TWI600171B - Solar cell screen printing plate and solar cell electrode printing method - Google Patents

Solar cell screen printing plate and solar cell electrode printing method Download PDF

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Description

太陽能電池用網版印刷製版及太陽能電池之電極的印刷方法
本發明關於一種網版印刷製版，其係能夠以良好的生產性製作出長期信賴性高的太陽能電池之方法，進一步詳細而言，關於一種網版印刷製版，其係藉由變更匯流排電極的光罩圖型，在維持高轉換效率的狀態下，能夠以低成本形成電極；以及使用該網版印刷製版之太陽能電池之電極的印刷方法。
對於採用以往的技術所製作出的太陽能電池之剖面圖(圖1)、表面的構造(圖2)、背面的構造(圖3)作說明。一般的太陽能電池單元，係藉由使n型的摻雜物擴散至矽等的p型半導體基板100而形成n型擴散層101，以形成pn接合。在n型擴散層101上，形成有如SiNx膜般的抗反射膜102。藉由在p型半導體基板100的背面側的大致整面塗佈鋁糊並且燒結，而形成BSF層103與鋁電極104。另外，藉著在背面塗佈含有銀等的導電性糊劑並且燒成，而形成作為集電用且稱為匯流排電極的粗電極106。另一方面，在受光面側，集電用的指狀電極107、和用以使電流由指狀電極集合所形成且稱為匯流排電極105的粗電極，係以大略呈直角相交的方式配置成梳狀。
而製造這種太陽能電池時形成電極的方法，可列舉蒸鍍法、鍍敷法、印刷法等，從容易形成且低成本等理由來 考量，一般而言是使用如以下所示般的印刷、燒成法而形成表面指狀電極107。亦即，表面電極材料一般而言採用以銀粉、玻璃料、有機賦形劑與有機溶劑作為主成分摻合而得的導電性糊劑，藉由網版印刷法等塗佈此導電性糊劑之後，在燒成爐中高溫燒結而形成表面電極。
網版印刷是指如以下所述的方法。
首先，網版印刷法所使用的網版印刷製版的形成，可藉由以感光性的乳劑111被覆混編有互相垂直的縱線與橫線的網材110，同時藉由曝光將此乳劑除去一部分，而形成大略長方形的圖型孔(圖4)。將此網版印刷製版配置於被印刷物上，並使載置於網版印刷製版上的印刷糊劑(墨水)在圖型上塗開，藉由使稱為印刷刮板112而具有柔軟性的刮刀，以適當的刮板硬度(60~80度)、刮板角度(60~80度)、壓力(印刷壓力)(0.2~0.5MPa)、印刷速度(20~100mm/sec)移動，透過圖型孔附著於被印刷物，進一步使附著於被印刷物的印刷糊劑乾燥而形成印刷圖型之方法。
此時，印刷糊劑會通過圖型孔內網材不存在的開口部而落下，在使其附著於被印刷物之後，印刷糊劑並不會附著在圖型孔內相當於縱線與橫線的部分，然而在此之後，附著在相當於開口部的部分之印刷糊劑發生流動，因此會成為均勻厚度之連續的印刷圖型。
網版印刷法是以這種方式，藉由填充在網版印刷製版上的圖型開口之印刷糊劑因為印刷刮板(刮刀)的移動而 轉印至被印刷物，藉以使與形成於網版印刷製版的圖型孔相同的圖型形成於被印刷物上之手段。
藉由這種方法形成的表面指狀電極107與Si基板100的接觸電阻(contact resistance)與電極的配線電阻，會對太陽能電池的轉換效率造成大幅影響，為了得到高效率(低電池串聯電阻、高填充因子(FF、曲線因子))，而要求接觸電阻與表面指狀電極107之配線電阻值夠低。
另外，在受光面必須減少電極面積，以儘量獲取較多的光線。為了在維持前述FF的狀態下提升短路電流(Jsc)，指狀電極必須細且剖面積大，亦即必須形成高長寬比的指狀電極。
在形成太陽能電池的電極的手段中，就形成高長寬比、超細線的手段而言，有文獻揭示了在電池單元製作出溝槽並填充糊劑之方法(日本特開2006-54374號公報)、或藉由噴墨法進行的印刷手段等。但是，前者包括在基板製作出溝槽之步驟，因此有可能會對基板造成損傷，故為不佳。後者的噴墨法具有施加壓力而由細的噴嘴噴射出液滴的機制，故雖為適於形成細線的手段，然而難以增加高度。
另一方面，網版印刷法容易製作印刷圖型，藉由調節印刷壓力可使對基板造成的損傷減少至最小限度，每枚電池單元的作業速度也快，而為低成本且生產力優異的手段。而且，藉著使用搖變性高的導電性糊劑，在轉印之後還能夠保持形狀而形成高長寬比之電極。
