(57)【要約】  スクリーン印刷法で電極を塗布するための印刷マスクで形成された印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下となる印刷マスクを得ること。  マスク枠５に張設されたメッシュ２の印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域を開口部４とし、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部３とした印刷マスク１において、マスク部３は、メッシュ２の印刷対象に対向する側にメッシュ２よりも突出して形成された突出部３ａを有し、突出部３ａの厚さは、印刷マスク１で電極パターンを形成したときに、電極パターンの端部とそれ以外の部分での平均膜厚の差が５μｍ以下となる厚さである。
2007060742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部を形成した印刷マスクにおいて、
前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部を有し、前記突出部の厚さは、当該印刷マスクで電極パターンを形成したときに、前記電極パターンの端部とそれ以外の部分での平均膜厚の差が５μｍ以下となる厚さであることを特徴とする印刷マスク。
【請求項２】
前記突出部の厚さは、５μｍよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の印刷マスク。
【請求項３】
マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、
前記メッシュ内の開口領域の周縁に沿って、所定の幅の樹脂を形成した周縁パターン部を有することを特徴とする印刷マスク。
【請求項４】
前記周縁パターン部は、印刷マスクで電極パターンを形成したときに前記電極パターンの端部に形成される盛り上がり部の前記端部からの位置までの範囲に形成されることを特徴とする請求項３に記載の印刷マスク。
【請求項５】
前記周縁パターン部は、前記開口領域の周縁部から前記開口領域側の０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の範囲に、０．２ｍｍ以下の線幅で形成されることを特徴とする請求項３に記載の印刷マスク。
【請求項６】
前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部を有し、前記突出部の厚さは３μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の印刷マスク。
【請求項７】
マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、
前記マスク部は、
前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部と、
前記メッシュ内に形成された埋め込み部と、
からなり、前記埋め込み部の端部は、前記突出部の端部よりも、開口領域側に位置することを特徴とする印刷マスク。
【請求項８】
前記埋め込み部の端部は、前記突出部の端部よりも、０．３ｍｍ以上前記開口領域側に位置することを特徴とする請求項７に記載の印刷マスク。
【請求項９】
半導体基板にｐｎ接合が基板面と平行に形成された半導体層部と、
前記半導体層部の表面に所定の形状に形成される表銀電極と、
前記半導体層部の裏面に前記半導体層部の一部が露出されるように形成される裏アルミ電極と、
前記裏アルミ電極によって覆われていない前記半導体層部の露出部分と、この露出部分に隣接して配置される前記裏アルミ電極の一部を覆うように形成される裏銀電極と、
を備える太陽電池セルにおいて、
前記裏アルミ電極は、請求項１，３，７のいずれか１つに記載の印刷マスクを用いて形成された電極であることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項１０】
自発光素子または他の光源からの光の切替えによって表示を行うマトリックス上に配置された表示素子と、個々の前記表示素子を駆動する回路と、この回路に接続された所定のパターンの電極と、を有する表示用パネルを供えるフラットパネルディスプレイにおいて、
前記電極は、請求項１，３，７のいずれか１つに記載の印刷マスクを用いて形成された電極であることを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
【請求項１１】
両面に電極パターンを形成した誘電体シートを複数積層してなるチップコンデンサにおいて、
前記電極パターンは、請求項１，３，７のいずれか１つに記載の印刷マスクを用いて形成された電極であることを特徴とするチップコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリーン印刷方法を用いて印刷対象物に印刷パターンを形成するための印刷マスクに関するものである。また、この印刷マスクを用いて電極を形成した太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン印刷法は、太陽電池の電極形成や、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイなどの表示装置の電極形成に用いられる。スクリーン印刷法は、印刷対象に印刷する電極部分がメッシュ（開口）となっており、他の部分はメッシュに乳剤が埋め込まれた印刷マスクを印刷対象に所定の距離を置いて配置し、電極材料を含むペーストを印刷マスクの上に供給する。その後、スキージでペーストを印刷マスク上に延ばし、延ばされたペーストのうちメッシュの部分のみペーストが印刷対象上に供給される。そして、印刷対象上に供給されたペーストを電極材料に応じた所定の温度で焼成することによって、電極が形成される。【０００３】
このスクリーン印刷法で使用される印刷マスクとして、従来、メッシュのスキージ側から乳剤を塗着し、その後に印刷対象側から乳剤を塗着することによって、印刷対象側に突出した乳剤の膜厚（以下、乳剤厚という）を５μｍにするとともに、その平滑性を確保した印刷マスクが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。【０００４】
また、従来、ペーストを印刷対象上に塗布する際に、印刷マスクのメッシュ部分の端部付近の塗布されたペーストの平均膜厚が、塗布されたペーストの他の部分の平均膜厚よりも大きくなる傾向があった。そこで、これを緩和するために、塗布パターンの端部に向かうにつれて印刷マスクから押し出されるペーストの量が段階的に少なくなるように、コの字状、山形、波形、円形などの微細パターンを印刷マスクの塗布パターンの輪郭部に形成した印刷マスクを用いてスクリーン印刷を行う方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。【０００５】
【特許文献１】特開平４−１８９５４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的な太陽電池セルは、たとえばｐ型のシリコン基板にｐｎ接合が基板面に平行に形成された半導体層部の裏面（ｐ型シリコン基板側）に、裏銀電極を形成するための間隔を直線状にあけて裏アルミ電極パターンが形成され、これらの裏アルミ電極パターンの間と裏アルミ電極パターンの一部に重なるように集電のための裏銀電極が形成される構造を有している。【０００７】
現在使用されている通常の印刷マスクの印刷対象側に突出した乳剤厚は１４μｍ前後である。このような印刷マスクを用いて、上記太陽電池セルの裏面（ｐ型シリコン基板側）に裏アルミ電極パターンを塗布する場合には、裏アルミ電極パターンのエッジ部の盛り上がり平均膜厚は、それ以外の中央部の平均膜厚よりも８μｍ程度厚くなってしまう。これは、特許文献１に記載の乳剤厚が５μｍの印刷マスクを用いたとしても６μｍ程度厚くなる。一般的に、裏アルミ電極パターンの中央部の平均膜厚よりもエッジ部の盛り上がり平均膜厚が５μｍよりも大きくなると、その後に裏アルミ電極パターン間と裏アルミ電極パターンの一部に重ねて形成する裏銀電極パターンが途切れてしまうという問題点があった。なお、このような問題点は、スクリーン印刷法を用いて電極パターンを形成する太陽電池セルのほかに、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイ装置などのフラットパネルディスプレイや、チップコンデンサに電極パターンを形成する際にも生じていた。【０００８】
また、特許文献２に記載のスクリーン印刷方法では、たとえば上記太陽電池セルの裏面（ｐ型シリコン基板側）の裏アルミ電極パターンにおけるエッジ部での盛り上がりを抑制することはできるが、コの字状、山形、波形、円形などの微細パターンを印刷マスクの塗布パターンの輪郭部に形成する手間がかかってしまうという問題点があった。【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、スクリーン印刷法で電極を塗布するための印刷マスクで形成された印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下となる印刷マスクを得ることを目的とする。また、印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下となるように、塗布パターンの輪郭部に形成するパターンを容易に作製することができる印刷マスクを得ることも目的とする。さらに、これらの印刷マスクを用いて製造された電極を有する太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサを得ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明にかかる印刷マスクは、マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部を形成した印刷マスクにおいて、前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部を有し、前記突出部の厚さは、当該印刷マスクで電極パターンを形成したときに、前記電極パターンの端部とそれ以外の部分での平均膜厚の差が５μｍ以下となる厚さであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、この印刷マスクで印刷した電極パターンのエッジ部における盛り上がり厚を抑制できる。より具体的には、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下とすることができる。その結果、複数の電極を重ねて印刷するデバイスの製造において、ある電極パターンにさらに他の電極パターンを形成する場合に、重ねる側の電極パターンが、既に形成された電極パターンのエッジ部の盛り上がり部で途切れることを防ぎ、重ねる側の電極パターンの形成工程以降での印刷が容易になるため、製造での良品率が向上するという効果を有する。また、印刷マスクのみを変更すればよいため、従来の製造工程を変更する必要がなく、安価に良質な製品を製造することができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明による印刷マスクの構成を模式的に示す断面図である。
