(57)【要約】【課題】基板の被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、または未印刷領域を極力少なくしてペーストを印刷可能であり、且つ基板の側面へのペーストの付着を防止して製造での良品率を向上させることができるスクリーン印刷機を得ること。【解決手段】印刷マスク１０７上においてスキージ１１０を摺動することにより前記印刷マスク１０７上のペースト１０９を前記印刷マスク１０７に設けられた開口パターンを介して前記印刷マスク１０７の下部の印刷ステージ１０２ａ上に配置されたｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面に塗布するスクリーン印刷機であって、前記ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面形状に沿って形成された側面を前記印刷ステージ１０２ａ上において前記ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面に隙間無く密着させて前記ｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定可能な１つ以上の補助板１０４、１０６を有する。【選択図】図４−２
2013049181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷マスク上においてスキージを摺動することにより前記印刷マスク上のペーストを前記印刷マスクに設けられた開口パターンを介して前記印刷マスクの下部の印刷ステージ上に配置された被印刷物の被印刷面に塗布するスクリーン印刷機であって、
前記被印刷物の側面形状に沿って形成された側面を前記印刷ステージ上において前記被印刷物の側面に隙間無く密着させて前記被印刷物を固定可能な１つ以上の補助板を有すること、
を特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
前記補助板の前記被印刷物と接触する側面の厚みが前記被印刷物の厚みと略同一であること、
を特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記補助板は、前記被印刷物と密着した際に前記補助板の側面から前記被印刷物の被印刷面の外周縁部を覆う庇部を有すること、
を特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記庇部は、前記補助板の側面からの突出幅が０．０１ｍｍ以上０．１０ｍｍ以内であること、
を特徴とする請求項３に記載のスクリーン印刷機。
【請求項５】
前記補助板の上面がフッ素コートされていること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のスクリーン印刷機。
【請求項６】
前記補助板は、外形に曲線形状を有する前記被印刷物に対応して前記曲線形状に沿った側面を有すること、
を特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項７】
外形が多角形である前記被印刷物の複数の側面のそれぞれに対応した複数の前記補助板を備え、
前記複数の補助板をそれぞれ対応する前記被印刷物の側面に密着させて前記被印刷物を固定すること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のスクリーン印刷機。
【請求項８】
外形が四角形である前記被印刷物に対して、４つの前記補助板のそれぞれが前記被印刷物の外形の１辺のみと密着するように配置されること、
を特徴とする請求項７に記載のスクリーン印刷機。
【請求項９】
前記印刷マスクに設けられた開口パターンが、前記被印刷物の外形より大きいこと、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のスクリーン印刷機。
【請求項１０】
印刷マスク上においてスキージを摺動することにより前記印刷マスク上のペーストを前記印刷マスクに設けられた開口パターンを介して前記印刷マスクの下部の印刷ステージ上に配置された被印刷物の主面に塗布するスクリーン印刷方法であって、
前記被印刷物の側面形状に沿って形成された側面を有する１つ以上の補助板を、前記印刷ステージ上において前記被印刷物の側面に隙間無く密着させて前記被印刷物を固定した状態で前記ペーストを塗布すること、
を特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項１１】
前記被印刷物の外形が多角形である場合に、前記被印刷物の複数の側面のそれぞれに対応した複数の前記補助板を対応する前記被印刷物の側面に密着させて前記被印刷物を固定すること、
を特徴とする請求項１０に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１２】
前記被印刷物の外形が四角形である場合に、４つの前記補助板のそれぞれが前記被印刷物の外形の１辺のみと密着するように配置すること、
を特徴とする請求項１１に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１３】
前記被印刷物の位置決め基準となる前記被印刷物の外形の２辺に対応する２つの前記補助板を先に前記被印刷物の対応する側面に押し当てて固定し、その後、前記被印刷物の外形の他の２辺に対応する２つの前記補助板を前記被印刷物の側面に押し当てて固定すること、
を特徴とする請求項１２に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１４】
前記開口パターンが前記被印刷物の外形より大きく形成された前記印刷マスクを用いること、
を特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１つに記載のスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バルク型の太陽電池セルの電極の形成においては、生産性に優れたスクリーン印刷法により印刷形成することが一般的に行なわれている。ここで、従来のバルク型の太陽電池セルでは、たとえば特許文献１に示されているように太陽電池セルの表裏の電極が太陽電池セルの面方向における周辺部まで配置されていない。すなわち、電極は太陽電池セルの外周から離間して設けられている。