由以上可知，網版印刷與其他印刷手段相比，為較適合於形成低價而且高長寬比的電極之手段。
然而，在使用上述方法進行細線印刷的情況下，匯流排電極與指狀電極的連接部會變得非常細，在嚴重的情況會發生斷線的問題。在電極的受光面若指狀電極有一部分變細或發生斷線，則此部分的電阻會導致速率限制，使得曲線因子降低。
斷線的原因為匯流排電極與指狀電極的連接部的膜厚差。在網版印刷之中，糊劑塗佈量與開口部的大小成比例。亦即，開口部大的匯流排電極的糊劑塗佈量多，相對於此，開口部小的指狀電極的糊劑塗佈量少，因此匯流排電極與指狀電極的膜厚產生差異。若在此狀態下將電極燒結，則塗佈量多的匯流排電極收縮量較大，因此在匯流排電極與指狀電極的交界會發生斷線。另外，在其程度輕微的情況下，匯流排電極與指狀電極的連接部會有變得非常細的現象。
另外，在網版印刷的情況中，印刷方向(印刷刮板的行進方向)也會成為助長斷線的因素。在網版印刷製版1之中，一般而言為了防止指狀電極的斷線，印刷方向與指狀電極開口部2大致呈平行，另一方面，印刷方向與匯流排電極開口部3大致呈垂直(圖8)。此時，印刷後的電極，在對於指狀電極12而言印刷起始的一側，匯流排電極13與指狀電極12的連接部的寬度會變得非常狹窄(圖9)。尤其在細線印刷的情況明顯可觀察到。這是因為在 指狀電極開口部2與匯流排電極開口部3的連接部，印刷刮板掉進匯流排電極開口部3，使得連接部的糊劑塗佈量減少。另一方面，印刷結束的一側之匯流排電極13與指狀電極12的連接部寬度會由於糊劑塗佈量多而有變粗的傾向(圖9)。此外，圖中5為閉口部。
此外，匯流排電極開口部3與指狀電極開口部2相比寬度較大，進一步而言，如上述般，由於刮板112相對於匯流排電極開口部3呈垂直，而變得容易發生馬鞍現象。馬鞍現象是指在印刷如匯流排般印刷開口寬的部分時，開口部受到刮板112按壓(圖5)，與匯流排電極寬度方向的端部相比之下，中央部較為凹陷的現象113(圖6)。若發生馬鞍現象，則在匯流排電極寬度方向的端部高度與指狀電極的高度會產生差異。如上述般，塗佈量多的匯流排電極端部在電極燒成時的收縮率較大，因此匯流排電極13與指狀電極12的連接部會發生斷線114(圖10)。此外，圖10中的鏈線是匯流排電極13與指狀電極12的連接部。
另外，即使在將指狀電極與匯流排電極分開來印刷的情況下，也會在匯流排電極發生馬鞍現象，因此無法防止匯流排電極與指狀電極的連接部的斷線。
為了解決上述問題，有文獻揭示了使匯流排電極與指狀電極的連接部的寬度變寬之方法(日本特開2009-272405號公報)。然而，若使用此手段，則由於匯流排電極與指狀電極的連接部變得過粗，而發生會滲透或結塊。 因此會有陰影損失增加，特性降低的問題。另外，太陽能電池理所當然地是在太陽光下使用的裝置，與其他半導體裝置不同，與大衆的目光接觸的機會很多。所以對於太陽能電池而言，不只是特性，外觀也會成為非常重要的要素。前述發明中，指狀電極的粗細會因為匯流排電極與指狀電極的連接部變粗而變得不連續，會有損及美觀的問題。
另外還有一種方法，藉由將設置網版印刷製版的場所旋轉至相對於上述刮板行進方向為90°的倍數以外的角度而進行印刷，可防止刮板掉落至匯流排開口(圖7)。但是，在此情況下，刮板的行進方向相對於指狀開口變得不平行，因此在指狀電極會發生滲透而會有無法進行精細的印刷的問題。
本發明鑑於上述問題點而完成，其目的為提供一種太陽能電池用網版印刷製版，其係藉由形成具有高長寬比且電阻低的電極，能夠以低成本製造轉換效率高的太陽能電池；及使用該網版印刷製版之太陽能電池之電極的印刷方法。
為了解決上述課題，而發現本發明所關連之太陽能電池在印刷導電性糊劑而同時印刷匯流排電極與指狀電極之 太陽能電池之製造方法中，在以網版印刷形成電極時，藉由在網版印刷製版的匯流排電極部的開口部的一部分設置閉口部，可減少刮板按壓在填充於開口部的糊劑的壓力，而能夠抑制斷線，以至於完成本發明。
所以，本發明提供下述太陽能電池用網版印刷製版及太陽能電池之電極的印刷方法。
[1]：一種網版印刷製版，其係使用導電性糊劑，同時印刷匯流排電極與指狀電極之太陽能電池用的網版印刷製版，其特徵為：上述網版印刷製版的指狀電極開口部之開口寬度未達80μm，該網版印刷製版的匯流排電極開口部係具有閉口部。
[2]：如第[1]項所記載之網版印刷製版，其中由上述網版印刷製版的匯流排電極開口部之輪廓所計算出的匯流排面積之中，將60%以下設定為閉口部。
[3]：如第[1]或[2]項所記載之網版印刷製版，其中上述匯流排電極開口部中的閉口部、和指狀電極開口部與匯流排電極開口部相接的邊之間具有50μm以上700μm以下的間隔。
