JP6037135B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、以下の実施形態に限定されない。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3,4は、スクリーン印刷法の原理を説明するための図である。図5は、図3のB部拡大図であって、スクリーン版30の寸法等を示す図である。
スキージ速度は、スキージ40を移動させる速度である。スキージ速度は、印刷解像性等の観点から、20〜200mm/sec程度に設定することが好適である。
スキージ印圧は、スキージ40に加える圧力である。スキージ印圧が低すぎるとインク50の吐出量にばらつきが発生し易くなる。一方、スキージ印圧が高すぎると、インク50の掻き取りが深くなりインク50の転写量が大きく減少する。このため、スキージ印圧は、2〜6kgf/cm2程度が好適であり、3〜5kgf/cm2程度が特に好適である。
クリアランスは、版離れに関するパラメータであり、良好な版離れ性、スクリーン張力の低下抑制等の観点から、枠32の内寸の1/1000〜1/300程度に設定することが好適である。
通常は、電極20の厚みを厚くするほど電極20自体の抵抗を低減できると考えられる。このため従来では、スクリーン版30の版厚t30を40μmより大きくして、1回のスクリーン印刷で転写するインク50の厚みを大きくすることが検討されてきた。しかしながら、このようにスクリーン版30の版厚t30を40μmより大きくしても、期待されるほど抵抗損失を改善することは困難であった。
そこで、上記製造方法では、スクリーン版30の版厚t30を40μm以下と小さくした。通常、電極の厚みを薄くすると抵抗損失が高くなるが、スクリーン版30の版厚t30を20μm〜40μmと大幅に薄くしたことにより、光電変換部11と電極20との界面に印圧が伝わり易くなり、当該界面における接触抵抗が大きく低減する。つまり、転写されるインク50の厚みが薄くなると、スキージ40から加わる力がインク50により吸収されず光電変換部11まで伝達されて光電変換部11と電極20との密着性が向上する。また、第2印刷工程における印圧も光電変換部11と電極20との界面に伝わり易くなる。また、インク50がテクスチャ構造の凹部に入り込み易くなる。
このため、上記製造方法により得られる太陽電池10は、光電変換部11と電極20との接触抵抗が低く、電極20の厚みを薄くして良好な光電変換効率を実現する。また、電極20の厚みを薄くできることから、電極20の熱膨張収縮に伴い光電変換部11に加わるストレスを小さくでき、光電変換部11の薄型化を図ることもできる。
評価用の光電変換部を以下の手順で作製する。尚、光電変換部は、全ての実施例・比較例で同じものを用いる。
まず、水酸化カリウム(KOH)水溶液を用いて(100)面を異方性エッチングし、受光面及び裏面にテクスチャ構造を形成した清浄なn型単結晶シリコン基板(以下、基板という)を準備する。続いて、当該基板を真空チャンバ内に設置し、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、当該基板の裏面上にi型非晶質シリコン膜、n型非晶質シリコン膜を順に形成する。i型非晶質シリコン膜の形成工程では、シランガス(SiH4)を原料ガスとする。また、n型非晶質シリコン膜の形成工程では、シラン(SiH4)、水素(H2)、及びホスフィン(PH3)を原料ガスとする。基板の受光面にも、CVDにより、i型非晶質シリコン膜、p型非晶質シリコン膜を順に形成する。p型非晶質シリコン膜の形成工程では、PH3の代わりに、ジボラン(B2H6)を原料ガスとする。
続いて、スパッタリング法により、n型非晶質シリコン膜上、及びp型非晶質シリコン膜上に、酸化インジウムを主成分とするTCO(Transparent Conductive Oxide)層を形成する。
こうして、TCO層/i型非晶質シリコン膜/p型非晶質シリコン膜/基板/i型非晶質シリコン膜/n型非晶質シリコン膜/TCO層の層構造を有する光電変換部を作製した。
受光面電極は、2本のバスバー、及びこれに直交する50本のフィンガーとする。まず、以下に示すスクリーン版、スキージ、及び導電性ペーストを準備する。スクリーン印刷工程は、2回繰り返して行なう。第1・第2印刷工程では、同じスクリーン版、スキージ、及び導電性ペーストを使用し、以下に示す印刷条件も同じとする。続いて、仮乾燥工程(150℃×15分)により転写された導電性ペーストの溶剤の一部を除去する。
裏面電極は、2本のバスバー、及びこれに直交する250本のフィンガーとし、1回の印刷工程により形成する。スクリーン版の開口部のパターンが異なる以外は、受光面電極の第1印刷工程と同様にして裏面電極を印刷する。
その後、本乾燥工程(200℃×60分)により転写された導電性ペーストの溶剤を除去し、バインダ樹脂を熱硬化させて、受光面電極及び裏面電極を形成する。
[スクリーン版・スキージ・導電性ペースト]
メッシュ;400メッシュ(ソフトカレンダー加工品)
マスク材;感光性乳剤
スキージ;ポリウレタン製平スキージ(硬度70度)
導電性ペースト;銀粒子分散エポキシ樹脂
[印刷条件]
スキージ角度;70°
スキージ速度;100mm/sec
スキージ印圧;4kgf/cm2
クリアランス;1.5mm
受光面電極の印刷に使用したスクリーン版の寸法を表1に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池の作製及び評価を行なった。尚、メッシュは、400メッシュ(ハードカレンダー加工品)を用いた。
Claims (4)
- 光電変換部の主面上に1μm〜15μmの凹部の深さを有するテクスチャ構造が形成され、当該テクスチャ構造が形成された前記主面上に複数のフィンガー電極を備えた太陽電池の製造方法であって、
前記複数のフィンガー電極の形状に対応した開口部を有する製版、及びスキージを用いて、前記複数のフィンガー電極の構成材を複数回に分けて前記テクスチャ構造が形成された前記主面上に印刷する工程を備え、
前記製版は、樹脂繊維または金属線の織物であるメッシュと、前記開口部を選択的に形成するマスク材とを含み、
前記構成材は、バインダ樹脂と、銀、銅、ニッケル、カーボンの粒子またはこれらの混合物と、を溶剤に混合したものであって、
前記工程は、前記テクスチャ構造が形成された前記主面上に前記複数のフィンガー電極の形状に対応して直接印刷する第1印刷工程と、前記第1印刷工程で印刷された前記複数のフィンガー電極の構成材の上に印刷する第2印刷工程と、を含み、前記第1印刷工程では、前記メッシュの厚みと前記マスク材の厚みとを足し合わせた版厚が20μm〜40μmである前記製版を用いて前記構成材を印刷する太陽電池の製造方法。 - 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印刷工程では、前記マスク材の厚みが10μm以下である前記製版を用いて前記構成材を印刷する。 - 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印刷工程では、前記マスク材の厚みが2μm以上である前記製版を用いて前記構成材を印刷する。 - 請求項1〜3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印刷工程で用いる前記製版の前記版厚は、前記第1印刷工程で用いる前記製版の前記版厚未満である。
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