，而是使用預先經絞繞2條構成紗而編織的絞紗使用於經紗及緯紗進行製網。2條構成紗係以盡可能地不空出間隙之方式牢固地編織，以使金屬塗料5不會通過該2條構成紗之間。另外，在實施形態1之印刷遮罩2中，網版網目9的構成除了將2條構成紗經絞繞而編織的絞紗使用於經紗及緯紗以外，均與一般之標準印刷遮罩之網版網目的構成相同。
第13圖係顯示在實施形態1之使用於太陽電池之製造方法的印刷遮罩2中，藉由感光性乳劑10形成有電極圖案(開口部)之後的印刷面側的示意圖。第14圖係將第13圖之四角部DEFG放大的圖。第14圖之外周角部DEFG係與第13圖之四角部DEFG對應。此外，第11圖之外周角部DEFG係與第13圖之四角部DEFG對應，而第12圖之外周角部DEFG係與第14圖之四角部DEFG對應。第13圖中以箭頭符號X所 示的上下方向，係成為柵電極21之長度方向的方向。第13圖中以箭頭符號Y顯示的左右方向，係成為表面匯流排電極22之長度方向的方向。
如第13圖及第14圖所示，印刷遮罩2係將感光性乳劑10之圖案予以塗布形成於網版網目9者，且具備網版網目9、用以覆蓋網版網目9之一部分的感光性乳劑10、及遮罩框架6。感光性乳劑10係具有由柵電極開口部41與匯流排電極開口部42所構成的開口部20。柵電極開口部41係配置成第13圖及第14圖中以箭頭符號X所示的上下方向成為長度方向。匯流排電極開口部42係配置成第13圖及第14圖中以箭頭符號Y所示的左右方向成為長度方向。
依據印刷遮罩2，如第5圖所示在被感光性乳劑10所覆蓋的部分中，係阻止金屬塗料5通過至印刷面側，而在使網版網目9露出的部分，亦即開口部20中，則係使金屬塗料5通過至印刷面側。遮罩框架6係用以保持感光性乳劑10及網版網目9。
印刷遮罩2只要是具備適於用以形成電極之網版印刷的特性者，則亦可適當變更構成。例如，在印刷遮罩2中，一般而言係使用不鏽鋼(stainless)做為網版網目的材料。然而，不限定於此，印刷遮罩2亦可為使用由合成纖維系材料所構成的網版網目、或由不鏽鋼以外之其他金屬材料所構成的網版網目，以取代不鏽鋼。此外，印刷遮罩2亦可設為將金屬構件之圖案貼著於網版網目進行使用者，以取代感光性乳劑10。
接著，與1條經紗與1條緯紗進行製網的一般的 標準印刷遮罩的網版網目進行比較，來說明實施形態1之通過印刷遮罩2中之網版網目9的金屬塗料的噴出量。第15圖係將一般的標準印刷遮罩中之網版網目的一部分予以放大顯示的示意圖。第16圖係將實施形態1之印刷遮罩2之網版網目9的一部分予以放大顯示的示意圖。圖中，為使經紗與緯紗明確，僅在經紗加入有陰影線。
首先參照第15圖來說明一般的標準印刷遮罩中的網版網目。一般的標準印刷遮罩中的網版網目，係以1條經紗與1條緯紗交互地上下更替之方式製網。
經紗201及經紗202係以經紗線徑D1而形成。緯紗203及緯紗204係以緯紗線徑D2而形成。相鄰的經紗彼此，係隔開經紗開口寬度W1的間隔而配置。相鄰的緯紗彼此，係隔開緯紗開口寬度W2的間隔而配置。經紗配置間距(pitch)P1係經紗開口寬度W1與經紗線徑D1的合計值。緯紗配置間距P2係緯紗開口寬度W2與緯紗線徑D2的合計值。配置間距係相當於相鄰之紗之中心軸間的距離。
緯紗係於通過某經紗之下側時，通過與該經紗鄰接之經紗的上側。此外，緯紗係於通過某經紗之上側時，通過與該經紗鄰接之經紗的下側。藉由重複此種製網圖案將經紗與緯紗以平織方式製網，來構成網版網目。一般而言，經紗線徑D1與緯紗線徑D2係相同，而經紗開口寬度W1與緯紗開口寬度W2亦相同。