【０００３】
スクリーン印刷法では、基板に寸法公差があること、印刷パターン広がること、寸法精度の高いパターン形成が困難であること、基板と印刷マスクパターンとの位置決め精度が低いこと、さらに基板の側面に電極材料が付着すると基板の表裏の極性の異なる電極同士が短絡して不良品になる危険が高いなどの課題がある。このような理由から、従来の太陽電池セルでは、電極を太陽電池セルの面方向における周辺部まで配置せずに、太陽電池セルの側面から０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度だけ内方に短縮して形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３３５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の電極の製造方法では、太陽電池セルの面方向における周辺部まで電極を配置しないため、形成された太陽電池セルの光電変換効率が低くなる、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、または未印刷領域を極力少なくしてペーストを印刷可能であり、且つ基板の側面へのペーストの付着を防止して製造での良品率を向上させることができるスクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるスクリーン印刷機は、印刷マスク上においてスキージを摺動することにより前記印刷マスク上のペーストを前記印刷マスクに設けられた開口パターンを介して前記印刷マスクの下部の印刷ステージ上に配置された被印刷物の被印刷面に塗布するスクリーン印刷機であって、前記被印刷物の側面形状に沿って形成された側面を前記印刷ステージ上において前記被印刷物の側面に隙間無く密着させて前記被印刷物を固定可能な１つ以上の補助板を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板の被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、または未印刷領域を極力少なくしてペーストを印刷可能であり、且つ基板の側面へのペーストの付着を防止して製造での良品率を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを受光面側から見た上面図である。
【図１−３】図１−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを受光面と反対側（裏面側）から見た下面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図３−１】図３−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３−２】図３−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３−３】図３−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３−４】図３−４は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３−５】図３−５は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３−６】図３−６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図３−７】図３−７は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程を説明するための断面図である。
【図４−１】図４−１は、本発明の実施の形態にかかるスクリーン印刷機の概略構成を示す断面図である。
【図４−２】図４−２は、本発明の実施の形態にかかるスクリーン印刷機の概略構成を示す平面図である。
【図５】図５は、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面に対してアルミニウムペーストを塗布する際に用いられる印刷マスクの一例を示す平面図である。
【図６−１】図６−１は、従来のスクリーン印刷機により電極を印刷して形成した太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図である。
【図６−２】図６−２は、従来のスクリーン印刷機により電極を印刷して形成した太陽電池セルを受光面側から見た上面図である。
【図６−３】図６−３は、従来のスクリーン印刷機により電極を印刷して形成した太陽電池セルを受光面と反対側（裏面側）から見た下面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかるスクリーン印刷機において庇付き補助板を用いてｐ型多結晶シリコン基板を固定した状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態にかかるスクリーン印刷機において庇付き補助板を用いてｐ型多結晶シリコン基板を固定した状態の他の例を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態にかかるスクリーン印刷機において角部に丸みを帯びた基板をに固定した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるスクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
【００１１】
実施の形態
本発明にかかるスクリーン印刷機について説明する前に、まず本発明にかかるスクリーン印刷機を用いて電極の印刷がなされる太陽電池セルの構成およびその製造工程について説明する。図１−１〜図１−３は、本実施の形態にかかる太陽電池セルの構成を示す図であり、図１−１は、太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図、図１−２は、受光面側から見た太陽電池セルの上面図、図１−３は、受光面と反対側（裏面側）から見た太陽電池セルの下面図である。図１−１は、図１−２の線分Ａ−Ａにおける要部断面図である。
