WO2012115006A1 - スクリーンおよび太陽電池の製造方法 - Google Patents

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WO2012115006A1
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subgrid
screen
solar cell
thickness
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田中　聡
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シャープ株式会社
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    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022433—Particular geometry of the grid contacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/34—Screens, Frames; Holders therefor
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K3/1216—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a screen and a solar cell, and more particularly to a method for forming an electrode of a solar cell.
  • solar cells that directly convert solar energy into electrical energy have rapidly been expected as next-generation energy sources, particularly from the viewpoint of global environmental problems.
  • solar cells there are various types of solar cells such as a solar cell made of a compound semiconductor material or a solar cell made of an organic material.
  • the mainstream solar cell is a solar cell made of a silicon crystal material.
  • FIG. 8 to 10 show an example of the configuration of the conventional solar cell 101.
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional solar cell 101, which is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIGS.
  • FIG. 9 is a plan view of the conventional solar cell 101 when viewed from the light receiving surface side
  • FIG. 10 is a view of the conventional solar cell 101 when viewed from the back surface side opposite to the light receiving surface side. It is a top view.
  • the incident light side of the silicon substrate is referred to as a light receiving surface side
  • the opposite side to the light receiving surface side is referred to as a back surface side.
  • an n-type diffusion layer 103 is formed on the light-receiving surface side of a p-type silicon substrate (semiconductor substrate) 102, and a silicon nitride film or the like is formed on the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 102.
  • An antireflection film 104 and a light receiving surface side silver electrode 110 are respectively formed.
  • the light receiving surface side silver electrode 110 includes a collecting electrode 105 and a subgrid electrode 109, and the light receiving surface side silver electrode 110 appearing in FIG. 8 is the collecting electrode 105.
  • the subgrid electrode is an electrode for collecting the generated carriers.
  • the collector electrode is an electrode connected to an interconnector used for further collecting carriers collected by the subgrid electrode and connecting solar cells to each other.
  • a BSF (Back Surface Field) layer 106 On the back side of the p-type silicon substrate 102, a BSF (Back Surface Field) layer 106, which is a p + layer, is formed. An aluminum electrode 107 and a back-side silver electrode 108 are formed on the back surface of the p-type silicon substrate 102, respectively. In addition, in order to increase the conversion efficiency of the solar cell, an uneven shape called a texture structure may be formed on the light receiving surface of the p-type silicon substrate 102 (not shown).
  • the light receiving surface side silver electrode 110 since the light receiving surface side silver electrode 110 is formed on the light receiving surface of the p-type silicon substrate 102, the light receiving surface side silver electrode 110 reflects and absorbs light. Therefore, the intensity of the incident light is reduced by the intensity of the light incident on the area corresponding to the area of the light receiving surface side silver electrode 110 on the light receiving surface of the p-type silicon substrate 102.
  • the collector electrode 105 needs to have the same width as the interconnector. For this reason, in order to prevent a decrease in incident light, it has been studied to reduce the width of the subgrid electrode 109.
  • FIG. 11 is a perspective view of a solar cell disclosed in Patent Document 1.
  • an n-type semiconductor layer 302 is formed on the upper surface side of the p-type semiconductor substrate 301, and on the upper surface of the n-type semiconductor layer 302.
  • a light-receiving surface electrode 304 and a surface main electrode 305 are formed.
  • a p ⁇ type semiconductor layer 303 is formed on the lower surface side of the p type semiconductor substrate 301, and a back surface side electrode 306 is formed on the lower surface of the p ⁇ type semiconductor layer 303.
  • the light receiving surface electrode 304 is connected to the surface main electrode 305, and the light receiving surface electrode 304 has a cross-sectional area that increases from the tip of the light receiving surface electrode 304 toward the surface main electrode 305. It is described that it is formed. Further, in Patent Document 1, after removing the antireflection film and the oxide film in the region where the light receiving surface electrode 304 is formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 302 by photolithography and acid etching, the lift-off method is used. It is also described that a light receiving surface electrode 304 is formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 302.
  • a screen printing method using a silver paste which is a conductive paste is known as a method for efficiently forming a light receiving surface side silver electrode.
  • the screen printing method will be described with reference to FIG.
  • a paste-like material 202 is provided on a screen plate 201 on which a predetermined pattern is formed, and the paste-like material 202 is printed on the upper surface of the substrate 205 by a squeegee 203.
  • the substrate 205 is held on a flat stage 204.
  • the screen version is provided with, for example, a screen cage.
  • an emulsion portion made of an emulsion or a metal film is used as a mask member for forming the light-receiving surface side silver electrode.
  • FIGS. 13A and 13B show screen plates for printing silver paste by screen printing
  • FIG. 13A is a plan view of the screen plate 401 as viewed from above.
  • 13 (b) is a cross-sectional view taken along line XIIIB-XIIIB shown in FIG. 13 (a).
  • the screen plate 401 includes a screen ridge 402 and an emulsion unit 403.
  • the silicon substrate 404 is placed below the emulsion portion 403 as shown in FIG.
  • the silver paste is provided on the screen tub 402 and passes through the screen tub 402 by a squeegee.
  • the emulsion portion 403 has a constant thickness d3 and is not formed below the screen ridge corresponding to the electrode pattern.
  • a silver paste (thickness d3) is printed on the upper surface of the silicon substrate 404.
  • the subgrid electrode is formed so that the electrode width becomes narrower from the collector electrode toward the tip of the subgrid electrode. There is a need. However, in places where the electrode width is narrow, the electrodes may not be printed according to the pattern, resulting in problems such as fading.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the purpose of the present invention is after printing even when the electrode is formed so that the electrode width becomes narrower toward the tip using a screen printing method.
  • An object of the present invention is to provide a screen that can prevent the electrode from fading.
  • the screen of the present invention is used when forming an electrode of a solar cell, and includes a mask member having an opening corresponding to the electrode.
  • the opening is formed so that the line width becomes narrower as it goes in a predetermined direction, and the mask member is formed so that the thickness becomes thinner as it goes in a predetermined direction.
  • the “predetermined direction” is a direction from a wide part to a narrow part of the opening formed in the mask member corresponding to the electrode or the electrode.
  • the “predetermined direction” is a direction toward the tip of the opening formed in the mask member corresponding to the electrode or the electrode, and the subgrid in which the electrode extends from the collecting electrode and the collecting electrode In the case of having an electrode, it is a direction toward the tip of the opening formed in the mask member corresponding to the subgrid electrode or the subgrid electrode.
  • the mask member may be made of an emulsion, a plating foil, or a metal plate.
  • the first method for manufacturing a solar cell of the present invention includes a step of forming an electrode on a semiconductor substrate.
  • the step of forming an electrode includes a step of applying a conductive paste to a semiconductor substrate using a screen and a step of heat-treating the semiconductor substrate to which the conductive paste is applied.
  • the screen includes a mask member having an opening corresponding to the electrode, and the opening is formed so that the line width becomes narrower toward a predetermined direction, and the mask member decreases in thickness toward the predetermined direction. It is formed to become.
  • the electrode preferably includes a collecting electrode and a subgrid electrode extending from the collecting electrode.
  • the predetermined direction is preferably a direction toward the tip of the subgrid electrode.
  • the second method for producing a solar cell of the present invention includes a step of forming an electrode on a semiconductor substrate.
  • the step of forming an electrode includes a step of applying a conductive paste to a semiconductor substrate using a screen and a step of heat-treating the semiconductor substrate to which the conductive paste is applied.
  • the electrode is formed so that the line width becomes narrower and the thickness becomes thinner toward the predetermined direction.
  • the electrode preferably has a collecting electrode and a subgrid electrode extending from the collecting electrode.
  • the predetermined direction is preferably a direction toward the tip of the subgrid electrode.
  • the conductive paste is preferably a silver paste.
  • the electrode is preferably formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate.
  • the present invention even when the electrode is formed so that the electrode width becomes narrower toward the tip of the electrode by using the screen printing method, it is possible to prevent the printed electrode from being blurred. is there.
  • FIG. 8 It is sectional drawing which shows an example of a structure of the conventional solar cell. It is a top view when the solar cell shown in FIG. 8 is seen from the light-receiving surface side. It is a top view when the solar cell shown in FIG. 8 is seen from the back side. It is a perspective view which shows an example of a structure of the conventional solar cell. It is sectional drawing for demonstrating the screen printing method. It is the top view and sectional drawing of the conventional screen.
  • FIG. 1 is a plan view of an example of the solar cell of the present invention when viewed from the light-receiving surface side.
  • the collector electrode 2 and the subgrid electrode 3 are formed as the light-receiving surface side silver electrode 4 on the light-receiving surface.
  • the subgrid electrode 3 extends from the collector electrode 2 and is formed in a tapered shape whose electrode width continuously decreases from the collector electrode 2 side toward the outside of the solar cell 1.
  • a cross-sectional view and a plan view of the solar cell 1 shown in FIG. 1 viewed from the back side are the same as FIG. 8 and FIG. 10, respectively.
  • the first conductivity type semiconductor layer is formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and the antireflection film and the light receiving surface side silver electrode are formed on the light receiving surface of the first conductivity type semiconductor layer. 4 is formed.
  • a second conductivity type semiconductor layer is formed by forming an aluminum electrode.
  • a back surface side silver electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the solar cell manufacturing method of the present invention in the order of steps.
  • step S1 the damaged layer is removed from the p-type silicon substrate by etching the p-type silicon substrate.
  • step S2 an n-type diffusion layer is formed on the surface (hereinafter referred to as the “light-receiving surface of the p-type silicon substrate”) that becomes the light-receiving surface of the solar cell 1 by thermal diffusion of phosphorus, and plasma CVD is used.
  • a silicon nitride film as an antireflection film is formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer.
  • step S3 the silver paste is printed on a part of the surface that becomes the back surface of the p-type silicon substrate (hereinafter referred to as “the back surface of the p-type silicon substrate”) by screen printing, and is dried.
  • step S4 an aluminum paste is printed on almost the entire back surface of the p-type silicon substrate by screen printing and dried. At this time, the aluminum paste is printed on the back surface of the p-type silicon substrate so that the aluminum paste partially overlaps the silver paste.
  • step S5 the silver paste is printed by a screen printing method and dried so that the light-receiving surface side silver electrode having the pattern shown in FIG. 1 is formed on the antireflection film.
  • step S6 heat treatment is performed.
  • the light-receiving surface side silver electrode, the back surface side silver electrode, the aluminum electrode, and the BSF layer are formed.
  • the silver paste patterned in step S5 penetrates the antireflection film and comes into contact with the n-type diffusion layer, whereby a light-receiving surface side silver electrode is formed.
  • the solar cell 1 shown in FIG. 1 is produced.