做為顯示自網版網目噴出金屬塗料5之量的指標，係使用穿透厚度T的指標。茲根據第15圖來說明穿透厚 度T。在網版網目之開口部充填相應於網版網目之厚度(以下稱紗厚)的金屬塗料，於進行印刷操作，且卸除網版網目時，並不會噴出所有充填於該開口部的充填量。亦即，充填於網版網目之開口部內的金屬塗料中，一部分的金屬塗料會因為表面張力而留下來。
因此，所印刷之金屬塗料的厚度，僅留在開口部內之金屬塗料的厚度會比紗厚還薄。再者，在進行印刷操作，將網版網目卸除之後，金屬塗料5擴展於基板上時的高度即為穿透厚度T。金屬塗料5自網版網目噴出的量，一般而言雖為被稱為穿透容積或穿透體積的指標，但由於為具有長度之次元的指標，因此在本說明書中稱為穿透厚度。此外，開口率K係從上面觀看印刷遮罩而無網目(經紗、緯紗)之部分之面積之相對於網版網目整體的比例。第15圖所示之一般的標準印刷遮罩中的穿透厚度TA及開口率KA，係以下列公式來表示。
穿透厚度TA=(開口面積×紗厚)/(經紗配置間距×緯紗配置間距)
開口率KA=開口面積/(經紗配置間距×緯紗配置間距)
開口面積=經紗開口寬度W1×緯紗開口寬度W2
經紗配置間距P1=經紗開口寬度W1+經紗線徑D1
緯紗配置間距P2=緯紗開口寬度W2+緯紗線徑D2
通常情形下，W1=W2、D1=D2、P1=P2。紗厚一般而言係與將經紗線徑與緯紗線徑加總的值相同。於編織紗後，在進行如壓碎的加工(以下稱為壓延(calendering)加工)的網版網目中，可使用紗厚至(經紗線徑+緯紗線徑)之50%左 右者。
第17圖係顯示一般的標準印刷遮罩之柵電極開口部(與實施形態1之印刷遮罩2中之柵電極開口部41對應)中之穿透厚度TA之計算例之一覽的圖表。在第17圖中，係就樣本(sample)A1至樣本A4之4種樣本來顯示穿透厚度TA的計算例。在此，係將經紗開口寬度W1與緯紗開口寬度W2設為相同(W1=W2)、經紗線徑D1與緯紗線徑D2設為相同(D1=D2)、經紗配置間距P1與緯紗配置間距P2設為相同(P1=P2)。
樣本A1係每1吋配置200條紗，且使用線徑為40μm之紗的「200 ψ 40」。在樣本A1中，由於每25.4mm排列有200條紗，因此紗的配置間距成為25.4mm/200條=127μm。開口寬度係與從配置間距扣除紗的線徑的值相等。在樣本A1中，由於紗的線徑為40μm，因此開口寬度成為87μm。紗厚係設為與施行了壓延加工之一般的網版網目的紗厚相等。第17圖所記載的紗厚，係一般的網版網目的紗厚的值。在此種條件的樣本A1中，開口率KA係46.9%，而穿透厚度TA係29.6μm。
樣本A2係每1吋配置250條紗，且使用線徑為30μm之紗的「250 ψ 30」。在樣本A2中，紗的配置間距係成為25.4mm/250條=102μm。開口寬度係與從配置間距扣除紗的線徑的值相等。在樣本A2中，由於紗的線徑為30μm，因此開口寬度成為72μm。紗厚係設為與施行了壓延加工之一般的網版網目的紗厚相等。第17圖所記載的紗厚，係一般的網版網目的紗厚的值。在此種條件的樣本A2中，開口率KA係49.7%， 而穿透厚度TA係22.8μm。
樣本A3係每1吋配置290條紗，且使用線徑為20μm之紗的「290 ψ 20」。在樣本A3中，紗的配置間距係成為25.4mm/290條=88μm。開口寬度係與從配置間距扣除紗的線徑的值相等。在樣本A3中，由於紗的線徑為20μm，因此開口寬度成為68μm。紗厚係設為與施行了壓延加工之一般的網版網目的紗厚相等。第17圖所示的紗厚，係一般的網版網目之紗厚的值。在此種條件的樣本A3中，開口率KA係59.5%，而穿透厚度TA係20.8μm。
