JP2011049514A - 電極形成用転写シート及び太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ簡便に、高アスペクト比を有する電極を、適当な断面積及びレイアウトで形成することができる太陽電池の電極形成用転写シート及びこれを用いた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】表面に、一方向に延長する凹溝が所定間隔で複数配置された可撓性樹脂シート１１と、凹溝内に収容された導電性細線１３と、導電性細線の少なくとも一部を被覆して凹溝内に充填された導電性ペーストとを含んでなる太陽電池の電極形成用転写シート。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極形成用転写シート及び太陽電池の製造方法に関する。

従来から、太陽電池の受光面電極を形成する際に、蒸着法、被覆法、印刷法等が利用されている。なかでも、大量生産を目的とするために、生産性に富み、自動化しやすいという観点から、印刷法が盛んに用いられている。
印刷法は、例えば、ｐｎ接合型の太陽電池セルの上面に、銀粉末、ガラス粉末、有機バインダ及び有機溶剤を含む導電性ペーストを、櫛型形状にスクリーン印刷する方法である。そして、この印刷後に、導電性ペーストの乾燥及び必要により焼成が行われ、電極が形成される。

しかし、スクリーン印刷では、導電性ペーストを、スクリーンメッシュを通して印刷するために、その目詰まり等の発生、スクリーンメッシュのメンテナンス等の不都合を伴う。

そこで、スクリーン印刷法に代わる太陽電池の電極形成方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この方法によれば、ペーストを貯留するペースト溜と、ペーストを吐出する複数のノズルとを有するペースト吐出機構を利用して、太陽電池の表面に、狭幅の電極ラインを描くことにより、電極が形成される。

さらに、より高アスペクト比の電極を形成する方法として、細線を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。この方法では、アルミペースト、銀ペースト等の導電性ペーストを、アルミ線、銅線等の細線の周囲に塗布し、その細線の両側に張力をかけながら、半導体基板表面に押し付けて密着し、焼成することにより、電極を形成している。

特開平２−２５２７７７号公報 特開２００４−１３４６５６号公報

しかし、ほとんどの結晶太陽電池に用いられているスクリーン印刷法では、グリッド状電極の幅を細くできず、太陽電池のシャドーロスが発生する。特に、グリッド間ピッチを小さくする設計では、実質受光面積が小さくなり、Ｆ．Ｆ．（フィルファクター：光電変換効率）の低下を招く。
また、細線を利用する方法では、基板ごとに、複数の細線をアライメントする必要があり、製造工程が非常に煩雑となる。また、その張力の付与状況によって容易に断線が生じる。さらに、細線と半導体基板間の導電性ペーストの量を調整するのが困難等の課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、容易かつ簡便に、高アスペクト比を有する電極を、適当な断面積及びレイアウトで形成することができる太陽電池の電極形成用転写シート及びこれを用いた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池の電極形成用転写シートは、表面に、一方向に延長する凹溝が所定間隔で複数配置された可撓性樹脂シートと、
前記凹溝内に収容された導電性細線と、
該導電性細線の少なくとも一部を被覆して凹溝内に充填された導電性ペーストとを含んでなることを特徴とする。

このような太陽電池の電極形成用転写シートでは、
前記可撓性樹脂シートには、前記凹溝と交差する溝が形成され、かつ該溝内に前記導電性ペーストが充填されてなることが好ましい。
前記溝内に予め導電性細線又は導電性箔材が収容され、それらの少なくとも一部が導電性ペーストで被覆されてなることが好ましい。
埋設された導電性細線又は導電性箔材が、該導電性細線又は導電性箔材の長手方向において所定間隔で切断されていることが好ましい。
埋設された導電性細線又は導電性箔材の切断部位における溝が他に比べて広幅又は深溝に形成されていることが好ましい。
導電性細線又は導電性箔材が、銀又は導電性金属被覆銅により形成されてなることが好ましい。

導電性細線が、三角形の断面形状を有してなることが好ましい。
導電性ペーストが、少なくとも銀粉と感熱接着性バインダとを含有することが好ましい。
導電性ペーストが、さらにガラスフリットを含有することが好ましい。
凹溝内に前記導電性ペーストが所定間隔で充填されていることが好ましい。

所定間隔で導電性ペーストが充填された部位が、隣接する該部位と等間隔であることが好ましい。
導電性ペーストが所定間隔で充填された部位における凹溝が、他に比べて広幅又は深溝に形成されていることが好ましい。
可撓性樹脂シートが長尺シートであり、ロール状に巻回され又は枚葉状に断裁されてなることが好ましい。

また、本発明の太陽電池の製造方法は、上述した太陽電池の電極形成用転写シートの導電性ペースト側を太陽電池用半導体基板の電極形成面に積層し、加熱して、前記転写シートの溝部内の導電性細線及び導電性ペーストを転写させることにより、電極を形成する工程を含むことを特徴とする。

このような太陽電池の製造方法では、
さらに、導電性細線及び導電性ペーストを転写させた後に、太陽電池の電極形成用転写シートの可撓性樹脂シートを剥離する工程を含むことが好ましい。
また、上述した太陽電池の電極形成用転写シート用い、さらに、導電性ペーストを焼成する工程を含むことが好ましい。

本発明の太陽電池の電極形成用転写シートによれば、印刷、乾燥を複数回繰り返す場合に必要な煩雑なアライメントを行うことなく、容易かつ簡便に、高アスペクト比を有する電極を形成することを可能にする。
また、本発明の太陽電池の製造方法によれば、幅狭で高アスペクト比の電極を容易かつ簡便に、精度よく適所に形成することができるため、Ｆ．Ｆ．等が改善された太陽電池の製造を可能にする。

