(57)【要約】【課題】  量産性に優れる電極パターンの形成方法を提供する。  【解決手段】  ホットメルト層８が金属材料からなる被覆層４により覆われ、表裏面を貫通する主電極形成用開口部１２ａを有する主電極形成マスク１０ａを用いて、基板２０上に電極パターン２２ａを形成する方法であって、主電極形成マスク１０ａを、ホットメルト層８を介して基板２０の表面に熱圧着する工程と、主電極形成用開口部１２ａを介して導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、基板２０上に主電極パターン２２ａを形成する工程と、前記主電極形成マスクを剥離する工程とを備える。  【選択図】  図１
2007056345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットメルト層が金属材料からなる被覆層により覆われ、表裏面を貫通する主電極形成用開口部を有する主電極形成マスクを用いて、基板上に電極パターンを形成する方法であって、
前記主電極形成マスクを、前記ホットメルト層を介して基板の表面に熱圧着する工程と、
前記主電極形成用開口部を介して導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、前記基板上に主電極パターンを形成する工程と、
前記主電極形成マスクを剥離する工程とを備える電極パターンの形成方法。
【請求項２】
前記主電極形成マスクは、基材フィルムの一方面に粘着剤層を介して前記ホットメルト層が積層され、前記基材フィルムの他方面に前記被覆層が積層されて形成されている請求項１に記載の電極パターンの形成方法。
【請求項３】
前記主電極形成マスクを剥離する工程の後、
ホットメルト層が金属材料からなる被覆層により覆われ、表裏面を貫通する補助電極形成用開口部を有する補助電極形成マスクを、前記ホットメルト層を介して前記基板の表面に熱圧着する工程と、
前記補助電極形成用開口部を介して導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、前記主電極パターンに沿って補助電極パターンを形成する工程と、
前記ホットメルト層と前記基板との間で前記補助電極形成マスクを剥離する工程とを備え、
前記補助電極パターンは、前記主電極パターンよりも表面抵抗値が小さくなるように形成される請求項１または２に記載の電極パターンの形成方法。
【請求項４】
前記主電極形成マスクを基板の表面に熱圧着する工程の前に、
ホットメルト層が金属材料からなる被覆層により覆われ、表裏面を貫通する補助電極形成用開口部を有する補助電極形成マスクを、前記ホットメルト層を介して前記基板の表面に熱圧着する工程と、
前記補助電極形成用開口部を介して導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、補助電極パターンを形成する工程と、
前記ホットメルト層と前記基板との間で前記補助電極形成マスクを剥離する工程とを備え、
前記補助電極パターンは、前記主電極パターンよりも表面抵抗値が小さくなるように形成される請求項１または２に記載の電極パターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電極パターンの形成方法により基板上に形成された主電極パターンに、光電変換層及び対向電極が順次積層された光電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極パターンの形成方法及び光電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電極パターンが形成された基板は、太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電池や、ディスプレイなどに広く用いられている。例えば、アモルファスシリコン光電池や、色素増感型光電池などの光電池の場合、透明導電膜などからなる電極パターンがそれぞれ形成された一対の基板間に、光電変換層を有する。
【０００３】
電極パターンを基板上に形成する方法として、基板の表面に感光性樹脂を塗布した後、フォトマスクを介して紫外線を照射し、薬液を用いてエッチングを行うフォトリソグラフィ法が、従来から知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ところが、電極パターンをフォトリソグラフィ法により形成する場合、基板の材質によっては薬液の酸やアルカリによりダメージを受けるおそれがあるだけでなく、電極パターンの形成を連続的に行う場合には、廃棄される薬液の量も多くなって環境汚染の問題が生じるなど、大量生産には不向きであった。
