WO2014033908A1 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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solar cell
conductive
binder resin
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悟司 東方田
健太 石村
弥生 三反田
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三洋電機株式会社
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a solar cell.
  • the solar cell includes a light receiving surface electrode formed on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit and a back electrode formed on the back surface of the photoelectric conversion unit.
  • Each electrode can be formed by screen printing of a conductive paste (see, for example, Patent Document 1).
  • the first electrode is formed on one surface of the photoelectric conversion unit by screen printing of the first conductive paste, and the second conductivity is lower than that of the first conductive paste.
  • a second electrode having a larger area than the first electrode is formed on the other surface of the photoelectric conversion unit by screen printing of the paste.
  • a target electrode structure can be formed by screen printing of a conductive paste.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of the solar cell 10 (hereinafter sometimes referred to as “this process”).
  • FIG. 2 is a plan view of the solar cell 10 manufactured by this process as seen from the light receiving surface side, and FIG.
  • the photoelectric conversion unit 20 that generates carriers by receiving light is manufactured (S10).
  • the photoelectric conversion unit 20 includes a substrate 21 made of a semiconductor material such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), or indium phosphorus (InP).
  • a substrate 21 made of a semiconductor material such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), or indium phosphorus (InP).
  • amorphous semiconductor layer 22 including an i-type amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer, and a transparent conductive layer 24 are sequentially formed on one surface of the substrate 21.
  • an amorphous semiconductor layer 23 including an i-type amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer, and a transparent conductive layer 25 are sequentially formed. These layers can be formed by CVD or sputtering by placing the cleaned substrate 21 in a vacuum chamber.
  • one surface of the substrate 21 is a light receiving surface
  • the other surface of the substrate 21 is a back surface.
  • the “light receiving surface” is a surface on which sunlight is mainly incident from the outside of the solar cell 10 and means a surface having a smaller electrode area (area covered by the electrode) described later. That is, the “back surface” is a surface having a larger area of an electrode to be described later.
  • a source gas obtained by diluting silane (SiH 4 ) with hydrogen (H 2 ) is used for forming the i-type amorphous silicon layer by CVD.
  • a source gas diluted with hydrogen (H 2 ) by adding diborane (B 2 H 6 ) to silane can be used.
  • a source gas diluted with hydrogen (H 2 ) by adding phosphine (PH 3 ) to silane can be used.
  • the transparent conductive layers 24 and 25 are made of, for example, a transparent conductive oxide obtained by doping metal oxide such as indium oxide (In 2 O 3 ) or zinc oxide (ZnO) with tin (Sn), antimony (Sb), or the like. Composed.
  • metal oxide such as indium oxide (In 2 O 3 ) or zinc oxide (ZnO) with tin (Sn), antimony (Sb), or the like. Composed.
  • the texture structure is a surface uneven structure that suppresses surface reflection and increases the light absorption amount of the photoelectric conversion unit 20.
  • the (100) surface of the substrate 21 is anisotropic using a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution. It can be formed by etching.
  • KOH potassium hydroxide
  • the first electrode 30 as the light receiving surface electrode and the second electrode 40 as the back electrode are formed on the photoelectric conversion unit 20 (S11 to S13).
  • the solar cell 10 is manufactured.
  • the pattern of the conductive paste A is printed on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 20 (S11)
  • the pattern of the conductive paste B is printed on the back surface of the photoelectric conversion unit 20 (S12).
  • the photoelectric conversion unit 20 on which the conductive pastes A and B are printed is heat-treated to form the first electrode 30 and the second electrode 40 (hereinafter, these may be collectively referred to as “electrode”).
  • the order of steps S11 and S12 may be reversed, and a heat treatment step lower in temperature than the step S13 may be provided after each step S11 and S12.
  • an electrode is formed by screen printing of a conductive paste.
  • Different conductive pastes A and B are used in the printing process of the first electrode 30 and the printing process of the second electrode 40.
  • the conductive paste A contains the constituent material of the first electrode 30, and the conductive paste B contains the constituent material of the second electrode 40.
  • the conductive paste include a heat curing type that solidifies by heating at 200 ° C. or less, an ultraviolet curing type that solidifies by ultraviolet irradiation, and a baking type that solidifies by heating at about 400 ° C. to 1000 ° C.
  • a thermosetting type containing additives such as a conductive filler, a binder resin, and a solvent is preferable.
  • the electrode formed using the heat curable conductive pastes A and B has a structure in which conductive fillers are dispersed in a binder resin. The process of S13 is performed, for example, under conditions of 200 ° C. ⁇ 60 minutes, and the binder resin is cured in this process.
  • the conductive pastes A and B contain additives such as a conductive filler, a binder resin, and a solvent.
  • a conductive filler for example, metal particles such as silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), carbon, or a mixture thereof is used. Of these, Ag particles are preferred.
  • the binder resin is preferably a thermosetting resin.
  • the uncured binder resin is solid, soluble or liquid or pasty (semi-solid) in a solvent at room temperature.