本発明の電極形成用転写シートを示す概略平面図である。 本発明の電極形成用転写シートにおける凹溝、導電性細線及び導電性ペーストの状態を説明するための概略断面図である。 本発明の電極形成用転写シートを用いて電極形成面に適用した場合の電極を説明するための平面図及び断面図である。 本発明の別の電極形成用転写シートにおける溝を説明するための概略平面図及びＸ−Ｘ’線概略断面図である。 本発明のさらに別の電極形成用転写シートにおける溝を説明するための概略平面図及びＸ−Ｘ’線概略断面図である。 本発明の電極形成用転写シートにおける導電性細線の分割の状態を説明するための概略断面図である。 本発明の電極形成用転写シートにおける導電性細線の分割の別の状態を説明するための概略斜視図である。 本発明の電極形成用転写シートを用いた電極形成面への適用を説明するための概略斜視図である。 本発明の別の電極形成用転写シートを用いた電極形成面への適用を説明するための概略斜視図である。

本発明の太陽電池の電極形成用転写シート（以下、「シート」と記載する場合がある）は、図１に示すように、少なくとも、可撓性樹脂シート１１と、導電性ペースト１２と、導電性細線１３とを含んでなる。

可撓性樹脂シートは、特に限定されず、例えば、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド、ポリアクリレート、ポリエーテルケトン、シリコーン樹脂等の種々のものによって形成することができる。なかでも、適度のフレキシブル性を有する低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、シリコーン樹脂等が好ましい。
可撓性樹脂シートの膜厚は特に限定されず、用いる導電性細線等のサイズ、得ようとする太陽電池のサイズ等によって適宜調整することができる。例えば、１００〜６００μｍ程度が適している。この樹脂シートは、その一面又は両面、後述する凹溝及び／又は溝内壁に、離型処理が施されていてもよい。離型処理は、当該分野で公知の方法のいずれを用いてもよい。

この可撓性樹脂シートは、導電性細線を連続充填し易い程度に長尺であることが適している。例えば、シート自体の長さは数ｍ〜数十ｍ程度が挙げられる。また、幅は、特に限定されるものではなく、例えば、数ｃｍ〜数ｍ程度が挙げられる。これにより、得られたシートを巻回体として、容易に保管及び運搬等することができる。また、太陽電池の電極形成時に連続的にシートを供給することができ、製造時間の短縮化、製造工程の簡略化を図り、太陽電池の製造コストを低減することができる。
このシートは、巻回体で供給し、転写工程において、転写直前に、例えば、図１に示すような単位シート切断位置Ｂで切断してもよい。また、予め巻回体から、単位シート又は複数単位を含む枚葉状に断裁しておいてもよいし、必要に応じて、単位シート又は枚葉シートとして供給してもよい。

この可撓性樹脂シート１１、２１、３１の表面には、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、長手方向に延長する凹溝１３ａ、２３ａ、３３ａが所定間隔で複数配置されている。凹溝の形状は、特に限定されないが、通常、その断面形状は、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、半円形、半楕円形、三角形、四角形又はこれらに類似の形状が挙げられる。凹溝の長さ（長手方向）は、特に限定されず、例えば、樹脂シートの長さに相当する長さまでとり得る。幅及び深さは、特に限定されないが、例えば、それぞれ、２０〜１００μｍ程度、２０〜１１０μｍ程度が挙げられる。この凹溝は、樹脂シートの幅方向に数本から数十本程度、配置することができる。それらの間隔は、特に限定されず、例えば、５００〜３０００μｍ程度が挙げられる。この長手方向に延長する凹溝は、通常、グリッド又はフィンガー電極、サブ電極等と称される電極部位に対応するものである。

また、この可撓性樹脂シート１１には、図３に示すように、凹溝１３ａと交差する溝１２ａが短手方向に延長して配置されていることが好ましい。この溝の長さは、特に限定されず、例えば、樹脂シートの幅に相当する長さまでとり得る。具体的には、幅及び深さは、特に限定されないが、凹溝に対して、より幅広及び／又はより深いことが適している。例えば、それぞれ、１〜３ｍｍ程度、５０〜４００μｍ程度が挙げられる。この溝は、隣接する溝と、例えば、２０〜６０ｍｍ程度の間隔で、配置することができる。
この溝１２ａは、通常、バス電極、メイン電極等と称される電極部位に対応するものである。
このように、凹溝とともに溝を形成することにより、最終的に、任意の径のいわゆるグリッド電極とバス電極とを、転写により、適切な配置で同時に形成することが可能となる。

これらの凹溝及び／又は溝は、必ずしも互いに同じ長さ、同じ幅、同じ深さでなくてもよいし、１つの凹溝及び／又は溝において、幅及び／又は深さが異なっていてもよい。
例えば、後述するように、これらの凹溝及び／又は溝に埋設された導電性細線又は導電性箔材が、切断されている場合には、この切断部位において、他に比較して、幅及び／又は深さが大きいことが好ましい。あるいは、後述するように、導電性ペーストの偏在又は部分的な充填部位に対応して、その部位のみ、他に比較して、幅及び／又は深さを大きくしてもよい。