【図２−１】図２−１は、裏アルミ電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。
【図２−２】図２−２は、裏銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。
【図２−３】図２−３は、表銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。
【図３−１】図３−１は、この発明による印刷マスクを用いて形成された電極を有する太陽電池セルの上面図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１の太陽電池セルの裏面図である。
【図４】図４は、図３−２のＡ−Ａ断面図である。
【図５−１】図５−１は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その１）。
【図５−２】図５−２は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その２）。
【図５−３】図５−３は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その３）。
【図５−４】図５−４は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その４）。
【図５−５】図５−５は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その５）。
【図５−６】図５−６は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その６）。
【図５−７】図５−７は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その７）。
【図６】図６は、従来の印刷マスクの構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、従来の印刷マスクを用いて形成した太陽電池セルの断面図である。
【図８】図８は、従来の印刷マスクを用いて太陽電池セルの電極を形成する状態を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、電極パターンのエッジ部と中央部の状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、印刷マスクの突出部の乳剤厚に対するアルミ厚差異の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、基板割れ率を測定する際の基板マスクの条件と、各基板の厚さにおける基板割れ率の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、この発明による印刷マスクの実施の形態２の構造を模式的に示す平面図である。
【図１３−１】図１３−１は、太陽電池セルの裏アルミ電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示す図である。
【図１３−２】図１３−２は、太陽電池セルの裏銀電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示す図である。
【図１４】図１４は、この発明による印刷マスクの実施の形態３の構造を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、この発明による印刷マスクを用いて形成された電極パターンの断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  印刷マスク
２  メッシュ
３  マスク部
３ａ  突出部
３ｂ  埋め込み部
３ｃ  周縁パターン部
４  開口部
５  マスク枠
２０  太陽電池セル
２１  半導体層部
２２  ｐ型シリコン基板
２３  ｎ型拡散層
２４  反射防止膜
２５  表銀グリッド電極
２６  表銀バス電極
２７  裏アルミ電極
２８  裏銀電極
２９  ｐ＋層
４１  印刷ステージ
４２  真空穴
４３  スキージ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる印刷マスク並びに太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる印刷マスクの構成を模式的に示す断面図であり、図２−１は、裏アルミ電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図２−２は、裏銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図２−３は、表銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図３−１は、この発明にかかる印刷マスクを用いて形成された電極を有する太陽電池セルの上面図であり、図３−２は、図３−１の太陽電池セルの裏面図であり、図４は、図３−２のＡ−Ａ断面図であり、図５−１〜図５−７は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である。また、図６は、従来の印刷マスクの構成を模式的に示す断面図であり、図７は、従来の印刷マスクを用いて形成した太陽電池セルの断面図であり、図８は、従来の印刷マスクを用いて太陽電池セルの電極を形成する状態を模式的に示す断面図であり、図９は、電極パターンのエッジ部と中央部の状態を模式的に示す断面図であり、図１０は、印刷マスクの突出部の乳剤厚に対するアルミ厚差異の変化を示すグラフであり、図１１は、基板割れ率を測定する際の基板マスクの条件と各基板の厚さにおける基板割れ率の関係を示す図である。【００１６】
この印刷マスク１は、図１に示されるように、マスク枠５に張設された網織りしたステンレスなどの材質でできたメッシュ２の電極パターンの形成位置以外の部位のメッシュ開口を、感光剤入り高分子乳剤などの樹脂で塞ぐことによって形成される。メッシュ２の樹脂で塞がれた部分を以下では、マスク部３といい、樹脂で塞がれない電極パターンの形成位置に対応する部分を開口部４（請求の範囲における開口、開口領域に対応する）という。マスク部３は、その形成位置において、少なくともメッシュ２の内部と、メッシュ２の印刷対象に対向する側の面から突出するように樹脂を形成することで構成される。以下では、前者を埋め込み部３ｂといい、後者を突出部３ａという。ここで、埋め込み部３ｂの厚さｔ１は、使用するメッシュ２の厚さと同じであるが、突出部３ａの厚さ（以下、乳剤厚という）ｔ２は、５μｍよりも薄く、より好ましくは３μｍ以下に形成されることを特徴とする。このような印刷マスク１の構造は、太陽電池セルの製造において使用される裏アルミ電極（図２−１）のほかに、裏銀電極（図２−２）、表銀電極（図２−３）にも適用することができる。また、この発明の印刷マスクは、スクリーン印刷法で１ｍｍ2以上の大面積部を有する電極形成時に対して特に有効である。【００１７】
このような印刷マスク１は、つぎに示されるような方法によって製造される。まず、メッシュ２に粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させる。このとき、感光剤入り高分子乳剤は、メッシュ２の片面から外部に向かって所定の厚さだけ突出するように塗布される。その後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図２−１〜図２−３に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、電極パターン形成位置以外のメッシュ２の内部には埋め込み部３を有し、メッシュ２の印刷対象側外部には突出部３ａを有する図１に示される印刷マスク１が完成する。なお、この印刷マスク１の製造方法は一例であり、突出部３ａの厚さが５μｍよりも薄いマスク部３を有するものを製造することができれば、他の方法で製造したものでもよい。たとえば、メッシュ２のスキージ接触面側（図１中の上側）に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュ２を貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図２−１〜図２−３に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、メッシュ２内の電極パターン形成位置以外の位置に埋め込み部３ｂが形成される。その後、メッシュ２の印刷対象側（図１中の下側）に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で上記と同一のサイズのパターンに露光、現像し、乾燥させる。これによって、メッシュ２の印刷対象側外部の電極パターン形成位置以外の位置に突出部３ａが形成され、図１に示される印刷マスク１が完成する。【００１８】
つぎに、この印刷マスク１を用いて電極を形成した太陽電池セルと、従来の印刷マスクを用いて電極を形成した太陽電池セルを例に挙げて、この印刷マスクの特徴について説明する。太陽電池セル２０は、図３−１〜図４に示されるように、半導体基板としてのｐ型シリコン基板２２と、このｐ型シリコン基板２２の表面の導電型が反転したｎ型拡散層２３と、高濃度不純物を含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back  Surface  Field）層ともいう）２９と、からなる光電変換機能を有する半導体層部２１と、この半導体層部２１の受光面に設けられ入射光の反射を防止する反射防止膜２４と、この半導体層部２１で発電された電気を局所的に集電するために受光面に設けられる表銀グリッド電極２５と、表銀グリッド電極２５で集電された電気を取り出すために表銀グリッド電極２５にほぼ直交して設けられる表銀バス電極２６と、半導体層部２１で発電された電気の取り出しと入射光の反射を目的として半導体層部２１の裏面（受光面と対向する面）のほぼ全面に設けられた裏アルミ電極２７と、この裏アルミ電極２７に生じた電気を集電する裏銀電極２８と、を備える。なお、表銀グリッド電極２５と表銀バス電極２６をまとめて表銀電極という。【００１９】
このように構成された太陽電池セル２０では、太陽光が太陽電池セル２０の受光面側から半導体層部２１のｐｎ接合面（ｐ型シリコン基板とｎ型拡散層との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型拡散層２３に向かって移動し、ホールはｐ＋層２９に向かって移動する。これにより、ｎ型拡散層２３に電子が過剰となり、ｐ＋層２９にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型拡散層２３に接続した表銀バス電極２６がマイナス極となり、ｐ＋層２９に接続した裏銀電極２８がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。【００２０】