【００１２】
本実施の形態にかかる太陽電池セル１においては、ｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側にリン拡散によってｎ型不純物拡散層３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１が形成されているとともに、ｎ型不純物拡散層３上に酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）からなる反射防止膜４が形成されている。なお、半導体基板２としてはｐ型多結晶のシリコン基板に限定されず、ｐ型単結晶のシリコン基板やｎ型の多結晶のシリコン基板、ｎ型の単結晶シリコン基板を用いてもよい。
【００１３】
また、半導体基板１１（ｎ型不純物拡散層３）の受光面側の表面には、テクスチャー構造として図示しない微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。
【００１４】
また、半導体基板１１の受光面側には、長尺細長の表銀グリッド電極５が複数並べて設けられ、この表銀グリッド電極５と導通する表銀バス電極６が該表銀グリッド電極５と略直交するように設けられており、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。表銀グリッド電極５および表銀バス電極６は銀材料により構成されている。そして、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６とにより第１電極である受光面側電極１２が構成される。
【００１５】
一方、半導体基板１１の裏面（受光面と反対側の面）には、全体にわたってアルミニウム材料からなる裏面アルミニウム電極７が設けられ、また表銀バス電極６と略同一方向に延在して銀材料からなる裏面バス電極８が設けられている。そして、裏面アルミニウム電極７と裏面バス電極８とにより第２電極である裏面側電極１３が構成される。
【００１６】
シリコン太陽電池セルの集電電極材料には、通常、銀ペーストが用いられ、例えば、鉛ボロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状のもので、例えば、鉛（Ｐｂ）５〜３０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）５〜１０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）５〜１５ｗｔ％、酸素（Ｏ）３０〜６０ｗｔ％の組成から成り、さらに、亜鉛(Ｚｎ)やカドミウム（Ｃｄ）なども数ｗｔ％程度混合される場合もある。このような鉛ボロンガラスは、数百℃（例えば、８００℃）の加熱で溶解し、その際にシリコンを侵食する性質を有している。また一般に、結晶系シリコン太陽電池セルの製造方法においては、このガラスフリットの特性を利用して、シリコン基板と銀ペーストとの電気的接触を得る方法が用いられている。
【００１７】
このように構成された太陽電池セル１では、太陽光が太陽電池セル１の受光面側から半導体基板１１に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部（半導体基板２とｎ型不純物拡散層３との接合面）の電界によって、生成した電子はｎ型不純物拡散層３に向かって移動し、ホールは半導体基板２に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層３に電子が過剰となり、半導体基板２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型不純物拡散層３に接続した受光面側電極１２がマイナス極となり、半導体基板２に接続した裏面側電極１３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１の製造方法の一例について図２および図３−１〜図３−７を参照して説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル１の製造工程を説明するためのフローチャートである。図３−１〜図３−７は、本実施の形態にかかる太陽電池セル１の製造工程を説明するための断面図である。
【００１９】
まず、半導体基板２として例えばｐ型多結晶シリコン基板を用意し、該ｐ型多結晶シリコン基板をフッ化水素や純水で洗浄する。その後、このｐ型多結晶シリコン基板に対して、該ｐ型多結晶シリコン基板の表面に微小凹凸を形成して表面にテクスチャー構造を形成する（ステップＳ１０、図３−１）。テクスチャー形成としては、例えばｐ型多結晶シリコン基板を、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液によるエッチングを行う。
【００２０】
つぎに、半導体基板２にｐｎ接合を形成する。表面にテクスチャー構造を形成したｐ型多結晶シリコン基板に対して、熱拡散によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散させる（ステップＳ２０、図３−２）。この拡散工程では、ｐ型多結晶シリコン基板を例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス中で気相拡散法により高温で熱拡散させてｐ型多結晶シリコン基板の表面層にリン（Ｐ）が拡散したｎ型不純物拡散層３を形成することでｐｎ接合を形成する。例えばｐ型多結晶シリコン基板を８００℃〜９００℃の温度で１分〜１０分間加熱することにより、ｎ型不純物拡散層３を形成する。ｎ型不純物拡散層３はｐ型多結晶シリコン基板の表面の全面に形成されている。
【００２１】
ここで、ｎ型不純物拡散層３の形成直後の表面にはリンの酸化物を主成分とするリンガラス層が形成されているため、フッ酸溶液等を用いて除去する。
【００２２】
つぎに、Ｐ型電極である裏面側電極１３とＮ型電極である受光面側電極１２とを電気的に絶縁するＰＮ分離を行う。ＰＮ分離は、たとえばレーザ照射によりｐ型多結晶シリコン基板の外周部（側面）に形成されたｎ型不純物拡散層３をカットして除去することにより行う（ステップＳ３０、図３−３）。
【００２３】