このように、通常、可撓性樹脂シートの表面に形成される凹溝は、太陽電池の電極形成面に形成される電極のパターンを規定するものである。
太陽電池を高効率化するためには、光電流をできるだけ多く発生させ、その電流を損失なく効率的に外部へ取出すことが重要である。光電流の発生を増加させるためには、太陽電池に形成される電極面積をできるだけ少なくする方がよい。一方、発生した電流を損失なく外部へ取出すためには、その電流の流れる経路である太陽電池表面及び電極の直列抵抗による損失を最小限に止めることが適している。このため、電極幅、厚さ、本数及び電極材料の比抵抗などを考慮し、最適なパターン設計を行う必要がある。
本発明の電極形成用転写シートによれば、太陽電池の製造工程の１つである受光面電極の形成を行うために利用されるこのシートの作製段階において、いわゆるグリッド電極の高さ及び形状等を自由自在にコントロールすることが可能である。その結果、Ｆ．Ｆ．を向上させることができ、変換効率を増大させることができる。

また、この樹脂シートの凹溝の形状、さらに、凹溝内に収容する、後述する導電性細線の断面形状を調整することにより、いわゆるグリッド電極の線幅及びアスペクト比を自由に変更することができる。このため、受光面積のロスとなるシャドーロスを極力低減させることが可能な、極めて細いが、適当な抵抗が確保されたグリッド電極を形成することができる。これにより、Ｉｓｃ（短絡電流）を向上させることができ、光電変換効率をより向上させることが可能となる。

凹溝内、任意に溝内には、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、導電性ペースト１２が充填されている。導電性ペースト１２は、凹溝内、任意に溝内の長さ、幅及び高さ方向の全てにおいて完全に充填されていることが好ましいが、少なくとも一部において（部分的に）充填されていればよく、長さ、幅及び高さ方向のいずれかにおいて、完全に充填されていなくてもよい。特に、長さ方向において、所定の間隔で部分的に充填されたものであってもよい。なお、部分的に充填されている場合は、直列抵抗を低くするために、隣接する部位と互いに等間隔であることが好ましい。ここでの等間隔とは、同じ導電性細線が埋設される凹溝内の隣接する充填部位で等間隔であってもよいし、さらに、隣接する凹溝に対する充填部位とも等間隔であることが好ましい（図２Ｂ（ａ）参照）。そのために、例えば、任意の凹溝の充填部位と隣の凹溝の充填部位とは半周期ずれていることが適している。

なお、溝１２ａ内には、例えば、図３に示すように、凹溝１３ａとの交差点を除いて、後述する導電性ペースト１２のみが、全長にわたって充填されていてもよい。また、図４に示すように、溝１２ａ内に、短手方向に延長する導電性細線又は導電性箔材４３等が収容され、それに交差する凹溝１３ａには、長手方向に延長する導電性細線１３ａが収容され、溝１２ａ内及び凹溝１３ａ内に導電性ペースト１２に埋設されていてもよい。

導電性ペーストは、当該分野で通常用いられているものであればいかなるものであってもよい。
例えば、熱硬化タイプの導電性ペーストは、通常、導電性金属粉、バインダ、任意に硬化剤、溶剤等によって構成され、焼成タイプの導電性ペーストは通常、導電性金属粉、ガラスフリット、バインダ、任意に、溶剤、添加剤によって構成されている。
バインダとしては、特に限定されず、加熱、プレスにより、太陽電池の電極形成面等に転写することができ、感熱性で、接着性を有する材料であることが適している。

導電性金属粉としては、導電性の高い金属が好ましく、例えば、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、金、タンタル、タングステン、チタン、白金等の１種又は２種以上の種々の成分の粉／フレーク等が挙げられる。なかでも、銅、銀及び／又はアルミニウム等が適しており、特に銀が好ましい。また、フレーク状等の比較的大きな粉末を用いることにより、導電性を向上させることができる。

導電性ペーストは、例えば、全重量に対して、導電性金属粉（例えば、銀粉）が７０〜９０重量％程度、バインダ（任意に硬化剤）及び溶剤が１０〜３０重量％程度含有されていることが適している。

熱硬化タイプの導電性ペーストのバインダ及び硬化剤は、種々のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等から、硬化後の物性、硬化速度、半硬化時の転写性等を考慮して選択することができる。つまり、配合を適宜調整することにより、樹脂シートを太陽電池の電極形成面に貼り付けたまま完全に硬化させ転写する方法又は転写時は半硬化の状態にして剥離後に完全硬化させる工法等を採用することができる。

また、焼成タイプの導電性ペーストの場合には、上述したバインダとして、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ブチラール系樹脂等を用いることが適している。
溶剤は、用いる金属、バインダ等によって適宜選択することができ、例えば、ターピネオール、ブチルグリコール、ブチルジグリコール等が挙げられる。樹脂シートの耐熱温度と乾燥時間とを考慮し、さらに沸点の低い溶剤を使用してもよい。
セルロース系樹脂などの場合、転写時のクラックを防止し、適度なタック性を付与するために、可塑剤、ロジン系のタッキファイヤ等を添加してもよい。また、アクリル系樹脂などの場合、加熱、プレスする温度でタック性が大きくなる材料を用いることが好ましい。
これらのペーストは、バインダの粘弾性の特性を調整することにより、スキージ等で溝に部分的に充填した後でペーストが溝の上面に対して同一高さか又は盛り上がるような特性にすることが、後の転写工程のために好ましい。

特に、焼成タイプの導電性ペーストには、銀粉、ガラスフリット等が含有されていることが好ましい。このような焼成タイプの導電性ペーストを用いる場合には、樹脂シートを太陽電池の電極形成面に貼り付けたまま、５００〜９００℃程度で焼成する工程の前に、ベークアウト又は脱バインダと称される、３００℃程度以上で樹脂が燃焼する工程を設けることにより、樹脂シートのベークアウトを行うことができ、樹脂シートの剥離工程を省略することが可能になる。