つぎに、このような太陽電池セル２０の製造方法の一例について説明する。まず、図５−１に示されるように、表面処理を施したｐ型シリコン基板２２を用意する。ついで、図５−２に示されるように、リンを熱的に拡散させることによって導電型を反転させたｎ型拡散層２３ａをｐ型シリコン基板２２の表面に形成する。通常、リンの拡散源として、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）が用いられる。【００２１】
ついで、ｐ型シリコン基板２２の一主面をレジストで保護した後、図５−３に示されるように、一主面のみにｎ型拡散層２３を残すように、ｐ型シリコン基板２２の表面をエッチングし、レジストを有機溶剤などを用いて除去する。その後、図５−４に示されるように、ｎ型拡散層２３の表面に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜、酸化チタン膜などからなる反射防止膜２４をプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法などの成膜法によって、一様な厚みで形成する。【００２２】
ついで、図５−５に示されるように、ｐ型シリコン基板２２のｎ型拡散層２３が形成されている面に対向する面（以下、裏面という）に、スクリーン印刷法で裏アルミ電極パターン２７ａを形成する。このとき、図２−１に示される印刷マスクを用いてアルミペーストがｐ型シリコン基板２２の裏面上に、印刷パターン（開口部４）にしたがって付着される。裏アルミ電極パターン２７ａを乾燥した後、図５−６に示されるように、スクリーン印刷法で裏面にさらに裏銀電極パターン２８ａを形成する。このとき、図２−２に示される印刷マスクを用いて銀ペーストが、裏アルミ電極パターン２７ａが付着されたｐ型シリコン基板２２上に、印刷パターン（開口部４）にしたがって付着される。【００２３】
裏銀電極パターン２８ａを乾燥させた後、表裏を反転させて、図５−７に示されるように、銀ペーストをスクリーン印刷法で、反射防止膜２４上に付着させ、乾燥させる。このとき、図２−３に示される印刷マスクを用いて、銀ペーストが、反射防止膜２４上に付着される。これにより、反射防止膜２４上に表銀グリッド電極パターン２５ａと表銀バス電極パターン２６ａが選択的に形成される。【００２４】
そして、表銀グリッド電極パターン２５ａ、表銀バス電極パターン２６ａ、裏アルミ電極パターン２７ａおよび裏銀電極パターン２８ａを含む表裏電極パターンを、同時に７００℃〜９００℃程度で数分間程度焼成する。この焼成により、ｐ型シリコン基板２２の表側では、表銀グリッド電極パターン２５ａと表銀バス電極パターン２６ａを構成する表銀ペースト中に含まれるガラス材料によって反射防止膜２４が溶融している間に、銀ペースト中の銀材料がｐ型シリコン基板２２上部のｎ型拡散層２３中のシリコンと接触して再凝固する。これにより、表銀電極（表銀グリッド電極２５、表銀バス電極２６）とシリコンのｎ型拡散層２３との間の導通が確保される。また、この焼成工程により、裏アルミ電極２７が形成されるとともに、裏アルミ電極パターン２７ａもｐ型シリコン基板２２中のシリコンと反応して、ｐ型シリコン基板２２と裏アルミ電極２７との間にｐ＋層２９が形成される。以上により、表銀グリッド電極２５、表銀バス電極２６、裏アルミ電極２７および裏銀電極２８が形成され、図３−１〜図４に示される構造を有する太陽電池セル２０が製造される。【００２５】
ところで、従来の印刷マスクは、図６に示されるように、マスク部３の突出部３ａの厚さｔ３が５μｍ以上となっている。このような印刷マスク１を用いて、上述した図５−１〜図５−７に示される手順で太陽電池セルを製造した場合、図７に示されるような構造の太陽電池セル２０が製造されてしまう。つまり、裏アルミ電極２７のエッジ部３１の膜厚が、他の部分（中央部分）の平均膜厚よりも厚くなり、盛り上がりが生じてしまう。そして、このような盛り上がりが生じた裏アルミ電極２７の上に、裏銀電極２８を形成すると、裏銀電極２８の断面が途切れやすくなり、かすれ部３２が生じる。このようにかすれ部３２が存在すると、高抵抗となってしまい、セル抵抗が大きく劣化してしまう。【００２６】
図８は、図６のような従来の印刷マスクを用いて裏アルミ電極と裏銀電極を形成した後に、表銀電極を形成する状態を模式的に示す図である。この図８では、裏面に裏アルミ電極パターンと裏銀電極パターンを塗布して乾燥させた太陽電池セル２０の表裏を反転させて、太陽電池セル２０の裏面を印刷ステージ４１に載置した状態を示している。印刷ステージ４１には、真空穴４２が設けられており、図示しない真空ポンプを用いて、真空穴４２中の空気を排気することによって、印刷ステージ４１上に載置された印刷対象（太陽電池セル２０）を保持して固定する機能を有している。【００２７】
印刷ステージ４１上に固定された太陽電池セル２０（ｐ型シリコン基板）上には、印刷マスク１が太陽電池セル２０に対して位置合わせされた状態で所定の間隔をあけて配置される。この印刷マスク１のスキージ４３側の面上に表銀グリッド電極２５と表銀バス電極２６を形成するための銀ペースト２５ｂを薄く広げておき、スキージ４３を印刷マスク１に押し当てて、図中の矢印方向に摺動させることによって、開口部４を通して銀ペースト２５ｂが太陽電池セル２０側に押出され、所望のパターンが印刷される。【００２８】
一般的に、太陽電池用のシリコン基板は０．１〜０．３ｍｍと非常に薄く、割れたり欠けたりしやすい。このため、図８のように印刷する際に、印刷ステージ４１の真空圧を、太陽電池セル２０を固定保持することができる最下限値近くまでに下げたり、スキージ４３の押し当てる力を印刷可能な最下限値近くまで下げたりする努力をしている。【００２９】
しかし、図７に示される従来の太陽電池セル２０のように、裏アルミ電極２７のエッジ部３１が盛り上がっていると、図８の表電極印刷時の印刷ステージ４１の真空圧を高くしなければ、印刷中に太陽電池セル２０（ｐ型シリコン基板）が印刷ステージ４１から滑ってしまい、印刷パターンの位置ズレを起こしてしまう。その結果、薄いシリコン基板で構成される太陽電池セル２０が割れてしまうこともあった。【００３０】
また、図７に示されるように、裏アルミ電極２７のエッジ部３１が盛り上がっていると、その上に裏銀電極２８を印刷する際に、裏銀電極パターンを印刷する箇所の段差が大きくなり、裏銀電極２８が印刷かすれを起こし、かすれ部３２が生じる。この裏銀電極かすれ部３２を抑制するには、裏銀電極２８の印刷時のスキージ４３の押し当てる力を高くしなければならない。しかし、その結果、薄いシリコン基板で構成される太陽電池セル２０の破損を招いてしまうこともあった。【００３１】
これらの問題点は、図７の裏アルミ電極２７のように、エッジ部３１がその他の部分の平均膜厚に比して盛り上がっていると、印刷ステージ４１で真空吸着する場合や、スキージ４３で押し当てる場合に、盛り上がっているエッジ部３１に応力がかかることによる。一般的な太陽電池セル２０の場合には、１００ＭＰａ以上の応力が局所的にかかると、割れてしまうことが知られている。【００３２】
そこで、太陽電池セル２０に１００ＭＰａ以上の応力がかからないようにするための条件として、形成された電極パターンのエッジ部とその他の部分の平均膜厚との差に注目した。図１０に示されるように、電極パターン（裏アルミ電極パターン２７ａ）のエッジ部３１の領域ＲEでの平均膜厚をｄmaxとし、エッジ部３１を除く領域ＲCでの平均膜厚をｄmeanとする。また、ここでｄmax−ｄmeanの値をアルミ厚差異とする。【００３３】
図１０に示されるように、乳剤厚を０〜３０μｍまでの間で変化させた場合に、突出部３ａの乳剤厚とアルミ厚差異との間には相関関係があり、突出部３ａの乳剤厚を短くするほど、電極パターンにおけるアルミ厚差異も減少することが見出された。また、実験により、裏銀電極２８のかすれ部３２の発生を抑制する条件として、アルミ厚差異が５μｍ以下であることが求められた。これらにより、印刷マスク１のマスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２を５μｍよりも薄くすることが望ましいことが分かった。このように、突出部３ａの乳剤厚ｔ２を５μｍ以下とすることで、アルミ厚差異が５μｍ以下となり、スキージ４３の押し当てる力や太陽電池セル２０を印刷ステージ４１が真空吸着する際の真空圧が太陽電池セル２０にかかったとしても、約７０ＭＰａの局所的な応力であるので、薄いシリコン基板が割れるような状況となることはほとんどなくなる。【００３４】
ここで、マスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２を１４μｍとした従来の印刷マスクを用いた場合と、乳剤厚ｔ２を３μｍとしたこの実施の形態１の印刷マスクを用いた場合の、表銀電極パターン形成時の基板の割れ率を比較した結果が、図１１に示されている。【００３５】
従来の印刷マスクとして、マスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２が１４μｍで、メッシュ数４００、線径２３μｍのものを用いた。従来の印刷マスクを用いて、裏アルミ電極２７を形成した場合のアルミ平均膜厚ｄmeanは２９μｍであり、エッジ部３１の平均膜厚ｄmaxは３７μｍであり、アルミ厚差異ｄmax−ｄmeanは８μｍであった。この条件でシリコン基板に表銀電極２５，２６を印刷すると、基板厚が厚い場合には割れ率は少ないが、基板厚が薄くなるにしたがって、割れ率が高くなり、基板厚２４０μｍでは５％の割れ率を示し、基板厚２００μｍでは１０％の割れ率を示した。【００３６】
一方、この実施の形態１の印刷マスクとして、マスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２が３μｍで、メッシュ数４００、線径２３μｍのものを用いた。この印刷マスクを用いて、裏アルミ電極２７を形成した場合のアルミ平均膜厚ｄmeanは２７μｍであり、エッジ部３１の平均膜厚ｄmaxは３２μｍであり、アルミ厚差異は５μｍであった。このとき、シリコン基板の表銀電極を印刷する場合に、基板厚が２００μｍのときに割れ率が１％であったが、総じて、基板厚の厚さに関係なく、割れ率は極めて低かった。【００３７】
この実施の形態１によれば、印刷マスクの印刷対象側の突出部３ａの厚さを５μｍよりも小さく、より望ましくは３μｍ以下とすることで、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差を５μｍ以下とすることができる。特に、第１の電極パターンとこの第１の電極パターンの少なくともエッジ部を含む一部にオーバーラップさせて第２の電極パターンを形成する場合には、第１の電極パターンのエッジ部の平均膜厚と他の部分の平均膜厚との差を５μｍ以下にすることで、第１の電極パターン上に形成される第２の電極パターンのかすれ部の発生を抑えることができるという効果を有する。【００３８】