樣本A4係每1吋配置360條紗，且使用線徑為16μm之紗的「360 ψ 16」。在樣本A4中，紗的配置間距係成為25.4mm/360條=71μm。開口寬度係與從配置間距扣除紗的線徑的值相等。在樣本A4中，由於紗的線徑為16μm，因此開口寬度成為55μm。紗厚係設為與施行了壓延加工之一般的網版網目的紗厚相等。第17圖所記載的紗厚，係一般的網版網目之紗厚的值。在此種條件的樣本A4中，開口率KA係59.8%，而穿透厚度TA係16.7μm。
接著參照第16圖來說明實施形態1之印刷遮罩2中的網版網目9。實施形態1之印刷遮罩2中之網版網目9的構成，除了將2條構成紗經絞繞而編織的絞紗使用於經紗及緯紗以外，均與一般的標準印刷遮罩的網版網目的構成相同。印刷遮罩2中的網版網目9，係以1條經紗(絞紗)與1條緯紗(絞紗)交互地上下更替之方式藉由平織進行製網。
經紗111、經紗112及經紗113，係分別藉由經紗 線徑D3的構成紗131與經紗線徑D4的構成紗132經絞繞而編織的絞紗所構成。緯紗121、緯紗122及緯紗123係分別藉由緯紗線徑D5之構成紗133與緯紗線徑D6之構成紗134經絞繞而編織的絞紗所構成。相鄰之經紗彼此，係隔開經紗開口寬度W3的間隔而配置。相鄰之緯紗彼此，係隔開緯紗開口寬度W4的間隔而配置。經紗配置間距P3係經紗開口寬度W3與經紗線徑D3與經紗線徑D4的合計值。緯紗配置間距P4係緯紗開口寬度W4與緯紗線徑D5與緯紗線徑D6的合計值。配置間距係相當於相鄰之紗之中心軸間的距離。
緯紗係於通過某經紗之下側時，通過與該經紗鄰接的經紗的上側。此外，緯紗係於通過某經紗之上側時，通過與該經紗鄰接的經紗的下側。藉由重複此種製網圖案將經紗與緯紗以平織方式進行製網，而構成了網版網目9。第16圖所示之印刷遮罩2中之穿透厚度TB及開口率KB，係以下列公式來表示。
穿透厚度TB=(開口面積×紗厚)/(經紗配置間距×緯紗配置間距)
開口率KB=開口面積/(經紗配置間距×緯紗配置間距)
開口面積=經紗開口寬度W3×緯紗開口寬度W4
經紗配置間距P3=經紗開口寬度W3+經紗線徑D3+經紗線徑D4
緯紗配置間距P4=緯紗開口寬度W4+緯紗線徑D5+緯紗線徑D6
做為一例，W3=W4、D3=D4=D5=D6、P3=P4。紗 厚做為一例，係與將經紗線徑與緯紗線徑加總的值相同。於編織紗後，在進行了壓延加工的網版網目9中，係可使用紗厚至(經紗線徑+緯紗線徑)之50%左右者。
第18圖係顯示實施形態1之印刷遮罩2之柵電極開口部41中之穿透厚度TB之計算例之一覽的圖表。在第18圖中，係就樣本B1至樣本B4之4種樣本顯示穿透厚度TB的計算例。在此，係將經紗開口寬度W3與緯紗開口寬度W4設為相同(W3=W4)、經紗線徑D3與經紗線徑D4與緯紗線徑D5與緯紗線徑D6設為相同(D3=D4=D5=D6)、經紗配置間距P3與緯紗配置間距P4設為相同(P3=P4)。此外，經紗配置間距P3及緯紗配置間距P4係設為與比較例之一般的標準印刷之網版網目的經紗配置間距P1相同。
樣本B1係每1吋配置200條紗，且使用線徑為40μm之2條紗經絞繞而編織之絞線做為經紗與緯紗的「200 ψ 40雙層(double)」。在此的200條，係指絞紗為200條。在樣本B1中，由於每25.4mm排列有200條絞紗，因此絞紗的配置間距係成為25.4mm/200條=127μm。開口寬度係與從配置間距扣除絞紗的線徑的值相等。在樣本B1中，經紗線徑D3與經紗線徑D4為40μm，絞紗外觀上的線徑係成為2倍的80μm(第18圖中之線徑之欄的( )內)。然而，藉由進行與一般之標準印刷相同程度的壓延加工，絞紗之外觀上的線徑Da即成為63μm。因此，在樣本B1中，開口寬度成為從配置間距扣除絞紗之外觀上之線徑Da之值的64μm。紗厚係設為單純編織絞紗的值(絞紗之外觀上的線徑Da的2倍)。在此種 條件的樣本B1中，開口率KB係25.4%，而穿透厚度TB係32.0μm。