焼成タイプの導電性ペーストを用いる場合、ペースト充填の繰り返し回数を少なくするために、導電性金属及びガラスフリットの含有割合は導電性ペーストの充填性と転写性とが確保できる範囲で大きい方が望ましい。

導電性ペーストは、通常、凹溝内、任意に溝内に、スキージ、ディスペンサー等を用いて充填することができる。また、上述したように、凹溝内、任意に溝内に、部分的に充填する場合、特に、所定間隔で部分的に充填する方法としては、例えば、所定の部位に開口を有する、メタルマスク、シルクスクリーン等の印刷版等を介して、スクリーン印刷等を行う方法を利用することができる。具体的には、ビルドアップ多層基板のビア穴にペーストを印刷充填する技術等が転用できる（例えば、特開２００２−１１８３４７号公報、特開平９−３６５４３号公報、特開２０００−３０７２４３号公報等参照）。
ここでの開口の幅（直径）は、位置決め等を考慮する場合、樹脂シートに形成された幅広及び／又は深溝の部位よりも小さいことが適している。
なお、開口は、凹溝又は溝と連結されているために、通常の穴埋め印刷の際に問題となるペースト内での気泡の発生を回避することができる。

充填した後は、導電性ペーストを乾燥することが適している。特に、熱硬化タイプの導電性ペーストを用いる場合には、８０〜１２０℃の温度で乾燥することが好ましい。この温度での乾燥により、バインダを同時に半硬化させることができる。
乾燥後は、溶剤の蒸発により充填時より体積が減少するために表面が凹むことがあるため、充填を複数回行うことが適している。これによって、表面を平坦にすることができる。
充填を複数回行う場合、転写を改善するため、最後に使用するペーストはバインダ成分を多くしたり、接着性に優れるポリビニルブチラール樹脂を含有させたりして、転写時の密着性を向上することができる。
また、焼成タイプの導電性ペーストの場合、最後に使用するペーストや導電性細線又は導電性箔材で横方向の導電性が確保されている部分に使用するペーストには、焼成時の収縮応力を緩和する目的で、ペースト中の導電性粉体の一部、重量比で１／３〜２／３程度を、線膨張係数が小さなアルミナなどでおきかえた導電性ペーストを使用することもできる。

凹溝内には、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、上述した導電性ペースト１２に少なくとも一部が被覆された状態又は埋設された状態で、導電性細線１３、２３、３３が収容されている。この場合、図示していないが、長さ方向における全長にわたって、同じように埋設されていてもよいし、上述したように、凹溝内に等間隔で導電性ペーストが配置しており、その配置した部分のみ、幅及び高さ方向に埋設又は被覆されていてもよい。

後者の場合には、例えば、図２Ｂ（ａ）〜（ｃ）に示すように、この電極形成用転写シート又は単位シートを太陽電池の電極形成面５４に適用した際に、導電性細線１３が、一方向に配置され、かつ導電性ペースト１２は、導電性細線１３の延長方向において等間隔で配置されることとなる。そのため、その部位のみで部分的に導電性細線が電極形成面５４に密着固定され、導電性ペースト１２が配置されていない部位においては、電極形成面５４とは密着せず、自由状態となる。この場合、導電性ペースト充填部位における溝は、広幅又は深溝に形成されていることが特に好ましい。さらに、図２Ｂ（ｄ）に示すように、導電性細線が導電性ペーストによって囲繞されることにより、転写後の接着信頼性を一段と高めることができる。

このような導電性ペースト１２の配置は、特に、部分的に太陽電池用基板のｎ型又はｐ型不純物濃度が高く又は拡散深さが深く形成されている場合、例えば、選択エミッタ構造等の場合に、その部位で導電性細線１３と良好なオーミックコンタクトをとることが期待され、有利である。
選択エミッタ構造等の場合には、不純物の高濃度ドーパント部位を導電性ペーストの近傍のみとして、従来は線状に配置されていたものを点状に等間隔（最小距離）で配置することにより、高濃度ドーパント部位の面積比を低減することができ、変換効率の優れた低濃度ドーパント部位の面積比を増加させて、より太陽電池の性能を向上させることができる。

このように構成することにより、太陽電池用基板と導電性細線との線膨張係数の差異を、非密着部分で補償することができ、部分的な接続による電気抵抗の偏在又は増大を防止することができるとともに、高濃度ドーパント部位で電気接続を確保することが可能になり、ドーパント部位の短絡を防止することができる。

導電性細線は、例えば、金、白金、銅、銀、アルミニウム、カーボン、ニッケル、クロム、タンタル、タングステン、チタン、鉄、モリブデン、シリコン等からなる群から選択される１種又は２種以上の金属又は合金等の導電材によって形成することができる。導電性細線は、単一素材からなるものであってもよいし、芯層の周囲にメッキ膜等の被膜が１層又は２層以上形成されたものであってもよい。

なかでも、導電性、価格及び耐酸化性の点から、銀、銀被覆銅、ニッケル被覆銅が適しており、銀被覆銅を用いる場合には、特に、高価な銀の使用量を低減することができ、製造コストを抑えることができる。また、太陽電池セルが大きくなった場合の光発電用半導体との線膨張係数差を緩和し得るという観点から、光発電用半導体と線膨張係数を合わせるために、銀等を被覆したワイヤーの芯材に、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｗ等を使用し、銀、ニッケル被覆を施した細線を用いてもよい。