  • the binder resin for example, a polyester resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polycarbonate resin, a polysulfone resin, a melamine resin, an epoxy resin, or a mixture thereof is used.
  • the conductive pastes A and B include a curing agent corresponding to the binder resin as necessary.
  • additives include rheology modifiers, plasticizers, dispersants, antifoaming agents and the like in addition to solvents.
  • Solvents include ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monobutyl ether (butyl carbitol), cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, carbitol acetate, butyl carbitol Ether solvents such as tall acetate (hereinafter referred to as “BCA”), alcohol solvents such as hexanol, octanol, decanol, stearyl alcohol, seryl alcohol, cyclohexanol and terpineol, and ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and isophorone , Ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, and aromatic hydrocarbons such as toluene and
  • the first electrode 30 formed in the main electrode forming step includes a plurality (eg, 40 to 60) of finger portions 31 and a plurality (eg, 2 to 4) of bus bar portions 32.
  • the finger portion 31 is a thin wire electrode formed over a wide area on the transparent conductive layer 24.
  • the bus bar portion 32 is an electrode that collects carriers from the finger portions 31.
  • each bus-bar part 32 is mutually arrange
  • the line width of the finger part 31 is preferably about 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, and more preferably about 30 ⁇ m to 90 ⁇ m, from the viewpoint of reducing light shielding loss.
  • the finger portion 31 may have a tapered shape.
  • the line width of a thin portion may be about 30 ⁇ m to 50 ⁇ m
  • the line width of a thick portion may be about 60 ⁇ m to 90 ⁇ m.
  • the line width of the bus bar part 32 is set to be thicker than the line width of the finger part 31, for example.
  • the thickness of the finger part 31 and the bus bar part 32 is about 10 ⁇ m to 80 ⁇ m, preferably about 20 ⁇ m to 60 ⁇ m, and is particularly preferably about the same from the viewpoint of reducing resistance loss.
  • the second electrode 40 also includes a plurality of finger portions 41 and a plurality of bus bar portions 42, similarly to the first electrode 30. However, the second electrode 40 is formed in a larger area than the first electrode 30.
  • the second electrode 40 has an electrode area of about 2 to 6 times, preferably about 3 to 4 times that of the first electrode 30.
  • the second electrode 40 may have a line width larger than that of the first electrode 30, but from the viewpoint of reducing resistance loss from the wide range of the photoelectric conversion unit 20, the number of the second electrodes 40 may be larger than that of the finger units 31 to reduce the line width. It is preferable that they be approximately equal to each other.
  • the number of finger portions 41 is set to about 2 to 6 times, preferably about 3 to 5 times (for example, 150 to 250) of the number of finger portions 31.
  • the thickness of the second electrode 40 is preferably thinner than the first electrode 30 from the viewpoint of reducing the material cost, preventing warpage of the substrate 21, and the like, for example, about 5 ⁇ m to 60 ⁇ m, preferably about 10 ⁇ m to 40 ⁇ m. .
  • FIG. 4 shows the step S11
  • FIG. 5 shows the step S12.
  • S11 the contents common to S11 and S12 will be described using S11 as an example.
  • off-contact printing is described, but on-contact printing may be applied.
  • a squeegee 50 made of a solvent-resistant elastic body and a screen plate 51 having an opening 54 corresponding to the shape of the first electrode 30 are used on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 20.
  • the conductive paste A is transferred.
  • the screen plate 51 includes a mesh 52 that is a woven fabric or the like that transmits the conductive paste A, and a frame (not shown) on which the mesh 52 is stretched.
  • the mesh 52 is provided with a mask material 53 corresponding to a region on the light receiving surface where the conductive paste A is not desired to be applied. Thereby, the pattern of the opening part 54 corresponding to the shape of the finger part 31 and the bus-bar part 32 is formed in the screen plate 51, respectively.
  • the mesh 52 is made of, for example, a resin fiber such as polyester or a metal wire such as stainless steel.
  • the wire diameter, the number of meshes, the opening rate, etc. of the mesh 52 are appropriately selected according to the line width, thickness, etc. of the electrode to be formed.
  • a photosensitive emulsion is usually used.
  • the emulsion is selected according to the resolution, exposure sensitivity, and the like.
  • a diazo or stilbazolium material is used.
  • the conductive paste A is placed on the screen plate 51 in which the opening 54 is formed only in the portion to be transferred, and the squeegee 50 is slid to fill the opening 54 with the conductive paste A.
  • the plate 51 is pressed against the light receiving surface.
  • the conductive paste A is discharged from the opening 54 and transferred onto the light receiving surface when the portion of the screen plate 51 through which the squeegee 50 passes is separated from the light receiving surface.
  • the conductive paste A is formed in a pattern of the first electrode 30 (hereinafter referred to as “conductive paste A 30 ”).
  • the conductive paste A 30 contains a solvent and the binder resin is in an uncured state until it is heat-treated in the step S13.
  • parameters that determine printing conditions include squeegee angle, squeegee speed, squeegee printing pressure, clearance that is the distance between the screen plate 51 and the photoelectric conversion unit 20, and the like. These parameters can be set to similar values in the steps S11 and S12, for example.