  • Embodiment 1 In Embodiment 1, the printing process and drying process of the silver paste for forming the light-receiving surface side silver electrode in process S5 of FIG. 2 are shown.
  • FIG. 3 (a) is a plan view of a screen plate (screen) 21 for printing a silver paste by a screen printing method as seen from above
  • FIG. 3 (b) is a view of IIIB shown in FIG. 3 (a). It is sectional drawing in the -IIIB line.
  • the screen plate 21 includes a screen ridge 22 and an emulsion unit 23.
  • the emulsion portion 23 functions as a mask member, and is provided below the screen ridge 22 to provide an electrode pattern (collector electrode pattern) corresponding to the collector electrode 2 and an electrode pattern (subgrid electrode pattern) corresponding to the subgrid electrode 3.
  • the emulsion portion 23 has an opening (corresponding to the collector electrode pattern) having the same shape as the planar shape of the collector electrode 2 and an opening (subgrid electrode pattern) having the same shape as the planar shape of the subgrid electrode 3. Is equivalent).
  • the silver paste is provided on the screen cage 22, and is passed by the squeegee through the openings formed in the screen cage 22 and further in the emulsion portion 23 to form a p-type silicon substrate 24 (the p-type silicon substrate 24 is an emulsion portion). Printed on the upper surface of 23).
  • the subgrid electrode 3 having a tapered shape in which the electrode width becomes narrower from the collector electrode 2 toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the width and thickness of the subgrid electrode 3 positioned between the collector electrode 2 and the collector electrode 2 are constant.
  • the shape of the subgrid electrode pattern formed on the screen plate 21 is changed to a taper shape in which the pattern width becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode pattern.
  • the shape was a tapered shape in which the thickness was continuously reduced toward the tip of the subgrid electrode pattern.
  • Such a taper shape was formed by, for example, polishing the emulsion portion 23 a plurality of times with No. 1000 sandpaper.
  • the thickness of the emulsion portion 23 near the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern and the thickness of the emulsion portion 23 near the collector electrode pattern are d1, and the thickness of the emulsion portion 23 at the tip of the subgrid electrode pattern is d2. Then, d1 and d2 were changed to form a light-receiving surface side silver electrode, and the obtained solar cell 1 was evaluated.
  • the electrode width in the vicinity of the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern of the screen plate 21 in Examples 1-2 and Comparative Example 1, the electrode width at the tip of the subgrid electrode pattern of the screen plate 21, d1, and d2 are as follows. Show. In Comparative Example 1, the thickness of the emulsion portion 23 was constant in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern.
  • Example 1 Center: electrode width / emulsion thickness (d1) ⁇ 100 ⁇ m / 20 ⁇ m Tip: electrode width / emulsion thickness (d2) ⁇ 70 ⁇ m / 8 ⁇ m
  • Example 2 Center: electrode width / emulsion thickness (d1) ⁇ 100 ⁇ m / 20 ⁇ m Tip: electrode width / emulsion thickness (d2) ⁇ 60 ⁇ m / 8 ⁇ m
  • Comparative Example 1 Center: electrode width / emulsion thickness (d1) ⁇ 100 ⁇ m / 20 ⁇ m Tip: electrode width / emulsion thickness (d2) ⁇ 70 ⁇ m / 20 ⁇ m
  • the light-receiving surface side silver electrode was formed according to the said conditions, and the solar cell 1 shown in FIG. 1 was produced according to the manufacturing flow shown in FIG. And the characteristic of the obtained solar cell 1 was evaluated. Table 1 shows the results.
  • the center means the vicinity of the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern formed on the screen plate 21, and the tip means the tip of the subgrid electrode pattern formed on the screen plate 21.
  • the emulsion thickness means the thickness of the emulsion portion 23.
  • Jsc is a short circuit current density
  • Voc is an open circuit voltage
  • FF is a fill factor
  • Pm is a maximum output.
  • the Jsc value, Voc value, FF value, and Pm value in Table 1 are ratios to the Jsc value, Voc value, FF value, and Pm value in Comparative Example 1, respectively.
  • the amount of paste used in Table 1 is also a ratio to the amount of paste used in Comparative Example 1.
  • the pattern state after printing at the tip of Table 1 indicates the pattern state after printing at the tip of the subgrid electrode 3
  • “A” in Table 1 indicates the pattern state after printing at the tip of the subgrid electrode 3.
  • “B” in Table 1 means that the pattern after printing at the tip of the sub-grid electrode 3 is faint.
  • B in Table 1 means that there is a portion where the silver paste enters partway along the thickness direction of the emulsion portion 23 but does not reach the light receiving surface of the p-type silicon substrate 24. This shows that partial fading has occurred in the electrode.
  • the subgrid electrode 3 was formed in a shape corresponding to the shape of the subgrid electrode pattern formed on the screen 21 plate.
  • the planar shape of the subgrid electrode 3 is a tapered shape in which the electrode width becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode 3. Further, the thickness of the sub-grid electrode 3 became thinner toward the tip of the sub-grid electrode 3 (corresponding to the “thickness direction shape” being “taper” in Table 1).
  • the pattern state after printing at the tip of the sub-grid electrode 3 was good in any of Examples 1 and 2, but the comparative example 1 was partially blurred.
  • the Pm value was improved by 2.1% over Comparative Example 1 in Example 1 and 2.4% improved over Comparative Example 1 in Example 2.
  • the amount of paste used was reduced by 8% with respect to Comparative Example 1 in Example 1 and 10% with respect to Comparative Example 1 in Example 2.
  • the emulsion portion 23 of the screen plate 21 is formed so as to become thinner toward the tip of the sub-grid electrode pattern, the distance that the silver paste passes through the emulsion portion 23 can be reduced at a portion where the width of the sub-grid electrode pattern is narrow. Since it becomes shorter, the silver paste is better removed from the screen plate. Therefore, it is possible to prevent blurring of printing from occurring in a portion where the width of the subgrid electrode 3 is narrow, and it is possible to normally form the subgrid electrode 3 having a narrow tip portion. Thereby, since the sunlight which injects into the light-receiving surface of the solar cell 1 increases, the characteristic of the solar cell 1 improves.
  • the thickness of the emulsion portion 23 that forms the tip of the subgrid electrode 3 is set to the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode 3 (for example, between the collector electrode 2 and the collector electrode 2). It is preferable that the thickness of the emulsion portion 23 to form the subgrid electrode 3) positioned at a position of 0.1 to 0.99 times the center of the subgrid electrode 3 is formed. More preferably, the thickness of the emulsion part 23 is 0.2 times or more and 0.7 times or less.
  • the portion where the width of the subgrid electrode 3 is narrow is formed thin, it is possible to reduce the amount of paste used for forming the light receiving surface side silver electrode.
  • the light receiving surface side silver electrode in the present embodiment can be formed by changing the structure of the screen plate.
  • the cross section of the subgrid electrode 3 is large. Further, in order to prevent the subgrid electrode 3 from blocking sunlight incident on the solar cell 1, it is desirable that the surface area of the subgrid electrode 3 is small. For these reasons, it is desirable that the subgrid electrode 3 has a narrow width and a large thickness.
  • the electrode width / electrode thickness at the center in the longitudinal direction is 115 ⁇ m / thickness.
  • a subgrid electrode 3 having a thickness of 21 ⁇ m and an electrode width / electrode thickness at the tip of 80 ⁇ m / 15 ⁇ m could be formed.
  • a screen plate (screen) 31 provided with a suspend metal mask (mask member) is used as a screen plate for screen-printing silver paste.
  • the screen plate 21 used in the first embodiment is manufactured by coating an emulsion on a screen ridge and forming an electrode pattern on the screen ridge coated with the emulsion.
  • the screen plate 31 is formed by forming an electrode pattern on a metal such as a Ni plating foil and attaching the electrode pattern to a screen ridge such as a stainless mesh.
  • Screen plates equipped with a suspend metal mask as a mask member have been used frequently in recent years because of their high durability, because they can be used more frequently, have excellent dimensional stability, and have excellent paste permeability. It's getting on. Ni alloy or stainless steel may be used instead of Ni.
  • FIG. 4A is a plan view of the screen plate 31 as viewed from above
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB shown in FIG. 4A
  • FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the IVC region shown in FIG.
  • the screen plate 31 includes a screen rod 32 and a Ni plating foil portion 33.
  • the Ni plating foil portion 33 functions as a mask member, and is provided below the screen ridge 32.
  • the Ni-plated foil portion 33 has an opening (corresponding to the collector electrode pattern) having the same shape as the planar shape of the collector electrode 2 and an opening (subgrid) having the same shape as the planar shape of the subgrid electrode 3. Corresponding to the electrode pattern).
  • the silver paste is provided on the screen ridge 32, and passes through the opening formed in the screen ridge 32 and the Ni plating foil portion 33 by a squeegee to form a p-type silicon substrate 24 (the p-type silicon substrate 24 is Printed on the upper surface of the Ni-plated foil portion 33).
  • the shape of the subgrid electrode pattern formed on the screen plate 31 is a tapered shape in which the electrode width becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode pattern.
  • a step is provided in the Ni plating foil portion 33, and the plating thickness of the Ni plating foil portion 33 on the front end side of the sub grid electrode pattern is set to be equal to the plating thickness of the Ni plating foil portion 33 near the center in the longitudinal direction of the sub grid electrode pattern. About half.
  • Such a Ni-plated foil portion 33 is obtained by polishing only the tip portion of the subgrid electrode pattern a plurality of times with a 1000 sandpaper at a constant pressure so that the tip portion of the subgrid electrode pattern has a desired thickness. Was formed.
  • the Ni plating foil portion 33 can also be formed by a polishing method other than this.
  • the mask member of the screen plate is a plating foil
  • Processing may take time. Processing is easier if the mask member is formed so that the thickness of the mask member becomes discontinuously thin by providing a step in the middle of the subgrid electrode pattern from the longitudinal center to the tip.
  • the thickness of the Ni plating foil portion 33 near the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern and the thickness of the Ni plating foil portion 33 near the collector electrode pattern are d11, and the Ni plating foil portion at the tip of the subgrid electrode pattern
  • the thickness of 33 was set to d12, d11 and d12 were changed, and the light-receiving surface side silver electrode was formed, and the obtained solar cell was evaluated.
  • the electrode width in the vicinity of the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern of the screen plate 31 in Examples 3 to 4 and Comparative Example 2 the electrode width at the tip of the subgrid electrode pattern of the screen plate 31, d11, and d12 are as follows. Show. In Comparative Example 2, the thickness of the Ni plating foil portion 33 was constant in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern.