つぎに、ｎ型不純物拡散層３を形成したｐ型多結晶シリコン基板２の受光面側に、表面保護および光電変換効率改善のために、反射防止膜４としてたとえばプラズマＣＶＤ法により酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する（ステップＳ４０、図３−４）。
【００２４】
ついで、スクリーン印刷により電極を印刷し、乾燥させる。まず、裏面側電極１３を印刷する（ステップＳ５０、図３−５）。すなわち、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面側にスクリーン印刷によって、裏面アルミニウム電極７の形状に電極材料ペーストであるアルミニウムペースト７ａを塗布し、さらに裏面バス電極８の形状に電極材料ペーストである銀ペーストを塗布し、乾燥させる。なお、図３−５においてはアルミニウムペースト７ａのみを示している。
【００２５】
つぎに、受光面側電極１２を印刷する（ステップＳ６０、図３−６）。すなわち、ｐ型多結晶シリコン基板の受光面である反射防止膜４上に、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６との形状に、電極材料ペーストである銀ペースト１２ａをスクリーン印刷によって塗布した後、銀ペーストを乾燥させる。
【００２６】
その後、ペーストを焼成することで、受光面側電極１２としての表銀グリッド電極５および表銀バス電極６と、裏面側電極１３としての裏面アルミニウム電極７および裏面バス電極８が得られる（ステップＳ７０、図３−７）。この焼成工程では、受光面側電極１２は絶縁膜である反射防止膜４をファイヤースルー（Fire-Through）してｎ型不純物拡散層３と導通を取る。また、ｐ型多結晶シリコン基板の裏面側に形成されていたｎ型不純物拡散層３のうち裏面アルミニウム電極７近傍は、アルミニウムの拡散によりｐ型層に変わる。これにより、第１導電型層であるｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。
【００２７】
以上のような工程を実施することにより、図１−１〜図１−３に示す本実施の形態にかかる太陽電池セル１が作製される。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。
【００２８】
つぎに、上述した電極の印刷に用いられる本実施の形態にかかるスクリーン印刷機の構成について図４−１および図４−２を用いて説明する。図４−１は、本実施の形態にかかるスクリーン印刷機１０１の概略構成を示す断面図である。図４−２は、本実施の形態にかかるスクリーン印刷機１０１の概略構成を示す平面図である。このスクリーン印刷機１０１は、印刷ステージ１０２と、第１補助板１０３と、第２補助板１０４と、第３補助板１０５と、第４補助板１０６と、印刷マスク１０７と、印刷マスク枠１０８と、スキージ１１０とを備えている。
【００２９】
印刷ステージ１０２は、被印刷物であるｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定するための複数のステージ吸着穴１１１が形成されたステージ面１０２ａと、これら複数のステージ吸着穴１１１に連通してステージ面１０２ａ下の本体内部に形成された真空導管１１２とを有し、真空導管１１２は真空配管１１３を介して図示しない真空ポンプに接続されている。印刷ステージ１０２においては、真空ポンプを用いてステージ面１０２ａに載置されたｐ型多結晶シリコン基板２Ａをステージ吸着穴１１１、真空導管１１２などを介して真空吸着することによって、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定する。ｐ型多結晶シリコン基板２Ａは、上記のステップＳ４０において反射防止膜４が形成された状態のｐ型多結晶シリコン基板である。
【００３０】
また、ステージ面１０２ａにおいてｐ型多結晶シリコン基板２Ａが固定された際の外周部に対応する位置には、基板周辺吹き出し穴１１４が設けられている。基板周辺吹き出し穴１１４には印刷ステージ１０２の内部に設けられた加圧導管１１５が連通しており、加圧導管１１５は図示しない加圧ポンプに接続されている。印刷ステージ１０２においては、加圧ポンプを用いて加圧導管１１５を介して基板周辺吹き出し穴１１４から正圧ガスを噴出することができる。
【００３１】
ここで、本スクリーン印刷機１０１においては、印刷マスク１０７に設けられた電極パターン（開口パターン）が実際のｐ型多結晶シリコン基板２Ａ上に印刷される電極のパターンよりも大きく形成されている。すなわち、印刷マスク１０７に設けられた電極パターン（開口パターン）は、印刷時に重なるｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面から外方に延在して形成され、またはｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の外縁部と略等しい位置まで形成されている。
【００３２】
図５は、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの裏面に対してアルミニウムペースト７ａを裏面アルミニウム電極７の形状に塗布する際に用いられる印刷マスク１０７の一例を示す平面図である。この印刷マスク１０７は、図５に示すようにペースト１０９を通過させるＳＵＳ等のメッシュ１０８ａが、ペースト１０９を通過させない乳剤部１０８ｂにより部分的にカバーされている。ここで、印刷マスク１０７に設けられた電極パターン（開口パターン）とは、乳剤部１０８ｂにより画定されたメッシュ１０８ａの露出パターンである。そして、メッシュ１０８ａおよび乳剤部１０８ｂは印刷マスク枠１０８により保持されている。また、図５において印刷時に印刷マスク１０７に重ね合わされたｐ型多結晶シリコン基板２Ａの外縁を点線１２１で示している。
【００３３】
そして、この印刷マスク１０７においては、印刷マスク１０７に設けられた電極パターン（開口パターン）、すなわち乳剤部１０８ｂにより画定されたメッシュ１０８ａのパターンは、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの外縁を示す点線１２１よりも大きく形成されており、印刷時に重なるｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面よりも大きく形成されている。