[4]：一種太陽能電池之電極的印刷方法，其特徵為：使用如第[1]~[3]項中任一項所記載之網版印刷製版，以刮板 的行進方向相對於匯流排電極的長邊方向而言成為垂直方向的方式印刷導電性糊劑。
此外，如果是一般所使用的指狀開口寬度80~100μm，則發生如上述般的斷線的情形很稀少。本手段為有效的情況，是在指狀開口寬度未達80μm的細線。
在使用具有如上述般的特徵的網版印刷製版進行印刷之太陽能電池之電極的印刷方法之中，為了充分得到本發明之效果，希望使印刷方向相對於匯流排電極的長邊方向而言大致呈垂直。
只要使用本發明之網版印刷製版，即可減低太陽能電池製造成本，且不會使陰影損失增加，進一步而言，不會損及太陽能電池的美觀，可防止匯流排電極與指狀電極的連接部的斷線，能夠以良好的生產性製造信賴性高的太陽能電池。
以下針對本發明作進一步詳細說明，由於本發明所關連之太陽能電池用網版印刷製版在匯流排電極部具有閉口部，故在此情況下，由匯流排電極的輪廓所計算出的開口面積之中，宜將60%以下設定為閉口部，較佳為55%以下。此外，藉由將閉口部設定為上述開口面積的30%以上，尤其是45%以上，能夠更有效地發揮出本發明的效果。另 外，網版印刷製版中的指狀電極的開口寬度未達80μm，宜為40~80μm，40μm以上未達80μm，較佳為40~75μm，更佳為45~70μm，特佳為50~60μm。
圖11係表示本發明之網版印刷製版其中一例，在圖11之中，與網版印刷製版1的印刷方向(圖中箭號方向)平行地形成多個指狀電極開口部2，同時與印刷方向垂直而形成寬度寬(Wb)的匯流排電極開口部3。另外，Wb的寬度為0.5~3mm，尤其以1~2mm為佳。此情況下，在本發明所關連之網版印刷製版1之中，在匯流排電極開口部3內形成有複數個閉口部4。這些閉口部4形成在與上述指狀電極開口部2的長邊方向對應一致的位置。此處，匯流排電極開口部3內之閉口部4，係具有由指狀電極開口部2與匯流排電極開口部3相接的一邊算起50~700μm的間隔(Wc)，較佳為100~300μm。在只有未達50μm的間隔的情況下，糊劑排出量會減少而導致斷線，另一方面，若大於700μm，則刮板的塞入造成糊劑擠出的情形變得顯著，而容易發生馬鞍現象，由於在燒成時熱收縮率的差異而會有發生斷線的顧慮。此外，各閉口部4之間的間隔為100~2,000μm，尤其以300~1,000μm為佳。
另外如上述般，各閉口部4的合計面積為匯流排電極開口部3與其閉口部4的總面積(亦即由網版印刷製版的匯流排電極開口部3之輪廓所計算出的匯流排面積)之60%以下，進一步而言，指狀電極開口部2的寬度Wf未達80μm。
藉由使用上述網版印刷製版，如圖12、13所示般，可抑制指狀電極的斷線、抑制印刷時刮板掉落在匯流排電極開口部、以及抑制匯流排電極至指狀電極的指狀電極變粗。
接下來，在以下內容敘述採用了上述網版印刷製版的本發明之太陽能電池之製作方法的其中一例。但是本發明並不受限於此方法所製作出的太陽能電池。
首先，在高純度矽中摻雜如硼或鎵般的第III族元素，比電阻定為0.1~5 Ω．cm的原切割單結晶{100}p型矽基板，使用如濃度為5~60質量%之如氫氧化鈉或氫氧化鉀般的高濃度鹼、或氫氟酸與硝酸的混合酸等對於其表面的切片損傷進行蝕刻。單結晶矽基板亦可藉由CZ法、FZ法之任一方法來製作。
接下來，在基板表面形成所謂紋理的微小凹凸。紋理是用來使太陽能電池的反射率降低的有效方法。紋理可藉著在加熱過後的氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉等的鹼溶液(濃度1~10質量%、溫度60~100℃)中浸漬10~30分鐘左右而輕易地製作。在上述溶液中，溶解既定量的2-丙醇以促進反應的情形很多。
形成紋理之後，在鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸等、或該等的混合液的酸性水溶液中洗淨。從經濟及效率的觀點看來，係以在鹽酸中洗淨為佳。為了提升清淨度，亦可在鹽酸溶液中混合0.5~5質量%之過氧化氫，加熱至60~90℃並且洗淨。
藉由使用了氧氯化磷的氣相擴散法，在此基板上形成發射層。一般的矽太陽能電池必須僅在受光面形成pn接合，為了達成此目的，必須在使兩枚基板彼此重疊的狀態下進行擴散，或必須在擴散之前，在背面形成SiO2膜或SiNx膜等作為擴散遮罩，對背面實施加工以使pn無法接合。在擴散後，以氫氟酸等除去出現在表面的玻璃。