【特許文献１】特開平８−３３０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、量産性に優れる電極パターンの形成方法及び光電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記目的は、ホットメルト層が金属材料からなる被覆層により覆われ、表裏面を貫通する主電極形成用開口部を有する主電極形成マスクを用いて、基板上に電極パターンを形成する方法であって、前記主電極形成マスクを、前記ホットメルト層を介して基板の表面に熱圧着する工程と、前記主電極形成用開口部を介して導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、前記基板上に主電極パターンを形成する工程と、前記主電極形成マスクを剥離する工程とを備える電極パターンの形成方法により達成される。
【０００７】
また、本発明の前記目的は、上記電極パターンの形成方法により基板上に形成された主電極パターンに、光電変換層及び対向電極を積層してなる光電池モジュールにより達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、量産性に優れる電極パターンの形成方法及び光電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る電極パターンの形成方法を用いた光電池モジュールの製造方法を、添付図面を参照しながら説明する。
１．フロント電極フィルムの形成
光電池モジュールを構成するフロント電極フィルムの製造方法について、図１及び図２に示す工程断面図を参照して説明する。まず、図１（ａ）に示すように、一方面に粘着剤層２が形成され、他方面に被覆層４が形成された基材フィルム６を用意し、粘着剤層２の露出面にホットメルト層８を貼り合わせて、図１（ｂ）に示すように積層体１０を構成する。
【００１０】
粘着剤層２は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂など耐熱性の強粘着剤を使用することができる。粘着剤層２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１〜４０μｍである。
【００１１】
被覆層４は、アルミニウムや銅などの金属材料からなり、後工程のクリーン化処理時などにおいて基材フィルム６の表面を保護する。被覆層４の厚みも特に限定はないが、例えば、１〜５０μｍである。
【００１２】
基材フィルム６は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロンなどから形成された硬質フィルムからなり、厚みは、２０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００１３】
ホットメルト層８は、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などに、ロジン系やテルペン系などの粘着付与剤などが添加された公知のものを用いることができる。
【００１４】
次に、積層体１０に型抜き加工を施して、図１（ｃ）に示すように開口部１２ａを形成する。この開口部１２ａは、主電極形成用の開口部であり、後述する基板２０上に形成される主電極パターンに対応した形状を有している。こうして、主電極形成用の開口部１２ａを有する主電極形成マスク１０ａが得られる。
【００１５】
ついで、図１（ｄ）に示すように、この主電極形成マスク１０ａを、基板２０上に接着する。基板２０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの耐熱性及び絶縁性が高い樹脂フィルムや、ガラス基板を例示することができ、その他に、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、トリアセチルセルロース、アクリル系樹脂等が挙げられる。
【００１６】
基板２０への主電極形成マスク１０ａの接着は、熱圧着ローラなどを用いた熱圧着により行うことができるが、ホットメルト層８を半溶融状態にすることで接着強度が大きくなりすぎないように調整し、ホットメルト層８と基板２０との間で容易に剥離可能にすることが好ましい。
【００１７】
次に、基板２０の上面側にコロナ放電処理やエキシマ処理などを施して、基板２０上における開口部１２ａから露出する部分をクリーン化した後、開口部１２ａを介して、導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、図１（ｅ）に示すように、基板２０上に主電極パターン２２ａを形成する。そして、図１（ｆ）に示すように、主電極形成マスク１０ａを、ホットメルト層８と基板２０との間で剥離する。
【００１８】
主電極パターン２２ａを形成するための物理的蒸着法としては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどを挙げることができる。また、導電性蒸着材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化錫）などの透明性材料を例示することができる。主電極パターン２２ａのパターン形状は特に限定されず、帯状、矩形状、線状など種々の形状が可能であり、複数のパターン部から構成することができる。
【００１９】