【００３４】
第１補助板１０３と第２補助板１０４と第３補助板１０５と第４補助板１０６とは、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの厚みよりと同等以上の厚みを有する矩形状の平板からなる。これらの補助板は、図示しない移動機構により、印刷ステージ１０２上において該印刷ステージ１０２の面内における中心に対して斜め方向に離れ、または斜め方向に近づくように個別にまたは複数が同時に移動を制御される。
【００３５】
つぎに、スクリーン印刷機１０１による電極材料ペーストの印刷方法について説明する。まず、第１補助板１０３、第２補助板１０４、第３補助板１０５および第４補助板１０６を印刷ステージ１０２上において外方に開いた状態に配置する。外方とは、印刷ステージ１０２の面内における中心から離れる方向である。そして、印刷ステージ１０２における複数のステージ吸着穴１１１が形成されたステージ面１０２ａ上の略中心領域に、被印刷面を上にした状態でｐ型多結晶シリコン基板２Ａを載置する。
【００３６】
つぎに、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの位置決め基準となる２辺に対応する２つの補助板、たとえば第１補助板１０３と第２補助板１０４とを印刷ステージ１０２上において内方（たとえば図４−１中の中太線矢印方向）にスライドさせてｐ型多結晶シリコン基板２Ａの辺に押し当てて側面同士を密着させて、所定の基準位置で固定する。内方とは、印刷ステージ１０２の面内における中心に近づく方向である。
【００３７】
その後、残りの２つの補助板、すなわち第３補助板１０５および第４補助板１０６を印刷ステージ１０２上において内方（たとえば図４−１中の細線矢印方向）にスライドさせてｐ型多結晶シリコン基板２Ａの対応する辺に押し当てて側面同士を密着させた状態で固定する。これにより、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａは第３補助板１０５および第４補助板１０６により２方向から押されることにより、印刷ステージ１０２の面方向において所定の基準位置に位置合わせされる。このとき、第３補助板１０５および第４補助板１０６は、たとえばバネの弾性作用による付勢力により、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａは破損しない程度の緩やかな締め付け力でｐ型多結晶シリコン基板２Ａの辺に押し当てることが可能である。
【００３８】
そして、この状態においては、４つの補助板とｐ型多結晶シリコン基板２Ａとにおける対向する側面は隙間がない状態になるように４つの補助板が固定される。
【００３９】
ここで、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａが各補助板により挟まれた状態で所定の基準位置に位置合わせされるとともに各補助板が固定された状態において、印刷ステージ１０２の面方向においてｐ型多結晶シリコン基板２Ａと各補助板との間には隙間が存在しない。各補助板におけるｐ型多結晶シリコン基板２Ａと当接する側面は、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面形状に沿って形成されている。これにより、印刷ステージ１０２上において各補助板とｐ型多結晶シリコン基板２Ａとにおける対向する側面同士は、隙間無く密着した状態とされる。
【００４０】
また、この状態で、ステージ面１０２ａに載置されたｐ型多結晶シリコン基板２Ａをステージ吸着穴１１１、真空導管１１２などを介して真空吸着することによって固定する。これにより、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａは、ステージ吸着穴１１１からの吸引力と４つの補助板の緩やかな締め付け力で保持される。
【００４１】
ここでは、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの位置決め基準となる２辺に対応する２つの補助板を先にｐ型多結晶シリコン基板２Ａに押し当てて固定した後、残りの２つの補助板をｐ型多結晶シリコン基板２Ａに押し当てて固定しているが、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａをステージ面１０２ａ上の領域に載置した後に、第１補助板１０３、第２補助板１０４、第３補助板１０５および第４補助板１０６を印刷ステージ１０２上において内方にスライドさせてｐ型多結晶シリコン基板２Ａの辺に押し当てて固定してもよい。この場合は、たとえば印刷ステージ１０２の面内における中心から各補助板まで距離が等しくなるように、各補助板をゆっくりと同じ速度でスライドさせることにより、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａは各補助板により四方からゆっくりと押されることにより、所定の基準位置に位置合わせされる。
【００４２】
つぎに、印刷ステージ１０２においては、加圧ポンプを用いて加圧導管１１５を介して基板周辺吹き出し穴１１４から正圧ガスを噴出する。
【００４３】
つぎに、印刷ステージ１０２上に固定されたｐ型多結晶シリコン基板２Ａ上に、印刷マスク枠１０８間に張設された印刷マスク１０７がｐ型多結晶シリコン基板２Ａに対して位置合わせされた状態で該ｐ型多結晶シリコン基板２Ａと所定の間隔をあけて固定される。たとえば印刷ステージ１０２と印刷マスク１０７の下面との間に１ｍｍ〜３ｍｍ程度のギャップを開けて印刷マスク１０７が固定される。
【００４４】
つぎに、この印刷マスク１０７のスキージ１１０側の面上に、電極を形成するためのペースト１０９が図示しないスクレッパーにより薄く広げられる。そして、スキージ１１０によって印刷マスク１０７に所定の押圧力を加えて、図４−２中の矢印方向に摺動させることによって、印刷マスク１０７の開口パターン（メッシュ１０８ａの露出パターン）を通してペースト１０９がｐ型多結晶シリコン基板２Ａ側に押し出され、所望の電極パターンが印刷される。このとき、印刷マスク１０７がギャップ分だけしなるようにたとえば５０Ｎ〜１５０Ｎの力でゴム製のスキージ１１０を印刷マスク１０７に印刷する。
【００４５】