  • Example 3 Center: electrode width / plating thickness (d11) ⁇ 85 ⁇ m / 20 ⁇ m Tip: electrode width / plating thickness (d12) ⁇ 75 ⁇ m / 10 ⁇ m
  • Example 4 Center: electrode width / plating thickness (d11) ⁇ 85 ⁇ m / 20 ⁇ m Tip: electrode width / plating thickness (d12) ⁇ 70 ⁇ m / 10 ⁇ m
  • Comparative Example 2 Center: electrode width / plating thickness (d11) ⁇ 85 ⁇ m / 20 ⁇ m
  • Tip electrode width / plating thickness (d12) ⁇ 75 ⁇ m / 20 ⁇ m
  • Table 2 shows the results.
  • the center and the tip are as shown in Table 1, and the plating thickness means the thickness of the Ni plating foil portion 33.
  • Jsc, Voc, FF, and Pm are as shown in Table 1.
  • the Jsc value, Voc value, FF value, and Pm value in Table 2 are ratios to the Jsc value, Voc value, FF value, and Pm value in Comparative Example 2, respectively.
  • the amount of paste used in Table 2 is also a ratio to the amount of paste used in Comparative Example 2.
  • the pattern state after printing at the tip in Table 2 indicates the pattern state after printing at the tip of the sub-grid electrode 3, and “A” and “B” in Table 2 are as shown in Table 1.
  • the subgrid electrode 3 was formed in a shape corresponding to the shape of the subgrid electrode pattern formed on the screen 31 plate.
  • the planar shape of the subgrid electrode 3 is a tapered shape in which the electrode width becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the shape in the thickness direction of the subgrid electrode 3 was formed in a two-step staircase shape (corresponding to the “thickness direction shape” in Table 2 being “staircase (two steps)”). Further, as shown in Table 2, the pattern state after printing at the leading edge was good in all of Examples 3 to 4, but in Comparative Example 2, a partial blur occurred.
  • Example 3 was able to reduce 1% with respect to Comparative Example 2
  • Example 4 was able to reduce 3% with respect to Comparative Example 2.
  • the thickness of the plating foil portion 33 on the tip side of the subgrid electrode pattern is made thinner than the thickness of the plating foil portion 33 near the longitudinal center of the subgrid electrode pattern.
  • the distance that the silver paste passes through the plating foil portion 33 is shortened, so that the silver paste is easily removed from the screen plate. Therefore, it is possible to prevent blurring of printing from occurring in a portion where the width of the subgrid electrode 3 is narrow, and it is possible to normally form the subgrid electrode 3 having a narrow tip portion.
  • the thickness of the plating foil portion 33 that forms the tip of the subgrid electrode 3 is set to the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode 3 (for example, the collector electrode 2 and the collector electrode 2). Is preferably 0.1 times or more and 0.99 times or less the thickness of the plating foil portion 33 that will form the subgrid electrode 3) positioned between and the center of the subgrid electrode 3 in the longitudinal direction. It is more preferable that the thickness be 0.2 to 0.7 times the thickness of the plating foil portion 33 to be formed.
  • the portion where the width of the subgrid electrode 3 is narrow is formed thin, it is possible to reduce the amount of paste used for forming the light receiving surface side silver electrode.
  • the light receiving surface side silver electrode in the present embodiment can be formed by changing the structure of the screen plate.
  • a screen rod having a diameter of 280 mesh and a diameter of 25 ⁇ m was used, but it goes without saying that the screen rod is not limited to this specification.
  • a screen plate (screen) 41 provided with a metal mask (mask member) is used as a screen plate for screen-printing silver paste.
  • the screen plate 41 is a screen formed only of metal without using a screen ridge.
  • Ni-based metal is mainly used, but stainless steel or copper alloy can also be used.
  • Screen plates equipped with metal masks as mask members are highly durable, so the screen plates can be used more frequently, have better dimensional stability, and are more paste permeable than screen plates with suspended metal masks as mask members. It has advantages such as further superiority.
  • the subgrid electrode 3 is produced by screen printing using the screen plate 41, and screen printing is performed using a screen plate provided with a suspended metal mask using the collector electrode 2 as a mask member.
  • FIG. 5A is a plan view of the screen plate 41 as viewed from above
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line VB-VB shown in FIG. 5A
  • FIG. FIG. 6 is an enlarged view of the VC region shown in FIG.
  • the screen plate 41 includes a Ni plate portion 43.
  • the Ni plate portion 43 functions as a mask member and has an electrode pattern corresponding to the subgrid electrode 3. Specifically, an opening (corresponding to the subgrid electrode pattern) having the same shape as the planar shape of the subgrid electrode 3 is formed in the Ni plate portion 43.
  • the silver paste is provided on the Ni plate portion 43 and passes through an opening formed in the Ni plate portion 43 by a squeegee, so that the p-type silicon substrate 24 (the p-type silicon substrate 24 is larger than the Ni plate portion 43). Printed on the upper surface).
  • the shape of the subgrid electrode pattern formed on the screen plate 41 is a taper shape in which the electrode width becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode pattern.
  • a step is provided in the Ni plate portion 43, and the plating thickness of the Ni plate portion 43 on the tip side of the subgrid electrode pattern is approximately half of the plating thickness of the Ni plate portion 43 near the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern. did.
  • Such a Ni plate portion 43 is obtained by polishing only the tip portion of the subgrid electrode pattern a plurality of times with a 1000 sandpaper at a constant pressure so that the tip portion of the subgrid electrode pattern has a desired thickness. ,Been formed.
  • the Ni plate portion 43 can also be formed by other polishing methods.
  • the mask member of the screen plate is a metal plate
  • Processing may take time. Processing is easier if the mask member is formed so that the thickness of the mask member becomes discontinuously thin by providing a step in the middle of the subgrid electrode pattern from the longitudinal center to the tip.
  • the thickness of the Ni plate portion 43 near the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern and the thickness of the Ni plate portion 43 near the collector electrode pattern are d21, and the thickness of the Ni plate portion 43 at the tip of the subgrid electrode pattern.
  • the thickness was d22, d21 and d22 were changed to form a light receiving surface side silver electrode, and the obtained solar cell was evaluated.
  • the electrode width in the vicinity of the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern of the screen plate 41 in Examples 5 to 6 and Comparative Example 3 the electrode width at the tip of the subgrid electrode pattern of the screen plate 41, d21, and d22 are shown. Show.
  • the thickness of the Ni plate portion 43 was constant in the longitudinal direction of the subgrid electrode pattern.
  • Example 5 Center: electrode width / Ni plate thickness (d21) ⁇ 75 ⁇ m / 40 ⁇ m Tip: electrode width / Ni plate thickness (d22) ⁇ 65 ⁇ m / 20 ⁇ m
  • Example 6 Center: electrode width / Ni plate thickness (d21) ⁇ 75 ⁇ m / 40 ⁇ m Tip: electrode width / Ni plate thickness (d22) ⁇ 60 ⁇ m / 20 ⁇ m Comparative Example 3: Center: electrode width / Ni plate thickness (d21) ⁇ 75 ⁇ m / 40 ⁇ m Tip: electrode width / Ni plate thickness (d22) ⁇ 65 ⁇ m / 40 ⁇ m
  • the light-receiving surface side silver electrode was formed according to the said conditions, and the solar cell shown in FIG. 1 was produced according to the manufacturing flow shown in FIG. And the characteristic of the obtained solar cell was evaluated. Table 3 shows the results.
  • the center and the tip are as shown in Table 1, and the Ni plate thickness means the thickness of the Ni plate portion 43.
  • Jsc, Voc, FF, and Pm are as shown in Table 1.
  • the Jsc value, Voc value, FF value, and Pm value in Table 3 are ratios to the Jsc value, Voc value, FF value, and Pm value in Comparative Example 3, respectively.
  • the amount of paste used in Table 3 is also a ratio to the amount of paste used in Comparative Example 3.
  • the pattern state after printing at the tip in Table 3 shows the pattern state after printing at the tip of the subgrid electrode 3, and “A” and “B” in Table 3 are as shown in Table 1.
  • the subgrid electrode 3 was formed in a shape corresponding to the shape of the subgrid electrode pattern formed on the screen 41 plate.
  • the planar shape of the subgrid electrode 3 is a tapered shape in which the electrode width becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the shape in the thickness direction of the subgrid electrode 3 was formed in a two-step staircase shape (corresponding to the “thickness direction shape” being “staircase (two steps)” in Table 3).
  • the pattern state after printing at the front end was good in all of Examples 5 to 6, but in Comparative Example 3, it was partially blurred.
  • Example 5 was able to reduce by 1% compared to Comparative Example 3
  • Example 6 was able to reduce by 5% compared to Comparative Example 3.
  • the thickness of the Ni plate portion 43 on the tip side of the subgrid electrode pattern is made thinner than the thickness of the Ni plate portion 43 near the longitudinal center of the subgrid electrode pattern.
  • the distance that the silver paste passes through the Ni plate portion 43 is shortened, so that the silver paste can be easily removed from the screen plate. Therefore, it is possible to prevent blurring of printing from occurring in a portion where the width of the subgrid electrode 3 is narrow, and it is possible to normally form the subgrid electrode 3 having a narrow tip portion.
  • the thickness of the Ni plate portion 43 that forms the tip of the subgrid electrode 3 is set to the longitudinal center of the subgrid electrode 3 (for example, the collector electrode 2 and the collector electrode 2). Is preferably 0.1 times or more and 0.99 times or less the thickness of the Ni plate portion 43 that will form the subgrid electrode 3) positioned between and the center of the subgrid electrode 3 in the longitudinal direction. It is more preferable that the thickness be 0.2 to 0.7 times the thickness of the Ni plate portion 43 to be formed.
  • the portion where the width of the sub-grid electrode 3 is narrow is formed thin, it is possible to reduce the amount of paste used for forming the light receiving surface side silver electrode.
  • the light receiving surface side silver electrode in the present embodiment can be formed by changing the structure of the screen plate.
  • the subgrid electrode 3 for the purpose of increasing the intensity of light incident on the solar cell, the subgrid electrode 3 is flattened so that the planar shape of the subgrid electrode 3 is tapered toward the tip.
  • the electrode 3 is formed by a screen printing method.
  • the thickness of the subgrid electrode 3 on the tip side of the subgrid electrode 3 is thinner than the thickness of the subgrid electrode 3 near the center in the longitudinal direction of the subgrid electrode 3.
  • the subgrid electrode 3 is formed by a screen printing method.
  • the shape of the sub-grid electrode 3 is not limited to the shape in the first to third embodiments in order to obtain the effect of increasing the intensity of light incident on the solar cell and the effect of preventing blurring of printing.
  • 6 (a) to 6 (g) are diagrams showing an example of the planar shape of the subgrid electrode 3, which corresponds to an enlarged view of the VI region in FIG.
  • the width of the subgrid electrode 3 decreases at a constant rate toward the tip of the subgrid electrode 3, and the subgrid electrode 3 shown in FIG. It has the same shape as the sub-grid electrode 3 in the first to third embodiments.