こうして、基板２０上に主電極パターン２２ａを形成した後、補助電極形成マスク１０ｂを用いて、同じ基板２０上に補助電極パターン２２ｂを形成する。補助電極パターン２２ｂは、上述した主電極パターン２２ａの作成方法と同様の手順で作成することができ、積層体１０に対して、主電極形成用の開口部１２ａの代わりに補助電極形成用の開口部１２ｂを形成することにより得られる。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、基板２０上の主電極パターン２２ａに対して所望の位置に開口部１２ｂが配置されるように、基板２０に対する補助電極形成マスク１０ｂの位置合わせを行った後、基板２０に対してホットメルト層８を上記と同様に仮接着する。そして、開口部１２ｂを介して、導電性蒸着材料の物理的蒸着を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、基板２０上の主電極パターン２２ａに沿って補助電極パターン２２ｂを形成する。補助電極パターン２２ｂの材料は、主電極パターン２２ａよりも低抵抗であることが好ましく、白金、金、銅、銀、クロム−銅−クロムなどの金属材料を例示することができる。
【００２１】
本実施形態においては、補助電極パターン２２ｂを、主電極パターン２２ａの長手方向両縁部に沿って直線状に形成しているが、主電極パターン２２ａに沿って形成されている限り、補助電極パターン２２ｂの位置や形状は特に限定されない。この後、補助電極形成マスク１０ｂを剥離することにより、図２（ｃ）に示すように、主電極パターン２２ａ及び補助電極パターン２２ｂからなる電極パターン２２が基板２０上に形成されたフロント電極フィルム３０が得られる。
【００２２】
本実施形態においては、主電極パターン２２ａを形成した後に、補助電極パターン２２ｂを形成しているが、補助電極パターン２２ｂを先に形成してから主電極パターン２２ａを形成してもよい。
【００２３】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、電極フィルムなどからなる基板２０上に補助電極形成マスク１０ｂを接着し、開口部１２ｂを介して補助電極パターン２２ｂを形成した後、図１２（ｂ）に示すように補助電極形成マスク１０ｂを剥離する。そして、図１２（ｃ）に示すように、補助電極パターン２２ｂが形成された基板２０上に主電極形成マスク１０ａを接着し、開口部１２ａを介して基板２０上にコロナ放電処理などのクリーン化処理を行った後、開口部１２ａを介して主電極パターン２２ａを形成する。本実施形態においては、補助電極パターン２２ｂが主電極パターン２２ａの外周縁部に沿って形成され、これらの間に充填されるように主電極パターン２２ａが形成される。
【００２４】
ついで、開口部１２ａを介して半導体電極材料を蒸着し、図１２（ｄ）に示すように、主電極パターン２２ａの上面に半導体層３４ａを堆積させた後、この半導体層３４ａの上面に半導体電極材料をスキージ等で塗布することにより、図１２（ｅ）に示すように、半導体電極３４を形成する。この後、主電極形成マスク１０ａを剥離する。
【００２５】
このように、補助電極パターン２２ｂの形成後に主電極パターン２２ａを形成することにより、主電極形成マスク１０ａを用いて、主電極パターン２２ａの形成だけでなく半導体電極３４を形成することができるので、主電極形成マスク１０ａを半導体電極形成マスクと兼用して、製造効率を高めることができる。半導体電極３４の形成については、後に詳述する。
【００２６】
主電極形成マスク１０ａの剥離は、ホットメルト層８と基板２０との間で行うこともできるが、粘着剤層２を弱粘着剤から形成する等してホットメルト層８と基材フィルム６との間で行うことも可能であり、図１２（ｆ）に示すように、ホットメルト層８が残留したフロント電極フィルム３０を製造することもできる。
【００２７】
補助電極パターン２２ｂは、必ずしも必要ではなく、基板２０上に主電極パターン２２ａのみを設けてもよい。但し、主電極パターン２２ａが、例えばＩＴＯからなる場合には、長手方向の長さが大きくなるにつれて電力損失も大きくなるので、この場合には、主電極パターン２２ａの長手方向に沿って補助電極パターン２２ｂを設けることが好ましい。この場合、主電極パターン２２ａの材料よりも低抵抗の材料により補助電極パターン２２ｂを形成する等して、補助電極パターン２２ｂの表面抵抗値を、主電極パターン２２ａの表面抵抗値よりも小さくなるように設定する。より具体的には、使用時における主電極パターン２２ａの表面抵抗値を１とした場合に、補助電極パターン２２ｂの表面抵抗値は、０．１以下であることが好ましく、例えば、ＩＴＯからなる主電極パターン２２ａの表面抵抗値が１００Ω／□に対して、白金からなる補助電極パターン２２ｂの表面抵抗値を３Ω／□とすることができる。
【００２８】
基板２０への電極パターン２２（主電極パターン２２ａ及び補助電極パターン２２ｂ）の形成は、例えば以下のようにして連続的に行うことができる。まず、図３（ａ）に斜視図で示すように、フィルム状の基板２０及び積層体１０の両側縁部に、それぞれ位置合わせ孔Ｈを形成すると共に、積層体１０には、開口部１２ａを長手方向に沿って一定の間隔で複数設けることにより、主電極形成マスク１０ａを形成する。
【００２９】