このように、導電性細線を電極として使用する場合には、印刷法等により形成していた銀ペースト等を使用した電極に比較して、抵抗値を低減させることができ、より断面積を低減させることができる。つまり、焼成タイプの導電性ペースト（銀粉及びガラスフリット含有ペースト）と比較した場合、銀、銀被覆銅等の抵抗値は２／３程度となる。また、熱硬化タイプの銀ペースト（銀粉及び熱硬化性樹脂含有ペースト）と比較した場合でも、同様に、銀、銀被覆銅の抵抗値は１/２０〜１／１００程度となる。そのため、それに対応する導電性細線の断面積を低減させることができる。その結果、太陽電池において、いわゆるシャドーロスを低減させることができ、光電変換効率を飛躍的に向上させることができる。

導電性細線は、作業性の確保及び断線等の防止の観点から、柔軟性を発揮するものが好ましく、その太さは、投影面積の最小化及び電気抵抗の低減等を考慮して適宜調整することができる。例えば、外径（又はそれに相当する長さ）数μｍ〜数百μｍ程度が挙げられ、２０〜１００μｍ程度のものが適している。また、導電性細線は、数μｍ程度の径を有する極細線を束ねたより線等であってもよい。

導電性細線の形状（外形）は、特に限定されず、加工の容易性等から、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、断面形状が円形又は楕円形等であることが適しているが、三角形、四角形等の多角形であってもよい。なかでも、円形又は三角形が好ましい。例えば、三角形状は凹版を逆三角形状にし、凹部に触媒を付着させた後、メッキをすることにより形成することができる。

導電性細線の形状が多角形、特に、三角形である場合には、これを用いて作製した太陽電池において、電極部分に当たって跳ね返り、発電に寄与できなかった光を反射させて、太陽電池セルに導入することができるために、より光電変換効率を向上させることができる。
このように、導電性細線を用いることにより、従来の印刷法等によって形成した電極よりも、アスペクト比を増大させることができるとともに、均一な電極を得ることができる。また、製造時等における電極等の断線を有効に回避することができる。

導電性細線は、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、可撓性樹脂シート１１、２１、３１表面の凹溝１３ａ、２３ａ、３３ａ内において、略底部に配置され、導電性細線１３、２３、３３と凹溝１３ａ、２３ａ、３３ａの壁との間及び導電性細線の一部又は全部を被覆／埋設するように導電性細線１３、２３、３３表面において、上述した導電性ペースト１２が配置されている。このような形態で、凹溝内に導電性細線と導電性ペーストが配置していることにより、図２Ａ（ｄ）及び（ｅ）に示すように、このシートを太陽電池の電極形成５４面に貼り付け、電極を転写する際に、導電性細線１３、２３を導電性ペースト１２により、強固かつオーミック性よく電極形成面５４に形成することができる。

なお、導電性細線は、上述したような太さの範囲内で、樹脂シートに形成された凹溝内に収容できる最大限の大きさ又はそれよりも若干小さい大きさとすることが好ましい。凹溝との間の隙間が多くなると、導電性ペーストの使用量が増大し、最終的に得られる電極の形状が均一になりにくく、電気抵抗が増加することがあるからである。

上述したように、図３及び図４に示すように、樹脂シート１１、４１に溝１２ａが形成されている場合には、溝１２ａ内にも、導電性細線又は導電性箔材４３が溝１２ａの延長方向に沿って収容されていてもよい。導電性箔材としては、特に限定されず、上述した導電性細線と同様の材料のなかから適宜選択することができる。この溝内に配置される導電性細線又は導電性箔材は、凹溝に配置された導電性細線と同程度又はそれ以下の太さ（外径等）であってもよいが、その機能上の観点から、より太いものが好ましい。例えば、外径（又はそれに相当する長さ）数十μｍ〜７，８百μｍ程度の導電性細線、幅１〜３ｍｍ程度、厚さ５０〜５００μｍ程度の導電性箔材が例示される。
これにより、上述した凹溝に収容されたグリッド又はフィンガー電極に対してバスとして機能するバス電極を、溝内に収容することができる。

例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、凹溝内又は溝内に収容された導電性細線１３又は導電性箔材は、長手方向において、所定間隔で切断されていることが適している（切断部位Ａ参照）。この所定間隔は、特に限定されるものではなく、太陽電池用半導体基板の材料と導電性細線等の材料との線膨張係数の差が大きい場合は小さくすることが望ましい。具体的には、１〜１０ｍｍごとに、好ましくは２〜５ｍｍごとに切断されていることが好ましい。

このように切断されていることにより、太陽電池の電極形成用転写シートの形成時、太陽電池への電極形成における加熱時等の温度変化に対して、樹脂シート又は電極形成面に対し導電性細線等が容易に伸縮することができ、樹脂シート、導電性細線、太陽電池の電極形成面等の相互間の熱膨張率の差異を補償することが可能となる。これによって、導電性細線等の剥がれ等の発生を効果的に防止することができる。
このような切断部位Ａにおいては、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、導電性細線１３の切断による電気的な断線を防止するために、導電性ペースト２２、３２、４２によって、切断された導電性細線１３同士を連結させていることが適している。

このような連結のために、例えば、切断部位Ａ近傍において、上述した樹脂シートの凹溝又は溝を、他の部位よりも幅広及び／又は深く形成する、あるいは、この切断部位Ａ近傍にバイパス溝を形成する等が例示される。このように、幅広及び／又は深く形成することにより、切断部位Ａ近傍において、導電性ペースト５２、６２、７２が他よりも比較的多く配置し（図６（ａ））、切断部位Ａを完全に被覆するように配置し（図６（ｂ））、切断部位Ａの近傍において導電性ペースト７２によるバイパスを配置する（図６（ｃ））などにより、電気抵抗の局部的な増大を有効に防止することができる。
また、導電性ペースト充填後に、ペースト部分の接続を一部残したまま導電性細線等を切断してもよい。