また、この印刷マスク１を用いて形成した電極を有するデバイスは、マスク構造やマスクパターンを変更するだけであるので、従来用いられていた製法（製造設備）を用いて、安価に良質な製品を高い良品率で製造することができる。特に、この印刷マスク１を用いて形成した電極を有する太陽電池セル２０では、裏アルミ電極２７のエッジ部３１での盛り上がり量が５μｍ以下と小さくなり、不良品率が下がるために安価に製造することができるようになる。【００３９】
実施の形態２．
図１２は、この発明にかかる印刷マスクの実施の形態２の構造を模式的に示す平面図である。この印刷マスクは、図３−２に示される太陽電池セル２０の裏アルミ電極２７の印刷パターンを形成する際に用いられるものである。この印刷マスクは、図２−１と同様に裏銀電極２８の形成位置に対応した直線状のマスク部３が、乳剤などの樹脂で形成される。つまり、裏アルミ電極２７のパターンを形成する開口部４（以下、裏アルミ電極パターン形成領域ともいう。また、請求の範囲における開口、開口領域に対応する。）とこの裏アルミ電極パターン形成領域に隣接する他の裏アルミ電極パターン形成領域とは、所定の距離を置いて配置される。そして、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部には、所定の幅を有する周縁パターン部３ｃが乳剤などの樹脂で形成される。より具体的には、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の外周から内部に向かって所定の距離だけ離れた位置に、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の外周に沿って、所定の幅Ｌを有する樹脂によって周縁パターン部３ｃが形成される。図１２の例では、裏アルミ電極パターン形成領域の周縁部に、額縁状に樹脂が形成される。この周縁部に形成される樹脂の形成位置は、裏アルミ電極パターン２７ａのエッジ部３１に形成される盛り上がり部の位置と裏アルミ電極パターン形成領域の端部との間であればよく、使用する電極材料のペーストの種類（使用する金属粒サイズ、形状（球以外にも扁平粒も存在）、ペースト粘度）および印刷マスクのメッシュ数や線径によって適宜変更される。【００４０】
たとえば、アルミペーストが、粒径１〜１５μｍのアルミ粒子を含み、Ｂ型ロータ粘度計測定で粘度が３０〜１００Ｐａ・ｓであるペーストであり、印刷マスク１のメッシュ２として、メッシュ数が１５０〜４００であり、線径が２３〜４５μｍであるメッシュを用いる場合には、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の端部（エッジ部）から０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の範囲に、線幅Ｌが０．２ｍｍ以下のラインパターンを額縁状に配置するのが望ましい。【００４１】
また、同じ金属含有ペーストでも微細な細線パターン形成用の銀ペーストを用いる場合には、たとえば、銀ペーストが、粒径１μｍ以下の銀粒子を含み、Ｂ型ロータ粘度計測定で粘度が４０〜１５０Ｐａ・ｓであるペーストであり、印刷マスク１のメッシュ２として、メッシュ数が２５０〜５００であり、線径が１８〜３０μｍであるメッシュを用いる場合には、銀電極パターン形成領域（開口部）の端部（エッジ部）から０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の内部に、線幅Ｌが０．１〜０．２ｍｍのラインパターンを解像することができる。【００４２】
このような印刷マスクは、たとえば、以下の方法によって製造される。まず、メッシュ２に粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させる。このとき、感光剤入り高分子乳剤は、メッシュ２の片面から外部に向かって所定の厚さだけ突出するように塗布される。その後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図１２に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、電極パターン形成位置以外のメッシュ２には、埋め込み部３を有するとともに、電極パターン形成領域（開口部４）の外周から所定の距離だけ内部に入った位置に周縁パターン部３ｃを有する図１２に示される印刷マスクが完成する。なお、この印刷マスクの製造方法は一例であり、電極パターン形成位置以外に埋め込み部３を有するとともに、電極パターン形成領域（開口部４）の外周から所定の距離だけ内部に入った位置に周縁パターン部３ｃを有するものを製造することができれば、他の方法で製造したものでもよい。たとえば、メッシュのスキージ接触面側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュを貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図１２に示されるパターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部３の埋め込み部３ｂが形成される。また、図１２に示される電極パターン形成領域（開口部４）の外周から所定の距離だけ内部に入った位置にも埋め込み部（周縁パターン部３ｃ）が形成される。その後、メッシュの印刷対象側から外部に向かって、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で上記周縁パターン部３ｃを含む埋め込み部３ｂ、と同一のサイズのパターンに露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部３の突出部３ａが形成される。このとき、突出部３ａの乳剤厚ｔ２は、任意の厚さにすることができる。以上によって、電極パターン形成位置の周縁部にラインパターン（周縁パターン部３ｃ）が形成された印刷マスクが完成する。【００４３】
図１３−１〜図１３−２は、この発明にかかる印刷マスクの他の例を示す平面図である。これらの図１３−１〜図１３−２に示される印刷マスクは、太陽電池セルの裏側に形成する電極パターン形成用の印刷マスクであり、図１２とは異なり、集電電極である裏銀電極が直線状ではなく、スポット上に形成される場合を示している。図１３−１は、太陽電池セルの裏アルミ電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示し、図１３−２は、太陽電池セルの裏銀電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示している。この図１３−１に示されるように、マスク部４の裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）との境界から所定の距離だけ内側に、所定の幅を有する周縁パターン部３ｃが樹脂で形成される。なお、図１３−２に示される裏銀電極パターンは、裏銀電極パターン上にさらに他の電極パターンが形成されないため、裏銀電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部には、ラインパターン（周縁パターン部３ｃ）が形成されていない。なお、この開口部４の大きさは、図１３−１で周縁パターン部３ｃで囲まれる領域以上となっている。【００４４】
なお、この実施の形態２の電極パターン形成領域の周縁部にラインパターンを形成した印刷マスクは、印刷マスク全般に適用することができる。つまり、従来の印刷マスクに適用してもよいし、実施の形態１で説明した印刷マスクに適用してもよい。【００４５】
この実施の形態２による印刷マスクは、メッシュに形成された微小なパターンはペースト流動により解像できないことを応用し、電極パターンの端部に形成される盛り上がり部に対応する位置に、微小なラインパターンを配置して、その盛り上がり量を抑制させている。そして、この印刷マスクによっても、実施の形態１の場合と同様に、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部での平均膜厚との差を、５μｍ以下とすることができる。これにより、たとえば、図４に示されるような構造の太陽電池セルで裏アルミ電極パターン上に裏銀電極パターンを形成する場合に、かすれ部３２の発生を防止した太陽電池セル２０を製造することができる。【００４６】
この実施の形態２によれば、印刷マスクの電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部にラインパターンを設けることで、この印刷マスクを用いて電極パターンを形成した際に、電極パターンのエッジ部における盛り上がりを抑えることができる。その結果、この盛り上がりに重ねて他の電極パターンを形成する場合に、重ねる電極パターンでのかすれ部３２の発生を防止することができる。また、特許文献２に記載の印刷マスクの場合に比して、印刷マスクの電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部に形成するラインパターン（周縁パターン部３ｃ）は単純なので、印刷マスクの製造が容易になるという効果も有する。【００４７】
実施の形態３．
図１４は、この発明にかかる印刷マスクの実施の形態３の構造を模式的に示す断面図である。この印刷マスク１は、マスク枠５に張設された網織りしたステンレスなどの材質でできたメッシュ２の電極パターンの形成位置以外の部位のメッシュ開口を、感光剤入り高分子乳剤などの樹脂で塞ぐことによって形成される。ここで、この実施の形態３のマスク部３は、メッシュ内部に形成される埋め込み部３ｂの端部が、突出部３ａの端部よりも所定の長さだけ開口部４（請求の範囲における開口、開口領域に対応する）側にはみ出して形成されることを特徴とする。なお、埋め込み部３ｂの厚さｔ１は、使用するメッシュ２の厚さと同じであるが、突出部３ａの乳剤厚ｔ４は、任意の厚さとすることができる。このような印刷マスク１の構造は、太陽電池セルの製造において使用される裏アルミ電極（図２−１）のほかに、裏銀電極（図２−２）、表銀電極（図２−３）を形成する印刷マスク１にも適用することができる。なお、突出部３ａの端部は、埋め込み部３ｂの端部よりも０．３ｍｍほど内側となるように構成される。【００４８】
つぎに、このような印刷マスクの製造方法の一例について説明する。この印刷マスク１は、メッシュ２のスキージ接触面側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュ２を貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図２−１〜図２−３に示されるパターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部３の埋め込み部３ｂが形成される。その後、メッシュ２の印刷対象側から外側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望（上記の埋め込み部３ｂ）のサイズよりも所定の長さだけ外周部の端部が内側に位置するパターンに露光、現像し、乾燥させる。これによって、マスク部３の突出部３ａが形成され、図１４に示される印刷マスク１が完成する。【００４９】