  • the reduction rate of the width of the subgrid electrode 3 increases toward the tip of the subgrid electrode 3, and in the subgrid electrode 3 shown in FIG.
  • the decreasing rate of the width of the subgrid electrode 3 becomes smaller toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the width of the subgrid electrode 3 is determined from the location where the subgrid electrode 3 extends from the collector electrode 2 (hereinafter referred to as “the root of the subgrid electrode 3”). Although it is constant up to the middle of the subgrid electrode 3 in the longitudinal direction, it subsequently decreases at a constant rate toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the width of the subgrid electrode 3 is constant from the base of the subgrid electrode 3 to the middle of the subgrid electrode 3 in the longitudinal direction. The decreasing rate of the width of the sub-grid electrode 3 increases as it goes to.
  • the width of the subgrid electrode 3 is gradually reduced toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the width of the subgrid electrode 3 is gradually reduced toward the tip of the subgrid electrode 3 as in FIG. 6 (f). It becomes narrower toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the number of steps is not limited to three, but may be two or four or more.
  • the ratio of the electrode width on the center side of the subgrid electrode 3 to the electrode width on the base side of the subgrid electrode 3 is not particularly limited.
  • the ratio of the electrode width on the tip side of the subgrid electrode 3 to the electrode width on the side is not particularly limited. This can be said also in the subgrid electrode 3 shown in FIG.
  • the area occupied by the subgrid electrode 3 on the light receiving surface of the p-type silicon substrate 24 can be reduced, so that the incident light to the solar cell can be reduced.
  • the strength of can be increased.
  • FIGS. 7A to 7G are diagrams showing an example of the cross-sectional shape of the subgrid electrode 3, which corresponds to an enlarged cross-sectional view of the VI region in FIG. 7A to 7G, a p-type silicon substrate 24 (not shown in FIGS. 7A to 7G) is provided below the collector electrode 2 and the subgrid electrode 3.
  • the thickness decreases at a constant rate toward the tip of the subgrid electrode 3, and the subgrid electrode 3 shown in FIG. 1 has the same shape as the subgrid electrode 3 in FIG.
  • the thickness decreasing rate increases toward the tip of the subgrid electrode 3, and in the subgrid electrode 3 shown in FIG.
  • the rate of decrease in thickness decreases toward the tip of the wire.
  • the thickness of the subgrid electrode 3 is constant from the base of the subgrid electrode 3 to the middle of the subgrid electrode 3 in the longitudinal direction. It decreases at a constant rate toward the tip of 3.
  • the thickness of the subgrid electrode 3 is constant from the base of the subgrid electrode 3 to the middle of the subgrid electrode 3 in the longitudinal direction. The decreasing rate of the thickness of the subgrid electrode 3 increases toward the tip.
  • the thickness of the subgrid electrode 3 is gradually reduced toward the tip of the subgrid electrode 3.
  • the thickness of the subgrid electrode 3 is gradually reduced toward the tip of the subgrid electrode 3 as in FIG. 7 (f). Also, the thickness of the sub-grid electrode 3 becomes thinner toward the tip.
  • the number of steps is not limited to three, but may be two or four or more.
  • the ratio of the thickness of the center side of the subgrid electrode 3 to the thickness of the base side of the subgrid electrode 3 is not particularly limited, and the center of the subgrid electrode 3 is not limited.
  • the ratio of the thickness of the tip side of the subgrid electrode 3 to the thickness of the side is not particularly limited. This is also true for the subgrid electrode 3 shown in FIG.
  • the thickness of the tip side of the subgrid electrode 3 is thin. In other words, the thickness of the subgrid electrode 3 at a portion where the electrode width is narrow. Therefore, it is possible to prevent fading of printing of the subgrid electrode 3 in a portion where the electrode width is narrow.
  • FIGS. 6 (a) to (g) and FIGS. 7 (a) to (g) there are various shapes as the planar shape and the thickness direction of the subgrid electrode 3 of the present invention. Conceivable. These planar shapes and shapes in the thickness direction can be freely combined to form the shape of the sub-grid electrode 3, and the same effect (increasing the intensity of incident light on the solar cell can be achieved by any combination) And the sub-grid electrode 3 can be prevented from fading). Any screen plate for screen-printing the sub-grid electrode 3 having such a shape achieves the object of the present invention.
  • the subgrid electrode 3 is for collecting the photocurrent generated in the solar cell with as little loss as possible. Since all the collected current flows through the base portion of the subgrid electrode 3, it is preferable that at least the base portion of the subgrid electrode 3 is thick.
  • the first to third embodiments different types of screen plates are shown. Even if the type of screen plate is different, if the shape of the sub-grid electrode pattern on the screen plate has a predetermined shape, specifically, the shape of the sub-grid electrode pattern on the screen plate is different even if the type of screen plate is different. If it has any one of the planar shapes shown in FIGS. 6 (a) to 6 (g) and any one of the cross-sectional shapes shown in FIGS. 7 (a) to (g), the intensity of the incident light to the solar cell can be increased. It is possible to increase the thickness of the sub-grid electrode 3 and prevent the sub-grid electrode 3 from being blurred.
  • the electrode width is constant in the subgrid electrode 3 positioned between the collector electrode 2 and the collector electrode 2.
  • the width of the subgrid electrode 3 located between the collector electrode 2 and the collector electrode 2 is narrowed as the distance from the collector electrode 2 increases, and the subgrid electrode 3 located between the collector electrode 2 and the collector electrode 2 is used. Even if the thickness of the electrode is made so thin that it is farther from the collector electrode 2, it is possible to increase the intensity of light incident on the solar cell and to prevent the sub-grid electrode 3 from being blurred. it can.