  • step S12 the conductive paste B is transferred onto the back surface of the photoelectric conversion unit 20 using the screen plate 61 having the opening 64 corresponding to the shape of the squeegee 50 and the second electrode 40.
  • the conductive paste B is formed in a pattern of the second electrode 40 (hereinafter referred to as “conductive paste B 40 ”). Since the conductive paste B 40 is formed thinner than the conductive paste A 30, it is preferable to use the mesh 62 of the screen plate 61 that has a larger number of meshes than the mesh 52 and a lower opening rate.
  • the mask material 63 of the screen plate 61 is preferably thinner than the mask material 53.
  • the conductive paste B used in the step S12 has a lower viscosity than the conductive paste A used in the step S11.
  • the viscosity of the conductive paste B in a viscosity range in which screen printing is possible (for example, 50 to 300 Pa ⁇ s at 10 rpm). That is, in this electrode formation process, a conductive paste having an appropriate viscosity is used according to the electrode area. Thereby, the disconnection which is easy to generate
  • [rho B is set at least [rho 10% from A low. Preferably, it is 20% or more lower than ⁇ A , more preferably about 20% to 70% lower.
  • ⁇ B it is preferable to decrease ⁇ B with respect to the first electrode 30 as the area of the second electrode 40 increases and the number of the openings 64 increases (the pitch of the openings 64 decreases). It is. Further, it is preferable to reduce ⁇ B as the mesh 62 becomes finer. On the other hand, since it is necessary to reduce the line width of the first electrode 30, ⁇ A is adjusted to such a viscosity that the conductive paste A does not spread on the light receiving surface.
  • the content of the conductive filler is about 85% to 95% by weight, preferably about 90% to 93% by weight, based on the total weight of the conductive pastes A and B.
  • the content of the binder resin is about 1% to 10% by weight, and preferably about 2% to 7% by weight.
  • Additives such as solvents are added as necessary.
  • the solvent varies depending on the kind of the binder resin and the like, but is preferably contained at least 1% by weight or more, particularly preferably about 2% by weight to 10% by weight.
  • the conductive pastes A and B are different from each other in at least one of the type or content of at least one of the conductive filler, the binder resin, and the additive.
  • the rheology modifier may not be added to the conductive paste B but may be added only to the conductive paste A so that ⁇ B ⁇ A. Further, it is possible to add ⁇ B ⁇ A by adding a solvent or a plasticizer only to the conductive paste B.
  • the conductive filler containing a flaky filler and a spherical filler as a conductive filler.
  • the flaky filler means, for example, a filler having an aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more observed with a scanning electron microscope (SEM), and the spherical filler has an aspect ratio of 1. Mean less than 5.
  • SEM scanning electron microscope
  • the content of the solvent of the conductive paste B may be made larger than the content of the solvent of the conductive paste A.
  • the same solvent can be used for the conductive pastes A and B. Since this method only changes the solvent amount with the conductive pastes A and B, the viscosity adjustment work is simple. Further, according to this method, the constituent materials of the first electrode 30 and the second electrode 40 are the same, and, for example, quality control is easy.
  • Solvent is appropriately selected according to the type of binder resin and printing conditions.
  • An example of a suitable solvent is BCA.
  • the binder resin is an epoxy resin and the solvent is BCA
  • the conductive paste A contains about 5% BCA
  • the conductive paste B contains about 6% BCA.
  • a second preferred method for satisfying ⁇ B ⁇ A is to use different types of solvents for the conductive pastes A and B.
  • the binder resin the same conductive paste A and B can be used.
  • the conductive paste B uses a solvent that can dissolve the binder resin more easily than the conductive paste A.
  • a solvent having an SP value closer to the solubility parameter (SP value) of the binder resin than the conductive paste A is used.
  • the constituent materials of the first electrode 30 and the second electrode 40 are the same as in the first method.
  • a third preferred method for satisfying ⁇ B ⁇ A is to use different types of binder resins for the conductive pastes A and B.
  • binder resins having different compositions are used for the conductive pastes A and B, and the case of using binder resins having different molecular weights, although the compositions cannot be distinguished.
  • a binder resin having a smaller molecular weight is used for the conductive paste B.
  • the constituent materials of the first electrode 30 and the second electrode 40 are different.
  • Another method for satisfying ⁇ B ⁇ A is to use conductive fillers of different types in the conductive pastes A and B.
  • the content of the conductive filler may be changed with the conductive pastes A and B.
  • the constituent materials of the first electrode 30 and the second electrode 40 are different.
  • the viscosity ratio of the conductive paste B of the conductive paste A and the viscosity [rho B viscosity ⁇ A ( ⁇ B / ⁇ A ), the second first electrode 30 and the line width W 40 of the line width W 30 is a diagram showing the relationship between the line width ratio of the electrode 40 (W 40 / W 30) .
  • the relationship shown in FIG. 6 is derived as the same conditions except that conductive pastes having different viscosities are used. This relationship is generally true even when other conditions are changed within a range where screen printing is possible.