樣本B2係每1吋配置250條紗，且使用線徑為30μm之2條紗經絞繞而編織之絞紗做為經紗及緯紗的「250 ψ 30雙層」。在此的250條，係指絞紗為250條。在樣本B2中，由於每25.4mm排列有250條絞紗，因此絞紗的配置間距成為25.4mm/250條=102μm。開口寬度係與從配置間距扣除絞紗的線徑的值相等。在樣本B2中，經紗線徑D3與經紗線徑D4係30μm，絞紗之外觀上的線徑係成為2倍的60μm(第18圖中之線徑之欄的( )內)。然而，藉由進行與一般之標準印刷相同程度的壓延加工，絞紗之外觀上的線徑Da即成為46μm。因此，在樣本B2中，開口寬度係成為從配置間距扣除絞紗之外觀上之線徑Da之值的56μm。紗厚係設為單純編織絞紗的值(絞紗之外觀上之線徑Da的2倍)。在此種條件的樣本B2中，開口率KB係30.1%，而穿透厚度TB係27.7μm。
樣本B3係每1吋配置290條紗，且使用線徑為20μm之2條紗經絞繞而編織之絞紗做為經紗及緯紗的「290 ψ 20雙層」。在此的290條，係指絞紗為290條。在樣本B3中，由於每25.4mm排列有290條絞紗，因此絞紗的配置間距係成為25.4mm/290條=88μm。開口寬度係與從配置間距扣除絞紗之線徑的值相等。在樣本B3中，經紗線徑D3與經紗線徑D4係20μm，而絞紗之外觀上的線徑係成為2倍的40μm(第18圖中之線徑之欄的( )內)。然而，藉由進行與一般之標準印刷相同程度的壓延加工，絞紗之外觀上的線徑Da即成 為35μm。因此，在樣本B3中，開口寬度係成為從配置間距扣除絞紗之外觀上之線徑Da之值的53μm。紗厚係設為單純編織絞紗的值(絞紗之外觀上之線徑Da的2倍)。在此種條件的樣本B3中，開口率KB係36.3%，而穿透厚度TB係25.4μm。
樣本B4係每1吋配置360條紗，且使用線徑為16μm之2條紗經絞繞而編織之絞紗做為經紗及緯紗的「360 ψ 16雙層」。在此的360條，係指絞紗為360條。在樣本B4中，由於每25.4mm排列有360條絞紗，因此絞紗的配置間距係成為25.4mm/360條=71μm。開口寬度係與從配置間距扣除絞紗之線徑的值相等。在樣本B4中，經紗線徑D3與經紗線徑D4係16μm，而絞紗之外觀上的線徑係成為2倍的32μm(第18圖中之線徑之欄的( )內)。然而，藉由進行與一般的標準印刷相同程度的壓延加工，絞紗之外觀上的線徑Da即成為28μm。因此，在樣本B4中，開口寬度係成為從配置間距扣除絞紗之外觀上之線徑Da之值的43μm。紗厚係設為單純編織絞紗的值(絞紗之外觀上之線徑Da的2倍)。在此種條件的樣本B4中，開口率KB係36.7%，而穿透厚度TB係20.5μm。
第19圖係實施形態1之印刷遮罩之網版網目相對於一般之標準印刷之網版網目之相對之塗料之使用比率之一覽的圖表。第19圖係根據第17圖與第18圖而求出。
例如，實施形態1之印刷遮罩2之樣本B1：「200 ψ 40雙層」，與一般之標準印刷遮罩之樣本A1：「200 ψ 40」比較，配置間距雖同樣為127μm，但由於開口寬度從87μm減小至64μm，因此開口率從46.9%下降至25.4%。 另一方面，穿透厚度則從29.6μm增加至32.0μm。再者，將穿透厚度與開口率相乘的值，係從13.9減少至8.1，而其比率為58.6%。