そして、これらの基板２０及び主電極形成マスク１０ａを、搬送ロール４２，４４によりそれぞれ搬送し、図３（ｂ）に示すように、これらを積層した状態で一対の熱圧着ロール４６，４６間に供給することにより、主電極形成マスク１０ａが基板２０に熱圧着される。熱圧着ロール４６，４６による熱圧着条件は、ホットメルト層８が半溶融状態で仮接着となるように適宜設定することが好ましく、一例を挙げると、ロール表面温度が１２０℃、加圧力が０．５ＭＰａ、加圧時間が２秒である。
【００３０】
熱圧着ロール４６，４６は、係合部Ｓを両側に備えており、基板２０及び主電極形成マスク１０ａの位置合わせ孔Ｈが係合部Ｓに係合することで、基板２０及び主電極形成マスク１０ａの幅方向及び長手方向の位置合わせが行われる。基板２０と主電極形成マスク１０ａとの位置合わせは、このような方法に限定されず、例えば、位置合わせ孔Ｈ及び係合部Ｓの代わりにそれぞれ設けたアライメントマーク同士の位置合わせにより行うことが可能である。また、熱圧着ロール４６，４６を通過させる前に、スプロケット孔を有する冷ロールにより基板２０及び主電極形成マスク１０ａの位置合わせを行うようにしてもよく、これによって、位置が合わない場合のやり直しを容易にすることができる。
【００３１】
基板２０は、主電極形成マスク１０ａが仮接着された状態で、巻き取りロール（図示せず）に巻き取られた後、真空蒸着装置などの物理的蒸着装置に装填される。そして、物理的蒸着装置内において再び繰り出され、開口部１２ａを介して物理的蒸着が行われた後、図３（ｃ）に示すように、粘着ロール４８により主電極形成マスク１０ａが剥離され、主電極パターン２２ａが残留する。
【００３２】
次に、図３（ｄ）に示すように、基板２０上の主電極パターン２２ａが形成された面に、搬送ロール（図示せず）により補助電極形成マスク１０ｂを積層し、一対の熱圧着ロール５２，５２間に供給することにより、基板２０に補助電極形成マスク１０ｂを仮接着する。この後、基板２０は、上記と同様に物理的蒸着装置に搬送され、開口部１２ｂを介して物理的蒸着がおこなわれた後、補助電極形成マスク１０ｂが剥離され、補助電極パターンが残留する。
【００３３】
このように、本実施形態の電極パターンの形成方法によれば、従来のように水溶性薬液や有機溶剤などを用いることなく電極パターンを連続的に形成することができ、環境への負荷を軽減しつつ量産化を可能にすることができる。
【００３４】
また、主電極形成マスク１０ａ（又は補助電極形成マスク１０ｂ）において、ホットメルト層が金属材料からなる被覆層により覆われているので、導電性材料の物理的蒸着を行う際の熱によりホットメルト層８が基板２０に密着するのを防止することができ、主電極形成マスク１０ａ（又は補助電極形成マスク１０ｂ）を基板２０から容易に剥離することができる。このような効果は、本実施形態のように被覆層４とホットメルト層８との間に基材フィルム６が介在されている場合において、特に顕著である。
【００３５】
主電極形成マスク１０ａ（又は補助電極形成マスク１０ｂ）の構成は、必ずしも本実施形態のものに限定されず、ホットメルト層８が被覆層４に覆われている限り他の構成とすることも可能であり、例えば、ホットメルト層８の表面に被覆層４が直接形成された構成にすることもできる。
【００３６】
上述した電極パターンの形成方法は、後述するように、色素増感型の光電池の電極パターンを形成する方法として好適であるが、これに限定されず、他の種類の光電池に用いられる電極パターンや、液晶表示装置、ＥＬ発光デバイスなど他のデバイスに用いられる電極パターンを形成する方法としても、利用することができる。
２．半導体電極（光電変換層）の形成
電極パターン２２が形成された基板２０に対して、以下のようにして光電変換層となる半導体電極を形成する。まず、主電極形成マスク１０ａと同様に構成された（図１（ｃ）参照）、開口部３２ａを有する半導体電極形成マスク３０ａを用意し、図４（ａ）に示すように、電極パターン２２と開口部３２ａとの位置合わせを行いながら、半導体電極形成マスク３０ａを基板２０上に貼り合わせる。尚、半導体電極形成マスク３０ａにおいて、主電極形成マスク１０ａと同様の構成要素に同一の符号を付している。
【００３７】
基板２０への半導体電極形成マスク３０ａの接着についても、主電極形成マスク１０ａの接着と同様に、ホットメルト層８と基板２０との間で容易に剥離可能な仮接着とすることが好ましい。この状態で、基板２０の表面にコロナ放電処理などを施し、開口部３２ａから露出する電極パターン２２の表面をクリーン化した後、図４（ｂ）に示すように、電極パターン２２上に半導体電極材料からなる第１の半導体層３４ａを物理的蒸着により形成する。ついで、図４（ｃ）に示すように、半導体電極材料をスキージ等により塗布し、第１の半導体層３４ａ上に第２の半導体層３４ｂを堆積する。第１の半導体層３４ａは、必ずしも必要ではなく、電極パターン２２に第２の半導体層３４ｂを直接形成してもよい。半導体電極材料としては、例えば、亜鉛、ニオブ、錫、チタン、インジウム、タングステン、タンタル、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅などの酸化物や、さらにはリン化ガリウム、リン化インジウムなどが挙げられる。
【００３８】