太陽電池セルに導電性細線を電極として接合する場合、両者の線膨張係数の差異に基づいて、電極の剥離等の問題が生じることが考えられる。
例えば、太陽電池の製造において、８３０℃での高温熱処理を行う場合、
室温〜８００℃の間のシリコンの線膨張係数は２．５〜４×１０^-6／℃であり、
室温〜８００℃の間の銀の線膨張係数は１９〜２６×１０^-6／℃であり、
室温〜８００℃の間の銅の線膨張係数は１７〜２２×１０^-6／℃である。
仮に、一般的な導電性細線の線膨張係数が２０×１０^-6／℃程度であるとし、太陽電池セルを構成する半導体の線膨張係数が４×１０^-6／℃であるとすると、長さ４０ｍｍの導電性細線は、太陽電池セルの電極形成面において、約０．５ｍｍの過剰の膨張を示す。
これに対して、本発明では、特に、導電性細線と導電性ペーストとの双方を同時に太陽電池の電極形成面に転写することが可能となるために、導電性細線を、予め所定の長さ、例えば、１〜１０ｍｍ程度の長さで切断しても、その切断部位に導電性ペーストを連結して転写することが可能となる。これによって、上述したような、高温熱処理時等の線膨張に起因する半導体の伸縮に対する導電性細線の伸縮を補償することが可能となり、両者の剥離等を確実に防止することができる。

本発明の太陽電池の電極形成用転写シートは、当該分野で公知の方法又は公知の工程を種々組み合わせて製造することができる。
まず、例えば、ロール状に巻回された可撓性樹脂シート又は枚葉状の可撓性樹脂シートを準備し、この樹脂シートに凹溝及び／又は溝を形成する。凹溝及び／又は溝の形成は、凸版金型ロール、凸版金型プレス等を利用して、好ましくは樹脂シートに適度な温度をかけながら、連続して行うことができる。例えば、凸版金型は、幅５０〜１００μｍ程度、深さ５０〜１１０μｍ程度のグリッド電極パターン数十本（長手方向に延長）と、それらに交差する幅１〜３ｍｍ程度、深さ５０〜４００μｍ程度のバス電極パターンを有して形成されている。
あるいは、可撓性樹脂シートの形成時に、凹溝及び／又は溝を形成してもよい。

次に、樹脂シート表面に形成された凹溝内に、凹溝に沿って導電性細線を連続的に収容する。この際、例えば、ボビンに巻かれた導電性細線を利用することにより、導電性細線を切断することなく、連続に、長尺の樹脂シートの凹溝へ収容することができ、効果的に導電性細線の断線を防止することができる。また、得られた転写シート、例えば、太陽電池の単位セルに合わせて又は複数単位を含む枚葉状に切断するという単純な方法により、導電性細線を切断することができ、電極パターンの設計がより容易となり、太陽電池の生産効率を向上させることができる。
凹溝に交差する溝内にも、その長さに対応する導電性細線を収容してもよいし、導電性箔材を収容してもよい。なお、溝内に導電性ペーストのみを充填する場合には、導電性細線又は導電性箔材の収容を省略することができる。

導電性ペーストは、上述したように、凹溝及び／又は溝内に、スキージ、ディスペンサー等を用いて収容することができる。導電性ペーストを充填した後、樹脂シートを乾燥することが好ましい。
このように、まず、導電性細線を凹溝内に配置し、その上にペーストを充填する場合には、凹溝と導電性ペーストとの接触部分を低減させることができ、離型性を向上させることができる。

任意に、導電性細線及び／又は導電性箔材を切断する。この切断は、例えば、型又は刃を付着させたロールを用いて、連続的に行うことが好ましい。切断の間隔は、線膨張率差を効率的に緩和するために、導電性細線及び／又は導電性箔材に対して、略等間隔で行うことが好ましい。
なお、導電性細線及び／又は導電性箔材を切断した後は、再度導電性ペーストを凹溝及び／又は溝内に、特に、その切断部位において充填することが好ましい。切断部位の電気的接続をより確保することができる。

このようにして得られた太陽電池の電極形成用転写シートは、例えば、ロール状に巻回されて又は枚葉状のシート状態で、保管又は運搬等が行われる。
また、この太陽電池の電極形成用転写シートは、１単位の太陽電池の電極サイズに合わせた大きさに切断してもよい（図１の切断位置Ｂ参照）。１単位の太陽電池の電極サイズの単位シート又は複数単位を含む枚葉状のシートとして供給してもよい。さらに、この場合のサイズは、特に限定されず、適用する太陽電池のサイズに応じて適宜調整することができる。

本発明の太陽電池の製造方法は、上述した巻回状態の太陽電池の電極形成用転写シート又は適当な大きさに切断したシートを用いる。
まず、このシートの導電性ペースト側を、太陽電池の電極形成面、つまり、光発電用半導体の受光面等に積層する。
ここで、太陽電池の電極形成面とは、太陽電池セルにおける、ｎ型単結晶シリコン基板等からなる半導体基板の受光面をさす。半導体基板としては、通常の太陽電池に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳｅ等の化合物半導体等が挙げられる。なかでも、シリコンが望ましい。また、半導体基板は、単結晶、多結晶、いわゆるマイクロクリスタルと呼ばれる微結晶、アモルファス及びこれらが混在するものであってもよい。