亦即，當一般之標準印刷遮罩之樣本A1：「200 ψ 40」之網版網目中所含之金屬塗料的量設為1時，實施形態1之印刷遮罩2之樣本B1：「200 ψ 40雙層」之網版網目9中所含之金屬塗料的量即成為0.586。同樣地，當樣本A2：「250 ψ 30」之網版網目中所含之金屬塗料的量設為1時，樣本B2：「250 ψ 30雙層」之網版網目9中所含之金屬塗料的量即成為0.737。
同樣地，當樣本A3：「290 ψ 20」之網版網目中所含之金屬塗料的量設為1時，樣本B3：「290 ψ 20雙層」之網版網目9中所含之金屬塗料的量即成為0.742。同樣地，當樣本A4：「360 ψ 16」之網版網目中所含之金屬塗料的量設為1時，樣本B4：「360 ψ 16雙層」之網版網目9中所含之金屬塗料的量即成為0.753。
在此種網版網目9中，在從上面觀看網版網目9時之絞紗所形成之遮蔽部的1邊，交替配置有構成紗為1條的部分與2條的部分。因此，即使配置間距相同時，開口寬度也較將1條紗平織時更為狹小，且開口率變小。另一方面，在網版網目9中，由於絞紗係絞繞2條構成紗而編織，因此印刷遮罩2的紗厚，較將1條紗進行平織時更高。例如，雖亦依壓延加工的程度而有不同，但較構成紗2條量更高，且較4條量更低，平均而言可設為3條量左右的高度。亦即，在網版網目9 中，藉由調整構成紗之線徑與壓延加工的加工程度，可降低開口率並且增大紗厚。
如此，藉由使用實施形態1之印刷遮罩2而進行柵電極的網版印刷，即可抑制開口率而一面描繪精細的細線電極圖案並印刷，一面增加穿透厚度。因此，藉由使用實施形態1之印刷遮罩2而進行柵電極的網版印刷，即可一面使柵電極的寬度較細一面將柵電極的厚度確保為較厚，而實現細線電極不易斷線的厚度。藉此，即可降低太陽電池之受光面側中之屏蔽損耗(shadow loss)，並且降低電極的電阻而降低電阻損耗，而可提升太陽電池的發電效率。
此外，藉由使用實施形態1之印刷遮罩2而進行匯流排電極的網版印刷，即可將網版網目9中所含之塗料量本身抑制為較少。因此，可抑制使用於匯流排電極的塗料量，且電極印刷整體可抑制塗料使用量。藉此，即可降低電極的成本，且可降低太陽電池的製造成本。
亦即，藉由使用利用了藉由2條構成紗經絞繞而編織之紗所製網之網版網目9的印刷遮罩2而進行網版印刷，即可一面抑制受光面側電極之印刷所需之金屬塗料5整體的使用量，一面供給足以描繪厚度較厚之柵電極21的金屬塗料5。藉此，即可提升太陽電池的發電效率，並且降低太陽電池的製造成本。
另外，在上述中，雖已說明了在經紗與緯紗之兩方使用絞紗的情形，但也可在經紗與緯紗中至少一方使用絞紗。然而，若要獲得充分的效果，係以在經紗與緯紗之兩方使 用絞紗為佳。
此外，在上述中，雖已說明了經紗(絞紗)之線徑與緯紗(絞紗)之線徑相同時的效果，但即使在將經紗(絞紗)之線徑與緯紗(絞紗)之線徑變更為不同的線徑時，也可獲得與上述相同的效果。此外，在上述中，雖已說明了構成經紗(絞紗)之2條構成紗之線徑相同時的效果，但即使是將構成經紗(絞紗)之2條構成紗之線徑分別變更為不同的線徑時，也可獲得與上述相同的效果。即使變更各者的線徑亦無妨。同樣地，即使在將構成緯紗(絞紗)之2條構成紗之線徑分別變更為不同的線徑時，也可獲得與上述相同的效果。此外，即使是構成經紗或緯紗之各者各2條的構成紗，亦即4條構成紗全都為不同的線徑，也可獲得與上述相同的效果。藉由以此方式製作構成紗的線徑而變更絞紗的構成，即可自由地變更相鄰之經紗彼此的間隔或經紗的配置間距。此外，可自由地變更相鄰之緯紗彼此的間隔或緯紗的配置間距。藉此，即可依據電極圖案而將開口率及穿透厚度調整為適當的值。