図１５は、この印刷マスクを用いて形成された電極パターンの断面を模式的に示す図である。突出部３ａの端部が埋め込み部３ｂの端部よりも内側に形成された印刷マスク１を用いて半導体層部２１上に表銀電極パターン２５ａ（２６ａ）を形成すると、表銀電極パターン２５ａ（２６ａ）のエッジ部における盛り上がりが抑制される。これは、突出部３ａが形成されていないメッシュ２内の埋め込み部３ｂ（電極パターンのエッジ部に相当する）では、乳剤厚が０μｍであるので、この部分での膜厚が小さくなるためである。なお、突出部３ａの端部と埋め込み部３ｂの端部との間の距離は、形成された電極パターンのエッジ部の盛り上がりが形成される距離よりも広く取る必要があり、０．３ｍｍ程度となる。【００５０】
この実施の形態３によれば、印刷マスク１で形成される電極パターンのエッジ部における盛り上がりを抑制することができる。その結果、この盛り上がりに重ねて他の電極パターンを形成する場合に、盛り上がりの影響によって重ねる側の電極パターンが引き伸ばされる電極かすれ部の発生を防止することができる。【００５１】
なお、上述した実施の形態では、太陽電池セルの場合を例に挙げて説明したが、自発光素子または他の光源からの光の切替えによって表示を行うマトリックス状に配置された表示素子と、個々の表示素子を駆動する回路と、この回路に接続された所定のパターンの電極と、を有する液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの電極を多重に積み重ねる場合に、上述した印刷マスクを用いることができる。また、所定のパターンに内部電極を形成した誘電体シートを複数積層させてなるチップコンデンサにおいて、内部電極を形成する場合に上述した印刷マスクを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる印刷マスクは、スクリーン印刷法に有用であり、特に、複数の電極を重なるように形成する場合に適している。
【図１】
2007060742.tif 000003
【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図５−５】
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【図５−６】
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【図５−７】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、
前記メッシュ内の開口領域の周縁に沿って、所定の幅の樹脂を形成した周縁パターン部を有し、該周縁パターン部は、印刷マスクで電極パターンを形成したときに前記電極パターンの端部に形成される盛り上がり部の前記端部からの位置までの範囲に形成されることを特徴とする印刷マスク。
【請求項２】
マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、
前記メッシュ内の開口領域の周縁に沿って、所定の幅の樹脂を形成した周縁パターン部を有し、該周縁パターン部は、前記開口領域の周縁部から前記開口領域側の０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の範囲に、０．２ｍｍ以下の線幅で形成されることを特徴とする印刷マスク。
【請求項３】
半導体基板にｐｎ接合が基板面と平行に形成された半導体層部と、
前記半導体層部の表面に所定の形状に形成される表銀電極と、
前記半導体層部の裏面に前記半導体層部の一部が露出されるように形成される裏アルミ電極と、
前記裏アルミ電極によって覆われていない前記半導体層部の露出部分と、この露出部分に隣接して配置される前記裏アルミ電極の一部を覆うように形成される裏銀電極と、
を備える太陽電池セルにおいて、
請求項１または２に記載の印刷マスクを用いて形成された前記裏アルミ電極のエッジ部の盛り上がり平均膜厚と、それ以外の部分での平均膜厚の差が５μｍ以下となる厚さであることを特徴とする太陽電池セル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリーン印刷方法を用いて印刷対象物に印刷パターンを形成するための印刷マスクに関するものである。また、この印刷マスクを用いて電極を形成した太陽電池セルにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン印刷法は、太陽電池の電極形成などに用いられる。スクリーン印刷法は、印刷対象に印刷する電極部分がメッシュ（開口）となっており、他の部分はメッシュに乳剤が埋め込まれた印刷マスクを印刷対象に所定の距離を置いて配置し、電極材料を含むペーストを印刷マスクの上に供給する。その後、スキージでペーストを印刷マスク上に延ばし、延ばされたペーストのうちメッシュの部分のみペーストが印刷対象上に供給される。そして、印刷対象上に供給されたペーストを電極材料に応じた所定の温度で焼成することによって、電極が形成される。
【０００３】
このスクリーン印刷法で使用される印刷マスクとして、従来、メッシュのスキージ側から乳剤を塗着し、その後に印刷対象側から乳剤を塗着することによって、印刷対象側に突出した乳剤の膜厚（以下、乳剤厚という）を５μｍにするとともに、その平滑性を確保した印刷マスクが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来、ペーストを印刷対象上に塗布する際に、印刷マスクのメッシュ部分の端部付近の塗布されたペーストの平均膜厚が、塗布されたペーストの他の部分の平均膜厚よりも大きくなる傾向があった。そこで、これを緩和するために、塗布パターンの端部に向かうにつれて印刷マスクから押し出されるペーストの量が段階的に少なくなるように、コの字状、山形、波形、円形などの微細パターンを印刷マスクの塗布パターンの輪郭部に形成した印刷マスクを用いてスクリーン印刷を行う方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１８９５４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的な太陽電池セルは、たとえばｐ型のシリコン基板にｐｎ接合が基板面に平行に形成された半導体層部の裏面（ｐ型シリコン基板側）に、裏銀電極を形成するための間隔を直線状にあけて裏アルミ電極パターンが形成され、これらの裏アルミ電極パターンの間と裏アルミ電極パターンの一部に重なるように集電のための裏銀電極が形成される構造を有している。
【０００７】
現在使用されている通常の印刷マスクの印刷対象側に突出した乳剤厚は１４μｍ前後である。このような印刷マスクを用いて、上記太陽電池セルの裏面（ｐ型シリコン基板側）に裏アルミ電極パターンを塗布する場合には、裏アルミ電極パターンのエッジ部の盛り上がり平均膜厚は、それ以外の中央部の平均膜厚よりも８μｍ程度厚くなってしまう。これは、特許文献１に記載の乳剤厚が５μｍの印刷マスクを用いたとしても６μｍ程度厚くなる。一般的に、裏アルミ電極パターンの中央部の平均膜厚よりもエッジ部の盛り上がり平均膜厚が５μｍよりも大きくなると、その後に裏アルミ電極パターン間と裏アルミ電極パターンの一部に重ねて形成する裏銀電極パターンが途切れてしまうという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載のスクリーン印刷方法では、たとえば上記太陽電池セルの裏面（ｐ型シリコン基板側）の裏アルミ電極パターンにおけるエッジ部での盛り上がりを抑制することはできるが、コの字状、山形、波形、円形などの微細パターンを印刷マスクの塗布パターンの輪郭部に形成する手間がかかってしまうという問題点があった。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、スクリーン印刷法で電極を塗布するための印刷マスクで形成された印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下となる印刷マスクを得ることを目的とする。また、印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下となるように、塗布パターンの輪郭部に形成するパターンを容易に作製することができる印刷マスクを得ることも目的とする。さらに、これらの印刷マスクを用いて製造された電極を有する太陽電池セルを得ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明にかかる印刷マスクは、マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、前記メッシュ内の開口領域の周縁に沿って、所定の幅の樹脂を形成した周縁パターン部を有し、該周縁パターン部は、印刷マスクで電極パターンを形成したときに前記電極パターンの端部に形成される盛り上がり部の前記端部からの位置までの範囲に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、この印刷マスクで印刷した電極パターンのエッジ部における盛り上がり厚を抑制できる。より具体的には、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下とすることができる。その結果、複数の電極を重ねて印刷するデバイスの製造において、ある電極パターンにさらに他の電極パターンを形成する場合に、重ねる側の電極パターンが、既に形成された電極パターンのエッジ部の盛り上がり部で途切れることを防ぎ、重ねる側の電極パターンの形成工程以降での印刷が容易になるため、製造での良品率が向上するという効果を有する。また、印刷マスクのみを変更すればよいため、従来の製造工程を変更する必要がなく、安価に良質な製品を製造することができるという効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる印刷マスクおよび太陽電池セルの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる印刷マスクの構成を模式的に示す断面図であり、図２−１は、裏アルミ電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図２−２は、裏銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図２−３は、表銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図３−１は、この発明にかかる印刷マスクを用いて形成された電極を有する太陽電池セルの上面図であり、図３−２は、図３−１の太陽電池セルの裏面図であり、図４は、図３−２のＡ−Ａ断面図であり、図５−１〜図５−７は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である。また、図６は、従来の印刷マスクの構成を模式的に示す断面図であり、図７は、従来の印刷マスクを用いて形成した太陽電池セルの断面図であり、図８は、従来の印刷マスクを用いて太陽電池セルの電極を形成する状態を模式的に示す断面図であり、図９は、電極パターンのエッジ部と中央部の状態を模式的に示す断面図であり、図１０は、印刷マスクの突出部の乳剤厚に対するアルミ厚差異の変化を示すグラフであり、図１１は、基板割れ率を測定する際の基板マスクの条件と各基板の厚さにおける基板割れ率の関係を示す図である。