接下來在受光面進行抗反射膜的形成。製膜係使用電漿CVD裝置，使大約100nm的SiNx膜成膜。混合使用單矽烷(SiH4)及氨(NH3)以作為反應氣體的情形很多，然而亦可使用氮氣來代替NH3，另外，為了調整製程壓力、稀釋反應氣體，進一步地在基板採用多結晶矽的情況下為了促進基板的體鈍化(bulk passivation)效果，也會有在反應氣體中混合氫氣的情形。
接下來以網版印刷法形成背面電極。在上述基板的背面，將以有機物黏結劑混合銀粉與玻璃料而得的糊劑以匯流排狀的方式進行網版印刷，然後在匯流排以外的區域將以有機物黏結劑混合鋁粉而得的糊劑進行網版印刷。印刷後，在700~800℃的溫度下燒成5~30分鐘，而形成背面電極。背面電極的形成係以藉由印刷法進行為佳，而亦可藉由蒸鍍法、濺鍍法等來製作。
接下來藉由採用了本發明相關之網版印刷製版的網版印刷法，而形成表面電極。
更詳細而言，使用設計成指狀電極寬度為30~80μm、且指狀電極間隔0.5~4.0mm，且具有梳形印刷圖型的 網版印刷製版，將混合了銀粉、玻璃料與有機物黏結劑所得到的糊劑印刷在上述基板的表面。
本發明之網版印刷製版如上述般，不需要對一般的太陽能電池之圖型作變更，如圖11所示般，只要在匯流排電極內設置閉口部即可。
一般所使用的網版印刷製版，指狀開口寬度為80~100μm。在此情況下，指狀電極能夠印刷得夠粗及厚，因此發生如上述般的斷線的情形很稀少。但是，若為指狀開口寬度未達80μm的細線，則匯流排電極與指狀電極的膜厚差變大，會因為熱收縮量的差異而發生斷線(圖9)。
因此本發明中的網版印刷製版，係在同時印刷匯流排電極與指狀電極之太陽能電池之製造方法中，由匯流排電極的輪廓所計算出的開口面積之中，將60%以下設定為閉口部，藉著使用這種網版印刷製版進行印刷，能夠避免斷線(圖13)。
在採用了具有這種特徵的網版印刷製版以進行印刷之太陽能電池之製造方法之中，為了充分得到本發明之效果，希望使印刷方向相對於匯流排電極而言大致呈垂直。
若使用本發明之網版印刷製版，則如上述般，印刷結束的一側的排出量因為匯流排電極內閉口部的存在而變小，因此也會有抑制指狀電極變粗的效果(圖12)。
若在匯流排開口部的一部分具有閉口部，則在印刷後有可能會出現未印刷到的部分。但是這部分在製作模組時會與焊接鍍敷的銅導線接著，因此不會發生外觀上的問題 。另外，與以往的匯流排電極面積相比，只要有40%以上匯流排電極面積，即可保持導線的接著強度。
另外，藉由減少匯流排電極的使用量，可製造出低成本的太陽能電池。
以這種方式在網版印刷製版的匯流排電極內設置閉口部，能夠避免匯流排電極與指狀電極的連接部的斷線。
如使用上述般的手段形成電極之後，藉由在大氣環境、700~800℃的溫度下進行熱處理5~30分鐘而使其燒結。背面電極及受光面電極的燒成亦可一次進行。
[實施例]
以下揭示實施例及比較例對本發明作具體說明，然而本發明不受限於下述實施例。
[實施例、比較例]
為了確認本發明的有效性，對於30枚半導體基板實施以下的步驟，而製作出太陽能電池。
關於印刷圖型，相對於以往的圖型A(指狀電極的開口寬度(Wf)60μm：比較例：圖8)而言，準備了在匯流排電極開口內設置閉口部的圖型B(圖11)；以及指狀開口寬度為100μm的圖型C的網版印刷製版(比較例：圖8)。匯流排電極的開口寬度Wb全部統一定為1.5mm。
此情況下，在圖型B之中，由指狀電極的開口部與匯流排電極的開口部相接的一邊算起，匯流排電極開口部內 的間隙Wc為100μm，此外，各閉口部之間的間隙為1,000μm，閉口部的合計面積為由匯流排電極開口部的輪廓所計算出的匯流排面積的55%。
首先準備邊15cm見方、厚度250μm、比電阻2.0 Ω．cm之摻硼{100}p型原切割矽基板(100)，藉由濃氫氧化鉀水溶液除去受到損傷的層，而形成紋理，在氧氯化磷環境及850℃下進行熱處理，而形成發射層101，以氫氟酸除去磷玻璃，將其洗淨並且乾燥。接下來，使用電漿CVD裝置使SiNx膜102成膜，在其背面將以有機物黏結劑混合銀粉與玻璃料而得的糊劑以匯流排狀的方式進行網版印刷(106)，然後在匯流排以外的區域將以有機物黏結劑混合鋁粉而得的糊劑進行網版印刷(104)。使有機溶劑乾燥，製作出形成有背面電極的半導體基板。
接下來在此半導體基板上，使用具有上述印刷圖型的網版印刷製版，以刮板硬度70度、刮板角度70度、印刷壓力0.3MPa、印刷速度50mm/sec，將以銀粉、玻璃料、有機賦形劑、有機溶劑作為主成分並含有作為添加物的金屬氧化物的導電性糊劑塗佈在形成於半導體基板上的抗反射膜上。印刷後，在150℃的無塵烘箱使有機溶劑乾燥，然後在800℃的空氣環境下進行燒成。