此外，藉由使用實施形態1之印刷遮罩2，即使使用一般的印刷機，也可削減使用於電極之印刷的金屬塗料的使用量。因此，除了使用實施形態1之印刷遮罩2做為印刷遮罩以外，均可藉由一般的網版印刷方法，一面描繪厚度較厚之細線柵電極，一面削減電極整體之金屬塗料的使用量。此外，在一般的印刷機中只要將印刷遮罩變更為實施形態1的印刷遮罩2，即可易於實施以上所述的網版印刷，而具有優異的通用性。此種實施形態1的印刷遮罩2，對於太陽電池之受光面側電極 的形成尤具功效。
另外，在將配置間距設為相同，且使用將2條構成紗橫向排列的2條構成的經紗(緯紗)時，無法獲得以上所述的效果。亦即，單純將2條構成紗橫向排列而構成經紗(緯紗)時，雖可降低開口率，但無法爭取到紗厚。
如上所述，在實施形態1中，係在電極的網版印刷中，使用利用了網版網目的印刷遮罩，該網版網目係使用2條構成紗經絞繞而編織的絞紗進行製網而成。藉此，即使在經細線化之柵電極的印刷中，也可形成具有不易斷線之電極高度的電極。此外，在匯流排電極之印刷中，可降低金屬塗料的使用量。因此，依據實施形態1，可提升太陽電池的發電效率，並且可降低太陽電池的製造成本。綜上所述，實施形態1之太陽電池的製造方法、印刷遮罩及太陽電池，對於太陽電池的低成本化具有功效。
(實施形態2)
接著說明使用了實施形態1之藉由太陽電池的製造方法所製作之太陽電池晶元1的太陽電池模組。第20圖及第21圖係說明實施形態2之太陽電池模組之製造方法之程序的剖面示意圖。在第20圖及第21圖中，雖顯示上側設置做為受光面(表面)的狀態，但在組裝太陽電池模組時，係在第20圖及第21圖中上下反轉的狀態下進行組裝。
首先，在透光性基板51上設置透光性樹脂構件52。接著，在透光性樹脂構件52上設置附有配線之太陽電池53。附有配線之太陽電池53係將實施形態1之使用太陽電池 之製造方法所製作的預定片數的太陽電池晶元1(參照第1圖至第3圖)並排，並藉由做為連接構件之附有銲錫之銅線等將相鄰之太陽電池晶元1之表面匯流排電極22彼此予以連接而電性串聯配線接合而形成。另外，使用於配線的材料，除附有銲錫之銅線以外，只要是具有導電性的材料均無妨。附有配線之太陽電池53係以各太陽電池晶元1的背面為上，設置於透光性樹脂構件52之上方。
接著在附有配線之太陽電池53上方，依序設置透光性樹脂構件52及背面片材(sheet)54。在第20圖中，係從圖的上部依序顯示透光性基板51、透光性樹脂構件52、附有配線之太陽電池53、及重疊有透光性樹脂構件52及背面片材54的狀態。
藉由在將該等構件壓接的狀態下施行加熱處理，如第21圖所示，製作經將密封有附有配線之太陽電池53的透光性樹脂層55、透光性基板51、及背面片材54一體化的太陽電池模組。藉由使用實施形態1之具備藉由太陽電池之形成方法所形成之電極的太陽電池晶元1，即可以低的製造成本來製作發電效率高的太陽電池。
在太陽電池模組之製作中的加熱及壓接的處理中，係以使用被稱為層壓機(laminating machine)的真空加熱壓接裝置為理想。層壓機係藉由將透光性樹脂構件52或背面片材54加壓變形，且進一步使該等熱硬化而予以一體化，並且將太陽電池密封於透光性樹脂層55。
真空加熱壓接裝置係在減壓環境下，將各構件加 熱及壓接。藉此，對於透光性基板51及透光性樹脂構件52間、透光性樹脂構件52及附有配線之太陽電池53間、附有配線之太陽電池53及透光性樹脂構件52間、透光性樹脂構件52及背面片材54間之任一者，都可防止空隙或氣泡的殘留，而可藉由均勻的壓力來壓接各構件。