ここでは、転写シートにおいてすでに太陽電池の単位セルあたりの電極形態が形成されているために、厳密なアライメントを行うことなく、太陽電池の電極形成面に、転写シートを積層すればよい。積層の際には、シート全体を電極形成面に押圧することが適している。
続いて、加熱して、転写シートの溝部内の導電性細線及び導電性ペーストを、電極形成面に転写させる。これにより、図７に示すように、太陽電池の電極形成面５４に、導電性細線１３及び導電性箔材５３及び導電性ペースト１２を強固に固定することができ、オーミック性に優れた電極を形成することができる。
なお、導電性細線が切断されている場合においては上述したとおり、一方、図８に示すように、導電性箔材６３が切断されている場合には、切断部位Ｃの近傍において、導電性ペースト６２が導電性箔材６３の切断部位Ｃを覆うように配置されており、切断に起因する電気的な断線が補償されている。

加熱は、特に限定されないが、例えば、６０〜２００℃程度で、０．５〜１０秒間程度行うことが適している。この加熱の際に、上述した押圧を行ってもよい。
なお、導電性細線及び導電性ペーストを転写させた後に、太陽電池の電極形成用転写シートの可撓性樹脂シートを剥離することは任意である。つまり、可撓性樹脂シートが太陽光の透過率を左右するため、特に透明性に劣るシートは剥離する必要があるが、透明性が高ければ必ずしもその必要はない。

この際の剥離は、長手方向、つまり、導電性細線の延長方向に行うことが好ましい。このような剥離により、電極形成面に固定された導電性細線に与える負荷を最小限に止めることができ、導電性細線の剥離を防止することができる。

また、上述した導電性ペーストにガラスフリットが含有されている場合には、導電性ペーストを加熱焼成する。この場合の加熱焼成は、例えば、５００〜９００℃程度で、１〜５秒間程度行うことが適している。この加熱焼成の前には、転写シートの可撓性樹脂シートを剥離していてもよいが、ヒートプロファイルを変更し、樹脂を燃焼させるゾーンを設けてベークアウト工程を設定すれば、剥離していなくてもよい。剥離していない場合においても、このベークアウト工程において、樹脂成分を、燃焼、昇華させて、消滅させることができる。

実施例１
樹脂シートとして、膜厚２００μｍのポリプロピレンシートを用いた。
このシートに、レーザ装置により、幅５５μｍ、深さ６５μｍで凹溝を形成し、さらに凹溝上に径３００μｍ、深さ８０μｍの穴を２ｍｍピッチで形成した。このような凹溝を、２ｍｍ間隔で２５本並列に形成した。
凹溝内に、導電性細線として、銀線（外径：５０μｍ）を埋設した。
この凹溝内に、銀線の上から導電性ペーストを、凹溝内全てが埋まるように充填し、８０〜１００℃でゆっくり乾燥した。ここで用いた導電性ペーストは、導電性金属として銀粉末、ガラスフリット、バインダとしてセルロース、ロジン系タッキファイヤ、ターピネオール及びジオクチルフタレートを混合したものを用いた。
その後、穴の部分で銀線を切断した。
さらに導電性ペーストを充填し、乾燥する作業を２回繰り返した。

このようにして形成された電極形成用転写シートを、５０×５０ｍｍで切断して、電極形成面として、太陽電池用シリコン基板の表面に貼り付け、加熱・プレスし、電極パターンをシリコン基板の表面に転写した。
その後、シリコン基板を８００℃で焼成した。
得られた電極パターンの平面及び断面を目視により観察したところ、シリコン基板表面に銀線が所定のパターンで転写されていた。
断面においても、図２Ａ（ｄ）に示すように、導電性ペーストによって銀線がシリコン基板に接合していることが確認された。

実施例２
樹脂シートとして、膜厚２００μｍのポリプロピレンシートを用いた。
このシートに、レーザ装置により、幅５５μｍ、深さ６５μｍで凹溝を形成した。このような凹溝を、２ｍｍ間隔で２５本並列に形成した。
凹溝内に、導電性細線として、金メッキタングステン線（外径：５０μｍ）を埋設した。
この凹溝内に、金メッキタングステン線の上から導電性ペーストを、凹溝内全てが埋まるように充填し、８０℃でゆっくり乾燥した。ここで用いた導電性ペーストは、導電性金属として銀粉末、バインダとしてエポキシ樹脂、硬化剤、ブチルジグリコールを混合したものを用いた。
さらに導電性ペーストを充填し、乾燥する作業を２回繰り返した。

得られた電極形成用転写シートを、５０×５０ｍｍで切断して、電極形成面として、太陽電池用シリコン基板の表面に貼り付け、加熱・プレスし、電極パターンをシリコン基板の表面に転写した。
その後、シリコン基板を１５０℃まで加熱し、エポキシ樹脂を完全に硬化させた。
得られた電極パターンの平面及び断面を目視により観察したところ、シリコンとタングステンとの線膨張係数の差異が小さいことから、タングステン線の切断をしなくても、シリコン基板表面にタングステン線が所定のパターンで転写されていた。また、断面においても、図２Ａ（ｄ）に示すように、導電性ペーストによってシリコン基板にタングステン線が接合していることが確認された。