藉由光學顯微鏡對於30枚以這種方式製作出來的太陽能電池進行電極觀察，並藉由日光模擬器(在25℃的環境中，照射強度：1kW/m2、圖譜：AM1.5 Global)進行評估。另外，以光學顯微鏡觀察印刷後的指狀寬度與連接部 的寬度，並確認斷線的有無。將實施例、比較例結果的平均值揭示於表1。
在標準條件A的情況，確認匯流排電極與指狀電極的連接部有發生斷線，而以本發明相關之方法則確認沒有發生，另外，在開口寬度大的水準C的情況亦確認沒有發生。
在指狀電極寬度大的C的情況，短路電流會減少。其原因是由於寬度增加所造成的陰影損失。另一方面，並未發生斷線的水準B與發生斷線的A相比，曲線因子高了大約1.5%而顯示為75.1%。
在以往的方法中，匯流排電極與指狀電極的連接部會發生斷線，然而如果使用本發明之網版印刷製版，則不需增加步驟數，可不發生斷線而形成高長寬比之電極。
如以上所述般，依據本發明，由於在匯流排電極與指狀電極的連接部不會發生斷線而形成電極，故能夠以良好的良率製造轉換效率高的太陽能電池。
1‧‧‧網版印刷製版
2‧‧‧指狀電極開口部
3‧‧‧匯流排電極開口部
4‧‧‧匯流排電極開口部內之閉口部
5‧‧‧閉口部
12‧‧‧指狀電極
13‧‧‧表面匯流排電極
100‧‧‧p型半導體基板
101‧‧‧n型擴散層
102‧‧‧抗反射膜(SiNx膜)
103‧‧‧BSF層
104‧‧‧鋁電極
105‧‧‧表面匯流排電極
106‧‧‧背面匯流排電極
110‧‧‧網材
111‧‧‧乳劑
112‧‧‧刮板
113‧‧‧凹陷部分
114‧‧‧斷線部
圖1係一般的太陽能電池的電極之剖面圖。
圖2係表示一般的太陽能電池的表面形狀之平面圖。
圖3係表示一般的太陽能電池的背面形狀之背面圖。
圖4係表示以往的網版印刷製版在印刷中的情形之說明圖。
圖5係表示以往的網版印刷製版在印刷時發生馬鞍現象的情況之說明圖。
圖6係使用以往的網版印刷製版印刷後的電極形狀之剖面圖。
圖7係表示使用以往的網版印刷製版時，避免斷線的方法其中一例之說明圖。
圖8係以往的網版印刷製版的開口部之放大圖。
圖9係藉由以往的網版印刷製版進行印刷後之放大圖。
圖10係匯流排電極與指狀電極的連接部沿著圖9的A-A線之剖面圖。
圖11係表示本發明之網版印刷製版其中一例之開口部放大圖。
圖12係藉由本發明之相同的網版印刷製版進行印刷後之放大圖。
圖13係匯流排電極與指狀電極的連接部沿著圖12的B-B線之剖面圖。
1‧‧‧網版印刷製版
2‧‧‧指狀電極開口部
3‧‧‧匯流排電極開口部
4‧‧‧匯流排電極開口部內之閉口部
5‧‧‧閉口部
Wb‧‧‧開口寬度
Wc‧‧‧間隔
Wf‧‧‧寬度

Claims (4)

  1. 一種網版印刷製版，其係使用導電性糊劑，同時印刷匯流排電極與指狀電極之太陽能電池用的網版印刷製版，其特徵為：上述網版印刷製版的指狀電極開口部之開口寬度未達80μm，且該網版印刷製版的匯流排電極開口部與指狀電極開口部之交叉處的區域係僅具有一個閉口部。
  2. 如申請專利範圍第1項之網版印刷製版，其中由上述網版印刷製版的匯流排電極開口部之輪廓所計算出的匯流排面積之中，將30~60%設定為閉口部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之網版印刷製版，其中上述匯流排電極開口部中的閉口部、和指狀電極開口部與匯流排電極開口部相接的邊之間，具有50μm以上700μm以下的間隔。
  4. 一種太陽能電池之電極的印刷方法，其特徵為：使用如申請專利範圍第1~3項中任一項之網版印刷製版，以刮板的行進方向相對於匯流排電極的長邊方向而言成為垂直方向的方式印刷導電性糊劑。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI804130B (zh) * 2020-12-24 2023-06-01 日商京瓷股份有限公司 網版印刷製版及網版印刷裝置

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9012766B2 (en) 2009-11-12 2015-04-21 Silevo, Inc. Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells
US9214576B2 (en) 2010-06-09 2015-12-15 Solarcity Corporation Transparent conducting oxide for photovoltaic devices
US9773928B2 (en) 2010-09-10 2017-09-26 Tesla, Inc. Solar cell with electroplated metal grid
US9800053B2 (en) 2010-10-08 2017-10-24 Tesla, Inc. Solar panels with integrated cell-level MPPT devices
US9054256B2 (en) 2011-06-02 2015-06-09 Solarcity Corporation Tunneling-junction solar cell with copper grid for concentrated photovoltaic application
US9865754B2 (en) 2012-10-10 2018-01-09 Tesla, Inc. Hole collectors for silicon photovoltaic cells
USD933584S1 (en) 2012-11-08 2021-10-19 Sunpower Corporation Solar panel
USD1009775S1 (en) 2014-10-15 2024-01-02 Maxeon Solar Pte. Ltd. Solar panel
US9219174B2 (en) 2013-01-11 2015-12-22 Solarcity Corporation Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes
US10074755B2 (en) 2013-01-11 2018-09-11 Tesla, Inc. High efficiency solar panel
US9412884B2 (en) 2013-01-11 2016-08-09 Solarcity Corporation Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes
TWI511307B (zh) * 2013-04-11 2015-12-01 Darfon Materials Corp 元件上之電極結構及其製造方法
TWI456782B (zh) * 2013-06-05 2014-10-11 Motech Ind Inc 印刷用網版及應用該印刷用網版之太陽能電池的製造方法
US9054238B1 (en) 2014-02-26 2015-06-09 Gtat Corporation Semiconductor with silver patterns having pattern segments
US10309012B2 (en) 2014-07-03 2019-06-04 Tesla, Inc. Wafer carrier for reducing contamination from carbon particles and outgassing
USD999723S1 (en) 2014-10-15 2023-09-26 Sunpower Corporation Solar panel
USD913210S1 (en) 2014-10-15 2021-03-16 Sunpower Corporation Solar panel
USD933585S1 (en) 2014-10-15 2021-10-19 Sunpower Corporation Solar panel
USD896747S1 (en) 2014-10-15 2020-09-22 Sunpower Corporation Solar panel
US9899546B2 (en) 2014-12-05 2018-02-20 Tesla, Inc. Photovoltaic cells with electrodes adapted to house conductive paste
US9947822B2 (en) 2015-02-02 2018-04-17 Tesla, Inc. Bifacial photovoltaic module using heterojunction solar cells