第１の半導体層３４ａは、物理的蒸着により形成された密な膜であり、後述する光増感色素及び電解液が電極パターン２２に接触するのを防止する。一方、第２の半導体層３４ｂは、後述する光増感色素の担持量を増やすために、直径が５ｎｍ〜２００ｎｍ程度の半導体微粒子を堆積してなる多孔質膜であることが望ましく、その厚みは、通常、約０．１〜２０μｍ程度である。また、半導体微粒子の堆積後に、加水分解性チタン化合物、加水分解性チタン低縮合物、水酸化チタン及び水酸化チタン低縮合物などによるチタンゾル又はペルオキソチタンゾルを塗布してもよく、水洗を行った後、必要に応じて加熱により水を蒸発させたものを第２の半導体層３４ｂとすることもできる。
【００３９】
この後、図４（ｄ）に示すように、第２の半導体層３４ｂに増感色素液を浸漬、電気泳動あるいはスキージ塗布などした後、乾燥させることにより、光増感色素が担持された半導体電極３４を得る。
【００４０】
半導体電極３４において色素増感に用いられる光増感色素は、従来公知のものが使用でき、例えば、ルテニウム−トリス、ルテニウム−ビス、オスミウム−トリス、オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、またはルテニウム−シス−ジアクア−ビピリシル錯体、またはフタロシアニンやポルフィリン、ジチオラート錯体、アセチルアセトナート錯体などのいわゆる金属キレート錯体、およびシアニジン色素、メロシアニン色素、ローダミン色素などの有機色素、およびオキサジアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、芳香環を有する有機化合物などが挙げられる。これらの色素は、第２の半導体層３４ｂ上に化学的に吸着し易いように、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミド基、アミノ基、カルボニル基、ホスフィン基などの官能基を有することが好ましい。これらの光増感色素は、例えば、適当な溶媒に溶解した後、この色素溶液を第２の半導体層３４ｂに吸着、担持させることができる。
【００４１】
この後、半導体電極形成マスク３０ａを剥離することにより、図４（ｅ）に示すように、基板２０の電極パターン２２上に半導体電極３４が残留する。
【００４２】
基板２０への半導体電極３４の形成についても、電極パターン２２の形成と同様に行うことができる。すなわち、フィルム状の積層体１０をロールなどから繰り出して、両側縁部に位置合わせ孔やアライメントマークを形成すると共に、電極パターン２２に対応した開口部３２ａを設けることにより、半導体電極形成マスク３０ａを形成する。そして、半導体電極形成マスク３０ａを基板２０上に積層し、熱圧着した後、スクリーン印刷機、ロール塗工機などの塗布装置に搬送する。基板２０と半導体電極形成マスク３０ａとの位置合わせは、位置合わせ孔やアライメントマークを用いて行うことができる。
【００４３】
そして、塗布装置において半導体電極材料及び色素液が基板２０上に順次塗布された後、基板２０は、乾燥装置へ搬送されて、加熱乾燥が行われる。これにより、基板２０への半導体電極３４の形成が完了する。この後、粘着ロールの粘着力により半導体電極形成マスク３０ａが剥離され、半導体電極３４が残留する。
【００４４】
このように、本実施形態の半導体電極の形成方法によれば、光電変換効率の高い半導体電極を、連続的に効率よく形成することができる。
３．バック電極フィルムの形成
バック電極フィルムは、上述したフロント電極フィルム３０の場合と同様の手順で基板上に主電極パターンを形成することにより、製造することができる。バック電極フィルムの主電極パターンに用いられる材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化錫）などの透明性材料の他、金、銀、銅、白金、クロムなどの金属材料を例示することができ、これらの２種以上を積層して主電極パターンを形成してもよい。例えば、主電極形成マスクの開口部を介して基板上にＩＴＯ膜を蒸着した後、更にこの開口部を介して白金膜を蒸着することにより、バック電極フィルムの主電極パターンを形成することができる。また、基板上に金属などからなる主電極パターンを形成する前に、基板上にアンダーコート膜を塗布し、乾燥させることにより、図５に示すように、基板８２上にアンダーコート層８１を介して電極パターン８３が形成されたバック電極フィルム８０を形成することも可能であり、これによって、電極パターン８３の密着性を高めることができる。
【００４５】
また、バック電極フィルムは、ホットメルト層及び被覆層が粘着剤層を介して積層された主電極形成マスクを用いて形成することもできる。すなわち、図１０（ａ）に示すように、ホットメルト層８に粘着剤層２を介して被覆層４を貼り合わせた後、図１０（ｂ）に示すように、型抜き加工を施して開口部１２ａを形成することにより、主電極形成マスク１００ａを得ることができる。尚、図１０において、図１に示す構成と同様の部分に同一の符号を付している。
【００４６】
この後は、図１（ｄ）から（ｆ）に示す工程と同様の手順で、主電極形成マスクを基板上に接着した後、導電性材料の物理的蒸着を行い、ホットメルト層と基板との間で主電極形成マスクを剥離することにより、基板上に主電極パターンを形成することができる。