印刷中は、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａはステージ吸着穴１１１からの吸引力と４つの補助板の緩やかな締め付け力で保持されており、各補助板とｐ型多結晶シリコン基板２Ａとにおける対向する側面同士は、隙間無く密着した状態とされる。このため、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面へのペースト１０９の付着は発生しない。
【００４６】
また、何らかの原因により各補助板とｐ型多結晶シリコン基板２Ａとにおける対向する側面同士の間に隙間が生じた場合でも、基板周辺吹き出し穴１１４から正圧ガスを噴出することにより、該隙間とペースト１０９との間での毛管現象の発生を防止することができるため、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面へのペースト１０９の付着は発生しない。
【００４７】
また、本実施の形態では、印刷マスク１０７に設けられた電極パターン（開口パターン）、すなわち乳剤部１０８ｂにより画定されたメッシュ１０８ａのパターンは、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａのｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面よりも大きく形成されている。このため、電極パターンは、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の周辺部まで印刷される。
【００４８】
印刷終了後、スキージ１１０が上昇して印刷力を開放されると、印刷マスク１０７とｐ型多結晶シリコン基板２Ａとの接触が無くなる。そして、ステージ吸着穴１１１からの吸引力でｐ型多結晶シリコン基板２Ａを吸着した状態、また基板周辺吹き出し穴１１４から正圧ガスを噴出した状態で、第１補助板１０３、第２補助板１０４、第３補助板１０５および第４補助板１０６を印刷ステージ１０２上において外方に開いてｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面から離間させる。その後、基板周辺吹き出し穴１１４からの正圧ガスの噴出およびステージ吸着穴１１１によるｐ型多結晶シリコン基板２Ａの吸引を停止し、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａを印刷ステージ１０２から搬出する。
【００４９】
そして、第１補助板１０３、第２補助板１０４、第３補助板１０５および第４補助板１０６の上面に付着したペースト１０９を清掃した後、同様の処理により次のｐ型多結晶シリコン基板２Ａに対してペースト１０９の印刷処理を行う。
【００５０】
以上のようにしてｐ型多結晶シリコン基板２Ａに対してペースト１０９の印刷処理を行うことにより、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の周辺部までペースト１０９を印刷することができる。
【００５１】
すなわち、上記のステップＳ５０およびステップＳ６０では、表銀グリッド電極５、表銀バス電極６、裏面アルミニウム電極７および裏面バス電極８のそれぞれのパターンに対応するとともに、電極パターン（開口パターン）が印刷時に重なるｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面よりも大きく形成された、または印刷時に重なる被印刷面の周辺部の直近位置まで形成された印刷マスク１０７を用いて上記のようにしてｐ型多結晶シリコン基板２Ａに対してペースト１０９を印刷する。これにより、図１−２に示されるように太陽電池セル１の周辺部まで延在する表銀グリッド電極５を形成できる。また、太陽電池セル１の外周縁部の直近の位置に表銀バス電極６を形成できる。また、図１−３に示されるように太陽電池セル１の周辺部まで裏面アルミニウム電極７を形成できる。そして、太陽電池セル１の周辺部まで延在する裏面バス電極８を形成できる。
【００５２】
これにより、太陽電池セル１の面内の外周縁部における電極の未印刷領域に起因した光電変換効率の低下が防止され、光電変換効率に優れた太陽電池セル１が得られる。
【００５３】
ｐ型多結晶シリコン基板２Ａに対してペースト１０９を印刷する際にｐ型多結晶シリコン基板２Ａの外形のエッジ部に表銀グリッド電極５や表銀バス電極６が接触するまで近づけて印刷マスク１０７の電極パターン（開口パターン）を設計すると、印刷マスク１０７の延びや印刷パターンの広がりが原因となってｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面にペースト１０９が付着して表裏が短絡するという不良が発生しやすい。
【００５４】
しかしながら、このスクリーン印刷機１０１では、上述した補助板や基板周辺吹き出し穴１１４からの正圧ガスを噴出機構を有するため、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面へのペースト１０９の付着は発生しない。
【００５５】
図６−１〜図６−３は、従来のスクリーン印刷機により太陽電池セルの外周縁部に所定の幅の電極未印刷領域を設けて電極を印刷して形成した太陽電池セルの構成を示す図であり、図６−１は、太陽電池セルの断面構造を説明するための要部断面図、図６−２は、受光面側から見た太陽電池セルの上面図、図６−３は、受光面と反対側（裏面側）から見た太陽電池セルの下面図である。図６−１は、図６−２の線分Ｂ−Ｂにおける要部断面図である。なお、図６−１〜図６−３において、図１−１〜図１−３と同じ部材は同じ符号を付してある。
【００５６】
図６−１〜図６−３に示される太陽電池セルでは、受光面側電極１２、裏面側電極１３共に太陽電池セルの外形の周辺部まで延在して電極が設けられていない。特に太陽電池セルの裏面側では、ｐｎ接合を形成するために形成したｎ型不純物拡散層３１が外周縁部に残存して露出している。太陽電池セルの裏面側における裏面アルミニウム電極７の下部領域では、電極印刷後の焼成工程における裏面アルミニウム電極７からのアルミニウムの拡散により、ｎ型不純物拡散層３１がｐ型層に反転される。しかしながら、この太陽電池セルでは外周縁部に裏面アルミニウム電極７が印刷されていないため、ｎ型不純物拡散層３１が残存している。