  • the width of the electrode may be narrowed and the thickness of the electrode may be reduced toward the tip of the electrode.
  • the material of the light receiving surface side silver electrode 4 is not limited to silver paste. Even when the light-receiving surface side silver electrode 4 is produced using a conductive paste different from a silver paste such as an aluminum paste, the effects obtained in the first to third embodiments can be obtained.
  • the screen plate of the present invention can also be used when forming the back electrode in a back electrode type solar cell in which only the back electrode is formed. Even in this case, the first to third embodiments described above can be used. The effect obtained in is obtained.
  • the material of the members constituting the screen is not particularly limited.
  • the preparation methods of the members which comprise solar cells other than an electrode are not specifically limited.
  • the material of the member constituting the solar cell and the thickness of the member constituting the solar cell are not particularly limited.
  • the member constituting the solar cell contains an n-type impurity or a p-type impurity
  • the material of the n-type impurity and the p-type impurity is not particularly limited, and the n-type impurity concentration and the p-type impurity concentration in the member constituting the solar cell are also determined. There is no particular limitation.

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Abstract

　本発明のスクリーン（２１，３１，４１）は、電極（４）に対応した開口部を有するマスク部材（２３，３３，４３）を備える。電極パターンは所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるように形成され、マスク部材（２３，３３，４３）は所定の方向に向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されている。

Description

スクリーンおよび太陽電池の製造方法
　本発明は、スクリーンおよび太陽電池の製造方法に関し、特に、太陽電池の電極の形成方法に関する。
　太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急速に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体材料からなる太陽電池または有機材料からなる太陽電池など種々の太陽電池があるが、現在、主流の太陽電池は、シリコン結晶材料からなる太陽電池である。
　図８～図１０は、従来の太陽電池１０１の構成の一例を示す。図８は従来の太陽電池１０１の断面図であり、図９および図１０に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図である。図９は、従来の太陽電池１０１を受光面側から見たときの平面図であり、図１０は、従来の太陽電池１０１を、受光面側とは反対側である裏面側から見たときの平面図である。なお、本明細書において、シリコン基板よりも入射光側を受光面側と記し、受光面側とは反対側を裏面側と記す。
　図８～図１０に示す太陽電池１０１では、ｐ型シリコン基板（半導体基板）１０２の受光面側にｎ型拡散層１０３が形成され、ｐ型シリコン基板１０２の受光面上に窒化シリコン膜等の反射防止膜１０４および受光面側銀電極１１０がそれぞれ形成されている。
　受光面側銀電極１１０は、図９に示すように集電極１０５とサブグリッド電極１０９とからなり、図８に現れている受光面側銀電極１１０は、集電極１０５である。ここで、サブグリッド電極は、発生したキャリアを収集するための電極である。集電極は、サブグリッド電極で収集したキャリアをさらに集めるとともに、太陽電池同士を接続する際に用いるインターコネクタに接続される電極である。
　ｐ型シリコン基板１０２の裏面側には、ｐ+層であるＢＳＦ（Ｂａｃｋ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｉｅｌｄ）層１０６が形成されている。そして、ｐ型シリコン基板１０２の裏面上には、アルミニウム電極１０７および裏面側銀電極１０８がそれぞれ形成されている。また、太陽電池の変換効率を高めるために、ｐ型シリコン基板１０２の受光面にテクスチャ構造と呼ばれる凹凸形状を形成する（図示せず）場合もある。
　図８～図１０に示す太陽電池１０１では、受光面側銀電極１１０がｐ型シリコン基板１０２の受光面上に形成されているので、受光面側銀電極１１０において光の反射および吸収が起こる。よって、ｐ型シリコン基板１０２の受光面における受光面側銀電極１１０の面積に相当する領域に入射される光の強度分だけ、入射光の強度が減少する。ここで、集電極１０５には、インターコネクタの幅と同程度の幅が必要となる。そのため、入射光の減少を防止するためにサブグリッド電極１０９の幅を狭くすることが検討されている。
　図１１は、特許文献１に示されている太陽電池の斜視図である。特許文献１（特開平６－２８３７３６号公報）に記載の太陽電池では、ｐ型半導体基板３０１の上面側にはｎ型半導体層３０２が形成されており、ｎ型半導体層３０２の上面上には受光面電極３０４および表面主電極３０５が形成されている。ｐ型半導体基板３０１の下面側にはｐ-型半導体層３０３が形成されており、ｐ-型半導体層３０３の下面上には裏面側電極３０６が形成されている。特許文献１には、受光面電極３０４が表面主電極３０５に接続されていること、および受光面電極３０４は当該受光面電極３０４の先端から表面主電極３０５に向かうにつれて断面積が大きくなるように形成されていることが記載されている。また、特許文献１には、フォトリソグラフィーおよび酸エッチングにより、ｎ型半導体層３０２の上面のうち受光面電極３０４が形成される領域内の反射防止膜および酸化膜を除去した後、リフトオフ法により、ｎ型半導体層３０２の上面上に受光面電極３０４を形成することも記載されている。
　一方、太陽電池を量産するにあたって、受光面側銀電極を効率的に形成する方法としては、導電性ペーストである銀ペーストを用いたスクリーン印刷法が知られている。ここで、スクリーン印刷法について図１２を用いて説明する。スクリーン印刷法とは、所定のパターンが形成されたスクリーン版２０１の上にペースト状の材料２０２を設け、スキージ２０３によりペースト状の材料２０２を基板２０５の上面に印刷するというものである。ここで、基板２０５は、フラットなステージ２０４上に保持されている。スクリーン版には、たとえばスクリーン紗などが設けられている。受光面側銀電極を形成するためのマスク部材には、乳剤からなる乳剤部または金属膜などが用いられる。
　図１３（ａ）～（ｂ）には銀ペーストをスクリーン印刷法にて印刷するためのスクリーン版を示しており、図１３（ａ）はスクリーン版４０１を上から見た平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＸＩＩＩＢ－ＸＩＩＩＢ線における断面図である。スクリーン版４０１はスクリーン紗４０２と乳剤部４０３とを備える。シリコン基板４０４は、図１３（ｂ）に示すように乳剤部４０３よりも下に置かれる。銀ペーストは、スクリーン紗４０２の上に設けられ、スキージによりスクリーン紗４０２を通過する。ここで、乳剤部４０３は一定の厚さｄ３を有し、電極パターンに対応するスクリーン紗の下側には形成されていない。これにより、銀ペースト（厚さｄ３）がシリコン基板４０４の上面に印刷される。スクリーン印刷法により銀ペーストを印刷した後に熱処理を行なうことにより、受光面側銀電極が形成される。
特開平６－２８３７３６号公報（平成６年１０月７日公開）
　特許文献１に記載の太陽電池が備える受光面側銀電極をスクリーン印刷法で形成するためには、集電極からサブグリッド電極の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるようにサブグリッド電極を形成する必要がある。しかし、電極幅が狭い箇所では、電極がパターンどおりに印刷されず、印刷がかすれるなどの不具合が生じることがあった。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクリーン印刷法を用いて電極幅が先端に向かうにつれて狭くなるように電極を形成する場合であっても、印刷後の電極にかすれなどが発生することを防止可能なスクリーンの提供にある。
　本発明のスクリーンは、太陽電池の電極を形成する際に用いられ、電極に対応した開口部を有するマスク部材を備える。開口部は、所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるように形成され、マスク部材は、所定の方向に向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されている。ここで、「所定の方向」とは、電極または電極に対応してマスク部材に形成された開口部の幅が広い部位から狭い部位へ向かう方向である。後述の実施形態では、「所定の方向」は、電極または電極に対応してマスク部材に形成された開口部の先端へ向かう方向であり、電極が集電極と集電極から延在されたサブグリッド電極とを有する場合にはサブグリッド電極またはサブグリッド電極に対応してマスク部材に形成された開口部の先端へ向かう方向である。
　マスク部材は、乳剤からなっても良いし、めっき箔であっても良いし、金属板であっても良い。
　本発明の第１の太陽電池の製造方法は、半導体基板に電極を形成する工程を含む。電極を形成する工程は、スクリーンを用いて半導体基板に導電性ペーストを塗布する工程と、導電性ペーストが塗布された半導体基板を熱処理する工程とを備える。スクリーンは、電極に対応した開口部を有するマスク部材を備え、開口部は、所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるように形成され、マスク部材は、所定の方向に向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されている。
　本発明の第１の太陽電池の製造方法では、電極は、集電極と、集電極から延在されたサブグリッド電極とを有することが好ましい。所定の方向は、サブグリッド電極の先端に向かう方向であることが好ましい。
　本発明の第２の太陽電池の製造方法は、半導体基板に電極を形成する工程を含む。電極を形成する工程は、スクリーンを用いて半導体基板に導電性ペーストを塗布する工程と、導電性ペーストが塗布された半導体基板を熱処理する工程とを備える。電極は、所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるようにかつ厚さが薄くなるように形成されている。
　本発明の第２の太陽電池の製造方法では、電極は、集電極と集電極から延在されたサブグリッド電極とを有することが好ましい。所定の方向は、サブグリッド電極の先端に向かう方向であることが好ましい。
　導電性ペーストは、銀ペーストであることが好ましい。
　電極は、半導体基板の受光面上に形成されることが好ましい。
　本発明によれば、スクリーン印刷法を用いて電極幅が電極の先端に向かうにつれて狭くなるように電極を形成する場合であっても、印刷後の電極にかすれなどが発生することを防止可能である。
本発明の太陽電池の一例を受光面側から見たときの平面図である。 本発明の太陽電池の製造方法を工程順に示すフロー図である。 乳剤からなるマスク部材を備えたスクリーンの平面図および断面図である。 サスペンドメタルマスクを備えたスクリーンの平面図、断面図および拡大図である。 メタルマスクを備えたスクリーンの平面図、断面図および拡大図である。 本発明のサブグリッド電極の先端部分の平面図である。 本発明のサブグリッド電極の先端部分の断面図である。 従来の太陽電池の構成の一例を示す断面図である。 図８に示す太陽電池を受光面側から見たときの平面図である。 図８に示す太陽電池を裏面側からみたときの平面図である。 従来の太陽電池の構成の一例を示す斜視図である。 スクリーン印刷法を説明するための断面図である。 従来のスクリーンの平面図および断面図である。
　以下、本発明のスクリーンおよび太陽電池の製造方法について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
　図１は、本発明の太陽電池の一例を受光面側から見たときの平面図である。図１に示す太陽電池１では、受光面上に、受光面側銀電極４として集電極２とサブグリッド電極３とが形成されている。サブグリッド電極３は、集電極２から延在し、集電極２側から太陽電池１の外側へ向かうにつれてその電極幅が連続的に狭くなるテーパ形状に形成されている。図１に示す太陽電池１の断面図および裏面側から見た平面図は、それぞれ、図８および図１０と同様である。つまり、本発明の太陽電池では、半導体基板の受光面側には第１導電型半導体層が形成されており、第１導電型半導体層の受光面上には反射防止膜および受光面側銀電極４が形成されている。半導体基板の裏面側には、アルミニウム電極を形成することにより第２導電型半導体層が形成されている。加えて、半導体基板の裏面上には、裏面側銀電極が形成されている。