【００４７】
図１０（ｃ）に示すように、主電極形成マスク１００ａを接着する基板２０の表面には、予めアンダーコート材料を塗布して乾燥させることによりアンダーコート層８１を形成してもよい。また、ホットメルト層８と被覆層４との張り合わせは、粘着剤層２を介して行う代わりに、ホットメルト層８を被覆層４に熱融着して強固に接着させて行うことも可能であり、図１１に示すように、主電極形成マスク１０１ａを、被覆層４にホットメルト層８が直接接着された構成にすることができる。
４．配線部の形成
次に、上述したフロント電極フィルム３０とバック電極フィルム８０との間で導通を取るための配線部を形成する方法を説明する。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように、一方面に粘着剤層６２が形成された基材フィルム６４を用意し、粘着剤層６２にホットメルト層６６を貼り合わせて、図６（ｂ）に示すように、積層体６８を構成する。
【００４９】
粘着剤層６２は、ホットメルト層６６に対して易剥離性を有するものであり、例えば、アクリル樹脂からなる耐熱性の微粘着剤を使用することができる。粘着剤層６２の厚みは、後述する電解質層の厚みを考慮して設定すればよく、例えば、１〜４０μｍである。
【００５０】
基材フィルム６４は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、フッ素樹脂などから形成された硬質フィルムからなり、厚みは、２０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００５１】
ホットメルト層６６は、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などに、ロジン系やテルペン系などの粘着付与剤などが添加された公知のものを用いることができる。
【００５２】
次に、図６（ｃ）に示すように、ホットメルト層６６のみを切除（半抜き）して、電解液収容部６８ａを形成すると共に、積層体全体を貫通する配線部形成孔６８ｂを形成し、貼り合わせ用マスク６９を作成する。このとき、電解液収容部６８ａに電解液を供給するための電解液流路も、ホットメルト層６６のみを除去する半抜きにより形成しておく。
【００５３】
そして、図６（ｄ）に示すように、この貼り合わせ用マスク６９を、配線部形成孔６８ｂと電極パターン８３との位置合わせが行われるように、バック電極フィルム８０の基板８２上に配置し、熱圧着ローラなどを用いてホットメルト層６６を基板８２に熱圧着する。この熱圧着は、ホットメルト層６６を十分溶融させて、基板８２との間で強固に密着させることが好ましい。具体的には、ホットメルト層６６と基板８２との間の接着強度は、２Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。一方、粘着剤層６２とホットメルト層６６との間は、上述したように容易に剥離可能であることが好ましく、ホットメルト層６６と基板８２との間の接着強度よりも接着強度が小さいことが好ましい。具体的には、粘着剤層６２とホットメルト層６６との間の接着強度は、０．０１〜０．２Ｎ／ｃｍであることが好ましい。
【００５４】
ここまでの工程は、フィルム状の積層体６８をロールなどから繰り出して、両側縁部に位置合わせ孔やアライメントマークを形成すると共に、電解液収容部６８ａ及び配線部形成孔６８ｂを形成することにより、貼り合わせ用マスク６９を形成した後、基板８２上に配置して熱圧着することにより、連続的に行うことができる。
【００５５】
この後、上述した配線部形成用の導電性ペーストを、貼り合わせ用マスク６９上にスキージ塗布することにより、図７（ａ）に示すように、配線部形成孔６８ｂに導電性ペースト６１ａを充填する。そして、貼り合わせ用マスク６９を、粘着剤層６２とホットメルト層６６との間で剥離ローラなどにより剥離し、図７（ｂ）に示すように、基材フィルム６４は除去する一方、ホットメルト層６６は残存させる。
【００５６】
導電性ペースト６１ａは、半田合金粉末を樹脂溶液に撹拌混合することにより形成されたものである。半田合金は、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｚｎ、Ｂｉ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｉｎ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｉｎ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｐｂ／Ｉｎなど低融点の半田合金粉末を好ましく例示することができ、組成比を適宜調整する等して所望の融点を得ることができる。半田合金粉末の平均粒径は、０．０１〜５０μｍ程度を例示することができる。
【００５７】