【００５７】
１５６ｍｍ角サイズのシリコン太陽電池セルについて、太陽電池セルの辺方向における太陽電池セルの側面から裏面アルミニウム電極７までの距離ｄによる光電変換効率η（相対％）の変化を調べた結果を表１に示す。ここでは、距離ｄ＝０の場合を１００％として示している。
【００５８】
【表１】
2013049181.tif 000003
【００５９】
従来の太陽電池セルの製造においては、スクリーン印刷機における基板と印刷マスクとの重ね合せ精度、印刷パターンの広がり、印刷マスクの延びを考慮して距離ｄを０．３ｍｍ〜２ｍｍとしていたのが一般的である。しかしながら、この場合は表１に示したように、距離ｄが０．４ｍｍから３ｍｍに大きくなるにつれて、距離ｄ＝０の場合と比較して太陽電池セルの光電変換効率ηが１％〜１５％劣化している。また、ここでは示していないが、表銀グリッド電極５および表銀バス電極６を太陽電池セルの周辺部まで延在して設けていないことによるキャリアの表面再結合による光電変換効率ηの劣化分も存在する。
【００６０】
したがって、本実施の形態にかかるスクリーン印刷機１０１を用いて、受光面側電極１２と裏面側電極１３との短絡が発生しないようにして、太陽電池セル１の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、太陽電池セル１の周辺部まで電極を配置することにより、光電変換効率ηを数％向上させて、良好な光電変換効率ηを実現することが可能である。
【００６１】
なお、上記の方法においては、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａに対してペースト１０９の印刷処理を行う毎に各補助板の清掃が必要であるが、たとえば補助板の上面をフッ素コートすることで補助板の上面がペースト１０９をはじくため清掃が容易になり、さらには清掃が不要になる。
【００６２】
また、基板周辺吹き出し穴１１４からの正圧ガスは、通常、各補助板とｐ型多結晶シリコン基板２Ａとにおける対向する側面同士の間の隙間を抜けるが、各補助板を多孔質の材質により構成して正圧ガスが補助板も一部抜けるようにすれば、補助板の上面に対するペースト１０９の付着を無くすことができる。
【００６３】
また、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａと各補助板との隙間にペースト１０９の付着を発生させないために、たとえば図７に示すように各補助板の厚みをｐ型多結晶シリコン基板２Ａの厚みよりも厚くして、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの周辺部上面を覆う庇部を設けて庇付き補助板を構成してもよい。図７は、本実施の形態にかかるスクリーン印刷機１０１において庇付き補助板を用いてｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定した状態の一例を模式的に示す断面図である。このような庇部を有する補助板を用いて、周辺部を覆ってｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定することにより、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａと各補助板との隙間へのペースト１０９の付着を防止することができる。
【００６４】
図７においては、庇部１０４ａを有する第２補助板１０４と庇部１０６ａを有する第４補助板１０６とによりｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定した状態を示している。ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の外周縁部における未印刷領域を極力少なくするために、庇部１０４ａ、１０６ａがｐ型多結晶シリコン基板２Ａの周辺部上面を内側に覆う被覆幅Ｗ、すなわちｐ型多結晶シリコン基板２Ａの辺方向におけるｐ型多結晶シリコン基板２Ａの側面から庇部１０４ａ、１０６ａの先端までの長さは、たとえば０．０１ｍｍ以上０．１０ｍｍ以内とされることが好ましい。
【００６５】
なお、図７では、庇部を有する第２補助板１０４と第４補助板１０６とのみを示しているが、第１補助板１０３と第３補助板１０５とについても、同様の構成でｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定することができる。
【００６６】
また、たとえば図８に示すように、上方に位置する平板が下方に位置する平板からｐ型多結晶シリコン基板２Ａ側に突出するように２種類の平板を積層させて庇部を形成して、庇付き補助板を構成してもよい。図８は、本実施の形態にかかるスクリーン印刷機１０１において庇付き補助板を用いてｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定した状態の他の例を模式的に示す断面図である。このような庇部を有する補助板を用いて、周辺部を覆ってｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定することにより、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａと各補助板との隙間へのペースト１０９の付着を防止することができる。
【００６７】
図８においては、平板１３１が第２補助板１０４からｐ型多結晶シリコン基板２Ａ側に突出するように第２補助板１０４上に平板１３１を積層させて庇部１３１ａが形成された補助板を示している。また、平板１３２が第４補助板１０６からｐ型多結晶シリコン基板２Ａ側に突出するように第４補助板１０６上に平板１３２を積層させて庇部１３２ａが形成された補助板を示している。ｐ型多結晶シリコン基板２Ａの被印刷面の外周縁部における未印刷領域を極力少なくするために、庇部１３１ａ、１３２ａがｐ型多結晶シリコン基板２Ａの周辺部上面を覆う被覆幅Ｗはたとえば０．０１ｍｍ以上０．１０ｍｍ以内とされることが好ましい。
【００６８】
なお、第１補助板１０３と第３補助板１０５とについても平板を積層して庇部を形成して、ｐ型多結晶シリコン基板２Ａを固定することができる。
【００６９】