　以下に、本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す。図２は、本発明の太陽電池の製造方法を工程順に示すフロー図である。まず、工程Ｓ１では、ｐ型シリコン基板をエッチングすることにより、ダメージ層をｐ型シリコン基板から除去する。次に、工程Ｓ２では、リンの熱拡散により、太陽電池１の受光面となる面（以下「ｐ型シリコン基板の受光面」という。）側にｎ型拡散層を形成し、プラズマＣＶＤ法により、ｎ型半導体層の上面上に反射防止膜としての窒化シリコン膜を形成する。次に、工程Ｓ３では、銀ペーストを、スクリーン印刷法によりｐ型シリコン基板の裏面となる面（以下「ｐ型シリコン基板の裏面」という。）の一部に印刷して乾燥させる。次に、工程Ｓ４では、アルミニウムペーストを、スクリーン印刷法によりｐ型シリコン基板の裏面のほぼ全面に印刷して乾燥させる。このとき、アルミニウムペーストが部分的に銀ペーストに重なるように、当該アルミニウムペーストをｐ型シリコン基板の裏面に印刷する。次に、工程Ｓ５では、図１に示すパターンの受光面側銀電極が反射防止膜の上に形成されるように、銀ペーストをスクリーン印刷法により印刷して乾燥させる。次に、工程Ｓ６では、熱処理を行なう。これにより、受光面側銀電極、裏面側銀電極、アルミニウム電極、およびＢＳＦ層が形成される。このとき、工程Ｓ５においてパターニングされた銀ペーストは反射防止膜を突き抜けてｎ型拡散層と接し、これにより、受光面側銀電極が形成される。このようにして、図１に示す太陽電池１が作製される。
　＜実施形態１＞
　実施形態１では、図２の工程Ｓ５における受光面側銀電極を形成するための銀ペーストの印刷工程および乾燥工程を示す。
　図３（ａ）は、銀ペーストをスクリーン印刷法にて印刷するためのスクリーン版（スクリーン）２１を上から見た平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における断面図である。スクリーン版２１は、スクリーン紗２２と、乳剤部２３とを備える。乳剤部２３は、マスク部材として機能し、スクリーン紗２２の下方に設けられ、集電極２に対応した電極パターン（集電極パターン）およびサブグリッド電極３に対応した電極パターン（サブグリッド電極パターン）を有する。具体的には、乳剤部２３には、集電極２の平面形状と同形である開口部（集電極パターンに相当）と、サブグリッド電極３の平面形状と同形である開口部（サブグリッド電極パターンに相当）とが、形成されている。銀ペーストは、スクリーン紗２２の上に設けられ、スキージにより、スクリーン紗２２、さらには乳剤部２３に形成された開口部を通過して、ｐ型シリコン基板２４（ｐ型シリコン基板２４は乳剤部２３よりも下方に配置されている）の上面に印刷される。
　ここで、集電極２からサブグリッド電極３の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状からなるサブグリッド電極３を印刷するための検討を行なった。なお、集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３の幅および厚さは一定である。サブグリッド電極３のテーパ形状に合わせて、スクリーン版２１に形成されるサブグリッド電極パターンの形状を当該サブグリッド電極パターンの先端に向かうにつれてパターン幅が狭くなるテーパ形状とし、さらに、乳剤部２３の形状をサブグリッド電極パターンの先端に向かうにつれて厚さが連続的に薄くなるテーパ形状とした。このようなテーパ形状は、たとえば乳剤部２３を１０００番のサンドペーパーで複数回研磨することにより形成された。
　そして、サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近における乳剤部２３の厚さ、および集電極パターン付近の乳剤部２３の厚さをｄ１とし、サブグリッド電極パターンの先端における乳剤部２３の厚さをｄ２とし、ｄ１およびｄ２を変えて受光面側銀電極を形成し、得られた太陽電池１を評価した。
　以下に、実施例１～２および比較例１でのスクリーン版２１のサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近における電極幅、スクリーン版２１のサブグリッド電極パターンの先端における電極幅、ｄ１、およびｄ２を示す。なお、比較例１では、サブグリッド電極パターンの長手方向において乳剤部２３の厚さを一定とした。
　　　実施例１：中央：電極幅／乳剤厚（ｄ１）→１００μｍ／２０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／乳剤厚（ｄ２）→７０μｍ／８μｍ
　　　実施例２：中央：電極幅／乳剤厚（ｄ１）→１００μｍ／２０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／乳剤厚（ｄ２）→６０μｍ／８μｍ
　　　比較例１：中央：電極幅／乳剤厚（ｄ１）→１００μｍ／２０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／乳剤厚（ｄ２）→７０μｍ／２０μｍ
　上記条件にしたがって受光面側銀電極を形成し、図２に示す製造フローにしたがって図１に示す太陽電池１を作製した。そして、得られた太陽電池１の特性を評価した。表１にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、中央は、スクリーン版２１に形成されたサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近を意味し、先端は、スクリーン版２１に形成されたサブグリッド電極パターンの先端を意味する。乳剤厚は、乳剤部２３の厚さを意味する。
　表１において、Ｊｓｃは短絡電流密度であり、Ｖｏｃは開放電圧であり、ＦＦは曲線因子であり、Ｐｍは最大出力である。表１におけるＪｓｃ値、Ｖｏｃ値、ＦＦ値、およびＰｍ値は、それぞれ、比較例１におけるＪｓｃ値、Ｖｏｃ値、ＦＦ値、およびＰｍ値に対する比率である。また、表１におけるペースト使用量も、比較例１におけるペースト使用量に対する比率である。また、表１における先端の印刷後のパターン状態は、サブグリッド電極３の先端における印刷後のパターン状態を示し、表１における「Ａ」は、サブグリッド電極３の先端における印刷後のパターン状態が良好であることを意味し、表１における「Ｂ」は、サブグリッド電極３の先端における印刷後のパターンにかすれが発生していることを意味する。ここで、表１における「Ｂ」とは、銀ペーストが乳剤部２３の厚さ方向の途中まで入っていくがｐ型シリコン基板２４の受光面にまで到達しない箇所が存在するため、印刷後の電極に部分的なかすれが発生したことを表している。
　表１に示すように、実施例１～２のいずれにおいても、サブグリッド電極３は、スクリーン２１版に形成されたサブグリッド電極パターンの形状に対応した形状に形成された。具体的には、サブグリッド電極３の平面形状は、サブグリッド電極３の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状であった。また、サブグリッド電極３の厚さは、サブグリッド電極３の先端に向かうにつれて薄くなっていた（表１において「厚さ方向形状」が「テーパ」であることに相当する）。
　表１に示すように、サブグリッド電極３の先端における印刷後のパターン状態については、実施例１～２のいずれにおいても良好であったが、比較例１では部分的にかすれが発生した。太陽電池１の特性については、たとえばＰｍ値については、実施例１では比較例１に対して２．１％改善し、実施例２では比較例１に対して２．４％改善した。ペースト使用量については、実施例１では比較例１に対して８％低減され、実施例２では比較例１に対して１０％低減された。
　スクリーン版２１の乳剤部２３の厚さがサブグリッド電極パターンの先端に向かうにつれて薄くなるように形成すれば、サブグリッド電極パターンの幅が狭い箇所では、銀ペーストが乳剤部２３を通過する距離が短くなるので、スクリーン版からの銀ペーストの抜けが良くなる。したがって、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所において印刷のかすれが発生することを防止でき、先端部分の幅が狭いサブグリッド電極３を正常に形成することが可能となる。これにより、太陽電池１の受光面に入射する太陽光が増加するので、太陽電池１の特性が向上する。この効果を有効に得るためには、サブグリッド電極３の先端を形成することとなる乳剤部２３の厚さを、サブグリッド電極３の長手方向中央（たとえば集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３）を形成することとなる乳剤部２３の厚さの０．１倍以上０．９９倍以下とすることが好ましく、サブグリッド電極３の長手方向中央を形成することとなる乳剤部２３の厚さの０．２倍以上０．７倍以下とすることがより好ましい。
　また、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所が薄く形成されるので、受光面側銀電極を形成するためのペースト使用量も低減させることが可能になる。加えて、新たな設備を導入する必要はなくスクリーン版の構造を変更すれば、本実施形態における受光面側銀電極を形成することができる。
　なお、サブグリッド電極３の電気抵抗による損失を抑えるためには、サブグリッド電極３の断面は大きいほうが望ましい。また、サブグリッド電極３が太陽電池１に入射する太陽光を遮ることを防止するためには、サブグリッド電極３の表面積は小さいほうが望ましい。これらのことから、サブグリッド電極３は、幅が狭く、かつ厚さが厚いことが望ましい。例えば、上記実施例１で使用したスクリーン版２１において、ペーストの粘弾性を変化させてスクリーンの抜け性を良くした銀ペーストを使用した場合には、長手方向中央の電極幅／電極厚が１１５μｍ／２１μｍであり且つ先端の電極幅／電極厚が８０μｍ／１５μｍであるサブグリッド電極３を形成することができた。
　＜実施形態２＞
　実施形態２では、図２の工程Ｓ５における受光面側銀電極を形成するための銀ペーストの印刷工程および乾燥工程の別の例を示す。
　本実施形態では、銀ペーストをスクリーン印刷するためのスクリーン版として、サスペンドメタルマスク（マスク部材）を備えたスクリーン版（スクリーン）３１を使用する。上記の実施形態１で使用したスクリーン版２１は、スクリーン紗に乳剤を塗布し、乳剤が塗布されたスクリーン紗に電極パターンを形成することにより作製されたものである。これに対し、スクリーン版３１は、Ｎｉめっき箔等の金属に電極パターンを形成し、その電極パターンをステンレスメッシュ等のスクリーン紗に張り付けて作製されたものである。マスク部材としてサスペンドメタルマスクを備えたスクリーン版は、耐久性が高いため当該スクリーン版の使用回数を増やせること、寸法安定性に優れること、およびペースト透過性に優れることなどの点から、近年多用されつつある。なお、Ｎｉの代わりにＮｉ合金またはステンレスを用いてもよい。
　図４（ａ）は、スクリーン版３１を上から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶＢ－ＩＶＢ線における断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示すＩＶＣ領域の拡大図である。スクリーン版３１は、スクリーン紗３２と、Ｎｉめっき箔部３３とを備える。Ｎｉめっき箔部３３は、マスク部材として機能し、スクリーン紗３２の下方に設けられ、集電極２に対応した電極パターン（集電極パターン）およびサブグリッド電極３に対応した電極パターン（サブグリッド電極パターン）を有する。具体的には、Ｎｉめっき箔部３３には、集電極２の平面形状と同形である開口部（集電極パターンに相当）と、サブグリッド電極３の平面形状と同形である開口部（サブグリッド電極パターンに相当）とが、形成されている。銀ペーストは、スクリーン紗３２の上に設けられ、スキージにより、スクリーン紗３２、さらにはＮｉめっき箔部３３に形成された開口部を通過して、ｐ型シリコン基板２４（ｐ型シリコン基板２４はＮｉめっき箔部３３よりも下方に配置されている）の上面に印刷される。
　上記の実施形態１と同様に、集電極２からサブグリッド電極３の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状からなるサブグリッド電極３を印刷するための検討を行った。なお、集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３の幅および厚さは一定である。サブグリッド電極３のテーパ形状に合わせて、スクリーン版３１に形成されるサブグリッド電極パターンの形状を当該サブグリッド電極パターンの先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状とした。また、Ｎｉめっき箔部３３に段差を設け、サブグリッド電極パターンの先端側におけるＮｉめっき箔部３３のめっき厚さをサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近におけるＮｉめっき箔部３３のめっき厚さの約半分とした。このようなＮｉめっき箔部３３は、サブグリッド電極パターンの先端部分が所望の厚さになるように、サブグリッド電極パターンの先端部分のみを１０００番のサンドペーパーで一定圧力で複数回研磨することにより、形成された。なお、Ｎｉめっき箔部３３は、これ以外の研磨法により形成することもできる。また、スクリーン版のマスク部材がめっき箔である場合には、サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近から先端に向かうにつれてマスク部材の厚さが連続的に薄くなるようにマスク部材を形成することは、加工に手間がかかることがある。サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近から先端に向かう途中に段差を設けることによりマスク部材の厚さが不連続に薄くなるようにマスク部材を形成する方が、加工が容易である。
　そして、サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近におけるＮｉめっき箔部３３の厚さ、および集電極パターン付近のＮｉめっき箔部３３の厚さをｄ１１とし、サブグリッド電極パターンの先端におけるＮｉめっき箔部３３の厚さをｄ１２とし、ｄ１１およびｄ１２を変えて受光面側銀電極を形成し、得られた太陽電池を評価した。