  • the conductive paste B used in the step S12 has a lower viscosity than the conductive paste A used in the step S11.
  • W 40 / W 30 increases as ⁇ B / ⁇ A decreases. That is, the line width of the second electrode 40 becomes thicker as ⁇ B is lowered.
  • (rho) B is made low.
  • the main factor is considered to be that the conductive paste B easily spreads on the back surface by decreasing ⁇ B , the line width W 40 is increased, and the contact area between the conductive paste B and the back surface is increased. .
  • the reason why the conductive paste B remains in the opening 64 is that the adhesive force between the conductive paste B and the plate is stronger than the adhesive force between the conductive paste B and the back surface. Since the contact area between the paste B and the back surface is increased, the latter adhesive force is increased and the disconnection of the second electrode 40 is suppressed.
  • the second electrode 40 having a larger area than the first electrode 30 is formed by screen printing of the conductive paste B having a viscosity lower than that of the conductive paste A. That is, by using a conductive paste having an appropriate viscosity according to the electrode area, a decrease in the discharge amount of the conductive paste, which is likely to occur when forming a large area electrode, and the occurrence of disconnection are suppressed.
  • the solar cell 10 thus manufactured has no defects such as disconnection, and has an electrode formed in a target form. Further, in this step, since the amount of the conductive paste B carried away by the screen plate 61 is reduced, the second electrode 40 having a small surface unevenness and a flat surface can be formed.

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Abstract

　太陽電池１０の製造方法は、導電性ペーストＡのスクリーン印刷により、光電変換部２０の一方の面上に第１電極３０を形成し、導電性ペーストＡよりも粘度が低い導電性ペーストＢのスクリーン印刷により、光電変換部２０の他方の面上に第１電極３０よりも大面積の第２電極４０を形成する。

Description

太陽電池の製造方法
　本発明は、太陽電池の製造方法に関する。
　太陽電池は、光電変換部の受光面上に形成される受光面電極と、光電変換部の裏面上に形成される裏面電極とを備える。各電極は、導電性ペーストのスクリーン印刷により形成することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１－１０３０８４号公報
　ところで、スクリーン印刷による電極形成手法は、信頼性等の観点から未だ改良の余地がある。
　本発明に係る太陽電池の製造方法は、第１導電性ペーストのスクリーン印刷により光電変換部の一方の面上に第１電極を形成し、第１導電性ペーストよりも粘度が低い第２導電性ペーストのスクリーン印刷により光電変換部の他方の面上に第１電極よりも大面積の第２電極を形成する。
　本発明に係る太陽電池の製造方法によれば、導電性ペーストのスクリーン印刷により、目的とする電極構造を形成することができる。