より詳細には、半田合金粉末の液相線温度が、基板２０の耐熱限界温度よりも低いことが好ましく、最高でも１５０℃以下であることがより好ましい。ここで、「耐熱限界温度」とは、材料の変質、劣化を防止できる最高温度をいい、例えば、ＰＥＴ：約１３０℃、メチルメタクリレート系アクリル樹脂：約７０℃、シリコーン樹脂：約１８０℃である。一方、屋外での高温使用時などを考慮すると、半田合金粉末の液相線温度は、６０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましい。組成比と固相線温度及び液相線温度との関係を、表１に例示する。
【００５８】
【表１】
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樹脂溶液は、各種有機溶媒、水、或いはこれらの２種以上の混合液からなる溶媒に、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの可撓性および密着性が良好な熱硬化性樹脂を溶解させたものを、好ましく用いることができる。溶解される樹脂は、半田合金粉末の加熱溶融時において熱分解が生じない程度の耐熱性を有することが好ましい。
【００５９】
樹脂溶液の体積に占める半田合金粉末の体積の割合（体積分率）は、大きすぎると基板への密着性が確保しにくくなる一方、小さすぎると良好な導電性を確保しにくくなることから、５０〜９０％であることが好ましく、７０〜８５％がより好ましい。
【００６０】
次に、ホットメルト層８付きのフロント電極フィルム３０（図１２（ｆ）参照）を、図７（ｃ）に示すように、基板２０上の電極パターン２２が導電性ペースト６１ａに接続されると共に、電極パターン２２上の半導体電極３４が電解液収容部６８ａに収容されるように位置合わせを行い、ホットメルト層８，６６同士を貼り合わせる。この後、熱圧着ローラなどを用いてホットメルト層８，６６を加熱溶融させ、フロント電極フィルム３０とバック電極フィルム８０とを強固に密着させる。
【００６１】
実際の製造においては、図８に示すように、電極パターン２２，８３間に半導体電極３４を有する光電池セルを複数形成し、隣接する半導体電極３４，３４が、電極パターン２２，８３及び導電性ペースト６１ａを介して直列（又は並列）に電気的に接続されるように構成することが好ましい。ホットメルト層６６の加熱により、配線部形成孔６８ｂに充填された導電性ペースト６１ａは、樹脂が溶融してフロント電極フィルム３０及びバック電極フィルム８０にそれぞれ密着すると共に、半田合金粉末が溶融して電極パターン２２，８３との接続部が導通可能となる結果、フロント電極フィルム３０とバック電極フィルム８０との間で確実な導通を得ることができる。ホットメルト層６６の加熱温度及び加熱時間は、ホットメルト層６６や導電性ペースト６１ａの材料などを考慮して適宜設定すればよいが、例えば、約１２０〜１５０℃、約１０〜１５分である。
【００６２】
このように、本実施形態の配線部の形成方法によれば、フロント電極フィルム３０とバック電極フィルム８０とを貼り合わせる工程において、配線部の形成を同時に行うことにより、製造効率を高めることができる。
【００６３】
本実施形態においては、基材フィルム６４として樹脂フィルムを用いているが、例えば金属フィルムなど他の材質のフィルムを用いることもできる。また、基材フィルム６４とホットメルト層６６との間に介在させた粘着剤層６２は必ずしも必要ではなく、ホットメルト層６６から基材フィルム６４を容易に剥離できる場合には、ホットメルト層６６に基材フィルム６４を直接貼り合わせてもよい。
【００６４】
以上の説明は、フロント電極フィルム３０とバック電極フィルム８０との間で立体的な導通を取るための一例であるが、フロント電極フィルム３０又はバック電極フィルム８０において、電極パターン２２，８３を構成する各電極部を直列又は並列に接続したり、電極パターン２２，８３への電気的な接続部を形成するために、フロント電極フィルム３０又はバック電極フィルム８０の基板２０，８２上に、上述した導電性ペーストからなる配線部を形成することも可能である。この場合、配線部は、所定形状の開口部を有する配線部形成マスクを介して、基板上に導電性ペーストをスキージなどで塗布することにより、形成される。
【００６５】
配線部形成マスクは、上述した主電極形成マスク１０ａと同様に、ＰＥＴなどからなる基材フィルムの一方面に、強粘着剤からなる粘着剤層２を介してホットメルト層が形成された構成を例示することができ、熱圧着ロールなどによりホットメルト層を半溶融状態で熱圧着することにより、剥離可能に仮接着することができる。基材フィルムの表面は、必要に応じて耐熱フィルムで被覆されていてもよい。配線部形成マスクとしては、この他に、基材フィルムの一方面に粘着強度が調整された弱粘着層付きの構成にすることも可能であり、圧着ロールにより基板に圧着することができる。更に、このような弱粘着層付き配線部形成マスクに、上述したホットメルト層付きの配線部形成マスクを積層した構成にすることもできる。
【００６６】
このような配線部の形成方法によれば、密着性及び導電性が良好な配線部を効率よく製造することができる。
５．電解質層の形成
次に、フロント電極フィルム３０とバック電極フィルム８０との間に電解質層を形成する。基板８２上に残存したホットメルト層６６には、電解液流路が形成されており、これらは電解液収容部６８ａを外部と連通する。