【００１４】
この印刷マスク１は、図１に示されるように、マスク枠５に張設された網織りしたステンレスなどの材質でできたメッシュ２の電極パターンの形成位置以外の部位のメッシュ開口を、感光剤入り高分子乳剤などの樹脂で塞ぐことによって形成される。メッシュ２の樹脂で塞がれた部分を以下では、マスク部３といい、樹脂で塞がれない電極パターンの形成位置に対応する部分を開口部４（請求の範囲における開口、開口領域に対応する）という。マスク部３は、その形成位置において、少なくともメッシュ２の内部と、メッシュ２の印刷対象に対向する側の面から突出するように樹脂を形成することで構成される。以下では、前者を埋め込み部３ｂといい、後者を突出部３ａという。ここで、埋め込み部３ｂの厚さｔ１は、使用するメッシュ２の厚さと同じであるが、突出部３ａの厚さ（以下、乳剤厚という）ｔ２は、５μｍよりも薄く、より好ましくは３μｍ以下に形成されることを特徴とする。このような印刷マスク１の構造は、太陽電池セルの製造において使用される裏アルミ電極（図２−１）のほかに、裏銀電極（図２−２）、表銀電極（図２−３）にも適用することができる。また、この発明の印刷マスクは、スクリーン印刷法で１ｍｍ2以上の大面積部を有する電極形成時に対して特に有効である。
【００１５】
このような印刷マスク１は、つぎに示されるような方法によって製造される。まず、メッシュ２に粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させる。このとき、感光剤入り高分子乳剤は、メッシュ２の片面から外部に向かって所定の厚さだけ突出するように塗布される。その後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図２−１〜図２−３に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、電極パターン形成位置以外のメッシュ２の内部には埋め込み部３を有し、メッシュ２の印刷対象側外部には突出部３ａを有する図１に示される印刷マスク１が完成する。なお、この印刷マスク１の製造方法は一例であり、突出部３ａの厚さが５μｍよりも薄いマスク部３を有するものを製造することができれば、他の方法で製造したものでもよい。たとえば、メッシュ２のスキージ接触面側（図１中の上側）に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュ２を貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図２−１〜図２−３に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、メッシュ２内の電極パターン形成位置以外の位置に埋め込み部３ｂが形成される。その後、メッシュ２の印刷対象側（図１中の下側）に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で上記と同一のサイズのパターンに露光、現像し、乾燥させる。これによって、メッシュ２の印刷対象側外部の電極パターン形成位置以外の位置に突出部３ａが形成され、図１に示される印刷マスク１が完成する。
【００１６】
つぎに、この印刷マスク１を用いて電極を形成した太陽電池セルと、従来の印刷マスクを用いて電極を形成した太陽電池セルを例に挙げて、この印刷マスクの特徴について説明する。太陽電池セル２０は、図３−１〜図４に示されるように、半導体基板としてのｐ型シリコン基板２２と、このｐ型シリコン基板２２の表面の導電型が反転したｎ型拡散層２３と、高濃度不純物を含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back  Surface  Field）層ともいう）２９と、からなる光電変換機能を有する半導体層部２１と、この半導体層部２１の受光面に設けられ入射光の反射を防止する反射防止膜２４と、この半導体層部２１で発電された電気を局所的に集電するために受光面に設けられる表銀グリッド電極２５と、表銀グリッド電極２５で集電された電気を取り出すために表銀グリッド電極２５にほぼ直交して設けられる表銀バス電極２６と、半導体層部２１で発電された電気の取り出しと入射光の反射を目的として半導体層部２１の裏面（受光面と対向する面）のほぼ全面に設けられた裏アルミ電極２７と、この裏アルミ電極２７に生じた電気を集電する裏銀電極２８と、を備える。なお、表銀グリッド電極２５と表銀バス電極２６をまとめて表銀電極という。
【００１７】
このように構成された太陽電池セル２０では、太陽光が太陽電池セル２０の受光面側から半導体層部２１のｐｎ接合面（ｐ型シリコン基板とｎ型拡散層との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型拡散層２３に向かって移動し、ホールはｐ＋層２９に向かって移動する。これにより、ｎ型拡散層２３に電子が過剰となり、ｐ＋層２９にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型拡散層２３に接続した表銀バス電極２６がマイナス極となり、ｐ＋層２９に接続した裏銀電極２８がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。
【００１８】
つぎに、このような太陽電池セル２０の製造方法の一例について説明する。まず、図５−１に示されるように、表面処理を施したｐ型シリコン基板２２を用意する。ついで、図５−２に示されるように、リンを熱的に拡散させることによって導電型を反転させたｎ型拡散層２３ａをｐ型シリコン基板２２の表面に形成する。通常、リンの拡散源として、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）が用いられる。
【００１９】
ついで、ｐ型シリコン基板２２の一主面をレジストで保護した後、図５−３に示されるように、一主面のみにｎ型拡散層２３を残すように、ｐ型シリコン基板２２の表面をエッチングし、レジストを有機溶剤などを用いて除去する。その後、図５−４に示されるように、ｎ型拡散層２３の表面に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜、酸化チタン膜などからなる反射防止膜２４をプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法などの成膜法によって、一様な厚みで形成する。
【００２０】
ついで、図５−５に示されるように、ｐ型シリコン基板２２のｎ型拡散層２３が形成されている面に対向する面（以下、裏面という）に、スクリーン印刷法で裏アルミ電極パターン２７ａを形成する。このとき、図２−１に示される印刷マスクを用いてアルミペーストがｐ型シリコン基板２２の裏面上に、印刷パターン（開口部４）にしたがって付着される。裏アルミ電極パターン２７ａを乾燥した後、図５−６に示されるように、スクリーン印刷法で裏面にさらに裏銀電極パターン２８ａを形成する。このとき、図２−２に示される印刷マスクを用いて銀ペーストが、裏アルミ電極パターン２７ａが付着されたｐ型シリコン基板２２上に、印刷パターン（開口部４）にしたがって付着される。
【００２１】
裏銀電極パターン２８ａを乾燥させた後、表裏を反転させて、図５−７に示されるように、銀ペーストをスクリーン印刷法で、反射防止膜２４上に付着させ、乾燥させる。このとき、図２−３に示される印刷マスクを用いて、銀ペーストが、反射防止膜２４上に付着される。これにより、反射防止膜２４上に表銀グリッド電極パターン２５ａと表銀バス電極パターン２６ａが選択的に形成される。
【００２２】
そして、表銀グリッド電極パターン２５ａ、表銀バス電極パターン２６ａ、裏アルミ電極パターン２７ａおよび裏銀電極パターン２８ａを含む表裏電極パターンを、同時に７００℃〜９００℃程度で数分間程度焼成する。この焼成により、ｐ型シリコン基板２２の表側では、表銀グリッド電極パターン２５ａと表銀バス電極パターン２６ａを構成する表銀ペースト中に含まれるガラス材料によって反射防止膜２４が溶融している間に、銀ペースト中の銀材料がｐ型シリコン基板２２上部のｎ型拡散層２３中のシリコンと接触して再凝固する。これにより、表銀電極（表銀グリッド電極２５、表銀バス電極２６）とシリコンのｎ型拡散層２３との間の導通が確保される。また、この焼成工程により、裏アルミ電極２７が形成されるとともに、裏アルミ電極パターン２７ａもｐ型シリコン基板２２中のシリコンと反応して、ｐ型シリコン基板２２と裏アルミ電極２７との間にｐ＋層２９が形成される。以上により、表銀グリッド電極２５、表銀バス電極２６、裏アルミ電極２７および裏銀電極２８が形成され、図３−１〜図４に示される構造を有する太陽電池セル２０が製造される。
【００２３】
ところで、従来の印刷マスクは、図６に示されるように、マスク部３の突出部３ａの厚さｔ３が５μｍ以上となっている。このような印刷マスク１を用いて、上述した図５−１〜図５−７に示される手順で太陽電池セルを製造した場合、図７に示されるような構造の太陽電池セル２０が製造されてしまう。つまり、裏アルミ電極２７のエッジ部３１の膜厚が、他の部分（中央部分）の平均膜厚よりも厚くなり、盛り上がりが生じてしまう。そして、このような盛り上がりが生じた裏アルミ電極２７の上に、裏銀電極２８を形成すると、裏銀電極２８の断面が途切れやすくなり、かすれ部３２が生じる。このようにかすれ部３２が存在すると、高抵抗となってしまい、セル抵抗が大きく劣化してしまう。
【００２４】
図８は、図６のような従来の印刷マスクを用いて裏アルミ電極と裏銀電極を形成した後に、表銀電極を形成する状態を模式的に示す図である。この図８では、裏面に裏アルミ電極パターンと裏銀電極パターンを塗布して乾燥させた太陽電池セル２０の表裏を反転させて、太陽電池セル２０の裏面を印刷ステージ４１に載置した状態を示している。印刷ステージ４１には、真空穴４２が設けられており、図示しない真空ポンプを用いて、真空穴４２中の空気を排気することによって、印刷ステージ４１上に載置された印刷対象（太陽電池セル２０）を保持して固定する機能を有している。
【００２５】
印刷ステージ４１上に固定された太陽電池セル２０（ｐ型シリコン基板）上には、印刷マスク１が太陽電池セル２０に対して位置合わせされた状態で所定の間隔をあけて配置される。この印刷マスク１のスキージ４３側の面上に表銀グリッド電極２５と表銀バス電極２６を形成するための銀ペースト２５ｂを薄く広げておき、スキージ４３を印刷マスク１に押し当てて、図中の矢印方向に摺動させることによって、開口部４を通して銀ペースト２５ｂが太陽電池セル２０側に押出され、所望のパターンが印刷される。
【００２６】