本発明に係る実施形態の一例である太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。 本発明に係る実施形態の一例である太陽電池を受光面側から見た図である。 図１のＡ‐Ａ線断面の一部を示す図である。 本発明に係る実施形態の一例である太陽電池の製造工程において、第１導電性ペーストをスクリーン印刷する様子を示す図である。 本発明に係る実施形態の一例である太陽電池の製造工程において、第２導電性ペーストをスクリーン印刷する様子を示す図である。 第１導電性ペースト及び第２導電性ペーストの粘度比と、第１電極及び第２電極の線幅比との関係を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　図１～図６を参照しながら、本発明の実施形態の一例である太陽電池１０の製造方法について詳説する。図１は、太陽電池１０の製造工程（以下、「本工程」という場合がある）を示すフローチャートである。図２は、本工程により製造される太陽電池１０を受光面側から見た平面図であり、図３は、図２のＡ‐Ａ線断面の一部を示す図である。
　太陽電池１０の製造工程では、まず、光を受光することでキャリアを生成する光電変換部２０を製造する（Ｓ１０）。光電変換部２０は、例えば、結晶系シリコン（ｃ‐Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板２１を有する。この工程では、基板２１の一方の面上に、例えば、ｉ型非晶質シリコン層及びｐ型非晶質シリコン層を含む非晶質半導体層２２と、透明導電層２４とを順に形成し、基板２１の他方の面上に、例えば、ｉ型非晶質シリコン層及びｎ型非晶質シリコン層を含む非晶質半導体層２３と、透明導電層２５とを順に形成する。これら各層は、洗浄された基板２１を真空チャンバ内に設置して、ＣＶＤやスパッタリングにより形成できる。
　本実施形態では、基板２１の一方の面が受光面となり、基板２１の他方の面が裏面となる。「受光面」とは、太陽電池１０の外部から太陽光が主に入射する面であって、後述する電極の面積（電極により覆われる面積）が小さい方の面を意味する。即ち「裏面」は、後述する電極の面積が大きい方の面である。
　ＣＶＤによるｉ型非晶質シリコン層の成膜には、例えば、シラン（ＳｉＨ4）を水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを使用する。ｐ型非晶質シリコン層の場合は、シランにジボラン（Ｂ2Ｈ6）を添加し、水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを使用することができる。ｎ型非晶質シリコン層の場合は、シランにホスフィン（ＰＨ3）を添加し、水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを使用することができる。透明導電層２４，２５は、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、錫（Ｓｎ）やアンチモン（Ｓｂ）等をドープした透明導電性酸化物から構成される。
　Ｓ１０の工程では、上記各層を積層する前に、基板２１の両面にテクスチャ構造を形成しておくことが好適である。テクスチャ構造は、表面反射を抑制して光電変換部２０の光吸収量を増大させる表面凹凸構造であり、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて基板２１の（１００）面を異方性エッチングすることにより形成できる。
　続いて、光電変換部２０上に、受光面電極である第１電極３０及び裏面電極である第２電極４０を形成する（Ｓ１１～Ｓ１３）。これにより、太陽電池１０が製造される。具体的には、光電変換部２０の受光面上に導電性ペーストＡのパターンを印刷し（Ｓ１１）、光電変換部２０の裏面上に導電性ペーストＢのパターンを印刷する（Ｓ１２）。そして、導電性ペーストＡ，Ｂが印刷された光電変換部２０を加熱処理して、第１電極３０及び第２電極４０（以下、これらを総称して「電極」という場合がある）を形成する（Ｓ１３）。Ｓ１１，Ｓ１２の工程順序は逆であってもよく、またＳ１１，Ｓ１２の各工程の後にＳ１３の工程よりも低温の加熱処理工程を設けてもよい。
　本電極形成工程では、詳しくは後述するように、導電性ペーストのスクリーン印刷により電極を形成する。そして、第１電極３０の印刷工程と、第２電極４０の印刷工程とで異なる導電性ペーストＡ，Ｂを用いる。
　導電性ペーストＡは、第１電極３０の構成材料を含有し、導電性ペーストＢは、第２電極４０の構成材料を含有している。導電性ペーストには、２００℃以下の加熱により固化する加熱硬化型、紫外線照射により固化する紫外線硬化型、及び４００℃～１０００℃程度の加熱で固化する焼成型等がある。導電性ペーストＡ，Ｂとしては、導電性フィラー、バインダ樹脂、及び溶剤等の添加剤を含有する加熱硬化型が好適である。加熱硬化型の導電性ペーストＡ，Ｂを用いて形成される電極は、バインダ樹脂中に導電性フィラーが分散した構造を有する。Ｓ１３の工程は、例えば、２００℃×６０分の条件で行われ、この工程でバインダ樹脂が硬化する。
　導電性ペーストＡ，Ｂは、導電性フィラー、バインダ樹脂、及び溶剤等の添加剤を含有する。導電性フィラーには、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属粒子やカーボン、又はこれらの混合物などが用いられる。これらのうち、Ａｇ粒子が好適である。バインダ樹脂は、熱硬化型樹脂であることが好ましい。未硬化状態のバインダ樹脂は、室温において、溶剤に可溶な固状、或いは液状又はペースト状（半固状）である。バインダ樹脂には、例えば、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂など、又はこれらの混合物が用いられる。これらのうち、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂が好適であり、エポキシ系樹脂が特に好適である。また、導電性ペーストＡ，Ｂには、必要に応じてバインダ樹脂に対応する硬化剤が含まれる。添加剤としては、溶剤の他に、レオロジー調整剤、可塑剤、分散剤、消泡剤等が例示できる。