図９は、スクリーン印刷機１０１において角部に丸みを帯びた基板を固定した状態を示す平面図である。この場合、基板として、直径が８インチ（２００ｍｍ）の単結晶シリコンインゴットを鋳造後に１５６ｍｍ角になるようにスライスした単結晶シリコン基板２０１Ａを用いている。この単結晶シリコン基板２０１Ａは、バルク型の太陽電池セルに広く使用される基板であり、４つの角がインゴットの断面形状に沿った等しい形状の丸みを有している。
【００７０】
この単結晶シリコン基板２０１Ａに対してペースト１０９を印刷する場合には、第１補助板１４１と第２補助板１４２と第３補助板１４３と第４補助板１４４との４つの補助板の側面を単結晶シリコン基板２０１Ａの４つの辺の側面に密着させて固定する。
【００７１】
ここで、４つの補助板は、単結晶シリコン基板２０１Ａの側面に当接する角部が、単結晶シリコン基板２０１Ａの外形形状に合わせて形成されている。すなわち、第１補助板１４１は、単結晶シリコン基板２０１Ａの側面に当接する角部に、単結晶シリコン基板２０１Ａの角部の丸み形状に沿った形状の突出部１４１ａを有する。第２補助板１４２は、単結晶シリコン基板２０１Ａの側面に当接する角部に、単結晶シリコン基板２０１Ａの角部の丸み形状に沿った形状の突出部１４２ａを有する。第３補助板１４３は、単結晶シリコン基板２０１Ａの側面に当接する角部に、単結晶シリコン基板２０１Ａの角部の丸み形状に沿った形状の突出部１４３ａを有する。第４補助板１４４は、単結晶シリコン基板２０１Ａの側面に当接する角部に、単結晶シリコン基板２０１Ａの角部の丸み形状に沿った形状の突出部１４４ａを有する。
【００７２】
これらの補助板により単結晶シリコン基板２０１Ａを挟んで固定する場合には、印刷ステージ１０２上において補助板を一端外方にスライドさせた後、所定の位置から内方（たとえば図９中の中太線矢印方向）にスライドさせて、角突出部を単結晶シリコン基板２０１Ａの角部に合わせて押し当て、所定の基準位置で固定する。
【００７３】
このような４つの補助板により単結晶シリコン基板２０１Ａを挟んで固定することにより、各補助板と単結晶シリコン基板２０１Ａとにおける対向する側面同士は、隙間無く密着した状態とされる。そして、上記と同様にしてスクリーン印刷機１０１によりペースト１０９の印刷を行うことにより、単結晶シリコン基板２０１Ａの側面へのペースト１０９の付着を発生させることなく、ペースト１０９を印刷することができる。また、単結晶シリコン基板２０１Ａの被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、単結晶シリコン基板２０１Ａの被印刷面の周辺部までペースト１０９を印刷することができる。すなわち、スクリーン印刷機１０１では、外形に曲線形状を有する基板に対しても上述した効果が得られる。
【００７４】
上述したように、本実施の形態にかかるスクリーン印刷機１０１によれば、太陽電池セル形成用の基板に対して、被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、または未印刷領域を極力少なくして、また基板の側面へのペースト１０９の付着を発生させることなく、被印刷面の周辺部までペースト１０９を容易に印刷することができる。これにより、太陽電池セル１の面内の外周縁部における電極の未印刷領域に起因した光電変換効率の低下や電極の短絡を防止して、光電変換効率に優れた太陽電池セル１を廉価に大量生産することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかるスクリーン印刷機は、基板の被印刷面の外周縁部に未印刷領域を形成することなく、または未印刷領域を極力少なくしてペーストを印刷するとともに基板の側面へのペーストの付着を防止してペーストを印刷する場合に有用であり、特に、太陽電池セルの電極の印刷に適している。
【符号の説明】
【００７６】
１  太陽電池セル
２  半導体基板
２Ａ  ｐ型多結晶シリコン基板
３  ｎ型不純物拡散層
４  反射防止膜
５  表銀グリッド電極
６  表銀バス電極
７  裏面アルミニウム電極
７ａ  アルミニウムペースト
８  裏面バス電極
１１  半導体基板
１２  受光面側電極
１２ａ  銀ペースト
１３  裏面側電極
３１  ｎ型不純物拡散層
１０１  スクリーン印刷機
１０２  印刷ステージ
１０２ａ  ステージ面
１０３  第１補助板
１０４  第２補助板
１０４ａ  庇部
１０５  第３補助板
１０６  第４補助板
１０６ａ  庇部
１０７  印刷マスク
１０８  印刷マスク枠
１０８ａ  メッシュ
１０８ｂ  乳剤部
１０９  ペースト
１１０  スキージ
１１１  ステージ吸着穴
１１２  真空導管
１１３  真空配管
１１４  基板周辺吹き出し穴
１１５  加圧導管
１２１  点線
１３１  平板
１３１ａ  庇部
１３２  平板
１３２ａ  庇部
１４１  第１補助板
１４１ａ  突出部
１４２  第２補助板
１４２ａ  突出部
１４３  第３補助板
１４３ａ  突出部
１４４  第４補助板
１４４ａ  突出部
２０１Ａ  単結晶シリコン基板     
Ｗ  被覆幅
【図１−１】
2013049181.tif 000004
【図１−２】
2013049181.tif 000005
【図１−３】
2013049181.tif 000006
【図２】
2013049181.tif 000007
【図３−１】
2013049181.tif 000008
【図３−２】
2013049181.tif 000009
【図３−３】
2013049181.tif 000010
【図３−４】
2013049181.tif 000011
【図３−５】
2013049181.tif 000012
【図３−６】
2013049181.tif 000013
【図３−７】
2013049181.tif 000014
【図４−１】
2013049181.tif 000015
【図４−２】
2013049181.tif 000016
【図５】
2013049181.tif 000017
【図６−１】
2013049181.tif 000018
【図６−２】
2013049181.tif 000019
【図６−３】
2013049181.tif 000020
【図７】
2013049181.tif 000021
【図８】
2013049181.tif 000022
【図９】
2013049181.tif 000023