【００６７】
図９（ａ）に示すように、電解液流路のＯＵＴ側において吸引することにより、電解液流路のＩＮ側から電解液が供給され、電解液収容部６８ａに電解液が注入されて、電解質層９０が形成される。電解液としては、例えば、ヨウ素／ヨウ化物、臭素／臭化物、遷移金属錯体などの電解質が、アセトニトリルやエチレンカーボネートなどの溶媒やイミダゾリウム塩などのイオン性液体に溶解してなるものが挙げられる。尚、図９（ａ）における電解液の流れは模式的に示したものであり、実際には図面を貫通する方向に電解液が流れる。
【００６８】
電解質層は、上述した電解液を注入する以外に、ゲル電解質、溶融塩電解質、固体電解質などをフロント電極フィルム３０又はバック電極フィルム８０に予め塗布してから、フロント電極フィルム３０及びバック電極フィルム８０を貼り合わせて形成することもできる。
６．超音波溶着
電解質層９０の形成後は、図９（ｂ）に示すように、電解液収容部６８ａの全体を取り囲むようにフロント電極フィルム３０及びバック電極フィルム８０を超音波溶着することにより封止部９１が形成され、電解質層９０の電解液が封止される。そして、封止部９１の外側を除去することにより、図９（ｃ）に示すように、電極パターン上に光電変換層及び対向電極が順次積層された光電池モジュールが完成する。この光電池モジュールからの出力は、隅部２カ所に形成された接続端子孔９２，９２から取り出すことができる。
【００６９】
超音波溶着は、振動子から振動エネルギーが伝達されるホーンと、被溶着物が載置される台座とを備える超音波溶着装置を用いて行うことができる。台座の上面には、振動エネルギーを集中するための突起部（エネルギーダイレクタ）が設けられており、フロント電極フィルム３０及びバック電極フィルム８０をホーンと台座との間に加圧挟持し、ホーンから超音波振動を付与することにより摩擦熱が生じて樹脂が溶融し、両者が結合される。超音波溶着により電解質層９０を確実に封止するためには、フロント電極フィルム３０及びバック電極フィルム８０の基板２０，８２と、ホットメルト層６６とが同等の材質からなることが好ましい。ここで、「同等の材質」とは、材質が全く同一である場合の他、溶融温度や熱膨張係数などの物性値がほぼ等しいものをいう。具体的な材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂から選ばれる少なくとも１種が好ましく、特にポリエチレンテレフタレートが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】フロント電極フィルムの基板上に主電極パターンを形成する工程の一例を示す工程断面図である。
【図２】フロント電極フィルムの基板上に補助電極パターンを形成する工程の一例を示す工程断面図である。
【図３】上記主電極パターン及び補助電極パターンを基板上に連続的に形成する工程の一例を示す工程斜視図である。
【図４】半導体電極を形成する工程の一例を示す工程断面図である。
【図５】バック電極フィルムの一例を示す断面図である。
【図６】配線部及び電解質層を形成するための前工程の一例を示す工程断面図である。
【図７】配線部及び電解質層を形成する工程の一例を示す工程断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る光電池モジュールの断面図である。
【図９】電解質層の形成及び封止工程の一例を示す工程断面図である。
【図１０】主電極形成マスクを用いて主電極パターンを形成する他の方法を示す工程断面図である。
【図１１】主電極形成パターンを形成する更に他の方法に用いられる主電極形成マスクの断面図である。
【図１２】電極パターンを形成する他の方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
２  粘着剤層
４  被覆層
６  基材フィルム
８  ホットメルト層
１０  積層体
１０ａ  主電極形成マスク
１２ａ  開口部
２０  基板
２２  電極パターン
２２ａ  主電極パターン
２２ｂ  補助電極パターン
３０  フロント電極フィルム      
３０ａ  半導体電極形成マスク
３２ａ  開口部
３４  半導体電極
６２  粘着剤層
６４  基材フィルム
６６  ホットメルト層
６８  積層体
６８ａ  電解液収容部
６８ｂ  配線部形成孔
６９  貼り合わせ用マスク
８０  バック電極フィルム
９０  電解質層
９１  封止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007056345.tif 000009
【図７】
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【図８】
2007056345.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2007056345.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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