TWI550888B (zh) * 2015-02-17 2016-09-21 太極能源科技股份有限公司 太陽能電池
TWI554838B (zh) * 2015-07-21 2016-10-21 茂迪股份有限公司 具有良好漿料印刷性之網版
US9761744B2 (en) 2015-10-22 2017-09-12 Tesla, Inc. System and method for manufacturing photovoltaic structures with a metal seed layer
US9842956B2 (en) 2015-12-21 2017-12-12 Tesla, Inc. System and method for mass-production of high-efficiency photovoltaic structures
US10115838B2 (en) 2016-04-19 2018-10-30 Tesla, Inc. Photovoltaic structures with interlocking busbars
US10672919B2 (en) 2017-09-19 2020-06-02 Tesla, Inc. Moisture-resistant solar cells for solar roof tiles
US11190128B2 (en) 2018-02-27 2021-11-30 Tesla, Inc. Parallel-connected solar roof tile modules
CN109016807B (zh) * 2018-07-24 2023-12-01 浙江爱旭太阳能科技有限公司 用于正电极镂空成型的晶硅太阳能电池网版
HUE052108T2 (hu) * 2018-08-24 2021-04-28 Rogers Bv Elektromos energiatároló eszköz
KR102486697B1 (ko) * 2020-06-09 2023-01-11 한빅솔라(주) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
CN212967720U (zh) * 2020-09-08 2021-04-13 东方日升（常州）新能源有限公司 一种太阳能电池金属电极结构及电池组件

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151377A (en) 1991-03-07 1992-09-29 Mobil Solar Energy Corporation Method for forming contacts
US5543333A (en) 1993-09-30 1996-08-06 Siemens Solar Gmbh Method for manufacturing a solar cell having combined metallization
EP0729189A1 (en) 1995-02-21 1996-08-28 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method of preparing solar cells and products obtained thereof
JP2002026345A (ja) 2000-07-10 2002-01-25 Hitachi Ltd 太陽電池
JP2004247596A (ja) 2003-02-14 2004-09-02 Kyocera Corp 太陽電池素子およびその製造方法およびその太陽電池素子を用いた太陽電池モジュール
JP4248356B2 (ja) 2003-09-26 2009-04-02 三洋電機株式会社 太陽電池装置および太陽電池モジュール
JP4322082B2 (ja) * 2003-10-02 2009-08-26 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
WO2005093855A1 (ja) 2004-03-29 2005-10-06 Kyocera Corporation 太陽電池モジュール及びこれを用いた太陽光発電装置
WO2005109524A1 (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 太陽電池及びその製造方法