実施例３
実施例１と同様に、凹溝と穴を形成した樹脂シートを用いた。
凹溝内に、導電性細線として、銀線（外径：５０μｍ）を埋設した。
この凹溝内に、銀線の上から、樹脂シートの穴の位置に一致した開口を有するマスクを介して、図２Ｂ（ａ）に示したように、穴と凹溝内の少なくとも一部に、導電性ペーストを充填し、８０〜１００℃でゆっくり乾燥した。ここで用いた導電性ペーストは、実施例１で用いたものと同じものである。
さらに導電性ペーストの部分的な充填及び乾燥を、２回繰り返した。

このようにして形成された電極形成用転写シートを、５０×５０ｍｍで切断して、電極形成面として、太陽電池用シリコン基板の表面に貼り付け、加熱し、電極パターンをシリコン基板の表面に転写した。
得られた電極パターンの平面及び断面を目視により観察したところ、図２Ｂ（ａ）に示すように、シリコン基板表面の電極形成面５４に、導電性細線１３である銀線が所定のパターンで転写されていた。
断面観察では、図２Ｂ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、導電性ペースト１２が配置されていない部位においては、銀線はシリコン基板表面で浮遊していたが、導電性ペースト１２が配置された部位においては、導電性ペースト１２によってシリコン基板に密着していることが確認された。

このような部分的な導電性ペーストによる導電性細線の密着により、シリコン基板と銀線との線膨張係数の差異による剥がれ等の問題を生じることなく、かつ、所定の間隔で、シリコン基板と銀線とが密着しているために、抵抗値が局所で増大することなく、効率的にシリコン基板から電気エネルギーを取り出すことが期待される。

このように、本発明の太陽電池の電極形成用転写シートを利用して太陽電池の電極を形成することにより、太陽電池セルの高効率化を実現できる。そして、結果的に太陽光発電システムの小面積化及び低コスト化を達成できる。
また、本発明の太陽電池の電極形成方法では、スクリーンマスクを使用しないため、従来問題となっていた目詰まり等による断線がなく、印刷法のように、太陽電池１枚又は１群の全てが不良になることがない。さらに、印刷法のように、スクリーンマスクの破れ、印刷開始時と時間が経過した後において電極の線幅が変化すること等に対応するマスク交換、スクリーンマスクが目詰まりした際のマスク払拭などの作業を行う必要がないので、生産ラインにおける製造効率を向上することができる。

本発明は、太陽電池の電極形成用に利用することができ、特に、転写法を利用する電極形成用の転写シートとして、太陽電池のみならず、種々の電子デバイスの電極形成用の転写シートとして用いることができる。

１１、２１、３１、４１ 可撓性樹脂シート
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２ 導電性ペースト
１２ａ 溝
１３、２３、３３ 導電性細線
１３ａ、２３ａ、３３ａ 凹溝
４３、５３、６３ 導電性箔材
５４ 電極形成面
Ａ、Ｃ 切断部位
Ｂ 単位シート切断位置

Claims (16)

1. 表面に、一方向に延長する凹溝が所定間隔で複数配置された可撓性樹脂シートと、
   前記凹溝内に収容された導電性細線と、
   該導電性細線の少なくとも一部を被覆して凹溝内に充填された導電性ペーストとを含んでなることを特徴とする太陽電池の電極形成用転写シート。
2. 前記可撓性樹脂シートには、前記凹溝と交差する溝が形成され、かつ該溝内に前記導電性ペーストが充填されてなる請求項１に記載の電極形成用転写シート。
3. 前記溝内に導電性細線又は導電性箔材が収容され、それらの少なくとも一部が導電性ペーストで被覆されてなる請求項２に記載の電極形成用転写シート。
4. 被覆された導電性細線又は導電性箔材が、該導電性細線又は導電性箔材の長手方向において所定間隔で切断されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の電極形成用転写シート。
5. 被覆された導電性細線又は導電性箔材の切断部位における溝が他に比べて広幅又は深溝に形成されている請求項４に記載の電極形成用転写シート。
6. 導電性細線又は導電性箔材が、銀又は導電性金属被覆銅により形成されてなる請求項１〜５のいずれか１つに記載の電極形成用転写シート。
7. 導電性細線が、三角形の断面形状を有してなる請求項１〜６のいずれか１つに記載の電極形成用転写シート。
8. 導電性ペーストが、少なくとも銀粉と感熱接着性バインダとを含有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の電極形成用転写シート。
9. 導電性ペーストが、さらにガラスフリットを含有する請求項８に記載の電極形成用転写シート。
10. 凹溝内に前記導電性ペーストが所定間隔で充填されている請求項１〜９のいずれか１つに記載の電極形成用転写シート。
11. 所定間隔で導電性ペーストが充填された部位が、隣接する該部位と等間隔である請求項１０に記載の電極形成用転写シート。
12. 前記導電性ペーストが所定間隔で充填された部位における凹溝が、他に比べて広幅又は深溝に形成されている請求項１０又は１１に記載の電極形成用転写シート。
13. 可撓性樹脂シートが長尺シートであり、
    ロール状に巻回され又は枚葉状に断裁されてなる請求項１〜１２のいずれか１つに記載の電極形成用転写シート。
14. 請求項８又は９に記載された太陽電池の電極形成用転写シートの導電性ペースト側を太陽電池用半導体基板の電極形成面に積層し、加熱して、前記転写シートの溝部内の導電性細線及び導電性ペーストを転写させることにより、電極を形成する工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
15. さらに、導電性細線及び導電性ペーストを転写させた後に、太陽電池の電極形成用転写シートの可撓性樹脂シートを剥離する工程を含む請求項１４の太陽電池の製造方法。
16. 請求項９に記載された太陽電池の電極形成用転写シート用い、
    さらに、導電性ペーストを焼成する工程を含む請求項１４又は１５の太陽電池の製造方法。

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