在真空加熱壓接裝置的加熱及壓接的處理，係在200度以下，較佳為150度至200度的溫度下實施。加熱及壓接之處理的溫度，係設為可藉由透光性樹脂構件52的材質等適當變更者。
以透光性基板51而言，係例如使用玻璃基板。透光性基板51只要可穿透太陽光者即可，亦可為由玻璃以外的材質所構成者。透光性樹脂構件52係包括乙烯-醋酸乙烯(ethylene-vinyl acetate)系、聚乙烯丁醛(polyvinyl butyral)系、環氧樹脂(epoxy)系、丙烯酸(acrylic)系、胺甲酸乙酯(urethane)系、烯烴(olefin)系、聚酯(polyester)系、矽系、聚苯乙烯(polystyrene)系、聚碳酸酯(polycarbonate)系及橡膠(rubber)系等之樹脂中之一個或複數個。透光性樹脂構件52只要可穿透太陽光，亦可為使用在此所舉出之以外的任何材質者。
以背面片材54而言，係使用由聚酯系、聚乙烯系、聚碳酸酯系及聚醯亞胺(polyimide)系等之樹脂中之一個或複數個所構成的片材。背面片材54只要是具有足以保護太陽電池模組之強度、耐濕性及耐候性者，則亦可為在此所舉出之以外的任何材質所構成者。背面片材54為了提升強度、耐濕性 及耐候性，不僅樹脂材料，也可為由貼合有金屬箔材料的複合材料所構成者。此外，背面片材54亦可為藉由蒸鍍等將具有高光反射率的金屬材料、或具有高折射率的透明構件予以貼合於樹脂材料者。
太陽電池模組的端面，為了使疊層(laminate)加工的密著性提升，且防止水分等自外部侵入，亦可設為藉由由橡膠系樹脂構件等所構成的帶(tape)來保護。以橡膠系樹脂構件而言，係例如使用丁基橡膠(butyl rubber)等。再者，有鑑於做為構造體的易於處理性，太陽電池模組亦可設為設置包圍周圍的框架(frame)。框架係例如使用鋁、或鋁合金等的金屬構件而構成。
依據實施形態2，使用實施形態1之藉由太陽電池之製造方法所製作的太陽電池晶元1，來製作太陽電池模組。藉此，不需對一般之太陽電池模組的製作方法加以變更，藉由簡便的方法即可獲得發電效率高且廉價的太陽電池模組。因此，實施形態1之太陽電池之製造方法及實施形態2之太陽電池模組之製造方法，在工業上極具功效。
[產業上之可利用性]
綜上所述，本發明之太陽電池之製造方法，在製造發電效率高的太陽電池上具有功效。
9‧‧‧網版網目
10‧‧‧感光性乳劑
11‧‧‧經紗
12‧‧‧緯紗
20‧‧‧開口部
41‧‧‧柵電極開口部
42‧‧‧匯流排電極開口部

Claims (3)

  1. 一種太陽電池之製造方法，包括隔著印刷遮罩將包含屬於電極材料之導電性材料的塗料予以塗布於基板之電極形成面的網版印刷步驟，該印刷遮罩具有對應於具有匯流排電極部與柵電極部之電極形狀的開口部；其特徵在於：前述網版印刷步驟係包括網版網目使用設於前述開口部之前述印刷遮罩而塗布前述塗料的步驟，該網版網目為將2條構成紗經絞繞而編織的絞紗使用於經紗或緯紗之至少一方進行製網而成。
  2. 根據申請專利範圍第1項之太陽電池之製造方法，其中前述絞紗係絞繞編織有線徑不同的前述2條構成紗。
  3. 一種印刷遮罩，藉由網版印刷將含有屬於電極材料之導電性材料的塗料予以塗布於基板之電極形成面時所使用者，其特徵在於：用以保持前述塗料的網版網目，為將2條構成紗經絞繞而編織的絞紗使用於經紗或緯紗之至少一方進行製網。
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