JP4526902B2 (ja) 2004-08-13 2010-08-18 信越半導体株式会社 太陽電池の製造方法
JP4425246B2 (ja) * 2005-08-31 2010-03-03 三洋電機株式会社 光起電力装置および光起電力装置の製造方法
EP1936699A1 (en) 2005-10-14 2008-06-25 Sharp Kabushiki Kaisha Solar cell, solar cell provided with interconnector, solar cell string and solar cell module
JP4893056B2 (ja) * 2006-03-28 2012-03-07 株式会社日立プラントテクノロジー スクリーン印刷装置
EP2012362A1 (en) 2006-04-14 2009-01-07 Sharp Kabushiki Kaisha Solar cell, solar cell string and solar cell module
WO2008001430A1 (en) * 2006-06-27 2008-01-03 Mitsubishi Electric Corporation Screen printing machine and solar battery cell
JP4174545B1 (ja) 2007-05-10 2008-11-05 シャープ株式会社 太陽電池、太陽電池の製造方法、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュール
JP5126878B2 (ja) 2007-07-09 2013-01-23 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法および太陽電池
DE102007041057A1 (de) * 2007-08-29 2009-03-05 Manz Automation Ag Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
JP2009272405A (ja) 2008-05-02 2009-11-19 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池素子およびその製造方法
JP5368022B2 (ja) 2008-07-17 2013-12-18 信越化学工業株式会社 太陽電池
KR20100069950A (ko) * 2008-12-17 2010-06-25 에스에스씨피 주식회사 태양전지용 전극, 그 제조방법 및 태양전지
CN101609848B (zh) * 2009-07-13 2010-12-01 江苏林洋新能源有限公司 丝网印刷晶体硅太阳能电池的正背面电极及其制造方法
US9390829B2 (en) * 2010-01-25 2016-07-12 Hitachi Chemical Company, Ltd. Paste composition for electrode and photovoltaic cell
JP5806304B2 (ja) * 2011-05-31 2015-11-10 京セラ株式会社 太陽電池およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI804130B (zh) * 2020-12-24 2023-06-01 日商京瓷股份有限公司 網版印刷製版及網版印刷裝置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140014137A (ko) 2014-02-05
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RU2013140396A (ru) 2015-03-10
EP2672523A1 (en) 2013-12-11
CN103339739A (zh) 2013-10-02
US9216607B2 (en) 2015-12-22
KR101685669B1 (ko) 2016-12-12

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