　溶剤としては、エチレングコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルカルビトール）、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート（以下、「ＢＣＡ」という）等のエーテル系溶剤、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ステアリルアルコール、セリルアルコール、シクロヘキサノール、テルピネオール等のアルコール系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソホロン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤など、又はこれらの混合溶剤が例示できる。
　本電極形成工程で形成される第１電極３０は、複数（例えば、４０本～６０本）のフィンガー部３１と、複数（例えば、２本～４本）のバスバー部３２とを含む。フィンガー部３１は、透明導電層２４上の広範囲に形成される細線状の電極である。バスバー部３２は、フィンガー部３１からキャリアを収集する電極である。第１電極３０においては、各バスバー部３２が所定の間隔を空けて互いに平行に配置され、これに直交して複数のフィンガー部３１が配置されている。
　フィンガー部３１の線幅は、遮光ロス低減等の観点から、２０μｍ～１００μｍ程度が好ましく、３０μｍ～９０μｍ程度がより好ましい。フィンガー部３１は、先細り形状としてもよく、例えば、細い部分の線幅を３０μｍ～５０μｍ程度、太い部分の線幅を６０μｍ～９０μｍ程度とすることができる。バスバー部３２の線幅は、例えば、フィンガー部３１の線幅よりも太めに設定される。フィンガー部３１及びバスバー部３２の厚みは、抵抗損失低減等の観点から、１０μｍ～８０μｍ程度、好ましくは２０μｍ～６０μｍ程度であり、互いに同程度であることが特に好適である。
　第２電極４０も、第１電極３０と同様に、複数のフィンガー部４１と、複数のバスバー部４２とを含む。但し、第２電極４０は、第１電極３０よりも大面積に形成される。第２電極４０は、第１電極３０の２倍～６倍程度、好ましくは３倍～４倍程度の電極面積を有する。第２電極４０は、その線幅を第１電極３０より太くしてもよいが、光電変換部２０の広範囲から抵抗ロスを小さくする観点から、その本数をフィンガー部３１より多くして線幅は互いに同程度とすることが好適である。フィンガー部４１の本数は、フィンガー部３１の本数の２倍～６倍程度、好ましくは３倍～５倍程度（例えば、１５０本～２５０本）に設定される。第２電極４０の厚みは、材料コスト低減、基板２１の反り防止等の観点から、第１電極３０よりも薄いことが好適であり、例えば、５μｍ～６０μｍ程度、好ましくは１０μｍ～４０μｍ程度である。
　以下、図４及び図５を参照しながら、Ｓ１１，Ｓ１２のスクリーン印刷工程について詳説する。図４は、Ｓ１１の工程を、図５は、Ｓ１２の工程をそれぞれ示す図である。ここでは、Ｓ１１，Ｓ１２で共通する内容はＳ１１を例に挙げて説明する。本実施形態では、オフコンタクト印刷について説明するが、オンコンタクト印刷を適用してもよい。
　Ｓ１１の工程では、耐溶剤性のある弾性体で構成されるスキージ５０、及び第１電極３０の形状に対応した開口部５４を有するスクリーン版５１を用いて、光電変換部２０の受光面上に導電性ペーストＡを転写する。
　スクリーン版５１は、導電性ペーストＡを透過する織物等であるメッシュ５２と、メッシュ５２が張られる図示しない枠とを有する。メッシュ５２には、導電性ペーストＡを塗布したくない受光面上の領域に対応してマスク材５３が設けられる。これにより、スクリーン版５１には、フィンガー部３１及びバスバー部３２の形状にそれぞれ対応した開口部５４のパターンが形成される。
　メッシュ５２は、例えば、ポリエステル等の樹脂繊維やステンレス等の金属線から構成される。メッシュ５２の線径、メッシュ数、オープニング率等は、形成する電極の線幅、厚み等に応じて適宜選定される。マスク材５３には、通常、感光性の乳剤が使用される。乳剤は、解像度や露光感度等に応じて選定され、例えば、ジアゾ系やスチルバゾリウム系の材料が用いられる。
　より詳しくは、転写したい部分のみに開口部５４が形成されたスクリーン版５１上に導電性ペーストＡを載せ、スキージ５０を摺動させることにより、開口部５４に導電性ペーストＡを充填し、スクリーン版５１を受光面に押し付ける。そして、スクリーン版５１のスキージ５０が通り過ぎた部分が受光面から離れる所謂版離れの際に、開口部５４から導電性ペーストＡが吐出されて受光面上に転写される。これにより、導電性ペーストＡは、第１電極３０のパターン（以下、「導電性ペーストＡ30」とする）に形成される。導電性ペーストＡ30は、Ｓ１３の工程で加熱処理されるまで、溶剤を含有しておりバインダ樹脂は未硬化状態である。