　以下に、実施例３～４および比較例２でのスクリーン版３１のサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近における電極幅、スクリーン版３１のサブグリッド電極パターンの先端における電極幅、ｄ１１、およびｄ１２を示す。なお、比較例２では、サブグリッド電極パターンの長手方向においてＮｉめっき箔部３３の厚さを一定とした。
　　　実施例３：中央：電極幅／めっき厚（ｄ１１）→８５μｍ／２０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／めっき厚（ｄ１２）→７５μｍ／１０μｍ
　　　実施例４：中央：電極幅／めっき厚（ｄ１１）→８５μｍ／２０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／めっき厚（ｄ１２）→７０μｍ／１０μｍ
　　　比較例２：中央：電極幅／めっき厚（ｄ１１）→８５μｍ／２０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／めっき厚（ｄ１２）→７５μｍ／２０μｍ
　上記条件にしたがって受光面側銀電極を形成し、図２に示す製造フローにしたがって図１に示す太陽電池を作製した。そして、得られた太陽電池の特性を評価した。表２にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２において、中央および先端は、表１について示したとおりであり、めっき厚は、Ｎｉめっき箔部３３の厚さを意味する。
　表２において、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、およびＰｍは、表１について示したとおりである。表２におけるＪｓｃ値、Ｖｏｃ値、ＦＦ値、およびＰｍ値は、それぞれ、比較例２におけるＪｓｃ値、Ｖｏｃ値、ＦＦ値、およびＰｍ値に対する比率である。また、表２におけるペースト使用量も、比較例２におけるペースト使用量に対する比率である。また、表２における先端の印刷後のパターン状態は、サブグリッド電極３の先端における印刷後のパターン状態を示し、表２における「Ａ」および「Ｂ」は、表１について示したとおりである。
　表２に示すように、実施例３～４のいずれにおいても、サブグリッド電極３は、スクリーン３１版に形成されたサブグリッド電極パターンの形状に対応した形状に形成された。具体的には、サブグリッド電極３の平面形状は、サブグリッド電極３の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状であった。また、サブグリッド電極３の厚さ方向の形状は、２段の階段状に形成された（表２において「厚さ方向形状」が「階段（２段）」であることに相当する）。また、表２に示すように、先端の印刷後のパターン状態については、実施例３～４のいずれにおいても良好であったが、比較例２では部分的にかすれが発生した。
　太陽電池の特性については、たとえばＰｍ値については、実施例３では比較例２に対して２．７％改善し、実施例４では比較例２に対して３．０％改善した。ペースト使用量については、実施例３では比較例２に対して１％低減でき、実施例４では比較例２に対して３％低減できた。
　スクリーン版３１のめっき箔部３３に段差を設けることによりサブグリッド電極パターンの先端側におけるめっき箔部３３の厚さをサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近におけるめっき箔部３３の厚さよりも薄くすれば、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所では、銀ペーストがめっき箔部３３を通過する距離が短くなるので、スクリーン版からの銀ペーストの抜けが良くなる。したがって、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所において印刷のかすれが発生することを防止でき、先端部分の幅が狭いサブグリッド電極３を正常に形成することが可能となる。これにより、太陽電池の受光面に入射する太陽光が増加するので、太陽電池の特性が向上する。この効果は、本実施形態のようにサブグリッド電極３の厚さ方向の形状がテーパではなく階段状であっても得られる。また、この効果を有効に得るためには、サブグリッド電極３の先端を形成することとなるめっき箔部３３の厚さを、サブグリッド電極３の長手方向中央（たとえば集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３）を形成することとなるめっき箔部３３の厚さの０．１倍以上０．９９倍以下とすることが好ましく、サブグリッド電極３の長手方向中央を形成することとなるめっき箔部３３の厚さの０．２倍以上０．７倍以下とすることがより好ましい。
　また、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所が薄く形成されるので、受光面側銀電極を形成するためのペースト使用量も低減させることが可能になる。加えて、新たな設備を導入する必要はなくスクリーン版の構造を変更すれば、本実施形態における受光面側銀電極を形成することができる。実施例３～４では、２８０メッシュで２５μｍ径のスクリーン紗を用いたが、スクリーン紗がこの仕様に限定されないことは言うまでもない。
　＜実施形態３＞
　実施形態３では、図２の工程Ｓ５における受光面側銀電極を形成するための銀ペーストの印刷工程および乾燥工程のさらに別の例を示す。
　本実施形態では、銀ペーストをスクリーン印刷するためのスクリーン版として、メタルマスク（マスク部材）を備えたスクリーン版（スクリーン）４１を使用する。スクリーン版４１は、スクリーン紗を用いず金属のみで形成されたスクリーンである。スクリーン版４１の材料としては、Ｎｉ系金属が主に用いられるが、ステンレスまたは銅合金を用いることも可能である。マスク部材としてメタルマスクを備えたスクリーン版は、耐久性が高いため当該スクリーン版の使用回数を増やせること、寸法安定性に優れること、およびマスク部材としてサスペンドメタルマスクを備えたスクリーン版よりもペースト透過性にさらに優れることなどの利点を有する。一方、マスク部材としてメタルマスクを備えたスクリーン版ではメタルマスクがスクリーン紗で支えられていないため、このスクリーン版を用いて抜きパターンのような島状部を形成することは困難を伴う。したがって、マスク部材としてメタルマスクを備えたスクリーン版を用いて集電極２とサブグリッド電極３とのように直交する電極を形成することは困難を伴い、集電極２とサブグリッド電極３とをそれぞれ別々に印刷するなどの工夫が必要である。本実施形態では、サブグリッド電極３をスクリーン版４１を用いてスクリーン印刷により作製し、且つ、集電極２をマスク部材としてサスペンドメタルマスクを備えたスクリーン版を用いてスクリーン印刷する。
　図５（ａ）は、スクリーン版４１を上から見た平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ－ＶＢ線における断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示すＶＣ領域の拡大図である。スクリーン版４１は、Ｎｉ板部４３を備える。Ｎｉ板部４３は、マスク部材として機能し、サブグリッド電極３に対応する電極パターンを有する。具体的には、Ｎｉ板部４３には、サブグリッド電極３の平面形状と同形である開口部（サブグリッド電極パターンに相当）が形成されている。銀ペーストは、Ｎｉ板部４３の上に設けられ、スキージにより、Ｎｉ板部４３に形成された開口部を通過して、ｐ型シリコン基板２４（ｐ型シリコン基板２４はＮｉ板部４３よりも下方に配置されている）の上面に印刷される。
　上記の実施形態１～２と同様に、集電極２からサブグリッド電極３の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状からなるサブグリッド電極３を印刷するための検討を行った。なお、集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３の幅および厚さは一定である。サブグリッド電極３のテーパ形状に合わせて、スクリーン版４１に形成されるサブグリッド電極パターンの形状を当該サブグリッド電極パターンの先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状とした。また、Ｎｉ板部４３に段差を設け、サブグリッド電極パターンの先端側におけるＮｉ板部４３のめっき厚さをサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近におけるＮｉ板部４３のめっき厚さの約半分とした。このようなＮｉ板部４３は、サブグリッド電極パターンの先端部分が所望の厚さになるように、サブグリッド電極パターンの先端部分のみを１０００番のサンドペーパーで一定圧力で複数回研磨することにより、形成された。なお、Ｎｉ板部４３は、これ以外の研磨法により形成することもできる。また、スクリーン版のマスク部材が金属板である場合には、サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近から先端に向かうにつれてマスク部材の厚さが連続的に薄くなるようにマスク部材を形成することは、加工に手間がかかることがある。サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近から先端に向かう途中に段差を設けることによりマスク部材の厚さが不連続に薄くなるようにマスク部材を形成する方が、加工が容易である。
　そして、サブグリッド電極パターンの長手方向中央付近におけるＮｉ板部４３の厚さ、および集電極パターン付近のＮｉ板部４３の厚さをｄ２１とし、サブグリッド電極パターンの先端におけるＮｉ板部４３の厚さをｄ２２とし、ｄ２１およびｄ２２を変えて受光面側銀電極を形成し、得られた太陽電池を評価した。
　以下に、実施例５～６および比較例３でのスクリーン版４１のサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近における電極幅、スクリーン版４１のサブグリッド電極パターンの先端における電極幅、ｄ２１、およびｄ２２を示す。なお、比較例３では、サブグリッド電極パターンの長手方向においてＮｉ板部４３の厚さを一定とした。
　　　実施例５：中央：電極幅／Ｎｉ板厚（ｄ２１）→７５μｍ／４０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／Ｎｉ板厚（ｄ２２）→６５μｍ／２０μｍ
　　　実施例６：中央：電極幅／Ｎｉ板厚（ｄ２１）→７５μｍ／４０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／Ｎｉ板厚（ｄ２２）→６０μｍ／２０μｍ
　　　比較例３：中央：電極幅／Ｎｉ板厚（ｄ２１）→７５μｍ／４０μｍ
　　　　　　　　先端：電極幅／Ｎｉ板厚（ｄ２２）→６５μｍ／４０μｍ
　上記条件にしたがって受光面側銀電極を形成し、図２に示す製造フローにしたがって図１に示す太陽電池を作製した。そして、得られた太陽電池の特性を評価した。表３にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３において、中央および先端は、表１について示したとおりであり、Ｎｉ板厚は、Ｎｉ板部４３の厚さを意味する。
　表３において、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、およびＰｍは、表１について示したとおりである。表３におけるＪｓｃ値、Ｖｏｃ値、ＦＦ値、およびＰｍ値は、それぞれ、比較例３におけるＪｓｃ値、Ｖｏｃ値、ＦＦ値、およびＰｍ値に対する比率である。また、表３におけるペースト使用量も、比較例３におけるペースト使用量に対する比率である。また、表３における先端の印刷後のパターン状態は、サブグリッド電極３の先端における印刷後のパターン状態を示し、表３における「Ａ」および「Ｂ」は、表１について示したとおりである。
　表３に示すように、実施例５～６のいずれにおいても、サブグリッド電極３は、スクリーン４１版に形成されたサブグリッド電極パターンの形状に対応した形状に形成された。具体的には、サブグリッド電極３の平面形状は、サブグリッド電極３の先端に向かうにつれて電極幅が狭くなるテーパ形状であった。また、サブグリッド電極３の厚さ方向の形状は、２段の階段状に形成された（表３において「厚さ方向形状」が「階段（２段）」であることに相当する）。また、表３に示すように、先端の印刷後のパターン状態については、実施例５～６のいずれにおいても良好であったが、比較例３では部分的にかすれが発生した。
　太陽電池の特性については、たとえばＰｍ値については、実施例５では比較例３に対して２．３％改善し、実施例６では比較例３に対して２．５％改善した。ペースト使用量については、実施例５では比較例３に対して１％低減でき、実施例６では比較例３に対して５％低減できた。
　スクリーン版４１のＮｉ板部４３に段差を設けることによりサブグリッド電極パターンの先端側におけるＮｉ板部４３の厚さをサブグリッド電極パターンの長手方向中央付近におけるＮｉ板部４３の厚さよりも薄くすれば、サブグリッド電極パターンの幅が狭い箇所では、銀ペーストがＮｉ板部４３を通過する距離が短くなるので、スクリーン版からの銀ペーストの抜けが良くなる。したがって、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所において印刷のかすれが発生することを防止でき、先端部分の幅が狭いサブグリッド電極３を正常に形成することが可能となる。これにより、太陽電池の受光面に入射する太陽光が増加するので、太陽電池の特性が向上する。この効果は、本実施形態のようにサブグリッド電極３の厚さ方向の形状がテーパではなく階段状であっても得られる。また、この効果を有効に得るためには、サブグリッド電極３の先端を形成することとなるＮｉ板部４３の厚さを、サブグリッド電極３の長手方向中央（たとえば集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３）を形成することとなるＮｉ板部４３の厚さの０．１倍以上０．９９倍以下とすることが好ましく、サブグリッド電極３の長手方向中央を形成することとなるＮｉ板部４３の厚さの０．２倍以上０．７倍以下とすることがより好ましい。
　また、サブグリッド電極３の幅が狭い箇所が薄く形成されることから、受光面側銀電極を形成するためのペースト使用量も低減させることが可能になる。加えて、新たな設備を導入する必要はなくスクリーン版の構造を変更すれば、本実施形態における受光面側銀電極を形成することができる。
　＜サブグリッド電極３のその他の形状の例＞