一般的に、太陽電池用のシリコン基板は０．１〜０．３ｍｍと非常に薄く、割れたり欠けたりしやすい。このため、図８のように印刷する際に、印刷ステージ４１の真空圧を、太陽電池セル２０を固定保持することができる最下限値近くまでに下げたり、スキージ４３の押し当てる力を印刷可能な最下限値近くまで下げたりする努力をしている。
【００２７】
しかし、図７に示される従来の太陽電池セル２０のように、裏アルミ電極２７のエッジ部３１が盛り上がっていると、図８の表電極印刷時の印刷ステージ４１の真空圧を高くしなければ、印刷中に太陽電池セル２０（ｐ型シリコン基板）が印刷ステージ４１から滑ってしまい、印刷パターンの位置ズレを起こしてしまう。その結果、薄いシリコン基板で構成される太陽電池セル２０が割れてしまうこともあった。
【００２８】
また、図７に示されるように、裏アルミ電極２７のエッジ部３１が盛り上がっていると、その上に裏銀電極２８を印刷する際に、裏銀電極パターンを印刷する箇所の段差が大きくなり、裏銀電極２８が印刷かすれを起こし、かすれ部３２が生じる。この裏銀電極かすれ部３２を抑制するには、裏銀電極２８の印刷時のスキージ４３の押し当てる力を高くしなければならない。しかし、その結果、薄いシリコン基板で構成される太陽電池セル２０の破損を招いてしまうこともあった。
【００２９】
これらの問題点は、図７の裏アルミ電極２７のように、エッジ部３１がその他の部分の平均膜厚に比して盛り上がっていると、印刷ステージ４１で真空吸着する場合や、スキージ４３で押し当てる場合に、盛り上がっているエッジ部３１に応力がかかることによる。一般的な太陽電池セル２０の場合には、１００ＭＰａ以上の応力が局所的にかかると、割れてしまうことが知られている。
【００３０】
そこで、太陽電池セル２０に１００ＭＰａ以上の応力がかからないようにするための条件として、形成された電極パターンのエッジ部とその他の部分の平均膜厚との差に注目した。図１０に示されるように、電極パターン（裏アルミ電極パターン２７ａ）のエッジ部３１の領域ＲEでの平均膜厚をｄmaxとし、エッジ部３１を除く領域ＲCでの平均膜厚をｄmeanとする。また、ここでｄmax−ｄmeanの値をアルミ厚差異とする。
【００３１】
図１０に示されるように、乳剤厚を０〜３０μｍまでの間で変化させた場合に、突出部３ａの乳剤厚とアルミ厚差異との間には相関関係があり、突出部３ａの乳剤厚を短くするほど、電極パターンにおけるアルミ厚差異も減少することが見出された。また、実験により、裏銀電極２８のかすれ部３２の発生を抑制する条件として、アルミ厚差異が５μｍ以下であることが求められた。これらにより、印刷マスク１のマスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２を５μｍよりも薄くすることが望ましいことが分かった。このように、突出部３ａの乳剤厚ｔ２を５μｍ以下とすることで、アルミ厚差異が５μｍ以下となり、スキージ４３の押し当てる力や太陽電池セル２０を印刷ステージ４１が真空吸着する際の真空圧が太陽電池セル２０にかかったとしても、約７０ＭＰａの局所的な応力であるので、薄いシリコン基板が割れるような状況となることはほとんどなくなる。
【００３２】
ここで、マスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２を１４μｍとした従来の印刷マスクを用いた場合と、乳剤厚ｔ２を３μｍとしたこの実施の形態１の印刷マスクを用いた場合の、表銀電極パターン形成時の基板の割れ率を比較した結果が、図１１に示されている。
【００３３】
従来の印刷マスクとして、マスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２が１４μｍで、メッシュ数４００、線径２３μｍのものを用いた。従来の印刷マスクを用いて、裏アルミ電極２７を形成した場合のアルミ平均膜厚ｄmeanは２９μｍであり、エッジ部３１の平均膜厚ｄmaxは３７μｍであり、アルミ厚差異ｄmax−ｄmeanは８μｍであった。この条件でシリコン基板に表銀電極２５，２６を印刷すると、基板厚が厚い場合には割れ率は少ないが、基板厚が薄くなるにしたがって、割れ率が高くなり、基板厚２４０μｍでは５％の割れ率を示し、基板厚２００μｍでは１０％の割れ率を示した。
【００３４】
一方、この実施の形態１の印刷マスクとして、マスク部３の突出部３ａの乳剤厚ｔ２が３μｍで、メッシュ数４００、線径２３μｍのものを用いた。この印刷マスクを用いて、裏アルミ電極２７を形成した場合のアルミ平均膜厚ｄmeanは２７μｍであり、エッジ部３１の平均膜厚ｄmaxは３２μｍであり、アルミ厚差異は５μｍであった。このとき、シリコン基板の表銀電極を印刷する場合に、基板厚が２００μｍのときに割れ率が１％であったが、総じて、基板厚の厚さに関係なく、割れ率は極めて低かった。
【００３５】
この実施の形態１によれば、印刷マスクの印刷対象側の突出部３ａの厚さを５μｍよりも小さく、より望ましくは３μｍ以下とすることで、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差を５μｍ以下とすることができる。特に、第１の電極パターンとこの第１の電極パターンの少なくともエッジ部を含む一部にオーバーラップさせて第２の電極パターンを形成する場合には、第１の電極パターンのエッジ部の平均膜厚と他の部分の平均膜厚との差を５μｍ以下にすることで、第１の電極パターン上に形成される第２の電極パターンのかすれ部の発生を抑えることができるという効果を有する。
【００３６】
また、この印刷マスク１を用いて形成した電極を有するデバイスは、マスク構造やマスクパターンを変更するだけであるので、従来用いられていた製法（製造設備）を用いて、安価に良質な製品を高い良品率で製造することができる。特に、この印刷マスク１を用いて形成した電極を有する太陽電池セル２０では、裏アルミ電極２７のエッジ部３１での盛り上がり量が５μｍ以下と小さくなり、不良品率が下がるために安価に製造することができるようになる。
【００３７】
実施の形態２．
図１２は、この発明にかかる印刷マスクの実施の形態２の構造を模式的に示す平面図である。この印刷マスクは、図３−２に示される太陽電池セル２０の裏アルミ電極２７の印刷パターンを形成する際に用いられるものである。この印刷マスクは、図２−１と同様に裏銀電極２８の形成位置に対応した直線状のマスク部３が、乳剤などの樹脂で形成される。つまり、裏アルミ電極２７のパターンを形成する開口部４（以下、裏アルミ電極パターン形成領域ともいう。また、請求の範囲における開口、開口領域に対応する。）とこの裏アルミ電極パターン形成領域に隣接する他の裏アルミ電極パターン形成領域とは、所定の距離を置いて配置される。そして、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部には、所定の幅を有する周縁パターン部３ｃが乳剤などの樹脂で形成される。より具体的には、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の外周から内部に向かって所定の距離だけ離れた位置に、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の外周に沿って、所定の幅Ｌを有する樹脂によって周縁パターン部３ｃが形成される。図１２の例では、裏アルミ電極パターン形成領域の周縁部に、額縁状に樹脂が形成される。この周縁部に形成される樹脂の形成位置は、裏アルミ電極パターン２７ａのエッジ部３１に形成される盛り上がり部の位置と裏アルミ電極パターン形成領域の端部との間であればよく、使用する電極材料のペーストの種類（使用する金属粒サイズ、形状（球以外にも扁平粒も存在）、ペースト粘度）および印刷マスクのメッシュ数や線径によって適宜変更される。
【００３８】
たとえば、アルミペーストが、粒径１〜１５μｍのアルミ粒子を含み、Ｂ型ロータ粘度計測定で粘度が３０〜１００Ｐａ・ｓであるペーストであり、印刷マスク１のメッシュ２として、メッシュ数が１５０〜４００であり、線径が２３〜４５μｍであるメッシュを用いる場合には、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）の端部（エッジ部）から０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の範囲に、線幅Ｌが０．２ｍｍ以下のラインパターンを額縁状に配置するのが望ましい。
【００３９】
また、同じ金属含有ペーストでも微細な細線パターン形成用の銀ペーストを用いる場合には、たとえば、銀ペーストが、粒径１μｍ以下の銀粒子を含み、Ｂ型ロータ粘度計測定で粘度が４０〜１５０Ｐａ・ｓであるペーストであり、印刷マスク１のメッシュ２として、メッシュ数が２５０〜５００であり、線径が１８〜３０μｍであるメッシュを用いる場合には、銀電極パターン形成領域（開口部）の端部（エッジ部）から０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の内部に、線幅Ｌが０．１〜０．２ｍｍのラインパターンを解像することができる。
【００４０】
このような印刷マスクは、たとえば、以下の方法によって製造される。まず、メッシュ２に粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させる。このとき、感光剤入り高分子乳剤は、メッシュ２の片面から外部に向かって所定の厚さだけ突出するように塗布される。その後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図１２に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、電極パターン形成位置以外のメッシュ２には、埋め込み部３を有するとともに、電極パターン形成領域（開口部４）の外周から所定の距離だけ内部に入った位置に周縁パターン部３ｃを有する図１２に示される印刷マスクが完成する。なお、この印刷マスクの製造方法は一例であり、電極パターン形成位置以外に埋め込み部３を有するとともに、電極パターン形成領域（開口部４）の外周から所定の距離だけ内部に入った位置に周縁パターン部３ｃを有するものを製造することができれば、他の方法で製造したものでもよい。たとえば、メッシュのスキージ接触面側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュを貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図１２に示されるパターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部３の埋め込み部３ｂが形成される。また、図１２に示される電極パターン形成領域（開口部４）の外周から所定の距離だけ内部に入った位置にも埋め込み部（周縁パターン部３ｃ）が形成される。その後、メッシュの印刷対象側から外部に向かって、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で上記周縁パターン部３ｃを含む埋め込み部３ｂ、と同一のサイズのパターンに露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部３の突出部３ａが形成される。このとき、突出部３ａの乳剤厚ｔ２は、任意の厚さにすることができる。以上によって、電極パターン形成位置の周縁部にラインパターン（周縁パターン部３ｃ）が形成された印刷マスクが完成する。