　スクリーン印刷工程では、印刷条件を決定するパラメータとして、スキージ角度、スキージ速度、スキージ印圧、スクリーン版５１と光電変換部２０との距離であるクリアランス等が挙げられる。これらのパラメータは、例えば、Ｓ１１，Ｓ１２の工程で同程度の値に設定できる。
　Ｓ１２の工程では、スキージ５０、及び第２電極４０の形状に対応した開口部６４を有するスクリーン版６１を用いて、光電変換部２０の裏面上に導電性ペーストＢを転写する。これにより、導電性ペーストＢは、第２電極４０のパターン（以下、「導電性ペーストＢ40」とする）に形成される。導電性ペーストＢ40は導電性ペーストＡ30よりも薄く形成されるため、スクリーン版６１のメッシュ６２として、メッシュ５２よりもメッシュ数が多くオープニング率が低いものを用いることが好適である。スクリーン版６１のマスク材６３は、マスク材５３よりも厚みが薄いことが好適である。
　本電極形成工程では、Ｓ１２の工程で用いる導電性ペーストＢを、Ｓ１１の工程で用いる導電性ペーストＡよりも低粘度とする。また、第２電極４０の電極面積が大きくなるほど、スクリーン印刷が可能な粘度範囲（例えば、１０ｒｐｍで５０～３００Ｐａ・ｓ）において導電性ペーストＢの粘度を低くすることが好適である。つまり、本電極形成工程では、電極面積に応じて適切な粘度の導電性ペーストを用いる。これにより、大面積の第２電極４０を形成する場合に発生し易い断線を抑制することができる。
　導電性ペーストＡの粘度ρAと導電性ペーストＢの粘度ρBとすると、ρBは、少なくともρAより１０％程度低く設定される。好ましくはρAより２０％以上低く、より好ましくは２０％～７０％程度低く設定される。上記のように、第１電極３０に対して、第２電極４０の面積が大きくなり開口部６４の数が多くなる（開口部６４のピッチが狭くなる）ほど、ρBを小さくすることが好適である。また、メッシュ６２が細かくなるほど、ρBを小さくすることが好適である。一方、第１電極３０については線幅を細くする必要があるため、ρAは、導電性ペーストＡが受光面上で広がらない程度の粘度に調整される。
　導電性フィラーの含有量は、導電性ペーストＡ，Ｂの全重量に対して、８５重量％～９５重量％程度であり、９０重量％～９３重量％程度が好ましい。バインダ樹脂の含有量は、１重量％～１０重量％程度であり、２重量％～７重量％程度が好ましい。溶剤等の添加剤は、必要により添加される。溶剤は、バインダ樹脂の種類等によっても異なるが、少なくとも１重量％以上含有されることが好ましく、２重量％～１０重量％程度含有されることが特に好ましい。
　導電性ペーストＡ，Ｂは、導電性フィラー、バインダ樹脂、及び添加剤の少なくとも何れかについて、その種類又は含有量の少なくとも一方が互いに異なる。例えば、レオロジー調整剤を導電性ペーストＢに添加せず、導電性ペーストＡだけに添加してρB＜ρAとしてもよい。また、溶剤や可塑剤を導電性ペーストＢだけに添加してρB＜ρAとしてもよい。
　また、導電性フィラーとして、フレーク状フィラー及び球状フィラーを含む導電性フィラーを用いてもよい。フレーク状フィラーとは、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したフィラーのアスペクト比（長径／短径）が１．５以上であるものを意味し、球状フィラーとは、アスペクト比が１．５未満のものを意味する。例えば、導電性ペーストＡ，Ｂにおいて、フレーク状フィラー及び球状フィラーの割合を変更することでρB＜ρAとしてもよい。
　ρB＜ρAとする第１の好適な手法として、導電性ペーストＢの溶剤の含有量を、導電性ペーストＡの溶剤の含有量よりも多くすることが挙げられる。溶剤は、導電性ペーストＡ，Ｂで同じものを用いることができる。この手法は、導電性ペーストＡ，Ｂで溶剤量を変更するだけであるから粘度調整作業が簡便である。また、この手法によれば、第１電極３０及び第２電極４０の構成材料が同じものとなり、例えば、品質管理が容易である。
　溶剤は、バインダ樹脂の種類や印刷条件等に応じて適宜選択される。好適な溶剤の１つとして、ＢＣＡが例示できる。例えば、バインダ樹脂がエポキシ系樹脂、溶剤がＢＣＡである場合、導電性ペーストＡは、５％程度のＢＣＡを含有し、導電性ペーストＢは、６％程度のＢＣＡを含有する。
　ρB＜ρAとする第２の好適な手法として、導電性ペーストＡ，Ｂで種類が異なる溶剤を用いることが挙げられる。バインダ樹脂には、導電性ペーストＡ，Ｂで同じものを用いることができる。バインダ樹脂が同じである場合、導電性ペーストＢでは、導電性ペーストＡの場合よりもバインダ樹脂を溶かし易い溶剤を用いることが好適である。例えば、導電性ペーストＢでは、導電性ペーストＡよりもバインダ樹脂の溶解性パラメータ（ＳＰ値）に近いＳＰ値をもつ溶剤を用いる。この手法によれば、第１の手法と同様に、第１電極３０及び第２電極４０の構成材料が同じものとなる。
　ρB＜ρAとする第３の好適な手法として、導電性ペーストＡ，Ｂで種類が異なるバインダ樹脂を用いることが挙げられる。具体的には、導電性ペーストＡ，Ｂで組成が異なるバインダ樹脂を用いる場合や、組成は区別できないが分子量が異なるバインダ樹脂を用いる場合が例示できる。後者の場合は、導電性ペーストＢの方に分子量の小さなバインダ樹脂を用いる。この手法によれば、第１電極３０及び第２電極４０の構成材料が異なるものとなる。
　ρB＜ρAとする他の手法としては、導電性ペーストＡ，Ｂで種類が異なる導電性フィラーを用いることが挙げられる。或いは、導電性ペーストＡ，Ｂで導電性フィラーの含有量を変更してもよい。この手法によれば、第１電極３０及び第２電極４０の構成材料が異なるものとなる。なお、上記各手法を組み合わせてρB＜ρAとしてもよい。