　上記の実施形態１～３では、太陽電池への入射光の強度を増加させるという目的のために、サブグリッド電極３の平面形状が先端へ向かうにつれて幅が狭くなるテーパ形状となるようにサブグリッド電極３をスクリーン印刷法により形成している。また、印刷のかすれを防止するという目的のために、サブグリッド電極３の先端側における当該サブグリッド電極３の厚さがサブグリッド電極３の長手方向中央付近における当該サブグリッド電極３の厚さより薄くなるようにサブグリッド電極３をスクリーン印刷法により形成している。しかし、太陽電池への入射光の強度を増加させるという効果および印刷のかすれを防止するという効果を得るためには、サブグリッド電極３の形状は上記の実施形態１～３における形状に限定されない。
　図６（ａ）～（ｇ）は、サブグリッド電極３の平面形状の一例を示した図であり、図１におけるＶＩ領域の拡大図に相当する。図６（ａ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれてサブグリッド電極３の幅が一定の割合で減少しており、図６（ａ）に示すサブグリッド電極３は上記の実施形態１～３におけるサブグリッド電極３と同様の形状を有する。図６（ｂ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれてサブグリッド電極３の幅の減少率が大きくなっており、図６（ｃ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれてサブグリッド電極３の幅の減少率が小さくなっている。図６（ｄ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の幅は、サブグリッド電極３が集電極２から延在された箇所（以下では「サブグリッド電極３の根元」と記す）からサブグリッド電極３の長手方向の途中までは一定であるが、その後、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて一定の割合で減少している。図６（ｅ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の幅はサブグリッド電極３の根元からサブグリッド電極３の長手方向の途中まで一定であるが、その後、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれてサブグリッド電極３の幅の減少率が大きくなっている。図６（ｆ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の幅は、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて段階的に狭くなっている。図６（ｇ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の幅は、図６（ｆ）と同様にサブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて段階的に狭くなっており、各段においてもサブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて狭くなっている。なお、図６（ｆ）に示すサブグリッド電極３および図６（ｇ）に示すサブグリッド電極３では、階段の段数は３段に限定されず、２段でも良いし、４段以上でも良い。また、図６（ｆ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の根元側の電極幅に対するサブグリッド電極３の中央側の電極幅の割合は特に限定されず、サブグリッド電極３の中央側の電極幅に対するサブグリッド電極３の先端側の電極幅の割合は特に限定されない。このことは、図６（ｇ）に示すサブグリッド電極３においても言える。
　図６（ａ）～図６（ｇ）に示すサブグリッド電極３では、ｐ型シリコン基板２４の受光面におけるサブグリッド電極３の占有面積の減少を図ることができるため、太陽電池への入射光の強度を増加させることができる。
　図７（ａ）～（ｇ）は、サブグリッド電極３の断面形状の一例を示した図であり、図１におけるＶＩ領域の拡大断面図に相当する。図７（ａ）～（ｇ）では、集電極２およびサブグリッド電極３の下側にｐ型シリコン基板２４（図７（ａ）～（ｇ）には図示せず）が設けられている。図７（ａ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて厚さが一定の割合で減少しており、図７（ａ）に示すサブグリッド電極３は上記の実施形態１におけるサブグリッド電極３と同様の形状を有する。図７（ｂ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて厚さの減少率が大きくなっており、図７（ｃ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて厚さの減少率が小さくなっている。図７（ｄ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の厚さは、サブグリッド電極３の根元からサブグリッド電極３の長手方向の途中までは一定であるが、その後、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて一定の割合で減少している。図７（ｅ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の厚さはサブグリッド電極３の根元からサブグリッド電極３の長手方向の途中まで一定であるが、その後、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれてサブグリッド電極３の厚さの減少率が大きくなっている。図７（ｆ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の厚さは、サブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて段階的に薄くなっている。図７（ｇ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の厚さは、図７（ｆ）と同様にサブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて段階的に薄くなっており、各段においてもサブグリッド電極３の先端へ向かうにつれて薄くなっている。なお、図７（ｆ）に示すサブグリッド電極３および図７（ｇ）に示すサブグリッド電極３では、階段の段数は３段に限定されず、２段でも良いし、４段以上でも良い。また、図７（ｆ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の根元側の厚さに対するサブグリッド電極３の中央側の厚さの割合は特に限定されず、サブグリッド電極３の中央側の厚さに対するサブグリッド電極３の先端側の厚さの割合は特に限定されない。このことは、図７（ｇ）に示すサブグリッド電極３においても言える。
　図７（ａ）～図７（ｇ）に示すサブグリッド電極３では、サブグリッド電極３の先端側の厚さが薄いため、別の言い方をすると電極幅が狭い箇所におけるサブグリッド電極３の厚さが薄いため、電極幅が狭い箇所におけるサブグリッド電極３の印刷のかすれを防止できる。
　上記の図６（ａ）～（ｇ）および図７（ａ）～（ｇ）に示したように、本発明のサブグリッド電極３の平面形状および厚さ方向の形状としては、様々な形状が考えられる。これらの平面形状および厚さ方向の形状を自由に組み合わせてサブグリッド電極３の形状とすることができ、どのように組み合わせても同様の効果（太陽電池への入射光の強度を増加させることができ、サブグリッド電極３の印刷のかすれを防止することができる）を発揮する。そして、そのような形状のサブグリッド電極３をスクリーン印刷するためのスクリーン版はいずれも、本発明の目的を達成するものである。
　なお、サブグリッド電極３は太陽電池で発生した光電流を出来るだけ損失なく集電するためのものである。サブグリッド電極３の根元部分には集めた電流がすべて流れることから、少なくともサブグリッド電極３の根元部分は太い方が好ましい。
　上記の実施形態１～３では、それぞれ異なる種類のスクリーン版を示している。スクリーン版の種類が違ってもスクリーン版におけるサブグリッド電極パターンの形状が所定の形状を有していれば、具体的にはスクリーン版の種類が違ってもスクリーン版におけるサブグリッド電極パターンの形状が図６（ａ）～（ｇ）のいずれかの平面形状を有し且つ図７（ａ）～（ｇ）のいずれかの断面形状を有していれば、太陽電池への入射光の強度を増加させることができ、サブグリッド電極３の印刷のかすれを防止することができる。
　上記の実施形態１～３では、集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３では、電極幅は一定である。しかし、集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３の幅を集電極２から遠ざかるほど狭くし、且つ、集電極２と集電極２との間に位置するサブグリッド電極３の厚さを集電極２から遠ざかるほど薄くしても、太陽電池への入射光の強度を増加させることができるとともにサブグリッド電極３の印刷のかすれを防止することができるという効果を得ることができる。
　また、入射光によって発生したキャリアを収集する電極のみを備えた太陽電池では、電極の先端に向かうにつれて当該電極の幅を狭くするとともに当該電極の厚さを薄くすれば良い。これにより、太陽電池への入射光の強度を増加させることができるとともにサブグリッド電極３の印刷のかすれを防止することができるという効果を得ることができる。
　また、受光面側銀電極４の材料は銀ペーストに限定されない。アルミニウムペースト等の銀ペーストとは異なる導電性ペーストを用いて受光面側銀電極４を作製した場合であっても、上記の実施形態１～３で得られた効果を得ることができる。また、裏面側電極のみが形成された裏面電極型太陽電池において当該裏面側電極を形成するときにも本発明のスクリーン版を用いることができ、この場合であっても上記の実施形態１～３で得られた効果が得られる。
　また、本発明では、スクリーンを構成する部材の材料は特に限定されない。また、本発明では、電極以外の太陽電池を構成する部材の作製方法は特に限定されない。
　また、本発明では、太陽電池を構成する部材の材料および太陽電池を構成する部材の厚さは特に限定されない。太陽電池を構成する部材がｎ型不純物またはｐ型不純物を含む場合、ｎ型不純物およびｐ型不純物の材料は特に限定されず、太陽電池を構成する部材におけるｎ型不純物濃度およびｐ型不純物濃度も特に限定されない。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　太陽電池、２　集電極、３　サブグリッド電極、４　受光面側銀電極、２１　スクリーン版、２２　スクリーン紗、２３　乳剤部、２４　ｐ型シリコン基板、３１　サスペンドメタルマスクによるスクリーン版、３２　スクリーン紗、３３　Ｎｉめっき箔部、４１　メタルマスクによるスクリーン版、４３　Ｎｉ板部、１０１　太陽電池、１０２　ｐ型シリコン基板、１０３　ｎ型拡散層、１０４　反射防止膜、１０５　集電極、１０６　ＢＳＦ層、１０７　アルミニウム電極、１０８　裏面側銀電極、１０９　サブグリッド電極、１１０　受光面側銀電極、２０１　スクリーン、２０２　ペースト状の材料、２０３　スキージ、２０４　ステージ、２０５　基板、３０１　ｐ型半導体基板、３０２　ｎ型の半導体層、３０３　ｐ-型半導体層、３０４　受光面電極、３０５　表面主電極、３０６　裏面電極、４０１　スクリーン版、４０２　スクリーン紗、４０３　乳剤部、４０４　シリコン基板。

Claims (10)

  1. 　太陽電池の電極（４）を形成する際に用いられるスクリーン（２１，３１，４１）であって、
    　前記スクリーン（２１，３１，４１）は、前記電極（４）に対応した開口部を有するマスク部材（２３，３３，４３）を備え、
    　前記開口部は、所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるように形成され、
    　前記マスク部材（２３，３３，４３）は、前記所定の方向に向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されているスクリーン（２１，３１，４１）。
  2. 　前記マスク部材（２３）は、乳剤からなる請求項１に記載のスクリーン（２１）。
  3. 　前記マスク部材（３３）は、めっき箔である請求項１に記載のスクリーン（３１）。
  4. 　前記マスク部材（４３）は、金属板である請求項１に記載のスクリーン（４１）。
  5. 　半導体基板（２４）に電極（４）を形成する工程を含む太陽電池（１）の製造方法であって、
    　前記電極（４）を形成する工程は、スクリーン（２１，３１，４１）を用いて前記半導体基板（２４）に導電性ペーストを塗布する工程と、前記導電性ペーストが塗布された半導体基板（２４）を熱処理する工程とを備え、
    　前記スクリーン（２１，３１，４１）は、前記電極（４）に対応した開口部を有するマスク部材（２３，３３，４３）を備え、
    　前記開口部は、所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるように形成され、
    　前記マスク部材（２３，３３，４３）は、前記所定の方向に向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されている太陽電池（１）の製造方法。
  6. 　前記電極（４）は、集電極（２）と、前記集電極（２）から延在されたサブグリッド電極（３）とを有し、
    　前記所定の方向は、前記サブグリッド電極（３）の先端に向かう方向である請求項５に記載の太陽電池（１）の製造方法。
  7. 　半導体基板（２４）に電極（４）を形成する工程を含む太陽電池（１）の製造方法であって、
    　前記電極（４）を形成する工程は、スクリーン（２１，３１，４１）を用いて前記半導体基板（２４）に導電性ペーストを塗布する工程と、前記導電性ペーストが塗布された半導体基板（２４）を熱処理する工程とを備え、
    　前記電極（４）は、所定の方向に向かうにつれて線幅が狭くなるようにかつ厚さが薄くなるように形成される太陽電池（１）の製造方法。
  8. 　前記電極（４）は、集電極（２）と、前記集電極（２）から延在されたサブグリッド電極（３）とを有し、
    　前記所定の方向は、前記サブグリッド電極（３）の先端に向かう方向である請求項７に記載の太陽電池（１）の製造方法。
  9. 　前記導電性ペーストは、銀ペーストである請求項５または７に記載の太陽電池（１）の製造方法。
  10. 　前記電極（４）は、前記半導体基板（２４）の受光面上に形成される請求項５または７に記載の太陽電池（１）の製造方法。
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