【００４１】
図１３−１〜図１３−２は、この発明にかかる印刷マスクの他の例を示す平面図である。これらの図１３−１〜図１３−２に示される印刷マスクは、太陽電池セルの裏側に形成する電極パターン形成用の印刷マスクであり、図１２とは異なり、集電電極である裏銀電極が直線状ではなく、スポット上に形成される場合を示している。図１３−１は、太陽電池セルの裏アルミ電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示し、図１３−２は、太陽電池セルの裏銀電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示している。この図１３−１に示されるように、マスク部４の裏アルミ電極パターン形成領域（開口部４）との境界から所定の距離だけ内側に、所定の幅を有する周縁パターン部３ｃが樹脂で形成される。なお、図１３−２に示される裏銀電極パターンは、裏銀電極パターン上にさらに他の電極パターンが形成されないため、裏銀電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部には、ラインパターン（周縁パターン部３ｃ）が形成されていない。なお、この開口部４の大きさは、図１３−１で周縁パターン部３ｃで囲まれる領域以上となっている。
【００４２】
なお、この実施の形態２の電極パターン形成領域の周縁部にラインパターンを形成した印刷マスクは、印刷マスク全般に適用することができる。つまり、従来の印刷マスクに適用してもよいし、実施の形態１で説明した印刷マスクに適用してもよい。
【００４３】
この実施の形態２による印刷マスクは、メッシュに形成された微小なパターンはペースト流動により解像できないことを応用し、電極パターンの端部に形成される盛り上がり部に対応する位置に、微小なラインパターンを配置して、その盛り上がり量を抑制させている。そして、この印刷マスクによっても、実施の形態１の場合と同様に、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部での平均膜厚との差を、５μｍ以下とすることができる。これにより、たとえば、図４に示されるような構造の太陽電池セルで裏アルミ電極パターン上に裏銀電極パターンを形成する場合に、かすれ部３２の発生を防止した太陽電池セル２０を製造することができる。
【００４４】
この実施の形態２によれば、印刷マスクの電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部にラインパターンを設けることで、この印刷マスクを用いて電極パターンを形成した際に、電極パターンのエッジ部における盛り上がりを抑えることができる。その結果、この盛り上がりに重ねて他の電極パターンを形成する場合に、重ねる電極パターンでのかすれ部３２の発生を防止することができる。また、特許文献２に記載の印刷マスクの場合に比して、印刷マスクの電極パターン形成領域（開口部４）の周縁部に形成するラインパターン（周縁パターン部３ｃ）は単純なので、印刷マスクの製造が容易になるという効果も有する。
【００４５】
実施の形態３．
図１４は、この発明にかかる印刷マスクの実施の形態３の構造を模式的に示す断面図である。この印刷マスク１は、マスク枠５に張設された網織りしたステンレスなどの材質でできたメッシュ２の電極パターンの形成位置以外の部位のメッシュ開口を、感光剤入り高分子乳剤などの樹脂で塞ぐことによって形成される。ここで、この実施の形態３のマスク部３は、メッシュ内部に形成される埋め込み部３ｂの端部が、突出部３ａの端部よりも所定の長さだけ開口部４（請求の範囲における開口、開口領域に対応する）側にはみ出して形成されることを特徴とする。なお、埋め込み部３ｂの厚さｔ１は、使用するメッシュ２の厚さと同じであるが、突出部３ａの乳剤厚ｔ４は、任意の厚さとすることができる。このような印刷マスク１の構造は、太陽電池セルの製造において使用される裏アルミ電極（図２−１）のほかに、裏銀電極（図２−２）、表銀電極（図２−３）を形成する印刷マスク１にも適用することができる。なお、突出部３ａの端部は、埋め込み部３ｂの端部よりも０．３ｍｍほど内側となるように構成される。
【００４６】
つぎに、このような印刷マスクの製造方法の一例について説明する。この印刷マスク１は、メッシュ２のスキージ接触面側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュ２を貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン（たとえば、図２−１〜図２−３に示されるパターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部３の埋め込み部３ｂが形成される。その後、メッシュ２の印刷対象側から外側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望（上記の埋め込み部３ｂ）のサイズよりも所定の長さだけ外周部の端部が内側に位置するパターンに露光、現像し、乾燥させる。これによって、マスク部３の突出部３ａが形成され、図１４に示される印刷マスク１が完成する。
【００４７】
図１５は、この印刷マスクを用いて形成された電極パターンの断面を模式的に示す図である。突出部３ａの端部が埋め込み部３ｂの端部よりも内側に形成された印刷マスク１を用いて半導体層部２１上に表銀電極パターン２５ａ（２６ａ）を形成すると、表銀電極パターン２５ａ（２６ａ）のエッジ部における盛り上がりが抑制される。これは、突出部３ａが形成されていないメッシュ２内の埋め込み部３ｂ（電極パターンのエッジ部に相当する）では、乳剤厚が０μｍであるので、この部分での膜厚が小さくなるためである。なお、突出部３ａの端部と埋め込み部３ｂの端部との間の距離は、形成された電極パターンのエッジ部の盛り上がりが形成される距離よりも広く取る必要があり、０．３ｍｍ程度となる。
【００４８】
この実施の形態３によれば、印刷マスク１で形成される電極パターンのエッジ部における盛り上がりを抑制することができる。その結果、この盛り上がりに重ねて他の電極パターンを形成する場合に、盛り上がりの影響によって重ねる側の電極パターンが引き伸ばされる電極かすれ部の発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる印刷マスクは、スクリーン印刷法に有用であり、特に、複数の電極を重なるように形成する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、この発明による印刷マスクの構成を模式的に示す断面図である。
【図２−１】図２−１は、裏アルミ電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。
【図２−２】図２−２は、裏銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。
【図２−３】図２−３は、表銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。
【図３−１】図３−１は、この発明による印刷マスクを用いて形成された電極を有する太陽電池セルの上面図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１の太陽電池セルの裏面図である。
【図４】図４は、図３−２のＡ−Ａ断面図である。
【図５−１】図５−１は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その１）。
【図５−２】図５−２は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その２）。
【図５−３】図５−３は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その３）。
【図５−４】図５−４は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その４）。
【図５−５】図５−５は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その５）。
【図５−６】図５−６は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その６）。
【図５−７】図５−７は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その７）。
【図６】図６は、従来の印刷マスクの構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、従来の印刷マスクを用いて形成した太陽電池セルの断面図である。
【図８】図８は、従来の印刷マスクを用いて太陽電池セルの電極を形成する状態を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、電極パターンのエッジ部と中央部の状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、印刷マスクの突出部の乳剤厚に対するアルミ厚差異の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、基板割れ率を測定する際の基板マスクの条件と、各基板の厚さにおける基板割れ率の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、この発明による印刷マスクの実施の形態２の構造を模式的に示す平面図である。
【図１３−１】図１３−１は、太陽電池セルの裏アルミ電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示す図である。
【図１３−２】図１３−２は、太陽電池セルの裏銀電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示す図である。
【図１４】図１４は、この発明による印刷マスクの実施の形態３の構造を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、この発明による印刷マスクを用いて形成された電極パターンの断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  印刷マスク
２  メッシュ
３  マスク部
３ａ  突出部
３ｂ  埋め込み部
３ｃ  周縁パターン部
４  開口部
５  マスク枠
２０  太陽電池セル
２１  半導体層部
２２  ｐ型シリコン基板
２３  ｎ型拡散層
２４  反射防止膜
２５  表銀グリッド電極
２６  表銀バス電極
２７  裏アルミ電極
２８  裏銀電極
２９  ｐ＋層
４１  印刷ステージ
４２  真空穴
４３  スキージ
【国際調査報告】
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