　図６は、粘度ρAの導電性ペーストＡと粘度ρBの導電性ペーストＢとの粘度比（ρB／ρA）、線幅Ｗ30の第１電極３０及び線幅Ｗ40の第２電極４０の線幅比（Ｗ40／Ｗ30）との関係を示す図である。図６の■は、ρB／ρA＝１．０の場合、即ちＳ１１，Ｓ１２の工程で同一の導電性ペーストを用いる従来工程の場合を示している。図６に示す関係は、粘度が異なる導電性ペーストを用いたこと以外は同じ条件として導かれたものである。この関係は、スクリーン印刷が可能な範囲において他の条件を変更した場合にも概ね当てはまる。
　ρB／ρA＝１．０である従来工程の場合、Ｓ１２の工程では、Ｓ１１の工程に比べて、スクリーン版６１が裏面に接触してから離間するまでの時間が長くなり易く、版離れがスムーズに起こらない場合がある。この一因として、スキージ５０に押されてスクリーン版５１が裏面に接触したときに、開口部６４に充填された導電性ペーストＢが版を裏面上に繋ぎ止めることが挙げられる（図５参照）。開口部６４の数は開口部５４よりも多いため、版を繋ぎ止める力は裏面側において大きくなる。版離れが遅れると、導電性ペーストＢが開口部６４の壁面等に接触している時間が長くなって付着し易くなり、導電性ペーストＢが版に残り易くなる。このため、導電性ペーストＢが転写されないことにより発生する第２電極４０の断線がＳ１１の工程に比べて発生し易くなる。そこで、本電極形成工程では、上記のように、Ｓ１２の工程で用いる導電性ペーストＢを、Ｓ１１の工程で用いる導電性ペーストＡよりも低粘度とする。
　図６に示すように、ρB／ρAが小さくなるほどＷ40／Ｗ30が大きくなる。即ち、ρBを低くするほど第２電極４０の線幅が太くなる。例えば、ρB／ρAを０．６程度にすると、ρB／ρA＝１．０でＷ30よりも５％程度細かったＷ40がＷ30と同程度の太さとなる。そして、ρBを低くするほど、第２電極４０の断線が発生し難くなる傾向が見られる。この主な要因は、ρBを低くしたことで導電性ペーストＢが裏面上に広がり易くなって線幅Ｗ40が太くなり、導電性ペーストＢと裏面との接触面積が大きくなったためと考えられる。開口部６４に導電性ペーストＢが残る原因は、導電性ペーストＢと版との付着力が導電性ペーストＢと裏面との付着力よりも強いためであるが、本工程の場合は、導電性ペーストＢと裏面との接触面積が大きくなることで後者の付着力が強くなって第２電極４０の断線が抑制される。
　以上のように、本工程では、導電性ペーストＡよりも粘度が低い導電性ペーストＢのスクリーン印刷により、第１電極３０よりも大面積の第２電極４０を形成する。即ち、電極面積に応じて適切な粘度の導電性ペーストを使用することにより、大面積の電極を形成する場合に発生し易い導電性ペーストの吐出量の減少や、断線の発生を抑制する。
　こうして製造される太陽電池１０は、断線等の不具合がなく、目的とする形態に形成された電極を有する。また、本工程では、スクリーン版６１に持ち去られる導電性ペーストＢの量が減少するため、表面凹凸が小さく表面が平坦な第２電極４０を形成できる。
　１０　太陽電池、２０　光電変換部、２１　基板、２２，２３　非晶質半導体層、２４，２５　透明導電層、３０　第１電極、３１，４１　フィンガー部、３２，４２　バスバー部、４０　第２電極、５０　スキージ、５１，６１　スクリーン版、５２，６２　メッシュ、５３，６３　マスク材、５４，６４　開口部、Ａ，Ｂ，Ａ30，Ｂ40　導電性ペースト。

Claims (6)

  1. 　太陽電池の製造方法であって、
    　第１導電性ペーストのスクリーン印刷により、光電変換部の一方の面上に第１電極を形成し、
    　前記第１導電性ペーストよりも粘度が低い第２導電性ペーストの前記スクリーン印刷により、前記光電変換部の他方の面上に前記第１電極よりも大面積の第２電極を形成する、太陽電池の製造方法。
  2. 　請求項１に記載の太陽電池の製造方法であって、
    　前記第１導電性ペースト及び前記第２導電性ペーストは、導電性フィラー、バインダ樹脂、及び添加剤を含有し、
    　前記導電性フィラー、前記バインダ樹脂、及び前記添加剤の少なくとも１つについて、その種類又は含有量の少なくとも一方が、前記第１導電性ペーストと前記第２導電性ペーストとで異なる、太陽電池の製造方法。
  3. 　請求項２に記載の太陽電池の製造方法であって、
    　前記添加剤には、溶剤が含まれ、
    　前記第２導電性ペーストの前記溶剤の含有量は、前記第１導電性ペーストの前記溶剤の含有量よりも多い、太陽電池の製造方法。
  4. 　請求項２に記載の太陽電池の製造方法であって、
    　前記第１導電性ペーストは、前記添加剤として第１溶剤を含有し、
    　前記第２導電性ペーストは、前記添加剤として前記第１溶剤と種類が異なる第２溶剤を含有する、太陽電池の製造方法。
  5. 　請求項２～４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法であって、
    　前記第１導電性ペーストは、前記バインダ樹脂として第１バインダ樹脂を含有し、
    　前記第２導電性ペーストは、前記バインダ樹脂として前記第１バインダ樹脂と種類が異なる第２バインダ樹脂を含有する、太陽電池の製造方法。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法であって、
    　前記第２導電性ペーストは、前記第２電極の面積が大きくなるほど粘度を低くする、太陽電池の製造方法。
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